JPH06328246A - Ａｌ基材料表面への肉盛溶接方法 - Google Patents
Ａｌ基材料表面への肉盛溶接方法Info
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- JPH06328246A JPH06328246A JP11750093A JP11750093A JPH06328246A JP H06328246 A JPH06328246 A JP H06328246A JP 11750093 A JP11750093 A JP 11750093A JP 11750093 A JP11750093 A JP 11750093A JP H06328246 A JPH06328246 A JP H06328246A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温下（２００℃以上）において、Ａｌ基材
料との接合性の高い耐摩耗性、耐熱性肉盛層が安定して
得られるＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法を提供するこ
と。 【構成】 Ｃｕ基材料からなる外皮内にＣｏ及びＡｌを
充填した複合ワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対してＣ
ｕ３０〜８５％、Ｃｏ１〜４０％を含有し、その他、残
部がＡｌ及び不可避不純物からなる複合ワイヤを用いて
Ａｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理するか、重量比
でＣｕ３０〜８５％、Ｃｏ１〜４０％を含有し、その他
は、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる粉末を用いて
Ａｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理するＡｌ基材料
表面への肉盛溶接方法。
料との接合性の高い耐摩耗性、耐熱性肉盛層が安定して
得られるＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法を提供するこ
と。 【構成】 Ｃｕ基材料からなる外皮内にＣｏ及びＡｌを
充填した複合ワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対してＣ
ｕ３０〜８５％、Ｃｏ１〜４０％を含有し、その他、残
部がＡｌ及び不可避不純物からなる複合ワイヤを用いて
Ａｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理するか、重量比
でＣｕ３０〜８５％、Ｃｏ１〜４０％を含有し、その他
は、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる粉末を用いて
Ａｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理するＡｌ基材料
表面への肉盛溶接方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌ基材料の表面に耐摩
耗、耐熱層が高温下（２００℃以上）で安定してかつ経
済的に得られる肉盛溶接方法に関するものである。
耗、耐熱層が高温下（２００℃以上）で安定してかつ経
済的に得られる肉盛溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】ＡｌまたはＡｌ合金は鉄鋼材
料に比較して、軽量で熱伝導性、耐食性が優れているこ
とから自動車部品をはじめ広い分野で使用されている。
しかし、Ａｌ合金は一般に鉄鋼材料に比べ強度，耐摩耗
性，耐熱性の面で劣っており、Ａｌ合金素材そのままで
は、鉄鋼材料の代替材料として適用できる部位、部品は
限られている。また、既にＡｌ，Ａｌ合金が使用されて
いる場合でも、近年、使用環境が過酷になるにつれ、更
に耐久性の向上が求められている。
料に比較して、軽量で熱伝導性、耐食性が優れているこ
とから自動車部品をはじめ広い分野で使用されている。
しかし、Ａｌ合金は一般に鉄鋼材料に比べ強度，耐摩耗
性，耐熱性の面で劣っており、Ａｌ合金素材そのままで
は、鉄鋼材料の代替材料として適用できる部位、部品は
限られている。また、既にＡｌ，Ａｌ合金が使用されて
いる場合でも、近年、使用環境が過酷になるにつれ、更
に耐久性の向上が求められている。
【０００３】その対策として、Ａｌ合金そのものの改良
の外に、表面に耐摩耗、耐熱層を形成する方法の一つと
して、肉盛溶接方法が行われている。例えば、特開昭５
８−２１５２９１号公報では、ＡｌにＣｏ，Ｎｉ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｓｉ等を適宜含有したＡｌ基材料が示
