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    公开号:WO1992007676A1
    申请号:PCT/JP1991/001488
    申请日:1991-10-31
    公开日:1992-05-14
    发明作者:Yoshinobu Takeda；Tetsuya Hayashi；Toshihiko Kaji；Yusuke Odani；Kiyoaki Akechi
    申请人:Sumitomo Electric Industries, Ltd.；Toyo Aluminium K.K.；
    IPC主号:C22C1-00
    专利说明:
    [0001] 明細書
    [0002] 過共晶アルミ ニウムーシリ コン系合金粉末およびその製 造方法
    [0003] 技術分野
    [0004] この発明は、 過共晶アルミ ニウム一シ リ コ ン系合金粉末 およびその製造方法に関し、 特に微細なシ リ コ ン初晶を安 定して有する過共晶アルミ ニウム—シリ コン系合金粉末お よびその製造方法に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] アルミ ニウム （A 1 ) にシ リ コ ン （ S i ) を添加する と、 熱膨張係数の低下、 剛性率の向上および耐摩耗性の改善な どに顕著な効果がある。 この効果を利用した A 1 一 S i系 合金がすでに広く使用されている。
    [0007] このような A 1 一 S i 系合金のうち、 铸造材は J I S規 格で A Cや A D Cと して分類され、 エンジンプロ ッ ク等の アルミニウム合金鐯物と して多量に使用されている。 また、 展伸材と しての A 1 — S i 系合金は 4 0 0 0番台に分類さ れ、 铸造ビレツ 卜から押出しや鍛造等により各種部品に加 ェされる。
    [0008] 過共晶 A 1 一 S i系合金を銪造法で製造するこ とは周知 である。 铸造法によって得られた過共晶 A 1 - S i 系合金 鍀物は、 低い熱膨脹率、 高い剛性率、 高い耐摩耗性といつ た優れた特性を有しており、 各種分野での使用が期待され ている。 しかしながら、 過共晶 A 1 - S i 系合金铸物に粗 大なシ リ コ ンの初晶が存在する と、 その機械的特性と機械 加工時の被削性が悪化する。
    [0009] 過共晶 A 1 — S i系合金铸物のシリ コンの初晶を微細化 するために、 微細化剤、 特にリ ン （P) を添加することも 周知である。 しかしながら、 過共晶 A 1 一 S i系合金の铸 造時に微細化剤を添加しても、 シリ コンの初晶の微細化に は限度がある。 特にシ リ コンの含有量が 2 0重量％を越え る A 1 一 S i系合金の場合には、 微細化剤を添加しても粗 大なシ リ コ ンの初晶が存在するので、 その合金の機械的特 性と機械加工時の被削性は依然と して悪い。
    [0010] 一方、 近年ではア トマイズ法等の急冷凝固粉末の製造法 により、 溶解铸造法で不可能であつた大きな冷却速度で溶 湯から粉末を製造することができる。 そのため、 シリ コ ン の初晶を微細化するこ とができ、 共晶組成以上のシ リ コ ン を含み、 さ らには第 3合金成分として鉄 （F e) 、 ニッケ ル （N i ) 、 ク ロム （C r) 、 マンガン （Mn) 等の遷移 金属元素 Xを含む過共晶 A 1 - S i系合金粉末の製造が可 能となる。 これらの粉末を用いた粉末冶金法によって製造 される合金と して、 铸造合金より もはるかに優れて特性を 有する A l — 1 7 S i —X， A 1 - 2 0 S i - X, A 1 - 2 5 S i — X等の粉末冶金合金が実用化されている。
    [0011] 上記の粉末冶金合金の機械的特性をさ らに向上させるた めには、 シリ コンの結晶を一層微細化すると同時にシリ コ ンの結晶粒径を均一化することが必要である。 さ らに、 わ ずかな量でも破壊の起点となり、 材料強度のばらつきの原 因となる粗大なシリ コ ンの結晶を減少させることが極めて 重要である。 しかも、 粉末中のシ リ コ ンの初晶は鍛造や押 出し等の熱間固化により細かく なる可能性はほとんどなく、 むしろォス ト ヮル ド成長により粗大化する。 したがつて、 合金粉末中のシ リ コ ンの初晶の大きさが決定的に重要であ る c
    [0012] ところで、 シリ コンの初晶を微細化するには、 粉末を製 造する際の冷却速度を大き くすればよいことは知られてい る。 しかし、 その冷却速度はア トマイズの方法や装置によ つておおむね決定され、 他の工業的方法で冷却速度を大き くすることは経済性や生産性の点で問題があり、 実現され ていない。
