JPH0748601A

JPH0748601A - 高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0748601A
Application number: JP5192117A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kondo; 勝義近藤; Yoshinobu Takeda; 義信武田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 1995-02-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】摺動部品として表面処理無しで摺動に耐え得
る高強度で且つ耐摩耗性を有するアルミニウム合金材料
を得ることと、極めて高い経済性で該材料を提供する。【構成】一般式Ａｌ―ａ・Ｓｉ―ｂ・Ｔ―ｃ・Ｘ―ｄ
・Ｃｕ―ｅ・Ｍｇ（但し、Ｔ；Ｆｅ，Ｎｉのどちらか一
方または両方の元素、Ｘ；Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒ
の１種または２種以上の元素であり、且つａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅはそれぞれ重量％でａ；５〜１５％、ｂ；５〜１
２％、ｃ；２〜６％、ｄ；０．４〜８％、ｅ；０．２〜
４％であり、残部が実質的にアルミニウム、合金粉末を
冷間成形もしくは３００℃以下の温間成形し、この粉末
成形体を内面温度を３５０℃〜５５０℃に保持した金型
（臼）に挿入し、これをどちらか一方もしくは両方を３
５０℃〜５５０℃に保持した上型（上パンチ）と下型
（下パンチ）により圧力４〜１０ｔ／cm²での３秒〜６
０秒間の加圧圧縮により真密度比９７％以上に熱間成形
固化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物理的特性や機械的特
性に優れ、特に高硬度で且つ耐摩耗性に優れた高密度の
アルミニウム粉末合金を高い経済性で製造することがで
きるアルミニウム粉末合金の製造方法に関するものであ
る。この発明のアルミニウム粉末合金の利用分野として
は、コンプレッサー部品のベーン、シュー、サイドプレ
ート等、自動車部品のオイルポンプローター等、また
は、事務機器のローラー、ギヤ、軸受け等の摺動部品が
挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンプレッサー部品や自動車用オ
イルポンプ或いはローラー、ギヤ、軸受け等には鉄系の
材料が使われてきた。しかし、鉄系材料ではその重さが
問題となり近年の自動車関連機器の軽量化・高効率化、
或いは事務機器の高性能化の要求に応えることができな
くなってきた。特に、可変速・高速で摺動する部材に用
いると、摺動や回転にともなう加減速時の慣性力・遠心
力が質量に比例して大きくなり、また、これらの力は回
転の角速度の２乗に比例して大きくなるので鉄系材料で
高速化を図ると、機器や装置全体を大きく、またきわめ
て頑丈に作る必要が生じる他、装置そのものの効率を阻
害する懸念があった。

【０００３】そこで、注目された材料が低比重材料であ
るが、最も軽量な材料であるマグネシウムは、熱膨張係
数が大きすぎ周辺部材とのマッチングがとれない上、低
硬度であるため摺動部材としては全く使用に耐えない。
次に軽量なアルミニウム合金に、熱膨張を小さくし耐摩
耗性を改善するために、主にシリコンを多量に添加する
ことが種々の製造方法で検討された。まずは、溶解鋳
造、溶解圧延、連続鋳造等の溶製技術により検討された
が、Ｓｉ初晶の分散のみでは硬質アルマイト処理やＮｉ
―Ｐメッキ等の表面処理無しで鉄系材料に置き替わるよ
うな摺動部材として使用に耐え得る耐摩耗性は実現しな
かった。

【０００４】そこで、溶解鋳造法の凝固速度を改善する
ことにより、遷移元素の合金成分の添加量を増加させる
試みもなされたが、微細な金属間化合物として分散可能
な量には自ずと限界があり、強度・靱性を劣化させるこ
となく耐摩耗性に効果のあるようなＦｅ系、Ｎｉ系、Ｆ
ｅ―Ｎｉ系等のアルミナイドを微細に分散させ得る添加
量は、合計で４．０ｗｔ％程度が限界であり、これを越
える量を添加すると溶解鋳造法の凝固速度では粗大な晶
出物あるいは析出物が生成してしまい、強度が劣化して
しまう。また、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｖの元素についても
上述の通り微量な添加によりマトリックスを微細析出物
で硬化し、耐摩耗性を一層改善するが溶解鋳造法の場合
はその添加量総計が１ｗｔ％を越えると強度を低下させ
てしまう。これらＦｅ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ等
の元素は実操上、溶湯中の偏析等の問題から添加が難し
く、Ｓｉと同時に添加しても表面処理無しで鉄系材料に
置き換わるような耐摩耗性は実現しない。

【０００５】そこで、粉末冶金法によって、急冷凝固さ
れたアルミニウム合金粉末を原料としてこれを固化する
ことで、溶解法では得られなかった高シリコン含有合金
や高遷移元素合金の製造を可能とし耐摩耗特性を改善す
る検討が行なわれてきた。このようなアルミニウム合金
系の高合金粉末を焼結させるには、合金粉末の表面にあ
る還元不可能な強固な酸化膜を如何に破り粉末同士の金
属接触部を形成させ金属原子の拡散を可能とさせるかが
ポイントであり、従来、この方法は大きく次の２つの方
法があった。

【０００６】１つは、焼結助剤を混合する方法であり、
これはアルミニウムあるいはアルミニウム合金組成の融
点より低温側で共晶液相を発生する合金成分を有する粉
末を焼結助剤として原料に添加・混合して圧縮成形し、
さらに焼結工程の昇温過程中に成形体内に形成された焼
結助剤とアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末
との金属接触部から共晶液相を発生させることで金属接
触部の拡大を図り焼結を進行させる方法である。

【０００７】合金元素を１０重量％以上含有するこのよ
うな焼結合金の製造方法としては、特公昭５３―１１８
２０９号には共晶液相であるＡｌ―１１．７重量％Ｓｉ
近傍の組成を有したＡｌ―Ｓｉ二元合金粉末に焼結助剤
として金属Ｓｉ粉末と必要に応じて合金成分粉末を混合
してＳｉを合計で２０〜５０重量％含有した焼結体の製
造法が、また特公昭５９―３７３３９号にはＡｌ―１０
〜３５重量％Ｓｉ粉末にＣｕ，Ｍｇ，Ｓｉ成分を単組成
粉末あるいは合金組成粉末として添加配合する高Ｓｉ含
有焼結体の製造方法が提案されているが、得られる焼結
体の耐摩耗性は目的の用途には使えるレベルではない。

