JP2019155390A - Method for manufacturing metal member, apparatus for manufacturing metal member, and metal member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、母材金属の表面を加工によって強化する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for strengthening the surface of a base metal by processing.
母材金属の強化方法には様々な手法があり、その手法の中に分散強化と加工硬化がある。分散強化とは、母材金属よりも高強度の金属およびセラミックスなどの微細粒子を母材金属中に分散させることで母材金属を強化する手法である。加工硬化とは、母材金属の結晶構造にひずみを導入することで母材金属を強化する手法である。 There are various methods for strengthening the base metal, and among these methods are dispersion strengthening and work hardening. Dispersion strengthening is a technique for strengthening a base metal by dispersing fine particles such as a metal having higher strength than the base metal and ceramics in the base metal. Work hardening is a technique for strengthening a base metal by introducing strain into the crystal structure of the base metal.
分散強化のために微細粒子を母材金属中に分散させるには、例えば、溶融金属で金属部材を成型する鋳造において、溶融金属中に微細粒子を添加し、成型される金属部材中に微細粒子を分散させる手法がある。また、母材金属の表面に微細粒子を層状に配置し、表層をレーザのような熱源で溶融させ、母材金属の表層に微細粒子を分散させる手法がある(例えば、特許文献1参照)。 To disperse fine particles in the base metal for dispersion strengthening, for example, in casting in which a metal member is molded with molten metal, the fine particles are added to the molten metal, and the fine particles are formed in the metal member to be molded. There is a method to disperse. In addition, there is a technique in which fine particles are arranged in a layer on the surface of the base metal, the surface layer is melted with a heat source such as a laser, and the fine particles are dispersed in the surface layer of the base metal (for example, see Patent Document 1).
加工硬化のために母材金属の結晶構造にひずみを導入させるために、母材金属の表面に金属およびセラミックスなどの微細粒子を高速衝突させる手法がある(例えば、特許文献2参照)。 In order to introduce strain into the crystal structure of the base metal for work hardening, there is a technique in which fine particles such as metals and ceramics collide with the surface of the base metal at high speed (for example, see Patent Document 2).
分散強化のために鋳造時に微細粒子を添加する手法では、母材金属における強化したい箇所以外の母材金属全体に微細粒子を分散させる必要がある。そのため、強化に必要な量以上の微細粒子を使用する必要がある。また、微細粒子を溶融金属中に添加することで、溶融金属の流動性が悪くなる。この鋳造性の悪化により鋳巣および成型不良などの鋳造欠陥が発生する。 In the technique of adding fine particles during casting for dispersion strengthening, it is necessary to disperse the fine particles throughout the base metal other than the portion to be strengthened in the base metal. Therefore, it is necessary to use more fine particles than the amount necessary for reinforcement. Moreover, the fluidity | liquidity of a molten metal worsens by adding a fine particle in a molten metal. Due to the deterioration of the castability, casting defects such as a casting hole and a molding defect occur.
特許文献1に記載の技術のように、分散強化のために母材金属の表層に配置された微細粒子をレーザなどの熱源により母材金属の表層に分散させる手法では、微細粒子を均一な層状に配置する前工程が容易でない。また、母材金属を溶融し再凝固させる工法上、母材金属の表層の凝固部に微細な空孔およびクラックなどの欠陥が発生する。
As in the technique described in
特許文献2に記載の技術のように、加工硬化のために微細粒子を高速衝突させる手法では、結晶構造を導入するだけであるため、分散強化に比べて強化量が小さい。
As in the technique described in
そこで、本発明は、微細粒子の使用量を抑え、かつ、強化量を高めた金属部材を簡便な方法で得ることが可能な技術を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the technique which can obtain the metal member which restrained the usage-amount of the fine particle and raised the reinforcement amount by a simple method.
