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JPS6124458B2 - - Google Patents
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JPS6124458B2 - - Google Patents

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JPS6124458B2
JPS6124458B2 JP17807780A JP17807780A JPS6124458B2 JP S6124458 B2 JPS6124458 B2 JP S6124458B2 JP 17807780 A JP17807780 A JP 17807780A JP 17807780 A JP17807780 A JP 17807780A JP S6124458 B2 JPS6124458 B2 JP S6124458B2
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hollow
composite
metal material
filter
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Yoshio Ebisu
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  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円筒、角筒あるいは歯車形状等任意の
断面形状を有する中空複合金属材料の製造方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a hollow composite metal material having an arbitrary cross-sectional shape such as a cylinder, a rectangular tube, or a gear shape.

本願発明者は、昭和55年5月16日付の特願昭55
−064956号において複合金属材料の製造方法を開
示した。
The inventor of the present application filed a patent application dated May 16, 1982.
-064956 discloses a method for manufacturing composite metal materials.

この方法においては、鋳造合金(第1金属と呼
ぶ)を固相と液相とが共存する温度範囲に保持
し、一方の面に第2の金属を配置し、該第2金属
は上記温度において溶融状態となり、該溶融金属
を加圧することにより、樹枝状晶ネツトワークを
形成する第1金属の固相の他方の面から液相を排
出し同時に第2金属を圧入することによつて第1
金属の液相部を第2金属で置換した複合金属材料
を得る方法を示した。しかしながらこの方法によ
つて円筒状、板状等一般的な形状を有する複合金
属材料を得るには必ずしも充分でないことがその
後の研究により判明した。すなわち第2金属溶湯
を加圧する方法によつては第1金属材料内に引張
力を生じ、ある程度の機械的強度を有していると
考えられる樹枝状晶ネツトワークを形成している
にもかかわらず極めて小さい力で破断し、複合化
できないことを見出した。すなわち後述するう
に、A円筒形合金試料の内側に溶融Pbを配置
し、内圧によつてPbを複合化する実験を行つた
ところ、圧がほとんどかからぬうちに円周方向引
張力によつて縦割れが生じ、割れ目からPbが流
出し複合化できなかつた。
In this method, a cast alloy (referred to as a first metal) is maintained at a temperature range where solid and liquid phases coexist, a second metal is placed on one surface, and the second metal is By pressurizing the molten metal, the liquid phase is expelled from the other side of the solid phase of the first metal forming the dendrite network, and at the same time, the second metal is press-fitted into the first metal.
A method for obtaining a composite metal material in which the liquid phase part of the metal is replaced with a second metal was shown. However, subsequent research has revealed that this method is not necessarily sufficient to obtain composite metal materials having general shapes such as cylindrical and plate shapes. In other words, depending on the method of pressurizing the second metal molten metal, a tensile force is generated within the first metal material, and even though a dendrite network is formed that is considered to have a certain degree of mechanical strength. It was discovered that it breaks with an extremely small force and cannot be made into composites. In other words, as will be described later, when we conducted an experiment in which molten Pb was placed inside a cylindrical alloy sample A and the Pb was compounded by internal pressure, the Pb was composited by a tensile force in the circumferential direction before almost any pressure was applied. Vertical cracks occurred, and Pb flowed out from the cracks, making it impossible to form a composite.

以上の如く、固液共存状態においては圧縮に対
してある程度の機械的強度を有するものの、引張
に対しては複合に必要な圧力を付与したとき生ず
る力よりもずつと小さい力で破断する。しかも延
性はなく極めてブリツトルである。これら合金の
固液共存温度における引張特性に関するデータは
見当たらず、さらに共存する液相が第2金属溶湯
による圧力によつて固相から排出されるという特
殊な状況下において、固相がどのような引張特性
を有するかについて公表された資料は見当たらな
い。
As described above, in a solid-liquid coexistence state, although it has a certain degree of mechanical strength against compression, it breaks under tension with a force that is much smaller than the force generated when the pressure necessary for composite is applied. Moreover, it has no ductility and is extremely brittle. There is no data on the tensile properties of these alloys at solid-liquid coexistence temperatures, and furthermore, under the special situation where the coexisting liquid phase is expelled from the solid phase by the pressure of the second molten metal, it is difficult to determine how the solid phase behaves. No published data can be found regarding whether it has tensile properties.

本発明者は、この方法をさらに改良し、複合を
行う際、第1金属材料内に準静水圧状態すなわち
引張力が生ぜず静水圧に近い応力状態になるよう
に第2金属溶湯を加圧することによつて、第1金
属材料の固相を破壊することなく第2金属を複合
化し、円筒形等一般の中空複合金属材料を製造す
る方法を開発した。
The present inventor has further improved this method by pressurizing the second molten metal so that when performing the composite, a quasi-hydrostatic pressure state, that is, no tensile force is generated within the first metal material and a stress state close to hydrostatic pressure is created. In particular, we have developed a method for manufacturing general hollow composite metal materials such as cylindrical shapes by compounding the second metal without destroying the solid phase of the first metal material.