    [0013] また、 従来のァ トマイズ法では冷却速度が粉末の粒度に 依存するため、 得られる粉末が一定幅の粒度分布を有する 限り、 全粉末中では、 存在するシ リ コ ンの初晶の粒径に大 きなばらつきがある。 たとえば、 従来、 粒径 4 0 0 m程 度の粉末中には粒径 2 0 程度の粗大なシリ コ ンの初晶 の存在が避けられなかった。
    [0014] そこで、 従来から、 粗大なシリ コンの初晶を有する粒子 を除く ために冷却速度の低い粗粒粉末をふるい分けして除 去して、 微細粉末のみを用いて固化体を製造する こ とが行 なわれていた。 しかしながら、 この方法によれば、 材料歩 留り低下により経済性が悪化する上、 粉末の流動性や成形 性等のハン ドリ ング性が著しく低下し、 さ らには粉塵爆発 の危険が増大する等の問題があつた。
    [0015] 本発明は、 上述のような従来の事情に鑑み、 ア トマイズ 法により、 シ リ コ ンの初晶が微細でかつ均一であり、 特に 粗大なシリ コンの初晶の晶出を抑制することが可能な過共 晶 A 1 — S i系合金粉末の組成およびその製造方法を提供 することを目的とする。
    [0016] 発明の開示
    [0017] 本願発明者らは、 上述の従来技術の問題点に鑑みて、 種 々の実験と研究を重ねた結果、 リ ンを含有する初晶シリ コ ン微細化剤を添加したアルミニゥムーシリ コン系合金の溶 湯、 またはリ ンを含有する初晶シリ コン微細化剤を予め含 むアルミ ニウム—シ リ コ ン系合金地金を溶解して得られる . 合金溶湯を空気または不活性ガスを用いてァ トマイズする こ とにより、 初晶シリ コ ンの極めて微細な過共晶アルミ二 ゥムーシリ コン系合金粉末が得られることを知見した。
    [0018] この発明の第 1の局面に従った過共晶アルミニウムーシ リ コン系合金粉末は、 シ リ コンを 1 2重量％以上 5 0重量 %以下、 リ ンを 0 . 0 0 0 5重量％以上 0 . 1重量％以下 含有する。
    [0019] この発明の過共晶アルミニゥムーシリ コン系合金粉末中 の初晶シリ コンの粒径は、 従来の鐯造法によって得られる 過共晶アルミニウムーシリ コン系合金中の初晶シリ コ ンの 大きさより もはるかに小さ く、 通常 1 0 m以下である。 この発明のアルミ ニウム一シ リ コ ン系合金粉末における シリ コ ンの含有量が 1 2重量％以上 5 0重量％以下、 好ま し く は 2 0重量 以上 3 0重量％以下である。 シ リ コ ンの 含有量が 1 2重量％未満では初晶のシリ コンが晶出しない。 一方、 シ リ コ ンの含有量が 5 0重量％を越えると、 シリ コ ンの初晶をいく ら微細化しても初晶シ リ コ ンの量が多すぎ、 得られた粉末から作製した固化体の被削性が悪く、 その機 械的強度も劣る。
    [0020] 本発明のアルミ ニゥムーシリ コン系合金粉末における リ ンの含有量は 0 . 0 0 0 5重量％以上 0 . 1重量％以下、 好ま しく は 0 . 0 0 0 5重量％以上 0 . 0 5重量％以下で ある。 リ ンの含有量が 0 . 0 0 0 5重量％未満では微細化 効果が得られず、 機械的強度の改善も見られない。 一方、 . リ ンの含有量が 0 . 1重量％を越えても微細化効果がより 向上することはない。 特にリ ンの含有量が 0 . 0 2重量％ 以上 0 . 1重量％以下であるアルミ ニゥム一シリ コン系合 金粉末は機械加工時の被削性に優れている。
    [0021] 本発明のより好ま しく、 具体的なアルミ ニウムーシ リ コ ン系合金粉末は、 シ リ コ ンを 1 2重量％以上 5 0重量％以 下、 銅を 2 . 0重量％以上 3 . 0重量％以下、 マグネシゥ ムを 0 . 5重量％以上 1 . 5重量％以下、 マンガンを 0 . 2重量％以上 0 . 8重量％以下、 リ ンを 0 . 0 0 0 5重量 %以上 0 . 0 5重量％以下含有し、 残部がアル ミ ニウムと 不可避不純物である。 銅、 マグネシウム、 マンガンの各元 素を含有するアル ミ ニウム— シ リ コ ン系合金粉末は、 より 高い機械的強度を有する。
    [0022] この発明の第 2の局面に従った過共晶アル ミ ニウムーシ リ コン系合金粉末の製造方法によれば、 まず、 リ ンを含有 する過共晶アルミニウムーシリ コン系合金の溶湯が準備さ れる。 空気または不活性ガスを用いて、 その溶湯を噴霧し て急冷凝固させる。
