粉末合金圧延用ケースおよび圧延材の製造方法
【課題】安価で、かつ、圧延加工時に破損が生じることがない、粉末合金圧延用ケースとこの粉末合金圧延用ケースを利用した圧延材の製造方法を提案する。
【解決手段】粉末合金圧延用ケース１は、２つの部材１０ａ，１０ａを組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末２の側面を囲う側面構成部材１０と、側面構成部材１０の一方の開口部に覆設され、金属粉末２の上面を覆う上蓋構成部材１１と、側面構成部材１０の他方の開口部に覆設され、金属粉末２の下面を覆う下蓋構成部材１２とにより箱型に形成されていて、側面構成部材１０を構成する部材１０ａ同士の接合部１０ｂ，１０ｂが、側面構成部材１０の四つの側面のうち対向する２つの側面にそれぞれ設けられている。
【解決手段】粉末合金圧延用ケース１は、２つの部材１０ａ，１０ａを組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末２の側面を囲う側面構成部材１０と、側面構成部材１０の一方の開口部に覆設され、金属粉末２の上面を覆う上蓋構成部材１１と、側面構成部材１０の他方の開口部に覆設され、金属粉末２の下面を覆う下蓋構成部材１２とにより箱型に形成されていて、側面構成部材１０を構成する部材１０ａ同士の接合部１０ｂ，１０ｂが、側面構成部材１０の四つの側面のうち対向する２つの側面にそれぞれ設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末冶金法によりアルミニウム粉末合金の圧延材を製造する場合において使用される粉末合金圧延用ケースおよびこの粉末合金圧延用ケースを使用した圧延材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造により製造する金属の溶製合金と比較して、アルミニウム粉末合金は、結晶粒を微細にでき、他元素を多く添加でき、さらに、強化材を均一に分散できるという利点を有している。そのため、昨今では、自動車、車両、航空機を始め、建設・土木関係等、アルミニウム粉末合金の用途が拡大しつつある。
【０００３】
従来、アルミニウム粉末合金の製造は、冷間静水圧成形やホットプレス成形などにより仮成形した状態、仮成形した粉末合金を容器に収容した状態、あるいはさらに缶等に封入し加圧焼結した状態で、さらに、熱間塑性加工をすることで、所望の形状に成形するとともに加圧焼結されていた。
【０００４】
ところが、アルミニウム粉末合金に、強化材等を多く含有させると、複合材が脆くなるため、前記従来の加工方法では、所望の形状に成形することが困難になるという問題点を有していた。
【０００５】
このため、本出願人等は、金属粉末を金属製容器に収容した状態で、この金属容器ごと通電加圧焼結した後、熱間圧延することにより、塑性加工性を確保する圧延材の製造方法を提案し、実用化に至っている。
【０００６】
このような圧延材の製造方法において金属粉末１０２を収容する金属製容器１０１として、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、４枚の金属板１１１，１１２，１１３，１１４を溶接等により組み合わせることで、矩形状の枠材１１０を形成し、枠材１１０の開口部を矩形状の金属板からなる蓋材１１５，１１５により閉塞することで箱状に形成されたものを使用する場合がある。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０７０８７９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の金属製容器１０１は、圧延時に大きな力が作用する角部において金属板１１１，１１２，１１３，１１４が接合されているため、アルミニウム粉末合金の圧延加工を行うと、枠材１１０の角部（接合部）において、破損が生じて、圧延ができない場合があった。
【０００９】
なお、枠材を構成する金属板同士の接合部における破損を防止することを目的として、図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、金属板同士の接合部を無くし、一体成形した枠材１２０を使用する場合がある。ところが、枠材１２０を一体成形するためには、大型の押出成形用の装置を用意する必要があるなど、製造に要する費用が嵩むという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、安価で、かつ、圧延加工時に破損が生じることがない、粉末合金圧延用ケースとこの粉末合金圧延用ケースを利用した圧延材の製造方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明に係る粉末合金圧延用ケースは、複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成されていて、前記側面構成部材を構成する前記部材同士の接合部のすべてが、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に設けられていることを特徴としている。
【００１２】
かかる粉末合金圧延用ケースによれば、側面構成部材が、折り曲げ加工や押出し成形等により形成が可能な形状の部材を組み合わせることにより構成されているため、製造費が安価になる。また、側面構成部材を構成する各部材の接合部のすべてが、圧延時に大きな力が作用する粉末合金圧延用ケースの角部で接合されているのではなく、側面構成部材を平面視した際に矩形枠の辺を構成する部材である一対の側面に設けられているため、圧延時における破損を抑止することができる。さらに、圧延を、接合部が設けられた面と交差する方向から行えば、圧延時に接合部が分離することが抑止される。つまり、圧延方向と平行な面に接合部が配置されていると、接合部が引き伸ばされるため、分離する虞があるが、引き伸ばされる方向と交差する面に接合部を配置すれば、圧延時に作用する応力が小さく、接合部において部材同士が分離することが抑止される。
【００１３】
また、前記接合部が、前記側面の幅方向の中央部からずれた位置に配置されていれば、より大きな応力が作用する中央部を避けた位置に接合部が配置されているため、接合部が分離することが抑止されて好適である。ここで、側面の幅方向とは、矩形枠状に形成された側面構成部材を、その開口面が上下となるように配置した状態で、該面を正面視した際の左右方向をいう。
【００１４】
さらに、前記粉末合金圧延用ケースにおいて、前記部材同士が、嵌合により結合されていれば、圧延時に接合部が分離する等の不具合が生じることがないため、好適である。
【００１５】
また、本発明に係る圧延材の製造方法は、複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成された粉末合金圧延用ケースに、金属粉末を収容する工程と、前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを圧延する工程と、を備える圧延材の製造方法であって、前記側面構成部材の接合部は、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に配置されていて、前記圧延する工程において、まず、前記接合部が形成された側面と交差する方向に前記粉末合金圧延用ケースを圧延することを特徴としている。
【００１６】
かかる圧延材の製造方法によれば、圧延時に作用する応力が小さくなる位置に側面構成部材を構成する部材同士の接合部が設けられているため、圧延時の粉末合金圧延用ケース等の破損が防止されて好適である。
【００１７】
前記圧延材の製造方法において、前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを焼結する工程を含んでいてもよい。
【００１８】
前記圧延材の製造方法において、前記接合部が形成された側面に圧延補強材が固定されていれば、粉末合金圧延用ケースへの圧延荷重を効率的に作用させることが可能となり、また、圧延を行う装置への粉末合金圧延用ケースの挿入を容易にすることが可能となり、好適である。
【００１９】
