JPS622623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製
造方法に関し、さらに詳しくは、耐摩耗性を有
し、かつ、押出性、鍛造性及び機械的性質の優れ
たアルミニウム合金押出材の製造方法に関するも
のである。 従来より自動車部品として、例えば、ピスト
ン、シリンダー等の摺動部品には、軽量化と耐摩
耗性が要求されている。そして、これらの特性を
満足する材料として、Al―Siの共晶及び過共晶合
金が必要とされてきているが、これらの従来合金
には以下説明する問題を有しているのある。 A4032（共晶合金）；鍛造性、押出性は優れてい
るが、耐摩耗性、引張強さが劣つている。 A390（アルジル、過共晶合金）；耐摩耗性は優
れているが、押出は不可能であり、かつ、鍛造
性、引張強さ、疲労強度が劣つている。 これらの外に、特公昭48−41407号公報、特公
昭49−22284号公報に記載のアルミニウム合金は
押出性が劣つているという問題がある。 本発明は上記に説明した種々のアルミニウム合
金の欠点及び問題点を解消したものであり、即
ち、耐摩耗性はA4032合金より優れており、ま
た、押出性、鍛造性及び機械的性質はAl―Si系過
共晶合金であるA390合金より優れている耐摩耗
性アルミニウム合金押出材の製造方法を提供する
ものである。 本発明に係る耐摩耗性アルミニウム合金押出材
の製造方法は、 (1) Si7.5〜13.5wt%、Cu2.5〜5.0wt%、 Mg0.3〜1.0wt%、Fe0.25〜1.0wt%、 Mn0.25〜1.0wt% を含有し、残部実質的にAl及び不純物よりな
る耐摩耗性アルミニウム合金鋳塊を400〜510℃
の温度において２時間以上均質化処理を行なつ
た後、間接押出を行なうことを特徴とする耐摩
耗性アルミニウム合金押出材の製造方法を第１
の発明とし、 (2) Si7.5〜13.5wt%、Cu2.5〜5.0wt%、 Mg0.3〜1.0wt%、Fe0.25〜1.0wt%、 Mn0.25〜1.0wt%、Ti0.001〜0.05wt% を含有し、残部実質的にAl及び不純物よりな
る耐摩耗性アルミニウム合金鋳塊を400〜510℃
の温度において２時間以上均質化処理を行なつ
た後、間接押出を行なうことを特徴とする耐摩
耗性アルミニウム合金押出材の製造方法を第２
の発明とし、 (3) Si7.5〜13.5wt%、Cu2.5〜5.0wt%、 Mg0.3〜1.0wt%、Fe0.25〜1.0wt%、 Mn0.25〜1.0wt%、Ti0.001〜0.05wt%、 Ni1〜２wt% を含有し、残部実質的にAl及び不純物よりな
る耐摩耗性アルミニウム合金鋳塊を400〜510℃
の温度において２時間以上均質化処理を行なつ
た後、間接押出を行なうことを特徴とする耐摩
耗性アルミニウム合金押出材の製造方法を第３
の発明とする３つの発明よりなるものである。 本発明に係る耐摩耗性アルミニウム合金押出材
の製造方法（以下単に本発明に係る製造方法とい
うことがある。）について詳細に説明する。 先ず、本発明に係る製造方法において使用する
アルミニウム合金の含有成分及び成分割合につい
て説明する。 Siは耐摩耗性を付与するために不可欠な元素で
あり、含有量が7.5wt%未満ではこの効果が少な
く、また、13.5wt%を越えて含有されると初晶Si
が生成して押出が不可能となると共に鍛造性及び
機械的性質、特に、靭性、疲労強度が悪化する。
よつて、Si含有量は7.5〜13.5wt%とする。 Cuは機械的性質を向上させると共に焼付を防
止し、耐摩耗性を向上させる元素であり、含有量
が2.5wt%未満ではこの効果が少なく、また、5.0
wt%を越える含有量では押出性が阻害される。
よつて、機械的性質、耐摩耗性を維持するため
に、Cu含有量は2.5〜5.0wt%とする。 Mgは機械的性質を向上させると共にMg₂Siの
析出物を生成して、耐摩耗性を付与する元素であ
り、含有量が0.3wt%未満ではこの効果がなく、
また、1.0wt%を越えて含有されると押出性を阻
害するようになる。よつて、Mg含有量は押出性
を阻害しない範囲の0.3〜1.0wt%とする。 Fe、Mnは略同様な効果を示し、即ち、微細な
共晶Si及びSi系析出物の生成を促進して耐摩耗性
を向上させる元素であり、含有量が0.25wt%未満
ではこの効果は少なく、また、1.0wt%を越える
含有量では巨大化合物を生成して鍛造性、機械的
性質は劣化する。よつて、Fe含有量は0.25〜1.0
wt%及びMn含有量は0.25〜1.0wt%とする。 Tiは鋳塊組織を微細化し、機械的性質を安定
化させる元素であり、含有量が0.001wt%未満で
はこの効果がなく、また、0.05wt%を越えて含有
されると巨大化合物が生成される。よつて、Ti
含有量は0.001〜0.05wt%とする。 Niは耐熱性を付与する元素であり、１wt%未
満ではこの効果はなく、また、２wt%を越えて
含有されると効果は飽和してしまいそれ以上の含
有は不経済である。よつて、Ni含有量は、１〜
２wt%とする。 次に、本発明に係る製造方法における均質化処
理および間接押出について説明する。 本発明に係る製造方法に使用するアルミニウム
合金は、ピストン、シリンダー等の自動車部品に
適用する場合には、機械的性質の安定性、また、
鍛造用として小径サイズの素材が安定して得られ
るという観点から押出により製造されたものが調
しているが、この合金は通常のアルミニウム合金
に比して押出性が悪いので、本発明者は本発明に
係る製造方法において使用するアルミニウム合金
