(57)【要約】本発明は、少なくとも不均質に溶融する非鉄金属粉末混合物からなる不均質に溶融する構成要素の、均質な分布を有する、以下の方法で製造される焼結金属部品に関するものである。すなわち、金属融点の７０％以内の温度で、好ましくはその金属融点の６０％以内で、その粉末において流動相を生じさせない状態で、ダイによって、高温で等方圧加圧された同じ組成の固体の密度に略一致する密度を得るために、初期材料を連続的な等方圧加圧焼結することにより製造され、略最終外形を有する焼結プロファイルが形成される、焼結金属部品である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも不均質に溶融する非鉄金属粉末混合物からなる不均質に溶融する構成要素の、均質な分布を有する焼結金属部品であって、
金属融点の７０％以内の温度で、好ましくはその金属融点の６０％以内で、
その粉末において流動相を生じさせない状態で、鋳型によって、
熱間等方圧加圧された任意的に同じ組成の固体の密度に略一致する密度まで、初期材料を連続的な等方圧加圧焼結することにより製造され、
少なくとも最終外形を有する焼結プロファイルが製造される、焼結金属部品。
【請求項２】
焼結製品を製造するために、焼結プロファイルを製品長さ若しくは製品高さに切断加工する、機械的加工を行う、ことを特徴とする請求項１記載の焼結金属部品。
【請求項３】
未焼結製品が熱処理されることを特徴とする請求項１又は２記載の焼結金属部品。
【請求項４】
熱間焼結部品よりも、少なくとも１５０％高い伸長性、好ましくは１２０％高い伸長性を有している、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の焼結金属部品。
【請求項５】
焼結される粉末材料の初期混合物は、少なくとも、金属及び金属合金、並びに少量の合金化構成要素、硬質材料、磨耗キャリア、繊維からなる、ことを特徴とする請求項１記載の焼結金属部品。
【請求項６】
少なくとも一つの金属が、アルミニウム、チタニウム、銅、マグネシウム、ベリリウム、ニッケル、クロミウム、モリブデミウム、タングステン、ブロンズ、ニオビウム、鉛、コバルト、亜鉛から選択される、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の焼結金属部品。
【請求項７】
連続的な加圧焼結が、希ガス、窒素、二酸化炭素のような不活性ガスの下で行われる、ことを特徴とする請求項６記載の焼結金属部品。
【請求項８】
連続的な冷間等方加圧のために初期製品として使用される圧粉体は、異なる材料の組成を有する領域を持っている、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の焼結金属部品。
【請求項９】
層、縞模様、円で囲まれた形状、多角形のように、異なる組成で領域を定めた、ことを特徴とする請求項８項記載の焼結金属部品。
【請求項１０】
圧粉体を製造すること、
固体密度に一致する密度で焼結プロファイルを形成するために、二面開放の鋳型によって、圧粉体の連続的な冷間等方圧焼結すること、
任意に、焼結プロファイルを切断し焼結製品を形成すること、
任意に、焼結製品若しくは焼結プロファイルの熱処理をすること、そして任意に、仕上げをすること、
によって特徴付けられる請求項１乃至９のいずれか１項記載の最終外形に近似する焼結金属部品の製造方法。
【請求項１１】
較正加圧において、仕上げが較正を含むことを特徴とする請求項１０記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも不均質に溶融する非鉄金属粉末混合物からなる不均質に溶融する構成要素の、均質な分布を有する焼結金属部品、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで使用される非鉄金属の用語は、略８重量パーセント（より少量の鉄は合金化添加物として可能である）以内の少量の鉄を含有する金属混合物をも当然意味する。
【０００３】
