JPS6318656B2 - - Google Patents
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- JPS6318656B2 JPS6318656B2 JP83503156A JP50315683A JPS6318656B2 JP S6318656 B2 JPS6318656 B2 JP S6318656B2 JP 83503156 A JP83503156 A JP 83503156A JP 50315683 A JP50315683 A JP 50315683A JP S6318656 B2 JPS6318656 B2 JP S6318656B2
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
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- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
- G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
- G21F1/08—Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
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Description
請求の範囲
１ 合金もしくは非合金のアルミニウムをベース
とし、かつ30重量％までのホウ素を含有してお
り、前記ホウ素をホウ化アルミニウムの状態で液
体アルミニウム内に導入することを特徴とする複
合合金の製造方法。
とし、かつ30重量％までのホウ素を含有してお
り、前記ホウ素をホウ化アルミニウムの状態で液
体アルミニウム内に導入することを特徴とする複
合合金の製造方法。
２ ホウ化アルミニウムが二ホウ化アルミニウム
AlB2及び十二ホウ化アルミニウムAlB12よりなる
グループに属することを特徴とする請求の範囲１
に記載の方法。
AlB2及び十二ホウ化アルミニウムAlB12よりなる
グループに属することを特徴とする請求の範囲１
に記載の方法。
３ ホウ化物が５乃至30μmの平均粒度の、アル
ミニウムで包んだ粒子の形で導入されることを特
徴とする請求の範囲１に記載の方法。
ミニウムで包んだ粒子の形で導入されることを特
徴とする請求の範囲１に記載の方法。
４ ホウ化物の導入に先立ちAT5B（Al―５％Ti
―１％Ｂ）によるアルミニウムの精錬をおこなう
ことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
―１％Ｂ）によるアルミニウムの精錬をおこなう
ことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
５ ホウ化物が導入されている間脱酸素剤により
液体アルミニウムを保護することを特徴とする請
求の範囲１に記載の方法。
液体アルミニウムを保護することを特徴とする請
求の範囲１に記載の方法。
６ ホウ化物が導入されている間液体アルミニウ
ムを撹拌しておくことを特徴とする請求の範囲１
に記載の方法。
ムを撹拌しておくことを特徴とする請求の範囲１
に記載の方法。
７ ホウ化物の導入速度を、アルミニウムをその
凝固温度以上に保持するべく調節することを特徴
とする請求の範囲１に記載の方法。
凝固温度以上に保持するべく調節することを特徴
とする請求の範囲１に記載の方法。
８ 複合合金を鋳込む前に脱ガスをおこなうこと
を特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
を特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
明細書
本発明は合金もしくは非合金のアルミニウムと
ホウ素をベースとする複合合金の製造法に係る。
ホウ素をベースとする複合合金の製造法に係る。
凝固時のアルミニウム結晶の芽晶作用に重大な
役割を果しかつ鋳造時の粒子の優れた精錬手段と
なるTiB2結晶を形成するために、溶融金属にホ
ウ素を加えることはアルミニウム精錬業界では公
知である。
役割を果しかつ鋳造時の粒子の優れた精錬手段と
なるTiB2結晶を形成するために、溶融金属にホ
ウ素を加えることはアルミニウム精錬業界では公
