JP2003342702A - アルミニウムの表面硬化方法 - Google Patents
アルミニウムの表面硬化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アルミニウムの欠点である耐摩耗性を向上さ
せ、機械的な摺動部品や機械の構造部材あるいは軽量な
研磨工具として利用することができるようにする。 【解決手段】アルミニウム微粉末に有機質粘結剤を混合
した粘性物質をアルミニウムの表面に塗布し、乾燥後非
酸化性または中性雰囲気中で３００〜６００℃の範囲で
加熱して有機質粘結剤を炭化し、さらにこの活性炭素と
アルミニウム微粉末を反応させ、高硬度の炭化アルミニ
ウム被膜をアルミニウム表面に形成させる。
せ、機械的な摺動部品や機械の構造部材あるいは軽量な
研磨工具として利用することができるようにする。 【解決手段】アルミニウム微粉末に有機質粘結剤を混合
した粘性物質をアルミニウムの表面に塗布し、乾燥後非
酸化性または中性雰囲気中で３００〜６００℃の範囲で
加熱して有機質粘結剤を炭化し、さらにこの活性炭素と
アルミニウム微粉末を反応させ、高硬度の炭化アルミニ
ウム被膜をアルミニウム表面に形成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムの欠
点である耐摩耗性を向上させ、機械的な摺動部品へ又は
軽量研磨工具として利用することができるアルミニウム
の表面硬化法に関する。
点である耐摩耗性を向上させ、機械的な摺動部品へ又は
軽量研磨工具として利用することができるアルミニウム
の表面硬化法に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】アルミニウムは耐磨耗性が悪
く、長年その解決のため多くの研究が成されてきた。し
かし産業工業技術として利用できる耐摩耗性の解決方法
は未だ見いだされてない。
く、長年その解決のため多くの研究が成されてきた。し
かし産業工業技術として利用できる耐摩耗性の解決方法
は未だ見いだされてない。
【０００３】このような背景をもとに耐摩耗性向上の研
究は成されているが、その一つとしてアルミニウムの窒
化がある。この窒化方法は鋼に広く利用されており、こ
の窒化方法はアルミニウムへの利用が考えられ、研究が
進められてきた。ところが、アルミニウムの表面は大気
中で酸化し、約１００オングストロームの酸化被膜が存
在し、この酸化被膜がアンモニアガスによる窒化を不可
能にしている。そのため、この問題を解決するため、プ
ラズマを用い、表面を清浄化した状態でのプラズマ窒化
が試みられた。しかしながら、アルミニウムは非常に酸
化しやすく、窒化中に酸化膜が発生し安定した一定の組
成の窒化膜は得られていない。このような理由からアル
ミニウムの窒化処理は実用化されていない。
究は成されているが、その一つとしてアルミニウムの窒
化がある。この窒化方法は鋼に広く利用されており、こ
の窒化方法はアルミニウムへの利用が考えられ、研究が
進められてきた。ところが、アルミニウムの表面は大気
中で酸化し、約１００オングストロームの酸化被膜が存
在し、この酸化被膜がアンモニアガスによる窒化を不可
能にしている。そのため、この問題を解決するため、プ
ラズマを用い、表面を清浄化した状態でのプラズマ窒化
が試みられた。しかしながら、アルミニウムは非常に酸
化しやすく、窒化中に酸化膜が発生し安定した一定の組
成の窒化膜は得られていない。このような理由からアル
ミニウムの窒化処理は実用化されていない。
【０００４】一方、鋼に広く利用されている溶射方法の
利用も研究されている。この溶射法は超高温で超高速な
フレームの中に酸化物や炭化物の微粉末を混合して、瞬
間的に溶融し、処理物の表面に吹き付け、セラミックの
被覆層を形成させる方法である。原理的にはアルミニウ
ム表面に被覆が可能で硬化膜の形成は可能である。
利用も研究されている。この溶射法は超高温で超高速な
フレームの中に酸化物や炭化物の微粉末を混合して、瞬
間的に溶融し、処理物の表面に吹き付け、セラミックの
被覆層を形成させる方法である。原理的にはアルミニウ
ム表面に被覆が可能で硬化膜の形成は可能である。
【０００５】溶射法は原理から明らかなようにフレーム
の大きさ数ミリ程度であることから、生産性は非常に小