不均質に溶融する金属粉末混合物からなる焼結部品の製法には、先行技術がある。通常、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）又は熱間焼結は、自明な解決方法である。これらの方法すべては金属粉末混合物の完全な溶融を避けている。さもなければ、偏析現象が起こるからである。ＨＩＰとＣＩＰについては、その部品を断続的にかつ個々に圧力室の中で（連続型（シリーズタイプ）の製造については、例外的な場合のみ許容される）焼結しなければならない。
【０００４】
常圧熱間焼結に要する労力は、幾分少ない。この方法によれば、焼結される粉末、微粒、砂、などは、一般的には、圧縮促進剤と共に一軸加圧されて、最終外形に近い形状になる。そして、この様に製造された圧粉体は、その金属粉末の融点の２／３〜４／５の間の温度若しくは固相線温度で、必要に応じて保護雰囲気の中で、金属粉末の焼結炉で焼結される。
【０００５】
金属粉を圧縮するためのさらに公知の技術は粉末鍛造である。これも、スエージで個々の部品が製造される断続的な工程である。
【０００６】
たいてい、多相粉末と粉末混合物は、その混合物を構成する最も低い温度で溶融する構成要素の、融点若しくは固相線温度の近くで焼結される。容易に酸化される材料については、焼結温度での酸化率が高く、焼結温度の浸せき時間が長くなるため、しばしば、保護雰囲気の中で焼結が行われる。この実際の圧粉体の圧縮に引き続き、このように形成された構造を改良する熱処理が行われる。それから、熱処理に引き続き、仕上げ若しくは較正が行われ、その過程で焼結部品は最終形状となる。冷却の間に歪む傾向がある熱間焼結された部品に関しては、これらの付加的な作業はコストがかかり、一つの流れ作業で統合することは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、不均質に溶融する金属混合物を用いて公知の方法で製造された焼結部品は、特に、不均質に溶融する粉末混合物が焼結されると、しばしば、各元素の拡散速度の相違に起因し、混和できない構成要素の個々の相が不均質に結晶化された多孔質若しくは偏析したエリアを有する。このことは、焼結部品の構造及びその機械工学的な特性の長期崩壊を引き起こす。
【０００８】
このように製造された粉末焼結部品の特性は、結果的に、これらの崩壊したエリアから、発生を予測できない不利な結果を被る。大きな差異は個々に製造された焼結部品との間に生じ、それは例えば、材料として非均質なエリアに沿って壊れるという傾向性の増大、そして結果的に、弾性が低下するということで明らかになる。このことは、焼結部品が、荷重を交互にする作業（例えば、大歯車、ポンプホイール等）に当てられるとき、特に好ましくなく、そして、従来の工程は、高い廃棄率のためコスト高につながっている。結局は、従来的な熱間焼結もまた、大変なエネルギーを必要とする。なぜなら、高い熱コストは、熱処理と焼結それ自体の様々な段階ごとに被るからである。
【０００９】
上記のことを考慮して、より均質で、より均一の金属構造を有し、かつより少ない労力と低コストで製造されうる焼結部品を製造することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その課題は、少なくとも不均質に溶融する非鉄金属粉末混合物からなる不均質に溶融する構成要素の、均質な分布を有する焼結金属部品であって、最終外形に近似した焼結プロファイルが形成されつつ、初期金属粉末混合物の主要な構成要素の融点の約７０％以内の温度で、その粉末において流動相を生じさせない状態で、鋳型によって、連続的な等方圧加圧焼結することにより製造される焼結金属部品によって解決される。
【００１１】
加えて、本発明は、最終外形に近似しない圧粉体の製造、次式による圧力での連続的な等方圧加圧焼結に特徴付けられる、最終外形に近似した焼結金属部品の製造工程に関連している。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
σy（Ｔ）は、企図された加圧焼結温度での材料の降伏応力を示しており、Ｄは予め冷間等方圧加圧を行った初期製品の相対密度である。相対密度は、予め圧縮した初期製品の絶対密度ρ0と合金 固体の密度ρBとの比率である。
【００１４】
加圧焼結作業において、鋳型を通り抜けることによって、焼結プロファイルが形成され、任意的に焼結プロファイルが焼結製品に切断され、焼結製品若しくは焼結プロファイルが熱処理され、そして任意的に仕上げがなされる。
【００１５】
好適な展開を従属クレームに示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
初期金属粉末混合物の主要な構成要素の融点の約７０％以内の温度での、典型的な連続的な等方圧加圧焼結は、製造方法のパラメータに適合した液圧（棒材）押出加工により実施されることが好ましい。従来の押出成形は、融点に近い温度で均質に材料を溶融するために使用されるが、この押出成形は、押出の過度の加熱のため、寸法精度の低さを引き起こしている。それゆえ、これらの製品は、例えば、圧縮や鍛造等によって、仕上げがなされる必要がある。ここで使用される上記式に従った非常に高圧の連続的な等方圧加圧焼結は、摩擦によって引き起こされる押出成形品の熱も考慮に入れた温度を選択することを可能としている。初期ＣＩＰ材料の実際の予熱温度ＴVは次の定式に従って、決定される。
【００１７】
【数２】
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【００１８】
ここで、Ｔは材料の高温で選択された降伏点に対する温度を表し、ＱBは初期材料に供給された熱量、Ｑλは装置（押出成形機）表面に発せられた熱量、ｌはアクティブツール長、ＣB圧縮速度を表している。
【００１９】
圧縮された材料に、均一でより高い温度の生じることが望ましい従来の押出成形機とは異なり、予熱温度の可能な限りの低減のために、粉末材料がほんの少し、かつ暫時的に熱せられることに、このプロセスは特徴付けられる。
【００２０】
本発明によれば、粉末が比較的冷たい場合、流動相を実質的に生じさせないで粉末が高圧で圧縮されるという事実のために、金属粉末を連続的にそして相対的に低い温度で、焼結してプロファイルにすることが可能であったのは驚くべきことである。このことは主要な要素の融点の８０〜９０％に及ぶ温度で長時間圧粉体を焼結するプロセスにおいてのみ可能であると以前は思われていた。この連続的な等方圧加圧焼結がこれらの相対的に低い温度で生ずることはまったく予期せぬものであり、それによって平均粒度５０〜１５０μの細かい初期粉末を使用して、熱間等方圧加圧と区別される付加的な圧縮機構、例えば、粒内拡散変形（the Nabarro-Herring offset creep）を使うことが可能となった。
【００２１】
このプロセスにより、混和できない構成要素のとても均質な分布に特徴づけられ、そして、従来的なプロセスや粉末鍛造によって製造された焼結部品と比較して、弾性特性と延性を改善した、優れた粒子構造を持つ焼結部品を製造したことが示される。これは、結晶粒粗大化と個々の相の偏析を引き起こす、まさに温度依存の体積拡散をほとんど完全に抑えることにより達成された。
【００２２】
本発明に従って、連続的で等方圧加圧に使用される好ましい初期材料は、滑り添加剤、潤滑剤や焼結補助器具なく、公知の加圧方法で圧縮された圧粉体である。この圧粉体は、すでに不均質な材料の分布を持っている可能性がある。特に、不均質な焼結部品、すなわち複合部品を製造する場合にはそうである。
【００２３】
典型的な特徴は、例えば、化学的に若しくは物理的に、より耐性のある（例えば、粉末での冶金のパイプやディスクのように外部若しくは内部の層に、ある程度の腐食安定性が必要とされるような）異なる材料の外部材料層である。圧粉体は、それから、鋳型による加圧で、等方圧的で相対的に、冷間加圧／焼結され、そして、偏析につながる流動相の発生なく、圧縮過程でのせん断力による構成要素の粒界で結合反応を経る。このように、均質な焼結製品は優れた材料的な特性を備えて製造されうる。
【００２４】
別の実施例で、この連続して製造・焼結され、鋳型によって形成される製品は、急冷によって細かい粒状状態を得たり、例えば、アルミニウム合金のためのＴ４熱処理といった限定された熱処理のようなやり方で、制御冷却（例えば、水の吹き付け）により冷却される。冷却された押出成形品は、それから機械的に後処理がなされる。例えば、連続的に製造されたプロファイルタイプの焼結製品は、通常、製品高さで、鋸引きやウォーター切断、レーザー切断や当業者に知られる他の方法によって、切断される。連続的に製造される焼結部品の定められた長さのこれらの切断面は、そのまま使用されるか、若しくは例えば、表面処理や較正のように、後に仕上げがなされて使用される。このようにして製品長さに切断された焼結製品は、材料の構造を変化若しくは調整するために、任意に、熱処理を行うことができる。この場合に、熱処理は、流動相が生じないようなものでなければならない。
