JPS5966918A - アルミニウム合金製複層構造中空部材 - Google Patents
アルミニウム合金製複層構造中空部材Info
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- JPS5966918A JPS5966918A JP17763682A JP17763682A JPS5966918A JP S5966918 A JPS5966918 A JP S5966918A JP 17763682 A JP17763682 A JP 17763682A JP 17763682 A JP17763682 A JP 17763682A JP S5966918 A JPS5966918 A JP S5966918A
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
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- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は内燃機関や斜板式コンプレッサ等に使用され
るシリンダライナとして好適なアルミニウム、合金製中
空部利に係り、更に詳しく汀えは特に熱安定性を改善し
た耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金内層と該内層より
軟質なアルミニウム合金外層とよりなる押出し法によっ
て形成された複層構造中空部１４に係る。
るシリンダライナとして好適なアルミニウム、合金製中
空部利に係り、更に詳しく汀えは特に熱安定性を改善し
た耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金内層と該内層より
軟質なアルミニウム合金外層とよりなる押出し法によっ
て形成された複層構造中空部１４に係る。
最近、自動車のＹ？Ｆ＝Ｍ化やフロントエンジン・フロ
ントドライブ（ＦＦ ）方式の採用のためエンジンの軽
量化が必要となり、シリンダブロックは鋳鉄からＡ１合
金が使用されるよ５に変って来ているが、この場合、シ
リンダブロックのＷＴｒｔｉＪ面の耐摩耗性を高めるた
め約鉄製シリンダライナが鋳ぐるまれＣいるのが普通で
ある。このシリンダライナをアルミニウム合金製にする
ことができれば軽量になるほか、熱伝導度および熱膨張
係数が鋳鉄よりも大きく、昇温時にもライナとブロック
の密着性が良くなり、従って放熱性の良いエンジンが得
られる。その結果ライナの温度が低くなるので潤滑油の
寿命を長くし、或いは低粘度の潤滑油の使用が可能とな
り、また熱膨張係数がピストン材料のアルミニウム合金
と同程度になるので、ピストンとの間のクリアランスを
小さく設定できるため潤滑油の消費量やブローバイガス
の発生を少量に押え、燃費および効率の向上も期待され
る。
ントドライブ（ＦＦ ）方式の採用のためエンジンの軽
量化が必要となり、シリンダブロックは鋳鉄からＡ１合
金が使用されるよ５に変って来ているが、この場合、シ
リンダブロックのＷＴｒｔｉＪ面の耐摩耗性を高めるた
め約鉄製シリンダライナが鋳ぐるまれＣいるのが普通で
ある。このシリンダライナをアルミニウム合金製にする
ことができれば軽量になるほか、熱伝導度および熱膨張
係数が鋳鉄よりも大きく、昇温時にもライナとブロック
の密着性が良くなり、従って放熱性の良いエンジンが得
られる。その結果ライナの温度が低くなるので潤滑油の
寿命を長くし、或いは低粘度の潤滑油の使用が可能とな
り、また熱膨張係数がピストン材料のアルミニウム合金
と同程度になるので、ピストンとの間のクリアランスを
小さく設定できるため潤滑油の消費量やブローバイガス
の発生を少量に押え、燃費および効率の向上も期待され
る。
また高Ｓｉ含有のＡ１合金製シリンダライナは摩擦係数
が小さいためピストンリングとの間のフリクションロス
が低減されることによっても燃費の向上、出力の向上が
期待される。
が小さいためピストンリングとの間のフリクションロス
が低減されることによっても燃費の向上、出力の向上が
期待される。
然しなから従来公知のアルミニウム合金では上記のよう
な鋳ぐるみ用シリンダライナとしては不充分である。例
えばアメリカ・アルミナム協会規格（ＡＡ規格）のＡ３
９０．０合金（Ｓｉ１６〜１８チ、Ｃｕ４〜５％、Ｍｇ
０．５〜０．６５％、１ｉ”ｅ□、５％、’ｌＩ’ｉ
Ｑ、２％、Ｚｎ０．１％、残Ａｉ、）（本明ａ書におい
て合金組成はすべて重量％で示す）のような鋳造合金は
固液共存温度域が広いため大きな押湯を必要とする結果
歩留りが悪くなるほか、微細化処理や金型鋳造法によっ
ても初晶８ｉ はなお大きく晶出するため被削性が悪い
。更に致命的欠点として、シリンダブロックにｆｎ＜”
ルむときに溶湯の熱によって材料が軟化するため、耐摩
耗性が著しく低下する上に、被削面にいわゆるびびりや
むしれを生じ易く、またホーニング加工を困難にする等
の欠点がある。
な鋳ぐるみ用シリンダライナとしては不充分である。例
えばアメリカ・アルミナム協会規格（ＡＡ規格）のＡ３
９０．０合金（Ｓｉ１６〜１８チ、Ｃｕ４〜５％、Ｍｇ
０．５〜０．６５％、１ｉ”ｅ□、５％、’ｌＩ’ｉ
Ｑ、２％、Ｚｎ０．１％、残Ａｉ、）（本明ａ書におい
て合金組成はすべて重量％で示す）のような鋳造合金は
固液共存温度域が広いため大きな押湯を必要とする結果
歩留りが悪くなるほか、微細化処理や金型鋳造法によっ
ても初晶８ｉ はなお大きく晶出するため被削性が悪い
。更に致命的欠点として、シリンダブロックにｆｎ＜”
ルむときに溶湯の熱によって材料が軟化するため、耐摩
