JPH01272741A - 耐摩耗性及び切削性に優れたアルミニウム合金 - 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 この発明は、例えばＶＴＲシリンダヘッド、その他耐摩
耗性の要求される各種機械部品等に使用される耐摩耗性
及び切削性に優れたアルミニウム合金に関する。

従来の技術 従来、この種のアルミニウム合金としては、耐摩耗性を
向上させるための元素としてＳｔを添加したＡｆｌ−５
ｔ系アルミニウム合金が良く知られているところであり
、一般に多く用いられている。ところが、耐摩耗性の向
上のために、Ｓｔの添加量を増加すると、反面において
切削性、特に切削工具寿命が低下するという問題があり
、自ずからその添加量に制約を受けるものであった。

この発明はこのような事項に鑑み、耐摩耗性及び強度の
更なる改善をはかることを主たる目的とし、併せて切削
性、特に切削工具寿命の改善をもはかることを目的とし
てなされたものである。

課題を解決するための手段 而して、この発明は鋭意研究の結果、Ｓｌによる硬質粒
子のほかに、へρ３Ｎｉ金属間化合物を分散させたもの
とし、同時にＣｕ及びＭｇを共存させることによって、
耐摩耗性及び強度の充分な改善をはかりつ〜、同時に切
削性の改善をはかりうろことを見出し、か＼る知見に基
づいて完成し得たものである。

即ち、この発明の第１は、 Ｓｌ　：１〜１３％ Ｎｉ：２．５〜６％ Ｃｕ：１〜６％ Ｍｇ：０．２〜３％ を含有し、残部Ａｆｌ及び不可避不純物からなる耐摩耗
性及び切削性に優れたアルミニウム合金である。

そして又、第２ないし第４の発明は、上記第１発明の必
須含有元素Ｓｉ、Ｎｉ、ＣｕおよびＭｇのほかに、 Ｐｂ、５ｎＳＢｉの各々０．　１〜２％のうちの１種ま
たは２種以上、 および（または）、 Ｆｅ：０．０５〜１％ Ｍｎ　：　０．０１〜１％ Ｃｒ：０．０１〜１％ Ｚｎ　：０．０５〜０．５％ Ｚｒ：０．０１〜０．５％ Ｖ：０．０１〜１％ のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とす
る耐摩耗性及び切削性に優れたアルミニウム合金である
。

なお、この明細書において、「％」はいずれも「重量％
」を示すものである。

上記合金添加元素の意義とその含有量の限定理由は次の
とおりである。

即ち、Ｓｌは耐摩耗性および強度を向上させるものであ
り、１％未満では用途によっては充分な効果が得られず
、１３％を超えると切削性、とくに切削工具寿命が劣化
する。最も好ましい範囲は４〜１０％程度である。

Ｎｉは、Ａｌ３Ｎｉ金属間化合物を形成して合金中に分
散し、主として耐摩耗性の向上に寄与するものであり、
その含有量が２．５％未満では上記効果に乏しく、６％
をこえて過多に含有すると、粗大な金属間化合物を生成
し、切削性を劣化する。好適には、３％をこえ、５％以
下の程度の含有量とするのが好ましい。

Ｃｕ及びＭｇは、いずれも強度を高めるためのものであ
り、Ｃｕが１％未満、およびＭｇが０．２％未満ではこ
の効果が少なく、逆にＣｕが６％を超え、あるいはＭｇ
が３％を超える場合には、粗大な晶出物が生成し、かえ
って機械的性質が劣化する。特に好ましい含有量は、Ｃ
Ｕにおいて３．０〜４．５％、Ｍｇにおいて０゜５〜１
．０％程度である。

Ｐｂ、Ｓｎ、Ｂ１は、いずれも切削工具寿命を改善させ
るために必要とするものであり、少なくともそれらのう
ちの１種以上を含有させることが必要であり、好適には
２種以上を共存させることが望ましい。各々の含有量が
０．１％未満の場合は上記の効果が少なく、２％を超え
ると晶出物が増加し、機械的性質が劣化する。

特に各々０．３〜１．０％程度の含有量で２種以上を含
有させることが好ましい。

Ｆｅ　ｓ　Ｍ　ｎ　ＳＣｒ　ｓ　Ｚ　ｎ　ｓ　Ｚ　ｒ　
ＳＶは、いずれも合金の機械的性質の改善に効果を有す
るものであり、この発明においてはこの添加効果の点で
相互に均等物として評価しうるものである。

いずれもその個々の含有量が規定値より少ないとき（Ｆ
ｅ及びｚｎ：それぞれ０．０５％未満、Ｍｎ５ＣｒＳＺ
ｒ、Ｖ：それぞれ０．０１％未満）は、上記効果の実現
に不十分であり、逆に規定値をこえて過多に含有ＣＺｒ
：０．５％超、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ５Ｖ：それぞれ
１．０％超）しても、上記効果が飽和し、他に格別有益
な効果を奏しない。

