JPS6281249A

JPS6281249A - 耐摩耗性材料の製造法

Info

Publication number: JPS6281249A
Application number: JP21944785A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshida; 政博吉田; Kazuyoshi Oka; 岡　一嘉; Susumu Inumaru; 犬丸　晋
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1987-04-14
Also published as: JPH0245937B2

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】（技術分野）本発明は、耐摩耗性材料の製造法に係り、特にコンプレ
ッサ用ベーン材で代表される耐摩耗性部材に好適に用い
られ得る、優れた特性を有する素材を安価に且つ連続的
に製造する方法に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来から、コンプレッサ用ベーン材を代表とする、耐摩
耗特性や高強度特性等が必要とされる摺動部材には、Ａ
３９０合金（Ａｊ！　−１８％Ｓ　ｉ　−４，５％Ｃｕ
−０，５５％Ｍｇ）などのＡｌ−３ｉ系鋳物合金が多用
されてきた。しかしながら、そのような鋳物合金には、
巣或いは介在物の巻込みなどの鋳物欠陥が発生・し易く
、且つ歩留りが悪い問題があった。また、耐摩耗性を向
上させるために、この種の合金には、初晶Ｓｉ粒子を微
細化する処理剤（Ｐなど）の添加を行なう必要もあった
。。

一方、上記のような鋳物を用いることなく、連続鋳造に
より押出ビレットを作り、押出法にょってベーン材を製
造する手法もあるが、この方法では、Ｓｉ含有量が高く
なると、初晶Ｓｉが均一、微細に分散した押出ビレット
を作ることが難しくなり、従って押し出して得られるベ
ーン材の品質が不均一となる問題がある他、押出ダイス
の摩耗が著しく、又コスト的にも、ビレットの加熱や押
出プロセスを必要とし、不利である。更に、この方法で
も、鋳物合金と同様に、初晶Ｓｔ粒子微細化処理が必要
とされているのである。

（発明の構成）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするところは、品質の安
定した且つ耐摩耗性に優れた、コンプレッサ用ベーン材
等の摺動材として好適に用いられる耐摩耗性材料を提供
することにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明にあって
は、Ｓｔを主合金成分とするアルミニウム合金溶湯を、
水冷による高冷却状態の下に水平連続鋳造して、所定の
板状鋳造材を得ると共に、連続的に製出される該鋳造材
を鋳造装置に連設した切断装置によって所要長さに切断
する工程を含み、更にその後かかる切断された鋳造材に
切削加工などの所定の加工を施すようにしたことにあり
、これによって品質の安定した、且つＳｉ晶出粒子が微
細な耐摩耗性材料を、簡略化された製造プロセスによっ
て、極めて効率的に製造し得ることとなったのである。

（構成の具体的な説明）ところで、かかる本発明を実施するに際しては、例えば
第１図に示されるようにして行なわれることになる。す
なわち、第１図（ａ）において、２はタンディツシュで
あり、このタンディツシュ２内に、所定のＳｉを主合金
成分とするＡ／合金溶湯４が収容、保持されている。な
お、このへ２合金溶湯４としては、共晶、亜共晶、更に
は過共晶領域の、一般に、Ｓｉ含有量が２〜３０重景％
のＡｌ−３ｔ系、Ａｌ−３ｉ−Ｃｕ系、Ａ１Ａ１−３ｉ
−Ｃｕ−系等のＡＡ合金溶湯が用いられることとなる。

そして、このタンディツシュ２内のＡ１合金溶湯４は、
該タンディツシュ２の下部を通じて、水平方向に配置さ
れた筒状の直接水冷鋳型６内に導かれる。この鋳型６は
、その内部に設けられた冷却水室内を流通せしめられる
冷却水８にて冷却され、またそれによってタンディツシ
ュ２から導かれたＡＩ１合金溶湯４を冷却、凝固せしめ
、そしてかかる凝固によって得られる板状鋳造材ＩＯが
ピンチロール１２やテーブルローラ等によって、水平方
向に取り出されるのである。なお、直接水冷鋳型６は、
目的とする板状鋳造材１０の断面形状に対応したスリッ
ト状の鋳込孔を有している。また、かかる直接水冷鋳型
６から連続的に取り出される板状鋳造材１０の完全な凝
固を図るため、第１図（ｂ）に示されるように、かかる
鋳型６の鋳込孔の鋳造材出口部分に、前記冷却室に通じ
る噴出口１４が設けられ、８亥噴出口１４を通じて噴出
する冷却水８にて、かかる板状鋳造材１０の更なる冷却
が行なわれこととなる。

