JP2769336B2 - 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法Info
- Publication number
- JP2769336B2 JP2769336B2 JP63304516A JP30451688A JP2769336B2 JP 2769336 B2 JP2769336 B2 JP 2769336B2 JP 63304516 A JP63304516 A JP 63304516A JP 30451688 A JP30451688 A JP 30451688A JP 2769336 B2 JP2769336 B2 JP 2769336B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- wear resistance
- aluminum alloy
- aluminum
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車、事務機、一般機械等において、
耐摩耗性の要求される部品材料として使用される耐摩耗
性に優れたアルミニウム合金材の製造方法に関する。
耐摩耗性の要求される部品材料として使用される耐摩耗
性に優れたアルミニウム合金材の製造方法に関する。
従来の技術 周知のように、アルミニウムあるいはアルミニウム合
金は汎用されている鉄系材料等と比較して格段に軽量で
あるのに加え、熱伝導特性に優れ、また耐食性も優れる
ところから、最近では自動車等の各種機械部品として広
く使用されるようになっている。しかしながら、一般に
アルミニウムあるいはアルミニウム合金は鉄系材料と比
較して耐摩耗性が劣り、このことが自動車等における軽
量化等を目的として鉄系部材をAl合金部材に代える際の
大きな障害となっていた。
金は汎用されている鉄系材料等と比較して格段に軽量で
あるのに加え、熱伝導特性に優れ、また耐食性も優れる
ところから、最近では自動車等の各種機械部品として広
く使用されるようになっている。しかしながら、一般に
アルミニウムあるいはアルミニウム合金は鉄系材料と比
較して耐摩耗性が劣り、このことが自動車等における軽
量化等を目的として鉄系部材をAl合金部材に代える際の
大きな障害となっていた。
そこで従来から、耐摩耗性が要求される部位に適用さ
れるアルミニウム合金材の耐摩耗性向上策として、メッ
キや陽極酸化処理、あるいは溶射等の表面処理を施して
耐摩耗性の高い表面処理層を形成する試みがなされてい
るが、いずれも耐摩耗性の要求に対しいまだ充分な満足
を与え得るものではなかった。しかも、いずれの場合も
表面処理層の基材に対する密着性が充分でないところか
ら、高面圧下で使用した場合に充分な耐久性を確保でき
ないという欠点があった。
れるアルミニウム合金材の耐摩耗性向上策として、メッ
キや陽極酸化処理、あるいは溶射等の表面処理を施して
耐摩耗性の高い表面処理層を形成する試みがなされてい
るが、いずれも耐摩耗性の要求に対しいまだ充分な満足
を与え得るものではなかった。しかも、いずれの場合も
表面処理層の基材に対する密着性が充分でないところか
ら、高面圧下で使用した場合に充分な耐久性を確保でき
ないという欠点があった。
この発明は、このような技術的背景のもとでなされた
ものであって、優れた耐摩耗性を有するとともに、高面
圧下で使用した場合にも充分な耐久性を有するアルミニ
ウム合金材料の製作提供を目的とするものである。
ものであって、優れた耐摩耗性を有するとともに、高面
圧下で使用した場合にも充分な耐久性を有するアルミニ
ウム合金材料の製作提供を目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は、アルミニウムまたは
アルミニウム合金基材の表面を、基材外部から供給した
Ge粉末とともに局部的に溶融することにより、Alマトリ
ックスにGe相の晶出した硬質合金化層を前記基材の表面
に形成し、もって耐摩耗性の向上を図らんとするもので
ある。
アルミニウム合金基材の表面を、基材外部から供給した
Ge粉末とともに局部的に溶融することにより、Alマトリ
ックスにGe相の晶出した硬質合金化層を前記基材の表面
に形成し、もって耐摩耗性の向上を図らんとするもので
ある。
基材として用いるアルミニウムまたはアルミニウム合
金の組成は特に限定されるものではなく、JIS1000番台
の純アルミニウムの他、用途に応じて必要とされる機械
的性質、加工特性を有する各種のアルミニウム合金を用
いうる。また基材の形状も、適用される部品の形状に応
じて任意に設計すれば良い。
金の組成は特に限定されるものではなく、JIS1000番台
の純アルミニウムの他、用途に応じて必要とされる機械
的性質、加工特性を有する各種のアルミニウム合金を用
いうる。また基材の形状も、適用される部品の形状に応
じて任意に設計すれば良い。
かかるアルミニウムまたはアルミニウム合金基材の表
面の溶融はレーザビーム、電子ビーム、TIGアーク等の
照射による高密度エネルギー源を用いた溶融手段によれ
ば良い。このような手段を用いることにより、基材表面
層のみを溶融しえて基材への熱影響を少なくでき、基材
の一部のみを局部的に合金化することができる。一般的
にはレーザビームを用いる場合が多く、具体的にはYAG
レーザ（波長1.06μｍ、パルス発振）とかCO2レーザ
（波長10.6μｍ、連続発振）を主に用いる。また、溶融
は耐摩耗性の要求される部位について行えば良いが、そ
の部位が広範囲にわたるときはレーザビーム等のオシレ
ーション幅の調整や、順次的照射により対処すれば良
い。
面の溶融はレーザビーム、電子ビーム、TIGアーク等の
照射による高密度エネルギー源を用いた溶融手段によれ
ば良い。このような手段を用いることにより、基材表面
層のみを溶融しえて基材への熱影響を少なくでき、基材