第1図〜第4図に本発明によるこれらの製造方
法を概念的に示した。以後説明の簡単のため第1
図〜第4図の方法をそれぞれプロセス〜プロセ
スと呼ぶことにする。第1図(プロセス)に
おいては、固液共存状態を有する中空の第1金属
材料1の外側に第2金属を配置し、該第2金属は
複合温度すなわち第1金属の固液共存温度におい
て溶融状態となるため外筒3によつて保持されて
いる。外筒3には耐火物セラミツクス、耐熱金属
材料あるいはこれらの多孔質材料(ただし第2金
属溶融とぬれ合わず、第2金属溶湯を通さない多
孔質材料)等を用いる。所定の複合率(複合後の
複合材料に対する第2金属の重量%と定義する)
が得られるようあらかじめ定められた複合温度に
保持した後、第2金属溶湯を加圧すると第1金属
材料内には引張力は生ぜず静水圧に近い状態とな
り固相を破断することなく液相を排出し同時に液
相部を第2金属で置換した中空複合材料を得るこ
とができる。中空金属材料の軸線を水平に保持す
る理由は、軸線を垂直にした場合、第2金属溶湯
の上部と下部では水頭差(ヘツド差)による圧力
差を生じ複合率が不均一になる(上部の複合率が
小さい)あるいは上部が複合されないという問題
を防止するためである。例えば、後述の実施例で
詳細に述べるような実験方法でA−5wt%Si鋳
造合金(15mm外径×6mm内径×30mm高さ)を用い
第2金属としてPbを用い595℃(固相率0.5)にて
Pbを複合化させる実験を行つたところ、複合化
に必要な外圧は約0.1atmであり、複合円筒試料
の縦断面顕微鏡組織を調べたところ上部ほどPb
含有量が少なくなつていた。しかるにこの原因は
上端で0.1atmであるに対し下端では0.1Kg/cm2
11.34gr/cm3(Pbの比重)×3cm(ヘツドの高さ)
=0.134atmとなり34%の圧力差があることに求
めることができる。この程度の試料の高さではそ
れ程大きい不均一は生じないが実操業レベルの長
さの複合材が要求されるとき垂直型では軸方向に
均一に複合化された材料を製造できないことは明
白である。
1 to 4 conceptually illustrate the method of manufacturing these according to the present invention. Hereafter, for ease of explanation, the first
The methods shown in FIGS. 4 to 4 will be referred to as processes, respectively. In FIG. 1 (process), a second metal is placed outside a hollow first metal material 1 having a solid-liquid coexistence state, and the second metal melts at a composite temperature, that is, a solid-liquid coexistence temperature of the first metal. It is held by the outer cylinder 3 in order to be in the state. For the outer cylinder 3, refractory ceramics, heat-resistant metal materials, or porous materials thereof (provided that the porous materials do not wet with the molten second metal and do not allow the molten second metal to pass through) are used. Predetermined composite ratio (defined as the weight percent of the second metal to the composite material after composite)
When the second molten metal is pressurized after being held at a predetermined composite temperature so as to obtain a It is possible to obtain a hollow composite material in which the liquid phase is simultaneously discharged and the liquid phase is replaced with the second metal. The reason why the axis of the hollow metal material is held horizontally is that if the axis is vertical, a pressure difference will occur between the upper and lower parts of the second molten metal due to the water head difference, and the composite ratio will become uneven (the upper This is to prevent problems in which the composite ratio is small) or the upper part is not composited. For example, in an experimental method described in detail in the examples below, an A-5wt% Si casting alloy (15 mm outer diameter x 6 mm inner diameter x 30 mm height) was used, Pb was used as the second metal, and the temperature was 595°C (solid phase ratio 0.5). ) at
When we conducted an experiment to compound Pb, we found that the external pressure required for compounding was approximately 0.1 atm, and when we examined the microstructure of a longitudinal section of a compound cylinder sample, we found that the higher the top, the more Pb was absorbed.
The content was decreasing. However, the cause of this is 0.1 atm at the upper end, but 0.1 Kg/cm 2 + at the lower end.
11.34gr/cm 3 (specific gravity of Pb) x 3cm (height of head)
= 0.134 atm, which can be determined from the fact that there is a pressure difference of 34%. Although this level of sample height does not cause significant non-uniformity, it is clear that when a composite material with a length of actual operation level is required, it is not possible to produce a composite material that is uniform in the axial direction with the vertical type. be.

この困難を克服するため、中空金属材料の内面
に、下端における複合圧よりも大きい抵抗(液相
がフイルターに侵入するときの抵抗)を有し、ヘ
ツド差にもとづく圧力差を相殺するため上部に行
く程抵抗の少ないフイルターを段階的に設ける、
あるいは第2金属を複合させる部分と中空金属材
料を相対的に移動させいわゆる連続的に複合させ
る方法等が考えられるが、水平方式に比べ煩雑と
なり得策ではない。
To overcome this difficulty, the inner surface of the hollow metal material has a resistance (resistance when the liquid phase enters the filter) that is greater than the combined pressure at the bottom end, and the top end has a resistance to the pressure difference due to the head difference. Installing filters with lower resistance in stages,
Alternatively, a method may be considered in which the part to be composited with the second metal and the hollow metal material are moved relatively to each other so as to be composited continuously, but this method is more complicated than the horizontal method and is not a good idea.

次に回転させる理由は、第1金属と第2金属の
比重の比および第1金属材料の形状比(肉厚と外
径の比)等によつて生ずる円周方向における複合
率の不均一性を避けるためである。
The reason for the next rotation is the non-uniformity of the composite ratio in the circumferential direction caused by the ratio of specific gravity of the first metal and the second metal and the shape ratio (ratio of wall thickness to outer diameter) of the first metal material. This is to avoid.

さらに、水平回転方式を採用するもう一つの重
要な理由は、製造上の重要な制御条件の一つであ
る試料全体にわたつて均一な温度分布を得ること
および外筒等の耐熱冶具の長寿命化という観点か
らも不可欠である。すなわち電気炉等通常の加熱
方法においては加熱体の円周方向の不均一な温度
分布は避けられず、これら冶具には熱応力歪が生
じ、クリープ変形に相まつて、冶具の寿命を短く
するとともに複合が困難となる。このような傾向
は製品の直径あるいは長さが大なる程あるいは高
温になる程厳しくなる。
Furthermore, another important reason for adopting the horizontal rotation method is to obtain a uniform temperature distribution over the entire sample, which is one of the important control conditions in manufacturing, and to extend the life of heat-resistant jigs such as the outer cylinder. It is also essential from the perspective of transformation. In other words, in ordinary heating methods such as electric furnaces, uneven temperature distribution in the circumferential direction of the heating element is unavoidable, and thermal stress distortion occurs in these jigs, which, together with creep deformation, shortens the life of the jigs. Composite becomes difficult. This tendency becomes more severe as the diameter or length of the product increases or as the temperature increases.

次に本発明によるプロセス(第2図)におい
ては第1の中空金属材料1の内側に第2金属2を
配置し、該第2金属溶湯を加圧することによつて
複合化する。このとき、すでに述べた如くフイル
ター4による接触支持がなければ、複合の際第1
中空金属内に生ずる引張力(通常きわめて小さ
い)によつて中空金属1が破断し、そこから第2
金属溶湯が流出して複合できなくなる。すなわち
フイルター4は液相及び第2金属溶湯を排出する
とともに破断を防ぐ役割をも果すものである。第
2金属の内側に設けた中空部材3はプロセスの
3と同様のものであるが、1及び2の寸法と関連
して必ずしも必要ではない。
Next, in the process according to the present invention (FIG. 2), a second metal 2 is placed inside the first hollow metal material 1, and the second metal molten metal is pressurized to form a composite material. At this time, as mentioned above, if there is no contact support by the filter 4, the first
The tensile force created within the hollow metal (usually very small) causes the hollow metal 1 to rupture, from which the second
Molten metal flows out and cannot be combined. That is, the filter 4 serves to discharge the liquid phase and the second molten metal and also to prevent breakage. The hollow member 3 provided inside the second metal is similar to process 3, but in connection with dimensions 1 and 2 it is not necessary.

水平回転方式を採用する理由および複合方法は
すでに述べた如くプロセスと同様である。
The reason for adopting the horizontal rotation method and the combination method are the same as the process described above.

第3図(プロセス)においては、中空金属材
料1と第2金属2の間にフイルター4を設ける以
外はプロセス(第1図)と同様である。フイル
ター4を設け中空金属材料1を接触支持させる理
由は、中空金属材料1が細長くなり固液共存温度
において引張に対する抵抗がほとんどない状態で
曲げによつて破断するのを防ぐためである。複合
温度において第2金属溶湯が第1金属表面に接し
ていてもよいが、複合の効率を上げるためにはこ
の接触面積をできるだけ大きくとれるようなフイ
ルターを選ぶことが望ましい。このようなフイル
ターの1例としてパイプ材に多数の穴加工を処し
接触面積を大としたもの、あるいはもつと極端な
例をあげれば、1の下部のみを剛性の高い細長い
ハリで支えてもよい。要するに破断を防止するも
のであれば何でもよい。フイルター4を設けるも
う一つの理由は、第2金属溶湯による第1金属の
エロージヨンを防止するためである。例えば、後
述の如き実験方法によりA−10wt%Cu合金
(15mm外径×9mm内径×30mm高さ)の外側にPbを
配し、588℃(固相率0.6)にて約20mm保持したと
ころ加圧する前に円筒試料の下部にかなり大きな
穴があきPbが流出して複合できなかつた。この
原因は、Pb溶湯中へのCuの溶解度が約1wt%で
あること(又、Aは約0.1wt%)に基因するエ
ロージヨンによるものと考えられる。このように
第1金属と第2金属の組合せによつてはエロージ
ヨンを防止する必要があり、したがつてこの場合
フイルターは充分目が細かく加圧前までは第2金
属溶湯の侵入を防ぎ第1金属と接触させないもの
でなければならない。このようなフイルターとし
て多孔質セラミツクあるいは多孔質金属フイルタ
ーがある。エロージヨンを防止する他の方法とし
て、第2金属溶湯を第1金属元素であらかじめ溶
解飽和させておくのも一方法である。
3 (process) is the same as the process (FIG. 1) except that a filter 4 is provided between the hollow metal material 1 and the second metal 2. The reason why the filter 4 is provided to contact and support the hollow metal material 1 is to prevent the hollow metal material 1 from becoming elongated and breaking due to bending in a state where there is almost no resistance to tension at the solid-liquid coexistence temperature. Although the second metal molten metal may be in contact with the first metal surface at the composite temperature, in order to increase the composite efficiency, it is desirable to select a filter that can make this contact area as large as possible. An example of such a filter is one in which a large number of holes are drilled into the pipe material to increase the contact area, or in an extreme example, only the lower part of the filter 1 may be supported by a long and narrow stiffener. . In short, anything can be used as long as it prevents breakage. Another reason for providing the filter 4 is to prevent erosion of the first metal by the molten second metal. For example, Pb was placed on the outside of an A-10 wt% Cu alloy (15 mm outer diameter x 9 mm inner diameter x 30 mm height) using the experimental method described below, and when it was held for about 20 mm at 588 °C (solid phase ratio 0.6), it was heated. Before pressing, a rather large hole was made at the bottom of the cylindrical sample, and Pb leaked out, making it impossible to form a composite. This is thought to be due to erosion caused by the solubility of Cu in the Pb melt being approximately 1 wt% (and A being approximately 0.1 wt%). In this way, depending on the combination of the first metal and the second metal, it is necessary to prevent erosion. Therefore, in this case, the filter should be sufficiently fine to prevent the intrusion of the second metal molten metal until the pressure is applied. It must not come into contact with metal. Such filters include porous ceramic and porous metal filters. Another method for preventing erosion is to saturate the molten second metal with the first metal element in advance.

