JP2008144281A - 軽量合金を基礎とする保護用多機能複合被膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 軽金属およびそれらの合金(Al、Mg、Ti、Nb、Al−Ti、Al−Be、Ti−Nb)を含有するマトリックスと前記マトリックスの孔の中に入り込んでいる機能的組成物の形態の堅くて耐性のある酸化物セラミック層で構成されている保護用多機能複合被膜が提供される。この被膜は、基材に電解プラズマ方法による酸化を受けさせ、孔の中に機能的組成物を入り込ませ、そして機械的処理で仕上げを実施することによって得られる。
【選択図】 図2
Description
温度が高くなる時の適用が制限される点と、そのような被膜が示す伝熱等級および導電等級が低い点にある。
受け(被膜内の水含有量が10%を越え)、かつその組成物はまた前記被膜の構造の中に入り込んだ電解質アニオンを10−20%含有する。その被膜を120℃を越える温度に加熱すると、前記電解質成分および水が前記被膜の構造から出て行くことで陽極−酸化物層の破壊と破砕がもたらされ、これはそれの保護特性にとって有害である。更に、そのような陽極−酸化物層は主に酸化物の非晶質相で構成されており、その結果として、それらの強度および微細硬度(micro−hardness)は高くない。
id bare)。そのようなより強い領域が摩擦表面上で主な負荷を受け持つことで、前記表面が耐える能力が高くなる。
合金D16(AlCu4Mg2)の試験片を寸法がD=40mm、d=16mmおよびh=12mmの環の形態にする。外側の円柱表面にプラズマ電解酸化を温度が30℃の燐酸塩−ケイ酸塩電解液(pH11)中で120分間受けさせる。このレジームは下記であ
る:陽極−陰極、電流密度:20A/dm2、最終電圧の大きさ(振幅):陽極600V、陰極190V。酸化物−セラミック被膜の深さは120μmで微細硬度は1800Hvで開放間隙率は20%である。
合金D16(AlCu4Mg2)の試験片に実施例1の場合と同じ処理を受けさせ、これは下記の特徴を示す:酸化物被膜の深さ:120μm、微細硬度:1800Hv、開放間隙率:20%。
合金AK4−2(AlCu2、Mg2FeNi)の試験片にプラズマ電解酸化を温度が30℃の燐酸塩−ケイ酸塩電解液(pH11)中で90分間受けさせる。このレジームは下記である:陽極−陰極、電流密度:15A/dm2、最終電圧の大きさ:陽極550V、陰極120V。酸化物−セラミック被膜の深さは70μmで微細硬度は1550Hvで開放間隙率は16%である。
合金VT6(TiAl6V4)の試験片に酸化を温度が20℃のアルミン酸塩−硫酸塩電解液(pH9)中で20分間受けさせる。レジーム:陽極;電流密度:50A/dm2;最終陽極電圧の大きさ:300V。酸化物被膜の深さ:15μm、微細硬度:690Hv、開放間隙率:12%。
合金VMD12(MgZn6MnCu)の試験片に酸化を温度が20℃のアルミン酸塩−フッ化物電解液(pH12)中で40分間受けさせる。レジーム:陽極−陰極;電流密度:8A/dm2;最終電圧の大きさ:陽極:350V、陰極:130V。酸化物−セラミック被膜の深さ:30μm、微細硬度:750Hv、開放間隙率:25%。
合金ABM−3(AlBe60Mg2)、即ち「ロカロイ(localloy)」型の合金の試験片に酸化を温度が30℃の燐酸塩−ケイ酸塩電解液(pH11)中で120分
間受けさせる。レジーム陽極−陰極;電流密度:15A/dm2;最終電圧の大きさ:陽極:480V、陰極:110V。酸化物−セラミック被膜の深さ:100μm、微細硬度:790Hv、開放間隙率:18%。
に加えて特定の可塑性、例外的な耐摩耗性および耐引っ掻き傷性を示しかつ腐食および振動に対して高い耐性を示すことから、我々は、非鉄金属製構成材の用途をかなり広げる機会が得る。
Claims (12)
