JPH07102385A - アルミニウム合金部材の表面硬化方法 - Google Patents
アルミニウム合金部材の表面硬化方法Info
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- JPH07102385A JPH07102385A JP5299173A JP29917393A JPH07102385A JP H07102385 A JPH07102385 A JP H07102385A JP 5299173 A JP5299173 A JP 5299173A JP 29917393 A JP29917393 A JP 29917393A JP H07102385 A JPH07102385 A JP H07102385A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】合金化用の金属多孔質体を用いることで、多孔
質体の表面積が大で、熱エネルギの吸収率が高く、溶融
しやすいうえ、母材に対する合金化用の元素の供給量が
安定し、母材に対して均一な合金化層の形成を図る。 【構成】アルミニウムおよびアルミニウム合金の一方か
らなる母材１に、合金化用の金属多孔質体３を配置し、
金属多孔質体３に高密度エネルギＥＢを照射し、母材１
および金属多孔質体３を溶融して、母材１表面に合金化
層を生成することを特徴とする。
質体の表面積が大で、熱エネルギの吸収率が高く、溶融
しやすいうえ、母材に対する合金化用の元素の供給量が
安定し、母材に対して均一な合金化層の形成を図る。 【構成】アルミニウムおよびアルミニウム合金の一方か
らなる母材１に、合金化用の金属多孔質体３を配置し、
金属多孔質体３に高密度エネルギＥＢを照射し、母材１
および金属多孔質体３を溶融して、母材１表面に合金化
層を生成することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、アルミニウ
ム合金製ピストンのトップリング溝相当部を、レーザビ
ーム、電子ビーム、ＴＩＧ（tungsten inert gas、タン
グステン イナート ガス）等の高密度エネルギ熱源を
用いて再溶融して、表面硬化させるようなアルミニウム
合金部材の表面硬化方法に関する。
ム合金製ピストンのトップリング溝相当部を、レーザビ
ーム、電子ビーム、ＴＩＧ（tungsten inert gas、タン
グステン イナート ガス）等の高密度エネルギ熱源を
用いて再溶融して、表面硬化させるようなアルミニウム
合金部材の表面硬化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高密度エネルギビーム熱源で局
部溶融すると同時に、この部位に他の元素を添加する
と、局部的に母材材質と異なる高合金化層を形成するこ
とが知られている。上記元素の添加に際してＮｉ棒材、
Ｎｉ板材、Ｎｉ線材を用いると、Ａｌ（アルミニウム）
の融点が６６０℃であるのに対してＮｉ（ニッケル）の
融点は１４５５℃と高いため、完全に溶けきれず、塊と
して偏析するため好ましくない。そこで、上記元素の添
加剤として粉末を用いて高合金化層を形成する場合、Ｔ
ＩＧおよび電子ビーム（electrobeam ）を用いる方法が
考えられる。
部溶融すると同時に、この部位に他の元素を添加する
と、局部的に母材材質と異なる高合金化層を形成するこ
とが知られている。上記元素の添加に際してＮｉ棒材、
Ｎｉ板材、Ｎｉ線材を用いると、Ａｌ（アルミニウム）
の融点が６６０℃であるのに対してＮｉ（ニッケル）の
融点は１４５５℃と高いため、完全に溶けきれず、塊と
して偏析するため好ましくない。そこで、上記元素の添
加剤として粉末を用いて高合金化層を形成する場合、Ｔ
ＩＧおよび電子ビーム（electrobeam ）を用いる方法が
考えられる。
【０００３】上述の溶融熱源として電極を有するＴＩＧ
を用いた場合には、粉末が電極に飛散して異常損耗する
ため好ましくない。また上述の溶融熱源として電子ビー
ムを用いた場合には、被処理材を真空中に配置する必要
がある関係上、粉末の供給が困難となる問題点があっ
た。
を用いた場合には、粉末が電極に飛散して異常損耗する
ため好ましくない。また上述の溶融熱源として電子ビー
ムを用いた場合には、被処理材を真空中に配置する必要
がある関係上、粉末の供給が困難となる問題点があっ
た。
【０００４】一方、例えば、特開昭６３−７２４８８号
公報に開示されている如く、レーザビーム（laser bea
m）を用いてアルミニウム合金部材の表面を硬化する方
法がある。すなわち、図２２に示すように、アルミニウ
ム合金粉末９１をＣＯ2 レーザビーム９２で、アルミニ
ウム合金製母材としてのシリンダブロック９３の表面に
溶け込ませ、これを凝固させて合金化層９４を形成する
方法である。なお、図２２において９５は集光レンズ、
９６は給粉ノズルである。
