JPH11302867A - マグネシウム系材料の表面処理方法 - Google Patents
マグネシウム系材料の表面処理方法Info
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Abstract
やCVD,PVD等の特殊設備を用いることなく簡便且
つ生産性が良く、所定の表面部位のみに、優れた特性を
有する表面処理層を形成し得るマグネシウム系材料の表
面処理方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 直流インバーター式電源を用いて、マグ
ネシウム合金等のマグネシウム系材料表面を局部的に溶
融させ、そこに導電性金属粉末ないしは線材,薄板等を
圧力をもって埋め込むことにより、該マグネシウム系材
料表面に局所的に表面処理層を形成せしめることを特徴
とする。
Description
料の表面処理方法に関するものであり、特に、マグネシ
ウム系材料の表面において、生産性が良く、所定の表面
部位のみに優れた特性を有する表面処理層を形成し得る
マグネシウム系材料の表面処理方法に関するものであ
る。
金属材料中最も比重が軽いことから、軽量化が要求され
る自動車,航空機等の構造部材への適用が検討されてい
る。しかしその反面、マグネシウム系材料には、硬度が
低く耐磨耗性に乏しいという欠点がある。このため機械
装置等における褶動部や他金属との接触部に使用される
場合には、多くの場合において、硬度を高め耐磨耗性を
向上させるための表面処理が、それら褶動部や接触部に
相当する部分に必要となる。
表面処理方法として、Crメッキや陽極酸化処理に代表
される湿式法,CVD,PVD,スパッタリングに代表
される乾式の薄膜形成法,不活性ガス中で金属粉末とと
もに熱処理を行い、表面に金属粉末とマグネシウムの化
合物層を形成する粉末拡散法,粉末パック法等の多様な
表面処理方法が従来より行われてきている。
の表面処理方法にあっては、Cr等の高価な原料が必要
であったり、CVD,PVD装置等の多大な設備投資が
必要であったり、粉末拡散法には不活性ガス中で高温に
加熱できる雰囲気炉が必要である等の課題を内在してい
る。さらに、メッキ等の湿式法の工程においては、作業
員に高度の技術が要求される上、廃メッキ液の処理等に
コストがかかる等の課題がある。また、CVD,PV
D,スパッタリング等の乾式の薄膜形成法では、原理
上、皮膜形成に数時間以上かかるため、厚い皮膜を形成
することが、時間的,コスト的に困難であり、このため
耐荷重が要求される機械部品等の接触部に採用するには
皮膜の性能上不十分である。
磨耗性を向上させる表面処理は、褶動部や他の部材との
接触部に相当する部分に最小限に止めなければならな
い。これは不必要な部位にまで表面処理を施すことは、
表面処理に必要な原料,時間の無駄になるばかりか、部
材全体の質量を増加させ、超軽量合金であるマグネシウ
ム材料又は部材の特性を損なうこととなるからである。
並びにCVD等の薄膜形成法は、部材全体に表面処理を
行うのには適した方法といえるが、褶動部や接触部等の
極めて局所的,局部的な表面処理には原理上不適当であ
る。これらのことから、マグネシウム系材料の表面処理
のコストは非常に高価なものとなり、このことが合金部
材の高コスト化に繋がり、各種構造用部材への適用を阻
害する要因の一つになっている。
従来の各技術が有する種々の課題に鑑み、これらの課題
を解消し得る新しいマグネシウム系材料の表面処理方法
を開発することを目的として鋭意研究を積み重ねた結
果、導電性金属粉末ないしは線材,薄板等を、直流イン
バーター式電源を用いて、マグネシウム合金等のマグネ
シウム系材料表面に埋め込むことにより所期の目的を達
成し得ることを見出し、本発明をするに至った。すなわ
ち、本発明は、マグネシウム系材料の表面において、極
めて生産性が良く、褶動部や接触部等所定の表面部位に
のみ優れた特性を有する表面処理層を形成し得るマグネ
シウム系材料の表面処理方法を提供することを目的とす
るものである。
成するために提案されたものであって、第1の発明(請
求項1記載の発明)は、直流インバーター式電源を用い
て、マグネシウム合金等のマグネシウム系材料表面を局
部的に溶融させ、そこに導電性金属粉末ないしは線材,
薄板等を圧力をもって埋め込むことにより、該マグネシ
ウム系材料表面に局所的に表面処理層を形成せしめるこ
とを特徴とするものである。
は、前記第1の発明において、導電性金属粉末ないしは
線材,薄板等が、タングステン化合物等の超硬合金また
はインコネル合金等の耐熱,耐酸化性合金であることを
特徴とするものである。
は、前記第1又は第2の発明において、マグネシウム系
材料が、純マグネシウム,AZ91等のマグネシウム合
金であることを特徴とするものである。
るマグネシウム系材料の表面処理方法について、説明す
る。本発明は、導電性金属粉末ないしは線材,薄板等
を、直流インバーター式電源を用いて、マグネシウム合
金等のマグネシウム系材料表面に埋め込むことにより、
該マグネシウム系材料表面に局所的に表面処理層を形成
せしめることを特徴とするマグネシウム系材料の表面処
理方法を、その要旨とするものである。このような本発
明に関わるマグネシウム系材料の表面硬化方法に従え
ば、従来の表面処理方法に比較して、極めて短時間に、