耗性が著しく低下する上に、被削面にいわゆるびびりや
むしれを生じ易く、またホーニング加工を困難にする等
の欠点がある。
これに対して、近年粉末冶金法により前記のＡている（
特開昭５２−１０９４１５号）。 これによれば１２〜
３０％Ｓｉ、 ｌ〜５％ｃｕ、０．５〜１．５チへ４
ｇ、残Ａノの過共晶１’Ｊ−８ｉ合金溶湯をアトーイヌ
法または遠心力による微粒化法によって粒状化し、これ
を押出すことによって中空体を得る方法であり、この方
法によって得られる材料は初晶Ｓｉを２０μｍ以下とす
ることができるため延性や機械加工性にすぐれ、摩擦係
数が小さく、優れた耐摩耗性を有する。更に上記組成の
ＡノーＳｉ 合金にＮ１を０．５〜１．５チ加えた粉末
にＳｉｎ、 Ｓｎ、黒鉛等を混じて中空体を押出すこ
とも提案さ才１ている。
特開昭５２−１０９４１５号）。 これによれば１２〜
３０％Ｓｉ、 ｌ〜５％ｃｕ、０．５〜１．５チへ４
ｇ、残Ａノの過共晶１’Ｊ−８ｉ合金溶湯をアトーイヌ
法または遠心力による微粒化法によって粒状化し、これ
を押出すことによって中空体を得る方法であり、この方
法によって得られる材料は初晶Ｓｉを２０μｍ以下とす
ることができるため延性や機械加工性にすぐれ、摩擦係
数が小さく、優れた耐摩耗性を有する。更に上記組成の
ＡノーＳｉ 合金にＮ１を０．５〜１．５チ加えた粉末
にＳｉｎ、 Ｓｎ、黒鉛等を混じて中空体を押出すこ
とも提案さ才１ている。
本発明者は上記の発明のトレース実験を行なったが、２
０チＳ＋−４俤Ｃｕ −０，８％Ｍｇ −０，５％Ｎｉ
−ＡＪ、％残の標準組成の合金粉末の押出材をシリン
ダライナ（外径７３ ｍｍ、内径６５ｍ１ｎ、高さ１０
５ ｍｍ ）としてＡＤＣ１２合金（ＪＩＳ Ｈ５３
０２）のシリンダブロック（重量３．４ｋｇ）に溶湯温
度６７５℃でダイカスト法で鋳ぐるむ試験の結果によれ
ば、鴫ぐるみ前にＴ６処理で硬さｌ−１ｎＪ３ ８０程
度のものが、鋳ぐるみ後にはＨＲＢ４０程度に軟化して
しま５ことが判明した。従ってこの種合金の中空体もシ
リンダブロックに鋳ぐるんでシリンダライナとして使用
することができない。
０チＳ＋−４俤Ｃｕ −０，８％Ｍｇ −０，５％Ｎｉ
−ＡＪ、％残の標準組成の合金粉末の押出材をシリン
ダライナ（外径７３ ｍｍ、内径６５ｍ１ｎ、高さ１０
５ ｍｍ ）としてＡＤＣ１２合金（ＪＩＳ Ｈ５３
０２）のシリンダブロック（重量３．４ｋｇ）に溶湯温
度６７５℃でダイカスト法で鋳ぐるむ試験の結果によれ
ば、鴫ぐるみ前にＴ６処理で硬さｌ−１ｎＪ３ ８０程
度のものが、鋳ぐるみ後にはＨＲＢ４０程度に軟化して
しま５ことが判明した。従ってこの種合金の中空体もシ
リンダブロックに鋳ぐるんでシリンダライナとして使用
することができない。
また鋳ぐるみはダイカスト法や低圧鋳造法によるが、ラ
イナはコストの点からできるだけ薄肉とすることが好ま
しいので、鋳ぐるみ時のライナ搬送工程や位置決め時に
加わる機械的応力により変形し易くなり、これを防ぐた
めには高剛性（高硬度）であることが必要になる。
イナはコストの点からできるだけ薄肉とすることが好ま
しいので、鋳ぐるみ時のライナ搬送工程や位置決め時に
加わる機械的応力により変形し易くなり、これを防ぐた
めには高剛性（高硬度）であることが必要になる。
本発明者はこれらの欠点を解消し、鈎ぐるみ時の熱負荷
に対しても軟化することがなく、更に使用時に負荷され
る温度域においても軟化せず、耐摩粍性、耐焼イゴ性に
ずぐれた高カアルミニウム合金材料として、重量比で８
１１０〜３０％を含有する高５ｉ−ＡＪ、合金に更に１
Ｍ！１、Ｆｅ、Ｎｉ等の合金元素を多量に添加し、１５
μＩＴＩ以下のＳ ｌ結晶粒と２０μｍ以下のＭＪＩ
％Ｆｅ 、 Ｎｊ ｃｔ）１種または２種以上を含む金
属間化合物とを微細に分散さぜた耐熱耐摩耗性高力アル
ミニウム合金粉末成形体およびその製造方法を先に提示
した（ｌＩ！ｆｊｉｌ′ｌ昭５７−１１９９０１号、特
願昭５７−１１９９Ｑ２号）。
に対しても軟化することがなく、更に使用時に負荷され
る温度域においても軟化せず、耐摩粍性、耐焼イゴ性に
ずぐれた高カアルミニウム合金材料として、重量比で８
１１０〜３０％を含有する高５ｉ−ＡＪ、合金に更に１
Ｍ！１、Ｆｅ、Ｎｉ等の合金元素を多量に添加し、１５
μＩＴＩ以下のＳ ｌ結晶粒と２０μｍ以下のＭＪＩ
％Ｆｅ 、 Ｎｊ ｃｔ）１種または２種以上を含む金
属間化合物とを微細に分散さぜた耐熱耐摩耗性高力アル
ミニウム合金粉末成形体およびその製造方法を先に提示
した（ｌＩ！ｆｊｉｌ′ｌ昭５７−１１９９０１号、特
願昭５７−１１９９Ｑ２号）。
これらの耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体
は上記の金属組織を有するものであり、耐摩耗、耐焼伺
の点で優れている上に耐熱性が優れ、熱負荷の作用の下
においても硬度が低下することがきわめて少なく、従っ
てシリンダライナ材としてアルミニウム合金製シリンダ
ブロックに鋳ぐるんで使用するのには充分なものである
、然しなから上記の耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金
粉末成形体は該合金溶湯を急冷凝固させて得られる粉末
を熱間押出成形する方法で得られるものであるが、その
合金粉末はＭｎ、Ｆｅ、 Ｎｉ等の添加により生ずる
金属間化合物を多量に含むものであるためシリンダライ
ナの如き中空部材を熱間押出成形するに当って押出抵抗
が大となり、そのため大容量の押出装置を必要とすると
共に押出速度をきわめて低速にしなければならず、かつ
押出しダイスの寿命を短くし、またシリンダライナの外
周にシリンダブロックへの密着結合を確実にするため凹
凸部、すなわちセレーションをシリンダライナの外周に
形成することが難しい等の問題点がある。
は上記の金属組織を有するものであり、耐摩耗、耐焼伺
の点で優れている上に耐熱性が優れ、熱負荷の作用の下
においても硬度が低下することがきわめて少なく、従っ
てシリンダライナ材としてアルミニウム合金製シリンダ
ブロックに鋳ぐるんで使用するのには充分なものである
、然しなから上記の耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金
粉末成形体は該合金溶湯を急冷凝固させて得られる粉末
を熱間押出成形する方法で得られるものであるが、その
合金粉末はＭｎ、Ｆｅ、 Ｎｉ等の添加により生ずる
金属間化合物を多量に含むものであるためシリンダライ
ナの如き中空部材を熱間押出成形するに当って押出抵抗
が大となり、そのため大容量の押出装置を必要とすると
共に押出速度をきわめて低速にしなければならず、かつ
押出しダイスの寿命を短くし、またシリンダライナの外
周にシリンダブロックへの密着結合を確実にするため凹
凸部、すなわちセレーションをシリンダライナの外周に
形成することが難しい等の問題点がある。
この発明は上記の問題点を解決する中空部利を提供する
ことを目的とし、その第１の発明はアルミニウム合金製
中空部材においてＮ量比で５ｉ１０〜３０ ％、Ｍｎ
、 Ｆｅ 、 Ｎｉ の５ち１種または２種以上３〜１
５％、残余は実質的に后からなり、大きさ１５μｍ以下
のＳｉ 結晶粒と前記のＭｎ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉ の
うち１種または２種以上を含む大きさ２０μｍ以下の金
属間化合物とが微細に分散している金属組織を有する耐
熱耐摩耗性高力アルミニウム合金製の内層と該内層より
軟質のアルミニウム合金の外層とよりなる押出し法によ
って形成された抜屑構造を有することをＩｒｊ微とする
アルミニウム、合金製中空部材およびその第２の発明は
第１の発明の内層の化学成分組成にＣｕ□、５〜５チ、
ＭｇＱ、２〜３％を添加したものに係る。
ことを目的とし、その第１の発明はアルミニウム合金製
中空部材においてＮ量比で５ｉ１０〜３０ ％、Ｍｎ
、 Ｆｅ 、 Ｎｉ の５ち１種または２種以上３〜１
５％、残余は実質的に后からなり、大きさ１５μｍ以下
のＳｉ 結晶粒と前記のＭｎ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉ の
うち１種または２種以上を含む大きさ２０μｍ以下の金
属間化合物とが微細に分散している金属組織を有する耐
熱耐摩耗性高力アルミニウム合金製の内層と該内層より
軟質のアルミニウム合金の外層とよりなる押出し法によ
って形成された抜屑構造を有することをＩｒｊ微とする
アルミニウム、合金製中空部材およびその第２の発明は
第１の発明の内層の化学成分組成にＣｕ□、５〜５チ、
ＭｇＱ、２〜３％を添加したものに係る。
本発明の袂屑構造中空部拐の内層は熱負荷の作用によっ
ても軟化することなく、かつ摺動状態において優れた耐
摩粍性と耐焼着性を発揮する耐熱１１ｉＪ摩耗性高力ア
ルミニウム合金よりなり、該内層Ｊ：り軟質の鋳造用、
ダイカスト用または展伸用アルミニウム合金の外層を有
しているので押出し成形加工が容易であり、該中空体の
寸法精度を高める目的での中空体のしごき加工や、外周
面へのセレーション形成加工が容易に行なわれ、また外
層利は内層利に比べ合金元素の添加量が少なく熱伝導率
および熱膨張係数が大であるので、内層の摺動面温度を
一層低温に藉持することを可能にするとともに、その外
側の鋳ぐるみ利への密着が一層確実に祠られる等の利点
を有する。
ても軟化することなく、かつ摺動状態において優れた耐
摩粍性と耐焼着性を発揮する耐熱１１ｉＪ摩耗性高力ア
ルミニウム合金よりなり、該内層Ｊ：り軟質の鋳造用、
ダイカスト用または展伸用アルミニウム合金の外層を有
しているので押出し成形加工が容易であり、該中空体の
寸法精度を高める目的での中空体のしごき加工や、外周
面へのセレーション形成加工が容易に行なわれ、また外
層利は内層利に比べ合金元素の添加量が少なく熱伝導率
および熱膨張係数が大であるので、内層の摺動面温度を
一層低温に藉持することを可能にするとともに、その外
側の鋳ぐるみ利への密着が一層確実に祠られる等の利点
を有する。
次に添付図面に示す鋳ぐるみ用シリンダライナの実施例
忙ついて本発明を説明する。第１図に示すシリンダライ
ナ１は内層２と外層３との複層措造をしている。内Ｍ２
はＳｉ ’１０〜３０ ％、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ の１
種または２種以上を３〜１５チと、更に必要によりＣｕ
０．５〜５チおよびＭｇ０．２〜３％を含み、残部実録
的に、心からなり、外層３は前記内層材より軟質のＪＩ
Ｓ ）（５２０２鋳造用・ＪＩＳＩ（５３０２ダイキャ
スト用またはＪＩＳＩ−１４１００展伸用アルミニウム
合金または類似合金からなっている。なお内層２と外層
３との境界部は鋳ぐるみに際して成分元素が相互に拡散
して冶金学的に接合している。本発明において内層利の
化学成分組成は次のとおりとする。
忙ついて本発明を説明する。第１図に示すシリンダライ
ナ１は内層２と外層３との複層措造をしている。内Ｍ２
はＳｉ ’１０〜３０ ％、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ の１
種または２種以上を３〜１５チと、更に必要によりＣｕ
０．５〜５チおよびＭｇ０．２〜３％を含み、残部実録
的に、心からなり、外層３は前記内層材より軟質のＪＩ
Ｓ ）（５２０２鋳造用・ＪＩＳＩ（５３０２ダイキャ
スト用またはＪＩＳＩ−１４１００展伸用アルミニウム
合金または類似合金からなっている。なお内層２と外層
３との境界部は鋳ぐるみに際して成分元素が相互に拡散
して冶金学的に接合している。本発明において内層利の
化学成分組成は次のとおりとする。
まず、Ｓｉ は微細なＳｉ粒子、或いはＭｇ２Ｓｉや、
Ａｎ −Ｆｅ −Ｓｉ の如き金属間化合物として基
地中に分散することにより、高温強度や耐摩耗性、耐焼
着性にすぐれた効果を示すが、その含有量が１０９６以
下では分散晶出量が少なくて効果が不充分であり、他方
３０％を超えると溶解温度が高くなるほかに、急冷して
も粉粒体中に大きな径の初晶Ｓ＋とじて析出して粉粒体
の圧縮性を著しく悪化させ、圧粉体を作り難くする上に
、熱間押出時に於て変形抵抗が大きくなるほか、得られ
る押出材の延性や衝撃値を低下させ、或いは被剛性を悪
くする。シリンダライナとして使用する場合Ｓｉ添加量
の増加に伴ない熱膨張係数は小さくなるので外層Ｉ料と
の密着状態が悪（なる。従って８１含有貝は１０〜３０
％とするが、好ましい範囲は１４〜２５チである。
Ａｎ −Ｆｅ −Ｓｉ の如き金属間化合物として基
地中に分散することにより、高温強度や耐摩耗性、耐焼
着性にすぐれた効果を示すが、その含有量が１０９６以
下では分散晶出量が少なくて効果が不充分であり、他方
３０％を超えると溶解温度が高くなるほかに、急冷して
も粉粒体中に大きな径の初晶Ｓ＋とじて析出して粉粒体
の圧縮性を著しく悪化させ、圧粉体を作り難くする上に
、熱間押出時に於て変形抵抗が大きくなるほか、得られ
る押出材の延性や衝撃値を低下させ、或いは被剛性を悪
くする。シリンダライナとして使用する場合Ｓｉ添加量
の増加に伴ない熱膨張係数は小さくなるので外層Ｉ料と
の密着状態が悪（なる。従って８１含有貝は１０〜３０
％とするが、好ましい範囲は１４〜２５チである。
Ｔｉ”ｅ 、 Ｎｉ 、 Ｍｎ は幻に対する固溶度
が小さく、かつＡｐ中での拡散速度が遅いことを利用し
て微細化合物として分散させて高温強度を高める目的で
添加するものであり、その量は単独または２種以上を合
計で３〜１５％とする。これらの元素は溶湯を急冷して
粉粒体とする場合Ａ−ｉ巾に過飽和に固溶され、また固
溶しきれない分はＡ１−Ｆｅ−８ｉ 三元化合物或い
はＡＵ３Ｎ ｉ 、Ｍｎ ｓｚ Ｓｉ ７ Ａｎ！５
のような金属間化合物とじて粉粒体中に棒状の相と
なって晶出する。この化合物は熱間押出により分断され
、月利組織中に細かく分散される、更に、基地中の論飽
和分からも高温加熱によって上記の如き化合物として析
出される。これらの化合物は微細で硬度が高く、かつ、
υ中の拡散速度が遅いため粗大化が起り難いので、材料
の高温強度を大きくする。またイ」料中のＳｉ結晶粒と
共に材料の硬度を高め、耐摩耗性、耐焼着性に寄与する
。
が小さく、かつＡｐ中での拡散速度が遅いことを利用し
て微細化合物として分散させて高温強度を高める目的で
添加するものであり、その量は単独または２種以上を合
計で３〜１５％とする。これらの元素は溶湯を急冷して
粉粒体とする場合Ａ−ｉ巾に過飽和に固溶され、また固
溶しきれない分はＡ１−Ｆｅ−８ｉ 三元化合物或い
はＡＵ３Ｎ ｉ 、Ｍｎ ｓｚ Ｓｉ ７ Ａｎ！５
のような金属間化合物とじて粉粒体中に棒状の相と
なって晶出する。この化合物は熱間押出により分断され
、月利組織中に細かく分散される、更に、基地中の論飽
和分からも高温加熱によって上記の如き化合物として析
出される。これらの化合物は微細で硬度が高く、かつ、
υ中の拡散速度が遅いため粗大化が起り難いので、材料
の高温強度を大きくする。またイ」料中のＳｉ結晶粒と
共に材料の硬度を高め、耐摩耗性、耐焼着性に寄与する
。
添加量が３９６未満では効果が顕著ではなく、他方１５
チを超えると溶融時に高温を必要とするほか、粉粒体の
圧縮や押出しに際しての変形抵抗を大きくし、押出加工
を困難にするほか、得られる押出材の延性や衝撃値を低
下させ、被削性を悪くする。上記の３〜１５チの範囲内
で、Ｎｉ を単独で５〜１５％を添加した場合、Ｆｅ
３〜１５％およびＭｎ ５〜１５％の１種または２
種を含有させた場合、或いはＦｅ ３〜１２％および
Ｍ’ｎ ５〜１２％の１種または２種とＮｉ ３〜１
０％とを含有させた場合特に良好な耐熱、耐摩耗特性が
得られる。
チを超えると溶融時に高温を必要とするほか、粉粒体の
圧縮や押出しに際しての変形抵抗を大きくし、押出加工
を困難にするほか、得られる押出材の延性や衝撃値を低
下させ、被削性を悪くする。上記の３〜１５チの範囲内
で、Ｎｉ を単独で５〜１５％を添加した場合、Ｆｅ
３〜１５％およびＭｎ ５〜１５％の１種または２
種を含有させた場合、或いはＦｅ ３〜１２％および
Ｍ’ｎ ５〜１２％の１種または２種とＮｉ ３〜１
０％とを含有させた場合特に良好な耐熱、耐摩耗特性が
得られる。
（コ１１またはＭｇは一般Ｆｃ５ｉ−ｋｌ系合金に添加
し“〔時効硬化性を旬力する元素として周知であるが、
本発明においても、この目的でＣｕを０．５〜５チ、Ｍ
ｇを０．２〜３％添加してもよい。Ｃｕが０，５チ未満
、Ｍｇが０．２％未満では上記の効果が充分に奏されず
、またＣｕを５％、Ｍｇを３％を越えて添加しても上記
効果の増加は顕著には認められなくなる。
し“〔時効硬化性を旬力する元素として周知であるが、
本発明においても、この目的でＣｕを０．５〜５チ、Ｍ
ｇを０．２〜３％添加してもよい。Ｃｕが０，５チ未満
、Ｍｇが０．２％未満では上記の効果が充分に奏されず
、またＣｕを５％、Ｍｇを３％を越えて添加しても上記
効果の増加は顕著には認められなくなる。
次に製造方法な実施例について説明する。所定の目標化
学組成となるように調整したアルミニウム合金溶湯をガ
スアトマイズ法で噴ｕ化し、第１表に示す化学組成の合
金粉とした。
学組成となるように調整したアルミニウム合金溶湯をガ
スアトマイズ法で噴ｕ化し、第１表に示す化学組成の合
金粉とした。
第１表（４）
得５れた合金粉粒子の組織はいずれも微細なＳｉ結晶粒
が分散した基地中に棒状に成長した金属間化合物が多量
に晶出した組織を示している。
が分散した基地中に棒状に成長した金属間化合物が多量
に晶出した組織を示している。
第２図は供試材３についてその金属組織を例示する顕微
鏡写ｇ（７４０倍）である。
鏡写ｇ（７４０倍）である。
この合金粉を篩分けして一４８メツシュの粉末を使用し
た。このようにすることにより製品押出材のＳｉ結晶粒
の大きさを１５μｍ以下とすることができることが多く
の実験結果から判っている。
た。このようにすることにより製品押出材のＳｉ結晶粒
の大きさを１５μｍ以下とすることができることが多く
の実験結果から判っている。
次に一４８メツシュの粉末を３００℃に予熱し、同温度
に加熱されている分割可能な金型中に入れ、上下パンチ
で圧縮して外径１７５．４ ｍｍ 、内径６６．５ｍｍ
、高さ１００ｍｍ 、ｇ密度比７０チの圧粉体とした。
に加熱されている分割可能な金型中に入れ、上下パンチ
で圧縮して外径１７５．４ ｍｍ 、内径６６．５ｍｍ
、高さ１００ｍｍ 、ｇ密度比７０チの圧粉体とした。
次ニビレットの熱間押出法で得られたＡ３０５６ＴＥ
、Ａ６０６１ＴＦ！ （ＪＩＳ Ｈ４０８０）
アルミニウム合金製パイプ（外径２９４ｍｍ 、内径１
７５． ’５ ｍｍ、長さ５００ｍｒｎ）内に前記圧粉
体を５個積み重ねて挿入し、両端部をかしめて中９％１
合ビレットとした。
、Ａ６０６１ＴＦ！ （ＪＩＳ Ｈ４０８０）
アルミニウム合金製パイプ（外径２９４ｍｍ 、内径１
７５． ’５ ｍｍ、長さ５００ｍｒｎ）内に前記圧粉
体を５個積み重ねて挿入し、両端部をかしめて中９％１
合ビレットとした。
次にこの中室複合ビレットをＮ２ガス中で４５０℃に予
熱後、大よそ同温度に保持されたコンテナ（内径２０８
ｎ聞）巾に挿入し、径６６１１聞のフローテングマンド
レルヲ中空複合ヒレットの孔に挿通し、間接押出法によ
り熱間押出を行ない、第１図に示ずような内層２、外層
３よりなる外径７３ ｔｎｍ、内径６５ ｍｍの複層構
造中空部材１を得た。
熱後、大よそ同温度に保持されたコンテナ（内径２０８
ｎ聞）巾に挿入し、径６６１１聞のフローテングマンド
レルヲ中空複合ヒレットの孔に挿通し、間接押出法によ
り熱間押出を行ない、第１図に示ずような内層２、外層
３よりなる外径７３ ｔｎｍ、内径６５ ｍｍの複層構
造中空部材１を得た。
上記熱間押出の過程でアルミニウム合金粉末は圧縮され
、塑性流動を伴なって圧着拡散により結合されるが、粉
末中に棒状をなして存在する金属間化合物は分断され、
組織中に粒状をなしてｆａＭに分散する。従って得られ
た複層構造中空部材の内層は第３図に例示するようにＡ
／！ −Ｓｉ 共晶からなる基地中に初晶Ｓｊ結晶粒と
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ の一種または二種以上を含む金属間
化合物とが微細均一に分散した組織となる。
、塑性流動を伴なって圧着拡散により結合されるが、粉
末中に棒状をなして存在する金属間化合物は分断され、
組織中に粒状をなしてｆａＭに分散する。従って得られ
た複層構造中空部材の内層は第３図に例示するようにＡ
／！ −Ｓｉ 共晶からなる基地中に初晶Ｓｊ結晶粒と
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ の一種または二種以上を含む金属間
化合物とが微細均一に分散した組織となる。
上記方法による場合熱間押出比を１０以上にすることに
より合金物中の細長い棒状の金属間化合物は２０μｍ以
下の大きさに分断され押出材中に分散する。
より合金物中の細長い棒状の金属間化合物は２０μｍ以
下の大きさに分断され押出材中に分散する。
次に、押出された複層構造中空部材に３００℃Ｘ １０
Ｈ−ｒの熱処理を施したのち、所定長さに切断した中
空部利に径６６ｎｏｎのマンドレルを挿通した状態で外
周側にダイスを配し、しごき加工と同時にセレーション
伺は加工を施して第４図および第５図に示す如き外面に
セレーション４を有する中空体１′とした。この中空体
の内外層の境界部はおよそ径７０．５ ｍｍの位置にあ
り、該境界は拡散結合により冶金学的に結合している。
Ｈ−ｒの熱処理を施したのち、所定長さに切断した中
空部利に径６６ｎｏｎのマンドレルを挿通した状態で外
周側にダイスを配し、しごき加工と同時にセレーション
伺は加工を施して第４図および第５図に示す如き外面に
セレーション４を有する中空体１′とした。この中空体
の内外層の境界部はおよそ径７０．５ ｍｍの位置にあ
り、該境界は拡散結合により冶金学的に結合している。
このようにして得られた複層構造中空部材１′ばＡＤＣ
１２合金のシリンダブロック中にダイカスト法で鋳ぐる
まれだ。このときのＡＩＪ０１２ 合金溶湯の温度は
６７５℃であった。
１２合金のシリンダブロック中にダイカスト法で鋳ぐる
まれだ。このときのＡＩＪ０１２ 合金溶湯の温度は
６７５℃であった。
アルミニウム合金製シリンダブロック中に鋳ぐるまれだ
本発明に係る複層構造中空部材のライナは鋳ぐるみの際
の熱負荷による内層の硬度低下はきわめて少なく、なお
充分な硬度を維持してオ６す、内燃機関に使用するの忙
充分な耐摩耗性を示す。