の一部のみを局部的に合金化することができる。一般的
にはレーザビームを用いる場合が多く、具体的にはYAG
レーザ（波長1.06μｍ、パルス発振）とかCO2レーザ
（波長10.6μｍ、連続発振）を主に用いる。また、溶融
は耐摩耗性の要求される部位について行えば良いが、そ
の部位が広範囲にわたるときはレーザビーム等のオシレ
ーション幅の調整や、順次的照射により対処すれば良
い。
基材表面の溶融は基材外部からGe粉末の供給を伴いつ
つ行う。Ge粉末の供給態様の１つとしては、レーザビー
ム等の照射前に予め所期する部位にGeのコーティング層
を形成しておく場合を挙げうる。コーティング層の形成
はGe粉末をエチルアルコールなど各種バインダーを用い
て塗布することにより行いうる。また、Ge粉末の他の供
給態様として、Geの粉末をレーザビーム等の照射中に溶
融部に直接投入する場合を挙げうる。いずれの方法を用
いても良いが、直接投入方式の場合供給速度の調整等が
面倒であるため、簡便性の点でコーティング方式、特に
バインダーを用いた粉末塗布法が優れている。
つ行う。Ge粉末の供給態様の１つとしては、レーザビー
ム等の照射前に予め所期する部位にGeのコーティング層
を形成しておく場合を挙げうる。コーティング層の形成
はGe粉末をエチルアルコールなど各種バインダーを用い
て塗布することにより行いうる。また、Ge粉末の他の供
給態様として、Geの粉末をレーザビーム等の照射中に溶
融部に直接投入する場合を挙げうる。いずれの方法を用
いても良いが、直接投入方式の場合供給速度の調整等が
面倒であるため、簡便性の点でコーティング方式、特に
バインダーを用いた粉末塗布法が優れている。
上記のように、レーザビーム等の照射により基材表面
をGe粉末と共に溶融した後においては、溶融部分は短時
に凝固しAlマトリックスにGe相が均一、緻密に分散晶出
した合金化層となり、合金化層が全体として高い硬度を
示し、優れた耐摩耗性を具有する。この合金化層の厚さ
はレーザビーム等の照射条件、例えば出力、照射速度、
焦点位置等を変化させることで数十μｍから数mm程度に
まで容易に制御できる。
をGe粉末と共に溶融した後においては、溶融部分は短時
に凝固しAlマトリックスにGe相が均一、緻密に分散晶出
した合金化層となり、合金化層が全体として高い硬度を
示し、優れた耐摩耗性を具有する。この合金化層の厚さ
はレーザビーム等の照射条件、例えば出力、照射速度、
焦点位置等を変化させることで数十μｍから数mm程度に
まで容易に制御できる。
表面に硬質合金化層を形成した基材は、その後必要に
応じて最終製品形状に機械加工し、耐摩耗性部品として
実用に供する。
応じて最終製品形状に機械加工し、耐摩耗性部品として
実用に供する。
発明の効果 以上説明したように、この発明は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金基材の表面を、基材外部から供給し
たGe粉末とともに局部的に溶融することにより、Alマト
リックスにGe相の晶出した硬度の高い合金化層を基材表
面に形成するものであるから、本発明によって製造した
アルミニウム合金材は格段に耐摩耗性に優れたものとな
り、従って自動車等に要請される耐摩耗部品として好適
なものとなしうる。また、合金化層は従来のようなメッ
キ等による表面処理層と異なり、基材と一体的に結合し
ているから、高面圧下で使用した場合にも該層の剥離等
を起こす危険はなく、充分な耐久性を確保しうるものと
なる。
はアルミニウム合金基材の表面を、基材外部から供給し
たGe粉末とともに局部的に溶融することにより、Alマト
リックスにGe相の晶出した硬度の高い合金化層を基材表
面に形成するものであるから、本発明によって製造した
アルミニウム合金材は格段に耐摩耗性に優れたものとな
り、従って自動車等に要請される耐摩耗部品として好適
なものとなしうる。また、合金化層は従来のようなメッ
キ等による表面処理層と異なり、基材と一体的に結合し
ているから、高面圧下で使用した場合にも該層の剥離等
を起こす危険はなく、充分な耐久性を確保しうるものと
なる。
実施例 （比較例１） 第１図に示すように、工業用純Al（A1070）からなる
厚さ7.5mm×幅40mm×長さ100mmの試験片を基材（１）と
して用いた。そしてこの試験片の中央部長手方向に、深
さ0.5mm、幅6mmの浅溝（２）を掘り、該溝に100μｍ径
以下のSi粉末（３）をエチルアルコールをバインダーと
して埋込み状態に塗布した。塗布厚さは約0.5mm、塗布
量は約67mg/cm2であった。
厚さ7.5mm×幅40mm×長さ100mmの試験片を基材（１）と
して用いた。そしてこの試験片の中央部長手方向に、深
さ0.5mm、幅6mmの浅溝（２）を掘り、該溝に100μｍ径
以下のSi粉末（３）をエチルアルコールをバインダーと
して埋込み状態に塗布した。塗布厚さは約0.5mm、塗布
量は約67mg/cm2であった。
次に10kw級CO2レーザ加工機を用いて、前記試験片のS
i粉末塗布部分にレーザビーム（４）を照射し、Si粉末
とその直下の基材Alとを共に溶融した。照射条件は、出
力3kw、試片移動速度100mm/min、焦点位置＋30、ビーム
オシレーション5Hz、5mmとした。
i粉末塗布部分にレーザビーム（４）を照射し、Si粉末
とその直下の基材Alとを共に溶融した。照射条件は、出
力3kw、試片移動速度100mm/min、焦点位置＋30、ビーム
オシレーション5Hz、5mmとした。
レーザビームの照射による溶融後、凝固した試験片の
組織状態を調べたところ、溝部分にはそのほぼ全体にわ
たって厚さ約0.8mmの合金化層（５）が形成されてい
た。かつこの合金化層の硬さはHv200〜350（荷重500g）
であった。しかも、合金化層内及び合金化層と基材Al界
面では割れ及び気孔の発生は全く認められなかった。
