JPH03202448A - Surface modifying method by laser beam - Google Patents

Surface modifying method by laser beam

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JPH03202448A
JPH03202448A JP34128189A JP34128189A JPH03202448A JP H03202448 A JPH03202448 A JP H03202448A JP 34128189 A JP34128189 A JP 34128189A JP 34128189 A JP34128189 A JP 34128189A JP H03202448 A JPH03202448 A JP H03202448A
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JP
Japan
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wire
film
hard particles
laser
matrix
Prior art date
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Pending
Application number
JP34128189A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumito Yoshino
芳野 文人
Seiji Sasabe
誠二 笹部
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03202448A publication Critical patent/JPH03202448A/en
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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the surface of a base metal having excellent wear resistance, heat resistance, corrosion resistance, etc., by melting a wire obtd. by incorporating prescribed amounts of inorganic hard particles having specified value or above of hardness Hv into an Al(alloy) matrix by a laser beam and forming a film on the surface of a base metal. CONSTITUTION:A wire obtd. by incorporating hard particles constituted of ceramics, intermetallic compounds, cermet, metals or the like, having >=500Hv hardness in itself and having <=500mum particle size into a matrix of Al or an Al alloy by <=50vol.% is prepd. The diameter of the wire is preferably regulated to <=3.2mm, and moreover, the wire having a rectangular section is preferable. Then, the wire is melted by a laser (a CO2 laser beam is suitably used) to form a film on the surface of a base metal of Al or the like. In this way, the film having the above-mentioned properties, which is furthermore homogeneous and excellent in adhesion for the base metal even at a high temp. can be obtd.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明はレーザーによる表面改質技術に係り。 より詳しくは、レーザーによってワイヤを溶融し母材表
面上に付着させて耐摩耗性、耐熱性、耐食性等々の優れ
た特性の皮膜を形成する方法に関する。 (従来の技術及び解決しようとする課題)金属材料であ
る母材の表面上に種々の特性の皮膜を形成して、母材の
特性とは異なる特性を付与する表面処理法としては、従
来より、母材の材質等との関連から、イオン注入1表面
焼入、硬質メツキ、窒化、拡散浸透メツキ、肉感、溶射
等々の様々な手段が適宜選択して採用されている。 例えば、材料の軽量性を活かしてアルミニウム又はその
合金を母材とする場合、その表面を硬化させる方法とし
ては、異種材料であるW系、Ni系、Co系、5i−F
e系等を使用して、肉感、溶射などにより薄膜を形成す