さく、また曲面や穴への溶射はできない。すなわち、部
品全体を一度に処理することはできない。この様な背景
から、部品全体を一回の処理で硬化被膜を得る方法が工
業技術として要請されるのが現状である。
の大きさ数ミリ程度であることから、生産性は非常に小
さく、また曲面や穴への溶射はできない。すなわち、部
品全体を一度に処理することはできない。この様な背景
から、部品全体を一回の処理で硬化被膜を得る方法が工
業技術として要請されるのが現状である。
【０００６】このように、アルミニウムの表面硬化に利
用できる方法は溶射方法だけである。しかし、この方法
では例えば歯車やシャフトのような複雑形状の部品は、
全表面に均一に硬化膜を形成させることはできない。ま
た硬化膜の生成速度が遅く、非常にコストが高いものに
なり、工場技術としては利用できない。すなわち、鋼の
表面硬化法としての浸炭のように一回に多量の処理はで
きない。
用できる方法は溶射方法だけである。しかし、この方法
では例えば歯車やシャフトのような複雑形状の部品は、
全表面に均一に硬化膜を形成させることはできない。ま
た硬化膜の生成速度が遅く、非常にコストが高いものに
なり、工場技術としては利用できない。すなわち、鋼の
表面硬化法としての浸炭のように一回に多量の処理はで
きない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解消し、アルミニウムの表面に高硬度の炭化アルミニウ
ム被膜を生成させることにより、アルミニウムの欠点で
ある耐摩耗性を向上させ、機械的な摺動部品や機械の構
造部材あるいは軽量な研磨工具として利用することがで
きるようにするアルミニウムの表面硬化法を提供するこ
とをその技術的課題とするものである。
解消し、アルミニウムの表面に高硬度の炭化アルミニウ
ム被膜を生成させることにより、アルミニウムの欠点で
ある耐摩耗性を向上させ、機械的な摺動部品や機械の構
造部材あるいは軽量な研磨工具として利用することがで
きるようにするアルミニウムの表面硬化法を提供するこ
とをその技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るアルミニウムの表面硬化法は、アルミ
ニウム微粉末に有機質粘結剤を混合した粘性物質をアル
ミニウムの表面に塗布し、乾燥後非酸化性または中性雰
囲気中で３００〜６００℃の範囲で加熱して有機質粘結
剤を炭化し、さらにこの活性炭素とアルミニウム微粉末
を反応させ、高硬度の炭化アルミニウム被膜をアルミニ
ウム表面に形成させることを特徴とする。
め、本発明に係るアルミニウムの表面硬化法は、アルミ
ニウム微粉末に有機質粘結剤を混合した粘性物質をアル
ミニウムの表面に塗布し、乾燥後非酸化性または中性雰
囲気中で３００〜６００℃の範囲で加熱して有機質粘結
剤を炭化し、さらにこの活性炭素とアルミニウム微粉末
を反応させ、高硬度の炭化アルミニウム被膜をアルミニ
ウム表面に形成させることを特徴とする。
【０００９】なお、加熱の際の雰囲気に微量の炭化水素
ガスを混入して浸炭性雰囲気にしてカーボンポテンシャ
ルを調整するのが好ましい。
ガスを混入して浸炭性雰囲気にしてカーボンポテンシャ
ルを調整するのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、アルミニウム製の機械
部品の表面に硬化被膜を作成し、耐摩耗性を持たせるた
めに、ビッカース硬さＨｖで９００以上ある非常に硬い
炭化アルミニウム（主成分としてAｌ４Ｃ３）に着目
し、この炭化アルミニウムの被膜をアルミニウム表面に
形成させる方法である。
部品の表面に硬化被膜を作成し、耐摩耗性を持たせるた
めに、ビッカース硬さＨｖで９００以上ある非常に硬い
炭化アルミニウム（主成分としてAｌ４Ｃ３）に着目
し、この炭化アルミニウムの被膜をアルミニウム表面に
形成させる方法である。
【００１１】炭化アルミニウムに着目した理由は、本発
明者等はアルミニウム合金の射出成形（MIM）を研究し
た過程で見出したものである。すなわち、約１０ミクロ
ンのアルミニウム微粉末に粘結剤としてワックス１０〜
５０％を添加し、塊状の試料を中性雰囲気中でワックス
が炭化し、次に発生した活性炭素とアルミニウム微粉末
を６００℃前後の温度で反応させて、炭化アルミニウム
