WO1980000352A1 - Process for producing graphite-containing aluminum alloy - Google Patents

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WO1980000352A1
WO1980000352A1 PCT/JP1979/000211 JP7900211W WO8000352A1 WO 1980000352 A1 WO1980000352 A1 WO 1980000352A1 JP 7900211 W JP7900211 W JP 7900211W WO 8000352 A1 WO8000352 A1 WO 8000352A1
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aluminum
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K Komuro
K Soeno
M Ohsawa
M Suwa
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Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
K Komuro
K Soeno
M Ohsawa
M Suwa
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0084—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ carbon or graphite as the main non-metallic constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
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    • Y10T428/12486—Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]

Definitions

  • the present invention provides a method for producing a graphite-containing aluminum alloy in which graphite particles, particularly graphite particles coated with a metal, are charged and dispersed in a molten aluminum or aluminum alloy.
  • Alloys containing solid lubricants are commonly used for sliding contact components in internal combustion engines, such as bearings, gears, pistons, cylinders, and sliders. This is because when the lubricating oil film breaks, it must be compensated for by the self-lubricating action of the solid lubricant. Graphite is known to be very good as this solid lubricant. For this reason, many types of alloys containing graphite particles were produced. However, most of the alloys containing graphite particles are manufactured by powder metallurgy, and the resulting sintered products have poor mechanical properties. The disadvantage is that it is costly. Therefore, there has been a demand for the development of a fabrication technique capable of uniformly dispersing graphite particles in an alloy without floating.
  • graphite particles are hardly dissolved in graphite, that is, graphite particles are suspended in aluminum, alloy, or alloy melts (solubility: 0.1% by weight or less) which is metallurgically compatible with graphite.
  • a recent method was proposed as a technique for dispersing without raising the cost.
  • One is to add a mixed powder of nickel-coated graphite particles and a halogenated compound into a hypereutectic — Si (silicon) alloy melt, and then agitate the vortex in the melt. This is a method of forming and uniformly dispersing black particles.
  • 1 is Tokujin Sho 45—13224
  • the A molten alloy in a method of blowing was suspended metallized graphite particles in a carrier gas ⁇
  • One method is to directly charge the metal-coated graphite particles from the surface of the molten metal.
  • these methods have the following problems or drawbacks because the metal coating on the surface of the dispersed graphite particles is an essential condition.
  • the metal coating on the graphite particle surface can be carried out by chemical plating, etc., but the plating process is complicated.] In addition, wastewater treatment equipment must be provided, and the cost of the production is increased. It was high. In addition, the metal-coated graphite that has been immersed cannot be dispersed in the molten metal because the surface is oxidized so that even if it is thrown into the molten metal and dispersed, it will have poor wettability with the molten metal and float on the surface of the molten metal. . In order to improve wettability, reduction treatment may be performed in a hydrogen atmosphere.However, due to the release of hydrogen from inside the graphite particles, the lumps generate many nests, making them impractical. . In order for the lubrication effect of graphite to be fully exhibited under dry friction, approximately 4%
  • the metal-coated black particles may float on the surface of the molten metal.
  • the metal-coated graphite particles floating on the surface of the molten metal are oxidized on the surface.
  • the dispersed graphite particles start to float on the surface of the molten graphite
  • the graphite particles used are fine.
  • -It is an object of the present invention to provide a method for producing a graphite-containing aluminum alloy which can be injected and dispersed in a molten aluminum or aluminum alloy in a short time and with good yield.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a graphite-containing aluminum alloy which uses so-called solid graphite particles which are not coated with a metal and which can reduce the production cost.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a graphite-containing aluminum-palladium alloy in which the microstructure is refined and the floating of graphite is further suppressed during the production. It is.
  • One feature of the present invention is that aluminum or aluminum- ⁇
  • V cobalt
  • C0 cobalt
  • Mn manganese
  • the metal coating can be omitted and the floating of black color is small.
  • a forged alloy is obtained.
  • Gold has the effect that graphite does not float even when redissolved.
  • the drawing shows the amount of added metal in the aluminum-metal alloy melt.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship.
  • the alloys that charge and disperse the graphite particles are tin (Sn) and
  • O PI include at least one of the grooves consisting of Ti, Cr, Zr, V, b, Ni, Co, Mn, and p.
  • barium (Ba), beryllium (Be), selenium (Ce), iron (F e), cesium (C s), force (K:), neptunium (NP), calcium
  • the amount of graphite particles in the range of 2 to 30% by weight is most effective when used under dry friction conditions. 2% by weight]) If the amount is too small, the lubrication effect cannot be obtained enough.