本発明に係る金属部材の製造方法は、母材金属の表面の一部にアーク放電によるプラズマを照射し、前記プラズマからの入熱により前記母材金属の表面の一部およびその内側領域が溶融する溶融部と、周囲からの吸熱により前記溶融部が凝固する溶融再凝固部とを連続的に形成する工程(a)と、前記プラズマに追随して微細粒子を前記溶融部から前記溶融再凝固部に渡って投射する工程(b)とを備えるものである。 In the metal member manufacturing method according to the present invention, a part of the surface of the base metal is irradiated with plasma by arc discharge, and a part of the surface of the base metal and the inner region thereof are melted by heat input from the plasma. A step (a) of continuously forming a melting portion to be melted and a melt re-solidification portion in which the melt portion is solidified by heat absorption from the surroundings, and following the plasma, fine particles are melted and re-solidified from the melting portion. And a step (b) of projecting across the section.
本発明によれば、母材金属の表面の一部およびその内側領域が溶融する溶融部から、溶融部が凝固する溶融再凝固部に渡って微細粒子を投射するため、強化したい母材金属の箇所を限定し微細粒子の使用量を抑えることが可能である。 According to the present invention, since fine particles are projected from a molten part where a part of the surface of the base metal and the inner region thereof are melted to a melted and resolidified part where the molten part is solidified, It is possible to limit the location and reduce the amount of fine particles used.
また、母材金属の成型後の後加工により強化するため、母材金属を鋳造で成型する際、分散強化のために溶融金属に微細粒子を添加する必要がなく、鋳造性良く欠陥のない金属部材を得ることが可能である。分散強化のために微細粒子を母材金属の表面に均一な層状で配置する前工程が必要ないため、簡便な方法で金属部材を製造することができる。再凝固時に発生する微細な空孔およびクラックを、投射された微細粒子により即座に埋めることができ、さらに分散強化と加工硬化とを組み合わせることで強化量を高めることが可能である。以上より、強化量を高めた金属部材を簡便な方法で得ることが可能である。 In addition, because it is strengthened by post-processing after forming the base metal, it is not necessary to add fine particles to the molten metal for dispersion strengthening when forming the base metal by casting. It is possible to obtain a member. A metal member can be manufactured by a simple method because a pre-process for disposing fine particles on the surface of the base metal in a uniform layer is not required for dispersion strengthening. Fine voids and cracks generated during re-solidification can be immediately filled with the projected fine particles, and the amount of reinforcement can be increased by combining dispersion strengthening and work hardening. From the above, it is possible to obtain a metal member with an increased amount of reinforcement by a simple method.
<実施の形態1>
本発明の実施の形態1について、図面を用いて以下に説明する。図1は、実施の形態1に係る金属部材20の製造方法を説明するための説明図である。
<
図1に示すように、金属部材20(図2参照)の製造方法では金属部材製造装置10が用いられる。金属部材製造装置10は、アーク放電装置2および微細粒子投射装置3を備えている。
As shown in FIG. 1, the metal
アーク放電装置2は電極2aを備え、電極2aから母材金属7の表面の一部にアーク放電によるプラズマ1を照射する。
The
