JPS63243207A - Ａｌ系粉末成形体の製造方法 - 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】 （技術分野） 本発明はＡＩｌ系粉末成形体の製造方法に係り、特にア
ルミニウム（Ａ１）若しくはその合金粉末またはこれに
セラミック材料を混入せしめてなる複合原料から、ＣＩ
Ｐ成形または金型成形及び押出成形して、目的とする成
形体を製造する方法の改良に関するものである。

（従来技術） 従来より、Ａｌ若しくはその合金粉末やこれにセラミッ
ク材料を混入せしめてなる複合物の如き粉末状原料（Ａ
Ｊ系鉛粉末から、目的とする形状の成形物を得るための
一つの手法として、第４図に示される如き押出成形法が
知られている。

そして、この押出成形法にあっては、かかるＡｊ２系粉
末をそのまま押出機において押出成形することが出来な
いところから、先ず、かかる原料粉末をＣＩＰ成形（Ｃ
ｏｌｄ　ｌ５ｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）または金型
成形して、所定形状の粉末圧縮物（圧粉体）と為した後
、かかる粉末圧縮物をＡ１缶に封入して脱気せしめ、次
いでホットプレスにより粉末圧縮物を緻密化した後、か
かる粉末圧縮物の表面に存在するＡβ缶材料を切削等に
よって取り除くことにより、初めて、押出成形が可能な
ビレットが得られ、そしてこの得られた粉末ビレットを
用いて、押出成形することにより、目的とする形状の粉
末成形体が製造されているのである。

（問題点） しかしながら、かくの如き押出成形法による粉末成形体
の製造手法にあっては、ＣＩＰ成形または金型成形によ
り得られる粉末圧縮物の脱気処理のために、かかる粉末
圧縮物を封入せしめるためのＡ１缶が必要とされ、この
ためコストが高くなる問題があったのであり、また脱気
工程において真空保持密封用の装置も必要となり、これ
がコストを上昇せしめ、更には粉末圧縮物をＡ１１缶に
封入した状態で処理を行なうために、緻密化後において
脱缶操作が必要となり、このために歩留りが下がり、ま
たコストを押し上げているのである。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる従来の問題を解決する
ために為されたものであって、その特徴とするところは
、（ａ）Ａｌ若しくはその合金粉末またはこれにセラミ
ック材料を混入せしめてなるものをＣＩＰ成形または金
型成形して、所定の粉末圧縮物を得る工程と、（ｂ）該
粉末圧縮物を脱気装置に装入し、真空排気下において、
後工程で加えられる温度以上に加熱して脱気することか
らなる高温脱気処理を少なくとも施す工程と、（Ｃ）該
脱気処理された粉末圧縮物を前記脱気装置から取り出し
て、直ちに、所定の押出機のコンテナ内に搬送、セット
せしめる工程と、（ｄ）該押出機のコンテナ内を真空排
気して、前記粉末圧縮物の脱気を行なう工程と、（ｅ）
真空排気下の該押出機のコンテナ内において、ステムに
よる押圧作用によって前記粉末圧縮物をホットプレスし
て、緻密化する工程と、（ｆ）かかる緻密化された粉末
圧縮物を押出ダイスを通じて押し出し、目的とする押出
成形物を得る工程とを含むことからなる、Ａｌ系粉末成
形体の製造方法にある。

（具体的構成） ところで、かくの如き本発明に従うＡｌ系粉末成形体の
製造方法の一例に係る工程が、第１図に示されているが
、そこにおいては、従来法とは異なり、ＣＩＰ成形また
は金型成形した粉末圧縮物をＡ１缶に封入することなく
、脱気処理−ホットプレス（緻密化処理）−押出成形を
連続して行なうようになっている。

かかる例示の工程に基づいて、本発明の構成を更に具体
的に説明するならば、先ず、本発明において用いられる
粉末原料としては、ＡＪ粉末若しくはＡ１合金粉末があ
り、一般に、通常の粉末成形に採用されている粒度範囲
において、本発明が適用されることとなる。また、本発
明は、かかるＡｌ若しくはその合金粉末に、更に所定の
セラミック材料を混入せしめてなる複合粉末原料に対し
ても、適用可能である。なお、ここで混入せしめられる
セラミック材料としては、例えば粉末状の他、長繊維状
、短繊維状、ウィスカー状等の形態のものであり、一般
に容量基準で５０％以下、特に１０〜３０％程度の割合
でＡ１若しくはその合金粉末に混入せしめられることと
なる。