されている。しかし、Ａｌにこれら元素を多量に含有し
たＡｌ基材料の製作は、鋳造・押出法や加圧凝固押出法
等によって製作は可能であるが、製造工程が煩雑である
こと、また自動化材料として細径化（１．２ｍｍφ）が
困難であるという問題がある。また当該公報ではＡｌ基
材料をプラズマ転化アーク（ＰＴＡ）法によって肉盛溶
接した後、時効処理することが示されているが、本発明
の成分範囲とは異なっている。
の外に、表面に耐摩耗、耐熱層を形成する方法の一つと
して、肉盛溶接方法が行われている。例えば、特開昭５
８−２１５２９１号公報では、ＡｌにＣｏ，Ｎｉ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｓｉ等を適宜含有したＡｌ基材料が示
されている。しかし、Ａｌにこれら元素を多量に含有し
たＡｌ基材料の製作は、鋳造・押出法や加圧凝固押出法
等によって製作は可能であるが、製造工程が煩雑である
こと、また自動化材料として細径化（１．２ｍｍφ）が
困難であるという問題がある。また当該公報ではＡｌ基
材料をプラズマ転化アーク（ＰＴＡ）法によって肉盛溶
接した後、時効処理することが示されているが、本発明
の成分範囲とは異なっている。
【０００４】そこで、本発明者等は特願平３−２０５７
２２号でＡｌ基材料表面への硬化肉盛材料としてＣｕ−
Ａｌ複合ワイヤを提案した。Ｃｕ−Ａｌ複合ワイヤによ
ればＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接によ
り簡便に室温での肉盛層の硬さをビッカース硬度でＨｖ
１５０〜３５０にすることができ、耐摩耗性、耐熱性を
向上させることができた。しかし２００℃以上での高温
下では肉盛層の硬さが低下しＨｖ１５０未満となり、耐
摩耗性、耐熱性の向上のために更なるレベルアップが求
められている。
２２号でＡｌ基材料表面への硬化肉盛材料としてＣｕ−
Ａｌ複合ワイヤを提案した。Ｃｕ−Ａｌ複合ワイヤによ
ればＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接によ
り簡便に室温での肉盛層の硬さをビッカース硬度でＨｖ
１５０〜３５０にすることができ、耐摩耗性、耐熱性を
向上させることができた。しかし２００℃以上での高温
下では肉盛層の硬さが低下しＨｖ１５０未満となり、耐
摩耗性、耐熱性の向上のために更なるレベルアップが求
められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点を解決するべくなされたもので、その目的とする
ところは、高温下（２００℃以上）において、Ａｌ基材
料との接合性の高い耐摩耗性、耐熱性肉盛層が安定して
得られる肉盛溶接方法を提供することにある。
問題点を解決するべくなされたもので、その目的とする
ところは、高温下（２００℃以上）において、Ａｌ基材
料との接合性の高い耐摩耗性、耐熱性肉盛層が安定して
得られる肉盛溶接方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明にかかわるＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法
としての構成は、Ｃｕ基材料からなる外皮内にＣｏ及び
Ａｌを充填した複合ワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対
してＣｕ：３０〜８５％、Ｃｏ：１〜４０％を含有し、
その他は、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる複合ワ
イヤを用いてＡｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理す
ることを特徴とするＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法及
び重量比でＣｕ：３０〜８５％、Ｃｏ：１〜４０％を含
有し、その他は、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる
粉末を用いてＡｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理す
ることを特徴とするＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法に
要旨が存在する。
の、本発明にかかわるＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法
としての構成は、Ｃｕ基材料からなる外皮内にＣｏ及び
Ａｌを充填した複合ワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対
してＣｕ：３０〜８５％、Ｃｏ：１〜４０％を含有し、
その他は、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる複合ワ
イヤを用いてＡｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理す
ることを特徴とするＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法及
び重量比でＣｕ：３０〜８５％、Ｃｏ：１〜４０％を含
有し、その他は、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる
粉末を用いてＡｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理す
ることを特徴とするＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法に
要旨が存在する。
【０００７】
【作用】本発明によれば、不活性ガスでシールドされた
Ａｌ基材料母材と非消耗電極との間に発生させたアーク
中に、複合ワイヤまたは粉末（合金粉末または混合粉
末）を送給するか、またはワイヤを消耗電極として複合
ワイヤを送給することにより、Ａｌ基材料表面にＣｕ，
Ｃｏを含んだ肉盛層を形成し、時効処理を施すことで、
高温（２００℃以上）においてＡｌ基材料の表面に耐摩
耗・耐熱肉盛層を形成できる肉盛方法について検討し
た。なお室温、高温下で耐摩耗性、耐熱性が安定に得ら
れるためには、肉盛層の硬さはビッカース硬度でＨｖ１
５０以上必要であり、Ｈｖ１５０未満では耐摩耗性の向
上が期待されない。
Ａｌ基材料母材と非消耗電極との間に発生させたアーク
中に、複合ワイヤまたは粉末（合金粉末または混合粉
末）を送給するか、またはワイヤを消耗電極として複合
ワイヤを送給することにより、Ａｌ基材料表面にＣｕ，
Ｃｏを含んだ肉盛層を形成し、時効処理を施すことで、
高温（２００℃以上）においてＡｌ基材料の表面に耐摩
耗・耐熱肉盛層を形成できる肉盛方法について検討し
た。なお室温、高温下で耐摩耗性、耐熱性が安定に得ら
れるためには、肉盛層の硬さはビッカース硬度でＨｖ１
５０以上必要であり、Ｈｖ１５０未満では耐摩耗性の向
上が期待されない。
【０００８】以下に本発明の実験経過と成分の限定理由
及び効果を示す。即ち、本発明者等はＣｕ外皮にＡｌ芯
材を充填し、ワイヤ中のＣｕ量を４０％とし、その他は
Ａｌ及び不可避不純物である１．２ｍｍφの複合ワイヤ
Ａ（Ｃｕ４０％；複合ワイヤ断面形状、図３（ａ））と
ＡｌパイプにＣｏ粉を充填したＡｌ−Ｃｏ芯材をＣｕ外
皮に充填し、ワイヤ中のＣｕ量を４０％、Ｃｏ量を２０
％、その他はＡｌ及び不可避不純物である１．２ｍｍφ
の複合ワイヤＢ（複合ワイヤ断面形状、図３（ｂ））を
試作した。これらの試作ワイヤをＴＩＧ溶接法を用いて
肉盛溶接を行ない、得られた肉盛層と得られた肉盛部材
を２００℃−２４時間時効処理し空冷を施した肉盛層及
び母材について室温から４００℃までの高温硬さを調査
した。溶接条件を以下に示す。
及び効果を示す。即ち、本発明者等はＣｕ外皮にＡｌ芯
材を充填し、ワイヤ中のＣｕ量を４０％とし、その他は
Ａｌ及び不可避不純物である１．２ｍｍφの複合ワイヤ
Ａ（Ｃｕ４０％；複合ワイヤ断面形状、図３（ａ））と
ＡｌパイプにＣｏ粉を充填したＡｌ−Ｃｏ芯材をＣｕ外
皮に充填し、ワイヤ中のＣｕ量を４０％、Ｃｏ量を２０
％、その他はＡｌ及び不可避不純物である１．２ｍｍφ
の複合ワイヤＢ（複合ワイヤ断面形状、図３（ｂ））を
試作した。これらの試作ワイヤをＴＩＧ溶接法を用いて
肉盛溶接を行ない、得られた肉盛層と得られた肉盛部材
を２００℃−２４時間時効処理し空冷を施した肉盛層及
び母材について室温から４００℃までの高温硬さを調査
した。溶接条件を以下に示す。
【０００９】 溶接条件 極性 ＤＣ（−） 電流 １２０Ａ 電圧 １６Ｖ 速度 １０ｃｐｍ シールドガス インナーシールド，Ｈｅ；２５ｌ／ｍｉｎ アウターシールド，Ａｒ；２５ｌ／ｍｉｎ 母材 ＡＣ２Ｂ；１０t ×５０ｗ×２００ｌ
【００１０】調査結果を図１に示す。図１より複合ワイ
ヤＡ及び複合ワイヤＢによる肉盛層は、時効処理有りな
しに拘らず室温から４００℃までの高温硬さは、母材よ
りも良好であった。しかし、複合ワイヤＡは２００℃以
上になるとＨｖ１５０未満となり高温での耐摩耗性の向
上が期待できない。また複合ワイヤＡによる肉盛層を時
効処理しても硬さの向上は認められなかった。
ヤＡ及び複合ワイヤＢによる肉盛層は、時効処理有りな
しに拘らず室温から４００℃までの高温硬さは、母材よ
りも良好であった。しかし、複合ワイヤＡは２００℃以
上になるとＨｖ１５０未満となり高温での耐摩耗性の向
上が期待できない。また複合ワイヤＡによる肉盛層を時
効処理しても硬さの向上は認められなかった。
