JP2020143352A - Joined body and method for manufacturing joined body - Google Patents

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Abstract

To provide a joined body the weight of which can be reduced while high strength and rigidity are maintained, and to provide a method for manufacturing the joined body.SOLUTION: The joined body comprises: a substrate having aluminum or aluminum alloy as a main component; and a metal film containing steel as a main component and carbon as a necessary additional material, laminated on the substrate and joined with the substrate. The metal film includes: a first hard layer forming the surface opposite to the substrate side, and composed of cementite and martensite; a heat-affected part having hardness lower than the hardness of the first hard layer, and composed of ferrite, martensite, and retained austenite; and a second hard layer provided between the first hard layer and the heat-affected part, and composed of martensite and retained austenite.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、基材に金属皮膜を成膜してなる接合体および接合体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a bonded body formed by forming a metal film on a substrate and a method for producing the bonded body.

近年、自動車用のパネルや、筒状部材、棒状部材等の部品において、強度や硬さを大きくして耐摩耗性を向上させることが検討されている。例えば、この部品に用いる材料として、鉄系材料を母材として、この母材にニッケル、コバルト、クロム、モリブデンのうちの少なくとも一つからなる金属材料を溶射して溶射皮膜を形成し、レーザ光を照射して母材と溶射皮膜とを溶融させて合金層を形成させた材料が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, it has been studied to increase the strength and hardness of parts such as automobile panels, tubular members, and rod-shaped members to improve wear resistance. For example, as a material used for this part, an iron-based material is used as a base material, and a metal material composed of at least one of nickel, cobalt, chromium, and molybdenum is sprayed on the base material to form a thermal spray coating, and laser light is applied. There is known a material in which an alloy layer is formed by melting a base material and a thermal spray coating by irradiating with (see, for example, Patent Document 1).

特許第3015816号公報Japanese Patent No. 3015816

ところで、近年、自動車用途において各種部品の軽量化を目的として、鉄系材料のアルミニウム系材料への置き換えが検討されている。アルミニウム系材料は、軽量化に適する一方、すべてをアルミニウム系材料とすると、十分な製品強度を得ることは難しい。そこで、鉄系材料の一部をアルミニウム系材料へ置き換えることが検討されている。特に、他の部品との間で摩擦が生じる部品については、強度および硬度を高くして、耐摩耗性を付与させることが求められる。 By the way, in recent years, replacement of iron-based materials with aluminum-based materials has been studied for the purpose of reducing the weight of various parts in automobile applications. While aluminum-based materials are suitable for weight reduction, it is difficult to obtain sufficient product strength if all aluminum-based materials are used. Therefore, it is being considered to replace a part of the iron-based material with an aluminum-based material. In particular, for parts that cause friction with other parts, it is required to increase the strength and hardness to impart abrasion resistance.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い強度および硬度を有しつつ、軽量化することができる接合体および接合体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a bonded body and a method for producing the bonded body, which have high strength and hardness and can be reduced in weight.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる接合体は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、鉄を主成分とし、必須添加材として炭素を含む金属皮膜であって、前記基材に積層され、該基材と接合している金属皮膜と、を備え、前記金属皮膜は、前記基材側とは反対側の表面を形成し、セメンタイトおよびマルテンサイトからなる第1硬質層と、前記第1硬質層の硬度よりも低い硬度を有し、フェライト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトからなる熱影響部と、前記第1硬質層と前記熱影響部との間に設けられ、マルテンサイトおよび残留オーステナイトからなる第2硬質層と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the bonded body according to the present invention has a base material containing aluminum or an aluminum alloy as a main component and a metal film containing iron as a main component and carbon as an essential additive. The metal film is laminated on the base material and bonded to the base material, and the metal film forms a surface opposite to the base material side and is formed from cementite and martensite. Between the first hard layer and the heat-affected portion, which has a hardness lower than that of the first hard layer and is composed of ferrite, martensite, and retained austenite, and between the first hard layer and the heat-affected portion. It is provided and is characterized by having a second hard layer composed of martensite and retained austenite.

また、本発明にかかる接合体は、上記の発明において、前記第1硬質層は、ビッカース硬さがHv600以上であり、前記熱影響部は、ビッカース硬さがHv200以上Hv400以下であることを特徴とする。 Further, the bonded body according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first hard layer has a Vickers hardness of Hv600 or more, and the heat-affected zone has a Vickers hardness of Hv200 or more and Hv400 or less. And.

また、本発明にかかる接合体は、上記の発明において、前記金属皮膜は、銅、モリブデン、クロム、ニッケルおよびマンガンのうちの少なくとも一つを有する選択添加材をさらに含むことを特徴とする。 Further, the bonded body according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the metal film further contains a selective additive having at least one of copper, molybdenum, chromium, nickel and manganese.

また、本発明にかかる接合体の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材表面に材料粉末を用いて形成される皮膜を積層した接合体の製造方法であって、鉄を主成分とする前記材料粉末をガスとともに加速し、前記基材表面に固相状態のままで吹き付け、前記基材表面に前処理皮膜を形成する前処理皮膜形成工程と、前記前処理皮膜の表面に、炭素を塗布する塗布工程と、前記炭素を塗布した前記前処理皮膜の表面に焼入れ処理を施して金属皮膜を形成する皮膜形成工程と、を含むことを特徴とする。 Further, the method for producing a bonded body according to the present invention is a method for producing a bonded body in which a film formed by using a material powder is laminated on the surface of a base material containing aluminum or an aluminum alloy as a main component, and mainly using iron. A pretreatment film forming step of accelerating the material powder as a component together with gas and spraying it on the surface of the base material in a solid state to form a pretreatment film on the surface of the base material, and on the surface of the pretreatment film. It is characterized by including a coating step of applying carbon and a film forming step of forming a metal film by quenching the surface of the pretreatment film coated with carbon.

