JP3443336B2 - Abrasion resistant member, method for producing the same, and aluminum alloy powder used therefor - Google Patents

Abrasion resistant member, method for producing the same, and aluminum alloy powder used therefor

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JP3443336B2 JP24199898A JP24199898A JP3443336B2 JP 3443336 B2 JP3443336 B2 JP 3443336B2 JP 24199898 A JP24199898 A JP 24199898A JP 24199898 A JP24199898 A JP 24199898A JP 3443336 B2 JP3443336 B2 JP 3443336B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の摺動部品
(エアコン、エンジン、軸受け部品等)等に用いられる
耐摩耗性に優れたアルミニウム合金の被覆層を有する耐
摩耗性部材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wear resistant member having a coating layer of an aluminum alloy having excellent wear resistance, which is used for sliding parts (air conditioners, engines, bearing parts, etc.) of automobiles.

【0002】[0002]

【従来の技術】摺動部材に用いられるAl−Si系合金
よりなる耐摩耗性部材には、特開昭53−149832
号公報に記載された、Al−Si系合金溶射材料を溶射
した耐摩耗性部材がある。このAl−Si系合金溶射材
料は、Siを6〜11重量%含んだAl−Si系合金
に、添加成分としてSnおよびPbを含んだ溶射材料で
ある。
2. Description of the Related Art A wear resistant member made of an Al--Si alloy used for a sliding member is disclosed in JP-A-53-149832.
There is a wear resistant member described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-242242, which is obtained by spraying an Al-Si alloy spray material. This Al-Si based alloy thermal spray material is an Al-Si based alloy containing 6 to 11% by weight of Si and Sn and Pb as additional components.

【0003】また、特開平2−70036号公報には、
Al−Si系合金に自己潤滑剤(Sn、MoS2、Ca
2等)を2〜20vol%含んだバルク状の複合材料
が開示されている。ここでは、Al−Si系合金とし
て、Siを5〜35重量%含んだ合金粉末が用いられて
いる。この合金は、原料粉末を焼結(冷間圧縮成形、次
いで熱間プレス成形)した後、熱間押し出しを行って製
造されている。この原料粉末としては、例えばガスアト
マイズ法などを用いて製造された急冷凝固粉末が用いら
れる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-70036 discloses that
Self-lubricating agent (Sn, MoS 2 , Ca
A bulk composite material containing 2 to 20 vol% of F 2 etc. is disclosed. Here, alloy powder containing 5 to 35% by weight of Si is used as the Al-Si alloy. This alloy is produced by sintering raw material powder (cold compression molding, then hot press molding) and then hot extrusion. As the raw material powder, for example, a rapidly solidified powder manufactured by using a gas atomizing method or the like is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
53−149832号公報に記載されたAl−Si系合
金溶射材料を溶射した耐摩耗性部材は、Al−Si系合
金溶射材料に含まれるSi量が少なく、十分な耐摩耗性
が得られなかった。また、耐摩耗性部材の製造における
溶射では、固体冷却速度で冷却されるため、Alマトリ
ックス中にSiが過飽和に固溶され、Si晶出量は少な
くなっていた。
However, the wear-resistant member described in JP-A No. 53-149832, which is sprayed with the Al-Si alloy sprayed material, has a Si content in the Al-Si alloy sprayed material. The amount was small and sufficient abrasion resistance was not obtained. Further, in the thermal spraying in the production of the wear resistant member, since it was cooled at the solid cooling rate, Si was supersaturated in the Al matrix to form a solid solution, and the amount of crystallized Si was small.

【0005】また、特開平2−70036号公報に記載
のバルク状の複合材料は、Siを5〜35重量%含んだ
合金粉末を用いているが、複合材に自己潤滑剤を含むた
め、実際に複合材料に含まれるSi量は少なくなってい
た。本発明はアルミニウム基地の固溶体及び析出強化に
より機械的性質を改善されたAlマトリックス中に多量
の微細な晶出Siを分散させた、高SiのAl−Si系
合金を用いた耐摩耗性部材を提供することを課題とす
る。
The bulk composite material described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-70036 uses an alloy powder containing 5 to 35% by weight of Si. However, since the composite material contains a self-lubricating agent, it is actually used. In addition, the amount of Si contained in the composite material was small. The present invention is applied to solid solution and precipitation strengthening of aluminum base.
Large amount in Al matrix with improved mechanical properties
It is an object of the present invention to provide a wear resistant member using a high Si Al-Si alloy in which the finely crystallized Si is dispersed .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者らは、耐摩耗性部材に用いられる高SiのAl
−Si系合金について検討を重ねた。Siは硬度が高く
(Hv:1000)、それ自身耐摩耗性があるが、脆い
ため、切削や摺動時に欠け易く、欠けた場合にはSi粒
子が工具等の相手材の摩耗を進めるものであった。この
ため、Alマトリックス中でのSi粒子は粒径が小さく
かつAlマトリックス中に強固に固定する必要があっ
た。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have proposed a high Si Al used for a wear resistant member.
-Study on the Si-based alloy was repeated. Si has a high hardness (Hv: 1000) and has wear resistance by itself, but it is brittle, so it is easily chipped during cutting or sliding. If chipped, Si particles promote wear of the mating material such as a tool. there were. Therefore, the Si particles in the Al matrix have a small particle size.
Moreover, it was necessary to firmly fix it in the Al matrix .

【0007】このため、耐摩耗性被覆部材に含まれるS
i粒子の粒径を制御しかつAlマトリックスの合金組成
を制御し強固なAl合金とすることで上記課題を解決で
きることを見出した。すなわち、本発明の耐摩耗性部材
は、金属基板と、金属基板表面に一体的に形成された耐
摩耗性被覆部材と、からなり、耐摩耗性被覆部材は、
6〜70重量%のケイ素(Si)と、0.05〜10重
量%のマグネシウム(Mg)及び0.5〜10重量%の
銅(Cu)の少なくとも1種と、所望により他の添加成
分とを含有し、残部がアルミニウム(Al)及び不可避
不純物からなり、マトリックスがSiの一部を3重量%
以上固溶しているアルミニウムで形成され、Siの残部
が微粒子状で且つ平均粒径が0.01μm以上10μm
未満の範囲でマトリックス中に分散した組成をもつこと
を特徴とする。
Therefore, S contained in the wear resistant coating member
It has been found that the above problems can be solved by controlling the particle size of the i particles and controlling the alloy composition of the Al matrix to form a strong Al alloy. That is, the wear resistant member of the present invention, a metal substrate and a wear resistant coating member formed integrally with the metal substrate surface, made of wear-resistant coating member 3
6 to 70 % by weight of silicon (Si), 0.05 to 10% by weight of magnesium (Mg) and 0.5 to 10% by weight of copper (Cu), and optionally other additive components. And the balance consists of aluminum (Al) and unavoidable impurities, and the matrix contains 3% by weight of a part of Si.
Formed from solid-solved aluminum, the rest of Si is in the form of fine particles and has an average particle size of 0.01 μm to 10 μm.
It is characterized by having a composition dispersed in the matrix in the range of less than.

