JPS62247002A

JPS62247002A - アルミニウム合金焼結品の製造方法

Info

Publication number: JPS62247002A
Application number: JP61091019A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Inui; 一幸乾; Takao Mihara; 三原　孝夫
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1986-04-19
Filing date: 1986-04-19
Publication date: 1987-10-28
Also published as: JPH0227401B2

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〕本発明は、アルミニウム合金焼結品の製造方法に関する
。

〔従来の技術〕

ガスアトマイズ法等により得られたアルミニウム合金の
急冷凝固粉末を原料とするアルミニウム合金焼結品の製
造方法は、アルミニウム合金（以下、「アルミ合金」）
粉末を、軟化焼鈍および乾燥のために加熱処理する工程
、加熱された粉末を加圧成形機により高圧下刃（例えば
２０００　ｋｇ　／　ｃｒＡ　）で所定形状に加圧成形
する工程、およびその成形体を約３５０〜４００℃で焼
結する工程、更にそれを約３５０〜４００℃での熱間押
出加工（例えば面圧：約８０００　ｋｇ　／　ｃｉ、押
出速度：１０ｍ１／秒）に付し、断面積比：約１０以上
の強加工を加える工程からなり、その熱間押出加工品に
機械加工を施すことにより目的とする形状・サイズの部
品に仕上げられる。

上記製造工程において、粉末の加圧成形体を焼結したの
ち、更に熱間押出加工を行うのは、粉末同士の焼結を完
全ならしめるためである。すなわアルミ合金粉末の表面
は強固な酸化皮膜（Ａ１２０、）で被われているので、
単にその粉末を加圧成形して焼結するだけでは、十分に
粉末同士を結合させることができない。そこで、その成
形体を熱間押出加工に付し、断面積比で約１０以上の強
加工を加え、粉末に圧縮と剪断力を作用させて酸化皮膜
を破壊することにより、粉末同士の焼結を完全なものと
するのである。従って、熱間押出加工はアルミ合金焼結
品の製造に欠くことができない工程となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように従来の製造方法における熱間押出加工工程
は、粉末同士を十分に焼結させるための不可欠の工程で
あるが、この工程は多大のエネルギを必要とするうえ、
得られる製品の形状・サイズが限定され、大径品や異形
状品を得ることができず、また目的とする部品に仕上げ
るための機械加工代が大きくなる等の欠点がある。しか
も、粉末の加熱（焼鈍・乾燥）、加圧成形・焼結、およ
び熱間押出加工の各工程が独立しているため、生産性が
低く、製造コストが高くつ（。

本発明は、アルミ合金焼結品の製造における上記問題点
を解決するための改良された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および作用〕本発明に係
るアルミ合金焼結品の製造方法は、不活性雰囲気下に、
アルミ合金の急冷凝固粉末を焼鈍および乾燥のために加
熱処理したのち、相対向して相異なる周速度で回転する
ロール間を通過させることにより粉末表面の酸化皮膜を
破壊し、ついで該粉末を所定の形状に焼結することを特
徴とする。

本発明方法を第１図により説明すると、（１０）は不活
性雰囲気に調節保持されたチャンバ、（２０）は原料粉
末供給バット、（３０）は粉末加熱処理装置、（４０）
は粉末表面の酸化皮膜を破壊するためのローラ、（６０
）は焼結装置である。各装置は、不活性雰囲気チャンバ
（１０）内に配設され、粉末の加熱処理から焼結完了ま
での一連の工程は不活性雰囲気下で行われるようになっ
ている。。

チャンバ（１０）内を不活性雰囲気に保持するのは、ア
ルミ合金粉末の加熱処理における発火・爆発等の危険防
止を目的とするだけでなく、ローラ（４１゜４２）によ
り酸化皮膜が破壊された後の粉末の酸化を防止し、酸化
皮膜が破壊された表面状態を保ったまま粉末を焼結工程
に送り込むこめである。

その不活性雰囲気は、真空、またはアルゴン、窒素等の
不活性ガスにより形成されるが、粉末の加圧成形時の摩
擦を少なくし、圧粉・成形性を高める点からは真空雰囲
気とするのが好ましい。

原料粉末であるアルミ合金粉末（Ｐ）は、バット（２０
）を介してチャンバ（１０）の外部からその内部に供給
され、まず加熱処理装置（３０）において加熱処理をう
ける。この加熱処理は、粉末を十分に乾燥させることと
併せて、粉末を焼鈍・軟化させることにより、その後の
ローラ（４０）における粉末の酸化皮膜を破壊し易くす
ると共に、粉末の加圧成形性を高めるための工程である
。この加熱処理は、好ましくは２５０〜３５０℃にて行
われる。