【０００８】もう一方の塑性加工を加える方法は、新し
い粉末冶金技術として近年になって開発されてきた方法
で、塑性変形により粉末同士を結合させる物理的な方法
である。粉末に強力な塑性加工を加えることで粉末を塑
性変形させ、粉末表面の酸化膜を破り、分断し、隣接粉
末粒子間をつなぎ金属接触部を生成させる。この方法で
は物理的手法で酸化膜を破るため焼結助剤は不要であ
る。塑性加工方法としては、ホットプレス法、粉末鍛造
法、粉末押出法、粉末圧延法等が用いられる。またこの
塑性加工による方法は比較的低い温度域で塑性加工処理
ができるため、急冷凝固の効果をある程度保持した高密
度合金を得ることができる。特開昭６０―１２１２０３
号は、アルミニウム合金粉末を温度２５０〜５５０℃で
押出比４：１〜１５：１にて押出する方法を提案してい
る。強力なせん断力でアルミニウム合金粉末を押し出す
ため、粉末表面の酸化膜が破れて隣接粉末同士の内部の
金属が結合することを特徴としている。

【０００９】また、特開昭６１―１３６６０２号にはア
ルミニウム合金粉末を加熱成形後にホットプレスする方
法が、さらに特開昭６２―２２４６０２号には、焼結鍛
造法による製造法が提案されている。しかし、これらの
場合も得られた合金の硬さは２００〜２５０ＭＨｖ程度
が限界であり、耐摩耗性の点ではやはり表面処理無しで
鉄系材料に置換できる材料ではない。また、これらの粉
末冶金法による製造においては、焼結工程や塑性加工工
程前の加熱工程で高価な加熱設備を必要とし、また加熱
に多大なエネルギーを必要とする。

【００１０】他に、従来から行なわれてきた溶解鋳造方
法や特開昭６０―５０１３８号のような粉末冶金方法に
よりセラミックス等の粒子や繊維を分散させた複合材料
化により耐摩耗性を改善する試みもなされたが、マトリ
ックス部の硬さが２００ＭＨｖ以下であり摺動時にマト
リックス部に凝着摩耗が発生するため実用に耐えない。
よって、現在は極めて負荷の小さい摺動材を除けば、ア
ルミニウム合金を摺動材に使用した場合、必ず一方に表
面処理、例えばＮｉ―ＰメッキやＣｒＮコーティング、
鉄溶射などが施されている。これらの処理法は高価であ
るばかりでなく、処理に当たっては表面部分を再度研磨
などの仕上げ加工を施す必要がある。むろん、使用中に
表面処理層が失われると材料としては直ちに信頼性を失
うなどの問題点がある。

【００１１】そこで、本発明者は１９９３年５月２１日
出願した特許『高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金お
よびその製造方法』において所定の温度に保持された金
型内に急冷凝固アルミニウム合金粉末を直接給粉し、金
型からの熱伝導により瞬時に昇温して加圧圧縮すること
で粉末を成形固化する手法を提案し、その結果、ヤング
率が１００ＧＰａ以上で且つビッカース硬度が３５０Ｍ
Ｈｖ以上であることを特徴とする高硬度耐摩耗性アルミ
ニウム粉末合金を開発した。しかしながら、摩擦摺動条
件や試料形状等によっては例えばコンプレッサー用ベー
ンのように摺動時に高負荷荷重が作用するような場合が
あり、高強度特性、特に曲げ強度が要求される。具体的
には６００ＭＰａを越えるような抗折強度が要求される
場合があるが、上記特許の製法により得られる耐摩耗性
アルミニウム合金部材では６００ＭＰａを越える抗折強
度を実現することは困難であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、目的とす
る利用分野の用途に対し、摩耗防止目的の表面処理無し
で摺動に耐え得る鉄系材料並みの耐摩耗性を有し、しか
も高い抗折強度を有するアルミニウム粉末合金材料の製
造を、従来の粉末冶金製造方法に比べて極めて高い経済
性で実現せんとするものである。

【００１３】

【作用】本発明者らは種々の実験・検討の結果、優れた
耐摩耗性を有するアルミニウム合金製摺動部材の製造方
法を開発した。その構成内容を以下に記す。 (1)ヤング率が１００ＧＰａ以上で且つビッカース硬度
が３５０ＭＨｖ以上でさらに抗折力が６５０ＭＰａ以上
であることを特徴とする高硬度耐摩耗性アルミニウム粉
末合金。 (2)一般式Ａｌ―ａ・Ｓｉ―ｂ・Ｔ―ｃ・Ｘ―ｄ・Ｃｕ
―ｅ・Ｍｇ（但し、Ｔ；Ｆｅ，Ｎｉのどちらか一方また
は両方の元素、Ｘ；Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒの１種
または２種以上の元素であり、且つａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
はそれぞれ重量％でａ；５〜１５％、ｂ；５〜１２％、
ｃ；２〜６％、ｄ；０．４〜８％、ｅ；０．２〜４％で
あり、残部が実質的にアルミニウムおよび不可避的不純
物）なる組成であることを特徴とする上記(1)記載の高
硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金。 (3)前記組成からなるアルミニウム合金であって、前記Ｓｉ成分が粒径１μｍ以下のＳｉ晶であり、前記Ｔ成分がＡｌと粒子の最長径部で３μｍ以下のＡ
ｌ―Ｆｅ，Ａｌ―Ｎｉ，Ａｌ―Ｆｅ―Ｎｉ系の金属間化
合物であり、前記Ｘ成分が粒径１μｍ以下であり、これらの成分が
上記形態で素地中に均一に分散していることを特徴とす
る上記(2)記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合
金。 (4)前記(2)記載の組成からなるアルミニウム粉末合金に
おいて、最大粒径２０μｍ、平均粒径１０μｍ以下であ
るような炭化物、酸化物、窒化物から選ばれた少なくと
も１種以上の硬質粒子が素地中に２〜４０体積％均一に
分散することを特徴とする上記(2)(3)記載の高硬度耐摩
耗性アルミニウム粉末合金である。