そして、このような粉末原料は、それから、所定形状の
粉末圧縮物を得るために、常法に従って、金型成形され
たり、或いはＣＩＰ成形、換言すれば冷間静水圧プレス
によって圧縮成形せしめられる。なお、このＣＩＰ成形
は、よく知られているように、粉末原料が所定のゴム製
治具に充填せしめられて、高圧の液体にて加圧を行ない
得る加圧容器内に収容され、そして所定の高圧液体の作
用によって圧縮せしめられることにより、目的とする形
状、例えば柱状の粉末圧縮物とされるのである。

なお、このＣＩＰ成形に際しての加圧圧力は、粉末原料
の種類や所要圧縮密度により適宜に決定されることとな
るが、Ａ１合金粉末圧縮物の場合にあっては、圧縮密度
二６５〜７０％のものを得るには、１０ｋｇ／＊ｍ２程
度以上の圧力が作用せしめられることとなる。また、こ
の際の加圧保持時間としても、圧縮物における圧縮密度
差が惹起されない程度において適宜に決定されるもので
あるが、一般に、５秒程度で充分である。

次いで、かくの如きＣＩＰ成形または金型成形操作にて
得られた粉末圧縮物は、そのまま脱気装置に装入され、
そして真空排気下において、後工程で加えられる温度以
上に加熱して脱気することからなる高温脱気処理が少な
くとも施されることとなる。この脱気処理は、例えば第
２図（ａ）及び（ｂ）に示される如き脱気装置を用いて
、連続的に実施されるものである。

ところで、この第２図（ａ）及び（ｂ）に示される脱気
装置においては、その脱気室２内が、入口側から出口側
に、真空排気室４、真空排気・加熱室６、待機室８に順
次仕切られていると共に、それら室内を粉末圧縮物１０
が入口側から出口側に順次搬送せしめられ得るようにな
っている。そして、脱気室２内に装入された粉末圧縮物
１ｏは、先ず、真空排気室４にて常温下に脱気処理が施
され、次いで真空排気・加熱室６にて高温下で脱気処理
が施されて、粉末圧縮物１０内に含まれている水や水素
ガス等が除去せしめられる。

なお、真空排気は、ロータリポンプ等の真空ポンプにて
行なわれ、１０Ｔｏｒｒ以下の真空度が得られれば、粉
末圧縮物１０の脱気を充分に行なうことが出来る。また
、真空排気・加熱室６における加熱温度は、原料粉末の
種類（特に合金系）等によって種々異なり、それぞれの
粉末圧縮物１０に応じた温度が適宜に設定されることと
なるが、目的とする成形体製品の膨れを防ぐために、後
工程（押出、鍛造、熱処理等）での温度以上に、粉末圧
縮物１０が加熱せしめられるようにする必要がある。ま
た、その際の加熱時間としては、粉末圧縮物１０の中心
部の温度が加熱温度に到達するのを考慮して決定するの
が望ましい。

さらに、かかる真空排気・加熱室６内における高温脱気
処理により脱気の完了した粉末圧縮物１０は、それを次
工程へ搬送するために、真空排気のみが行なわれるよう
にした脱気室２出口側の待機室８に移される。なお、こ
の待機室８における真空度は、前室と同様に１ＱＴｏｒ
ｒ以下とされている。

次いで、この脱気を完了した粉友圧縮物１０は、脱気装
置（具体的には、その待機室８）から取り出され、そし
て所定の押出機に直ちに搬送され、そのコンテナ内にセ
ットせしめられることとなるが、この搬送セント操作は
大気中で行なわれるところから、それは可及的に短時間
において行なわれることが望ましい。