  • the manufactured graphite-containing aluminum alloy is suitable as a member used under low load and high speed conditions.
  • the manufactured graphite-containing aluminum alloy is suitable as a member used under high load and low speed conditions.
  • the produced graphite-containing aluminum alloy has the effect of oil reservoir in the graphite particles, and the friction condition of oil lubrication. Suitable for components used below.
  • the temperature of the molten metal into which the graphite particles are charged is best between a temperature 50 ° C. higher than the liquidus of the molten metal and 900 ° C. If the temperature is maintained at least 50 C higher than the liquidus line, the fluidity of the molten metal will deteriorate, and defects such as nests will easily occur. On the other hand, if it is too high above 900 C,
  • the graphite easily floats.
  • the graphite particles may be natural or artificial.
  • the liquidus line is
  • a 4 wt% Cu is about 650C.
  • the molten metal immediately before charging the black candy particles should be kept still or stirred.
  • the molten metal is at rest, always stir the molten metal after charging the graphite particles.
  • the graphite particles are once suspended in the vortex of the molten metal created by stirring to facilitate dispersion. This operation is extremely important, and if it is not performed, it will not be possible to obtain a lump in which graphite particles are uniformly dispersed.
  • the pressure of pressurized coagulation is 400 ⁇ : L 000K Z
  • O PI It is desirable to be in the range of cm. If it is smaller than 40 O Kf Zero 2 , gas cannot be sufficiently released. 1 0 0 0 K 2 good Ri high pressure is not required, the pressure device is large in size, is the only loss increase even equipment costs.
  • graphite In graphite-containing A alloys, graphite generally acts as a solid lubricant and contributes significantly to improving wear resistance, but this effect also depends on the size of the graphite particles used.
