JPH04308008A - アルミニウム粉末合金部品の製法 - Google Patents
アルミニウム粉末合金部品の製法Info
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- JPH04308008A JPH04308008A JP7111591A JP7111591A JPH04308008A JP H04308008 A JPH04308008 A JP H04308008A JP 7111591 A JP7111591 A JP 7111591A JP 7111591 A JP7111591 A JP 7111591A JP H04308008 A JPH04308008 A JP H04308008A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム粉末合
金を用いて寸法精度に優れた機械構造部品等を経済的に
製造するアルミニウム粉末合金部品の製法に関する。
金を用いて寸法精度に優れた機械構造部品等を経済的に
製造するアルミニウム粉末合金部品の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄系焼結部品を製造する場合は、
焼結体内に存在する１０〜２０％の空孔を利用し、加圧
によりこれを部分的に潰して全体としては大きな塑性変
形をさせることなく局所的に金型に沿った形状に変形し
て高い寸法精度を確保するいわゆるサイジング法が一般
に採用されている。
焼結体内に存在する１０〜２０％の空孔を利用し、加圧
によりこれを部分的に潰して全体としては大きな塑性変
形をさせることなく局所的に金型に沿った形状に変形し
て高い寸法精度を確保するいわゆるサイジング法が一般
に採用されている。
【０００３】一方、アルミニウム粉末合金部品を製造す
る場合、急冷凝固法又はメカニカルアロイング法によっ
て得られるアルミニウム合金粉末を金型に入れ成形固化
した後、熱間鍛造するいわゆる粉末冶金法が採用される
。
る場合、急冷凝固法又はメカニカルアロイング法によっ
て得られるアルミニウム合金粉末を金型に入れ成形固化
した後、熱間鍛造するいわゆる粉末冶金法が採用される
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した鉄
系粉末で行なっている焼結操作は、アルミニウム合金粉
末を焼結する方法としては、アルミニウム合金粉末表面
に形成される酸化膜が拡散焼結を阻害し、又準安定状態
の合金相を著しく損なうため、殆ど採用不可能であり、
実質的に意味がない。そこで、一般には急冷凝固法又は
メカニカルアロイング法によってアルミニウム合金粉末
を得、これを準安定状態の合金相を保ち且つ微細組織を
保つために比較的低温の熱間押出もしくは熱間鍛造によ
り成形固化するようにしている。しかしながら、上記ア
ルミニウム合金粉末の熱間鍛造方法では、熱による金型
及び成形固化体の膨張・収縮に伴なう鍛造体の寸法変化
が生じるため、熱間鍛造工程のみにより鉄系焼結部品並
みの高い寸法精度で機械構造部品を製造することは困難
であるとう問題がある。
系粉末で行なっている焼結操作は、アルミニウム合金粉
末を焼結する方法としては、アルミニウム合金粉末表面
に形成される酸化膜が拡散焼結を阻害し、又準安定状態
の合金相を著しく損なうため、殆ど採用不可能であり、
実質的に意味がない。そこで、一般には急冷凝固法又は
メカニカルアロイング法によってアルミニウム合金粉末
を得、これを準安定状態の合金相を保ち且つ微細組織を
保つために比較的低温の熱間押出もしくは熱間鍛造によ
り成形固化するようにしている。しかしながら、上記ア
ルミニウム合金粉末の熱間鍛造方法では、熱による金型
及び成形固化体の膨張・収縮に伴なう鍛造体の寸法変化
が生じるため、熱間鍛造工程のみにより鉄系焼結部品並
みの高い寸法精度で機械構造部品を製造することは困難
であるとう問題がある。
【０００５】サイジング処理は、上述した通り、残存空
孔を利用した圧縮性材料の局所塑性変形法であり、真密
度の鍛造法や伸線・スエージなどの非圧縮性材料の塑性
変形とは全く異なる原理による。従って、十分な固化強
度を有しかつ適正量の残留空孔を有していることが不可
欠である。しかし、アルミニウム合金粉末の場合には従
来の粉末冶金法を用いかつ鉄系の焼結方法として一般的
なサイジング法を用いることは、１０〜２０％の空孔が
鍛造体内に残存し著しい強度の低下を招くため適用不可
能であり、一方真密度の鍛造体ではサイジングとならず
再鍛造となるため寸法精度向上の観点からやはり適用で
きなかった。
孔を利用した圧縮性材料の局所塑性変形法であり、真密
度の鍛造法や伸線・スエージなどの非圧縮性材料の塑性
変形とは全く異なる原理による。従って、十分な固化強
度を有しかつ適正量の残留空孔を有していることが不可
欠である。しかし、アルミニウム合金粉末の場合には従
来の粉末冶金法を用いかつ鉄系の焼結方法として一般的
なサイジング法を用いることは、１０〜２０％の空孔が
鍛造体内に残存し著しい強度の低下を招くため適用不可
能であり、一方真密度の鍛造体ではサイジングとならず
再鍛造となるため寸法精度向上の観点からやはり適用で
きなかった。
【０００６】この発明は、上述した従来のアルミニウム
粉末合金部品の製造方法の現状に留意して、急冷凝固粉
末冶金法にサイジング法を採り入れサイジング法に必要
な粉末鍛造体内の残存空孔の適正化とそれによる粉末鍛
造体の強度低下を抑制することにより鉄系焼結部品並み
の高い寸法精度を有するアルミニウム粉末合金部品を製
造する方法の実現を課題とする。
粉末合金部品の製造方法の現状に留意して、急冷凝固粉
末冶金法にサイジング法を採り入れサイジング法に必要
な粉末鍛造体内の残存空孔の適正化とそれによる粉末鍛
造体の強度低下を抑制することにより鉄系焼結部品並み
の高い寸法精度を有するアルミニウム粉末合金部品を製
造する方法の実現を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明は、アルミニウム合金粉末を温間又は冷間で加
圧成形して相対密度７５〜９３％の粉末成形体を得、こ
れを熱間加工により相対密度９５〜９８％の粉末固化体
にした後、冷間又は温間でサイジング処理をして成るア
ルミニウム粉末合金部品の製法としたのである。
この発明は、アルミニウム合金粉末を温間又は冷間で加
圧成形して相対密度７５〜９３％の粉末成形体を得、こ
れを熱間加工により相対密度９５〜９８％の粉末固化体
にした後、冷間又は温間でサイジング処理をして成るア
ルミニウム粉末合金部品の製法としたのである。
【０００８】上記発明に代えて、アルミニウム合金粉末
を粉末のまま加熱し、これを熱間で加圧成形固化して相
対密度９５〜９８％の粉末固化体した後、冷間又は温間
でサイジング処理して成るアルミニウム粉末合金部品の
製法としてもよい。
を粉末のまま加熱し、これを熱間で加圧成形固化して相
対密度９５〜９８％の粉末固化体した後、冷間又は温間
でサイジング処理して成るアルミニウム粉末合金部品の
製法としてもよい。
【０００９】
【作用】上記第一の発明による製法では、第１段階とし
ては、相対密度を連結空孔を有する範囲（７５〜９３％
）にとどめ、その後第２段階で熱間で材料の降伏強度が
低い状態で空孔を孤立化するとともに、粉末粒子間の結
合をおこなう。続く第３段階で残留させた孤立空孔を利
用してサイジン処理を行なうようにする。残留空孔によ
る強度の低下の原因は、いわゆる連結空孔の形状に起因
する空孔での応力集中と、連結空孔を通って進入する水
分を含む酸化性雰囲気による粒界の劣化がある。従って
、残留空孔をできるだけ球状化するとともに連結空孔を
なくし孤立空孔のみにするとよい。
ては、相対密度を連結空孔を有する範囲（７５〜９３％
）にとどめ、その後第２段階で熱間で材料の降伏強度が
低い状態で空孔を孤立化するとともに、粉末粒子間の結
合をおこなう。続く第３段階で残留させた孤立空孔を利
用してサイジン処理を行なうようにする。残留空孔によ
る強度の低下の原因は、いわゆる連結空孔の形状に起因
する空孔での応力集中と、連結空孔を通って進入する水
分を含む酸化性雰囲気による粒界の劣化がある。従って
、残留空孔をできるだけ球状化するとともに連結空孔を
なくし孤立空孔のみにするとよい。
【００１０】残留空孔は、通常の粉末冶金法の場合相対
密度約９４％を境として、連結空孔から孤立空孔になり
、連結空孔の場合には周囲の雰囲気が内部にまで浸透し
、しばしば反応を起こすが孤立空孔になると内部への浸
透は表層部からの拡散が律速するようになり反応はきわ
めて緩慢になるほか、いわゆるＨＩＰなどの気体による
静水圧圧縮加工が可能である。これはもとの粉末が変形
し、旧粉末粒界どうしが接触することで空隙が小さくな
ってゆくが、粒界の３重点のような箇所にどうしても空
隙が残留するからである。この空隙が３次元的に連結し
ているかどうかは殆どその相対密度によって決定される
。従って、真密度のものを発泡させたようなものは９４
