JPS61136641A - 酸化還元反応を利用した合金の製造方法 - 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、金属酸化物が微細に分散された合金に係り、
更に詳細には酸化還元反応を利用してかかる合金を製造
する方法に係る。

従来の技術 金属酸化物が微細に分散された合金（複合材料）は、従
来より一般に、■金属酸化物の粉末とベース金属の粉末
とを混合し、該混合粉末を高温度に加熱して焼結させる
所謂粉末冶金法、■金ＷＲＷ！ｉ化物の粉末にて多孔質
体を形成し、該多孔質体にベース金属の溶湯を浸透させ
る方法、■ベース金属と該ベース金属よりも酸化物形成
傾向の高い金属元素とよりなる固体金属を形成し、該固
体金属の表面より固体金属内にＷＩＭを供給することに
より、固体金属内にて前記酸化物形成傾向の高い金属を
酸化させる所謂内部酸化法等にて製造されている。

発明が解決しようとする問題点 上述の■及び■の方法に於ては、金属酸化物が微細に分
散された合金を比較的低廉に且能率良く製造し得るが、
ベース金属と金Ｉｍｓ！化物との組合せが相互に化学的
に安定な組合せに限定されるため、任意の組成の合金を
製造することが困難であり、またベース金属と金属酸化
物との間の界面接着力が不十分になり易いため、他の部
材と摺動摩擦されても金属酸化物が脱落したりすること
がない強力な合金を製造することができないという問題
がある。特に■の方法に於ては、扮末間に存在していた
空気や雰囲気ガスが焼結工程後に合金中に残存すること
を完全に回避することが困難であるため、密度１００％
の合金を製造することが困難であり、焼結工程に於て高
温度への加熱及び雰囲気のｌ１１１１１等が必要である
という問題がある。また上述の■の方法に於ては、ベー
ス金属と金属酸化物との間の界面接着力が高く、優れた
特性を有する合金を製造し得るが、固体金属をその融点
近傍の高温度に長時間加熱しなければならないため、合
金の製造コストが高く、また合金の体積が比較的大きい
場合にはその中心部まで良好に金属酸化物が分散された
状態にすることが困難であり、更には金ｌ１ｉＸ！！！
化物の大きさ、形状、分散状態等を制御することが困難
であるという問題がある。

尚本願出願人は特願昭５８−１３８１０号に於て、第一
の金属と該第一の金属よりも低い融点を有する第二の金
属とよりなる合金の製造方法にして、前記第一の金属よ
りなる多孔質体を形成し、該多孔質体を鋳型内に配置し
、該鋳型内に前記第二の金属の溶湯を波瀾し、前記溶湯
を前記多孔質体内に浸透させることにより前記第一の金
属と前記第二の金属とを合金化させ、前記多孔質体の領
域に前記第二の金属が単独では実質的に存在しない合金
を形成することを特徴とする合金の製造方法を提案した
。この方法によれば、従来の方法によっては製造するこ
とができない合金をも製造することができるが、この方
法によっては金属酸化物が微細に分散された合金を製造
することはできない。

本発明は、金属酸化物が微細に分散された合金を製造す
る従来の方法に於ける上述の如き問題に鑑み、金属酸化
物が微細に分散された任意の組成の合金を低廉に且能率
よく製造することのできる合金の製造方法を提供するこ
とを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、第一の金属と該第
一の金属よりも酸化物形成傾向の高い第二の金属とを含
む合金の製造方法にして、前記第一の金属と酸素との化
合物を固体微綱片として準備し、前記化合物と前記第二
の金属とを混合して合金化させる過程に於て前記第二の
金属を前記化合物中の酸素にて酸化せしめることを特徴
とする合金の製造方法によって達成される。

発明の作用及び効果 本発明によれば、第一の金属と酸素との化合物が固体微
綱片として準備され、前記化合物と前記第二の金属とが
混合されて合金化される過程に於て前記第二の金属が前
記化合物中の酸素にて酸化せしめられ、これにより化合
物と第二の金属との混合物中にて第二の金属の酸化物が
形成されると共に、第一及び第二の金属及び第二の金属
の酸化物が酸化還元反応に伴なう熱によって加熱される
ので、第二の金属の酸化物が微細に分散され旦第二の金
属の酸化物とベース金属との界面接着力が高く、しかも
第一の金属と第二の金属との合金化が良好に行われた合
金を能率良く低廉に製造することができる。

本発明の方法に於ては、前記化合物は前記第二の金属に
酸素を供給しこれを酸化させ得るものであれば如何なる
化合物であってもよく、本発明の一つの詳細な特徴によ
れば、前記化合物は第一の金属の酸化物又は複合酸化物
である。

本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、化合物は第一
の金属の酸化物又は複合酸化物よりなり、第二の金属は
溶湯であり、該溶湯が保有する熱によって化合物と第二
の金属との間の酸化還元反応が惹起される。従ってこの
場合には化合物と第二の金属との混合物を高温度に長時
間加熱することは不要であり、従来の内部酸化法の場合
に比して遥かに能率良く巨装置に合金を製造することが
できる。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、第一の金
属とＭｉとの化合物の固体微細片を含む多孔質体が形成
され、第二の金属が溶湯として準備され、該Ｍｉ湯が多
孔質体中に浸透せしめられる。