また、本発明にかかる接合体の製造方法は、上記の発明において、前記前処理皮膜形成工程は、前記鉄を主成分とし、必須添加材として炭素を含む前記材料粉末を前記基材表面に吹き付けることを特徴とする。 Further, in the method for producing a bonded body according to the present invention, in the above invention, in the pretreatment film forming step, the material powder containing the iron as a main component and carbon as an essential additive is sprayed onto the surface of the base material. It is characterized by that.

本発明によれば、高い強度および硬度を有しつつ、軽量化することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to reduce the weight while having high strength and hardness.

図1は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す接合体の一部を拡大した部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a part of the joint shown in FIG. 図3は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造方法を説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造方法を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造方法を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の金属皮膜の形成に使用されるコールドスプレー装置の概要を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing an outline of a cold spray device used for forming a metal film of a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造に用いる材料粉末の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a material powder used for producing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図8は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造に用いる材料粉末の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a material powder used for producing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図9は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造に用いる材料粉末の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a material powder used for producing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図10は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造方法を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 図11は、実施例1の断面像を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional image of the first embodiment. 図12は、実施例2の断面像を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a cross-sectional image of the second embodiment. 図13は、実施例3の断面像を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional image of Example 3. 図14は、実施例4の断面像を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a cross-sectional image of Example 4. 図15は、比較例1の断面像を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 1. 図16は、比較例2の断面像を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 2. 図17は、比較例3の断面像を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 3. 図18は、比較例4の断面像を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 4. 図19は、比較例5の断面像を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 5. 図20は、比較例6の断面像を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 6. 図21は、実施例1にかかる接合体のEBSD分析結果を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing the results of EBSD analysis of the conjugate according to Example 1. 図22は、実施例3にかかる接合体のEBSD分析結果を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing the results of EBSD analysis of the conjugate according to Example 3. 図23は、比較例2にかかる接合体のEBSD分析結果を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing the results of EBSD analysis of the conjugate according to Comparative Example 2. 図24は、実施例1の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 1. 図25は、実施例2の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 2. 図26は、実施例3の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 3. 図27は、実施例4の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 4. 図28は、比較例1の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing the hardness measurement result of Comparative Example 1. 図29は、比較例2の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing the hardness measurement result of Comparative Example 2. 図30は、比較例3の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing the hardness measurement result of Comparative Example 3. 図31は、比較例4の硬さ測定結果を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing the hardness measurement results of Comparative Example 4.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail together with drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, each of the figures referred to in the following description merely schematically shows the shape, size, and positional relationship to the extent that the content of the present invention can be understood. That is, the present invention is not limited to the shape, size, and positional relationship exemplified in each figure.

図1は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の構造を示す断面図である。図2は、図1に示す接合体の一部を拡大した部分断面図である。図1に示す接合体1は、基材10と、基材10の一方の面に形成された金属皮膜20とを備える。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a bonded body according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a part of the joint shown in FIG. The bonded body 1 shown in FIG. 1 includes a base material 10 and a metal film 20 formed on one surface of the base material 10.

基材10は、アルミニウム、または、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなる略板状の部材である。 The base material 10 is a substantially plate-shaped member made of aluminum or an aluminum alloy containing aluminum as a main component.

金属皮膜20は、軟質な純鉄(Fe)を主成分とし、必須添加材を含む材料の粉末からなる。必須添加材は、炭素(C)である。
また、金属皮膜20は、選択添加材をさらに含んでもよい。選択添加材は、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一つである。
金属皮膜20は、後述するコールドスプレー法によって、少なくとも上記主成分を含む材料の粉末を吹き付けて形成される。
The metal film 20 is composed of a powder of a material containing soft pure iron (Fe) as a main component and an essential additive. The essential additive is carbon (C).
Further, the metal film 20 may further contain a selective additive. The selective additive is at least one of copper (Cu), molybdenum (Mo), chromium (Cr), nickel (Ni) and manganese (Mn).
The metal film 20 is formed by spraying powder of a material containing at least the above-mentioned main component by a cold spray method described later.

金属皮膜20は、基材10側と反対側の表面が、密度の高いマルテンサイトが主成分となっており、基材10側が密度の低いフェライトが主成分となっている。金属皮膜20は、多層化している。具体的に、金属皮膜20は、基材10と反対側から、第1硬質層21、第2硬質層22、熱影響部23、非熱影響部24からなる。 The surface of the metal film 20 opposite to the base material 10 side is mainly composed of high-density martensite, and the base material 10 side is mainly composed of low-density ferrite. The metal film 20 has multiple layers. Specifically, the metal film 20 is composed of a first hard layer 21, a second hard layer 22, a heat-affected zone 23, and a non-heat-affected zone 24 from the side opposite to the base material 10.

また、金属皮膜20は、コールドスプレー法により形成された皮膜の表面を焼き入れして組織が緻密化されている。焼き入れ処理には、例えばレーザが用いられる。焼き入れ処理によって緻密化された層は、第1硬質層21、第2硬質層22、熱影響部23に相当し、セメンタイトや、マルテンサイト、残留オーステナイトによって形成される硬い層である。一方で、焼き入れ処理が施されていない層は、非熱影響部24に相当し、フェライト層からなる疎な組織からなる。 Further, the structure of the metal film 20 is densified by quenching the surface of the film formed by the cold spray method. For the quenching process, for example, a laser is used. The layer densified by the quenching treatment corresponds to the first hard layer 21, the second hard layer 22, and the heat-affected zone 23, and is a hard layer formed by cementite, martensite, and retained austenite. On the other hand, the layer not subjected to the quenching treatment corresponds to the non-heat-affected zone 24 and has a sparse structure composed of a ferrite layer.