【0008】本発明の耐磨耗性部材は、金属基板表面に
一体的に形成された耐摩耗性被覆部材が36〜70重量
%のケイ素(Si)と、0.05〜10重量%のマグネ
シウム(Mg)及び0.5〜10重量%の銅(Cu)の
少なくとも1種と、所望により他の添加成分とを含有
し、残部がアルミニウム(Al)及び不可避不純物から
なり、マトリックスがSiの一部を3重量%以上固溶し
ているAlで形成され、Siの残部が微粒子状でかつ平
均粒径が0.01μm以上10μm未満の範囲でマトリ
ックス中に分散した組成をもつことを特徴とする。
In the wear resistant member of the present invention, the wear resistant coated member integrally formed on the surface of the metal substrate is 36 to 70 % by weight of silicon (Si) and 0.05 to 10% by weight of magnesium. (Mg) and at least one of 0.5 to 10% by weight of copper (Cu), and optionally other additive components, the balance being aluminum (Al) and inevitable impurities, and the matrix being one of Si. Characterized in that the remaining part of Si is fine particles and has an average particle size of 0.01 μm or more and less than 10 μm dispersed in a matrix. .

【0009】耐摩耗性被覆部材に含まれるSiは、36
〜70重量%で配合される。このSiの配合量が36重
量%未満となると、Siの晶出量が低下し、耐摩耗性が
低下する。なお、Siは36重量%以上が好ましい。ま
た、Siは70重量%を超えるようになると、摺動部材
として使用したときに相手材に対する攻撃性が許容限度
を越えて大きくなる。耐摩耗性被覆部材は、Siの一部
を3重量%以上固溶しているAlマトリックスよりな
る。Siを3重量%以上固溶しているため、硬さの向上
がみられ、耐摩耗性が向上する。
Si contained in the wear resistant coating member is 36
˜70 % by weight. When the content of Si is less than 36% by weight, the amount of Si crystallized and the wear resistance are reduced. The Si content is preferably 36% by weight or more. Further, when Si exceeds 70% by weight, when used as a sliding member, the aggressiveness against the mating material exceeds the allowable limit and becomes large. The wear resistant coating member is composed of an Al matrix in which a part of Si is 3% by weight or more. Since 3% by weight or more of Si is solid-dissolved, the hardness is improved and the wear resistance is improved.

【0010】マトリックス中に分散したSi微粒子の平
均粒径は、0.01μm以上10μm未満である。平均
粒径が10μm以上では、耐摩耗性部材を摺動部材に用
いたときに、相手材に対する攻撃性が増加する。
The average particle size of the Si fine particles dispersed in the matrix is 0.01 μm or more and less than 10 μm. When the average particle diameter is 10 μm or more, when the wear resistant member is used as the sliding member, the aggression against the mating material increases.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】(耐摩耗性部材)この部材は更にMg及びCuの少なくとも1種を含む。
Mgは、 0.05〜10重量%である。また、Cuは、
0.5〜10重量%である。MgおよびCuの少なくと
も1種を配合することにより、アルミニウム基地の固溶
及び析出強化に貢献し、合金の機械的な性質を改善
する。これにより、合金自体の硬さを向上させるととも
に、摺動時の微細なSiの脱落も防止する。Mgでは含
有率が0.05重量%未満、Cuでは含有率が0.5重
量%未満で強化の効果は少なく、Mg及びCu共に10
重量%を越えると、合金が脆くなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Abrasion Resistant Member) This member further contains at least one of Mg and Cu.
Mg is 0.05 to 10% by weight . Also, Cu is
It is 0.5 to 10% by weight . By incorporating at least one of Mg and Cu, to contribute to solid solution and precipitation strengthening in the aluminum base, to improve the mechanical properties of the alloy. This not only improves the hardness of the alloy itself, but also prevents fine Si from falling off during sliding. Included in Mg
The percentage is less than 0.05% by weight , the Cu content is 0.5 %
If the amount is less than% , the strengthening effect is small, and both Mg and Cu are 10
If it exceeds the weight percentage, the alloy becomes brittle.

【0012】他の添加成分は、4A族、5A族、6A
族、7A族および8族より選ばれる1種以上の元素で、
その総量が0.05〜15重量%であることが好まし
い。ここで、これらの元素は、Al基地の強度を向上さ
せるものである。特に、4A〜8族の元素はアルミニウ
ム中の拡散速度が遅いため、合金の耐熱性を顕著に改善
する。これらの含有率の総量が0.05重量%未満では
強度向上の効果は少なく、15重量%を越えると、合金
は脆くなる。また、ケイ素を除く他の添加成分を含む含
有率の総量が15重量%を越えないことが好ましい。
Other additives are 4A group, 5A group, 6A
One or more elements selected from Group 7, 7A and 8
The total amount is preferably 0.05 to 15% by weight. Here, these elements improve the strength of the Al base. In particular, the elements of Groups 4A to 8 have a slow diffusion rate in aluminum, and therefore the heat resistance of the alloy is remarkably improved. If the total content of these contents is less than 0.05% by weight, the effect of improving the strength is small, and if it exceeds 15% by weight, the alloy becomes brittle. Further, it is preferable that the total content including the additive components other than silicon does not exceed 15% by weight.

【0013】4A〜8族の元素としては、コストを考慮
すると、4A族はチタン(Ti)、ジルコニウム(Z
r)、ハフニウム(Hf)、5A族はバナジウム
(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、6A族は
クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン
(W)、7A族はマンガン(Mn)、8族は鉄(F
e)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)が望まし
い。
As elements of the 4A to 8 groups, considering cost, the 4A group includes titanium (Ti) and zirconium (Z).
r), hafnium (Hf), 5A group is vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), 6A group is chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), and 7A group is manganese (Mn). ), Group 8 is iron (F
e), cobalt (Co), and nickel (Ni) are preferable.

【0014】他の添加成分は、Sn、Pbの少なくとも
一種であり、その合計が0.1〜20重量%であること
が好ましい。これらの元素は、Al−Si合金の潤滑成
分として働き、加工性の向上や、摺動部材として用いら
れたときの焼き付きを防止する効果を示す。含有率が
0.1重量%未満では被削性の向上は期待できず、反対
に20重量%を越えるとAl−Si合金の強度や耐摩耗
性を低下させる。
The other additive component is at least one of Sn and Pb, and the total amount thereof is preferably 0.1 to 20% by weight. These elements act as a lubricating component of the Al-Si alloy, and have the effects of improving workability and preventing seizure when used as a sliding member. If the content is less than 0.1% by weight, the machinability cannot be expected to be improved. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the strength and wear resistance of the Al-Si alloy are reduced.

