JPH0377243B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0377243B2 JPH0377243B2 JP62254273A JP25427387A JPH0377243B2 JP H0377243 B2 JPH0377243 B2 JP H0377243B2 JP 62254273 A JP62254273 A JP 62254273A JP 25427387 A JP25427387 A JP 25427387A JP H0377243 B2 JPH0377243 B2 JP H0377243B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- degassing
- air
- water vapor
- atmosphere
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔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。 〔従来の技術〕 アルミニウム（Al）粉末やAl合金粉末を含む
Al系粉末から、粉末冶金法に従つてAl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、Al粉末やAl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つた。そ
こで、最近ではAl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、Al系粉末の表面には主にH2O、そ
の他にO2やN2などのガスが吸着しており、この
吸着したH2Oや吸着ガス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
欠点があつた。 従つて、Al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つた。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
in Powder Technology、1981年、P.194）、固化
成形用の押出ビレツト等を作成する段階で加熱真
空中で脱ガスを行つていた。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ツトとする
か、若しくは粉末又は粉末成形体をホツトプレス
に入れて高温真空下で脱ガスし、そのまま成形し
て押出ビレツト等とする方法がとられていたので
ある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 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、経費がかかりすぎるなど、製造上
及び経済上の問題があつた。 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
方法によつて、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。 〔問題点を解決するための手段〕 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10×10-4〜
120×10-4cm4／ｇ・secとなるように加圧成形し、
得られた成形体を空気又は空気と窒素ガス若しく
は空気と不活性ガスとの混合ガスからなり水蒸気
分圧が72ｍbar以下の大気圧雰囲気中において、
300〜550℃の温度で時間ｔ（min）＝3.5√（式
中Ｖは成形体の体積（cm3）を表す）以上加熱する
ことにより脱ガスし、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Al粉末又
はAl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つてもよい。 Al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成形法を用いることができ
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、圧延又はホツト
プレス等の方法を用いることができる。 〔作用〕 前記したように、従来から加熱真空中でないと
充分なH2O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つて予測していた（P.
Flecher＆R.Ruthardt、“Vacuum Degassing of
Metal Powders”、International Powder
Metallurgy、1983年、19巻、４号参照）。しかし
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。 又、一般にAl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
たことがなかつた。しかし、通常のAl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0.15〜0.25wt％程度であつ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つた。 以上の検討結果から、Al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1ppmになるための温度
Ｔ（〓）における平衡分圧Ｐ（ｍbar）は下記式(1)
で与えられる。 Ｐ＝2981√3／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30℃で相対湿度100％ならば、飽和水蒸
気圧は42ｍbarになる。従つて、この場合に、粉
末の水蒸気量が1ppm以下になる温度は上記式(1)
より408℃であることがわかる。又、冬期の温度
５℃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320℃以上に加熱すれば粉末の水蒸気量が
1ppm以下になることがわかる。 従つて、大気中におけるAl系粉末の脱ガスの
温度としては、300℃以上が必要である。しかし、
550℃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り離されるの
で、550℃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√ ……(2) （式中Ｖは成形体の体積（cm3）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Ar及びHe等の不活性ガスを混合
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り、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10×10-4〜120×
10-4cm4／ｇ・secの範囲に調整する必要がある。
通気度が10×10-4cm4／ｇ・sec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120×10-4cm4／ｇ・sec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Al系粉末か
らH2OやO2等の吸着ガスを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。 〔実施例〕 Al−12wt％Si−5wt％Fe−4wt％Cl−1wt％
Mgの組成を有するAl合金粉末（−100メツシユ）
を、CIP法により通気度が夫々５×10-4cm4／ｇ・
sec、40×10-4cm4／ｇ・sec、80×10-4cm4／ｇ・
sec、及び120×10-4cm4／ｇ・secとなるように成
形した。得られた各成形体（体積10900cm3）を大
気中において300℃、400℃及び500℃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72ｍbar以
下であつた。 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
かつた固化成形体については、500℃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。
ウム系粉末冶金合金を製造する方法に関する。 〔従来の技術〕 アルミニウム（Al）粉末やAl合金粉末を含む
Al系粉末から、粉末冶金法に従つてAl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、Al粉末やAl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つた。そ
