JPH04202605A - アルミニウム系金属粉の粉末鍛造方法 - 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〕 本発明は、アルミニウム粉末やアルミニウム合金粉末を
含むアルミニウム系金属粉の粉末鍛造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、急冷凝固法により製造したＡｌ−３ｉ糸等のアル
ミニウム系合金粉末を、粉末冶金法により成形固化した
粉末冶金合金（Ｐ／Ｍ）の開発が進み、ピストン部品や
コンプレッサ一部品等多くの分野で実用化されている。

かかるアルミニウム合金粉末若しくはアルミニウム粉末
を含むアルミニウム系金属粉の粉末冶金法による成形固
化方法としては、粉末押出法、ホットプレス法、粉末圧
延法等が知られ、中でも粉末押出法が最も一般的に用い
られている。その理由は、アルミニウム系金属粉は表面
に強固な酸化被膜を有するため焼結し難いが、粉末押出
法によれば大きな剪断変形により酸化被膜を破壊して新
生表面を創造できるので、強固な結合が得られるからで
ある。しかし、粉末押出法は一軸方向の押出のため、こ
の方法のみでは断面形状が一定の製品しか製造出来ない
欠点がある。

一方、粉末鍛造法は三次元的な複雑形状のニャネットシ
エイブ製品が得られる利点があり、鉄系粉末冶金におい
て既に実用化されているが、剪断変形が粉末押出法より
も小さいため成形固化が困難なアルミニウム系金属粉に
は用いられていなかった。しかし最近では、複雑形状の
アルミニウム合金製品についての低コスト化の要望に伴
って粉末鍛造法が研究され、例えば特開昭６２−２２４
６０２号公報、特公平１−２０２１５号公報、特開平１
−１０４７３０号公報、「粉体及び粉末冶金」第３７巻
、第４号、第５１３〜５２０頁等にアルミニウム系金属
粉の鍛造方法が提案されている。

しかしながら、上記した従来のアルミニウム系金属粉の
鍛造方法では、鍛造金型に塗布する離型剤や離型剤の溶
剤などの影響により、良好な機械的強度を有する固化体
を得ることが難しかった。

即ち、真密度で空孔のない溶解鋳造材と違い、強固な酸
化被膜を有するアルミニウム系金属粉は鍛造前の加熱で
はいかなる雰囲気でも焼結できず、従って予め圧粉成形
しても圧粉成形体には通気性空孔が残存するため、鍛造
時にこれらの空孔を通して金型に塗布した黒鉛等の離型
剤が巻き込まれたり、又は水や油等の離型剤の溶剤が気
化して吸収される。その結果、固化体に閉じ込められた
離型剤や溶剤が、粉末と粉末の結合を弱めたり、溶剤が
溶体化熱処理等の後工程において気化・膨張して周囲の
材料を降伏させ、ブリスターやミクロボイド等の欠陥を
生じさせていた。

尚、鍛造金型に塗布した離型剤の乾燥時間を長くすれば
、溶剤の吸収を防止できるが、それにより鍛造サイクル
が長くなると云う問題があった。

又、乾燥時間を長くしても離型剤自体の巻き込みを避け
ることは困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はかかる従来の事情に鑑み、鍛造用の離型剤や溶
剤の影響がなく、短い鍛造サイクルで、信頼性の高いア
ルミニウム系合金部品を製造しうる、アルミニウム系金
属粉の粉末鍛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〕

上記目的を達成するため、本発明のアルミニウム粉末又
はアルミニウム合金粉末を含むアルミニウム系金属粉の
粉末鍛造方法においては、延性を有する金属の遮蔽材に
より鍛造金型との間で前記アルミニウム系金属粉の少な
くとも一部を覆った状態で熱間鍛造することを特徴とす
る。

上記アルミニウム系金属粉を予め圧粉成形し、この圧粉
成形体の少なくとも一部を前記遮蔽材で覆った状態で熱
間鍛造しても良い。又、アルミニウム系金属粉の圧粉成
形と同時に、遮蔽材を圧粉成形体に接着することも出来
る。

尚、本発明において、アルミニウム粉末又はアルミニウ
ム合金粉末を含むアルミニウム系金属粉とは、アルミニ
ウム合金粉末、メカニカルアロイングされたアルミニウ
ム合金粉末、これらアルミニウム合金粉末と他の金属粉
末との混合粉末、或はアルミニウム粉末と上記アルミニ
ウム合金粉末又は他の金属粉末との混合粉末を意味し、
複合強化材としてセラミックスなどの繊維等を分散させ
たものであっても良い。

