JPS63140048A - アルミニウム粉末合金の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分計〉 本発明は、アルミニウム（ＡＩ）系粉末よりＡＩ粉末合
金を得る方法に関する。

〈従来の技術〉 ｆｉｔ系粉米粉末む粉末からＡ１合金いわゆる焼結Ａ７
合金を製造する方法は古くから研究されているが、ＡＩ
粉末の表面は硬いアルミナ（酸イし被覆）で覆われてい
るため、従来の如く、単に粉末を成形した後融点以下の
温度にて焼結する方法では十分な強度が得られなかった
。

そこで、粉末を押出法にて固化する方法が考え出されて
いる。しかしながら、ＡＩ粉末の表面には、Ｎ２０　、
　Ｏ，、Ｎ２等のガス（吸着ガス）が吸着しており、押
出し中の材料内において、又は固化した後のＡ４合金を
熱処理する段階において、又はＡ４合金を高温下で使用
する場合において、前記吸着ガス特にＮ２０がＮ２０ガ
ス又はＨ２ガス（３Ｈ，Ｏ＋２Ａ＃→Ａｌ、　０．＋　
３　Ｈ，）として高温下で膨張し、一般にブリスター（
気泡）と呼ばれる材料欠陥を生成させてしまう。

従って、粉末を押出成形する場合には、Ｎ２０の脱ガス
が必要であり、従来は、真空中で加熱することによりＨ
，Ｏの脱ガスを行っていた。

又、加熱真空中でないと、十分なＮ２０の脱ガスができ
ないと考えられていた（例丸ば、人ｄｖａｎｃｅｓ　　
ｉｎ　　Ｐｏｗｄｅｒ　　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　ｐ
、１９４）。

加熱真空中で脱ガスを行う従来の脱ガス方法は、成形し
た粉末又は粉末をそのままホットプレスに入れ、高温真
空下で脱ガス及び加圧成形し、押出用ビレットとするか
、又は缶の中に粉末成形体又は粉末を直接投入し、缶を
加熱し、真空引きすることによって脱ガスを行い、終了
後真空封入して押出用ビレットとしていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のようにして押出用ビレットなどの粉末合金を得る
方法は、研究用としての少量生産などではあまり問題と
はならないが、製品として得るべく大量に生産するに際
しては、プロセスが複雑すぎ、経費もかかるなど製造上
、経済上の問題があった。

本発明は以上のような従来の状況にかんがみてなされた
もので、ブリスターのないＡ１粉末合金を容易かつ経済
的に得られるようにすることを目的とする。

く問題点を解決するための手ψに≠作？上記目的を達成
するための本発明の構成は、アルミニウム系粉末を見掛
は密度で真密度比６５〜９４％に成形し、当該粉末成形
体を真空高温下で脱ガスし、脱ガスが完了した後粉末成
形体に不活性ガスを充填し、不活性ガスの充填が完了し
た後粉末成形体を大気中に取り出し、塑性加工を施すこ
とを特徴とする。

上記構成の各要件は以下のような考察から、決定される
。

（１）粉末成形体の密度 Ａｊ系粉末は吸着ガス特にＮ２０を表面に吸着している
。このＮ２０ガスが十分粉末粒子から分離されないと、
固化後ブリスター等の材料欠陥が発生する。

従って、ブリスター等の材料欠陥の発生を防ぐためにも
粉末成形体の状態での脱ガスが必要で、このためには、
粉末成形体の見掛は密度が真密度比で６５％〜９４％の
範囲に調整されることが必要である。密度が６５％より
低い場合には、粉末成形体の強度が低く、持ち運び等の
取扱い時に割れ等が発生し、歩留りが悪く取扱いにくく
なる。密度が９５％以上の場合には、粉末成形体中の空
隙が外部から閉鎖された状態となり、このまま押出時に
加熱を行うと、閉空間内のＮ２０ガスが膨張し、粉末成
形体を破壊する。このような閉空間が生ずる限界が密度
９５％以上であゆ、従って、粉末成形体の密度は９４％
以下にする必要がある。

尚、より好ましくは、成形体割れや脱ガスの不十分な状
況が生じないように、７０％〜９０％の密度とすること
が望ましい。

（２）粉末成形体の脱ガスの条件 粉末の温度Ｔ（イ）において、脱ガスが十分完了された
と考えられる１　ｐｐｍの水蒸気量になるための平衡分
圧（ｍｂａｒ）は次式で示される。

この式より計算した温度（１）と平衡分圧（ト）との関
係を表１に示す。

Ｌユ この表より、２００℃において５Ｘ１０−”＋ａｂａｒ
以下であれば十分説ガスが可能となる。

通常、ロータリーポンプ又はこれにメカニカルブースタ
ポンプを組み合わせることにより１　Ｘ　１０−３１１
ｂａｒ程度の真空度が可能である。これ以上の高真空を
得るためには拡散ポンプ等が必要になるため経済的にも
問題となる。