第1硬質層21は、鉄カーバイド(Fe3C:鉄炭化物)の組織であるセメンタイトと、α´鉄の組織であるマルテンサイトと、からなる。第1硬質層21の硬度は、ビッカース硬さでHv600以上である。 The first hard layer 21 is composed of cementite, which is a structure of iron carbide (Fe3C: iron carbide), and martensite, which is a structure of α'iron. The hardness of the first hard layer 21 is Vickers hardness of Hv600 or more.

第2硬質層22は、α´鉄の組織であるマルテンサイトと、γ鉄に炭素や合金元素などの他の元素が固溶した組織である残留オーステナイトと、からなる。第2硬質層22は、ビッカース硬さでHv300以上である。 The second hard layer 22 is composed of martensite, which is a structure of α'iron, and retained austenite, which is a structure in which other elements such as carbon and alloying elements are dissolved in γ-iron. The second hard layer 22 has a Vickers hardness of Hv300 or higher.

熱影響部23は、α鉄の組織であるフェライトと、α´鉄の組織であるマルテンサイトと、γ鉄に炭素や合金元素などの他の元素が固溶した組織である残留オーステナイトと、からなる。熱影響部23は、ビッカース硬さでHv200以上である。 The heat-affected zone 23 consists of ferrite, which is a structure of α-iron, martensite, which is a structure of α'iron, and retained austenite, which is a structure in which other elements such as carbon and alloying elements are dissolved in γ-iron. Become. The heat-affected zone 23 has a Vickers hardness of Hv200 or higher.

非熱影響部24は、α鉄の組織であるフェライトからなる。非熱影響部24は、ビッカース硬さでHv80以上である。 The non-heat-affected zone 24 is made of ferrite, which is a structure of α-iron. The non-heat-affected zone 24 has a Vickers hardness of Hv80 or higher.

次に、接合体1の作製方法について、図3〜図10を参照して説明する。図3は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造方法を説明するフローチャートである。図4および図5は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造方法を説明する図である。図6は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の金属皮膜の形成に使用されるコールドスプレー装置の概要を示す模式図である。 Next, a method for producing the bonded body 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 10. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a bonded body according to an embodiment of the present invention. 4 and 5 are views for explaining a method for manufacturing a bonded body according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic view showing an outline of a cold spray device used for forming a metal film of a bonded body according to an embodiment of the present invention.

まず、上述した基材10を用意する(図4参照)。
この基材10に、図6に示すコールドスプレー装置30により、金属皮膜20を形成するための材料の粉末をガスと共に加速し、基材10の表面に固相状態のままで吹き付けて堆積させて熱処理前皮膜200を形成する(ステップS101:図5参照)。
First, the above-mentioned base material 10 is prepared (see FIG. 4).
The cold spray device 30 shown in FIG. 6 accelerates the powder of the material for forming the metal film 20 together with the gas on the base material 10, and sprays and deposits the powder on the surface of the base material 10 in a solid state. A pre-heat treatment film 200 is formed (step S101: see FIG. 5).

コールドスプレー装置30は、圧縮ガスを加熱するガス加熱器31と、金属皮膜20を形成するための材料の粉末を収容し、スプレーガン33に供給する粉末供給装置32と、加熱された圧縮ガス及びそこに供給された材料粉末を基材に噴射するガスノズル34と、ガス加熱器31及び粉末供給装置32に対する圧縮ガスの供給量をそれぞれ調節するバルブ35、36とを備える。 The cold spray device 30 includes a gas heater 31 for heating the compressed gas, a powder supply device 32 for accommodating the powder of the material for forming the metal film 20, and supplying the powder to the spray gun 33, the heated compressed gas, and the compressed gas. A gas nozzle 34 for injecting the material powder supplied therefor onto the base material, and valves 35 and 36 for adjusting the supply amounts of compressed gas to the gas heater 31 and the powder supply device 32, respectively, are provided.

金属皮膜20を形成するための材料としては、金属皮膜20の主成分である軟質な純鉄(Fe)と、上述した必須添加材や選択添加材とを含む粉末である。なお、成膜後に必須添加材を塗布する場合、粉末には必須添加材を含まない場合がある。一方で、成膜後に必須添加材を塗布しない場合、粉末は必須添加材を含む。 The material for forming the metal film 20 is a powder containing soft pure iron (Fe), which is the main component of the metal film 20, and the above-mentioned essential additives and selective additives. When the essential additive is applied after film formation, the powder may not contain the essential additive. On the other hand, when the essential additive is not applied after the film formation, the powder contains the essential additive.

図7〜図9は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造に用いる材料粉末の一例を示す図である。材料粉末は、例えば、ベース粉末、必須添加材、および選択添加材を含む。ベース粉末100は、純鉄からなる粉末である(図7参照)。必須添加材は、炭素からなる粉末である。また、選択添加材は、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一つである。なお、炭素を含む鉄材料として、鋳鉄やハイス鋼を用いてもよい。 7 to 9 are views showing an example of a material powder used for producing a bonded body according to an embodiment of the present invention. Material powders include, for example, base powders, essential additives, and selective additives. The base powder 100 is a powder made of pure iron (see FIG. 7). The essential additive is a powder made of carbon. The selective additive is at least one of copper (Cu), molybdenum (Mo), chromium (Cr), nickel (Ni) and manganese (Mn). Cast iron or high-grade steel may be used as the carbon-containing iron material.

