JPH11302701A - 銅合金粉末及びその製造方法、並びにその銅合金粉末を用いたレーザ肉盛り方法 - Google Patents

銅合金粉末及びその製造方法、並びにその銅合金粉末を用いたレーザ肉盛り方法

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JPH11302701A
JPH11302701A JP10124107A JP12410798A JPH11302701A JP H11302701 A JPH11302701 A JP H11302701A JP 10124107 A JP10124107 A JP 10124107A JP 12410798 A JP12410798 A JP 12410798A JP H11302701 A JPH11302701 A JP H11302701A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】アルミニウム合金製シリンダーヘッドのバブル
シート（弁座）部等への肉盛り用素材等に用いるに好適
な銅合金粉末。 【解決手段】粒子平均粒径が30〜150μｍの範囲にあ
り、かつJIS Z2502に基づく試験法による流動度が15秒/
50g以下である銅合金粉末。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車部品等で耐摩耗
性に優れた、特にエンジン用摺動部材、例えばアルミニ
ウム合金製シリンダーヘッドのバブルシート（弁座）部
等への肉盛り用素材等に用いるに好適な銅合金粉末及び
その製造方法、並びにその銅合金粉末を用いたレーザ肉
盛り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】最近、自動車部品等で
アルミニウム合金等からなる基材の一部の耐摩耗性や耐
熱性を改善する目的で、基材上に異種金属を粉末の形で
供給し、レーザビームを用いて溶融し、肉盛りする技術
が注目を浴びている。これら異種金属の粉末には通常ガ
スアトマイズ法で製造された銅を主成分とする合金が用
いられることが多い。
【０００３】前記ガスアトマイズ法で製造される金属粉
末は、気相中での冷却の過程で、溶融粒の表面張力によ
り球状化する。ガスアトマイズ法により得られた金属粉
末の特徴としては、球形度が優れていることにあるが、
仮に数10μｍレベルの粒径品を製造すると、その表面に
は部分的に数μｍレベルの突出部（以下、サテライトと
称す）が点在している場合が多い（特開平2-225678号参
照）。このようなサテライト含有粉末をレーザクラッド
用粉末供給装置に供用した際に、当該装置の供給経路に
おいて衝撃や振動等の外力でサテライトがサテライト含
有粉末より脱落してしまう現象が多々生じる。その際、
供給経路の粉末供給管中で流動性が悪化し、閉塞や脈動
に伴う加工位置への供給量が変動する現象をもたらす原
因となる等の弊害があった。かかる原因に基づき、レー
ザ肉盛り加工を行った場合に加工製品にクラッドの発生
や肉盛り量が安定しない等の不具合が発生していた。
【０００４】本発明者らは上記課題について、前記粉末
供給装置に供用した際に、供給経路の粉末供給管中で粉
末の流動性が悪化し、閉塞や脈動に伴う加工位置への供
給量が変動する現象は、粉末の粒子平均粒径及びサテラ
イト粉の存在に左右されることに着目し、最適な特性と
それをもたらす製造方法を開発することを目的とし、鋭
意研究したものであり、本発明の目的とするところも、
サテライト粉の影響を可及的に少なくすることにより前
記課題を解決することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】すなわち、本発明に係
る銅合金粉末は、その粒子平均粒径が30〜150μｍの範
囲にあり、かつJIS Z2502に基づく試験法による流動度
が15秒/50g以下である銅合金粉末により前記課題を達成
したものである。かかる銅合金粉末はガスアトマイズ法
により銅合金溶湯から得られた銅合金粉末をパンミル又
はローラミルを用いて摩砕し、得られた銅合金粉末を粒
子平均粒径30〜150μｍの範囲に分級することにより得
