JPS6083749A - 物品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、合金薄帯を積層したり巻回した後に、温度を
上げた状態で圧力をかけて緻密化した物品およびその製
造方法に関するものである。

従来、良好な性質を持ちながら、加工性が悪いために広
く利用されなかった月利が多数存在している。例えば、
過共晶１１ｉｉ度のＳｉを含むＡ１合金は硬度が高く摩
耗係数が比較的小さいため、鋳物で作られ摺動部品とし
て一部で利用されてさた。

しかし、この合金系は数十μｍから数百μｍのＳｉ初晶
を含むため、もろくて加工が困難であり、また、製造時
に巣が発生しやすいという欠点な持つていた。

近年、１０３〜ｂ る急冷凝固がさかんに研究され、アモルファス合金、Ｎ
ｉｕ耐熱合金、Ｓｌを含むＡ１合金などに適用され、薄
板細線わ）末などが製造されている。

口軽メカニカル１９８３年２月２８日号８１頁から８４
頁に見られる様に数μｍ程度の８１初品を含む微ｌｌ１
１組織を持った粉末が得られており、この原料を脱ガス
処理し、熱間押出あるいは焼結することによって物品が
作られている。得られた物品は、結晶や析出物が数μ０
１以下であり、加工性や引張強ざや衝撃強さが鋳造材に
比べて非常に優れている。しかし、この製法は粉末の全
てを利用できるわけではなく、また粉末製造１缶封入、
脱ガス、ホットプレス、缶除去、鍛造などの多くの工程
から成っており、より単純な工程による合金製品の出現
が望まれている。

また、Ｐ　ｒｃｃｉｓｉｏｎ　ｐＪＩ　ｅｔａｌ　Ｍ　
ａｒｃｈ　１９８２Ｖｏｌｕｍｅ　４０　Ｎ　０．３　
１９〜２１には非晶質薄帯を粉。

砕して粉にした後、通常の缶封入、熱間静水圧プレスに
よ）製品化する方法がＵ；Ｉ示されている。本方法でも
工程が複雑であり、工業化上の障害どなっている。

本発明は、急冷粉末を原わ１とづる合金よりも単純な工
程により作られ、微細な金属組織を有する物品およびイ
の製造方法を提供り−ることを目的どする。

本発明は次の工程より成り立つ。すなわち、（ａ）溶融
状態の合金を移動固体に接触冷却させることにより厚さ
１ｍｍ以下の合金薄帯を製造し、（ｂ）その薄帯を積層
することにより、あるいは巻くことにより必要に応じて
これらに加えて冷間ブレスを施すことにより占積率７０
％以上の状態にし、（Ｃ）得られた物を融点よりも低い
温度に加熱した状態で加圧することにより占積率９５％
以上にし、（ｄ）加工により所定の形状にづ゛るか、そ
のまま使用する。という工程により成り立つＣいる。

（ａ　＞において、移動固体に接触冷却させる方法は、
一般的に急冷凝固の方法として知られている単ロール法
でも良く。双ロール法でもよく、メルトドラッグ法でも
良い。この発明において、７Ａ９帯とは、輻が厚さの１
０（８以上あり、鋳造方法の長さが幅よりも長いものを
いう。この際、合金薄帯の厚さを１ｍｍに制限したのは
、これ以上の厚さにすると冷却速度が１０４°Ｃ／　ｓ
ｅｃ未渦になり望ましい組織を得られない場合があり、
また、操作性が悪いためである。厚さが０．１１＋ｍ以
下の場合、平均結晶粒径１μｍ以下の微細な組織を得ら
れ、操作性も非常に良好である。

（ａ）で製造可能な合金系は、通常の鋳造で製造される
合金系よりもはるかに広い範囲を有している。その理由
は、通常の鋳造で問題となる偏析がほとんどなく、また
粗大な析出物もないためであり、従来はあまり８處され
なかった合金系が開発されてきている。その例として高
力アルミニウム合金やアルファス合金を出発原料どした
高硬度金属などがある。

本発明者等は、種々のアルミニウム合金急冷助合、実用
上十分な強度の増加と十分な靭性を右することを見出し
た。平均結晶粒径が１０μｍを越える様な場合には、数
十μｍの粗大な４斤出物のため、靭性に悪い影響を与え
るため、特許請求の範囲第４項において上限を１０μｍ
とした。

（ｂ）におε）では、薄帯の予備緻密化を行う。

薄帯の厚さ方向に垂直な２つの面をＡ面、Ｂ面と名づけ
る。１−積層するＪとは薄帯を適当な大きさに切断し、
Ａ面とＡ面あるいはＡ面とＢ面あるいはＢ面とＢ面が接
するように重ねる行為、あるいは、薄帯をＡ面とＡ面、
Ｂ面と１３面が接ＪるようにＪｒり曲げて重ねる行為を
さ１゜また「巻回ず１とは薄帯のＡ面とＢ面が接するよ
うに薄帯を少しずつ折り曲げる行為をざす。この際、巻
き始めには芯を用いてもよく、また芯を用いなくてもよ
い。