を合成する方法が基本になっている。
明者等はアルミニウム合金の射出成形（MIM）を研究し
た過程で見出したものである。すなわち、約１０ミクロ
ンのアルミニウム微粉末に粘結剤としてワックス１０〜
５０％を添加し、塊状の試料を中性雰囲気中でワックス
が炭化し、次に発生した活性炭素とアルミニウム微粉末
を６００℃前後の温度で反応させて、炭化アルミニウム
を合成する方法が基本になっている。
【００１２】具体的な方法は次の通りである。有機質粘
結剤を１０ミクロン程度のアルミニウム微粉末に５０〜
１００％配合し、流動性を持たせて状態で混練し、その
後アルミニウム製部品の表面に塗布する。次に、加熱炉
で徐々に加熱し、昇温途中で有機質粘結剤を炭化して活
性炭にし、その後さらに４５０〜６００℃の温度で数時
間加熱してアルミニウム微粉末と反応させて炭化アルミ
ニウム被膜を形成させる方法である。生成したアルミニ
ウム被膜の硬さはビッカース硬さＨｖ９００〜１０００
で非常に硬い被膜である。なお、炭化アルミニウムの硬
化被膜は加熱前の塗布材の厚さに比例するところから、
塗布する有機質粘結剤の膜厚は有機質粘結剤の炭化歩留
まりから予め調べて決定する。
結剤を１０ミクロン程度のアルミニウム微粉末に５０〜
１００％配合し、流動性を持たせて状態で混練し、その
後アルミニウム製部品の表面に塗布する。次に、加熱炉
で徐々に加熱し、昇温途中で有機質粘結剤を炭化して活
性炭にし、その後さらに４５０〜６００℃の温度で数時
間加熱してアルミニウム微粉末と反応させて炭化アルミ
ニウム被膜を形成させる方法である。生成したアルミニ
ウム被膜の硬さはビッカース硬さＨｖ９００〜１０００
で非常に硬い被膜である。なお、炭化アルミニウムの硬
化被膜は加熱前の塗布材の厚さに比例するところから、
塗布する有機質粘結剤の膜厚は有機質粘結剤の炭化歩留
まりから予め調べて決定する。
【００１３】使用する有機質粘結剤の炭化歩留まりが低
いため、再現性をチェックして行う。この点は硬化被膜
の厚さ及ビ炭化アルミニウムの組成に影響を及ぼすた
め、本発明の技術のキーポイントになるところである。
いため、再現性をチェックして行う。この点は硬化被膜
の厚さ及ビ炭化アルミニウムの組成に影響を及ぼすた
め、本発明の技術のキーポイントになるところである。
【００１４】炭化アルミニウムの融点は２８００℃と非
常に高いが、６００℃程度の温度で炭化アルミニウムが
生成することを知見した。なお、鉄の炭化物も６００℃
前後で生成することも明らかであり、原理的にも本発明
が成立することは明らかである。
常に高いが、６００℃程度の温度で炭化アルミニウムが
生成することを知見した。なお、鉄の炭化物も６００℃
前後で生成することも明らかであり、原理的にも本発明
が成立することは明らかである。
【００１５】なお、加熱温度は３００〜６００℃の範囲
とする。３００℃以下では粘結剤の炭化が進まず、また
６００℃以上ではアルミニウム部品の変形が懸念される
からである。
とする。３００℃以下では粘結剤の炭化が進まず、また
６００℃以上ではアルミニウム部品の変形が懸念される
からである。
【００１６】有機質粘結剤はいずれも炭化現象を示す
が、６００℃近くの温度で加熱されるため、大部分の有
機質物質は熱分解によって消失し、炭化の歩留まりは非
常に悪い。このことから炭化被膜は非常に気孔に富んだ
ものとなり、硬化層は不完全なものとなる。この点から
有機質粘結剤の選定は重要な問題である。そのため、い
ろいろな有機質物質を検討した結果、炭素元素の割合が
少ないデキシトリンのような鎖状に連結した鎖式炭素化
合物よりも、ベンゼン環を含む芳香族化合物が適当であ
る。例えば、エポキシ系またはフェノール系である。い
ずれにしても、炭化条件が確立できれば有機質粘結剤の
種類は問わない。
が、６００℃近くの温度で加熱されるため、大部分の有
機質物質は熱分解によって消失し、炭化の歩留まりは非
常に悪い。このことから炭化被膜は非常に気孔に富んだ
ものとなり、硬化層は不完全なものとなる。この点から
有機質粘結剤の選定は重要な問題である。そのため、い
ろいろな有機質物質を検討した結果、炭素元素の割合が
少ないデキシトリンのような鎖状に連結した鎖式炭素化
合物よりも、ベンゼン環を含む芳香族化合物が適当であ
る。例えば、エポキシ系またはフェノール系である。い
ずれにしても、炭化条件が確立できれば有機質粘結剤の
種類は問わない。
【００１７】次に、有機質燃結剤の炭化は雰囲気と密接
な関係がある。すなわち、本発明は約５００℃以下の温
度での炭化現象と５００℃以上の炭化物生成反応とから
なり、特に５００℃以上の温度では加熱では活性炭は反
応が高く、雰囲気中の微量の酸素、水分により酸化燃焼
し、目的とする炭素量に保持することは難しく、そのた
め、均質な炭化物被膜を得ることができない。この問題
の解決には、炭素の燃焼を阻止することが必要であり、
それには雰囲気に浸炭性を与える対策が必要である。そ
のためには鋼の浸炭と同じように炭化水素ガスを微量添
加して、高カーボンポテンシャル雰囲気とし、即ち雰囲
気に浸炭性を持たせる。本発明の場合、６００℃の低温
であるため、添加する炭化水素は煤を発生しやすい。そ
のため、浸炭性の低いメタンガスを０．２〜２０％添加
する。
な関係がある。すなわち、本発明は約５００℃以下の温
度での炭化現象と５００℃以上の炭化物生成反応とから
なり、特に５００℃以上の温度では加熱では活性炭は反
応が高く、雰囲気中の微量の酸素、水分により酸化燃焼
し、目的とする炭素量に保持することは難しく、そのた
め、均質な炭化物被膜を得ることができない。この問題
の解決には、炭素の燃焼を阻止することが必要であり、
それには雰囲気に浸炭性を与える対策が必要である。そ
のためには鋼の浸炭と同じように炭化水素ガスを微量添
加して、高カーボンポテンシャル雰囲気とし、即ち雰囲
気に浸炭性を持たせる。本発明の場合、６００℃の低温
であるため、添加する炭化水素は煤を発生しやすい。そ
のため、浸炭性の低いメタンガスを０．２〜２０％添加
する。
【００１８】次に、上述のアルミニウムの表面硬化方法
の作用と特徴を述べる。
の作用と特徴を述べる。
【００１９】溶射法ではアルミニウム表面にセラミック
の被覆層を厚さを数ミクロンオーダーで均一に製造する
ことは困難である。また、溶射法は原理から明らかなよ
うに、小さなフレームのスポットの表面移動で作業を行
うところから、生産速度が非常に遅く生産性が劣る。さ
らに、決定的な欠点として歯車のような複雑な形状の部
品を一回で処理することはできない。
の被覆層を厚さを数ミクロンオーダーで均一に製造する
ことは困難である。また、溶射法は原理から明らかなよ
うに、小さなフレームのスポットの表面移動で作業を行
うところから、生産速度が非常に遅く生産性が劣る。さ
らに、決定的な欠点として歯車のような複雑な形状の部
品を一回で処理することはできない。
【００２０】それに反して、本発明は有機質粘結剤とア
ルミニウム微粉末の混合物を塗装方式で表面全体に塗布
し、乾燥後、加熱炉で有機質粘結剤の炭化及ビ炭化アル
ミニウムの合金を行うところから、表面形状に制約なく
処理でき、また、一回に多量処理の出来るところから、
生産性は優れている。さらに、硬化層の厚さの管理が容
易であるという特徴がある。その結果、溶射法が抱えて
いる問題点は解決でき、アルミニウムの表面を硬化させ
る工業技術として利用できる。例えば、今回の炭化アル
ミニウムの硬化層の厚さを１０ミクロン程度にすれば窒
化層と同じになり、プラズマ窒化と同等な性能が期待で
き、新しい技術としての位置付けはある。
ルミニウム微粉末の混合物を塗装方式で表面全体に塗布
し、乾燥後、加熱炉で有機質粘結剤の炭化及ビ炭化アル
ミニウムの合金を行うところから、表面形状に制約なく
処理でき、また、一回に多量処理の出来るところから、
生産性は優れている。さらに、硬化層の厚さの管理が容
易であるという特徴がある。その結果、溶射法が抱えて
いる問題点は解決でき、アルミニウムの表面を硬化させ
る工業技術として利用できる。例えば、今回の炭化アル
ミニウムの硬化層の厚さを１０ミクロン程度にすれば窒
化層と同じになり、プラズマ窒化と同等な性能が期待で
き、新しい技術としての位置付けはある。
【００２１】さらにもう一つの特徴がある。すなわち、
耐摩耗材の硬さは相手材との関係から決まる問題で、必
ずしも高い硬さが良いとは限らない。例えば、鋼の場
合、耐摩耗性を要求するところの焼き入れ硬さはビッカ
ース硬さでＨｖ５００〜６００である。今回の炭化アル
ミニウムの硬さもこの範囲で調整できれば、鋼の利用さ