る方法がある。例えば。 肉盛による方法に関しては特開昭58−179569号
、同58−215291号、同61−115676号な
ど、また溶射による方法に関しては特開昭54−701
2号、同54−7013号。 同63−4051号などが挙げられる。 しかし、薄膜材料は、アルミ材料と熱膨張率が異なり、
密着性が悪いこと、高価な材料が多いこと、比重差が大
きく、薄膜形成時、特に肉盛時に偏析し易く均質性が得
られないこと、などの問題があった。 また、そのような薄膜を多層膜とし、母材の熱膨張率に
近い順に重ねて母材との熱膨張率の差を緩和する方法も
試みられているが、上記問題点のほか、工程が複雑であ
る等の問題があった。 一方、ミリオーダーの膜厚の皮膜を得る場合は。 セラミックスをアルミ材料の表面に付着させる方法もあ
るが、予め母材上にセラミックスを散布した後、アーク
、レーザー等で溶融して付着させる方法が殆どであり、
実用性に欠けるものが多い。 特にレーザーによる表面改質技術が注目されてきている
が、新機能の付与、能率向上等の可能性はあるものの、
未だ実用化の域には達していないのが現状である。 本発明は、か)る事情に鑑みてなされたものであって、
レーザーによる表面改質技術を改良して、母材との密着
性に優れ、耐摩耗性、耐熱性、耐食性等々の所望の特性
を有する皮膜を能率よ<、m便に、しかも安定して形成
し得る方法を提供することを目的とするものである。 (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、まず皮膜形成法
として溶射、肉盛を採用した場合における前記問題点の
原因を究明するべく鋭意研究を行った。その結果、従来
の肉盛或いは溶射による表面処理法は、硬質粒子をその
まま、すなわち、粒子状又は粉末状にて母材表面上に供
給して溶融し成膜することに起因して、熱膨張率の問題
が発生することが判明した。そのため、硬質粒子を使用
するものの、母材との熱膨張率の差ができるだけ小さく
できる方策について更に研究を重ねた結果、表面皮膜形
成用ワイヤを開発して、先に提案した(特願平1−19
9626号)。 しかし、その後、該ワイヤの使用態様について更に研究
を重ねた結果、ここにレーザーによる表面改質技術に適
用することにより、レーザーの利用による効果と相乗し
て、優れた特性の表面皮膜が得られることを知見し、本
発明をなしたものである。 すなわち、本発明に係るレーザーによる表面改質方法は
、セラミックス、金属間化合物、サーメット、金属など
からなり、それ自体の硬さHvが500以上を有する硬
質粒子を、アルミニウム又はアルミニウム合金マトリッ
クスに50vol%以下で含有させたワイヤを使用し、
これをレーザーにより溶融して母材表面に皮膜を形成す
ることを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 (作用) 前述の如く、従来は、一般に母材の材質と形成すべき皮
膜の材質とが殆ど無関係に選択され、異種材料からなる
皮膜が母材表面上に形成されていたが、先の提案では、
被覆される母材が主としてアルミニウム又はアルミニウ
ム合金であることを考慮して、これと同系統であるアル
ミニウム又はアルミニウム合金からなるマトリックスを
被覆し、その際、マトリックス中に所定の硬質粒子を含
有させることを骨子とするワイヤを開発し提供した。 これにより、特に高温においても密着性の優れた皮膜を
得ることができる。 勿論、該ワイヤに硬質粒子が含まれるので、高硬度の皮
膜が得られ、更には、ワイヤのマトリックスが時効硬化
型アルミニウム合金である場合には、皮膜において時効
硬化による硬さ向上の効果も期待できる(第1図参照)
。 更に、本発明では、レーザーの特長である高能率及び急
熱急冷作用、特に急冷に着目し、この作用が前記ワイヤ
の材質と相俟って優れた特性の皮膜が得られることを究
明した。 すなわち、レーザーによってワイヤが溶融され、母材表
面に付着するが、その際、急冷速度が大きいほど、皮膜
に焼きが入る。焼きが良く入ることは、皮膜の硬さ(レ
ーザー溶射後の時効析出硬化作用に起因)が高くなり、
同時に、結晶粒が小さくなり、結晶粒が小さいほど、デ
ンドライトの間隔が小さいので、結果的に偏析が少なく
なるという効果が得られる。 このように、本発明によれば、■特定構成のワイヤを使
用することによる効果(密着性、皮膜硬度)と、■レー
ザー利用による効果(皮膜の溶体化焼入による時効析出
硬化、偏析低減)とが相乗的に期待できる。 次に本発明の処理条件について説明する。 硬質粒子としては、セラミックス、金属間化合物、サー
メット、金属等々の種々の材質のものが可能であり、こ
れらは、AR,Zr、Cr、Ti。 V、Ta、Si、W、Nb、Cu、Ni、Co、Fe。 N〕及びCからなる群から選ばれた少なくとも1種をベ
ース元素とする化合物又は金属として包括することがで
きる。例えば、セラミックス系としては、アルミナ、チ
タニア、アルミナチタニアなどが挙げられる。複合粉末
、窒化物、はう化物系としては、Cr、C2、TiC,
B4C,WC,ZrC1TfB、、MoB、、ZrB、
、TiN、ZrTi、これらの複合粉末などが挙げられ
る。勿論、これらのみに制限されないことは云うまでも
ない。 なお、これらの硬質粒子を選択するに際しては、母材の
材質との関連にて選ぶことが好ましい。すなわち、特に
母材の比重にできるだけ近い比重を有するものを選ぶな
らば、成膜時の偏析を大幅に軽減することができ、皮膜
の均質性を確保することができる。例えば、母材がアル