  • the degree of dispersion of the graphite particles is affected by the rotation speed of the molten metal.
  • One example is as follows.
  • An A-Si alloy melt was prepared under the same conditions as in Comparative Example 1, and Ba, Be, Ce, Hf, Cs, Fe, K :,
  • Example 3 A graphite-containing aluminum alloy was produced by solidifying a graphite-containing aluminum melt under pressure at 600 K 9 / cm 2.
  • the Cu-3 wt% Zr alloy was melted and maintained at 750C.
  • the vortex was formed by rotating and stirring the molten metal at 100 rPm using a blade.
  • Graphite particle size 150-; L05 im (i00-: L50 mesh), 177-; t50 "m (80-; L00 mesh), 2 5 0-: 1 7 7 ⁇ (60-80 mesh) ⁇
  • the molten metal is stirred at 150 rpm using the blades.

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Description

明 細 書
. 黒鉛含有アル ミ - ゥ ム合金の製造法
技 術 分 野
本発明は、 アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ ニウ ム合金の溶湯 中に黒鉛粒子、 特に金属被覆し い黒鉛粒子を投入分散 する黒鉛含有アル ミニゥム合金の製造法にする。
背 景 技 術
内燃機関における滑り接触構成要素たとえば軸受、 歯 車、 ピス ト ン、 シ リ ンダ、 ス ライダるどには、 一般に固 体潤滑剤を含有した合金が使用されている。 これは潤滑 油膜が破壊したときに固.体潤滑剤の自己潤滑作用によつ て、 それを補う必要からである。 黒鉛はこの固体潤滑剤 としてきわめて良好であることが知られている。 このた め黒鉛粒子を含有した多くの種類の合金が製造された。 しかし、 黒鉛粒子を含有する合金のほとんどは粉末冶金 的に製造されたものであり、 得られた焼結品は機械的性 質が劣るうえに大型製品の場合、 篛造品や鍛造品にく ら ベて経費がかかるという欠点がある。 したがって、 黒鉛 粒子を浮上させることなく合金中に均一に分散できる錡 造技術の開発が要望されて来た。
更に具体的には、 黒鉛とほとんど溶解し合わない、 す わち冶金的に黒鉛と相溶性が いアル ミ ニ ウ ム 、 、 合金溶湯中 （溶解度 0 1重量％以下） に黒鉛粒子を浮 上させることなく分散する技術として *近 の方法が提 案された。 1つは、 ニ ッ ケル被锾黒鉛粒子とハ ロ ゲン化 合物との混合粉末を過共晶 — S i (シリ コン）合金溶湯中 に添加し、 攪拌俄によ i>溶湯に渦を形成して均一に黒銥 粒子を分散させる方法である。 1っは特公昭 45— 13224
号に示されるように、 A 合金溶湯中へ、 金属被覆した 黒鉛粒子を搬送ガス中に懸濁させて吹き込む方法である ξ
1つは金属被覆した黒鉛粒子を溶湯表面よ ?直接投入す る方法である。 しかし、 これらの方法は、 いずれの方法 とも分散する黒鉛粒子の表面に金属被锾することが必須 条件に ¾つているため、 次の問題点又は欠点があった。
黒鉛粒子表面への金属被 ¾は化学めつき等によ ]?行 う ことができるが、 めっき工程が複雑であ])、 しかも廃液 処理設備を設け ければならず且つ裘造コ ス トを高く し て'いた。 まためつきのままの金属被覆黒鉛は表面が酸化 して るために溶湯中に投入分散させても溶湯とのぬれ 性が悪く溶湯表面上に浮上してしまい、 溶湯中に分散さ せることができない。 ぬれ性を良くするためには水素雰 囲気中で還元処理を行る うことが考えられるが、 黒鉛粒 子内部からの水素放出のためにその鎵塊は巣が多く発生 し実用的で くなる。 黒鉛の潤滑効果を乾式摩擦下で十 分発揮させるためには A ^又はその合金中におおよそ 4
〜 3 0重量％の黒鉛を含有させることが必要である。 こ
