JPH0196304A - アルミニウム系粉末冶金合金の製造方法 - Google Patents
アルミニウム系粉末冶金合金の製造方法Info
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Landscapes
- 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。
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、粉末冶金法により粉末からアルミニウム系粉
末冶金合金を製造する方法に関する。
末冶金合金を製造する方法に関する。
アルミニウム（Ａｅ）粉末やＡｅ合金粉末を含むＡｔ’
系粉米粉末、粉末冶金法に従ってＡｌｌ粉末冶金合金を
製造する方法は古くから研究されている。
系粉米粉末、粉末冶金法に従ってＡｌｌ粉末冶金合金を
製造する方法は古くから研究されている。
しかし、Ａｅ粉末やＡｆｆｉ合金粉末の表面は硬いアル
ミナの酸化被膜で覆われているため、通常のごとく単に
粉末を成形した後に融点以下の温度で焼結する方法では
充分な強度が得られなかった。そこで、最近ではＡＱ系
粉末を熱間押出などにより成形固化する方法が考えられ
ている。
ミナの酸化被膜で覆われているため、通常のごとく単に
粉末を成形した後に融点以下の温度で焼結する方法では
充分な強度が得られなかった。そこで、最近ではＡＱ系
粉末を熱間押出などにより成形固化する方法が考えられ
ている。
しかるに、ＡＰ系粉末の表面には主にＮ２０、その他に
０２やＮ２などのガスが吸着しており、この吸着したＮ
２０が粉末の押出中又は固化した後の合金の熱処理段階
、若しくは高温での合金の使用中に高温下で膨張して気
泡となり、一般にブリスターと呼ばれる材料欠陥を生成
させる欠点があった。
０２やＮ２などのガスが吸着しており、この吸着したＮ
２０が粉末の押出中又は固化した後の合金の熱処理段階
、若しくは高温での合金の使用中に高温下で膨張して気
泡となり、一般にブリスターと呼ばれる材料欠陥を生成
させる欠点があった。
従って、ＡＩｌ系粉末を押出などの方法により固化成形
させる場合には、固化以前に吸着ガス、特にＨ２Ｏの脱
ガスが必要であった。従来から、加熱真空中でないと、
Ｈ２Ｏの充分な脱ガスはできないと考えられていたから
（例えば、Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎＰｏｗｄｅｒ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ 、 １９８１年、 Ｐ、 １９４）
、固化成形用の押出ビレット等を作成する段階で加熱
真空中で脱ガスを行っていた。即ち、粉末又は粉末成形
体を缶に入れて高温真空下で脱ガスし、缶を真空封止し
てプレスなどで押出ビレットとするか、若しくは粉末又
は粉末成形体をホットプレスに入れて高温真空下で脱ガ
スし、そのまま成形して押出ビレット等とする方法がと
られていたのである。
させる場合には、固化以前に吸着ガス、特にＨ２Ｏの脱
ガスが必要であった。従来から、加熱真空中でないと、
Ｈ２Ｏの充分な脱ガスはできないと考えられていたから
（例えば、Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎＰｏｗｄｅｒ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ 、 １９８１年、 Ｐ、 １９４）
、固化成形用の押出ビレット等を作成する段階で加熱
真空中で脱ガスを行っていた。即ち、粉末又は粉末成形
体を缶に入れて高温真空下で脱ガスし、缶を真空封止し
てプレスなどで押出ビレットとするか、若しくは粉末又
は粉末成形体をホットプレスに入れて高温真空下で脱ガ
スし、そのまま成形して押出ビレット等とする方法がと
られていたのである。
かかる従来の脱ガスプロセスは、研究用としてはともか
く、工業生産に際してはプロセスや装置が複雑すぎる、
経費がかかシすぎるなど、製造上及び経済上の問題があ
った。
く、工業生産に際してはプロセスや装置が複雑すぎる、
経費がかかシすぎるなど、製造上及び経済上の問題があ
った。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、脱ガスのための特別
な装置を必要とせず、簡単かつ経済的な方法によって、