【００１１】これに対して、複合ワイヤＢはＣｕ量が複
合ワイヤＡと同じであるが室温〜４００℃まで硬さは複
合ワイヤＡより高く、２００℃ではＨｖ２９５，３００
℃ではＨｖ１９０となっており、高温での硬さが向上し
ている。更に、複合ワイヤＢによる肉盛層を時効処理す
ると、室温での硬さはＨｖ５００を超え、２００℃では
Ｈｖ４５０，３００℃ではＨｖ２９０と大幅に向上して
いる。なお各肉盛層には割れはなかった。
合ワイヤＡと同じであるが室温〜４００℃まで硬さは複
合ワイヤＡより高く、２００℃ではＨｖ２９５，３００
℃ではＨｖ１９０となっており、高温での硬さが向上し
ている。更に、複合ワイヤＢによる肉盛層を時効処理す
ると、室温での硬さはＨｖ５００を超え、２００℃では
Ｈｖ４５０，３００℃ではＨｖ２９０と大幅に向上して
いる。なお各肉盛層には割れはなかった。
【００１２】Ｃｏ添加による高温硬さの向上の理由は今
のところ定かではないが、複合ワイヤＣの肉盛層はＡｌ
とＣｕの共晶とＡｌとＣｕ及びＡｌとＣｏの金属間化合
物（ＣｕＡｌ2 ，Ｃｏ2 Ａｌ9 ）が分散した組織からな
っている。即ちＣｕＡｌ2 の硬さはＨｖ４００〜６０
０，Ｃｏ2 Ａｌ9 の硬さはＨｖ６５０〜７５０であるこ
とから、Ｃｏ添加によりＣｕとＡｌの金属間化合物（Ｃ
ｕＡｌ2 ）より硬いＣｏ 2 Ａｌ9 が析出し硬さが向上し
たものと考えられる。また、Ｃｏ2 Ａｌ9 の晶出温度
（約９７０℃）がＣｕＡｌ2 （約５９１℃）より高いこ
とにより、高温での硬さが向上したと考えられる。
のところ定かではないが、複合ワイヤＣの肉盛層はＡｌ
とＣｕの共晶とＡｌとＣｕ及びＡｌとＣｏの金属間化合
物（ＣｕＡｌ2 ，Ｃｏ2 Ａｌ9 ）が分散した組織からな
っている。即ちＣｕＡｌ2 の硬さはＨｖ４００〜６０
０，Ｃｏ2 Ａｌ9 の硬さはＨｖ６５０〜７５０であるこ
とから、Ｃｏ添加によりＣｕとＡｌの金属間化合物（Ｃ
ｕＡｌ2 ）より硬いＣｏ 2 Ａｌ9 が析出し硬さが向上し
たものと考えられる。また、Ｃｏ2 Ａｌ9 の晶出温度
（約９７０℃）がＣｕＡｌ2 （約５９１℃）より高いこ
とにより、高温での硬さが向上したと考えられる。
【００１３】また、時効処理による室温、高温での硬さ
の向上についても定かではないが、マトリックス中に固
溶しきれなかった成分（Ｃｕ，Ｃｏ）が時効処理により
マトリックス中に拡散してマトリックスの強度が増加し
硬さが向上したと考えられる。更に、Ｃｏ添加による室
温、高温での硬さの向上はＣｏを１％以上Ｃｕと複合添
加することで達成できる。１％未満ではＣｏとＡｌの金
属間化合物（Ｃｏ2 Ａｌ9 ）の析出量が少なく、高温で
の硬さが向上できない。また、時効処理を行っても硬さ
の増加は少ない。一方Ｃｏ量が４０％を超えると母材と
のぬれ性が劣化するとともに、肉盛層の延性が低下し、
切削性が劣化する。
の向上についても定かではないが、マトリックス中に固
溶しきれなかった成分（Ｃｕ，Ｃｏ）が時効処理により
マトリックス中に拡散してマトリックスの強度が増加し
硬さが向上したと考えられる。更に、Ｃｏ添加による室
温、高温での硬さの向上はＣｏを１％以上Ｃｕと複合添
加することで達成できる。１％未満ではＣｏとＡｌの金
属間化合物（Ｃｏ2 Ａｌ9 ）の析出量が少なく、高温で
の硬さが向上できない。また、時効処理を行っても硬さ
の増加は少ない。一方Ｃｏ量が４０％を超えると母材と
のぬれ性が劣化するとともに、肉盛層の延性が低下し、
切削性が劣化する。
【００１４】またＣｕ量は３０〜７０％とする。Ｃｕ量
が３０％未満では肉盛層の組織は殆どがα相（Ａｌ）ば
かりになってしまい、マトリックスの硬さが低く、Ｃｏ
を添加しても高温（２００℃）での硬さが向上できな
い。また、時効処理による硬さの増加が期待できない。
一方Ｃｕ量が８５％を超えると、肉盛層の組織には脆弱
な金属間化合物であるη相（ＣｕＡｌ）が析出するた
め、肉盛層に割れが発生する。
が３０％未満では肉盛層の組織は殆どがα相（Ａｌ）ば
かりになってしまい、マトリックスの硬さが低く、Ｃｏ
を添加しても高温（２００℃）での硬さが向上できな
い。また、時効処理による硬さの増加が期待できない。
一方Ｃｕ量が８５％を超えると、肉盛層の組織には脆弱
な金属間化合物であるη相（ＣｕＡｌ）が析出するた
め、肉盛層に割れが発生する。
【００１５】本発明によるＣｕ基材料からなる外皮材内
にＣｏ，Ａｌを充填した複合ワイヤの製造方法として
は、次の様な方法を用いることができる。以下に図面を
基に説明する。図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明の複合
ワイヤの横断面形状を示す図である。（ｂ）の複合、複
合ワイヤの製造方法はＣｕ基材料外皮１にフープを使用
し、フープを湾曲に成形しながらＣｏ粉末４を充填した
Ａｌパイプ３を挿入した後、該フープの両端部をＴＩＧ
溶接、レーザーあるいは抵抗溶接により塞ぎ、その後所
定の径まで圧延、伸線するか、Ｃｕ基材料外皮１にパイ
プを使用し、特開昭６２−２４４５１９号公報に示され
る様に、パイプを振動させながらパイプ端部からＣｏ粉
末４を充填したＡｌパイプ３を挿入し、その後所定の径
まで圧延、伸線加工を行って得ることが出来る。
にＣｏ，Ａｌを充填した複合ワイヤの製造方法として
は、次の様な方法を用いることができる。以下に図面を
基に説明する。図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明の複合
ワイヤの横断面形状を示す図である。（ｂ）の複合、複
合ワイヤの製造方法はＣｕ基材料外皮１にフープを使用
し、フープを湾曲に成形しながらＣｏ粉末４を充填した
Ａｌパイプ３を挿入した後、該フープの両端部をＴＩＧ
溶接、レーザーあるいは抵抗溶接により塞ぎ、その後所
定の径まで圧延、伸線するか、Ｃｕ基材料外皮１にパイ
プを使用し、特開昭６２−２４４５１９号公報に示され
る様に、パイプを振動させながらパイプ端部からＣｏ粉
末４を充填したＡｌパイプ３を挿入し、その後所定の径
まで圧延、伸線加工を行って得ることが出来る。
【００１６】（ｃ）の複合、複合ワイヤの製造方法はＣ
ｕ基材料外皮１にフープを使用し、フープを湾曲に成形
しながらＣｏ粉末４とＡｌ芯材２を挿入した後、該フー
プの両端部をＴＩＧ溶接、レーザーあるいは抵抗溶接に
より塞ぎ、その後所定の径まで圧延、伸線するか、Ｃｕ
基材料外皮１にパイプを使用し、特公昭４５−３０９３
７号公報に示される様に、パイプを振動させながらパイ
プ端部からＣｏ粉末４とＡｌ芯材４を挿入し、その後所
定の径まで圧延、伸線加工を行って得ることが出来る。
ｕ基材料外皮１にフープを使用し、フープを湾曲に成形
しながらＣｏ粉末４とＡｌ芯材２を挿入した後、該フー
プの両端部をＴＩＧ溶接、レーザーあるいは抵抗溶接に
より塞ぎ、その後所定の径まで圧延、伸線するか、Ｃｕ
基材料外皮１にパイプを使用し、特公昭４５−３０９３
７号公報に示される様に、パイプを振動させながらパイ
プ端部からＣｏ粉末４とＡｌ芯材４を挿入し、その後所
定の径まで圧延、伸線加工を行って得ることが出来る。
【００１７】（ｄ）の複合、複合ワイヤの製造方法はＣ
ｕ基材料外皮１にフープを使用し、フープを湾曲に成形
しながらＣｏ粉末とＡｌ粉末の混合粉５を挿入した後、
該フープの両端部をＴＩＧ溶接、レーザーあるいは抵抗
溶接により塞ぎ、その後所定の径まで圧延、伸線する
か、Ｃｕ基材料外皮１にパイプを使用し、特公昭４５−
３０９３７号公報に示される様に、パイプを振動させな
がらパイプ端部からＣｏ粉末とＡｌ粉末の混合粉５を挿
入し、その後所定の径まで圧延、伸線加工を行って得る
ことが出来る。なお、Ｃｏのパイプ、線材は難加工材料
であるため、Ｃｏは粉末として用いた。
ｕ基材料外皮１にフープを使用し、フープを湾曲に成形
しながらＣｏ粉末とＡｌ粉末の混合粉５を挿入した後、
該フープの両端部をＴＩＧ溶接、レーザーあるいは抵抗
溶接により塞ぎ、その後所定の径まで圧延、伸線する
か、Ｃｕ基材料外皮１にパイプを使用し、特公昭４５−
３０９３７号公報に示される様に、パイプを振動させな
がらパイプ端部からＣｏ粉末とＡｌ粉末の混合粉５を挿
入し、その後所定の径まで圧延、伸線加工を行って得る
ことが出来る。なお、Ｃｏのパイプ、線材は難加工材料
であるため、Ｃｏは粉末として用いた。
【００１８】更に、本発明では重量比でＣｕ：３０〜８
５％、Ｃｏ：１〜４０％を含有し、その他は、残部がＡ
ｌ及び不可避不純物からなる粉末をプラズマ粉体肉盛溶
接やレーザービーム照射による肉盛溶接によっても肉盛
層の室温、高温下での硬さを向上させることができ、更
に時効処理を行うことでより一層高温下での硬さを増加
させることができる。本発明の粉末材料は複数成分から
なるが、素粉末（Ｃｕ粉、Ｃｏ粉、Ａｌ粉）による混合
粉もしくは、合金粉末として用いることができる。
５％、Ｃｏ：１〜４０％を含有し、その他は、残部がＡ
ｌ及び不可避不純物からなる粉末をプラズマ粉体肉盛溶
接やレーザービーム照射による肉盛溶接によっても肉盛
層の室温、高温下での硬さを向上させることができ、更
に時効処理を行うことでより一層高温下での硬さを増加
させることができる。本発明の粉末材料は複数成分から
なるが、素粉末（Ｃｕ粉、Ｃｏ粉、Ａｌ粉）による混合
粉もしくは、合金粉末として用いることができる。
【００１９】例えば素粉末による混合粉をプラズマ粉体
肉盛溶接に用いた場合、長時間の肉盛溶接を行うと各々
の素粉末の粒径、形状、粒度分布、比重等の影響により
初期の混合比率に変動をきたし、肉盛層の成分偏析をき
たす恐れがあるので、アルコール等のバインダーで造粒
しておくことが有効である。一方、合金粉末の場合は、
肉盛材料に必要な成分を予め合金化してあるので、プラ
ズマ粉体肉盛溶接で長時間肉盛溶接しても均一な組成の