れている分野に直接応用できる。そこで、炭化アルミニ
ウムの硬さに及ぼす炭素の影響を調べた。
耐摩耗材の硬さは相手材との関係から決まる問題で、必
ずしも高い硬さが良いとは限らない。例えば、鋼の場
合、耐摩耗性を要求するところの焼き入れ硬さはビッカ
ース硬さでＨｖ５００〜６００である。今回の炭化アル
ミニウムの硬さもこの範囲で調整できれば、鋼の利用さ
れている分野に直接応用できる。そこで、炭化アルミニ
ウムの硬さに及ぼす炭素の影響を調べた。
【００２２】炭化アルミニウム層の炭素量を有機物の割
合を制御することにより制御し、その結果、炭化アルミ
ニウム被膜の硬さはビッカース硬さで５００〜１０００
の範囲で任意に制御できることが明らかになった。この
理由は炭化アルミニウムの組成、Ａｌ４Ｃ３の組成にな
っていればＨｖ１０００の硬さは得られるが炭素量が少
なくなれば、炭化アルミニウムの化合物層内に１ミクロ
ン程度の微細なアルミニウム粒子が存在し、徐々に硬さ
は低下する。すなわち、硬さは炭素量で管理ができるこ
とになる。このことはまた、硬さをＨｖ５００〜６００
とすることにより、熱処理で発生した歪みを加圧によっ
て矯正でき、寸法精度の良い部品の製造が可能である。
特にシャフト類の部品の処理にはこの特徴が生かされる
であろう。
合を制御することにより制御し、その結果、炭化アルミ
ニウム被膜の硬さはビッカース硬さで５００〜１０００
の範囲で任意に制御できることが明らかになった。この
理由は炭化アルミニウムの組成、Ａｌ４Ｃ３の組成にな
っていればＨｖ１０００の硬さは得られるが炭素量が少
なくなれば、炭化アルミニウムの化合物層内に１ミクロ
ン程度の微細なアルミニウム粒子が存在し、徐々に硬さ
は低下する。すなわち、硬さは炭素量で管理ができるこ
とになる。このことはまた、硬さをＨｖ５００〜６００
とすることにより、熱処理で発生した歪みを加圧によっ
て矯正でき、寸法精度の良い部品の製造が可能である。
特にシャフト類の部品の処理にはこの特徴が生かされる
であろう。
【００２３】炭化アルミニウム層とアルミニウム母材の
接着性が問題になるが、この硬化法が明らかなように、
炭素とアルミニウムとの反応性が良く、炭素は接着剤の
役割を果たし、硬化被膜と母材との接合性は優れてい
る。
接着性が問題になるが、この硬化法が明らかなように、
炭素とアルミニウムとの反応性が良く、炭素は接着剤の
役割を果たし、硬化被膜と母材との接合性は優れてい
る。
【００２４】
【実施例１】最初に本発明を見出したアルミニウムの焼
結実験について述べる。すなわち、粒径１０ミクロンの
アルミニウム微粉末に１５％のパラフィンワックスを混
合して、７０℃前後に加熱して十分混練し、１ｍｍのア
ルミニウム板の表面に押しつけながら均一に１ｍｍ厚さ
に塗布した。その後、加熱炉でパラフィンワックスに気
泡の発生がなく、綿密な炭化層を得るため、１００℃／
時の加熱速度で６００℃にし、さらに、６００℃で炭化
アルミニウムの合成を行うため、３〜４時間保持した。
なお、加熱中の雰囲気は酸化防止のため、１０％Ｈ２−
N２の窒素雰囲気で行った。その結果、混合したパラフ
ィンワックスは黒色に炭化し、最終的には黒色の炭化ア
ルミニウム層になった。この試料について硬さを測定し
た結果、炭化アルミニウム層はビッカース硬さはＨｖ９
００〜１０００で満足すべき値が得られた。また、アル
ミニウム板と炭化アルミニウム層の接合性は界面を横切
った方向で連続的にマイクロビッカース硬さを測定した
結果、界面での異常な硬さ低下は無く、接合性に問題は
がなかった。これは炭素とアルミニウムとの親和力が優
れているためである。
結実験について述べる。すなわち、粒径１０ミクロンの
アルミニウム微粉末に１５％のパラフィンワックスを混
合して、７０℃前後に加熱して十分混練し、１ｍｍのア
ルミニウム板の表面に押しつけながら均一に１ｍｍ厚さ
に塗布した。その後、加熱炉でパラフィンワックスに気
泡の発生がなく、綿密な炭化層を得るため、１００℃／
時の加熱速度で６００℃にし、さらに、６００℃で炭化
アルミニウムの合成を行うため、３〜４時間保持した。
なお、加熱中の雰囲気は酸化防止のため、１０％Ｈ２−
N２の窒素雰囲気で行った。その結果、混合したパラフ
ィンワックスは黒色に炭化し、最終的には黒色の炭化ア
ルミニウム層になった。この試料について硬さを測定し