そして、この押出機に搬送されて、そのコンテナ内にセ
ットされた粉末圧縮物１０は、先ず、第３図（ａ）に示
されるように、かかるコンテナ内を真空排気することに
よって、軽い脱気処理が施される。即ち、この脱気処理
工程においては、押出機のコンテナ１２の前後に真空フ
ード１４をそれぞれ取り付けて、コンテナ１２の内部を
外部から遮断し、そして真空排気することにより、コン
テナ１２内に配置される粉末圧縮物１０を脱気処理する
のである。なお、その際の真空度は、３８−Ｑ　Ｔｏｒ
ｒ以下で充分であり、また時間としても、数分程度で充
分である。けだし、粉末圧縮物ｌＯの大気接触時間が短
時間であるために、コンテナ１２内では短時間の真空排
気で脱気が出来るのである。また、押出機前面には、ダ
イステム１６が粉末圧縮物１０との間に盲ダイス１８を
介してセットされ、一方、押出機後面には、押出ステム
２゜が押盤２２に対向してセットせしめられている。

このように、コンテナ１２内において更に脱気処理の施
された粉末圧縮物１０には、続いて、第３図（ｂ）に示
されるように、真空排気下において押盤２２を介しての
押出ステム２ｏによる加圧に基づくところのホットプレ
ス操作が施され、これによって、粉末圧縮物１０の緻密
化が行なわれる。この緻密化処理によって、製品の膨れ
等の問題が回避され、また得られる製品の物性が向上せ
しめられることとなる。また、かかる緻密化のための真
空排気及びホットプレス操作に際して、コンテナ温度は
、一般に、次工程の押出温度と同様な温度に保持されて
いることが望ましい。

次いで、かくの如きホットプレス操作によってコンテナ
１２内において緻密化された粉末圧縮物１０は、第３図
（ｃ）に示される如く、常法に従って、押出ステム２０
による押出作用にて、盲ダイス１８と交換された押出ダ
イス２４から、所望の形状、寸法に押出成形され、以て
目的とする押出成形物２６が成形されるのである。

従って、このような工程によって、ＣＩＰ成形または金
型成形された粉末圧縮物をＡ１缶に封入することなく、
そのまま脱気−ホットプレス−押出を連続して行なうよ
うにすることによって、従来法では必須とされるＡ１缶
が不要となり、それによってコストが効果的に低減され
得ると共に、真空保持密封用の装置も不要となり、更に
は緻密化後の脱缶も不要となって、作業工程の簡略化と
共に、歩留りが効果的に向上され得て、この点において
も、コストの低減が効果的に達成され得たのである。ま
た、上記した方法に従えば、脱気−ホットプレス−押出
を連続して行ない得るところから、それらの工程を自動
化するのが容易である利点も生ずるのである。

なお、本発明は、上記の具体例に基づく例示の構成以外
にも、また以下に示す実施例の他にも、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
々なる変更、修正、改良等を加えた形態において実施さ
れ得るものであることが、理解されるべきである。

例えば、ＣＴＰ成形または金型成形や押出成形、更には
それらの成形に用いられる装置等は、公知の各種の手法
並びにそれに用いられている装置が、何れも、本発明に
おいて使用可能である。

（実施例） 以下に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本
発明の実施例を挙げることとするが、本発明が、かかる
実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでな
いことは、言うまでもないところである。

先ず、ＡＡ合金粉末（化学成分：Ａｆｆ−２２％５ｉ−
１，５％Ｃｕ　−０，７％Ｍｇ−６％Ｆｅ、粒径：２９
７μｍ以下）を用いて、第１図に示される本発明方法、
第４図に示される従来法（比較法１）、脱気の後、ホッ
トプレス時に真空排気を行なわない方法（第５図；比較
法２）及び脱気を行なわず、しかもホットプレス時にも
真空排気を行なわない方法（第６図；比較法３）の四種
類の方法に従って、成形操作を行なった。なお、何れの
方法においても、寸法：１５０ｍφＸ３５０ｎ”、密度
ニア０％の圧縮物を用いた。

そして、本発明に従う第１図の方法の場合においては、
脱気の温度を５００°Ｃ１加熱保持時間を１時間とし、
その際の真空度を０．２　Ｔｏｒｒとした。

また、ホットプレス時の真空度は１００Ｔｏｒｒであっ
た。更に、ホットプレス及び押出時の温度は４３０℃と
した。

一方、従来法（比較法１）の場合においては、上記の本
発明法と同一条件で脱気を行なった後、真空保持、Ａ！
缶密封し、ホットプレスによる緻密化及び脱缶を行ない
、次いで予熱押出を行なった。また、比較法２の場合に
おいては、第２図に示される脱気装置によって脱気を行
なった後、押出機にてホットプレス押出を行なったが、
ホットプレス前の真空排気は行なわなかった。更に、比
較法３の場合においては、圧縮物を脱気せず、押出機に
てホットプレス押出を行なった。この比較法３の場合に
おいても、ホットプレス前の真空排気は行なわなかった
。

