JPH01219107A - アルミニウム合金部材の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアルミニウム合金部材の製造方法に係り、特に
低真空脱ガス処理により優れた機械的性質を有するアル
ミニウム合金部材を製造することができる方法に関する
。

［従来の技術］ 近年、自動車、航空機等の分野における構成部材の軽量
化、高性能化、高負荷化に対する耐久性の改善等の要求
が高まるに伴い、これらの構成部材であるアルミニウム
合金について、鋳造用合金に比し、耐熱性、耐摩耗性に
優れしかも高強度な合金として、急冷凝固粉を用いた粉
末合金の研究が盛んに行なわれつつある。

粉末合金では、急冷凝固粉粒子の表面に付着している酸
化物、水分、水酸化物等の付着物が、粉末粒子同志の圧
着を妨げると共に、成形後のアルミニウム合金部材の機
械的性質を劣化させる原因となるため、これらの付着物
を急冷凝固粉の成形、固化に際し、予め取り除く必要が
ある。

このため、従来においては、通常、急冷凝固粉の予備成
形後、予備成形体をアルミニウム等の金属缶に封入して
真空脱ガス処理し、その後この缶を除去する工程が必要
とされている。

［発明が解決しようとする課題］ このように、従来においては、封缶、真空脱ガス、脱缶
の工程が必要とされているため、アルミニウム合金部材
の製造工数が多く、このため、製品のコストアップを招
いていた。また、缶中心部の加熱に時間を要するため、
過剰焼鈍の問題が生起するなどの難点もあフた。

本発明は上記従来の問題点を解決し、封缶、脱缶等の処
理を要することなく、低真空脱ガス処理により、優れた
機械的性能を有するアルミニウム合金部材を製造する方
法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のアルミニウム合金部材の製造方法は、１０２〜
ｂ して得られた、０．１０重量％以下のＢｅを含むアルミ
ニウム合金の微小凝固体を機械的攪拌することにより、
その表面層を改質ないし破壊した後、該微小凝固体を凝
固体密度７０％以上に圧縮成形し、得られた成形体を３
００〜５３０℃の温度で加熱後あるいは加熱しながら真
空脱気を伴う押出成形を行うことを特徴とする。

本発明においては、この微小凝固体の機械的攪拌工程に
おいて、微小凝固体に補強繊維を混合し、繊維補強アル
ミニウム合金複合材を製造することもできる。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明においては、まず、アルミニウム合金溶湯を１０
２〜ｂ 冷凝固させることにより、Ｂｅ含有率０．１０ｆｆｉ量
％以下のアルミニウム合金の微小凝固体を得る。ここで
、冷却速度が１０２℃／　ｓ　ｅ　ｃ未満であると、ア
ルミニウム合金中に含まれるＳｔ。

Ｆｅ等の金属間化合物が粗大に晶出し、得られる部材の
機械的強度、延性等が低下する。一方、冷却速度が１０
６℃／　ｓ　ｅ　ｃを超えても効果に差異はなく、急冷
技術が困難となり、コストアップを招くこととなる。こ
のため、冷却速度は１０２〜ｂ このようにして得られる微小凝固体は、一般には球状、
フレーク状、糸状等の様々な形状が混在する微細粉末で
ある。

また、Ｂｅはアルミニウム合金構成成分として、急冷凝
固体製造工程における溶湯の酸化を防ぎ、かつ、急冷凝
固時に生成されるＭｇＯ。

Ａｌ２２０３等の酸化被膜の生成を抑制する目的で添加
されるが、Ｂｅを０．１０重量％を超えて添加しても上
記効果の向上は望めないことから、Ｂｅの含有量は０．
１０重量％以下とする。

本発明で有効なアルミニウム合金としては、Ａｌ１−３
ｉ系、Ａｎ−３ｔ−Ｍｇ系、ＡｊＺ−３ｔ−Ｃｕ−Ｍｇ
系、Ａｎ　−Ｃｕ−Ｍｇ系、ＡｊＺ−ｓ　１−Ｆｅ系、
Ａ１−３１−Ｍｇ−Ｆｅ系、Ａｌ１−３ｉ−Ｃｕ−Ｍｇ
−Ｆｅ系、Ａ１−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｆｅ系等の合金が挙げら
れる。これらのアルミニウム合金に含有される他の金属
構成成分の含有量は一般には次のような範囲とされる。