知である。
またTiB2結晶の形でチタンを析出させ且つそ
のようにしてアルミニウム合金の電気伝導度を改
善するためアルミニウム合金にホウ素元素をドー
プ（添加）することも公知である。
のようにしてアルミニウム合金の電気伝導度を改
善するためアルミニウム合金にホウ素元素をドー
プ（添加）することも公知である。
これらの場合アルミニウムに添加するホウ素は
比較的低濃度、つまりおよそ数百ppmであり、あ
る時期にそれほど少量の添加によつても問題が生
じることがあつたら、それ以後は、AT5B（Tiを
約５重量％、Ｂを約１重量％含むAl合金）のよ
うな母合金を使用することで解決されていた。ホ
ウ素濃度が数パーセントのオーダーに達する場合
には事情は別である。
比較的低濃度、つまりおよそ数百ppmであり、あ
る時期にそれほど少量の添加によつても問題が生
じることがあつたら、それ以後は、AT5B（Tiを
約５重量％、Ｂを約１重量％含むAl合金）のよ
うな母合金を使用することで解決されていた。ホ
ウ素濃度が数パーセントのオーダーに達する場合
には事情は別である。
実際、アルミニウムに対するホウ素の溶解度は
きわめて低く、アルミニウムの融点でおよそ
300ppm程度であり、従つて従来の溶融―インゴ
ツト鋳造法によつてホウ素含有合金を製造しよう
とすると、不完全な溶解、多量のホウ素の損失及
びホウ素の強度の偏析にもとずく種々の困難にぶ
つかることが分つている。このような状況によつ
て、得られる複合合金は期待される組成に全面的
には適合せず、不均質な構造を呈することにな
る。
きわめて低く、アルミニウムの融点でおよそ
300ppm程度であり、従つて従来の溶融―インゴ
ツト鋳造法によつてホウ素含有合金を製造しよう
とすると、不完全な溶解、多量のホウ素の損失及
びホウ素の強度の偏析にもとずく種々の困難にぶ
つかることが分つている。このような状況によつ
て、得られる複合合金は期待される組成に全面的
には適合せず、不均質な構造を呈することにな
る。
以上のような理由から研究者や企業は上記の欠
点の是正を目指して多少とも興味ある種々の解決
法を提案した。
点の是正を目指して多少とも興味ある種々の解決
法を提案した。
2.5乃至10％のホウ素をホウ素を含有するアル
ミニウム合金に関するフランス特許第1265089号
では、溶融アルミニウムにホウ素を添加したり溶
融アルミニウム中でホウ砂のようなホウ素化合物
を還元したりしてこの種の合金を製造することが
従来の慣例であつたことが指摘されている。しか
し前者の添加の場合は、得られる合金中の合金形
態のホウ素はごく僅かな量でしかなく、極端に長
い溶解時間が必要になり、一方後者の還元の場合
は、ホウ砂を使用するため酸素やその他の不純物
が望ましくない量で吸蔵されることになる。従つ
て該特許では、アルカリ金属のフルオロホウ酸塩
を溶融アルミニウムと接触させて還元することに
よつてホウ素を混入させることが推奨されてい
る。しかしながら、この種の方法はその実施に要
する高価な装置に加えて効率が悪く、しかもホウ
素の１部は、湿つた雰囲気でHFを放出すること
になるために著しく毒性の高い化合物であるBF3
及びKBF4の形で失われるということに注意しな
ければならない。
ミニウム合金に関するフランス特許第1265089号
では、溶融アルミニウムにホウ素を添加したり溶
融アルミニウム中でホウ砂のようなホウ素化合物
を還元したりしてこの種の合金を製造することが
従来の慣例であつたことが指摘されている。しか
し前者の添加の場合は、得られる合金中の合金形
態のホウ素はごく僅かな量でしかなく、極端に長
い溶解時間が必要になり、一方後者の還元の場合
は、ホウ砂を使用するため酸素やその他の不純物
が望ましくない量で吸蔵されることになる。従つ
て該特許では、アルカリ金属のフルオロホウ酸塩
を溶融アルミニウムと接触させて還元することに
よつてホウ素を混入させることが推奨されてい
る。しかしながら、この種の方法はその実施に要
する高価な装置に加えて効率が悪く、しかもホウ
素の１部は、湿つた雰囲気でHFを放出すること
になるために著しく毒性の高い化合物であるBF3
及びKBF4の形で失われるということに注意しな
ければならない。
さらに、このようにして製造された合金はアル
ミニウムの精錬用の母合金として役立つ。つまり
精錬浴中にごく僅かな量で導入され、従つて浴の
均質性は重要な問題ではない。というのは、先ず