従ってこの方法によれば、ベース金属中に第二の金属の
酸化物が微細に旦均−に分散された合金を容易に製造し
得るだけでなく、固体微細片の大きさや形状、多孔質体
中に於ける固体微細片の体積率等を変化させることに゛
より、製造される合金中に於ける第二の金属の酸化物の
大きさ、形状、分散状態、ベース金属に対する比率等を
任意に制御することができ、また製造されるべき合金の
体積が比較的大きい場合にも内部まで良好に金ｆｆｉ酸
化物が分散された合金を製造することができる。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、第一の金
属と酸素との化合物の固体微細片を含む多孔質体が形成
され、該多孔質体中に溶湯が浸透せしめられる場合に於
て、多孔質体はそれに溶湯が浸透せしめられるに先立ち
、室温以上の温度、好ましくは溶湯を構成する金属の融
点以上の湿度に予熱される。このことにより溶湯が多孔
質体中に浸透せしめられる際に溶湯が多孔質体によって
大きく冷却されることが回避され、また多孔質体と溶湯
との濡れ性が改善されるので、溶湯を多孔質体内に良好
旦迅速に浸透させることができ、これにより密度が実質
的に１００％である合金を能率良く製造することができ
る。

本Ｒ＃１の更に他の一つの詳報な特徴によれば、溶湯を
多孔質体内に浸透させる場合に於ては、溶湯は加圧され
る。このことにより溶湯が多孔質体内へより一層良好且
迅速に浸透せしめられ、また合金の製造能率が更に一層
向上される。

尚本発明の方法に於ては、固体微綱片は粉末、不ａ統ｍ
帷、切粉、薄片等であってよく、特に固体微細片が粉末
である場合には製造される合金の組織を微細化するため
には、粒径が１００μ以下、特に５０μ以下であること
が好ましい。また溶湯を加圧してそれを多孔質体内に浸
透させる場合に於ては、溶潟に対する加圧は任意の方法
により行われてよいが、特に高圧鋳造法、ダイカスト鋳
造法、遠心鋳造法、減圧鋳造法、低圧鋳造法の如き所謂
加圧鋳造法を応用することにより行われることが好まし
い。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例１ 第１図はこの実施例に於て使用された高圧鋳造装置を示
す縦断面図である。図に於て、１は鋳型を示しており、
該鋳型は多孔質体２及び溶湯３を受入れるモールドキャ
ビティ４を有している。溶ｉ１３はプランジャ５により
所定の圧力に加圧されるようになっている。また図示の
高圧鋳造装置はモールドキャビティ４内にて凝固した凝
固体を鋳型１より取出すためのノックアウトビン６を有
している。

上述の如く構成された高圧鋳造装置を用い、第一の金属
としてＭＯを選定し、第二の金属とじてＡ１を選定して
Ａ１２０ａが微細に分散されたＭＯ−Ａ１合金を製造し
た。

まず平均粒径が４４μであり純度が９８ｗｔ％であるＭ
００３粉末を加圧力６００ｋｇ／１ｌＩＩＩ＋にて圧縮
成形することにより、かぎ密度が２．３５！ＩＩ／ＣＯ
である１５Ｘ１５ｘ８Ｑ１１１＠の多孔質体を形成した
。

次いで多孔質体を大気中にて６００℃に予熱した後、第
１図に示されている如く２５０℃の鋳型１のモールドキ
ャビティ４内に配置した。次いでモールドキャビティ４
内に湯温８００℃、純度９９゜７ｗｔ％の純アルミニウ
ムの溶ｉ１３を注渇し、溶湯３をプランジャ５により加
圧力約５００　ｋ＜１／ｃＩＩにて加圧し、その加圧状
態を溶湯が完全に凝固するまで保持し、これにより溶湯
３を多孔質体２内に浸透させ、Ｍ２Ｏ３とＡ１との間に
て酸化還元反応を行わせると共にこれらを合金化させた
。ｒｍｆ１３が完全に凝固した後、ノックアウトピン６
により鋳型１より凝固体を取出し、該凝固体より純アル
ミニウムのみよりなる部分を機械加工によって除去する
ことにより、Ａｌｌ！０３が微細に分散されたＭＯ−Ａ
１合金よりなる直方体を切出した。

第２図は上述の如く製造されたＭｏ−Ａｌ合金の断面組
織を１００倍にて示す光学顕微鏡写真である。この第２
図に於て、白っぽい部分はＭＯ−Ａ１合金相の部分であ
り、灰色の部分はＡｌｌ！０３とＡ１との混合組織の部
分である。第２図より、この実施例によれば、均−且微
細な組織を有しＡ・　　　＋ｔＯＳが微相且均−に分散
されたＭｏ−Ａｌ合金（マクロの組成は４２’ｌｌｔ％
ＭＯ，３７ｗｔ％Ａ１．２１ｗ【％０、Ａｌ２Ｏ３含有
率は４４．６ｗｔ％）を製造することができることが解
る。また上述の如く製造されたＭＯ−Ａ１合金について
ＥＰＭＡ分析及びＸ線口折試験を行った。ＥＰＭＡ分析
の結果を第３図乃至第６図に示す。尚これらの図に於て
、第３図はＥＰＭＡ二次電子像であり、第４図乃至第６
図はそれぞれＭＯ面分析写真、ＡＩ面分析写真、０面分
析写真である。第３図に於て、白っぽい部分はＭＯ−Ａ
１合金相の部分であり、黒い部分はＡＩとＡｌｇＯａと
の混合組織の部分である。また第４図乃至第６図に於て
、白い部分はそれぞれＭＯｌＡｌ、Ｏの存在している部
分を示している。これら第３図乃至第６図からも明らか
である如く、上述のＥＰＭＡ分析及びＸ線口折試験の結
果より、製造された合金の組織中には、１ｙｌｏ−Ａ１
合金相部分と、溶湯成分であるＡ１がＶ０Ｏ３の酸素に
より酸化されることにより形成されＡ１中に微柵且均−
に分散されたＡＩ　２０３とが存在していることが認め
られた。