従って、このように、水平連続鋳造方式にてコンプレッ
サ用ベーン材の如き所定の板状鋳造材１０を連続的に鋳
造せしめることによって、かかる板状鋳造材１０の両側
の面が直接水冷により冷却せしめられることとなるため
に、高い冷却速度が得られ、これによって共晶Ｓｉや初
晶Ｓｔ等が均一に微細化されることとなるのである。そ
して、このために、共晶の改良処理或いは初晶Ｓｉｍ細
化のための処理を殆ど必要とせず、またそのようなＳｉ
微細化のための添加剤を添加する場合においても、従来
に比べて少量でよく、その歩留りが著しく向上するので
ある。

因みに、Ａ／！−４〜１２％Ｓｉ合金の亜共晶、共晶合
金は、共晶Ｓｉ晶出相粒子が粗大な場合において切削性
、耐摩耗性が劣化するが、本発明手法によれば、共晶Ｓ
ｉ粒は１０μｍ以下となり、機械的性質が効果的に改善
されることとなる。しかも、この場合において、Ｎａ、
Ｓｒなどの微細化剤による改良処理は必要とされないの
である。

また、／Ｍｔ−１３〜３０％Ｓｔの過共晶合金では、初
晶Ｓｉが大きくなると、切削工具の摩耗、耐摩耗性が悪
くなるため、通常５０〜１００μｍの初晶Ｓｉ粒をＰ（
リン）添加により、２０〜４０μｍとしているが、本発
明手法によれば、急冷効果により微細化剤としてのＰを
添加することなく、微細な初晶Ｓｉ粒が得られるのであ
る。

なお、本発明に従って鋳造される板状鋳造材１０は、一
般に板厚／板幅の比が１／２以下のものであり、通常、
板厚としては約５鰭程度〜３０ｍｍ程度、又板幅として
は約３０龍〜２５０　ｍｍ程度のサイズにおいて、連続
的に鋳造されることとなる。

特に、本発明にあっては、高い冷却状態を得る上におい
ても板厚の薄い方が望ましく、特に１５龍以下の板厚の
鋳造材１０が好適に鋳造され、このような薄肉化に伴う
大きな冷却速度によって、鋳造材内部の晶出物をより効
果的に微細化、均一化し得るのである。

そして、このように連続的に水平鋳造して得られた板状
の鋳造材１０は、第１図（ａ）に示される如き、鋳造装
置に連接された切断装置（例えばフライングソーなど）
１６によって所要長さに切断され、そして得られた鋳造
片１８に対しては、更にその後、切削加工などの所定の
加工が施されて、目的とする耐摩耗性材料として仕上げ
られるのである。

なお、この耐摩耗性材料への加工を容易に或いは簡略化
するためには、板状鋳造材１０の形状を、第２図（ａ）
〜（ｄ）に示される如き最終製品形状に近い形状にする
ことが望ましく、これによって仕上切削加工量などの所
定の加工工程における加工量を少なくて済ませることが
出来る。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明手法に従えば、
耐摩耗性、高強度を必要とする部材が最終製品に近い形
娼容湯から直接、連続的に得られることとなり、また連
続鋳造方式のために鋳造材品質が安定しており、従来の
鋳物等で観察される欠陥は殆ど認められないのである。

しかも、板状鋳造材、特に薄板を直接水冷によって鋳造
するため、高い冷却速度が得られ、共晶Ｓｔや初晶Ｓｔ
が微細となり、そのために共晶の改良処理或いは初晶Ｓ
ｔ微細化のための処理が殆ど必要とされず、仮にそのよ
うな処理が必要である場合においても、結晶粒微細化剤
などの処理剤の添加量は従来に比べて少量でよく、且つ
その歩留りも向上するのである。

さらに、本発明手法により製造される部材の耐摩耗性、
強度などの特性は、従来材に比べて優れたものであり、
しかもその製造プロセスが簡略化されて、コストダウン
を図ることも可能であって、そこに本発明の大きな工業
的意義が存するのである。

（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにするが、本発明が、そのような実施例
の記載によって同等限定的に解釈されるものではないこ
とが、理解されるべきである。