組織状態を調べたところ、溝部分にはそのほぼ全体にわ
たって厚さ約0.8mmの合金化層（５）が形成されてい
た。かつこの合金化層の硬さはHv200〜350（荷重500g）
であった。しかも、合金化層内及び合金化層と基材Al界
面では割れ及び気孔の発生は全く認められなかった。
（実施例１） Si粉末の代わりに80μｍ径以下のGe粉末を用いた以外
は比較例１と同一の条件で試験を行ったところ、厚さ約
0.8mmの合金化層が形成されていた。この合金化層の硬
度を調べたところ、Hv300〜400（荷重500g）であった。
は比較例１と同一の条件で試験を行ったところ、厚さ約
0.8mmの合金化層が形成されていた。この合金化層の硬
度を調べたところ、Hv300〜400（荷重500g）であった。
（比較例２） Si粉末の代わりに、100μｍ径以下のSi粉末と80μｍ
径以下のGe粉末との混合粉末を用いた以外は実施例１と
同一の条件で試験を行ったところ、厚さ約0.8mmの合金
化層が形成されていた。この合金化層の硬度を調べたと
ころ、Hv260〜320（荷重500g）であった。
径以下のGe粉末との混合粉末を用いた以外は実施例１と
同一の条件で試験を行ったところ、厚さ約0.8mmの合金
化層が形成されていた。この合金化層の硬度を調べたと
ころ、Hv260〜320（荷重500g）であった。
（比較例３） 上記実施例１及び比較例１、２において基材として用
いた1070アルミニウム合金単体の硬度を調べたところ、
Hv30（荷重5kg）であった。
いた1070アルミニウム合金単体の硬度を調べたところ、
Hv30（荷重5kg）であった。
以上の試験結果からわかるように、本発明によれば、
極めて硬度が高く従って当然に耐摩耗性にも優れた合金
化層を基材表面に有するアルミニウム材料を製造しうる
ことを確認しえた。
極めて硬度が高く従って当然に耐摩耗性にも優れた合金
化層を基材表面に有するアルミニウム材料を製造しうる
ことを確認しえた。
加えて、Si粉末を単独であるいはGe粉末と混合して用
いた場合（比較例１、２）は、合金化層の硬度はHv200
〜350あるいはHv260〜320であるのに対し、Ge粉末を単
独で用いた場合（実施例１）は、合金化層の硬度はHv30
0〜400であることから、Ge粉末を単独で用いることが、
より高硬度の合金化層を形成でき優れていることを確認
しえた。
いた場合（比較例１、２）は、合金化層の硬度はHv200
〜350あるいはHv260〜320であるのに対し、Ge粉末を単
独で用いた場合（実施例１）は、合金化層の硬度はHv30
0〜400であることから、Ge粉末を単独で用いることが、
より高硬度の合金化層を形成でき優れていることを確認
しえた。
第１図はこの発明の実施例における合金化の工程を模式
的に示す斜視図である。 （１）…基材、（３）…Si粉末（Ge粉末、Ge粉末とSi粉
末の混合粉末）、（４）…レーザビーム、（５）…合金
化層。
的に示す斜視図である。 （１）…基材、（３）…Si粉末（Ge粉末、Ge粉末とSi粉
末の混合粉末）、（４）…レーザビーム、（５）…合金
化層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０３ Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０３Ｊ (72)発明者 成願 茂利 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−235087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−219427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−91372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−247379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−79981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−307285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−70136（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−13578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−186415（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 24/00 - 30/00 C23C 4/00 - 6/00 C22C 1/00 - 1/10 B23K 26/00 B23K 9/04 B23K 10/02
Claims (1)
- 【請求項１】アルミニウムまたはアルミニウム合金基材
の表面を、基材外部から供給したGe粉末とともに局部的
に溶融し、もってAlマトリックスにGe相の晶出した硬質
合金化層を前記基材の表面に形成することを特徴とする
耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304516A JP2769336B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304516A JP2769336B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02149679A JPH02149679A (ja) | 1990-06-08 |