- 非鉄金属、それらの合金および金属間化合物およびまたそれらから作られた構成材の上に付着している保護用複合被膜であって、保護を受けさせるべき材料の表面層にプラズマ電解酸化方法による酸化を受けさせることで多孔質の酸化物−セラミックマトリックス被膜を生じさせた後に前記被膜の孔の中に下記の群の金属;Ni、Cu、Co、Fe、Cr、Mo、Ti、Al、Sb、Ag、Zn、Cd、Pb、Sn、Bi、In、Gaおよびそれらの混合物そして下記の化合物:メンデレエフの元素周期律表のIVB−VIB族の金属の炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物およびそれらの混合物から選択される機能的化合物の少なくとも1種を入り込ませることで生じさせた形態を持つことを特徴とする複合被膜。
- 非鉄金属であるAl、Mg、Ti、Nbおよびそれらの合金かつまた化合物Al−Ti、Ti−NbおよびAl−Beに付着している被膜であることを特徴とする請求項1記載の複合被膜。
- 前記酸化物−セラミックマトリックス被膜が5−35%、好適には10−12%の開放間隙率を有していて間隙率が被膜の厚みを通して外側層から内側に向かう方向に低下しており、前記酸化物−セラミック被膜が300−2000HVのミクロ硬度を有していてミクロ硬度が厚みを通して外側層から内側に向かって高くなっておりそして前記酸化物−セラミック層の全厚が1−600μm、好適には3−150μmから成ることを特徴とする請求項1記載の複合被膜。
- 前記機能的化合物が前記酸化物−セラミックマトリックス被膜の孔の中に1−150μm、好適には2−100μmの深さにまで入り込んでいることを特徴とする請求項3記載の複合被膜。
- 保護用複合被膜を非鉄金属、それらの合金および金属間化合物およびまたそれらから作られた構成材に付着させる方法であって、下記の段階:
(a)保護を受けさせるべき材料の表面層にプラズマ電解酸化を受けさせ、
(b)段階(a)で生じさせた酸化物層の孔の中に下記の群の金属:Ni、Cu、Co、Fe、Cr、Mo、Ti、Al、Sb、Ag、Zn、Cd、Pb、Sn、Bi、In、Gaおよびそれらの混合物そして下記の化合物:メンデレエフの元素周期律表のIVB−VIB族の金属の炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物およびそれらの混合物から選択される少なくとも1種の機能的化合物を入り込ませ、
(c)その複合被膜の表面に機械仕上げを受けさせる、
段階を包含することを特徴とする方法。 - 前記プラズマ電解酸化を10−55℃の温度の弱アルカリ性電解質水溶液中で100−1000Vの電圧、2−200A/dm2の電流密度、周波数が50−3000Hzの連続パルスを用いて行うことを特徴とする請求項5記載の方法。
- 超分散粉末の使用を包含する水溶液または有機溶液を用いた電気化学的沈澱によって前記機能的化合物を前記被膜の孔の中に入り込ませることを特徴とする請求項5記載の方法。
- 水溶液または有機溶液を用いた化学的沈澱によって前記機能的化合物を前記被膜の孔の中に入り込ませることを特徴とする請求項5記載の方法。
- 気相を用いた化学的沈澱によって前記機能的化合物を前記被膜の孔の中に入り込ませる
ことを特徴とする請求項5記載の方法。 - 物理的沈澱方法を用いて前記機能的化合物を前記被膜の孔の中に入り込ませることを特徴とする請求項5記載の方法。
- 粉末、バーまたはブラシを用いて摩擦−機械的にこすることで前記機能的化合物を前記被膜の孔の中に入り込ませることを特徴とする請求項5記載の方法。
- 前記複合被膜の仕上げ機械処理を下記の操作:研磨、微細研削、ラップ仕上げ、研ぎ仕上げおよび超仕上げから選択しそしてそれを実際の寸法が必要な寸法に相当するまでか或は前記酸化物−セラミックマトリックス層の突出部の頂点が現れるまで行うことを特徴とする請求項5−11のいずれか記載の方法。
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