JPS63282201A - 粉末冶金材料の鍛造法 - 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） 本発明は粉末冶金材料の鍛造方法に関するもので、特に
工程の追加ヤ治具を必要とすることなく、粉末冶金材料
の鍛造割れを防止したものである。

〔従来の技術−〕

粉末冶金法は本来金属などの粉末を金型に入れて圧縮成
形し、これを溶融温度以下の温度で焼結する方法である
が、この方法は焼結体に微小な空隙が残存し、靭性など
が劣るため、その用途は超硬合金やタングステン線など
の難加工材料又は高融点材料のように粉末冶金法でない
と製造困難な物に限られている。しかし近年金属などの
粉末を冷間住縮成形した後、これを金属容器に入れて真
空に排気し、密封して金属容器ごと熱間加工して緻密化
する粉末冶金素材の製造方法が開発され、これにより空
隙のない緻密な組織が得られるようになり、真密度焼結
合金と称して各方面で使用されつつある。

特にＡ１合金等の酸化し易い合金では、一般に粉末表面
に酸化皮膜が存在するため各粉末間の接触部での金属原
子及びガスの拡散が起りにくい。従って真空状態で加工
し、粉末表面の酸化皮膜を破壊して結合する前述の方法
が特に有効である。例えばＡ１合金粉末にＳ　ｔ　Ｃ。

Ａｌ２Ｏ３又はＡ１３Ｃ４などの微粉末を分散させた複
合材は、耐摩耗性や耐熱性に優れており自動車等の部品
用として開発が進められている。

上記製造方法によって得られる粉末冶金素材は、設備上
の制約から円柱や角柱などの比較的単純な形状に限られ
る。そのため所望の形状を得るため又は押出しや型鍛造
の前工程として自由鍛造が必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

真密度焼結合金即ち粉末冶金素材は塑性加工性を有する
とはいえ加工性はあまり良くない。

特にセラミックス粉末を混合した粉末冶金複合素材では
、加工性が非常に劣る。しかも自由鍛造によって素材を
加工する場合、例えば第３図（イ）に示すように鍛造プ
レス（６ａ）、　（６Ｃ）間で粉末冶金素材（５）を加
圧鍛造すると、素材（５）の＠造によるフローは第３図
（ロ）に示す矢印方向に生じ、素材（５）の自由面（７
）には矢印で示す張力が作用する。そのためわずかな加
工で割れを生じる問題がある。

（問題点を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、特別な工程や治具
を必要とせず、簡単に鍛造性を向上させる粉末冶金材料
の鍛造方法を開発したものである。

即ち本発明は金属粉末又は金属とセラミックスの混合粉
末を金属容器内に充填して圧縮成形した後、容器内を真
空排気して密封した粉末を熱間圧縮により緻密化した粉
末冶金素材のに２造において、粉末冶金素材を容器で被
覆したまま！ｆ２造することを特徴とするものである。

（作　用） 本発明は上記の如く緻密化した粉末冶金素材を外周に密
着している真空排気用金属容器を除去することなく、金
属容器と共に希望の形状に自由鍛造するもので、粉末冶
金素材を金属容器で拘束することにより、鍛造中に粉末
冶金素材が割れるのを防止する。

金属容器は粉末冶金素材の製造工程で真空排気のために
用いるものであり、熱間圧縮による緻密化の俊、粉末冶
金素材の外周に密着した状態となる。この容器は従来こ
の時点で除去されるものであるが、この容器をこのまま
残して鍛造時の割れ防止用の拘束治具として利用する。

金属容器の材質及び肉厚としては、鍛造時の割れを防止
するのに適するように選択するのみで、新たな工程や治
具を必要とすることなく、効果を発揮することができる
。

金属容器の肉厚は鍛造時に座屈を起こさせないことと素
材の拘束力の点から、厚ければ厚いほど有利となるが、
緻密化のための熱間プレス及び鍛造プレスの最大加圧力
の問題、製造する材料の歩留り及び作業性の点から、肉
厚は薄いほうが良い。実際には鍛造中の変形で金属容器
の一部が破断することがないだけの厚さがあれば十分効
果を発揮する。金属容器の材質は内部の粉末冶金素材よ
りも鍛造性が良くなくてはならない。

金属容器の選択に際しては、上記事項を考慮することに
より、本発明は実施できる。尚希望の形状に自由鍛造し
た後、金属容器は除去し、必要に応じて型鍛造や機械加
工を施して所望の製品形状とする。

（実施例〕 粒子径１０５μｍ以下の７０９１相当のＡ１合金粉・末
と、このＡ１合金粉末に１５μｍ以下のＳｉＣ粉末を１
０容量％添加した混合粉末の２種を用いた。金属容器に
は第１図に示すように下端を厚さ５ｍの純Ａｉ製下蓋（
２）を溶接した外径１２０Ｍ、内径１００　ｍ、肉厚１
０ｍ、高さ３５０−の純Ａｆｔ製パイプ（１）を用いた
。このパイプ（１）内に上記粉末を高さ２００！ＩＩ！
１１まで充填し、これを金型にセットしてダイスをパイ
プ（１）の内壁に沿って移動させ、粉末の相対密度が８
０％になるように冷間成型した。次にこのパイプ（１）
を金型から取出し、上端に厚さ５ｓのＫＡｉ製！（３）
を溶接し、該Ｍ（３）に取付けた排気管（４）からパイ
プ（１）内を真空排気しながら粉末を４００℃に加熱し
て密封した。このようにしてパイプ（１）内に真空密封
した粉末の圧縮成形体（５ａ）を作製した。これをパイ
プ（１）と共に４００℃に加熱して圧縮成形体（５ａ）
を熱間成形プレスにより相対密度１００％を目標に緻密
化させ外径１２０＃、高ざ１２０＃のパイプ（１）に入
った粉末冶金素材を得た。これを第２図（イ）、（ロ）
に示すようにＡｉ製パイプ（１）に入った粉末冶金素材
（５）をプレス（６ａ）、　（６ｂ）により加圧鍛造し
た。

一方外径１５０　ｍｍ、内径１４０　ｍ、肉厚５ｍ１ｒ
１、高さ３５０＃の純Ａｉ製パイプ内に前記粉末を高さ
２４０　ｍまで充填し、上記と同様にして緻密化し、外
径１５０ｍ、高さ１４０ｍのパイプに入った粉末冶金素
材を製造した。これを切削加工して外径１２０　ｍｍ、
高さ１２０　ｍのパイプを除去した粉末冶金素材とし、
これを比較材として加圧鍛造した。

即ち各々３０個づつの粉末冶金素材、計１２０個を４０
０℃で鍛造比が２．４．６となる高ざ６０ｒｒＩＩｒ１
゜３０ｍ、２ｈａに各１０個づつ自由鍛造した。このと
きの成型体側面の割れの有無を観察した。その結果を第
１表に示す。

第１表から明らかなように、本発明方法ではＡ１パイプ
（容器）の拘束によって粉末冶金材料が割れを生じずに
鍛造できる。これに対し従来方法ではＡ１合金粉末のみ
の場合でも鍛造比２で割れを生じるものがあり、混合粉
末の場合では鍛造比４以上、Ａ１合金粉末のみの場合で
は！Ｒ造比６以上で割れを生じずに鍛造することはでき
ない。

本発明方法によれば粉末冶金素材に割れを生じずに＠造
できるのは、第２図（ロ）に示すように、粉末冶金素材
（５）の外周の金属容器が、鍛造時に自由面に発生する
矢印方向の引張力を受けて変形しつつ、粉末冶金素材を
矢印方向に拘束する力を発生するためで、この拘束力に
よって内部の粉末冶金材料が割れることを防止す　（る
ものである。

以上Ａ１合金粉末と、このＡ１合金粉末にＳｉＣ粉末を
添加した混合粉末について説明したがこれに限るもので
はなく、金属粉末としてはＡ１の他にＣｕ、Ｆｅ、Ｎ　
ｉ、Ｃｏ、Ｗ。

ＭＯなどの金属又はその合金からなる粉末でもよく、そ
の製造法もガスアトマイズ法、遠芯噴霧法２回転カップ
法２回転電極法など任意の方法で製造したものでよい。

セラミックス粉末としてはＳｉＣ，ＷＣ，ＴｉＣ，８４
Ｃなどの炭化物系、Ａ１２０３　、ＺｒＯ２、Ｍ２Ｏ。

５ｉＯｚ、ＢｅＯなどなの酸化物またはこれ等の複合化
合物などが適用される。セラミックス粉末の形状は粒状
に限らず、長繊維、短繊維など任意のものでよく、また
ヴイスカーなどを用いてもよい。また金属容器はＡｉの
他にＣｕ。

Ｆｅ、Ｎ　ｉ、ｐｂ、３ｎなどの金属及びその合金のう
ち内部の粉末冶金材料よりも鍛造性の良いものなら何れ
も用いられる。

発明の効果〕 本発明は粉末冶金材料の製造に用いられる真空排気用金
属容器を除去することなく、その粉末冶金素材の鍛造に
おける拘束治具として用いるもので、特に工程の追加や
治具を必要とすることなく、粉末冶金材料の鍛造割れを
防止することができる等工業上顕著な効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷間圧縮成形体の製造用金属容器の一例を示す
説明図、第２図（イ）、（ロ）は粉末冶金材料の自由＠
造の一例を示すもので、（イ）は側断面図、（ロ）は金
属容器の鍛造フローと粉末冶金素材の拘束力発生を示す
説明図、第３図（イ）（ロ）は従来の粉末冶金素材の自
由鍛造の一例を示すもので、（イ）は側断面図、（ロ）
は粉末冶金素材の鍛造フローを示す説明図である。 １、パイプ ２、下蓋 ３、上蓋 ４、排気管 ５、粉末冶金素材 ５ａ、圧縮成形体 ６ａ、６ｂ、鍛造プレス ７、自由面 第１図　　　　　第２図 （イ） （ロ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属粉末又は金属とセラミックスの混合粉末を金属容器
   内に充填して圧縮成形した後、容器内を真空排気して密
   封した粉末を熱間圧縮により緻密化した粉末冶金素材の
   鍛造において、粉末冶金素材を容器で被覆したまま鍛造
   することを特徴とする粉末冶金材料の鍛造方法。