最後のプロセス(第4図)は、上述の如きフ
イルター5を第1金属と第2金属の間に設ける以
外はプロセス(第2図)と同様である。
The final process (FIG. 4) is similar to the process (FIG. 2) except that a filter 5 as described above is provided between the first metal and the second metal.

次に本発明によるこれらの方法の実施例を詳細
に説明する。
Examples of these methods according to the invention will now be described in detail.

第5図は本発明の方法に使用した実験装置の概
略断面図である。本装は内圧及び外圧によつて複
合実験を行える様製作したものであり、ステンレ
ス製の外筒2及び試料をそう入、支持するステン
レス製内筒3から成る2重管回転方式とし、上下
に割型になつたニクロムヒーター電気炉1、アル
ゴンガス配管系(ガス源図示せず)及び測温系か
ら成る。さらに外圧によつて複合化する場合(プ
ロセス、第1図)を例として詳しく説明する
と、内筒5の破線で示した部分は大きな窓が3面
開いており3本の支柱によつて先端内径ネジ部と
連結している。4は内筒3内部に設けた試料支持
部、5は円筒形第1金属試料8、同じく円筒形第
2金属7及びフイルター6を支持するリングであ
り、一方のリングには圧もれを防ぐためエツジが
ついている。9はネジ、10は複合後、試料8の
液相部及び第2金属溶湯7を試料外部に取り出す
ためのパイであり温度降下をさけるため加熱され
ている。11は内外筒連結用フランジ、12は回
転2重管に対して固定したキヤツプ13及び14
を連結するための運動用Oリングシール連結部で
あり完全な気密は保てないが充分圧もれを防ぐこ
とができ、実験上支障はない。15はステンレス
パイプ、16はターニングローラー、17及び1
8は試料温度測定用熱電対25を外部の温度記録
計26に取り出すための、又ステンレスパイプ1
0に巻きつけたシースヒーター34を外部電源3
5に取り出すための黄銅スリツプリング及びカー
ボンブラツシユ、19,20,21,22は配管
系バルブ、23及び24は10Kg/cm2圧力計、2
7,28,及び30は配管、29はパイプ15に
巻きつけた銅パイプ、31,32及び33は水を
入れたビーカーである。次に実験方法について述
べる。試料1組(すなわち6,7及び8)を所定
の位置にセツトしネジ9によりしめつける。バル
ブ19〜22を開き内部の部屋40及び50の空
気をアルゴンガスに置換する。置換後バルブ22
を閉じ、バルブを調節して試料内部40及び50
に極く微量のアルゴンを流しておく(試料の酸化
防止のためアルゴンを用いた)。昇温を開始し、
モーター(図示せず)を駆動させて2重管を回転
させる(約0.5r.p.m)。昇温速度は約15℃/min
であつた。所定の固液共存温度に達した後10〜15
分保持し充分均熱させた後回転を早め(約0.2r.
p.s)、バルブ20及び23を調節して加圧する。
ある圧力に達したとき第1円筒試料の液相が分
離、排出されると同時に第2金属が複合化され
る。このとき試料内部のアルゴンガスはバイブ1
0の出口(開放)に向つて流れるようにしてお
き、パイプ10は充分予熱されているので、第1
金属の液相及び第2金属溶湯はパイプの途中で凝
固することなくビーカ33へ排出される。排出を
容易にするため若干傾斜をつけるのも効果的であ
る。圧力を微増させ、排出が止まると複合が完了
したことを確認することができ、減圧して元通り
極微量のアルゴンを流しながら電源を切り、炉を
開いて常温まで冷却し、試料を取り出す。複合が
完了した時点で試料1の外部にあつた第2金属溶
湯は試料1の内側あるいは外側に残らず、又、試
料1の樹枝状晶間に侵入した第2金属液相をさら
にアルゴンガスによつて分離排出するためには複
合に必要とされる圧力の数倍あるいはそれ以上の
圧力を必要とするので複合化された第2金属が再
び分離される心配はない。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the experimental apparatus used in the method of the present invention. This case was manufactured in such a way that complex experiments can be conducted using internal and external pressures, and it has a double-tube rotating system consisting of a stainless steel outer tube 2 and a stainless steel inner tube 3 that holds and supports the sample. It consists of a split-type nichrome heater electric furnace 1, an argon gas piping system (gas source not shown), and a temperature measurement system. Further, to explain in detail the case of compounding due to external pressure (process, Fig. 1) as an example, the part indicated by the broken line of the inner cylinder 5 has large windows open on three sides, and the inner diameter of the tip is Connected to the screw part. 4 is a sample support part provided inside the inner cylinder 3, 5 is a ring that supports the cylindrical first metal sample 8, the cylindrical second metal 7, and the filter 6, and one ring is provided with a ring to prevent pressure leakage. It has a retaining edge. 9 is a screw, and 10 is a pipe for taking out the liquid phase part of the sample 8 and the second molten metal 7 to the outside of the sample after compounding, and is heated to avoid a drop in temperature. 11 is a flange for connecting the inner and outer cylinders, 12 is a cap 13 and 14 fixed to the rotating double pipe.
Although it cannot maintain complete airtightness, it can sufficiently prevent pressure leaks, and there are no problems in experiments. 15 is a stainless steel pipe, 16 is a turning roller, 17 and 1
8 is a stainless steel pipe 1 for taking out the sample temperature measuring thermocouple 25 to an external temperature recorder 26.
The sheath heater 34 wrapped around the external power source 3
Brass slip ring and carbon brush for extraction to 5, 19, 20, 21, 22 are piping system valves, 23 and 24 are 10Kg/cm 2 pressure gauge, 2
7, 28, and 30 are pipes, 29 is a copper pipe wound around the pipe 15, and 31, 32, and 33 are beakers containing water. Next, we will discuss the experimental method. Set one set of samples (namely 6, 7 and 8) in a predetermined position and tighten with screws 9. Valves 19 to 22 are opened to replace the air in internal chambers 40 and 50 with argon gas. Valve 22 after replacement
and adjust the valves to close the sample interior 40 and 50.
A very small amount of argon was flowed through the tube (argon was used to prevent oxidation of the sample). Start heating up,
Drive the motor (not shown) to rotate the double tube (approximately 0.5 rpm). Heating rate is approximately 15℃/min
It was hot. 10-15 after reaching the predetermined solid-liquid coexistence temperature
After holding for a minute and allowing it to heat up sufficiently, speed up the rotation (about 0.2r.
ps), adjust valves 20 and 23 to pressurize.
When a certain pressure is reached, the liquid phase of the first cylindrical sample is separated and discharged, and at the same time, the second metal is combined. At this time, the argon gas inside the sample is
Since the pipe 10 is sufficiently preheated, the first
The liquid phase of the metal and the second molten metal are discharged into the beaker 33 without solidifying in the middle of the pipe. It is also effective to create a slight slope to facilitate discharge. The pressure is increased slightly, and when the discharge stops, it can be confirmed that the compounding process has been completed.The pressure is then reduced, the power is turned off while a very small amount of argon is allowed to flow, the furnace is opened, the furnace is cooled to room temperature, and the sample is taken out. The second metal molten metal that was outside of sample 1 when the composite was completed does not remain inside or outside sample 1, and the second metal liquid phase that has entered between the dendrites of sample 1 is further exposed to argon gas. Therefore, in order to separate and discharge, a pressure several times or more than that required for the composite is required, so there is no fear that the composite second metal will be separated again.

