JPH04202737A - 強度に優れた耐摩耗性アルミニウム合金 - 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 二の発明は、自動車用内燃機関のピストン、シリンダを
始め各種摺動部品等に展伸材、鋳物材等として好適に用
いられる強度に優れた耐摩耗性アルミニウム合金に関す
る。

従来の技術及び課題 例えば自動車エンジンのピストン、シリンダ等はその動
作中相互に苛酷な摺動摩擦をうけるとともに、繰返しの
圧縮応力、引張応力を受ける。従って、これら部品には
耐摩耗性、強度共に優れていることか要請される。

上記のような用途に使用される耐摩耗性アルミニウム合
金として、八３％を代表とする過共晶Ｓｉ系合金か従来
より知られている。

しかしながら、かかる過共晶Ｓ１系合金は優れた耐摩耗
性を実現しうる反面、強度の点ていささか物足りないも
のであった。

この発明は、かかる事情に艦みてなされたものであって
、優れた耐摩耗性を保有するものでありながら、かつ強
度にも優れたアルミニウム合金の提供を目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は鋭意研究の結果、ＣＬｌ
　：　２〜８ｗｔ％、Ｂ　：　０．　５〜８ｗｔ％を含
有し、さらにＭｇ　：　０．　５〜２．　　Ｏｖｔ％、
Ｓｉ　：　０．　０５〜１５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜
１ｗｔ％、Ｍｎ　：　０．　０５〜１．　５ｗｔ％、Ｚ
　ｒ　：　０゜０５〜０．　５ｗｔ％、Ｆ　ｅ　：　０
．　０５〜２ｖｔ％、Ｔｉ：０．０５〜５ｗｔ％、　Ｎ
ｉ　　二　〇、　　０５〜２ｗｔ％の１種または２種以
上を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からな
るアルミニウム合金か所期目的に適うものであることを
見比し、これを強度に優れた耐摩耗性アルミニウム合金
として提供するものである。

上記合金の各添加元素の添加意義と組成範囲の限定理由
は次のとおりである。

即ち、Ｃｕ（銅）は耐摩耗性及び強度の向上に有効な元
素である。しかし、２νｔ％未満ではその効果に乏しい
。一方８し・１％を越えて含有されると粗大な晶出物が
生成され、機械的性質が逆に劣化する。従ってＣｕは２
〜８ｗｔ％の範囲で含有されなければならない。特に好
ましい含有量は２．５〜６．　５ｖｔ％である。

Ｂ（ホウ素）もＣｕと同様に耐摩耗性、強度の向上に有
効な元素であるか、０．　５Ｗｔ９に未満ではその効果
に乏しい。一方８ｗｔ９ｃｉを超えて含有されると、同
じく粗大な晶出物により機械的性質の劣化を招く。従っ
てＢは０．５〜８ｗｔ９゜の範囲で含有されなければな
らない。Ｂの特に好ましい含有範囲は１．５〜５．０−
・１％である。

任意的添加元素として好ましくは含有か許容されるＭｇ
（マグネシウム）、Ｓｉ　　（ケイ素）、Ｃｒ（クロム
）、Ｍｎ（マンガン）、ｚｒ　（ンルコニウム）、Ｆｅ
（鉄）、Ｎｉにソケル）、Ｔｉ（チタン）は、それらの
１種または２種以上が含有されることにより、機械的諸
性質の改善を図りうる効果かある。より具体的には、Ｍ
ｇ、Ｓｉはさらなる強度の向上に寄与するものである。

しかし、Ｍｇか０．　５ｉｒｔＯｃｉ未満、Ｓｉか０．
０５ｗｔ％未満ては上記効果に乏しい。逆に、Ｍｇか２
．　　Ｏｖｔ％を超えると粗大な晶出物を生成し、機械
的性質が劣化する。一方、Ｓｉが１５ｗｔ％を超えると
冷間鍛造性、押出加工性か劣化する。特に好ましい含有
量はＭｇ　：　０゜７〜１．５ｗｔ％、Ｓ　ｉ　：　４
〜１１ｗｔ９６である。