本発明に係る複層構造中空部材のライナは鋳ぐるみの際
の熱負荷による内層の硬度低下はきわめて少なく、なお
充分な硬度を維持してオ６す、内燃機関に使用するの忙
充分な耐摩耗性を示す。
ｇ（ｒ ２表には第１表の供試粉末による内層にアルミ
ニウム合金展伸利を前記したよ５に押出し外層とした複
１？４ ′Ｉ’Ｌｉ”造中空月のライナーをＡｌ）Ｃ１
２利のシリンダブロック本体にダイカスト法で釣ぐるみ
、内径６８聞Ｉ］に仕上げ加工したのち、エンジンに組
込み、耐久テストを行なって序ｉ量を調査した結果を、
従来のハ状然鉛朽鉄製ライナの摩耗片との比で示して力
）る。第２表には鋳ぐるみ後の内層硬度を併記し、Ｃあ
る。
ニウム合金展伸利を前記したよ５に押出し外層とした複
１？４ ′Ｉ’Ｌｉ”造中空月のライナーをＡｌ）Ｃ１
２利のシリンダブロック本体にダイカスト法で釣ぐるみ
、内径６８聞Ｉ］に仕上げ加工したのち、エンジンに組
込み、耐久テストを行なって序ｉ量を調査した結果を、
従来のハ状然鉛朽鉄製ライナの摩耗片との比で示して力
）る。第２表には鋳ぐるみ後の内層硬度を併記し、Ｃあ
る。
第２表
耐久デスＩ・は回転数５５０Ｏｒ、ｐ、ｍ。油温９５℃
、水温ｉ ｏ ｏ ’ｃとし、相手ピストンリングとし
ては第１圧カリングとオイルリングの外周面にそれぞれ
鉄基地中にＳｉＣを面積比で１５〜２０％分散させた鉄
めっきを施したものを使用した。なお第２圧カリングと
しては表面処理なしの鋳鉄リングを使用した。また比較
旧の鋳鉄製ライナを使用したエンジンにおいては外周面
にクロムめっきを施した第１圧カリングとオイルリング
を使用した。
、水温ｉ ｏ ｏ ’ｃとし、相手ピストンリングとし
ては第１圧カリングとオイルリングの外周面にそれぞれ
鉄基地中にＳｉＣを面積比で１５〜２０％分散させた鉄
めっきを施したものを使用した。なお第２圧カリングと
しては表面処理なしの鋳鉄リングを使用した。また比較
旧の鋳鉄製ライナを使用したエンジンにおいては外周面
にクロムめっきを施した第１圧カリングとオイルリング
を使用した。
第２表より明らかなように本発明の複層構造中空部材製
のシリンダライナはＣｕ、Ｍｇを含まないものでも従来
の片状熟鉛門鉄刺ライナと同程度の耐摩耗性を示してお
り、Ｃｕ、、 Ｍｇを含有させて時効硬化させたものは
むしろ摩耗量が少なく、充分実用に耐えるものである。
のシリンダライナはＣｕ、Ｍｇを含まないものでも従来
の片状熟鉛門鉄刺ライナと同程度の耐摩耗性を示してお
り、Ｃｕ、、 Ｍｇを含有させて時効硬化させたものは
むしろ摩耗量が少なく、充分実用に耐えるものである。
以上説明したように本願発明に係る化学組成のアルミニ
ウム合金溶湯は八４ｎ、ＦｅあるいはＮｉを多ＪＪ′に
含有するものであるため、アトマイズ法等により噴霧化
し急速冷却させても棒状に成長したＭｎ 、 Ｆｅ
、 Ｎｆ を含む金属間化合物が多聞に析出した組織を
有し、熱間押出しには大型押出装置を必要とし、また押
出ダイスの寿命を短くするが、本発明においてはこの合
金粉末を硬度が低く、従って成形性の良好な朽造用また
は展伸用アルミニウム合金製円筒体の中に保持して複合
ビレットを作成し、これを熱間押出しすることにより容
易に中空体として成形することができる。また外層旧の
外周に必要な機械加工を施すことが容易であり、また外
層利は合金元素の含有量が少なく内層に比べ熱伝導率お
よび熱膨張係数が大であり、内層からの熱吸収効率が良
好で、内層の内壁摺動面の温度を低温に維持し、低粘度
の潤滑油の使用をｒｉ能にするとともに鋳ぐるみ利であ
るシリンダブロック本体との密着結合が良好になる。
ウム合金溶湯は八４ｎ、ＦｅあるいはＮｉを多ＪＪ′に
含有するものであるため、アトマイズ法等により噴霧化
し急速冷却させても棒状に成長したＭｎ 、 Ｆｅ
、 Ｎｆ を含む金属間化合物が多聞に析出した組織を
有し、熱間押出しには大型押出装置を必要とし、また押
出ダイスの寿命を短くするが、本発明においてはこの合
金粉末を硬度が低く、従って成形性の良好な朽造用また
は展伸用アルミニウム合金製円筒体の中に保持して複合
ビレットを作成し、これを熱間押出しすることにより容
易に中空体として成形することができる。また外層旧の
外周に必要な機械加工を施すことが容易であり、また外
層利は合金元素の含有量が少なく内層に比べ熱伝導率お
よび熱膨張係数が大であり、内層からの熱吸収効率が良
好で、内層の内壁摺動面の温度を低温に維持し、低粘度
の潤滑油の使用をｒｉ能にするとともに鋳ぐるみ利であ
るシリンダブロック本体との密着結合が良好になる。
また外層月が軟質材料であるため複層構造中空体の熱間
押出し工程と同時に、あるいは熱間押出工程後に中空部
拐の外周に第４〜５図に示すよ５な縦溝（セレーション
）４を成形することが容易であり、鋳ぐるみ用シリンダ
ライチとしてシリンダブロック本体に鋳ぐるんで使用す
る場合の密着性の向上、あるいは回り止めのための手段
とすることができる。
押出し工程と同時に、あるいは熱間押出工程後に中空部
拐の外周に第４〜５図に示すよ５な縦溝（セレーション
）４を成形することが容易であり、鋳ぐるみ用シリンダ
ライチとしてシリンダブロック本体に鋳ぐるんで使用す
る場合の密着性の向上、あるいは回り止めのための手段
とすることができる。
本発明の複層構造中空ｆｉＢ利はその内層が基地中にＳ
ｉ初晶粒子と金属間化合物粒子とを微細に分散させ、特
に耐熱性を改善した耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金
からなり、一方外層は該内層より軟質の鋳造用或いは展
伸用アルミニウム合金を内層に被覆してダイスを通して
押出して形成して熱伝導度を大きくしであるので、熱負