延性を有する金属の遮蔽材としては、アルミニウム又は
アルミニウム合金、或は普通鋼等の鉄合金が好ましい。

又、その厚さは薄い方が好ましいが、形状に制限はなく
、箔やシート等の薄い板状ないし筒状であっても、有底
容器若しくは缶のような容器状であっても良い。

〔作用〕

本発明方法では、鍛造金型にアルミニウム系金属粉又は
その圧粉成形体を入れる際に、その全体又は一部を遮蔽
材で覆う。アルミニウム系金属粉又は圧粉成形体に遮蔽
材を施す部分は、少なくとも固化体として健全な表層部
が必要な部分であり、好ましくは鍛造金型に施された離
型剤に対応する全ての部分である。尚、離型剤を遮蔽材
の鍛造金型側表面に塗布することも可能である。

上記の如く遮蔽材で覆ったアルミニウム系金属粉又は圧
粉成形体を熱間鍛造すると、鍛造圧力が適切ならば遮蔽
材は引き伸ばされても切れることがなく、変形して固化
体の表面に接合する。又、アルミニウム系金属粉自体は
ケイ素や鉄等を多量に含む組成のものが多いので変形能
が悪く、鍛造の際に表面に亀裂が発生しやすいが、特に
純アルミニウム又はＡ６０６３やＡ３０５２等の塑性変
形しやすい遮蔽材で覆うことにより、亀裂を防止出来る
０ このように、遮蔽材がアルミニウム系金属粉又は圧粉成
形体と鍛造金型又は鍛造金型等に塗布された離型剤との
間に介在した状態で鍛造が行われるので、得られる固化
体への離型剤や溶剤の巻き込み又は吸収を防止でき、従
って後の溶体化熱処理等において固化体表面にブリスタ
ー等の鍛造欠陥が形成されることがない。又、表面を覆
った遮蔽材により固化体の亀裂も防止でき、特に渦巻き
状の凹凸部のような極めて複雑な形状部分でも、塑性流
動を伴う鍛造により欠陥なく成形できる。

尚、鍛造により固化体表面に接合している遮蔽材は、そ
の組成や鍛造製品の用途等によっては接合したままでも
良いし、後に研削等により除去することも可能である。

又、本発明方法によれば、上記の如く離型剤や溶剤が金
属粉や圧粉成形体ないし固化体に接することがなくなる
ので、鍛造金型や遮蔽材の金型側表面に塗布した離型剤
の乾燥を必要とせず、塗布後直ちに鍛造加工を行うこと
ができ、従来よりも鍛造サイクルを短縮することが可能
である。更に、延性を有する金属の遮蔽材の片面に、夕
、（コの包装紙の如く紙をラミネートし、フッ素樹脂等
をコーティングし、又はカーボンを焼き付は塗装したり
しても良く、その場合には上記紙等が離型剤の役割を果
すので離型剤の塗布を省略でき、−層鍛造サイクルを短
縮することができる。

〔実施例〕

遮蔽材として下記■〜■を用意した。

■純Ａ１箔（厚さ１５μｍ）の缶 ■純Ａｌ（厚さ０．５酩）の缶と板 ■ＳＳ　４１圧延鋼（厚さｏ、１ｍｍ）の缶と板［有］
Ａ３０５２合金（厚さ０．３間）の缶と板又、使用した
Ａｌ系金属粉は下記の通りであり、それぞれの鍛造温度
を括弧内に示した。