尚具体的実施例としては示されていないが、上述の実施
例の場合と同様の要領にてＶ２Ｏ５、ＷＯ！！、ＦｅＯ
３、ＭｎＯ！、ＣＯＯ，、Ｍｆｌｙ　Ｏ５、Ｔａ　Ｏｓ
　、Ｔ！　０２）Ｃｒ　Ｏ３、Ｎ！　Ｏにて多孔質体を
形成し、各多孔質体中に純アルミニウムの溶湯を含浸さ
せることにより種々の合金を製造したところ、これらの
いずれに於てもＶ−Ａ１合金相の如き合金相の他に、前
記金属酸化物のｆｉ素によりＡ１が酸化されることによ
り形成されＡ１中に微細且均−に分散されたＡＩｚＯｓ
が形成されていることが認められた。また上述の実施例
の合金を含むこれらの合金はいずれも強度、耐熱性、耐
摩耗性に優れていることが認められた。

１１１止 第７図はこの実施例に於て使用されたコールドチャンバ
式ダイカスト鋳造装置を示す部分Ｉ１１断面図である。

図に於て、８はダイス取付板を示しており、該ダイス取
付板には鋳込みスリーブ９及び固定ダイス１０が固定さ
れている。固定ダイス１０は図には示されていないラム
装置により第７図で見て左右の方向へ往復動される可動
ダイス１１と共働してモールドキャビティ１２を郭定す
るようになっている。モールドキャビティ１２内には第
一の金属よりなる多孔質体１３が配置されるようになっ
ている。鋳込みスリーブ９には図には示されていないシ
リンダーピストン装置により第７図で見て左右の方向に
往復動されるプランジャロッド１４の先端に固定された
プランジャ１５が嵌入されており、スリーブ９に設けら
れた注入口１６より注入された１ｆｆ）１１７がプラン
ジャ１５によりモールドキャピテイ１２内へ射出され加
圧されるようになっている。

上述の如（構成されたダイカスト鋳造装置を用い、第一
の金属としてＣＯを選定し、第二の金属としてＡ１を選
定してＡｌｐｈ３が微細に分散されたＧｏ　−Ｚｎ−Ａ
１合金を製造した。

まず平均粒径が１０μであり純度が９７ｗｔ％であるＣ
ｏｏ粉末を加圧カフ５０ｋ＜１／ｃｊにて圧縮成形する
ことにより、かさ密度が３．２ｏ／ｃｃである１５Ｘ１
５ｘ８０ｍｓ＋の多孔質体を形成した。次いで多孔質体
を大気中にて４００℃に予熱した後、多孔質体を第７図
に示されたダイカスト鋳造装置の２００℃の可動ダイス
１１のモールドキャビディ１２内に配置した。次いでプ
ランジャ５によりモールドキャピテイ１２内へ湯温６０
０℃のｚｎ−３０ｗｔ％Ａ１の溶湯１７を注入し、溶湯
１７を加圧力約５００ｋｇ／ＣＩＩにて加圧し、その加
圧状態を溶１１７が完全に凝固するまで保持し、これに
より溶湯１７を多孔質体１３内に浸透させ、Ｃ００とＺ
ｎ−Ａｌ合金との間にて酸化還元反応を行わせると共に
これらを合金化さＷた。溶湯１７が完全に凝固した後、
可動ダイス１１を固定ダイス１０より離型し、図には示
されていないノックアウトビンにより可動ダイス１１よ
り凝固体を取出し、該凝固体よりｚｎ−３ＱｌｌＦｔ％
Ａ１のみよりなる部分を機械加工によって゛除去するこ
とにより、Ａｌ２Ｏ３が微細に分散されたＣｏ　−Ｚｎ
　−Ａ１合金よりなる直方体を切出した。

第８図は上述の如く製造されたｃｏ　−Ｚｎ　−Ａ１合
金の断面組織を４００倍にて示す光学顕微鏡写真である
。この第８図に於て、白っぽい部分はＧｏ−Ａ１合金相
の部分であり、灰色の部分はＡｌ２Ｏ３とｚｎ−Ａ１合
金との混合組織の部分である。第８図より、この実施例
によれば、均−且微細な組織を有しＡ１２０ｉが微綱且
均−に分散されたＧｏ　−Ｚｎ−Ａ１合金（マクロの粗
或は４１ｗｔ％Ｃｏ、３３１Ｒ％Ｚｎ、１４ｗｔ％ＡＩ
　　、　１２ｗｔ％０、Ａｌ２０１含有率は２５．５ｗ
ｔ％）を製造することができることが解る。また上述の
如く製造されたＧｏ　−Ｚｎ−Ａ１合金についてＥＰＭ
Ａ分析及びｘｓ目折試験を行ったところ、Ｇｏ。

