JPH029099B2 - - Google Patents
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- JPH029099B2 JPH029099B2 JP62081238A JP8123887A JPH029099B2 JP H029099 B2 JPH029099 B2 JP H029099B2 JP 62081238 A JP62081238 A JP 62081238A JP 8123887 A JP8123887 A JP 8123887A JP H029099 B2 JPH029099 B2 JP H029099B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、材料自体の耐摩耗性ならびに摺動相
手材の耐摩耗性および製造時に使用する型の耐損
耗性あるいは材料の被削加工性などに卓越したア
ルミニウム−シリコン焼結合金材料に関する。 〔従来の技術〕 近年、摺動部品の軽量化、熱伝導性、耐蝕性、
非磁性、コストなどの理由により、各種アルミニ
ウム合金中、耐摩耗性にすぐれた鋳造アルミニウ
ム−シリコン系合金が用いられている。シリコン
含有量の少ない亜共晶あるいは共晶アルミニウム
−シリコン合金では、アルミニウムの初晶及び共
晶状のαを析出し、シリコンの分散状態が劣るた
め耐摩耗性が十分でなく、苛酷な摺動条件下の部
品には利用しえない欠点を有する。他方シリコン
含有量の多い過共晶アルミニウム−シリコン合金
は、高い硬度を有するシリコンを初晶として析出
し、優れた耐摩耗性を有する。摩擦摺動相手材を
著しく損耗せしめること、および摺動条件によつ
てはマトリツクスより脱落した粗大なシリコン粒
子が、砥粒研摩作用によつて材料自体の魔耗も増
大せしめること、ならびに被削加工性に乏しく精
密な加工が困難であることなどの欠点を有してい
る。このため初晶シリコン結晶粒子を微細化せし
める種々の試みがなされているが、鋳造合金では
まだ満足すべき材料を得るに至つていない。 一方、粉末冶金法は各種の分散粒子を微細均一
分散せしめるのに有効な手段として周知である
が、本発明材料は通常の粉末冶金法により製造す
ることは困難である。すなわち、アルミニウム、
シリコンとも非常に酸化されやすく、その粉末の
表面は強固な酸化被膜で覆われており、焼結性を
著しく阻害するため、アルミニウム−シリコン合
金を焼結させるためには酸化被膜の破壊を生じ
る。少なくとも一部液相の生成を伴う焼結温度を
選択する必要があり、このような液相生成温度条
件下では、アルミニウム−シリコンの混合粉末あ
るいは合金粉末とをとわずシリコン粒子が焼結中
に成長粗大化する傾向を有している。この傾向は
微細なシリコン粒子を含有するものほど顕著であ
り、本発明範囲の材料をつくることは困難であ
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前述のような欠点を改善し、材料自
体の耐摩耗性、摺動相手材の耐摩耗性および製造
時に使用する型の耐損耗性あるいい被削加工性な
どに卓越した特徴を有するアルミニウム−シリコ
ン焼結合金を提供せんとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のアルミニウム合金の基本的な特徴は、
シリコンを８〜30重量％含有し残部がアルミニウ
ムよりなるアルミニウム合金粉末、もしくは シリコン ８〜30重量％ 銅、マグネシウム、ニツケル、鉄、マンガンの
うちの少くとも１種以上 0.1〜10重量％ アルミニウム 残部 よりなる合金粉末を焼結してなるアルミニウム焼
結合金において、該合金において、焼結を固相で
行ない、かつ押出又は鍛造により塑性変形を加え
て緻密化することにより該合金が真密度に対して
95％以上の密度を有し、かつ引張強度が22Kg／mm2
以上であり、シリコンの最大粒子径が10μｍ以下
であることを特徴とする高強度耐摩耗性アルミニ
ウム合金にある。 本発明の合金は一般に次のようにして製造され
る。 最大粒子径10μ以下のシリコンを重量％（以下
同じ）で８〜30％含有するアルミニウムとシリコ
ンを主成分として通常含有する銅、マグネシウ
ム、ニツケル、マンガンおよび鉄、などの諸成分
の一部または全部を含有し、または含有しない、
好ましくは、−30メツシユ＋350メツシユのアトマ
イズ合金粉末をプレス成形した圧粉成形体、また
は該圧粉成形体を前記合金粉末の固相焼結温度領
域内、すなわち、300℃以上液相生成温度以下に
おいて非酸化性雰囲気中で焼結してなる焼結体を
前記固相焼結温度領域内で押出し鍛造などの塑性
変形を伴う外部応力を加えて緻密化することによ
つて得られる。本材料はこのまゝでもすぐれた耐
摩耗性を有するものであるが、更に本材料に潤滑
性を有する黒鉛５〜30重量％、WS2あるいは
MoS2等の硫化物を一種以上合計で５〜30重量％
CaF2あるいはBaF2等の弗化物を一種以上合計で
５〜30重量％を夫々単独で含有せしめたもの、あ