また、前記圧延材の成形方法において、前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記粉末合金圧延用ケースの外側の側面を金属箔で覆う工程を備えていれば、完成品に粉末合金圧延用ケースの接合部が表面に現れないため、好適である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の粉末合金圧延用ケースとこの粉末合金圧延用ケースを利用した圧延材の製造方法によれば、圧延加工時に破損が生じることがなく、また、安価にアルミニウム粉末合金を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、本実施形態に係る粉末合金圧延用ケースの全体を示す斜視図である。図２は、図１に示す粉末合金圧延用ケースを示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は縦断面図である。図３は、図１に示す粉末合金圧延用ケースを示す分解斜視図である。図４の（ａ）〜（ｄ）は、粉末合金圧延用ケースの側面構成部材の接合部を示す側面図であって、（ｅ）は（ｄ）の平面図である。さらに、図５の（ａ）〜（ｇ）は、粉末合金圧延用ケースの側面構成部材と上蓋部材および下蓋部材との接合部を示す部分断面図である。
【００２２】
本実施形態に係る圧延材の製造方法は、図１および図２に示すように、箱型に形成された粉末合金圧延用ケース１に、金属粉末の集合体（以下、単に「金属粉末」という）２を収容した状態で、加圧焼結した後、圧延成形するものである。この粉末合金圧延用ケース１の圧延方向に対する前後の面（圧延方向と交差する面）には、圧延補強材３が一体に固定されている。また、粉末合金圧延用ケース１の側面は、金属箔４により覆われている。
【００２３】
粉末合金圧延用ケース１は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、矩形枠状に形成され、圧縮成形された金属粉末２の側面を覆う側面構成部材１０と、側面構成部材１０の一方の開口部に覆設され、金属粉末２の上面を覆う上蓋構成部材１１と、側面構成部材１０の他方の開口部に覆設され、金属粉末２の下面を覆う下蓋構成部材１２と、により形成されている。粉末合金圧延用ケース１を構成する材質は、金属部材であれば限定されるものではなく、例えば、アルミニウムやステンレス等により構成する。
【００２４】
側面構成部材１０は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、２つの部材１０ａ，１０ａを組み合わせることにより、内部に金属粉末２を収容するための空間が形成された、平面視が矩形の筒状（矩形枠状）に構成されている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、側面構成部材１０を構成する部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂ，１０ｂは、側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に設けられている。そして、この接合部１０ｂ，１０ｂは、この側面において、該面の幅方向（図２（ａ）において左右方向）の中央部からずれた位置に配置されている。
【００２６】
本実施形態では、一方の側面（図２（ａ）において上の辺）に形成された接合部１０ｂを平面視で右側方向に、他方の側面（図２（ａ）において下の辺）に形成された接合部１０ｂを平面視で左側方向に、それぞれの側面の中央から同じ距離だけずらした位置に配置されている。したがって、両部材１０ａ，１０ａは、同形状に形成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、側面構成部材１０を２つの部材１０ａ，１０ａにより構成するものとしたが、側面構成部材１０の分割数は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、２つの部材１０ａ，１０ａは必ずしも同形状に形成されている必要はない。
【００２８】
図３および図５（ａ）に示すように、側面構成部材１０の外周面には、周方向に沿って高さ方向中央に突条１０ｃが形成されている。突条１０ｃは、後記する上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂの肉厚と同じ高さ（厚み）となるように側面構成部材１０から突出している。そして、側面構成部材１０の突条１０ｃより上の部分を、上蓋構成部材１１の縁壁１１ｂにより形成された空間に挿入し、突条１０ｃより下の部分を、下蓋構成部材１２の縁壁１２ｂにより形成された空間に挿入することで、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２とが嵌合される。
【００２９】
側面構成部材１０を構成する部材１０ａ，１０ａの端部（接合部１０ｂに対応する箇所）は、図３および図４（ａ）に示すように、鉤形に形成されており、接合部１０ｂにおいて、互いに嵌合するように形成されている。したがって、側面構成部材１０は、部材１０ａ，１０ａ同士が、接合部１０ｂにおいて互いに嵌合されているため、圧延時の応力により接合部１０ｂに目開きが生じることが防止されている。
【００３０】
上蓋構成部材１１は、図３に示すように、側面構成部材１０の外周形状に応じて形成された矩形板状の蓋部材本体１１ａと、蓋部材本体１１ａの周縁に立設された縁壁１１ｂとを備えて構成されている。
【００３１】
上蓋構成部材１１は、図５（ａ）に示すように、縁壁１１ｂが側面構成部材１０の突条１０ｃよりも上の部分の外周面を覆うように配置されることで、側面構成部材１０と嵌合される。
【００３２】
下蓋構成部材１２は、図３に示すように、側面構成部材１０の外周形状に応じて形成された矩形板状の蓋部材本体１２ａと、蓋部材本体１２ａの周縁に立設された縁壁１２ｂとを備えて構成されている。
【００３３】
下蓋構成部材１２は、図５（ａ）に示すように、縁壁１２ｂが側面構成部材１０の突条１０ｃよりも下の部分の外周面を覆うように配置されることで、側面構成部材１０と嵌合される。
このように、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２とが嵌合されることで粉末合金圧延用ケース１を構成している。
【００３４】
圧延補強材３は、図１に示すように、粉末合金圧延用ケース１の前後の側面に固定された部材であって、先端に行くに従い、肉厚が薄くなるように、テーパが形成されて断面が台形に形成されている。先端の肉厚が薄くなるように形成された圧延補強材３により、圧延時における圧延荷重が側面構成部材１０に流れやすくなる。なお、本実施形態では、圧延補強材３として、粉末合金圧延用ケース１の圧延方向と交差する面に固定するものとしたが、これに限定されるものではなく、粉末合金圧延用ケース１の外周面を覆うように配置してもよい。また、圧延補強材３を省略してもよいことはいうまでもない。また、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、圧延補強材３の粉末合金圧延用ケース１側の厚み（高さ）が、粉末合金圧延用ケースの厚み（高さ）と同等となるように構成するものとしたが、圧延補強材３の厚みを若干薄くすることで、粉末合金圧延用ケース１へ圧力が初期からかかるようにしてもよい。
【００３５】
金属箔４は、図１に示すように、粉末合金圧延用ケース１の外側の側面を覆っており、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２との側面における接合部を覆い隠している。これにより、完成品（アルミニウム粉末合金）の側面に接合部の溝（線）が現れることがない。なお、金属箔４は、必要に応じて設置すればよく、必ずしも設置する必要はない。
【００３６】
本実施形態に係る圧延材の製造方法は、粉末合金圧延用ケース１に、金属粉末２を収容する収容工程と、金属粉末２を収容した粉末合金圧延用ケース１の側面に金属箔４を覆う金属箔設置工程と、金属箔４で覆われた粉末合金圧延用ケース１を焼結することでクラッド材を製造する焼結工程と、このクラッド材を圧延する圧延工程と、により行われる。
【００３７】