ブリスターのないアルミニウム系粉末冶金合金を製造す
ることを目的とする。
な装置を必要とせず、簡単かつ経済的な方法によって、
ブリスターのないアルミニウム系粉末冶金合金を製造す
ることを目的とする。
本発明のアルミニウム系粉末冶金合金の製造方法は、ア
ルミニウム系粉末を通気度がｌ０ＸＩＯ４〜１２０ｘｌ
Ｏ−４ＩＭＩ４／ｇ噛トナルヨウニ加圧成形シ、得られ
た成形体を水蒸気分圧が７２ｍｂａｒ以下の大気圧雰囲
気中において３００〜５５０Ｃの温度でｔ（ｍｉｎ）＝
３．５ＪＶ” （式中Ｖは成形体の体積（、ｄ）を表わ
す）時間以上加熱し、その後直ちに固化成形することを
特徴とする。
ルミニウム系粉末を通気度がｌ０ＸＩＯ４〜１２０ｘｌ
Ｏ−４ＩＭＩ４／ｇ噛トナルヨウニ加圧成形シ、得られ
た成形体を水蒸気分圧が７２ｍｂａｒ以下の大気圧雰囲
気中において３００〜５５０Ｃの温度でｔ（ｍｉｎ）＝
３．５ＪＶ” （式中Ｖは成形体の体積（、ｄ）を表わ
す）時間以上加熱し、その後直ちに固化成形することを
特徴とする。
ここでアルミニウム系粉末とは、純Ａε粉末又はＡｅ合
金粉末を含む全ての粉末を意味し、これらの粉末に他の
金属や合金若しくは非金属の粉末又は短繊維などを混合
した粉末であってもよい。
金粉末を含む全ての粉末を意味し、これらの粉末に他の
金属や合金若しくは非金属の粉末又は短繊維などを混合
した粉末であってもよい。
Ａｐ系粉末を所定の通気度に成形するには、通常の金型
成形法やＣＩＰ成形注形法いることができるが、通気度
の制御にはＣＩＰ法が適している。
成形法やＣＩＰ成形注形法いることができるが、通気度
の制御にはＣＩＰ法が適している。
又、成形体を高密度の合金塊に固化成形する方法として
は、熱間での押出、鍛造、圧延又はホットプレス等の方
法を用いることができる。
は、熱間での押出、鍛造、圧延又はホットプレス等の方
法を用いることができる。
前記したように、従来から加熱真空中でないと充分なＨ
２Ｏの脱ガスは不可能と考えられ、一般的な吸着ガスの
脱ガスプロセスについても、熱力学的な観点から真空度
と温度に平衡した平衡ガス圧を求める方法によって予測
していた（ Ｐ、 Ｆｌｅｃｈｅｒ＆ Ｒ，Ｒｕｔｈａ
ｒｄｔ 、 ” Ｖａｃｕｕｍ Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ
ｏｆ ＭｅｔａｌＰｏｗｄｅｒｓ”、Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ。
２Ｏの脱ガスは不可能と考えられ、一般的な吸着ガスの
脱ガスプロセスについても、熱力学的な観点から真空度
と温度に平衡した平衡ガス圧を求める方法によって予測
していた（ Ｐ、 Ｆｌｅｃｈｅｒ＆ Ｒ，Ｒｕｔｈａ
ｒｄｔ 、 ” Ｖａｃｕｕｍ Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ
ｏｆ ＭｅｔａｌＰｏｗｄｅｒｓ”、Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ。
１９８３年、１９巻、４号参照）。しかじな、がら、現
実の脱ガスプロセスは時間の関係した速度論的な過程で
あり、しかも熱力学的に吸着ガスと同一−に予測するこ
とのできない水分を雰囲気中に含んでいるので、上記の
考えが必ずしも充分とは云い難い。
実の脱ガスプロセスは時間の関係した速度論的な過程で
あり、しかも熱力学的に吸着ガスと同一−に予測するこ
とのできない水分を雰囲気中に含んでいるので、上記の
考えが必ずしも充分とは云い難い。
又、一般にＡ！粉末は大気中で酸化が進行するため、大
気中での脱ガスについては従来検討されたことがなかっ
た。しかし、通常のＡｅ粉末を大気中で加熱して酸素量
を測定してみると、加熱前が０．１５〜０．２５ ｗｔ
％程度であったのに対して加熱後においても０．１７〜
０．２５ｗｔ％と、形成される酸化被膜の増加は極めて
わずかであることがわかった。
気中での脱ガスについては従来検討されたことがなかっ
た。しかし、通常のＡｅ粉末を大気中で加熱して酸素量
を測定してみると、加熱前が０．１５〜０．２５ ｗｔ
％程度であったのに対して加熱後においても０．１７〜
０．２５ｗｔ％と、形成される酸化被膜の増加は極めて
わずかであることがわかった。
以上の検討結果から、ＡＱ系粉末においても大気中での
脱ガスが可能であると判断された。そしてこの場合、粉
末に吸着した水蒸気量が充分に脱ガスされたと考えてよ
