JPH07116618B2 - Aluminum and its alloy parts - Google Patents
Aluminum and its alloy partsInfo
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- JPH07116618B2 JPH07116618B2 JP61072838A JP7283886A JPH07116618B2 JP H07116618 B2 JPH07116618 B2 JP H07116618B2 JP 61072838 A JP61072838 A JP 61072838A JP 7283886 A JP7283886 A JP 7283886A JP H07116618 B2 JPH07116618 B2 JP H07116618B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はアルミニウムおよびその合金からなる部品に関
する。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to parts made of aluminum and its alloys.
［発明の技術的背景とその問題点］ アルミニウムは、軽く且つ空気中での耐食性が良く、し
かも電気および熱の伝導度が良く加工も容易であるとい
う特性を有している。また、アルミニウム合金は、アル
ミニウムに合金元素を加えてその性質を改善し、種々の
使用目的に適合させるようにしたものである。そして、
アルミニウムおよびアルミニウム合金は、前記の特性を
活かして化学工業用装置、電気機器、光学機器、衛生容
器、建築、船舶、車両、家庭用品などの広い分野に用い
られている。[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] Aluminum has characteristics that it is light and has good corrosion resistance in air, and also has good electrical and thermal conductivity and is easy to process. The aluminum alloy is made by adding an alloying element to aluminum to improve its properties so that it can be adapted to various purposes of use. And
Aluminum and aluminum alloys are used in a wide range of fields such as chemical industrial equipment, electric equipment, optical equipment, sanitary containers, construction, ships, vehicles, and household products by taking advantage of the above characteristics.
しかして、アルミニウムおよびアルミニウム合金からな
る部品は、紙、プラスチックフィルム（テープ状も含
む）、繊維（布状も含む）等の送りローラーのように他
の部材と摩擦する状態で使用する部分にも多く用いられ
ており、この場合には部品に対して摩耗を防止し且つ他
の部材とのすべりを良くするために耐摩耗性と表面平滑
性が要求される。このような摩擦部に用いる部品は、そ
の特性の要求に合せて母材を形成する材質を適切に選択
するとともに、前記の特性を高度な状態で具備する工夫
が要求される。また、アルミニウムおよびその合金から
なる部品は、例えば化学プラント部品のように水、酸、
アルカリなどの腐食性雰囲気中にて使用する部品に用い
ることも多く有り、この場合には部品に対して腐食を防
止するために耐食性が要求される。このような腐食性雰
囲気下で使用する部品は、母材を形成する材質を適切に
選択することに加えて、耐食性を高度な状態で具備する
工夫が要求される。Therefore, parts made of aluminum and aluminum alloys are also used in parts such as paper, plastic film (including tape-shaped), fibers (including cloth-shaped), etc. that are used in a state of friction with other members such as a feed roller. It is often used, and in this case, wear resistance and surface smoothness are required in order to prevent wear of parts and improve sliding with other members. For the component used for such a friction portion, it is required to appropriately select the material forming the base material in accordance with the requirement of the characteristic and devise to have the above characteristic in a highly advanced state. Also, parts made of aluminum and its alloys, such as chemical plant parts, water, acid,
It is often used for parts used in a corrosive atmosphere such as alkali, and in this case, corrosion resistance is required to prevent corrosion of parts. For components used in such a corrosive atmosphere, in addition to appropriately selecting the material forming the base material, it is required to devise a device having a high degree of corrosion resistance.
そこで、最近はアルミニウムおよびその合金部品におい
ては、その材料本来の性質に加えて、使用条件や環境に
応じて要求される特性をもたせるために、部品の母材表
面に、この母材とは異なる表面層を形成することが試み
られている。Therefore, recently, aluminum and its alloy parts have a different base metal surface from the base metal surface of the parts in order to have the characteristics required depending on the usage conditions and environment in addition to the original properties of the material. Attempts have been made to form a surface layer.
そして、この部品に形成する表面層に対しては次のよう
な要求がなされている。すなわち、部品が他の部品と摩
擦する場合における他の部品との摩擦に耐える耐摩耗性
を有し、他の部品とのすべりを良くする平滑することで
ある。また、摩耗性雰囲気により腐食することがない耐
食性を有することである。さらに、部品の母材表面に強
固に形成でき、その形成に際しては母材の性質を劣化さ
せることなく、形成後に研摩加工などの仕上げ加工が不
要であることである。The following requirements are made for the surface layer formed on this component. That is, the component has wear resistance to withstand friction with another component when the component rubs against the other component, and smoothes to improve sliding with the other component. Further, it is necessary to have corrosion resistance so that it will not be corroded by an abrading atmosphere. Further, it can be firmly formed on the surface of the base material of the component, the property of the base material is not deteriorated at the time of forming, and finishing processing such as polishing processing is not necessary after the formation.