    [0023] リ ンを含有する過共晶アルミニゥムーシリ コン系合金の 溶湯は、 リ ンを含有する初晶シリ コン微細化剤を添加した アルミニウムーシリ コン系合金の溶湯、 またはリ ンを含有 する初晶シリ コン微細化剤を予め含むアルミニゥムーシリ コン系合金地金を溶解して得られる合金溶湯であればよい, 本発明の製造方法においてひ ンを含有する初晶シリ コン 微細化剤と しては、 従来の鐯造法において使用されている 初晶シ リ コ ン微細化剤、 たとえば C u— 8重量％ P、 C u
    [0024] ― 1 5重量％ P、 P C i 5 、 赤リ ンを主体と した混合塩等 あるいは A 1 — C u— P微細化剤が使用される。
    [0025] 初晶シ リ コ ン微細化剤は通常、 0 . 0 0 0 5重量％以上 0 . 1重量％以下、 好ま しく は 0 . 0 0 2重量％以上 0 . 0 5重量％以下の量で使用される。 初晶シリ コ ン微細化剤 の量が 0 . 0 0 0 5重量％未満のときには、 初晶シ リ コ ン 微細化剤添加の効果が十分でない。 また、 初晶シ リ コ ン微 細化剤を 0 . 1重量％を越える量で添加しても効果のさ ら なる向上は見られない。 本発明の製造方法においてアルミニゥムーシリ コン系合 金溶湯は公知の方法に従ってァ トマイズ処理される。
    [0026] この発明の製造方法において、 合金溶湯をアル ミ ニウム ーシリ コン系合金の液相線温度より 1 0 0 °c高い温度以上 1 3 0 0 °C以下の温度に保持された状態でァ トマイズ処理 することが好ま しい。 アルミニウム一シリ コン系合金に初 晶シリ コン微細化剤を添加する際にも、 その合金を上記の 温度に保持しておく ことが好ま しい。
    [0027] こ こで、 液相線温度とは、 その組成の合金が完全に溶解 し終わる温度を意味する。 たとえば、 シ リ コ ンを 2 5重量 %含有するアルミニウムーシリ コン系合金の液相線温度は 約 7 8 0 °Cである。
    [0028] 合金溶湯をアルミ ニゥムーシリ コン系合金の （液相線温 . 度 + 1 0 0 ) での温度より低い温度で保持した場合には、 リ ンの溶解が不十分となり、 添加されたリ ンの量に対して 合金中に含有する リ ンの量が少なく なり、 正確なリ ンの量 を含有する合金粉末を得ることが困難である。 また、 合金 溶湯を 1 3 0 0 °Cを越える温度で保持した場合には、 ルツ ボと炉材の損傷が甚し く、 含まれる合金元素によっては一 部蒸発し、 所望通りの組成を有する合金が得られないこと があり得る。
    [0029] より好ま しく は、 合金溶湯をアルミ ニウム—シ リ コ ン系 合金の液相線温度より 1 0 0 °C高い温度以上 1 3 0 0 °C以 下の温度に少なく と も 3 0分間保持した後、 ァ トマイズ処 理する。 保持時間が 3 0分より も短い場合においても、 リ ンの溶解が不十分となり、 添加されたリ ンの量に対して合 金中に含有する リ ンの量が少なく なり、 正確なリ ンの量を 含有する合金粉末を得ることが困難である。 しかし、 A 1 — C u— P接種剤を使用する際は、 その限りでない （保持 時間を 3 0分より短く できる場合がある。 ） 。
    [0030] 本発明の方法が適用されるアルミ ニウム一シ リ コ ン系合 金は特に限定されず、 アルミ ニウム、 シ リ コ ン以外の他の 元素、 たとえば鋦、 マグネシウム、 マンガン、 鉄、 ニッケ ル、 亜鉛等を含有する一般的なアルミニゥムーシリ コン系 合金も包含され得る。 本発明の製造方法は、 高いシリ コン の含有量 （ 2 0重量％以上 4 0重量％以下） のアルミ ニゥ ム一シリ コン系合金に対して特に有用である。
    [0031] 以上、 本発明によれば、 極めて微細な初晶シリ コンが均 —に分散した過共晶アルミニゥムーシリ コン系合金粉末が 得られる。 また、 上記の好ま しい条件下で製造したときに は、 所望の組成を有する過共晶アルミ ニウム一シリ コ ン系 合金粉末が得られる。
    [0032] 本発明の過共晶アルミ ニウムーシリ コ ン系合金粉末から 作製した固化体は、 極めて優れた被削性と機械的特性を有 する。
    [0033] この発明の第 3の局面に従つた過共晶アルミニゥ厶ーシ リ コン系合金粉末の製造方法によれば、 まず、 リ ンを含有 する過共晶アルミニゥム一シリ コン系合金の溶湯が準備さ れる。 空気を用いて、 この溶湯を噴霧して急冷凝固させる こ とによつて過共晶アルミ ニゥムーシ リ コ ン系合金粉末が 作製される。 粒径 4 0 0 m以下の合金粉末のみが選別さ れる。
    [0034] 本発明の製造方法では、 溶解铸造法において用いられて いた接種法を応用し、 まず、 ア トマイズ用の過共晶アルミ 二ゥムーシ リ コ ン系合金溶湯にリ ンを接種する。
    [0035] 均一に溶融した合金溶湯にリ ンを接種して分散させるこ とにより、 凝固の際の核を予め準備し、 過冷却による不均 一な核生成を抑制することができる。 接種されたリ ンは噴 霧温度において固体微粒子と して溶湯中に均一に分散して いることが必要である。 同時に溶湯中にはリ ン以外の未溶 解成分が存在すると容易に粗大な晶出物となるので、 これ をなく す必要がある。 なお、 接種された溶湯は、 一旦、 冷 却凝固させた後、 再度溶解して元の接種溶湯の状態に復帰 するこ とが可能である。
    [0036] 次に、 接種溶湯を空気ァ トマイズ法により噴霧し、 急冷 凝固させる。 急冷凝固して粉末を製造する方法と して空気 ア トマイズ法を採用する理由は、 他の方法より も経済的で ある点と、 適度な酸化により粉末の表面が安定化するため、 取扱いが容易になる等の利点があるからである。
    [0037] 急冷凝固の条件と して、 冷却速度が大きいほど組織が微 細化する こ とは知られている。 しかし、 本発明の製造方法 においては、 シ リ コ ンの初晶の晶出核を予め多数溶湯中に 存在させることによって、 直接的管理が困難な冷却速度に 強く依存することなく、 得られる粉末の粒径に対して初晶 シリ コンの最大結晶粒径が常に微細かつ狭い範囲に制御さ れ得る。 すなわち、 従来のァ トマイズ法と比較して小さな 冷却速度 （得られる粉末の粒径が比較的大きい） の場合で あっても、 微細で比較的均一なシリ コンの初晶が得られる。 得られる合金粉末の粒径を 4 0 0 // in以下に選別すると、 初晶シリ コンの最大結晶粒径は 1 0 // m以下に制御され得 る。 好ま しく は、 得られる合金粉末の粒径を 2 0 0 z m以 下に選別すると、 初晶シリ コンの最大結晶粒径が 7 m以 下に制御され得る。 さ らに好ま しく は、 得られる合金粉末 の粒径を 1 0 0 m以下に選別すると、 初晶シリ コ ンの最 大結晶粒径を 5 m以下に制御することができる。 さ らに 得られる合金粉末の粒径を 5 0 /z m以下に選別すると、 初 晶シリ コンの最大結晶粒径を 3 z m以下に制御することが できる。
    [0038] なお、 上記のような作用効果を安定して得るためには、 接種する リ ンの濃度を 0 . 0 0 5重量％以上 0 . 0 2重量 %以下の範囲にすることが好ま しい。
    [0039] 以上のように、 この発明の第 3の局面によれば、 ア トマ ィズ法により製造した過共晶アルミニウム—シリ コン系合 金粉末の初晶シ リ コ ンを微細化かつ均一化させ、 合金粉末 の粒度に対する初晶シリ コンの粒径の依存性を従来より も 著しく低下させることができる。 その結果、 得られた過共 晶アルミニウムーシリ コ ン系合金粉末を用いるこ とにより、 粉末粒度の制約がなく、 高い歩留りで従来より も機械的特 性が改善された粉末の固化体を製造することが可能となる。
    [0040] 図面の簡単な説明
    [0041] 第 1図は、 実施例 1で得られた合金粉末中の初晶シリ コ ンの構造を示す光学顕微鏡による結晶の構造の写真である
    [0042] (倍率 X 4 0 0 ) 。
    [0043] 第 2図は、 比較例 1で得られた合金粉末中の初晶シリ コ ンの構造を示す光学顕微鏡による結晶の構造の写真である (倍率 X 4 0 0 ) 。
    [0044] 第 3図は、 铸造合金中の初晶シリ コンの構造を示す光学 顕微鏡による結晶の構造の写真である （倍率 X 4 0 0 ) 。
    [0045] 第 4図は、 実施例 3で得られ、 リ ンを接種した過共晶ァ . ルミ二ゥムー 2 5重量％シ リ コン合金粉末の金属組織を示 す光学顕微鏡写真である （倍率 X 4 0 0 ) 。
    [0046] 第 5図は、 実施例 3で得られ、 リ ンを接種しない過共晶 アル ミ ニウム一 2 5重量％シリ コン合金粉末の金属組織を 示す光学顕微鏡写真である （倍率 X 4 0 0 ) 。
    [0047] 第 6図は、 実施例 3 において、 過共晶アルミ ニゥムー 2 5重量％シリ コン合金粉末におけるシリ コン初晶の最大粒 径と、 その粉末から得られた固化体の常温での引張り強度 との関係を示すグラフである。
    [0048] 発明を実施するための最良の形態
    [0049] 実施例 1 第 1表に示す組成を有するアルミニゥム合金の溶湯を温 度 9 5 0 °Cに保持し、 第 1表に示される リ ンの含有量にな るように C u— 8重量％ Pをその溶湯に添加した。 溶湯を 温度 9 5 0 °Cで 1時間保持した後、 この溶湯をエア · ア ト マイズ法により粉末化した （第 1表の合金粉末 N 0. 1〜 N 0. 4参照） 。
