JP2987041B2 - 金属製母材表面へのセラミックス層形成方法 - Google Patents
金属製母材表面へのセラミックス層形成方法Info
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- JP2987041B2 JP2987041B2 JP5279393A JP27939393A JP2987041B2 JP 2987041 B2 JP2987041 B2 JP 2987041B2 JP 5279393 A JP5279393 A JP 5279393A JP 27939393 A JP27939393 A JP 27939393A JP 2987041 B2 JP2987041 B2 JP 2987041B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属製の母材表面へセラ
ミックス層を形成する形成方法に関する。この方法は、
例えばミキサー車のミキサー内面等の耐摩耗性を向上さ
せる場合に好適である。
ミックス層を形成する形成方法に関する。この方法は、
例えばミキサー車のミキサー内面等の耐摩耗性を向上さ
せる場合に好適である。
【0002】
【従来の技術】金属製の母材表面の耐摩耗性を向上させ
るべく、母材表面にセラミックス層を形成する場合、P
VD法又はCVD法によることが一般的である。
るべく、母材表面にセラミックス層を形成する場合、P
VD法又はCVD法によることが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、PVD法等に
より母材表面にセラミックス層を形成する場合には、特
殊環境にチャンバー内を維持し、このチャンバー内に母
材を保持しつつセラミックス層を形成しなければならな
い。このため、母材がチャンバー内に収納可能な大きさ
のものに限定されてしまう。
より母材表面にセラミックス層を形成する場合には、特
殊環境にチャンバー内を維持し、このチャンバー内に母
材を保持しつつセラミックス層を形成しなければならな
い。このため、母材がチャンバー内に収納可能な大きさ
のものに限定されてしまう。
【0004】また、上記PVD法等ではセラミックスを
分子レベルで母材表面に付着させていくことから、成膜
速度がさほど早くなく、短時間で十分に厚いセラミック
ス層を形成することができない。そこで、特開平2−1
18083号公報又は特公昭5−24967号公報に記
載のように、金属製の結合用粉末と、セラミックスから
なる被覆粉末とからなる混合粉末を用意し、この混合粉
末をレーザ光により溶融することが考えられる。これら
の方法により、結合用粉末からなる溶湯の表面に被覆粉
末が凝集した状態でその溶湯を凝固させ、これによりビ
ードを形成することができるため、ビード表面に強固に
結合されたセラミックス層を形成することができる。
分子レベルで母材表面に付着させていくことから、成膜
速度がさほど早くなく、短時間で十分に厚いセラミック
ス層を形成することができない。そこで、特開平2−1
18083号公報又は特公昭5−24967号公報に記
載のように、金属製の結合用粉末と、セラミックスから
なる被覆粉末とからなる混合粉末を用意し、この混合粉
末をレーザ光により溶融することが考えられる。これら
の方法により、結合用粉末からなる溶湯の表面に被覆粉
末が凝集した状態でその溶湯を凝固させ、これによりビ
ードを形成することができるため、ビード表面に強固に
結合されたセラミックス層を形成することができる。
【0005】しかしながら、上記特開平2−11808
3号公報記載の方法では、比重7.9のSUS304か
らなる結合用粉末と、比重4.9のTiCからなる被覆
粉末とを採用している。また、特公昭5−24967号
公報記載の方法では、比重2.3のSi等からなる結合
用粉末と、TiCからなる被覆粉末とを採用している。
そして、これらの方法では、結合用粉末が溶融した溶湯
内で対流を生じさせることなく、また溶湯に対する濡れ
性を考慮することなく、比重の違いによって溶湯中で被
覆粉末を浮き上がらせている。このため、これらの方法
では、結合用粉末と被覆粉末との選択が比重によって限
られてしまい、幅広い選択枝の下で所望のセラミックス
層を母材表面に形成することができない。
3号公報記載の方法では、比重7.9のSUS304か