Ｓｉ　：　１０〜３０瓜量％ Ｍｇ：０．２〜３．０重量％ Ｃｕ　：　０．５〜８．０重量％ Ｆｅ　　：　　０．　５〜１　０．　０重量％本発明に
おいては、このようなアルミニウム合金微小凝固体を機
械的攪拌することにより、その表面層を改質ないし破壊
する。即ち、本発明においては、微小凝固体の表面に付
着している酸化物、水分、水酸化物等の付着物を、機械
的作用により改質ないし破壊して、除去ないし除去し易
い状態にする。これにより゛、後続の押出成形工程にお
ける真空脱気処理を容易にすることができる。

この機械的攪拌方法としては特に制限はないが、具体的
にはボールミル、アトライタ（アトリション・ミル）等
を用いる通常の機械的攪拌により十分な効果を得ること
ができる。攪拌条件等は、処理する微小凝固体の量、粒
径、組成、急冷条件、その他の諸特性等に応じても左右
されるが、本発明において、この攪拌は微小凝固体の表
面層、即ち、表面に付着した酸化物、水分、水酸化物の
改質、破壊を主目的としており、その後の凝着、凝集ま
では必要としない。従って、所望の表面層の改質ないし
破壊状態が得られるように、攪拌条件は適宜決定する。

機械的攪拌処理を行った微小凝固体は、冷間ブレス等に
より予備圧縮成形することにより、微小凝固体密度７０
％以上の成形体とする。このように微小凝固体を予め成
形しておくことにより、次工程における取り扱い性や加
熱等の操作を容易にすることができる。なお、この予備
成形に際し、微小凝固体に付着する空気、あるいは圧粉
によりとじこめられる空気を減らすために、真空に引き
ながら圧粉することにより、後の押出成形後の素材の品
質を更に良好にすることができる。

予備圧縮成形により得られた成形体は、次いで、３００
〜５３０℃の温度にて予備加熱後あるいは加熱しながら
、真空脱気を行いつつ押出成形機にて押出成形する。こ
の場合、押出成形機としては、コンテナ、ディスク、ダ
イスで囲まれる部分にて真空脱気処理を行うものが好ま
しく、その真空度としては１０２〜１Ｏ−２ｔｏｒｒ程
度の低真空度で十分な効果を得ることができる。即ち、
本発明においては、Ｂｅの添加により微小凝固体表面の
酸化が防止され、しかも、機械的攪拌により微小凝固体
表面の酸化物等の付着物の一部は既に除去され、残部に
ついても極めて除去され易い状態とされているため、こ
れらの付着物の除去のために、従来のような高真空度は
必要とされない。

なお、この押出成形における加熱処理温度を３００〜５
３０℃とするのは次のような理由による、即ち、加熱処
理温度が３００℃未満では、急冷凝固による組織を維持
することはできる反面、押出成形が困難である。一方、
５３０℃を超えると、押出成形性は良くなるものの、急
冷凝固により得られた過飽和固溶体の熱分解が進行する
と共に、微細金属間化合物が粗大化し、得られる部材の
強度、延性が低下する。

本発明においては、前述の微小凝固体の機械的攪拌工程
において、適当な補強繊維を添加して、共に攪拌混合し
ても良い。補強繊維を添加混合することにより、補強繊
維の補強効果により、より機械的特性の優れた繊維補強
アルミニウム合金複合部材が得られる。

補強繊維としては、セラミックウィスカー、セラミック
短！ａ維等が好適である。また、その使用量は、少ない
と十分な補強効果が得られないが、多過ぎても成形性が
損なわれることから、通常、微小凝固体に対する体積％
で２〜４０体積％程度とするのが好ましい。