はＡ１によって還元されており、Ａ１の一部がＣＯｏの
酸素により酸化されることにより形成されたＡｔ　ｔ　
Ｏａがｚｎ−Ａ１合金相中に微相且均−に分散されてい
ることが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、この実施例
と同様の要領にてＶ！　Ｏ５、ＷＯｓ　、Ｍｎ　Ｏｓ　
、Ｎ　Ｉ　ＯｌＭｂｔ　Ｏｓ　、Ｔａ　Ｏｓ　、Ｔｉ　
Ｏ！　、Ｃｒ　！　０３　、Ｆｅ　ｔ　Ｏｓにて多孔質
体を形成し、各多孔質体にＺｎ−３０ｗｔ％Ａ１の溶湯
を浸透させることにより合金を製造したところ、いずれ
の合金に於ても金属酸化物がＡ１により還元されており
、金属酸化物の酸素によりＡ１の一部が酸化されること
により形成されたＡｌ　ｔ　Ｏ３が２ｎ−Ａ１合金相の
如き合金相中に微細且均−に分散されていることが認め
られた。また上述の実施例の合金を含むこれらの合金は
いずれも強度、耐熱性に優れていることが認められた。

ｉｌＬ 第９図はこの実施例に於て使用された横形遠心鋳造装置
を示す＠新面図である。図に於て、１９は端！！２０及
び２１により両端を閉じられた円筒形の鋳枠を示してい
る。鋳枠１９内には咳鋳枠に対し着脱自在に固定された
円筒形の鋳型２２が配置されている。鋳枠１９は二つの
ローラ２３及び２４上に回転可能に４！ｌ！置されてお
り、これらのローラ２３及び２４を介して図には示され
ていない７１１１７１機により軸線２５の周りに高速度
にて回転駆動されるようになっている。鋳型２２内には
多孔質体２６が配置され、また端壁２０に設けられた孔
に挿通された樋２７を経て溶）１２８が尋人されるよう
になっている。

上述の如く構成された遠心鋳造装置を用い第一の金属と
して１ｙｌｎを選定し、第二の金属として２ｎを選定し
てＺｎＯが微細に分散されたＭｎ　−２１１合金を製造
した。

まず平均粒径が１０μであり純度が９１ｗｔ％のＭ　ｎ
　Ｏを粉末を加圧力１５００ｋｕ／ノにて圧縮成形する
ことにより、かさ密度２．０ｇ／ｃｃの１５ｘ１５ｘＱ
Ｑｍ−の多孔質体を形成した。次いで多孔質体にｔＩ４
ｒＪの鍾を取付けた後、多孔質体を大気中にて８００℃
に加熱し、第９図に示されている如く内径１００■糊、
１００℃の鋳型２２内に軸線２５に沿って配置した。次
いで鋳型２２内に５ＷＡ５５０℃、純度９９．３ｗｔ％
の純亜鉛の溶ｍ２８を注入し、鋳枠１９及び鋳型２２を
２００　ｒｐ−にて回転させ、その状態を溶１１２８が
完全に凝固するまで維持し、これにより溶１１２８を多
孔質体２６内に浸透させ、Ｍ００！とｚｎとの間にて酸
化還元反応を行わせると共にこれらを合金化させた。

溶湯２８が完全に凝固した後、鋳型２２より円筒状の凝
固体を取出し、該凝固体より亜鉛のみよりなる部分を機
械加工によって除去することにより、ＺｎＯが微細に分
散されたＭｎ−２ｎ合金よりなる直方体を切出した。

第１０図は上述の如く製造されたＭｎ−７ｎ合金の断面
１１１１１１１を４００倍にて示す光学顕微鏡写真であ
る。この第１０図に於て、白っぽい部分はＭｎ−２ｎ合
金相の部分であり、灰色の部分はｚｎＯと７ｎとの混合
組織の部分である。第１０図より、この実施例によれば
、均−ｄ比較的微綱な組織を有しＺｎＯが微綱旦均−に
分散されたＭｎ　−７ｎ合金（マクロの組成は２０ｗｔ
％Ｍｎ、６８゜２ｖｙｔ％Ｚｎ　、１１．８ｗｔ％Ｏ，
Ｚｎ　Ｏ含有率は６０ｗｔ％）を製造することができる
ことが解る。また上述の如く製造されたＭｎ−Ｚｎ合金
についてＥＰＭＡ分析及びｘｅｉｏ折試験を行ったとこ
ろ、Ｍｎ０ｇはＺｎによって還元され、１ｙｌｎ−Ｚｎ
合金相部分とｚｎの一部がＭｎ　０２のＩｌｌ素により
還元されることにより形成されＺｎ中に微細且均−に分
散されたＺｎＯとが存在していることが認められた。ま
たこの合金は高い耐熱性及び摺動特性を有していること
が認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、上述の実施
例に於けるＭｎ　Ｏｆ粉末の代りにＰｂＯ粉末及びＣｕ
Ｏ粉末を用いて合金を製造したところ、ｚｎの一部がＰ
ｂＯ及びＣｕＯの酸素により酸化されることにより形成
されたｚｎＯがＺｎ中に微細に分散されていることが認
められた。