しかして、アルミニウムおよびその合金部品の母材表面
に表面層を形成する方法としては、メッキ法、PVD（物
理蒸着）法、CVD（化学蒸着）法、溶射法などが試みら
れている。As a method for forming a surface layer on the surface of a base material of aluminum and its alloy parts, a plating method, a PVD (physical vapor deposition) method, a CVD (chemical vapor deposition) method, a thermal spraying method and the like have been tried.
しかしながら、これらの各形成方法は夫々表面層に対し
て要求される前記の各条件を全て満足する表面層を形成
できるものではなく、実用化に至っていない。すなわ
ち、従来方法で形成された表面層は、気孔が多くてち密
でなく且つ摩擦抵抗が大きいために、耐摩耗性と平滑性
が不充分である。また、表面層と母材との密着強度が小
さく、表面層が剥離する虞れがあるという問題がある。However, each of these forming methods cannot form a surface layer satisfying all the above-mentioned conditions required for the surface layer, and has not been put into practical use. That is, the surface layer formed by the conventional method is insufficient in wear resistance and smoothness because it has many pores and is not dense and has a large frictional resistance. Further, there is a problem that the adhesion strength between the surface layer and the base material is small, and the surface layer may be peeled off.
［発明の目的］ 本発明は前記事情に基づいてなされたもので、優れた耐
摩耗性と平滑性を有するとともに耐食性も良好であり、
しかも母材を劣化させずに容易且つ強固に形成できる表
面層を有するアルミニウムおよびその合金部品を提供す
ることを目的とする。[Object of the Invention] The present invention has been made based on the above circumstances, and has excellent wear resistance and smoothness, and also has good corrosion resistance,
Moreover, it is an object of the present invention to provide aluminum and its alloy parts having a surface layer that can be easily and strongly formed without degrading the base material.
［発明の概要］ 本発明のアルミニウムおよびその合金部品は、アルミニ
ウムを主体とする母材の表面に、クロム化合物から加熱
によって変換された酸化クロムを主成分とし、且つ前記
母材との境界に該母材と酸化クロムとの反応部を有する
表面層を形成したことを特徴とするものである。[Summary of the Invention] The aluminum and its alloy parts of the present invention are composed of a base material mainly composed of aluminum, a main component of which is chromium oxide converted by heating from a chromium compound, and a boundary between the base material and the base material. It is characterized in that a surface layer having a reaction portion between the base material and chromium oxide is formed.
本発明の部品は、アルミニウムまたはアルミニウム合金
で形成した母材を用いるもので、この母材を形成するア
ルミニウム合金としてはJIS（日本工業規格）に規定さ
れたアルミニウム合金の全てを対象にできる。具体的に
は、鋳物用アルミニウム合金としてAl−Cu系合金、Al−
Si系合金など、耐食アルミニウム合金としてAl−Mn系合
金、Al−Mg系合金、高力アルミニウム合金としAl−Cu−
Mg−Mn系合金などがある。母材の材質は部品の用途目的
に適合したものを選択する。母材の形状は用途に応じて
設定する。The component of the present invention uses a base material formed of aluminum or an aluminum alloy, and as the aluminum alloy forming the base material, all aluminum alloys defined in JIS (Japanese Industrial Standards) can be targeted. Specifically, as an aluminum alloy for casting, Al-Cu alloy, Al-
Al-Mn alloys, Al-Mg alloys, high-strength aluminum alloys Al-Cu-
Examples include Mg-Mn alloys. The material of the base material should be selected according to the purpose of use of the part. The shape of the base material is set according to the application.