収容工程は、部材１０ａ，１０ａ同士を組み合わせることにより構成された側面構成部材１０の内部空間に金属粉末２を収容した状態で、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２により金属粉末２の上下面を覆う。このとき、金属粉末２と、粉末合金圧延用ケース１とは、密着している。また、側面構成部材１０の突条１０ｃより上の部分の外周面と上蓋構成部材１１の縁壁１１ｂおよび側面構成部材１０の突条１０ｃより下の部分の外周面と下蓋構成部材１２の縁壁１２ｂが互いに密着した状態で、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２とが嵌合している。なお、本実施形態では、金属粉末２として、アルミニウムとセラミックスとの混合粉末を、予め所定の形状に固めた粉末の仮成形体を使用するものとする。ここで、金属粉末（粉末の仮成形体）２は、例えば、１００ｔプレスによりかさ密度１．６５となるように成形されたものであって、密度が小さく、ハンドリング等により容易に崩れる程度に固められたものである。
【００３８】
粉末合金圧延用ケース１の組立ては、金属粉末２の周囲を覆うように、金属粉末２を予め所定の個所に配置した後、側面構成部材１０、上蓋構成部材１１、下蓋構成部材１２を組み立ててもいいし、予め組み立てられた側面構成部材１０の内部に金属粉末２を挿入してもよく、その順序は限定されるものではない。
【００３９】
なお、金属粉末（粉末の仮成形体）２の成形方法等は限定されるものではなく、適宜公知の方法により整形すればよい。また、金属粉末２を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、アルミニウムのみで構成するなど、完成後のアルミニウム粉末合金の用途等に応じて適宜設定すればよい。さらに、金属粉末２として、粉末の仮成形体を使用するのではなく、粉末状の状態で、直接、粉末合金圧延用ケース１の内部に収容してもよい。
【００４０】
金属箔設置工程では、金属粉末２を収容した粉末合金圧延用ケース１の側面外周を金属箔４で覆うことで、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２と、側面構成部材１０との接合部が露出しないようにする。
【００４１】
焼結工程では、金属粉末２が収容された粉末合金圧延用ケース１に通電加圧焼結を施す工程である。通電加圧焼結は、公知の方法により行えばよく、例えば、真空容器を密封して真空ポンプなどで焼結炉内を減圧状態とし、必要に応じて真空容器内に不活性雰囲気ガスを充填した後、上パンチ部材と下パンチ部材を作動させ、成形ダイ内の材料を所定圧で押圧圧縮した後、得られた高密度圧縮体に上パンチ部材と下パンチ部材を通して直流パルス電流を通電し、材料を加圧焼結する。通電加圧焼結の条件は、例えば、真空度０．１ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気下で、電流５０００〜３００００アンペア、昇温速度１０〜３００℃／分、焼結温度５００〜６５０℃、保持時間５分以上、圧力５〜１０ＭＰａにて行う。
【００４２】
圧延工程は、焼結工程において通電加圧焼結されたクラッド材に溶接等により圧延補強材３を固定した後、上下から圧力を加えつつ引き伸ばすことでアルミニウム粉末合金を生成（圧延材を製造）する工程である。クラッド材の圧延は、接合部１０ｂが配置された面と直交する方向（圧延方向Ａ）に対して行うものとする。そして、圧延方向Ａに対して十分な圧延を行った後、必要に応じて、クラッド材を回転させて、他方向に対する圧延を行う。なお、圧延補強材３は、焼結工程において、粉末合金圧延用ケース１とともに通電加圧してもよい。
【００４３】
なお、焼結工程の後であって圧延工程の前に、必要に応じて、クラッド材の側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２を溶接接合する溶接工程を備えていてもよい。
溶接工程では、クラッド材の側面において、側面構成部材１０の突条１０ｃと上蓋構成部材１１の縁壁１１ｂと下蓋構成部材１２の縁壁１２ｂとを溶接接合する。本実施形態にかかる粉末合金圧延用ケース１は、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２を溶接接合をグラッド材の側面において行えるため、溶接ビードがクラッド材の上下面に形成されることがなく、圧延作業に悪影響を及ぼすことがない。つまり、溶接ビードによって、クラッド材の上下面の凹凸が形成されて、均等に圧延加圧が作用しないという不具合が生じることがない。したがって、溶接ビードを削り落とす作業を必要としないため、溶接工程における作業工数を削減することが可能となり、コストダウンも図ることが可能となる。
【００４４】
以上、本実施形態の粉末合金圧延用ケースおよび圧延材の製造方法によれば、圧延時に大きな力が加わる粉末合金圧延用ケース１の角部に、部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂが配置されていないため、粉末合金圧延用ケース１に破損が生じることがなく、好適である。
【００４５】
また、部材１０ａ同士の接合は、互いに嵌合することにより行われているため、加圧焼結により一体化がなされ、圧延時の目開きが生じることがない。また、接合部１０ｂを、圧延時の引張力が最も大きく作用する圧延方向Ａと交差する面の中央からずらした位置に配置することで、破損することが防止されている。
【００４６】
また、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２との接合は、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂが、側面構成部材１０の外周面を覆うように嵌合されているため、上蓋構成部材１１または下蓋構成部材１２と側面構成部材１０との間に金属粉末が介在することで圧延時に破損が生じることが防止されている。
【００４７】
粉末合金圧延用ケース１の側面は、金属箔４により覆われているため、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２との接合部が外部に露出することがない。そのため、製造されたアルミニウム粉末合金の使用用途の自由度が増す。
【００４８】
圧延時には、圧延補強材３が固定されているため、圧延作業を効率的に行うことが可能であるとともに、粉末合金圧延用ケース（クラッド材）１が補強されて、破損が生じることがない。
【００４９】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、圧延前に、焼結工程において金属粉末２が収容された粉末合金圧延用ケース１に通電加圧焼結を施してクラッド材を製造するものとしたが、焼結工程を省略して、金属粉末２が収容された粉末合金圧延ケース１をそのまま圧延してもよい。
【００５０】
また、前記実施形態では、図４（ａ）に示すように、側面構成部材を構成する部材同士の接合部において、互いの端部に形成されたＬ字状の鉤形部分を嵌合させることで、接合部における横方向（図４（ａ）において左右方向）の目開きを防止する構成としたが、端部の形状はこれに限定されるものではない。つまり、図４（ｂ）に示すように、鉤形の形状を、上下方向にも離間しにくい構成としてもよい。また、図４（ｃ）に示すように、一方の部材１０ａの端部に横Ｔ字状の突部１０ｅを形成し、他方の部材１０ａの端部には突部１０ｅの形状に対応して形成された溝部１０ｆを形成することで、互いに嵌合する構成としてもよい。なお、図４（ｃ）では、突部１０ｅを略Ｔ字に形成するものとしたが、突部１０ｅの形状は限定されるものではない。
【００５１】
また、前記実施形態では、部材１０ａ同士の接合部１０ｂを嵌合により接合するものとしたが、これに限定されるものではなく、適宜公知の接合方法により接合してもよい。例えば、図４（ｄ）および（ｅ）に示すように、溶接により接合してもよい。なお、図４（ｄ）では、部材１０ａ，１０ａの端部にテーパを形成し、接合部１０ｂにおいてＶ形の開先１０ｈを形成することで、溶接ビード１０ｇの突出部分を少なくする。
【００５２】
