JPH055147A - 耐摩耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金 - Google Patents
耐摩耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金Info
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- JPH055147A JPH055147A JP3154877A JP15487791A JPH055147A JP H055147 A JPH055147 A JP H055147A JP 3154877 A JP3154877 A JP 3154877A JP 15487791 A JP15487791 A JP 15487791A JP H055147 A JPH055147 A JP H055147A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】耐摩耗性に優れるとともに熱膨張係数の小さい
低熱膨脹アルミニウム合金を提供する。 【構成】Ｓｉ：１０〜１２wt％、Ｃｕ：２〜４wt％、Ｍ
ｇ：０．３〜２wt％、Ｎｉ：８〜１０wt％を含有し、残
部アルミニウム及び不可避不純物からなる。かつ合金中
に分散しているＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子径
が５〜３０μｍであり、Ｓｉの平均粒子径が２〜２０μ
ｍである。必要に応じてＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｚ
ｎ、Ｎａ、Ｓｒ、Ｓｂの１種または２種以上の含有が許
容される。
低熱膨脹アルミニウム合金を提供する。 【構成】Ｓｉ：１０〜１２wt％、Ｃｕ：２〜４wt％、Ｍ
ｇ：０．３〜２wt％、Ｎｉ：８〜１０wt％を含有し、残
部アルミニウム及び不可避不純物からなる。かつ合金中
に分散しているＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子径
が５〜３０μｍであり、Ｓｉの平均粒子径が２〜２０μ
ｍである。必要に応じてＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｚ
ｎ、Ｎａ、Ｓｒ、Ｓｂの１種または２種以上の含有が許
容される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱膨張係数が小さく
優れた耐摩耗性及び弾性率が要求される、例えばピスト
ンその他の自動車摺動部品や各種機械部品等に好適に用
いられる耐摩耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金に
関する。
優れた耐摩耗性及び弾性率が要求される、例えばピスト
ンその他の自動車摺動部品や各種機械部品等に好適に用
いられる耐摩耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金に
関する。
【０００２】
【従来の技術及】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。
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】
【発明が解決しようとする課題】ところが、耐摩耗性の
向上のために、Ｓｉの添加量を増大すると、耐摩耗性が
向上し熱膨張係数が低下する反面、鋳造性、切削性等が
低下するという問題があり、自ずからその添加量に制約
を受けるものであった。
向上のために、Ｓｉの添加量を増大すると、耐摩耗性が
向上し熱膨張係数が低下する反面、鋳造性、切削性等が
低下するという問題があり、自ずからその添加量に制約
を受けるものであった。
【０００４】この発明は、かかる事情に鑑み、耐摩耗
性、弾性率、強度等の機械的性質に優れ、かつ熱膨張性
等の物理的性質にも優れたアルミニウム合金を提供する
ことを目的としてなされたものである。
性、弾性率、強度等の機械的性質に優れ、かつ熱膨張性
等の物理的性質にも優れたアルミニウム合金を提供する
ことを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｓｉ：１０
〜１２wt％、Ｃｕ：２〜４wt％、Ｍｇ：０．３〜２wt
％、Ｎｉ：８〜１０wt％を含有し、あるいはさらにＦ
ｅ：０．０５〜０．５wt％、Ｃｒ：０．０１〜０．５wt
％、Ｍｎ：０．０１〜１．０wt％、Ｚｒ：０．０１〜
０．５wt％、Ｚｎ：０．１〜１．０wt％、Ｎａ：０．０
０５〜０．１wt％、Ｓｒ：０．０００５〜０．０２wt
％、Ｓｂ：０．０１〜０．５wt％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、かつ合金中に分散しているＡｌ−Ｎｉ系金属間化合
物の平均粒子径が５〜３０μｍであり、Ｓｉの平均粒子
径が２〜２０μｍであることを特徴とする耐摩耗性に優
れた低熱膨張アルミニウム合金によって達成される。
〜１２wt％、Ｃｕ：２〜４wt％、Ｍｇ：０．３〜２wt
％、Ｎｉ：８〜１０wt％を含有し、あるいはさらにＦ
ｅ：０．０５〜０．５wt％、Ｃｒ：０．０１〜０．５wt
％、Ｍｎ：０．０１〜１．０wt％、Ｚｒ：０．０１〜
０．５wt％、Ｚｎ：０．１〜１．０wt％、Ｎａ：０．０
０５〜０．１wt％、Ｓｒ：０．０００５〜０．０２wt
％、Ｓｂ：０．０１〜０．５wt％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、かつ合金中に分散しているＡｌ−Ｎｉ系金属間化合
物の平均粒子径が５〜３０μｍであり、Ｓｉの平均粒子
径が２〜２０μｍであることを特徴とする耐摩耗性に優
れた低熱膨張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
義と組成範囲の限定理由について説明すると、Ｓｉ（珪
素）は耐摩耗性及び強度の向上に寄与するとともに、低
熱膨張性にも寄与する元素である。しかし、その含有量
が１０wt％未満ではその効果に乏しい。逆に１２wt％を
超えても上記効果の格別な増大作用がないばかりか、か
えって加工性の劣化を派生する。従ってＳｉは１０〜１
２wt％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１０．５〜１１．５wt％である。
義と組成範囲の限定理由について説明すると、Ｓｉ（珪
素）は耐摩耗性及び強度の向上に寄与するとともに、低
熱膨張性にも寄与する元素である。しかし、その含有量
が１０wt％未満ではその効果に乏しい。逆に１２wt％を
超えても上記効果の格別な増大作用がないばかりか、か
えって加工性の劣化を派生する。従ってＳｉは１０〜１
２wt％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１０．５〜１１．５wt％である。
【０００７】Ｃｕ（銅）、Ｍｇ（マグネシウム）はいず
れも合金の強度向上に寄与する。しかし、Ｃｕが２wt％
未満、Ｍｇが０．３wt％未満ではその効果に乏しく、逆
にＣｕが４wt％を超えあるいはＭｇが２wt％を超えると
加工性を劣化させる。従ってＣｕは２〜４wt％，Ｍｇは
０．３〜２wt％の範囲で含有されなければならない。Ｃ
ｕ、Ｍｇの特に好ましい含有範囲はＣｕ：２．５〜３．
８wt％、Ｍｇ：０．５〜１．８wt％である。
れも合金の強度向上に寄与する。しかし、Ｃｕが２wt％
未満、Ｍｇが０．３wt％未満ではその効果に乏しく、逆
にＣｕが４wt％を超えあるいはＭｇが２wt％を超えると
加工性を劣化させる。従ってＣｕは２〜４wt％，Ｍｇは
０．３〜２wt％の範囲で含有されなければならない。Ｃ
ｕ、Ｍｇの特に好ましい含有範囲はＣｕ：２．５〜３．
８wt％、Ｍｇ：０．５〜１．８wt％である。
【０００８】Ｎｉ（ニッケル）は合金マトリックス中に
Ａｌ3 Ｎｉ等のＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物として分散
し、主として耐摩耗性、弾性率の向上及び熱膨脹係数の
低下に寄与するものである。しかし、８wt％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、１
０wt％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。従ってＮｉは８〜１０wt％
の範囲で含有されなければならない。特に好ましいＮｉ
の含有範囲は、８．５〜９．５wt％である。
Ａｌ3 Ｎｉ等のＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物として分散
し、主として耐摩耗性、弾性率の向上及び熱膨脹係数の
低下に寄与するものである。しかし、８wt％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、１
０wt％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。従ってＮｉは８〜１０wt％
の範囲で含有されなければならない。特に好ましいＮｉ
の含有範囲は、８．５〜９．５wt％である。
【０００９】この発明では任意成分としてＦｅ（鉄）：
０．０５〜０．５wt％、Ｃｒ（クロム）：０．０１〜
０．５wt％、Ｍｎ（マンガン）：０．０１〜１．０wt
％、Ｚｒ（ジルコニウム）：０．０１〜０．５wt％、Ｚ
ｎ（亜鉛）：０．１〜１．０wt％、Ｎａ（ナトリウ
ム）：０．００５〜０．１wt％、Ｓｒ（ストロンチウ
ム）：０．０００５〜０．０２wt％、Ｓｂ（アンチモ
ン）：０．０１〜０．５wt％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、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒはともに合金の結晶粒微細化に
有効な元素であるが、Ｆｅが０．０５wt％未満、Ｃｒ、
Ｍｎ，Ｚｒが０．０１wt％未満ではその効果に乏しく、
逆にＦｅ、Ｃｒ、Ｚｒが０．５wt％を超え、Ｍｎが１．
０wt％を超えても該効果の格別な増大を得られず、実質
的に無駄となる。特に好ましい含有範囲は、Ｆｅ：０．
１〜０．４５wt％、Ｃｒ：０．０５〜０．３wt％、Ｍ
ｎ：０．０５〜０．８wt％、Ｚｒ：０．０５〜０．３wt
％である。
０．０５〜０．５wt％、Ｃｒ（クロム）：０．０１〜
０．５wt％、Ｍｎ（マンガン）：０．０１〜１．０wt
％、Ｚｒ（ジルコニウム）：０．０１〜０．５wt％、Ｚ
ｎ（亜鉛）：０．１〜１．０wt％、Ｎａ（ナトリウ
ム）：０．００５〜０．１wt％、Ｓｒ（ストロンチウ
ム）：０．０００５〜０．０２wt％、Ｓｂ（アンチモ
ン）：０．０１〜０．５wt％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、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒはともに合金の結晶粒微細化に
有効な元素であるが、Ｆｅが０．０５wt％未満、Ｃｒ、
Ｍｎ，Ｚｒが０．０１wt％未満ではその効果に乏しく、
逆にＦｅ、Ｃｒ、Ｚｒが０．５wt％を超え、Ｍｎが１．
０wt％を超えても該効果の格別な増大を得られず、実質
的に無駄となる。特に好ましい含有範囲は、Ｆｅ：０．
１〜０．４５wt％、Ｃｒ：０．０５〜０．３wt％、Ｍ
ｎ：０．０５〜０．８wt％、Ｚｒ：０．０５〜０．３wt
％である。
【００１０】Ｚｎは合金の強度向上に寄与するものであ
るが、０．１wt％未満ではその効果に乏しく、逆に１．
０wt％を超えて含有されてもその効果が飽和する。Ｚｎ
の特に好ましい含有範囲は０．２〜０．８wt％である。
るが、０．１wt％未満ではその効果に乏しく、逆に１．
０wt％を超えて含有されてもその効果が飽和する。Ｚｎ
の特に好ましい含有範囲は０．２〜０．８wt％である。
【００１１】Ｎａ、Ｓｒ、ＳｂはＳｉ粒子を微細化させ
ひいては合金の機械的性質を向上させる効果がある。し
かし、Ｎａが０．００５wt％未満、Ｓｒが０．０００５
wt％未満、Ｓｂが０．０１wt％未満ではその効果に乏し
い。一方、Ｎａが０．１wt％を超え、Ｓｒが０．０２wt
％を超え、Ｓｂが０．５wt％を超えて含有されてもその
効果が飽和し実質的な無駄を招く。特に好ましい含有範
囲はＮａ：０．００８〜０．０５wt％、Ｓｒ：０．００
５〜０．０１５wt％、Ｓｂ：０．０５〜０．３wt％であ
る。
ひいては合金の機械的性質を向上させる効果がある。し
かし、Ｎａが０．００５wt％未満、Ｓｒが０．０００５
wt％未満、Ｓｂが０．０１wt％未満ではその効果に乏し
い。一方、Ｎａが０．１wt％を超え、Ｓｒが０．０２wt
％を超え、Ｓｂが０．５wt％を超えて含有されてもその
効果が飽和し実質的な無駄を招く。特に好ましい含有範
囲はＮａ：０．００８〜０．０５wt％、Ｓｒ：０．００
５〜０．０１５wt％、Ｓｂ：０．０５〜０．３wt％であ
る。
【００１２】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
上効果に加えて、硬質のＡｌ3 Ｎｉ等の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。そし
てまた、このためにはＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均
粒子径は５〜３０μｍ、Ｓｉの平均粒子径は２〜２０μ
ｍの範囲に規定されなければならない。Ａｌ−Ｎｉ系金
属間化合物の平均粒子径が５μｍ未満、Ｓｉの平均粒子
径が２μｍ未満では十分な耐摩耗性の向上効果が得られ
ない。一方、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子径が
３０μｍを超え、あるいはＳｉの平均粒子径が２０μｍ
を超えると切削性等の加工性に悪影響を及ぼす。特に好
ましくはＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子径を１０
〜２５μｍ、Ｓｉの平均粒子径を３〜８μｍとするのが
良い。
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
上効果に加えて、硬質のＡｌ3 Ｎｉ等の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。そし
てまた、このためにはＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均
粒子径は５〜３０μｍ、Ｓｉの平均粒子径は２〜２０μ
ｍの範囲に規定されなければならない。Ａｌ−Ｎｉ系金
属間化合物の平均粒子径が５μｍ未満、Ｓｉの平均粒子
径が２μｍ未満では十分な耐摩耗性の向上効果が得られ
ない。一方、Ａｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子径が
３０μｍを超え、あるいはＳｉの平均粒子径が２０μｍ
を超えると切削性等の加工性に悪影響を及ぼす。特に好
ましくはＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒子径を１０
〜２５μｍ、Ｓｉの平均粒子径を３〜８μｍとするのが
良い。
【００１３】この発明は、合金の成分とＡｌ−Ｎｉ系金
属間化合物及びＳｉの平均粒子径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く、溶解・鋳造工程な
どを経てこれを製造すれば良い。また、Ａｌ−Ｎｉ系金
属間化合物やＳｉの平均粒子径のコントロールは例えば
鋳塊製造時の冷却速度をコントロールすること等により
行いうる。また、望ましくは熱間押出工程を経た押出材
として製作するのが望ましい。この理由は、熱間加工に
よる金属間化合物の微細化と分散状態の改善による機械
的性質の向上効果を期待できるからである。
属間化合物及びＳｉの平均粒子径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く、溶解・鋳造工程な
どを経てこれを製造すれば良い。また、Ａｌ−Ｎｉ系金
属間化合物やＳｉの平均粒子径のコントロールは例えば
鋳塊製造時の冷却速度をコントロールすること等により
行いうる。また、望ましくは熱間押出工程を経た押出材
として製作するのが望ましい。この理由は、熱間加工に
よる金属間化合物の微細化と分散状態の改善による機械
的性質の向上効果を期待できるからである。
【００１４】
【実施例】表１に示す各種組成のアルミニウム合金鋳塊
を金型鋳造（３〃φ）で作製した。
を金型鋳造（３〃φ）で作製した。
【００１５】
【表１】
【００１６】上記の各アルミニウム合金鋳塊を、４６０
℃の熱間にて１２ｍｍφの丸棒に押出したのち、４９０
℃×３時間の容体化処理と１８０℃×７時間の時効処理
とを順次的に実施して、供試材とした。そして、各供試
材におけるＳｉ及びＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒
子径を測定した。その結果を第１表に示す。
℃の熱間にて１２ｍｍφの丸棒に押出したのち、４９０
℃×３時間の容体化処理と１８０℃×７時間の時効処理
とを順次的に実施して、供試材とした。そして、各供試
材におけるＳｉ及びＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均粒
子径を測定した。その結果を第１表に示す。
【００１７】また、上記各供試材につき、耐摩耗性、熱
膨張係数、機械的性質をも調査した。それらの結果を第
２表に示す。
膨張係数、機械的性質をも調査した。それらの結果を第
２表に示す。
【００１８】なお、耐摩耗性は乾式大越式摩耗試験機を
用い、最終荷重２．１ｋｇ、摩擦距離６００ｍ、摩擦速
度３．６７ｍ／ｓｅｃ、相手材ＦＣ３０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。
用い、最終荷重２．１ｋｇ、摩擦距離６００ｍ、摩擦速
度３．６７ｍ／ｓｅｃ、相手材ＦＣ３０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。
【００１９】
【表２】
【００２０】上記表２の結果からわかるように、本発明
実施品（試料Ｎｏ１〜１０）は、本発明を逸脱する合金
組成の比較品（Ｎｏ１１、１２）に較べて、同程度のＳ
ｉを含有するものでありながら耐摩耗性に一段と優れる
とともに熱膨張係数も小さく、また機械的性質にも優れ
ていることを確認し得た。
実施品（試料Ｎｏ１〜１０）は、本発明を逸脱する合金
組成の比較品（Ｎｏ１１、１２）に較べて、同程度のＳ
ｉを含有するものでありながら耐摩耗性に一段と優れる
とともに熱膨張係数も小さく、また機械的性質にも優れ
ていることを確認し得た。
【００２１】
【発明の効果】この発明は上述の次第であるから、優れ
た耐摩耗性と低熱膨脹性を具有するアルミニウム合金と
なしえ、自動車摺動部品や各種機械部品等の材料として
好適に用いることができる。
た耐摩耗性と低熱膨脹性を具有するアルミニウム合金と
なしえ、自動車摺動部品や各種機械部品等の材料として
好適に用いることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｓｉ：１０〜１２wt％、Ｃｕ：２〜４wt
％、Ｍｇ：０．３〜２wt％、Ｎｉ：８〜１０wt％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
合金中に分散しているＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物の平均
粒子径が５〜３０μｍであり、Ｓｉの平均粒子径が２〜
２０μｍであることを特徴とする耐摩耗性に優れた低熱
膨張アルミニウム合金。 【請求項２】 Ｓｉ：１０〜１２wt％、Ｃｕ：２〜４wt
％、Ｍｇ：０．３〜２wt％、Ｎｉ：８〜１０wt％を含有
し、さらにＦｅ：０．０５〜０．５wt％、Ｃｒ：０．０
１〜０．５wt％、Ｍｎ：０．０１〜１．０wt％、Ｚｒ：
０．０１〜０．５wt％、Ｚｎ：０．１〜１．０wt％、Ｎ
ａ：０．００５〜０．１wt％、Ｓｒ：０．０００５〜
０．０２wt％、Ｓｂ：０．０１〜０．５wt％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、かつ合金中に分散しているＡｌ−Ｎｉ系金
属間化合物の平均粒子径が５〜３０μｍであり、Ｓｉの
平均粒子径が２〜２０μｍであることを特徴とする耐摩
耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3154877A JPH055147A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 耐摩耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3154877A JPH055147A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 耐摩耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH055147A true JPH055147A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15593897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3154877A Pending JPH055147A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 耐摩耗性に優れた低熱膨張アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH055147A (ja) |
Cited By (8)
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| CN104561692A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-04-29 | 苏州市神龙门窗有限公司 | 一种具有高耐摩擦能力的铝合金材料及其热处理工艺 |
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- 1991-06-26 JP JP3154877A patent/JPH055147A/ja active Pending
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