１ｉ１先 Ｍｎ　Ｏ！粉末を圧縮成形することにより１５ｘ１５Ｘ
Ｑ□＠１１Ｈの多孔質体を形成し、溶湯としてＭａ溶溶
湯使用し、第１図に示された高圧鋳造装置を用いて上述
の実施例１の場合と同様の要領にてＭ（ＩＱが微細に分
散されたＭｎ−Ｍｇ合金を製造した。尚この実施例に於
ける製造条件は以下の如くであった。

Ｍｎ　０２１）末の平均粒径：　　１．５７μＭｎ０ｔ
粉末の純度：　　９５ｗｔ％ 粉末に対する加圧カニ　　８００　ｋｇ／ノ多孔質体の
かさＴｆｉ度：　　２．Ｏｇ／ｃｃ多孔質体多孔熱体１
：　　５００℃ 鋳型の温ａ：　　２００℃ ＭＯ溶溶湯純ａ：　　９９．８ｗｔ％ ＭＱ溶瀾の湯温溶湯７５０℃ 溶湯に対する加圧カニ　　１０００ｋｏ／ノ第１１図は
この実施例に於て製造されたＭｎ　−Ｍｇ合金の断面組
織を４００倍にて示す光学顕微鏡写真である。この第１
１図に於て、白っぽい部分はＭｎ−Ｍｇ合金相の部分で
あり、灰色の部分はＭ（ＩＱとＭｇとの混合粗織の部分
である。第１１図より、この実施例によれば、均−且微
柵な組織を有しＭｇＯが微細且均−に分散されたＭｎ　
−Ｍｇ合金（マクロの組成は３５．６ｗｔ％Ｍｒｌ　、
　４３．４ｗｔ％ＭＵ、２１ｗｔ％Ｏ，ＭｇＯ含有率は
５２．５ｗｔ％）を製造することができることが解る。

また上述の如く製造されたＭｎ−ＭｔＪ合金についてＥ
ＰＭＡ分析及びＸＩ目抵折試験行ったところ、Ｍｎ０ｙ
がＭｇにより還元されており、Ｍｎ　−ＭＯ合金相部分
とＭａの一部がＭ００！の酸素により還元されることに
よって形成されＭａ中に微細且均−に分散されＩｃＭｇ
ｏとが存在していることが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、この実施例
と同様の方法によりＶｇ　Ｏｓ　、ＷＯ３、Ｍｏ　Ｏｓ
　、Ｎ　Ｉ　０１Ｃｏ　Ｏｑ　Ｎｂ　ｚ　Ｏｓ　、Ｔａ
　ｚＯｓ　、Ｔｉ　Ｏｅ　、Ｃｒ　ｔ　Ｏ３、ｌ：ｅ　
！　Ｏａ　Ｉｃて多孔質体を形成し、各多孔質体にｌｖ
１ｇ溶潟を溶湯させることにより合金を製造したところ
、いずれの合金に於ても金属酸化物がＭＯにより還元さ
れており、Ｍ（＋中にＭｏＯが微精且均−に分散してい
ることが認められた。また上述の実施例の合金を含むこ
れらの合金はいずれも強度、耐熱性、耐摩耗性に優れて
いることが認められた。

友ｉ九り まず平均粒径が１０μであり純度が９７．６ｗｔ％であ
るＴｉ粉末を大気中にて２５０℃に５分間加熱すること
により、粉末表面の酸素旧が３．５３ｗｔ％となるよう
粉末の表面を酸化させた。次いでＴｉ粉末を加圧力１２
００ｋ（１／ａｍ”にて圧縮成形することにより、かさ
密度１　、６ｏ　／ｃｃ、直径８０Ｉ１ｍ、高さ１０１
ｍ−の円柱状の多孔質体を形成した。

次いで多孔質体を真空炉内にて６００℃に予熱し、該多
孔質体を第１図に示された高圧鋳造装置の２００℃の鋳
型１のモールドキャピテイ４内に配置した。次いでモー
ルドキャピテイ４′内に湯温８００℃、ｌ＠度９９．７
ｗｔ％の純マグネシウムの溶湯３を注湯し、溶湯３をプ
ランジャ５により加圧力約１５００ｋＯ／ａｍ’にて加
圧し、その加圧状態を溶湯３が完全に凝固するまで保持
し、これにより溶湯３を多孔質体２内に浸透させ、Ｔｉ
粉末表面の丁１０２とＭｌ）との間にて酸化還元反応を
行わせると共にこれらを合金化させた。溶ＷＡ３が完全
に凝固した後、ノックアウトピン６により鋳型１より凝
固体を取出し、該凝固体より純マグネシウムのみよりな
る部分を機械加工によって除去することにより、Ｔｉ−
ＭＩＪ合金よりなる円柱体を切出した。

