JP2889371B2

JP2889371B2 - Ａ１合金混合粉末および焼結ａ１合金の製造方法

Info

Publication number: JP2889371B2
Application number: JP2334624A
Authority: JP
Inventors: 伸三浦; 洋一広瀬; 光明佐藤; 芳雄町田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH04176838A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は機械部品等に用いられる焼結Al合金用の原料
粉末、およびその原料粉末を用いた焼結Al合金部品の製
造方法に関する。

［従来の技術及び解決しようとする課題］近年、事務機器、コンピューター関連機器の分野で
は、消費電力の低減、振動による騒音発生の防止、可搬
性の向上等の必要性から、軽量なAl合金部品の利用が増
えつつある。

このようなAl合金部品の製造法の一つに通常の圧粉成
形焼結法がある。本法は単純な工程でニアネットシェイ
プ精密部品が製造できるため、特にコスト面で大きな利
点をもっている。

圧粉成形焼結法によるAl合金精密部品の製造方法とし
て、純Al粉末にAlと低融点の共晶を造るCu、Si、Mg等の
合金元素の単体粉末を配合した混合粉を原料として用い
液相焼結を利用する方法、いわゆる要素粉末混合法（Bl
ended elemental method）が良く知られている。しかし
ながらこの方法は、単体元素粉の融点が高いため液相を
生成しにくく、焼結後も未反応の元素粉が残留しやすく
良好な機械的性質の焼結体を得るのは難しいといった問
題点が存在した。

一方、合金元素をあらかじめ粉末に添加し、最終合金
組成となっている合金粉末を原料とする合金粉末法（Pr
ealloy method）の場合、粉末が硬質なため成形圧縮性
が悪く、通常の金型成形では良好な成形体を得ることが
できない。さらに粉末の融点が低いため焼結温度を十分
高くすることができず、拡散、焼結を良好に進行させる
ことができないという欠点がある。

さらに、前出の要素粉末混合法を改良した方法とし
て、合金元素を予めAlに合金化した母合金粉末を製造し
てこの母合金粉末を純Al粉末に配合した混合粉末を用い
る方法、いわゆる母合金法（Master alloy method）も
提案されている（例えば特開平１−294833）。この方法
では成形しやすい純Al粉末を主な原料粉末としており、
かつ合金元素は既にAlと合金化されており、しかも多く
の場合、多元系の低融点の共晶を生成しやすい組成に調
整されているため、液相焼結は進行しやすく、より優れ
た機械的性質の焼結体を得ることが可能となる。しかし
ながら上記母合金法でも用途によっては機械的性質、特
に延性が不十分であるといった問題点が存在した。特
に、部品形状によっては金型内へ粉末を均一供給し、か
つ均一に圧縮成形するのが難しく、局部的に密度が低く
なり機械的性質が低下する場合も少なくなく、そのよう
な場合にも十分な使用性能を維持するため、さらに特性
を改善する必要があった。

本発明は原料粉末の酸化被膜に起因する難焼結性の問
題を解決し、通常の圧粉成形焼結法により従来より良好
な機械的性質を有するAl精密部品を製造しようとするも
のである。

［課題を解決するための手段］本発明は従来技術のかかる問題点を解決するため母合
金法における原料粉末を工夫した。第一に主原料粉末と
して従来用いられてきた純Al粉末を用いず、Alに少量の
Cuを添加したAl−Cu合金粉末を用いた。第二に焼結中に
液相を生成させ焼結を進行させる手法（いわゆる液相焼
結）を利用する観点から母合金粉末の組成、配合量の最
適化を行なった。これらの工夫により原料粉末を良好に
焼結、拡散させることが可能となり、従来より優れた機
械的性質を有する焼結Al合金を製造できることを見出し
本発明に至った。以下にその詳細を説明する。

始めに焼結Al合金の最終合金組成について説明する。

Alに添加する合金元素としては、Mg、Si、Cuを用い
た。

MgとSiは共存下で時効硬化により焼結Al合金の強度を
向上させる。その効果はMg、Siの添加量がそれぞれ0.1w
t％（以下百分率は重量％で示す）未満ではほとんど認
められない。一方それらの添加量が２％を越えると過剰
添加により逆に強度、延性が低下する。従って有効な強
度向上の効果が得られる範囲として、Mg、Siの添加量は
それぞれ0.1〜2.0％とした。

Cuも時効硬化により焼結体の強度を向上させる。後述
の通り、Cuは主原料粉末に0.1〜３％含まれる。従ってC
uの添加量の下限値は主原料粉末のそれと同じ0.1％であ
る。一方その添加量が６％を越えると未溶解の粗大なCu
化合物が残留し、逆に強度、延性が低下する。従って有
効な強度向上の効果が得られる範囲として、Cuの添加量
は0.1〜6.0％とした。

本発明者らは以上の最終合金組成の範囲内で特長のあ
る合金として２種類の合金組成を考えた。その一つは強
度と延性がバランス良く優れ、かつ耐食性に優れた汎用
合金を目標としてAl−Mg−Si系をベースとし、それに0.
1〜1.5％の比較的少量のCuを添加した組成の合金である
（以後Ａ合金と呼ぶ）。Ａ合金は展伸材の6000系合金に
近いが、本発明者らの実験の結果、展伸材と比較してMg
よりSiを若干過剰に添加することにより安定して良好な
機械的性質が得られている。その組成はMg:0.1〜1.0
％、Si:0.5〜1.5％、Cu:0.1〜1.5％、さらに望ましくは
Mg:0.3〜0.7％、Si:0.8〜1.2％、Cu:0.3〜0.7％であ
る。主な用途はホルダー部品、プレート部品、その他弱
電機器、OA機器等の精密部品である。

他の一つは特に高強度を特長とし、そのためCuの添加
量を２〜６％と増やしたAl−Cu系の合金であり、展伸材
の2000系に相当する合金である（以後Ｂ合金と呼ぶ）。
その組成はMg:0.1〜1.5％、Si:0.1〜1.5％、Cu:2〜６
％、さらに望ましくはMg:0.1〜0.8％、Si:0.1〜0.8％、
Cu:3.5〜4.5％である。主な用途はよりコンロッド、ア
ーム部品等高強度を必要とする一般産業機械の精密部品
である。

本発明の原料粉末は２種類以上の粉末を混合して造ら
れる。それら原料粉末の内、最も量の多い粉末を以下主
原料粉末と呼ぶ。またこれら原料粉末の内、少なくとも
１種類は母合金粉末である。以下それら主原料粉末と母
合金粉末の詳細について説明する。

始めに主原料粉末について説明する。

圧粉成形焼結法の主原料粉末には圧縮成形性が良好で
あること、焼結性が良好であること、充分高い温度で焼
結が可能であること、の３条件が必要とされる。

従来、Al合金の圧粉成形焼結体用の主原料粉末として
は純Al粉末が用いられてきた。それに対し本発明者らは
主原料粉末である純Alに少量の合金元素を添加すること
により焼結性を改善し、そのことにより焼結Al合金の機
械的性質を改善する検討をおこなった。その結果、主原
料粉末として純Al粉末の代りにCuを少量添加したAl−Cu
合金粉末を用いることにより焼結性が改善され、焼結Al
合金の機械的性質が大きく向上することを見出し本発明
に至った。

具体的には主原料粉末としてAlに0.1〜３％のCuを添
加したAl−Cu合金粉末を用いる。Cu添加量の範囲限定の
理由は以下の通りである。Cuの添加量が0.1％未満の場
合、焼結性改善の明確な効果が認められない。一方、Cu
の添加量が３％を越えると、焼結性改善の効果が飽和す
るだけでなく、粉末が硬くなるため粉末の圧縮成形性が
悪化し、そのため充分緻密な成形体が得られなくなる。
さらに粉末の融点が低下するため焼結温度を充分高くす
ることができず、そのことは焼結、拡散の進行を困難に
する。それらの結果良好な機械的性質を有した焼結Al合
金が得られなくなる。即ち、Cu添加量を0.1〜３％とす
ることにより、Cuの添加による焼結性改善の効果と良好
な圧縮成形性および充分高い温度での焼結が可能という
条件が満足される。

さらに主原料粉末にAi−Cu粉を用いる利点として、特
にＢ合金のようにCu量の多い組成の合金を製造する場
合、最終合金組成に必要なCu量を主原料粉末側と母合金
粉末側とから分けて供給することになり、それにより母
合金組成、配合量の設計の自由度が増すことも挙げられ
る。

また上記主原料粉末の他の一つのグループはCu:0.1〜
３％含む組成に、さらにMn、Ni、Fe、Cr、Zr、Ti、Ｖ、
Pb、Bi、Snのうちから選ばれた少なくとも１種以上の合
金元素を0.1〜2wt％含み、残部が不可避的不純物を含む
Alからなる組成を有するものである。この主原料粉末は
強度向上、切削性向上等を目的とし、Cu、Mg、Si以外に
微量元素としてMn、Ni、Fe、Cr、Zr、Ti、Ｖ、Pb、Bi、
Snのうちから選ばれた少なくとも１種以上の合金元素を
全量で4wt％以下含み、残部がAlからなる組成を有する
焼結合金を得ることを目的としたものである。

次に母合金粉末の組成の限定理由について説明する。

母合金粉末は焼結Al合金の強度向上に寄与するMg、S
i、Cuを供給し、焼結Al合金の最終合金組成を調整する
役割と、母合金粉末自らが焼結温度以下で融解し、ある
いは主原料粉末であるAl−Cu合金粉末との共晶反応によ
り液相を生成し焼結を促進させる役割を持つ。このよう
な役割を果すAl母合金としてはAl−Mg−SiやAl−Cu−Mg
−Si合金が考えられる。

なお、母合金粉末は硬質のため、配合量が多くなると
圧縮成形性を害するため、高合金として所定の合金元素
量を少ない母合金粉末の配合量で供給できるようにする
ことが望ましい。さらに、経済的なAl合金粉末の製造方
法である大気アトマイジング法により容易に製造できる
ことも組成を決める要因として重要である。

以上の観点からＡ合金用の母合金粉末の組成範囲の下
限側の組成として、融点が低いAl−Mg−Si3元系合金の
共晶組成に近い組成であるMg:4％、Si:12％を下限値と
して選定した。一方、Mgは20％を越えると母合金の溶湯
の活性が増し、酸化爆発の危険性が増し、大気アトマイ
ジング法では製造が難しくなるため上限を20％以下とし
た。また、Siの量が30％を越えると、母合金の融解終了
温度（液相線温度）が上昇し、粉末製造時に母合金の溶
解・アトマイジングが難しくなる。また焼結時、共晶反
応による液相を生じにくくなる。そのためSiは30％以下
に限定した。従って母合金粉末の組成としては、Mg:4〜
20％、Si:12〜30％、残部Alであり、さらに望ましく
は、Mg:5〜15％、Si:15〜25％、残部Alである。

さらにこの母合金組成にCuを添加し、Al−Cu−Mg−Si
母合金とすることもできる。Cuの添加により母合金粉末
の融解開始温度（固相線温度）をさらに低下させ、その
温度を調節することが可能になる。そのことにより焼結
を促進させ、またCuの時効硬化元素としての役割とあい
まって焼結Al合金の機械的性質を一層改善することが可
能となる。ただしCuは主原料粉末からも供給されるた
め、目標とする最終合金組成によっては必ずしも母合金
粉末中に含める必要は無い。

Cuを含有させる場合母合金粉末の組成は２つに分けら
れる。これは前述のとうり最終合金組成が主にCu量の少
ないＡ合金と多いＢ合金とに分けられており、その各々
に適した母合金粉末組成が選定されるためである。

Ａ合金の場合、目標とする最終合金組成中のCu量が比
較的少ないため母合金粉末中に含有させるCu量も比較的
少なくて良い。したがって前述のAl−Mg−Si系の母合金
を基に、それに適当量のCuを加えた組成とした。Ａ合金
の場合、多量のCuの添加は最終合金のCu量の増加につな
がり、Cuは強度の増加には有用ではあるが、耐食性を劣
化させるため、いたずらにCu量を増やすことは避けるべ
きで、その観点からCuの添加量としては30％以下が適当
と考えられる。従ってCu量の少ないＡ合金用の母合金粉
末の組成としてはMg:4〜20％、Si:12〜30％、Cu:1〜30
％、残部Al、さらに望ましくはMg:5〜15％、Si:15〜25
％、Cu:5〜15％、残部Alである。