また、ＣｒＳＭｎ、Ｚｒ、Ｆｅ５Ｔｉは、いずれも組織
の微細化に役立つものである。しかし、それらのいずれ
もが０．０５ｗｔ％未満では上記効果の実現に不十分で
あり、逆にいずれかが上限値（Ｃｒ：１ｗｔ％、Ｍｎ　
＋　１．　５ｗｔ％、Ｚｒ；０、５ｖｔ％、Ｆｅ：２ｖ
ｔ％、Ｔｉ：５ｖｔ％）を超えて過多に含有されても上
記効果が飽和し、他に格別有益な効果を奏しえない。特
に好ましい含有量はＣｒ　：　０．　１〜０．　５ｗｔ
％、Ｍｎ：０、　３〜１．　　Ｏｖｔ％、Ｚ　ｒ　：　
０．　１〜０．　２５ｗｔ％、Ｆｅ　：　０．　１〜１
．　５ｖｔ％、Ｔｉ：０゜５〜２νｔ％である。また、
Ｎｉは熱膨張率を少なくして寸法精度を良好に維持させ
るのに効果がある。しかし、０．０５ｖｔ％未満の含有
量ではその効果に乏しく、逆に２ｖｔ％を超えても該効
果の格別な増大を望めない。好ましくは０゜３〜１．　
５ｗｔ９ｏの含有量とするのか良い。

この発明に係るアルミニウム合金の製造方法は特に限定
されることはなく、常法に従う溶解、鋳造法により、あ
るいは特開昭６１−３７３１５号、６２−１４４８１５
号公報に示される加圧凝固法等により展伸材あるいは鋳
物材等に製作すれば良い。

実施例 下記第１表の試料Ｎｏ１〜】３に示す組成のアルミニウ
ム合金を直径３インチのビレットに造塊したのち、常法
に従い肉厚５馴×幅３０ｍｍの形状のフラットバーに押
出した。

［以下余白］ 次に、上記各合金押出材をＴ６処理した。Ｔ６６処理件
は、Ｎｏ５の合金については４９５℃×１時間の溶体化
処理、焼入れ、１８０℃×７時間の時効硬化処理の順次
的実施により、またＮｏ５以外のＭｇ含有合金について
は５００℃×１時間の溶体化処理、焼入れ、１８０℃×
７時間の時効硬化処理の順次的実施により、また非Ｍｇ
含有合金については５３５℃×１時間の溶体化処理、焼
入れ、１９５℃×３０時間の時効硬化処理の順次的実施
により行った。

上記により得られた各合金について耐摩耗性を調べると
ともに、機械的性質を調査した。耐摩耗性試験は、 摩擦速度：１．９９ｍ／ｓ。

摩擦距離：６００ｍ。

最終荷重・２．１ｋｇ、 相手材：　Ｆｅ１２ の条件で行い、供試材の比摩耗量を測定することにより
評価した。

一方、比較材としてＡ３％アルミニウム鋳物合金を用意
しく試料Ｎｏ１４）、上記と同し条件で耐摩耗性試験を
行うとともに、機械的性質を調べた。

その結果を第２表に示す。

［以下余白］ 第２表の結果から明らかなように、本発明に係るアルミ
ニウム合金は、Ａ３％合金と同程度あるいはそれ以上の
耐摩耗性を保有するものでありながら、Ａ３％合金以上
の優れた強度をも保有するものであることを確認しえた
。

発明の効果 この発明は、上述の次第で、所定量のＣｕ、Ｂを含有す
るものであることにより、耐摩耗性のみならず強度にも
一段と優れたアルミニウム合金となしうる。その結果、
自動車の内燃機関用部材その他耐摩耗性及び強度いずれ
の特性も要求される部材として好適に用いうるアルミニ
ウム合金となしうる。

また、請求項２に記載のアルミニウム合金は、上記効果
に加えてさらに機械的性質を改善したものとなしうる。

以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｕ：２〜８ｗｔ％、Ｂ：０．５〜８ｗｔ％を含
   有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなること
   を特徴とする強度に優れた耐摩耗性アルミニウム合金。
2. （２）Ｃｕ：２〜８ｗｔ％、Ｂ：０．５〜８ｗｔ％を含
   有し、さらにＭｇ：０．５〜２．０ｗｔ％、Ｓｉ：０．
   ０５〜１５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜１ｗｔ％、Ｍｎ：
   ０．０５〜１．５ｗｔ％、Ｚｒ：０．０５〜０．５ｗｔ
   ％、Ｆｅ：０．０５〜２ｗｔ％、Ｔｉ：０．０５〜５ｗ
   ｔ％、Ｎｉ：０．０５〜２ｗｔ％の１種または２種以上
   を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなる
   ことを特徴とする強度に優れた耐摩耗性アルミニウム合
   金。