微細粒子投射装置3は微細粒子投射ノズル3aを備え、プラズマ1に追随して微細粒子投射ノズル3aから微細粒子4を高速投射する。微細粒子4の投射方法として、圧縮空気によるエアー噴射、または羽根車回転による遠心力投射が採用され、微細粒子4は被強化材である母材金属7に対して高速投射される。ここで、高速とは、例えば50m/sec以上、100m/sec以下の速度である。
The fine
高速投射される微細粒子4として、各種金属およびセラミックスを採用することが可能であるが、母材金属7の内部に微細粒子4を分散させることによる分散強化を達成するために、母材金属7よりも融点が高い材料が適している。微細粒子4の形状は、球状および角を持つ形状など任意の形状であってもよく、形状に制限はない。微細粒子4の大きさが過剰に小さい場合は結晶構造にひずみを与えることが難しく、過剰に大きい場合は母材金属7の表面を破壊する。そのため、微細粒子4は0.05mm以上、5mm以下の大きさとする。
Various metals and ceramics can be adopted as the
アーク放電装置2および微細粒子投射装置3は、母材金属7の表面の一部を図1の矢印方向に走査することによって、母材金属7の表面の一部にアーク放電によるプラズマ照射と微細粒子投射を実施する。この走査の際、アーク放電によるプラズマ照射が微細粒子投射に先行して母材金属7の表面の一部に実施される。
The
最初にアーク放電装置2は、母材金属7の表面の一部に対して、アーク放電によるプラズマ1を照射すると、プラズマ1からの入熱により母材金属7の表面の一部およびその内側領域が溶融し溶融部5が形成される。
At first, when the
微細粒子投射装置3は、アーク放電装置2によるプラズマ照射に追随して母材金属7の溶融部5に向けて微細粒子投射ノズル3aから微細粒子4を高速投射する。母材金属7の溶融部5に高速投射された微細粒子4は、高速投射時の慣性とプラズマ1による入熱溶融で生まれた流動により溶融部5の内部まで混入される。微細粒子4が混入した母材金属7の溶融部5は周囲からの吸熱により凝固し、溶融再凝固部6が形成される。そのため、溶融部5と溶融再凝固部6は連続的に形成される。溶融再凝固部6では、凝固した状態の母材金属7内に微細粒子4が分散した状態となり、母材金属7の分散強化が達成される。
The fine
微細粒子4の高速投射は、母材金属7の溶融部5だけでなく、母材金属7の溶融再凝固部6にも実施される。すなわち、微細粒子4の高速投射は、母材金属7の溶融部5から溶融再凝固部6に渡って実施される。母材金属7の溶融再凝固部6に高速投射された微細粒子4は、母材金属7の結晶構造にひずみを導入し、点欠陥、線欠陥、および面欠陥などの各種格子欠陥を生成する。このひずみの導入により母材金属7の加工硬化が達成された状態となる。また、母材金属7の溶融再凝固部6には、プラズマ1からの入熱で溶融した後、周囲からの吸熱で再凝固したため、微細な空孔およびクラックなどが存在している。
The high-speed projection of the
このように微細な空孔およびクラックなどが存在する溶融再凝固部6に微細粒子4を高速投射することで、母材金属7の表面の一部およびその内側領域を塑性変形させ、投射前に存在する微細な空孔およびクラックの穴埋めを行うことができる。母材金属7における溶融再凝固部6の微細な空孔およびクラックの穴埋めが行えることで、溶融部5のみに微細粒子4を投射する場合と比較して、母材金属7をさらに強化することが可能である。かつ、微細な空孔およびクラックなどの欠陥が存在しない高品位な強化された金属部材を得ることが可能である。
By projecting the
さらに、溶融再凝固直後で常温に比べて軟化した状態の母材金属7に微細粒子4を高速投射しているため、常温で微細粒子4を高速投射する場合に比べて、結晶構造に多量のひずみを導入することが可能であり、かつ、微細な空孔およびクラックの穴埋めも容易に実施することが可能となる。
Further, since the
図2は、金属部材20の断面図である。より具体的には、母材金属7の表面およびその内側領域をアーク放電装置2および微細粒子投射装置3の走査方向に対して垂直に切った断面図である。図2に示すように、上記のプラズマ照射と微細粒子4の高速投射を行うことで母材金属7の表面の一部およびその内側領域が強化される。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
以上のように、実施の形態1に係る金属部材の製造方法では、母材金属7の表面の一部およびその内側領域が溶融する溶融部5から、溶融部5が凝固する溶融再凝固部6に渡って微細粒子4を投射するため、強化したい母材金属7の箇所を限定し微細粒子4の使用量を抑えることが可能である。
As described above, in the metal member manufacturing method according to the first embodiment, the
また、母材金属7の成型後の後加工により強化するため、母材金属7を鋳造で成型する際、分散強化のために溶融金属に微細粒子を添加する必要がなく、鋳造性良く欠陥のない金属部材20を得ることが可能である。分散強化のために微細粒子4を母材金属7の表面に均一な層状で配置する前工程が必要ないため、簡便な方法で金属部材20を製造することができる。再凝固時に発生する微細な空孔およびクラックを、投射された微細粒子4により即座に埋めることができ、さらに、分散強化と加工硬化とを組み合わせることで強化量を高めることが可能である。以上より、強化量を高めた金属部材20を簡便な方法で得ることが可能である。
In addition, since the
金属部材製造装置10は、母材金属7の表面の一部にアーク放電によるプラズマ1を照射するアーク放電装置2と、プラズマ1に追随して微細粒子4を投射する微細粒子投射装置3とを備えるため、容易に任意の母材金属7の表面の一部およびその内側領域を強化することができる。これにより、高強度かつ無欠陥の金属部材20を得ることができる。