【００２５】
本発明による焼結製品の仕上げの典型的な形態は、製品の最終形状に非常に近似した寸法公差を得るための、加圧較正である。機械仕上は通常不要である。
【００２６】
事実、主要な構成要素の融点の７０％以内の温度で焼結された製品は、すでに、最終外形を有しており、これは、仕上段階は、ほとんど労力を要しないことを意味している。
【００２７】
プロセスが連続的であるという事実のために、優れた特性を示す焼結部品の生産率は、今までの、焼結部品の製造のための断続的な一軸若しくは等方圧加圧を使用することよりも著しく高い。それから、製品が連続的に等方圧加圧焼結されるという事実のために、流動相の中で、粉末構成要素の拡散によるより高い焼結温度で生じうる偏析現象を避けることができる。伝統的な熱間等方圧加圧方法によるものよりも、不均質に溶融する混合物のより細かく、そしてより均質な構造が得られる。伝統的な熱間等方圧加圧方法では、著しい拡散、特に、圧縮の最終段階での体積拡散量は多量の結晶粒粗大化に結びつき、そして偏析を伴う結晶化現象が生じてしまう。本発明により製造された不均質に溶融する金属混合物からなる焼結部品は、最高水準の方法を使用して製造されたものと比較して、改善されたワーカビリティーとより高い延性及び伸長性を示している。更なる加工段階においては、改善されたワーカビリティーによってこのことは、示されている。そのような構成要素の使用のため、焼結部品の機械的技術的な要因、弾性、引張力と伸長性は非常に好ましい影響を受けている。例えば、重量で１３％のシリコンを含有したアルミニウム合金からなる、圧力なく焼結された構成要素は、０．５％未満の破断伸長を有する。それに対し、本発明に従った方法により製造された同種の合金からなる構成要素が、７〜１２％の典型的な破断伸長値を有する。これは、溶融相の形成の抑制によりもたらされており、その結果、同構造が不均質に部分的に結晶化できないためである。
【００２８】
プロセス技術に関して、本発明に従って製造された焼結部品の材料のパラメータのばらつきは、同じ構成の熱間焼結の部品のものよりも非常に少ない。すなわち、従来のＨＩＰや熱間焼結の場合よりも、それらはより密な材料のパラメータの範囲である。溶融相の発生の防止により、伝統的な焼結方法によっては非常に扱いにくい若しくは全く扱えない材料のみならず、硬質相のような混和できない構成要素をも混入させることができ、結果として、それら構成要素は均質に分布される。主として、使用される粉末材料は、金属の粉末混合物若しくはそれらの合金、そしてさらに硬質部品、繊維のような材料、そして炭化ホウ素、窒化ホウ素のような磨耗のキャリアである。
【００２９】
このように、金属マトリックス複合物（第２の構成要素は繊維状若しくは粒子状であってもよい）を製造することは可能である。
【００３０】
繊維として、短いまたは長い繊維が加えられてもよい。あるいは、容積当たり５〜３０％の割合の粒子であってもよい。短い繊維やウイスカーはその繊維の直径の１００倍よりもかなり短い長さである。長い、切れ目のない若しくは連続的な繊維は、それらの直径の１００倍よりも繊維長のほうが長い。繊維は、焼結部品の強度を改善するのに役立つ。
【００３１】
粒子補強された材料も、このように、すなわち炭化ケイ素、炭化ホウ素等を加えられて、製造され得る。
【００３２】