【0015】金属基板は、耐摩耗性被覆部材の製造時に
溶融金属の冷却速度を高めるため、熱伝導性の大きな金
属材料を用いればよく、その中では熱伝導性の大きなア
ルミニウム基板が好ましい。なお、本発明の耐摩耗性部
材中のSi微粒子の平均粒径は、例えば、合金を鏡面研
磨した表面を光学顕微鏡ないし走査型電子顕微鏡を用い
て高倍率(×1000以上)で観察し、その結果を画像
にし、該画像を解析することにより測定することができ
る。又、本発明の耐摩耗性被覆部材におけるAlマトリ
ックス中のSi固溶率は、X線強度比(SiのX線強度
/AlのX線強度)や合金組織の画像解析により求め
た。
As the metal substrate, a metal material having a large thermal conductivity may be used in order to increase the cooling rate of the molten metal during the production of the wear resistant coating member, and among them, an aluminum substrate having a large thermal conductivity is preferable. The average particle size of the Si fine particles in the wear resistant member of the present invention is, for example, observed at a high magnification (× 1000 or more) by observing a mirror-polished surface of an alloy with an optical microscope or a scanning electron microscope. The result can be measured by making an image and analyzing the image. Further, the Si solid solution rate in the Al matrix in the wear resistant coated member of the present invention was determined by the X-ray intensity ratio (X-ray intensity of Si / X-ray intensity of Al) and image analysis of the alloy structure.

【0016】本発明の耐磨耗性部材は、たとえば、自動
車のエアコンのコンプレッサー、パワーステアリング、
エンジン等の摺動部品に用いられる。 (耐摩耗性部材の製造方法) 本発明の耐摩耗性部材の製造方法は、金属基板表面に、
36〜70重量%のケイ素(Si)と、0.05〜10
重量%のマグネシウム(Mg)及び0.5〜10重量%
の銅(Cu)の少なくとも1種と、所望により他の添加
成分とを含有し、残部がアルミニウム(Al)及び不可
避不純物からなりるアルミニウム合金を溶射し、該金属
基板表面上で凝固させて耐摩耗性被覆部材を形成する方
法である。
The wear-resistant member of the present invention is, for example, a compressor for an air conditioner of an automobile, a power steering,
Used for sliding parts such as engines. (Production method of wear resistant member) The production method of the wear resistant member of the present invention comprises:
36 to 70 % by weight of silicon (Si) and 0.05 to 10
Wt% magnesium (Mg) and 0.5-10 wt%
Aluminum alloy containing at least one of copper (Cu) and optionally other additive components, and the balance consisting of aluminum (Al) and unavoidable impurities is sprayed and solidified on the surface of the metal substrate to be resistant. It is a method of forming an abradable covering member.

【0017】本製造方法は、金属基板表面に溶射された
アルミニウム合金が金属基板により急冷凝固される。こ
のため、アルミニウム合金中に晶出するSi粒子が成長
する時間が短くなり、Siはアルミニウム合金中で微細
な粒子として分散し、一部のSiはAlマトリックス中
に3重量%以上固溶する。すなわち、溶射されたアルミ
ニウム合金が徐冷されると、金属組織中に粗大なSi粒
子が発生し、摺動部材の相手材への攻撃性が増加するよ
うになるため、急冷されることで金属組織(微細なSi
粒子)を維持するものである。
In this manufacturing method, the aluminum alloy sprayed on the surface of the metal substrate is rapidly solidified by the metal substrate. For this reason, the time during which the Si particles crystallized in the aluminum alloy grow is shortened, Si is dispersed as fine particles in the aluminum alloy, and a part of Si dissolves in the Al matrix in an amount of 3% by weight or more. That is, when the sprayed aluminum alloy is gradually cooled, coarse Si particles are generated in the metal structure, and the aggressiveness of the sliding member to the mating material is increased. Texture (fine Si
Particles).

【0018】金属基板は、溶融合金の冷却速度を高める
ため、熱伝導性の大きな金属材料を用いればよくその中
では、熱伝導性の大きなアルミニウム基板が好ましい。
ここで、金属基板には、銅系、鉄系等の金属材料からな
る基板を用いてもよい。溶射法の場合、密着性を確保す
るために、機械的な研削加工面にブラスト処理した面に
溶射膜を形成すると良い。
For the metal substrate, in order to increase the cooling rate of the molten alloy, a metal material having large heat conductivity may be used, and among them, an aluminum substrate having large heat conductivity is preferable.
Here, as the metal substrate, a substrate made of a metal material such as copper or iron may be used. In the case of the thermal spraying method, it is advisable to form a thermal sprayed film on the surface that has been mechanically ground and blasted in order to ensure adhesion.

【0019】アルミニウム合金の金属組織を保持した耐
摩耗性被覆部材とする方法には、溶融した金属を吹き付
けて溶着させる溶射法がある。ここで、溶射方法として
は、プラズマ溶射あるいはフレーム溶射であることが好
ましい。また、耐摩耗性部材の製造方法は、金属基板表
面に、Siを36〜70重量%、マグネシウム(Mg)
を0.05〜10重量%、銅(Cu)を0.5〜10重
量%及び所望により他の添加成分を含有し、残部がAl
及び不可避不純物からなるアルミニウム合金粉末を配置
し、このアルミニウム合金粉末をレーザで短時間に加熱
溶融し、その後、金属基板により冷却凝固させて該金属
基板上に耐摩耗性被覆部材を形成する方法である。
As a method of forming a wear resistant coating member which retains the metal structure of an aluminum alloy, there is a thermal spraying method in which molten metal is sprayed and deposited. Here, the thermal spraying method is preferably plasma spraying or flame spraying. In addition, the manufacturing method of the wear resistant member is as follows.
0.05 to 10% by weight, copper (Cu) 0.5 to 10% by weight, and optionally other additive components, and the balance Al.
And an aluminum alloy powder consisting of unavoidable impurities is arranged, the aluminum alloy powder is heated and melted by a laser for a short time, and then cooled and solidified by a metal substrate to form a wear resistant coating member on the metal substrate. is there.

