JP3920108B2 - Transport rail made of aluminum - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐摩耗性と軽量性を同時に求められる建造物内の天井若しくは床面あるいは装置間を走行する搬送用レール、より詳しくは表面に溶射層を備えたアルミニウム部材からなる搬送用レールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムは軽量性を有することから、アルミニウム製レールの表面に耐摩耗性を有するNi−Al−Mo合金の溶射層を設けて使用することが行われている。この場合、レールとNi−Al−Mo合金の溶射層との密着性を向上させるために、下地処理としてレール面にNi−Al合金の溶射層を設け、その上にNi−Al−Mo合金の溶射層を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような従来の技術のように、アルミニウム材の表面にNi−Al合金溶射層の下地処理層を設け、この下地処理層の上に耐摩耗性のあるNi−Al−Mo合金の溶射層を設けたアルミニウム部材は、使用環境によっては長期間の使用によって膨れが発生し、被搬送物の安定した搬送に支障を来し、膨れ部分が剥離脱落し、建造物内を汚染する等の不都合が生じることがある。本発明の目的は、上記したような膨れの発生しない耐摩耗性のある溶射層を備えたアルミニウム部材を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記したような従来技術における課題を解消することについて、種々の実験と検討を行った結果、Mg及びCrを含有しCuの含有量を規制した高Si含有アルミニウム合金の溶射素材を用いてアルミニウム材表面に溶射したときに、耐摩耗性が高く膨れ発生の極めて少ないアルミニウム部材が得られることを見出したものであって、以下に示すとおりである。
【０００５】
（１）アルミニウム材の表面に、Ｓｉを２５〜３５ｍａｓｓ％、Ｍｇを０．２〜３ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．３〜１．５ｍａｓｓ％含有し、Ｃｕを０．２ｍａｓｓ％以下とし、更にＭｎを０．２〜３ｍａｓｓ％以下およびＴｉを０．２〜１ｍａｓｓ％以下の何れか１種または２種を含有し、残部がＡｌおよびその他の不純物からなる組成をもったアルミニウム合金である溶射層を備えたことを特徴とする、アルミニウム部材からなる搬送用レール。
【０００６】
（２）溶射層が、前記組成のアルミニウム合金の急冷凝固粉体を溶射したものであることを特徴とする前記（１）項に記載の搬送用レール。
【０００７】
（３）溶射層が、単層であることを特徴とする前記（１）項または（２）項の何れか１つに記載の搬送用レール。
【０００８】
（４）溶射層の厚さ方向の断面における空隙率が、１０％以下であることを特徴とする前記（１）項〜（３）項の何れか１つに記載の搬送用レール。
【０００９】
（５）溶射層が、前記アルミニウム合金に更に硬質な微粒子を含有したアルミニウム複合材であることを特徴とする前記（１）項〜（４）項の何れか１つに記載の搬送用レール。
【００１０】
（６）溶射層が、プラズマ溶射法または超高速フレーム溶射法を用いて溶射された溶射層であることを特徴とする前記（１）項〜（５）項の何れか１つに記載の搬送用レール。
【００１１】
（７）溶射層の硬度ＨＲＢが７０以上であることを特徴とする前記（１）項〜（６）項の何れか１つに記載の搬送用レール。
【００１３】
【作用】
本発明は、アルミニウム材の表面に、Ｓｉを２５〜３５ｍａｓｓ％、Ｍｇを０．２〜３ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．３〜１．５ｍａｓｓ％含有し、Ｃｕを０．２ｍａｓｓ％以下とし、更にＭｎを０．２〜３ｍａｓｓ％以下およびＴｉを０．２〜１ｍａｓｓ％以下の何れか１種または２種を含有し、残部がＡｌおよびその他の不純物からなる組成をもったアルミニウム合金である溶射層を備えたことを特徴とする、アルミニウム部材からなる搬送用レールである。したがって、アルミニウム材の上にＭｇおよびＣｒを含有し、Ｃｕ含有量を規制した高Ｓｉアルミニウム合金の溶射層を設けてあることとなり、耐摩耗性があり軽量で、しかもアルミニウム材および溶射層が共にアルミニウム系材料であることから、耐食性も良好で膨れおよび剥離のおそれがないものとされる。