The metal
金属部材20は、母材金属7と、母材金属7の表面の一部およびその内側領域が塑性変形した状態で形成された溶融再凝固部6とを備え、溶融再凝固部6は、内部に分散された微細粒子4を含むため、耐圧性、耐衝撃性、および耐摩耗性などに優れる。これにより、これらの性能が求められる環境に金属部材20を容易に採用することができる。
The
<実施の形態2>
次に、実施の形態2に係る金属部材20Aの製造方法について説明する。図3は、実施の形態2に係る金属部材20Aの製造方法を説明するための説明図である。なお、実施の形態2において、実施の形態1で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
<
Next, a method for manufacturing the
実施の形態1では、母材金属7の平滑面である表面の一部およびその内側領域を強化していたが、図3に示すように、実施の形態2では母材金属7に形成された穴8の内側表面およびその内側領域を強化している。
In the first embodiment, a part of the surface which is a smooth surface of the
従来の技術では、穴の内側表面およびその内側領域を局所的に強化することは次の理由から不可能である。鋳造での分散強化では、母材金属全体に微細粒子が分散するため、穴の内側表面およびその内側領域を局所的に強化することは不可能である。分散強化のために母材金属の被強化面に微細粒子を層状配置しレーザなどの熱源による溶融再凝固で被強化面表層に分散させる手法では、穴の内側表面に安定して微細粒子を層状配置することが不可能であるため、穴の内側表面およびその内側領域を局所的に強化することは不可能である。加工硬化のために微細粒子を高速衝突させる手法では、母材金属の穴の内側表面に対して、被強化面の鉛直線から大きく傾いた斜め方向から、微細粒子を高速衝突させることになる。そのため、母材金属の結晶構造にひずみを導入させることが不可能であり、穴の内側表面およびその内側領域を局所的に強化することは不可能である。 In the prior art, it is not possible to locally strengthen the inner surface of the hole and its inner region for the following reasons. In dispersion strengthening in casting, fine particles are dispersed throughout the base metal, so that it is impossible to locally strengthen the inner surface of the hole and its inner region. For dispersion strengthening, fine particles are layered on the reinforced surface of the base metal and dispersed on the surface of the reinforced surface by melting and re-solidifying with a heat source such as a laser. Since it is impossible to place, it is impossible to locally strengthen the inner surface of the hole and its inner region. In the technique in which fine particles are collided at high speed for work hardening, the fine particles are collided at high speed from an oblique direction greatly inclined from the vertical line of the surface to be reinforced with respect to the inner surface of the hole of the base metal. Therefore, it is impossible to introduce strain into the crystal structure of the base metal, and it is impossible to locally strengthen the inner surface of the hole and its inner region.
アーク放電装置2および微細粒子投射装置3は、母材金属7の穴8の円周に沿う方向(図3の矢印方向)に走査することによって、母材金属7の穴8の内部にアーク放電によるプラズマ照射と微細粒子投射を実施する。
The
最初に母材金属7に穴8を形成する。穴8は、例えば切削加工により形成される。次に、アーク放電装置2は、母材金属7の穴8の円周に沿う方向に、アーク放電によるプラズマ1を照射すると、プラズマ1からの入熱により母材金属7の穴8の内側表面およびその内側領域が溶融し溶融部5が形成される。
First, holes 8 are formed in the