らなる結合用粉末と、比重4.9のTiCからなる被覆
粉末とを採用している。また、特公昭5−24967号
公報記載の方法では、比重2.3のSi等からなる結合
用粉末と、TiCからなる被覆粉末とを採用している。
そして、これらの方法では、結合用粉末が溶融した溶湯
内で対流を生じさせることなく、また溶湯に対する濡れ
性を考慮することなく、比重の違いによって溶湯中で被
覆粉末を浮き上がらせている。このため、これらの方法
では、結合用粉末と被覆粉末との選択が比重によって限
られてしまい、幅広い選択枝の下で所望のセラミックス
層を母材表面に形成することができない。
【0006】本発明は、母材の大きさが限定されず、こ
の母材表面に幅広い選択肢の下で所望のセラミックス層
を比較的短時間で十分に厚く形成可能とすることを解決
すべき課題とする。
の母材表面に幅広い選択肢の下で所望のセラミックス層
を比較的短時間で十分に厚く形成可能とすることを解決
すべき課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の金属製母材表面
へのセラミックス層形成方法は、高靱性金属からなる結
合用粉末と、主としてセラミックスからなり、溶融状態
の該高靱性金属に対して悪い濡れ性を有する被覆粉末と
からなる混合粉末を用意し、該混合粉末を金属製の母材
表面に載置する第1工程と、載置された該混合粉末に高
エネルギー熱源を照射することにより、該結合用粉末を
溶融させるとともに、その溶湯内に生起させた対流を該
被覆粉末に作用させ、もって該被覆粉末が表面に凝集し
た状態で該溶湯を凝固させる第2工程と、を有するとい
う新規な構成を採用している。
へのセラミックス層形成方法は、高靱性金属からなる結
合用粉末と、主としてセラミックスからなり、溶融状態
の該高靱性金属に対して悪い濡れ性を有する被覆粉末と
からなる混合粉末を用意し、該混合粉末を金属製の母材
表面に載置する第1工程と、載置された該混合粉末に高
エネルギー熱源を照射することにより、該結合用粉末を
溶融させるとともに、その溶湯内に生起させた対流を該
被覆粉末に作用させ、もって該被覆粉末が表面に凝集し
た状態で該溶湯を凝固させる第2工程と、を有するとい
う新規な構成を採用している。
【0008】混合粉末は結合用粉末と被覆粉末とからな
る。結合用粉末は高靱性金属からなる。この結合用粉末
としては、例えば、Ni、Ni系合金、Cu、Cu系合
金、Ag、Ag系合金等の粉末を採用することができ
る。被覆粉末は、溶融された高靱性金属との間で悪い濡
れ性を有し、主としてセラミックスからなる。この被覆
粉末としては、(1)TaC(比重:14.5)、Ti
C(比重:4.9)、β−Al2 O3 (比重:3.3)
等のセラミックス粉末そのまま、(2)酸化物でないセ
ラミックス粉末、例えばTaC、TiC等の表面を酸化
処理させた粉末、(3)セラミックス粉末の表面に高靱
性金属と反応せず、しかも融点が高靱性金属より高い金
属をメッキ等により被覆させた粉末を採用することがで
きる。(3)の粉末の具体例としては、表1に掲げる高
靱性金属とセラミックス粉末に被覆させる金属との組合
せを採用することができる。
る。結合用粉末は高靱性金属からなる。この結合用粉末
としては、例えば、Ni、Ni系合金、Cu、Cu系合
金、Ag、Ag系合金等の粉末を採用することができ
る。被覆粉末は、溶融された高靱性金属との間で悪い濡
れ性を有し、主としてセラミックスからなる。この被覆
粉末としては、(1)TaC(比重:14.5)、Ti
C(比重:4.9)、β−Al2 O3 (比重:3.3)
等のセラミックス粉末そのまま、(2)酸化物でないセ
ラミックス粉末、例えばTaC、TiC等の表面を酸化
処理させた粉末、(3)セラミックス粉末の表面に高靱
性金属と反応せず、しかも融点が高靱性金属より高い金
属をメッキ等により被覆させた粉末を採用することがで
きる。(3)の粉末の具体例としては、表1に掲げる高
靱性金属とセラミックス粉末に被覆させる金属との組合
せを採用することができる。
【0009】
【表1】 なお、濡れ性は溶融された高靱性金属との間の接触角θ
(°)で表され、接触角θが90(°)以上であれば悪
い濡れ性を有し、接触角θが90(°)未満であれば良
い濡れ性を有する。
(°)で表され、接触角θが90(°)以上であれば悪
い濡れ性を有し、接触角θが90(°)未満であれば良
い濡れ性を有する。