【００１４】
溶射層を、前記組成に更にMnを３mass％以下およびTiを１mass％以下の何れか１種または２種を含有したアルミニウム合金とすることにより、溶射層の強度が増加する。特にTiの場合には強度に加えて耐食性も向上する。
【００１５】
前記アルミニウム合金から成る溶射素材を急冷凝固粉体とし、該粉体を溶射して溶射層とすることにより、安定した高Siアルミニウム合金の溶射素材とすることができ、したがって安定均一な溶射層が得られ、更に耐食性も良好で膨れのおそれがないものとなし得る。
【００１６】
前記溶射層を単層とすることにより、下地溶射層の欠陥を巻き込むことなく直接にアルミニウム材上面に溶射接触されることになるので、アルミニウム同士の拡散接合が得られ強固な結合が実現されると共に、耐食性も良好で膨れおよび剥離のおそれもないものとなし得る。
【００１７】
前記溶射層の厚さ方向の断面における空隙率が１０％以下とすることにより、空隙を伝わって浸入する湿分が少なく、接合面はアルミニウム材と溶射層が一体化したものとなり、したがって腐食の進行が極めて少なく、耐食性も良好で膨れおよび剥離のおそれがないものとなし得る。
【００１８】
溶射層を前記アルミニウム合金に更に硬質な微粒子を含有したアルミニウム複合材とすることにより、耐摩耗性が向上する。
【００１９】
前記溶射層をプラズマ溶射法または超高速フレーム溶射法を用いて溶射された溶射層とすることにより、空隙率が１０％以下となる緻密で強固な溶射が実現される。
【００２０】
前記溶射層の硬度（ＨＲＢ：ロックウェル硬度Ｂスケール）７０以上とすることにより、更に耐摩耗性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上記したような本発明の具体的な実施形態に関して更に説明すると以下の如くである。すなわち、本発明において溶射されるアルミニウム材は特定のものに限定されるわけではなく、１０００系から８０００系の合金組成に限らず、各種組成の板材および押出材等の展伸材、若しくは各種組成の鋳物、ダイカスト等が使用可能である。アルミニウム材はその表面を特に処理して清浄化する必要はないが、アルミニウム材を熱処理等して酸化膜が厚いような場合には、アルカリ、酸等で除去処理すべきである。しかし、通常はブラスト処理を行うことで足りる。
【００２２】
次に溶射層のアルミニウム合金組成および含有物について説明すると以下の如くである。
「Ｓｉ：２５〜３５ｍａｓｓ％」：Ｓｉは、本発明における必須元素であり、溶射層の中にあって微細な初晶Ｓｉを形成し、耐摩耗性を付与するためのものであって、下限値未満では初晶Ｓｉが少なくて十分な効果が得られず、また、上限値を超えると脆化して溶射後のアルミニウム部材としての取り扱いが容易でなくなる。また、Ｍｇとの化合物Ｍｇ２Ｓｉを形成して溶射後の硬度増加の効果をも併せ持つ。これらの理由からＳｉ含有を２５〜３５ｍａｓｓ％とする。
【００２３】
「Mg：0.２〜３ｍass％」：
Mgは、本発明における必須元素であり、溶射層素地（マトリックス）に強度を付与し、初晶Siを支持して耐摩耗性を発現させるためのものであって、下限値未満では初晶Siの支持力が少なくて埋め込みや脱落などが起こり易く十分な効果が得られず、一方、上限値を超えると溶射時に酸化消耗が激しくて溶射層が脆化して割れ易く好ましくない。また、溶射後アルミニウム部材を加熱処理する場合は、SiとMgとの初期化合物を形成して溶射層素地に高強度を付与し、前記初晶Siの耐摩耗性を向上させる。
【００２４】
「Ｃｒ：０．３〜１．５ｍａｓｓ％」：Ｃｒも、本発明における必須元素であり、溶射層素地に強度と耐食性を付与するためのものであって、下限値未満ではその効果が少なく、一方、上限値を超えると耐食性において飽和する。これらの理由からＣｒ含有を０．３〜１．５ｍａｓｓ％とする。
【００２５】
「Cu；０．２ｍass％以下」：
Cuは、合金溶湯溶製時に原材料および返材等から混入する不純物であって、溶射層の耐食性を妨げるので規制するものである。
【００２６】
「Mn：３mass％以下」：
「Ti：１mass％以下」：