こで、最近ではAl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、Al系粉末の表面には主にH2O、そ
の他にO2やN2などのガスが吸着しており、この
吸着したH2Oや吸着ガス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
欠点があつた。 従つて、Al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つた。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
in Powder Technology、1981年、P.194）、固化
成形用の押出ビレツト等を作成する段階で加熱真
空中で脱ガスを行つていた。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ツトとする
か、若しくは粉末又は粉末成形体をホツトプレス
に入れて高温真空下で脱ガスし、そのまま成形し
て押出ビレツト等とする方法がとられていたので
ある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 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、経費がかかりすぎるなど、製造上
及び経済上の問題があつた。 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
方法によつて、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。 〔問題点を解決するための手段〕 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10×10-4〜
120×10-4cm4／ｇ・secとなるように加圧成形し、
得られた成形体を空気又は空気と窒素ガス若しく
は空気と不活性ガスとの混合ガスからなり水蒸気
分圧が72ｍbar以下の大気圧雰囲気中において、
300〜550℃の温度で時間ｔ（min）＝3.5√（式
中Ｖは成形体の体積（cm3）を表す）以上加熱する
ことにより脱ガスし、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Al粉末又
はAl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つてもよい。 Al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成形法を用いることができ
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、圧延又はホツト
プレス等の方法を用いることができる。 〔作用〕 前記したように、従来から加熱真空中でないと
充分なH2O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つて予測していた（P.
Flecher＆R.Ruthardt、“Vacuum Degassing of
Metal Powders”、International Powder
Metallurgy、1983年、19巻、４号参照）。しかし
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。 又、一般にAl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
たことがなかつた。しかし、通常のAl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0.15〜0.25wt％程度であつ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つた。 以上の検討結果から、Al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1ppmになるための温度
Ｔ（〓）における平衡分圧Ｐ（ｍbar）は下記式(1)
で与えられる。 Ｐ＝2981√3／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30℃で相対湿度100％ならば、飽和水蒸
気圧は42ｍbarになる。従つて、この場合に、粉
末の水蒸気量が1ppm以下になる温度は上記式(1)
より408℃であることがわかる。又、冬期の温度
５℃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320℃以上に加熱すれば粉末の水蒸気量が
1ppm以下になることがわかる。 従つて、大気中におけるAl系粉末の脱ガスの
温度としては、300℃以上が必要である。しかし、
550℃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り離されるの
で、550℃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√ ……(2) （式中Ｖは成形体の体積（cm3）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Ar及びHe等の不活性ガスを混合
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り、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10×10-4〜120×
10-4cm4／ｇ・secの範囲に調整する必要がある。
通気度が10×10-4cm4／ｇ・sec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120×10-4cm4／ｇ・sec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Al系粉末か
らH2OやO2等の吸着ガスを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。 〔実施例〕 Al−12wt％Si−5wt％Fe−4wt％Cl−1wt％
Mgの組成を有するAl合金粉末（−100メツシユ）
を、CIP法により通気度が夫々５×10-4cm4／ｇ・
sec、40×10-4cm4／ｇ・sec、80×10-4cm4／ｇ・
sec、及び120×10-4cm4／ｇ・secとなるように成
形した。得られた各成形体（体積10900cm3）を大
気中において300℃、400℃及び500℃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72ｍbar以
下であつた。 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
かつた固化成形体については、500℃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。
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。
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。
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。
示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム系粉末を通気度が10×10-4〜
120×10-4cm4／ｇ・secとなるように加圧成形し、
得られた成形体を空気又は空気と窒素ガス若しく
は空気と不活性ガスとの混合ガスからなり水蒸気
分圧が72ｍbar以下の大気圧雰囲気中において、
300〜550℃の温度で時間ｔ（min）＝3.5√（式
中Ｖは成形体の体積（cm3）を表す）以上加熱する
ことにより脱ガスし、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 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、特許請求の範囲第１項記載のアルミニウ
ム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 JPH0196304A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0377243B2 true 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) |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0196304A (ja) | 1989-04-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |