JPH02129338A - 耐摩耗アルミニウム合金 - 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〕 本発明は例えば冷凍・空調用ロータリ圧縮機の仕切板や
ローリングピストン等の摺動部材として好適な耐摩耗ア
ルミニウム合金に関する。

〔従来の技術〕

従来の耐摩耗アルミニウム合金として、ケイ素約２０％
までの高ケイ素鋳物合金が一般に用いられており、硬質
の初晶及び共晶Ｓｉ粒子をアルミニウム合金マトリック
ス中に分散させることにより耐摩耗性を得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の耐摩耗アルミニウム合金では次の不具
合がある。

（１）速度、荷重等の摺動条件及び潤滑条件が厳しい条
件下では、耐摩耗性及び耐焼付性が不足している。

（２）　　アルミ合金は熱膨張係数が約２０　Ｘ　１０
−’　／”Ｃで、鉄系材料の約１２　Ｘ　１０−’／’
Ｃに比べて大きく、機械構成部品として両者を組み合せ
て用いる場合に問題となる。

（３）　　ケイ素含有量２０ｗｔ％以上の高ケイ素アル
ミ合金の製造に際して溶解鋳造法等では初晶及び共晶Ｓ
ｉ粒が粗大化し、機械的性質が低下し実用的でない。ま
た、セラミック硬質粒子の複合化が難しい。

本発明は、従来合金の前記不具合点に鑑みてなされたも
ので十分な耐摩性、耐焼付性を有し、熱膨張係数が鉄系
釜みに小さくしかも製造が容易な耐摩耗アルミニウム合
金の提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

そのため本発明は、Ｓｉ　２０〜４０　％、Ｃｕ１〜４
％、Ｍｇ１〜２％、Ｆｅ及びＮｉのうち少なくとも１種
類以上５〜１０チ、残部実質的にＡｔからなるアルミニ
ウム合金中にセラミックス粒子を５〜２０％含有させた
事を特徴とする耐摩耗アルミニウム合金とした。

〔数値限定理由〕

以下、本発明の限定理由を示す。

（１）　　Ｓｉ　２０〜４０チ Ｓｉは熱膨張を低下させ、また補助的に微細に析出した
初晶及び共晶Ｓｉ粒子により耐摩耗性を向上きせるため
に含有させる。しかし、２０チ未満では熱膨張率の低下
が不十分であり、また逆に４０％を越えると靭性が低下
し機械的性質が劣化するため２０〜４０％とした。

（２）　　Ｃｕｌ　〜４％、　Ｍｇ　１−２％ＣｕとＭ
ｇは、時効処理により機械的性質、特に引張り強さと耐
力を向上させる。いずれも１％未満ではその効果が不十
分であり、Ｃｕは４％、Ｍｇは２％を超えると延性が低
下するので、Ｃｕ　１〜４％、Ｍｇ　１〜２チとした。

（３）　　ＦｅおよびＮｉのうち少なくとも１種類以上
を計５〜１０チ、ＦｅとＮｉは本発明でも最も重要な元
素であり、マトリクス中にＦｅ　−Ａｔ、Ｎｉ−Ａｌの
金属間化合物を形成し耐熱性を向上させる。

しかし、総計での含有量が５％未満では強度や耐熱性が
不十分であり、逆に１０％を超えると延性を低下させる
ため、ＦｅまたはＮｉの総量を５〜１０％とした。

（４）　　セラミックス粒子５〜２０％セラミックス粒
子としては、ＡムＯｓ、Ｓａｃ、Ｓ　ｌ５Ｎａ等の硬質
粒子があり、これを前記の合金中に分散・複合化させて
耐摩耗性を向上させるとともに本発明合金全体の熱膨張
を低下させる。

複合率が５重量％未満では十分な耐摩耗性が得られず、
２０％超えるとセラミックス粒子が凝集して均一分散組
織が得られにくく機械的性質を低下させるため複合率を
５〜２０％とした。

〔実施例〕

以下、本発明に係る合金の好ましい製造法について説明
する。

まず、Ｓｉ　２０〜４０％、Ｃｕ１〜４％、Ｍｇ１〜２
％、並びにＦｅ又はＮｉの総量が５〜１０％、残部実質
的にアルミニウムからなる粒径１００メツシユ以下のア
ルミニウム合金粉末に、Ａム０８、ＳｉＣ％５１ｓＮａ
等の粒径２〜３０μｍのセラミックス粒子を５〜２０チ
の割合で混入させ、ミキサーを用いて十分に攪拌混合す
る。

次に、その混合粉を純アルミニウム缶に封入し、１〜２
　ｔｏｎ／ｃｆｆｌの加圧力でプレスを行ない成形体と
する。１　ｔｏｒＶ’ｃｊ以上とすることにより粉体間
の気孔を極力低減させ密着を十分なものとすることがで
き、次工程の焼結工程での焼結晶の性能を向上させるこ
とができる。また、２　ｔｏｎ／ｃ（以下に保持するこ
とにより封入管強度等の問題にわずられされることはな
いというメリットがある。

上記プレス成形により成形体を得た稜、成形体を４５０
〜５００“Ｃで１〜１．５時間加熱後押し出し加工比（
面積比）　１０〜１５で押し出し加工を施こしビレット
を得る。

加熱温度を４５０℃以上とすることにより、焼結が十分
に行われ機械的性質も十分確保できるとともに押し出し
抵抗も低く加工性を確保できる。また５００℃以下とす
ることによりアルミニウム合金粉末中の微細析出Ｓｉの
粒成長を抑制し、顕著な機械的性質を確保できるメリッ
トがある。

押し出し加工比を１０以上とすることにより、気孔等の
欠陥を消滅させ、合金粉表面の酸化皮膜を分断させて、
マトリクスの密着をよくし顕著な機械的性質を確保でき
る。また、１５以下とすることにより押し出し抵抗を小
さく保ちビレット表面のクラック増加を抑制しすぐれた
加工性を確保できる。

最後に、押し出加工にて得られたビレ、ットにＴ６熱処
理を施こす。Ｔ６熱処理とはＪＩＳに規定されていると
おり、溶体化処理を５００±１０℃、５十０．５時間保
持後水冷し、１８０±１０°Ｃ１８±０．５時間保持後
空冷して行う。

以下、具体的な実施例により本発明を説明する。

まず第１表に示すＳｉ含有量２０〜４０％で粒径１００
メツシー以下の高Ｓｉアルミ合金粉と、粒径２〜３０μ
ｍのセラミック硬質粒子５〜２０％−＋ミキサーで混合
する。尚、ここでＺｎ、Ｍｎは不純物である。

その混合粉を純アルミニウム缶に封入し、約１ｔｃｎ、
Ｗの加圧力で成型する。成型体を約４５０℃で１時間加
熱を行ない押し出し比約１０で押し出し加工を施こして
ビレットとする。

そのビレットを５２０℃で溶体化処理後１７０〜１８０
℃、５時間の時効処理を行ない、本実施例にかかる合金
（以下、本合金という）を得た。

第１図に本実施例の金属組織模式図を示す。

アルミニウム合金マトリックス１中に微細析出した初晶
及び共晶Ｓｉ粒子２とセラミック硬質粒子３が均一に分
散複合化することにより耐摩耗性を向上する。

第２図に実施例Ｎα６のＳ　ｉ　３０％、アルミナ粒子
１０％含有アルミニウム合金の金属組織写真を示す。写
真中の黒色のやや大きな粒子がアルミナ粒子３で、灰色
の小さな粒子が、初晶又は共晶のＳｉ粒子２で、白い部
分がマトリックス１である。

上記の本実施例による効果は次のとおりである。

（１）　　本実施例Ｎα１〜６の摩耗特性を第３図に示
す。

実施例Ｎα１の２０％Ｓｉアルミ合金の摩耗量を１００
とすると、高Ｓｉ化により摩耗量は１０〜２０となり、
さらにアルミナ（Ａム０．）及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）
のセラミック硬質粒子を５％以上複合化すると、摩耗量
は１〜５と大幅に減少する。

（２）本実施例Ｎα１．５．９のセラミック硬質粒子を
含有しない２０〜４０チＳｉ合金とＮα２．６．１０の
Ｓｉ２０〜４０％とアルミナ粒子１０％を含有する合金
の熱膨張特性を第４図に示す。熱膨張率はＳｉ含有量の
増加に伴なって低下し、さらにアルミナ粒子含有により
低下する。Ｓｉ２０〜４０％、アルミナ粒子１０％を含
有する本実施例Ｎα２．５．７の熱膨張率は１１〜１５
　Ｘ　１０’　／”Ｃであり、鉄系材料とほぼ同等とな
る。

表　　１　　表 ＊為、）１４１は不純物 〔発明の効果〕 以上説明したとおり、本発明によれば、摺動条件及び潤
滑条件の厳しい条件下でも優れた耐摩耗性及び耐焼付性
を備えるとともに、鉄系合金との熱膨張差が小さく鉄や
鋼との接合による熱応力の問題を解決でき、更にすぐれ
た機械的性質と製造容易な耐摩耗アルミニウム合金を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る金属組織模式図である。 第２図は本実施例Ｎα６のＳｉ３０％、アルミナ粒子１
０　ｗｔ％を含有する合金の金属組織写真である。 第３図は本実施例Ｎα１〜６の摩耗特性を示すグラフで
ある。 第４図は本実施例Ｎα１．５．９のＳｉ２０〜４０％合
金とＮＱ　２．６．１０のアルミナ粒子を１０ｗｔ％含
有する５ｔ２０〜４０％合金の熱膨張特性を示すグラフ
である。 １・・・アルミ合金マトリックス、２・・・初晶及び共
晶Ｓｉ粒子、３・・・セラミック硬質粒子、４・・・摺
動面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ２０〜４０重量％（以下％という）、Ｃｕ１〜４５
   、Ｍｇ１〜２％、並びにＦｅ及びＮｉのうち少なくとも
   １種類以上５〜１０％、残部実質的にＡｌからなるアル
   ミニウム合金中にセラミックス粒子を５〜２０％含有さ
   せたことを特徴とする耐摩耗アルミニウム合金。