微細粒子投射装置3は、アーク放電装置2によるプラズマ照射に追随して母材金属7の溶融部5に向けて微細粒子投射ノズル3aから微細粒子4を高速投射する。母材金属7の溶融部5に高速投射された微細粒子4は、高速投射時の慣性とプラズマ1による入熱溶融で生まれた流動により溶融部5の内部まで混入される。微細粒子4が混入した母材金属7の溶融部5は周囲からの吸熱により凝固し、溶融再凝固部6が形成される。すなわち、溶融部5と溶融再凝固部6が連続的に形成される。溶融再凝固部6では、凝固した状態の母材金属7内に微細粒子4が分散した状態となり、母材金属7の分散強化が達成される。
The fine
微細粒子4の高速投射は、母材金属7の溶融部5だけでなく、母材金属7の溶融再凝固部6にも実施される。すなわち、微細粒子4の高速投射は、母材金属7の溶融部5から溶融再凝固部6に渡って実施される。従来の技術のように常温での微細粒子の高速投射では母材金属の穴の内側表面および内側領域の結晶構造にひずみを導入することは不可能であるが、実施の形態2では、溶融再凝固直後で常温に比べて軟化した状態の母材金属7に微細粒子4を高速投射するため、結晶構造にひずみを導入することが可能となり、点欠陥、線欠陥、および面欠陥などの各種格子欠陥を生成する。このひずみの導入により母材金属7の加工硬化が達成された状態となる。また、母材金属7の溶融再凝固部6には、プラズマ1からの入熱で溶融した後、周囲からの吸熱で再凝固したため、微細な空孔およびクラックなどが存在している。
The high-speed projection of the
このように微細な空孔およびクラックなどが存在する溶融再凝固部6に微細粒子4を高速投射することで、母材金属7の穴8の内側表面および内側領域を塑性変形させ、投射前に存在する微細な空孔およびクラックの穴埋めを行うことができる。母材金属7における溶融再凝固部6の微細な空孔およびクラックの穴埋めが行えることで、溶融部5のみに微細粒子4を投射する場合と比較して、母材金属7の穴8の内側表面および内側領域をさらに強化することが可能である。かつ、微細な空孔およびクラックなどの欠陥が存在しない高品位な強化された金属部材20Aを得ることが可能である。
By projecting the
図4は、金属部材20Aの断面図である。より具体的には、母材金属7の穴8の内側表面および内側領域をアーク放電装置2および微細粒子投射装置3の走査方向に対して垂直に切った金属部材20Aの断面図、すなわち、図3のA−A線断面図に対応する断面図である。図4に示すように、上記のプラズマ照射と微細粒子4の高速投射を行うことで母材金属7の穴8の内側表面および内側領域が強化される。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
以上のように、実施の形態2に係る金属部材20の製造方法では、母材金属7の穴8の内側表面および内側領域が溶融する溶融部5から、溶融部5が凝固する溶融再凝固部6に渡って微細粒子4を投射するため、強化したい母材金属7の箇所を限定し微細粒子4の使用量を抑えることが可能である。
As described above, in the method for manufacturing the
また、実施の形態1の場合と同様に、鋳造性良く欠陥のない金属部材20Aを得ることが可能であり、簡便な方法で金属部材20Aを製造することができる。さらに、分散強化と加工硬化とを組み合わせることで強化量を高めることが可能である。以上より、強化量を高めた金属部材20Aを簡便な方法で得ることが可能である。
Further, as in the case of the first embodiment, it is possible to obtain a
金属部材製造装置10は、母材金属7に形成された穴8の内側表面にアーク放電によるプラズマ1を照射するアーク放電装置2と、プラズマ1に追随して微細粒子4を投射する微細粒子投射装置3とを備えるため、容易に任意の母材金属7の穴8の内側表面およびその内側領域を強化することができる。これにより、高強度かつ無欠陥の金属部材20Aを得ることができる。
The metal
金属部材20Aは、母材金属7と、母材金属7の穴8の内側表面およびその内側領域が塑性変形した状態で形成された溶融再凝固部6とを備え、溶融再凝固部6は、内部に分散された微細粒子4を含むため、耐圧性、耐衝撃性、および耐摩耗性などに優れる。これにより、これらの性能が求められる環境に金属部材20Aを容易に採用することができる。
The
<実施の形態3>
次に、実施の形態3に係る金属部材20Bの製造方法について説明する。図5は、実施の形態3に係る金属部材の製造方法を説明するための説明図である。なお、実施の形態3において、実施の形態1,2で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
<
Next, a method for manufacturing the
実施の形態1では、母材金属7の平滑面である表面の一部およびその内側領域を強化していたが、図5に示すように、実施の形態3では母材金属7に形成された溝9の内側表面およびその内側領域を強化している。従来の技術では、溝の内側表面およびその内側領域を局所的に強化することは実施の形態2で説明した理由と同様の理由により不可能である。
In the first embodiment, a part of the surface that is a smooth surface of the
アーク放電装置2および微細粒子投射装置3は、母材金属7の溝9に沿う方向(図5の矢印方向)に走査することによって、母材金属7の溝9の内側表面およびその内側領域にアーク放電によるプラズマ照射と微細粒子投射を実施する。
The
最初に母材金属7に溝9を形成する。溝9は、例えば切削加工により形成される。次に、アーク放電装置2は、母材金属7の溝9に沿う方向に、アーク放電によるプラズマ1を照射すると、プラズマ1からの入熱により母材金属7の溝9の内側表面およびその内側領域が溶融し溶融部5が形成される。
First, the