この方法によって保証された高水準の均質性のために、下記のその他の典型的な焼結合金加工することができる。すなわち、チタン合金、特にチタン／ニオブ合金、ＴｉＡｌ 及びＴｉＡｌ Ｎｂ、並びにＣｏ−Ｔｉ−Ｂ Ｍｇ＋ＳｉＣ、炭化ホウ素、溶融冶金によっては製造することができない高熱貯蔵能力を持つアルミナやＡｌＰｂ合金（換言すれば、焼結された複合金属部品を連続的に製造することができる）、また、ベリリウム部品、マグネシウム部品等である。典型的な合成物の例として、ケイ素, マグネシウム, 銅, 亜鉛と任意に鉄を伴うアルミニウム、例えば、例えば、１０〜４０％のケイ素、０〜３％のマグネシウム、０〜５％の銅、 亜鉛と鉄とを０〜７％を伴うもの、並びに、他の軽金属合金、例えば、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム等の合金が挙げられる。焼結されたアルミニウム部品に関して、ＡｌＳｉ、 ＡｌＳｉＣｕは、中でも特に利用可能である。アルミニウム焼結材料としては、ＡｌＣｕＭｇ（ＡｌＣｕ３．８〜４．４，マグネシウム０．５〜１．０）、ＡｌＭｇＳｉ（ＡｌＳｉ０．４〜０．８，マグネシウム０．５〜１．０）、ＡｌＺｎＭｇＣｕ（アルミニウム０．０５〜０．６，銅０．２５〜１．６，マグネシウム０．１〜１．５，亜鉛１．５〜８．０）、ＡｌＳｉ（略７％以上のケイ素が利用可能である）である。特に、本発明は機械加工が難しい軽金属合金からなる焼結軽金属部品に関するものである。過共析合金も製造することができ、そして、当業者はその専門知識によって更なる利点を見つけることができるであろう。
【００３３】
本発明によって製造された焼結部品の利点として、中でも特に以下のことが挙げられる。磨耗キャリアの非常に細かくそして均一の粒度、磨耗キャリアの著しく細かい分布、液化や偏析がないこと、完全に均質な構造、極めて高い寸法精度（熱間焼結で生じる歪みは、本発明による方法では生じない）は、寸法的に非常に正確な部品の製造に結びついている。本発明による方法では、先の粉末粒子はもはや顕微鏡では見つけ出すことができないが、一方で、構造上の非常に細かい粒子構成は伸長した変形も有しており、それは、このように製造された焼結複合物の機械的強度も改善している。最終的に、本発明による焼結部品は、粉末鍛造、焼結、鋳造によって製造された同種の材料の複合物より少なくとも１５０％も高い伸長性に特徴付けられる。
【００３４】
磨耗のキャリアの混入は、特有的である。他の方法と比較して、磨耗のキャリアの著しく細かい分布はもちろんのこととして、磨耗のキャリアの非常に細かく均一な粒度が得られる。液化若しくは偏析は生じることがなく、均質な構造を生じさせる。この方法は、極めて高い寸法精度を有する、大変耐磨耗性の高い焼結金属構成要素を製造する極めて簡単なプロセスである。過共析合金も製造できる。
【００３５】
セラミック繊維、炭素繊維や硬質材料繊維のような繊維の焼結による混入によって、より高い強度が得られる。すなわち、引張強度の改善、降伏点の上昇、弾性モジュールの上昇、高温度強度の改善及びクリープ抵抗や熱膨張係数の低下である。炭化ケイ素粒子、窒化アルミニウム、 窒化ホウ素、 ホウ化チタン、炭化ホウ素、酸化ケイ素、炭化タングステンは磨耗のキャリア若しくは硬質材料（炭素繊維、金属繊維、セラミック若しくはガラス繊維のような繊維）として代表的なものである。
【００３６】
好適な金属相は、アルミニウム、チタン、銅、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ニッケル、リチウム、クロミウム、モリブデン、タングステン、ブロンズ、ニオブ、鉛、亜鉛及びコバルトから選ぶことができる。
【００３７】
もし、マグネシウムのように容易に酸化する材料が、主要な構成要素の融点の７０％以内の温度で焼結されるとすれば、希ガス、窒素、二酸化炭素のような不活性ガスの下で、初期金属粉末混合物の主要な構成要素の融点の約７０％以内の温度で、連続的な等方圧加圧焼結を行うことも可能である。
【００３８】
この方法によれば、異なる構成のいくつかのエリア、すなわち、層を有する焼結部品、リング状のもの、縞状のもの等からなる複合物（好ましくは、圧粉体）を焼結することも可能となる。これは、例えば、カッティングホイールや同様のもののように、硬質の層が外部材料として必要とされ、より安く、より延性がありそしてより弾性のある材料が内部材料に必要とされる場合に、当てはまる。以前では、そのような部品は別々に製造され、その後接合されなければならなかった。それに対し、本発明によるプロセスでは、いくつかの材料が一緒に焼結されながら、共通の連続的な等方圧加圧により、一段階で製造可能である。硬質の切断刃を持つ焼結部品は、他のエリアに使用される材料とは異なる材料の複合物から製造することもできる。