％以下の密度でも孤立空孔ばかりから成り立つことも有
り得るが、一般的に粉末を成形した場合にはそのような
現象はおこらない。アルミニウム合金粉末の場合も一般
的な粉末冶金用粉末の場合と同様９４％以上の相対密度
に冷間で圧縮成形することは経済的に困難である。
密度約９４％を境として、連結空孔から孤立空孔になり
、連結空孔の場合には周囲の雰囲気が内部にまで浸透し
、しばしば反応を起こすが孤立空孔になると内部への浸
透は表層部からの拡散が律速するようになり反応はきわ
めて緩慢になるほか、いわゆるＨＩＰなどの気体による
静水圧圧縮加工が可能である。これはもとの粉末が変形
し、旧粉末粒界どうしが接触することで空隙が小さくな
ってゆくが、粒界の３重点のような箇所にどうしても空
隙が残留するからである。この空隙が３次元的に連結し
ているかどうかは殆どその相対密度によって決定される
。従って、真密度のものを発泡させたようなものは９４
％以下の密度でも孤立空孔ばかりから成り立つことも有
り得るが、一般的に粉末を成形した場合にはそのような
現象はおこらない。アルミニウム合金粉末の場合も一般
的な粉末冶金用粉末の場合と同様９４％以上の相対密度
に冷間で圧縮成形することは経済的に困難である。
【００１１】上記製造の工程において、従来の粉末鍛造
法と異なる点は、孤立空孔を残留させて熱間加工によっ
て成形固化する点である。この目的には、熱間加熱状態
で粉末表層部に存在する水分などを十分に分解除去する
ことが不可欠でありそのために第１段階での成形相対密
度は連結空孔が存在する範囲（７５〜９３％）でなけれ
ばならない。ついで、残留空孔が存在する状態で真密度
の状態と比較して十分な固化体強度を有するためには９
５％以上の相対密度に成形固化する必要があり、その条
件は従来の粉末鍛造法における温度と加圧条件の範囲内
で実現することが可能である。
法と異なる点は、孤立空孔を残留させて熱間加工によっ
て成形固化する点である。この目的には、熱間加熱状態
で粉末表層部に存在する水分などを十分に分解除去する
ことが不可欠でありそのために第１段階での成形相対密
度は連結空孔が存在する範囲（７５〜９３％）でなけれ
ばならない。ついで、残留空孔が存在する状態で真密度
の状態と比較して十分な固化体強度を有するためには９
５％以上の相対密度に成形固化する必要があり、その条
件は従来の粉末鍛造法における温度と加圧条件の範囲内
で実現することが可能である。
【００１２】一方、残留空孔を利用したサイジング処理
には、上述の通り適切な空孔の絶対量が必要であるが、
その量はアルミニウム合金粉末で本工程の場合２〜５％
であれば可能であることが判明した。もちろん、それ以
上の空孔量があってもサイジング処理は可能であるが強
度特性の劣化の点でこれ以上の空孔量を許容することは
実質的に困難である。空孔量が２％以下になると逆にサ
イジングが限りなく鍛造に近づき変形抵抗の増大、残留
歪の増大、焼き付きの発生などの問題を発生し寸法精度
を劣化させることが明らかになった。
には、上述の通り適切な空孔の絶対量が必要であるが、
その量はアルミニウム合金粉末で本工程の場合２〜５％
であれば可能であることが判明した。もちろん、それ以
上の空孔量があってもサイジング処理は可能であるが強
度特性の劣化の点でこれ以上の空孔量を許容することは
実質的に困難である。空孔量が２％以下になると逆にサ
イジングが限りなく鍛造に近づき変形抵抗の増大、残留
歪の増大、焼き付きの発生などの問題を発生し寸法精度
を劣化させることが明らかになった。
【００１３】本発明は高性能なアルミニウム合金の高寸
法精度の機械構造部品を製造することが目的であるから
、複雑な形状ができることが重要な課題である。この目
的には粉末の冷間で圧縮成形することで複雑な粉末予備
成形体をつくることもできるが、やや単純な形状の場合
には温間で成形することでより容易に粉末予備成形体を
つくることができる。また、粉末予備成形体から熱間加
熱時により複雑な形状を創製することもできる。
法精度の機械構造部品を製造することが目的であるから
、複雑な形状ができることが重要な課題である。この目
的には粉末の冷間で圧縮成形することで複雑な粉末予備
成形体をつくることもできるが、やや単純な形状の場合
には温間で成形することでより容易に粉末予備成形体を
つくることができる。また、粉末予備成形体から熱間加
熱時により複雑な形状を創製することもできる。
【００１４】前記第二の発明による方法は、第一の発明
における第１段階の粉末予備成形を省略した製法であり