MnおよびTiは、任意元素であって、不純物としての含有量を超えるMnおよびTiの１種または２種を、更に含有する前記組成のアルミニウム合金を溶射することによって、Mnの固溶あるいはTiを分散させ、溶射層素地に更に強度を付与し、初晶Siを支持して耐摩耗性を更に発現させるためのものである。上限値を超えるとAl−Mn系あるいはAl−Ti系の粗大な金属間化合物の何れか１種または２種を形成し、脆化して好ましくない。Ti添加の場合は強度に加え耐食性も向上する。本発明においてはMnの不純物量は０．２mass％未満であり、Tiの不純物量も０．２mass％未満である。
なお、本発明における溶射層の組成は、前記以外の元素を溶射が形成できる範囲で含有して良く、その種類、量を限定しない。
【００２７】
「硬質な微粒子」：
硬質な微粒子とは、例えば、金属単体もしくは合金、金属の酸化物、窒化物、炭化物等であって、硬度として溶射層素地より硬質であれば良く、好ましくはＨｖで２００以上の物質を指し、例えば、鉄およびその合金、金属の炭化物、チタニア、アルミナ等の如き金属の酸化物等である。このような微粒子の平均サイズとしては、例えば、１〜１００μｍ程度であって、溶射層の初晶Si程度がよく、好ましくは１〜５０μｍである。溶射層素地の硬度はHvで１２０程度である。このような硬質な微粒子を前記アルミニウム合金に含有させた溶射層とすることによって、耐摩耗性が向上する。硬質な微粒子の含有量は、外数即ちアルミニウム合金１００mass部に対しての含有量であって、その上限値は、好ましくは２０mass部以下である。上限値を超えることによって、溶射層が脆化し易くなる。溶射層の硬質化が顕在化するのは、硬質な微粒子の含有量として１mass部以上である。前記硬質な微粒子を溶射層に含有させるには、溶射素材を粉体とし、その粉体に前記硬質な微粒子を混合して溶射することにより容易に硬質な微粒子を含有した溶射層とすることができる。
【００２８】
次に、その他の構成関係について説明すると、以下の如くである。
「急冷凝固粉体」：
本発明においては、溶射素材は特に限定するものではなく、溶射線でもよく単なる粉体でもよいが、急冷凝固粉体の場合は溶湯が急冷されるので、初晶Siのサイズが１〜５０μm程度の微細な初晶Siを形成する。脆性のある溶射線と比べると安定した高Siアルミニウム合金の溶射素材とすることができる。溶射層においても初晶Siのサイズが１〜５０μm程度の微細な初晶Siを形成し、均一に分布して安定均一な溶射層が得られ耐摩耗性が向上する。更に耐食性も良好で、膨れおよび剥離のおそれもない。急冷凝固粉体の製造方法は、アトマイズ法等の公知の方法でよい。粉体のサイズは特に限定するものではないが、市販の溶射装置では２mmΦ以下が適当である。アトマイズ法の場合は、条件を適正に設定すれば粉体の８０mass％が１０〜１５０μmΦの範囲内に入るものが得られる。
【００２９】
「溶射層は単層」：
溶射層を単層とすることにより、下地溶射層の欠陥を巻き込むことなく直接にアルミニウム材上面に溶射接触されているので、アルミニウム同士の拡散接合が得られ、強固な結合が得られると共に更に耐食性も良好で膨れおよび剥離のおそれもない。
【００３０】
「溶射層は、厚さ方向の断面において、空隙率が１０％以下」：
溶射層の厚さ方向の断面において空隙率を１０％以下とすることにより一層緻密な溶射層となり、空隙を伝わって浸入する湿分がより少なく、更に耐食性も良好で膨れおよび剥離のおそれもなくなる。
【００３１】
「溶射層は、プラズマ溶射法または超高速フレーム溶射法を用いて溶射された溶射層」：
即ち、溶射層は、溶射条件の振れで容易に燃焼ガスを巻き込み緻密性を失うが、プラズマ溶射法または超高速フレーム溶射法を用いることにより、その溶射条件を適正とすることができ、このように溶射条件を適正とすることによって燃焼ガスの巻き込み量が少なく、溶射条件が振れたとしても容易に溶射層の空隙率を１０％以下とすることができ、一層緻密な溶射層となり、空隙を伝わって浸入する湿分がより少なく、更に耐食性も良好で膨れおよび剥離のおそれもなくなる。
【００３２】
「溶射層の硬度ＨＲＢ７０以上」：
溶射層に硬質物質が含有していれば耐摩耗性は発現するが、硬質物質の周囲を形成する溶射層素地の硬度を高めることによって、硬質物質の保持力が増加し一層高い耐摩耗性を発揮する。溶射層の硬度ＨＲＢ７０以上とすることによって、初晶Siや添加微粒子の剥離、脱落がなくなり、一層高い耐摩耗性を有する溶射層となる。この硬度は溶射後アルミニウム部材を熱処理して、Mg2Siの初期化合物を形成させることにより容易に得られる。この熱処理の好ましい条件は溶射後のアルミニウム部材を１００〜２００℃の温度に０．５〜２４時間保持することである。