【0010】高エネルギー熱源としてはレーザ光を採用
することができる。この高エネルギー熱源はオシレート
しつつ混合粉末に照射させることが好ましい。
することができる。この高エネルギー熱源はオシレート
しつつ混合粉末に照射させることが好ましい。
【0011】
【作用】本発明の金属表面へのセラミックス被覆方法で
は、第1工程において、用意された混合粉末を金属製の
母材表面に載置する。そして、第2工程において、載置
された混合粉末に高エネルギー熱源を照射する。このと
き、結合用粉末が溶融して溶湯となり、被覆粉末は溶融
しない。そして、溶湯内の対流が被覆粉末に作用する。
は、第1工程において、用意された混合粉末を金属製の
母材表面に載置する。そして、第2工程において、載置
された混合粉末に高エネルギー熱源を照射する。このと
き、結合用粉末が溶融して溶湯となり、被覆粉末は溶融
しない。そして、溶湯内の対流が被覆粉末に作用する。
【0012】これにより、被覆粉末は、溶湯の表面に浮
上し、溶湯との間で悪い濡れ性を有するため、ほとんど
沈降しない。このため、溶湯の表面に被覆粉末が凝集す
る。この状態で高エネルギー熱源の照射を停止すれば、
この状態でその溶湯を凝固させることができるため、母
材表面にビードが形成され、ビード表面には強固に結合
されたセラミックス層が形成される。このセラミックス
層は被覆粉末が主としてセラミックスからなるため、硬
質である。
上し、溶湯との間で悪い濡れ性を有するため、ほとんど
沈降しない。このため、溶湯の表面に被覆粉末が凝集す
る。この状態で高エネルギー熱源の照射を停止すれば、
この状態でその溶湯を凝固させることができるため、母
材表面にビードが形成され、ビード表面には強固に結合
されたセラミックス層が形成される。このセラミックス
層は被覆粉末が主としてセラミックスからなるため、硬
質である。
【0013】したがって、本発明の方法によれば、従来
のようにチャンバー内でセラミックス層を形成するので
はなく、大気中でセラミックス層を形成することができ
るため、母材の大きさが限定されることはない。また、
本発明の方法では、粒子のままの被覆粉末により母材表
面にセラミックス層を形成していくため、形成速度が比
較的早く、短時間で十分に厚いセラミックス層を形成す
ることができる。特に、混合粉末を母材表面に載置する
量を増加させれば同一厚さのセラミックス層をもつ厚い
ビードを形成することができ、混合粉末中における被覆
粉末の割合を増加させれば同一厚さのビードで厚いセラ
ミックス層を形成することができる。
のようにチャンバー内でセラミックス層を形成するので
はなく、大気中でセラミックス層を形成することができ
るため、母材の大きさが限定されることはない。また、
本発明の方法では、粒子のままの被覆粉末により母材表
面にセラミックス層を形成していくため、形成速度が比
較的早く、短時間で十分に厚いセラミックス層を形成す
ることができる。特に、混合粉末を母材表面に載置する
量を増加させれば同一厚さのセラミックス層をもつ厚い
ビードを形成することができ、混合粉末中における被覆
粉末の割合を増加させれば同一厚さのビードで厚いセラ
ミックス層を形成することができる。
【0014】さらに、本発明の方法では、結合用粉末が
溶融した溶湯内で対流を生じさせ、この対流と濡れ性の
悪さとによって被覆粉末を表面に凝集させており、比重
の違いによって被覆粉末を表面に凝集させているのでは
ない。このため、この方法では、結合用粉末と被覆粉末
との選択が比重によって限られることはない。高エネル
ギー熱源をオシレートしつつ混合粉末に照射した場合に
は、結合用粉末の溶湯内で対流がより盛んに生じる。こ
のため、この場合には、混合粉末中における被覆粉末の
割合が小さくても、高い面積率でセラミックス層を形成
することができる。
溶融した溶湯内で対流を生じさせ、この対流と濡れ性の
悪さとによって被覆粉末を表面に凝集させており、比重
の違いによって被覆粉末を表面に凝集させているのでは
ない。このため、この方法では、結合用粉末と被覆粉末
との選択が比重によって限られることはない。高エネル
ギー熱源をオシレートしつつ混合粉末に照射した場合に
は、結合用粉末の溶湯内で対流がより盛んに生じる。こ
のため、この場合には、混合粉末中における被覆粉末の
割合が小さくても、高い面積率でセラミックス層を形成
することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。 〔第1工程〕図1に示すように、SS41からなる母材
1を用意する。また、結合用粉末2aとして、Ni系合
金(Ni−15Cr−0.3C−5Si−0.7B−5
Fe−2W、比重:8.13)のガスアトマイズ粉を用
意する。さらに、被覆粉末2bとして、TaC粉末の表
面を酸化処理させた粉末(平均粒径:50μm、比重:
14.5、溶融Ni系合金との接触角θ:90°)を用
意する。92重量%の結合用粉末2aと8重量%の被覆
粉末2bとを混合し、混合粉末2を得る。
照しつつ説明する。 〔第1工程〕図1に示すように、SS41からなる母材
1を用意する。また、結合用粉末2aとして、Ni系合
金(Ni−15Cr−0.3C−5Si−0.7B−5
Fe−2W、比重:8.13)のガスアトマイズ粉を用
意する。さらに、被覆粉末2bとして、TaC粉末の表
面を酸化処理させた粉末(平均粒径:50μm、比重:
14.5、溶融Ni系合金との接触角θ:90°)を用
意する。92重量%の結合用粉末2aと8重量%の被覆
粉末2bとを混合し、混合粉末2を得る。
【0016】この混合粉末2をタンク3に投入し、タン
ク3とホースにより接続された供給装置4より混合粉末
2を母材1の表面に載置する。供給装置4は、図示しな
い歯車が所定回転することにより、混合粉末2の供給量
を回転数に応じて変化可能になされている。 〔第2工程〕載置された混合粉末2にレーザ光5を照射
する。このときの条件を表2に示す。
ク3とホースにより接続された供給装置4より混合粉末
2を母材1の表面に載置する。供給装置4は、図示しな
い歯車が所定回転することにより、混合粉末2の供給量
を回転数に応じて変化可能になされている。 〔第2工程〕載置された混合粉末2にレーザ光5を照射
する。このときの条件を表2に示す。
【0017】
【表2】 このとき、図2(A)に示すように、結合用粉末2aが
溶融して溶湯2aとなり、被覆粉末2bは溶融しない。
そして、溶湯2a内の対流が被覆粉末2bに作用する。
ここで、レーザ光5をオシレートしつつ混合粉末2に照
射しているため、溶湯2a内で対流が盛んに生じる。
溶融して溶湯2aとなり、被覆粉末2bは溶融しない。
そして、溶湯2a内の対流が被覆粉末2bに作用する。
ここで、レーザ光5をオシレートしつつ混合粉末2に照
射しているため、溶湯2a内で対流が盛んに生じる。
【0018】溶湯2a内の被覆粉末2bは、上昇方向の
対流により、溶湯2aの表面側に浮上し、図2(B)に
示すように、一部の被覆粉末2bが溶湯2aの表面に到
達する。なお、レーザ光5の照射が終了した部位では、
溶湯2aの底部から凝固(凝固界面を符号Sで示す。)
が始まる。表面に到達した被覆粉末2bは、図2(C)
に示すように、溶湯2aとの間で悪い濡れ性を有するこ
とで大気と接触し、表面張力によって溶湯2aの表面に
保持される。表面に到達しなかった被覆粉末2bは、図
2(D)に示すように、下降方向の対流により、凝固界
面S近くまで下降し、上昇方向の対流に乗れば、再度溶
湯2aの表面側に浮上していく。
対流により、溶湯2aの表面側に浮上し、図2(B)に
示すように、一部の被覆粉末2bが溶湯2aの表面に到
達する。なお、レーザ光5の照射が終了した部位では、
溶湯2aの底部から凝固(凝固界面を符号Sで示す。)
が始まる。表面に到達した被覆粉末2bは、図2(C)
に示すように、溶湯2aとの間で悪い濡れ性を有するこ
とで大気と接触し、表面張力によって溶湯2aの表面に
保持される。表面に到達しなかった被覆粉末2bは、図
2(D)に示すように、下降方向の対流により、凝固界
面S近くまで下降し、上昇方向の対流に乗れば、再度溶
湯2aの表面側に浮上していく。
【0019】凝固界面Sまで下降した被覆粉末2bは、
図2(E)に示すように、凝固界面Sにトラップされ
る。このとき、溶湯2a及び被覆粉末2bが形成するビ
ードBの上方まで凝固界面Sが進展しているので、凝固
界面Sにトラップされた被覆粉末2bはビードBの底部
に止まることはない。かかる動作が繰り返され、溶湯2
aの表面に被覆粉末2bが凝集する。そして、図2
(F)に示すように、この状態で溶湯2a全体が凝固
し、母材1表面にビードBが形成される。このため、図
3に示すように、母材1表面上のビードB表面にはNi
系合金によって強固に結合されたセラミックス層2bが
形成される。そして、このビードBは、母材1がSS4
1であり、セラミックス層2bを結合する結合用粉末2
aがNi系合金であるため、母材1に強固に結合されて
いる。かかるセラミックス層2bはクラック発生後も剥
離を生じにくいものであった。また、このセラミックス
層2bは被覆粉末2bが主としてTaCからなるため、
Hv1800以上と硬質であった。
図2(E)に示すように、凝固界面Sにトラップされ
る。このとき、溶湯2a及び被覆粉末2bが形成するビ
ードBの上方まで凝固界面Sが進展しているので、凝固
界面Sにトラップされた被覆粉末2bはビードBの底部
に止まることはない。かかる動作が繰り返され、溶湯2
aの表面に被覆粉末2bが凝集する。そして、図2
(F)に示すように、この状態で溶湯2a全体が凝固
し、母材1表面にビードBが形成される。このため、図
3に示すように、母材1表面上のビードB表面にはNi
系合金によって強固に結合されたセラミックス層2bが
形成される。そして、このビードBは、母材1がSS4
1であり、セラミックス層2bを結合する結合用粉末2
aがNi系合金であるため、母材1に強固に結合されて
いる。かかるセラミックス層2bはクラック発生後も剥
離を生じにくいものであった。また、このセラミックス
層2bは被覆粉末2bが主としてTaCからなるため、
Hv1800以上と硬質であった。
【0020】このため、この方法によれば、従来のよう
にチャンバー内でセラミックス層2bを形成するのでは
なく、大気中でセラミックス層2bを形成することがで
きるため、母材1を大きさで限定する必要がないことが
わかる。また、この方法では、粒子のままの被覆粉末2
bにより母材1表面にセラミックス層2bを形成してい
るため、またレーザ光5の処理速度を早めることも可能
であることから、形成速度が比較的早く、短時間で十分
に厚いセラミックス層2bを形成できることがわかる。
にチャンバー内でセラミックス層2bを形成するのでは
なく、大気中でセラミックス層2bを形成することがで
きるため、母材1を大きさで限定する必要がないことが
わかる。また、この方法では、粒子のままの被覆粉末2
bにより母材1表面にセラミックス層2bを形成してい
るため、またレーザ光5の処理速度を早めることも可能
であることから、形成速度が比較的早く、短時間で十分
に厚いセラミックス層2bを形成できることがわかる。
【0021】したがって、この方法を採用すれば、耐摩
耗性を向上させた例えばバルブシートを大量に製造する
ことができることがわかる。また、この方法では、結合
用粉末2aの溶湯2a内で対流を生じさせ、この対流と
濡れ性の悪さとによって被覆粉末2bを表面に凝集させ
ており、比重の違いによって被覆粉末2bを表面に凝集
させているのではない。このため、この方法では、結合
用粉末2aと被覆粉末2bとの選択が比重によって限ら
れることはない。したがって、幅広い選択肢の下で所望
のセラミックス層2bを母材1表面に形成できることが
わかる。 (試験1)上記供給装置4の歯車の回転数を変化させる
ことにより、母材1表面に載置する混合粉末2の供給量
を変化させる。また、混合粉末2中における被覆粉末2
bの割合を変化させる。他の条件を実施例と同一とし
て、ビードBを形成し、被覆粉末2bの量(wt%)と
ビードB全体及びビードB表面における被覆粉末2bの
個数との関係を求める。
耗性を向上させた例えばバルブシートを大量に製造する
ことができることがわかる。また、この方法では、結合
用粉末2aの溶湯2a内で対流を生じさせ、この対流と
濡れ性の悪さとによって被覆粉末2bを表面に凝集させ
ており、比重の違いによって被覆粉末2bを表面に凝集
させているのではない。このため、この方法では、結合
用粉末2aと被覆粉末2bとの選択が比重によって限ら
れることはない。したがって、幅広い選択肢の下で所望
のセラミックス層2bを母材1表面に形成できることが
わかる。 (試験1)上記供給装置4の歯車の回転数を変化させる
ことにより、母材1表面に載置する混合粉末2の供給量
を変化させる。また、混合粉末2中における被覆粉末2
bの割合を変化させる。他の条件を実施例と同一とし
て、ビードBを形成し、被覆粉末2bの量(wt%)と
ビードB全体及びビードB表面における被覆粉末2bの
個数との関係を求める。
【0022】粉末供給量が0.44g/秒のときにおけ
る結果を図4に示す。粉末供給量が0.27g/秒のと