微細粒子投射装置3は、アーク放電装置2によるプラズマ照射に追随して母材金属7の溶融部5に向けて微細粒子投射ノズル3aから微細粒子4を高速投射する。母材金属7の溶融部5に高速投射された微細粒子4は、高速投射時の慣性とプラズマ1による入熱溶融で生まれた流動により溶融部5の内部まで混入される。微細粒子4が混入した母材金属7の溶融部5は周囲からの吸熱により凝固し、溶融再凝固部6が形成される。すなわち、溶融部5と溶融再凝固部6が連続的に形成される。溶融再凝固部6では、凝固した状態の母材金属7内に微細粒子4が分散した状態となり、母材金属7の分散強化が達成される。
The fine
微細粒子4の高速投射は、母材金属7の溶融部5だけでなく、母材金属7の溶融再凝固部6にも実施される。すなわち、微細粒子4の高速投射は、母材金属7の溶融部5から溶融再凝固部6に渡って実施される。従来の技術のように常温での微細粒子の高速投射では母材金属の溝の内側表面およびその内側領域の結晶構造にひずみを導入することは不可能であるが、実施の形態3では、溶融再凝固直後で常温に比べて軟化した状態の母材金属7に微細粒子4を高速投射するため、結晶構造にひずみを導入することが可能となり、点欠陥、線欠陥、および面欠陥などの各種格子欠陥を生成する。このひずみの導入により母材金属7の加工硬化が達成された状態となる。また、母材金属7の溶融再凝固部6には、プラズマ1からの入熱で溶融した後、周囲からの吸熱で再凝固したため、微細な空孔およびクラックなどが存在している。
The high-speed projection of the
このように微細な空孔およびクラックなどが存在する溶融再凝固部6に微細粒子4を高速投射することで、母材金属7の溝9の内側表面およびその内側領域を塑性変形させ、投射前に存在する微細な空孔およびクラックの穴埋めを行うことができる。母材金属7における溶融再凝固部6の微細な空孔およびクラックの穴埋めが行えることで、溶融部5のみに微細粒子4を投射する場合と比較して、母材金属7の溝9の内側表面およびその内側領域をさらに強化することが可能である。かつ、微細な空孔およびクラックなどの欠陥が存在しない高品位な強化された金属部材20Bを得ることが可能である。
By projecting the
図6は、金属部材20Bの断面図である。より具体的には、母材金属7の溝9の内側表面およびその内側領域をアーク放電装置2および微細粒子投射装置3の走査方向に対して垂直に切った金属部材20Bの断面図、すなわち、図5のB−B線断面図に対応する断面図である。図6に示すように、上記のプラズマ照射と微細粒子4の高速投射を行うことで母材金属7の溝9の内側表面および内側領域が強化される。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
以上のように、実施の形態3に係る金属部材の製造方法では、母材金属7の溝9の内側表面および内側領域が溶融する溶融部5から、溶融部5が凝固する溶融再凝固部6に渡って微細粒子4を投射するため、強化したい母材金属7の箇所を限定し微細粒子4の使用量を抑えることが可能である。
As described above, in the metal member manufacturing method according to the third embodiment, the melted
また、実施の形態1の場合と同様に、鋳造性良く欠陥のない金属部材20Bを得ることが可能であり、簡便な方法で金属部材20Bを製造することができる。さらに、分散強化と加工硬化とを組み合わせることで強化量を高めることが可能である。以上より、強化量を高めた金属部材20Bを簡便な方法で得ることが可能である。
Further, similarly to the case of the first embodiment, it is possible to obtain a
金属部材製造装置10は、母材金属7に形成された溝9の内側表面にアーク放電によるプラズマ1を照射するアーク放電装置2と、プラズマ1に追随して微細粒子4を投射する微細粒子投射装置3とを備えるため、容易に任意の母材金属7の溝9の内側表面およびその内側領域を強化することができる。これにより、高強度かつ無欠陥の金属部材20Bを得ることができる。
The metal
金属部材20Bは、母材金属7と、母材金属7の溝9の内側表面およびその内側領域が塑性変形した状態で形成された溶融再凝固部6とを備え、溶融再凝固部6は、内部に分散された微細粒子4を含むため、耐圧性、耐衝撃性、および耐摩耗性などに優れる。これにより、これらの性能が求められる環境に金属部材20Bを容易に採用することができる。
The
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 プラズマ、2 アーク放電装置、3 微細粒子投射装置、4 微細粒子、5 溶融部、6 溶融再凝固部、7 母材金属、8 穴、9 溝、20,20A,20B 金属部材。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
(b)前記プラズマに追随して微細粒子を前記溶融部から前記溶融再凝固部に渡って投射する工程と、
を備える、金属部材の製造方法。 (A) A part of the surface of the base metal is irradiated with plasma by arc discharge, and a molten part in which a part of the surface of the base metal and its inner region are melted by heat input from the plasma; A step of continuously forming a melt-resolidified portion where the melted portion solidifies by endotherm;