一方高強度を狙ったＢ合金の場合、最終合金組成中の
Cu量を多くする必要があり、そのためには母合金粉末中
のCuは30％以上とする必要がある。一方50％以上では融
点が上昇し、溶解とアトマイジング作業が難しくなる。
MgとSiはともに母合金粉の融点を下げ液相焼結を生じや
すくするため、また焼結体の時効硬化のための合金化元
素として、それぞれ１％以上母合金粉末に添加する必要
がある。一方MgとSiはともに20％以上では、既に述べた
理由により、溶解アトマイジング作業を難しくするた
め、それぞれ20％以下とする必要がある。すなわちＢ合
金用の母合金粉末の組成としてはCu:30〜50％、Si:1〜2
0％、Mg:1〜20％であり、より望ましくはCu:30〜40％、
Si:1〜10％、Mg:1〜10％である。

さらに本発明の焼結Al合金用母合金粉末の他の一つの
グループは前記のMg:4〜20％、Si:12〜30％またはMg:4
〜20％、Si:12〜30％、Cu:1〜30％またはCu:30〜50％、
Si:1〜20％、Mg:1〜20％を含む組成に、さらにMn、Ni、
Fe、Cr、Zr、Ti、Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた少
なくとも１種以上の合金元素を0.1〜8wt％含み、残部が
不可避的不純物を含むAlからなる組成を有するものであ
る。この母合金粉末は強度向上、切削性向上等を目的と
し、Cu、Mg、Si以外に微量元素としてMn、Ni、Fe、Cr、
Zr、Ti、Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた少なくとも
１種以上の合金元素を全量で4wt％以下含み、残部がAl
からなる組成を有する焼結合金を得ることを目的とした
ものである。

以上の通り、母合金粉末はAl−Mg−Si系、Al−Mg−Si
−Cu系の組成になる。その請求範囲内で組成を変えるこ
とにより、母合金の融解開始温度および主たるAl−Cu合
金原料粉末との反応で液相を生成する温度を調整するこ
とが可能になる。また母合金粉末の組成を調整すること
により、原料混合粉末中の母合金粉末の配合量の調整が
可能である。

この母合金粉末の配合量については、その量が少なす
ぎると液相焼結が不可欠な焼結Al合金において、充分な
液相量が確保できず良好な特性の焼結体を得ることが不
可能となる。一方、多すぎると圧縮成形性を害し、また
焼結時に生じる液相量が多くなりすぎ発汗現象により表
面性状が良好な焼結体が得られなくなる。そのような観
点から母合金の配合量は２％以上、15％以下、さらに望
ましくは３％以上、12％以下が適する。この範囲で最終
目標組成になるようにAl−Cu主原料粉末と母合金粉末と
を配合する。

これら原料粉末の粒度は50メッシュ以下635メッシュ
以上が90％以上であることが望ましい。これは50メッシ
ュ以上の粉末が多いと金型への充填性が悪く、一方635
メッシュ以下の粉末が多いと流動性を害し、また成形時
に金型の隙間に入り込みカジリを生じやすいため適当で
ない。

さらに原料粉末をあらかじめ加熱焼鈍し軟化させ、粉
末の成型圧縮性をさらに向上させることもできる。

また上記合金粉末に潤滑剤を混合することにより粉末
同志の潤滑、粉末と金型壁面間の潤滑性を改善し、成形
性を高めることも可能である。潤滑材の混合量は0.2％
以下ではその効果が不十分であり、２％以上では効果が
飽和するだけでなく、粉末の流動性・成形性を害し、さ
らに潤滑剤は焼結時に揮発飛散し、不必要に焼結炉内あ
るいは真空焼結にあっては排気系を汚染するため0.2〜
２％とした。さらに好ましくは0.7〜1.8％である。潤滑
剤の種類としては、焼結温度以下で全て揮発飛散し、材
料特性に有害な影響の無いものが好ましい。そのような
観点からは金属塩系の潤滑材（例、ステアリン酸亜鉛、
ステアリン酸リチウム、ステアリン酸アルミニウムな
ど）よりも金属を含まない有機物系、例えばアミド系潤
滑材が望ましく、エチレンビスステアロアマイド等を最
適な潤滑材として挙げることができる。

また焼結体部品にさらに耐摩耗性、潤滑性、低熱膨張
率等の機能を付与するため、これら粉末にセラミック
ス、金属、Si、炭素あるいは固体潤滑材等の粒子、繊維
など焼結合金の第２相となる物質を混合することもでき
る。