| JP2769336B2 true JP2769336B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=17933970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304516A Expired - Fee Related JP2769336B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2769336B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59219427A (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-10 | Toyoda Autom Loom Works Ltd | 摺動材料 |
| DE3435460A1 (de) * | 1984-09-27 | 1986-04-10 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | Verfahren zur herstellung von werkstuecken aus leichtmetall |
| JPS63235087A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-30 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 肉盛溶接方法 |
| JPS63247379A (ja) * | 1987-04-03 | 1988-10-14 | Furukawa Alum Co Ltd | 複合アルミニウム及びアルミニウム合金 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63304516A patent/JP2769336B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02149679A (ja) | 1990-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4949836A (en) | Screw with wear resistant surface | |
| EP3034902B1 (en) | Brake disc and method of manufacturing the same | |
| US20010003227A1 (en) | Light metal cylinder block, method of producing same and device for carrying out the method | |
| CA2254700C (en) | Laser clad pot roll sleeves for galvanizing baths | |
| JPH0525655A (ja) | アルミニウム系母材の表面硬化方法および表面硬化アルミニウム系部材 | |
| US7235144B2 (en) | Method for the formation of a high-strength and wear-resistant composite layer | |
| JP2769339B2 (ja) | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 | |
| US5653021A (en) | Production process of a piston | |
| JP2769335B2 (ja) | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 | |
| JP2769336B2 (ja) | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 | |
| JPS58188585A (ja) | Ａｌ材と異種金属材の接合方法 | |
| JP2769338B2 (ja) | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 | |
| JP2769337B2 (ja) | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 | |
| JP2677412B2 (ja) | アルミニウム材の表面硬化用溶加材 | |
| JP2906012B2 (ja) | アルミニウム材あるいはその合金材の表面硬化方法 | |
| JPS61231151A (ja) | チタン又はチタン合金の表面硬化処理方法 | |
| WO2001016392A3 (de) | Verfahren zur herstellung massiv amorpher schichten an massiven metallischen formkörpern | |
| JP2677413B2 (ja) | アルミニウム材の表面硬化用溶加材 | |
| JP3295357B2 (ja) | アルミニウム材への磁性層形成方法および磁性層を有するアルミニウム材の製造方法 | |
| JP2954258B2 (ja) | アルミニウム材の表面硬化用溶加材の製造方法 | |
| JPH0480991B2 (ja) | ||
| JPH0557480A (ja) | Ａｌ基材料表面への肉盛溶接用複合ワイヤ | |
| JPS63227758A (ja) | 基材を金属化層で被覆する方法および該方法により得られた製品 | |
| JP2935123B2 (ja) | アルミニウム材の表面硬化用溶加材 | |
| JPS6179783A (ja) | 部材表面への黒鉛化層の形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |