JPH01259141A - 耐摩耗性アルミニウム基複合材料及びその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性アルミニウム基複合材料及びその製造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＡ立会複合材に係り、特に耐摩耗性に優れたＡ
見幕複合材料およびその製造方法に関するものである。
見幕複合材料およびその製造方法に関するものである。
Ａｎｎ基金合材、軽量かつ高い比剛性、比強度、耐摩耗
性を有し、高負荷化のニーズとともにＦｅ合金の代替と
しての自動車部品や家電製品の摺動部材として現在開発
が進められている。
性を有し、高負荷化のニーズとともにＦｅ合金の代替と
しての自動車部品や家電製品の摺動部材として現在開発
が進められている。
一般に粉末冶金法による複合材は、原料か粉末であるた
め、合金粉末とセラミック粉末との均一混合が容易てあ
り、それを熱間塑性加工法により成形するというプロセ
スをとることにより、比較的複雑な形状への加工が可能
であり、部品としても鋳造法等能の方法に比へ均一かつ
高品質のものを得ることができ、実用化に期待か持たれ
ている。
め、合金粉末とセラミック粉末との均一混合が容易てあ
り、それを熱間塑性加工法により成形するというプロセ
スをとることにより、比較的複雑な形状への加工が可能
であり、部品としても鋳造法等能の方法に比へ均一かつ
高品質のものを得ることができ、実用化に期待か持たれ
ている。
アルミニウム合金においてもアルミニウム合金粉末にセ
ラミック粒子を添加して成形加工し、アルミニウムたけ
ては不足している強度、硬さ、ヤング率、熱膨張、耐摩
耗性といった緒特性を改善しようとする試みかなされて
いる（特開昭６０−５０１３７参照）。アルミニウム合
金にセラミックを添加した場合は、硬質粒子か分散して
存在するため、耐摩耗性を向上させるものの添加する粒
子の粒度、添加量か不適切であると相手材を摩耗される
ことかある。
ラミック粒子を添加して成形加工し、アルミニウムたけ
ては不足している強度、硬さ、ヤング率、熱膨張、耐摩
耗性といった緒特性を改善しようとする試みかなされて
いる（特開昭６０−５０１３７参照）。アルミニウム合
金にセラミックを添加した場合は、硬質粒子か分散して
存在するため、耐摩耗性を向上させるものの添加する粒
子の粒度、添加量か不適切であると相手材を摩耗される
ことかある。
（発明か解決しようとする課題）
このためＡｎ 、０３、ＳｉＣ等の硬質粒子の添加にお
いては相手材の摩耗防止の観点から、添加する粒子の大
きさ、量の制約か大きく、技術的経済的に問題か多い。
いては相手材の摩耗防止の観点から、添加する粒子の大
きさ、量の制約か大きく、技術的経済的に問題か多い。
また、内部欠陥として発生し始める段階てのホイトの寸
法は極めて小さく、１０〜５０ｇｍと現状の非破壊検査
にて検出される大きさ（０，１〜０．５ｍｍ）以下てあ
り、非破壊検査か不可能なレヘルにある。従って製造工
程て発生を抑制することか極めて重要である。
法は極めて小さく、１０〜５０ｇｍと現状の非破壊検査
にて検出される大きさ（０，１〜０．５ｍｍ）以下てあ
り、非破壊検査か不可能なレヘルにある。従って製造工
程て発生を抑制することか極めて重要である。
本発明の目的は、粉末冶金法によって製造される耐摩耗
性Ａ立本複合材料に関して、従来の硬質粒子よりもやや
軟らかく、硬質粒子の添加量や粒形上の制約か少ないセ
ラミック粒子を選択することにより、耐摩耗性に優れ相
手材を傷付けることのないＡｎ基複合材料を提供するこ
とにある。
性Ａ立本複合材料に関して、従来の硬質粒子よりもやや
軟らかく、硬質粒子の添加量や粒形上の制約か少ないセ
ラミック粒子を選択することにより、耐摩耗性に優れ相
手材を傷付けることのないＡｎ基複合材料を提供するこ
とにある。
本発明者らは相手材の摩耗低減の観点から複合材に添加
する粒子について種々検討した結果、形状か球状である
硬質粒子を添加すること、５ｉｎ２やＺｒＯ２のように
Ａｕ２０：＋やＳｉＣに比して比較的硬度の低い粒子の
添加か有効であることか判明した。
する粒子について種々検討した結果、形状か球状である
硬質粒子を添加すること、５ｉｎ２やＺｒＯ２のように
Ａｕ２０：＋やＳｉＣに比して比較的硬度の低い粒子の
添加か有効であることか判明した。
さらに、５ｉｎ２やＺｒＯ２のような粒子の添加方法を
検討した結果、５１０２とＺｒＯ２を単独あるいは単に
混合して添加するのてはなく、化合物を形成しているジ
ルコン（ＺｒＯ２・ＳｉＯ２）の形で添加することか有
効であることを見出した。
検討した結果、５１０２とＺｒＯ２を単独あるいは単に
混合して添加するのてはなく、化合物を形成しているジ
ルコン（ＺｒＯ２・ＳｉＯ２）の形で添加することか有
効であることを見出した。
ジルコン（ＺｒＯ２・ＳｉＯ２）は天然にジルコンサン
トとして産出する鉱物て、ＺｒＯ２を６０〜７０％含有