OMPI PO のよ うに多量の黒鉛粒子を溶湯中に短時間に、 しかも歩
¼ま り良く投入分散するには金属被覆黒鉛粒子の使用は
むいてい ¾い。 更には、 多量の金属被覆黒鉛粒子を 1回
で溶湯中に投入分散しよ うとすると金属被覆の融解熱を
マト リ ッタスの溶湯からうばうためにマト リ ックスの温
度が急激に低下し、 溶湯の流動性が悪くる り、 添加した
金属被覆黒鉑粒子は溶湯表面上に浮上することがある。
溶湯表面上に一且浮上した金属被覆黒鉛粒子は表面酸化
のために二度と溶湯中に分散することはない。 したがつ
て、 大量に黒鉛粒子を溶湯中に分散させるためには段階
的に投入分散させなければならず黒鉛分散に長時間を必
要とする。 黒鉛分散に長時間がかかると初期段暗に投入
分散した黒鉛粒子は溶湯表面上に浮上しはじめ黒鉑粒子
含有量の歩留ま が非常に悪くなる。
合粉末を使用する方法は混合にかな の時間を必要
と し、 又混合するために所定黒鉛粒度の選定が困難であ
る。 搬送ガスを使用する方法は、 用いる黒鉛粒子が微細
粒子に限られ、 所定量の添加を完了するのに長時間を必
要とする。
したがって、 金属被覆しない黒鉛粒子を用いることが
できる黒鉛含有 A 合金の製造法を見出すことが必要
るった。
発 明 の 開 示
OMPI
、V7.. WiPO八 ノ 本発明の目的は、 2— 3 0重量0 /0の黒鉛粒子をアルミ
- ゥ ム又はアル ミ ニ ウ ム合金溶湯中に短時間に、 しかも 歩留ま り良く投入分散することの出来る黒鉛含有アル ミ -ゥム合金の製造法を提供することである。
本発明の他の目的は、 金属被覆しない、 いわゆる無垢 の黒鉛粒子を使用し、 以つて製造コス トを低減すること の出来る黒鉛含有アルミ 二ゥム合金の製造法を提供する にある。
本発明の他の目的は、 錡造組織が微細化されるととも に、 篛造の際に、 黒鉛の浮上が一段と抑制される黒鉛含 有アル ミ -ゥム合金の製造法を提供することである。
本発明の 1つの特徴は、 アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ -ゥ
ム合金の溶湯中に、 チタ ン （ T i ) 、 ク πム （ C r ) 、 ジルコニ ウ ム （ Z r ) ヽ ニッケノレ （ N i ) 、 パナジゥ ム
( V ) 、 コバル ト （ C 0 ) 、 マ ンガン （ Mn ) 及び-ォ
ブ （ N b ) から成るグループから選ばれた 1又はそれ以 上の物質を重量で 1.5— 2 0 %投入し、 該投入の後に、 黒鉛粒子を重量で 2— 3 0 %投入、 懸濁させ、 且つその 後、 黒鉛含有アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ ニウ ム合金溶湯を 凝固させることよ り成る黒鉛含有アル ミ ニウ ム合金の製 造方法にある。
黒鉑浮上防止剤としての上記添加物質に代えて 0.1
3重量％の隣 （ P ) を添加することによっても黒鉛の浮
0MPI WIPO 上を防止することが出来る。
本発明の他の特徵は、 4 0 0 - 1000¾ c77i2 の圧力
下で凝固させ、 造組繳を微細化するとともに黒鉛の浮
上を一般と抑制することにある。
以上述べたよ うに、 本発明の製造法によれば、 黒鉛粒
子が篛塊の全域にほ —様に分散し、 黒鉛粒子表面への
金属被覆を省く ことができ、 かつ黒鉑の浮上が少¾い
篛造合金が得られる。 又、 得られた黒鉛含有 合
金は再溶解しても黒鉛が浮上しないという効果を有する。
図 面 の簡単な 説 明
図面は、 アル ミ -ゥ ム合金溶湯中に添加金属をその量
を変えて投入した時に、 黒鉛の分散量と黒鉛粒度との関
係を示した特性図である。
発明を実施するための最良の形態
'以下、 本発明を詳細に説明する。
黒鉛粒子を投入分散させる 合金は、 錫 （ S n ) と
銅 （ C u ) と鉛 （ P b ) およびシ リ コ ン （ S i ) の少
く とも 1つを含むことが望ま しい。 その理由は、 A 一
S n系、 A ー C u系、 Α·£·— P b系および A — S i
系の合金は、 従来から軸受等に広く用いられており、 こ
れに黒鉛粒子を分散させれば、 利用価値が一段と高まる
ことが明らかに予想されるからである。
A 又は A 合金の溶湯中には、 黒鉛粒子の投入前に
- UREAU
O PI . T i と C rと Z r と Vと bと N i と C oと Mn及び p から成るグルーブの内の '少なく とも 1つを含有させる。
