JP3295357B2 - 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 - Google Patents
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Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウム材
の表面に磁性層を形成する方法、およびに磁性層を有す
るアルミニウム材の製造方法に関する。
の表面に磁性層を形成する方法、およびに磁性層を有す
るアルミニウム材の製造方法に関する。
【０００２】なお、この明細書において「アルミニウ
ム」の語は、アルミニウムおよびその合金の両方を含む
ものとする。
ム」の語は、アルミニウムおよびその合金の両方を含む
ものとする。
【０００３】
【従来の技術】アルミニウムは、軽量であり熱伝導性お
よび電気伝導性に優れているものの、非磁性材料である
ために使用できる範囲が限られていた。一方、鉄系材料
は磁性体の代表的なものであり、電磁調理器や浮上輸送
車輌用レール等の電磁機器の分野に使用されているが、
製品や構造体の軽量化に伴い部材の軽量化が望まれてい
る。
よび電気伝導性に優れているものの、非磁性材料である
ために使用できる範囲が限られていた。一方、鉄系材料
は磁性体の代表的なものであり、電磁調理器や浮上輸送
車輌用レール等の電磁機器の分野に使用されているが、
製品や構造体の軽量化に伴い部材の軽量化が望まれてい
る。
【０００４】そこで、アルミニウム基材の表面に、磁性
層を形成し、軽量性と磁性との両方を具有する各種部材
の製造が試みられている。
層を形成し、軽量性と磁性との両方を具有する各種部材
の製造が試みられている。
【０００５】アルミニウム基材の表面に磁性層を形成す
る方法としては、基材表面にＦｅ、Ｃｏ等の磁性材料を
溶射する方法、肉盛溶接する方法、クラッドする方法な
どが行われている。
る方法としては、基材表面にＦｅ、Ｃｏ等の磁性材料を
溶射する方法、肉盛溶接する方法、クラッドする方法な
どが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁性材
料を溶射する方法は磁性層の密着性が悪いという問題点
があった。また、肉盛溶接する方法は、密着性は良いが
Ｆｅ2Ａｌ5、ＦｅＡｌ3、ＣｏＡｌ3、Ｃｏ2Ａｌ9等の金
属間化合物が生成されるために脆くなり、また磁性体で
あるＦｅやＣｏが希釈されるために磁性が低下するとい
う問題点があった。また、クラッドする方法は、局部的
にクラッドすることが難しく、特に複雑形状の基材への
磁性層付与は困難であるという問題点があった。
料を溶射する方法は磁性層の密着性が悪いという問題点
があった。また、肉盛溶接する方法は、密着性は良いが
Ｆｅ2Ａｌ5、ＦｅＡｌ3、ＣｏＡｌ3、Ｃｏ2Ａｌ9等の金
属間化合物が生成されるために脆くなり、また磁性体で
あるＦｅやＣｏが希釈されるために磁性が低下するとい
う問題点があった。また、クラッドする方法は、局部的
にクラッドすることが難しく、特に複雑形状の基材への
磁性層付与は困難であるという問題点があった。
【０００７】なお、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金の強磁性体
も存在するものの、著しく加工性が劣るという欠点があ
り、構造部材としては使用できない。
も存在するものの、著しく加工性が劣るという欠点があ
り、構造部材としては使用できない。
【０００８】そのため、軽量性と磁性の両者を具有する
軽量磁性体の製造については、アルミニウム基材を所要
形状に加工したのちその表面に磁性層を形成する方法で
あって、局部的に良好な磁性層を形成しうる方法が希求
されている。
軽量磁性体の製造については、アルミニウム基材を所要
形状に加工したのちその表面に磁性層を形成する方法で
あって、局部的に良好な磁性層を形成しうる方法が希求
されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明のアルミニウム
材への磁性層形成方法は、前記目的を達成するために、
アルミニウム基材（２）の表面に磁性材料粉末（１４）
を供給するとともに、該アルミニウム基材（２）の表層
部および磁性材料粉末（１４）を加熱溶融することによ
り、これらの合金からなる磁性層（３）を形成する方法
であって、アーク（１２）を発生させるとともに、キャ
リアガス（１３）により所定量の磁性材料粉末（１４）
を供給するトーチ（１）を用い、このトーチ（１）をア
ルミニウム基材（２）上を移動させることにより、基材
（２）表面に磁性材料粉末（１４）を供給しつつ、基材
（２）の表層部および磁性材料粉末（１４）を溶融させ