尚、複合時に回転を早くする理由は円周方向の
均一な複合を促進するためであり、“複合速度”
に比べて充分早いことが必要である。
The reason for speeding up the rotation during compounding is to promote uniform compounding in the circumferential direction, and the "compound speed"
It is necessary to be sufficiently fast compared to .

内圧によつて複合化する場合(プロセス及び
)は排出パイプ10は不要であり、第2図ある
いは第4図の如く試料を所定の位置にセツトし内
圧がかかるようにすればよい。
In the case of compounding by internal pressure (process), the discharge pipe 10 is not necessary, and the sample may be set in a predetermined position as shown in FIG. 2 or 4 and the internal pressure applied.

以下に実施例により詳細に説明する。 Examples will be described in detail below.

これらの実施例においては第1円筒試料として
砂型(CO2プロセス鋳型)普通鋳造したA−
5wt%Si及びA−15wt%Cu鋳造合金を用い、所
定の寸法に加工し供試材とした。
In these examples, the first cylindrical sample was A-2, which was normally cast in a sand mold ( CO2 process mold).
Using 5wt%Si and A-15wt%Cu casting alloys, they were processed to predetermined dimensions and used as test materials.

又、第2金属としてPbを用いた。すでに述べ
た如くA−Cu合金は溶融Pbに対してエロージ
ヨンが大きいのに比べ、A−Si合金はエロージ
ヨンの影響はかなり小さく本実施例における加熱
保持期間中問題はなかつた。これはSiがPbと合
金化しないことによると考えられる。
Furthermore, Pb was used as the second metal. As already mentioned, the A-Cu alloy has a large erosion with respect to molten Pb, whereas the A-Si alloy has a considerably small effect of erosion, and there was no problem during the heating and holding period in this example. This is thought to be because Si does not alloy with Pb.

又、これらの実施例において用いたフイルター
は本発明者による特願昭55−128874,中空多孔質
金属材料の製造方法によつて製作した10〜15vol
%の多孔度を有するA−3wt%Si材を所定の寸
法に加工し、水酸化ナトリウム溶液にて加工によ
る“目づまり”をエツチング除去したものを用い
た。
In addition, the filter used in these Examples was a 10 to 15 vol.
An A-3wt% Si material having a porosity of 100% was processed to a predetermined size, and "clogging" caused by processing was removed by etching with a sodium hydroxide solution.

実施例 1(プロセス) A−5wt%Si試料(外径15×内径6mm×長さ
30mm)Pb(外径24.9mm×内径15.1mm×長さ30
mm)、A−3wt%Si多孔質フイルター(外径32
mm×内径25mm×長さ30mm)を第6図(試料保持部
の拡大図)の如くセツトした(それぞれ6,7,
8)。3は圧もれ等防止のためにクツシヨンとし
てそう入した耐火物フアイバーフレツクス、2は
すでに説明したエツジ付き試料支持リングであり
エツジと支持部1の間にアルミハクのリングをそ
う入し圧もれを防止している。非平衡凝固の
Scheilの式に基づいて計算した固相率60%となる
温度すなわち583℃に加熱、約15分保持しした
後、加圧し複合した。約0.1atmの外圧にて複合
を開始し最終的に約0.15atmとした。得られた試
料のPb含有率は47wt%であつた。もし完全に液
相部がPbで置換されるとPb74wt%となるが、実
際にはこれの63%が置換されており、存在する液
相が完全にPbで置換されるわけではない。
Example 1 (process) A-5wt%Si sample (outer diameter 15 x inner diameter 6 mm x length
30mm) Pb (outer diameter 24.9mm x inner diameter 15.1mm x length 30
mm), A-3wt%Si porous filter (outer diameter 32
mm x inner diameter 25 mm x length 30 mm) were set as shown in Figure 6 (enlarged view of the sample holding part) (6, 7, and 7, respectively).
8). 3 is a refractory fiber flex inserted as a cushion to prevent pressure leakage, etc. 2 is the sample support ring with an edge as described above, and an aluminum foil ring is inserted between the edge and the support part 1 to prevent pressure. This prevents this from happening. non-equilibrium coagulation
It was heated to a temperature at which the solid phase ratio was 60% calculated based on Scheil's formula, that is, 583°C, held for about 15 minutes, and then pressurized and composited. Compounding was started at an external pressure of about 0.1 atm, and the final pressure was about 0.15 atm. The Pb content of the obtained sample was 47 wt%. If the liquid phase was completely replaced with Pb, Pb would be 74wt%, but in reality, 63% of this was replaced, and the existing liquid phase was not completely replaced with Pb.