公報に開示されている如く、レーザビーム（laser bea
m）を用いてアルミニウム合金部材の表面を硬化する方
法がある。すなわち、図２２に示すように、アルミニウ
ム合金粉末９１をＣＯ2 レーザビーム９２で、アルミニ
ウム合金製母材としてのシリンダブロック９３の表面に
溶け込ませ、これを凝固させて合金化層９４を形成する
方法である。なお、図２２において９５は集光レンズ、
９６は給粉ノズルである。
【０００５】この従来方法によれば、粉末の電極への飛
散がなく、また被処理材を真空中に配置する必要がな
く、さらにアルミニウム合金粉末９１を供給するので材
料選定の自由度が向上する利点がある反面、粉末の供給
時に、この粉末が飛散するため材料の歩留りが悪く、溶
融層中への供給量のばらつきも大きいため、安定した均
一な合金化層９４の形成が困難な問題点があった。
散がなく、また被処理材を真空中に配置する必要がな
く、さらにアルミニウム合金粉末９１を供給するので材
料選定の自由度が向上する利点がある反面、粉末の供給
時に、この粉末が飛散するため材料の歩留りが悪く、溶
融層中への供給量のばらつきも大きいため、安定した均
一な合金化層９４の形成が困難な問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、合金化用の金属多孔質体を用いることによ
り、多孔質体の表面積が大で、熱エネルギの吸収率が高
く、溶融しやすく、かつ母材に対する合金化用の元素の
供給量が安定し、母材に対して均一な合金化層を形成す
ることができるアルミニウム合金部材の表面硬化方法の
提供を目的とする。
載の発明は、合金化用の金属多孔質体を用いることによ
り、多孔質体の表面積が大で、熱エネルギの吸収率が高
く、溶融しやすく、かつ母材に対する合金化用の元素の
供給量が安定し、母材に対して均一な合金化層を形成す
ることができるアルミニウム合金部材の表面硬化方法の
提供を目的とする。
【０００７】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の金属多孔質体
の空孔部に、溶融によりアルミニウムとの間で硬質化合
物を生成する物質を充填することで、硬質化合物や硬質
粒子が分散された硬度の高い合金化層を形成することが
できるアルミニウム合金部材の表面硬化方法の提供を目
的とする。
求項１記載の発明の目的と併せて、上述の金属多孔質体
の空孔部に、溶融によりアルミニウムとの間で硬質化合
物を生成する物質を充填することで、硬質化合物や硬質
粒子が分散された硬度の高い合金化層を形成することが
できるアルミニウム合金部材の表面硬化方法の提供を目
的とする。
【０００８】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の目的と併せて、ニッケル多孔質体の
継ぎ目をピストンピンボス部と対応する位置に設定する
ことで、ピストンピンボス部はピストンの他の部位に対
して該ピンボス部による放熱効果があるため、Ｎｉ量が
仮りに多少低下しても支障を回避することができるアル
ミニウム合金部材の表面硬化方法の提供を目的とする。
求項２記載の発明の目的と併せて、ニッケル多孔質体の
継ぎ目をピストンピンボス部と対応する位置に設定する
ことで、ピストンピンボス部はピストンの他の部位に対
して該ピンボス部による放熱効果があるため、Ｎｉ量が
仮りに多少低下しても支障を回避することができるアル
ミニウム合金部材の表面硬化方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の一方
からなる母材に、合金化用の金属多孔質体を配置し、上
記金属多孔質体に高密度エネルギを照射し、上記母材お
よび該金属多孔質体を溶融して、母材表面に合金化層を
生成するアルミニウム合金部材の表面硬化方法であるこ
とを特徴とする。
の発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の一方
からなる母材に、合金化用の金属多孔質体を配置し、上
記金属多孔質体に高密度エネルギを照射し、上記母材お
よび該金属多孔質体を溶融して、母材表面に合金化層を
生成するアルミニウム合金部材の表面硬化方法であるこ
とを特徴とする。
【００１０】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記金属多孔質体の
空孔部に、溶融によりアルミニウムとの間で硬質化合物
を生成する金属粉末および高融点硬質粒子のうち少なく
とも一方を充填したアルミニウム合金部材の表面硬化方
法であることを特徴とする。
求項１記載の発明の構成と併せて、上記金属多孔質体の
空孔部に、溶融によりアルミニウムとの間で硬質化合物
を生成する金属粉末および高融点硬質粒子のうち少なく
とも一方を充填したアルミニウム合金部材の表面硬化方
法であることを特徴とする。
【００１１】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項２記載の発明の構成と併せて、上記母材をピストン
に設定し、上記ピストンのピストンリング溝形成部に環
状凹溝を形成し、上記環状凹溝内にニッケル多孔質体を
配置すると共に、上記ニッケル多孔質体の継ぎ目をピス
トンピンボス部と対応す位置に設定したアルミニウム合
金部材の表面硬化方法であることを特徴とする。
求項２記載の発明の構成と併せて、上記母材をピストン
に設定し、上記ピストンのピストンリング溝形成部に環
状凹溝を形成し、上記環状凹溝内にニッケル多孔質体を
配置すると共に、上記ニッケル多孔質体の継ぎ目をピス
トンピンボス部と対応す位置に設定したアルミニウム合
金部材の表面硬化方法であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の発明によれ
ば、上記母材に金属多孔質体を配置し、高密度エネルギ
の照射により合金化層を形成する方法であるから、上述
の金属多孔質体はその表面積が大きく、また粉末のよう
な飛散もないため、熱エネルギの吸収率が高く、溶融し
やすい効果がある。 このため、母材に対する合金化
用の元素の供給量が安定し、母材に対して均一な合金化
層を形成することができる効果がある。
ば、上記母材に金属多孔質体を配置し、高密度エネルギ
の照射により合金化層を形成する方法であるから、上述
の金属多孔質体はその表面積が大きく、また粉末のよう
な飛散もないため、熱エネルギの吸収率が高く、溶融し
やすい効果がある。 このため、母材に対する合金化
用の元素の供給量が安定し、母材に対して均一な合金化
層を形成することができる効果がある。
【００１３】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上記金属多孔
質体の空孔部に、溶融によりＡｌ（アルミニウム）との
間で硬質化合物を生成する金属粉末または高融点硬質粒
子あるいは双方を充填する方法であるから、硬質化合物
や硬質粒子が分散された硬度の高い合金化層を形成する
ことができる効果がある。
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上記金属多孔
質体の空孔部に、溶融によりＡｌ（アルミニウム）との
間で硬質化合物を生成する金属粉末または高融点硬質粒
子あるいは双方を充填する方法であるから、硬質化合物
や硬質粒子が分散された硬度の高い合金化層を形成する
ことができる効果がある。
【００１４】ここで、上述の金属粉末としては、Ｃｏ
（コバルト）粉末、Ｃｒ（クロム）粉末、Ｃｕ（銅）粉
末、Ｆｅ（鉄）粉末、Ｍｎ（マンガン）粉末、Ｔｉ（チ
タン）粉末、Ｚｒ（ジルコニウム）粉末を用いることが
でき、また上述の高融点硬質粒子としては、ＮｂＣ（炭
化ニオブ）粒子、ＭｏＣ（炭化モリブデン）粒子、Ｔａ
Ｃ（炭化タンタル）粒子、ＴｉＣ（炭化チタン）粒子、
Ｃｒ3 Ｃ2 （炭化クロム）粒子、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミ
ナ）粒子を用いることができる。
（コバルト）粉末、Ｃｒ（クロム）粉末、Ｃｕ（銅）粉
末、Ｆｅ（鉄）粉末、Ｍｎ（マンガン）粉末、Ｔｉ（チ
タン）粉末、Ｚｒ（ジルコニウム）粉末を用いることが
でき、また上述の高融点硬質粒子としては、ＮｂＣ（炭
化ニオブ）粒子、ＭｏＣ（炭化モリブデン）粒子、Ｔａ
Ｃ（炭化タンタル）粒子、ＴｉＣ（炭化チタン）粒子、
Ｃｒ3 Ｃ2 （炭化クロム）粒子、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミ
ナ）粒子を用いることができる。
【００１５】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項２記載の発明の効果と併せて、ニッケル多孔
質体の継ぎ目を、ピストンピンボス部と対応させてピス
トンリング溝形成部の環状凹溝に位置させたので、この
継ぎ目部分においてニッケル多孔質体のＮｉ量が仮りに
多少低下しても、上述のピストンピンボス部はピストン
の他の部位に対して該ピンボス部による放熱効果がある
ため、支障を回避することができる。
上記請求項２記載の発明の効果と併せて、ニッケル多孔
質体の継ぎ目を、ピストンピンボス部と対応させてピス
トンリング溝形成部の環状凹溝に位置させたので、この
継ぎ目部分においてニッケル多孔質体のＮｉ量が仮りに
多少低下しても、上述のピストンピンボス部はピストン
の他の部位に対して該ピンボス部による放熱効果がある
ため、支障を回避することができる。
【００１６】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。 （第１実施例）図１乃至図７はこの発明のアルミニウム
合金部材の表面硬化方法の第１実施例を示し、まず図１
に示す如く、アルミニウム合金鋳物製のピストン１のト
ップリング溝形成部に環状凹溝２を形成する。
述する。 （第１実施例）図１乃至図７はこの発明のアルミニウム
合金部材の表面硬化方法の第１実施例を示し、まず図１
に示す如く、アルミニウム合金鋳物製のピストン１のト
ップリング溝形成部に環状凹溝２を形成する。
【００１７】ここで、上述のピストン１（図３参照）は
ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ製で、その組成はＣｕ（銅）が０．
８〜１．３％、Ｓｉ（ケイ素）が１１．０〜１３．０
％、Ｍｇ（マグネシウム）が０．７〜１．３％、Ｚｎ
（亜鉛）が０．１％以下、Ｆｅ（鉄）が０．８以下、Ｍ
ｎ（マンガン）が０．１％以下、Ｎｉ（ニッケル）が
１．０〜２．５％、Ｔｉ（チタン）が０．２％以下、残
部Ａｌ（アルミニウム）である。また、上述の環状凹溝
２はその幅を１．０mm、深さを４．０mmに溝加工されて
いる。
ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ製で、その組成はＣｕ（銅）が０．
８〜１．３％、Ｓｉ（ケイ素）が１１．０〜１３．０
％、Ｍｇ（マグネシウム）が０．７〜１．３％、Ｚｎ
（亜鉛）が０．１％以下、Ｆｅ（鉄）が０．８以下、Ｍ
ｎ（マンガン）が０．１％以下、Ｎｉ（ニッケル）が
１．０〜２．５％、Ｔｉ（チタン）が０．２％以下、残
部Ａｌ（アルミニウム）である。また、上述の環状凹溝
２はその幅を１．０mm、深さを４．０mmに溝加工されて
いる。
【００１８】次に、図２、図３に示すように、上述の環
状凹溝２に体積率４０％のニッケル多孔質体３を配置す
ると共に、このニッケル多孔質体３の継ぎ目４を図３に
示す如く上記ピストン１のピストンピンボス部５と対応
する位置に設定する。
状凹溝２に体積率４０％のニッケル多孔質体３を配置す
ると共に、このニッケル多孔質体３の継ぎ目４を図３に
示す如く上記ピストン１のピストンピンボス部５と対応
する位置に設定する。
【００１９】ここで、上述のニッケル多孔質体３は、発
泡樹脂に対して例えば無電界メッキ手段等により導電処
理を施した後に、電気メッキ手段によりカソード反応に
てＮｉ（ニッケル）を電界析出させたものである。
泡樹脂に対して例えば無電界メッキ手段等により導電処
理を施した後に、電気メッキ手段によりカソード反応に
てＮｉ（ニッケル）を電界析出させたものである。
【００２０】次に、図２、図３に示すように、上述のピ
ストン１をその円筒軸芯線６を回転中心として、図３の
矢印ａ方向へ回転させながら、次に示すビーム照射条件
にて高密度エネルギとしての電子ビームＥＢを照射し
て、母材およびニッケル多孔質体３を再溶融する。
ストン１をその円筒軸芯線６を回転中心として、図３の
矢印ａ方向へ回転させながら、次に示すビーム照射条件
にて高密度エネルギとしての電子ビームＥＢを照射し
て、母材およびニッケル多孔質体３を再溶融する。
【００２１】電子ビームＥＢの照射条件 ビーム径………………３．０mmφ 出 力………………２．５ＫＷ 溶融速度………………０．６ｍ／min ワークディスタンス…１８０mm 上述の再溶融により、ピストン１のトップリング溝相当
部には図４に示す如く、幅６．０mm、深さ５．０mm、ビ
ッカース硬さＨｖ＝２８０のＮｉ化合物が分散した高合
金化層７が形成された。
部には図４に示す如く、幅６．０mm、深さ５．０mm、ビ
ッカース硬さＨｖ＝２８０のＮｉ化合物が分散した高合
金化層７が形成された。
【００２２】次に図５乃至図７に示すように、上述の高
合金化層７に溝加工によりトップリング溝８を形成する
と共に、その他の仕上げ加工を施す。なお、図６、図７
において９はセカンドリング溝、１０はオイルリング
溝、１１はピストンピン配設部、１２は燃焼室デッドボ
リュームとしての凹部、１３はトップリング、１４はセ
カンドリング、１５はシリンダボアである。
合金化層７に溝加工によりトップリング溝８を形成する
と共に、その他の仕上げ加工を施す。なお、図６、図７
において９はセカンドリング溝、１０はオイルリング
溝、１１はピストンピン配設部、１２は燃焼室デッドボ
リュームとしての凹部、１３はトップリング、１４はセ
カンドリング、１５はシリンダボアである。
【００２３】要するに、上述の母材（ピストン１参照）
にニッケル多孔質体３を配置し、電子ビームＥＢの照射
により高合金化層７を形成する方法であるから、上述の
ニッケル多孔質体３はその表面積が大きく、また従来方
法の粉末のような飛散もないため、熱エネルギの吸収率
が高く、溶融しやすい効果がある。このため、母材に対
する合金化用の元素（この実施例の場合にはＮｉ）の供
給量が安定し、母材に対して均一な高合金化層７を形成
することができる効果がある。
にニッケル多孔質体３を配置し、電子ビームＥＢの照射
により高合金化層７を形成する方法であるから、上述の