るいは黒鉛、硫化物、弗化物の二種以上含有し、
その合計量が５〜30重量％以下含有せしめ潤滑性
を賦与することにより潤滑油膜の形成が不十分な
摺動条件あるいは潤滑油が使用できないような、
いわゆる乾式摺動条件下で優れた摺動性能を有
し、被削加工性も改善せしめる。 以下、本発明の組成範囲等の選定理由を述べ
る。 シリコンが８％以下では、耐摩耗性改善効果が
少なく30％以上含有せしめても摺動性能向上効果
はほとんど増加せず、かえつて強度が低下するこ
とおよびアトマイズ粉末を得るのに溶湯温度を高
くする必要が生ずる等の理由により好ましい範囲
を８〜30％とした。 本発明合金の金属組織はアルミニウムを主成分
とするマトリツクス中に硬い硬度を有するシリコ
ンが微細でかつ均一に分散していることに特徴が
ある。このことが本発明合金の優れた特性を発揮
する主因をなしているものであつてシリコンの最
大粒子径が少なくとも10μ以下、好ましくは5μ以
下であることが必要である。（第１図） 本発明合金の微細組織を得るためには、シリコ
ンの最大粒子径が10μ以下好ましくは5μ以下のシ
リコンを所定量含有するアルミニウムとシリコン
を主成分とするアトマイズ合金粉末を原料粉末と
して、その後の焼結工程あるいは緻密化工程にお
ける加熱温度を液相の生成を伴なわない固相焼結
温度領域内に保持することが必要である。 アトマイズ合金粉末中のシリコン粒子径は合金
組成、溶湯温度、粉末粒度など各種要因に影響を
受けるが、アトマイズ粉の冷却凝固速度に主とし
て依在しており、本発明所期のシリコン粒子径を
有するアトマイズ粉末を得るには、冷却凝固速度
が少なくとも10℃／sec以上、好ましくは50℃／
sec以上であることが必要である。この条件は通
常のアトマイズ法で、比較的容易に選択しうるも
のである。微細なシリコン粒子を含有するアトマ
イズ合金粉末の粒度は−30メツシユ＋350メツシ
ユの粒度範囲のものが最適である。粉末粒度が30
メツシユ以上では含有するシリコン粒の粗大化の
傾向が認められることおよびプレス成型した圧粉
成形体の強度が低下することなどの理由により好
ましくない。アトマイズ合金粉末の表面に必然的
に存在する酸化物は本発明合金の場合、合金内に
細かく分散して高温強度、ならびに耐摩耗性を向
上せしめる効果を有するが、粉末粒度が350メツ
シユ以下の微粉末では酸化物の含有量が飛躍的に
増大し、プレス成形型や緻密化工程に用いる型や
ダイを損耗せしめること、ならびに塑性変形態が
悪く緻密化を阻害することなど製造上の問題、あ
るいはアルミナやシリカは非常に硬質な酸化物
で、摩擦摺動相手材の損耗を増大せしめることや
被削加工性を阻害するなどの性能上の問題があ
る。また酸化物含有量の比較的少ない350メツシ
ユ以下の微粉末の製造は可能であるが、気中の取
扱いは発火の危険性を伴いあまり実用的でないの
で好ましい範囲は−30＋350メツシユである。圧
粉成形体の焼結工程、あるいは緻密化工程におけ
る加熱温度は、300℃以上好ましくは再結晶温度
以上で、液相生成温度以下での温度で焼結あるい
は緻密化処理を行うことが必要である。300℃以
下の加熱温度では緻密化に必要な加工性が得られ
ず、液相の生成を伴うような加熱温度ではシリコ
ン粒子の成長阻大化のため所期の目的を達し得な
い。本発明における焼結工程は、緻密化工程前に
中間的な加工を要する場合、あるいは最終製品形
状が複雑で素材強度が必要な場合などに実施し、
通常は圧粉成形体のまゝ緻密化工程を実施しうる
ものである。緻密化工程は、酸化の抑制とガス抜
けを良好とするため真密度の65〜85％の密度とし
たた多孔質な圧粉成形体あるいは該圧粉成形体を
固相焼結してなる多孔質焼結体を押出し、鍛造な
どの塑性変形を伴う外部応力を加えて少なくとも
理論密度比95％以上の密度まで緻密化することが
必要である。当然のことではあるが、外部応力
と、理論密度比および強度の間には密接な関連が
ある。例えば、押出しの場合、押出し比と強度の
間には、第３図に示すような関係がある。実施例
１のＢに示す成分の焼結アルミニウム合金を焼結
後、各種の押出比で押し出し引張強さとの関係を
示したものである。緻密化が95％以下では、残存
空孔率が多いことならびに粒子間の酸化被膜の破
断が不十分なため粒子間の結合性が弱いため、所
期の目的を達し得ない。本発明合金は引張強度が
22Kg／mm2以上という高強度を有する。 本発明では多孔質な圧粉成形体を用いるためプ
レス形時の成形圧力は１〜2t／cm2でよく、成形型
の損耗が少なく、また多孔質体を緻密化せしめる
ため緻密化の際の変形抵抗が小さいために緻密化
用の工具寿命も非常に長い特徴を有する。 上述アトマイズ合金粉末に通常の合金成分とし
て、銅、マグネシウム、マンガン、鉄、ニツケル
の少なくとも１種を0.1〜10重量％含有せしめる
ことによつて、強度、耐熱性の向上の効果があ
る。10重量％以上となるとかえつて脆化したり、
製造時緻密化が困難となる。また、0.1重量％以
下ではその効果がない。 この中で、ニツケル、マンガン、鉄は通常の鋳