きにおける結果を図5に示す。また、混合粉末2中にお
ける被覆粉末2bの割合が8wt%のときのビードB表
面の状態を図6(A)に示す。混合粉末2中における被
覆粉末2bの割合が8wt%以上のときのビードB表面
の状態を図6(B)に示す。図6(A)では、被覆粉末
2bの粒径がセラミックス層2bの厚さである。
る結果を図4に示す。粉末供給量が0.27g/秒のと
きにおける結果を図5に示す。また、混合粉末2中にお
ける被覆粉末2bの割合が8wt%のときのビードB表
面の状態を図6(A)に示す。混合粉末2中における被
覆粉末2bの割合が8wt%以上のときのビードB表面
の状態を図6(B)に示す。図6(A)では、被覆粉末
2bの粒径がセラミックス層2bの厚さである。
【0023】図4、図5及び図6より、混合粉末2中に
おける被覆粉末2bの割合が8wt%のときにビードB
表面での被覆粉末2bの面積率が100%になっている
ため、それ以上被覆粉末2bを混合することにより、セ
ラミックス層2bの厚さを増加できることがわかる。し
たがって、この方法では、セラミックス層2bの面積率
及び厚さを容易に変化させうることがわかる。 (試験2)レーザ光5をオシレートしつつ混合粉末2に
照射した場合と、レーザ光5をオシレートすることなく
混合粉末2に照射した場合とについて、被覆粉末2bの
量(wt%)とビードB内における被覆粉末2b個数と
の関係を求める。他の条件を実施例と同一として、ビー
ドBを形成する。結果を図7に示す。図7では、オシレ
ートした場合を実線、オシレートしない場合を一点鎖線
で示す。
おける被覆粉末2bの割合が8wt%のときにビードB
表面での被覆粉末2bの面積率が100%になっている
ため、それ以上被覆粉末2bを混合することにより、セ
ラミックス層2bの厚さを増加できることがわかる。し
たがって、この方法では、セラミックス層2bの面積率
及び厚さを容易に変化させうることがわかる。 (試験2)レーザ光5をオシレートしつつ混合粉末2に
照射した場合と、レーザ光5をオシレートすることなく
混合粉末2に照射した場合とについて、被覆粉末2bの
量(wt%)とビードB内における被覆粉末2b個数と
の関係を求める。他の条件を実施例と同一として、ビー
ドBを形成する。結果を図7に示す。図7では、オシレ
ートした場合を実線、オシレートしない場合を一点鎖線
で示す。
【0024】図7より、オシレートした場合には混合粉
末2中における被覆粉末2bの割合が8wt%でビード
B表面での被覆粉末2bの面積率が100%になるのに
対し、オシレートしない場合には混合粉末2中における
被覆粉末2bの割合が12wt%でビードB表面での被
覆粉末2bの面積率が100%になることがわかる。し
たがって、レーザ光5をオシレートしつつ混合粉末2に
照射した場合には、混合粉末2中における被覆粉末2b
の割合が小さくても、高い面積率でセラミックス層2b
を形成できることがわかる。 (試験3)良い濡れ性の被覆粉末2bとして、表面を酸
化処理させないTaC粉末(平均粒径:50μm、比
重:14.5、溶融Ni系合金との接触角θ:約50
°)を用意する。そして、実施例1の悪い濡れ性の被覆
粉末2bを用いた場合とともに、被覆粉末2bの量(w
t%)とビードB内における被覆粉末2b個数との関係
を求める。他の条件は実施例1と同一として、ビードB
を形成する。結果を図8に示す。図8では、悪い濡れ性
の被覆粉末2bを用いた場合を実線、良い濡れ性の被覆
粉末2bを用いた場合を二点鎖線で示す。
末2中における被覆粉末2bの割合が8wt%でビード
B表面での被覆粉末2bの面積率が100%になるのに
対し、オシレートしない場合には混合粉末2中における
被覆粉末2bの割合が12wt%でビードB表面での被
覆粉末2bの面積率が100%になることがわかる。し
たがって、レーザ光5をオシレートしつつ混合粉末2に
照射した場合には、混合粉末2中における被覆粉末2b
の割合が小さくても、高い面積率でセラミックス層2b
を形成できることがわかる。 (試験3)良い濡れ性の被覆粉末2bとして、表面を酸
化処理させないTaC粉末(平均粒径:50μm、比
重:14.5、溶融Ni系合金との接触角θ:約50
°)を用意する。そして、実施例1の悪い濡れ性の被覆
粉末2bを用いた場合とともに、被覆粉末2bの量(w
t%)とビードB内における被覆粉末2b個数との関係