考えなければならないのは浴中のホウ素濃度を中
程度にすることであるからである。
ミニウムの精錬用の母合金として役立つ。つまり
精錬浴中にごく僅かな量で導入され、従つて浴の
均質性は重要な問題ではない。というのは、先ず
考えなければならないのは浴中のホウ素濃度を中
程度にすることであるからである。
ホウ素の含有量の高い合金を、例えば優れた耐
摩耗性なり良好な中性子吸収能なりをもたなけれ
ばならない部品の製造に用いる場合には、ホウ素
が部品全体で一様にその機能を発揮できるよう規
則的に分布していなければならないから、問題は
さらに複雑になる。
摩耗性なり良好な中性子吸収能なりをもたなけれ
ばならない部品の製造に用いる場合には、ホウ素
が部品全体で一様にその機能を発揮できるよう規
則的に分布していなければならないから、問題は
さらに複雑になる。
また今日までに提案されてきた解決法は母合金
を得る方法とは距たりがあり、むしろ粉末冶金の
ほうに傾いている。例えばフランス特許第
2231764号は原子核産業向けのホウ素を含む金属
物質の製造法を開示しているが、この場合ホウ素
をベースとする物質及び金属材料が粉末状態であ
り、これらの粉末を混合、圧縮及び焼結すること
を特徴としている。
を得る方法とは距たりがあり、むしろ粉末冶金の
ほうに傾いている。例えばフランス特許第
2231764号は原子核産業向けのホウ素を含む金属
物質の製造法を開示しているが、この場合ホウ素
をベースとする物質及び金属材料が粉末状態であ
り、これらの粉末を混合、圧縮及び焼結すること
を特徴としている。
もちろんこれこそ所望の均質性を得る手段であ
るが、この方法では粉末を使用する必要があり、
したがつて粉末を得るという従来の溶融―鋳造法
に対して余分な工程が必要となり、さらに、常に
所望の形状の部品が得られるとは限らない。
るが、この方法では粉末を使用する必要があり、
したがつて粉末を得るという従来の溶融―鋳造法
に対して余分な工程が必要となり、さらに、常に
所望の形状の部品が得られるとは限らない。
他の解決法はアルミニウム―炭化ホウ素
（B4C）の複合合金をつくるというものであるが、
しかしこの種の合金を鋳造するには、得られる製
品の機械的特性が中程度であり切削性がないこと
は別としても深刻な困難に直面する。水性媒質内
では、これらの合金はしばしばアルミニウム張り
による保護を必要とする。
（B4C）の複合合金をつくるというものであるが、
しかしこの種の合金を鋳造するには、得られる製
品の機械的特性が中程度であり切削性がないこと
は別としても深刻な困難に直面する。水性媒質内
では、これらの合金はしばしばアルミニウム張り
による保護を必要とする。
以上のように理由から、本出願人は既に提案さ
れた種々の解決法は不充分であると考え、合金ま
たは非合金のアルミニウムをベースとし、30％ま
でのホウ素を含有し、均質組成（構造）の、適正
な機械的特性を有する複合合金の製造方法を研究
し、完成した。本発明方法によればホウ素の損失
は事実上ゼロであり、さらに本発明方法の実施に
は複雑で高価な材料を必要としない。
れた種々の解決法は不充分であると考え、合金ま
たは非合金のアルミニウムをベースとし、30％ま
でのホウ素を含有し、均質組成（構造）の、適正
な機械的特性を有する複合合金の製造方法を研究
し、完成した。本発明方法によればホウ素の損失
は事実上ゼロであり、さらに本発明方法の実施に
は複雑で高価な材料を必要としない。
本発明方法は液体アルミニウム中にホウ素をホ
ウ化アルミニウムの状態で導入することを特徴と
する。つまり冶金法により合金をつくるという最
も古典的な方法を利用する。しかし従来法とは違
つて、本発明方法ではホウ素はもはや元素やホウ
砂及びフルオロホウ酸塩のような酸化物や塩の形
としてではなく、ホウ化アルミニウムの状態で導
入する。
ウ化アルミニウムの状態で導入することを特徴と
する。つまり冶金法により合金をつくるという最
も古典的な方法を利用する。しかし従来法とは違
つて、本発明方法ではホウ素はもはや元素やホウ
砂及びフルオロホウ酸塩のような酸化物や塩の形
としてではなく、ホウ化アルミニウムの状態で導
入する。
二ホウ化アルミニウム（AlB2）なり、十二ホ
ウ化アルミニウム（（AlB12）なり、これら２つ
の混合物なりの状態をもつこのホウ化物は大気中
で安定性が高く、揮発性が低く、有害なエマネー