造アルミ合金では粗大な偏析物を生成し、強度を
著しく低下させる為、ごく微量の添加に限られて
いた。しかし、本発明によれば、アルミニウム焼
結合金に偏析が生じず、微細均一な分散強化粒子
を生成し、強度の向上を帰与するため、積極的に
加えることが可能である。 本発明材の摺動特性改善を目的として黒鉛５〜
30％、WS2、あるいはMoS2等の硫化物を一種以
上合計で５〜30％、CaF2あるいはBaF2等の弗化
物を一種以上合計で５〜30％の固体潤滑成分を
夫々単独で含有せしめたもの、あるいは黒鉛硫化
物、弗化物を二種以上含有し、その合計量が５〜
30％含有せしめることができる。 これらの固体潤滑成分の添加は摩擦抵抗を減少
せしめ、材料自体の耐摩耗性および相手材の損耗
を改善する効果を有し、特に潤滑油膜の形成が不
十分な摺動条件や潤滑油が使用できないような乾
式摺動条件下で優れた摺動性能を発揮するもので
ある。しかしその添加含有量がそれぞれの規定量
以下では添加の効果が少なく、それぞれの規定量
以上に添加含有せしめても、性能向上効果はほと
んど増加せず、材質強度が低下するので好ましく
ない。なおこれら固体潤滑成分を含有するものは
含有する潤滑成分により、耐焼付性、耐摩耗性な
どの摺動特性がやゝ異なり、例えば潤滑油中で苛
酷な摺動条件下で用いられるものには、黒鉛の如
き自己潤滑性と保油性を有するものが適当であ
り、低温度から高温度までの温度変化の大きい条
件下で用いられる場合には黒鉛あるいはWS2等の
硫化物と高温特性にすぐれたCaF2等の弗化物の
二種含有したものが特にすぐれた効果を発揮する
等が認められた。 〔実施例〕 以上のような本発明の構成、効果を具体的に例
示するために本発明の実施例を以下説明する。 実施例 １ 第１表に示す組成を有する合金をそれぞれ溶解
し冷却凝固速度が50℃／sec以上になる条件で作
製したアトマイズ合金粉を−30メツシユ＋350メ
ツシユおよび−350メツシユに粒度調整した粉末
を用い、2ton／cm2の圧力での圧粉成形体および該
圧粉成形体を500℃×30分間水素雰囲気中で焼結
せしめた焼結体を450℃に窒素雰囲気中で加熱し
たものを押出比１：3.5のダイを用い押出しを行
い第２表に示す合金を得た。また比較材を得るた
め第１表に示す組成の合金を溶解し、金型鋳造し
てシリコン最大粒子径40〜50μを有する鋳造材
（試料No.12）および第１表に示す組成に−60メツ
シユのAl粉末−250メツシユのSi粉末−350メツ
シユ以下のCu、Mg、Niの粉末を均一混合した粉
末を前記と同条件で圧縮成型焼結、押出しを行つ
て得た合金の特性を第２表（試料No.11）に示す。
手材の耐摩耗性および製造時に使用する型の耐損
耗性あるいは材料の被削加工性などに卓越したア
ルミニウム−シリコン焼結合金材料に関する。 〔従来の技術〕 近年、摺動部品の軽量化、熱伝導性、耐蝕性、
非磁性、コストなどの理由により、各種アルミニ
ウム合金中、耐摩耗性にすぐれた鋳造アルミニウ
ム−シリコン系合金が用いられている。シリコン
含有量の少ない亜共晶あるいは共晶アルミニウム
−シリコン合金では、アルミニウムの初晶及び共
晶状のαを析出し、シリコンの分散状態が劣るた
め耐摩耗性が十分でなく、苛酷な摺動条件下の部
品には利用しえない欠点を有する。他方シリコン
含有量の多い過共晶アルミニウム−シリコン合金
は、高い硬度を有するシリコンを初晶として析出
し、優れた耐摩耗性を有する。摩擦摺動相手材を
著しく損耗せしめること、および摺動条件によつ
てはマトリツクスより脱落した粗大なシリコン粒
子が、砥粒研摩作用によつて材料自体の魔耗も増
大せしめること、ならびに被削加工性に乏しく精
密な加工が困難であることなどの欠点を有してい
る。このため初晶シリコン結晶粒子を微細化せし
める種々の試みがなされているが、鋳造合金では
まだ満足すべき材料を得るに至つていない。 一方、粉末冶金法は各種の分散粒子を微細均一
分散せしめるのに有効な手段として周知である
が、本発明材料は通常の粉末冶金法により製造す
ることは困難である。すなわち、アルミニウム、
シリコンとも非常に酸化されやすく、その粉末の
表面は強固な酸化被膜で覆われており、焼結性を
著しく阻害するため、アルミニウム−シリコン合
金を焼結させるためには酸化被膜の破壊を生じ
る。少なくとも一部液相の生成を伴う焼結温度を
選択する必要があり、このような液相生成温度条
件下では、アルミニウム−シリコンの混合粉末あ
るいは合金粉末とをとわずシリコン粒子が焼結中
に成長粗大化する傾向を有している。この傾向は
微細なシリコン粒子を含有するものほど顕著であ
り、本発明範囲の材料をつくることは困難であ
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前述のような欠点を改善し、材料自
体の耐摩耗性、摺動相手材の耐摩耗性および製造
時に使用する型の耐損耗性あるいい被削加工性な
どに卓越した特徴を有するアルミニウム−シリコ
ン焼結合金を提供せんとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のアルミニウム合金の基本的な特徴は、