また、前記実施形態では、図５（ａ）に示すように、側面構成部材１０の外周面に突条１０ｃを形成する構成としたが、側面構成部材１０の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図５（ｂ）に示すように、側面構成部材１０の外周面を、突条１０ｃ（図５（ａ）参照）を有していない、平面としてもよい。この場合には、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂを側面構成部材１０の外周面に沿って配置させればよい。なお、図５（ｃ）に示すように、上蓋構成部材１１または下蓋構成部材１２のいずれか一方にのみ縁壁１１ｂを形成し、側面構成部材１０の外周面を覆う構成としてもよい。
【００５３】
また、図５（ｂ）に示すように、側面構成部材１０と側壁１１ｂ、１２ｂとの接合部について、継ぎ目にアルミテープ１３等を貼着させてもよい。これにより、継ぎ目を遮蔽して目開きを防止するとともに、圧延時に金属粉末が継ぎ目から抜け出すことを防止する。また、アルミテープ１３が継ぎ目に貼着されていることにより、側面構成部材１０と側壁１１ｂ、１２ｂとの接合部の継ぎ目が外部に露出することがない。また、図５（ｃ）に示すように、上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２とを直接接合させる場合には、上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２との接合部について、継ぎ目にアルミテープ１３等を貼着させてもよい。なお、アルミテープ１３は、必要に応じて貼着すればよいことはいうまでもない。
【００５４】
また、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２には、必ずしも縁壁１１ｂ，１２ｂを形成する必要はなく、図５（ｄ）に示すように、側面構成部材１０の上面および下面にそれぞれ上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２を接合する構成としてもよい。この場合において、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２との接合方法は限定されるものではなく、例えば溶接接合を行う等、適宜公知の方法により行えばよい。また、側面構成部材１０の上面および下面に上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２を載置した状態で、加圧焼結することで、粉末合金圧延用ケース１の一体化を図る構成としてもよい。
【００５５】
また、前記実施形態では、粉末合金圧延用ケース１の側面を、金属箔４により覆う構成としたが、例えば、完成品の側面に上蓋構成部材１１や下蓋構成部材１２と側面構成部材１０との接合部の線が露出するのを許容する場合は、図５（ｅ）に示すように、金属箔４を省略してもよい。また、側面構成部材１０として、図５（ｆ）に示すように、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂを挿入可能な凹部１０ｄ，１０ｄを、側面構成部材１０の厚み方向略中央に形成することで、接合部が外部に露出しない構成としてもよい。
【００５６】
また、側面構成部材１０について、図５（ｇ）に示すように表面を切り欠くことで波型の凹凸面１０ｉを形成し、側面構成部材１０が圧延時に圧縮されすい構成としてもよい。このように側面構成部材１０に凹凸面１０ｉを形成することで、圧延時に側面構成部材１０が座屈することを防止し、アルミニウム粉末合金を所望の形状に形成することが可能となる。なお、凹凸面１０ｉの形状は限定されるものではなく、適宜設定することが可能であるが、側面構成部材１０の断面積が、凹凸面１０ｉの切り欠き部分を含む断面積の８０％程度となるのが望ましい。また、図５（ｇ）では、側面構成部材１０の外周面のみに切り欠きを形成するものとしたが、切り欠きは内周面に形成されていても、両面に形成されていてもよい。
【００５７】
また、前記実施形態では、側面構成部材１０を構成する部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂを、圧延方向Ａと交差する面に形成するものとしたが、部材１０ａ，１０ａ同士の接合が強固に行われて、圧延時に目開きが生じることがない場合には、圧延方向と平行な面において接合してもよい。
【００５８】
また、部材１０ａ，１０ａ同士の接合が強固に行われて、圧延時に目開きが生じることがない場合には、同部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂを、圧延方向Ａと交差する面において幅方向の中央に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースの全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースを示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースを示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースの側面構成部材の接合部を示す側面図であって、（ｅ）は（ｄ）の平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースの側面構成部材と上蓋部材および下蓋部材との接合部を示す部分断面図である。
【図６】（ａ）および（ｃ）は従来の粉末合金圧延用ケースを示す平断面図、（ｂ）および（ｄ）は同縦断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 粉末合金圧延用ケース
１０ 側面構成部材
１０ａ 部材
１０ｂ 接合部
１０ｃ 突条
１１ 上蓋構成部材
１２ 下蓋構成部材
２ 金属粉末
３ 圧延補強材
４ 金属箔
Ａ 圧延方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末冶金法によりアルミニウム粉末合金の圧延材を製造する場合において使用される粉末合金圧延用ケースおよびこの粉末合金圧延用ケースを使用した圧延材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造により製造する金属の溶製合金と比較して、アルミニウム粉末合金は、結晶粒を微細にでき、他元素を多く添加でき、さらに、強化材を均一に分散できるという利点を有している。そのため、昨今では、自動車、車両、航空機を始め、建設・土木関係等、アルミニウム粉末合金の用途が拡大しつつある。
【０００３】
従来、アルミニウム粉末合金の製造は、冷間静水圧成形やホットプレス成形などにより仮成形した状態、仮成形した粉末合金を容器に収容した状態、あるいはさらに缶等に封入し加圧焼結した状態で、さらに、熱間塑性加工をすることで、所望の形状に成形するとともに加圧焼結されていた。
【０００４】
ところが、アルミニウム粉末合金に、強化材等を多く含有させると、複合材が脆くなるため、前記従来の加工方法では、所望の形状に成形することが困難になるという問題点を有していた。
【０００５】
このため、本出願人等は、金属粉末を金属製容器に収容した状態で、この金属容器ごと通電加圧焼結した後、熱間圧延することにより、塑性加工性を確保する圧延材の製造方法を提案し、実用化に至っている。
【０００６】
このような圧延材の製造方法において金属粉末１０２を収容する金属製容器１０１として、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、４枚の金属板１１１，１１２，１１３，１１４を溶接等により組み合わせることで、矩形状の枠材１１０を形成し、枠材１１０の開口部を矩形状の金属板からなる蓋材１１５，１１５により閉塞することで箱状に形成されたものを使用する場合がある。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０７０８７９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の金属製容器１０１は、圧延時に大きな力が作用する角部において金属板１１１，１１２，１１３，１１４が接合されているため、アルミニウム粉末合金の圧延加工を行うと、枠材１１０の角部（接合部）において、破損が生じて、圧延ができない場合があった。