尚、加熱保持中A−3%Siフイルターを通し
て溶融Pbがもれることはなかつた。
It should be noted that molten Pb did not leak through the A-3% Si filter during heating and holding.

実施例 2(プロセス) 内側から順に、A−3wt%Siフイルター(外
径7mm×内径4mm×長さ30mm)、Pb(外径14.9mm
×内径7.1mm×長さ30mm)、A−5wt%Si試料
(外径23mm×内径15mm×長さ30mm)及び3mmφキ
リ穴を多数設けたステンレス支持用フイルター
(外径25mm×内径23.05mm×長さ30mm)を第2図の
要領にて所定の位置にセツトした。ステンレスフ
イルターの有効面積(全内表面積に対する穴部全
面積の比)は0.45である。固相率60%すなわち
583℃、約0.1atm内圧にて複合化した。試料のPb
含有率は28wt%であつた。実施例1に比べて複
合率が低いのは内圧と外圧の違い、外側支持フイ
ルターの有効面積の影響等によるものと思われ
る。
Example 2 (Process) From the inside, A-3wt%Si filter (outer diameter 7 mm x inner diameter 4 mm x length 30 mm), Pb (outer diameter 14.9 mm)
× 7.1 mm inner diameter × 30 mm length), A-5wt% Si sample (23 mm outer diameter × 15 mm inner diameter × 30 mm length), and a stainless steel support filter with many 3 mmφ drill holes (25 mm outer diameter × 23.05 mm inner diameter × length) 30 mm) was set in the specified position as shown in Figure 2. The effective area (ratio of the total hole area to the total internal surface area) of the stainless steel filter is 0.45. Solid phase rate 60% i.e.
Composite was performed at 583°C and an internal pressure of approximately 0.1 atm. Pb of sample
The content was 28wt%. The reason why the composite ratio is lower than that in Example 1 is thought to be due to the difference in internal pressure and external pressure, the effect of the effective area of the outer support filter, etc.

実施例 3(プロセス) 本実施例においては試料としてA−15wt%
Cu(外径15mm×内径6mm×長さ30mm)を用い、
第2金属としてのPb(外径24.9mm×内径20.1mm×
長さ30mm)と試料の間にA−3wt%多孔フイル
ター(外径20mm×内径15.1mm×長さ30mm)をそう
入し、外側を同じくA−3wt%Si多孔質フイル
ター(外径32mm×内径25mm×長さ30mm)を用い、
第3図の要領で所定の位置にセツトした。固相率
約0.6に相当する温度550℃に約15分保持した後、
約0.4atmにて複合化した。複合試料のPb含有量
は25wt%であつた。実施例1に比べてPb量がか
なり少ないがこの原因はフイルターのそう入によ
つて複合時の溶融Pbと試料表面の接触面積が減
るためと思われる。
Example 3 (Process) In this example, A-15wt% was used as the sample.
Using Cu (outer diameter 15 mm x inner diameter 6 mm x length 30 mm),
Pb as the second metal (outer diameter 24.9mm x inner diameter 20.1mm x
Insert an A-3wt% porous filter (20mm outer diameter x 15.1mm inner diameter x 30mm length) between the sample and the A-3wt% Si porous filter (32mm outer diameter x 30mm inner diameter) on the outside. 25mm x length 30mm),
It was set in the predetermined position as shown in Figure 3. After being held at a temperature of 550°C for about 15 minutes, which corresponds to a solid fraction of about 0.6,
It was combined at about 0.4 atm. The Pb content of the composite sample was 25wt%. The amount of Pb is considerably smaller than in Example 1, and this is thought to be due to the inclusion of the filter, which reduces the contact area between the molten Pb and the sample surface at the time of compounding.

実施例 4(プロセス) 試料としてA−15wt%Cuを用い、試料とPb
との間にA−3%Si多孔質フイルター(外径
15.9mm×内径12.1mm×長さ30mm)をそう入する以
外(これり準じて、試料の内径及びPbの外径は
それぞれ16.0mm及び12.0mmとなる)、実施例2と
同様であり、第4図に要領に従つて所定の位置に
セツトした。固相率0.6、温度550℃に約10分保持
し加圧複合化した。約0.4atmにて加圧した。複
合試料のPb含有量は17wt%であつた。Pb含有率
がかなり低いが、すでに述べた如く外筒ステンレ
ス支持フイルター及びA/Si多孔質フイルター
および内圧方向の複合化等の影響と考えられる。
Example 4 (Process) Using A-15wt%Cu as a sample, the sample and Pb
A-3% Si porous filter (outer diameter
15.9 mm x inner diameter 12.1 mm x length 30 mm) (according to this, the inner diameter of the sample and the outer diameter of Pb are 16.0 mm and 12.0 mm, respectively). It was set in the predetermined position according to the instructions shown in Figure 4. The solid phase ratio was 0.6 and the temperature was maintained at 550°C for about 10 minutes to form a composite under pressure. It was pressurized at approximately 0.4 atm. The Pb content of the composite sample was 17wt%. Although the Pb content is quite low, this is thought to be due to the combination of the outer tube stainless steel support filter, A/Si porous filter, and internal pressure direction as described above.