た結果、炭化アルミニウム層はビッカース硬さはＨｖ９
００〜１０００で満足すべき値が得られた。また、アル
ミニウム板と炭化アルミニウム層の接合性は界面を横切
った方向で連続的にマイクロビッカース硬さを測定した
結果、界面での異常な硬さ低下は無く、接合性に問題は
がなかった。これは炭素とアルミニウムとの親和力が優
れているためである。
【００２５】
【実施例２】常温ではパラフィンワックスは固形である
ため、アルミニウム微粉末との混合物は流動性はなく、
塗料のようにアルミニウムの処理部品に均一に塗布する
ことはできない。そのため、塗料に使用されている有機
質樹脂について検討した。本発明に利用する有機質粘結
剤は６００℃近くに加熱されるため、加熱分解して炭化
し、さらに発生した活性炭素がアルミニウム微粉末と反
応して炭化アルミニウムになる。この場合、炭化の歩留
まり及ビ再現性が問題になる。いろいろ、試行錯誤を繰
り返した結果、エポキシ系樹脂が適当であることが明ら
かになった。
ため、アルミニウム微粉末との混合物は流動性はなく、
塗料のようにアルミニウムの処理部品に均一に塗布する
ことはできない。そのため、塗料に使用されている有機
質樹脂について検討した。本発明に利用する有機質粘結
剤は６００℃近くに加熱されるため、加熱分解して炭化
し、さらに発生した活性炭素がアルミニウム微粉末と反
応して炭化アルミニウムになる。この場合、炭化の歩留
まり及ビ再現性が問題になる。いろいろ、試行錯誤を繰
り返した結果、エポキシ系樹脂が適当であることが明ら
かになった。
【００２６】そのため、実施例１と同じ条件で実験を行
った。すなわち、アルミニウム微粉末に液状の１００％
エポキシ樹脂をアルミニウム１に対し１〜１／４の割合
で配合し、さらに流動性をよくするため、割合１程度の
有機溶剤を添加して、アルミニウム板上に刷毛塗りし
た。厚さは約０．０１〜０．１０ｍｍ程度である。な
お、加熱条件は実施例１と同じである。
った。すなわち、アルミニウム微粉末に液状の１００％
エポキシ樹脂をアルミニウム１に対し１〜１／４の割合
で配合し、さらに流動性をよくするため、割合１程度の
有機溶剤を添加して、アルミニウム板上に刷毛塗りし
た。厚さは約０．０１〜０．１０ｍｍ程度である。な
お、加熱条件は実施例１と同じである。
【００２７】硬さを測定した結果、炭化アルミニウム層
の硬さはＨｖ９００〜１０００で実施例１と同じ表面硬
化被膜が得られた。
の硬さはＨｖ９００〜１０００で実施例１と同じ表面硬
化被膜が得られた。
【００２８】
【実施例３】実施例２と同じに液状エポキシ樹脂を用い
て繰り返して実験を繰り返す過程で、試験片の表面全体
に均一な硬化被膜層が得られず、局部的に酸化性ガスの
影響によって、硬化被膜層が薄くなったり、局部的に消
失している現象がみられた。これは窒素雰囲気に含まれ
る不純物として微量の酸素ガスまたは水分が炭化物と反
応するためである。問題を解決するため、雰囲気に浸炭
性ガス、すなわち、炭素ポテンシアルを与えるために浸
炭能の高い炭化水素ガスを１％以下の範囲で添加した。
その結果、雰囲気ガスによる酸化の問題は解決された。
て繰り返して実験を繰り返す過程で、試験片の表面全体
に均一な硬化被膜層が得られず、局部的に酸化性ガスの
影響によって、硬化被膜層が薄くなったり、局部的に消
失している現象がみられた。これは窒素雰囲気に含まれ
る不純物として微量の酸素ガスまたは水分が炭化物と反
応するためである。問題を解決するため、雰囲気に浸炭
性ガス、すなわち、炭素ポテンシアルを与えるために浸
炭能の高い炭化水素ガスを１％以下の範囲で添加した。
その結果、雰囲気ガスによる酸化の問題は解決された。
【００２９】炭化水素ガスとしては浸炭性の弱いメタン
ガスが適当である。プロパンガスも考えられるが、浸炭
性が高く煤が発生するため適当ではない。
ガスが適当である。プロパンガスも考えられるが、浸炭
性が高く煤が発生するため適当ではない。
【００３０】実験は実施例２の条件で行った。その結
果。均一な黒色の炭化アルミニウム被膜層が得られた。
果。均一な黒色の炭化アルミニウム被膜層が得られた。
【００３１】
【発明の効果】アルミニウムの耐摩耗性向上はアルミニ
ウムに課せられた本質的な問題である。本発明は、塗装
方式で処理物の表面にアルミニウム微粉末に有機質粘結