荷が作用し、かつ高度な耐摩耗性と耐焼着性が要求され
る用途に好適なものである。
ｉ初晶粒子と金属間化合物粒子とを微細に分散させ、特
に耐熱性を改善した耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金
からなり、一方外層は該内層より軟質の鋳造用或いは展
伸用アルミニウム合金を内層に被覆してダイスを通して
押出して形成して熱伝導度を大きくしであるので、熱負
荷が作用し、かつ高度な耐摩耗性と耐焼着性が要求され
る用途に好適なものである。
なお中空部拐の製造過程で前記アルミニウム合金粉末に
、更に黒鉛、二硫化モリブデン、ボロンナイトライド、
弗化カルシウム等の固体潤滑剤粉末を０．２〜２０チ混
合して内層を形成することにより、内層の潤滑特性を更
に向上させることもできる。
、更に黒鉛、二硫化モリブデン、ボロンナイトライド、
弗化カルシウム等の固体潤滑剤粉末を０．２〜２０チ混
合して内層を形成することにより、内層の潤滑特性を更
に向上させることもできる。
第１図は本発明の複層中空部材押出材（中間工程）の実
施例を示す断面図、第２図は同じく内層を形成するのに
用いたアルミニウム合金粉粒子の顕微鏡組織の一例を示
す写真（７４０倍）、第３図は同じく押出成形中空部利
内層の顕微鏡組織の一例を示す写真（７４０倍）、第４
図を１本発明の実施例を示す縦断面図、第５図１同じく
横断面図である。 １・・・・・・押出材（中間工程）、１′・・・・・・
複層構造中空ｆτ１５利、２・・・・・・内層、３・・
・・・・外層、４・・・ セレーｌｉｔ Ｍ１１人代理
人 井埋士 鴨志１）次 男第１図 第４図 第５図
施例を示す断面図、第２図は同じく内層を形成するのに
用いたアルミニウム合金粉粒子の顕微鏡組織の一例を示
す写真（７４０倍）、第３図は同じく押出成形中空部利
内層の顕微鏡組織の一例を示す写真（７４０倍）、第４
図を１本発明の実施例を示す縦断面図、第５図１同じく
横断面図である。 １・・・・・・押出材（中間工程）、１′・・・・・・
複層構造中空ｆτ１５利、２・・・・・・内層、３・・
・・・・外層、４・・・ セレーｌｉｔ Ｍ１１人代理
人 井埋士 鴨志１）次 男第１図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、アルミニウム合金製中空部材において、重量比でＳ
ｉ １０〜３０％、Ｍｎ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉ （Ｑ
うち１種または２種以上３〜１５％、残余は実質的にＡ
）からなり、大きさ１５μｍ以下のＳｉ結晶粒と、前記
のへ４ｎ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉ のうち１種または２種
以上を含む大きさ２０μｍ以下の金属間化合物とが微細
に分散している金属組織を有する耐熱耐摩耗性高力アル
ミニウム合金製の内層と該内層より軟質のアルミニウム
合金の外層とよりなる押出し法によって形成された複層
構造を有することを／ｌ′ｆ徴とするアルミニウム合金
製中空部材。 ２、内層がＭｎ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉ のうちＮｉ５〜
１５チを合有する特許請求の範囲用１項記載のアルミニ
ウム合金製複画−構造中空部拐。 ３、内層かＭｎ 、Ｆｅ ％ＮｉのうちＦｅ３〜１５チ
とＭｎ ５〜１５チの１種または２種を３〜工５チ含有
する特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金製中
空部材。 ４、内層がＭｎ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉ のうちＦｅ
３〜１２チとＭｎ ５〜１２チの１種または２種とＮｉ
３〜１０チを金側で３〜１５チ含有する特許請求の
範囲第１項記載のアルミニウム合金製中空部利。 ５、アルミニウム合金製中空部利において、Ｎ址比でＳ
ｉ １０〜３０％、Ｍｎ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉ ノうち
１種または２種以上を３〜１５ ％、Ｃｕ Ｏ，５〜５
チ、Ｍｇｏ、ｚ〜３チ、残部は実質的に后からなり、大
きさ１５μｍ以下の８ｉ結晶粒と、Ｍｎ、Ｆｅ 、 Ｎ
ｉのうち１種または２種以上を含む大きさ２０μｍ以下
の金属間化合物とが微細に分散している金属組織を有す
る耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金製の内層と該内層
より軟ガのアルミニウム合金の外層とよりなる押出し法
によって形成された複層構造を有することを特徴とする
アルミニウム合金製中空部劇。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17763682A JPS5966918A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | アルミニウム合金製複層構造中空部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17763682A JPS5966918A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | アルミニウム合金製複層構造中空部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5966918A true JPS5966918A (ja) | 1984-04-16 |