シリコンを８〜30重量％含有し残部がアルミニウ
ムよりなるアルミニウム合金粉末、もしくは シリコン ８〜30重量％ 銅、マグネシウム、ニツケル、鉄、マンガンの
うちの少くとも１種以上 0.1〜10重量％ アルミニウム 残部 よりなる合金粉末を焼結してなるアルミニウム焼
結合金において、該合金において、焼結を固相で
行ない、かつ押出又は鍛造により塑性変形を加え
て緻密化することにより該合金が真密度に対して
95％以上の密度を有し、かつ引張強度が22Kg／mm2
以上であり、シリコンの最大粒子径が10μｍ以下
であることを特徴とする高強度耐摩耗性アルミニ
ウム合金にある。 本発明の合金は一般に次のようにして製造され
る。 最大粒子径10μ以下のシリコンを重量％（以下
同じ）で８〜30％含有するアルミニウムとシリコ
ンを主成分として通常含有する銅、マグネシウ
ム、ニツケル、マンガンおよび鉄、などの諸成分
の一部または全部を含有し、または含有しない、
好ましくは、−30メツシユ＋350メツシユのアトマ
イズ合金粉末をプレス成形した圧粉成形体、また
は該圧粉成形体を前記合金粉末の固相焼結温度領
域内、すなわち、300℃以上液相生成温度以下に
おいて非酸化性雰囲気中で焼結してなる焼結体を
前記固相焼結温度領域内で押出し鍛造などの塑性
変形を伴う外部応力を加えて緻密化することによ
つて得られる。本材料はこのまゝでもすぐれた耐
摩耗性を有するものであるが、更に本材料に潤滑
性を有する黒鉛５〜30重量％、WS2あるいは
MoS2等の硫化物を一種以上合計で５〜30重量％
CaF2あるいはBaF2等の弗化物を一種以上合計で
５〜30重量％を夫々単独で含有せしめたもの、あ
るいは黒鉛、硫化物、弗化物の二種以上含有し、
その合計量が５〜30重量％以下含有せしめ潤滑性
を賦与することにより潤滑油膜の形成が不十分な
摺動条件あるいは潤滑油が使用できないような、
いわゆる乾式摺動条件下で優れた摺動性能を有
し、被削加工性も改善せしめる。 以下、本発明の組成範囲等の選定理由を述べ
る。 シリコンが８％以下では、耐摩耗性改善効果が
少なく30％以上含有せしめても摺動性能向上効果
はほとんど増加せず、かえつて強度が低下するこ
とおよびアトマイズ粉末を得るのに溶湯温度を高
くする必要が生ずる等の理由により好ましい範囲
を８〜30％とした。 本発明合金の金属組織はアルミニウムを主成分
とするマトリツクス中に硬い硬度を有するシリコ
ンが微細でかつ均一に分散していることに特徴が
ある。このことが本発明合金の優れた特性を発揮
する主因をなしているものであつてシリコンの最
大粒子径が少なくとも10μ以下、好ましくは5μ以
下であることが必要である。（第１図） 本発明合金の微細組織を得るためには、シリコ
ンの最大粒子径が10μ以下好ましくは5μ以下のシ
リコンを所定量含有するアルミニウムとシリコン
を主成分とするアトマイズ合金粉末を原料粉末と
して、その後の焼結工程あるいは緻密化工程にお
ける加熱温度を液相の生成を伴なわない固相焼結
温度領域内に保持することが必要である。 アトマイズ合金粉末中のシリコン粒子径は合金
組成、溶湯温度、粉末粒度など各種要因に影響を
受けるが、アトマイズ粉の冷却凝固速度に主とし
て依在しており、本発明所期のシリコン粒子径を
有するアトマイズ粉末を得るには、冷却凝固速度
が少なくとも10℃／sec以上、好ましくは50℃／
sec以上であることが必要である。この条件は通
常のアトマイズ法で、比較的容易に選択しうるも
のである。微細なシリコン粒子を含有するアトマ
イズ合金粉末の粒度は−30メツシユ＋350メツシ
ユの粒度範囲のものが最適である。粉末粒度が30
メツシユ以上では含有するシリコン粒の粗大化の
傾向が認められることおよびプレス成型した圧粉
成形体の強度が低下することなどの理由により好
ましくない。アトマイズ合金粉末の表面に必然的
に存在する酸化物は本発明合金の場合、合金内に
細かく分散して高温強度、ならびに耐摩耗性を向
上せしめる効果を有するが、粉末粒度が350メツ
シユ以下の微粉末では酸化物の含有量が飛躍的に
増大し、プレス成形型や緻密化工程に用いる型や
ダイを損耗せしめること、ならびに塑性変形態が
悪く緻密化を阻害することなど製造上の問題、あ
るいはアルミナやシリカは非常に硬質な酸化物
で、摩擦摺動相手材の損耗を増大せしめることや
被削加工性を阻害するなどの性能上の問題があ
る。また酸化物含有量の比較的少ない350メツシ
ユ以下の微粉末の製造は可能であるが、気中の取
扱いは発火の危険性を伴いあまり実用的でないの
で好ましい範囲は−30＋350メツシユである。圧
粉成形体の焼結工程、あるいは緻密化工程におけ
る加熱温度は、300℃以上好ましくは再結晶温度
以上で、液相生成温度以下での温度で焼結あるい
は緻密化処理を行うことが必要である。300℃以
下の加熱温度では緻密化に必要な加工性が得られ
ず、液相の生成を伴うような加熱温度ではシリコ
ン粒子の成長阻大化のため所期の目的を達し得な