いｌ ｐｐｍになるための温度Ｔ（’Ｋ ）における平
衡分圧Ｐ （ｍｂａｒ ）は下記式（１）テ与えられる
。
脱ガスが可能であると判断された。そしてこの場合、粉
末に吸着した水蒸気量が充分に脱ガスされたと考えてよ
いｌ ｐｐｍになるための温度Ｔ（’Ｋ ）における平
衡分圧Ｐ （ｍｂａｒ ）は下記式（１）テ与えられる
。
Ｐ ＝ ２９８ ｌＪ下「／ ｅｘｐ （９５６２／Ｔ
） −（１）一方、大気中の飽和水蒸気圧は図面に示
すとおりであるから、日本において最も高温多湿の、梅
雨時に気温３０Ｃで相対湿度ｌＯＯ％ならば、飽和水蒸
気圧は４２ｍｂａｒになる。従って、この場合に、粉末
の水蒸気量が１ ｐｐｍ以下に々る温度は上記式（１）
より４０８Ｃであることがわかる。又、冬期の温度５Ｃ
に・おいて相対湿度３０％ならば、図面から大気中の飽
和水蒸気圧は３ｍｂａｒになり、上記式（１）から約３
２０Ｃ以上に加熱すれば粉末の水蒸気量がｌ ｐｐｍ以
下になることがわかる。
） −（１）一方、大気中の飽和水蒸気圧は図面に示
すとおりであるから、日本において最も高温多湿の、梅
雨時に気温３０Ｃで相対湿度ｌＯＯ％ならば、飽和水蒸
気圧は４２ｍｂａｒになる。従って、この場合に、粉末
の水蒸気量が１ ｐｐｍ以下に々る温度は上記式（１）
より４０８Ｃであることがわかる。又、冬期の温度５Ｃ
に・おいて相対湿度３０％ならば、図面から大気中の飽
和水蒸気圧は３ｍｂａｒになり、上記式（１）から約３
２０Ｃ以上に加熱すれば粉末の水蒸気量がｌ ｐｐｍ以
下になることがわかる。
従って、大気中におけるＡｆｆ系粉末の脱ガスの温度と
しては、３００Ｃ以上が必要である。しかし、５５０Ｃ
以上では粉末に吸着している水蒸気又は他のガスはほぼ
完全に粉末粒子から切シ離されるので、５５０Ｃをこえ
る温度に加熱する必要はない。
しては、３００Ｃ以上が必要である。しかし、５５０Ｃ
以上では粉末に吸着している水蒸気又は他のガスはほぼ
完全に粉末粒子から切シ離されるので、５５０Ｃをこえ
る温度に加熱する必要はない。
更に、脱ガス時間を短くするために、大気中の水蒸気分
圧を７２ｍｂａｒとする必要がある。この時に必要な脱
ガス時間ｔ’（ｍｉｎ）は、ｔ （ｍｉｎ） ＝ ３．
５工 １０１１００１９．（２）（式中Ｖは成形体
の体積（，４）を表わす）で表わすことができる。逆に
大気圧雰囲気の水蒸気分圧を７２ｍｂａｒ以上とすれば
、脱ガス時間が式（２）よりも長くなり、経済性が悪く
なる。
圧を７２ｍｂａｒとする必要がある。この時に必要な脱
ガス時間ｔ’（ｍｉｎ）は、ｔ （ｍｉｎ） ＝ ３．
５工 １０１１００１９．（２）（式中Ｖは成形体
の体積（，４）を表わす）で表わすことができる。逆に
大気圧雰囲気の水蒸気分圧を７２ｍｂａｒ以上とすれば
、脱ガス時間が式（２）よりも長くなり、経済性が悪く
なる。
大気中に−は水蒸気が含まれるので、好ましくは大気に
Ｎ２ガスやＡｆ及びＨｅ等の不活性ガスを混合するか、
又は大気をＮ２ガスやＡｒ及びＨｅ等の不活性ガスで置
換すれば、大気圧雰囲気中の水蒸気分圧を簡単に下げる
ことができ、脱ガスが一層容易になる。
Ｎ２ガスやＡｆ及びＨｅ等の不活性ガスを混合するか、
又は大気をＮ２ガスやＡｒ及びＨｅ等の不活性ガスで置
換すれば、大気圧雰囲気中の水蒸気分圧を簡単に下げる
ことができ、脱ガスが一層容易になる。
この様な脱ガスプロセスを簡単に実施するため、には、
粉末の状態ではなく成形体としてから脱ガスするのが適
当であシ、成形体から有効に脱ガスするためには成形体
の通気度をｌ０ＸＩＯ４〜１２０ＸＩ ０４ ｃｍ４／
ｇ−式の範囲に調整する必要がある。
粉末の状態ではなく成形体としてから脱ガスするのが適
当であシ、成形体から有効に脱ガスするためには成形体
の通気度をｌ０ＸＩＯ４〜１２０ＸＩ ０４ ｃｍ４／
ｇ−式の範囲に調整する必要がある。
通気度が１０×１Ｏ−４ｃｒｎ４／ｇ−東未満では、成
形体中の空隙の一部が外部から閉鎖された状態となり、
この閉空間内の脱ガスが完全に行われない。通気度を１
２０Ｘ１０ ’ｃｍ４／ｇ−冠より大きくすると成形体
の強度が低くなり、取り扱い中に割れ等が発生して歩留
が低下する。
形体中の空隙の一部が外部から閉鎖された状態となり、
この閉空間内の脱ガスが完全に行われない。通気度を１
２０Ｘ１０ ’ｃｍ４／ｇ−冠より大きくすると成形体
の強度が低くなり、取り扱い中に割れ等が発生して歩留
が低下する。
以上の方法によれば、大気圧中でＡｉＪ系粉末からほぼ