【0020】本製造方法では、金属基板表面に配置され
たアルミニウム合金粉末が、短時間で加熱溶融し、その
後、金属基板表面での大きな熱容量を持つ熱伝導による
急速な冷却、すなわち急冷凝固されることで、アルミニ
ウム合金中に晶出するSi粒子が、成長する時間が短く
なり、Siはアルミニウム合金中で、10μm未満の微
細な粒子として分散される。また、本製造方法において
も金属基板は、アルミニウム基板であることが好まし
い。
In the present manufacturing method, the aluminum alloy powder arranged on the surface of the metal substrate is heated and melted in a short time, and thereafter, by heat conduction having a large heat capacity on the surface of the metal substrate.
Rapid cooling, that is, rapid solidification, shortens the growth time of Si particles crystallized in the aluminum alloy, and Si is dispersed as fine particles of less than 10 μm in the aluminum alloy. Also in the present manufacturing method, the metal substrate is preferably an aluminum substrate.

【0021】また、耐摩耗性部材の製造において、金属
基板と耐摩耗性被覆部材との熱膨張率が異なると、被覆
処理後或いは耐摩耗性部材の使用時に熱サイクルを受け
るような環境下で使用される場合に耐摩耗性被覆部材が
剥離するなどのトラブルが予想されるが、この様な場合
に、耐摩耗性被覆部材中のシリコンの組成比を制御した
傾斜組成を持った耐摩耗性被覆部材にすることで、この
ようなトラブルを防止することができる。
Further, in the production of the wear-resistant member, if the thermal expansion coefficient of the metal substrate and the wear-resistant coated member are different from each other, under an environment where a heat cycle is performed after the coating treatment or when the wear-resistant member is used. Problems such as peeling of the wear-resistant coating member are expected when used, but in such a case, wear resistance with a graded composition that controls the composition ratio of silicon in the wear-resistant coating member Such a trouble can be prevented by using the covering member.

【0022】すなわち、本耐摩耗性被覆部材中のシリコ
ン量が大きいと相対的に熱膨張係数が小さくなることを
利用して、用いる金属基板の熱膨張係数に近づけるよう
に、金属基板近傍の耐摩耗性被覆部材中のシリコン量を
変えることが好ましい。溶射法或いはレーザクラッド法
で形成した本発明の耐摩耗性被覆部材は、機械的な研削
加工面或いは研磨面に仕上げ、自動車の摺動部品(例え
ば、コンプレッサー部品やエンジン部品や軸受け材料)
や機械部品などに使用することができる。
That is, by utilizing the fact that the coefficient of thermal expansion becomes relatively small when the amount of silicon in the wear resistant coating member is large, the coefficient of thermal expansion in the vicinity of the metal substrate is adjusted so as to approach the coefficient of thermal expansion of the metal substrate to be used. It is preferred to vary the amount of silicon in the abradable coating member. The wear-resistant coated member of the present invention formed by the thermal spraying method or the laser clad method is finished on a mechanically ground surface or a polished surface, and is a sliding part of an automobile (for example, a compressor part, an engine part or a bearing material).
It can be used for machine parts.

【0023】(アルミニウム合金粉末) 本発明のアルミニウム合金粉末は、36〜70重量%の
ケイ素(Si)と、0.05〜10重量%のマグネシウ
ム(Mg)及び0.5〜10重量%の銅(Cu)の少な
くとも1種と、所望により他の添加成分とを含有し、残
部がアルミニウム(Al)及び不可避不純物からなり、
ガスアトマイズ法あるいは水アトマイズ法により製造さ
れた粉末であり、その平均粒径が1〜200μmの範囲
となり、その粒子中のSi粒子の平均粒径が0.01〜
20μmの範囲となることを特徴とするアルミニウム合
金粉末。
(Aluminum alloy powder) The aluminum alloy powder of the present invention comprises 36 to 70 % by weight of silicon (Si), 0.05 to 10% by weight of magnesium (Mg) and 0.5 to 10% by weight of copper. At least one of (Cu) and optionally other additive components, and the balance consisting of aluminum (Al) and inevitable impurities,
A powder produced by a gas atomizing method or a water atomizing method, the average particle diameter of which is in the range of 1 to 200 μm, and the Si particles in the particles have an average particle diameter of 0.01 to
An aluminum alloy powder having a range of 20 μm.

【0024】Si微粒子の平均粒径は、0.01〜20
μmの範囲である。平均粒径が20μm以上となると、
アルミニウム合金粉末を溶射するときに、Si粒子がア
ルミニウム合金中に十分に溶けなくなる。Si粒子が十
分に溶けなくなると、溶射されたアルミニウム合金中で
粗大なSi粒子が発生するようになる。粗大なSi粒子
が発生すると、アルミニウム合金溶射膜を用いた耐磨耗
性部材において、耐磨耗性が低下するようになる。
The average particle size of the Si fine particles is 0.01 to 20.
It is in the range of μm. When the average particle size is 20 μm or more,
When the aluminum alloy powder is sprayed, the Si particles do not sufficiently dissolve in the aluminum alloy. When the Si particles are not sufficiently melted, coarse Si particles are generated in the sprayed aluminum alloy. When coarse Si particles are generated, the wear resistance of the wear resistant member using the aluminum alloy sprayed film is lowered.

【0025】本発明のアルミニウム合金粉末は、その平
均粒径が10〜200μmの範囲内である。アルミニウ
ム合金粉末の平均粒径が200μm以上となると、粉末
内に分散されたSi粒子の平均粒径が20μm以上とな
り、前述したように好ましくなくなる。また、アルミニ
ウム合金粉末の粒径は、10〜100μmの範囲内であ
ることが好ましい。
The average grain size of the aluminum alloy powder of the present invention is in the range of 10 to 200 μm. When the average particle size of the aluminum alloy powder is 200 μm or more, the average particle size of the Si particles dispersed in the powder is 20 μm or more, which is not preferable as described above. The particle size of the aluminum alloy powder is preferably within the range of 10 to 100 μm.

【0026】本発明のアルミニウム合金粉末のSiの配
合量は、36〜70重量%である。このSiの配合量が
36重量%未満となると、アルミニウム合金粉末を溶射
したときに初晶Siの晶出量が低下し、アルミニウム合
金溶射膜の耐摩耗性が低下する。また、70重量%を超
えるようになると、アルミニウム合金溶射膜を有する耐
磨耗性部材の相手材に対する攻撃性が許容限度を越えて
大きくなる。従って、好ましい配合量は、36〜70
量%である。
The content of Si in the aluminum alloy powder of the present invention is 36 to 70 % by weight. The amount of this Si compound is
If it is less than 36 % by weight, the amount of primary crystal Si crystallized when the aluminum alloy powder is sprayed decreases, and the wear resistance of the aluminum alloy sprayed film decreases. On the other hand, if it exceeds 70 % by weight, the aggression of the wear resistant member having the aluminum alloy sprayed film against the mating material exceeds the permissible limit and becomes large. Therefore, the preferable blending amount is 36 to 70 % by weight.