具体的に、粉末材料は、ベース粉末と必須添加材とを含む仮焼結粉末または混合粉末や、ベース粉末と選択添加材とを含む仮焼結粉末または混合粉末、ベース粉末、必須添加材および選択添加材を含む仮焼結粉末または混合粉末、である。例えば、図8に示す仮焼結粉末110は、ベース粉末100に、必須添加材111や、選択添加材112、113が固着している。一方、混合粉末は、図9に示す混合粉末120のように、ベース粉末100、必須添加材111、選択添加材112、113が固着しておらず、それぞれ自由に移動できる。 Specifically, the powder material includes a temporary sintered powder or mixed powder containing a base powder and an essential additive, a temporary sintered powder or a mixed powder containing a base powder and a selective additive, a base powder, an essential additive, and the like. Temporarily sintered powder or mixed powder containing selective additives. For example, in the temporarily sintered powder 110 shown in FIG. 8, the essential additive 111 and the selective additives 112 and 113 are fixed to the base powder 100. On the other hand, unlike the mixed powder 120 shown in FIG. 9, the mixed powder does not have the base powder 100, the essential additive 111, and the selective additives 112 and 113 fixed to each other, and can move freely.

圧縮ガスとしては、ヘリウム、窒素、空気などが使用される。ガス加熱器31に供給された圧縮ガスは、例えば50℃以上であって、金属皮膜20を形成するための材料の粉末の融点よりも低い範囲の温度に加熱された後、スプレーガン33に供給される。圧縮ガスの加熱温度は、好ましくは300℃以上900℃以下である。一方、粉末供給装置32に供給された圧縮ガスは、粉末供給装置32内の粉末をスプレーガン33に所定の吐出量となるように供給する。 As the compressed gas, helium, nitrogen, air and the like are used. The compressed gas supplied to the gas heater 31 is heated to, for example, 50 ° C. or higher and lower than the melting point of the powder of the material for forming the metal film 20, and then supplied to the spray gun 33. Will be done. The heating temperature of the compressed gas is preferably 300 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. On the other hand, the compressed gas supplied to the powder supply device 32 supplies the powder in the powder supply device 32 to the spray gun 33 so as to have a predetermined discharge amount.

加熱された圧縮ガスは末広形状をなすガスノズル34により超音速流(約340m/s以上)にされる。この際の圧縮ガスのガス圧力は、1〜5MPa程度とすることが好ましい。圧縮ガスの圧力をこの程度に調整することにより、基材10に対する金属皮膜20の密着強度の向上を図ることができるからである。より好ましくは5MPa程度の圧力で処理するとよい。スプレーガン33に供給された材料の粉末は、この圧縮ガスの超音速流の中への投入により加速され、固相状態のまま、基材10に高速で衝突して堆積し、前処理皮膜200を形成する(図5参照)。なお、材料粉末を基材10に向けて固相状態で衝突させて皮膜を形成できる装置であれば、図6に示すコールドスプレー装置30に限定されるものではない。 The heated compressed gas is made into a supersonic flow (about 340 m / s or more) by the gas nozzle 34 having a divergent shape. At this time, the gas pressure of the compressed gas is preferably about 1 to 5 MPa. This is because the adhesion strength of the metal film 20 to the base material 10 can be improved by adjusting the pressure of the compressed gas to this extent. More preferably, the treatment is performed at a pressure of about 5 MPa. The powder of the material supplied to the spray gun 33 is accelerated by the injection of the compressed gas into the supersonic flow, collides with the base material 10 at high speed in the solid state, and is deposited, and the pretreatment film 200 (See FIG. 5). The device is not limited to the cold spray device 30 shown in FIG. 6 as long as it can form a film by colliding the material powder with the base material 10 in a solid state.

上述したコールドスプレー装置30により成膜された前処理皮膜200は、主成分(鉄)と、必須添加材および選択添加材とを含む。この前処理皮膜200において、選択添加材は、焼入れ性を補助する焼結助剤として作用する。このため、前処理皮膜200は、高密度、かつ、金属皮膜20と比して軟質の皮膜となっている。前処理皮膜200は、例えば、ビッカース硬さがHv500以下であることが好ましい。 The pretreatment film 200 formed by the cold spray apparatus 30 described above contains a main component (iron), an essential additive, and a selective additive. In this pretreatment film 200, the selective additive acts as a sintering aid that assists in hardenability. Therefore, the pretreatment film 200 has a high density and is softer than the metal film 20. The pretreatment film 200 preferably has a Vickers hardness of Hv500 or less, for example.

前処理皮膜200を形成後、表面を切削して所望の形状に成形する(ステップS102:前処理皮膜表面加工工程)。この際、前処理皮膜は、転位密度向上による加工硬化が生じているのみの軟質な皮膜であるため、容易に切削することができる。その後、焼入れ特性を向上させるため、前処理皮膜200に炭素を塗布する(ステップS103:炭素塗布工程)。 After forming the pretreatment film 200, the surface is cut to form a desired shape (step S102: pretreatment film surface processing step). At this time, since the pretreatment film is a soft film that is only work-hardened by improving the dislocation density, it can be easily cut. Then, in order to improve the quenching characteristics, carbon is applied to the pretreatment film 200 (step S103: carbon coating step).

その後、高周波またはレーザによって前処理皮膜200の表面に焼入れ処理を施す(ステップS104:焼入れ処理工程)。図10は、本発明の一実施の形態にかかる接合体の製造方法を説明する図である。例えば、図10に示すように、前処理皮膜200の表面にレーザLを照射して、焼入れ処理を施すことによって、上述した第1硬質層21、第2硬質層22、熱影響部23、非熱影響部24からなる金属皮膜20が形成される。
なお、レーザに代えて高周波を用いてもよい。
Then, the surface of the pretreatment film 200 is quenched by a high frequency or a laser (step S104: quenching treatment step). FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing a bonded body according to an embodiment of the present invention. For example, as shown in FIG. 10, by irradiating the surface of the pretreatment film 200 with laser L and performing quenching treatment, the above-mentioned first hard layer 21, second hard layer 22, heat-affected zone 23, and non-treatment are performed. A metal film 20 composed of a heat-affected zone 24 is formed.
A high frequency may be used instead of the laser.