完全に脱ガスすることができ、その結果成形体の水素含
有量は２０ｐｐｍ以下になる。成形体の水素含有量がこ
の値をこえるとブリスター発生の原因となるが、この値
以下ならばその後の固化成形により欠陥のない良好な合
金が得られる。
完全に脱ガスすることができ、その結果成形体の水素含
有量は２０ｐｐｍ以下になる。成形体の水素含有量がこ
の値をこえるとブリスター発生の原因となるが、この値
以下ならばその後の固化成形により欠陥のない良好な合
金が得られる。
ＡＰ−１２ｗｔ％Ｓｉ５１−５ｗｔＸＦｅ−４％Ｃｕ−
１ｗｔＸＭｇの組成を有するＡ１合金粉末（−１００メ
ツシユ）を、ｃｒｐ法により通気度が夫ｋ ５ Ｘ １
０ ’ｃｒｎ４／ｇ ”渡、４０ＸＩ Ｏ＝ ｃｒ！１
４／ｇ−−１８０×１Ｏ−４ｃｒｎ４／ｇ−就、及び１
２０Ｘ１０ ’Ｃｍ’／ｇ−冠となるように成形した。
１ｗｔＸＭｇの組成を有するＡ１合金粉末（−１００メ
ツシユ）を、ｃｒｐ法により通気度が夫ｋ ５ Ｘ １
０ ’ｃｒｎ４／ｇ ”渡、４０ＸＩ Ｏ＝ ｃｒ！１
４／ｇ−−１８０×１Ｏ−４ｃｒｎ４／ｇ−就、及び１
２０Ｘ１０ ’Ｃｍ’／ｇ−冠となるように成形した。
得られた各成形体（体積１０９００ｉ）を大気中におい
て３００Ｃ，４００ｔＺ’及び５００Ｃの各温度で夫々
７時間加熱して脱ガスし、直ちにほぼ同一温度にて押出
比１０：１で押出加工して固化成形体を製造した。
て３００Ｃ，４００ｔＺ’及び５００Ｃの各温度で夫々
７時間加熱して脱ガスし、直ちにほぼ同一温度にて押出
比１０：１で押出加工して固化成形体を製造した。
尚、大気中の水蒸気分圧は７２ ｍｂａｒ以下であった
。
。
各試料について割れやブリスターの発生状況を下記の表
に示した。又、途中で割れ等が発生しなかった固化成形
体については、５ｏｏｔ：’にて連続加熱してブリスタ
ーの発生の有無を調査した。その結果も下記の表に併せ
て示した。
に示した。又、途中で割れ等が発生しなかった固化成形
体については、５ｏｏｔ：’にて連続加熱してブリスタ
ーの発生の有無を調査した。その結果も下記の表に併せ
て示した。
（註）表中の記号は次の意味を表わす：×・・・脱ガス
加熱時に割れ発生 Δ・・・押出時にブリスター発生 ○・・・加熱５時間以内にブリスター発生◎・・・加熱
５時間でもブリスター発生せずこの結果から、成形体の
通気度が５Ｘ１０ ｃｍ’／ｇ−ｓｅｃの場合には脱
ガス時に割れたり押出時にブリスターが発生し、良好な
固化成形体が得られなかった。通気度がｌ０ＸＩＯ’ｃ
ｍ４７ｇ−式以上の試料は脱ガス時に割れることはなか
ったが、脱ガス温度が３００Ｃの場合には一部押出時に
ブリスターの発生がみられたシ、固化成形体に比較的短
時間でブリスターが発生した。従って、脱ガスの温度は
４００ｔ：’以上が好ましいことがわかった。
加熱時に割れ発生 Δ・・・押出時にブリスター発生 ○・・・加熱５時間以内にブリスター発生◎・・・加熱
５時間でもブリスター発生せずこの結果から、成形体の
通気度が５Ｘ１０ ｃｍ’／ｇ−ｓｅｃの場合には脱
ガス時に割れたり押出時にブリスターが発生し、良好な
固化成形体が得られなかった。通気度がｌ０ＸＩＯ’ｃ
ｍ４７ｇ−式以上の試料は脱ガス時に割れることはなか
ったが、脱ガス温度が３００Ｃの場合には一部押出時に
ブリスターの発生がみられたシ、固化成形体に比較的短
時間でブリスターが発生した。従って、脱ガスの温度は
４００ｔ：’以上が好ましいことがわかった。
本発明によれば、アルミニウム系粉末の成形体を大気圧
雰囲気中で脱ガスできるので、従来の真空中での脱ガス
のように特別な装置を要せず、少ない工程で簡単にブリ
スターのないアルミニウム系粉末冶金合金を製造するこ
とができる。又、得られるアルミニウム系粉末冶金合金
は酸化被膜の増大もなく、従来とほぼ同等の品質が得ら
れる。
雰囲気中で脱ガスできるので、従来の真空中での脱ガス
のように特別な装置を要せず、少ない工程で簡単にブリ
スターのないアルミニウム系粉末冶金合金を製造するこ
とができる。又、得られるアルミニウム系粉末冶金合金
は酸化被膜の増大もなく、従来とほぼ同等の品質が得ら
れる。
図面は大気中の飽和水蒸気圧と温度との関係を示すグラ
フである。
フである。
Claims (3)
- （１）アルミニウム系粉末を通気度が１０×１０＾−＾
４〜１２０×１０＾−＾４ｃｍ＾４／ｇ・ｓｅｃとなる
ように加圧成形し、得られた成形体を水蒸気分圧が７２
ｍｂａｒ以下の大気圧雰囲気中において、３００〜５５