(B) following the plasma, projecting fine particles from the melting part to the melting and re-solidifying part;
A method for producing a metal member.
(d)前記穴の内側表面にアーク放電によるプラズマを照射し、前記プラズマからの入熱により前記穴の内側表面およびその内側領域が溶融する溶融部と、周囲からの吸熱により前記溶融部が凝固する溶融再凝固部とを連続的に形成する工程と、
(e)前記プラズマに追随して微細粒子を前記溶融部から前記溶融再凝固部に渡って投射する工程と、
を備える、金属部材の製造方法。 (C) forming a hole in the base metal;
(D) The inner surface of the hole is irradiated with plasma by arc discharge, and a molten part where the inner surface of the hole and its inner region are melted by heat input from the plasma, and the molten part is solidified by heat absorption from the surroundings. A step of continuously forming a melted and re-solidified part,
(E) following the plasma and projecting fine particles from the melted portion over the melt resolidified portion;
A method for producing a metal member.
(g)前記溝の内側表面にアーク放電によるプラズマを照射し、前記プラズマからの入熱により前記溝の内側表面およびその内側領域が溶融する溶融部と、周囲からの吸熱により前記溶融部が凝固する溶融再凝固部とを連続的に形成する工程と、
(h)前記プラズマに追随して微細粒子を前記溶融部から前記溶融再凝固部に渡って投射する工程と、
を備える、金属部材の製造方法。 (F) forming a groove in the base metal;
(G) The inner surface of the groove is irradiated with plasma by arc discharge, and a melted portion in which the inner surface of the groove and its inner region are melted by heat input from the plasma, and the melted portion is solidified by heat absorption from the surroundings. A step of continuously forming a melted and re-solidified part,
(H) following the plasma, projecting fine particles from the melting part to the melting and re-solidifying part;
A method for producing a metal member.
前記プラズマに追随して微細粒子を投射する微細粒子投射装置と、
を備える、金属部材製造装置。 An arc discharge device for irradiating plasma by arc discharge to a part of a surface of a base metal, an inner surface of a hole formed in the base metal, or an inner surface of a groove formed in the base metal;
A fine particle projection device for projecting fine particles following the plasma;
A metal member manufacturing apparatus comprising:
前記母材金属の表面の一部およびその内側領域、前記母材金属に形成された穴の内側表面およびその内側領域、または前記母材金属に形成された溝の内側表面およびその内側領域が塑性変形した状態で形成された溶融再凝固部と、
を備え、
前記溶融再凝固部は、内部に分散された微細粒子を含む、金属部材。 With base metal,
A part of the surface of the base metal and the inner region thereof, the inner surface of the hole formed in the base metal and the inner region thereof, or the inner surface of the groove formed in the base metal and the inner region thereof are plastic. A melt re-solidification part formed in a deformed state;
With
The molten resolidified part is a metal member including fine particles dispersed therein.
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