上述した実施の形態では、金属皮膜20を形成するための材料の粉末であって、鉄からなる主成分と、炭素からなる必須添加材と、選択添加材とを含む材料の粉末を、ガスと共に加速し、基材10の表面に固相状態のままで吹き付けて堆積させて前処理皮膜200を形成し、表面切削後に、この前処理皮膜200の表面に熱処理を施すようにした。上述した実施の形態によれば、表面側に硬質の層を有する金属皮膜20が、アルミニウム、又はアルミニウム合金からなる基材10上に形成されるため、高い硬度を有しつつ、軽量化した接合体1を得ることができる。 In the above-described embodiment, the powder of the material for forming the metal film 20 and containing the main component composed of iron, the essential additive composed of carbon, and the selective additive is mixed with the gas. After accelerating, the surface of the base material 10 was sprayed and deposited in a solid state to form a pretreatment film 200, and after surface cutting, the surface of the pretreatment film 200 was heat-treated. According to the above-described embodiment, since the metal film 20 having a hard layer on the surface side is formed on the base material 10 made of aluminum or an aluminum alloy, the bonding has high hardness and is lightweight. Body 1 can be obtained.

また、上述した実施の形態によれば、表面側に硬質の層、基材10側に軟質の層を有する金属皮膜20が形成されるため、高い靱性を有する金属皮膜20を得ることができる。このため、外部からの荷重に対する強度が高い金属皮膜20が得られる。 Further, according to the above-described embodiment, since the metal film 20 having a hard layer on the surface side and a soft layer on the base material 10 side is formed, the metal film 20 having high toughness can be obtained. Therefore, a metal film 20 having high strength against an external load can be obtained.

また、上述した実施の形態によれば、焼入れ処理前の比較例柔らかい皮膜の状態で表面加工を行うようにしたので、金属皮膜20の形状を容易に加工することができる。 Further, according to the above-described embodiment, since the surface processing is performed in the state of the comparative example soft film before the quenching treatment, the shape of the metal film 20 can be easily processed.

なお、上述した実施の形態では、前処理皮膜に炭素を塗布した後に焼入れ処理を施す例を説明したが、材料粉末中に含まれる炭素によって焼入れ処理を施すことができれば、炭素塗布工程を省略してもよい。 In the above-described embodiment, an example of performing the quenching treatment after applying carbon to the pretreatment film has been described, but if the quenching treatment can be performed with the carbon contained in the material powder, the carbon coating step is omitted. You may.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。 As described above, the present invention may include various embodiments not described here, and make various design changes and the like within a range that does not deviate from the technical idea specified by the claims. It is possible.

以下、本発明にかかる接合体の実施例について説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the bonded body according to the present invention will be described. The present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
基材10は、50mm、板厚が10mmのアルミニウム合金(A6063−T6)を用いた。
金属皮膜形成用の粉末材料は、ベース粉末である、粒径が150μmのα鉄(αFe:ヘガネス社製のABC)を用いた。
この粉末材料を、上述したコールドスプレー装置を用いて、基材10に吹き付けて、前処理皮膜を形成し、切削加工後に前処理皮膜に炭素を塗布し、レーザによって焼入れ処理を施した。
コールドスプレー装置による皮膜形成処理において、作動ガスには窒素を使用し、ガス圧を5MPa、ガス温度を800℃とした。
その後、成膜した皮膜表面に炭素(必須添加材)を塗布し、焼入れ処理を行った。
焼入れ処理には、レーザ発振器として、照射範囲が6mm(矩形)、照射パスを1とした半導体レーザを用いた。また、レーザの出力は1250Wとし、焼入れ処理の温度を1600℃、レーザの移動速度である施工速度を200mm/分とした。ここで、焼入れの温度は、レーザ照射によって加熱される前処理皮膜の温度の目標温度(狙い温度)である。
焼入れ処理後の金属皮膜について、内部の各層を断面像によって確認した。
実施例1の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Example 1)
As the base material 10, an aluminum alloy (A6063-T6) having a thickness of 50 mm and a plate thickness of 10 mm was used.
As the powder material for forming the metal film, α-iron (αFe: ABC manufactured by Höganäs) having a particle size of 150 μm, which is a base powder, was used.
This powder material was sprayed onto the base material 10 using the above-mentioned cold spray device to form a pretreatment film, carbon was applied to the pretreatment film after cutting, and quenching treatment was performed by a laser.
In the film forming treatment by the cold spray device, nitrogen was used as the working gas, the gas pressure was 5 MPa, and the gas temperature was 800 ° C.
Then, carbon (essential additive) was applied to the surface of the film formed, and quenching treatment was performed.
For the quenching treatment, a semiconductor laser having an irradiation range of 6 mm (rectangular shape) and an irradiation path of 1 was used as the laser oscillator. The output of the laser was 1250 W, the quenching treatment temperature was 1600 ° C., and the construction speed, which is the moving speed of the laser, was 200 mm / min. Here, the quenching temperature is a target temperature (target temperature) of the temperature of the pretreatment film heated by laser irradiation.
Regarding the metal film after the quenching treatment, each internal layer was confirmed by a cross-sectional image.
The composition of the metal film of Example 1 and the formed layer are shown in Table 1.

(実施例2)
金属皮膜形成用の粉末材料として、上述したベース粉末に、必須添加材(炭素)および選択添加材を加えたものを用いた以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。必須添加材には、粒径が25μmの炭素(C:ヘガネス社製のUF4)を用いた。選択添加材には、粒径が25μmの銅(Cu:ヘガネス社製のDistaloyACu)を用いた。材料粉末において、炭素は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。また、銅は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。
実施例2の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Example 2)
As the powder material for forming the metal film, a metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned base powder plus an essential additive (carbon) and a selective additive was used. As the essential additive, carbon having a particle size of 25 μm (C: UF4 manufactured by Höganäs) was used. As the selective additive, copper having a particle size of 25 μm (Cu: Distaloy ACu manufactured by Höganäs) was used. In the material powder, carbon is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%. Further, copper is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%.
The composition of the metal film of Example 2 and the formed layer are shown in Table 1.

(実施例3)
金属皮膜形成用の粉末材料として、上述したベース粉末に、必須添加材(炭素)および選択添加材を加えたものを用いた以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。必須添加材には、粒径が25μmの炭素(C:ヘガネス社製のUF4)を用いた。選択添加材には、粒径が25μmの銅(Cu:ヘガネス社製のDistaloyACu)を用いた。材料粉末において、炭素は、最終的な材料粉末の体積含有率が7%となるように調整されている。また、銅は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。
実施例3の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Example 3)
As the powder material for forming the metal film, a metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned base powder plus an essential additive (carbon) and a selective additive was used. As the essential additive, carbon having a particle size of 25 μm (C: UF4 manufactured by Höganäs) was used. As the selective additive, copper having a particle size of 25 μm (Cu: Distaloy ACu manufactured by Höganäs) was used. In the material powder, carbon is adjusted so that the volume content of the final material powder is 7%. Further, copper is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%.
The composition of the metal film of Example 3 and the formed layer are shown in Table 1.

(実施例4)
金属皮膜形成用の粉末材料として、上述したベース粉末に、必須添加材および選択添加材を加えたものを用いた以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。必須添加材には、粒径が25μmの炭素(C:ヘガネス社製のUF4)を用いた。選択添加材には、粒径が25μmの銅(Cu:ヘガネス社製のDistaloyACu)を用いた。材料粉末において、炭素は、最終的な材料粉末の体積含有率が12%となるように調整されている。また、銅は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。
実施例4の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Example 4)
As the powder material for forming the metal film, a metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned base powder plus an essential additive and a selective additive was used. As the essential additive, carbon having a particle size of 25 μm (C: UF4 manufactured by Höganäs) was used. As the selective additive, copper having a particle size of 25 μm (Cu: Distaloy ACu manufactured by Höganäs) was used. In the material powder, carbon is adjusted so that the volume content of the final material powder is 12%. Further, copper is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%.
The composition of the metal film of Example 4 and the formed layer are shown in Table 1.

(比較例1)
切削加工後の前処理皮膜に炭素を塗布せずにレーザによって焼入れ処理を施した以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。
比較例1の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the pretreated film after the cutting process was quenched by a laser without applying carbon.
Table 1 shows the composition of the metal film of Comparative Example 1 and the formed layer.

(比較例2)
金属皮膜形成用の粉末材料として、上述したベース粉末に、必須添加材および選択添加材を加えたものを用いたこと、および、切削加工後の前処理皮膜に炭素を塗布せずにレーザによって焼入れ処理を施したこと以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。必須添加材には、粒径が25μmの炭素(C:ヘガネス社製のUF4)を用いた。選択添加材には、粒径が25μmの銅(Cu:ヘガネス社製のDistaloyACu)を用いた。材料粉末において、炭素は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。また、銅は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。
比較例2の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Comparative Example 2)
As the powder material for forming the metal film, the above-mentioned base powder with essential additives and selective additives added was used, and the pretreated film after cutting was hardened by a laser without applying carbon. A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the treatment was performed. As the essential additive, carbon having a particle size of 25 μm (C: UF4 manufactured by Höganäs) was used. As the selective additive, copper having a particle size of 25 μm (Cu: Distaloy ACu manufactured by Höganäs) was used. In the material powder, carbon is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%. Further, copper is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%.
Table 1 shows the composition of the metal film of Comparative Example 2 and the formed layer.

(比較例3)
金属皮膜形成用の粉末材料として、上述したベース粉末に、必須添加材および選択添加材を加えたものを用いたこと、および、切削加工後の前処理皮膜に炭素を塗布せずにレーザによって焼入れ処理を施したこと以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。必須添加材には、粒径が25μmの炭素(C:ヘガネス社製のUF4)を用いた。選択添加材には、粒径が25μmの銅(Cu:ヘガネス社製のDistaloyACu)を用いた。材料粉末において、炭素は、最終的な材料粉末の体積含有率が7%となるように調整されている。また、銅は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。
比較例3の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Comparative Example 3)
As the powder material for forming the metal film, the above-mentioned base powder with essential additives and selective additives added was used, and the pretreated film after cutting was hardened by a laser without applying carbon. A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the treatment was performed. As the essential additive, carbon having a particle size of 25 μm (C: UF4 manufactured by Höganäs) was used. As the selective additive, copper having a particle size of 25 μm (Cu: Distaloy ACu manufactured by Höganäs) was used. In the material powder, carbon is adjusted so that the volume content of the final material powder is 7%. Further, copper is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%.
Table 1 shows the composition of the metal film of Comparative Example 3 and the formed layer.