【0027】他の必須成分は、0.05〜10重量%の
Mgおよび0.5〜10重量%のCuの少なくとも1種
である。Mgおよび/またはCuを添加することは、ア
ルミニウム基地の固溶体及び析出強化により、合金の機
械的な性質を改善する。これにより、合金自体の硬さを
向上させるとともに、摺動時の微細なSiの脱落も防止
する。Mgでは含有率が0.05重量%未満、Cuでは
含有率が0.5重量%未満では、強化の効果は少なく、
Mg及びCu共に10重量%を越えると、合金が脆くな
る。
The other essential component is at least one of 0.05 to 10% by weight of Mg and 0.5 to 10% by weight of Cu.
Is. The addition of Mg and / or Cu improves the mechanical properties of the alloy due to the solid solution and precipitation strengthening of the aluminum matrix. This not only improves the hardness of the alloy itself, but also prevents fine Si from falling off during sliding. For Mg, the content is less than 0.05% by weight , for Cu,
If the content is less than 0.5% by weight , the strengthening effect is small,
If both Mg and Cu exceed 10% by weight, the alloy becomes brittle.

【0028】他の添加成分は、4A族、5A族、6A
族、7A族および8族より選ばれる1種以上の元素で、
その総量が0.05〜15重量%であることが好まし
い。ここで、これらの元素は、Al基地の強度を向上さ
せるものである。特に、4A〜8族の元素はアルミニウ
ム中の拡散速度が遅いため、合金の耐熱性を顕著に改善
する。これらの含有率の総量が0.05重量%未満では
強度向上の効果は少なく、15重量%を越えると、合金
は脆くなる。また、ケイ素を除く他の添加成分を含む含
有率の総量が15重量%を越えないことが好ましい。4
A〜8族の元素としては、コストを考慮すると、4A族
はチタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム
(Hf)、5A族はバナジウム(V)、ニオブ(N
b)、タンタル(Ta)、6A族はクロム(Cr)、モ
リブデン(Mo)、タングステン(W)、7A族はマン
ガン(Mn)、8族は鉄(Fe)、コバルト(Co)、
ニッケル(Ni)が望ましい。
Other additives are 4A group, 5A group, 6A
One or more elements selected from Group 7, 7A and 8
The total amount is preferably 0.05 to 15% by weight. Here, these elements improve the strength of the Al base. In particular, the elements of Groups 4A to 8 have a slow diffusion rate in aluminum, and therefore the heat resistance of the alloy is remarkably improved. If the total content of these contents is less than 0.05% by weight, the effect of improving the strength is small, and if it exceeds 15% by weight, the alloy becomes brittle. Further, it is preferable that the total content including the additive components other than silicon does not exceed 15% by weight. Four
As the elements of the A to 8 groups, considering the cost, the 4A group includes titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), and the 5A group includes vanadium (V) and niobium (N).
b), tantalum (Ta), 6A group is chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), 7A group is manganese (Mn), 8 group is iron (Fe), cobalt (Co),
Nickel (Ni) is preferred.

【0029】他の添加成分は、Sn、Pbの少なくとも
一種であり、その合計が0.1〜20重量%であること
が好ましい。これらの元素は、Al−Si合金の潤滑成
分として働き、加工性の向上や、摺動部材として用いら
れたときの焼き付きを防止する効果を示す。含有率が
0.1重量%未満では被削性の向上は期待できず、反対
に20重量%を越えるとAl−Si合金の強度や耐摩耗
性を低下させる。
The other additive component is at least one of Sn and Pb, and the total amount thereof is preferably 0.1 to 20% by weight. These elements act as a lubricating component of the Al-Si alloy, and have the effects of improving workability and preventing seizure when used as a sliding member. If the content is less than 0.1% by weight, the machinability cannot be expected to be improved. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the strength and wear resistance of the Al-Si alloy are reduced.

【0030】本発明のアルミニウム合金粉末は、球形の
粒子よりなる粉末であることが好ましい。球形粒子とな
ることで、合金粉末の流動性が良好となり、耐摩耗性部
材の製造時に溶射が容易に行われるようになる。本発明
のアルミニウム合金粉末は、その粒子内のSi粒子が1
0μm未満の微細化した組織の状態で耐摩耗性部材表面
に溶着され、耐摩耗性被覆部材となる。すなわち、本発
明のアルミニウム合金粉末は、耐摩耗性部材表面の耐摩
耗性被覆部材を形成するときに、溶射法、レーザクラッ
ド法といった短時間に溶融および凝固される製造方法に
より耐摩耗性部材表面に溶着される。
The aluminum alloy powder of the present invention is preferably a powder composed of spherical particles. The spherical particles improve the fluidity of the alloy powder and facilitate the thermal spraying during the production of the wear resistant member. In the aluminum alloy powder of the present invention, the Si particles in the particles are 1
It is welded to the surface of the wear-resistant member in the state of a fine structure of less than 0 μm to form a wear-resistant coated member. That is, the aluminum alloy powder of the present invention, when forming the wear-resistant coating member of the wear-resistant member surface, the wear-resistant member surface by a manufacturing method that is melted and solidified in a short time such as a thermal spraying method or a laser clad method. Is welded to.

【0031】[0031]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。 (アルミニウム合金粉末の作製)本発明の実施例として
表1に示される組成のアルミニウム合金粉末を作製し
た。なお、これらのアルミニウム合金粉末は、粉末粒径
が45〜106μmの範囲に収められたものである。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. (Production of Aluminum Alloy Powder) As an example of the present invention, an aluminum alloy powder having the composition shown in Table 1 was produced. In addition, these aluminum alloy powders are contained in a powder particle size range of 45 to 106 μm.

【0032】このアルミニウム合金粉末は、所定の組成
に調整されたアルミニウム合金を溶融し、ガスアトマイ
ズ法により粉末化した後、このアルミニウム合金粉末を
ふるい分けにより、粉末粒径が45〜106μmの範囲
に収められたアルミニウム合金粉末としたものである。
This aluminum alloy powder is prepared by melting an aluminum alloy adjusted to a predetermined composition and pulverizing it by a gas atomizing method, and then sieving the aluminum alloy powder so that the powder particle size falls within the range of 45 to 106 μm. And aluminum alloy powder.

【0033】[0033]

【表1】 (耐摩耗性部材の製造)実施例のアルミニウム合金粉末
を、プラズマ溶射法により厚さ0.3mmの膜として形
成した後、この膜を研磨し、表面あらさRz1.0μm
以下の耐摩耗性部材を作製した。
[Table 1] (Production of Wear Resistant Member) The aluminum alloy powder of the example was formed into a film having a thickness of 0.3 mm by a plasma spraying method, and then the film was polished to obtain a surface roughness Rz of 1.0 μm.
The following wear resistant members were produced.