シヨン放出（emanation）を生じないという利点
を備えたよく知られた化合物である。この化合物
は当業者に公知の種々の方法で製造することがで
き、さらに濡れ性と液体アルミニウムへの導入を
容易にするためアルミニウムで包んだ５〜30μm
の平均粒度の粒子の形状とすることができる。
ウ化アルミニウム（（AlB12）なり、これら２つ
の混合物なりの状態をもつこのホウ化物は大気中
で安定性が高く、揮発性が低く、有害なエマネー
シヨン放出（emanation）を生じないという利点
を備えたよく知られた化合物である。この化合物
は当業者に公知の種々の方法で製造することがで
き、さらに濡れ性と液体アルミニウムへの導入を
容易にするためアルミニウムで包んだ５〜30μm
の平均粒度の粒子の形状とすることができる。
ホウ化物は、アルミニウムまたは米国
Aluminum Associationの規格による2000系列乃
至8000系列に属する合金中の１つの浴に導入され
るが、この浴は例えばAT5B（Al―５％Ti―１％
Ｂ）を用いて精錬処理にあらかじめ付されたもの
が好ましい。この浴は、アルミニウムの冶金おい
て従来から用いられている脱酸素溶剤フラクス
（flux desoxydant）によつて表面を保護し、ホ
ウ化物の導入期間中は撹拌を続ける。
Aluminum Associationの規格による2000系列乃
至8000系列に属する合金中の１つの浴に導入され
るが、この浴は例えばAT5B（Al―５％Ti―１％
Ｂ）を用いて精錬処理にあらかじめ付されたもの
が好ましい。この浴は、アルミニウムの冶金おい
て従来から用いられている脱酸素溶剤フラクス
（flux desoxydant）によつて表面を保護し、ホ
ウ化物の導入期間中は撹拌を続ける。
ホウ化物の導入速度はアルミニウムもしくは合
金の浴をその凝固温度以上に保つべく調節され
る。
金の浴をその凝固温度以上に保つべく調節され
る。
これらの作業は、例えば空気または湿気による
あらゆる汚染を防ぐため、窒素のような不活性ガ
スの雰囲気下に維持された装置内でおこなうのが
有効である。
あらゆる汚染を防ぐため、窒素のような不活性ガ
スの雰囲気下に維持された装置内でおこなうのが
有効である。
本発明の複合合金のホウ素含量は約30重量％ま
でである。これを越えると合金の鋳造性が落ちる
ので好ましくなく、工業的に許容される条件下で
は30重量％を越えることはない。
でである。これを越えると合金の鋳造性が落ちる
ので好ましくなく、工業的に許容される条件下で
は30重量％を越えることはない。
複合合金中で所望の濃度を得るために必要な量
のホウ素を加えた後、窒素下もしくは真空下で浴
の脱ガスをおこない、直ちに、適性形状の部品を
直接得るためには鋳型中に、圧延、鍛造、押出
し、引抜き、等々の変形作業のうち少なくとも１
つに付す予定の物質を得るためにはチル鋳型
（lingotiere）中に、合金を鋳込む。
のホウ素を加えた後、窒素下もしくは真空下で浴
の脱ガスをおこない、直ちに、適性形状の部品を
直接得るためには鋳型中に、圧延、鍛造、押出
し、引抜き、等々の変形作業のうち少なくとも１
つに付す予定の物質を得るためにはチル鋳型
（lingotiere）中に、合金を鋳込む。
実施例
本発明方法に基づいてAS10B3型の複合合金
（すなわち、Siを10重量％、Ｂを３重量％含むAl
合金）を製造した。次にこの合金を鋳造して放射
性物質の運搬に用いるかご（paniers）を作つた。
合金の顕微鏡検査によつて、アルミニウム合金の
マトリツクス内でホウ化物が規則的に分布してい
ることが確認された。通常のAS10（すなわち、Si
を10重量％含むAl合金）との比較冶金テストか
ら、ホウ素の存在が合金のマトリツクスの品質に
影響しないことがわかる。つまり物理的特性の面
では密度、熱伝導率、膨張係数、凝固温度範囲、
機械的特性の面では機械的強度、伸び（これは僅
かながら低下する）、技術的特性の面では鍛造、
圧延、引抜き、鋳造、溶接、切削性、封止性のほ
とんどがそのまま、または少なくとも実用上問題
のない程度に保存される。
（すなわち、Siを10重量％、Ｂを３重量％含むAl
合金）を製造した。次にこの合金を鋳造して放射
性物質の運搬に用いるかご（paniers）を作つた。
合金の顕微鏡検査によつて、アルミニウム合金の
マトリツクス内でホウ化物が規則的に分布してい
ることが確認された。通常のAS10（すなわち、Si