肉盛層が得られる。合金粉末の製造方法として例えば、
肉盛材料に必要な成分を予め高清浄な雰囲気で溶解し、
得られた溶解材を高速度で回転させながらプラズマアー
ク等を熱源として溶解材を溶融しつつ遠心力効果により
飛散させることにより肉盛用の合金粉末（プラズマ回転
電極粉）を得る方法がある。また、溶解材の変わりに冷
間静水圧を利用して肉盛材料に必要な成分を固形化処理
した後、焼結処理を施して用いてもよい。
肉盛溶接に用いた場合、長時間の肉盛溶接を行うと各々
の素粉末の粒径、形状、粒度分布、比重等の影響により
初期の混合比率に変動をきたし、肉盛層の成分偏析をき
たす恐れがあるので、アルコール等のバインダーで造粒
しておくことが有効である。一方、合金粉末の場合は、
肉盛材料に必要な成分を予め合金化してあるので、プラ
ズマ粉体肉盛溶接で長時間肉盛溶接しても均一な組成の
肉盛層が得られる。合金粉末の製造方法として例えば、
肉盛材料に必要な成分を予め高清浄な雰囲気で溶解し、
得られた溶解材を高速度で回転させながらプラズマアー
ク等を熱源として溶解材を溶融しつつ遠心力効果により
飛散させることにより肉盛用の合金粉末（プラズマ回転
電極粉）を得る方法がある。また、溶解材の変わりに冷
間静水圧を利用して肉盛材料に必要な成分を固形化処理
した後、焼結処理を施して用いてもよい。
【００２０】
【実施例１】本発明を更に具体的に説明する。表１に試
作した複合ワイヤの設計成分と調査結果を示す。試作ワ
イヤ（１．２ｍｍφ：横断面形状図３（ｂ））をＡｌ鋳
物板（ＪＩＳ Ａ ５２０２，ＡＣ２Ｂ，１０t ×５０
×２００ｍｍ）の表面に非消耗電極式ガスシールドアー
ク溶接法のＴＩＧ溶接によりビードオンプレート溶接を
実施した。溶接条件を以下に示す。 溶接条件 極性 ＤＣ（−） 電流 １２０Ａ 電圧 １６Ｖ 速度 １０ｃｐｍ シールドガス インナーシールド，Ｈｅ；２５ｌ／ｍｉｎ アウターシールド，Ａｒ；２５ｌ／ｍｉｎ 母材 ＡＣ２Ｂ；１０t ×５０ｗ×２００ｌ
作した複合ワイヤの設計成分と調査結果を示す。試作ワ
イヤ（１．２ｍｍφ：横断面形状図３（ｂ））をＡｌ鋳
物板（ＪＩＳ Ａ ５２０２，ＡＣ２Ｂ，１０t ×５０
×２００ｍｍ）の表面に非消耗電極式ガスシールドアー
ク溶接法のＴＩＧ溶接によりビードオンプレート溶接を
実施した。溶接条件を以下に示す。 溶接条件 極性 ＤＣ（−） 電流 １２０Ａ 電圧 １６Ｖ 速度 １０ｃｐｍ シールドガス インナーシールド，Ｈｅ；２５ｌ／ｍｉｎ アウターシールド，Ａｒ；２５ｌ／ｍｉｎ 母材 ＡＣ２Ｂ；１０t ×５０ｗ×２００ｌ
【００２１】更に上記の肉盛溶接試験により得られた肉
盛部材を２００℃−２４時間で時効処理しその後空冷処
理を施した。溶接のままの肉盛層と時効処理を行った肉
盛層について、肉盛層の室温での硬さ、２００℃の高温
硬さ、肉盛層内部の割れ、ビード表面割れ、母材とのぬ
れ性、切削性を調査した。肉盛層内部の割れは溶接部断
面を光学顕微鏡（×１００）にて調査し、ビード表面の
割れについてはＪＩＳＺ ２３４３浸透探傷試験方法に
より割れの有無を調査した。また、複合ワイヤＮｏ．１
〜Ｎｏ．１１の室温、２００℃での時効処理の有無によ
る硬さの調査結果を図２に示す。
盛部材を２００℃−２４時間で時効処理しその後空冷処
理を施した。溶接のままの肉盛層と時効処理を行った肉
盛層について、肉盛層の室温での硬さ、２００℃の高温
硬さ、肉盛層内部の割れ、ビード表面割れ、母材とのぬ
れ性、切削性を調査した。肉盛層内部の割れは溶接部断
面を光学顕微鏡（×１００）にて調査し、ビード表面の
割れについてはＪＩＳＺ ２３４３浸透探傷試験方法に
より割れの有無を調査した。また、複合ワイヤＮｏ．１
〜Ｎｏ．１１の室温、２００℃での時効処理の有無によ
る硬さの調査結果を図２に示す。
【００２２】図２よりＣｏを１％（複合ワイヤＮｏ．
１）添加すると室温、２００℃での硬さは、Ｃｏ量０％
（複合ワイヤＮｏ．１１）に比べ急激に増加し、Ｃｏ量
１０％（複合ワイヤＮｏ．３）では室温での硬さがＨｖ
２９１，２００℃での硬さがＨｖ２２２となる。更に時
効処理を行うとＣｏ量１０％（複合ワイヤＮｏ．３）で
は室温での硬さがＨｖ４２２，２００℃での硬さがＨｖ
３５２と大幅に増加している。また、Ｃｏ量が２５％
（複合ワイヤＮｏ．６）で室温の硬さがＨｖ３７５，２
００℃の硬さはＨｖ３００、時効処理により室温でＨｖ
５１８，２００℃でＨｖ４７７に増加している。更にＣ
ｏ量４０％（複合ワイヤＮｏ．９）では室温でＨｖ４１
８，２００℃でＨｖ３５１、時効処理により室温でＨｖ
５３０，２００℃でＨｖ４９１と大幅に増加した。しか
し、Ｃｏ量が４０％を超える複合ワイヤＮｏ．１０はぬ
れ性が劣化するとともに、延性が低下し、切削性が劣化
した。
１）添加すると室温、２００℃での硬さは、Ｃｏ量０％
（複合ワイヤＮｏ．１１）に比べ急激に増加し、Ｃｏ量
１０％（複合ワイヤＮｏ．３）では室温での硬さがＨｖ
２９１，２００℃での硬さがＨｖ２２２となる。更に時
効処理を行うとＣｏ量１０％（複合ワイヤＮｏ．３）で
は室温での硬さがＨｖ４２２，２００℃での硬さがＨｖ
３５２と大幅に増加している。また、Ｃｏ量が２５％
（複合ワイヤＮｏ．６）で室温の硬さがＨｖ３７５，２
００℃の硬さはＨｖ３００、時効処理により室温でＨｖ
５１８，２００℃でＨｖ４７７に増加している。更にＣ
ｏ量４０％（複合ワイヤＮｏ．９）では室温でＨｖ４１
８，２００℃でＨｖ３５１、時効処理により室温でＨｖ
５３０，２００℃でＨｖ４９１と大幅に増加した。しか
し、Ｃｏ量が４０％を超える複合ワイヤＮｏ．１０はぬ
れ性が劣化するとともに、延性が低下し、切削性が劣化
した。
【００２３】一方、Ｃｕ量が８５％を超える複合ワイヤ
Ｎｏ．１２はＣｕ量が多く、脆弱な金属間化合物である
η相（ＣｕＡｌ）が析出するため肉盛層に割れが発生し
た。また、Ｃｕ量が１５％Ｃｏ量が１０％である複合ワ
イヤＮｏ．１３は、Ｃｕ量が少ないため、肉盛層の組織
はマトリックスが殆どα相（Ａｌ）であり、ＣｏとＡｌ
の金属間化合物が析出しても硬さの向上が認められなか
った。また、時効処理を行っても硬さの向上は認められ
ず、耐摩耗性の向上が期待できない。
Ｎｏ．１２はＣｕ量が多く、脆弱な金属間化合物である
η相（ＣｕＡｌ）が析出するため肉盛層に割れが発生し
た。また、Ｃｕ量が１５％Ｃｏ量が１０％である複合ワ
イヤＮｏ．１３は、Ｃｕ量が少ないため、肉盛層の組織
はマトリックスが殆どα相（Ａｌ）であり、ＣｏとＡｌ
の金属間化合物が析出しても硬さの向上が認められなか
った。また、時効処理を行っても硬さの向上は認められ
ず、耐摩耗性の向上が期待できない。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【実施例２】次に同じく本発明の効果を確認するために
実施例１と同じ試験母材を用いて、表２に示す成分設計
の粉末を用いて、プラズマ粉体肉盛溶接によりビードオ
ンプレート溶接を実施した。溶接条件を以下に示す。 溶接条件 極性 ＡＣ 電流 ６０Ａ 電圧 ３２Ｖ 速度 １５ｃｐｍ シールドガス Ａｒ；２５ｌ／ｍｉｎ プラズマガス Ａｒ；１．２ｌ／ｍｉｎ 母材 ＡＣ２Ｂ；１０t ×５０ｗ×２００ｌ 更に上記の肉盛溶接試験により得られた肉盛部材を２４
０℃−２４時間で時効処理しその後空冷処理を施した。
溶接のままの肉盛層と時効処理を行った肉盛層につい
て、肉盛層の室温、２００℃の高温硬さを調査した。調
査結果を表２に示す。
実施例１と同じ試験母材を用いて、表２に示す成分設計
の粉末を用いて、プラズマ粉体肉盛溶接によりビードオ
ンプレート溶接を実施した。溶接条件を以下に示す。 溶接条件 極性 ＡＣ 電流 ６０Ａ 電圧 ３２Ｖ 速度 １５ｃｐｍ シールドガス Ａｒ；２５ｌ／ｍｉｎ プラズマガス Ａｒ；１．２ｌ／ｍｉｎ 母材 ＡＣ２Ｂ；１０t ×５０ｗ×２００ｌ 更に上記の肉盛溶接試験により得られた肉盛部材を２４
０℃−２４時間で時効処理しその後空冷処理を施した。
溶接のままの肉盛層と時効処理を行った肉盛層につい
て、肉盛層の室温、２００℃の高温硬さを調査した。調
査結果を表２に示す。
【００２６】粉末Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．１８は本発明の成
分系の粉体を用いて肉盛溶接及び時効処理を実施した例
であるが、肉盛溶接のままでも２００℃での硬さは、Ｈ
ｖ１５０を超え良好であり、更に時効処理を行うと２０
０℃での硬さはＨｖ３５０を超えている。これに対して
粉末Ｎｏ．１９は粉末にＣｏが含まれていない比較例で
２００℃での硬さがＨｖ１５０未満で耐摩耗性の向上が
期待出来ない。また、時効処理を行ってもＨｖ２０程度
しか増加せず、Ｈｖ１５０未満であった。粉末Ｎｏ．２
０はＣｕ量が少ない比較例で、肉盛層の組織はマトリッ
クスが殆どα相（Ａｌ）であり、ＣｏとＡｌの金属間化
合物が析出しても硬さの向上が認められなかった。ま
た、時効処理を行っても硬さの向上は認められず、耐摩
耗性の向上が期待できない。
分系の粉体を用いて肉盛溶接及び時効処理を実施した例
であるが、肉盛溶接のままでも２００℃での硬さは、Ｈ
ｖ１５０を超え良好であり、更に時効処理を行うと２０
０℃での硬さはＨｖ３５０を超えている。これに対して
粉末Ｎｏ．１９は粉末にＣｏが含まれていない比較例で
２００℃での硬さがＨｖ１５０未満で耐摩耗性の向上が
期待出来ない。また、時効処理を行ってもＨｖ２０程度
しか増加せず、Ｈｖ１５０未満であった。粉末Ｎｏ．２
０はＣｕ量が少ない比較例で、肉盛層の組織はマトリッ
クスが殆どα相（Ａｌ）であり、ＣｏとＡｌの金属間化
合物が析出しても硬さの向上が認められなかった。ま
た、時効処理を行っても硬さの向上は認められず、耐摩