第１２図は上述の如く製造されたＴｉ−Ｍｕ金合金断面
組織を４００倍にて示す光学顕微鏡写真である。この第
１２図に於て、白色の島状に点在する部分はＭ（＋であ
り、灰色の粒状に点在する部分はＴｉであり、地の灰色
の部分はＴｉ−Ｍｇ合金相の部分である。第１２０図よ
り、この実施例によれば、均−且微細な粗織のＴｉ−Ｍ
ｇ合金（マクロの組成は３７．３ｗｔ％Ｔｉ　、３９．
４ｗｔ％ＭＱ　、　２３．３ｖｔ％０、Ｍ（ＩＱ含有率
は５８．３ｗｔ％）を製造することができることが解る
。また上述の如く製造されたＴ’１−Ｍｇ合金について
ＥＰＭＡ分析及びＸ＊目針折試験行ったところ、ＴｉＯ
２の最が少量であり、従ってＴｉ　０２とＭ（ｌとの間
の反応が僅かであるため、形成された筈のＭｇＯを確Ｗ
１′！ｌることはできなかったが、表面が酸化されてい
へいＴｉ１１末を用いて上述の実施例と同様に製造され
たＴｉ　−Ｍａ金合金場合よりも良好に合金化が進行し
ていることが認められた。また上述の合金の３５０℃に
於ける引張り強さは４００　ｋａ／　ｗ＋ｅ”であり、
優れた高温強度を有することが認められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、Ｆｅ、Ｎｉ
、ＣｏｔＶｌＷ、Ｎｂ、Ｔａ等の粉末の表面を強１１酸
化させて上述の実施例と同様の合金化を行ったところ、
これらの合金に於ても表面が強ＩＩＪＩＩ！２化されて
いない粉末が使用された場合に比して良好に合金化が進
行していることが認められた。またこれらの合金はいず
れも高い強度及び耐摩耗性を有するものであることが認
められた。

この実施例より、多孔質体を構成する金氏は完全な金属
酸化物である必要はなく、多孔質体を構成する金属の微
細片の表面部のみが酸化されたものであっても良く、こ
の場合にも金属酸化物と溶湯との間に於て酸化還元反応
が生じ、その際発生する熱により合金化が促進されるこ
とが解る。

１ｍ まず平均粒径が４４μであり純度が９８ｖｌｔ％である
Ｆｅｔ’ｓ粉末と、平均粒径が２５μであり純度が９９
．７ｗｔ％であるＮｔ粉末とを重量比にして５．１　：
４４．５の割合にて均一に混合し、該混合粉末を加圧力
１１００に９／７にて圧縮成形することにより、かぎ密
度５．００　／ｃｃ、　１５ｘ１５Ｘ８０１１の多孔質
体を形成した。次いで多孔質体に鋼製の鏡を取付けた後
、多孔質体を真空中にて６００℃に予熱し、該多孔質体
を第１図に示された高圧鋳造’ａｍの３００℃の鋳型１
のモールドキャピテイ４内に配置した。次いでモールド
キャビティ４内に湯温８００℃、純度９９．７ｗｔ％の
純アルミニウムの溶湯３を注湯し、溶湯３をプランジャ
５により加圧力約１０００ｋｇ／１ｌｌｌ！にて加圧し
、その加圧状態を溶湯３が完全に凝固するまで保持し、
これにより溶湯３を多孔質体２内に浸透させ、ｌ”ｅ　
！　ＯｓとＡＩとの間にて酸化還元反応を行わせると共
にこれらとＮｉとを合金化させた。溶ｗＡ３が完全に凝
固した後、ノックアウトビン６により鋳型１より凝固体
を取出し、該凝固体より純アルミニウムのみよりなる部
分を機械加工によって除去することにより、Ａｌ２０１
１が微細に分散されたＮｉ　−Ｆｅ−Ａ１合金よりなる
直方体を切出した。

第１３図は上述の如く製造されたＮｉ　−ｆ−ｅ　−Ａ
１合金の断面組織を４００倍にて示す光学顕微鏡写真で
ある。この第１３図に於て、白い部分はＮｉであり、明
灰色の部分はＮｉ　−Ｆｅ−Ａ１合金相の部分であり、
暗灰色の部分はＡＩ　！　ＯｓとＡ１との混合組織の部
分である。第１３図より。

この実施例によれば、均−且比較的微柵な組織を有しＡ
Ｉ　！　Ｏｓが微細且均−に分散されたＮ１−Ｆｅ−Ａ
ｌ合金（マクロの組成は６９．４ｗｔ％Ｎｉ、９．４ｗ
ｔ％ｌ：ｅ　、　１７．　Ｑｗｔ％Ａｌ　、４．２ｗｔ
％０、Ａ１２０１Ｉ含有率は９．０ｗｔ％）を製造する
ことができることが解る。また上述の如く製造されたＮ
ｉ　−Ｆｅ−Ａ１合金にライて、ＥＰＭＡ分析及びｘｍ
ａ折試験を行ったところ、ｌ”ｅ２０８はＡ１によって
還元されており、合金の組織中にはＮｉのみの部分と、
Ｆｅ−Ａｌ合金相部分と、Ｎｉ　−Ｆｅ−Ａｌ合金相部
分と、Ｆｅ２Ｏ２の酸素によりＡ１の一部が酸化される
ことにより形成されＡ１中に微細且均−に分散されたＡ
ＩｔＯ３とが存在していることが認められた。またこの
合金について硬さ試験を行ったところ、下記の表に示さ
れている如き結果が得られた。

