JPS6379934A - 金属粒子又は金属間化合物粒子分散型ダイカスト用複合材料及びその製造方法 - 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、金属間化合物粒子分散強化型合金及びその製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

金属間化合物ＡｌＮｉは高い規則化エネルギーを持ち、
ＮｉとＡｌの結合が強い故に優れた耐酸化性及び高硬度
を持つＢ　ｅ　ｒ　ｔ　ｈｏ　７１７３　ｉ　ｄｅ型化
合物である。

又、ＡｌＮｉ、ばＬｌ、型構造を持ち、耐酸化性及び高
温強度を持つ金属間化合物である。

これら金属間化合物は、アルミ合金溶湯中へ直接添加す
ることで短時間に溶解する為、従来、金属間化合物粒子
分散強化型合金は焼結法によって製造している。

従来の焼結法は、母相の微細金属粉末に、金属間化合物
粉末を添加して機械的に攪拌混合を行い、これをプレス
成形し、加熱焼結して金層間化合物粒子分散強化型合金
を製造するもので、加熱焼結したものを押出機、圧延機
により目的とする製品を製造する方法である。

しかしながら、従来の焼結法では、金属間化合物粉末と
母合金粉末を機械的に攪拌混合するのであるが、母合金
粉末に金属間化合物粉末を均一にマトリックスに分散混
合することは、粒子間の凝集、比重差等の為に困難であ
った。

又、プレス成形、加熱焼結に際して酸化が伴なう為に、
加熱焼結する過程で酸化防止方法及び装置が必要であり
、それ故に、寸法精度の高い製品、又強度的にも制約が
あり、経費の点でもかなりの問題をもっている為、安価
に粒子分散型合金を大量生産することは困難である問題
点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記問題点を解消しようとしたもので、従来、
金属間化合物粒子を合金溶湯中に添加すると溶解する為
に直接溶湯中に添加することは不可能とされていたもの
を、ダイカストマシンを使用することによって、直接溶
湯中に添加できて短時間の機械的攪拌により溶解せずに
金属間化合物を均一にマトリックスに分散させることが
でき、このことによって、延性を減じることなく、優れ
た機械的特性を有する金属間化合物粒子分散強化型合金
と、その製造方法を提供しようとするのが、その目的で
ある。

〔問題点を解決する為の手段〕

即ち本発明は、ニッケル粉末あるいはニッケル基金属間
化合物粉末を直接溶湯合金中へ添加し、攪拌混合した後
、ダイカストマシンに給湯することによって、粉末を均
一にマトリックスに分散させるようにして、上記問題点
を解決したのである。

〔実施例〕

以下本発明の合金と、その製造方法の実施例を詳述する
。

Ａ１５Ｎ＋　、　Ａ４　Ｎｒ　、　ＡｉＮｒｓ　　金属
間化合物粒子（４４μ直径以下）を直接Ａｌ１−３．．
５ｗｔ％〜８．Ｏｗｔ％Ｎｉ合金溶湯（６４０℃〜７０
０℃〕に投入添加し、この合金溶湯＋粉末１を、第１図
に示した攪拌混合装置の攪拌混合槽２に収容し、攪拌羽
根３をモーター４で回転させ、攪拌混合した。

攪拌混合後、ダイカストマシンに給湯した。

こ〜で、上記Ａｌ−３．５ｗｔ％〜８．Ｑｗｔ％Ｎｉ合
金は、優れた機械的性質を持ち、 かつ価格的にも低Ｎｉ％であるが為にマトリックスとし
て適している。

第２図はＡｌ−Ｎｉ組織状態を示し、第３図（イ）、Ｉ
ｐ）は１０ｗｔ％ＡｌＮｉ金属間化合物粉末を、Ａｌ−
５．７ｗｔ％〜６．　Ｏｗ　ｔ％Ｎ１溶湯中に投し、添
加攪拌混合後、金型にダイカストマシンで注湯して得ら
れた試験片の組織を示した写真である。

又、第３図（ハ）は、溶湯投入前の粒子を、第３５．７
ｗｔ％ 図に）は、ｌＱｗｔ％Ｎｉ粒子をＡＪ　−Ｎｉ溶湯中に
投入添加し、攪拌後、金型にダイカストマシンで注湯し
て得られた試験片の組織を夫々示した写真である。

第３図（イ）〜に）の各写真には、ＡｌＮｉ金属間化合
物粒子、およびＮｉ粒子が母合金に均一に分散している
ことが示されている。

Ｎｉ粒子及び金属間化合物ＡｌＮｉ粒子はＡ／−Ｎｉ合
金マトリックスとの結合力、又濡れ性は良いが、ＡＪ−
Ｎｉ合金溶湯中に長時間（１０分以上）保持し、攪拌混
合すると溶解する。