【００３３】
次に具体的な製造方法例を説明するが、言うまでもなく本発明はこのような具体的製造方法に限定されるものではない。
アルミニウム材に本発明に係る合金組成の溶射素材を用い、溶射して溶射層を形成する。ここでアルミニウム材は各種組成の展伸材、鋳物、ダイカスト等でよいことは明らかで、殊更に限定されるものではない。また、アルミニウム材は表面処理を施しても施さなくてもよい。アルミニウム材は室温でよいが、高温にして溶射するとアルミニウム材と溶射層の密着性が室温の場合より向上する。溶射素材は線でも粉末でもよい。硬質な微粒子を溶射層に含有させるには、溶射素材を粉末とし、この粉末に硬質な微粒子を混合して用いれば容易である。溶射法はガス式、アーク式、プラズマ式、超高速フレーム式等の公知の方法でよい。溶射層は厚く設け平滑性が求められる場合には面削または研磨するとよい。面削または研磨後の厚さは相手材の重量、速度等の用途によって選ばれるものであるが、通常０．０５〜２mm程度である。溶射ままあるいは面削または研磨後のアルミニウム部材は必要に応じて熱処理を施す。この熱処理条件は目的により異なるが、略１００〜２００℃の温度で、０．５〜２４時間程度保持することによって、溶射ままと比較して強度が向上し、初晶Siの脱落を防止し、使用中において高硬度を保つことができる。
【００３４】
【実施例】
ＪＩＳ６０６３の押出形材を用意し、後記する表１に示す組成のアトマイズ粉体をガス溶射およびプラズマ溶射し試料とした。その条件は以下に示す如くである。
「溶射面のサイズ」：
６５mm×１０００mm
「表面処理」：
ショットブラスト
「アトマイズ粉体のサイズ」：
粉体の８０mass％が１０〜１５０μmφの範囲である。
「硬質な微粒子」：
アルミナ
サイズ １〜５０μm
含有量 外数であって、アルミニウム合金１００mass部に対しての割合１０mass部
「溶射」：
繰返し溶射回数 １〜４
溶射層厚さ ７００μｍ厚さに溶射後、研磨して５００μｍの厚さとした。
【００３５】
【表１】
次ぎに、各試料について下記測定項目を測定した。その結果を後記する表２に示す。
「耐食性」：
「表面硬度」：
ＨＲＢ １００kgf付加 １／１６インチ鋼球
「空隙率」：
横断面写真から測定 面積率％
【００３７】
【表２】
表２の結果から、本発明（試料番号１、３、４、５、６、７および８は、表面硬度が高いことが判る。また、耐食形態も部分的に軽微なピット状の腐食形態であることが判る。さらに、溶射層の空隙率が低くなると、表面硬度が向上（試料番号１に対して３）することが判る。
【００３９】
また、熱処理することにより表面硬度が向上（試料番号３と４の比較）することが判り、硬質微粒子を含有させると表面硬度が著しく向上（試料番号３に対して８）することが理解される。
【００４０】
一方、従来例（試料番号２および９）は、腐食形態が部分的におよびエッジ部において激しい腐食を発生し、比較例（試料番号１０）は、全面にピット状の腐食を発生しており、耐食性において劣ることが判る。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によるならば、表面硬度が高いことから耐摩耗性に優れ、また腐食も部分的に軽微なピッチ状の腐食形態であることから膨れが発生し難いものとなっており、したがって、安定した操業が可能となり、建造物内を汚染する等といった不都合が生じることもなくなるものであるので、工業的にその利用価値が高い発明であると理解される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rail for transportation that travels between a ceiling or floor surface in a building or a device that requires both wear resistance and light weight at the same time , and more particularly relates to a rail for transportation composed of an aluminum member having a thermal spray layer on the surface. Is.