て磁性層（３）を形成し、かつ前記磁性層（３）とし
て、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金
またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのいずれか
の合金層を形成することを特徴とする。
材への磁性層形成方法は、前記目的を達成するために、
アルミニウム基材（２）の表面に磁性材料粉末（１４）
を供給するとともに、該アルミニウム基材（２）の表層
部および磁性材料粉末（１４）を加熱溶融することによ
り、これらの合金からなる磁性層（３）を形成する方法
であって、アーク（１２）を発生させるとともに、キャ
リアガス（１３）により所定量の磁性材料粉末（１４）
を供給するトーチ（１）を用い、このトーチ（１）をア
ルミニウム基材（２）上を移動させることにより、基材
（２）表面に磁性材料粉末（１４）を供給しつつ、基材
（２）の表層部および磁性材料粉末（１４）を溶融させ
て磁性層（３）を形成し、かつ前記磁性層（３）とし
て、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金
またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのいずれか
の合金層を形成することを特徴とする。
【００１０】本願発明によって形成する磁性層（３）
は、アルミニウム基材（２）と外部から供給される磁性
材料粉末（１４）との合金化層であるから、その組成は
アルミニウム基材（２）および磁性材料粉末（１４）の
組成によって決定される。しかし、基材（２）の組成
は、基材（２）としての加工性や成形性を確保する必要
があり、また用途により組成範囲も自ずと限定されるた
め、磁性層をＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓ
ｉ系合金またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちの
いずれの合金層とするかは、概ね外部から供給する磁性
材料粉末（１４）の選定に委ねられる。例えば、基材
（２）として純アルミニウムを使用する場合は、磁性材
料粉末としてＦｅにＣｒおよび／またはＳｉを組み合わ
せた単体の混合粉末、あるいはこれらの所要組成の合金
粉末として供給する。また、基材（２）としてＡｌ−Ｓ
ｉ系合金を使用する場合は、Ｆｅ、Ｃｒを供給し、さら
にＳｉ濃度を高くする場合はＳｉも供給する。また、Ｆ
ｅ、Ｃｒの両方を供給する場合は、Ｆｅ、Ｃｒの比率に
よりＳＵＳ４３０の粉末を使用することが磁性層（３）
形成作業を容易にする点で好ましい。
は、アルミニウム基材（２）と外部から供給される磁性
材料粉末（１４）との合金化層であるから、その組成は
アルミニウム基材（２）および磁性材料粉末（１４）の
組成によって決定される。しかし、基材（２）の組成
は、基材（２）としての加工性や成形性を確保する必要
があり、また用途により組成範囲も自ずと限定されるた
め、磁性層をＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓ
ｉ系合金またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちの
いずれの合金層とするかは、概ね外部から供給する磁性
材料粉末（１４）の選定に委ねられる。例えば、基材
（２）として純アルミニウムを使用する場合は、磁性材
料粉末としてＦｅにＣｒおよび／またはＳｉを組み合わ
せた単体の混合粉末、あるいはこれらの所要組成の合金
粉末として供給する。また、基材（２）としてＡｌ−Ｓ
ｉ系合金を使用する場合は、Ｆｅ、Ｃｒを供給し、さら
にＳｉ濃度を高くする場合はＳｉも供給する。また、Ｆ
ｅ、Ｃｒの両方を供給する場合は、Ｆｅ、Ｃｒの比率に
よりＳＵＳ４３０の粉末を使用することが磁性層（３）
形成作業を容易にする点で好ましい。
【００１１】また、磁性層（３）の合金組成に関し、十
分な磁性を確保するためにＦｅ濃度は３０〜７０wt％が
好ましい。また、ＣｒまたはＳｉは耐食性およびアルミ
ニウムとの界面の密着性の向上、さらにＳｉは磁性の向
上のために必要であり、濃度はＣｒ１〜１５wt％、Ｓｉ
１〜１５wt％が好ましい。なお、磁性層をＡｌ−Ｆｅ−
Ｃｒ−Ｓｉ合金とするのが、割れもなく磁性も強い点で
好ましい。
分な磁性を確保するためにＦｅ濃度は３０〜７０wt％が
好ましい。また、ＣｒまたはＳｉは耐食性およびアルミ
ニウムとの界面の密着性の向上、さらにＳｉは磁性の向
上のために必要であり、濃度はＣｒ１〜１５wt％、Ｓｉ
１〜１５wt％が好ましい。なお、磁性層をＡｌ−Ｆｅ−
Ｃｒ−Ｓｉ合金とするのが、割れもなく磁性も強い点で
好ましい。