原料となる合金解帯のエツジが直線でないような場合、
あるいは厚さ方向の不均一性が大ぎい様な場合積層した
り巻いたりしただけでは占積率は上がらない。このため
、冷間プレスで圧力を加え、占積率を上げることが行わ
れる。ここで占１６９を６０％以上に規定したのは、７
０％未満の占積率では最終物品の空孔率が大きくなり、
十分な強度が１ｑられないためである。

（Ｃ）においては、占積率６０％以上の物を融点よりも
低い調度に加熱した状態で加圧し、占積率９５％以上、
望ましく（１９８％以上にする。最適の加熱温度につい
ては加工法２合金などに深く関係し、いちがいに決定で
さないが、結晶質合金では結晶粒が成長しはじめる温度
の数℃から数十℃低い温度まで加熱されることが多い。

加熱状態で加圧する方法どしては、熱間押出、ホットプ
レス、熱間静水圧プレスなどの公知の方法を利用するこ
ξができる。占積率を９５％以上に規定したのは、９５
％未満では（幾械的性質が劣るからである。占積率９８
９６以上であれば、非常に良好な性質を示す。

（ｄ　）においては、物品の仕上げが行われる。

例えば、ホットプレスや熱間静水圧プレスではほとんど
最終形状に近い物品が得られ、イのまま１１１！用する
か加工を少し行えば良い。また、熱間押出においてルま
、加工を行い所定の形状にすることにより物品を得るこ
とができる。

本発明においては粉末を出発原料とする製造法に比べて
、 （１）脱ガス工程が不要である。

（２）冷却速度が人さく、より微細な組織を持つ物品を
得られる。

（３）溶融金属型口に対する利用可能な薄帯重量の割合
いが粉末よりも高い。

という優れｌζ点がある。

また、薄帯を粉砕してから使用する方法に比べても、粉
砕過程のない所が優れている。

ｎ；２ガス工程が不要なのは、粉末が液体あるいは気体
による冷却であるのに対して、急冷薄帯は固体接触冷却
であり、表面での酸化反応が抑制され、また粉末に比べ
て単位重量当りの表面積が小さいため表面酸化、吸着ガ
ス量共に小さいためである。

また。急冷；疑固における凝固点直下のり（型面な冷却
速度は、気体冷却では１０２〜ｂ 液体冷却では１０３〜ｂ では１０４〜ｂ にづ−れば大きな冷２ＪＪ速度で凝固した原料が得られ
る。一般に人さな冷却速度が実現する場合、金属組織は
より細かくなる。降伏強度σは平均結晶粒径りの対して
、 σ−Ａ　十Ｂ　／　ＪＥｆ　（Δ、Ｂは正の定数）の関
係にあり、より微細な組織を持つ合金はより大きな降伏
強度を持つ。従って粉末を原料にするよりも急冷薄帯を
原料にする方が強度の面では有利である。また、靭性の
点からも組織の微細化は望ましいことである。凝固点直
下で１０４℃７’ｓｅｃ以上の冷却速度を得られる場合
、実用上十分な強度と靭性を得られるが、それ未満では
靭性に悲影響を及ぼす。

加えて、【よぼ全量が使用可能な急冷薄帯を原料とする
ことは収率の面から見ても、粒径分布を右し、全量を使
用リ−ることのできない粉末よりも優れており、工業的
に有用である。

以下、実施例に基づき各工程を詳しく説明する。

なお、以下の実施例で用いられる組成は全て重聞弘Ｔ−
ム　７、一 実施例１ １％ＣＯ−２０％５ｉ−ＡＩ合金１００９を高周波溶解
後、双ロール法によって薄帯化した。１ｑられた薄帯は
、幅約２０ｍｍ、厚さ約９０μｍ、長さ約２４ｍであっ
た。リボン表面は金属光沢を発し、オージェ分光法によ
り、酸化層の厚さは非常に薄い（８ｍｎ＋未満）ことが
確認された。

同様にして得られた薄帯をトロイダルに巻さ、冷間プレ
スで直径３２ｍｍ、高さ１２ｍｍの円筒ビレツ１へに成
型した。ビレットを４つ重ねてアルミホイルで包み、窒
素を流した電気炉中に４５０℃で３０分間保持した後に
、あらかじめ２００℃に加熱された押出用金型に入れる
。金型の内側にはあらかじめペースト状のグラファイト
が潤滑のために塗られている。金型は材料を入れる所は
内径３　！ｉ　ｍ　ｍであるが、押出されるところは内
径１３ｍｍにな−）ている。金型に入れられた材料は、
ラムを押し下げて５０１−〇／ｌｎｍの押出圧で加圧す
ることによって押出された。