これらは実験によって選ばれたものであ ]?、 上記の 1 0 種類のほかにバ リ ウ ム （ B a )、 ベ リ リ ウ ム （ B e )、 セ リ ウ ム （ C e )、 鉄 （ F e ) 、 セシウ ム （ C s ) 、 力 リ ウ ム （ K： ) 、 ネプツニ ウ ム （ N P ) 、 カルシ ウ ム
( C a ) 、 タ ングステン （W) 、 ハフ ニ ウ ム （ H i ) お
よびアンチモン （ S b ) の計 1 1種類についても検討し たが、 それらは黒鉛粒子の浮上を阻止する効果がなかつ た。 検討のために用いた元素はいずれも炭化物形成元素 であると う共通の働きを有するが、 黒鉛粒子の浮上を 抑制する効果があつたのはそのうちの 9種類にすぎず、 それらも電子顕微鏡で 1000倍に拡大して観察したとこ ろでは、 黒鉛粒子と A 合金との界面に炭化物層を見つ けるには至らなかった。
• 黒鉛粒子の量は既に述べたように、 2〜 3 0重量％の 範囲が、 乾式摩擦条件下で使用する場合に最も効果があ る。 2重量％よ ])少¾いと十分 潤滑効果が得られず、
—方、 3 0重量％よ！）多いと耐摩耗性が低下しはじめ、 機械的強度も低くなる。
2〜 3 0重量％の範囲の黒鉛粒子を投入分散させると き、 上記した添加物質と しての T i、 C r、 Z r、 N i、
V、 C o、 M n又は N bの l又は 2以上の物質を 1.5〜
ΟΥιΡΙ WlPO 2 0重量％を予めアルミニゥ ム又はアル ミニゥム合金に 投入しておく ことによって可能になる。 2 0重量％を超 えて含有させても黒鉛は浮上し が、 得られた銬造合 金を軸受ゃビス ト ンに用いたときに、 それによつて新た
¾欠陥が起こら いとも限らないのであま り多く入れる べきではない。 これらの物質に代えて 0. 1〜 3重量％の
Pを添加することによって同一の効果を得ることが出来 ' る 0
黒鉛量 2 0 - 3 0重量％投入した場合、 製造された黒 鉛含有アルミ ニウ ム合金は、 低荷重、 高速度の条件下で 使用される部材と して適して る。
黒鉛量 1 5〜2 0重量％投入した場合、 製造された黒 鉛含有アルミ ニ ウ ム合金は、 高荷重、 低速度の条件下で 使用される部材として適している。
'黒鉛量 2〜 1 5重量％、 特に 3〜 5重量％投入した場 合、 製造された黒鉛含有アルミ ニウ ム合金は黒鉛粒子部 分が油溜めの効果を果し、'油潤滑の摩擦条件下で使用さ れる部材として適している。
黒鉛粒子を投入する溶湯の温度は、 その溶湯の液相線 よ り も 5 0 C高い温度と 9 0 0 Cとの間の温度が最も よ い。 液相線よ も 5 0 C以上高い温度に保持しておかる いと.溶湯の流動性が悪く な り、 巣などの欠陥ができやす くなる。 一方、 9 0 0 C より高くな すぎてもまずく、
！ OMPI かえって黒鉛が浮上しやすくなる。 黒鉛粒子は天然のも のでも又人造のものであってもかまわな 。 液相線は、
A ^— l 2重量0 /oS iで約 5 7 0 C、 A ー 2 0重量％
S iで約 7 0 0 C、 A — 1 0重量％ S nで約 6 4 0 C
及び A 4重量％ C uで約 6 5 0 Cである。 これら 2
元素マ ト リ ッ クスに C u、 M g、 N i、 Z n N M n又は
P b, etcを微量添加し、 マ ト リ ックスを強化して使用す ることが推められる。 黒鉛粒子浮上防止元素の添加によ つて液相線温度は変化するが、 上記に示した合金に適宜 の量の黒鉛粒子浮上防止元素を添加しても、 ± 2 0 0 C
以上には変化しない。
黒飴粒子を投入する直前の溶湯は、 静止又は攪拌して おく 。 溶湯が静止状態にあるときには、 黒鉛粒子の投入 後に必ず溶湯を攪拌する。 いずれにしても黒鉛粒子を投 入した ¾らば、 その黒鉛粒子を一度、 攪拌によって生じ た溶湯の渦の中に懸濁させて分散しやすくする。 この作 業はきわめて大事で、 これを行 わないと黒鉛粒子が一 様に分散した踌塊が得られな くなる。 溶湯の攪拌が終り、 静止したら加圧凝固する。 この加圧凝固ブ πセスを採用 することによって溶湯と篛型間の熱伝達が向上して凝固 時間がはやま り、 铸造組織が微細化されるとともに黒鉛 の浮上が一段と抑制されるよ うになる。 又、 錡塊の内部 欠陥も消滅する。 加圧凝固の圧力は 4 0 0〜： L 000K Z
O PI cm の範囲にするのが望ましい。 4 0 O Kf Z ero 2 より小 さいとガスが十分に抜けき ら 。 1 0 0 0 K 2 よ り 高い圧力は必要ではなく、 加圧装置が大型化し、 設備費 もかさむだけ損である。
錡造のための金型形状を変えて、 例えば金型径を細長 く し、 且つ水冷を採用することによつても黒鉛の均一篛 塊爵造は可能である。
