JPS62199703A - Ａ１−Ｓｉ系粉末合金の熱間静水圧圧縮成形法 - 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合金粉末の成形法、特に、Ａ　Ｉ
　−Ｓｉ系合金粉末を熱間静水圧圧縮成形法（以下ＨＩ
Ｐと記す）によって高密度、高強度成形体を製造する方
法に関する。

「従来の技術］ 従来、アルミニウムおよびその合金粉末の表面は安定な
酸化被膜におおわれているために、これらの粉末の焼結
は困難とされてきた。

しかし、近年、アルミニウムおよびその合金の粉末冶金
技術の発展にともなって、これらの粉末を押出法で成形
した、高密度、高強度のアルミニウム合金粉末成形体が
開発されている。

これは、押出成形時に粉末表面がぜん断され、：粉末表
面の酸化被膜が破壊されて、粉末粒子間で金属接合が起
るためである。

一方、押出法では複雑な形状の部品を製作することが困
難であり、ざらに大径のものを製作するには大型の設備
を必要とする。

［発明が解決しようとする問題点ｊ 本発明は、従来技術の上記問題点を屏決し粉末成形法に
よって複雑な形状の部品を比較的簡単に製作する方法を
提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はアルミニウム合金粉末のＨＩＰ法について検討
し、ＨＩＰ法においても高密度、高強度のアルミニウム
成形体が得られることを明らかにしたものでおる。

すなわち、本発明の構成は、Ｓｉ：１０〜３５％を必須
成分として含有するアルミニウム合金粉末またはフレー
クを温度４１０℃以上５５０℃未満、時間５分以上、圧
力２００ｋ（Ｉｆ／　ｃｒＡ以上の条件で成形するＡＩ
　−ｓ　ｒ系合金粉末のＨＩＰ成形法である。

上記アルミニウム合金はＳｉ：１０〜３５％の外に必要
に応じてＣＵ：０．５〜１０％、Ｍｇ：０．３〜６％、
Ｍｎ：０．３〜９％、Ｆｅ：０．３〜９％、Ｎｉ：０．
３〜９％、ｚｒ：ｏ、ｏｉ〜９％を含有してもよい。

Ｓｉの作用は、ＨＩ　Ｐ処理の際に、硬い初晶Ｓｉによ
り、粉末表面の酸化膜が破壊され、焼結が促進される。

Ｓｌの含有量が１０％未満ではこの効果が充分でなく、
３５％を越えると切削性の悪化が目立つようになる。

Ｃｕおよび〜１ｇは時効硬化性を生じる成分で、更に常
温強度、耐摩耗性を向上さヒる。また、固溶硬化により
材料の高温強度も向上する。その含有量はＣＬＪについ
ては０．５％未満では充分でなく、１０％を越えても上
記効果は増大ヒず、耐食性が低下する。Ｍｇの場合は、
０．３％未満では効果が充分ではなく、６％を越えても
効果は増大せず合金の延［生が低下する傾向がある。

Ｍｎ、Ｆｅ、＼ｉ、Ｚｒは何れも合金の耐熱性、高温強
度を向上させる効果がおる。何れもその含有量が下限未
満では固化が充分ではなく、上限値を越えても効果の増
大がみられない。

Ｍｎの場合には上限値を越えると延性が著しく低下する
傾向がある。

つぎに、上記圧縮成形条件について説明すると、温度が
４１０℃未満では成形体の密度および強度が充分ではな
い。５５０℃を越えるとＳｉ粒子が粗大化し、粉末成形
材としての特徴が得られない。最適範囲は４５０〜５２
５℃でおる。

時間は５分未満では充分な強度、密度が得られず、必ま
り長時間貸しても効果は増大せず不経済でおる。最適範
囲は１０〜２０分である。

圧力は２００ｋｇｆ／　ｃｔＡ未満では充分な密度、強
度が得られずあまり高圧力でも効果が増大せず不経済で
ある。最適範囲は５００〜１５００ｋＯｆ／ＣＩＡであ
る。

この発明の方法で成形体を製造する工程を一般的に説明
すると第１図の工程図に示すように、まず、原料合金粉
末を調製する。工程１のＡＩまたはＡＩ　−Ｓｉ系合金
は通常のエアーアトマイズ粉末、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性
ガスアトマイズ粉末、Ｎ２ガスアトマイズ粉末およびそ
の他の方法で得られた粉末またはフレニク状のものであ
る。

