JPH04323343A - 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金 - Google Patents
耐摩耗性に優れたアルミニウム合金Info
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- JPH04323343A JPH04323343A JP3094221A JP9422191A JPH04323343A JP H04323343 A JPH04323343 A JP H04323343A JP 3094221 A JP3094221 A JP 3094221A JP 9422191 A JP9422191 A JP 9422191A JP H04323343 A JPH04323343 A JP H04323343A
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- aluminum alloy
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用エンジン部
品その他の摺動部材に好適に用いられる耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金に関する。
品その他の摺動部材に好適に用いられる耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術及び解決しようとする課題】従来、この種
のアルミニウム合金としては、耐摩耗性を向上させるた
めの元素としてＳｉを添加したＡｌ−Ｓｉ系合金が良く
知られているところであり、一般に多く用いられている
。
のアルミニウム合金としては、耐摩耗性を向上させるた
めの元素としてＳｉを添加したＡｌ−Ｓｉ系合金が良く
知られているところであり、一般に多く用いられている
。
【０００３】ところが、アルミニウム合金の耐摩耗性部
品への用途拡大に伴い、上記従来のＡｌ−Ｓｉ系合金に
よってもなお耐摩耗性の要求を十分に満足しえない場合
があり、耐摩耗性をさらに向上したアルミニウム合金の
提供が望まれていた。
品への用途拡大に伴い、上記従来のＡｌ−Ｓｉ系合金に
よってもなお耐摩耗性の要求を十分に満足しえない場合
があり、耐摩耗性をさらに向上したアルミニウム合金の
提供が望まれていた。
【０００４】この発明は、かかる事情に鑑みてなされた
ものであって、耐摩耗性に優れたアルミニウム合金の提
供を目的とする。
ものであって、耐摩耗性に優れたアルミニウム合金の提
供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｓｉ：５〜
１３ｗｔ％、Ｃｕ：２〜７ｗｔ％、Ｎｉ：６〜１２ｗｔ
％を含有し、あるいはさらにＭｇ：０．０５〜３ｗｔ％
、Ａｇ：０．０５〜１ｗｔ％、Ｚｎ：０．０５〜２ｗｔ
％、Ｂ：０．０１〜４ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜２ｗｔ
％、Ｃｒ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｚｒ：０．０１〜
０．５ｗｔ％、Ｔｉ：０．００１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ
：０．０５〜２ｗｔ％の１種または２種以上を含有し、
残部アルミニウム及び不可避不純物からなり、かつ少な
くともＳｉ粒子とＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が同時に分
散していることを特徴とする耐摩耗性に優れたアルミニ
ウム合金によって達成される。
１３ｗｔ％、Ｃｕ：２〜７ｗｔ％、Ｎｉ：６〜１２ｗｔ
％を含有し、あるいはさらにＭｇ：０．０５〜３ｗｔ％
、Ａｇ：０．０５〜１ｗｔ％、Ｚｎ：０．０５〜２ｗｔ
％、Ｂ：０．０１〜４ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜２ｗｔ
％、Ｃｒ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｚｒ：０．０１〜
０．５ｗｔ％、Ｔｉ：０．００１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ
：０．０５〜２ｗｔ％の１種または２種以上を含有し、
残部アルミニウム及び不可避不純物からなり、かつ少な
