(57)【要約】【課題】本発明は高減衰能で高強度のマンガン−銅系焼結合金およびその製造方法を得るにある。【解決手段】マンガンに対し、５〜５０重量パーセントの銅を含むマンガン−銅系焼結合金を構成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンガンに対し、５〜５０重量パーセントの銅を含むマンガン−銅系焼結合金。
【請求項２】
マンガンに対し、５〜５０重量パーセントの銅、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン、ニホウ化チタン、窒化ケイ素等の分散媒の少なくとも１個以上を０．５〜１０重量パーセント含むマンガン−銅系焼結合金。
【請求項３】
マンガン粉末に対し、５〜５０重量パーセントの銅粉末を混合して混合物を形成する混合工程と、この混合工程で形成された混合物を加圧して成形品を成形する加圧成形工程と、この加圧成形工程で成形された成形品を低真空中あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で焼結する焼結工程と、この焼結工程で焼結された焼結品の機械的強度を高めるために熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とするマンガン−銅系焼結合金の製造方法。
【請求項４】
マンガン粉末に対し、５〜５０重量パーセントの銅、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン、ニホウ化チタン、窒化ケイ素等の分散媒の少なくとも１個以上を０．５〜１０重量パーセント混合して混合物を形成する混合工程と、この混合工程で形成された混合物を加圧して成形品を成形する加圧成形工程と、この加圧成形工程で成形された成形品を低真空中あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で焼結する焼結工程と、この焼結工程で焼結された焼結品の機械的強度を高めるために熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とするマンガン−銅系焼結合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマンガン−銅系焼結合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部摩擦とは、物体を振動させた場合、この振動はいつかは必ず静止することを、振動のエネルギーが空気や支持物を伝わって外部へ逃げるためであると考えると説明できる。
しかし、振動している物体を真空中に浮かす等、外部にエネルギーを逃がさないようにすれば、この振動は永続するのではなく、この振動のエネルギーが物体の内部で熱に変換されて消耗していく。これを内耗、内部摩擦、あるいは減衰という。
近年、Ｍｕ−Ｃｕ合金の高減衰能に関する研究がいくつか発表されている。Ｍｕ−Ｃｕ合金の母材であるＭｕはもろく、機械による加工が困難であるため、この母材の合金はあまり開発されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭｕ−Ｃｕ合金は高減衰能であるが、母材のＭｕはもろく、機械による加工が困難であるという欠点があった。
【０００４】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、高減衰能で高強度のマンガン−銅系焼結合金およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はマンガンに対し、５〜５０重量パーセントの銅を含むマンガン−銅系焼結合金を構成している。
【０００７】
また、本発明はマンガン粉末に対し、５〜５０重量パーセントの銅粉末を混合して混合物を形成する混合工程と、この混合工程で形成された混合物を加圧して成形品を成形する加圧成形工程と、この加圧成形工程で成形された成形品を低真空中あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で焼結する焼結工程と、この焼結工程で焼結された焼結品の機械的強度を高めるために熱処理する熱処理工程とでマンガン−銅系焼結合金の製造方法を構成している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１ないし図５に示す本発明の第１の実施の形態において、１はマンガン粉末２に対し５〜５０重量パーセントの銅粉末３、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン、ニホウ化チタン、窒化ケイ素等の分散媒４の少なくとも１個以上を０．５〜１０重量パーセント、本発明の実施の形態では８０パーセントのマンガン粉末２、２０パーセントの銅粉末３、分散媒４として酸化アルミニウム、炭化チタンを１パーセント配合して混合して混合物５を形成する混合工程で、この混合工程１は従来から一般に行なわれている混合方法を用いて行なうが、本発明の実施の形態では高速遠心ボールミル６を用いて行なう。
なお、この混合工程１で使用するマンガン粉末２、銅粉末３、分散媒４の粉末の製造および混合方法は乾式ボールミル粉砕法や助砕剤として（ａ）スチアリン酸処理、（ｂ）硝酸アルミニウム処理、（ｃ）エチルアルコール処理、（ｄ）オイレン酸処理を用いた湿式ボールミル粉砕法で行なう。
洗浄方法としては前記（ａ）、（ｂ）の場合はエチルアルコールで洗浄、前記（ｄ）はｎ−ヘプタンを用いて洗浄し、その後アセトンで洗浄する。これは遠心分離で１０回程度洗浄する。
前記（ｃ）の場合は洗浄する必要はなく、乾燥させればよい。
以上の洗浄後の乾燥はあまり高温で行なってはいけない。これは粉末が微細であるため、酸化しやすい状態であるからである。
【００１０】
７は前記混合工程１で形成された混合物５を加圧して成形品８を成形する加圧成形工程で、この加圧成形工程７は一般に成形用金型に混合物５の粉末を装入し可動杆によって混合物５の粉末を圧縮し成形する方法が採られる。金型内の混合物５の粉体内部の圧力の伝達は流体とは異なり、圧力伝達面から遠ざかるにしたがって伝達圧力を低減し、また加圧方向と直角方向では型壁と混合物５の粉末との間の摩擦抵抗のために、プレス杆面近くの部分では型壁より内部にかけて密度が低下し、また底部近くでは型壁に近いほど密度が小さくなる。