以上の各方法に従って成形して得られた押出材について
、２５０℃における引張性質（耐力、引張強さ、伸び）
、Ｈ２ガス量及び５００°Ｃにて１時間加熱保持した後
の膨れ有無を調査し、その結果を、下記第１表に示した
。

かかる第１表の結果から明らかなように、本発明法によ
り成形して得られた押出材は、従来法と略同等の特性が
得られたが、比較法２や比較法３のホットプレス時に真
空排気を行なわない方法にて成形した押出材は、本発明
法及び従来法のものよりも、高温での伸びが小さく、Ｈ
２ガス量が多く、膨れも発生した。

なお、本発明法と同等の特性を有する押出材を与える従
来法（比較法１）にあっては、先に詳細に検討したよう
に、脱気・緻密化（ホットプレス）のために、圧縮物を
Ａ１缶に封入せしめるものであるところから、かかるＡ
Ａ缶の使用に伴うコストアンプを招くこととなることは
勿論、そのようなＡ１缶の使用によって、真空保持密封
用装置が必要となり、また緻密化後における脱缶操作が
必要となり、その工程が複雑となると共に、得られる押
出材の大きなコストアップの要因となることが認められ
た。

第１表 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明にあっては、Ｃ
ＩＰ成形または金型成形された粉末圧縮物を、Ａ１缶に
封入することなく、そのまま、脱気−ホットプレス−押
出する工程に従って、目的とする成形体を得るようにし
たものであるところから、従来法において使用されてい
るＡＪ缶が全く不要となり、これによって、コストが著
しく低減され得ると共に、従来の脱気工程において使用
されている真空保持密封用の装置も不要となるのであり
、更には従来法では緻密化後の脱缶が必要であったが、
そのような操作も不要となり、これによって歩留りが向
上され、またコストも有利に低減され得たのであり、そ
こに、本発明の大きな工業的意義が存するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の一例を示す工程図であり、第２
図（ａ）は、本発明に従う脱気工程を実施するための脱
気装置の平面図、（ｂ）は、その正面図であり、第３図
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、本発明工程に
おけるコンテナ内での真空排気処理、ホットプレス処理
及び押出成形操作を示すための断面説明図であり、第４
図は、従来法を示す工程図であり、第５図及び第６図は
、それぞれ、実施例において比較のために実施された比
較法２及び比較法３を示す工程図である。 ２：脱気室　　　　　　４：真空排気室６：真空排気・
加熱室　８：待機室 １０：粉末圧縮物　　　１２：コンテナ１４：真空フー
ド　　　１６：ダイステムＩ８：盲ダイス　　　　２ｏ
：押出ステム２２：押盤　　　　　　２４：押出ダイス
２６：押出成形物 出願人　　住友軽金属工業株式会社 第１図 （ａ）　　第３図 （ｂ） ｔ （Ｃ） 第４図 第５図 第６図 罎Ｊ先工耗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａｌ若しくはその合金粉末またはこれにセラミック材料
   を混入せしめてなるものを成形して、所定の粉末圧縮物
   を得る工程と、 該粉末圧縮物を脱気装置に装入し、真空排気下において
   、後工程で加えられる温度以上に加熱して脱気すること
   からなる高温脱気処理を少なくとも施す工程と、 該脱気処理された粉末圧縮物を前記脱気装置から取り出
   して、直ちに、所定の押出機のコンテナ内に搬送、セッ
   トせしめる工程と、 該押出機のコンテナ内を真空排気して、前記粉末圧縮物
   の脱気を行なう工程と、 真空排気下の該押出機のコンテナ内において、ステムに
   よる押圧作用によって前記粉末圧縮物をホットプレスし
   て、緻密化する工程と、 かかる緻密化された粉末圧縮物を押出ダイスを通じて押
   し出し、目的とする押出成形物を得る工程とを、 含むことを特徴とするＡｌ系粉末成形体の製造方法。