、この方法は粉末を直接加熱し高温状態で加圧成形固化
するものである。サイジング処理そのものは第１の発明
による方法と同じであるがより単純な工法により経済的
に製造することが可能になる。本方法の実施には比較的
粗い粉末を使用することが望ましい。その理由は高温で
の粉末の流れ性が一般に著しく悪くなり只でさえ流動性
の悪いアルミニウム微粉末は高速でハンドリングするこ
とが難しいからである。また、微粉末をハンドリングす
る上で重要なことは金型とのクリアランスへの脱落粉末
の焼き付き防止である。この目的にも粗粉末は望ましい
。
における第１段階の粉末予備成形を省略した製法であり
、この方法は粉末を直接加熱し高温状態で加圧成形固化
するものである。サイジング処理そのものは第１の発明
による方法と同じであるがより単純な工法により経済的
に製造することが可能になる。本方法の実施には比較的
粗い粉末を使用することが望ましい。その理由は高温で
の粉末の流れ性が一般に著しく悪くなり只でさえ流動性
の悪いアルミニウム微粉末は高速でハンドリングするこ
とが難しいからである。また、微粉末をハンドリングす
る上で重要なことは金型とのクリアランスへの脱落粉末
の焼き付き防止である。この目的にも粗粉末は望ましい
。
【００１５】サイジング処理は冷間即ち積極的に金型を
加熱しないで常温のままで使用する方法もしくは金型を
温度制御して温間状態即ち３００℃以下で使用する方法
のいずれも使用することが出来る。この条件の選択は形
状、第２段階での寸法精度、鍛造する材質などによって
最適な条件の組合せを選ぶことになる。サイジング時に
は一般に使用される油などの液体または固体潤滑剤を使
用することが望ましい。
加熱しないで常温のままで使用する方法もしくは金型を
温度制御して温間状態即ち３００℃以下で使用する方法
のいずれも使用することが出来る。この条件の選択は形
状、第２段階での寸法精度、鍛造する材質などによって
最適な条件の組合せを選ぶことになる。サイジング時に
は一般に使用される油などの液体または固体潤滑剤を使
用することが望ましい。
【００１６】
【実施例】以下実施例について図面及び表を参照して説
明する。実施例のアルミニウム粉末合金部品の製法とし
て、図１に示す６通りの方法を実施し、それぞれの製法
において４０φ×２７φ×５ｍｍのリング状アルミニウ
ム粉末合金部品を製作した。
明する。実施例のアルミニウム粉末合金部品の製法とし
て、図１に示す６通りの方法を実施し、それぞれの製法
において４０φ×２７φ×５ｍｍのリング状アルミニウ
ム粉末合金部品を製作した。
【００１７】工 程
（Ａ） 冷間粉末成形 → 加熱 → 熱間
鍛造（Ｂ） 温間粉末成形 → 加熱 →
熱間鍛造（Ｃ）
加熱 → 熱間成形（Ｘ） 冷間サイジング （Ｙ） 温間サイジング 上記それぞれの処理工程に用いられたアルミニウム粉末
合金の特性を表１、表２に示す。
鍛造（Ｂ） 温間粉末成形 → 加熱 →
熱間鍛造（Ｃ）
加熱 → 熱間成形（Ｘ） 冷間サイジング （Ｙ） 温間サイジング 上記それぞれの処理工程に用いられたアルミニウム粉末
合金の特性を表１、表２に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】上記各工程における温度、圧力、時間等の
数値を表３にまとめて示す。
数値を表３にまとめて示す。
【００２１】
【表３】
【００２２】また、各製法により作製した部品の特性及
び寸法精度を表４にまとめて示す。
び寸法精度を表４にまとめて示す。
【００２３】
【表４】
【００２４】表４の結果から分るように、従来の熱間鍛
造又はこれに相当する工程までの処理方法における真円
度、厚さのばらつきのデータに比べて、冷間又は温度サ
イジングの処理工程を加えた本発明による方法では寸法
精度が格段に向上したことが理解されよう。
造又はこれに相当する工程までの処理方法における真円
度、厚さのばらつきのデータに比べて、冷間又は温度サ
イジングの処理工程を加えた本発明による方法では寸法
精度が格段に向上したことが理解されよう。
【００２５】
【効果】以上詳細に説明したように、第一及び第二の発
明のいずれもそれぞれの工程に最適な温度と加圧条件を
選び残留空孔が存在する状態で十分な固化体強度を有す
る相対密度９５〜９８％の粉体固化体を得るようにし、
これに冷間又は温度でのサイジング処理を加えるように
したから、従来適用することができなかったサイジング
処理の作用で極めて高い寸法精度のアルミニウム粉末合