している。ジルコンは硬さ、引張強さ、曲げ強さ、衝撃
強さはアルミナ（Ａｎ−０３）の２分の１ないし３分の
２程度であり、やや軟らかいセラミック粒子といえる。
トとして産出する鉱物て、ＺｒＯ２を６０〜７０％含有
している。ジルコンは硬さ、引張強さ、曲げ強さ、衝撃
強さはアルミナ（Ａｎ−０３）の２分の１ないし３分の
２程度であり、やや軟らかいセラミック粒子といえる。
このようにやや軟らかい粒子を使用すれば、粒子の形状
も特に丸くする必要はなく、角はっていても支障はない
。また粒子の大きさや量も巾広く選択して用いることか
可能である。マトリックス中に均一分散させておけは、
自分自身は耐摩耗性か向上し、かつ相手材を傷付けるこ
ともない。
も特に丸くする必要はなく、角はっていても支障はない
。また粒子の大きさや量も巾広く選択して用いることか
可能である。マトリックス中に均一分散させておけは、
自分自身は耐摩耗性か向上し、かつ相手材を傷付けるこ
ともない。
本発明て使用される相手材としては鋳鉄、アルミニウム
合金、銅合金の場合か考えられる。
合金、銅合金の場合か考えられる。
本発明て使用するジルコンの粒子径は１〜２０ｇｍか適
当である。２０ｇｎ＋より大きいとマトリックス中に均
一分散しにくくなる。てきるたけ細かい粒子を均一に分
散させるのか特に有効である。
当である。２０ｇｎ＋より大きいとマトリックス中に均
一分散しにくくなる。てきるたけ細かい粒子を均一に分
散させるのか特に有効である。
添加量は１〜２０ｗｔ％か適する。２０％を越えて添加
１ノても均一分散しにくくなるのて効果の向上は期待て
きないからである。
１ノても均一分散しにくくなるのて効果の向上は期待て
きないからである。
本発明の複合材料の製造方法としては、上記ジルコン粒
子をアトマイス法によって得られるＡ１合金粉末に乾式
混合した後、加圧成形することにより得られる。
子をアトマイス法によって得られるＡ１合金粉末に乾式
混合した後、加圧成形することにより得られる。
Ａ文合金としては高Ｓｉ系、特に高ＳｉにＦｅ、 Ｍｎ
、Ｎｉ等の遷移金属を添加したものか、耐摩耗性の点て
特にすぐれている。
、Ｎｉ等の遷移金属を添加したものか、耐摩耗性の点て
特にすぐれている。
本発明の複合材を得るにあたっては、α−ＡｓＬ２０３
を１％以上添加し高温に加熱して脱カスした後熱間加工
して複合材とする方法も利用できる。
を１％以上添加し高温に加熱して脱カスした後熱間加工
して複合材とする方法も利用できる。
以下実施例をあけて本発明を説明する。
実施例
第１表に示す組成に調合されたＡ文合金溶湯な大気アト
マイス法にて噴霧して粉末を製造し、この粉末を１００
メツシユの篩て分級し、 ］００メツシュ以下のＡ１合
金粉末とした。これらの合金粉末にセラミック粉末を第
２表に示す割合で添加し、Ｖ型フレンターにて混合し複
合粉末とした。
マイス法にて噴霧して粉末を製造し、この粉末を１００
メツシユの篩て分級し、 ］００メツシュ以下のＡ１合
金粉末とした。これらの合金粉末にセラミック粉末を第
２表に示す割合で添加し、Ｖ型フレンターにて混合し複
合粉末とした。
次に、これら複合粉末を２５０ ℃に予熱し、同温度に
予熱した金型にて密度比７０％て、直径２００ｍ１、高
さ ３００ｍｍのヒレットに成形した。このヒレットを
脱カス炉に入れ４８０’Ｃ２時間Ａｒ雰囲気て加熱して
脱カスを行なった後４３０’Ｃ１押比３６にて押出成形
を行ない丸棒を製造した。
予熱した金型にて密度比７０％て、直径２００ｍ１、高
さ ３００ｍｍのヒレットに成形した。このヒレットを
脱カス炉に入れ４８０’Ｃ２時間Ａｒ雰囲気て加熱して
脱カスを行なった後４３０’Ｃ１押比３６にて押出成形
を行ない丸棒を製造した。
次に、Ｔ６処理（４８００Ｃｘ ２ｈｒ、 ＷＱ−’
１７５℃Ｘ ８ｈｒ、ＡＣ）を施した後、引張試験お
よび摩耗試験を行なった。
１７５℃Ｘ ８ｈｒ、ＡＣ）を施した後、引張試験お
よび摩耗試験を行なった。
引張試験は、平行部５φＸ ２０１ ｍ＋＋＋の試験片
を用い、室温および２００℃て行なった。尚、 ２００
０Ｃての試験は、試験前に２００℃Ｘ １００ｈｒ加
熱した試験片について行なった。
を用い、室温および２００℃て行なった。尚、 ２００
０Ｃての試験は、試験前に２００℃Ｘ １００ｈｒ加
熱した試験片について行なった。
耐摩耗性試験は直径７０ｍｍの円板状試験片を用い、相
手材としては５ｘ ５ｘ １０ｍｍのＣｒメツキを施
した球状黒鉛鋳鉄を用いた。試験機はピン−ディスク型
てあり、７０φｍｌ１１の固定ディスクに所定の押圧力
て ５ｘ ５ｘ １０ｍｍのピンを押しつけて回転さ
せる方式てあり、慴動速度５ ｍ ／ ｓｅｃ 、押圧
力１００ｋｇ／ｃｒｎ’、潤滑油５ＡＥ２０エンジンオ
イル、９０℃１５００＋＋ｌ ／ ｍｉｎ 、慴動距離
５００ｋｍの条件て摩耗量を測定した。円板状の試験片
の摩耗量は表面粗さ計にて９０℃づつすれた位置て４ケ
所慴動方向と直角になるように触針を走らせ、摩耗痕の
状況をチャート上に記録して摩耗痕の四部の面積を求め
て算出し、ニレジストの摩耗痕の面積を１とした時の相