【００１４】(5)さらに、原料粉末である急冷凝固アル
ミニウム合金粉末或いは機械的粉砕再凝集処理アルミニ
ウム合金粉末を冷間成形もしくは３００℃以下の温間成
形し、この粉末成形体を、内面温度を３５０℃〜５５０
℃に保持した金型（臼）に挿入し、これをどちらか一方
もしくは両方を３５０℃〜５５０℃に保持した上型（上
パンチ）と下型（下パンチ）により圧力４〜１０ｔ／ｃ
ｍ²での３秒〜６０秒間の加圧圧縮により真密度比９７
％以上に熱間成形固化することを特徴とする上記(1)記
載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方法。 (6)前記加圧圧縮による成形固化後に粉末固化体を３０
０〜５００℃に０．５〜４Ｈｒ加熱し、あるいはさらに
水冷後２００℃以下で時効処理を施すことを特徴とする
上記(5)項記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金
の製造方法。 (7)原料である急冷凝固アルミニウム合金粉末或いは機
械的粉砕再凝集処理アルミニウム合金粉末は、一般式Ａ
ｌ―ａ・Ｓｉ―ｂ・Ｔ―ｃ・Ｘ―ｄ・Ｃｕ―ｅ・Ｍｇ
（但し、Ｔ；Ｆｅ，Ｎｉのどちらか一方または両方の元
素、Ｘ；Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒの１種または２種
以上の元素であり、且つａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれ
重量％でａ；５〜１５％、ｂ；５〜１２％、ｃ；２〜６
％、ｄ；０．４〜８％、ｅ；０．２〜４％であり、残部
が実質的にアルミニウムおよび不可避的不純物）なる組
成であることを特徴とする上記(5)(6)項記載の高硬度耐
摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方法。 (8)原料粉末である急冷凝固アルミニウム合金粉末の凝
固速度は１０³℃／秒以上であり、且つ１０⁶℃／秒を越
えないことを特徴とする上記(5)乃至〜(7)項記載の高硬
度耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方法。 (9)原料粉末である急冷凝固アルミニウム合金粉末は噴
霧法により製造された粉末であり、且つそれが最大粒径
１５０μｍ以下、平均粒径５０μｍ以下であることを特
徴とする上記(5)乃至(8)項記載の高硬度耐摩耗性アルミ
ニウム粉末合金の製造方法。 (10)原料粉末である急冷凝固アルミニウム合金粉末或い
は機械的再凝集処理アルミニウム合金粉末は、そのまま
で或いは機械的な造粒処理や混合処理によりオリフィス
４ｍｍφでの粉末の流動度が６０秒／５０ｇ以下である
ことを特徴とする上記(5)乃至(9)項記載の高硬度耐摩耗
性アルミニウム粉末合金の製造方法。 (11)原料粉末である急冷凝固アルミニウム合金粉末或い
は機械的粉砕再凝集アルミニウム基複合粉末が、前記
(5)項記載の冷間成形もしくは温間成形での給粉前に３
００℃以下に加熱されていることを特徴とする上記(5)
乃至(10)項記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金
の製造方法。 (12)前記(7)項記載の組成を有する急冷凝固アルミニウ
ム合金粉末或いは機械的粉砕再凝集アルミニウム基複合
粉末において、前記(4)項記載の硬質粒子を添加・混合
した後、機械的粉砕・混合・再凝集法の組み合わせによ
りこれら粒子を素地中に均一に分散した急冷凝固アルミ
ニウム合金粉末或いは機械的粉砕再凝集アルミニウム基
複合粉末を使用することを特徴とする上記(7)乃至(11)
項記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方
法。 (13)前記(7)項記載の組成を有するアルミニウム合金溶
湯において、前記(4)項記載の硬質粒子を添加し、さら
に溶解鋳造法や誘導溶解法によりこれら粒子を溶湯中に
均一に分散させた後、噴霧法により作製した急冷凝固ア
ルミニウム合金粉末或いは機械的粉砕再凝集アルミニウ
ム基複合粉末を使用することを特徴とする上記(7)乃至
(11)項記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製
造方法である。尚、上記の機械的粉砕・混合・再凝集法とは具体的には
メカニカルアロイング法、メカニカルグラインディング
法、造粒法を含む混合・粉砕手段を指す。

【００１５】目的とする利用分野の用途に対し摩耗防止
目的の表面処理無しで摺動に耐え得る鉄系材料並みの耐
摩耗性を有するアルミニウム合金材料としては、摺動時
に凝着摩耗の発生を防ぐために鉄系材料や表面処理被膜
と同等の硬さをマトリックスに持たせる必要がある。こ
のような高い硬さを得るためには、硬度の高い粉末を原
料とする必要がある。アルミニウムをマトリックスとし
てビッカース硬度３５０ＭＨｖ以上の硬さを実現するに
は、つぎの２つの手段がある。一つは、急冷凝固法であ
り、もう一つは機械的粉砕凝集法である。これらは粉末
に熱的に準安定或いは非平衡な析出物や晶出物を微細に
分散させて分散強化を図ったり、過飽和に合金成分を固
溶させて固溶強化を図ることで硬度を高める方法であ
る。

【００１６】一方、粉末冶金プロセスにより高強度特性
を有した急冷凝固アルミニウム粉末合金部材を作製する
ためには粉末表面の酸化膜を破壊して新生面を露出さ
せ、そこでの粉末同士の強固な結合を実現させることに
ある。そのためには急冷凝固組織を損なうことなく、粉
末を塑性変形可能な温度域にまでできる限り短時間に昇
温させて加圧・圧縮により酸化皮膜を分断・破壊するこ
とが有効であり、それには粉末が加熱・昇温される状態
においてできる限り粉末同士近接することが望ましい。
ゆえに急冷凝固アルミニウム合金粉末を加熱する際にお
いては粉末の状態よりもむしろ粉末を仮成形したバルク
状態の方が熱伝導性に優れており、短時間昇温には有利
である。

【００１７】つまり、本発明は、加熱された金型からの
熱伝達のみで挿入した粉末成型体を塑性変形が可能な温
度域に瞬時に昇温し加圧・圧縮により固化することで、
最小限の熱エネルギーの消費のみで、急冷凝固や機械的
粉砕再凝集処理により得られた準安定・非平衡な組織的
特徴を殆ど損なうこと無く、温間成形工程で製品のニア
ネット形状に固化させることを見いだした点が特徴であ
る。この結果、鉄系材料に近い熱膨張率を有する高硬度
なアルミニウム合金材料が実現し、極めて優れた耐摩耗
特性を有する摺動部部材が得られる。