を10重量％含むAl合金）との比較冶金テストか
ら、ホウ素の存在が合金のマトリツクスの品質に
影響しないことがわかる。つまり物理的特性の面
では密度、熱伝導率、膨張係数、凝固温度範囲、
機械的特性の面では機械的強度、伸び（これは僅
かながら低下する）、技術的特性の面では鍛造、
圧延、引抜き、鋳造、溶接、切削性、封止性のほ
とんどがそのまま、または少なくとも実用上問題
のない程度に保存される。
さらに、加水分解テストからこの合金は40℃の
鉱物質を除去した水の中で優れた安定性を示し、
腐蝕の痕跡は皆無であることが判明した。
鉱物質を除去した水の中で優れた安定性を示し、
腐蝕の痕跡は皆無であることが判明した。
AS10B3合金とAS10合金の特性のいくつかを
比較して次の表に示す。
比較して次の表に示す。
【表】
上の表からわかるように、ホウ素の存在は合金
マトリツクスに実用上ほとんど影響を与えない。
マトリツクスに実用上ほとんど影響を与えない。
本発明の方法は摩耗ないし摩擦に対する優れた
強度が期待される複合合金の製造に適用される。
強度が期待される複合合金の製造に適用される。
また本発明方法は、中性子捕獲元素としてのホ
ウ素が存在していること及びホウ素がもつている
その他の特性により、原子核エネルギーの分野で
原子核廃棄物の貯蔵及び運搬用のかごとして空気
中もしくは水性媒質中で使用される中性子障壁の
製造にも適用される。
ウ素が存在していること及びホウ素がもつている
その他の特性により、原子核エネルギーの分野で
原子核廃棄物の貯蔵及び運搬用のかごとして空気
中もしくは水性媒質中で使用される中性子障壁の
製造にも適用される。
従つてこの複合合金は、特にホウ化銅のプレー
トもしくはホウ化ステンレス鋼のラツクと比較し
た場合、原価面及び使用の容易さの両面から、ホ
ウ化物製インサートを有するあらゆる機械溶接製
品ないし鋳造品の有利な代替となることができ
る。
トもしくはホウ化ステンレス鋼のラツクと比較し
た場合、原価面及び使用の容易さの両面から、ホ
ウ化物製インサートを有するあらゆる機械溶接製
品ないし鋳造品の有利な代替となることができ
る。
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|---|---|---|---|
| FR8217108A FR2533943B1 (fr) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | Procede de fabrication d'alliages composites a base d'aluminium et de bore et son application |
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|---|---|
| JPS59501672A JPS59501672A (ja) | 1984-10-04 |
| JPS6318656B2 true JPS6318656B2 (ja) | 1988-04-19 |
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| JP83503156A Granted JPS59501672A (ja) | 1982-10-05 | 1983-10-04 | アルミニウムとホウ素をベースとする複合合金の製造法 |
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| JP3122436B1 (ja) | 1999-09-09 | 2001-01-09 | 三菱重工業株式会社 | アルミニウム複合材およびその製造方法、並びにそれを用いたバスケットおよびキャスク |
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| JP3996340B2 (ja) * | 2000-03-03 | 2007-10-24 | 株式会社神戸製鋼所 | ホウ素およびマグネシウム含有Ａｌ基合金並びにその製造方法 |
| AU8800801A (en) | 2000-09-08 | 2002-03-22 | James E Coleman | Surgical staple |
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