また、本発明は、上記した具体例や、以下に例示の実施
例の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、
当業者の知識に基づいて種々なる変形、改良、修正など
を加えた形態において実施され得るものであり、本発明
が、そのような実施形態のものをもその範囲に含むもの
であること、言うまでもないところである。

実施例　１／１−１３％Ｓｔなる組成のＡＮ合金溶湯を用いて、第
１図（ａ）に示される鋳造装置によって、板厚：８ｎ、
゛板幅：６０鶴の薄板材１０を通常の水平連続鋳造手法
に従って連続的に鋳造し、そしてこの連続的に得られる
鋳造材１０を、切断装置（フライングソー）１６によっ
て所望の長さに切断した。

かくして得られた鋳造材は、鋳造時に上下両面からの直
接水冷により急冷されたものであるところから、そのデ
ンドライトアームスベーシングは４〜６μｍであった。

この値から冷却速度を推定すると、１００〜ｂった。また、得られた鋳造材中のＳｉ粒子径は２０〜３
０μｍであり、従来の如き初晶Ｓｉの微細化処理を実施
していないのにも拘わらず、微細化処理並のＳｔ粒径を
得た。しかも、この鋳造材は、長平方向においてもＳｉ
粒が均一に微細化されていることが認められた。

そして、かくして得られた、切断装置１６によって切断
された所定寸法の素材（鋳造片１８）は、その後最低限
の切削加工を施すことによって、目的とするコンプレッ
サ用ベーン材として用いることが出来た。

一方、Ｓｉ含量が略同様なＡ３９０合金溶湯を用いて、
常法に従ってベーン材用鋳物を鋳造したところ、巣の発
生や酸化物の巻込みが認められ、更には初晶Ｓｉの沈降
による初晶Ｓｉの偏析も認められて、性能的にも、品質
上においても不良であった。

また、Ａ３９０合金溶湯を用い、通常の連鋳法にて押出
ビレット（６″φ）を鋳造したところ、鋳塊中央部、即
ち低冷却速度になるに従って初晶Ｓｉが粗大となり、鋳
肌部分から鋳塊中央部まで１０μｍ〜４０μｍ程度の初
晶Ｓｉ粒径変化を示した。

実施例　２Ａｌ−８％５ｉ−２％Ｃｕ　−０，８％Ｍｇなる組成の
Ａ７！合金溶湯を用い、実施例１と同様にして水平連続
鋳造を行ない、板厚＝１０鶴、板幅：１００ｍｍの連続
した薄板材を製造した。次いで、この薄板材を切断装置
（フライングソー）１６によって所定の長さに順次切断
した後、得られた薄板材片（１８）を切削加工すること
により、目的とするコンプレッサ用ベーン素材とした。

このベーン素材中の共晶Ｓｉ粒は水平鋳造手法による高
冷却によって著しく微細化され、また組織も均一なもの
であった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）！訳本発明を実施するための水平連続鋳造
装置の一例を示す縦断面説明図であり、第１図（ｂ）は
、その直接水浴鋳型の出口部分を示す拡大説明図であり
、第２図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明に従って製造
される板状鋳造材の断面形状を示す説明図である。２：タンディツシュ　　　　４：Ａ６合金溶湯６：直接
水冷鋳型　　　　　８：冷却水１０：板状鋳造材　　　
　　１２：ピンチロール１４：噴出口　　　　　　　１
６：切断装置１８：鋳造片出願人　　住友軽金属工業株式会社（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｉを主合金成分とするアルミニウム合金溶湯を
、水冷による高冷却状態の下に水平連続鋳造して、所定
の板状鋳造材を得ると共に、連続的に製出される該鋳造
材を鋳造装置に連設した切断装置によって所要長さに切
断する工程を含み、更にその後かかる切断された鋳造材
に切削加工などの所定の加工を施すことを特徴とする耐
摩耗性材料の製造法。
（２）前記アルミニウム合金溶湯が、合金成分としての
Ｓｉを２〜３０重量％の割合で含むものである特許請求
の範囲第１項記載の耐摩耗性材料の製造法
（３）前記板状鋳造材が、３０〜２５０ｍｍの板幅及び
１５ｍｍを越えない板厚を有するものである特許請求の
範囲第１項又は第２項記載の耐摩耗性材料の製造法。