られる。これら銅合金粉末を用いて肉盛りするには前記
銅合金粉末の製造工程と、該製造工程により製造された
銅合金粉末を異種金属上へ供給する供給工程と、該銅合
金粉末を溶融して異種金属上へ銅合金を肉盛りするレー
ザ加工工程とからなるレーザ肉盛り方法により達成され
る。このように、得られる銅合金粉末は流動性に優れた
ものであり、異種金属上に供給し、レーザビームを用い
て該銅合金粉末を溶融して異種金属上銅合金をレーザ肉
盛りするためのレーザクラッド用銅合金粉末として極め
て好適なものであり、好適な肉盛りが行えるものであ
る。
【０００６】
【発明の態様】以下、本発明をより詳細に説明すること
とする。まず、本発明に係る銅合金粉末における粒子平
均粒径は30〜150μｍの範囲内に特定することが肝要で
ある。すなわち、粒子平均粒径が30μｍ未満の場合、銅
合金粒子が微小すぎ、大気中の湿度あるいは加工位置よ
りのヒュームに含まれる水分等の影響を受け、粒子同士
の凝集を起こしやすく、粉末供給装置の管路中等での粉
末の閉塞やひっかかりの原因となりやすい。逆に粒子平
均粒径が150μｍを越える場合、例えばレーザクラッド
用として用いる際にレーザによる粉末の溶解が不安定に
なりやすく、肉盛り部の機械的強度に支障を来す恐れが
ある。
【０００７】本発明に係る銅合金粉末では、JIS Z2502
に基づく試験法による流動度が15秒/50g以下であること
が必要である。すなわち、当該流動度が15秒/50gを越え
る場合、サテライトの除去が不十分であることを意味
し、前記粉末供給装置の管路中等での粉末の閉塞やひっ
かかりの原因となりやすい。
【０００８】上記の如き本発明に係る銅合金粉末は、ガ
スアトマイズ法により銅合金溶湯から得られた銅合金粉
末を摩砕し、分級することにより得られる。ガスアトマ
イズ法により得られた銅合金粉末からサテライトを極力
減らすためには、摩砕効果に優れ、かつ粉体の形状を損
なわないような処理装置を選択する必要がある。このよ
うな要求を満たす処理装置として本発明ではパンミル又
はローラミルを使用する。本発明処理に用いる装置とし
てのパンミルの代表例としてはエッジランナ、ミックス
マラー、アイリッヒミル等が挙げられ、ローラミルの代
表例としてはリングローラミル、ローラレースミル、ボ
ールレースミル等が挙げられる。パンミル又はローラミ
ル以外の処理装置では粉体の形状が変形したり、所望の
流動度に調整することが困難である。
【０００９】上記処理装置で処理した銅合金粉末は、脱
落したサテライトが夾雑するので、常法である篩い分級
を行い夾雑物を除去すると共に銅合金粉末が所定粒径範
囲内に入るよう調整する。そして上記のような銅合金粉
末製造工程と、該粉末の供給工程と、該粉末を用いたレ
ーザ加工工程とを一連の工程として連続形成することに
より、効率的なレーザ肉盛り加工が行えるものとなる。
【００１０】
【発明の効果】本発明に係る銅合金粉末は、その粒子平
均粒径が30〜150μｍの範囲にあり、かつJIS Z2502に基
づく試験法による流動度が15秒/50g以下である銅合金粉
末であり、これら銅合金粉末はガスアトマイズ法により
銅合金溶湯から得られた銅合金粉末をパンミル又はロー
ラミルを用いて摩砕し、得られた銅合金粉末を粒子平均
粒径30〜150μｍの範囲に分級することにより得られる
ものであるため、ガスアトマイズ法により往々にして発
生するサテライトが含有しない球形状の銅合金粉末が得
られる。従ってこれら本発明銅合金粉末は流動性に優れ
たものであり、粉末搬送に際して供給装置の管路中での
閉塞やひっかかりが極めて減少し、異種金属上に供給
し、レーザビームを用いて該銅合金粉末を溶融して異種
金属上銅合金を肉盛りするためのレーザクラッド用銅合
金粉末として使用する等の場合、サテライトに起因する
粉体の脈動等の搬送異常が防止出来、安定した加工位置
への安定供給が可能となり、均一な肉盛りが得られる。
【００１１】以下、本発明の実施例を比較例とともに説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
【実施例】高周波誘導炉を用い、黒鉛るつぼ内で下記成
分組成を有する銅合金溶湯を用意し、孔径4.5mmのノズ
ルを有するるつぼ底部から下流させる間に窒素ガスを噴
射するガスアトマイズ法によって粉末化し、脱水化処理
及び脱ガス処理を行った。しかる後、エッジランナに粉
末を投入し、３時間処理することにより得られた粉末を
振動篩いで分級し、平均粒径83μｍ、流動度13.5秒／50
gの銅合金粉末を得た。 （銅合金組成） Ni:15.5wt% Co:14.1wt% Al:0.9wt% V :1.6wt% Nb:1.8wt% Si:2.8wt% Cu:残部
【００１２】
【比較例１】ガスアトマイズ法を適用する際のるつぼ底
部のノズル径を７mmとしたこと以外、実施例と同様にし
て銅合金粉末を得た。
【００１３】
【比較例２】ガスアトマイズ法を適用する際のるつぼ底
部のノズル径を２mmとしたこと以外、実施例と同様にし
て銅合金粉末を得た。
【００１４】
【比較例３】エッジランナ処理を行わなかったこと以外
は実施例と同様にして銅合金粉末を得た。
【００１５】
【比較例４】エッジランナ処理を30分間としたこと以外
は実施例と同様にして銅合金粉末を得た。
【００１６】
【比較例５】エッジランナ処理の代わりにボールミル処
理（6.3mm径ボールを10kg投入した300mm径のボールミル
にアトマイズ粉を1.5kg投入）を１時間行ったこと以外
は実施例と同様にして銅合金粉末を得た。
【００１７】以上により得られた銅合金粉末の形状、粒
子平均粒径、Z 2502に基づく試験法による流動度、及び
粉末供給装置の粉末ひっかかり度を測定し、それらの結
果を表１に示す。なお、粉末のひっかかり度の計測は、
出力端子を有する電子天秤とパソコンを接続し、実際の
加工点位置にセットした電子天秤受け皿内に粉末供給装
置から一定の供給量となるように銅合金粉末を投入し、
粉末の供給に伴って増加する天秤重量及び時間から時間
当たりの粉末供給量を計測し、記録した。また、粉末供
給量が図１のように突発的な変化として現れた場合をひ
っかかり発生と捉え、同一試験を20回繰返し、ひっかか
り回数をチェックした。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、本発明実施例に
よる銅合金粉末はひっかかり度がゼロであり、理想的な
流動性を有するのに対し、比較例の粉末はいずれも流動
性が不良でひっかかり度が大きいことがわかる。これら
から本発明法に従って上記の如き銅合金粉末を製造する
工程と、該粉末の供給工程と、該粉末を用いたレーザ加
工工程とを一連の工程として連続形成することにより、
効率的なレーザ肉盛り加工が行えることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉末供給装置から銅合金粉末を供給する場合に
おける粉末供給量と時間との関係図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒子平均粒径が30〜150μｍの範囲にあ
    り、かつJIS Z2502に基づく試験法による流動度が15秒/
    50g以下である銅合金粉末。
  2. 【請求項２】 ガスアトマイズ法により銅合金溶湯から
    得られた銅合金粉末をパンミル又はローラミルを用いて
    摩砕し、得られた銅合金粉末を粒子平均粒径30〜150μ
    ｍの範囲に分級する銅合金粉末の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の銅合金粉末を異種金属上
    に供給し、レーザビームを用いて該銅合金粉末を溶融し
    て異種金属上へ銅合金を肉盛りするためのレーザクラッ
    ド用銅合金粉末。
  4. 【請求項４】 ガスアトマイズ法により銅合金溶湯から
    得られた銅合金粉末をパンミル又はローラミルを用いて
    摩砕し、得られた銅合金粉末を粒子平均粒径30〜150μ
    ｍの範囲に分級する銅合金粉末の製造工程と、該製造工
    程により製造された銅合金粉末を異種金属上へ供給する
    供給工程と、該銅合金粉末を溶融して異種金属上へ銅合
    金を肉盛りするレーザ加工工程とからなるレーザ肉盛り
    方法。
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