【００１２】また、溶融熱源として用いるプラズマアー
ク等の各種アーク熱源（１２）は、熱源の入力密度の比
較的高いエネルギー密度熱源である。高エネルギー密度
熱源であるアーク熱源（１２）を用いることにより局部
的な高温加熱が可能であるから、アルミニウム基材の任
意の位置に供給した磁性材料（１４）を基材（２）の表
層部とともに溶融し、これらの合金層を形成することが
できる。そして、このような合金化により、基材に対す
る密着性が高くかつ強い磁性層（３）が得られる。
ク等の各種アーク熱源（１２）は、熱源の入力密度の比
較的高いエネルギー密度熱源である。高エネルギー密度
熱源であるアーク熱源（１２）を用いることにより局部
的な高温加熱が可能であるから、アルミニウム基材の任
意の位置に供給した磁性材料（１４）を基材（２）の表
層部とともに溶融し、これらの合金層を形成することが
できる。そして、このような合金化により、基材に対す
る密着性が高くかつ強い磁性層（３）が得られる。
【００１３】この発明の磁性層を有するアルミニウム材
の製造方法は、アーク（１２）を発生させるとともに、
キャリアガス（１３）により所定量の磁性材料粉末（１
４）を供給するトーチ（１）を用い、このトーチ（１）
をアルミニウム基材（２）上を移動させることにより、
基材（２）表面に磁性材料粉末（１４）を供給しつつ、
基材（２）の表層部および磁性材料粉末（１４）を溶融
させて、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系
合金またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのいず
れかの合金からなる磁性層（３）を形成することを特徴
とする。
の製造方法は、アーク（１２）を発生させるとともに、
キャリアガス（１３）により所定量の磁性材料粉末（１
４）を供給するトーチ（１）を用い、このトーチ（１）
をアルミニウム基材（２）上を移動させることにより、
基材（２）表面に磁性材料粉末（１４）を供給しつつ、
基材（２）の表層部および磁性材料粉末（１４）を溶融
させて、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系
合金またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのいず
れかの合金からなる磁性層（３）を形成することを特徴
とする。
【００１４】前記磁性層を有するアルミニウム材の製造
方法において、前記磁性材料粉末は 、ＳＵＳ４３０粉末
であることが好ましい。
方法において、前記磁性材料粉末は 、ＳＵＳ４３０粉末
であることが好ましい。
【００１５】
【実施例】次に、この発明の方法について図面を参照し
つつ説明する。
つつ説明する。
【００１６】図１は、本発明の方法に基づいてアルミニ
ウム基材の表面に磁性層を形成する方法を示すものであ
る。この図において、（１）は、タングステン電極（１
１）とアルミニウム基材（２）との間にプラズマアーク
（１２）を発生させるとともに、キャリアガス（１３）
により所定量の磁性材料粉末（１４）を供給するトーチ
である。そして、このトーチ（１）をアルミニウム基材
（２）上を移動させることにより、基材（２）表面に磁
性材料粉末（１４）を供給しつつ、基材（２）の表層部
および磁性材料粉末（１４）を溶融させ、これらの合金
層（３）、即ち磁性層を形成する。なお、（１５）は電
源である。
ウム基材の表面に磁性層を形成する方法を示すものであ
る。この図において、（１）は、タングステン電極（１
１）とアルミニウム基材（２）との間にプラズマアーク
（１２）を発生させるとともに、キャリアガス（１３）
により所定量の磁性材料粉末（１４）を供給するトーチ
である。そして、このトーチ（１）をアルミニウム基材
（２）上を移動させることにより、基材（２）表面に磁
性材料粉末（１４）を供給しつつ、基材（２）の表層部
および磁性材料粉末（１４）を溶融させ、これらの合金
層（３）、即ち磁性層を形成する。なお、（１５）は電
源である。
【００１７】上記装置を用いて、アルミニウム基材の表
面に磁性層を形成する実験を行った。アルミニウム基材
は、表１に示す３種類の組成のものでいずれも厚さ１０
mmのものを使用し、磁性材料粉末として表１に示す４種
類のものを使用した。なお、実施例２については、２種
類の粉末を同量で混合したものを使用した。
面に磁性層を形成する実験を行った。アルミニウム基材
は、表１に示す３種類の組成のものでいずれも厚さ１０
mmのものを使用し、磁性材料粉末として表１に示す４種
類のものを使用した。なお、実施例２については、２種
類の粉末を同量で混合したものを使用した。
【００１８】そして、トーチ移動速度５００mm／min 、