ＬｕＬ瓜−マイクロビッカース硬さく１−ＩＶ　）室ｍ
　　　　　　　　６４８ ３５０℃　　　　　　　６０９ ５５０℃　　　　　　　５４２ ６５０℃　　　　　　　４８９ 尚具体的実施例としては示されていないが、Ｎｉ粉末の
代りに丁ｔ　、　Ｆｅ　、　Ｃｏ　ＳＮｂ　Ｎ　Ｔａ　
ｓＷ、ＭＯ、Ｍｎの粉末を用いた場合にも同様に合金化
されることが認められた。また金属酸化物としてｌ”ｅ
　ｔＯｓ　（Ｆ）代すに：、Ｔｉ　Ｏｔ　、　Ｎｂ　ｔ
　Ｏｓ、ＷＯｉ　、　Ｎ　ｉ　０１Ｍｎ０ｚ、ＭＯＯｓ
ＳＣｒ！０ｓ　Ｎ　Ｖ２０５を使用した場合にも同様の
合金化が生じることが認められた。またこれらの合金は
いずれも優れた強度、耐熱性、耐摩耗性を有することが
認められた。

この実施例より、金属酸化物の微細片と他の合金元素の
微細片とよりなる多孔質体が使用される場合にも金属酸
化物と溶湯との間に於て酸化還元反応が生じ、溶湯を構
成する金属の酸化物が微細に分散された所望の組成の合
金を製造し得ることが解る。

哀１１２− 平均粒径が５μであり純度が９９．２ｗｔ％であるＣＯ
之ＳｉＯ４粉末を加圧力１４００ｋｏ／ノにて圧縮成形
することにより、かさ密度２．３ｇ／ＣＣ，直径８ｏ■
―、高さ１０１Ｉの円柱状の多孔質体を形成し、該多孔
質体を４００℃に予熱した点を除き、上述の実施例１の
場合と同様の要領にて５ｉＱ２及びＡ　ｌ　ｔ　Ｏ３が
微細に分散されたＣｏ　−３ｉ−Ａ１合金を製造した。

尚この実施例に於ける製造条件は以下の如くであった。

鋳型の温度＝　２００℃ Ａ１溶濶の純度：　　９９．７ｗｔ％ ＡＩ　１ｉ１の１１　：　　８００℃ 溶潟に溶湯る加圧カニ　　１０００ｋ（Ｊ／７第１４図
はこの実施例に於て製造されたｃｏ　−８ｉ−Ａ１合金
の断面組織を４００倍にて示ず光学顕微鏡写真である。

この第１４図に於て、白っぽい部分はＧｏ−ＡＩ合金相
の部分であり、灰色の部分はＡｌ２Ｏ２及び５ｉｆｔと
Ａ１との混合組織の部分である。第１４図より、この実
施例によれば、均−且微椙な組織を有しＳ！Ｏｇ及びＡ
Ｉ　２０ａが微細且均−に分散さａｒｃ（：、ｏ　−３
ｉ　−Ａ１合金（マクロの組成は３４．８ｗｔ％Ｃ０１
８゜３ｗｔ％Ｓｉ　、３６．８ｗｔ％ＡＩ　、２０．１
ｗｔ％ｏ１Ｓｉ　Ｏｔ　及（ＦＡＩ　ｔ　Ｏｓ含有率は
それぞれ２７゜２ｗｔ％、１０．５ｗｔ％）を製造する
ことができることが解る。また上述の如く製造されたＣ
ｏ　−８ｔ−Ａ１合金についてＥＰＭＡ分析及びＸ線回
折試験を行ったところ、Ｃｏ２５ｉＯ＜はＡ１によって
還元されており、Ｃ０ｐＳｉＯ４が還元されることによ
り発生したＳｉｎｇとＡ１の一部がＣ０ｔＳ！０４の酸
素により酸化されることによって形成されたＡ　ｌ　ｔ
　Ｏ３とがＡ１中に微細且均−に分散していることが認
められた。

尚具体的実施例としては示されていないが、Ｆｅｔ　０
３　−Ｔｆ　Ｏｔ　、ｚｎ　ｏ−ｓｉ　ｏ！　’ｔ　Ｍ
ｎ　Ｓｉ　Ｃ４、ｐｂＭｏ０４　、Ｎａ３ＶＯ４、Ｎｔ
　Ｆｅｔ　０４　、Ｎａ　ｔ　ＷＯ４の如き他の複合酸
化物にて多孔質体を形成し上述の実施例と同様に合金化
を行ったところ、これらの複合酸化物もＡ１によって還
元され、Ａｌ２Ｏ３と５ｉＯｙ等がＡ１中に微狽旦均−
に分散されることが認められた。またこれらの合金は高
い強度及び耐熱性をＲすることが認められた。

この実施例より、第一の金属と酸素との化合物、即ち酸
化還元反応のための酸化剤は金属酸化物に限定されず、
ケイ酸塩、バナジン酸塩、鉄Ｗｌ塩、タングステン酸塩
の如き複合酸化物であってもよいことが解る。

