JPH02122004A - アルミニウム粉末鍛造材の製造方法 - 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〕 不発明は、アルミニウム合金粉末鍛造材の製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

複雑形状のアルミニウム合金を製造する方法としては、
精密鋳造法や溶湯鍛造法、又は粉末アルミニウムを用い
るインジェクトモールド法及び粉末鍛造法などがある。

精密鋳造法及び溶湯鍛造法は複雑形状を容易に作ること
ができ、生産性がよく低コストである等の利点があるが
、溶解法であることから合金組成や組織が限定され、製
品に要求される過酷な特性を満足しされなくなっている
現状である。

この製品特性の面では、最近の急冷凝固法の発達により
、固溶限の低いＦｅ５Ｎｉ、３１等の合金元素を多く含
有するＡｔ合金粉末が製造でさるようになった結果、こ
の粉末を粉末冶金法に従って例えば熱間押出することに
よって従来にない特性（例えば、低熱膨張率や高耐熱性
）のアルミニウム合金が開発されるに致っている。

しかし、通常の熱間押出では複雑形状のアルミニウム合
金を得ることは困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の事情から、Ａ１合金粉末、特に急冷凝固Ａ１合金
粉末をＪｌ］いて、粉末鍛造により複雑形状で優れた特
性を有する付加価値の高いアルミニウム合金を製造する
こ之を試みたが、粉末鍛冶では金型に煩さ付きやすいう
え、特に急冷凝固Ａ１合金粉末は難加工性で塑性変形能
が小さいため、表面や加工度の高い個所に亀裂や欠肉等
の欠陥が生じやすく、又粉末中のガスが鍛造品内部に閉
じ込められて空孔、亀裂、粉末同士の結合不良等の内部
欠陥の原因となる問題があった。

そこで本発明はこのような問題を克服し、複雑形状で欠
陥がなく、機械的特性等に優れ、高性能で高付加価値の
アルミニウム粉末鍛造材の製造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〕

上記の目的を達成するため、本発明のアルミニウム粉末
鍛造材の製造方法においては、アルミニウム合金粉末を
成形し、この粉末成形体（鍛造プリフォーム）をアルミ
ニウム又はアルミニウム合金製の容器に入れ、１０　　
ｔｏｒｒより高い真空度で４００Ｃ以上に加熱しながら
脱ガスした後封入し、次に容器に封入した粉末成形体を
３０％以上の加工度で熱間鍛造し理論密度比９８％以上
とすることを特徴とする。

使用するアルミニウム合金粉末は、優れた特性の高性能
合金を得るためにはＦｅ、　Ｎｉ、Ｓｉ等の合酋元累を
多く含有する急冷凝固法によるＡ７合金粉末が好ましい
が、通常のＡ１合金粉末も使用でさることは云うまでも
ない。又、Ａ１合金粉末に他の粉末、例えばセラミック
等の硬質粒子を混合して用いることも可能である。

〔作用〕

本発明方法においては、Ａ１合金粉末の成形体を軟らか
で変形能の良いＡｌ又はＡ１合金製の容器に封入して熱
間鍛造するので、粉末成形体表面を拘束して背圧をかけ
ることになり、表面での亀裂発生を抑えると同時に全体
的に塑性変形限界を拡大させ、欠陥の発生をなくすこと
が出来る。又、容器への封入は粉末成形体の金型への焼
き付きを少なくシ、鍛造潤滑剤の粉末成形体内への浸透
を防止して１滑効果を高める利点もある。

ＡＩ又はＡ１合合金の容器は厚いほど拘束度が強く又大
きな変形にも対応しやすいが、その反面鍛造後の最終製
品に厚いｌ又はＡ１合金層が存在することになり、後の
切削等による除去工程が複雑になりコスト高になる。こ
のため、ＡＩ又はＡ７合金製の容器の厚さは、鍛造後に
１朋以下となるように選択することが好ましい。

前記の如く粉末鍛造では粉末成形体内の残留ガスが内部
欠陥の原因となりやすいが、特に粉末成形体を容器に封
入する場合にはガスが逃げないので内部欠陥の発生が避
けられない。そこで、本発明方法においては容器の封止
前に脱ガスすることが重要である。この脱ガス工程では
１）合金粉末に吸着しているＨＯやＨ等をも分離排出さ
せ、且つＡ／合金表面の不純物の分解排出を促すために
、４００Ｃ以上に加熱しながら１Ｏ−２ｔｏｒｒより高
い真空度で行なう必要がある。脱ガス時間は一般に長い
ほど良いが、粉末成形体の太ささ及び残留ガス量等に応
じて適宜室めることが出来る。尚、粉末成形体の密度を
出来るだけ増加させ、残留ガス量を予め少なくすること
が好ましい。

上記の如く容器に封入したＡ１合金粉末成形体の加工度
は３０％以上とする必要がある。一般にＡ１合金粉末表
面には安定なＡＩＯ＠が形成されているために物質移動
が制限され、通常の焼結では充分な拡散が生じず粉末同
士の強固な結合が得られないが、本発明方法における熱
間鍛造時の加工度を３０％以上とすることによって、合
金組成やＡＩＯ膜の厚さ等に拘らず安定して高強度のＡ
１鍛造合金が得られる。その理由は、加工度３０％以上
の鍛造により大さな塑性変形が起こり、その時の粉末同
士の相対的動きによりＡＩ　Ｏ膜が破壊され、露出した
新生面が接合に寄与するためである。