くともＳｉ粒子とＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が同時に分
散していることを特徴とする耐摩耗性に優れたアルミニ
ウム合金によって達成される。
【０００６】まず、本発明合金における各元素の添加意
義とその限定理由について説明すると、Ｓｉ（珪素）は
合金中にＳｉ粒子として存在することにより耐摩耗性及
び強度を向上させるが、５ｗｔ％未満ではその効果に乏
しい。一方、１３ｗｔ％を超えて過多に含有されると切
削性の低下等の問題を派生する。従ってＳｉは５〜１３
ｗｔ％の範囲で含有されなければならない。特に好まし
いＳｉの含有範囲は６．５〜１０．５ｗｔ％である。
義とその限定理由について説明すると、Ｓｉ（珪素）は
合金中にＳｉ粒子として存在することにより耐摩耗性及
び強度を向上させるが、５ｗｔ％未満ではその効果に乏
しい。一方、１３ｗｔ％を超えて過多に含有されると切
削性の低下等の問題を派生する。従ってＳｉは５〜１３
ｗｔ％の範囲で含有されなければならない。特に好まし
いＳｉの含有範囲は６．５〜１０．５ｗｔ％である。
【０００７】Ｃｕ（銅）は合金の強度向上に寄与する。
しかし、２ｗｔ％未満ではその効果に乏しく、７ｗｔ％
を超えると粗大な晶出物が生成され合金の機械的性質が
劣化する。従ってＣｕは２〜７ｗｔ％の範囲で含有され
なければならない。特に好ましいＣｕの範囲は２．５〜
６．５ｗｔ％である。
を超えると粗大な晶出物が生成され合金の機械的性質が
劣化する。従ってＣｕは２〜７ｗｔ％の範囲で含有され
なければならない。特に好ましいＣｕの範囲は２．５〜
６．５ｗｔ％である。
【０００８】Ｎｉ（ニッケル）は合金マトリックス中に
１〜１０μｍ程度の共晶のＡｌ３ Ｎｉ等のＡｌ−Ｎｉ
系金属間化合物と５〜５０μｍ程度の初晶のＡｌ３ Ｎ
ｉ等を晶出させるために必要な元素であり、これにより
合金の耐摩耗性、強度を向上させる効果がある。しかし
、６ｗｔ％未満では十分な量の金属間化合物を分散させ
ることが困難でひいては耐摩耗性等の向上効果に乏しい
ものとなる。一方、１２ｗｔ％を超えて含有されると押
出性の低下を招くとともに、延性の低下をもたらす。
１〜１０μｍ程度の共晶のＡｌ３ Ｎｉ等のＡｌ−Ｎｉ
系金属間化合物と５〜５０μｍ程度の初晶のＡｌ３ Ｎ
ｉ等を晶出させるために必要な元素であり、これにより
合金の耐摩耗性、強度を向上させる効果がある。しかし
、６ｗｔ％未満では十分な量の金属間化合物を分散させ
ることが困難でひいては耐摩耗性等の向上効果に乏しい
ものとなる。一方、１２ｗｔ％を超えて含有されると押
出性の低下を招くとともに、延性の低下をもたらす。
【０００９】の欠点を派生する。特に好ましいＮｉの含
有範囲は、６．５〜１０．０ｗｔ％である。
有範囲は、６．５〜１０．０ｗｔ％である。
【００１０】この発明では任意成分としてＭｇ（マグネ
シウム）：０．０５〜３ｗｔ％、Ａｇ（銀）：０．０５
〜１ｗｔ％、Ｚｎ（亜鉛）：０．０５〜２ｗｔ％、Ｂ（
ホウ素）：０．０１〜４ｗｔ％、Ｍｎ（マンガン）：０
．０１〜２ｗｔ％、Ｃｒ（クロム）：０．０１〜０．５
ｗｔ％、Ｚｒ（ジルコニウム）：０．０１〜０．５ｗｔ
％、Ｔｉ（チタン）：０．００１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ
（鉄）：０．０５〜２ｗｔ％の１種または２種以上の含
有が許容される。 これらはいずれも合金の機械的諸性質の改善に有効なも
のである。より具体的に説明すると、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ
はともに合金の強度向上に寄与するが、いずれもが０．
０５ｗｔ％未満ではその効果に乏しい。一方、Ｍｇが３
ｗｔ％を超え、Ａｇが１ｗｔ％を超え、Ｚｎが２ｗｔ％
を超えても効果が飽和し実質的に無駄となる。特に好ま
しい含有範囲は、Ｍｇ：０．３〜２．０ｗｔ％、Ａｇ：
０．１〜０．８ｗｔ％、Ｚｎ：０．１〜１．５ｗｔ％で
ある。
シウム）：０．０５〜３ｗｔ％、Ａｇ（銀）：０．０５
〜１ｗｔ％、Ｚｎ（亜鉛）：０．０５〜２ｗｔ％、Ｂ（
ホウ素）：０．０１〜４ｗｔ％、Ｍｎ（マンガン）：０
．０１〜２ｗｔ％、Ｃｒ（クロム）：０．０１〜０．５
ｗｔ％、Ｚｒ（ジルコニウム）：０．０１〜０．５ｗｔ
％、Ｔｉ（チタン）：０．００１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ
（鉄）：０．０５〜２ｗｔ％の１種または２種以上の含
有が許容される。 これらはいずれも合金の機械的諸性質の改善に有効なも