【００１８】本発明ではアルミニウム粉末合金の組成、
素地中の析出物、合金粉末特性および製造条件を限定し
ている。以下にこれら限定の意昧を説明する。

【００１９】１．アルミニウム粉末合金の組成、素地中
の析出物、合金粉末特性

【００２０】（１）アルミニウム粉末合金の組成・素地
中の析出物、ここで用いる急冷凝固アルミニウム合金粉末或いは機械
的粉砕再凝集処理アルミニウム合金粉末は、一般式Ａｌ
―ａ・Ｓｉ―ｂ・Ｔ―ｃ・Ｘ―ｄ・Ｃｕ―ｅ・Ｍｇ（但
し、Ｔ；Ｆｅ，Ｎｉのどちらか一方または両方の元素、
Ｘ；Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒの１種または２種以上
の元素であり、且つａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれ重量
％でａ；５〜１５％、ｂ；５〜１２％、ｃ；２〜６％、
ｄ；０．４〜８％、ｅ；０．２〜４％であり、残部が実
質的にアルミニウムおよび不可避的不純物）なる組成で
ある。

【００２１】［Ｓｉの添加］Ｓｉは硬質粒子の一種であ
ることから素地中に微細且つ均一に分散されることで固
化体の耐摩耗性および剛性を向上させる効果がある。そ
の添加量が５重量％よりも少ない場合には十分な効果は
得られない。また、固化体の強度・靱性の観点から分散
する初晶Ｓｉの粒径は１μｍ以下であることが望ましい
が、１５重量％を越えて添加するとＳｉ晶の粗大化によ
る固化体の強度・靱性の低下を誘発する。従って、Ｓｉ
添加量は５〜１５重量％であることが望ましい。

【００２２】［Ｆｅ，Ｎｉの添加］ＦｅおよびＮｉは微
細なアルミニウムとの準安定相・非平衡相を形成するこ
とで粉末固化体の耐熱性と剛性を向上させる効果があ
る。つまり、耐熱性を改善することで摺動時における相
手材との焼付きは大幅に抑制されることからＦｅやＮｉ
の添加は必須である。そのためにはＦｅ、Ｎｉのどちら
か一方もしくは両方の元素の添加量が５〜１２重量％で
あることが望ましい。添加量が５重量％よりも少ない場
合には十分な耐熱性および剛性を得ることができず、粉
末固化体の耐焼付性が低下する。また、固化体の強度・
靱性の観点から分散するＡｌ―Ｆｅ系、Ａｌ―Ｎｉ系、
Ａｌ−Ｆｅ―Ｎｉ系等の金属間化合物の大きさは３μｍ
以下、望ましくは１μｍ以下であり、しかも球状を呈し
ていることが必要であるが、１２重量％を越えて添加し
た場合には上記の金属間化合物が針状化・粗大化するた
めに固化体の強度・靱性が低下するといった問題が生じ
る。

【００２３】［Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒの添加］こ
れら高融点金属元素は熱的に安定であり、しかも硬質で
もあることから素地中に粒径１μｍ、望ましくは０．５
μｍ以下で且つ均一に分散することで固化体の耐熱性お
よび硬度を向上させる効果がある。そのためにはＴｉ，
Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒから選ばれた１種または２種以上
の元素を２〜６重量％添加することが望ましい。添加量
が２重量％よりも少ない場合には上記のような効果が十
分に得ることが出来ない。また、６重量％を越えて添加
した場合、粉末固化体の脆化による強度低下といった問
題と共に噴霧する温度が高くなり、溶解時の電力消費量
の増加による経済性の問題が生じる。

【００２４】［Ｍｇの添加］本発明ではＭｇの添加が重
要である。Ｍｇは噴霧時に形成された粉末表面の酸化膜
を固化する際に還元する働きがあり金属接触部を拡大し
焼結現象を促進させる。Ｍｇの添加量が０．２重量％未
満であると上記のような効果が不十分になる。逆に４重
量％を越えると温度の影響を受け易くなり、素地の耐熱
性や硬度が低下する。従って、望ましいＭｇ含有量は
０．２〜４重量％である。

【００２５】［Ｃｕの添加］本発明においてＣｕは粉末
固化体の耐食性を改善すると共にＭｇと共存すると温
度；３００〜５００℃にて時間０．５〜４Ｈｒの溶体化
処理、さらに２００℃以下での時効処理を施すことによ
り機械的特性を必要に応じて改善することができる。Ｃ
ｕの添加量が０．４重量％未満であると上記のような作
用効果が不十分になる。逆に８重量％を越えると使用環
境での温度の影響を受け易くなり、素地の耐熱性や硬度
が低下する。従って、望ましいＣｕ含有量は０．４〜８
重量％である。

【００２６】（２）噴霧粉末の急冷度（凝固速度）本発明では噴霧粉末製造時のアルミニウム合金溶湯の凝
固速度が重要である。急冷凝固により原料粉末に上記の
ような準安定相や微細な析出物・晶出物を生成させたり
過飽和固溶させる。凝固速度が１０³℃／秒未満である
と析出相の粗大化により粉末固化体は脆化を生じ、その
結果著しい強度低下を招き、上述したような効果が不十
分になり、優れた耐摩耗性を有する高硬度アルミニウム
合金製摺動部材を製造することが困難となるため、凝固
速度は１０³℃／秒以上であることが必須である。但
し、１０⁶℃／秒を越える微細な急冷凝固粉末を歩留ま
り良く噴霧・回収することは困難であるといった経済上
の問題から噴霧粉末の凝固速度は１０⁶℃／秒を越えな
いことが望ましい。

【００２７】（３）噴霧粉末の粒度噴霧法により粉末を製造する場合、噴霧粉末の粒度と凝
固速度は密接な関係がある。つまり、噴霧粉末が微細で
ある程、その凝固速度（急冷度）は大きくなり、そのた
め粉末内には微細な準安定相・非平衡相や析出物・晶出
物が均一に分散し易くなり、その結果、粉末固化体の特
性は向上する。具体的には本発明における噴霧粉末で
は、その最大粒径は１５０μｍ以下、平均粒度は５０μ
ｍ以下であることが望ましい。噴霧粉末の最大粒度が１
５０μｍを越えたり、また平均粒度が５０μｍを越えた
りすると上述したような微細な析出物を得ることが困難
となり、その結果高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金
を得ることが出来なくなる。

【００２８】（４）噴霧粉末中の硬質粒子特に機械的・物理的特性の改善が必要な場合は、微細硬
質粒子の均一分散によって改善することが出来る。分散
粒子としては、複合化することで熱膨張率・剛性・強度
・耐摩耗性等が改善できるものであればよく、焼結で分
解拡散もしくは凝縮成長しないことが望ましい。このた
めに選ばれる硬質粒子は以下のような炭化物、酸化物、
窒化物等である。炭化物…アルミカーバイド，シリコンカーバイド，チ
タンカーバイド，ボロンカーバイド等酸化物…アルミナ、シリカ、ムライト、酸化亜鉛等窒化物…アルミナイトライド、窒化珪素、チタンナイ
トライド等