黒鉛含有 A 合金において、 黒鉛は一般に固体潤滑剤 として働き、 耐摩耗性の改善に著しく寄与するが、 この 効果は用いる黒鉛粒子の大きさによっても違ってく る。
黒鉛粒子が小さすぎると、 摩擦に際して黒鉛が凝着して 相手材の摩擦面へ付着する。 この現象は黒鉛粒子の大き さが平均粒径 2 0〜 5 0 " mのときによ く見られる。 こ れよ ！？更に小さ と相手材に移着した黒鉛が摩擦係外へ はき出されたりする。 これらのことから、 黒鉛粒子の大 きさは、 るべく平均粒径 5 0 A m以上のものを選択す るのがよい。
黒鉛粒子の分散の度合は、 溶湯の攪拌回転数に影響さ れる。 1つの例を示せば次のよ うである。
内径 9 0 øの黒鉑るつぼを用いて A 一 1 2重量％
5 i ― 3重量％0 r合金を溶解し 7 0 0 Cに保持した。
羽根を用いて各種回転数において溶湯を攪拌し ¾がら、
6 0〜 8 0 メ ッ シュの天然黒鉛破砕粉を 9重量％添加し、
O PI
. WIPO 黒鉛粒子の分散状況を観察した。 回転数 5 0 r p m以下 の場合は、 溶湯に渦が生ぜず、 溶湯を攪拌しているだけ で黒鉛粒子が溶湯内に懸濁分散するのにかなりの時間を 要した。 又、 學鉛粒子のうちのほんの一部は表面層の汚 れのため長時間攪拌を続行しても溶湯内に懸濁分散し ¾ かった。 5 0 0 r p m以上の場合は、 溶湯に乱渦を生じ、 投入した黒鉛粒子が溶湯表面上に飛び出てくるものがみ られた。 回転数 5 0〜 5 0 0 r p mの範囲では正常な渦 が形成され、 黒鉛粒子は溶湯内に懸濁分散した。 - 以下に、 本発明に関する実施例を比較例と共に説明す る o
実施例 1
内径 9 0 ^ 0の黒鉛るつぼを用いて A 一 1 0重量0 /0 S π合金の 7 0 0 gを溶解し 6 5 0 Cに保持した。 そし て、 羽根の形をしたものを用いて 1 0 0 r p mで溶湯を 回転攪拌し渦を形成した。 黒鉛粒子には粒度 1 7 7〜 2 5 0 t m ( 8 0〜 6 0 ) メッシュの天然黒鉛破砕粉を 用いた。 黒鉛粒子の投入に際しては上記溶湯中に T i 、 C r、 Z r、 V、 N i、 C o、 M n又は N bの lつを含 有し、 含有量を変えながら黒鉛粒子が浮上せずに 3 0重 量％まで分散するのに必要る添加元素の量を求めた。 測 定結果を表 1に示す。 これらの物質を 1〜2 0重量％含 有させれば黒鉛を 2〜 3 0重量％分散できることがわか る。 お加圧凝固は 6 0 0 ^9 cm2 で行なった。
これら黒鉛浮上防止効果がある元素を添加した黒鉛粒 子分散篛塊について再溶解した結果、 黒鉛粒子は浮上し なかった。 添加元素による黒鉛粒子の分散性の差異は かった。
比較例 1
内径 9 0 am øの黒鉛るつぼを用いて A — 2 0重量0 /0 S i合金の 7 0 0 gを溶解し、 8 5 0 Cに保持した。 る つぼ内に羽根の形をしたものを挿入して上記 A 一 S i 合金の溶湯を 1 0 0 r p mで回転攪拌し渦を形成させた。 そして、 1 7 7〜 2 5 0 i m ( 8 0〜 6 0 メ ッ シ ） の 天然黒鉛破砕粉を 9重量％添加し、 6 0 0 Κ? ^2 の圧 力で加圧凝固させた。 しかし、 黒鉑粒子は溶湯表面上へ 浮上してしまい、 溶湯中には分散しなかった。
表 1 黒鉛粒子の分散量 （直量％ )
Figure imgf000014_0001
比較例 2
内径 9 0霞 øの黒鉑るつぼを用いて A 1 0重量％ S n合金の 7 0 0 gを溶解し、 6 5 0 Cに保持した。 る っぽ内に羽根の形をしたものを揷入して上記 A 一 S n 合金の溶湯を 1 0 0 r p mで回転攪拌し渦を形成させた。 そして、 1 7 7〜 2 5 0 β m ( 8 0〜 6 0 メ ッ シュ ） の 天然黒鉛破砕粉を 9重量％添加し、 6 0 0 K?Zcm2 の圧 力で加圧凝固させた。 しかし、 黒銥粒子は溶湯表面上へ 浮上してしまい、 溶湯中には分散しなかった。
比較例 3
前記比較例 1 と同じ条件で A ー S i合金溶湯を作 、 これに、 B a、 B e、 C e、 H f 、 C s、 F e、 K：、
C a、 M g、 N P及び S bの元素について 1つずつ添加、 攪拌し渦を形成した。 この状態で、 粒度 1 7 7〜 2 5 0 mの天然黒鉛破砕粉を添加した。 しかし、 黒鉛粒子は 溶湯表面上へ浮上してしまい、 溶湯中には分散しなかつ た。
実施例 2