次に上記原料粉末を用いて焼結Al合金を製造する方法
について説明する。

まず所望の合金組成の混合粉末原料を準備し、これを
加圧成形する。成形圧は２トン／cm²未満では成形体の
緻密化が足りず粉末同士の接触が不十分で、良好な焼結
体強度・延性が得られない。従って２トン／cm²以上で
成形する必要がある。一方、成形圧が高すぎる場合、ラ
ミネーションの発生、金型へのカジリ、金型の寿命の低
下等の問題が生じる。そのため実操業上８トン／cm²を
越える成形圧は不適当である。従って成形は２〜８トン
／cm²で行なう。

さらに原料粉末を70℃〜250℃に加熱した状態で成形
することにより成形体をより緻密化することも可能であ
る。

焼結雰囲気については活性なAl合金粉末粒子の酸化を
防ぎ十分焼結を進行させるためには真空あるいは窒素ガ
ス、アルゴンガス雰囲気等の非酸化性雰囲気中で焼結す
る必要がある。真空で焼結する場合その真空度は0.1tor
r以下、望ましくは0.01torr以下にするのが良い。また
焼結炉の内部を真空置換後、減圧下で窒素ガス等の不活
性ガスを少量流しながら焼結することも、焼結体から発
生するガス成分を除去する効果を高める。なお窒素ガス
雰囲気あるいはアルゴンガス等の不活性雰囲気中で焼結
する場合はガスの純度が重要であり、特にガス中に含ま
れる水分は焼結部品の特性に悪影響を及ぼすため、露点
を十分低く管理する必要があり、望ましくは露点は−40
℃以下に保つ必要がある。

焼結温度は500℃より低いと元素の拡散が不十分であ
り、粉末同志の焼結が不十分となる。一方650℃より高
いと多量の液相が生成しあるいは粉末の溶融により、昇
温とともに部品形状を保てないため、500℃以上、650℃
以下で焼結する必要がある。

またこうして得られた焼結体を再圧縮することができ
る。再圧縮の成形圧は３〜11トン／cm²が適当である。
再圧縮は寸法精度を向上させるために行う所謂サイジン
グの目的と、焼結体の機械的性質を向上させる目的とが
ある。後者の目的では再圧縮により焼結体をさらに緻密
化し、焼結体中のボアを潰し、新たに金属接触面を増加
させる。その際再圧縮体は加工硬化により強度が向上し
延性は低下する。それに対し再圧縮後、後述の熱処理を
施すことにより加工硬化の影響が除かれ、さらに一部焼
結・拡散が進行し、強度、延性とも向上する。本発明者
らの実施例によれば、焼結体に対し再圧縮＋熱処理を施
すことにより強度は約20〜30％向上し、伸びは約1.4〜
４倍向上している。即ち再圧縮＋熱処理の工程は焼結体
の機械的性質の向上に非常に有効で、特に延性の必要と
される各種アーム部品などの製造に適している。

さらに再圧縮により得られた成形体を再焼結すること
により機械的性質、特に延性を改善することができる。
再圧縮により緻密化した組織を再度焼結することにより
拡散・焼結を一層進行させることができる。その際の条
件は基本的には焼結の場合と同様で再焼結温度は500℃
以上が望ましい。

またこれら焼結体の合金成分であるCu、Mg、Siは本来
熱処理により機械的性質の向上に寄与するものである。
したがって通常のAl合金同様、T6またはT4の溶体化−時
効処理を施しその機械的性質を調整、向上させることは
有効である。T6処理は特に高強度を必要とする場合有効
な熱処理であり、Al−Cu系合金に適用することにより、
引張強度35kgf/mm²以上を付与することが可能となる。T
4処理は適度の強度と良好な延性を兼ね供えた特性が必
要な場合有効な熱処理である。

なお通常は成形、焼結、再圧縮後溶体化−時効処理に
より、実用上充分な特性を得ることが可能である。

［作用］本発明はあらじめ少量のCuを含むAl−Cu合金粉末とAl
−Mg−Si母合金粉末あるいはAl−Mg−Si−Cu母合金粉末
とを使用することにより液相の生成を容易にし、もって
焼結性を改善し、焼結Al合金の機械的性質を著しく改善
させるものである。