上述の金属間化合物粒子を合金溶湯中に投入添加して攪
拌混谷後、ダイカストマシンに給湯して引張試験用試験
片及び摩耗試験片を鋳造し、夫々の試験を行った。

尚、摩耗試験は大越式摩耗試験により無潤滑条件下で最
終荷重２．１ｋｇ、滑り距離２ｏｏ？？ｌ、滑り速度を
変化させて行い、摩耗痕幅より比摩耗量を測定した。

この試験結果を表−１、表−２及び第４図、第５図に示
す。

以下余白 表−１ 供試材基　３９０Ｒ，ＡＩ！−Ｎｉ−Ｍｇ、　Ｓｉ、Ｎ
、ＡＤＣＩＯ，ＡｌＮｉ／Ａｌ−Ｎｉ標準回転円板材料
名　ＰＣ２５ 表−２ 供試材基　３９０Ｒ，ＡＪ−Ｎｉ−Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎ、／
ＡＤＣＩＯ，ＡｌＮｉ／Ａｌ−Ｎｉ標準回転円板材料名
　　ＳＵＪ　２ 表−１は、相手材としてはＦｅ１２材を使用した時の３
９ＯＲ，ＡＡ’−Ｎｉ−Ｍｇ合金、Ｓｉ、Ｎ、粒子分散
強化合金、ＡｌＮｉ金属間化合物分散強化複合材（本発
明の材料〕の摩耗速度、摩耗距離、最終荷重、摩耗痕幅
、比摩耗量の結果であり、第４図はそれをプロットした
グラフであって、横軸に滑り速度を、縦軸に比摩耗量を
とったものである。

同図より、高速滑り速度の場合１．＋ＪＮｉ粒子分散強
化合金はＳｉ、Ｎ、粒子分散強化合金の倍以上の耐摩耗
性を有する。

表−２は相手材として、５ＵＪＺ材を使用した時の３９
ＯＲ、ｋｌ−Ｎｉ−Ｍｇ合金、Ｓｉ、　Ｎ番粒子分散強
化合金、ＡＪＮｉ全Ｎｉ化合物分散強化合金の摩耗量の
結果であり、第５図は、それをプロットしたグラフであ
り、横軸に滑り速度を、縦軸に比摩耗量をとったもので
ある。

同図より、高速及び低速滑り速度の場合、本発明の合金
（ＡＩ！Ｎｉ分散強化合金）は８１ｓｌ’Ｌ粒子分散強
化合金の倍近くの耐摩耗性が示された。

更に、機械的性質として、本発明合金（ＡｌＮｉ粒子分
散強化合金）と、Ｓｉ、Ｎ、粒子分散強化合金を比べた
場合、伸びはＡｌＮｉ粒子材＜、７１１〜５７ｗｔ％Ｎ
ｉ　）か３．６〜５．Ｑｗｔ％、Ｓｉ、Ｎ、粒子分散材
（／ＡＤＣ１０，ｌは０．８〜０．９％であった。表−
３に機械的性質を示す。

表−３機械的性質 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明に係る金属間化合物粒子分散
強化型合金によれば、ニッケル粉末あるいはニッケル基
金属間化合物粉末が母合金に均一にマトリックスに分散
されていることによって耐摩耗性及び延性を向上でき、
もって優れた機械的特性を有する効果がある。

又、本発明の製造方法ζこよれば、上記Ｎｉ粒子を上記
母合金溶湯中に添加し、短時間の機械的攪拌混合後、直
接ダイカストマシンによって均一にマトリックスに分散
させるようにしたから、凝集等の問題が起ることなく均
一に分散できて優れた耐摩耗性及び延性の粒子分散強化
型合金が得られると共に、ダイカスト鋳造法を利用する
ので、従来の焼結、粉末冶金法のように、コスト高な表
面処理方法や酸化防止方法及び装置−を必要としないの
で、従来法と比較して加工費を低減でき、又複雑形状を
容易に製造でき、多くの工程を省略化できるので安価に
粒子分散型強化合金を大量生産することができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金層間化合物粒子分散強化型合金
の製造方法に用いられる攪拌混合装置の一例を一部断面
して示した正面図、第２図金型にダイカストマシンで注
湯して得られた各試験片の各組織を夫々示した各写真、
第４図、第５図は各試験片の相手材に対する滑り速度と
比摩耗量との関係を夫々示した各グラフである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケル粉末あるいはニッケル基金属間化合物粉
   末を直接溶湯合金中へ添加し、攪拌混合して均一に分散
   させてなることを特徴とする金属間化合物粒子分散強化
   型合金。
2. （２）ニッケル粉末あるいはニッケル基金属間化合物粉
   末を直接溶湯合金中へ添加し、攪拌混合した後、ダイカ
   ストマシンに給湯することによって、粉末を均一にマト
   リックスに分散させることを特徴とする金属間化合物粒
   子分散強化型合金の製造方法。
3. （３）ニッケル基金属間化合物が、ＡｌＮｉ、Ａｌ＿３
   、ＮｉあるいはＡｌＮｉ＿３である特許請求の範囲第１
   項、第２項記載の金属間化合物粒子分散強化型合金及び
   その製造方法。
4. （４）溶湯合金が、アルミ合金溶湯あるいはＡｌＮｉ合
   金マトリックスである特許請求の範囲第１項、第２項に
   記載の金属間化合物粒子分散強化型合金及びその製造方
   法。
5. （５）ニッケル基金属間化合物粉末が、１０ｗｔ〜２０
   ｗｔ％範囲のＡｌＮｉ、ＡｌＮｉ＿３、Ａｌ＿３Ｎｉの
   金属間化合物合粉末である特許請求の範囲第１項、第２
   項記載の金属間化合物粒子分散強化型合金及びその製造
   方法。
6. （６）溶湯合金が、Ａｌ−３．５ｗｔ〜８．０ｗｔ％Ｎ
   ｉ合金マトリックスである特許請求の範囲第１項、第２
   項記載の金属間化合物粒子分散強化型合金及びその製造
   方法。