    [0050] このようにして得られた合金粉末を一 42〜一 8 0メ ッ シュ （1 7 5〜 3 5 0 ； mの粒径） に分級した後、 粉末中 の初晶シリ コ ンの大きさを光学顕微鏡で組織観察すること により、 測定した。 その結果は第 1表に示される。 また、 合金粉末 N 0. 1の光学顕微鏡による組織写真は第 1図に 示される。
    [0051] 比較例 1
    [0052] 合金粉末 N.o. 1と同一条件下で合金粉末 N 0. 5を作 製した。 ただし、 この場合、 C u— 8重量％ Pはアルミ二 ゥム合金の溶湯に添加されなかつた。
    [0053] このようにして得られた合金粉末を一 4 2〜一 8 0メ ッ シュ （1 7 5〜 3 5 0 mの粒径） に分級した後、 粉末中 の初晶シリ コンの大きさを光学顕微鏡で組織観察すること により測定した。 その結果は第 1表に示される。 また、 合 金粉末 N 0. 5の光学顕微鏡による組織写真は第 2図に示 される。
    [0054] 比較例 1 A
    [0055] 合金粉末 N o. 1 と同一組成を有するアルミ ニウム合金 の溶湯を温度 9 5 0 °Cに保持し、 第 1表に示される リ ンの 含有量になるように C u— 8重量％ Pを添加した。 温度 9 5 0 °Cで 1時間保持した後、 この溶湯を直径 3 0 m m X高 さ 8 0 m mの金型に铸込み、 合金铸物 （N o . 6 ) を作製 した。
    [0056] このようにして得られた合金铸物中の初晶シリ コンの大 きさを光学顕微鏡を用いて組織観察することにより測定し た。 その結果は第 1表に示される。 また、 合金鍀物の光学 顕微鏡による組織写真は第 3図に示される。
    [0057] 第 1図〜第 3図に示された光学顕微鏡による組織写真の 比較から、 本発明の方法で得られた合金粉末中の初晶シリ コ ンの大きさは、 比較例 1で得られたリ ンを含まない同一 組成の合金粉末中の初晶シ リ コ ンの大きさに比べて微細か . つ均一に分散していることが明らかである。
    [0058] (以下余白）
    [0059] 第 1表 α 組成 Si初晶
    [0060] 粒径
    [0061] No. Si し u Mg Mn P ί m) 実施例 1 1 25 2. 5 1. 0 0. 5 0. 0240 丄〜 5
    [0062] 2 25 3. 5 0. 5 0. 5 0. 0055 1〜 6
    [0063] 3 25 3. ό 1. 0 0, 0 0. 0545 1 〜 5
    [0064] 4 25 2. 5 1. 0. 5 0. 0125 1〜 5 比較例 1 5 25 2. 5 1. 0 0. 5 く 0. 0005 3〜 2 0 比較例 6 25 2. 5 1. 0 0. 5 0. 0240 5〜 8 0 次に、 上記実施例と比較例で得られた合金粉末と合金铸 物から作製された成形体の披削性を試験した。
    [0065] 実施例 1 と比較例 1で得られた合金粉末 N 0 . l〜N o . 5を一 4 2 メ ッ シュ （ 3 5 0 ； 以下の粒径） に分級した 後、 圧力 3 ト ン Z c m2 で直径 3 0 111111ズ高さ 8 0 111111の 大きさに冷間予備成形した。 その後、 これらの成形体を押 出し温度 4 5 0 °C、 押出比 1 0で直径 1 0 mmの丸棒に熱 間押出しした。 また、 比較例 1 Aで得られた合金铸物 N 0 , 6 も同様にして直径 1 0 mmの丸棒に押出した。
    [0066] このようにして得られた丸棒押出材を、 超硬合金工具を 用いて切削速度 1 0 0 mZ分、 乾式で切削加工し、 1 0分 間切削後の工具の摩耗量を測定した。 その結果は第 2表に 示される 第 2表 工具摩耗量 （mm) 実施例 1 (合金 N 0. 1) 0. 0 3
    [0067] 比較例 1 (合金 N 0. 5 ) 0. 1 2
    [0068] 比較例 1 A (铸造 N 0， 6 ) 1. 0 1 第 2表に示す結果から、 本発明の合金粉末から作製した 成形体の被削性は非常に優れていることが明らかである。
    [0069] 実施例 2
    [0070] 第 3表に示されるようにリ ンを含有するアルミ ニウム合 金地金を溶解して得られた溶湯を 9 5 0 °Cの温度で 1時間 保持した。 その後、 この溶湯をエア · ア トマイズ法により 粉末化した （第 3表の合金粉末 N 0. l l〜N o . 1 5参 照） 。