０℃の温度でｔ（ｍｉｎ）＝３．５√Ｖ（式中Ｖは成形
体の体積（ｃｍ＾３）を表わす）時間以上加熱し、その
後直ちに固化成形することを特徴とするアルミニウム系
粉末冶金合金の製造方法。 - （２）大気圧雰囲気が空気、窒素ガス又は不活性ガス若
しくはこれらの２種以上の混合ガスであることを特徴と
する、特許請求の範囲（１）項記載のアルミニウム系粉
末冶金合金の製造方法。 - （３）加熱により脱ガスすることによつて、成形体の水
素含有量を２０ｐｐｍ以下に調整することを特徴とする
、特許請求の範囲（１）項記載のアルミニウム系粉末冶
金合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25427387A JPH0196304A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | アルミニウム系粉末冶金合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25427387A JPH0196304A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | アルミニウム系粉末冶金合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196304A true JPH0196304A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0377243B2 JPH0377243B2 (ja) | 1991-12-10 |
Family
ID=17262680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25427387A Granted JPH0196304A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | アルミニウム系粉末冶金合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196304A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5142985A (ja) * | 1974-10-11 | 1976-04-12 | Mitsubishi Metal Corp | Aruminiumudodenzairyono seizoho |
| JPS60204805A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Nissan Motor Co Ltd | アルミ合金製エンジン構成部品の締付ボルト |
| JPS6475604A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-22 | Honda Motor Co Ltd | Method for molding aluminum alloy powder |
-
1987
- 1987-10-08 JP JP25427387A patent/JPH0196304A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5142985A (ja) * | 1974-10-11 | 1976-04-12 | Mitsubishi Metal Corp | Aruminiumudodenzairyono seizoho |
| JPS60204805A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Nissan Motor Co Ltd | アルミ合金製エンジン構成部品の締付ボルト |
| JPS6475604A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-22 | Honda Motor Co Ltd | Method for molding aluminum alloy powder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377243B2 (ja) | 1991-12-10 |
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