【００３９】
更なる対象、特徴及び利点は、以下の記述、クレーム及び付随する図面によって理解されよう。発明の性質と対象の十分な理解のために、図面について説明する。
【００４０】
次いで、ＡｌＳｉ１４％で形成された部品の製造に基づき、本発明の好ましい実施例を記載する。ここまでは常に、これが熱間焼結されていたが、本発明では、この熱間焼結の利用に限定されるものでは決してなく、他の焼結可能な金属性粉末（例えば、チタン, タンタル, マグネシウム, ベリリウム, セシウム, 銅等）もこの方法を使うことで加工され得る。
【００４１】
図１は、本発明の教示に従って、一連のプロセスの概略図を示している。見て分かるように、その方法は、連続して焼結された部品の製造を含んでいる。その焼結部品は、鋳型により閉じられた焼結鋳型で、潤滑剤なしで、焼結可能な材料の混合物を連続的に等方圧加圧することにより生産される。
【実施例】
【００４２】
例１  ＡｌＳｉ１４％の焼結ディスクの生産
初期材料、すなわち、１３重量％のシリコン粉末を有するアルミニウム粉末の不均質に溶融する混合物（ＡｌＳｉは５〜７％の範囲でのみ均質に溶融する）は、均質に混合され、それから最終外形には近似しない粉末ビレットの製造のため、粉末圧縮へ移される。そこで、初期材料は、ビレットのような圧粉体を形成するために、高圧の下で冷間圧縮される。ビレットのような圧粉体は、連続的な等方圧焼結（ここでは、押出成形圧縮）のための装置に移され、そして、それは鋳型により加圧されると同時に、焼結される。ＡｌＳｉ１４の焼結部品は、連続的に焼結されたプロファイル（外部外形は最終形状に近似している）として、主要構成要素の融点の７０％以内の温度で鋳型を通過する。連続的に焼結されたプロファイルは、所要のディスク高さに応じて、機械的に、切り離される。そしてディスク材料は３０分間２５０℃で熱処理される。焼結されたディスクは熱処理された後、焼結されたディスクは１５０ＫＮの較正加圧機で較正される。すなわち、最終形状は、非常に近似した寸法公差で得られる。従来の同じ構成の熱間等方圧加圧された部品とは異なり、この方法で製造された焼結部品はカプセルを分離する必要がなく、較正のために適したフロー特性を持っている。この焼結部品は、これ以上のいかなる仕上げをも必要とせず、完成された部品として使用され得る。
【００４３】
例２  （比較テスト）
比較製品として、ＡｌＳｉ１４％の焼結部品は、従来のように、焼結することによって、圧粉体を加圧することによって製造され、１４重量パーセントのHoechst Wachs Ｃ圧縮補助剤のシリコンを含むアルミニウム粉末からディスクにされる。このディスクは、それから熱処理段階で２０分間４１０℃で処理され、それから、焼結炉で３０分間５９０℃で焼結され、そして、もう一度２４０分間４００℃で熱処理される。
【００４４】
図２は、ＡｌＳｉ１４の焼結されたアルミニウムのディスクの微構造の比較を示しており、比較テストに従って従来的な熱間焼結によって製造されたもの、及び本発明に従って等方圧加圧によって製造されたものを示している。本発明に従って製造された部品は、粒度がより小さく、偏析エリアがより少ないことが明らかに示されている。したがって、本発明に従って製造された焼結部品は、より均質な特性を持つ。
【００４５】
図４は、Ｃｒ６の１００に対して、熱間等方圧加圧されたＡｌＳｉ１４％の形成体の摩擦係数曲線と、本発明に従って、連続的な等方圧加圧で焼結されたＡｌＳｉ１４％の形成体の摩擦係数曲線と、を示している。
【００４６】
最初のうち、等方圧加圧で焼結した材料は、より大きな表面粗さを有している。しかしながら、材料は、迅速に伸ばされる。その結果、摩擦テストを続けると、等方圧加圧で焼結した材料の摩擦係数は、熱間等方圧加圧された製品よりも低いことが明らかに見てとれる。このことは、等方圧加圧で焼結した材料の高い延性を支持するものである。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