以上に於ては本発明を種々の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であるこ
とは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合金の製造方法に使用されるに好適な
一つの高圧鋳造ＩＩを示す縦断面図、第２図は本発明に
従って製造されたＦｅ−Ａｌ合金の断面組織を１００倍
にて示す光学顕微鏡写真、第３図乃至第６図はそれぞれ
本発明に従って製造されたＦ１３−Ａ１合金のＥＰＭＡ
による１　０００倍の二次電子像、ＭＯ面分析写真、Ａ
Ｉ面分析写真、０面分析写真、第７図は本発明の合金の
製造方法に於て使用されるに好適なコールドチャンバ式
ダイカスト鋳造装置を示す部分縦断面図、第８図は本発
明に従って製造されたＣｏ　−Ｚｎ　−Ａ１合金の断面
組織を４００倍にて示す光学顕微鏡写真、第９図は本発
明の合金の製造方法に於て使用されるに好適な横形遠心
鋳造装置を示す縦断面図、第１０図乃至第１４図はそれ
ぞれ本発明に従って製造されたＭｎ−Ｚｎ合金、Ｍｎ−
Ｍｇ合金、Ｔｒ−ＭＯ合金、Ｎｉ　−１”ｅ−Ａ１合金
、Ｃｏ−８ｉ−Ａ１合金の断面組織を４００倍にて示す
光学顕微鏡写真である。 １・・・鋳型、２・・・多孔質体、３・・・溶湯、４・
・・モールドキャビティ、５・・・プランジャ、６・・
・ノックアウトビン、８−・・ダイス取付板、９−＃込
みスリーブ、１０・・・固定ダイス、１１・・・可動ダ
イス、１２・・・モールドキャビティ、１３・・・多孔
質体、１４・・・プランジャロッド、１５・・・プラン
ジャ、１６・・・注入０．１７・・・溶湯、１９・・・
鋳枠、２０１２１・・・端壁、２２・・・鋳型、２３．
２４・・・ローラ、２５・・・軸線、２６・・・多孔質
体、２７・・・樋、２８・・・溶湯特　許　出　願　人
　　トヨタ自動車株式会社代　　　理　　　人　　弁理
士　　明石　昌毅第１図 １００Ｏ 、゛第５甲　。 第　６　図 １００Ｏ 第　７　図 第　９　図 ）ζ４− （自　発） 手続補正書 昭和６０年２月４８ １、事件の表示　昭和５９年特許願第２５６３３７号２
）発明の名称 酸化還元反応を利用した合金の製造方法３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田布トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）　トヨタ自動串株式会社代表者　松　本　　清 ４、代理人 居　所　　の１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号
茅場町長岡ピル３Ｍ　電話５５１−４１７１６、補正の
対象　　明１１！ （１）明細書第１２頁第１２行乃至１３行の［Ｍｂ　ｔ
　Ｏｓ　、７ａ　Ｏｓ　、Ｔｉ　Ｏｓ　、　Ｃｒ　Ｏｓ
　ＪをＵｓ　、７ａ　！　Ｏｓ　、Ｔｉ　Ｏｔ　、Ｑｒ
　！　０二する。 （２）同第１６頁第６行乃至第７行のｒＭｎｏ＠、Ｎｉ
Ｎ１０ｌ　ｔ　Ｃ）＋　、Ｔａ　Ｏｓ　ＪをｒＭｎｏｔ
、Ｎｉ　Ｏｘ　Ｎｂ　ｔ　Ｏｓ　、７ａ　！　Ｏｓ　Ｊ
と補正する。 （３）同第２３頁第１５行乃至第１６行の［３７゜３ｗ
ｔ％Ｔｉ　、３９．４ｗｔ％Ｍｕ　、２３．３ｗｔ％Ｏ
１ＭａＯ含有率は５８．３ｗｔＪをｒ４６．７ｗｔ％Ｔ
ｉ１５１．５ｗｔ％ＭＱ　、１．６ｗｔ％０、Ｍ（ＩＱ
含有率は４．２ＷｔＪと補正する。 （４）同第２４頁第６行乃至Ｗｉ７行のｒ　４００　ｋ
。 ／■１」をｒ４０ｋＱ／ｍｓ！　ｊと補正する。 （５）同ｗＩ３０頁第６行乃至第７行のｒＭｎｓ＋Ｍｎ
５ｉＯ３Ｊと補正する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一の金属と該第一の金属よりも酸化物形成傾向
   の高い第二の金属とを含む合金の製造方法にして、前記
   第一の金属と酸素との化合物を固体微細片として準備し
   、前記化合物と前記第二の金属とを混合して合金化させ
   る過程に於て前記第二の金属を前記化合物中の酸素にて
   酸化せしめることを特徴とする合金の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項の合金の製造方法に於て、
   前記化合物は前記第一の金属の酸化物であることを特徴
   とする合金の製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項の合金の製造方法に於て、
   前記化合物は前記第一の金属の複合酸化物であることを
   特徴とする合金の製造方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかの合
   金の製造方法に於て、前記第二の金属は溶湯であること
   を特徴とする合金の製造方法。
5. （５）特許請求の範囲第４項の合金の製造方法に於て、
   前記固体微細片を含む多孔質体が形成され、該多孔質体
   中に前記溶湯が浸透せしめられることを特徴とする合金
   の製造方法。