のである。より具体的に説明すると、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｎ
はともに合金の強度向上に寄与するが、いずれもが０．
０５ｗｔ％未満ではその効果に乏しい。一方、Ｍｇが３
ｗｔ％を超え、Ａｇが１ｗｔ％を超え、Ｚｎが２ｗｔ％
を超えても効果が飽和し実質的に無駄となる。特に好ま
しい含有範囲は、Ｍｇ：０．３〜２．０ｗｔ％、Ａｇ：
０．１〜０．８ｗｔ％、Ｚｎ：０．１〜１．５ｗｔ％で
ある。
【００１１】ＢはＡｌ−Ｂ系金属間化合物として晶出す
ることにより、Ｎｉと同様に耐摩耗性の向上に寄与する
ものである。しかし０．０１ｗｔ％未満ではその効果が
少なく、一方４ｗｔ％を超えても効果が飽和する。Ｂの
特に好ましい含有範囲は０．０５〜２ｗｔ％である。
ることにより、Ｎｉと同様に耐摩耗性の向上に寄与する
ものである。しかし０．０１ｗｔ％未満ではその効果が
少なく、一方４ｗｔ％を超えても効果が飽和する。Ｂの
特に好ましい含有範囲は０．０５〜２ｗｔ％である。
【００１２】Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｆｅはいずれも
結晶粒の微細化に有効な元素であるがＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒ
が０．０１ｗｔ％未満、Ｔｉが０．００１ｗｔ％未満、
Ｆｅが０．０５ｗｔ％未満ではその効果に乏しく、逆に
Ｍｎが２ｗｔ％を超え、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが０．５ｗｔ
％を超え、Ｆｅが２ｗｔ％を超えても該効果の格別な増
大を得られない。特に好ましい含有範囲は、Ｍｎ：０．
０１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３ｗｔ％、
Ｚｒ：０．０５〜０．２５ｗｔ％、Ｔｉ：０．００５〜
０．３ｗｔ％、Ｆｅ：０．１〜１ｗｔ％である。
結晶粒の微細化に有効な元素であるがＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒ
が０．０１ｗｔ％未満、Ｔｉが０．００１ｗｔ％未満、
Ｆｅが０．０５ｗｔ％未満ではその効果に乏しく、逆に
Ｍｎが２ｗｔ％を超え、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが０．５ｗｔ
％を超え、Ｆｅが２ｗｔ％を超えても該効果の格別な増
大を得られない。特に好ましい含有範囲は、Ｍｎ：０．
０１〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．３ｗｔ％、
Ｚｒ：０．０５〜０．２５ｗｔ％、Ｔｉ：０．００５〜
０．３ｗｔ％、Ｆｅ：０．１〜１ｗｔ％である。
【００１３】上記各元素の外、Ｓｉ粒子を微細化しひい
ては合金の機械的性質を向上させるために、Ｓｒ（スト
ロンチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｓｂ（アンチモン
）の少なくとも１種を添加するものとしても良い。
ては合金の機械的性質を向上させるために、Ｓｒ（スト
ロンチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｓｂ（アンチモン
）の少なくとも１種を添加するものとしても良い。
【００１４】ところで、この発明では所期する耐摩耗性
を実現するために、Ｓｉ粒子とＡｌ−Ｎｉ系金属間化合
物が合金中に同時に分散した状態となっていることが必
要である。これにより、Ｓｉ粒子による耐摩耗性の向上
効果に加え、硬質のＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物による耐
摩耗性向上効果が相乗的に作用し、結果的に優れた耐摩
耗性を発揮しうるものとなる。また、望ましくはＳｉの
平均粒子径が初晶Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子
径よりも小さい状態で分散したものとなすのが良い。こ
の理由は、Ｓｉの平均粒子径が初晶Ａｌ−Ｎｉ系より大
きい場合、切削性等の加工性を低下させるためである。 かかるＳｉの平均粒子径や初晶Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合
物の平均粒子径は特に限定されないが、さらに優れた耐
摩耗性の向上効果を発揮させるためにはＳｉの平均粒子
径が１〜１０μｍ、初晶Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平
均粒子径が５〜５０μｍに規定されるのが良い。
を実現するために、Ｓｉ粒子とＡｌ−Ｎｉ系金属間化合
物が合金中に同時に分散した状態となっていることが必
要である。これにより、Ｓｉ粒子による耐摩耗性の向上
効果に加え、硬質のＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物による耐
摩耗性向上効果が相乗的に作用し、結果的に優れた耐摩
耗性を発揮しうるものとなる。また、望ましくはＳｉの
平均粒子径が初晶Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子
径よりも小さい状態で分散したものとなすのが良い。こ
の理由は、Ｓｉの平均粒子径が初晶Ａｌ−Ｎｉ系より大
きい場合、切削性等の加工性を低下させるためである。 かかるＳｉの平均粒子径や初晶Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合
物の平均粒子径は特に限定されないが、さらに優れた耐
摩耗性の向上効果を発揮させるためにはＳｉの平均粒子
径が１〜１０μｍ、初晶Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平
均粒子径が５〜５０μｍに規定されるのが良い。
【００１５】この発明は、合金の成分とＳｉ粒子、Ａｌ
−Ｎｉ系金属間化合物に関する組織状態をもって特定さ
れるものであり、かかる組織状態を実現するための製造
方法についてこれを限定するものではないが、１つの好
ましい製造方法を例示すると、鋳塊製造時の冷却速度を
２０〜３００℃／ｓｅｃの範囲にコントロールして鋳塊
を製造する方法を挙げうる。
−Ｎｉ系金属間化合物に関する組織状態をもって特定さ
れるものであり、かかる組織状態を実現するための製造
方法についてこれを限定するものではないが、１つの好
ましい製造方法を例示すると、鋳塊製造時の冷却速度を
２０〜３００℃／ｓｅｃの範囲にコントロールして鋳塊
を製造する方法を挙げうる。
【００１６】
【実施例】表１に示す各種組成のアルミニウム合金押出
材を製造した。製造は加圧鋳造により７〃φビレットを
製作し、２０φの丸棒に押出すことにより行った。。
材を製造した。製造は加圧鋳造により７〃φビレットを
製作し、２０φの丸棒に押出すことにより行った。。
【００１７】そして、上記により得られた各供試材につ
き、組織状態を観察してＳｉ平均粒子径と初晶Ａｌ−Ｎ
ｉ系金属間化合物の平均粒子径とを調べた。その結果を
表１に併せて示す。
き、組織状態を観察してＳｉ平均粒子径と初晶Ａｌ−Ｎ
ｉ系金属間化合物の平均粒子径とを調べた。その結果を
表１に併せて示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】次に、各供試材の耐摩耗性を調べるととも
に、引張強さ、耐力、伸びを測定した。なお、耐摩耗性
は乾式大越式摩耗試験機を用い、負荷加重２．１ｋｇ、
摩擦距離６００ｍ、摩擦速度３．６７ｍ／ｓｅｃ、相手
材ＦＣ−３０、試験面はエメリペーパー、１２００番仕
上げの各試験条件で摩擦したときの供試材の比摩耗量を
測定することによって評価した。
に、引張強さ、耐力、伸びを測定した。なお、耐摩耗性
は乾式大越式摩耗試験機を用い、負荷加重２．１ｋｇ、
摩擦距離６００ｍ、摩擦速度３．６７ｍ／ｓｅｃ、相手
材ＦＣ−３０、試験面はエメリペーパー、１２００番仕
上げの各試験条件で摩擦したときの供試材の比摩耗量を
測定することによって評価した。
【００２０】それらの結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】上記表２の結果からわかるように、本発明
実施品（試料Ｎｏ１〜８）は、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合
物の存在しない比較品（試料Ｎｏ９）に較べて、同等な
いしはそれ以上の強度等を有するのみならず耐摩耗性に
も各段に優れていることを確認しえた。
実施品（試料Ｎｏ１〜８）は、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合
物の存在しない比較品（試料Ｎｏ９）に較べて、同等な
いしはそれ以上の強度等を有するのみならず耐摩耗性に
も各段に優れていることを確認しえた。
【００２３】また、表１に示す組成の合金につき、鋳塊
での状態、鍛造材、圧延材に加工したときの各状態につ
いて上記と同様の調査、試験を行ったところ、本発明範
囲内の組成と組織を有する合金の特性は押出材の場合と
ほぼ同じであった。
での状態、鍛造材、圧延材に加工したときの各状態につ
いて上記と同様の調査、試験を行ったところ、本発明範
囲内の組成と組織を有する合金の特性は押出材の場合と
ほぼ同じであった。
【００２４】
【発明の効果】この発明は上述の次第で、特定組成に加
えＳｉ粒子及びＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が同時に分散
している組織状態により、優れた機械的性質を保有しつ
つなおかつ耐摩耗性にも優れた合金となしうる。その結
果、自動車エンジン部品その他の摺動部材として好適に
使用しうる。
えＳｉ粒子及びＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が同時に分散
している組織状態により、優れた機械的性質を保有しつ
つなおかつ耐摩耗性にも優れた合金となしうる。その結
果、自動車エンジン部品その他の摺動部材として好適に
使用しうる。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｉ：５〜１３ｗｔ％、Ｃｕ：２〜７
ｗｔ％、Ｎｉ：６〜１２ｗｔ％を含有し、残部アルミニ
ウム及び不可避不純物からなり、かつ少なくともＳｉ粒
子とＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が同時に分散しているこ
とを特徴とする耐摩耗性に優れたアルミニウム合金。 - 【請求項２】 Ｓｉ：５〜１３ｗｔ％、Ｃｕ：２〜７
ｗｔ％、Ｎｉ：６〜１２ｗｔ％を含有し、さらにＭｇ：
０．０５〜３ｗｔ％、Ａｇ：０．０５〜１ｗｔ％、Ｚｎ
：０．０５〜２ｗｔ％、Ｂ：０．０１〜４ｗｔ％、Ｍｎ
：０．０１〜２ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜０．５ｗｔ％
、Ｚｒ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｔｉ：０．００１〜
０．５ｗｔ％、Ｆｅ：０．０５〜２ｗｔ％の１種または
２種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物
からなり、かつ少なくともＳｉ粒子とＡｌ−Ｎｉ系金属
間化合物が同時に分散していることを特徴とする耐摩耗
性に優れたアルミニウム合金。 - 【請求項３】 Ｓｉの平均粒子径が初晶Ａｌ−Ｎｉ系
金属間化合物の平均粒子径よりも小さい状態で分散した
請求項１または２に記載の耐摩耗性に優れたアルミニウ
ム合金。 - 【請求項４】 Ｓｉの平均粒子径が１〜１０μｍ、初
晶Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子径が５〜５０μ
ｍである請求項３に記載の耐摩耗性に優れたアルミニウ
ム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094221A JPH04323343A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094221A JPH04323343A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04323343A true JPH04323343A (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=14104264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3094221A Pending JPH04323343A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04323343A (ja) |
Cited By (9)
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-
1991
- 1991-04-24 JP JP3094221A patent/JPH04323343A/ja active Pending
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