JPS62235436A - 軸受用アルミニウム合金押出材の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、各種エンジンの軸受、モータの軸受等に用
いられる軸受用アルミニウム合金押出材、特にＰｋ）Ｓ
Ｓｎ等の低融点金属を添加含有せしめたアルミニウム合
金押出材の製造方法に関する。

従来技術及びその問題点 例えば自動車用エンジンのすべり軸受等の材料として、
潤滑性の向上に寄与するＳｎ、Ｐｂ等の低融点金属を添
加含有せしめたアルミニウム合金が従来より使用されて
いる。

而して、従来のこの種合金は金型に鋳造を行ったのち圧
延により製造されているため、低融点金属の偏析が生じ
やすく、また組織が均一でないという欠点があった。し
かも割れやすいことから圧延加工性が悪く、加工度を大
きくとることができないため、機械的性質が十分でなか
った。さらには長尺物の製造ができなかったため、後加
工として切削を行う場合ＮＣ旋盤による大量生産ができ
なかった。また最近では組織を均一にするために、焼結
法による製造も行われているが、コスト高であることか
ら用途が限定されるものであった。

この発明はかかる技術的背景のもとになされたものであ
って、組織の微細化、均一化を図り得て、機械約２性質
に優れ、また量産性に適した軸受用アルミニウム合金材
を得ることを目的とし、そのための製造方法を提供しよ
うとするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的において本発明者は種々実験と研究を重ねた結
果、加圧凝固法により作製したビレットを用いることに
より低融点元素を含有したアルミニウム合金押出材の製
造が可能であり、かつ該方法によれば機械的強度に優れ
、組織も均一なものを得ることができることを見い出し
、かかる知見に基いてこの発明を完成しえたものである
。

即ちこの発明は、Ｃｕ：１．５〜７ｗｔ％を含をし、か
つＰｂ：１〜１５ｗｔ％、Ｓｎ：１〜１５ｗｔ％、Ｂ　
ｉ　：　１〜１５ｗｔ％、Ｉｎ：１〜１５ｗｔ％のうち
の１種または２種以上を含有し、さらに必要に応じてＳ
ｉ：５〜２０ｗｔ％及び／またはＭｇ：０゜１〜３ｗｔ
％を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物から
なるアルミニウム合金を溶解し、その溶湯を加圧凝固用
金型に注湯して所定の高圧下に加圧凝固せしめることに
よりビレットを作製したのち、該ビレットを押出加工す
ることを特徴とする軸受用アルミニウム合金押出材の製
造方法を要旨とする。

先ず、上記合金成分の添加意義と限定理由について説明
すると次のとおりである。

必須成分としてのＣｕは強度向上に寄与するものである
。しかし１．５νｔ％未満では該効果に乏しく、逆に７
ｗｔ％を超えて含有されても却って強度が低下する。

低融点元素としてのＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎ％　Ｉｎは摩擦時
の潤滑性向上元素として有効に作用するものであり、こ
の作用の上から本発明においては実質的に均等物として
評価されるものである。従ってこれら元素のうちの少な
くとも１種が含有されていれば該効果を発揮しうる。し
かしながら、これら元素の各含有量が１ｗｔ％未満では
該潤滑効果に不十分であり、一方１５ｗｔ％を超えて含
有されると押出加工が困難となる。

上記必須成分の他に、任意的な含有成分として必要に応
じてＳｉ：５〜２０ｗｔ％、Ｍｇ　：　０゜１〜３ｗｔ
％のいずれかまたは両方の含有が許容され、あるいはＭ
ｎ　：　０．　１〜０．　８ｗｔ％、Ｃｒ　：　０．　
０５〜０．　３５ｗｔ％、Ｚｒ：０．Ｑ５〜０．３ｗｔ
％、Ｔｉ　：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｂ：０．００２
〜０．０４ｗｔ％のうちの１種または２種以上の含有が
、ＳｉやＭｇの含有の有無にかかわりなく許容される。

Ｓｉは合金の耐摩耗性の向上に効果を有するものである
が、５ｗｔ％未満ではその効果に乏しく、逆に２０ｗｔ
％を超えると押出加工性の低下を招く欠点を派生する。

Ｍｇは合金の強度向上に効果があるが、０．１νｔ％未
満では該効果に乏しく、逆に３ｗｔ％を超えても却って
強度低下を招来する。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは微細化元素と
して合金組織の微細化に寄与するものであり、Ｔｉ、Ｂ
は鋳塊の微細化に寄与するものであるが、各下限値未満
ではその効果に乏しく、逆に各上限値を超えるとＭｎ、
Ｃｒ５Ｚｒ系等の巨大品出物を生成し機械的強度を低下
させるものとなる。