【0034】ここで、基板にはアルミニウム板のA20
17が用いられた。また、プラズマ溶射は室温雰囲気下
で、ミラーサーマル社製溶射機で行われ、溶射距離は1
50mm、溶射出力は30KVAであった。本製造方法
においては、溶射されたアルミニウム合金が室温状態の
基板に接触すると、この基板の温度に急冷されて凝固す
る。この急冷凝固により、溶射されたアルミニウム合金
内でSi粒子は成長がおさえられ、アルミニウム合金中
に10μm未満の微細な粒子として分散された金属組織
が保持される。
Here, the substrate is an aluminum plate A20.
17 was used. Plasma spraying is performed in a room temperature atmosphere with a sprayer manufactured by Mirror Thermal Co., Ltd., and the spraying distance is 1
50 mm, the spray output was 30 KVA. In this manufacturing method, when the sprayed aluminum alloy comes into contact with the substrate at room temperature, it is rapidly cooled to the temperature of this substrate and solidified. By this rapid solidification, growth of Si particles is suppressed in the sprayed aluminum alloy, and a metal structure dispersed as fine particles of less than 10 μm in the aluminum alloy is retained.

【0035】(耐摩耗性部材の評価)耐摩耗性部材の評
価として、ボールオンディスク試験を行った。なお、比
較例1としてSiが17重量%、Cuが5重量%、Mg
が0.5重量%、残部がAlよりなるアルミニウム合金
を、実施例と同様の方法で粉末化した後にアルミニウム
基板に溶射して作成した耐摩耗性部材を用いた。この比
較例1の組成も、表1に合わせて示した。
(Evaluation of Wear-Resistant Member) As an evaluation of the wear-resistant member, a ball-on-disk test was conducted. As Comparative Example 1, 17 wt% Si, 5 wt% Cu, Mg
Was used as a wear-resistant member prepared by spraying an aluminum alloy having 0.5% by weight and the balance being Al on the aluminum substrate after powderizing in the same manner as in the example. The composition of Comparative Example 1 is also shown in Table 1.

【0036】(ボールオンディスク試験1)ボールオン
ディスク試験は、図1の模式図に示されるように、耐摩
耗性部材試料にボールを押しつけた状態で耐摩耗性部材
を回転させ、摺動後の耐摩耗性部材の最大摩耗深さを測
定することで、耐摩耗性の評価の尺度とした試験であ
る。本試験は、大気中無潤滑で、0.2m/sで摺動さ
れ、その時間が1時間の条件で行われた。また、ボール
は、径が6.35mmの軸受け鋼SUJ2よりなり、1
74gfの荷重で耐摩耗性部材に押しつけられている。
この試験結果を表2に示した。
(Ball-on-disc test 1) As shown in the schematic view of FIG. 1, in the ball-on-disc test, the abrasion-resistant member was rotated with the ball pressed against the sample of the abrasion-resistant member, and after sliding, It is a test that is used as a scale for evaluation of wear resistance by measuring the maximum wear depth of the wear resistant member of. This test was carried out under the conditions of no lubrication in the air, sliding at 0.2 m / s, and the time of one hour. The balls are made of bearing steel SUJ2 with a diameter of 6.35 mm and
It is pressed against the wear resistant member with a load of 74 gf.
The test results are shown in Table 2.

【0037】[0037]

【表2】 表2より、実施例1〜はSiを6重量%以上含むこ
とで、比較例と比べて摩耗深さが半分以下となってい
る。さらに、高Siの実施例2〜は摩耗深さが少なく
なっており、耐摩耗性が大幅に向上している。
[Table 2] From Table 2, Examples 1 3 By including Si 3 6 wt% or more, the wear depth in comparison with the comparative example is equal to or less than half. Further, in Examples 2 to 3 with high Si, the wear depth is small and the wear resistance is significantly improved.

【0038】さらに、以下に示されるように材質の異な
る比較例を作製して、本発明の耐摩耗性部材の評価の比
較例とした。 (比較例2)本比較例は、アルミニウム基板(A505
2)に陽極酸化膜を厚さ30μmで形成した試料であ
る。
Further, as shown below, comparative examples of different materials were prepared and used as comparative examples for evaluation of the wear resistant member of the present invention. (Comparative Example 2) In this comparative example, an aluminum substrate (A505
In 2), an anodic oxide film having a thickness of 30 μm is formed.

【0039】(比較例3)本比較例は、アルミニウム基
板(A390)にSnメッキを厚さ1μmで形成した試
料である。 (比較例4)本比較例は、軸受け鋼基板(SUJ2)よ
りなる試料である。
Comparative Example 3 This comparative example is a sample in which Sn plating was formed on an aluminum substrate (A390) to a thickness of 1 μm. Comparative Example 4 This comparative example is a sample made of a bearing steel substrate (SUJ2).

【0040】(比較例5)本比較例は、Cuが10重量
%、Pbが10重量%、残部がCuよりなる焼結材より
なる試料である。 (比較例6)本比較例は、鋳鉄(FC25)よりなる試
料である。
(Comparative Example 5) This comparative example is a sample made of a sintered material in which Cu is 10% by weight, Pb is 10% by weight, and the balance is Cu. Comparative Example 6 This comparative example is a sample made of cast iron (FC25).

【0041】(比較例7) 本比較例は、比較例1に用いられたアルミニウム合金と
同じ組成の合金を金型鋳造した試料である。 (ボールオンディスク試験2) 実施例、比較例1〜7の試料にボールオンディスク試
験を行った。なお、本試験は、実施例及び比較例の試料
に押しつけられるボールがSUJ2よりなるボールとA
2017よりなるボールの2種類を用いて行われた。こ
こで、試験条件は、前述したボールオンディスク試験1
と同様な条件で行われた。なお、本試験においては、ボ
ールオンディスク試験1で測定した耐摩耗性部材の最大
摩耗量にくわえて、ボールの摩耗径を測定し、この摩耗
径を耐摩耗性部材の相手攻撃性の評価の基準とした。
Comparative Example 7 This comparative example is a sample obtained by die casting an alloy having the same composition as the aluminum alloy used in Comparative Example 1. (Ball-on-disc test 2) The ball-on-disc test was performed on the samples of Example 2 and Comparative Examples 1 to 7. In this test, the balls pressed against the samples of the examples and the comparative examples were SUJ2 and A.
It was performed using two types of balls consisting of 2017. Here, the test conditions are the ball-on-disk test 1 described above.
Was done under similar conditions. In this test, the wear diameter of the ball was measured in addition to the maximum wear amount of the wear resistant member measured in the ball-on-disk test 1, and this wear diameter was used to evaluate the opponent attack of the wear resistant member. It was used as a standard.