い。本発明における焼結工程は、緻密化工程前に
中間的な加工を要する場合、あるいは最終製品形
状が複雑で素材強度が必要な場合などに実施し、
通常は圧粉成形体のまゝ緻密化工程を実施しうる
ものである。緻密化工程は、酸化の抑制とガス抜
けを良好とするため真密度の65〜85％の密度とし
たた多孔質な圧粉成形体あるいは該圧粉成形体を
固相焼結してなる多孔質焼結体を押出し、鍛造な
どの塑性変形を伴う外部応力を加えて少なくとも
理論密度比95％以上の密度まで緻密化することが
必要である。当然のことではあるが、外部応力
と、理論密度比および強度の間には密接な関連が
ある。例えば、押出しの場合、押出し比と強度の
間には、第３図に示すような関係がある。実施例
１のＢに示す成分の焼結アルミニウム合金を焼結
後、各種の押出比で押し出し引張強さとの関係を
示したものである。緻密化が95％以下では、残存
空孔率が多いことならびに粒子間の酸化被膜の破
断が不十分なため粒子間の結合性が弱いため、所
期の目的を達し得ない。本発明合金は引張強度が
22Kg／mm2以上という高強度を有する。 本発明では多孔質な圧粉成形体を用いるためプ
レス形時の成形圧力は１〜2t／cm2でよく、成形型
の損耗が少なく、また多孔質体を緻密化せしめる
ため緻密化の際の変形抵抗が小さいために緻密化
用の工具寿命も非常に長い特徴を有する。 上述アトマイズ合金粉末に通常の合金成分とし
て、銅、マグネシウム、マンガン、鉄、ニツケル
の少なくとも１種を0.1〜10重量％含有せしめる
ことによつて、強度、耐熱性の向上の効果があ
る。10重量％以上となるとかえつて脆化したり、
製造時緻密化が困難となる。また、0.1重量％以
下ではその効果がない。 この中で、ニツケル、マンガン、鉄は通常の鋳
造アルミ合金では粗大な偏析物を生成し、強度を
著しく低下させる為、ごく微量の添加に限られて
いた。しかし、本発明によれば、アルミニウム焼
結合金に偏析が生じず、微細均一な分散強化粒子
を生成し、強度の向上を帰与するため、積極的に
加えることが可能である。 本発明材の摺動特性改善を目的として黒鉛５〜
30％、WS2、あるいはMoS2等の硫化物を一種以
上合計で５〜30％、CaF2あるいはBaF2等の弗化
物を一種以上合計で５〜30％の固体潤滑成分を
夫々単独で含有せしめたもの、あるいは黒鉛硫化
物、弗化物を二種以上含有し、その合計量が５〜
30％含有せしめることができる。 これらの固体潤滑成分の添加は摩擦抵抗を減少
せしめ、材料自体の耐摩耗性および相手材の損耗
を改善する効果を有し、特に潤滑油膜の形成が不
十分な摺動条件や潤滑油が使用できないような乾
式摺動条件下で優れた摺動性能を発揮するもので
ある。しかしその添加含有量がそれぞれの規定量
以下では添加の効果が少なく、それぞれの規定量
以上に添加含有せしめても、性能向上効果はほと
んど増加せず、材質強度が低下するので好ましく
ない。なおこれら固体潤滑成分を含有するものは
含有する潤滑成分により、耐焼付性、耐摩耗性な
どの摺動特性がやゝ異なり、例えば潤滑油中で苛
酷な摺動条件下で用いられるものには、黒鉛の如
き自己潤滑性と保油性を有するものが適当であ
り、低温度から高温度までの温度変化の大きい条
件下で用いられる場合には黒鉛あるいはWS2等の
硫化物と高温特性にすぐれたCaF2等の弗化物の
二種含有したものが特にすぐれた効果を発揮する
等が認められた。 〔実施例〕 以上のような本発明の構成、効果を具体的に例
示するために本発明の実施例を以下説明する。 実施例 １ 第１表に示す組成を有する合金をそれぞれ溶解
し冷却凝固速度が50℃／sec以上になる条件で作
製したアトマイズ合金粉を−30メツシユ＋350メ
ツシユおよび−350メツシユに粒度調整した粉末
を用い、2ton／cm2の圧力での圧粉成形体および該
圧粉成形体を500℃×30分間水素雰囲気中で焼結
せしめた焼結体を450℃に窒素雰囲気中で加熱し
たものを押出比１：3.5のダイを用い押出しを行
い第２表に示す合金を得た。また比較材を得るた
め第１表に示す組成の合金を溶解し、金型鋳造し
てシリコン最大粒子径40〜50μを有する鋳造材
（試料No.12）および第１表に示す組成に−60メツ
シユのAl粉末−250メツシユのSi粉末−350メツ
シユ以下のCu、Mg、Niの粉末を均一混合した粉
末を前記と同条件で圧縮成型焼結、押出しを行つ
て得た合金の特性を第２表（試料No.11）に示す。
【表】
【表】
結後、押出し緻密化したものを示す。
※ 2. 硬さおよび引張り強さは、室温における値を
示す。
第２表に記載の試料を第４表、第５表に示す摩
擦摩耗試験、第６表に示す被削加工試験を行い、
その結果をおのおの第８表、第９表に示した。 また第２表に記載のNo.３およびNo.９の粉末を用
いて、圧縮成形時に用いる金型の摩耗の度合を調
べた。この方法はあくまでもモデル的な試験であ
るが、この結果によれば第10表に示すように、試
料No.３の方が金型の摩耗が少ないものと推定され
る。 実施例 ２ 17.1％Si、3.1％Cu、0.30％Mg、0.10％Ni残部
