JPH02200742A - Al―Pb系合金の製造方法 - Google Patents

Al―Pb系合金の製造方法

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JPH02200742A
JPH02200742A JP1020169A JP2016989A JPH02200742A JP H02200742 A JPH02200742 A JP H02200742A JP 1020169 A JP1020169 A JP 1020169A JP 2016989 A JP2016989 A JP 2016989A JP H02200742 A JPH02200742 A JP H02200742A
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JP
Japan
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alloy
stirring
crucible
melting
molten metal
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JP1020169A
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English (en)
Inventor
Satoru Ishizuka
哲 石塚
Shinji Yamamoto
真二 山本
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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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】 a、 産業上の利用分野 本発明はAlfi−Pb系合金の製造方法に関する。
h、 従来の技術 従来、Alfi−Pb系合金は優れた軸受特性をもち、
たとえばエンジンのクランク用ブレーンへアリングなど
の軸受合金として利用されている。
Al−Pb系合金を製造する従来技術として、所定割合
のAlとPbとの粉末を均一に混合して加圧したあと焼
結する粉末冶金法が知られている。
また微小な重力下で溶解後、凝固させる宇宙冶金法があ
る。
さらに溶湯の急冷凝固法が知られている。
C1発明が解決しようとする課題 A l−Pb系合金を製造する場合に、PbはA1.マ
トリックスのなかにほとんど固溶せず、また両者の比重
差が大きいため、Pbが沈降して重力偏析を生ずるため
通常の鋳造法をそのまま採用することはできない。
そのため、前記のような粉末冶金法や宇宙冶金法が用い
られるが、これらの方法は非常にコストが高くなるとい
う問題点がある。
また急冷凝固法では製造された鋳造塊は、その表面層と
中心部の組織が異なり、均質な合金かえられないという
問題点がある。
−・方、従来の方法で製造されたA1基のプレーンベア
リングでは、Pbの含有率は2wt%までが常識であり
、このものは高負荷能力はあるが軸部との間のなじみ性
が惑いという問題点がある。このなじみ性の改善はPb
の含有率を上げることによって改善されるが、以上のよ
うな諸問題があるため、性能的にも価格的にも満足すべ
き状態のものはえられなかった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、Pbを好ま
しい割合で均等に含有せしめるl!−Pb系合金の製造
方法を堤供することを目的とする。
d、 課題を解決するだめの手段 前記目的に沿い、本発明は材料の供給装置と、該材料を
溶解して撹拌する溶解・撹拌装置と、溶解・撹拌装置か
らの溶湯を受けて撹拌・回収する装置とを互いに連通ず
るように設けた装置を用い、前記材料の供給装置から熔
解・撹拌装置に基材となるAl系合金を投入して加熱溶
解したあと、この溶解した/lI!系合金内に前記材料
の供給装置から所定量のPb粒を投入して撹拌を加えP
b粒を分散さセたあと、この溶湯を撹拌・回収装置に連
続的に流し込んで半凝固状態に維持しながら回転撹拌を
加え“ζ順次凝固回収することによって前記課題を解決
した。
以下、本発明の実施例につい′ζ図面を参照しながら詳
細に説明する。
第1図および第2図は本発明の製造方法に用いる装置を
示す。
図において、lは溶解・撹拌装置、■は材料供給装置、
■は撹拌・回収装置である。
熔解・撹拌装置lにおいて、1はたとえば水冷ジャケッ
ト式構造からなる真空容器、2は真空容器l内に配置さ
れた溶解炉、3は溶解炉2内に配置されたルツボ、4は
ルツボ3を加熱するためその周囲に配置されたヒータ、
5は溶解炉2内の温度制御をおこなうための熱電対、6
はルツボ3の下部に設けた湯[」、7は溶解炉2の上部