【0042】ボールオンディスク試験2による測定結果
を、摩耗深さを横軸に、ボール摩耗径を縦軸にとった図
2及び3に示した。図2にはSUJ2よりなるボール
を、図3にはA2017よりなるボールを用いたときの
測定結果が示されている。図2および3より、本実施例
の耐摩耗性部材は、比較例1〜7の試料と比べて、ボー
ル摩耗径および摩耗深さがそれぞれ大幅に改善されてい
る。すなわち、本発明の耐磨耗性部材は、耐磨耗性が高
く、相手攻撃性が低くなっている。
The measurement results of the ball-on-disk test 2 are shown in FIGS. 2 and 3 in which the wear depth is plotted on the horizontal axis and the ball wear diameter is plotted on the vertical axis. FIG. 2 shows the measurement results when a ball made of SUJ2 was used, and FIG. 3 shows a measurement result when a ball made of A2017 was used. 2 and 3, the wear-resistant member of this example has significantly improved ball wear diameter and wear depth, respectively, as compared with the samples of Comparative Examples 1 to 7. That is, the wear resistant member of the present invention has high wear resistance and low opponent attack.

【0043】(金属組織の観察) 実施例および比較例7の耐摩耗性部材の金属組織の顕
微鏡写真を図4に示した。ここで、比較例7は、比較例
1に用いられるアルミニウム合金と同じ組成の合金を鋳
造した合金である。すなわち、Alマトリックス中のS
iの粒径を制御していない合金ある。
(Observation of Metal Structure) Micrographs of the metal structures of the wear resistant members of Example 2 and Comparative Example 7 are shown in FIG. Here, Comparative Example 7 is an alloy obtained by casting an alloy having the same composition as the aluminum alloy used in Comparative Example 1. That is, S in the Al matrix
There is an alloy in which the grain size of i is not controlled.

【0044】図4(a)は、実施例の金属組織の顕微
鏡写真、図4(b)は、比較例7の金属組織の顕微鏡写
真である。比較例7ではSiの初晶の平均粒径は25μ
mと大きく、実施例ではSiの平均粒径は0.5μm
であり、比較例品に比べて非常に小さいことが良く判
る。 (摩擦係数の測定)また、ボールオンディスク試験2に
おいて、実施例、比較例6及び7の試料について、摺
動中の摩擦係数も測定し、その測定結果を図5に示し
た。
FIG. 4 (a) is a photomicrograph of the metal structure of Example 2 , and FIG. 4 (b) is a photomicrograph of the metal structure of Comparative Example 7. In Comparative Example 7, the average grain size of Si primary crystals is 25 μm.
m, the average particle diameter of Si is 0.5 μm in Example 2.
It is well understood that it is very small compared to the comparative example product. (Measurement of Friction Coefficient) In the ball-on-disk test 2, the friction coefficient during sliding was also measured for the samples of Example 2 and Comparative Examples 6 and 7, and the measurement results are shown in FIG.

【0045】図5より、比較例1は、摩擦係数が0.6
程度から0.4程度まで低下した後におよそ0.5で安
定している。比較例6は、摺動距離の増加にともない摩
擦係数がおおきくなり、最大で、1.4程度にまでなっ
ている。しかし、実施例の試料においては、摩擦係数
が0.2近辺と低い値で安定している。実施例は、耐
磨耗性が高いため、表面に被覆されたAl合金層の低い
相手攻撃性の特性を保っているためである。
From FIG. 5, the friction coefficient of Comparative Example 1 is 0.6.
It is stable at about 0.5 after decreasing from about 0.4 to about 0.4. In Comparative Example 6, the friction coefficient increases with the increase of the sliding distance, and reaches a maximum of about 1.4. However, in the sample of Example 2 , the friction coefficient is stable at a low value around 0.2. This is because Example 2 has high wear resistance and therefore maintains the low opponent attack property of the Al alloy layer coated on the surface.

【0046】(高温軟化特性の測定) 実施例および比較例7の試料を用いて高温軟化特性の
測定を行った。高温軟化特性の測定は、大気中で加熱時
間を一定(1時間)とし、加熱温度を変化させた場合の
硬さを調べた。このときの測定結果を図6に示した。図
6より、実施例は比較例の試料と比較して、低温時か
ら高度が高く、さらに、高温に晒されても硬さの低下は
小さいことから、耐熱性が優れていることがわかる。
(Measurement of High Temperature Softening Property) Using the samples of Example 2 and Comparative Example 7, the high temperature softening property was measured. The measurement of the high-temperature softening property was carried out by setting the heating time constant in the atmosphere (1 hour) and examining the hardness when the heating temperature was changed. The measurement result at this time is shown in FIG. It can be seen from FIG. 6 that the heat resistance of Example 2 is higher than that of the sample of Comparative Example because the altitude is higher from the low temperature and the hardness is less decreased even when exposed to the high temperature. .

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の耐磨耗性部材は、SiがAlマ
トリックスに3重量%以上固溶することにより、硬さが
増加し、耐摩耗性が向上している。さらに、高Si化に
より、Si分散粒の体積割合が増加し、合金自体の耐摩
耗性や耐焼付性が大幅に向上している。また、Si粒径
が微細なため、摺動時の相手材の磨耗が小さい。このこ
とは、切削加工の際に工具の損傷が少なく、切削時の切
り粉も細かくなるなど研削、研磨工程が容易になり、被
削性が改善されることとなる。高Si化および相手攻撃
性の低下により、摩擦係数の低い耐摩耗性部材が得られ
る。さらに、本発明の耐摩耗性部材は、高い高温軟化抵
抗性を有する。
The wear-resistant member of the present invention has an increased hardness and an improved wear resistance due to the solid solution of Si in the Al matrix in an amount of 3% by weight or more. Further, due to the increase in Si, the volume ratio of Si dispersed particles is increased, and the wear resistance and seizure resistance of the alloy itself are significantly improved. Further, since the Si grain size is fine, the wear of the mating material during sliding is small. This means that the tool is less damaged during cutting and the cutting powder during cutting becomes finer, so that the grinding and polishing steps are facilitated and the machinability is improved. A wear resistant member having a low coefficient of friction can be obtained by increasing the Si and decreasing the opponent attacking property. Further, the wear resistant member of the present invention has high high temperature softening resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 摩耗試験の様子を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a state of a wear test.

【図2】 SUJ2ボールを用いたときの摩耗試験結果
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a result of a wear test when using SUJ2 balls.

【図3】 A2017ボールを用いたときの摩耗試験結
果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a result of a wear test when an A2017 ball is used.

【図4】 実施例3及び比較例7の耐磨耗性被覆部材の
金属組織を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a metallographic structure of wear-resistant coating members of Example 3 and Comparative Example 7.

【図5】 摩耗試験における摺動距離に対する摩擦係数
値を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a friction coefficient value with respect to a sliding distance in a wear test.