が実質的にAlからなる合金を溶解し、冷却凝固
速度が50℃／sec以上になる条件で作製した−30
＋350メツシユのアトマイズ合金粉末と平均粒径
10μの黒鉛粉末、最大粒子径10μ以下のWS2、お
よびCaF2の粉末を第３表に示す組成に均一混合
した粉末を2t／cm3の圧力でプレス成型した圧縮成
型体を520℃×10分間加熱したものを理論密度比
で95％以上の密度になるように型鍛造を行つて第
３表に示す合金を得た。これらの試料を実施例１
と同様に第４表、第５表に示す摩擦摩耗試験、第
６表に示す被削加工性試験を行い、その結果をま
とめて第８表、第９表に示した。
※ 2. 硬さおよび引張り強さは、室温における値を
示す。
第２表に記載の試料を第４表、第５表に示す摩
擦摩耗試験、第６表に示す被削加工試験を行い、
その結果をおのおの第８表、第９表に示した。 また第２表に記載のNo.３およびNo.９の粉末を用
いて、圧縮成形時に用いる金型の摩耗の度合を調
べた。この方法はあくまでもモデル的な試験であ
るが、この結果によれば第10表に示すように、試
料No.３の方が金型の摩耗が少ないものと推定され
る。 実施例 ２ 17.1％Si、3.1％Cu、0.30％Mg、0.10％Ni残部
が実質的にAlからなる合金を溶解し、冷却凝固
速度が50℃／sec以上になる条件で作製した−30
＋350メツシユのアトマイズ合金粉末と平均粒径
10μの黒鉛粉末、最大粒子径10μ以下のWS2、お
よびCaF2の粉末を第３表に示す組成に均一混合
した粉末を2t／cm3の圧力でプレス成型した圧縮成
型体を520℃×10分間加熱したものを理論密度比
で95％以上の密度になるように型鍛造を行つて第
３表に示す合金を得た。これらの試料を実施例１
と同様に第４表、第５表に示す摩擦摩耗試験、第
６表に示す被削加工性試験を行い、その結果をま
とめて第８表、第９表に示した。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
実施例 ３
第11表に示す組成を有する合金をそれぞれ溶解
し、冷却凝固速度が50℃／sec以上になる条件で
作製した−30メツシユのアトマイズ合金粉末を、
2t／cm2の圧力で静水圧成形し、得られた圧縮成形
体を押出比10：1450℃で熱間押出した。得られた
押出材の真密度（理論密度比）は第１表の通りで
あり、T6処理（490℃、２時間加熱水焼入れし、
190℃、６時間時効加熱）後の特性を第12表に、
また第４表の試験条件による摩擦摩耗試験の結
果を第13表に示す。
し、冷却凝固速度が50℃／sec以上になる条件で
作製した−30メツシユのアトマイズ合金粉末を、
2t／cm2の圧力で静水圧成形し、得られた圧縮成形
体を押出比10：1450℃で熱間押出した。得られた
押出材の真密度（理論密度比）は第１表の通りで
あり、T6処理（490℃、２時間加熱水焼入れし、
190℃、６時間時効加熱）後の特性を第12表に、
また第４表の試験条件による摩擦摩耗試験の結
果を第13表に示す。
【表】
【表】
本発明組成の鋳造部品は、偏析が著しく作製で
きない。従つて比較材としては、第１表No.Ｂの鋳
造品を同じT6処理したものを用いた。
きない。従つて比較材としては、第１表No.Ｂの鋳
造品を同じT6処理したものを用いた。
【表】
【表】
【表】
上記の実施例のデータから明らかな通り、Fe、
Mn、Niは合計量又は単独量で３％以上の時、耐
摩耗性および強度、すなわち、抗折力、引張り強
さが高くなる。 実施例 ４ 12％Si、５％Fe、４％Cu、１％Mg、残部が実
質的にAlからなる合金を溶解し、実施例１と同
様にして得たアトマイズ合金粉を下記第14表に示
される各種の方法で成形したものの引張り強さお
よび伸びを測定した結果を同様に示す：
Mn、Niは合計量又は単独量で３％以上の時、耐
摩耗性および強度、すなわち、抗折力、引張り強
さが高くなる。 実施例 ４ 12％Si、５％Fe、４％Cu、１％Mg、残部が実
質的にAlからなる合金を溶解し、実施例１と同
様にして得たアトマイズ合金粉を下記第14表に示
される各種の方法で成形したものの引張り強さお
よび伸びを測定した結果を同様に示す：
【表】
したがつて、本発明の合金は機械的強度にすぐ
れ、材料自体の耐摩耗性、摺動相手材の耐損耗性
および製造時の使用型の耐損耗性、あるいは被削
加工性などに卓越した特性を有するものである。
なお本発明の合金は機械的強度の向上等を目的と
してアルミニウム合金に通常実施される熱処理が
可能なことはいうまでもない。特に、引張強度が
25Kg／mm2以上でかつ、摩耗量が８×10-7mm2／Kg以
下のような合金であれば、従来は使えなかつた、
コンプレツサーベーン、コンロツド、ピストン、
シリンダー等の分野へも使用が可能となる。この
ような分野では、、部品の軽量化に努力がなされ
ており、本発明による合金は、上記のような分野
へ使用できるようになつた。
れ、材料自体の耐摩耗性、摺動相手材の耐損耗性
および製造時の使用型の耐損耗性、あるいは被削