加熱処理された粉末（Ｐ）は、ついで加熱処理装置（３
０）からローラ（４０）に送給される。ローラ（４０）
は、相対向するローラ（４１，４２）を−組として構成
され、ローラ（４１，４２）は互いに異なる周速度で矢
符方向に回転している。

ローラ（４１，４２）上に落下した粉末は、そのローラ
間隙を通過する過程で加えられる圧縮および剪断力の作
用により、変形を伴いながら表面の酸化皮膜が破壊され
る。

ローラ（４１，４２）による粉末の酸化皮膜の破壊を効
果的に行わせるために、一方のローラ（４１）の周速度
（Ｖｌ）に対する他方のローラ（４２）の周速度（ｖ２
）の比（Ｖｚ／Ｖ＋）は、３／１以上であることが望ま
しい。ローラ（４１）と（４２）とは同一の胴径の組合
わせのほかに、胴径の異なる組合わせの場合もあり、ま
たそれらのロールの胴径は特に限定しないが、ロール間
隙を通過する粉末に対する圧縮および剪断力の作用時間
が長い程、酸化皮膜の破壊に有利であり、この点から、
ローラ（４１）（４２）のそれぞれの胴径は、３００　
ｔｍφ以上であることが好ましい。なお、ローラ間隙は
、０．０１〜０．１Ｕ程度が適当である。

ローラ（４１４２）の間隙を通過して酸化皮膜が破壊さ
れた粉末は、ローラの下部のバット（５０）に受は取ら
れ、ついで焼結装置（６０）に導入され、所定の形状に
焼結される。この焼結に供される粉末は、表面の酸化皮
膜が破壊されているので、粉末同士の焼結が妨げられる
ことはなく、一般的な粉末冶金の手法に従って焼結を行
うことにより粉末同士が十分に結合した健全な焼結晶を
得ることができる。その焼結工程は、粉末を所定の形状
に成形する圧粉成形と焼結とを同一工程で行う方法、ま
たは圧粉成形と焼結とを別工程で行う方法のいずれであ
ってもよく、例えばホットプレス法により、粉末を型の
中に充填し、加圧下に焼結する方法、または−軸プレス
、ラバープレス、冷間静水圧加圧成形等により所定の形
状・サイズに加圧成形したのち、その成形体を常圧（ま
たは非加圧）下に焼結する方法、あるいはその加圧成形
体をキャニングし熱間静水圧加圧焼結装置により加圧下
に焼結する方法等、適宜のプロセスが適用される。

〔実施例〕

第１図において、加熱処理装置（３０）はベルトコンベ
ア（３１）とその上方に加熱源として配設された赤外線
ヒータ（３２）からなる。原料粉末パン）　（２０）の
コック（２１）を開いてチャンバ（１０）内に送給され
る粉末（Ｐ）はベルトコンベア（３１）の左端部に落下
し、該コンベアの走行下に赤外線ヒータ（３２）で加熱
されつつ焼鈍および乾燥されてコンベアの右端図に到り
、ローラ（４１，４２）上に落下する。ローラ（４１，
４２）の下部にはローラ間を通過して酸化皮膜が破壊さ
れた粉末を受は止めるバット（５０）が配設されており
、バソｌ−（５０）内の粉末が所定量となると、該バッ
ト（５０）は図示しない駆動機構により駆動せられて焼
結装置（６０）に粉末を送り込むようになっている。

焼結装置（６０）は、円筒形状の金型（６１）と、その
上方から降下するパンチ棒（６３）とからなり、金型（
６１）の周囲には、金型内の粉末を加熱・焼結するため
の加熱源として高周波コイル（６２）が配設されている
。金型（６１）内に所定量の粉末が投与されると、油圧
によりパンチ捧（６３）が降下し、粉末に所定の荷重を
負荷する。金型（６１）内の粉末はバンチ棒（６３）に
よる加圧下、高周波コイル（６２）により所定温度に加
熱保持される。このホットプレスにより焼結を完了した
のち、バンチ棒（６３）を降下させて金型内を押し切ら
せることにより焼結晶（Ｓ）を金型の底部材（６４）と
共に下方に押し出し、ついでその焼結晶（Ｓ）をチャン
バ（１０）の開閉扉（図示せず）から大気中に取り出す
。

上記装置によりアルミ合金粉末の焼結を行い、焼結晶と
して円柱状ビレット（１５０φｘｉｓｏｚ。

重曹）を得た。その製造条件は次のとおりである。

（１）　　粉末：　Ａ　ｌ　−２０５＋ガスアトマイズ
急冷凝固粉末（粒径；１５０μｍ以下、平均４５μｍ）
（２）加熱処理：３００〜３５０℃、３０分（３）　　
ローラによる酸化皮膜の破壊ローラ（４１）　：胴径３
００φ。

回転数：２００ｒｐＩＩ＋ローラ（４２）　：胴径３００φ。

回転数：　６００ｒｐｍ周速度比（Ｖ　ｚ　／　Ｖ　＋）　：　３　／　１０一
ル間隙４０．０２鶴（４）焼結；加圧力２０００ｋｇ／ｃｏ！　（面圧）加
熱温度３５０℃ 保持時間６０分得られたビレット（１５０φＸ１５０　ｊ？　、　ｍｓ
）より引張試験片を調製し、ＪＩＳ　　Ｚ　　２２４１
に準拠して引張試験を行い次の結果を得た。

引張強さ：４０．７ｋｇ／虐嘗２耐　　カニ　３２．８ｋｇ／鰭２伸　　　び：４．９　　％因に、原料粉末を加熱処理後、酸化皮膜を破壊せずに、
そのままホットプレス（加圧カニ　２０００ｋｇ／　ｃ
ｒｉ、温度：３５０℃）に付して得られる焼結晶の機械
試験値を示すと、引張強さ：　２１．Ｏｋｇ　／　ｖｓ”伸　　　び二０
．８　　％絞　　　リ　二０．８　　％と極めて低いレベルにとどまっている。これは、粉末の
酸化皮膜により粉末の焼結が妨げられているからである
。これに対し、本発明方法により得られる焼結晶の上記
機械的性質は、次の比較例における試験結果との対比か
ら明らかなように、熱間押出加工工程を経て得られる従
来材のそれと同等のレベルにある。このことから、本発
明方法によれば、従来法における熱間押出加工効果と同
等”　　　　の酸化皮膜破壊効果が得られ、粉末同士の
十分な焼結を達成できることがわかる。

北較且前記実施例と同じアルミ合金粉末（Ａｊ！！−２０Ｓｉ
）を使用し、真空雰囲気で焼鈍・乾燥（３００〜３５０
℃、３０分）したのち、ホットプレス法により円柱状焼
結晶（１６０φ）を得、ついでこれを熱間押出加工に付
して円柱状製品（５０φ）を得た。ホットプレスおよび
熱間押出加工条件は次のとおりである。

（１）　　ホットプレス加圧カニ　２０００ｋｇ／　ｃｄ　（面圧）加熱温度＝
３５０℃ 保持時間＝６０分（２）　　熱間押出加工押出カニ　８０００ｋｇ／　ｃｒＡ押出速度：１０ｍ１／秒断面積比：約１０７１得られた製品（５０φＸ１００Ｏ１）から引張試験片を
調製し実施例と同様の引張試験を行い、次の結果を得た
。

引張強さ：　４１．Ｏｋｇ／ｆｌ” 耐　　カニ　３３．Ｏｋｇ　／　ｍ” 伸　　　び：５．０　　％〔発明の効果〕本発明方法によれば、従来法のように焼結を行ったのち
熱間押出加工を行う必要がなく一般的な焼結工程を経る
ことにより、アルミ合金粉末の完全な焼結を達成し、健
全なアルミ合金焼結品を得ることができる。

本発明方法は、従来法に比し、工程が面素であり、また
原料粉末の加熱処理から焼結工程に到るまでの一連の工
程を連続的に行うことができるので、生産性にすぐれ、
製造コストも安価である。

また、従来の製造法では焼結体に熱間押出加工による強
加圧（その断面積比は約１０以上である）を加えなけれ
ばならない関係上、得られる製品は小物品に限られ（実
際上、約５０φ程度が限度である）、シかも比較的単純
な形状のものに限定されるが、本発明方法は熱間押出加
工を必要としないので、製品形状にそのような制限がな
い。例えば１５０φの大型製品を得ることができ、また
粉末の加圧成形・焼結工程で使用される型の内形状の選
択により比較的自由に複雑な、しかも最終製品形状に近
い（Ｎｅａｒ　ｎｅｔ　５ｈａｐｅ）焼結晶を製造する
ことができる等、製品の形状設計の自由度に富み、また
最終製品に仕上げるための機械加工代が少なくてすみ、
加工に要するコストが節減される等の諸効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す積載的説明図である。１０：チャンバ、３０：加熱処理装置、４０（４１，４
２）　ｕローラ、６０：焼結装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム合金の急冷凝固粉末を、不活性雰囲
気下に、加熱処理したのち、相対向して相異なる周速度
で回転するロール間を通過させることにより粉末の表面
の酸化皮膜を破壊し、ついで該粉末を所定の形状に焼結
することを特徴とするアルミニウム合金焼結品の製造方
法。
（２）不活性雰囲気が真空雰囲気である上記第１項に記
載のアルミニウム合金焼結品の製造方法。
（３）相対向するロールの周速度比が３／１以上である
上記第１項または第２項に記載のアルミニウム合金焼結
品の製造方法。
（４）相対向する各ロールのロール径が３００ｍｍ以上
である上記第３項に記載のアルミニウム合金焼結品の製
造方法。