を求める。他の条件は実施例1と同一として、ビードB
を形成する。結果を図8に示す。図8では、悪い濡れ性
の被覆粉末2bを用いた場合を実線、良い濡れ性の被覆
粉末2bを用いた場合を二点鎖線で示す。
【0025】図8より、悪い濡れ性の被覆粉末2bを用
いた場合には、混合粉末2中における被覆粉末2bの割
合が8wt%でビードB表面での被覆粉末2bの面積率
が100%になるのに対し、良い濡れ性の被覆粉末2b
を用いた場合には、TaC粉末の比重がNi系合金より
大きいことから、混合粉末2中における被覆粉末2bの
割合にかかわらず、ビードB表面での被覆粉末2bの面
積率が100%にならないことがわかる。
いた場合には、混合粉末2中における被覆粉末2bの割
合が8wt%でビードB表面での被覆粉末2bの面積率
が100%になるのに対し、良い濡れ性の被覆粉末2b
を用いた場合には、TaC粉末の比重がNi系合金より
大きいことから、混合粉末2中における被覆粉末2bの
割合にかかわらず、ビードB表面での被覆粉末2bの面
積率が100%にならないことがわかる。
【0026】したがって、悪い濡れ性の被覆粉末2bを
用いた場合には、溶湯2aの対流にとともに被覆粉末2
bが溶湯2aの表面に凝集し、ビードB表面に高い面積
率でセラミックス層2bを形成できることがわかる。な
お、母材1表面上に平滑なセラミックス層2bを大きな
面積で確保したい場合には、まず図9(A)に示すよう
に、ビードBを多層盛りする。このとき、レーザ光5を
ウィビングすれば、やや平滑なビードBが得られる。そ
して、破線に示すように、多層盛りのビードBを切削す
ることにより平滑加工すれば、図9(B)に示すよう
に、平滑かつ大面積のセラミックス層2bが得られる。
用いた場合には、溶湯2aの対流にとともに被覆粉末2
bが溶湯2aの表面に凝集し、ビードB表面に高い面積
率でセラミックス層2bを形成できることがわかる。な
お、母材1表面上に平滑なセラミックス層2bを大きな
面積で確保したい場合には、まず図9(A)に示すよう
に、ビードBを多層盛りする。このとき、レーザ光5を
ウィビングすれば、やや平滑なビードBが得られる。そ
して、破線に示すように、多層盛りのビードBを切削す
ることにより平滑加工すれば、図9(B)に示すよう
に、平滑かつ大面積のセラミックス層2bが得られる。
【0027】また、母材1をFC23として実施例と同
様に適用した場合にも、同様の効果が得られた。
様に適用した場合にも、同様の効果が得られた。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の金属製母
材表面へのセラミックス層形成方法では、特許請求の範
囲記載の構成を採用しているため、母材の大きさを限定
することなく、この母材表面にセラミックス層を比較的
短時間で十分に厚く形成することができる。
材表面へのセラミックス層形成方法では、特許請求の範
囲記載の構成を採用しているため、母材の大きさを限定
することなく、この母材表面にセラミックス層を比較的
短時間で十分に厚く形成することができる。
【0029】したがって、この方法を採用すれば、耐摩
耗性を向上させた例えばバルブシートを大量に製造する
ことができる。また、この方法では、結合用粉末が溶融
した溶湯内で対流を生じさせることにより被覆粉末を表
面に凝集させているため、結合用粉末と被覆粉末との選
択が比重によって限られることはなく、幅広い選択肢の
下で所望のセラミックス層を母材表面に形成することが
できる。
耗性を向上させた例えばバルブシートを大量に製造する
ことができる。また、この方法では、結合用粉末が溶融
した溶湯内で対流を生じさせることにより被覆粉末を表
面に凝集させているため、結合用粉末と被覆粉末との選
択が比重によって限られることはなく、幅広い選択肢の
下で所望のセラミックス層を母材表面に形成することが
できる。
【図1】実施例の方法を模式的に示す側面図である。
【図2】実施例の方法において、溶湯内での被覆粉末の
挙動を示す模式断面図である。
挙動を示す模式断面図である。
【図3】実施例の方法により得られたセラミックス層を
含むビードを示し、(A)は斜視図、(B)は(A)の
b方向での模式断面図、(C)は(A)のc方向での平
面図である。
含むビードを示し、(A)は斜視図、(B)は(A)の
b方向での模式断面図、(C)は(A)のc方向での平
面図である。
