JPH02149629A - 耐摩耗性及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウム合金 - 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 この発明は、例えばヒートローラ、その地熱膨張係数が
小さく耐摩耗性および熱伝導性の要求される自動車用部
品や各種機械部品等に使用される耐摩耗性及び熱伝導性
に優れた低熱膨張アルミニウム合金に関する。

従来の技術 従来、この種のアルミニウム合金としては、耐摩耗性を
向上させるための元素としてＳｉを添加したＡｌ−Ｓｉ
系アルミニウム合金が良く知られているところであり、
一般に多く用いられている。

発明が解決しようとする課題 ところが、耐摩耗性の向上のために、Ｓｉの添加量を増
加すると、耐摩耗性か向上し、熱膨張係数が低下する反
面、鋳造性、切削性および鍛造性が低下するという問題
があり、自ずからその添加量に制約を受けるものであっ
た。

この発明はこのような事情に鑑み、耐摩耗性等の機械的
性質に優れ、かつ熱伝導性、熱膨張性、切削性等の物理
的性質に優れたアルミニウム合金を提供することを目的
としてなされたものである。

課題を解決するための手段 而して、この発明は鋭意研究の結果、Ｓｌによる硬質粒
子のほかに、Ａρ３Ｎｉ金属間化合物を分散させたもの
とし、同時にＣｕ及びＭｇを共存させることによって、
耐摩耗性及び熱膨張性の充分な改善をはかりつ＼、同時
に熱伝導性、鋳造性、切削性および鍛造性の改善をはか
りうることを見出し、か〜る知見に基づいて完成し得た
ものである。

即ち、この発明の第１は、 Ｎｉ：２０〜３０％ Ｓｉ：０．１〜４％ Ｃｕ：２〜５％ Ｍｇ：０．３〜２％ を含有し、残部Ａρ及び不可避不純物からなる耐摩耗性
及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウム合金である
。

そして又、第２の発明は、上記第１発明の必須含有元素
５ｔＳＮｉ、ＣｕおよびＭｇのほかに、 Ｃｒ：０．０１〜１％ Ｍｎ　　：　　０．　０１〜１％ Ｚｒ：０．　０１〜０．　５％ Ｖ：０．０１〜０．　１％ Ｔｉ：０．０１〜１％ Ｔｉ：０．０１〜５％ Ｚｎ：０．０１〜５％ のうちの１種または２種以上 を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる耐摩耗性
及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウム合金である
。

なお、この明細書において、「％」はいずれも「重量％
」を示すものである。

上記合金添加元素の意義とその含有量の限定理由は次の
とおりである。

即ち、Ｎｉは、Ａρ３Ｎｉ金属間化合物を形成して合金
中に分散し、主として耐摩耗性の向上および熱膨張係数
の低下に寄与するものであり、その含有量が２０％未満
では上記効果に乏しく、３０％をこえて過多に含有する
と、粗大な金属間化合物を生成し、切削性を劣化する。

特に好ましい含有量は、２２〜２５％程度である。

Ｓｔは耐摩耗性および強度を向上させると共に、熱膨張
係数を低下させるものであり、０゜１％未満では用途に
よっては充分な効果が得られず、４％を超えると切削性
、とくに切削工具寿命が劣化する。特に好ましい含有量
は、１゜５〜３％程度である。

Ｃｕ及びＭｇは、いずれも強度を高めるためのものであ
り、Ｃｕが２％未満、およびＭｇが０．３％未満ではこ
の効果が少なく、逆にＣｕが５％を超え、あるいはＭｇ
が２％を超える場合には、粗大な晶出物が生成し、かえ
って機械的性質が劣化する。特に好ましい含有量は、Ｃ
Ｕにおいて２．５〜４．５％、Ｍｇにおいて０゜５〜１
．５％程度である。

Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅは、いずれも
合金の機械的性質の改善に効果を有するものであり、こ
の発明においてはこの添加効果の点で相互に均等物とし
て評価しうるちのである。いずれもその個々の含有量が
０．０１％より少ないときは、上記効果の実現に不十分
であり、逆に規定値をこえて過多に含有（Ｃｒ。

？、１ｎ、Ｔｉ　：　１％超、Ｚｒ：０．５％超、■＝
０．１％超、Ｚｎ、Ｚｎ：５％超）しても、上記効果が
飽和し、他に格別有益な効果を奏しない。

ところで、本発明合金は加圧凝固法により好適に製造さ
れるものである。この加圧凝固法を説明すると次のとお
りである。即ち、本発明合金を溶解し、その溶湯を加圧
凝固用金型に注湯して加圧凝固せしめることにより、欠
陥のない結晶粒の均一かつ微細なビレットの作成を行う
ものである。加圧凝固用金型は、これに押出機のコンテ
ナを利用するものとしても良い。即ち、アルミニウム合
金溶湯を直接コンテナに注入し、ステムで加圧しつつ凝
固させるものとしても良い。もちろん、この場合、上記
コンテナの前面は盲ダイスを付設して塞ぎ、加圧凝固中
の溶湯の吹き出しを防ぐものとすることが必要である。