に設けられたシャッタ、8はルツボ3内に配置された回
転翼、9はこの回転l[8の上部から真空容器1の外部
に延設された撹拌棒、10は撹拌棒9を回動可能C保持
する軸受部、12は撹拌棒9の駆動装置である。
また15はルツボ3の底部にある湯口6を開閉する開閉
栓、17はこの開閉栓15を開閉する昇降モータ、19
は前記材料供給装置Hに連絡する材料の投入管、16は
開閉栓15の内部先端まで延設された熱電対、50は覗
窓、52は排気口、53はリーク弁である。
材零〜I供給装置■において、20は真空容器、21゜
22は投入材料用のゲケノトで、この各パケットは真空
容器20の外に延設されたハンドル21a、、 22a
によって操作される。23は前記溶解・撹拌装置lの投
入管19に接続するロート、24はその投入管19との
接続部分の開口部を開閉する仕切り弁、25は排気口、
26はリーク弁である。
撹拌・回収装置■において、29は真空容器、30は前
記溶解・撹拌装置1の湯口6の直下に設けられた受湯用
ロート、31は撹拌室、32は撹拌室31内に配置され
た断面多角形状の回転子、33は回転子32に対する通
水構造を備えた回転撹拌シャフト、34は回転子32を
駆動する回転モータ、35.36は前記回転撹拌シャフ
ト330軸受部、37は撹拌室31の周囲に配置された
ヒータ、38は撹拌室31内の温度を検出する熱電対、
40は撹拌室32の下部に配置された鋳型、41は冷却
筒、42は撹拌室31の下部に設けた湯口、44は仕切
り弁で、該仕切り弁44は前記溶解・撹拌装置+の真空
容器1と撹拌・回収装置■の真空容器29との連通口(
湯口6から受湯ロート30への連絡路)を開閉する。4
5は覗窓、46は排気口、47はリーク弁である。なお
受湯用ロート30の上部には場を通過させる貫通穴を備
えた蓋39を設けである。
なお、真空容器1 、20.29内は、それぞれの排気
口52.25.46から真空(IXIO−”〜lXl0
司Torr )排気をおこなうことができ、また、リー
ク弁53.26.47から大気やガス(Nt、N、、A
r等)を引き込むことができるようにしである。
04  作用 いま、溶解炉2内のルツボ3に基材となるA1合金材料
を収容し、ヒーター4によって加熱溶解する。ルツボ3
内のA2合金材料が溶解したことを開閉栓15内の熱電
対1Gと頃窓50によって確認したうえで、材料供給装
置Hの予めPbを入れておいたパケット21(または2
2)をハンドル21a(または22a)で傾け、80−
ト23から投入管19を経てルツボ3内に投入する。こ
の場合仕切り弁24は開いておく 。
ここで投入するPbは粒径が2〜4mのものでAl量に
対し、必要とする割合のPbを添加する。なお本発明の
方法は機械的に混合するためAlとPliの配合割合は
任意に設定することが可能である。
ここでA1合金として、例えばA l−10ivt%C
u合金を使用した場合、548〜635°Cが半溶融温
度域で、635”C以上が全溶融域となる。そして温度
が20°CのPbを50wt%混合させるとすると、P
bはA1合金から熱を奪い、A1合金はPbから熱を奪
われ冷却される。ここでA1合金を純Alfiと仮定し
、APの比熱0..215cal/g/”C、Pbの比
熱0.032cal/g/ ’c 。
Pbの融解熱6.3cal/gとして計算すると、AI
!合金温度が756°Cの時全体く^1合金とPb)は
635’Cになり全体は溶融状態となる。またA1合金
温度が656 ’Cの時、全体は548°Cになり、こ
れ以下の温度になるとA1合金は全て固相になる。従っ
て501%Pbを混合する場合には、A1合金が656
°C以上でなければならない、なお、Pbの融点は32
7.3°Cである。但しPbやAlの蒸発もあるのであ
まり高温(900°C以L)とすることは好ましくない
一方、Pbの投入と同時に駆動装置1F12を作動させ
、撹拌棒9の先端の回転翼8を回転(10〜5000r
、ρ、嘱)させて、回転撹拌を加え、PbをA1合金に
均一に分散させる。
この回転撹拌を加える時間は5〜60分間とする。
撹!生時間が5分収Fでは添加したPbがAn合金中に
充分に分離・分散しない。
また60分の間、撹拌を続けることによって分離・分散
の目的がほぼ達せられ、それ以五の撹拌は意味がない。
次に昇降モータ17を作動させ、開閉栓15を上昇させ
てル゛ンボ3の底部に開口する湯口6を開き、溶湯を撹
拌・回収装置■の受湯川口−)30から撹拌室31へ誘
導する。この場合仕切り部44は開放しておく、前記ル
ツボ3から撹拌室31へ溶湯を誘導する場合、溶湯温度
は少なくとも548”C以上であることが必要で、60
0℃以上がより好ましい、この温度以下では凝固してし
まう、但し900’C以下とする。
この撹拌室3にでは、Al−Pb合金の溶湯を、ヒータ
ー37による加熱とシャフト33内の通水による冷却と