内径 9 0濯 ？ Jの黒铅るつぼを用いて純 A を 7 0 0 g 溶解し、 7 1 0 Cに保持した。 るつぼ内に羽根の形をし たものを揷入して溶湯を 1 0 0 r p mで回転攪拌し渦を 形成させた。 そして 1 7 7— 2 5 0 m ( 8 0〜 6 0 メ ッシュ ） の天然黒鉛破砕粉を 9重量％添加した。 しかし、 添加した黒鉛粒子は溶湯表面上へ浮上してしまい、 溶湯 中には分散しなかった。 次に — 5重量％T i 合金溶 湯を 1100Cに保持し、 上記条件で黒鉛粒子を添加した, その結果、 黒鉛粒子は溶湯内に分散し溶湯表面へは浮上 しなかった。
黒鉑含有したアルミニゥム溶湯を 6 0 0 K9/cm2 の下 で加圧凝固させ、 黒鉛含有アルミ ニ ウム合金を製造した, 実施例 3
内径 9 φの黒鉛るつぼを用いて A — 5重量％
C u - 3重量％Z r合金を溶解し 7 5 0 Cに保持した。
羽根を用いて 1 0 0 r P mで溶湯を回転攪拌し渦を形成 した。 黒鉛粒度が 1 5 0〜； L 0 5 i m ( i 0 0〜： L 5 0 メ ッ シュ ） 、 1 7 7〜； t 5 0 " m ( 8 0〜； L 0 0 メ ッシ ュ） 、 2 5 0〜： 1 7 7 ί πι ( 6 0〜 8 0 メ ッ シュ ) ヽ
5 0 0〜2 5 0 ;" πι ( 3 2〜 6 0 メ ッ シュ ） 、 7 1 0〜
5 0 0 m ( 2 4〜3 2 メ ッシュ ) および 7 1 0 m JbJ, 上 （ + 2 4 メ ッシュ） の天然黒鉛破砕粉を 2重量％づつ 浮上するまで投入し、 黒鉛の分散量と黒鉛粒度との関係 を求めた。 加圧凝固は 6 0 0 Kf cm2 で行なった。 同様 にして Z rの量を変えて黒鉛の分散量と黒鉛粒度との関 係を求めた。 結果を図に示す。 図において Iの領域は黒 鉛浮上域であり、 IIの領域は黒鉛分散域である。 図から 添加物質の量によって黒鉛の分散量が変わり、 且つ黒鍩
OMPI
wipo 粒度の細かいほど黒鉛が溶湯表面上に浮上しゃすいこと
がわ力 る。
実施例 4
内径 9 0丽 0の黒鉛るっぽを用いて A ー 1 2重量％
S i合金を溶解し 6 0 0 Cの温度でホスホライザ一を用
い 0.1 , 0, 5 ， 1.0 , 2。 0 , 3.0 ， 4.0重量0 /0の P ( リ
ン） を添加した溶湯を溶製しそれぞれ 7 0 0 Cに保持し
た。 また羽根を用いて回転数 1 5 0 rpm で溶湯を攪拌
し渦を形成した。 前記溶湯中に 1 7 7 ίπ！〜 2 5 0 πι
( 8 0〜 6 0 メ ッシュ ） の黒銥粒子をそれぞれの溶湯に
対し 2重量％とずつ添加し、 それぞれの溶湯に対する黒
銥粒子分散限界量を求めた。 同様にして Α ー 2 0重量
% S i系合金、 A ー 5重量％ S n系合金、 A — 4重
量％ C u系合金についても黒鉛粒子の分散限界量を求め
た。 その結果を表 2に示す。 黒鉛粒子分散限界量はマ ト リ ックス素成に影響されず P ( リ ン ） 量に依存すること
がわかる。 また黒鉑量 3 0重量％以上必要とする場合に
は P量 3.0〜 4.0重量％添加する必要がある。
O PI
W1PO
V 、 表 2 P添加量と黒鉛粒子分散:
Figure imgf000018_0001
※黒鉛 177-250 m

Claims

請求の範囲
1 . アル ミ ニ ウ ム又は了ル ミ ニゥ ム合金の溶湯中に黒鉛 粒子を投入し、 黒鉛含有アルミ - ゥ ム合金を製造する ヽ
方法において、
アル ミ ニ ゥ 厶又は了ル ミ ユウ 厶合金の溶湯中にチタ
ン， ク ロ ム ， ジルコ ニ ウ ム ， ニ ッ ケノレ ， ノ<ナジゥ ム ， コバル ト ， マ ンガン及びニオブから成るグループから - 選ばれた 1又はそれ以上の添加物質を重量で 1 〜 2 0
%投入し、 該投入の後に、 黒鉛粒子を重量で 2 〜 3 0 %投入、 懸濁させ、 且つ
その後、 黒鉛含有アル ミ ニ ウム又はアル ミ ニ ウ ム合
金溶湯を凝固させる、
ことよ ]3成る黒鉛含有アルミ 二ゥム合金の製造方法。
2 . 請求の範囲の第 1項に記載した方法にお て、 黒鉛 粒子を重量で 2 0 〜 3 0 %投入し、 添加物質を黒鉛粒 子が溶湯上に実質上浮上し い範囲で投入すること よ ]9成.る黒鉛含有了ルミ二ゥム合金の製造方法。
3 . 請求の範囲の第 1項に記載した方法において、 黒鉛 粒子を重量で 1 5 〜 2 0 %投入し、 添加物質を黒鉛粒 子が溶湯上に実質上浮上しない範囲で投入すること よ 成る黒鉛含有了ルミ ニゥム合金の製造方法。
4 . 請求の範囲の第 1項に記 した方法にお て、 黒銥 粒子を重量で 2 〜 1 5 %投入し、 添加物質を黒鉛粒子
Ο, ΡΙ