［発明の実施例］以下本発明の実施例について説明する。

実施例表１に示すAl合金主原料粉末および表２に示す母合金
粉末を大気アトマイズ法により製造し、それを篩分し10
0メッシュ篩下〜325メッシュ篩上の粉末を得た。それら
粉末を表３に示す配合比で配合し、さらにそれにアミド
系潤滑剤１％を加え原料粉末とした。それを成形圧４ト
ン／cm²でJIS Z2550に規定されている引張試験片形状に
成形した。その成形体を１〜3torr減圧窒素雰囲気下、5
70〜590℃で２時間焼結した。その焼結体にT6またはT4
熱処理を施した後、引張試験に供した。その結果を表４
に示す。次いでその焼結体の幾つかを５トン／cm²で再
圧縮した後T6またはT4熱処理を施し、引張試験に供し
た。その結果を表４に併せて示す。

比較例１ Al−４％Cu粉末を大気アトマイズ法により製造し、そ
れを篩分し100メッシュ篩下〜325メッシュ篩上の粉末を
得た。それに表２の粉末Al−20％Si−10％Mg粉末を表３
に示すように配合し、さらにそれにアミド系潤滑剤１％
を加え原料粉末とした。それを実施例と同じ製造条件で
引張試験片とし試験に供した。結果を表４に示す。

比較例２ Al粉末を大気アトマイズ法により製造し、それを篩分
し100メッシュ篩下〜325メッシュ篩上の粉末を得た。そ
れに表２の粉末Al−20％Si−10％Cu−10％Mg粉末、Al−
６％Si−40％Cu−６％Mg粉末を表３に示すように配合
し、さらにそれにアミド系潤滑剤１％を加え原料粉末と
した。それを実施例と同じ製造条件で引張試験片とし試
験に供した。結果を表４に示す。

比較例３ Al粉末を大気アトマイズ法により製造し、それを篩分
し100メッシュ篩下〜325メッシュ篩上の粉末を得た。そ
れに同じく100メッシュ篩下〜325メッシュ篩上に粒度を
調整したSi粉末、Cu粉末、Mg粉末を配合し、配合組成を
Al−１％Si−0.5％Cu−0.5％Mgとした。さらにそれにア
ミド系潤滑剤１％を加え原料粉末とした。それを実施例
と同じ製造条件で引張試験片とし試験に供した。結果を
表４に示す。

表４より、本発明のＡ合金は焼結＋T6処理したもので
引張強さ:22〜25kgf/mm²、伸び:3％以上と、従来知られ
ていた焼結合金の特性より強度、伸びとも優れていた。

さらにそれを再圧縮、熱処理した場合、Ａ合金ではT6
処理で引張強さ:28〜33kgf/mm²、伸び:8％以上と強度、
延性ともにバランス良く特性が向上し、またT4処理では
伸び:23％以上と従来にない伸びのある材料が得られて
いる。一方Ｂ合金は焼結＋T6処理したもので引張強さ:3
3〜35kgf/mm²、伸び:1.5％以上の特性が得られており、
強い強度を適当な伸びが得られている。さらにＢ合金は
再圧縮＋T6処理で引張強さ:38〜41kgf/mm²と従来にない
優れた強度がえられている。また再圧縮＋T4処理では引
張強さ:30kgf/mm²以上を保ちながら伸びは８％以上の優
れた値を示している。

比較例１は主原料粉末にAl−４％Cu粉末を用いた例で
ある。Cuの添加量が多いため粉末の成形圧縮性が悪く、
ラミネーションが生じ実用になる成形体が得られていな
い。