ニッケル多孔質体３はその表面積が大きく、また従来方
法の粉末のような飛散もないため、熱エネルギの吸収率
が高く、溶融しやすい効果がある。このため、母材に対
する合金化用の元素（この実施例の場合にはＮｉ）の供
給量が安定し、母材に対して均一な高合金化層７を形成
することができる効果がある。
【００２４】加えて、ニッケル多孔質体３の継ぎ目４
を、ピストンピンボス部５と対応させてピストンリング
溝形成部の環状凹溝２に位置させたので、この継ぎ目４
の部分においてニッケル多孔質体３のＮｉ量が仮りに多
少低下しても、上述のピストンピンボス部５はピストン
１の他の部位に対して該ピンボス部５による放熱効果が
あるため、支障を回避することができる。
を、ピストンピンボス部５と対応させてピストンリング
溝形成部の環状凹溝２に位置させたので、この継ぎ目４
の部分においてニッケル多孔質体３のＮｉ量が仮りに多
少低下しても、上述のピストンピンボス部５はピストン
１の他の部位に対して該ピンボス部５による放熱効果が
あるため、支障を回避することができる。
【００２５】（第２実施例）図８乃至図１４はこの発明
のアルミニウム合金部材の表面硬化方法の第２実施例を
示し、まず、図８乃至図１０に示す如く吸引成形法によ
り多数の空孔部３ａ…に、溶融によりＡｌ（アルミニウ
ム）との間で硬質化合物を生成する高融点硬質粒子を充
填したニッケル多孔質体３を形成する。
のアルミニウム合金部材の表面硬化方法の第２実施例を
示し、まず、図８乃至図１０に示す如く吸引成形法によ
り多数の空孔部３ａ…に、溶融によりＡｌ（アルミニウ
ム）との間で硬質化合物を生成する高融点硬質粒子を充
填したニッケル多孔質体３を形成する。
【００２６】すなわち底部にドレンポート１６を備えた
有底筒状の容器１７の内部に図８に示す如く体積率２０
％のニッケル多孔質体３を配設し、このニッケル多孔質
体３の上部に水もしくはアルコールの溶液１８を貯留す
ると共に、この溶液１８に対して高融点硬質粒子として
の粒径３０〜５０μｍのＮｂＣ（炭化ニオブ）粉末を混
合し、次に図９に示すように上述のドレンポート１６か
ら吸引手段により溶液１８を脱出除去した後に、容器１
７からニッケル多孔質体３を取出して、図１０に示すよ
うにＮｂＣ粉末が３ｗｔ％充填されたニッケル多孔質体
３を形成した。
有底筒状の容器１７の内部に図８に示す如く体積率２０
％のニッケル多孔質体３を配設し、このニッケル多孔質
体３の上部に水もしくはアルコールの溶液１８を貯留す
ると共に、この溶液１８に対して高融点硬質粒子として
の粒径３０〜５０μｍのＮｂＣ（炭化ニオブ）粉末を混
合し、次に図９に示すように上述のドレンポート１６か
ら吸引手段により溶液１８を脱出除去した後に、容器１
７からニッケル多孔質体３を取出して、図１０に示すよ
うにＮｂＣ粉末が３ｗｔ％充填されたニッケル多孔質体
３を形成した。
【００２７】一方、図１１に示すようにＪＩＳ規格ＡＣ
８Ａ製のピストン１のトップリング溝形成部に、幅１．
０mm、深さ４．０mmの環状凹溝２を形成し、この環状凹
溝２に上述のＮｂＣ粉末を含むニッケル多孔質体３を配
置する。次に図１２に示すように上述のピストン１をそ
の円筒軸芯線６（図３参照）を回転中心として回転させ
ながら、次に示すＴＩＧ溶融条件にて高密度エネルギと
してのＴＩＧアーク（tungsten inert gas arc）ＴＡを
照射して、母材および上述のＮｂＣ粉末含有のニッケル
多孔質体３を再溶融する。
８Ａ製のピストン１のトップリング溝形成部に、幅１．
０mm、深さ４．０mmの環状凹溝２を形成し、この環状凹
溝２に上述のＮｂＣ粉末を含むニッケル多孔質体３を配
置する。次に図１２に示すように上述のピストン１をそ
の円筒軸芯線６（図３参照）を回転中心として回転させ
ながら、次に示すＴＩＧ溶融条件にて高密度エネルギと
してのＴＩＧアーク（tungsten inert gas arc）ＴＡを
照射して、母材および上述のＮｂＣ粉末含有のニッケル
多孔質体３を再溶融する。
【００２８】ＴＩＧ溶融条件 電極径……………………４．８mmφ 電流値……………………２５Ａ 溶融速度…………………０．６ｍ／min ピストン・電極間距離…３．０mm シールドガス……………Ａｒ（アルゴン），１０ｌ／mi
n 上述の再溶融により、ピストン１のトップリング溝相当
部には図１３に示す如く、幅８．０mm、深さ４．５mm、
ビッカース硬さＨｖ＝２５０のＮｉ化合物とＮｂＣ粒子
が分散した高合金化層７が形成された。なお、上述の高
合金化層７には溝加工により図１４に示す如くトップリ
ング溝８が形成される。
n 上述の再溶融により、ピストン１のトップリング溝相当
部には図１３に示す如く、幅８．０mm、深さ４．５mm、
ビッカース硬さＨｖ＝２５０のＮｉ化合物とＮｂＣ粒子
が分散した高合金化層７が形成された。なお、上述の高
合金化層７には溝加工により図１４に示す如くトップリ
ング溝８が形成される。
【００２９】要するに、ニッケル多孔質体３の多数の空
孔部３ａ…に、溶融によりＡｌ（アルミニウム）との間
で硬質化合物を生成する高融点硬質粒子としてのＮｂＣ
粒子を充填する方法であるから、硬質粒子が分散された
硬度の高い高合金化層７を形成することができる効果が
ある。なお、その他の点については先の第１実施例とほ
ぼ同様の作用効果を奏する。
孔部３ａ…に、溶融によりＡｌ（アルミニウム）との間
で硬質化合物を生成する高融点硬質粒子としてのＮｂＣ
粒子を充填する方法であるから、硬質粒子が分散された
硬度の高い高合金化層７を形成することができる効果が
ある。なお、その他の点については先の第１実施例とほ
ぼ同様の作用効果を奏する。
【００３０】（第３実施例）図１５乃至図１８はこの発
明のアルミニウム合金部材の表面硬化方法の第３実施例
を示し、まず図１５に示す如くＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ製の
ピストン１のトップリング溝形成部に幅２．０mm、深さ
２．０mmの環状凹溝２を形成する。
明のアルミニウム合金部材の表面硬化方法の第３実施例
を示し、まず図１５に示す如くＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ製の
ピストン１のトップリング溝形成部に幅２．０mm、深さ
２．０mmの環状凹溝２を形成する。
【００３１】次に上述の第２実施例と同様の吸引成形法
により粒径５０〜８０μｍのＣｕ粉末がその空孔部３ａ
…に１０ｗｔ％充填された体積率１０％のニッケル多孔
質体３を形成し、このＣｕ粉末を含有するニッケル多孔
質体３を、図１６に示すように上述の環状凹溝２に配置
する。
により粒径５０〜８０μｍのＣｕ粉末がその空孔部３ａ
…に１０ｗｔ％充填された体積率１０％のニッケル多孔
質体３を形成し、このＣｕ粉末を含有するニッケル多孔
質体３を、図１６に示すように上述の環状凹溝２に配置
する。
【００３２】次に図１６に示すように上述のピストン１
をその円筒軸芯線６（図３参照）を回転中心として回転
させながら、次に示すレーザビーム照射条件にて高密度
エネルギとしてのレーザビームＬＢを照射して、母材お
よび上述のＣｕ粉末含有のニッケル多孔質体３を再溶融
する。
をその円筒軸芯線６（図３参照）を回転中心として回転
させながら、次に示すレーザビーム照射条件にて高密度
エネルギとしてのレーザビームＬＢを照射して、母材お
よび上述のＣｕ粉末含有のニッケル多孔質体３を再溶融
する。
【００３３】レーザビーム照射条件 ビーム径…………………４．０mmφ 出 力…………………４．５ＫＷ 溶融速度…………………０．６ｍ／min アシストガス……………Ｎ2 （窒素ガス），５０ｌ／mi
n 上述の再溶融により、ピストン１のトップリング溝相当
部には図１７に示す如く、幅６．０mm、深さ４．５mm、
ビッカース硬さＨｖ＝３００のＮｉ化合物とＣｕ化合物
とが分散した高合金化層７が形成された。なお、上述の
高合金化層７には溝加工により図１８に示す如くトップ
リング溝８が形成される。
n 上述の再溶融により、ピストン１のトップリング溝相当
部には図１７に示す如く、幅６．０mm、深さ４．５mm、
ビッカース硬さＨｖ＝３００のＮｉ化合物とＣｕ化合物
とが分散した高合金化層７が形成された。なお、上述の
高合金化層７には溝加工により図１８に示す如くトップ
リング溝８が形成される。
【００３４】要するに、ニッケル多孔質体３の多数の空
孔部３ａ…に、溶融によりＡｌ（アルミニウム）との間
で硬質化合物を生成する金属粉末としてのＣｕ粉末を充
填する方法であるから、硬質化合物が分散された硬度の
高い高合金化層７を形成することができる効果がある。
なお、その他の点については先の第１実施例とほぼ同様
の作用効果を奏する。
孔部３ａ…に、溶融によりＡｌ（アルミニウム）との間
で硬質化合物を生成する金属粉末としてのＣｕ粉末を充
填する方法であるから、硬質化合物が分散された硬度の
高い高合金化層７を形成することができる効果がある。
なお、その他の点については先の第１実施例とほぼ同様
の作用効果を奏する。
【００３５】（比較例）上述の各実施例に対比する比較
例として、まず図１９に示す如くＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ製
のピストン１のトップリング溝形成部に幅２．０mm、深
さ２．０mmの環状凹溝２を形成し、次に図２０に示すよ
うに上述の環状凹溝２内に直径２．０mmφのニッケル線
材１９を配設して、第１実施例と同一の電子ビーム照射
条件にて高密度エネルギとしての電子ビームＥＢを照射
して、母材およびニッケル線材１９を再溶融した結果、
図２１に示すように幅６．０mm、深さ５．５mmの溶融層
２０が形成された。しかし、この溶融層２０の底部に
は、１００〜８００μｍのＮｉもしくはＮｉ化合物が偏
析し、この偏析部位からの割れの発生が認められた。
例として、まず図１９に示す如くＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ製
のピストン１のトップリング溝形成部に幅２．０mm、深
さ２．０mmの環状凹溝２を形成し、次に図２０に示すよ
うに上述の環状凹溝２内に直径２．０mmφのニッケル線
材１９を配設して、第１実施例と同一の電子ビーム照射
条件にて高密度エネルギとしての電子ビームＥＢを照射
して、母材およびニッケル線材１９を再溶融した結果、
図２１に示すように幅６．０mm、深さ５．５mmの溶融層
２０が形成された。しかし、この溶融層２０の底部に
は、１００〜８００μｍのＮｉもしくはＮｉ化合物が偏
析し、この偏析部位からの割れの発生が認められた。
【００３６】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のアルミニウム合金部材および母材
は、実施例のピストン１に対応し、以下同様に、母材の
材質は、ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ（アルミニウム合金鋳物）
に対応し、合金化用の金属多孔質体は、ニッケル多孔質
体３に対応し、高密度エネルギは、電子ビームＥＢ、Ｔ
ＩＧアークＴＡ、レーザビームＬＢに対応し、合金化層
は、高合金化層７に対応し、溶融によりアルミニウムと
の間で硬質化合物を生成する金属粉末は、Ｃｕ粉末に対
応し、溶融によりアルミニウムとの間で硬質化合物を生
成する高融点硬質粒子は、ＮｂＣ粒子に対応し、ピスト
ンリング溝形成部は、トップリング溝形成部に対応する
も、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定される
ものではない。
において、この発明のアルミニウム合金部材および母材
は、実施例のピストン１に対応し、以下同様に、母材の
材質は、ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａ（アルミニウム合金鋳物）
に対応し、合金化用の金属多孔質体は、ニッケル多孔質
体３に対応し、高密度エネルギは、電子ビームＥＢ、Ｔ
ＩＧアークＴＡ、レーザビームＬＢに対応し、合金化層
は、高合金化層７に対応し、溶融によりアルミニウムと
の間で硬質化合物を生成する金属粉末は、Ｃｕ粉末に対
応し、溶融によりアルミニウムとの間で硬質化合物を生
成する高融点硬質粒子は、ＮｂＣ粒子に対応し、ピスト
ンリング溝形成部は、トップリング溝形成部に対応する
も、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定される
ものではない。
【図１】本発明のアルミニウム合金部材の表面硬化方法
における第１実施例の溝加工工程を示す断面図。
における第１実施例の溝加工工程を示す断面図。
【図２】同ニッケル多孔質体の配設工程を示す断面図。
【図３】高密度エネルギによる溶融工程を示す斜視図。
【図４】高合金化層形成工程を示す断面図。
【図５】トップリング溝形成工程を示す断面図。
【図６】ピストンの断面図。
【図７】ピストンをシリンダボアに配置した状態で示す
部分拡大断面図。
部分拡大断面図。
【図８】本発明の第２実施例の吸引成形法における溶液
貯留工程を示す断面図。
貯留工程を示す断面図。
【図９】同溶液吸引工程を示す断面図。
【図１０】高融点硬質粒子が充填されたニッケル多孔質
体の断面図。
体の断面図。
【図１１】溝加工工程を示す断面図。
【図１２】ニッケル多孔質体の配設工程を示す断面図。
【図１３】高合金化層形成工程を示す断面図。
【図１４】トップリング溝形成工程を示す断面図。
【図１５】本発明の第３実施例における溝加工工程を示
す断面図。
す断面図。
【図１６】ニッケル多孔質体の配設工程を示す断面図。
【図１７】高合金化層形成工程を示す断面図。
【図１８】トップリング溝形成工程を示す断面図。
【図１９】比較例における溝加工工程を示す断面図。
【図２０】比較例のニッケル線材配設工程を示す断面
図。
図。
【図２１】比較例の溶融層形成工程を示す断面図。
【図２２】従来の表面硬化方法を示す説明図。
１…ピストン ２…環状凹溝 ３…ニッケル多孔質体 ３ａ…空孔部 ４…継ぎ目 ５…ピストンピンボス部 ７…高合金化層 ＥＢ…電子ビーム ＴＡ…ＴＩＧアーク ＬＢ…レーザビーム
Claims (3)
- 【請求項１】アルミニウムおよびアルミニウム合金の一
方からなる母材に、合金化用の金属多孔質体を配置し、
上記金属多孔質体に高密度エネルギを照射し、上記母材
および該金属多孔質体を溶融して、母材表面に合金化層
を生成するアルミニウム合金部材の表面硬化方法。 - 【請求項２】上記金属多孔質体の空孔部に、溶融により
アルミニウムとの間で硬質化合物を生成する金属粉末お
よび高融点硬質粒子のうち少なくとも一方を充填した請
求項１記載のアルミニウム合金部材の表面硬化方法。 - 【請求項３】上記母材をピストンに設定し、上記ピスト
ンのピストンリング溝形成部に環状凹溝を形成し、上記
環状凹溝内にニッケル多孔質体を配置すると共に、上記
ニッケル多孔質体の継ぎ目をピストンピンボス部と対応
す位置に設定した請求項２記載のアルミニウム合金部材
の表面硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299173A JPH07102385A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アルミニウム合金部材の表面硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299173A JPH07102385A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アルミニウム合金部材の表面硬化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07102385A true JPH07102385A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=17869084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5299173A Pending JPH07102385A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アルミニウム合金部材の表面硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07102385A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049397A (en) * | 1987-04-15 | 1991-09-17 | Diamalt Aktiengesellschaft | Degradation product of total protein |
| KR20010064630A (ko) * | 1999-12-29 | 2001-07-09 | 이계안 | 자동차 엔진의 피스톤 제조방법 |
| JP2013126668A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 肉盛溶接方法および肉盛溶接装置 |
| CN105063616A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-11-18 | 桂林电子科技大学 | 一种基于电子束环形枪熔覆棒料圆柱面的改性方法 |
| CN108312113A (zh) * | 2017-01-18 | 2018-07-24 | 廖显临 | 打钉枪的撞针组件及其结合方法 |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP5299173A patent/JPH07102385A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049397A (en) * | 1987-04-15 | 1991-09-17 | Diamalt Aktiengesellschaft | Degradation product of total protein |
| KR20010064630A (ko) * | 1999-12-29 | 2001-07-09 | 이계안 | 자동차 엔진의 피스톤 제조방법 |
| JP2013126668A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 肉盛溶接方法および肉盛溶接装置 |
| CN105063616A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-11-18 | 桂林电子科技大学 | 一种基于电子束环形枪熔覆棒料圆柱面的改性方法 |
| CN105063616B (zh) * | 2015-09-10 | 2017-08-04 | 桂林电子科技大学 | 一种基于电子束环形枪熔覆棒料圆柱面的改性方法 |
| CN108312113A (zh) * | 2017-01-18 | 2018-07-24 | 廖显临 | 打钉枪的撞针组件及其结合方法 |
| CN108312113B (zh) * | 2017-01-18 | 2021-12-14 | 向优股份有限公司 | 打钉枪的撞针组件及其结合方法 |
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