又、２００℃以下の温度では長時間かつ高真空の条件下
にて脱ガスする必要があるため温度は２００℃以上とす
る。又、温度の上限は５５０℃とする。この温度でＡＩ
粉末に吸着している水分又は他のガスはほぼ完全に粒子
から切り離されるため、これ以上にする必要はない。こ
の時の真空度は（１）式より６３３ｍｂａｒ以下であれ
ばよいが、真空度が悪いと粉末の酸化につながるため１
　ｍｂａｒ以下とする。

（３）原料粉末 本発明で対象とするＡｊ系粉末は、Ａｊ粉末を含むすべ
ての粉末、すなわちＡＩ粉末又はＡ１合金粉末又はＡｊ
粉末とＡ１合金粉末との混合粉末又はＡｊ粉末もしくは
Ａ１合金粉末もしくはこれらの混合粉末と他の金属粉末
もしくは非金属粉末との混合粉末である。

（４）　　ｍ性加工方法 粉体の塑性加工方法は粉体を１００％の合金塊とするた
めの方法であり、一般的には押出が最も多く用いられる
が、鍛造、圧延なども採用される。

く作　　　用〉 本発明に係る方法では、粉体成形体を真空脱ガスした後
、不活性ガスを充填し、空隙を不活性ガスで満たすので
、この後粉末成形体を大気中に取り出しても長時間でな
ければ当該成形体の酸化は進まず、通常の方法にての塑
性加工がなし得る。

く実　施　例〉 Ａｊ　−１２％５ｉ−５％Ｆｅ−４％Ｃｕ−１％Ｍｇ合
金粉末（−１００メッシ：Ｌ）を約８２％の見掛は密度
に冷間静水圧圧縮（ＣＩ　Ｐ）成形し、得られた粉末成
形体について次の２通りの脱ガスを行い、押出材とした
（成形体寸法φ１５０Ｘ３００）。

■　３００℃、Ｉ　Ｘ　１０−２ｏｂａｒの条件下にお
いて５時間脱ガスを行い、その後徐々にＮ　２ｐ　Ａ　
ｒ　ｐＨａ等の不活性ガスを充填し１　ａｔｍとした後
押出を行った。

■　粉末成形体を缶に入れた後、３００℃、Ｉ　Ｘ　１
０　　ｍｂａｒの条件下において５時間脱ガスを行い、
封缶したものを押出した。

押出材はどちらも外見的には良好なものであった。

上記■、■の脱ガスを行ったそれぞれの押出材の酸素量
を測定した結果、５００℃５時間の加熱によるブリ誠タ
ー発生状況を調査した結果を表２に示す。

表　　２ 表に示すように、■、■の方法により製造したＡ１合金
の０２量は分析の結果同じであり、又、５００℃５時間
の加熱においてもブリスターの発生は見られなかった。

〈発明の効果〉 本発明に係るアルミニウム粉末合金の製造方法によれば
、ＡＩ系粉末の成形体を真空脱ガスした後、不活性ガス
を充填することによ　　゛り成形体の空隙は不活性ガス
で満たされ、その結果、粉末成形体を大気中に取り出し
ても長時間でなければ成形体の酸化は進まず、通常の塑
性加工がなし得るのである。従って、従来のホットプレ
スや缶封入説ガス等の複雑なプロセスを経ることなく、
ブリスターのないＡｊ粉末合金を容易かつ経済的に得る
ことができるのである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム系粉末を見掛け密度で真密度比６５
   〜９４％に成形し、当該粉末成形体を真空高温下で脱ガ
   スし、脱ガスが完了した後粉末成形体に不活性ガスを充
   填し、不活性ガスの充填が完了した後粉末成形体を大気
   中に取り出し、塑性加工を施すことを特徴とするアルミ
   ニウム粉末合金の製造方法。
2. （２）アルミニウム系粉末として、アルミニウム粉末又
   はアルミニウム合金粉末又はアルミニウム粉末とアルミ
   ニウム合金粉末との混合粉末又はアルミニウム粉末もし
   くはアルミニウム合金粉末もしくはこれらの混合粉末と
   他の金属粉末もしくは非金属粉末との混合粉末を用いる
   特許請求の範囲第１項に記載のアルミニウム粉末合金の
   製造方法。
3. （３）粉末成形体の真密度比が７０％〜９０％である特
   許請求の範囲第１項又は第２項に記載のアルミニウム粉
   末合金の製造方法。
4. （４）脱ガス処理時の真空度を１ｍｂａｒ以下とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のア
   ルミニウム粉末合金の製造方法。
5. （５）脱ガス処理時の雰囲気温度を２００℃以上５５０
   ℃以下とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れかに記載のアルミニウム粉末合金の製造方法。
6. （６）塑性加工方法として押出、鍛造、圧延を用いる特
   許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のア
   ルミニウム粉末合金の製造方法。