、 、 ATl^ が溶湯上に実質上浮上しない範囲で投入することよ ]) 成る黒鉛含有アル ミ 二 ゥ ム合金の製造方法。
5. 請求の範囲の第 4項に記載した方法において、 黒鉛
粒子を重量で 3〜 5 %投入することよ 1?成る黒鉛含有 アル ミ ニゥム合金の製造方法。
6. 請求の範囲の第 1， 2， 3又は 4に記載した方法に
おいて、 平均粒径 5 0 m以上の大きさを有する黒鉛 を投入することよ D成る黒鉛含有アルミ ニゥム合金の 製造方法。
7. 請求の範囲の第 1 , 2 , 3又は 4に記載した方法に
おいて、 Α·£·— S n系， — C u系， A — P b系 又は A ー S i系合金であることよ i)成る黒鉛含有ァ ル ミ ニ ゥ ム合金の製造方法。
8. 請求の範囲の第 1 ， 2， 3又は 4に記載した方法に
' おいて、 黒鉛粒子を投入する溶湯の温度をその溶湯の
液相線よ ]? も 5 0 C以上で 9 0 0 C以下に保持したこ とよ ]?成る黒鉛含有了ルミ ニゥム合金の製造方法。
9. 請求の範囲の第 1， 2， 3又は 4に記載した方法に
おいて、 4 Q 0〜： L 0 0 0 K Zcm2 の圧力下で黒鉛含 有アル ミ ニゥム又はアル ミ ニゥム合金溶湯を凝固させ ることよ 成る黒鉛含有了ルミ ニゥム合金の製造方法。
10. 請求の範囲の第 1 ， 2， 3又は 4に記載した方法に
おいて、 水冷によって黒鉑含有ア ミ ニウム又はアル ヒ 4
J > ―— - - .■■ ミ 二ゥム合金溶湯を凝固させることよ ]?成る黒鉛含有 アル ミ - ゥ ム合金の製造方法。
1 アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ ニ ウ ム合金の溶湯中に黒鉛 粒子を投入し、 黒鉛含有アル ミ ニ ウ ム合金を製造する 方法にお て、
アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ - ゥ ム合金の溶湯中にチタ
ン ， ク ロ ム ， ジノレコ ニ ゥ ム ， ニ ッ ケノレ ， ナ ジゥ ム ，
コバ ト ， マ ンガン . ニオブ及び燐から成るグルー プ から選ばれた 1又はそれ以上の物質を投入し、
該投入の後に、 非金属被覆の黒鉛粒子を投入、 懸濁 させ、 且つ
その後、 黒鉛含有アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ ニ ウ ム合 金溶湯を加圧凝固させる、
こと よ ]3成る黒鉛含有アル ミ -ゥム合金の製造方法。
12. アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ ニ ウ ム合金の溶湯中に黒鉛
粒子を投入し、 黒鉛含有アル ミ ニ ウ ム合金を製造する 方法において、
アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ ニ ウ ム合金の溶湯中に燐を
0。 1 〜 4重量％投入し、
該投入の後に、 黒鉛粒子を 4 〜 3 0重量％投入、 懸 濁させ、 且つ
その後、 黒鉛含有アル ミ ニ ウ ム又はア ル ミ ニ ウ ム合
OMPI
、 — 金溶湯を凝固させる、
ことよ 成る黒鉛含有アルミ -ゥ ム合金の製造方法。.
13. 請求の範囲の第 1 0又は 1 1に記載した方法におい
て、 平均粒径 5 0 以上の大きさを有する黒銥を投 入することよ ])成る黒鉛含有アル ミ ニ ゥ ム合金の製造 方法。
14. 請求の範囲の第 1 , 2 , 3又は 4に記載した方法に
おいて、 A — S n系， A — C u系， A^— P b系 又は A 一 S i系合金であることよ D成る黒鉛含有ァ ル ミニゥム合金の製造方法。
15. 請求の範囲の第 1 0又は 1 1に記載した方法におい
て、 黒鉛粒子を投入する溶湯の温度をその溶湯の液相 線よ ]3 も 5 0 C以上で 9 0 0 C以下に保持したことよ
成る黒鉛含有アル ミ ニゥム合金の製造方法。
16. 請求の範囲の第 1 0又は 1 1に記載した方法におい
て、 4 0 0〜 1 0 0 0 K ノ《7Ζ2 の圧力下で黒銥含有ァ ル ミ - ゥ ム又はアル ミニゥム合金溶湯を凝固させるこ とよ 1)成る黒鉛含有アル ミ -ゥム合金の製造方法。
17. 請求の範囲の第 1 0又は 1 1に記載した方法におい
て、 水冷によって黒鉛含有アル ミ ニ ウ ム又はアル ミ 二 ゥム合金溶湯を凝固させることよ 成る黒鉛含有アル ミニゥム合金の製造方法。 3R£ oypi ;PO
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