(比較例4)
金属皮膜形成用の粉末材料として、上述したベース粉末に、必須添加材および選択添加材を加えたものを用いたこと、および、切削加工後の前処理皮膜に炭素を塗布せずにレーザによって焼入れ処理を施したこと以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。必須添加材には、粒径が25μmの炭素(C:ヘガネス社製のUF4)を用いた。選択添加材には、粒径が25μmの銅(Cu:ヘガネス社製のDistaloyACu)を用いた。材料粉末において、炭素は、最終的な材料粉末の体積含有率が12%となるように調整されている。また、銅は、最終的な材料粉末の体積含有率が2%となるように調整されている。
比較例4の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Comparative Example 4)
As the powder material for forming the metal film, the above-mentioned base powder with essential additives and selective additives added was used, and the pretreated film after cutting was hardened by a laser without applying carbon. A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the treatment was performed. As the essential additive, carbon having a particle size of 25 μm (C: UF4 manufactured by Höganäs) was used. As the selective additive, copper having a particle size of 25 μm (Cu: Distaloy ACu manufactured by Höganäs) was used. In the material powder, carbon is adjusted so that the volume content of the final material powder is 12%. Further, copper is adjusted so that the volume content of the final material powder is 2%.
Table 1 shows the composition of the metal film of Comparative Example 4 and the formed layer.

(比較例5)
焼入れ処理時のレーザ出力を950W、温度を1200℃にした以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。
比較例5の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Comparative Example 5)
A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the laser output during the quenching treatment was 950 W and the temperature was 1200 ° C.
Table 1 shows the composition of the metal film of Comparative Example 5 and the formed layer.

(比較例6)
焼入れ処理時の施工速度を40mm/分にした以外は、実施例1と同様にして金属皮膜を形成した。
比較例6の金属皮膜の組成、および形成された層を表1に示す。
(Comparative Example 6)
A metal film was formed in the same manner as in Example 1 except that the construction speed during the quenching treatment was set to 40 mm / min.
Table 1 shows the composition of the metal film of Comparative Example 6 and the formed layer.

続いて、各実施例において作製された接合体の断面像について、図11〜図20を参照して説明する。図11は、実施例1の断面像を示す図である。図12は、実施例2の断面像を示す図である。図13は、実施例3の断面像を示す図である。図14は、実施例4の断面像を示す図である。
また、図15は、比較例1の断面像を示す図である。図16は、比較例2の断面像を示す図である。図17は、比較例3の断面像を示す図である。図18は、比較例4の断面像を示す図である。図19は、比較例5の断面像を示す図である。図20は、比較例6の断面像を示す図である。
Subsequently, a cross-sectional image of the joined body produced in each example will be described with reference to FIGS. 11 to 20. FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional image of the first embodiment. FIG. 12 is a diagram showing a cross-sectional image of the second embodiment. FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional image of Example 3. FIG. 14 is a diagram showing a cross-sectional image of Example 4.
Further, FIG. 15 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 1. FIG. 16 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 2. FIG. 17 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 3. FIG. 18 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 4. FIG. 19 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 5. FIG. 20 is a diagram showing a cross-sectional image of Comparative Example 6.

さらに、実施例1、実施例3および比較例2について、金属皮膜表層のEBSD(Electron Back Scatter Diffraction)分析を行った。EBSD分析結果を、図21〜図23に示す。図21は、実施例1にかかる接合体のEBSD分析結果を示す図である。図22は、実施例3にかかる接合体のEBSD分析結果を示す図である。図23は、比較例2にかかる接合体のEBSD分析結果を示す図である。図21〜図23中、α鉄(Iron-Alpha)、γ鉄(Iron-Gamma)、炭化鉄(Iron-Carbide)、グラファイト(Graphite)をそれぞれハッチングの濃さを変えて成分表示している。 Further, EBSD (Electron Back Scatter Diffraction) analysis of the surface layer of the metal film was performed on Example 1, Example 3 and Comparative Example 2. The EBSD analysis results are shown in FIGS. 21 to 23. FIG. 21 is a diagram showing the results of EBSD analysis of the conjugate according to Example 1. FIG. 22 is a diagram showing the results of EBSD analysis of the conjugate according to Example 3. FIG. 23 is a diagram showing the results of EBSD analysis of the conjugate according to Comparative Example 2. In FIGS. 21 to 23, α iron (Iron-Alpha), γ iron (Iron-Gamma), iron carbide (Iron-Carbide), and graphite (Graphite) are displayed as components with different hatching densities.

図11〜図14、図21、22から、実施例1〜4に係る接合体には、第1硬質層211、第2硬質層212、熱影響部213が形成されていることがわかる。なお、図11および図12では、非熱影響部214が形成されていることも確認できる。 From FIGS. 11 to 14, 21 and 22, it can be seen that the first hard layer 211, the second hard layer 212, and the heat-affected zone 213 are formed in the joints according to Examples 1 to 4. In addition, in FIGS. 11 and 12, it can be confirmed that the non-heat-affected zone 214 is formed.

これに対し、図15〜図20、図23から、変形例1〜6は、第1硬質層211、第2硬質層212、熱影響部213が形成されていない接合体や、熱影響部213のみしか形成されていない接合体となっていることがわかる。 On the other hand, from FIGS. 15 to 20 and 23, the modified examples 1 to 6 show a joint in which the first hard layer 211, the second hard layer 212, and the heat-affected zone 213 are not formed, and the heat-affected zone 213. It can be seen that the bonded body is formed only.