【００２９】［分散粒子の粒径］粒子の大きさは重量な
因子である。マクロ的に見ると硬質粒子の分散による耐
摩耗性・強度の改善に際して、粒子の大きさは最大粒径
２０μｍ以下、平均粒径１０μｍ以下であることが望ま
しい。このような範囲を越えるような大きさの硬質粒子
の分散によっては上記のような効果を十分に得ることは
困難となる。一方、ミクロ的に見ると分散粒子により転
位の動きを止める働きを持たせる効果もある。この場合
は０．１〜１μｍ程度の細かい粒径のものが望ましい。

【００３０】［分散粒子の量］上記の効果を得るために
は分散粒子の量は２〜４０体積％とすることが望まし
い。２体積％未満の添加では十分な硬度・強度・剛性等
は得られず、一方４０体積％を越えて添加すると逆に固
化体の靱性を低下させる。

【００３１】［分散粒子の添加手段］分散粒子の添加手
段としては、原料粉末にこれら分散粒子を混合する混合
法が経済的かつ容易であり、物理的特性値の改善には効
果がある。しかし、単純な混合法では、分散させた粒子
が元々の粉末粒界にのみ存在し、粉末内に粒子を分散さ
せることができず、粒子分散による特性改善は図りにく
い。また、微細な粒子を分散する場合には粉末粒子間の
焼結結合を阻害するのでふさわしくない。この解決には
粉末粒子内に分散粒子を分散させることが有効であり、
その方法としては、つぎの２つの方法がある。

【００３２】粉末製造時において分散粒子を含有させ
た溶湯を粉末化する方法。これは粒子を添加した溶湯を急冷凝固法によって粉末化
する方法である。粉末化する前に粒子を添加するので粉
末の内部に粒子が分散する。粒子の偏析や凝集を防ぐた
め溶解鋳造法により予め製造した分散粒子を均一に含有
するインゴットを用いたり、溶湯中に分散粒子を添加し
て攪拌能力の高い誘導溶解したりする必要がある。分散粒子を添加した混合粉末を機械的粉砕再凝集処理
する方法。これは、急冷凝固粉末に、粒子を添加し機械的に粉砕し
再凝集する方法である。この機械的粉砕再凝集処理によ
ってアルミニウム合金粉末粒子中に添加粒子を微細均一
に一体化できる。また、処理中に炭化物、酸化物あるい
は窒化物は機械的粉砕再凝集処理により生成分散させる
ことも可能である。この処理は、従来のボールミル粉砕
や混合のような湿式法ではなく乾式で行なう。場合によ
ってＰＣＡ（ Process Control Agent）としてステア
リン酸やアルコールなどを少量添加することで過度の凝
集を防ぐこともある。処理装置はアトライターや振動ミ
ル・遊星ミルが高速処理には適している。一方、ボール
ミルは、長時間処理が必要となるが雰囲気制御が容易で
あり、投入エネルギの設計さえ適切におこなえば比較的
経済性に優れている。

【００３３】（製造条件）（１）噴霧粉末の冷間成形もしくは３００℃以下での温
間成形、［噴霧粉末の流動性］本発明における製法では先ず、噴
霧粉末を金型に給粉してニアネット形状に固化する。こ
れにより原料歩留まりの改善や加工費の削減といった経
済性の効果が期待できる。しかし、これを実現させるた
めには粉末に対する流れ性や充填性が要求される。噴霧
粉末の粒度が細かい場合、特に粉末の金型への流動性が
問題となる。具体的には本発明の製造方法が量産工程に
おいて経済的に問題なく摺動部材を生産可能とするため
には粉末の流れ性はオリフィス４ｍｍφでの粉末の流動
度が６０秒／５０ｇ以下であることが望ましい。但し、
使用する急冷凝固アルミニウム合金粉末或いは機械的粉
砕再凝集処理アルミニウム合金粉末がこの条件を満足し
ないような場合には粉末を機械的に造粒・混合処理する
ことで粉末の急冷度や物性を充分維持した状態で流動性
を改善することが望ましい。

【００３４】［噴霧粉末の成形性・圧縮性］合金組成に
よっては噴霧したままの粉末では高硬度であるために金
型内に給粉し加圧により十分な成形性・圧縮性を確保す
るには粉末固化工程において高い成形圧力が必要となる
場合がある。そのために金型が摩耗・損傷し寿命が短く
なるといった経済性の問題が生じる。そこで、本発明に
おいては噴霧粉末の成形性や圧縮性を改善する必要があ
る場合に対しては粉末の特性を低下させない範囲での噴
霧粉末の型への給粉前の予熱処理が有効である。表１に
見るように予熱によりその常温での成形性は大きく改善
され、低い成形圧力によっても高い粉末成形体密度が得
られることが判る。

【００３５】

【表１】

【００３６】（予熱条件）大気中にて２２０℃で２４Ｈｒ保持。大気中にて３００℃で２４Ｈｒ保持。粉末の合金組成；Ａｌ―１２Ｓｉ―５Ｆｅ―６Ｎｉ―２
Ｃｒ―２Ｍｏ―３．５Ｃｕ―１Ｍｇ（重量％表示）。

【００３７】種々の実験の結果、噴霧粉末が有する急冷
凝固の特性を損なうことなく、且つ成形性・圧縮性を改
善できるような具体的な条件として粉末温度が３００℃
以下となるような条件下での温間成形を行うことが有効
であることを見いだした。これを実現させる手段として
は、噴霧粉末を事前に余熱処理して粉末温度が３００℃を
越えない程度に加熱することで粉末を軟化させた後に成
形する。金型を加熱しておき、これに噴霧粉末を給粉して粉末
温度が３００℃を越えない範囲にて成形する。このような温間成形において噴霧粉末の温度が３００℃
を越えるような場合、噴霧粉末中の微細な準安定相・非
平衡相等が相変換や粗大化を起こし、その結果著しい脆
化による強度低下を招く。尚、噴霧粉末を予熱・焼鈍す
る雰囲気に関して、雰囲気温度が２５０℃未満での処理
においては、大気中、窒素中、還元雰囲気中のいずれで
あってもよいが、２５０℃〜３００℃での処理について
は噴霧粉末の酸化を抑制するといった観点から窒素もし
くは還元雰囲気中で行うことが望ましい。（２）加熱された金型による熱間成形固化