[0002]
[Prior art]
Since aluminum has light weight, it is used by providing a sprayed layer of a Ni-Al-Mo alloy having wear resistance on the surface of an aluminum rail. In this case, in order to improve the adhesion between the rail and the Ni-Al-Mo alloy sprayed layer, a Ni-Al alloy sprayed layer is provided on the rail surface as a base treatment, and the Ni-Al-Mo alloy is coated thereon. A sprayed layer is provided.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as in the conventional technique as described above, a Ni-Al alloy sprayed layer is provided on the surface of the aluminum material, and the Ni-Al-Mo alloy having wear resistance is formed on the surface treated layer. An aluminum member with a thermal spray layer may swell due to long-term use depending on the usage environment, hindering the stable transport of the object to be transported, the swelled part peeling off and contaminating the building, etc. Inconvenience may occur. The objective of this invention is providing the aluminum member provided with the thermal spraying layer with abrasion resistance which does not generate | occur | produce a bulge as mentioned above.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of conducting various experiments and studies on solving the problems in the prior art as described above, the present inventors have sprayed a high Si content aluminum alloy containing Mg and Cr and regulating the Cu content. It has been found that an aluminum member having high wear resistance and very little blistering can be obtained when sprayed on the surface of an aluminum material using a raw material, as described below.
[0005]
(1) On the surface of the aluminum material, Si is 25 to 35 mass%, Mg is 0.2 to 3 mass%, Cr is 0.3 to 1.5 mass%, Cu is 0.2 mass% or less, and Mn is further contained. Provided with a thermal spray layer that is an aluminum alloy containing any one or two of 0.2 to 3 mass% or less and Ti of 0.2 to 1 mass% or less , with the balance being composed of Al and other impurities A transport rail made of an aluminum member.
[0006]
(2) The transport rail as described in (1) above, wherein the sprayed layer is obtained by spraying rapidly solidified powder of an aluminum alloy having the above composition .
[0007]
(3) The transport rail according to any one of (1) or (2), wherein the sprayed layer is a single layer .
[0008]
(4) The transport rail according to any one of (1) to (3), wherein a void ratio in a cross section in the thickness direction of the sprayed layer is 10% or less .
[0009]
(5) The transport rail according to any one of (1) to (4), wherein the thermal spray layer is an aluminum composite material containing hard particles in the aluminum alloy .
[0010]
(6) The transfer according to any one of (1) to (5) above, wherein the sprayed layer is a sprayed layer sprayed using a plasma spraying method or an ultra-high-speed flame spraying method. Rails .
[0011]
(7) The transport rail according to any one of (1) to (6), wherein the sprayed layer has a hardness HRB of 70 or more .
[0013]
[Action]
In the present invention, the surface of the aluminum material contains 25 to 35 mass% of Si, 0.2 to 3 mass% of Mg, 0.3 to 1.5 mass% of Cr, Cu is 0.2 mass% or less, and Mn 0.2 to 3 mass% or less of Ti and 0.2 to 1 mass% or less of Ti, or a sprayed layer that is an aluminum alloy having a composition composed of Al and other impurities. A rail for transportation made of an aluminum member. Therefore, a sprayed layer of high-Si aluminum alloy containing Mg and Cr on the aluminum material and regulating the Cu content is provided, which is wear-resistant and lightweight, and the aluminum material and the sprayed layer are both Since it is an aluminum-based material, the corrosion resistance is also good and there is no risk of swelling and peeling.