次に、実施例1〜4、比較例1〜4について、硬さ測定(マイクロビッカース硬さ試験:Hv0.025)を行った。硬さ測定の結果を、図24〜図31、表2に示す。図24は、実施例1の硬さ測定結果を示す図である。図25は、実施例2の硬さ測定結果を示す図である。図26は、実施例3の硬さ測定結果を示す図である。図27は、実施例4の硬さ測定結果を示す図である。また、図28は、比較例1の硬さ測定結果を示す図である。図29は、比較例2の硬さ測定結果を示す図である。図30は、比較例3の硬さ測定結果を示す図である。図31は、比較例4の硬さ測定結果を示す図である。図24〜図31では、金属皮膜の表面からの深さに対応付けて、各実施例の断面像を表示している。
Next, the hardness of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 was measured (Micro Vickers hardness test: Hv0.025). The results of the hardness measurement are shown in FIGS. 24 to 31 and Table 2. FIG. 24 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 1. FIG. 25 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 2. FIG. 26 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 3. FIG. 27 is a diagram showing the hardness measurement result of Example 4. Further, FIG. 28 is a diagram showing the hardness measurement result of Comparative Example 1. FIG. 29 is a diagram showing the hardness measurement result of Comparative Example 2. FIG. 30 is a diagram showing the hardness measurement result of Comparative Example 3. FIG. 31 is a diagram showing the hardness measurement results of Comparative Example 4. In FIGS. 24 to 31, cross-sectional images of each embodiment are displayed in association with the depth from the surface of the metal film.

表2および図24〜31から、実施例1〜4の表面を形成する第1硬質層がHv600以上の硬度を有するのに対し、比較例1〜4では、熱影響部や非熱影響部が表面を形成し、Hv600に満たない硬度となっていることがわかる。この結果から、実施例1〜4は、比較例1〜4と比して硬度が高いことがわかる。 From Table 2 and FIGS. 24 to 31, the first hard layer forming the surface of Examples 1 to 4 has a hardness of Hv600 or more, whereas in Comparative Examples 1 to 4, the heat-affected zone and the non-heat-affected zone are It can be seen that the surface is formed and the hardness is less than Hv600. From this result, it can be seen that Examples 1 to 4 have higher hardness than Comparative Examples 1 to 4.

以上説明したように、本発明に係る接合体および接合体の製造方法は、高い強度および硬度を有しつつ、軽量化する接合体を得るのに好適である。 As described above, the bonded body and the method for producing the bonded body according to the present invention are suitable for obtaining a bonded body having high strength and hardness and being lightweight.

1 接合体
10 基材
20 金属皮膜
21 第1硬質層
22 第2硬質層
23 熱影響部
24 非熱影響部
30 コールドスプレー装置
31 ガス加熱器
32 粉末供給装置
33 スプレーガン
34 ガスノズル
35、36 バルブ
200 前処理皮膜
1 Bonded body 10 Base material 20 Metal film 21 1st hard layer 22 2nd hard layer 23 Heat-affected zone 24 Non-heat-affected zone 30 Cold spray device 31 Gas heater 32 Powder supply device 33 Spray gun 34 Gas nozzle 35, 36 Valve 200 Pretreatment film

Claims (5)

アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、
鉄を主成分とし、必須添加材として炭素を含む金属皮膜であって、前記基材に積層され、該基材と接合している金属皮膜と、
を備え、
前記金属皮膜は、
前記基材側とは反対側の表面を形成し、セメンタイトおよびマルテンサイトからなる第1硬質層と、
前記第1硬質層の硬度よりも低い硬度を有し、フェライト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトからなる熱影響部と、
前記第1硬質層と前記熱影響部との間に設けられ、マルテンサイトおよび残留オーステナイトからなる第2硬質層と、
を有することを特徴とする接合体。
A base material mainly composed of aluminum or an aluminum alloy,
A metal film containing iron as a main component and carbon as an essential additive, which is laminated on the base material and bonded to the base material.
With
The metal film is
A first hard layer composed of cementite and martensite, which forms a surface opposite to the base material side,
A heat-affected zone having a hardness lower than that of the first hard layer and composed of ferrite, martensite and retained austenite.
A second hard layer provided between the first hard layer and the heat-affected zone and composed of martensite and retained austenite,
A conjugate characterized by having.
前記第1硬質層は、ビッカース硬さがHv600以上であり、
前記熱影響部は、ビッカース硬さがHv200以上Hv400以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の接合体。
The first hard layer has a Vickers hardness of Hv600 or more.
The bonded body according to claim 1, wherein the heat-affected zone has a Vickers hardness of Hv200 or more and Hv400 or less.
前記金属皮膜は、銅、モリブデン、クロム、ニッケルおよびマンガンのうちの少なくとも一つを有する選択添加材をさらに含む
ことを特徴とする請求項1に記載の接合体。
The bonded body according to claim 1, wherein the metal film further contains a selective additive having at least one of copper, molybdenum, chromium, nickel and manganese.
アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材表面に材料粉末を用いて形成される皮膜を積層した接合体の製造方法であって、
鉄を主成分とする前記材料粉末をガスとともに加速し、前記基材表面に固相状態のままで吹き付け、前記基材表面に前処理皮膜を形成する前処理皮膜形成工程と、
前記前処理皮膜の表面に、炭素を塗布する塗布工程と、
前記炭素を塗布した前記前処理皮膜の表面に焼入れ処理を施して金属皮膜を形成する皮膜形成工程と、
を含むことを特徴とする接合体の製造方法。
A method for manufacturing a bonded body in which a film formed by using a material powder is laminated on the surface of a base material containing aluminum or an aluminum alloy as a main component.
A pretreatment film forming step of accelerating the material powder containing iron as a main component together with gas and spraying it on the surface of the base material in a solid state to form a pretreatment film on the surface of the base material.
The coating process of applying carbon to the surface of the pretreatment film and
A film forming step of forming a metal film by quenching the surface of the pretreated film coated with carbon.
A method for producing a bonded body, which comprises.
前記前処理皮膜形成工程は、前記鉄を主成分とし、必須添加材として炭素を含む前記材料粉末を前記基材表面に吹き付ける
ことを特徴とする請求項4に記載の接合体の製造方法。
The method for producing a bonded body according to claim 4, wherein the pretreatment film forming step is spraying the material powder containing the iron as a main component and carbon as an essential additive onto the surface of the base material.
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