    [0071] このよう にして得られた合金粉末を一 1 0 0メ ッ シュ ( 1 4 7 μ πι以下の粒径） に分級した後、 粉末中の初晶シ リ コンの大きさを光学顕微鏡を用いて組織観察する ことに より測定した。 その結果は第 3表に示される。
    [0072] 比較例 2
    [0073] 合金粉末 N o . l l〜N o. 1 5と同一条件下で合金粉 末 N o. 1 6〜N o. 1 8を作製した。 ただし、 この場合、 リ ンを含有しないアルミニゥム合金地金を使用した。
    [0074] このようにして得られた合金粉末を一 1 0 0メ ッ シュ (1 4 7 /zm以下の粒径） に分級した後、 粉末中の初晶シ リ コンの大きさを光学顕微鏡を用いて組織観察するこ とに より測定した。 その結果は第 3表に示される。 第 3表 合金 組成 S i初晶 粒径
    [0075] No, Si Cu Mg Mn P ( m) 実施例 2 1 1 25 2.5 1 0 0.5 0.0041 1〜： L 0
    [0076] 1 2 25 2.5 1 0 0.5 0.0116 1〜： L 0
    [0077] 1 3 25 2.5 1 0 0.5 0.0395 1〜 5
    [0078] 1 4 2δ 3.5 9 0 0. S 0.0075 1〜 1 0
    [0079] 1 5 25 2. δ 1 0 0.0 0.0152 1〜 1 0 比較例 2 1 6 2ό 2. a 1 0 0.5 < 0.0005 1〜 2 0
    [0080] 1 7 25 3.5 2 0 0.5 〈0.0005 1〜 2 0
    [0081] 1 8 25 2.5 1 • 0 0.0 く Q.0005 1〜 2 ひ 次に、 上記実施例と比較例で得られた合金粉末の抗折強 度を試験した。
    [0082] 実施例 2と比較例 で得られた合金粉末 N 0 . 1 1〜N 0 . 1 8を一 1 0 0メ ッ シュ （ 1 4 7 /z m以下の粒径） に 分級した後、 圧力 3 ト ン Z c m2 で直径 3 O mm x高さ 8 0 mmの大きさに冷間予備成形した。 その後、 これらの成 形体を押出し温度 4 5 0 °C、 押出比 1 0で幅 2 O mm x厚 み 4 mmの平板に熱間押出し した。 このようにして得られ た平板押出材を T 6処理した後、 J I S Z 2 2 0 3に基づ き標点間距離 3 0 mmにて抗折強度を測定した。 その結果 は第 4表に示される。 第 4表
    [0083] 第 4表に示す結果から、 本発明のリ ンを含有する合金粉 末の抗折強度はリ ンを含有しない合金粉末より も約 1 0 % 高いことが明らかである。 また、 リ ンの含有量が 0. 0 2 重量％を越える N o. 1 3の発明の合金粉末は、 *比較例の 合金粉末の N o. 1 6に比べて抗折強度が若干低下する力 十分使用され得るものである。
    [0084] 実施例 3
    [0085] 以下の過共晶アルミニウムーシリ コン合金を地金より調 製した。
    [0086] A - 1 7 : 2 0 2 4地金 + 1 7 w t % S i
    [0087] A - 2 0 ： 2 0 2 4地金 + 2 0 w t % S i
    [0088] A— 2 5 : 2 0 2 4地金 + 2 5 w t % S i
    [0089] B— 2 5 : 2 02 4地金 + 2 5 w t % S i - 5 w
    [0090] %F e
    [0091] C - 2 5 : 2 0 24地金 + 2 5 w t % S i + 5 w t
    [0092] % F e + 2 w t . % N i
    [0093] D - 2 5 ： A l + 2 5 w t . % S i + 2. 5 w t . % C u + 1 t . %M g + 0. 5 t . % F e + 0. 5 w t . %M n
    [0094] E - 2 5 ： 9 9. 9 %純度 A 1地金 + 2 5 t . % S i 上記の各合金溶湯中に第 5表に示す割合でリ ンを接種し、 または接種せずに、 解放式空気ァ トマイズ法により空気圧 5〜 1 0 k gZmm2 の条件で噴霧して各合金溶湯を急冷 凝固させた。
    [0095] 得られた合金粉末を連続的に捕集し、 空気で分級した後- さ らにふるいにより分級した。 これらの合金粉末のシリ コ ン初晶の粒径を定量画像分析顕微鏡により決定した結果と して、 粉末粒径 D p と S i初晶の最大粒径 D e ;の関係を第 5表に示す 第 5表