比較例２は主原料粉末に純Al粉末を用いた従来の母合
金法の例である。比較例No.20は本発明例のＡ合金、No.
21は本発明例のＢ合金に相当する組成の例である。

本発明例による焼結合金に比べ、強度、伸びとも低い
値である。

比較例３はSi、Cu、Mgの合金元素の単体粉末を配合し
た要素粉末混合法の例である。強度、伸びともに低い値
しか得られていない。

［効果］本発明によれば従来になく高強度、高延性のAl合金部
材を焼結法によって得ることができ、複雑形状の部品の
軽量化に寄与するところが大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者町田芳雄埼玉県秩父市大字下影森1505 昭和電工株式会社秩父研究所内 (56)参考文献特開昭61−221307（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−247044（ＪＰ，Ａ) 特開平１−230743（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−153806（ＪＰ，Ａ) 特開平１−294833（ＪＰ，Ａ) 特公昭45−24207（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 21/00 - 21/18 C22C 1/04 B22F 1/00,3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Cu:0.1〜3.0wt％で残部が不可避的不純物
を含むAlからなる主原料粉末にMg:4〜20wt％、Si:12〜3
0wt％を含み残部が不可避的不純物を含むAlからなる母
合金粉末もしくはMg:4〜20wt％、Si:12〜30wt％、Cu:1
〜30wt％を含み残部が不可避的不純物を含むAlからなる
母合金粉末の内１種類または２種類を混合した粉末であ
って、混合粉末の組成がMg:0.1〜1.0wt％、Si:0.5〜1.5
wt％、Cu:0.1〜1.5wt％、残部が実質的にAlからなこと
を特徴とする焼結Al合金用Al合金混合粉末。
【請求項２】Cu:0.1〜3.0wt％で残部が不可避的不純物
を含むAlからなる主原料粉末にMg:1〜20wt％、Si:1〜20
wt％、Cu:30〜50wt％を含み、残部が不可避的不純物を
含むAlからなる母合金粉末を混合し、混合粉末の組成が
Mg:0.1〜1.5wt％、Si:0.1〜1.5wt％、Cu:2〜6wt％、残
部が実質的にAlからなることを特徴とする焼結Al合金用
Al合金混合粉末。
【請求項３】主原料粉末と母合金粉末を混合した混合粉
末であって、主原料粉末が請求項第１項に記載の主原料
粉末又は前記主原料粉末にさらに0.1〜2wt％のMn、Ni、
Fe、Cr、Zr、Ti、Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた少
なくとも１種類以上の元素を添加した主原料粉末であ
り、母合金粉末が請求項第１項に記載の母合金粉末また
は前記母合金粉末にさらに0.1〜8wt％のMn、Ni、Fe、C
r、Zr、Ti、Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた少なく
とも１種類以上の元素を添加した母合金粉末であり、混
合粉末の組成がMg:0.1〜1.0wt％、Si:0.5〜1.5wt％、C
u:0.1〜1.5wt％を含み、さらにMn、Ni、Fe、Cr、Zr、T
i、Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた１種類以上の合
金元素の全量が４％以下となる量を含み、残部が実質的
にAlからなることを特徴とする焼結Al合金用Al合金混合
粉末。
【請求項４】主原料粉末と母合金粉末を混合した混合粉
末であって、主原料粉末が請求項第２項に記載の主原料
粉末又は前記主原料粉末にさらに0.1〜2wt％のMn、Ni、
Fe、Cr、Zr、Ti、Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた少
なくとも１種類以上の元素を添加した主原料粉末であ
り、母合金粉末が請求項第２項に記載の母合金粉末また
は前記母合金粉末にさらに0.1〜8wt％のMn、Ni、Fe、C
r、Zr、Ti、Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた少なく
とも１種類以上の元素を添加した母合金粉末であり、混
合粉末の組成がMg:0.1〜1.5wt％、Si:0.1〜1.5wt％、C
u:2〜6wt％を含み、さらにMn、Ni、Fe、Cr、Zr、Ti、
Ｖ、Pb、Bi、Snのうちから選ばれた１種類以上の合金元
素の全量が４％以下となる量を含み、残部が実質的にAl
からなることを特徴とする焼結Al合金用Al合金混合粉
末。
【請求項５】請求項第１項から第４項のいずれかの１項
に記載の混合粉末に潤滑材を0.2〜2wt％混合したことを
特徴とする焼結Al合金用Al合金混合粉末。
【請求項６】請求項第１項から第５項のいずれかの１項
に記載の混合粉末を２〜８トン／cm²の加圧力で圧粉成
形した後、圧粉体を非酸化性雰囲気の中で500〜650℃の
温度範囲で焼結することを特徴とする焼結Al合金の製造
方法。
【請求項７】請求項第１項から第５項のいずれかの１項
に記載の混合粉末を２〜８トン／cm²の加圧力で圧粉成
形した後、圧粉体を非酸化性雰囲気の中で500〜650℃の
温度範囲で焼結し、さらに該焼結合金を再度３〜11トン
／cm²の加圧力で再圧縮し、さらに溶体化−時効処理を
施すことを特徴とする焼結Al合金の製造方法。