粉末供給量２０ｇ／min の同一条件で稼働したところ、
アルミニウム基材の表面に厚さ２００オングストローム
の磁性層が形成された。
粉末供給量２０ｇ／min の同一条件で稼働したところ、
アルミニウム基材の表面に厚さ２００オングストローム
の磁性層が形成された。
【００１９】磁性層が形成された試験片について、磁性
層の割れと磁性の強弱について評価した。磁性層の割れ
は、試験片を厚さ方向に切断し、断面における割れの量
により相対的に評価した。また、磁性の強弱は磁石への
吸引力により相対的に評価した。これらの結果を表１に
示す。
層の割れと磁性の強弱について評価した。磁性層の割れ
は、試験片を厚さ方向に切断し、断面における割れの量
により相対的に評価した。また、磁性の強弱は磁石への
吸引力により相対的に評価した。これらの結果を表１に
示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１の結果から、本願発明の方法により形
成した磁性層は、割れもなく磁性も良好であることを確
認できた。これに対し、比較例の磁性層は、金属間化合
物が生成されていると推測され、割れが多く磁性も弱い
ものであった。
成した磁性層は、割れもなく磁性も良好であることを確
認できた。これに対し、比較例の磁性層は、金属間化合
物が生成されていると推測され、割れが多く磁性も弱い
ものであった。
【００２２】
【発明の効果】以上の次第で、本願発明のアルミニウム
材への磁性層形成方法は、アルミニウム基材の表面に磁
性材料粉末を供給するとともに、該アルミニウム基材の
表層部および磁性材料粉末を加熱溶融することにより、
これらの合金からなる磁性層を形成する方法であって、
アークを発生させるとともに、キャリアガスにより所定
量の磁性材料粉末を供給するトーチを用い、このトーチ
をアルミニウム基材上を移動させることにより、基材表
面に磁性材料粉末を供給しつつ、基材の表層部および磁
性材料粉末を溶融させて磁性層を形成し、かつ前記磁性
層として、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ
系合金またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのい
ずれかの合金層を形成するものであるから、割れにく
く、基材に対して密着性が良く、かつ強い磁性を示す磁
性層を、アルミニウム基材表面の任意の位置に形成する
ことができる。
材への磁性層形成方法は、アルミニウム基材の表面に磁
性材料粉末を供給するとともに、該アルミニウム基材の
表層部および磁性材料粉末を加熱溶融することにより、
これらの合金からなる磁性層を形成する方法であって、
アークを発生させるとともに、キャリアガスにより所定
量の磁性材料粉末を供給するトーチを用い、このトーチ
をアルミニウム基材上を移動させることにより、基材表
面に磁性材料粉末を供給しつつ、基材の表層部および磁
性材料粉末を溶融させて磁性層を形成し、かつ前記磁性
層として、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ
系合金またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのい
ずれかの合金層を形成するものであるから、割れにく
く、基材に対して密着性が良く、かつ強い磁性を示す磁
性層を、アルミニウム基材表面の任意の位置に形成する
ことができる。
【００２３】特に、前記磁性材料粉末としてＳＵＳ４３
０粉を用いることにより、Ｆｅ、Ｃｒの両方を含有する
磁性層の形成作業を容易に行うことができる。
０粉を用いることにより、Ｆｅ、Ｃｒの両方を含有する
磁性層の形成作業を容易に行うことができる。
【００２４】そして、この発明の方法を適用することに
より、例えば磁性層を有するアルミニウム材の製造方法
により、電磁調理器や浮上輸送車輌用レール等の電磁機
器の分野において、アルミニウム基材に対し局部的な磁
性層を形成し、軽量化と磁性の両方を具有する軽量磁性
体を製造することができる。
より、例えば磁性層を有するアルミニウム材の製造方法
により、電磁調理器や浮上輸送車輌用レール等の電磁機
器の分野において、アルミニウム基材に対し局部的な磁
性層を形成し、軽量化と磁性の両方を具有する軽量磁性
体を製造することができる。
【図１】この発明の方法の一例を示す模式的断面図であ
る
る