加工性などに卓越した特性を有するものである。
なお本発明の合金は機械的強度の向上等を目的と
してアルミニウム合金に通常実施される熱処理が
可能なことはいうまでもない。特に、引張強度が
25Kg／mm2以上でかつ、摩耗量が８×10-7mm2／Kg以
下のような合金であれば、従来は使えなかつた、
コンプレツサーベーン、コンロツド、ピストン、
シリンダー等の分野へも使用が可能となる。この
ような分野では、、部品の軽量化に努力がなされ
ており、本発明による合金は、上記のような分野
へ使用できるようになつた。
第１図Ａは本発明材（試料No.４）の組織を示す
顕微鏡写真、第１図Ｂは比較のための金型鋳造材
（試料No.12）の組織を示す顕微鏡写真である。第
２図は第７表に示す型摩試験に用いた装置の概要
を示す説明図で、図中１は相手材、２は撹拌手
（両側）、３は合金粉スラリー、４は試験片
（SKD鋼）、５は重錘である。第３図は、塑性加
工の量と強度の関係を示すグラフである。
顕微鏡写真、第１図Ｂは比較のための金型鋳造材
（試料No.12）の組織を示す顕微鏡写真である。第
２図は第７表に示す型摩試験に用いた装置の概要
を示す説明図で、図中１は相手材、２は撹拌手
（両側）、３は合金粉スラリー、４は試験片
（SKD鋼）、５は重錘である。第３図は、塑性加
工の量と強度の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコンを８〜30重量％含有し残部がアルミ
ニウムよりなるアルミニウム合金粉末、もしくは シリコン ８〜30重量％ 銅、マグネシウム、ニツケル、鉄、マンガンの
うちの少くとも１種以上 0.1〜10重量％ アルミニウム 残部 よりなる合金粉末を焼結してなるアルミニウム焼
結合金において、焼結を固相で行ない、かつ押出
又は鍛造により塑性変形を加えて緻密化すること
により該合金が真密度に対して95％以上の密度を
有し、かつ引張強度が22Kg／mm2以上であり、シリ
コンの最大粒子径が10μｍ以下であることを特徴
とする高強度耐摩耗性アルミニウム合金。 ２ シリコンを８〜30重量％含有し残部がアルミ
ニウムよりなるアルミニウム合金粉末、もしくは シリコン ８〜30重量％ 銅、マグネシウム、ニツケル、鉄、マンガンの
うちの少くとも１種以上 0.1〜10重量％ アルミニウム 残部 よりなる合金粉末と固体潤滑成分５〜30重量％と
を、混合、焼結してなるアルミニウム合金におい
て、焼結を固相で行ない、かつ押出又は鍛造によ
り塑性変形を加えて緻密化することにより該合金
が真密度に対して95％以上の密度を有し、かつ引
張強度が22Kg／mm2以上であり、シリコンの最大粒
子径が10μｍ以下であることを特徴とする高強度
耐摩耗性アルミニウム合金。 ３ 固体潤滑成分が、黒鉛、WS2、MoS2、
CaF2、BaF2の１種以上よりなることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の高強度耐摩耗性ア
ルミニウム焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8123887A JPS62247044A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 高強度耐摩耗性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8123887A JPS62247044A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 高強度耐摩耗性アルミニウム合金 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP514579A Division JPS5597447A (en) | 1979-01-19 | 1979-01-19 | Aluminum sintered alloy and production of the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62247044A JPS62247044A (ja) | 1987-10-28 |
| JPH029099B2 true JPH029099B2 (ja) | 1990-02-28 |
Family
ID=13740851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8123887A Granted JPS62247044A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 高強度耐摩耗性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62247044A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913040A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Showa Denko Kk | 耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