工程２の金属粉末は、すでに説明したＣｕ、ＭＱ等、任
意成分の単一金属粉末またはＡＩ−ＣＬＪ、　Ａ　Ｉ−
Ｍ（７等の合金粉末あるいはＳｉ金属粉末またはＡｌ−
Ｓｉ系合金粉末である。

工程３の混合工程は、上記原料粉末の粒度分布の調整あ
るいは添加金属粉末を均一に分布させるのが目的であり
、省略してよいこともある。

工程４の圧縮工程は、冷間水圧プレスおるいは一軸圧縮
プレス等で圧縮をする。密度としては、真密度の９５％
以下にとどめることが好ましい。９５％以上の密度まで
圧縮すると、次の工程における脱気が充分に行えなくな
る。場合によっては、この圧縮工程を省略することもめ
る。

工程５の脱気、缶封入工程における脱気は、粉末表面の
吸着水の除去および粉末内部のガス成分（例えばＨ２ガ
ス）の除去を目的として行なう。脱気条件は粉末の製造
法、組成、粒度等によって異なる。

缶封入は、脱気した粉末が次のＨＩＰ工程まで真空保持
されるように容器内に粉末を封入する工程でおる。金属
製おるいはガラス製等でＨＩＰ処理条件で変形し得る材
料でつくられた容器を用いるのが適当でおる。

工程６の）−ＩＩＰ工程は粉末の緻密化と拡散接合とを
目的としてものである。

こうして得られた緻密なＨＩＰ処理材を機械加工、＠造
等で製品の形状に仕上げる。必要かあれば適当な熱処理
を施すこともおる。

［実施例］ 以下、実施例によって、本発明を具体的に説明する。な
お、実施例に記載の各成分の号（％）は重量％でおる。

実施例１ 第２図に示したとおりの工程で成形体をつくった。合金
粉末の組成は、Ｓｉ：２０％、Ｃｕ：２．０％、ＭＯ：
１．１％、Ａ１：残部である。この粉末はエアーアトマ
イズ粉で粒径２９７μｍ以下である。

一軸圧縮した成形体は、密度は真密度の８０％、寸法は
φ６３ｘ　１２０又とした。

脱気は温度４９５℃ｘ１ｈｒ、真空度１０−３丁ｏｒｒ
。

封入に用いた容器はアルミニウム缶である。

Ｈ１，Ｐ処理条件は第１表に示したとおりであり、それ
と製品である成形体の性質の関係を示している。

熱処理は４９５℃Ｘ１時間→水冷→１７５℃Ｘ６時間→
空冷する。

第１表 ※　１）押出材：粉末合金（ＨＩＰのものと同組成）の
押出成形材押出比１５、押出寸法１８φとした。

上記結果から明らかなように、ＮＯ２〜Ｎｏ１０の条件
では、いずれもＨＩＰ材の密度と殺械的性質は押出材の
ものと同等である。

また、ＮＯ５の条件では、Ｓｉ粒子が粗大化しているの
がみられた。

実施例２ 工程は第２図に示したとおりである。

合金粉末の組成は、下記の第２表に示したとおりで、粉
末の製法はエアーアトマイズ法、粉末の粒径は２９７μ
ｍ以下であった。

−軸圧縮をした成形体の密度は真密度の８０％、成形体
の寸法はφ６３ｘ　１２０３２とした。

脱気条件は温度４９５℃Ｘ１ｈｒ、　真空ａ１ｏ−３Ｔ
ｏｒｒ、封入容器はアルミニウム缶である。

ＨＩＰ条件は温度５００℃１圧力１０００ｋ（ｌｆ／ｃ
ｉ＋ｆ、時間６０分である。

熱処理はＴ６　（４９５℃Ｘ、　１１１ｒ−＋水冷→１
７５℃ｘ６ｈｒ→空冷）によった。

下記第２表は合金粉末の成分およびそれをＨＩＰ法およ
び押出法でそれぞれ成形した成形物の機械的性質を示し
たものである。

第２表 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればＩ−Ｉ　Ｉ　Ｐ法
によって、押出し材と同等な高密度、高強度のアルミニ
ウム合金を得ることができ、がっ、押出し法に比較して
複雑な形状の成形体を簡単な設備で製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための基本的な工程を例示し
た工程図。 第２図は実施例の工程を説明するための工程図でおる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ：１０〜３５％を必須成分として含有するアルミニ
   ウム合金粉末またはフレークを温度４１０℃以上５５０
   ℃未満、時間５分以上、圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ＾２以
   上の条件で成形することを特徴とするＡｌ−Ｓｉ系合金
   粉末の熱間静水圧圧縮成形法。