次に製造工程について説明する。この発明は展伸材とし
てのアルミニウム合金押出材の製造に関して、その押出
用ビレットの作製に特に加圧凝固法を採用し、合金組織
の微細化と均一化を可能とする。即ち、上記アルミニウ
ム合金を溶解し、その溶湯を加圧凝固用金型内に注湯し
て加圧凝固せしめることにより、欠陥のない結晶粒の均
一かつ微細なビレットの作製を行うものである。加圧凝
固用金型は、これに押出機のコンテナを利用するものと
しても良い。即ち、アルミニウム合金溶湯を直接該コン
テナに注入し、ステムで加圧しつつ凝固させるものとし
ても良い。もちろんこの場合、上記コンテナの前面は盲
ダイスを付設して塞ぎ、加圧凝固中の溶湯の噴き出しを
防ぐものとすることが必要である。

また、上記の注湯に際しては、前記金型を予め３００〜
３５０℃程度に加熱しておくものとすることが望ましい
。これによりビレットに一層微細な組織を得ることを可
能にする。即ち、３００９Ｃ程度未満であると、注湯後
前記アルミニウムの凝固がすぐに開始してしまい、加圧
凝固による効果が充分に達成され難い。一方３５０℃を
超える高温に加熱しておくと、冷却速度が遅くなり、晶
出物物が成長して上記微細化効果を充分に達成し難いも
のとなる傾向がみられる。

注湯後、すぐさま前記金型内の溶湯を加圧ピストンによ
り加圧し、凝固を進行せしめることによってビレットを
作製する。即ち、加圧凝固法によってビレットを作製す
る。この際の加圧力は５０Ｋｇ／ａｔ以上であれば加圧
凝固の効果を得ることができるが、好ましくは５００〜
１００１００Ｏ／ｃｄ程度とするのが良い。このように
、所定の加圧状態下においてアルミニウム合金を凝固さ
せることにより、鋳造割れを生じさせることなく、かつ
晶出物の小さなビレットを作製しうる。従って、従来の
鋳造法によってビレットを作製する場合、組織の均一化
と微細化をはかるために必要とした爾後の加熱均質化処
理を省略することが可能となり、そのための熱エルルギ
及び処理時間の節約を達成しうる。上記加圧力の大小は
、ビレットの品質にさして大きな影響を与えるものでは
ない。しかしながら５０８ｇｆ／ｃｄ未満では、加圧凝
固法による鋳造割れ防止及び結晶粒の微細化効果に不十
分であり、反面例えば１５０（Ｈｇｆ／ａｉをこえるよ
うな高圧を付加しても、それに要するエネルギの増大に
見合う効果の比例的向上を見ることができないためむし
ろ無益である。なお、加圧凝固により、晶出物の微細化
をはかりうる理由は、加圧により金型と溶湯の間及び溶
湯内の空隙が消滅し、冷却速度が増大することが１つの
要因になっているものと推測される。

上記の加圧凝固法により作製したビレットは、次にこれ
を押出加工して所期する軸受用アルミニウム合金材とす
る。ここに、ビレットは一旦冷却された固相状態のもの
を用いても良いが、好ましくは前記加圧凝固の進行によ
り、ビレットの温度が押出加工に適する温度、例えば液
層温度の約１／２程度にまで低下し半溶融状態となった
時点で加圧凝固工程を終了し、すぐさまそのまま押出機
のコンテナに装填して押出しを開始するものとなすこと
が推奨される。このような手順を採用することにより、
押出加工に際してのビレットの加熱工程を省くことが可
能となり、その加熱に要するエネルギ及び時間を節約し
、合金押出材の製造能率の向上及び製造コストの低減の
利益を享受しうる。

発明の効果 この発明は上述のように、Ｐｂ、Ｓｎ等の低融点金属を
含有したアルミニウム合金の溶湯を、加圧凝固法によっ
てビレットに作製したのち、該ビレットを押出加工する
ものであることにより、均一で微細な組織の合金材料を
得ることができ、潤滑性に優れるのはもとより機械的性
質にも優れた、エンジン、モータ等の軸受用として好適
なアルミニウム合金押出材を得ることができる。しかも
押出材であるから長尺物を製造できる結果、後工程とし
て切削を行う場合にもＮＣ旋盤による大量生産が可能と
なり、製品コストの低減に寄与しうる効果もある。

実施例 次にこの発明の実施例を示す。

第１表 上記第１表に示す各種組成の合金のうち試料Ｎｏ１〜６
に示すものを液相線温度＋１００℃に溶解し、その溶湯
を予め約３００℃に加熱した加圧凝固用金型に注湯した
のち、すぐさまこれを１００１００Ｏ／ｃｄに加圧し、
該加圧下に凝固させた。そして、およそ液相線温度の１
／２程度の温度にまで冷却したとき、加圧凝固工程を終
了し、得られたビレット（直径７５ｍｍ５長さ１００ｍ
Ｉｎ）をすぐさま押出機のコンテナに装入し、直径１２
ｍｍの丸棒に押出した。

次にこの押出材を４９０℃で容体化処理し、１８０℃×
７時間の時効処理を施したのち機械的性質と耐摩耗性試
験による耐摩耗性を調査した。なお耐摩耗試験は、大越
式摩耗試験機（乾式）を用い、相手材：Ｆｅ１２、摩擦
速度＝２ｍ／ｓｅｃの条件で実施した。