【０００９】
なお、枠材を構成する金属板同士の接合部における破損を防止することを目的として、図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、金属板同士の接合部を無くし、一体成形した枠材１２０を使用する場合がある。ところが、枠材１２０を一体成形するためには、大型の押出成形用の装置を用意する必要があるなど、製造に要する費用が嵩むという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、安価で、かつ、圧延加工時に破損が生じることがない、粉末合金圧延用ケースとこの粉末合金圧延用ケースを利用した圧延材の製造方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明に係る粉末合金圧延用ケースは、複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成されていて、前記側面構成部材を構成する前記部材同士の接合部のすべてが、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に設けられていることを特徴としている。
【００１２】
かかる粉末合金圧延用ケースによれば、側面構成部材が、折り曲げ加工や押出し成形等により形成が可能な形状の部材を組み合わせることにより構成されているため、製造費が安価になる。また、側面構成部材を構成する各部材の接合部のすべてが、圧延時に大きな力が作用する粉末合金圧延用ケースの角部で接合されているのではなく、側面構成部材を平面視した際に矩形枠の辺を構成する部材である一対の側面に設けられているため、圧延時における破損を抑止することができる。さらに、圧延を、接合部が設けられた面と交差する方向から行えば、圧延時に接合部が分離することが抑止される。つまり、圧延方向と平行な面に接合部が配置されていると、接合部が引き伸ばされるため、分離する虞があるが、引き伸ばされる方向と交差する面に接合部を配置すれば、圧延時に作用する応力が小さく、接合部において部材同士が分離することが抑止される。
【００１３】
また、前記接合部が、前記側面の幅方向の中央部からずれた位置に配置されていれば、より大きな応力が作用する中央部を避けた位置に接合部が配置されているため、接合部が分離することが抑止されて好適である。ここで、側面の幅方向とは、矩形枠状に形成された側面構成部材を、その開口面が上下となるように配置した状態で、該面を正面視した際の左右方向をいう。
【００１４】
さらに、前記粉末合金圧延用ケースにおいて、前記部材同士が、嵌合により結合されていれば、圧延時に接合部が分離する等の不具合が生じることがないため、好適である。
【００１５】
また、本発明に係る圧延材の製造方法は、複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成された粉末合金圧延用ケースに、金属粉末を収容する工程と、前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを圧延する工程と、を備える圧延材の製造方法であって、前記側面構成部材の接合部は、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に配置されていて、前記圧延する工程において、まず、前記接合部が形成された側面と交差する方向に前記粉末合金圧延用ケースを圧延することを特徴としている。
【００１６】
かかる圧延材の製造方法によれば、圧延時に作用する応力が小さくなる位置に側面構成部材を構成する部材同士の接合部が設けられているため、圧延時の粉末合金圧延用ケース等の破損が防止されて好適である。
【００１７】
前記圧延材の製造方法において、前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを焼結する工程を含んでいてもよい。
【００１８】
前記圧延材の製造方法において、前記接合部が形成された側面に圧延補強材が固定されていれば、粉末合金圧延用ケースへの圧延荷重を効率的に作用させることが可能となり、また、圧延を行う装置への粉末合金圧延用ケースの挿入を容易にすることが可能となり、好適である。
【００１９】
また、前記圧延材の成形方法において、前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記粉末合金圧延用ケースの外側の側面を金属箔で覆う工程を備えていれば、完成品に粉末合金圧延用ケースの接合部が表面に現れないため、好適である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の粉末合金圧延用ケースとこの粉末合金圧延用ケースを利用した圧延材の製造方法によれば、圧延加工時に破損が生じることがなく、また、安価にアルミニウム粉末合金を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、本実施形態に係る粉末合金圧延用ケースの全体を示す斜視図である。図２は、図１に示す粉末合金圧延用ケースを示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は縦断面図である。図３は、図１に示す粉末合金圧延用ケースを示す分解斜視図である。図４の（ａ）〜（ｄ）は、粉末合金圧延用ケースの側面構成部材の接合部を示す側面図であって、（ｅ）は（ｄ）の平面図である。さらに、図５の（ａ）〜（ｇ）は、粉末合金圧延用ケースの側面構成部材と上蓋部材および下蓋部材との接合部を示す部分断面図である。
【００２２】
本実施形態に係る圧延材の製造方法は、図１および図２に示すように、箱型に形成された粉末合金圧延用ケース１に、金属粉末の集合体（以下、単に「金属粉末」という）２を収容した状態で、加圧焼結した後、圧延成形するものである。この粉末合金圧延用ケース１の圧延方向に対する前後の面（圧延方向と交差する面）には、圧延補強材３が一体に固定されている。また、粉末合金圧延用ケース１の側面は、金属箔４により覆われている。
【００２３】
粉末合金圧延用ケース１は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、矩形枠状に形成され、圧縮成形された金属粉末２の側面を覆う側面構成部材１０と、側面構成部材１０の一方の開口部に覆設され、金属粉末２の上面を覆う上蓋構成部材１１と、側面構成部材１０の他方の開口部に覆設され、金属粉末２の下面を覆う下蓋構成部材１２と、により形成されている。粉末合金圧延用ケース１を構成する材質は、金属部材であれば限定されるものではなく、例えば、アルミニウムやステンレス等により構成する。
【００２４】
側面構成部材１０は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、２つの部材１０ａ，１０ａを組み合わせることにより、内部に金属粉末２を収容するための空間が形成された、平面視が矩形の筒状（矩形枠状）に構成されている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、側面構成部材１０を構成する部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂ，１０ｂは、側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に設けられている。そして、この接合部１０ｂ，１０ｂは、この側面において、該面の幅方向（図２（ａ）において左右方向）の中央部からずれた位置に配置されている。
【００２６】
本実施形態では、一方の側面（図２（ａ）において上の辺）に形成された接合部１０ｂを平面視で右側方向に、他方の側面（図２（ａ）において下の辺）に形成された接合部１０ｂを平面視で左側方向に、それぞれの側面の中央から同じ距離だけずらした位置に配置されている。したがって、両部材１０ａ，１０ａは、同形状に形成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、側面構成部材１０を２つの部材１０ａ，１０ａにより構成するものとしたが、側面構成部材１０の分割数は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、２つの部材１０ａ，１０ａは必ずしも同形状に形成されている必要はない。