【図4】試験1において、被覆粉末量とビードにおける
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
【図5】試験1において、被覆粉末量とビードにおける
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
【図6】試験1により得られたセラミックス層を含むビ
ードの模式断面図である。
ードの模式断面図である。
【図7】試験2において、被覆粉末量とビードにおける
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
【図8】試験3において、被覆粉末量とビードにおける
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
被覆粉末の個数との関係を示すグラフである。
【図9】他の実施例により得られたビードの模式断面図
である。
である。
1…母材 2…混合粉末 2a…
結合用粉末(溶湯) 2b…被覆粉末 5…レーザ光(高エネルギー熱
源)
結合用粉末(溶湯) 2b…被覆粉末 5…レーザ光(高エネルギー熱
源)
Claims (2)
- 【請求項1】高靱性金属からなる結合用粉末と、主とし
てセラミックスからなり、溶融状態の該高靱性金属に対
して悪い濡れ性を有する被覆粉末とからなる混合粉末を
用意し、該混合粉末を金属製の母材表面に載置する第1
工程と、 載置された該混合粉末に高エネルギー熱源を照射するこ
とにより、該結合用粉末を溶融させるとともに、その溶
湯内に生起させた対流を該被覆粉末に作用させ、もって
該被覆粉末が表面に凝集した状態で該溶湯を凝固させる
第2工程と、を有することを特徴とする金属製母材表面
へのセラミックス層形成方法。 - 【請求項2】高エネルギー熱源をオシレートさせて混合
粉末に照射することを特徴とする請求項1記載の金属製
母材表面へのセラミックス層形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5279393A JP2987041B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 金属製母材表面へのセラミックス層形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5279393A JP2987041B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 金属製母材表面へのセラミックス層形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07126862A JPH07126862A (ja) | 1995-05-16 |
JP2987041B2 true JP2987041B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=17610505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5279393A Expired - Fee Related JP2987041B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 金属製母材表面へのセラミックス層形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2987041B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107971607A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-01 | 大连威尔博合金科技有限公司 | 一种金属粉末与陶瓷粉末混合堆焊装置 |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP5279393A patent/JP2987041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07126862A (ja) | 1995-05-16 |
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