ミニウムである場合には、アルミニウムの比重が2.7
であることを考慮して、2.7±2程度の比重を有する
もの、例えば、Si、Al、O,、SiC,Si、N、
、B、C,CBN、BN−TiB、等々を選択する。 特に肉盛の場合に留意する。 勿論、どのような特性の皮膜を形成するかによっても硬
質粒子の材質を選択できることは云うまでもない6例え
ば、アルミニウムの硬化を目的とする場合には、WC,
Mo、ZrO2、TiC,TiN、Cr、C2、Cr、
ZrO,−Y、03、WC−Ni−Cr、WC−Co1
MgO,TiC−Ni、NbC等々を選択すればよい。 但し、硬質粒子は、それ自体の硬さHv (ヌープ硬さ
)がHv≧500のものであり、50vol%以下でマ
トリックスに含有させる必要がある。硬質粒子の材質に
もよるが、通常10〜40vol%である。硬さHvが
500よりも低い粒子では、主たる皮膜特性である耐摩
耗性が得られない。また50vol%を超えて含有させ
ると、皮膜のマトリックス中に硬質粒子を均質に分散さ
せることが困難となり、或いはマトリックスが少なくな
るために母材とのなじみが悪くなる等の問題がある。 なお、このような硬質粒子としては、更にその直径が5
00μm以下のサイズのものであることが推奨される。 500μ−よりも大きいサイズではマトリックスに硬質
粒子を均質に分散させることが困難になる。しかし、あ
まり細がすぎるとレーザー処理時に溶は易くなり、皮膜
に歩留まりにくくなるので1μ鳳以上のものが望ましい
、また、形状も鋭利な突起を有しないもの(例、球状)
である方が製造上望ましい。 マトリックスは、アルミニウム又はアルミニウム合金か
らなるが、種々の成分系及び組成のものが可能である。 純アルミニウム(i o o o系)のほか、AQ−M
n系(3000番)、AM−5i系(4000番)、A
怠−Mg系(5000番)などの非時効型アルミニウム
合金や、AQ−Cu−Mg系(2000番)、A凰−M
g−8i系(6000番)、AM−Zn−Mg系(70
00番)などの時効型アルミニウム合金などが挙げられ
る。 か)るマトリックスと硬質粒子からなるワイヤとしては
、その形態は特に制限されないが、マトリックスに硬質
粒子を分散させた中実ワイヤ、或いはマトリックスを外
皮(フープ)とし中に硬質粒子を充填した複合ワイヤの
態様などがある。中実ワイヤは、マトリックス粉末と硬
質粒子を混合して固化成形する粉末冶金法や、予め作成
した硬質粒子のプリフォーム中にマトリックス溶湯を圧
力下で含浸させる溶湯鍛造法によりビレット又はスラブ
を作成し、ワイヤに成形したり、或いは静水圧押出法に
よりワイヤを得る。複合ワイヤの場合には、フープ中に
硬質粒子を充填した断面形状であるが、場合により、発
熱剤又は保温剤(Mg、アルミパウダー、REM系など
)を充填することもできる。発熱剤を充填することによ
り、成膜後に予熱又は保温する効果が得られ、密着性を
向上できる。なお、保温効果を得るために、成膜後に表
面をスラグ剤で被う方法も可能である。 次にレーザー溶射について説明する。 上記ワイヤは、第2図に示すように、レーザーによって
溶融し、母材表面に所望の厚さ、特性の皮膜を形成する
。皮膜厚さは1種々の厚さで可能であり、ミクロンオー
ダーからミリオーダーの厚膜まで、均質に成膜すること
ができる。 レーザー溶射条件はレーザー溶接の場合とほぼ同様でよ
い。但し、皮膜を幅広く形成する配慮が好ましい。 例えば、ワイヤ径は小さい方が偏析防止のために有利で
あり、3.2■■φ以下のワイヤが望ましく、また断面
矩形のワイヤが望ましい。 レーザーは気体レーザー(例、CO,レーザー)、固体
レーザー(例、YAGレーザ−)等々の各種のレーザー
が可能であるが、CO,レーザーが適当である。ビーム
モード及び出力にはシングルモード、マルチモード、リ
ングモードなどがあるが、皮膜形成のためにはリングモ
ード又はシングルモードが望ましい、集光方式は焦点設
定位置が母材上である場合と母材上方である場合などが
あるが、ビード幅が広く、溶込み深さが浅い後者の方が
皮膜形成用として望ましい。 ビーム走行速度は、速い方が溶込み深さが浅く、焼入効
果が大きいので望ましい。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 失産鯉上 ワイヤベース(マトリックス)として純アルミニウムを
使用し、第1表に示すサイズ、配合量の粒子を含有させ
たワイヤを準備した。ワイヤタイプとしては、粒子を分
散させた中実ワイヤと、ワイヤベースからなるフープの
中に粒子を充填した複合ワイヤの2種類とした。 次いで、これらのワイヤを用いてレーザー溶射を行い、
アルミ母材(A5083)の表面上に第1表に示す厚さ
の皮膜を形成した。レーザー溶射条件は、CO,レーザ
ー、出力5kW、走行速度50cm/winである。 なお、比較のため、レーザー溶射に代えて、ガス溶射を
行った。 得られた皮膜について以下の条件で耐摩耗試験を実施し
、摩耗量を測定した。その結果を第1表に併記する。 く耐摩耗試験条件〉 試験法二大越式試験法 最終荷重:3kgf 摩耗速度: 1 、36m/sec 摩耗距離:100m 第1表より、試験Nα1〜に9のうち、ガス溶射(比較
例)による場合はいずれも摩耗量が少なく、膜厚に拘ら
ず耐摩耗性が良好であるが、レーザー溶射(本発明例)
による場合は、ガス溶射の場合よりも更に摩耗量が少な
く、耐摩耗性が優れていることが明らかである。
(Industrial Application Field) The present invention relates to surface modification technology using laser. More specifically, the present invention relates to a method of melting a wire using a laser and adhering it to the surface of a base material to form a film with excellent properties such as wear resistance, heat resistance, and corrosion resistance. (Prior art and problems to be solved) Conventionally, there are surface treatment methods that form films with various characteristics on the surface of a base material, which is a metal material, to impart properties different from those of the base material. Depending on the material of the base material, various methods such as ion implantation, surface hardening, hard plating, nitriding, diffusion/penetration plating, texture, thermal spraying, etc. are appropriately selected and adopted. For example, when aluminum or its alloy is used as a base material to take advantage of its light weight, methods for hardening the surface include different materials such as W-based, Ni-based, Co-based, 5i-F, etc.
There is a method of forming a thin film by touch, thermal spraying, etc. using e-based materials. for example. Regarding the method by overlaying, see JP-A-58-179569, JP-A-58-215291, JP-A-61-115676, etc. Regarding the method by thermal spraying, JP-A-54-701
No. 2, No. 54-7013. No. 63-4051 and the like can be mentioned. However, thin film materials have a different coefficient of thermal expansion than aluminum materials,
There were problems such as poor adhesion, the need for many expensive materials, large differences in specific gravity, and the tendency to segregate during thin film formation, particularly during overlaying, making it impossible to obtain homogeneity. In addition, attempts have been made to make such thin films into multilayer films and layer them in order of the thermal expansion coefficient of the base material to alleviate the difference in thermal expansion coefficient with the base material, but in addition to the above problems, the process is There were problems such as complexity. On the other hand, if you want to obtain a film with a film thickness on the order of millimeters. Although there are methods for attaching ceramics to the surface of aluminum materials, most methods involve spreading ceramics on the base material in advance and then melting and attaching them using arcs, lasers, etc.
Many lack practicality. In particular, surface modification technology using lasers has been attracting attention, but although it has the potential to add new functions and improve efficiency,
The current situation is that it has not yet reached the stage of practical application. The present invention has been made in view of the above circumstances, and
By improving surface modification technology using laser, we can efficiently and stably form coatings that have excellent adhesion to the base material and have desired properties such as wear resistance, heat resistance, and corrosion resistance. The purpose is to provide a method that can be used to (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present inventors first conducted intensive research to find out the cause of the above problems when thermal spraying and overlaying are employed as coating formation methods. As a result, in the conventional surface treatment method by overlaying or thermal spraying, hard particles are supplied as they are, that is, in the form of particles or powder, onto the surface of the base material and melted to form a film. It turns out that there are rate issues. Therefore, as a result of further research on measures to minimize the difference in thermal expansion coefficient with the base material while using hard particles, we developed a wire for forming a surface film and proposed it earlier (Patent Application No. -19
No. 9626). However, as a result of further research on the usage of this wire, it was found that by applying surface modification technology using laser, a surface film with excellent characteristics could be obtained by combining the effect of using laser. The present invention was made based on this knowledge. That is, in the surface modification method using a laser according to the present invention, hard particles made of ceramics, intermetallic compounds, cermets, metals, etc. and having a hardness Hv of 500 or more are added to an aluminum or aluminum alloy matrix in an amount of 50 vol%. Using the wire contained below,
This is characterized in that it is melted with a laser to form a film on the surface of the base material. The present invention will be explained in more detail below. (Function) As mentioned above, in the past, the material of the base material and the material of the film to be formed were generally selected almost independently, and a film made of different materials was formed on the surface of the base material. So,
Considering that the base material to be coated is mainly aluminum or an aluminum alloy, a matrix made of aluminum or an aluminum alloy of the same type as this is coated, and at that time, predetermined hard particles are contained in the matrix. We developed and provided a wire based on the following. This makes it possible to obtain a film with excellent adhesion even at high temperatures. Of course, since the wire contains hard particles, a coating with high hardness can be obtained, and furthermore, if the matrix of the wire is an age-hardening aluminum alloy, the effect of improving the hardness of the coating due to age hardening is also expected. Yes (see Figure 1)
. Furthermore, in the present invention, we focused on the high efficiency and rapid heating and quenching action that are features of lasers, particularly on quenching, and found that this action, in combination with the material of the wire, allows a film with excellent properties to be obtained. That is, the wire is melted by the laser and attached to the surface of the base material, but the faster the quenching rate is, the more the coating is burned. Good hardening means that the hardness of the coating increases (due to the aging precipitation hardening effect after laser spraying).
At the same time, the crystal grains become smaller, and the smaller the crystal grains, the smaller the spacing between dendrites, resulting in the effect of less segregation. As described above, according to the present invention, 1) the effects of using a wire with a specific configuration (adhesion, film hardness), and 2) the effects of using a laser (aging precipitation hardening and segregation reduction due to solution quenching of the film) can be expected to be synergistic. Next, processing conditions of the present invention will be explained. The hard particles can be made of various materials such as ceramics, intermetallic compounds, cermets, metals, etc. These include AR, Zr, Cr, and Ti. V, Ta, Si, W, Nb, Cu, Ni, Co, Fe. [N]] and C as a base element. For example, examples of ceramics include alumina, titania, alumina titania, and the like. Examples of composite powders, nitrides, and borides include Cr, C2, TiC,
B4C,WC,ZrC1TfB,,MoB,,ZrB,
, TiN, ZrTi, and composite powders thereof. Of course, it goes without saying that it is not limited to only these. In addition, when selecting these hard particles, it is preferable to select them in relation to the material of the base material. That is, if a material having a specific gravity as close as possible to that of the base material is selected in particular, segregation during film formation can be significantly reduced and uniformity of the film can be ensured. For example, if the base material is aluminum, the specific gravity of aluminum is 2.7.
Considering that, those having a specific gravity of about 2.7±2, such as Si, Al, O, SiC, Si, N,
, B, C, CBN, BN-TiB, etc. Pay particular attention to this when overlaying. Of course, it goes without saying that the material of the hard particles can be selected depending on the characteristics of the film to be formed6.For example, when the purpose is to harden aluminum, WC,
Mo, ZrO2, TiC, TiN, Cr, C2, Cr,
ZrO, -Y, 03, WC-Ni-Cr, WC-Co1
MgO, TiC-Ni, NbC, etc. may be selected. However, the hard particles themselves must have a hardness Hv (Knoop hardness) of Hv≧500, and must be included in the matrix in an amount of 50 vol% or less. Although it depends on the material of the hard particles, it is usually 10 to 40 vol%. Particles with a hardness Hv lower than 500 cannot provide wear resistance, which is the main coating property. If the content exceeds 50 vol%, it becomes difficult to homogeneously disperse the hard particles in the matrix of the film, or there are problems such as poor compatibility with the base material because the matrix decreases. Furthermore, such hard particles have a diameter of 5
It is recommended that the size be 00 μm or less. Sizes larger than 500 microns make it difficult to homogeneously disperse the hard particles in the matrix. However, if it is too thin, it will easily melt during laser treatment and it will be difficult to obtain a film, so it is preferable to use a material with a diameter of 1 μm or more, and a shape that does not have sharp protrusions (e.g., spherical).
It is preferable for manufacturing purposes. The matrix consists of aluminum or an aluminum alloy, but various compositions and compositions are possible. In addition to pure aluminum (i o o o type), AQ-M
n series (3000th), AM-5i series (4000th), A
Non-aging aluminum alloys such as Lazy-Mg series (No. 5000), AQ-Cu-Mg series (No. 2000), A-M
g-8i series (No. 6000), AM-Zn-Mg series (70
Examples include aging type aluminum alloys such as No. 00). The form of the wire made of a matrix and hard particles is not particularly limited, but it may be a solid wire in which hard particles are dispersed in a matrix, or a composite wire in which the matrix is used as a hoop and hard particles are filled inside. There are various aspects. Solid wires are made into billets or slabs by powder metallurgy, in which matrix powder and hard particles are mixed and solidified, or by molten metal forging, in which matrix molten metal is impregnated under pressure into a preform of hard particles. , formed into a wire, or obtained by hydrostatic extrusion. In the case of a composite wire, the cross-sectional shape is a hoop filled with hard particles, but depending on the case, a heat generating agent or a heat insulating agent (Mg, aluminum powder, REM type, etc.) can also be filled. By filling the film with a heating agent, the effect of preheating or keeping warm after film formation can be obtained, and the adhesion can be improved. Note that in order to obtain a heat retention effect, it is also possible to cover the surface with a slag agent after film formation. Next, laser spraying will be explained. As shown in FIG. 2, the wire is melted by a laser to form a film of desired thickness and characteristics on the surface of the base material. The film can have a variety of thicknesses, and can be uniformly formed from a micron order to a millimeter order thick film. The laser spraying conditions may be almost the same as those for laser welding. However, it is preferable to form the film over a wide area. For example, it is advantageous for the wire diameter to be small in order to prevent segregation, and a wire with a diameter of 3.2 mm or less is desirable, and a wire with a rectangular cross section is desirable. Various types of lasers are possible, such as gas lasers (eg, CO lasers), solid lasers (eg, YAG lasers), and CO lasers are suitable. Beam modes and outputs include single mode, multimode, ring mode, etc., but ring mode or single mode is preferable for film formation.The focusing method is when the focus setting position is on the base material and when the focus setting position is on the base material. Although there are cases where it is above, the latter is preferable for film formation because it has a wider bead width and a shallower penetration depth. A faster beam traveling speed is preferable because the penetration depth is shallower and the hardening effect is greater. (Example) Next, an example of the present invention will be shown. Pure aluminum was used as a wire base (matrix) for aborted carp, and wires containing particles of the size and blending amount shown in Table 1 were prepared. Two types of wire were used: a solid wire with particles dispersed therein, and a composite wire with particles filled in a hoop made of a wire base. Next, laser spraying is performed using these wires,
A film having the thickness shown in Table 1 was formed on the surface of an aluminum base material (A5083). The laser spraying conditions were CO, laser, output 5 kW, and running speed 50 cm/win. For comparison, gas spraying was performed instead of laser spraying. A wear resistance test was conducted on the obtained film under the following conditions, and the amount of wear was measured. The results are also listed in Table 1. Wear resistance test conditions〉 Test method Ni-Okoshi test method Final load: 3 kgf Wear rate: 1,36 m/sec Wear distance: 100 m From Table 1, among the tests Nα1 to 9, when gas spraying (comparative example) was used All have a small amount of wear and have good wear resistance regardless of the film thickness, but laser spraying (example of the present invention)
It is clear that the amount of wear is even smaller in the case of gas spraying, and that the wear resistance is excellent.