について研究した結果、間接押出法を行なうこと
により、生産性を向上できることがわかつた。 即ち、上記に説明した含有成分および成分割合
のアルミニウム合金鋳塊を400〜510℃の温度にお
いて２時間の均熱処理を行なつてから、間接押出
を行なうのである。 この均質化処理は、共晶Siを球状化して押出お
よび鍛造性を改善するために行なうものであつ
て、均質化所理温度が400℃未満では共晶Si球状
化の効果が少なく、また、510℃を越える温度で
はバーニングを起し、また、均質化処理時間は高
温である程短時間でよいが、上記温度範囲におい
ては共晶Si球状化のために２時間以上は必要であ
る。 本発明に係る製造方法によるアルミニウム合金
は直接押出法で、１穴押出であれば５〜６m/mi
ｎの速度で押出せるが、生産性が悪く、また、２
穴以上の多穴押出では１m/minの速度でも押出
材表面に耐摩耗性を付与する晶出物を中心として
微小な割れが生じて製品とはならないのである
が、しかして、本発明に係る製造方法による間接
押出法によれば、本発明に係る製造方法において
使用するアルミニウム合金のように割れ易いもの
であつても２穴以上の多穴押出を５〜６m/min
の速度で押出すことができ、生産性は大幅に向上
するのである。 従つて、本発明に係る製造方法では、アルミニ
ウム合金の押出時の割れを防止し、生産性改善の
効果を発揮するものである。 本発明に係る耐摩耗性アルミニウム合金押出材
の製造方法の実施例を説明する。 実施例 第１表に示す含有成分、成分割合のアルミニウ
ム合金を通常の方法により溶製して鋳造して245
φ×1000 ｌの鋳塊を作製した。 この鋳塊を470℃の温度で８時間の均質化処理
後、押出温度330℃、押出速度５m/min、製品サ
イズ30φ棒を直接押出、間接押出により押出し
た。この結果を第２表に示す。 第１表に、本発明に係る製造方法により製造さ
れたアルミニウム合金の各特性を示す。 その評価方法は以下説明する方法により評価し
た。 押出性：155φビレツトから27φ丸棒へ、押出速
度３ｍ以上で押出可能なものを〇、不
可のものを×とした。 鍛造性：10φ×20hの試片を鍛造し、加工率60％
まで割れの発生しないものを◎、50％
まで割れず60％では割れるをの〇、50
％で割れるものを×とした。 耐摩耗性：大越式摩耗試験機により摩耗速度1.0
ｍ／秒、荷重3.2Kgで試験し、比摩耗
量で比較した。 引張強さ：溶体化後、230℃×30分の熱処理を実
施した試料で比較した。 疲労強度：溶体化後、230℃×30分の熱処理を実
施した試料で比較した。

【表】

【表】 この第１表から明らかであるが、本発明に係る
耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法によ
り製造されたアルミニウム合金は、鍛造性、耐摩
耗性も優れており、さらに、機械的性質において
優れていることがわかる。 また、第２表からわかるように、本発明に係る
耐摩耗性アルミニウム合金押出材の製造方法によ
り製造されたアルミニウム合金は直接押出では４
穴の押出では押出材に割れが発生せずに押出可能
な最大速度は＜１m/minであるが、間接押出で
は何れのNo.の合金においても押出材に割れの発生
がなく押出可能最大速度は６m/minであり、間
接押出法によれば４穴での押出が可能であるから
生産性は直接押出法の４倍にも向上した。そし
て、比較例では１穴の直接押出法でも2.5m/min
で本発明に係る製造方法より相当劣つており、４
穴では＜１m/minと同じであるが、間接押出法
においても１穴では比較例が3.0m/min、４穴で
は3.5m/minと何れも本発明に係る製造方法より
劣つていることは明らかである。 以上説明したように、本発明に係る耐摩耗性ア
ルミニウム合金押出材の製造方法は上記の構成を
有しているものであるから、耐摩耗性に優れてい
ることはもとより、押出性や鍛造性及び機械的性
質において優れている押出材を効率よく生産する
ことができるという効果を有するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Si7.5〜13.5wt%、Cu2.5〜5.0wt%、 Mg0.3〜1.0wt%、Fe0.25〜1.0wt%、 Mn0.25〜1.0wt% を含有し、残部実質的にAl及び不純物よりなる
   耐摩耗性アルミニウム合金鋳塊を400〜510℃の温
   度において２時間以上均質化処理を行なつた後、
   間接押出を行なうことを特徴とする耐摩耗性アル
   ミニウム合金押出材の製造方法。 ２ Si7.5〜13.5wt%、Cu2.5〜5.0wt%、 Mg0.3〜1.0wt%、Fe0.25〜1.0wt%、 Mn0.25〜1.0wt%、Ti0.001〜0.05wt% を含有し、残部実質的にAl及び不純物よりなる
   耐摩耗性アルミニウム合金鋳塊を400〜510℃の温
   度において２時間以上均質化処理を行なつた後、
   間接押出を行なうことを特徴とする耐摩耗性アル
   ミニウム合金押出材の製造方法。 ３ Si7.5〜13.5wt%、Cu2.5〜5.0wt%、 Mg0.3〜5.0wt%、Fe0.25〜1.0wt%、 Mn0.25〜1.0wt%、Ti0.001〜0.05wt%、 Ni1〜２wt% を含有し、残部実質的にAl及び不純物よりなる
   耐摩耗性アルミニウム合金鋳塊を400〜510℃の温
   度において２時間以上均質化処理を行なつた後、
   間接押出を行なうことを特徴とする耐摩耗性アル
   ミニウム合金押出材の製造方法。