| JPH0120218B2 JPH0120218B2 (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=16034456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17763682A Granted JPS5966918A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | アルミニウム合金製複層構造中空部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5966918A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61137624A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-25 | Nippon Light Metal Co Ltd | 押出し加工用複合材ビレツト |
| JPS6210237A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-01-19 | Showa Denko Kk | 熱間鍛造用アルミニウム合金 |
| EP0334065A1 (de) * | 1988-03-19 | 1989-09-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Verfahren zum Herstellen von porösen Bauteilen |
| JPH02163570A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Mitsubishi Alum Co Ltd | シリンダーチューブ材 |
| WO2001058621A1 (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-16 | C.R.F. Societa Consortile Per Azioni | A method for producing a cylinder block for an internal combustion engine |
| JP2008001949A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Showa Denko Kk | アルミニウム合金板の製造方法 |
| KR100874614B1 (ko) | 2007-04-30 | 2008-12-17 | 황호진 | 자동차용 엑슬축 및 그 제조방법 |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP17763682A patent/JPS5966918A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61137624A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-25 | Nippon Light Metal Co Ltd | 押出し加工用複合材ビレツト |
| JPS6210237A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-01-19 | Showa Denko Kk | 熱間鍛造用アルミニウム合金 |
| EP0334065A1 (de) * | 1988-03-19 | 1989-09-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Verfahren zum Herstellen von porösen Bauteilen |
| JPH02163570A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Mitsubishi Alum Co Ltd | シリンダーチューブ材 |
| WO2001058621A1 (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-16 | C.R.F. Societa Consortile Per Azioni | A method for producing a cylinder block for an internal combustion engine |
| US6802121B2 (en) | 2000-02-10 | 2004-10-12 | C.R.F. Societa Consortile Per Azioni | Method for producing a cylinder block for an internal combustion engine |
| JP2008001949A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Showa Denko Kk | アルミニウム合金板の製造方法 |
| KR100874614B1 (ko) | 2007-04-30 | 2008-12-17 | 황호진 | 자동차용 엑슬축 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0120218B2 (ja) | 1989-04-14 |
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