を併用し、熱電対38とヒーター37に接続されたヒー
ター37の出力を制御する温度制御装置(図示省略)に
より、Al−Pb合金が半凝固状態となる温度に常に制
御し、かつ回転子32によって横軸回転撹拌(10〜3
0.00Or、p、m)を加える。ちなみにAl1.−
10wt%Cuの場合では548°〜635°である。
回転撹拌を加えられたAm−Pb合金は、直ちに冷却筒
41により十分に冷却された鋳型41のなかに次々と導
かれ急冷凝固され回収される。具体的には湯口6から落
下を開始し鋳型40にずべての溶湯が回収されるまでに
1〜5分間を必要とする。
なお、残留した溶湯が回転子に付着し、回転子がロック
しないように空回転(30分位)を継続する場合がある
連続して操業する場合は、次に処理するA2合金とPb
とを材料供給装置■のパケット21.22にそれぞれ供
給しておき、ロート23から投入管19を経てルツボ3
中に供給すればよい。このようにすることで連続的な操
業が可能となる。
なお、以上の操作は、仕切り弁24.44の開閉を適宜
制御することによって大気中はもとより、不活性ガス、
真空(I X 10−”・〜I X 10−′1Tor
r)の雰囲気で操業することができる。
以上の操作によってAA系合金中にPb含有量10〜6
0−t%の範囲でPb粒が均一に分散したA、j2−P
b系合金かえられる。
第3図は本発明の方法により製造した^r、−Pb系合
金の金属組織で走査型電子顕@m (Scanniri
g[11ectron Microscope)による
組成像写真(150倍)を示す、黒地はA1合金、白い
大小の白点はPbである。すなわち、A1合金中にPb
が均一に分散しており、特に微細な白いPb粒が全体に
均一に分散している。
第4図は同様な組織について電子線マイクロアナライザ
ー([!1.ectrori Probe旧cro A
nalyzer)による二次1t′?−像互真(300
倍)を示す。
r、 発明の効果 以」−のよ・)に本発明に係るAl−Pb系合金の製造
方法ム7よれば、従来、常庵的なIlb含有率211t
%を大きく上回るIlb含有率10〜60wt%のAl
−Pb系合金かえられる。
したがって高負荷能力と良好ななじみ性とを併せもつ低
コストのブレーンベアリング材料が製造できる。
また、Ilbの添装置は機械的に調整が可能であり、ま
たその添加時期は任意に制御でき、Al合金とphとを
同時に溶解せずに処理できるので、Ilbの蒸発が防止
でき成分管理が容易にできる。さらに連続操業がiiJ
能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るAjl!−Pb系合金の製造方法
に用いる装置の一実施例を断面で示す正面説明図、第2
図は第1図の側面を断面で示を側面説明図、第3図は本
発明の製造方法で製造したAl−Pb系合金の金属組織
の走査型電子顕微鏡写真(150倍)、第4図は同じく
電子線マイクロアナライザーによる二次電子像写真(3
00倍)を示す。 I・・・溶解・撹拌装置、 ■・・・材料供給装置、■
・・・撹拌・回収装置。 特許出1韓人 鈴木自動車工業株式会社 (ほか2名) 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 材料の供給装置と、該材料を溶解して撹拌する溶解・撹
    拌装置と、溶解・撹拌装置からの溶湯を受けて撹拌・回
    収する装置とを互いに連通するように設けた装置を用い
    、前記材料の供給装置から溶解・撹拌装置に基材となる
    Al系合金を投入して加熱溶解したあと、この溶解した
    Al系合金内に前記材料の供給装置から所定量のPb粒
    を投入して撹拌を加えPb粒を分散させたあと、この溶
    湯を撹拌・回収装置に連続的に流し込んで半凝固状態に
    維持しながら回転撹拌を加えて順次凝固回収することを
    特徴とするAl−Pb系合金の製造方法。
JP1020169A 1989-01-30 1989-01-30 Al―Pb系合金の製造方法 Pending JPH02200742A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521199A (zh) * 2016-12-15 2017-03-22 西京学院 一种移动式易熔合金加注回收系统及其使用方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62130234A (ja) * 1985-11-30 1987-06-12 Agency Of Ind Science & Technol Al−Pb系合金の均質混合法

Patent Citations (1)

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