[0014]
The strength of the thermal spray layer is increased by making the thermal spray layer an aluminum alloy containing any one or two of Mn 3 mass% or less and Ti 1 mass% or less in the above composition. Especially in the case of Ti, corrosion resistance is improved in addition to strength.
[0015]
By making the sprayed material made of the aluminum alloy into a rapidly solidified powder and spraying the powder into a sprayed layer, a stable sprayed material of a high Si aluminum alloy can be obtained. Further, the corrosion resistance is good and there is no risk of swelling.
[0016]
By forming the sprayed layer as a single layer, it is directly sprayed onto the upper surface of the aluminum material without involving defects in the underlying sprayed layer, so that diffusion bonding between aluminum is obtained and a strong bond is realized. At the same time, the corrosion resistance is good and there is no risk of swelling and peeling.
[0017]
By setting the porosity in the cross section in the thickness direction of the sprayed layer to 10% or less, there is less moisture to penetrate through the gap, and the joining surface is an integration of the aluminum material and the sprayed layer. The progress is extremely small, the corrosion resistance is good, and there is no risk of swelling and peeling.
[0018]
Wear resistance is improved by making the sprayed layer an aluminum composite material containing hard fine particles in the aluminum alloy.
[0019]
By forming the sprayed layer as a sprayed layer sprayed using a plasma spraying method or an ultra-high-speed flame spraying method, dense and strong spraying with a porosity of 10% or less is realized.
[0020]
Wear resistance is further improved by setting the sprayed layer hardness to 70 or more (HRB: Rockwell hardness B scale).
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The specific embodiment of the present invention as described above will be further described as follows. That is, the aluminum material to be sprayed in the present invention is not limited to a specific material, but is not limited to an alloy composition of 1000 series to 8000 series, but is a spread material such as a plate material and an extruded material of various compositions, or various compositions. Castings, die castings, etc. can be used. The surface of the aluminum material does not need to be specifically treated and cleaned. However, when the aluminum material has a thick oxide film by heat treatment or the like, it should be removed by alkali, acid, or the like. However, it is usually sufficient to perform blasting.
[0022]
Next, the aluminum alloy composition and contents of the sprayed layer will be described as follows.
"Si: 25-35 mass%": Si is an essential element in the present invention, is for forming fine primary crystal Si in the sprayed layer, and imparting wear resistance, If it is less than the lower limit, the primary Si is small and a sufficient effect cannot be obtained, and if it exceeds the upper limit, it becomes brittle and becomes difficult to handle as an aluminum member after thermal spraying. It also has the effect of increasing hardness after thermal spraying by forming a compound Mg 2 Si with Mg. For these reasons, the Si content is set to 25 to 35 mass%.
[0023]
"Mg: 0.2-3 mass%":
Mg is an essential element in the present invention, which imparts strength to the sprayed layer substrate (matrix) and supports primary crystal Si to develop wear resistance. However, if the upper limit is exceeded, oxidation consumption is intense and the sprayed layer becomes brittle and undesirably cracked. Moreover, when heat-treating the aluminum member after thermal spraying, an initial compound of Si and Mg is formed to impart high strength to the thermal sprayed layer substrate, thereby improving the wear resistance of the primary crystal Si.
[0024]
“Cr: 0.3 to 1.5 mass%”: Cr is also an essential element in the present invention, and is intended to impart strength and corrosion resistance to the sprayed layer substrate. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the corrosion resistance is saturated. For these reasons, the Cr content is set to 0.3 to 1.5 mass%.
[0025]
“Cu: 0.2 mass% or less”:
Cu is an impurity mixed from raw materials and returned materials when molten alloy is melted, and is regulated because it interferes with the corrosion resistance of the sprayed layer.
[0026]
“Mn: 3 mass% or less”:
“Ti: 1 mass% or less”:
Mn and Ti are optional elements, and by spraying an aluminum alloy having the above composition further containing one or two of Mn and Ti exceeding the content as impurities, solid solution of Mn or Ti It is for dispersing and imparting further strength to the sprayed layer substrate, and supporting primary crystal Si to further develop wear resistance. If the upper limit is exceeded, any one or two of Al-Mn-based or Al-Ti-based coarse intermetallic compounds are formed and become brittle. When Ti is added, corrosion resistance is improved in addition to strength. In the present invention, the impurity amount of Mn is less than 0.2 mass%, and the impurity amount of Ti is also less than 0.2 mass%.
In addition, the composition of the thermal spray layer in the present invention may contain elements other than those described above within a range where thermal spraying can be formed, and the type and amount thereof are not limited.
[0027]
“Hard particles”:
The hard fine particles are, for example, simple metals or alloys, metal oxides, nitrides, carbides, etc., as long as the hardness is harder than the sprayed layer substrate, preferably a substance having a Hv of 200 or more, Examples thereof include iron and its alloys, metal carbides, oxides of metals such as titania and alumina. The average size of such fine particles is, for example, about 1 to 100 μm, preferably about the primary crystal Si of the sprayed layer, and preferably 1 to 50 μm. The hardness of the sprayed layer substrate is about 120 in Hv. Wear resistance is improved by using a sprayed layer containing such hard fine particles in the aluminum alloy. The content of the hard fine particles is the outer number, that is, the content with respect to 100 mass parts of the aluminum alloy, and the upper limit value thereof is preferably 20 mass parts or less. By exceeding the upper limit value, the sprayed layer tends to become brittle. It is 1 mass part or more as hard particle content that hardening of a thermal spray layer becomes obvious. In order to contain the hard fine particles in the thermal spray layer, it is possible to easily form a thermal spray layer containing hard fine particles by using a thermal spray material as a powder and mixing and spraying the hard fine particles in the powder. it can.
[0028]
Next, other structural relationships will be described as follows.
"Rapid solidified powder":
In the present invention, the thermal spray material is not particularly limited, and may be a thermal spray line or a simple powder, but in the case of a rapidly solidified powder, the molten metal is quenched, so that the size of primary Si is about 1 to 50 μm. A fine primary crystal Si is formed. Compared to a brittle spray wire, it can be a stable high-Si aluminum alloy spray material. Also in the sprayed layer, a fine primary crystal Si having a primary crystal Si size of about 1 to 50 μm is formed and distributed uniformly and a stable and uniform sprayed layer is obtained, thereby improving the wear resistance. Furthermore, the corrosion resistance is good, and there is no fear of swelling and peeling. The method for producing the rapidly solidified powder may be a known method such as an atomizing method. The size of the powder is not particularly limited, but 2 mmφ or less is suitable for a commercially available thermal spraying apparatus. In the case of the atomizing method, if the conditions are set appropriately, 80 mass% of the powder falls within the range of 10 to 150 μmΦ.
[0029]
"The sprayed layer is a single layer":
By making the thermal spray layer as a single layer, it is in direct thermal spray contact with the upper surface of the aluminum material without involving defects in the underlying thermal spray layer, so that diffusion bonding between aluminum is obtained, a strong bond is obtained and further corrosion resistance Also, there is no risk of swelling and peeling.
[0030]
“The sprayed layer has a porosity of 10% or less in the cross section in the thickness direction”:
By setting the porosity to 10% or less in the cross section in the thickness direction of the thermal spray layer, a denser thermal spray layer is formed, less moisture penetrates through the voids, and furthermore, corrosion resistance is good and there is no risk of swelling and peeling. .
[0031]
“The thermal spray layer is a thermal spray layer sprayed using plasma spray method or ultra-high velocity flame spray method”:
In other words, the sprayed layer easily entrains the combustion gas due to fluctuations in the spraying conditions and loses its denseness. However, by using the plasma spraying method or the ultra-high speed flame spraying method, the spraying conditions can be made appropriate. By making the spraying conditions appropriate, the amount of entrained combustion gas is small, and even if the spraying conditions fluctuate, the porosity of the sprayed layer can be easily reduced to 10% or less, resulting in a denser sprayed layer, Less moisture penetrates and penetrates, and corrosion resistance is good, and there is no risk of swelling and peeling.
