JPH06344182A - アルミニウム又はアルミニウム合金の表面改質用合金 - Google Patents
アルミニウム又はアルミニウム合金の表面改質用合金Info
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- JPH06344182A JPH06344182A JP14078093A JP14078093A JPH06344182A JP H06344182 A JPH06344182 A JP H06344182A JP 14078093 A JP14078093 A JP 14078093A JP 14078093 A JP14078093 A JP 14078093A JP H06344182 A JPH06344182 A JP H06344182A
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- welding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的はアルミニウム又はアルミニウ
ム合金の表面の耐熱性及び機械強度の向上と共に、均一
な肉盛りを容易に達成することができる新規なアルミニ
ウム又はアルミニウム合金の表面改質用合金を提供する
ことにある。 【構成】 本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金
の表面強化のために、その表面に肉盛り溶接される表面
改質用合金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５
〜５ｗｔ％、Ｂ０．００５〜０．１ｗｔ％、残部Ａｌか
らなることを特徴としている。
ム合金の表面の耐熱性及び機械強度の向上と共に、均一
な肉盛りを容易に達成することができる新規なアルミニ
ウム又はアルミニウム合金の表面改質用合金を提供する
ことにある。 【構成】 本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金
の表面強化のために、その表面に肉盛り溶接される表面
改質用合金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５
〜５ｗｔ％、Ｂ０．００５〜０．１ｗｔ％、残部Ａｌか
らなることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム又はアルミ
ニウム合金の表面強化のために、その表面に肉盛り溶接
される表面改質用合金に関するものである。
ニウム合金の表面強化のために、その表面に肉盛り溶接
される表面改質用合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＯ2 による地球温暖化対策の一環とし
てエンジンの燃費向上技術と共に、車両の軽量化が求め
られている。この車両の軽量化としては、従来の鉄系材
料に代えてアルミニウム、チタンなどの軽量化対策材を
用いることで達成されるが、これら軽量化対策材は鉄系
材料に比べて耐摩耗性及び耐熱性等の機械的特性に劣る
ため、エンジン等の特に耐熱性及び耐摩耗性が要求され
る部品には耐熱アルミ合金が用いられている。この耐熱
アルミ合金は耐熱用鋳造軽合金として開発され、アルミ
ニウム母材中に銅やニッケル等を添加したものであり、
代表的なものとしてはＪＩＳ−ＡＣ５Ａ（Ａｌ−Ｃｕ−
Ｎｉ−Ｍｇ系：通称Ｙ合金）や、さらに耐熱性及び耐摩
耗性に優れたＬｏ−Ｅｘ（ＡＣ８Ａ）等があり、航空機
の熱機関部品や自動車のエンジン部品等に多く使用され
ている。
てエンジンの燃費向上技術と共に、車両の軽量化が求め
られている。この車両の軽量化としては、従来の鉄系材
料に代えてアルミニウム、チタンなどの軽量化対策材を
用いることで達成されるが、これら軽量化対策材は鉄系
材料に比べて耐摩耗性及び耐熱性等の機械的特性に劣る
ため、エンジン等の特に耐熱性及び耐摩耗性が要求され
る部品には耐熱アルミ合金が用いられている。この耐熱
アルミ合金は耐熱用鋳造軽合金として開発され、アルミ
ニウム母材中に銅やニッケル等を添加したものであり、
代表的なものとしてはＪＩＳ−ＡＣ５Ａ（Ａｌ−Ｃｕ−
Ｎｉ−Ｍｇ系：通称Ｙ合金）や、さらに耐熱性及び耐摩
耗性に優れたＬｏ−Ｅｘ（ＡＣ８Ａ）等があり、航空機
の熱機関部品や自動車のエンジン部品等に多く使用され
ている。
【０００３】また、最近では、このような耐熱用鋳造軽