| JPS5959855A (ja) * | 1982-09-28 | 1984-04-05 | Showa Denko Kk | 潤滑性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
| JPH0625386B2 (ja) * | 1988-05-24 | 1994-04-06 | 昭和電工株式会社 | アルミニウム合金粉末及びその焼結体の製造方法 |
| US8764170B2 (en) | 2007-02-09 | 2014-07-01 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | Ink-jet head, ink-jet printer, and ink-jet recording method |
| WO2008126469A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-23 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | インクジェットプリンタ及びインクジェット記録方法 |
| JP2017078213A (ja) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 昭和電工株式会社 | 摺動部品向け熱間鍛造用アルミニウム合金粉末、その製造方法、摺動部品用アルミニウム合金鍛造品、およびその製造方法 |
| JP6738212B2 (ja) * | 2016-06-13 | 2020-08-12 | 昭和電工株式会社 | アルミニウム合金鍛造品及びその製造方法 |
| CN109136672B (zh) * | 2018-10-09 | 2020-09-01 | 贵州航天风华精密设备有限公司 | 一种耐腐蚀高强铝合金及制备方法 |
| JP7494693B2 (ja) * | 2020-10-12 | 2024-06-04 | 株式会社豊田自動織機 | 輸送機用圧縮機部品 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4893507A (ja) * | 1972-03-11 | 1973-12-04 | ||
| JPS52101611A (en) * | 1976-02-23 | 1977-08-25 | Tsugio Nakatani | Sintered ultrahighhsilicon aluminium product |
| JPS53118209A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-16 | Res Dev Corp Of Japan | Powder metallurgical method of manufacturing high-silicon containing sinteted aluminum alloy |
| JPS5937339B2 (ja) * | 1977-04-15 | 1984-09-08 | 昭和電工株式会社 | 高ケイ素アルミニウム合金焼結体の製造方法 |
| JPS5597447A (en) * | 1979-01-19 | 1980-07-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Aluminum sintered alloy and production of the same |
| JPS5959855A (ja) * | 1982-09-28 | 1984-04-05 | Showa Denko Kk | 潤滑性に優れた耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
| JPS60125345A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高耐熱、耐摩耗性アルミニウム合金及びその製造法 |
| JPS60208443A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-21 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | アルミニウム合金材 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP8123887A patent/JPS62247044A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62247044A (ja) | 1987-10-28 |
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