材を配合した液状塗装材を塗布し、熱処理により炭化及
ビ炭化アルミニウムの合成反応を加熱炉で一度に多量処
理する。そのため、処理費は低コストで、しかも作業が
安定しているところから、工業技術としては優れた方法
である。
ウムに課せられた本質的な問題である。本発明は、塗装
方式で処理物の表面にアルミニウム微粉末に有機質粘結
材を配合した液状塗装材を塗布し、熱処理により炭化及
ビ炭化アルミニウムの合成反応を加熱炉で一度に多量処
理する。そのため、処理費は低コストで、しかも作業が
安定しているところから、工業技術としては優れた方法
である。
【００３２】また、本発明によれば、従来にない荷重が
かかるような機械部品に利用することができる。すなわ
ち、軽荷重のかかる精密機械部品である。歯車、シャフ
トなどが好適である。また、ロボット用部品のように、
耐摩耗性を要求するピストン、軸承部品類等に利用する
ことができる。
かかるような機械部品に利用することができる。すなわ
ち、軽荷重のかかる精密機械部品である。歯車、シャフ
トなどが好適である。また、ロボット用部品のように、
耐摩耗性を要求するピストン、軸承部品類等に利用する
ことができる。
【００３３】最近、機械の省エネルギーの面から装置の
小型化、軽量化が要求されており、本発明により、ロボ
ットの機械構造部品の利用への用途が期待される。
小型化、軽量化が要求されており、本発明により、ロボ
ットの機械構造部品の利用への用途が期待される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３１Ｂ
６９１ ６９１Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム微粉末に有機質粘結剤を混
合した粘性物質をアルミニウムの表面に塗布し、乾燥後
非酸化性または中性雰囲気中で３００〜６００℃の範囲
で加熱して有機質粘結剤を炭化し、さらにこの活性炭素
とアルミニウム微粉末を反応させ、高硬度の炭化アルミ
ニウム被膜をアルミニウム表面に形成させることを特徴
とするアルミニウムの表面硬化方法。 - 【請求項２】 前記加熱の際の雰囲気に微量の炭化水素
ガスを混入して浸炭性雰囲気にしてカーボンポテンシャ
ルの調整する、請求項１記載のアルミニウムの表面硬化
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144701A JP3722088B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | アルミニウムの表面硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002144701A JP3722088B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | アルミニウムの表面硬化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003342702A true JP2003342702A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3722088B2 JP3722088B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=29766284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002144701A Expired - Lifetime JP3722088B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | アルミニウムの表面硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3722088B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004087984A1 (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-14 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | 炭素被覆アルミニウムおよびその製造方法 |