合金を用いずに、アルミニウム、チタンなどの軽量化対
策材の表面を改質することで部分的に強化する技術も提
案されている。この表面改質方法は例えば、ＴＩＧ溶接
機やＭＩＧ溶接機等の肉盛り溶接機を用いてアルミ鋳物
部品等の軽量化対策材の表面を再溶融すると共に、Ｎｉ
等の耐熱金属粉末からなるワイヤ状の表面改質用合金を
肉盛り溶接してその表面を合金化させるものであり、具
体的には本出願人が先に出願した「金属系部品の表面改
質方法及びその装置」（特願平２−１３９６７７号）等
に詳しく示されている。
合金を用いずに、アルミニウム、チタンなどの軽量化対
策材の表面を改質することで部分的に強化する技術も提
案されている。この表面改質方法は例えば、ＴＩＧ溶接
機やＭＩＧ溶接機等の肉盛り溶接機を用いてアルミ鋳物
部品等の軽量化対策材の表面を再溶融すると共に、Ｎｉ
等の耐熱金属粉末からなるワイヤ状の表面改質用合金を
肉盛り溶接してその表面を合金化させるものであり、具
体的には本出願人が先に出願した「金属系部品の表面改
質方法及びその装置」（特願平２−１３９６７７号）等
に詳しく示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
表面改質用合金はＮｉやＣｕなどの耐熱耐摩耗性元素を
単独で、あるいはこれらと他の元素を複数ブレンドした
ものであるが、これらを溶融部に供給する際に、これら
元素の量が多すぎると伸びが減少して合金溶融部に亀裂
が生じたり、反対に少なすぎると耐熱強度等の向上が現
れないことがあり、均一な肉盛りが困難であった。
表面改質用合金はＮｉやＣｕなどの耐熱耐摩耗性元素を
単独で、あるいはこれらと他の元素を複数ブレンドした
ものであるが、これらを溶融部に供給する際に、これら
元素の量が多すぎると伸びが減少して合金溶融部に亀裂
が生じたり、反対に少なすぎると耐熱強度等の向上が現
れないことがあり、均一な肉盛りが困難であった。
【０００５】そこで、本発明は上記の問題点を有効に解
決するために案出されたものであり、その目的はアルミ
ニウム又はアルミニウム合金の表面の耐熱性及び機械強
度の向上と共に、均一な肉盛りを容易に達成することが
できる新規なアルミニウム又はアルミニウム合金の表面
改質用合金を提供するものである。
決するために案出されたものであり、その目的はアルミ
ニウム又はアルミニウム合金の表面の耐熱性及び機械強
度の向上と共に、均一な肉盛りを容易に達成することが
できる新規なアルミニウム又はアルミニウム合金の表面
改質用合金を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金の表面強
化のために、その表面に肉盛り溶接される表面改質用合
金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５〜０．１
ｗｔ％、Ｂ０．００５〜０．１ｗｔ％又はＢとＴｉ、Ｚ
ｒのうちいずれかの化合物３ｗｔ％以下、残部Ａｌから
なる表面改質用合金である。
に本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金の表面強
化のために、その表面に肉盛り溶接される表面改質用合
金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５〜０．１
ｗｔ％、Ｂ０．００５〜０．１ｗｔ％又はＢとＴｉ、Ｚ
ｒのうちいずれかの化合物３ｗｔ％以下、残部Ａｌから
なる表面改質用合金である。
【０００７】以下、各元素の働きとその量について補足
説明を行う。
説明を行う。
【０００８】Ｃｕ（銅）はＣｕＡｌ2 というＣｕ系の金
属間化合物の析出で機械特性の上昇と耐熱強度の向上に
寄与する。ここでＣｕ量を５〜３３ｗｔ％に限定した理
由としては、Ｃｕ量が３３ｗｔ％を超えると、Ａｌの固
溶体が極端に少なくなり、ＣｕＡｌ2 の金属間化合物が
多くなり過ぎて脆くかつ溶接工法による表面改質の際、
亀裂が生じ易くなり、反対に５ｗｔ％以下では従来のＪ
ＩＳ−ＡＣ５Ａと同等で、これ以上の強化が図れず、溶
接工法による表面改質を図る意味が無くなるためであ
る。
属間化合物の析出で機械特性の上昇と耐熱強度の向上に
寄与する。ここでＣｕ量を５〜３３ｗｔ％に限定した理
由としては、Ｃｕ量が３３ｗｔ％を超えると、Ａｌの固
溶体が極端に少なくなり、ＣｕＡｌ2 の金属間化合物が
多くなり過ぎて脆くかつ溶接工法による表面改質の際、
亀裂が生じ易くなり、反対に５ｗｔ％以下では従来のＪ
ＩＳ−ＡＣ５Ａと同等で、これ以上の強化が図れず、溶
接工法による表面改質を図る意味が無くなるためであ
る。
【０００９】Ｎｉ（ニッケル）はＮｉＡｌ3 ，Ｎｉ2 Ａ
ｌ3 ，Ｃｕ3 ＮｉＡｌ6 （Ｙ化合物）を析出させ、強度
特性、とりわけ耐熱強度の強化に寄与する。尚、従来の
ＪＩＳ−ＡＣ５Ａ（Ｙ合金）は、このＮｉ系金属間化合
物であるＹ化合物による強化がメインである。この化合
物を多くし、強度向上を大きくするには上記Ｃｕ量があ
る程度（５〜３３ｗｔ％）の範囲の量が必要となる。Ｎ
ｉ量が５ｗｔ％を超えるとコスト高となると同時に、溶
接工法による肉盛表面改質時の亀裂発生となる。また、
０．５ｗｔ％未満では耐熱強度向上の主因であるＹ化合
物の析出が期待できない。
ｌ3 ，Ｃｕ3 ＮｉＡｌ6 （Ｙ化合物）を析出させ、強度
特性、とりわけ耐熱強度の強化に寄与する。尚、従来の
ＪＩＳ−ＡＣ５Ａ（Ｙ合金）は、このＮｉ系金属間化合
物であるＹ化合物による強化がメインである。この化合
物を多くし、強度向上を大きくするには上記Ｃｕ量があ
る程度（５〜３３ｗｔ％）の範囲の量が必要となる。Ｎ
ｉ量が５ｗｔ％を超えるとコスト高となると同時に、溶
接工法による肉盛表面改質時の亀裂発生となる。また、
０．５ｗｔ％未満では耐熱強度向上の主因であるＹ化合
物の析出が期待できない。
【００１０】Ｂ（硼素）は結晶粒の粗大化を抑える元素
であり、結晶粒を微細化することで析出する金属間化合
物の延性を改善する働きをなす。また、Ｂの添加量を
０．１〜０．００５ｗｔ％の範囲に限定した理由として
は０．１ｗｔ％を超えると添加量に対する延性改善の効
果が薄く、また０．００５ｗｔ％以下ではその効果が認
められないからである。また、ＢとＴｉ、Ｚｒとの複合
添加も同様の効果があり、ＴｉＢ2 等の化合物の形で添
加してもよい。この場合、３ｗｔ％以下に限定したの
は、これ以上添加しても延性の改善が認められないばか
りでなく、コストの上昇を招いてしまうからである。
であり、結晶粒を微細化することで析出する金属間化合
物の延性を改善する働きをなす。また、Ｂの添加量を
０．１〜０．００５ｗｔ％の範囲に限定した理由として
は０．１ｗｔ％を超えると添加量に対する延性改善の効
果が薄く、また０．００５ｗｔ％以下ではその効果が認
められないからである。また、ＢとＴｉ、Ｚｒとの複合
添加も同様の効果があり、ＴｉＢ2 等の化合物の形で添
加してもよい。この場合、３ｗｔ％以下に限定したの
は、これ以上添加しても延性の改善が認められないばか
りでなく、コストの上昇を招いてしまうからである。
【００１１】
【作用】本発明によれば、上述した各元素の働きによ
り、耐熱強度及び耐摩耗性が向上し、熱応力による割れ
や摩耗が減少する。また、これら各元素を予め上記範囲
内でブレンドすることにより、アルミニウム母材の肉盛
表面改質部に均一に供給されるため、良好な肉盛り表面
改質が行える。
り、耐熱強度及び耐摩耗性が向上し、熱応力による割れ
や摩耗が減少する。また、これら各元素を予め上記範囲
内でブレンドすることにより、アルミニウム母材の肉盛
表面改質部に均一に供給されるため、良好な肉盛り表面
改質が行える。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳述する。
【００１３】（実施例１）Ｃｕ１５ｗｔ％、Ｎｉ２ｗｔ
％、Ｂ０．０５ｗｔ％、残部Ａｌの組成からなる耐熱合
金を溶解にて２ｍｍの板に鋳造した後、これを２ｍｍ丸
×３０ｍｍに加工し、ＴＩＧ法によってＡＣ２Ｂのアル
ミ鋳物の表面にプレート・オン・ビートで溶接肉盛りを
行い、冷却後、この溶接部位から３つの試験片を切り出
し、表１に示すように、それぞれの試験片、及び比較試
験片として従来のＡＣ５Ａについて引張強度及び伸びを
測定した。
％、Ｂ０．０５ｗｔ％、残部Ａｌの組成からなる耐熱合
金を溶解にて２ｍｍの板に鋳造した後、これを２ｍｍ丸
×３０ｍｍに加工し、ＴＩＧ法によってＡＣ２Ｂのアル
ミ鋳物の表面にプレート・オン・ビートで溶接肉盛りを
行い、冷却後、この溶接部位から３つの試験片を切り出
し、表１に示すように、それぞれの試験片、及び比較試
験片として従来のＡＣ５Ａについて引張強度及び伸びを
測定した。
【００１４】
【表１】
【００１５】この結果、表１に示すように、比較材（Ａ
Ｃ５Ａ）の場合では引張強度及び伸びがそれぞれ２２１
ＭＰａ，４．８％であったのに対し、本発明材では優れ
た引張強度を示し、また伸びの低下が極めて少なかっ
た。さらに、溶接部位を調べても溶接欠陥は殆ど見られ
ず、良好な肉盛り改質を行うことができた。尚、本発明
合金は加工性が悪く、特殊な方法例えば特殊連続鋳造法
等を用いても溶接用の棒またはワイヤーにするには困難
なため、実際の肉盛り溶接に用いる場合には、アトマイ
ズ法等の微粒子製造法で粉末化し、これに外皮と同じ材
質の子粒子をカプセル化し、これをアルミの鞘に充填し
てＭＩＧ及びＴＩＧ溶接用のワイヤーとする。また、こ
の場合、溶接時に鞘及び子粒子のアルミによる希釈を考
慮し、Ｃｕについては＋１０％、Ｎｉについては＋１％
の組成とする必要がある。
Ｃ５Ａ）の場合では引張強度及び伸びがそれぞれ２２１
ＭＰａ，４．８％であったのに対し、本発明材では優れ
た引張強度を示し、また伸びの低下が極めて少なかっ
た。さらに、溶接部位を調べても溶接欠陥は殆ど見られ
ず、良好な肉盛り改質を行うことができた。尚、本発明
合金は加工性が悪く、特殊な方法例えば特殊連続鋳造法
等を用いても溶接用の棒またはワイヤーにするには困難
なため、実際の肉盛り溶接に用いる場合には、アトマイ
ズ法等の微粒子製造法で粉末化し、これに外皮と同じ材
質の子粒子をカプセル化し、これをアルミの鞘に充填し
てＭＩＧ及びＴＩＧ溶接用のワイヤーとする。また、こ
の場合、溶接時に鞘及び子粒子のアルミによる希釈を考
慮し、Ｃｕについては＋１０％、Ｎｉについては＋１％
の組成とする必要がある。
【００１６】（実施例２）耐熱合金の組成をＣｕ２０ｗ
ｔ％、Ｎｉ２ｗｔ％、Ｂ０．０５ｗｔ％、残部Ａｌと
し、実施例１と同様な方法でその引張試験を行った。
ｔ％、Ｎｉ２ｗｔ％、Ｂ０．０５ｗｔ％、残部Ａｌと
し、実施例１と同様な方法でその引張試験を行った。
【００１７】
【表２】
【００１８】この結果、表２に示すように、実施例１と
同様に本発明材では優れた引張強度を示し、また、Ｃｕ
量を増やしたのにも拘らず、伸びの低下が少なかった。
同様に本発明材では優れた引張強度を示し、また、Ｃｕ
量を増やしたのにも拘らず、伸びの低下が少なかった。
【００１９】（実施例３）耐熱合金の組成をＣｕ２０ｗ
ｔ％、Ｎｉ２ｗｔ％、ＴｉあるいはＺｒ０．１ｗｔ％、
Ｂ０．０５ｗｔ％、残部Ａｌとし、実施例１と同様な方
法でその引張試験を行った。
ｔ％、Ｎｉ２ｗｔ％、ＴｉあるいはＺｒ０．１ｗｔ％、
Ｂ０．０５ｗｔ％、残部Ａｌとし、実施例１と同様な方
法でその引張試験を行った。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】この結果、表３に示すようにＴｉを添加し
た場合では上記実施例１．２に比較して特に強度が向上
し、また、表４に示すようにＺｒを添加した場合では伸
びはやや低下したものの、引張強度は上記実施例１．２
と同様な値を示した。
た場合では上記実施例１．２に比較して特に強度が向上
し、また、表４に示すようにＺｒを添加した場合では伸
びはやや低下したものの、引張強度は上記実施例１．２
と同様な値を示した。
【００２３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、耐熱強度
及び機械強度が向上し、熱応力による割れや摩耗が減少
する。また、これら各元素を予め上記範囲内でブレンド
することにより、アルミニウム母材の肉盛表面改質部に
均一に供給されるため、良好な肉盛り表面改質が行える
等といった優れた効果を有する。
及び機械強度が向上し、熱応力による割れや摩耗が減少
する。また、これら各元素を予め上記範囲内でブレンド
することにより、アルミニウム母材の肉盛表面改質部に
均一に供給されるため、良好な肉盛り表面改質が行える
等といった優れた効果を有する。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金の表面強
化のために、その表面に肉盛り溶接される表面改質用合
金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５〜５ｗｔ
％、Ｂ０．００５〜０．１ｗｔ％又はＢとＴｉ、Ｚｒの
うちいずれかの化合物３ｗｔ％以下、残部Ａｌからなる
表面改質用合金である。
に本発明はアルミニウム又はアルミニウム合金の表面強
化のために、その表面に肉盛り溶接される表面改質用合
金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５〜５ｗｔ
％、Ｂ０．００５〜０．１ｗｔ％又はＢとＴｉ、Ｚｒの
うちいずれかの化合物３ｗｔ％以下、残部Ａｌからなる
表面改質用合金である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 正 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 元吉 正人 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金の表
面強化のために、その表面に肉盛り溶接される表面改質
用合金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５〜
０．１ｗｔ％、Ｂ０．００５〜０．１ｗｔ％、残部Ａｌ
からなることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウ
ム合金の表面改質用合金。 - 【請求項２】 アルミニウム又はアルミニウム合金の表
面強化のために、その表面に肉盛り溶接される表面改質
用合金において、Ｃｕ５〜３３ｗｔ％、Ｎｉ０．５〜
０．１ｗｔ％、ＢとＴｉあるいはＺｒの化合物３ｗｔ％
以下、残部Ａｌからなることを特徴とするアルミニウム
又はアルミニウム合金の表面改質用合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14078093A JPH06344182A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | アルミニウム又はアルミニウム合金の表面改質用合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14078093A JPH06344182A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | アルミニウム又はアルミニウム合金の表面改質用合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06344182A true JPH06344182A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15276577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14078093A Pending JPH06344182A (ja) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | アルミニウム又はアルミニウム合金の表面改質用合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06344182A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103921011A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-16 | 安徽维斯佳节能门窗有限公司 | 一种美式窗焊料及其无缝焊接方法 |
| JP2015518536A (ja) * | 2012-03-28 | 2015-07-02 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテルハフツングＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ | アルミニウムピストンの製造方法 |
-
1993
- 1993-06-11 JP JP14078093A patent/JPH06344182A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015518536A (ja) * | 2012-03-28 | 2015-07-02 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテルハフツングＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ | アルミニウムピストンの製造方法 |
| CN103921011A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-16 | 安徽维斯佳节能门窗有限公司 | 一种美式窗焊料及其无缝焊接方法 |
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