    [0096] S i初晶最大粒径 D S j ( β m) 粉末粒径 Dp ( ^ m ) 200く Dp 100く Dp 50<D Dp
    [0097] ≤ 400 ≤ 200 ≤ 100 ≤ 50 合金 P接種
    [0098] Α-Π 0.008 w t . % 5 4 3 2
    [0099] Α-Π なし. 1 5 8 7 5
    [0100] A-20 0.008 w t . % 6 5 3 2
    [0101] A-20 なし 2 0 8 7 6
    [0102] A-25 0.008 w t . % 8 5 3 2
    [0103] A - 25 なし 2 0 1 2 6 5
    [0104] B-25 0.012 w t . % 7 4 3 2
    [0105] B-25 なし 1 8 8 8 4
    [0106] C-25 0.007 t . % 7 4. 2 2
    [0107] D-25 0.010 w t . % 8 5 2 2
    [0108] E-25 0.015 w t . % 9 7 5 3 上記の A - 2 5合金でリ ンを接種することにより得られ た過共晶アルミニゥムーシリ コ ン合金粉末の金属組織は、 4 0 0倍の光学顕微鏡写真により第 4図に示される。 また 上記の A— 2 5合金でリ ンを接種しないで得られた過共晶 アルミ ニウム—シ リ コ ン合金粉末の金属組織は同様に第 5 図に示される。 第 4図と第 5図において、 濃い灰色の部分 がシリ コ ン初晶、 薄い灰色の部分がマ ト リ ッ クスであり、 黒い部分は空孔ゃ埋込樹脂の部分である。
    [0109] 次に、 上記の A - 2 5合金でリ ン接種の有無による 2種 類の粉末を得られたまま、 分級することなく、 冷間加圧成 形した。 これらの成形体を温度 4 5 CTCで 3 0分間、 脱ガ ス加熱処理した。 そして、 同じ温度でこれらの成形体を予 備加熱した後、 面圧 6 ト ン Z c m 2 で鍛造成形し、 T 6熱 処理を施した。
    [0110] 得られた各粉末の固化体の機械的特性を測定した。 その 測定結果は第 6表に示される。 第 6表
    [0111] また、 上記の A— 2 5合金について得られた過共晶アル ミニゥムーシリ コン合金粉末をシリ コン初晶の最大粒径に より分級した。 分級した粉末ごとに上記と同一条件で製造 した各粉末の固化体の常温での引張り強さを測定した。 こ れらの測定結果は第 6図に示される。 以上の結果から、 本発明の製造方法によれば、 粉末中の シリ コ ン初晶の大きさが小さ く、 かつ極めて'狭い範囲内に 制御できるため、 粗大なシ リ コ ン結晶を起点と して起こる 破壊が大幅に減少し、 粉末の固化体の機械的強度が向上す る。 また、 得られる固化体の切削時においても切削工具の チッ ピングゃ摩耗が安定しかつ制御され得る等の効果が得 られる。
    [0112] 産業上の利用可能性
    [0113] 以上のように、 本発明による過共晶アルミニウム一シリ コン系合金粉末から作製される成形体は、 極めて優れた被 削性と機械的強度を有している。 そのため、 各種の機械構 造用部品と して有用である。 また、 この発明の過共晶アル ミニゥムーシリ コン系合金粉末の製造方法によれば、 過共 . 晶アルミニウムーシ リ コン系合金粉末の初晶シリ コンを微 細化かつ均一化することができ、 粉末粒度に対する初晶シ リ コンの粒径の依存性を従来より も著し く 低下させるこ と ができる。 その結果、 高い歩留りで従来より も機械的特性 が改善された粉末の固化体を製造することが可能となる。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1. シリ コ ンを 12重量％以上 5 0重量％以下、 リ ンを 0. 0 0 0 5重量％以上 0. 1重量％以下含有する、 過共晶ァ ルミニゥムーシリ コ ン系合金粉末。
    2. リ ンを 0. 0 0 0 5重量％以上 0. 0 5重量％含有す る、 請求の範囲第 1項に記載の過共晶アルミ ニウム -シリ コン系合金粉末。
    3. リ ンを 0. 02重量％以上 0. 1重量％以下含有する、 請求の範囲第 1項に記載の過共晶アルミ ニゥムーシ リ コン 系合金粉末。
    4. 当該合金粉末中で初晶シ リ コ ンの結晶粒径が 1 0 μ m 以下である、 請求の範囲第 1項に記載の過共晶アルミニゥ ム一シリ コン系合金粉末。
    5. 銅を 2. 0重量％以上 3. 0重量％以下、 マグネシゥ ムを 0. 5重量％以上 1. 5重量％以下、 マンガンを 0.