【００２８】
図３および図５（ａ）に示すように、側面構成部材１０の外周面には、周方向に沿って高さ方向中央に突条１０ｃが形成されている。突条１０ｃは、後記する上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂの肉厚と同じ高さ（厚み）となるように側面構成部材１０から突出している。そして、側面構成部材１０の突条１０ｃより上の部分を、上蓋構成部材１１の縁壁１１ｂにより形成された空間に挿入し、突条１０ｃより下の部分を、下蓋構成部材１２の縁壁１２ｂにより形成された空間に挿入することで、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２とが嵌合される。
【００２９】
側面構成部材１０を構成する部材１０ａ，１０ａの端部（接合部１０ｂに対応する箇所）は、図３および図４（ａ）に示すように、鉤形に形成されており、接合部１０ｂにおいて、互いに嵌合するように形成されている。したがって、側面構成部材１０は、部材１０ａ，１０ａ同士が、接合部１０ｂにおいて互いに嵌合されているため、圧延時の応力により接合部１０ｂに目開きが生じることが防止されている。
【００３０】
上蓋構成部材１１は、図３に示すように、側面構成部材１０の外周形状に応じて形成された矩形板状の蓋部材本体１１ａと、蓋部材本体１１ａの周縁に立設された縁壁１１ｂとを備えて構成されている。
【００３１】
上蓋構成部材１１は、図５（ａ）に示すように、縁壁１１ｂが側面構成部材１０の突条１０ｃよりも上の部分の外周面を覆うように配置されることで、側面構成部材１０と嵌合される。
【００３２】
下蓋構成部材１２は、図３に示すように、側面構成部材１０の外周形状に応じて形成された矩形板状の蓋部材本体１２ａと、蓋部材本体１２ａの周縁に立設された縁壁１２ｂとを備えて構成されている。
【００３３】
下蓋構成部材１２は、図５（ａ）に示すように、縁壁１２ｂが側面構成部材１０の突条１０ｃよりも下の部分の外周面を覆うように配置されることで、側面構成部材１０と嵌合される。
このように、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２とが嵌合されることで粉末合金圧延用ケース１を構成している。
【００３４】
圧延補強材３は、図１に示すように、粉末合金圧延用ケース１の前後の側面に固定された部材であって、先端に行くに従い、肉厚が薄くなるように、テーパが形成されて断面が台形に形成されている。先端の肉厚が薄くなるように形成された圧延補強材３により、圧延時における圧延荷重が側面構成部材１０に流れやすくなる。なお、本実施形態では、圧延補強材３として、粉末合金圧延用ケース１の圧延方向と交差する面に固定するものとしたが、これに限定されるものではなく、粉末合金圧延用ケース１の外周面を覆うように配置してもよい。また、圧延補強材３を省略してもよいことはいうまでもない。また、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、圧延補強材３の粉末合金圧延用ケース１側の厚み（高さ）が、粉末合金圧延用ケースの厚み（高さ）と同等となるように構成するものとしたが、圧延補強材３の厚みを若干薄くすることで、粉末合金圧延用ケース１へ圧力が初期からかかるようにしてもよい。
【００３５】
金属箔４は、図１に示すように、粉末合金圧延用ケース１の外側の側面を覆っており、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２との側面における接合部を覆い隠している。これにより、完成品（アルミニウム粉末合金）の側面に接合部の溝（線）が現れることがない。なお、金属箔４は、必要に応じて設置すればよく、必ずしも設置する必要はない。
【００３６】
本実施形態に係る圧延材の製造方法は、粉末合金圧延用ケース１に、金属粉末２を収容する収容工程と、金属粉末２を収容した粉末合金圧延用ケース１の側面に金属箔４を覆う金属箔設置工程と、金属箔４で覆われた粉末合金圧延用ケース１を焼結することでクラッド材を製造する焼結工程と、このクラッド材を圧延する圧延工程と、により行われる。
【００３７】
収容工程は、部材１０ａ，１０ａ同士を組み合わせることにより構成された側面構成部材１０の内部空間に金属粉末２を収容した状態で、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２により金属粉末２の上下面を覆う。このとき、金属粉末２と、粉末合金圧延用ケース１とは、密着している。また、側面構成部材１０の突条１０ｃより上の部分の外周面と上蓋構成部材１１の縁壁１１ｂおよび側面構成部材１０の突条１０ｃより下の部分の外周面と下蓋構成部材１２の縁壁１２ｂが互いに密着した状態で、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２とが嵌合している。なお、本実施形態では、金属粉末２として、アルミニウムとセラミックスとの混合粉末を、予め所定の形状に固めた粉末の仮成形体を使用するものとする。ここで、金属粉末（粉末の仮成形体）２は、例えば、１００ｔプレスによりかさ密度１．６５となるように成形されたものであって、密度が小さく、ハンドリング等により容易に崩れる程度に固められたものである。
【００３８】
粉末合金圧延用ケース１の組立ては、金属粉末２の周囲を覆うように、金属粉末２を予め所定の個所に配置した後、側面構成部材１０、上蓋構成部材１１、下蓋構成部材１２を組み立ててもいいし、予め組み立てられた側面構成部材１０の内部に金属粉末２を挿入してもよく、その順序は限定されるものではない。
【００３９】
なお、金属粉末（粉末の仮成形体）２の成形方法等は限定されるものではなく、適宜公知の方法により整形すればよい。また、金属粉末２を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、アルミニウムのみで構成するなど、完成後のアルミニウム粉末合金の用途等に応じて適宜設定すればよい。さらに、金属粉末２として、粉末の仮成形体を使用するのではなく、粉末状の状態で、直接、粉末合金圧延用ケース１の内部に収容してもよい。
【００４０】
金属箔設置工程では、金属粉末２を収容した粉末合金圧延用ケース１の側面外周を金属箔４で覆うことで、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２と、側面構成部材１０との接合部が露出しないようにする。
【００４１】
焼結工程では、金属粉末２が収容された粉末合金圧延用ケース１に通電加圧焼結を施す工程である。通電加圧焼結は、公知の方法により行えばよく、例えば、真空容器を密封して真空ポンプなどで焼結炉内を減圧状態とし、必要に応じて真空容器内に不活性雰囲気ガスを充填した後、上パンチ部材と下パンチ部材を作動させ、成形ダイ内の材料を所定圧で押圧圧縮した後、得られた高密度圧縮体に上パンチ部材と下パンチ部材を通して直流パルス電流を通電し、材料を加圧焼結する。通電加圧焼結の条件は、例えば、真空度０．１ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気下で、電流５０００〜３００００アンペア、昇温速度１０〜３００℃／分、焼結温度５００〜６５０℃、保持時間５分以上、圧力５〜１０ＭＰａにて行う。
【００４２】
圧延工程は、焼結工程において通電加圧焼結されたクラッド材に溶接等により圧延補強材３を固定した後、上下から圧力を加えつつ引き伸ばすことでアルミニウム粉末合金を生成（圧延材を製造）する工程である。クラッド材の圧延は、接合部１０ｂが配置された面と直交する方向（圧延方向Ａ）に対して行うものとする。そして、圧延方向Ａに対して十分な圧延を行った後、必要に応じて、クラッド材を回転させて、他方向に対する圧延を行う。なお、圧延補強材３は、焼結工程において、粉末合金圧延用ケース１とともに通電加圧してもよい。
【００４３】