本発明の部品の母材表面に形成する表面層は、クロム化
合物から加熱により変換された酸化クロム（Cr2O3）を
主成分とし、且つ加熱反応により酸化クロムと母材金属
であるアルミニウムの酸化物とで形成される反応部を有
するセラミックス・コーティング層であり、酸化クロム
同士が強固に係合したち密な組織を有する耐摩耗性と表
面の平滑性に優れたものである。すなわち、この表面層
は析出するCr2O3系セラミックスの粒径が極めて微細
（１μｍ以下）であるために、気孔が殆んど無いち密で
平滑な層であり、摩擦抵抗が小さいものである。しかも
表面層は薄く形成できるために母材の特性（弾性など）
を有効に生かすことができる。また、この表面層は硬度
も充分有り、ビッカース硬度（Hv）で500以上のものが
得られる。さらに、表面層は母材との境界に母材金属と
酸化クロムとの反応部を有しているので、母材に対して
大きな接合強度（500kg f/cm3以上）で接合し母材との
密着性に優れている。表面層にクロム酸化物を用いるの
は、硬度の向上と摩擦係数を低下させるためである。し
かも表面層は優れた耐食性を有している。The surface layer formed on the surface of the base material of the component of the present invention contains chromium oxide (Cr 2 O 3 ) converted by heating from a chromium compound as a main component, and is formed by heating reaction of chromium oxide and base metal aluminum. It is a ceramic coating layer having a reaction part formed with an oxide, and has a dense structure in which chromium oxides are firmly engaged with each other and has excellent wear resistance and surface smoothness. That is, this surface layer is a dense and smooth layer with few pores because the grain size of the precipitated Cr 2 O 3 based ceramics is extremely fine (1 μm or less), and the friction resistance is small. . Moreover, because the surface layer can be made thin, the characteristics of the base material (elasticity, etc.)
Can be effectively utilized. Further, this surface layer also has sufficient hardness, and a Vickers hardness (Hv) of 500 or more can be obtained. Furthermore, since the surface layer has a reaction part between the base metal and chromium oxide at the boundary with the base metal, it is bonded to the base metal with a high bonding strength (500 kg f / cm 3 or more). It has excellent adhesion. Chromium oxide is used for the surface layer in order to improve hardness and reduce the friction coefficient. Moreover, the surface layer has excellent corrosion resistance.
このような表面層を有する部品は次に述べる方法により
製造する。まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金
からなる母材の表面に塗布や浸漬などの手段によりCrO3
を主成分とする液を付着させる。この液としては60％水
溶液及び〔CrOI＋H2O〕＋セラミック粉末添加スラリー
を使用する。次いで、CrO3液を付着した母材を温度450
〜550℃（好ましくは460〜500℃付近）で熱焼成して酸
化処理を施し、母材表面にCr2O3を主成分とする層を形
成する。前記焼成を450〜550℃の温度で行なうことによ
り、CrO3をCr2O3に変化させることができる。そして、
この付着工程と焼成工程を組合せて１サイクルとして複
数サイクル繰返すことにより、母材表面に、Cr2O3を主
成分とし且つ母材金属のアルミニウムとCr2O3との反応
部を有するち密で強固なセラミックスコーティング層す
なわち表面層を形成する。層厚は１〜50μである。コー
ティング層の厚さは前記の処理を繰返す回数によりコン
トロールする。なお、焼成温度は450〜550℃と低いため
に、焼成により母材の性質を劣化させることがなく、ま
た部品の小孔の内部にも表面層を形成し易いという効果
がある。また、表面層は表面の平滑性がすぐれているの
で、仕上げ加工を行なう必要がない。A component having such a surface layer is manufactured by the method described below. First, CrO 3 is applied to the surface of a base material made of aluminum or aluminum alloy by means such as coating or dipping.
A liquid containing as a main component is attached. As this liquid, a 60% aqueous solution and a slurry containing [CrOI + H 2 O] + ceramic powder are used. Next, the base material to which the CrO 3 liquid is attached is heated to a temperature of 450.
A layer containing Cr 2 O 3 as a main component is formed on the surface of the base material by subjecting it to thermal oxidation at 550 ° C. (preferably around 460 to 500 ° C.) for oxidation. CrO 3 can be changed to Cr 2 O 3 by carrying out the firing at a temperature of 450 to 550 ° C. And
By repeating this cycle by combining this deposition step and the firing step as one cycle, the base material surface has a reaction part of Cr 2 O 3 as the main component and aluminum of the base material and Cr 2 O 3 and is dense. A strong ceramic coating layer, that is, a surface layer is formed. The layer thickness is 1 to 50 μ. The thickness of the coating layer is controlled by the number of times the above treatment is repeated. Since the firing temperature is as low as 450 to 550 ° C., the properties of the base material are not deteriorated by firing, and the surface layer can be easily formed inside the small holes of the component. Moreover, since the surface layer has excellent surface smoothness, it is not necessary to perform finishing.
しかして、前記表面層を形成した本発明のアルミニウム
およびその合金部品は、次のような特性を有している。
すなわち、本発明の部品は表面層により優れた耐摩耗特
性を備え、また優れた表面の平滑性を備えている。さら
に、本発明の部品は表面層により優れた耐食性を備えて
いる。しかも、表面層は部品の母材に対して強固に結合
して剥離することがないので、前記の優れた耐摩耗性、
平滑性および耐食性を長期にわたり確保することができ
る。The aluminum and its alloy parts of the present invention having the above surface layer have the following characteristics.
That is, the component of the present invention has superior wear resistance characteristics in the surface layer and also has excellent surface smoothness. Furthermore, the parts of the present invention have superior corrosion resistance due to the surface layer. Moreover, since the surface layer is firmly bonded to the base material of the component and does not peel off, the excellent wear resistance described above,
Smoothness and corrosion resistance can be secured for a long period of time.
従って、本発明のアルミニウムおよびその合金部品は、
その優れた性質を活かしてこれらの性質を要求される種
々の用途に効果的に用いることができる。本発明の部品
は、他の部品と摩擦して使用する部品に好適である。例
えば、超自動織機のヨコ糸測長ドラムに用いる。また、
腐食性雰囲気の環境において使用する部品にも好適であ
る。例えば化学繊維装置に用いる円心ワィンダーロート
コーナーである。その他に紙、プラスチックテープ等の
高速摺動する部分のローラー部品等が好ましい。Therefore, the aluminum and its alloy parts of the present invention are
By utilizing its excellent properties, it can be effectively used for various applications requiring these properties. The component of the present invention is suitable for a component to be used by friction with other components. For example, it is used for the weft length measuring drum of a super automatic loom. Also,
It is also suitable for parts used in corrosive environments. For example, a circular center winder funnel corner used in a chemical fiber device. In addition, roller parts for high-speed sliding parts such as paper and plastic tape are preferable.
［発明の実施例］ 本発明の実施例について説明する。[Examples of the Invention] Examples of the present invention will be described.
まず母材としてアルミニウム−マンガン合金を使用し、
下記の第１表で示す条件により表面層を形成しないも
の、本発明により表面層を形成したもの、および従来法
により表面層を形成したものに夫々区分して試験体を作
成した。First, using aluminum-manganese alloy as the base material,
Test specimens were prepared by classifying into those in which the surface layer was not formed under the conditions shown in Table 1 below, those in which the surface layer was formed according to the present invention, and those in which the surface layer was formed by the conventional method.
本発明の一実施例である試験体No.1は、次のように作成
した。外径100mm×巾30mm試験片の外周に〔CrO3＋（Al2
O3＋ZrO2＋SiO2＋ZnO）＋H2O〕からなる調整されたスラ
リーを浸漬法にて塗布し乾燥後温度450℃〜500℃（大気
中）で焼成し、母材と反応されたCr2O3と添加各種セラ
ミックのポーラス層を形成した。次にこのポーラス層に
H2CrO4水溶液を含浸し乾燥後450〜500℃（大気中）で焼
成、この含浸工程を１サイクルとして12サイクル繰返す
ことにより試験片表面に約40μｍの緻密な表面層を形成
した。この表面層は、Cr2O3＋Al2O3＋ZrO2＋SiO2から成
るセラミックコーティングである。 Specimen No. 1, which is an example of the present invention, was prepared as follows. Outer diameter 100 mm x width 30 mm [CrO 3 + (Al 2
O 3 + ZrO 2 + SiO 2 + ZnO) + H 2 adjusted slurry consisting of O] was applied by a dipping method and baked after drying temperatures 450 ° C. to 500 ° C. (atmospheric), Cr 2 O which is reacted with the base material A porous layer of 3 and various added ceramics was formed. Then on this porous layer
An H 2 CrO 4 aqueous solution was impregnated and dried, followed by firing at 450 to 500 ° C. (in the air). This impregnation step was repeated 12 cycles to form a dense surface layer of about 40 μm on the surface of the test piece. This surface layer is a ceramic coating consisting of Cr 2 O 3 + Al 2 O 3 + ZrO 2 + SiO 2 .
No.2は前記寸法の試験片をH2CrO4（クロム酸）水溶液に
１〜２分浸漬し、乾燥後に温度450〜500℃（大気中）で
焼成する。この工程を１サイクルとして10サイクル繰返
すことにより表面に約５μｍの表面層を形成した。この
表面層は［AlとCrO3との反応層］＋［Cr2O3］からなる
セラミックスコーティングである。In No. 2, the test piece having the above-mentioned size is immersed in an H 2 CrO 4 (chromic acid) aqueous solution for 1 to 2 minutes, dried and then baked at a temperature of 450 to 500 ° C. (in the air). By repeating this step for 10 cycles, a surface layer of about 5 μm was formed on the surface. This surface layer is a ceramic coating composed of [reaction layer of Al and CrO 3 ] + [Cr 2 O 3 ].
そして、これらの試験体に対して耐摩耗および耐食性を
調べるための試験を行なった。次にこの試験法と試験結
果について説明する。試験方法は図面及び下記の条件で
なされ、その結果は第２表にように得られた。この結果
より、本願発明のローラ試験体は糸に対して極めて優れ
た耐摩耗性及び耐食性を示すことが理解できる。（特に
No.3,No.4では糸の方がほつれ、布に織った時、スジム
ラが生じた。） 試験条件 試験片回転数:1000rpm 塩酸濃度：塩酸イオン存在程度 糸巻上速度:0.5m/min 試験時間:500時間 試験結果 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明のアルミニウムおよびその合
金部品によれば、アルミニウムを主体とする母材の表面
に、耐摩耗性、平滑性および耐食性に優れた表面層を強
固に形成したもので、母材金属の性質に加えて表面層が
有する性質を必要とする用途に効果的に用いることがで
きる。また、表面層は容易且つ良好に形成することがで
きる。Then, a test for examining wear resistance and corrosion resistance was performed on these test bodies. Next, this test method and test results will be described. The test method was performed according to the drawings and the following conditions, and the results were obtained as shown in Table 2. From this result, it can be understood that the roller test body of the present invention exhibits extremely excellent wear resistance and corrosion resistance to the yarn. (In particular
In No.3 and No.4, the thread was frayed and streaks occurred when woven into cloth. ) Test condition Test piece rotation speed: 1000 rpm Hydrochloric acid concentration: Hydrochloric acid ion existence degree Winding speed: 0.5 m / min Test time: 500 hours Test result [Effects of the Invention] As described above, according to the aluminum and its alloy parts of the present invention, a surface layer excellent in wear resistance, smoothness, and corrosion resistance is firmly formed on the surface of a base material mainly composed of aluminum. Thus, it can be effectively used for applications requiring the properties of the surface layer in addition to the properties of the base metal. Further, the surface layer can be easily and satisfactorily formed.
図面は試験片の試験方法を示す説明図である。 The drawings are explanatory views showing a test method of a test piece.
Claims (1)
クロム化合物から加熱によって変換された酸化クロムを
主成分とし、且つ前記母材との境界に該母材と前記酸化
クロムとの反応部を有する表面層を形成したことを特徴
とするアルミニウムおよびその合金部品。1. A surface of a base material mainly composed of aluminum,
Aluminum and its alloys, characterized in that a surface layer containing chromium oxide converted from a chromium compound by heating as a main component and having a reaction part between the base material and the chromium oxide is formed at the boundary with the base material. parts.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072838A JPH07116618B2 (en) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Aluminum and its alloy parts |
| KR1019870002749A KR920003562B1 (en) | 1986-03-31 | 1987-03-25 | Non-ferrous metal mechanical part having a wear resistant and smooth surface |
| GB8707547A GB2189816B (en) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | Non-ferrous metal mechanical part |
| CN87102614A CN1032296C (en) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | Non-ferrous metal mechanical parts |
| CH1225/87A CH672141A5 (en) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | |
| US07/252,001 US4908261A (en) | 1986-03-31 | 1988-09-30 | Non-ferrous metal mechanical part |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072838A JPH07116618B2 (en) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Aluminum and its alloy parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62228487A JPS62228487A (en) | 1987-10-07 |
| JPH07116618B2 true JPH07116618B2 (en) | 1995-12-13 |
Family
ID=13500945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61072838A Expired - Lifetime JPH07116618B2 (en) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Aluminum and its alloy parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116618B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204179A (en) * | 1982-05-24 | 1983-11-28 | Usui Internatl Ind Co Ltd | Coated steel material having resistance to heat and corrosion |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61072838A patent/JPH07116618B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62228487A (en) | 1987-10-07 |
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