得られたＡＩ　−Ｃｕ−３ｉ捧の断面の顕微鏡１１織を
見ると、もとのリボン界面は完全にくつつ（Ａている。

第１表に（戊械的性質を示す。

第１表 ゴツトを同じ温度に加熱して押出したものである。

１ｖ帯を原料とした押出拐は、引張強さ、硬さを大幅に
増大させていることがわかる。

実施例２ １％Ｃｕ−１％Ｍａ−１％Ｎｉ−２３％３ｉ　−Ａ１合
金（ＡＣ９）合金薄帯を実施例１どＩＯ１様の方法で作
り、同様の方法で押出を行った。ただし、ビレット、金
型の加熱湿度はそれでれ４７０℃、３００℃にした。第
２表には載面性質を示す。

第２表 る。

実施例３ １％Ｃｕ　−３５９６Ｓ　！　−Ａ　Ｉ合金薄化を実Ｘ
ａ　Ｉ′Ａ１と同様の方法で作り、同様の方法で押出し
を行−ノだ。ただし、どレフ１−２金型の加熱）ｍ１度
はそれぞれ５２０℃、４００℃とした。Ｍ　ｉｔｍ材は
押出すことかできたが割れが入っていた。Ｊ９帯材は比
較的容易に押出すことがでさ、引張強さ３５ｋｌ’ｍｍ
’　、伸び３％を得た。この合金は鋳迄拐では切１’ｉ
ｌｌ性が悲かったが、薄帯押出拐は良好な切削性を示し
た。

実施例４ 実施例１の方法にＪ：す、第３表のアルミニウム合金を
得た。

第３表 本発明によって、従来技術につきものであった脱ガスエ
稈や薄帯の粉砕といった工程が除去された。また、粉末
原料に比べて、薄帯は冷却速度が均一で品質が安定して
おり、歩留りも良く工業的に大きな意味を持つものであ
る。

また、本方法は押出法によったが、直接熱間静水圧プレ
スやホラ１−プレスを行うことにより圧密化することに
よっても同様な結果が得られる。

手続補正歯 昭和５９年１　月ｉ　”（日 昭和５８年　特許願　第１９００９８号発明の名称　物
品およびその製造方法 補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都千代田区丸）内二丁目ＩＭ２号名称　（５
０Ｂ）日立金属株式会社 電話　東京０３−２８４−４６４２ 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の欄。

補正の内容 ■、明細書「特許請求の範囲」の欄の記載を次の通り訂
正する。

「 １、溶融状態の合金を移動固体に接触冷却させることに
より厚さｉｍｍ以下の合金薄帯を製造し、その薄帯を積
層することにより、あるいは＠ぎ回すことにより、必要
に応じてこれらに加えて冷間ブレスを施すことにより、
占積率６０％以上の状態にし、得られた物を融点よりも
低い温度に加熱した状態で加圧することにより、占積率
９５％以上にし、加工により所定の形状にするか、その
まま使用することを特徴とする物品およびその製造方法
。

２、凝固点直下における合金薄帯の冷却速度が１０４℃
／′ＳｅＣ以上であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の物品およびその製造方法。

３、合金薄帯の厚さがｏ、ｉｍｍ以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の物品およびその製造
方法。

４、合金薄帯が平均結晶粒径１０μｍ以下のアルミニウ
ム合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項または第３項記載の物品およびその製造方法
。

５、物品の占積率が９８％以上であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の物品およびその製造方法。

６、合金薄帯の急冷方法が双ロール法による手段である
ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の物品およ
びその製造方法。」 ■、明ｌ１ｉｌｌｌ書の１発明の詳細な説明」の欄の記
載を下記の通り訂正する。

記 （１）明細書第４頁第１２行の「巻くことにより」を「
巻き回すことにより、」に訂正する。

（２）同書同頁第１３行の「７０％以上」を「６０％以
上Ｊに訂正する。

（３）同書第５頁第１行の「良く。」を「良く、」に訂
正する。

（４〉同書第７頁第１行の「７０％未満」を［６０％未
満１に訂正する。

（５）第１０頁第６行の［８ｍｍＪを「！１ｎｌｎ　ｊ
　ニ訂正する。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融状態の合金を移動固体に接触冷却させることよ
   り厚さ１ｍｍ以下の合金薄帯を製造し、その薄帯を積層
   することにより、あるいは巻くことにより、必要に応じ
   てこれらに加えて冷間プレスを施すことにより、占積率
   ６０％以上の状態にし、得られた物を融点よりも低い湿
   度に加熱した状態で加圧することにより、占積率９５％
   以上にし、加工により所定の形状にするか、そのまま使
   用することを特徴とする物品およびその製造方法。 ２、凝固点直下にＪ５　＋フる合金薄帯の冷却速度が１
   ０４℃／　ｓｅａ以上であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の物品およびその製造方法。 ３、合金薄帯の厚さが０．１ｍｍ以下であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の物品およびその製造
   方法。 ４、合金薄帯が平均結晶粒径１０μｍ以下のアルミ囲第
   １項または第２項または第３項記載の物品およびその製
   造方法。 ５、物品の占積率が９８％以上であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の物品およびその製造方法。 ６、合金薄帯の急冷方法が双ロール法による手段である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の物品およ
   びその製造方法。