また上記注湯に際しては前記金型を予め３００〜３５０
℃程度に加熱しておくものとすることが望ましい。これ
によりビレットに一層微細な組織を得ることを可能にす
る。即ち３００℃程度未満であると、注湯後前記アルミ
ニウムの凝固が直ぐに開始してしまい、加圧凝固による
効果が十分に達成され難い。一方、３５０℃を越える高
温に加熱しておくと、冷却速度が遅くなり、晶出物が成
長して上記微細化効果を十分に達成し難いものとなる傾
向がみられる。注湯後すぐさま前記金型内の溶湯を加圧
ピストンにより加圧し、凝固を進行せしめることによっ
てビレットを作成する。即ち加圧凝固法によってビレッ
トを作成する。この際の加圧力は５０　Ｋｇｆ／ｃｉ以
上であれば良く、望ましくは５００〜１ｏ００／（ｇｆ
／ｃｄ程度とするのが良い。この加圧力の大小はビレッ
トの品質にさして大きな影響を与えるものではない。し
かしながら、５０ＫｇＣ／ｃＩＡ未満では加圧凝固法に
よる鋳造割れ防止および結晶粒の微細化効果に不十分で
あり、反面例えば１５００８９ｆ／ａ！を超えるような
高圧を付加しても、それに要するエネルギーの増大に見
合う効果の比例的向上を見ることができないためむしろ
無益である。このように、所定の加圧状態下においてア
ルミニウム合金を凝固させることにより、鋳造割れを生
じさせることなく、かつ晶出物の小さなビレットを作成
し得る。

上記加圧凝固法により作成したビレットは、次にこれを
押出加工して所期するアルミニウム合金材とする。ここ
に、ビレットは一旦冷却された固相状態のものを用いて
も良いが、好ましくは前記加圧凝固の進行により、ビレ
ットの；８度が押出し加工に適する温度、例えば液相温
度の約１／２程度にまで低下し半溶融状態となった時点
で加圧凝固工程を終了し、すぐさまそのまま押出機のコ
ンテナに装填して押出しを開始するものとなすことが奨
励される。このような手順を採用することにより、押出
し加工に際してのビレットの加熱工程を省くことが可能
となり、その加熱に要するエネルギーおよび時間を節約
し、合金押出し材の製造能率の向上および製造コストの
低減の利益を享受しうる。

発明の効果 この発明に係るアルミニウム合金は、下記の実施例の参
酌によって明らかなように、その合金組成の限定事項の
範囲からそのいずれか１以上が逸脱する比較合金に較べ
て、Ｓｉ含有量が制限されていることより切削性に優れ
ているのはもとより、耐摩耗性、熱伝導性および低熱膨
張性の点につき更に改善する効果を実現し得るものであ
る。

実施例 第１表に示す本発明合金及び比較合金のそれぞれについ
て、その溶湯を液相温度＋１００℃に加熱した加圧凝固
用金型に注湯し、１０００に９ｆ／ｃｄの加圧下で凝固
させてビレットを作成し、このビレットを押出温度４９
０℃にて直径１２ＭＲの丸棒に押出加工し、４９０℃×
６時間の溶体化処理後水冷し、１８０℃×７時間の時効
処理を施したものを供試材とした。

そして、この各供試材につき、耐摩耗性、熱伝導率及び
熱膨張係数を調べた。その結果を第２表に示す。

なお、耐摩耗性の試験は、回転円板による大越式摩耗試
験機を用いて、負荷荷重：２．ＩＪｇ、摩擦距離：６０
０ＴｒＬ、摩擦速度：３．６７ｒｒｔ／Ｓ１相手材：　
ＦＣ−３０（Ｊ　Ｉ　Ｓ）　、試験而：エメリベーパー
１２００番仕上げ、の試験条件で摩擦した場合の供試材
の比摩耗量を測定することによって評価した。

〔以下余白〕

上記第２表の結果に示されるように、本発明合金は、比
較合金に較べ、耐摩耗性を一段と向上しつ＼、熱伝導率
および熱膨張性のいずれも併せて改善しうるちのである
ことを確認し得た。

以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ：２０〜３０％ Ｓｉ：０．１〜４％ Ｃｕ：２〜５％ Ｍｇ：０．３〜２％ を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる耐摩耗性
   及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウム合金。
2. （２）Ｎｉ：２０〜３０％ Ｓｉ：０．１〜４％ Ｃｕ：２〜５％ Ｍｇ：０．３〜２％ を含有し、かつ、 Ｃｒ：０．０１〜１％ Ｍｎ：０．０１〜１％ Ｚｒ：０．０１〜０．５％ Ｖ：０．０１〜０．１％ Ｔｉ：０．０１〜１％ Ｚｎ：０．０１〜５％ Ｆｅ：０．０１〜５％ のうちの１種または２種以上 を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる耐摩耗性
   及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウム合金。