Ａ　：　２０２４　＋　１７ｗｔ％Ｓｉ＋５ｗｔ％Ｆｅ
組成のＡ１合金粉末（４６０Ｃ） Ｂ　：　２０２４　＋　２５ｗｔ％Ｓｉ　＋　０．５ｗ
ｔ％Ｆｅ＋０．５ｗｔ％Ｍｎ組成のＡ１合金粉末（４９
０′Ｃ） Ｃ：純Ａ１粉末＋３５ｗｔ％のＳ１粉末の混合粉末（５
３０ｒ）Ｄ：純Ａｌ粉末＋４Ｑｗｔ％の２０２４粉末＋
２ｗｔ％のＦｅ粉末の混合粉末（４６０″Ｃ） Ｅ：メカニカルアロイングされた純Ａ工＋３ｗｔ％Ｃ＋
１．５ｗｔ％Ｏ組成のＡ１合金粉末（４９ＣＩ？） 上記各遮蔽材での被覆の仕方を第１図から第７図の各（
ａ）に示した。即ち、第１図（→ではＡｌ系金属粉の圧
粉成形体５を遮蔽材■の缶１に入れて遮蔽材■の板２′
を載せ、第２図（ａ）ではＡｌ系金属粉６を遮蔽材■の
缶２に入れ、第３図（ａ）では圧粉成形体５を遮蔽材■
の缶２に入れて遮蔽材■の板２′で蓋をし、第４図（→
ではＡｌ系金属粉６を遮蔽材■の缶３に入れて遮蔽材■
の板３′で蓋をした後全表面に離型剤７として黒鉛を塗
布し、第５図（、）では圧粉成形体５の上下面に遮蔽材
■の板３′を載せ、第６図（！Ｌ）では圧粉成形体５を
遮蔽材■の缶４に入れて遮蔽材■の板４′を載せ、第７
図（→では圧粉成形体５の形成と同時に上面に遮蔽材■
の板４′を接着した。

上記第１図から第７図の各（ａ）に示す如くＡｌ系金属
粉６又は４　ｔｏｎ／ｃｍ２で型押した圧粉成形体５（
直径８Ｑｍｓ、ｉさ３０醜のタブレット）を各々遮蔽材
で覆い、又比較のため第８図と第９図の各（ａ）に示す
如く圧粉成形体５を遮蔽材で覆わず、Ｎガス雰囲気中で
１時間予備加熱し、離型剤として黒船を塗布（第４図（
急の場合を除く）シた金型に入れた。次に、上下方向に
６　ｔｏｎ／ｆ：ｍ２の圧力にて前記鍛造湿度で熱間鍛
造を行い、第１図から第９図の各（ｂ）に示す固化体８
を得た。即ち、第３図、第４図、−第６図及び第９図の
各（ｂ）では固化体８は直径８１酩の７ランジの上面に
直径３０ｍｍのボス及び下面に渦巻き状の凹凸部を有し
、他の固化体８は同径の７ランジの上面にのみ同径のボ
スを有する形状である。

以上説明した鍛造方法により、第１図から第９図の鍛造
条件と使用粉末毎に各２０個の固化体を製造した。固化
体−個当たりの鍛造時間と、各２０個の固化体中の蛍光
探傷により欠陥があった不良個数とを下表に示した。

比較例の第８図及び第９図の場合には、金型に塗布した
離型剤の乾燥に１３秒のエアブロ−を要するのに対し、
本発明例の第１図から第７図の場合には離型剤を特に乾
燥させる必要がないため鍛造時間を短くすることが出来
た。又、比較例に比べて、本発明例ではいずれの粉末で
も鍛造不良が極めて少ないことが判る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ａ１金属粉末又はＡ１合金粉末を含む
Ａ１系金属粉から、従来よりも速い鍛造サイクルで、欠
陥がなく信頼性の高いＡｌ系合金部品を製造することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図は実施例での本発明例の遮蔽材の位置
関係を示す概略断面図、第８図と第９図は実施例での比
較例による遮蔽材の位置関係を示す概略断面図であって
、それぞれ（ａ）は鍛造前の粉末又は圧粉成形体との位
置関係を、及び（ｂ）は鍛造後の固化体との位置関係を
示す。 １・・遮蔽材■の缶 ２・・遮蔽材■の缶　　２′・・遮蔽材■の板３・・遮
蔽材■の缶　　３′・・遮蔽材■の板４・・遮蔽材■の
缶　　４′・・遮蔽材■の板５・・圧粉成形体 ６・・Ａｌ系金属粉 ７・・離型剤 ８・・固化体 出願人　　住友電気工業株式会社 第１図 （ｈｌ 第２図 （４）　　　　　（ｂ） 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図 （ｂ） （ａ） 第９図　（ｂ） （蟲）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末を含
   むアルミニウム系金属粉の粉末鍛造方法において、延性
   を有する金属の遮蔽材により鍛造金型との間で前記アル
   ミニウム系金属粉の少なくとも一部を覆つた状態で熱間
   鍛造することを特徴とするアルミニウム系金属粉の粉末
   鍛造方法。
2. （２）上記アルミニウム系金属粉を予め圧粉成形し、こ
   の圧粉成形体の少なくとも一部を前記遮蔽材で覆つた状
   態で熱間鍛造することを特徴とする、請求項（１）記載
   のアルミニウム系金属粉の粉末鍛造方法。