一方試料Ｎｏ７及び８の合金については従来のように金
型に鋳造したのち、上記と同一条件の熱処理を施した。

そして得られた材料の機械的性質及び耐摩耗性を上記と
同一の条件で調査した。これらの結果を第２表に示す。

第２表 上記結果から明らかなように、本発明実施品は、比較品
に較べて機械的性質、耐摩耗性ともに優れるものである
ことを確認しえた。なお本発明実施品の耐摩耗性が良好
であることの理由については、摩擦熱によって溶出した
低融点元素による潤滑効果が大きいためと考えられる。

以上 手続補正書 昭和６１年１０月１４日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年　特許願　第７８９３２号 ２、発明の名称 軸受用アルミニウム合金押出材の製造方法３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 住所　　　堺市海山町６丁２２４番地 名　称　　　　昭和アルミニウム株式会社代表者　石　
井　　　親 ４、代理人 住所　　　大阪市南区鰻谷中之町７２番４心斎橋岩崎ビ
ル 氏名　　（７１１Ｂ）弁理士清水久装 置　（０８）　２４５−２７１８ ５、補正命令の日付　　（自発補正） ６、補正により増加する発明の数 ７ｏ補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、及び 発明の詳細な説明の欄。

８６補正の内容 （１）　明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正す
る。

（２）　同書第５頁第２〜３行の「加圧・・・・・・注
湯して」を削除する。

以上 特許請求の範囲 （１）　　Ｃｕ　：　１．５〜７ｗｔ％を含有し、かッ
Ｐｂ：１〜１５ｗｔ％、Ｓｎ：１〜１５ｗｔ％、Ｂｉ：
１〜１５ｗｔ％、Ｉｎ：１〜１５ｗｔ％のうちの１種ま
たは２種以上を含有し、さらに必要に応じてＳｉ　：５
〜２０ｗｔ％及び／またはＭｇ：０．１〜３ｗｔ％を含
有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるア
ルミニウム合金を溶解し、その溶湯を所定の高圧下に加
圧凝固せしめることによりビレットを作製したのち、該
ビレットを押出加工することを特徴とする軸受用アルミ
ニウム合金押出材の製造方法。

（２）　アルミニウム合金に任意元素としてＭｎ：０．
１〜０．８ｗｔ％、Ｃｒ　：　０．　０５〜０゜３５ｗ
ｔ％、Ｚｒ　：　０．　０５〜０．　３ｗｔ％、Ｔｉ　
：　０．　０１〜０．　２ｗｔ％、Ｂ：０．００２〜０
．０４νｔ％のうちの１種または２種以上が含有されて
なる特許請求の範囲第１項記載の軸受用アルミニウム合
金押出材の製造方法。

（３）　ビレットの作製のための加圧凝固を、５０Ｋｇ
ｆ／ａＡ以上の加圧条件下で行うことを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項に記載の軸受用アルミニ
ウム合金押出材の製造方法。

（４）　ビレットの作製のための加圧凝固工程を、ビレ
ットが押出加工に適する温度にまで冷却された時点で終
了し、そのまま押出加工を行うことを特徴とする特許請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の軸
受用アルミニウム合金押出材の製造方法。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｕ：１．５〜７ｗｔ％を含有し、かつＰｂ：１
   〜１５ｗｔ％、Ｓｎ：１〜１５ｗｔ％、Ｂｉ：１〜１５
   ｗｔ％、Ｉｎ：１〜１５ｗｔ％のうちの１種または２種
   以上を含有し、さらに必要に応じてＳｉ：５〜２０ｗｔ
   ％及び／またはＭｇ：０．１〜３ｗｔ％を含有し、残部
   がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム
   合金を溶解し、その溶湯を加圧凝固用金型に注湯して所
   定の高圧下に加圧凝固せしめることによりビレットを作
   製したのち、該ビレットを押出加工することを特徴とす
   る軸受用アルミニウム合金押出材の製造方法。
2. （２）アルミニウム合金に任意元素としてＭｎ：０．１
   〜０．８ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、Ｚ
   ｒ：０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜０．２
   ｗｔ％、Ｂ：０．００２〜０．０４ｗｔ％のうちの１種
   または２種以上が含有されてなる特許請求の範囲第１項
   記載の軸受用アルミニウム合金押出材の製造方法。
3. （３）ビレットの作製のための加圧凝固を、５０ｋｇｆ
   ／ｃｍ＾２以上の加圧条件下で行うことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の軸受用アルミ
   ニウム合金押出材の製造方法。
4. （４）ビレットの作製のための加圧凝固工程を、ビレッ
   トが押出加工に適する温度にまで冷却された時点で終了
   し、すぐさま該ビレットを押出機のコンテナに装入して
   そのまま押出加工を行うことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の軸受用ア
   ルミニウム合金押出材の製造方法。