これらの実施例で得られた複合試料の横断面顕
微鏡組織を観察したところ、いずれも均一にPb
が複合化されていた。第7図に、1例として実施
例1におけるA−5wt%Siに47wt%pbを複合化
させた複合試料の断面顕微鏡組織を示す。暗黒色
部がPbであり、樹枝状晶間の最終凝固部に(A
)+Si共晶が晶出した素地中にPbが均一に複合
化した組織を呈している。本実施例で述べた中空
の複合金属材料は無給油の軸受等いわゆる摩擦材
料として有用なものであるが、本実施例に限らず
凝固温度区間を有するすべての合金系について本
発明による方法によつて工業的に有用な種々の断
面形状を有する中空複合金属材料が製造できるこ
とは原理的に又本実施例からも明らかである。
又、ガス加圧複合の際、圧力を徐々に上げること
によつてゆつくりと複合を進行させることができ
るので(あるいは機械的な方法で加圧し複合速度
をコントロールすることは容易にできるので)、
肉厚方向に部分的に複合化させた材料も容易に製
造できる。すなわち摩擦材料等用途によつては内
面側あるいは外面側に部分的に第2金属を複合化
させた中空複合金属材料を得ることができる。さ
らに本発明による方法によつて得られた中空複合
金属材料においては、複合化された第2金属は互
いに連結していることを特徴としており、中空鋳
造合金の凝固組織をコントロールすることによつ
て(例えば、一方向凝固)、種々の形態を有する
複合材料を得ることができる。
When we observed the cross-sectional microstructures of the composite samples obtained in these examples, we found that all of them were uniformly Pb.
were compounded. FIG. 7 shows, as an example, a cross-sectional microscopic structure of a composite sample in which A-5wt%Si and 47wt% Pb were combined in Example 1. The dark black part is Pb, and the final solidification part between the dendrites (A
)+Si eutectic is crystallized into a matrix in which Pb is homogeneously composited. The hollow composite metal material described in this example is useful as a so-called friction material such as an oil-free bearing. It is clear in principle and from this example that hollow composite metal materials having various industrially useful cross-sectional shapes can be produced.
In addition, when performing gas pressurization compounding, it is possible to slowly increase the pressure by gradually increasing the pressure (or it is easy to control the compounding speed by applying pressure mechanically). ,
Materials that are partially composited in the thickness direction can also be easily produced. That is, depending on the application such as a friction material, a hollow composite metal material can be obtained in which the inner surface or the outer surface is partially composited with the second metal. Furthermore, the hollow composite metal material obtained by the method according to the present invention is characterized in that the composite second metals are interconnected, and by controlling the solidification structure of the hollow casting alloy. (e.g. unidirectional solidification), composite materials with various morphologies can be obtained.