この圧力分布の不均一による成形品内部の密度の差異をなるべく小さくすることがよく、そのため両押法あるいは浮型法が適している。また、粉末に適当な潤滑剤を加えて圧力伝達性をよくし、さらに金型の壁面は高度のラップ仕上げする必要がある。
本発明の実施の形態では容積５００ｃｃのボールミルで原料粉末を２０分混合したものを、１回の加圧成形で２０ｇ、加圧機はオルビン式万能試験機を用い、加圧成形用金型は浮型式、加圧圧力２ｔｏｍ／ｃｍ２、加圧速度２ｔｏｍ／ｍｉｎ、加圧、減圧を３回繰り返した後、加圧圧力２ｔｏｍ／ｃｍ２で５分間保持し加圧成形を行なった。
【００１１】
９は前記加圧成形工程７で成形された成形品８を焼結装置１０で低真空中あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で焼結させる焼結工程で、この焼結工程９の目的は個々の粒子からなる圧粉体から１つの塊に転換させ、同時に再結晶、粒子の接触面を横切って結晶成長を起こさせることにあり、合金の拡散により均一化にある。焼結を完遂するために下記の条件が必要である。（１）焼結雰囲気、（２）加熱速度、（３）最高焼結温度、（４）加熱時間、（５）冷却速度。焼結雰囲気は焼結の重要な要素であり、焼結雰囲気としての作用が考えられる。
（ａ）酸化、浸炭および脱炭等の希望しない反応の阻止、（ｂ）粒子の裏面酸化物の還元、吸着ガスの除去のための所要の反応を起こさせる。この目的を達成するため、雰囲気のガス中にはＨ２Ｏ、Ｏ２、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ等が入ると悪影響を及ぼす。本発明の実施の形態では真空中で焼結を行なった。加熱速度は圧粉体から焼結中ガスが出るので急激な加熱は避ける方がよく、加熱中にガス抜きの工程を行なった。焼結温度はＭｎ、Ｃｕの融点を下回る温度で固相焼結を行なった。
本発明の実施の形態で行なった焼結条件は下記の通りである。
焼結炉：管状マックル炉（電気加熱式）
雰囲気：真空（１０−３〜１０４ｔｏｒｒ）
焼結温度：９００℃
焼結時間：５時間
加熱速度：７５℃／ｍｉｎ
冷却速度：１℃／ｍｉｎ
【００１２】
１１は前記焼結工程９で焼結された焼結品１２の機械的強度を高めるために熱処理する熱処理工程で、この熱処理工程１１は再加圧、圧延、鍛造、押出し等の冷間または熱間の加工を行ない、その後再び焼結するという再加圧、再焼結を繰り返すこともある。
本発明の実施の形態では熱処理として８５０℃から油冷し、その後３００、４００、５００、６００℃で２時間時効という処理を行なった。この熱処理の目的はｒ相（８５０℃）から急冷すると、Ｍｎイオンが反強磁性体的配列になり、Ｍｎ濃度が高まり、高減衰能を上げる効果のためであり、８２％以下のＭｎ含有合金であると急冷すると、Ｍｓ温度が常温であるので、立方晶から時効して双晶を出すためである。また８０％Ｍｎ−２０％Ｃｕ合金の混合率を使用した理由は軸比ｃ／ａが、３００℃〜６００℃の間で変化して最も低くなるためである。
【００１３】
上記のマンガン−銅系焼結合金の製造方法で製造したマンガン−銅系焼結合金１３は高減衰能と高強度が得られた。
【００１４】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図６ないし図１０に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。なお、この本発明の異なる実施の形態の説明に当って、前記本発明の第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１５】
図６ないし図１０に示す本発明の第２の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、マンガン粉末２に対し、５〜５０重量パーセントの銅粉末３を配合して混合し、混合物５Ａを形成する混合工程１Ａと、この混合工程１Ａで形成された混合物５Ａを加圧成形工程７で成形品８Ａを形成した後、成形品８Ａを焼結工程９、熱処理工程１１を経てマンガン−銅系焼結合金１３Ａを製造した点で、このようなマンガン−銅系焼結合金の製造方法を用いても前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【００１７】
（１）マンガンに対し、５〜５０重量パーセントの銅を含むマンガン−銅系焼結合金にしたので、高減衰能と高強度が得られる。
【００１８】
（２）請求項２も前記（１）と同様な効果が得られる。
【００１９】
（３）請求項３、４も前記（１）と同様な効果が得られるとともに、特別な装置を用いなくてもよいので、比較的容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の工程図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の混合工程の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の加圧成形工程の説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の焼結工程の説明図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の熱処理工程の説明図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の工程図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の混合工程の説明図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の加圧成形工程の説明図。
【図９】本発明の第２の実施の形態の焼結工程の説明図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の熱処理工程の説明図。
【符号の説明】
１、１Ａ：混合工程、    ２：マンガン粉末、
３：銅粉末、            ４：分散媒、
５、５Ａ：混合物、      ６：高速遠心ボールミル、
７：加圧成形工程、      ８、８Ａ：成形品、
９：焼結工程、          １０：焼結装置、
１１：熱処理工程、      １２：焼結品、
１３、１３Ａ：マンガン−銅系焼結合金。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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