| WO2006035569A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | キャパシタ用電極部材およびその製造方法ならびにその電極部材を備えたキャパシタ |
| JP2006100477A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toyo Aluminium Kk | 電気二重層キャパシタ用電極部材とその製造方法、および電気二重層キャパシタ用電極部材を用いた電気二重層キャパシタ |
| JP2006100478A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toyo Aluminium Kk | 固体電解コンデンサ用電極部材とその製造方法、および固体電解コンデンサ用電極部材を用いた固体電解コンデンサ |
| WO2010086961A1 (ja) | 2009-01-28 | 2010-08-05 | 東洋アルミニウム株式会社 | 炭素被覆アルミニウム材とその製造方法 |
-
2002
- 2002-05-20 JP JP2002144701A patent/JP3722088B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004087984A1 (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-14 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | 炭素被覆アルミニウムおよびその製造方法 |
| US7327556B2 (en) | 2003-03-31 | 2008-02-05 | Toyo Aluminum Kabushiki Kaisha | Carbon-coated aluminum and method for producing same |
| WO2006035569A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | キャパシタ用電極部材およびその製造方法ならびにその電極部材を備えたキャパシタ |
| JP2006100477A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toyo Aluminium Kk | 電気二重層キャパシタ用電極部材とその製造方法、および電気二重層キャパシタ用電極部材を用いた電気二重層キャパシタ |
| JP2006100478A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Toyo Aluminium Kk | 固体電解コンデンサ用電極部材とその製造方法、および固体電解コンデンサ用電極部材を用いた固体電解コンデンサ |
| US7616430B2 (en) | 2004-09-29 | 2009-11-10 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Capacitor electrode member, method for manufacturing the same, and capacitor provided with the electrode member |
| KR101000098B1 (ko) * | 2004-09-29 | 2010-12-09 | 도요 알루미늄 가부시키가이샤 | 캐패시터용 전극부재, 그의 제조 방법 및 그 전극부재를구비하는 캐패시터 |
| WO2010086961A1 (ja) | 2009-01-28 | 2010-08-05 | 東洋アルミニウム株式会社 | 炭素被覆アルミニウム材とその製造方法 |
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|---|---|
| JP3722088B2 (ja) | 2005-11-30 |
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