本発明に従って製造された焼結体は、よりばらつきが少ない、すなわち、それらはより正確に調整され、そしてまた、ほとんど無駄な部分がない、ということは、表１から明らかに見受けられる。焼結部品はより均質であり、より伸長されることもでき、特に、機械的にストレスが加えられる部品（鋼鉄製のチェーンに対する鎖車、カムシャフト調整装置あるいは油ポンプ部品における回転子と固定子、ベアリング部品、ポンプホイール等）で必要とされるような、改善された弾性反応を提供できる。
【００４９】
最後に、熱圧縮試験は、等方圧加圧焼結部品を用いて行われた。製造されたＡｌＳｉ１４製品を大気中に、１５０℃で５００時間（ｈ）と１０００時間（ｈ）さらした後も、熱圧縮強度、圧力伸長や圧力降伏点に実際上の変化は見られなかった。（表１）
【００５０】
表１は、本発明に従って製造された等方圧で連続的に焼結されたＡｌＳｉ１４の部品の強度は、熱間等方圧加圧された部品よりもかなりよいことが示されている。
【００５１】
図５は、本発明による、異なる材料のエリアを有する焼結された部品の製造結果を示している。ここで、図５ａには、異なる外部の層を有する、円形の焼結された部品の断面が示されている。図５ｂには、二層に重ねられ、四角形の焼結部品が示されている。図５ｃには、異なる層を有する、焼結された管状の部品が示されている。図５ｄには、焼結部品の縞模様の分布が示されている。異なる焼結材料の組み合わせは、このように、焼結部品の同時製造により可能となっている。例えば、別の工程として、硬質材料により補強された外層の取り付けは、このように、「直に焼結すること」により避けることができる。
【００５２】
例３  硬質の外部材料と加工容易な内部材料を有する焼結されたディスク材料の生産
内部材料の混合物として、ＡｌＭｇ１合金粉末と２重量％のシリコン粉末の粉末混合物、外部材料として、４０％炭化ケイ素を含むアルミニウム粉末の粉末混合物は、均質に混ぜ合わされ、コアとしてＡｌＳｉ、外部の層としてＡｌＳｉＣを有する所要の粉末ビレットを生産する、分割されたプレス型で加圧される。この粉末ビレットは、円形の鋳型を有する連続的な等方圧プレスに移され、主構成要素の融点の７０％までの温度と高圧力の下で加工されて、円形の焼結プロファイルを形成する。このように製造された焼結プロファイルは、ウォータージェットにより１５ミリの高さで切断され、円盤になる。これらの円盤は、オイルポンプと水ポンプのためのポンプギアのホイールとして適しており、上記ホイールは穴を開けるための加工容易な内部ゾーンを有しており、一方で、炭化ケイ素の硬い部分の相を持つ外部ゾーンにおいては耐摩耗性を有する。
【００５３】
本発明は、当然のことながら、図面、表、記載された実施例に限定されるものではなく、発明の要旨から逸れない範囲で様々な変形ができることは当業者にとって明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のアルミニウム−シリコン合金の焼結圧縮と比較した工程段階の概要図を示す。
【図２】本発明方法、及び従来の焼結を用いて溶融冶金タイプの鋳造により製造されたＡｌＳｉ１４％合金の固体の検鏡用薄切片の顕微鏡写真を示している。
【図３】本発明による部品の熱圧縮実験を示す。
【図４】本発明による方法によって製造された部品と焼結によって製造された部品である、１００Ｃｒ６に対するＡｌＳｉ１４％の摩擦係数曲線を示す。
【図５】非均質の断面を有する焼結製品の概要図を示す。
【図６】非均質の断面を有する焼結製品の製造における工程の流れを示す。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月17日(2003.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
少なくとも不均質に溶融する非鉄金属粉末混合物からなる不均質に溶融する構成要素の、均質な分布を有する焼結金属部品であって、
金属融点の７０％以内の温度で、好ましくはその金属融点の６０％以内で、
その粉末において流動相を生じさせない状態で、二面開放の鋳型によって、
熱間等方圧加圧された同じ組成の固体の密度に略一致する密度まで、初期材料を連続的な等方圧加圧焼結することにより製造され、
少なくとも最終外形を有する焼結プロファイルが形成される、焼結金属部品。
【国際調査報告】
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