なお、焼結工程の後であって圧延工程の前に、必要に応じて、クラッド材の側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２を溶接接合する溶接工程を備えていてもよい。
溶接工程では、クラッド材の側面において、側面構成部材１０の突条１０ｃと上蓋構成部材１１の縁壁１１ｂと下蓋構成部材１２の縁壁１２ｂとを溶接接合する。本実施形態にかかる粉末合金圧延用ケース１は、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２を溶接接合をグラッド材の側面において行えるため、溶接ビードがクラッド材の上下面に形成されることがなく、圧延作業に悪影響を及ぼすことがない。つまり、溶接ビードによって、クラッド材の上下面の凹凸が形成されて、均等に圧延加圧が作用しないという不具合が生じることがない。したがって、溶接ビードを削り落とす作業を必要としないため、溶接工程における作業工数を削減することが可能となり、コストダウンも図ることが可能となる。
【００４４】
以上、本実施形態の粉末合金圧延用ケースおよび圧延材の製造方法によれば、圧延時に大きな力が加わる粉末合金圧延用ケース１の角部に、部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂが配置されていないため、粉末合金圧延用ケース１に破損が生じることがなく、好適である。
【００４５】
また、部材１０ａ同士の接合は、互いに嵌合することにより行われているため、加圧焼結により一体化がなされ、圧延時の目開きが生じることがない。また、接合部１０ｂを、圧延時の引張力が最も大きく作用する圧延方向Ａと交差する面の中央からずらした位置に配置することで、破損することが防止されている。
【００４６】
また、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２との接合は、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂが、側面構成部材１０の外周面を覆うように嵌合されているため、上蓋構成部材１１または下蓋構成部材１２と側面構成部材１０との間に金属粉末が介在することで圧延時に破損が生じることが防止されている。
【００４７】
粉末合金圧延用ケース１の側面は、金属箔４により覆われているため、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２との接合部が外部に露出することがない。そのため、製造されたアルミニウム粉末合金の使用用途の自由度が増す。
【００４８】
圧延時には、圧延補強材３が固定されているため、圧延作業を効率的に行うことが可能であるとともに、粉末合金圧延用ケース（クラッド材）１が補強されて、破損が生じることがない。
【００４９】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、圧延前に、焼結工程において金属粉末２が収容された粉末合金圧延用ケース１に通電加圧焼結を施してクラッド材を製造するものとしたが、焼結工程を省略して、金属粉末２が収容された粉末合金圧延ケース１をそのまま圧延してもよい。
【００５０】
また、前記実施形態では、図４（ａ）に示すように、側面構成部材を構成する部材同士の接合部において、互いの端部に形成されたＬ字状の鉤形部分を嵌合させることで、接合部における横方向（図４（ａ）において左右方向）の目開きを防止する構成としたが、端部の形状はこれに限定されるものではない。つまり、図４（ｂ）に示すように、鉤形の形状を、上下方向にも離間しにくい構成としてもよい。また、図４（ｃ）に示すように、一方の部材１０ａの端部に横Ｔ字状の突部１０ｅを形成し、他方の部材１０ａの端部には突部１０ｅの形状に対応して形成された溝部１０ｆを形成することで、互いに嵌合する構成としてもよい。なお、図４（ｃ）では、突部１０ｅを略Ｔ字に形成するものとしたが、突部１０ｅの形状は限定されるものではない。
【００５１】
また、前記実施形態では、部材１０ａ同士の接合部１０ｂを嵌合により接合するものとしたが、これに限定されるものではなく、適宜公知の接合方法により接合してもよい。例えば、図４（ｄ）および（ｅ）に示すように、溶接により接合してもよい。なお、図４（ｄ）では、部材１０ａ，１０ａの端部にテーパを形成し、接合部１０ｂにおいてＶ形の開先１０ｈを形成することで、溶接ビード１０ｇの突出部分を少なくする。
【００５２】
また、前記実施形態では、図５（ａ）に示すように、側面構成部材１０の外周面に突条１０ｃを形成する構成としたが、側面構成部材１０の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図５（ｂ）に示すように、側面構成部材１０の外周面を、突条１０ｃ（図５（ａ）参照）を有していない、平面としてもよい。この場合には、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂを側面構成部材１０の外周面に沿って配置させればよい。なお、図５（ｃ）に示すように、上蓋構成部材１１または下蓋構成部材１２のいずれか一方にのみ縁壁１１ｂを形成し、側面構成部材１０の外周面を覆う構成としてもよい。
【００５３】
また、図５（ｂ）に示すように、側面構成部材１０と側壁１１ｂ、１２ｂとの接合部について、継ぎ目にアルミテープ１３等を貼着させてもよい。これにより、継ぎ目を遮蔽して目開きを防止するとともに、圧延時に金属粉末が継ぎ目から抜け出すことを防止する。また、アルミテープ１３が継ぎ目に貼着されていることにより、側面構成部材１０と側壁１１ｂ、１２ｂとの接合部の継ぎ目が外部に露出することがない。また、図５（ｃ）に示すように、上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２とを直接接合させる場合には、上蓋構成部材１１と下蓋構成部材１２との接合部について、継ぎ目にアルミテープ１３等を貼着させてもよい。なお、アルミテープ１３は、必要に応じて貼着すればよいことはいうまでもない。
【００５４】
また、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２には、必ずしも縁壁１１ｂ，１２ｂを形成する必要はなく、図５（ｄ）に示すように、側面構成部材１０の上面および下面にそれぞれ上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２を接合する構成としてもよい。この場合において、側面構成部材１０と上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２との接合方法は限定されるものではなく、例えば溶接接合を行う等、適宜公知の方法により行えばよい。また、側面構成部材１０の上面および下面に上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２を載置した状態で、加圧焼結することで、粉末合金圧延用ケース１の一体化を図る構成としてもよい。
【００５５】
また、前記実施形態では、粉末合金圧延用ケース１の側面を、金属箔４により覆う構成としたが、例えば、完成品の側面に上蓋構成部材１１や下蓋構成部材１２と側面構成部材１０との接合部の線が露出するのを許容する場合は、図５（ｅ）に示すように、金属箔４を省略してもよい。また、側面構成部材１０として、図５（ｆ）に示すように、上蓋構成部材１１および下蓋構成部材１２の縁壁１１ｂ，１２ｂを挿入可能な凹部１０ｄ，１０ｄを、側面構成部材１０の厚み方向略中央に形成することで、接合部が外部に露出しない構成としてもよい。
【００５６】
また、側面構成部材１０について、図５（ｇ）に示すように表面を切り欠くことで波型の凹凸面１０ｉを形成し、側面構成部材１０が圧延時に圧縮されすい構成としてもよい。このように側面構成部材１０に凹凸面１０ｉを形成することで、圧延時に側面構成部材１０が座屈することを防止し、アルミニウム粉末合金を所望の形状に形成することが可能となる。なお、凹凸面１０ｉの形状は限定されるものではなく、適宜設定することが可能であるが、側面構成部材１０の断面積が、凹凸面１０ｉの切り欠き部分を含む断面積の８０％程度となるのが望ましい。また、図５（ｇ）では、側面構成部材１０の外周面のみに切り欠きを形成するものとしたが、切り欠きは内周面に形成されていても、両面に形成されていてもよい。