【００３８】［金型温度：３５０〜５５０℃］上述した
ように本発明による粉末固化法の特徴は高温に保持され
た金型からの熱伝達のみで金型内に挿入されたアルミニ
ウム合金粉末成形体を塑性変形可能な温度域に瞬時に昇
温し、粉末同士を結合・固化させることである。その結
果、粉末固化体の抗折力は６５０ＭＨｖ以上を達成する
ことができる。これを実現させるためには粉末成形体と
接触する上型・下型のどちらか一方もしくは両方が３５
０℃以上５５０℃以下であり、且つ臼の温度が３５０℃
以上５５０℃以下であることが必須となる。この温度条
件を満足しないような低い金型温度の場合には粉末を十
分に塑性変形させることができないために粉末同士の結
合力は小さく、その結果、加圧後の粉末固体化の強度・
靱性は著しく低下する。一方、金型温度が５５０℃を越
えるような場合、粉末の準安定相・非平衡相が損なわ
れ、また素地中に分散している析出物や晶出物が粗大化
するために、粉末固化体の硬さはビッカース硬度３５０
ＭＨｖ以上の達成が不可能となり、その結果、耐摩耗性
は著しく低下し摺動部材として実用できなくなる。尚、
金型（上・下パンチおよび臼）の昇温方法としては各
部に加熱ヒーターを挿入する方式、高周波による直接
誘導加熱方式などが有効である。

【００３９】［熱間固化圧力：４〜１０ｔ／ｃｍ²］上
述したように加熱された金型内の粉末成形体を塑性変形
させて粉末同士の強固な結合状態を確保するには圧縮時
の固化圧力は４ｔ／ｃｍ²以上１０ｔ／ｃｍ²以下である
ことが必須である。圧力が４ｔ／ｃｍ²よりも小さい場
合には粉末同士が十分強固に結合しないために粉末固化
体の強度が低下する。一方、圧力が１０ｔ／ｃｍ²を越
えてもさらなる強固な結合力は得られず、粉末固化体の
強度も飽和する。逆に、圧力が大きくなることで金型の
摩耗や型壁への粉末の焼付きが著しく進行するために金
型寿命が短くなるといった経済上の問題が生じる。

【００４０】［加圧時間：３秒〜６０秒］金型からの熱
伝達のみで挿入されたアルミニウム合金粉末成形体を塑
性変形可能な温度域に瞬時に昇温し、粉末同士を強固に
結合・固化するためには金型を上記の温度域に保持しな
がら上型・下型で加圧圧縮し、成形固化するためにはこ
の際の加圧時間は３秒〜６０秒であることが必須とな
る。加圧時間が３秒よりも短い場合には粉末が十分に塑
性変形できる温度まで昇温させることができないために
粉末同士の結合力は小さくなり、その結果、加圧後の粉
末固化体の強度は著しく低下する。一方、加圧時間が６
０秒を越えるような場合、金型からの過剰な熱伝達によ
り粉末の準安定相・非平衡相が損なわれるため、粉末固
化体の硬さはビッカース硬度３５０ＭＨｖ以上の達成が
不可能となり、その結果、耐摩耗性は著しく低下し摺動
部材として実用できなくなる。

【００４１】［密度比：９７％以上］上記の工程により
得られた粉末固化体が十分な強度・靱性を有し、また使
用環境下での雰囲気の影響を受けないためには固化体内
に存在する空孔は連結空孔であってはならず、つまり独
立空孔である必要がある。このためには固化体の密度比
は９７％以上であることが必須となる。

【００４２】

【実施例】

（実施例１）常温においてアルミニウム合金粉末を図
２に示す粉末成形用金型により事前に成形し、この粉末
成形体９を図１に示す熱間成形固化用金型（図１で１，
２，３はそれぞれ上型，下型，臼である）内に挿入し、
加圧・圧縮することで４０×１５×５ｍｍの板状の粉末
固化体４を作製した。ここでは、金型（上下パンチ、
臼）内にヒーター５を挿入することで昇温を行った。粉
末の固化条件は表２に示すように本発明例はNo.１〜１
６であり、比較例としてNo.１７〜２４の条件にて成形
固化した。尚、使用したアルミニウム合金粉末は１０³
〜１０⁶℃／秒の凝固速度を有する噴霧粉末であり、そ
の合金組成は表３内のNO.６である。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】次に、このようにして得られた固化体の耐
摩耗性を評価すべく、共晶鋳鉄を相手材として図３に示
すようなピンオンディスクタイプの摩耗試験機により試
験を行った。試験条件に関しては相手材である共晶鋳鉄
をディスク材１１（回転側形状１０５ｍｍφ×５ｍｍ）
に用い、回転速度Ｖは１０ｍ／秒、ピン１０（８ｍｍφ
×１５ｍｍ）側に付与する荷重Ｐ（図中矢印）は５ｋｇ
ｆ／ｍｍ²と一定とし、また摩耗試験はＡＴＦ油中にて
実施した。粉末固化体の物理的・機械的特性（熱膨張
率、ビッカース硬度および杭折力）と摩耗試験結果（粉
末固化体および相手材である共晶鋳鉄の摩耗量の測定結
果）を表４に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】本発明例１〜１６では粉末固化体のビッカ
ース硬度は目標値の３５０ＭＨｖであり、かつ抗折力は
目標値の６５０ＭＰａを十分に満足している。摩耗試験
結果においても粉末固化体自身および相手の共晶鋳鉄材
の摩耗損傷量も少ないことから、耐摩耗性と相手攻撃性
に優れている。一方、比較例１〜８に関して、比較例１；上・下型の温度が低いために粉末同士が十分
に結合せず、固化体の強度が低下した結果、摩耗試験中
に固化体に割れ発生。比較例２；上・下型の温度が低いために粉末同士が十分
に結合せず、固化体の強度が低下した結果、摩耗試験中
に固化体に割れ発生。比較例３；臼の温度が低いために粉末同士が十分に結合
せず、固化体の強度が低下した結果、摩耗試験中に固化
体に割れ発生。比較例４；加圧時間が短かったために粉末同士が十分に
結合せず、固化体の強度が低下した結果、摩耗試験中に
固化体の摺動面が部分的に欠損。比較例５；長時間加熱により準安定相・析出相が粗大化
し、粉末固化体は脆化による強度低下を生じたために、
摩耗試験中に固化体の摺動面が部分的に欠損。比較例６；長時間加熱により準安定相・析出相が粗大化
し、粉末固化体は脆化による強度低下を生じたために、
摩耗試験中に固化体の摺動面が部分的に欠損。比較例７；固化面圧が低いために粉末同士が十分に結合
せず、固化体の強度が低下した結果、摩耗試験中に固化
体に割れ発生。比較例８；固化圧力が高すぎたために粉末固化体が臼の
内壁と焼付きを生じるといった問題が発生。比較例９；成形温度が高いために準安定相・析出相が粗
大化し、粉末固化体は脆化による強度低下を生じたため
に、摩耗試験中に固化体の摺動面が部分的に欠損。比較例１０；成形温度が高いために準安定相・析出相が
粗大化し、粉末固化体は脆化による強度低下を生じたた
めに、摩耗試験中に固化体の摺動面が部分的に欠損。