[0032]
“Hardness of sprayed layer HRB 70 or higher”:
If the thermal spray layer contains a hard substance, wear resistance will be manifested, but by increasing the hardness of the thermal spray layer base that forms the periphery of the hard substance, the holding power of the hard substance will increase and higher wear resistance will be achieved. Demonstrate. By setting the hardness of the thermal spray layer to HRB 70 or more, the primary crystal Si and the added fine particles are not peeled off or dropped off, and the thermal spray layer has higher wear resistance. This hardness can be easily obtained by heat-treating the aluminum member after thermal spraying to form an Mg 2 Si initial compound. A preferable condition for this heat treatment is to keep the aluminum member after thermal spraying at a temperature of 100 to 200 ° C. for 0.5 to 24 hours.
[0033]
Next, a specific example of the manufacturing method will be described. Needless to say, the present invention is not limited to such a specific manufacturing method.
A thermal spray material having an alloy composition according to the present invention is used for the aluminum material, and the thermal spray layer is formed by thermal spraying. Here, it is clear that the aluminum material may be a wrought material, casting, die casting or the like of various compositions, and is not particularly limited. The aluminum material may or may not be surface treated. The aluminum material may be at room temperature, but when sprayed at a high temperature, the adhesion between the aluminum material and the sprayed layer is improved as compared with the case of room temperature. The thermal spray material may be wire or powder. In order to contain hard fine particles in the sprayed layer, it is easy to use a thermal spray material as a powder and to mix the hard fine particles with this powder. The spraying method may be a known method such as a gas method, an arc method, a plasma method, or an ultra-high speed flame method. When the sprayed layer is thick and smoothness is required, it may be chamfered or polished. The thickness after chamfering or polishing is selected according to the use such as the weight and speed of the counterpart material, but is usually about 0.05 to 2 mm. The aluminum member as it is sprayed or after chamfering or polishing is subjected to heat treatment as necessary. The heat treatment conditions vary depending on the purpose, but by maintaining at a temperature of about 100 to 200 ° C. for about 0.5 to 24 hours, the strength is improved as compared to the thermal spraying, and the primary Si is prevented from falling off. High hardness can be maintained during use.
[0034]
【Example】
An extruded profile of JIS6063 was prepared, and an atomized powder having a composition shown in Table 1 described later was gas sprayed and plasma sprayed to obtain a sample. The conditions are as shown below.
“Size of sprayed surface”:
65mm x 1000mm
"surface treatment":
Shot blasting “Atomized powder size”:
80 mass% of the powder is in the range of 10 to 150 μmφ.
“Hard particles”:
Alumina size 1-50μm
Content is an external number, and a ratio of 10 mass parts with respect to 100 mass parts of an aluminum alloy “thermal spraying”:
Number of repeated spraying 1-4
Thermal spray layer thickness After spraying to 700 μm thickness, it was polished to a thickness of 500 μm.
[0035]
[Table 1]
Next, the following measurement items were measured for each sample. The results are shown in Table 2 below.
"Corrosion resistance":
HRB 100kgf addition 1/16 inch steel ball "porosity":
Measured from cross-sectional photograph Area ratio%
[0037]
[Table 2]
From the results of Table 2, it can be seen that the present invention (Sample Nos. 1, 3, 4, 5, 6, 7, and 8 have high surface hardness. Further, the corrosion resistance form is also a slightly pit-like corrosion form. Furthermore, it can be seen that when the porosity of the sprayed layer is lowered, the surface hardness is improved (3 relative to sample number 1).
[0039]
Further, it is understood that the surface hardness is improved by the heat treatment (comparison between the sample numbers 3 and 4), and it is understood that the surface hardness is remarkably improved (8 compared to the sample number 3) when the hard fine particles are contained. .
[0040]
On the other hand, in the conventional examples (Sample Nos. 2 and 9), the corrosion forms partly and severe corrosion occurs at the edge part, and in the comparative example (Sample No. 10), pit-like corrosion occurs on the entire surface. It turns out that it is inferior in corrosion resistance.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, since the surface hardness is high, it is excellent in wear resistance, and the corrosion is also a partial pitch-like corrosion form, so that it is difficult for swelling to occur. Therefore, since stable operation is possible and there is no inconvenience such as contamination of the building, it is understood that the invention is industrially highly valuable.
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