対比で材料間の比較を行なった。
手材としては５ｘ ５ｘ １０ｍｍのＣｒメツキを施
した球状黒鉛鋳鉄を用いた。試験機はピン−ディスク型
てあり、７０φｍｌ１１の固定ディスクに所定の押圧力
て ５ｘ ５ｘ １０ｍｍのピンを押しつけて回転さ
せる方式てあり、慴動速度５ ｍ ／ ｓｅｃ 、押圧
力１００ｋｇ／ｃｒｎ’、潤滑油５ＡＥ２０エンジンオ
イル、９０℃１５００＋＋ｌ ／ ｍｉｎ 、慴動距離
５００ｋｍの条件て摩耗量を測定した。円板状の試験片
の摩耗量は表面粗さ計にて９０℃づつすれた位置て４ケ
所慴動方向と直角になるように触針を走らせ、摩耗痕の
状況をチャート上に記録して摩耗痕の四部の面積を求め
て算出し、ニレジストの摩耗痕の面積を１とした時の相
対比で材料間の比較を行なった。
相手材試験片の摩耗量は’ｉｘ ５ｘ １０ｍｍの角状
試験片の高さ寸法を試験前後にマイクロメーターで測定
し、その差を求める方法て行った。
試験片の高さ寸法を試験前後にマイクロメーターで測定
し、その差を求める方法て行った。
引張試験および摩耗試験の結果を第３表に示す。
（以下余白）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｓｉ１０〜３０ｗｔ％とさらに必要に応じてＣｕ０
．５〜５．０ｗｔ％およびＭｇ０．２〜３．０ｗｔ％を
含むアルミニウム合金と、粒径３〜５０μｍのジルコン
（ＺｒＯ＿２・ＳｉＯ＿２）粒子を１〜２０ｗｔ％を含
むアルミニウム合金の急冷凝固粉末の塑性加工材からな
ることを特徴とする耐摩耗性アルミニウム基複合材料。 ２、Ｓｉ１０〜３０ｗｔ％とＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉのうち少
くとも１種を１００〜１０．０ｗｔ％（但し、２種以上
の場合は合計で１．０〜１５．０ｗｔ％）と、さらに必
要に応じてＣｕ０．５〜５０ｗｔ％およびＭｇ０．２〜
３．０ｗｔ％を含むアルミニウム合金と、粒径１〜５０
μｍのジルコン（ＺｒＯ＿２・ＳｉＯ＿２）粒子を１〜
２０ｗｔ％とを含むアルミニウム合金の急冷凝固粉末の
塑性加工材からなることを特徴とする耐摩耗性アルミニ
ウム基複合材料。 ３、アルミニウム合金急冷凝固粉末にジルコン微粉末を
添加して混合したのち、冷間あるいは温間で加圧成形し
、次いで４００〜５２０℃に加熱して脱ガスしたのち、
熱間塑性加工することを特徴とする耐摩耗性アルミニウ
ム基複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63086841A JP2637155B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 耐摩耗性アルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63086841A JP2637155B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 耐摩耗性アルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259141A true JPH01259141A (ja) | 1989-10-16 |
| JP2637155B2 JP2637155B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=13898041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63086841A Expired - Lifetime JP2637155B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 耐摩耗性アルミニウム基複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637155B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054977A (ja) * | 1983-09-05 | 1985-03-29 | 東京窯業株式会社 | 焼結体の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-07 JP JP63086841A patent/JP2637155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054977A (ja) * | 1983-09-05 | 1985-03-29 | 東京窯業株式会社 | 焼結体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2637155B2 (ja) | 1997-08-06 |
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