低コストで且つ耐荷重が要求される機械部品等の褶接部
や接触部に十分採用するに足りる厚膜を形成することが
できる。また、極めて局所的に処理を行うことができる
ため、褶動部や他部材との接触部に相当する部分に最小
限に止めることが可能になり、これにより、表面処理に
必要な原料を節約できると同時に、部材全体の質量増加
を最小限に止めることにより、超軽量合金であるマグネ
シウム材料部材の特性が損なわれることを有効に防止す
ることができる。
グネシウム系材料の表面処理方法について、図面を参照
しながら詳細に説明する。図1は、金属線材2を、直流
インバーター式電源を用いて、マグネシウム合金1等の
マグネシウム系材料の表面に埋め込む工程を模式的に示
したものである。すなわち、この実施の形態に係るマグ
ネシウム系材料の表面処理方法においては、先ず、マグ
ネシウム系材料であるマグネシウム合金1の上面であっ
て、表面処理を施す部位に、金属線材2を載置する。な
お、この金属線材2は、高硬度の金属材料により線状に
成形されてなるものである。そして、図1に示すよう
に、この金属線材2上に、電極棒3の先端を接触させる
とともに該マグネシウム合金1方向(下方)に押圧す
る。なお、上記マグネシウム合金1と上記電極棒3と
は、図示しない直流インバーター式電源に接続されてい
る。
合金1上に載置された金属線材2を、電極棒3の先端に
接触させると、該金属線材2とマグネシウム合金1との
間で放電が起き、融点の低いマグネシウム合金1が局所
的に溶融する。そして、このようにマグネシウム合金1
が溶融されると、この溶融されたマグネシウム合金1上
に載置された金属線材2は、上記電極棒3の先端により
下方に押圧されていることから、この押圧力(電極棒3
の押し付け圧力)により、該金属線材2は溶融されたマ
グネシウム合金2内に押し込まれる。したがって、こう
した工程が終了すると、図2に示すように、この溶融し
たマグネシウム合金5内に、金属線材2が埋設され、溶
融されたマグネシウム合金の一部は、やや表面に押し出
される。ここで、図2中、4は、溶融して表面に押し出
されたマグネシウム合金であり、5は、溶融したマグネ
シウム合金である。なお、こうしたマグネシウム合金1
が硬化されると、その後必要に応じて、切削加工,研磨
等の仕上げ加工を行うことにより、機械部品に必要な精
度,表面粗さ等を得ることができる。
グネシウム系材料の表面処理方法について、図面を参照
しながら説明する。図3は、高硬度で高融点の金属粉末
12を、直流インバーター式電源を用いて、マグネシウ
ム合金11等のマグネシウム系材料の表面に埋め込む工
程を模式的に示すものである。すなわち、この第2の実
施の形態では、先ず、マグネシウム合金11上に高硬度
高融点の金属粉末12を載置する。なお、この金属粉末
12を載置する工程は、該金属粉末12が収納されるて
いる図示しない容器から、所定量の金属粉末12を採取
してこのマグネシウム合金1上に載置する方法を採用し
てもよいし、或いは、電極棒13内に図示しない挿通孔
を形成し、この挿通孔を通って電極棒13の先端から金
属粉末12が排出されるようにしてもよい。そして、こ
のように金属粉末12が、マグネシウム合金11上に載
置されると、次いで、直流インバーター式電源に接続さ
れた上記電極棒13の先端を、上記金属粉末12上から
押し付ける。こうした高硬度高融点の金属粉末12を用
いると、粉末粒子間で放電が起き、放電のエネルギーと
電極棒13の押し付け力により、金属粉末12が焼結し
緻密化する。こうした作用と同時に、金属粉末12とマ
グネシウム合金11との間でも放電が起きるので、融点
の低いマグネシウム系材料であるマグネシウム合金11
が局所的に溶融する。そして、緻密化された金属粉末1
2はマグネシウム合金11方向に押し付けられているの
で、柔らかいマグネシウム合金11に上記金属粉末12
が押し込められ、図4に示すように、マグネシウム合金
11の表面に高硬度の金属粉末層16が形成される。そ
の後、必要に応じて切削加工,研磨等の仕上げ加工を行
うことにより、機械部品に必要な精度,表面粗さ等を得
ることができる。なお、図4中、15は、溶融したマグ
ネシウム合金であり、14は、溶融して表面に押し出さ
れたマグネシウム合金である。
理方法を実施することができるマグネシウム系材料とし
ては、公知の各種のものが対象とされ、例えば、純マグ
ネシウム,AZ91等のマグネシウム合金を上げること
ができる。また、導電性金属粉末ないしは線材,薄板等
は、タングステン化合物等の超硬合金やインコネル合金
等の耐熱,耐酸化性合金であってもよい。
る直流インバーター式電源の容量は、550A以上が望
ましい。これは、電流が少ない場合には、マグネシウム
系材料の局所的な溶融が十分ではなく、金属線材並びに
金属粉末の埋め込みが十分に行えないためである。
シウム系材料に埋め込むために必要な圧力を加える電極
棒は、手で金属線材又は金属粉末に押し付けてもよく、
必要に応じてプレス等の圧力を発生させる機械的装置を
用いてもよい。
明する。 (実施例1)AZ91マグネシウム合金鋳造材表面に、
直径約500μmのニッケル基耐熱合金製線材を配置
し、直流インバーター式電源を用いて線材とマグネシウ
ム合金の間で放電させつつ、電極棒を手で押し付けるこ
とにより、線材をマグネシウム合金表面に埋め込んだ。