【図6】 高温軟化特性の測定結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing measurement results of high temperature softening characteristics.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 和之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 福島 英沖 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−1851(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 21/02 B23K 26/00 C22C 28/00 C23C 4/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kazuyuki Nakanishi Kazuyuki Nakanishi Nagachite-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture, Nagatogi 1 1st side street, Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor, Fukushima Aoki, Aichi-gun, Nagakute-machi No. 41 Nagamoji Yokomichi 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (56) References JP-A-62-1851 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C22C 21/02 B23K 26/00 C22C 28/00 C23C 4/06

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 金属基板と、該金属基板表面に一体的に
形成された耐摩耗性被覆部材とからなり、 該耐摩耗性被覆部材は、36〜70重量%のケイ素(S
i)と、0.05〜10重量%のマグネシウム(Mg)
及び0.5〜10重量%の銅(Cu)の少なくとも1種
と、所望により他の添加成分とを含有し、残部がアルミ
ニウム(Al)及び不可避不純物からなり、 マトリックスが該Siの一部を3重量%以上固溶してい
る該アルミニウムで形成され、該Siの残部が微粒子状
でかつ平均粒径が0.01μm以上10μm未満の範囲
で該マトリックス中に分散した組成をもつことを特徴と
する耐摩耗性部材。
1. A metal substrate and a wear-resistant coating member integrally formed on the surface of the metal substrate, wherein the wear-resistant coating member comprises 36 to 70 % by weight of silicon (S).
i) and 0.05 to 10% by weight of magnesium (Mg)
And 0.5 to 10% by weight of at least one of copper (Cu), and optionally other additive components, the balance consisting of aluminum (Al) and inevitable impurities, and the matrix containing a part of the Si. It is characterized in that it is formed of the aluminum in a solid solution of 3% by weight or more, and the rest of the Si is in the form of fine particles and has an average particle size of 0.01 μm or more and less than 10 μm dispersed in the matrix. Abrasion resistant member.
【請求項2】 前記他の添加成分は、4A族、5A族、
6A族、7A族および8族より選ばれる1種以上の元素
で、その総量が0.05〜15重量%であることを特徴
とする請求項1記載の耐摩耗性部材。
2. The other additive component is a 4A group, a 5A group,
The wear resistant member according to claim 1, wherein one or more elements selected from the 6A group, 7A group and 8 group, and the total amount thereof is 0.05 to 15% by weight.
【請求項3】 前記他の添加成分は、スズ(Sn)と鉛
(Pb)の少なくとも一種であり、その合計が0.1〜
20重量%であることを特徴とする請求項1記載の耐摩
耗性部材。
3. The other additive component is at least one of tin (Sn) and lead (Pb), and the total amount thereof is 0.1 to 10.
The wear resistant member according to claim 1, wherein the wear resistant member is 20% by weight.
【請求項4】 前記金属基板は、アルミニウム基板であ
る請求項1記載の耐摩耗性部材。
4. The wear resistant member according to claim 1, wherein the metal substrate is an aluminum substrate.
【請求項5】 金属基板表面に、36〜70重量%のケ
イ素(Si)と、0.05〜10重量%のマグネシウム
(Mg)及び0.5〜10重量%の銅(Cu)の少なく
とも1種と、所望により他の添加成分とを含有し、残部
がアルミニウム(Al)及び不可避不純物からなるアル
ミニウム合金を溶射し、該金属基板表面上で凝固させて
耐摩耗性被覆部材を形成し、 該耐摩耗性被覆部材は、前記Siの一部が3重量%以上
固溶しているアルミニウム合金からなるマトリックス中
に該Siの残部が微粒子状でかつ平均粒径が0.01μ
m以上10μm未満の範囲で分散してなることを特徴と
する耐摩耗性部材の製造方法。
5. On the surface of the metal substrate, at least one of 36 to 70 % by weight of silicon (Si), 0.05 to 10% by weight of magnesium (Mg) and 0.5 to 10% by weight of copper (Cu). An aluminum alloy containing a seed and, if desired, other additive components, with the balance being aluminum (Al) and unavoidable impurities, is sprayed, and solidified on the surface of the metal substrate to form a wear-resistant coating member, The wear-resistant coating member has a matrix made of an aluminum alloy in which a part of Si is 3% by weight or more as a solid solution, and the rest of the Si is fine particles and has an average particle diameter of 0.01 μm.
A method for producing a wear-resistant member, characterized in that it is dispersed in a range of m or more and less than 10 μm.
【請求項6】 前記金属基板は、アルミニウム基板であ
る請求項5記載の耐摩耗性部材の製造方法。
6. The method for manufacturing a wear resistant member according to claim 5, wherein the metal substrate is an aluminum substrate.
【請求項7】 前記溶射は、プラズマ溶射である請求項
5記載の耐摩耗性部材の製造方法。
7. The method for manufacturing an abrasion resistant member according to claim 5, wherein the thermal spraying is plasma spraying.
【請求項8】 金属基板表面に、36〜70重量%のケ
イ素(Si)と、0.05〜10重量%のマグネシウム
(Mg)及び0.5〜10重量%の銅(Cu)の少なく
とも1種と、所望により他の添加成分とを含有し、残部
がアルミニウム(Al)及び不可避不純物からなるアル
ミニウム合金粉末を配置し、該アルミニウム合金粉末を
レーザで短時間に加熱溶融し、その後該金属基板上で凝
固させて該金属基板上に耐摩耗性被覆部材を形成し、 該耐摩耗性被覆部材は、前記Siの一部が3重量%以上
固溶しているアルミニウム合金からなるマトリックス中
に該Siの残部が微粒子状でかつ平均粒径が0.01μ
m以上10μm未満の範囲で分散してなることを特徴と
する耐摩耗性部材の製造方法。
8. At least one of 36 to 70 % by weight of silicon (Si), 0.05 to 10% by weight of magnesium (Mg) and 0.5 to 10% by weight of copper (Cu) on the surface of the metal substrate. An aluminum alloy powder containing seeds and, if desired, other additive components, the balance being aluminum (Al) and unavoidable impurities, is placed, the aluminum alloy powder is heated and melted by a laser for a short time, and then the metal substrate To form a wear-resistant coating member on the metal substrate by solidifying above, and the wear-resistant coating member is formed in a matrix made of an aluminum alloy in which a part of Si is 3% by weight or more. The balance of Si is fine particles and the average particle size is 0.01μ
A method for producing a wear-resistant member, characterized in that it is dispersed in a range of m or more and less than 10 μm.
【請求項9】 前記金属基板は、アルミニウム基板であ
る請求項8記載の耐摩耗性部材の製造方法。
9. The method for manufacturing a wear resistant member according to claim 8, wherein the metal substrate is an aluminum substrate.
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