【００４８】（実施例２）常温においてアルミニウム
合金粉末を図２に示す粉末成形用金型により事前に成形
し、この粉末成形体を図１に示す熱間成形固化用金型
（上・下型および臼）内に挿入し、加圧・圧縮すること
で４０×１５×５ｍｍの板状の粉末固化体を作製した。
ここでは、金型（上下パンチ、臼）内にヒーターを挿入
することで昇温を行った。噴霧粉末の合金組成、凝固速
度および噴霧後の粉末粒径（最大・平均）は表３に示す
とおりであり、本発明例はNo.１〜１５で、比較としてN
o.１６〜３３の粉末を成形固化した。尚、粉末の固化条
件は表２内のNo.２を適用した。

【００４９】次に、このようにして得られた固化体の耐
摩耗性を評価すべく、実施例１にて上述したと同様のピ
ンオンディスク摩耗試験により試験を行った。粉末固化
体の物理的・機械的特性（熱膨張率、ビッカース硬度お
よび抗折力）と摩耗試験結果（粉末固化体および相手材
である共晶鋳鉄の摩耗量の測定結果）を表５に示す。

【００５０】

【表５】

【００５１】本発明例１〜１５では粉末固化体のビッカ
ース硬度は目標値の３５０ＭＨｖであり、かつ抗折力は
目標値の６５０ＭＰａを十分に満足している。摩耗試験
結果においても粉末固化体自身および相手の共晶鋳鉄材
の摩耗損傷量も少ないことから、耐摩耗性と相手攻撃性
に優れている。一方、比較例１〜１８に関して、比較例１；Ｓｉ添加量が０％であるために十分な剛性・
硬度が得られず、その結果耐摩耗性が著しく低下。比較例２；Ｓｉ添加量が４％と少ないために十分な剛性
・硬度が得られず、その結果耐摩耗性が著しく低下。比較例３；Ｓｉ添加量が１７％と多いために粉末固化体
を脆化させ、その結果摩耗試験中に固化体に割れ発生。比較例４；Ｓｉ添加量が２０％と多いために粉末固化体
を脆化させ、その結果摩耗試験中に固化体に割れ発生。比較例５；ＦｅおよびＮｉの合計添加量が４％と少ない
ために粉末固化体の十分な剛性・硬度が得られず、その
結果耐摩耗性が著しく低下。比較例６；ＦｅおよびＮｉの合計添加量が１４％と多い
ために粉末固化体を脆化させ、その結果摩耗試験中に固
化体に割れ発生。比較例７；高融点金属元素Ｘの添加量が０％であるため
に十分な硬度が得られず、その結果耐摩耗性が著しく低
下。比較例８；高融点金属元素Ｘの合計添加量が１％である
ために十分な硬度が得られず、その結果耐摩耗性が著し
く低下。比較例９；高融点金属元素Ｘの合計添加量が９％と多い
ために粉末固化体を脆化させ、その結果摩耗試験中に固
化体に割れ発生。比較例１０；高融点金属元素Ｘの合計添加量が８％と多
いために粉末固化体を脆化させ、その結果摩耗試験中に
固化体に割れ発生。比較例１１；Ｃｕ添加量が０％であるために十分な粉末
固化体の強度が得られず、その結果摩耗試験中に固化体
の摺動面が部分的に欠損。比較例１２；Ｍｇ添加量が０％であるために粉末同士が
十分に結合せず、そのために粉末固化体の強度が低下
し、摩耗試験中に固化体の摺動面が部分的に欠損比較例１３；噴霧粉末の平均粒径が９０μｍであり、そ
の凝固速度が１０³℃／秒よりも小さいために粉末内の
析出相・晶出相が粗大化し十分な硬度が得られず、その
結果耐摩耗性が著しく低下。比較例１４；噴霧粉末の最大粒径が２５０μｍであり、
その凝固速度が１０³℃／秒よりも小さいために粉末内
の析出相・晶出相が粗大化し十分な硬度が得られず、そ
の結果耐摩耗性が著しく低下。比較例１５；硬質粒子の合計添加量が１容積％であるた
めに十分な剛性・硬度の向上効果が得られず、その結果
耐摩耗性のさらなる向上無し。比較例１６；硬質粒子の合計添加量が５０容積％と多い
ために粉末固化体を脆化させ、その結果摩耗試験中に固
化体に割れ発生。比較例１７；硬質粒子の平均粒径が１３μｍであるため
に粉末固化体の脆化を招き、その結果粉末固化体の強度
低下による固化体の欠損発生。比較例１８；硬質粒子の最大粒径が３５μｍであるため
に粉末固化体の脆化を招き、その結果粉末固化体の強度
低下による固化体の欠損発生。

【００５２】（実施例３）表３中のNo.２の合金組成
を有した噴霧粉末を造粒法、混合法等の機械的粉砕・再
凝集処理により、表６に示すような流動度を有した粉末
を分類し、各々を図２中の粉末成形用金型（上・下型お
よび臼）を用いて臼内に給粉し、表２内のNo.２の粉末
成形条件にて３９．８× １４．８× ７．５ｍｍの板状
の成形体を作製した。その固化状況についても表６に示
す。

【００５３】

【表６】

【００５４】本発明例１〜３に関しては艮好な形状を有
した粉末固化体が得られた。一方、比較例１〜３に関し
てはそれぞれ流動性が十分でないために金型端部および
コーナー部への粉末充填が不十分となり、その結果金型
から離型後、粉末固化体のその部分が欠落・欠損し、良
好な形状が得られない。

【００５５】

【発明の効果】本発明により物理的・機械的特性に優
れ、特に高硬度で且つ耐摩耗性に優れた高密度焼結アル
ミニウム合金を高い経済性で製造することが出来る。そ
の結果、従来の鉄製コンプレッサー部品のベーン、シュ
ー、サイドプレート等、自動車部品のオイルポンプロー
ター等、または、事務機器のローラー、ギヤ、軸受け等
の摺動部品に適用でき、軽量化・小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】粉末固化体の製造装置を示す正面図である。