【以下余白】[Left below]

去」044 第3図は、試験No 3の場合のワイヤを使用して得ら
れた溶射皮膜について最終荷重と摩耗量の関係を示した
ものである。 同図より、&3のワイヤで得られたガス溶射皮膜(比較
例)は、FC25鋳鉄の場合に比べ、最終荷重の大きさ
に拘らず摩耗量が少なく、安定して良好な耐摩耗性(高
寿命など)を有しているが、レーザー溶射皮膜(本発明
例)は、ガス溶射皮膜よりも更に優れた耐摩耗性を示し
ている。 なお、5183のみからなるワイヤ(中実ワイヤ)で得
られた溶射皮膜には大きな空孔が発生しており、摩耗量
が多い。 失産銖1 実施例1において、ワイヤベース(マトリックス)とし
て時効硬化型のアルミニウム合金(A Q −Cu系、
AQ−Mg−Si系)を用いた以外は、同様の条件にて
レーザー溶射皮膜を形成した。 得られた皮膜について摩耗量を測定した結果を第2表に
示す。なお、摩耗量はレーザー溶射後120時間抜に測
定した値である。 第2表より、実施例1の場合よりも摩耗量が少なく、耐
摩耗性が更に向上できることがわかる。
Figure 3 shows the relationship between the final load and the amount of wear for the thermally sprayed coating obtained using the wire in Test No. 3. From the same figure, the gas sprayed coating obtained with &3 wire (comparative example) has less wear regardless of the final load and has stable and good wear resistance (high However, the laser sprayed coating (example of the present invention) shows even better wear resistance than the gas sprayed coating. Note that large pores are generated in the sprayed coating obtained with a wire (solid wire) made only of 5183, and the amount of wear is large. In Example 1, an age-hardening aluminum alloy (AQ-Cu-based,
A laser sprayed coating was formed under the same conditions except that AQ-Mg-Si type) was used. Table 2 shows the results of measuring the amount of wear on the resulting coatings. Note that the amount of wear is a value measured 120 hours after laser spraying. From Table 2, it can be seen that the amount of wear was smaller than in Example 1, and the wear resistance could be further improved.

【以下余白】[Left below]

・ワイヤ、 5・・・母材、 6・・・溶射皮膜。 ・Wire, 5... Base material, 6...Thermal spray coating.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミックス、金属間化合物、サーメット、金属
などからなり、それ自体の硬さHvが500以上を有す
る硬質粒子を、アルミニウム又はアルミニウム合金マト
リックスに50vol%以下で含有させたワイヤを使用
し、これをレーザーにより溶融して母材表面に皮膜を形
成することを特徴とするレーザーによる表面改質方法。
(1) Using a wire in which hard particles made of ceramics, intermetallic compounds, cermets, metals, etc. and having a hardness Hv of 500 or more are contained in an aluminum or aluminum alloy matrix in an amount of 50 vol% or less, A surface modification method using a laser, which is characterized by forming a film on the surface of a base material by melting it with a laser.
(2)前記硬質粒子の大きさが直径500μm以下のも
のである請求項1に記載の方法。
(2) The method according to claim 1, wherein the hard particles have a diameter of 500 μm or less.
(3)前記硬質粒子として、Al、Zr、Cr、Ti、
V、Ta、Si、W、Nb、Cu、Ni、Co、Fe、
Ni及びCからなる群から選ばれた少なくとも1種をベ
ース元素とする化合物又は金属を用いる請求項1又は2
に記載の方法。
(3) The hard particles include Al, Zr, Cr, Ti,
V, Ta, Si, W, Nb, Cu, Ni, Co, Fe,
Claim 1 or 2 using a compound or metal whose base element is at least one selected from the group consisting of Ni and C.
The method described in.
(4)前記ワイヤが、アルミニウム又はアルミニウム合
金マトリックスに硬質粒子を分散させた中実ワイヤ、或
いはマトリックスとなるアルミニウム又はアルミニウム
合金外皮金属中に前記硬質粒子を充填させた複合ワイヤ
のいずれかである請求項1、2又は3に記載の方法。
(4) The wire is either a solid wire in which hard particles are dispersed in an aluminum or aluminum alloy matrix, or a composite wire in which the hard particles are filled in an aluminum or aluminum alloy sheath metal serving as a matrix. The method according to item 1, 2 or 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107723646A (en) * 2017-09-22 2018-02-23 云南谷益美农业开发有限公司 A kind of preparation technology and its sheet alloy of wear-resistant weather-proof sheet alloy

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