    2重量％以上 0. 8重量％以下、 リ ンを 0. 0 0 05重量 %以上 0. 0 5重量％以下含有し、 残部がアルミ ニウムと 不可避不純物である、 請求の範囲第 1項に記載の過共晶ァ ル ミ 二ゥム一シリ コ ン系合金粉末。
    6. リ ンを含有する過共晶アルミ ニウム一シ リ コ ン系合金 の溶湯を準備する工程と、
    空気または不活性ガスを用いて前記溶湯を噴霧して急冷 凝固させる工程と、
    を備えた、 過共晶アルミニウムーシリ コン系合金粉末の製 造方法。
    7 . 前記アルミ ニウム一シリ コン系合金の溶湯を準備する 工程は、 アルミニウム一シ リ コ ン系合金の溶湯にリ ンを含 有する初晶シリ コン微細化剤を添加するこ とを含む、 請求 の範囲第 6項に記載のァルミニゥムーシリ コン系合金粉末 の製造方法。
    8 . 前記アル ミ ニウム一シ リ コ ン系合金の溶湯を準備する 工程は、 リ ンを含有する初晶シリ コン微細化剤を予め含む アルミ ニウムーシリ コン系合金の固体を溶融することを含 む、 請求の範囲第 6項に記載の過共晶アル ミ ニウムーシリ コン系合金粉末の製造方法。
    9 . 前記溶湯を噴霧して急冷凝固させる工程は、 アルミ 二 ゥムーシリ コン系合金の液相線温度より 1 0 0 °C高い温度 . 以上 1 3 0 0 °C以下の温度に保持された状態で前記溶湯を 噴霧することを含む、 請求の範囲第 6項に記載の過共晶ァ ルミニゥムーシリ コン系合金粉末の製造方法。
    1 0 . 前記溶湯を噴霧して急冷凝固させる工程は、 アルミ ニゥムー シリ コン系合金の液相線温度より 1 0 0 °C高い温 度以上 1 3 0 0 °C以下の温度に少なく とも 3 0分間保持し た後、 前記溶湯を噴霧することを含む、 請求の範囲第 9項 に記載の過共晶アルミニゥムーシリ コ ン系合金粉末の製造 方法。
    1 1 . リ ンを含有する過共晶アル ミ ニウム一シ リ コ ン系合 金の溶湯を準備する工程と、 空気を用いて前記溶湯を噴霧して急冷凝固させることに よって過共晶アルミ ニウムーシリ コン系合金粉末を作製す る工程と、
    粒径 4 0 0 ^ m以下の前記合金粉末を選別する工程と、 を備えた、 過共晶アルミ ニウム一シリ コ ン系合金粉末の製 造方法。
    1 2 . 前記合金粉末を選別する工程は、 粒径 2 0 0 μ πι以 下の前記合金粉末を選別することを含む、 請求の範囲第 1 1項に記載の過共晶アルミニゥムーシリ コン系合金粉末の 製造方法。
    1 3 . 前記合金粉末を選別する工程は、 粒径 1 0 0 Ai m以 下の前記合金粉末を選別することを含む、 請求の範囲第 1
    1項に記載の過共晶アルミニゥムーシリ コン系合金粉末の . 製造方法。
    1 4 . 前記合金粉末を選別する工程は、 粒径 5 0 m以下 の前記合金粉末を選別することを含む、 請求の範囲第 1 1 項に記載の過共晶アルミニゥムーシリ コン系合金粉末の製 ia刀法 o
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