【図２】粉末固化体の成形体の成形金型を示す正面図で
ある。

【図３】粉末固化体のピンオンディスク摩耗試験装置の
正面図である。

【符号の説明】１：上型２：下型３：臼４：粉末固化体５：ヒーター６：上型７：下型８：臼９：粉末成形体１０：ピン１１：ディスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヤング率が１００ＧＰａ以上で且つビッ
カース硬度が３５０ＭＨｖ以上で、さらに抗折力が６５
０ＭＰａ以上であることを特徴とする高硬度耐摩耗性ア
ルミニウム粉末合金。
【請求項２】一般式Ａｌ―ａ・Ｓｉ―ｂ・Ｔ―ｃ・Ｘ
―ｄ・Ｃｕ―ｅ・Ｍｇ（但し、Ｔ；Ｆｅ，Ｎｉのどちら
か一方または両方の元素、Ｘ；Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，
Ｚｒの１種または２種以上の元素であり、且つａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅはそれぞれ重量％でａ；５〜１５％、ｂ；５
〜１２％、ｃ；２〜６％、ｄ；０．４〜８％、ｅ；０．
２〜４％であり、残部が実質的にアルミニウムおよび不
可避的不純物）なる組成であることを特徴とする請求項
１記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金。
【請求項３】前記請求項２記載の組成からなるアルミ
ニウム粉末合金であって、前記Ｓｉ成分が粒径１μｍ以
下のＳｉ晶であり、前記Ｔ成分がＡｌと最長径部で３μ
ｍ以下のＡｌ―Ｆｅ，Ａｌ―Ｎｉ，Ａｌ―Ｆｅ―Ｎｉ系
の金属間化合物であり、前記Ｘ成分が粒径１μｍ以下で
あり、これらの成分が上記形態で素地中に均一に分散し
ていることを特徴とする請求項２記載の高硬度耐摩耗性
アルミニウム粉末合金。
【請求項４】前記請求項２記載の組成からなるアルミ
ニウム粉末合金において、最大粒径２０μｍ、平均粒径
１０μｍ以下であるような炭化物、酸化物、窒化物から
選ばれた少なくとも１種以上の硬質粒子が素地中に２〜
４０体積％均一に分散することを特徴とする請求項２ま
たは請求項３記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合
金。
【請求項５】原料粉末である急冷凝固アルミニウム合
金粉末或いは機械的粉砕再凝集処理アルミニウム合金粉
末を冷間成形もしくは３００℃以下の温間成形し、この
粉末成形体を内面温度を３５０℃〜５５０℃に保持した
金型（臼）に挿入し、これをどちらか一方もしくは両方
を３５０℃〜５５０℃に保持した上型（上パンチ）と下
型（下パンチ）により圧力４〜１０ｔ／ｃｍ²での３秒
〜６０秒間の加圧圧縮により真密度比９７％以上に熱間
成形固化することを特徴とする請求項１記載の高硬度耐
摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方法。
【請求項６】前記請求項５における加圧圧縮による成
形固化後に粉末固化体を３００〜５００℃に０．５〜４
Ｈｒ加熱し、あるいはさらに水冷後２００℃以下で時効
処理を施すことを特徴とする請求項５記載の高硬度耐摩
耗性アルミニウム粉末合金の製造方法。
【請求項７】原料である急冷凝固アルミニウム合金粉
末或いは機械的粉砕再凝集処理アルミニウム合金粉末
は、一般式Ａｌ―ａ・Ｓｉ―ｂ・Ｔ―ｃ・Ｘ―ｄ・Ｃｕ
―ｅ・Ｍｇ（但し、Ｔ；Ｆｅ，Ｎｉのどちらか一方また
は両方の元素、Ｘ；Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｚｒの１種
または２種以上の元素であり、且つａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
はそれぞれ重量％でａ；５〜１５％、ｂ；５〜１２％、
ｃ；２〜６％、ｄ；０．４〜８％、ｅ；０．２〜４％で
あり、残部が実質的にアルミニウムおよび不可避的不純
物）なる組成であることを特徴とする請求項５または請
求項６記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製
造方法。
【請求項８】原料粉末である急冷凝固アルミニウム合
金粉末の凝固速度は１０³℃／秒以上であり、且つ１０⁶
℃／秒を越えないことを特徴とする請求項５または請求
項６記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製造
方法。
【請求項９】原料粉末である急冷凝固アルミニウム合
金粉末は噴霧法により製造された粉末であり、且つそれ
が最大粒径１５０μｍ以下、平均粒径５０μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項５乃至請求項８記載の高硬度
耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方法。
【請求項１０】原料粉末である急冷凝固アルミニウム
合金粉末或いは機械的粉砕再凝集処理アルミニウム合金
粉末は、そのままで或いは機械的な造粒処理や混合処理
によりオリフィス４ｍｍφでの粉末の流動度が６０秒／
５０ｇ以下であることを特徴とする請求項５乃至請求項
９記載の高硬度耐摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方
法。
【請求項１１】原料粉末である急冷凝固アルミニウム
合金粉末或いは機械的粉砕再凝集アルミニウム基複合粉
末が、前記請求項５記載の冷間成形もしくは温間成形で
の給粉前に３００℃以下に加熱されていることを特徴と
する請求項５乃至請求項１０記載の高硬度耐摩耗性アル
ミニウム粉末合金の製造方法。
【請求項１２】前記請求項７記載の組成を有する急冷
凝固アルミニウム合金粉末或いは同組成を有する機械的
粉砕再凝集アルミニウム基複合粉末において、前記請求
項４記載の硬質粒子を添加・混合した後、機械的粉砕・
混合・再凝集法の組み合わせによりこれら粒子を素地中
に均一に分散した急冷凝固アルミニウム合金粉末或いは
機械的粉砕再凝集アルミニウム基複合粉末を使用するこ
とを特徴とする請求項７乃至請求項１１記載の高硬度耐
摩耗性アルミニウム粉末合金の製造方法。
【請求項１３】前記請求項７記載の組成を有するアル
ミニウム合金溶湯において、前記請求項４記載の硬質粒
子を添加し、さらに溶解鋳造法や誘導溶解法によりこれ
ら粒子を溶湯中に均一に分散させた後、噴霧法により作
製した急冷凝固アルミニウム合金粉末或いは機械的粉砕
再凝集アルミニウム基複合粉末を使用することを特徴と
する請求項７乃至請求項１１記載の高硬度耐摩耗性アル
ミニウム粉末合金の製造方法。