以上の如く、本願発明による中空複合金属材料
の製造方法は従来の冶金的方法では得られないと
ころのあるいは技術的に煩雑な粉末冶金技術に比
べてより簡単にしかもこれらとは異なる特徴を有
する中空複合金属材料を提供するものであり、今
後の用途開発が期待されるものである。
As described above, the method for producing a hollow composite metal material according to the present invention is easier than the powder metallurgy technique, which cannot be obtained by conventional metallurgical methods or is technically complicated, and has different characteristics. It provides a composite metal material, and is expected to be used in the future.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第4図は本発明による中空複合金属材
料の製造方法であり、1……中空第1金属、2…
…第2金属、3……外筒である。第2図は内圧に
よつて複合化する方法であり、1……中空第1金
属、2……第2金属、3……内筒、4……フイル
ターである。第3図は外圧によつて複合化する方
法であり、1……中空第1金属、2……第2金
属、3……外筒、4……フイルター。第4図は内
圧によつて複合する方法であり、1……中空第1
金属、2……第2金属、3……内筒、4及び5…
…フイルターである。第5図は本発明の方法に使
用した装置の概略断面図である。1……割り型電
気炉、2……ステンレス外筒、3……ステンレス
内筒、4……試料支持部、5……試料支持リン
グ、6……フイルター、7……円筒形Pb、8…
…円筒形試料、9……しめつけネジ、10……排
出パイプ、11……外筒、内筒連結フランジ、1
2……回転筒2と固定キヤツプ13及び14とを
連結シールする運動用Oリングシールを用いた連
結部、13及び14……固定キヤツプ、15……
ステンレス支持パイプ、16……ターニングロー
ラー、17……黄銅スリツプリング、18……カ
ーボンブラツシユ、19,20,21及び22…
…バルブ、23及び24……圧力計、25……試
料測温用熱電対、26………温度記録計、27,
28,29及び30……配管パイプ、31,32
及び33……水を入れたビーカー、34……パイ
プ10の加熱用シースヒーター、35……外部電
源、40及50……それぞれ試料の内外の部屋。
第6図は実施例で使用した装置(第5図)におけ
る主要部の部分的断面図の1例であり、1……試
料支持部、2……エツジを付けた試料支持リン
グ、3……耐火物フアイバーフレツクス、4……
試料支持リング、5……アルメル−クロメル熱電
対、6……円筒形A合金試料、7……円筒形
Pb、8……A−3%Si多孔質フイルターであ
る。第7図は実施例1におけるA−5%Si+
Pb複合円筒試料の断面の顕微鏡写真(18.7倍)で
ある。
1 to 4 show a method for manufacturing a hollow composite metal material according to the present invention, 1... hollow first metal, 2...
...second metal, 3...outer cylinder. Fig. 2 shows a method of compounding by internal pressure, 1...Hollow first metal, 2...Second metal, 3...Inner cylinder, 4...Filter. Fig. 3 shows a method of compounding by external pressure, 1...Hollow first metal, 2...Second metal, 3...Outer cylinder, 4...Filter. Figure 4 shows a method of compounding using internal pressure.
Metal, 2...Second metal, 3...Inner cylinder, 4 and 5...
...It's a filter. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the apparatus used in the method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Split type electric furnace, 2... Stainless steel outer cylinder, 3... Stainless steel inner cylinder, 4... Sample support part, 5... Sample support ring, 6... Filter, 7... Cylindrical Pb, 8...
... Cylindrical sample, 9 ... Tightening screw, 10 ... Discharge pipe, 11 ... Outer cylinder, inner cylinder connecting flange, 1
2... Connection section using a dynamic O-ring seal for connecting and sealing the rotary cylinder 2 and fixed caps 13 and 14, 13 and 14... Fixed cap, 15...
Stainless steel support pipe, 16... Turning roller, 17... Brass slip ring, 18... Carbon brush, 19, 20, 21 and 22...
...Valves, 23 and 24...Pressure gauge, 25...Thermocouple for measuring sample temperature, 26...Temperature recorder, 27,
28, 29 and 30...Plumbing pipe, 31, 32
and 33...beaker containing water, 34...sheath heater for heating the pipe 10, 35...external power source, 40 and 50...inner and outer chambers of the sample, respectively.
FIG. 6 is an example of a partial cross-sectional view of the main parts of the apparatus used in the example (FIG. 5), including 1...sample support section, 2...sample support ring with edges, 3... Refractory fiber flex, 4...
Sample support ring, 5... Alumel-chromel thermocouple, 6... Cylindrical A alloy sample, 7... Cylindrical
Pb, 8...A-3%Si porous filter. Figure 7 shows A-5%Si+ in Example 1.
This is a micrograph (18.7x magnification) of a cross section of a Pb composite cylindrical sample.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 あらかじめ定められた温度で固相と液相とが
共存する状態を有する合金から成り且つ円筒、角
筒あるいは歯車形状等任意の断面形状を有する中
空の第1の金属材料を設け、該金属材料の軸線を
実質的に水平に保持し該金属材料を回転させなが
ら金属材料の上記固液共存温度に保持する段階
と、該第1の金属材料の外側に第2の金属材料を
接触配置し、該第2の金属は上記温度において溶
融状態となり、該溶融金属を加圧することによつ
て上記第1金属を準静水圧状態に保ちながら該第
1金属の液相部分を排出し同時に上記第1金属の
液相部分を第2金属で置換した複合材料を得る段
階とを有する、上記任意の断面形状を有する中空
複合金属材料の製造方法。 2 特許請求の範囲第1項における中空複合金属
材料の製造方法において、第1の中空金属材料と
第2の金属の間にフイルターを配置することを特
徴とする。 3 あらかじめ定められた温度で固相と液相とが
共存する状態を有する合金から成り且つ円筒、角
筒あるいは歯車形状等任意の断面形状を有する中
空の第1の金属材料を設け、該第1金属の外側に
フイルターを接触配置することによつて該第1金
属を支持し、該第1金属の軸線を実質的に水平に
保持し該第1金属を回転させながら上記固液共存
温度に保持する段階と、該第1金属の内側に第2
の金属材料を配置し、該第2金属は上記温度にお
いて溶融状態となり、該溶融した第2金属を加圧
することによつて該第1金属を準静水圧状態に保
ちながら上記フイルターを通して上記第1金属を
液相部分を排出し同時に第1金属の液相部分を第
2金属で置換しした複合材料を得る段階、とを有
する上記任意の断面形状を有する中空複合金属材
料の製造方法。 4 特許請求の範囲第3項における中空複合金属
材料の製造方法において、第1の中空金属材料と
第2の金属の間にフイルターを配置することを特
徴とする。
[Claims] 1. A hollow first metal material made of an alloy in which a solid phase and a liquid phase coexist at a predetermined temperature and having an arbitrary cross-sectional shape such as a cylinder, a square tube, or a gear shape. and maintaining the metal material at the solid-liquid coexistence temperature while rotating the metal material while holding the axis of the metal material substantially horizontally; The materials are placed in contact with each other, the second metal is in a molten state at the temperature, and the liquid phase portion of the first metal is maintained in a quasi-hydrostatic state by pressurizing the molten metal. A method for manufacturing a hollow composite metal material having an arbitrary cross-sectional shape as described above, comprising the step of discharging and simultaneously obtaining a composite material in which a liquid phase portion of the first metal is replaced with a second metal. 2. The method for manufacturing a hollow composite metal material according to claim 1 is characterized in that a filter is disposed between the first hollow metal material and the second metal. 3. A hollow first metal material made of an alloy in which a solid phase and a liquid phase coexist at a predetermined temperature and having an arbitrary cross-sectional shape such as a cylinder, a rectangular cylinder, or a gear shape is provided, and the first Supporting the first metal by placing a filter in contact with the outside of the metal, holding the axis of the first metal substantially horizontally, and maintaining the first metal at the solid-liquid coexistence temperature while rotating the first metal. and a second metal inside the first metal.
The second metal is in a molten state at the temperature, and the molten second metal is pressurized to maintain the first metal in a quasi-hydrostatic pressure state while passing through the filter and applying the second metal to the first metal. A method for producing a hollow composite metal material having an arbitrary cross-sectional shape as described above, comprising the step of discharging a liquid phase portion of the metal and simultaneously replacing the liquid phase portion of the first metal with a second metal. 4. The method for manufacturing a hollow composite metal material according to claim 3 is characterized in that a filter is disposed between the first hollow metal material and the second metal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63109113A (en) * 1986-10-24 1988-05-13 Nippon Steel Corp Heating device in heating furnace
JPS63127966U (en) * 1987-02-10 1988-08-22

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63109113A (en) * 1986-10-24 1988-05-13 Nippon Steel Corp Heating device in heating furnace
JPS63127966U (en) * 1987-02-10 1988-08-22

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