【００５７】
また、前記実施形態では、側面構成部材１０を構成する部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂを、圧延方向Ａと交差する面に形成するものとしたが、部材１０ａ，１０ａ同士の接合が強固に行われて、圧延時に目開きが生じることがない場合には、圧延方向と平行な面において接合してもよい。
【００５８】
また、部材１０ａ，１０ａ同士の接合が強固に行われて、圧延時に目開きが生じることがない場合には、同部材１０ａ，１０ａ同士の接合部１０ｂを、圧延方向Ａと交差する面において幅方向の中央に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースの全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースを示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースを示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースの側面構成部材の接合部を示す側面図であって、（ｅ）は（ｄ）の平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の好適な実施の形態に係る粉末合金圧延用ケースの側面構成部材と上蓋部材および下蓋部材との接合部を示す部分断面図である。
【図６】（ａ）および（ｃ）は従来の粉末合金圧延用ケースを示す平断面図、（ｂ）および（ｄ）は同縦断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 粉末合金圧延用ケース
１０ 側面構成部材
１０ａ 部材
１０ｂ 接合部
１０ｃ 突条
１１ 上蓋構成部材
１２ 下蓋構成部材
２ 金属粉末
３ 圧延補強材
４ 金属箔
Ａ 圧延方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、
前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、
前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成された粉末合金圧延用ケースであって、
前記側面構成部材を構成する前記部材同士の接合部のすべてが、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に設けられていることを特徴とする、粉末合金圧延用ケース。
【請求項２】
前記接合部が、前記側面の幅方向の中央部からずれた位置に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の粉末合金圧延用ケース。
【請求項３】
前記部材同士が、嵌合により結合されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の粉末合金圧延用ケース。
【請求項４】
複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成された粉末合金圧延用ケースに、金属粉末を収容する工程と、
前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを圧延する工程と、を備える圧延材の製造方法であって、
前記側面構成部材の接合部は、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に配置されていて、
前記圧延する工程において、まず、前記接合部が形成された側面と交差する方向に前記粉末合金圧延用ケースを圧延することを特徴とする、圧延材の製造方法。
【請求項５】
前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを焼結する工程を含むことを特徴とする、請求項４に記載の圧延材の製造方法。
【請求項６】
前記接合部が形成された側面に圧延補強材が固定されていることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の圧延材の製造方法。
【請求項７】
前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記粉末合金圧延用ケースの外側の側面を金属箔で覆う工程を備えることを特徴とする、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の圧延材の製造方法。
【請求項１】
複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、
前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、
前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成された粉末合金圧延用ケースであって、
前記側面構成部材を構成する前記部材同士の接合部のすべてが、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に設けられていることを特徴とする、粉末合金圧延用ケース。
【請求項２】
前記接合部が、前記側面の幅方向の中央部からずれた位置に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の粉末合金圧延用ケース。
【請求項３】
前記部材同士が、嵌合により結合されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の粉末合金圧延用ケース。
【請求項４】
複数の部材を組み合わせて矩形枠状に形成され、金属粉末の側面を囲う側面構成部材と、前記側面構成部材の一方の開口部に覆設され、前記金属粉末の上面を覆う上蓋構成部材と、前記側面構成部材の他方の開口部に覆設され、前記金属粉末の下面を覆う下蓋構成部材と、により箱型に形成された粉末合金圧延用ケースに、金属粉末を収容する工程と、
前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを圧延する工程と、を備える圧延材の製造方法であって、
前記側面構成部材の接合部は、前記側面構成部材の四つの側面のうち対向する２つの側面に配置されていて、
前記圧延する工程において、まず、前記接合部が形成された側面と交差する方向に前記粉末合金圧延用ケースを圧延することを特徴とする、圧延材の製造方法。
【請求項５】
前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記金属粉末が収容された粉末合金圧延用ケースを焼結する工程を含むことを特徴とする、請求項４に記載の圧延材の製造方法。
【請求項６】
前記接合部が形成された側面に圧延補強材が固定されていることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の圧延材の製造方法。
【請求項７】
前記収容する工程の後であって、前記圧延する工程の前に、前記粉末合金圧延用ケースの外側の側面を金属箔で覆う工程を備えることを特徴とする、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の圧延材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２３１４８２（Ｐ２００８−２３１４８２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７０７３４（Ｐ２００７−７０７３４）
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（５０２４４４７３３）日軽金アクト株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（５０２４４４７３３）日軽金アクト株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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