耗性の向上が期待できない。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【発明の効果】以上のことにより、本発明の肉盛溶接方
法を用いれば、高温下（２００℃以上）において、Ａｌ
基材料との接合性の高い耐摩耗性、耐熱性肉盛層が安定
して安価に得られる。
法を用いれば、高温下（２００℃以上）において、Ａｌ
基材料との接合性の高い耐摩耗性、耐熱性肉盛層が安定
して安価に得られる。
【図１】Ｃｏ添加と無添加による室温から４００℃まで
の肉盛溶接のままの肉盛層の硬さと時効処理を行った肉
盛層の硬さを比較調査した図、
の肉盛溶接のままの肉盛層の硬さと時効処理を行った肉
盛層の硬さを比較調査した図、
【図２】室温と２００℃におけるＣｏ量及び時効処理と
硬さの関係を示した図、
硬さの関係を示した図、
【図３】ワイヤの横断面形状を示した図である。
１ Ｃｕ外皮 ２ Ａｌ芯材 ３ Ａｌパイプ ４ Ｃｏ粉 ５ Ａｌ粉とＣｏ粉の混合粉
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃｕ基材料からなる外皮内にＣｏ及びＡ
ｌを充填した複合ワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対し
てＣｕ：３０〜８５％、Ｃｏ：１〜４０％を含有し、そ
の他は、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる複合ワイ
ヤを用いてＡｌ基材料表面に肉盛した後、時効処理する
ことを特徴とするＡｌ基材料表面への肉盛溶接方法。 - 【請求項２】 重量比でＣｕ：３０〜８５％、Ｃｏ：１
〜４０％を含有し、その他は、残部がＡｌ及び不可避不
純物からなる粉末を用いてＡｌ基材料表面に肉盛した
後、時効処理することを特徴とするＡｌ基材料表面への
肉盛溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11750093A JPH06328246A (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Ａｌ基材料表面への肉盛溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11750093A JPH06328246A (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Ａｌ基材料表面への肉盛溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06328246A true JPH06328246A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=14713284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11750093A Pending JPH06328246A (ja) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Ａｌ基材料表面への肉盛溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06328246A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007296548A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Nippon Welding Rod Kk | 溶接ワイヤの製造方法 |
| CN108855086A (zh) * | 2017-05-12 | 2018-11-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化剂及其制备方法和应用以及以合成气为原料制备混合醇的方法 |
-
1993
- 1993-05-20 JP JP11750093A patent/JPH06328246A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007296548A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Nippon Welding Rod Kk | 溶接ワイヤの製造方法 |
| CN108855086A (zh) * | 2017-05-12 | 2018-11-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化剂及其制备方法和应用以及以合成气为原料制备混合醇的方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001003 |