［作用］ 急冷凝固により得られたアルミニウム合金の微小凝固体
の表面の酸化被膜の生成をＢｅの添加により抑制し、し
かも、この微小凝固体を機械的攪拌することにより、そ
の表面層を改質ないし破壊し、その表面に付着している
酸化物、水分、水酸化物等の付着物を除去ないし容易に
除去できる状態とすることができる。

このため、このような処理を施した微小凝固体は、高真
空度でなくとも、押出成形機における比較的低真空度条
件にて容易に脱ガス処理することが可能となる。従って
、従来の・如く、成形工程前に封缶、真空脱ガス、脱缶
の操作を行う必要がなくなり、処理工程数が低減される
。また、封缶することによる過剰焼鈍の問題も解消する
。このため、低コストで容易に優れた機械的特性を有す
るアルミニウム合金部材が得られる。

また、本発明においては、機械的攪拌工程において補強
繊維を混入させることにより、より機械的特性に優れた
アルミニウム合金部材を製造することができる。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例１ １０’〜１０４℃／　ｓ　ｅ　ｃの冷却速度で急冷凝固
して得た、アルミニウム合金粉末（ＡＪＺ−１６Ｓｔ−
４Ｃｕ−ＩＭｇ−８Ｆｅ−０，０ＩＢｅ）１０００ｇを
、容１５Ｊ２のアトライターの中に入れ、焼き付き防止
用に３％のメタノールを入れて、Ａｒ雰囲気中で２０分
攪拌した。

得られた粉末を８０％の密度に冷間ブレスに１予備圧縮
成形した後、４５０℃に加熱し、コンテナ中に装入した
後、２０ｔｏｒｒで真空脱気しなから、押出比１０で３
０ｍｍの丸棒を押出成形した。

得られたアルミニウム合金部材について機械的性質を調
べ、結果を第１表に示した。

比較例１ 第１表に示す組成のアルミニウム合金の鋳造材であって
、実施例１で製造された部材と同一形状のアルミニウム
合金部材について機械的性質を調べ、結果を第１表に示
した。

比較例２ 合金中にＢｅを含まず、また、アトライターによる攪拌
を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして押出
比１０で３０ｍｍの丸棒を製造した。得られた部材につ
いて機械的性質を調べ、結果を第１表に示した。

実施例２ アルミニウム合金組成が第１表に示す通りであり、アル
ミニウム合金粉末の攪拌工程において、粉末に対して１
０体積％のＳｉＣウィスカーを混合したこと以外は、実
施例１と同様にして丸棒を押出成形し、得られた丸棒の
機械的性質を調べた。結果を第１表に示す。

第１表 第１表より、本発明のアルミニウム合金部材（実施例１
）は従来の鋳造材（比較例１）に比し、著しく高い機械
的特性を有し、また粉末成形材であフても、粉末の機械
的攪拌を行っていないもの（比較例２）に比べても、そ
の機械的性質は著しく優れていることが明らかである。

また、補強繊維を混合することにより（実施例２）、そ
の機械的性質はより向上されることが明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のアルミニウム合金部材の製
造方法によれば、比較的低真空度の脱ガス処理にて十分
良好な粉末成形材料が得られることから、封缶、脱缶等
の処理が不要となる。このため、少ない処理工程数にて
、優れた機械的特性を有するアルミニウム合金部材を低
コストで効率的に製造することが可能とされる。

本発明においては材料の機械的攪拌工程において補強！
ａ雄を混合することにより、より機械的特性に優れた繊
維補強アルミニウム合金複合材を得ることかできる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１０＾２〜１０＾６℃／ｓｅｃの冷却速度で急冷
   凝固して得られた、０．１０重量％以下のＢｅを含むア
   ルミニウム合金の微小凝固体を機械的攪拌することによ
   り、その表面層を改質ないし破壊した後、該微小凝固体
   を凝固体密度７０％以上に圧縮成形し、得られた成形体
   を３００〜５３０℃の温度で加熱後あるいは加熱しなが
   ら、真空脱気を行いつつ押出成形を行うことを特徴とす
   るアルミニウム合金部材の製造方法。
2. （２）微小凝固体の機械的攪拌工程において、微小凝固
   体に補強繊維を混合することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。