また、この発明に係る合金は、任意的添加元素として、
Ｔｉ：０．３％以下、Ｂ：０゜１％以下を含有しても良
い。これらの元素は、微量添加により結晶の微細化に役
立つものであるが、過多に含有するとかえって機械的性
質を劣化する。

発明の効果 この発明に係るアルミニウム合金は、下記の実施例の参
酌によって明らかなように、その合金組成の限定事項の
範囲からそのいずれか１以上が逸脱する比較合金に較べ
て、耐摩耗性を更に改善する効果を実現しつ＼も、併せ
て切削性の評価の上で重要なファクターとなる切削工具
寿命の点につき、大幅な改善を果しうる実に顕著な効果
を奏するものである。

実施例 第１表に示す本発明合金及び比較合金のそれぞれについ
て、その鋳造塊を押出温度４６０℃にて直径３０ｍの丸
棒に押出加工し、５００℃×２時間の再溶体化処理後水
冷し、１８０℃×７時間の時効処理を施したものを供試
材とした。

そして、この各供試材につき、耐摩耗性及び切削工具寿
命特性を調べた。その結果を第２表に示す。

なお、耐摩耗性の試験は、回転円板による入超式摩耗試
験機を用いて、負荷荷重：２、Ｉ　Ｋ９、摩擦距離：６
００ｍ、摩擦速度：０．９６ｍ／Ｓ、　２．　１ＴｒＬ
／Ｓ、および４．４ｍ／Ｓ、相手材：　ＦＣ−３０（Ｊ
　Ｉｓ）　、試験面：エメリペーパー１２００番仕上げ
、の試験条件で摩擦した場合の供試材の比摩耗量を？ｉ
−１定することによって評価した。

また、切削工具寿命は、前すくい角二００、横すくい角
：１０°、前逃げ角、７＊、横逃げ角ニア＠、前切刃角
：８＠、横切刃角、Ｑｌｌ。

ノーズ半径：０の諸元を有する高速度硬バイト（ＳＫＨ
−４）を使用し、切削速度：３２２ｍ／分、送り速度：
　０．２ａａｍ／ｒｅｖ　％切込法さ：１−０１１１１
１ｓ切削距Ｍ：　１８８ｙｙｔ、３７６ｍ及び５６４ｍ
、潤滑剤：無潤滑の切削条件で、供試材に所定距離の切
削加工を行ったのち、バイトの逃げ面の摩耗幅を測定す
ることによって評価した。

〔以下余白〕

第２表 （注２）・・・・・・逃げ面摩耗幅（μｍ）上記第２表
の結果に示されるように、本発明合金は、Ｎｌを含有し
ないＡｆｌ−Ｓｆ　−Ｃｕ　−Ｍｇ系の比較合金に較べ
、耐摩耗性を一段と向上しつ〜、切削工具の摩耗が少な
く、切削性も併せて改善しうるちのであることを確認し
得た。

以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ：１〜１３％ Ｎｉ：２．５〜６％ Ｃｕ：１〜６％ Ｍｇ：０．２〜３％ を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる耐摩耗性
   及び切削性に優れたアルミニウム合金。
2. （２）Ｓｉ：１〜１３％ Ｎｉ：２．５〜６％ Ｃｕ：１〜６％ Ｍｇ：０．２〜３％ を含有し、かつ、 Ｐｂ、Ｓｎ、Ｂｉの各々０．１〜２％のう ちの１種または２種以上 を含有する耐摩耗性及び切削性に優れたアルミニウム合
   金。
3. （３）Ｓｉ：１〜１３％ Ｎｉ：２．５〜６％ Ｃｕ：１〜６％ Ｍｇ：０．２〜３％ を含有し、かつ、 Ｆｅ：０．０５〜１％ Ｍｎ：０．０１〜１％ Ｃｒ：０．０１〜１％ Ｚｎ：０．０５〜０．５％ Ｚｒ：０．０１〜０．５％ Ｖ：０．０１〜１％ のうちの１種または２種以上 を含有する耐摩耗性及び切削性に優れたアルミニウム合
   金。
4. （４）Ｓｉ：１〜１３％ Ｎｉ：２．５〜６％ Ｃｕ：１〜６％ Ｍｇ：０．２〜３％ を含有し、かつ、 Ｐｂ、Ｓｎ、Ｂｉの各々０．１〜２％のう ちの１種または２種以上 を含有し、更に、 Ｆｅ：０．０５〜１％ Ｍｎ：０．０１〜１％ Ｃｒ：０．０１〜１％ Ｚｎ：０．０５〜０．５％ Ｚｒ：０．０１〜０．５％ Ｖ：０．０１〜１％ のうちの１種または２種以上 を含有する耐摩耗性及び切削性に優れたアルミニウム合
   金。