１…トーチ ２…アルミニウム基材 ３…磁性層 １２…高エネルギー密度熱源（プラズマアーク） １４…磁性材料粉末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０１ Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０１Ｇ ５０３ ５０３Ｊ 21/00 21/00 Ｍ 38/00 ３０３ 38/00 ３０３Ｓ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 24/08 B23K 9/04 B23K 9/23 B23K 10/02 501 B23K 26/00 C22C 1/02 501 C22C 21/00 C22C 38/00 303
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウム基材（２）の表面に、磁性
材料粉末（１４）を供給するとともに、該アルミニウム
基材（２）の表層部および磁性材料粉末（１４）を加熱
溶融することにより、これらの合金からなる磁性層
（３）を形成する方法であって、アーク（１２）を発生させるとともに、キャリアガス
（１３）により所定量の磁性材料粉末（１４）を供給す
るトーチ（１）を用い、このトーチ（１）をアルミニウ
ム基材（２）上を移動させることにより、基材（２）表
面に磁性材料粉末（１４）を供給しつつ、基材（２）の
表層部および磁性材料粉末（１４）を溶融させて磁性層
（３）を形成し、 かつ前記磁性層（３）として、Ａｌ−
Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金またはＡｌ
−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのいずれかの合金層を
形成することを特徴とするアルミニウム材への磁性層形
成方法。 - 【請求項２】 前記磁性材料粉末は、ＳＵＳ４３０粉末
である請求項１に記載のアルミニウム材への磁性層形成
方法。 - 【請求項３】 アーク（１２）を発生させるとともに、
キャリアガス（１３）により所定量の磁性材料粉末（１
４）を供給するトーチ（１）を用い、このトーチ（１）
をアルミニウム基材（２）上を移動させることにより、
基材（２）表面に磁性材料粉末（１４）を供給しつつ、
基材（２）の表層部および磁性材料粉末（１４）を溶融
させて、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系
合金またはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金のうちのいず
れかの合金からなる磁性層（３）を形成することを特徴
とする磁性層を有するアルミニウム材の製造方法。 - 【請求項４】 前記磁性材料粉末は、ＳＵＳ４３０粉末
である請求項３に記載の磁性層を有するアルミニウム材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29452297A JP3295357B2 (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29452297A JP3295357B2 (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11131258A JPH11131258A (ja) | 1999-05-18 |
| JP3295357B2 true JP3295357B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=17808879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29452297A Expired - Fee Related JP3295357B2 (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295357B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106862740B (zh) * | 2017-01-18 | 2019-12-20 | 安徽大地熊新材料股份有限公司 | 一种烧结NdFeB表面高耐蚀高结合力涂层的制备方法 |
| CN109623115A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-16 | 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 | 一种改善金属凝固组织的方法 |
-
1997
- 1997-10-27 JP JP29452297A patent/JP3295357B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11131258A (ja) | 1999-05-18 |
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