金部品が得られるようになったのである。
明のいずれもそれぞれの工程に最適な温度と加圧条件を
選び残留空孔が存在する状態で十分な固化体強度を有す
る相対密度９５〜９８％の粉体固化体を得るようにし、
これに冷間又は温度でのサイジング処理を加えるように
したから、従来適用することができなかったサイジング
処理の作用で極めて高い寸法精度のアルミニウム粉末合
金部品が得られるようになったのである。
【図１】実施例の処理工程の組合せを説明する図
Ａ 冷間粉末成形、加熱、熱間鍛造の工程Ｂ 温間
粉末成形、加熱、熱間鍛造の工程Ｃ 加熱、熱間成形
の工程 Ｘ 冷間サイジング Ｙ 温間サイジング
粉末成形、加熱、熱間鍛造の工程Ｃ 加熱、熱間成形
の工程 Ｘ 冷間サイジング Ｙ 温間サイジング
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム合金粉末を温間又は冷間
で加圧成形して相対密度７５〜９３％の粉末成形体を得
、これを熱間加工により相対密度９５〜９８％の粉末固
化体にした後、冷間又は温間でサイジング処理をして成
るアルミニウム粉末合金部品の製法。 - 【請求項２】 アルミニウム合金粉末を粉末のまま加
熱し、これを熱間で加圧成形固化して相対密度９５〜９
８％の粉末固化体とした後、冷間又は温間でサイジング
処理して成るアルミニウム粉末合金部品の製法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7111591A JPH04308008A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | アルミニウム粉末合金部品の製法 |
| PCT/JP1992/000414 WO1992017302A1 (fr) | 1991-04-03 | 1992-04-03 | Rotor en alliage d'aluminium pour pompe a l'huile et procede de fabrication dudit rotor |
| US07/949,646 US5368629A (en) | 1991-04-03 | 1992-04-03 | Rotor for oil pump made of aluminum alloy and method of manufacturing the same |
| EP92907999A EP0533950B1 (en) | 1991-04-03 | 1992-04-03 | Rotor made of aluminum alloy for oil pump and method of manufacturing said rotor |
| DE69221690T DE69221690T2 (de) | 1991-04-03 | 1992-04-03 | Rotor für ölpumpe aus einer aluminiumlegierung und dessen herstellungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7111591A JPH04308008A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | アルミニウム粉末合金部品の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308008A true JPH04308008A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=13451244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7111591A Pending JPH04308008A (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | アルミニウム粉末合金部品の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04308008A (ja) |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP7111591A patent/JPH04308008A/ja active Pending
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