又、鍛造によって得られるＡ！合金の理論密度比を９８
％以上とする理由は、９８％未満では耐久テスト　（ク
リープ）において９８％以上のものとの差が明白に悪く
なるからである。

〔実施例〕

実施例１ エアーアトマイズ法により合金組成Ａ７−２０Ｓｉ−２
Ｎｉ−３Ｃ！ｕ−０，８Ｍｇ　（重量％）の１合金粉末
（１００メツシユ以下）を作成し、この粉末を金型を用
いて３．５ｔ４で圧縮成形し、直径５０１＋１ｆｆＸ長
さ３０鼎の粉末成形体を作成した。この粉末成形体の理
論密度比は約７３％であった。

得られた粉末成形体を厚さ約Ｑ、５ｍｍの１合金製の缶
に入れ、４５０Ｃにて真空度１０　”’ｔ　ｏ　ｒ　ｒ
で１．５時間脱ガスして封入し、その後Ｎ　ガス中にお
いて４２０Ｃで１時間加熱後、加工度１０％、２０％、
３０％、及び５０％で据込み鍛造した。

得られた各試料について鍛造結果及び引張強度試験の結
果を第１表に示した。

第　　１　　表 試料　加工度　鍛造結果　引張強度　理論密度比×１　
　　１０％　　　亀裂なし　　　１７に９７ｍ　　　　
　９７％※２　　２０　　　　　　　　１９　　　　９
８４　　　５０　　　内部欠陥有　　２０　　　　　　
９９（註）×・・試料１．２は比較例である。

上記の結果から、脱ガスして封缶した後鍛造することに
よって亀裂の発生が抑制されること、及び加工度３０％
以上で強度が改善されることが判る。尚、加工度５０％
のものに内部欠陥が発生したのは、材料の変形能が小さ
い為である。

尚、比軸のために上記と同じ粉末成形体を脱ガス封缶す
ることなく、そのま＼Ｎ　ガス中で４２０Ｃにて１時間
加熱後、同様に加工度１０％、２０％、３０％、及び５
０％で据込み鍛造した。その結果、加工度１０％のもの
は亀裂なく鍛造でさたが引張強度が１６　ｋｑｈｊと低
く、その他の加工度２０％、３０％及び５０％のものは
いずれも亀裂が発生した。

実施例２ 実施例１と同じＡ１合蛍粉末成形体を厚さ０．５ｍｍの
Ａｌ製の缶に入れ、下記第２表に示すｌ鼎度及び真空度
で１時間脱ガスして封入し、これをＮ２ガス中にて４２
０Ｃで１時間加熱した後、加工度４０％で鍛造し、理論
密度比９９．５％の鍛造材を得た。

得られた全ての鍛造材に亀裂の発生は認められなかった
。そこで更に、各鍛造材の内部組織を調べ、引張強度及
び伸びを測定した結果と共に第２表に示した。

第２表 ×５　　　３００；１０−３２５　　　　０．６　　　
ミクロボア有＊６　　　３５０ｉ１０＝　　　　　２６
　　　　０．５７　　４００ｉ１０＝　　　　２７　　
　１．０　　　良好８　　　４５０ｉ１０＝　　　　　
２６　　　　１．０＊９　　　４００；１０’−’　　
　　　２６　　　　０．８１０　　　４００；１０”−
’　　　　　２７　　　　１．０（註）※・・試料５．
６．９は比較例である。

上記の結果から、脱ガス時の温度及び真空度が不充分な
場合、鍛造材の伸びが悪く、内部欠陥も発生しやすいこ
とが判る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アルミニウム合金粉末を封缶して熱間
鍛造するので表面の亀裂発生を抑え同時に塑性変形限界
を拡大することが出来、又封缶前に脱ガス工程をとるの
で鍛造後の内部欠陥をなくして粉末同士の強固な結合を
得ることが出来る。

その結果、アルミニウム合金粉末、特に急冷凝固アルミ
ニウム合金粉末から、複雑形状で欠陥がなく、機械的特
性等に優れ、高性能で高付加価値のアルミニウム粉末鍛
造材を生産性よく製造することが出来る。

代 顆 理 人 人 住友電気工業株式会社 弁理士　中　村　勝ｊ腐」″七； ・−一／

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム合金粉末を成形し、この粉末成形体
   をアルミニウム又はアルミニウム合金製の容器に入れ、
   １０＾−＾２ｔｏｒｒより高い真空度で４００℃以上に
   加熱しながら脱ガスした後封入し、次に容器に封入した
   粉末成形体を３０％以上の加工度で熱間鍛造し理論密度
   比９８％以上とすることを特徴とする、アルミニウム粉
   末鍛造材の製造方法。
2. （２）アルミニウム又はアルミニウム合金製の容器は、
   鍛造により厚さ１ｍｍ以下の層とすることを特徴とする
   、請求項（１）記載のアルミニウム粉末鍛造材の製造方
   法。