その後、表面を研磨することにより仕上げ面を得た。図
5に得られた硬化部の顕微鏡写真を示す。表面にはニッ
ケル基耐熱合金製線材が完全に埋め込まれており、周辺
には一度溶融し再度凝固したマグネシウム合金組織が観
察される。このことから、放電エネルギーで基板である
マグネシウム合金が溶融したところに圧力をもって耐熱
合金製線材が押し込まれたことが明らかである。
造材表面に、粒径70〜80μmのタングステンカーバ
イト(超硬合金)粉末を塗布し、直流インバーター式電
源を用いて粉末とマグネシウム合金との間で放電させつ
つ、電極棒を手で押し付けることにより、上記粉末をマ
グネシウム合金表面に埋め込んだ。図6は、表面処理を
施したマグネシウム合金試料の断面を電子顕微鏡で観察
したものである。超硬合金粉末は、互いに焼結し結合す
ることにより層状になっている。層の厚さは約280μ
mで、CVD,PVD等の薄膜法に比べて、非常に厚
い。
も明らかなように、本発明は、直流インバーター式電源
を用いて、マグネシウム合金等のマグネシウム系材料表
面を局所的に溶融させ、そこに導電製金属粉末ないしは
線材,薄板等を圧力をもって埋め込むことにより、該マ
グネシウム系材料表面に局所的に表面処理層を形成せし
めることを特徴とするマグネシウム系材料の表面処理方
法を、その要旨とするものであり、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 (1)マグネシウム系材料の表面において、生産性が良
いとともに優れた特性を有する表面硬化層を所定の部位
のみに局所的に形成することができる。 (2)メッキやイオン注入,CVD,PVD等の特殊設
備を用いることなく、マグネシウム系材料の表面に、厚
く且つ硬度の高い層を形成することができる。 (3)マグネシウム系材料の耐磨耗性を向上させること
ができる。
し、電極棒で押圧している状態を模式的に示す模式図で
ある。
が溶融し金属線材が押し込まれた後の状態を模式的に示
す模式図である。
し、電極棒で押圧している状態を模式的に示す模式図で
ある。
るとともにマグネシウム合金が溶融して該金属粉末が押
し込まれた後の状態を示す模式図である。
シウム系材料の表面電子顕微鏡写真である。
シウム系材料の断面電子顕微鏡写真である。
Claims (3)
- 【請求項1】 直流インバーター式電源を用いて、マグ
ネシウム合金等のマグネシウム系材料表面を局部的に溶
融させ、そこに導電性金属粉末ないしは線材,薄板等を
圧力をもって埋め込むことにより、該マグネシウム系材
料表面に局所的に表面処理層を形成せしめることを特徴
とするマグネシウム系材料の表面処理方法。 - 【請求項2】 前記導電性金属粉末ないしは線材,薄
板等が、タングステン化合物等の超硬合金またはインコ
ネル合金等の耐熱,耐酸化性合金であることを特徴とす
る請求項1記載のマグネシウム系材料の表面処理方法。 - 【請求項3】 マグネシウム系材料が、純マグネシウ
ム,AZ91等のマグネシウム合金であることを特徴と
する請求項1又は2記載のマグネシウム系材料の表面処
理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13106298A JPH11302867A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | マグネシウム系材料の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13106298A JPH11302867A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | マグネシウム系材料の表面処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11302867A true JPH11302867A (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15049124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13106298A Pending JPH11302867A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | マグネシウム系材料の表面処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11302867A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100406614C (zh) * | 2005-03-09 | 2008-07-30 | 沈阳工业大学 | 一种镁合金表面防护层的喷涂工艺 |
-
1998
- 1998-04-23 JP JP13106298A patent/JPH11302867A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100406614C (zh) * | 2005-03-09 | 2008-07-30 | 沈阳工业大学 | 一种镁合金表面防护层的喷涂工艺 |
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