JPS60174805A - 金属複合品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は層部材を構成するメッキ拐料で全表面に接合さ
れる金属基材料からなる表面域を含む金属複合品を製造
する方法に関する。

従来の技術 加工片をメッキ（被覆）する従来の方法はＩ・ンダ付は
析出溶接、熱フレーム又はプラズマシレー、る デトネーションメッキ、蒸着（ＰＶＤ＝物理蒸着及びＣ
ＶＤ＝化学蒸着）、及び例えば電着による電気化学メッ
キである。これら各周知方法値使用メッキ材料、該メッ
キの厚さ及び該メッキ材料によって形成された層部材の
密度に関し種々の限定を有する。更に又、これらの方法
は全て均一な層部材にも且つ該複合品基地部材に対する
該層部材の完全な接合にもならない。メッキ表面を介し
て動的又は摩擦応力によって基地部材へカが加えられる
ならば例えば炭化物の均一分布のようなメッキの均一性
、孔のない密度及びメッキ材料によって形成された層部
材と複合品の基地部材の間の接合が非常に重要である。

上記説明した理由のために、付着溶接や熱スノーのよう
な方法は、（０，５ｍ以上の）ミリメートル範囲の厚さ
を有する層が基地部材上にメッキされる場合、有効なも
のに限定される。一方ハンダ付けは、大きさが数平方セ
ンチメートルの固体板が測定し得る接合割れ（個々の割
れは多くとも０．５■２の面積をカバーしてもよい）が
なく適用される場合極端に困難で複雑である。ハンダ付
けは許容差が非常に狭いようにメッキする表面領域に板
を幾何学的に適用させることを必要とする。これは少な
くとも焼結板にとってそれらが難加工性であるので極端
に不利である。

加工片の表面域を金属被覆する場合、金属被覆される該
表面域が金型１に配置されるように先端で開放する皿状
の金型に該加工片を置き溶接によって該金型を加工片に
固定させることは既に知られている（西独特許明細書第
１９２１５６８号）。

硬質金属合金は次に金型内に粉末状に添加され真空下で
焼結される。従って該金型は硬質金属合金を造形する唯
一の目的に貢献する。硬質金属合金は真空下の焼結によ
って圧縮されずガス吸蔵が避けられず最後に加工片と金
属被覆との間の接合品位は多くの要求が残されたままで
ある。硬質金属合金で加工片を被覆する他の周知方法に
同様に適用される（西独公開公報第２８３３８４０号）
。

その方法で先端が開放された皿状金型が同様に用いられ
る。加工片がこの金型内に置かれ、粉末形状で存在する
硬質金属合金は過剰圧力下で溶解されそのため硬質金属
合金中へのガス吸蔵が確実に避けられない。

発明の目的 本発明の目的はメッキ材料からなり少なくとも本質的に
孔のない層部材で全表面上に接合される金属表面を有す
る基地部材を持つ金属複合品を製造する方法を特定する
ことであった。

発明の構成 表面域が金属基地材料からなる基地部材の該表面域が層
部材を形成するメッキ材料で被覆され、且つ該メッキ材
料が、前記表面域に適用され前記表面域を囲む前記基地
部材の近接域に溶接され次に真空中で加熱圧縮される金
型内に配置され、その上で該鋳型が除去される金属複合
品を製造する方法において：上記目的は該金型が、全て
の側面で閉鎖される該メッキ材料を収納するために空隙
を該基地部材で形成するシートメタルキャップであり、
前記シートメタルキャップが該メッキ材料を伴なって該
基地部材に圧縮され、中空隙が排気され、同時にシート
メタルキャップが真空下でガスもれのないように電子ビ
ーム又はレーザによって前記基地部材の前記近接域に溶
接され、そして該を隙がガスもれのないように閉鎖され
、その上基地部材、メッキ材料及びシートメタルキャッ
プが適当な圧力と温度でしかも適当な時間、該シートメ
タルキャップ下で真空を維持しながら熱間等圧プレスが
なされることを特徴とする金属複合品を製造する方法に
よって達成される。

以下余白 本発明方法は例えば付着溶接又は熱フレーム又はプラズ
マスプレーが予め基地部材になされた層部材を続いて圧
縮するために用いられ、それによって基地及び層部材間
の接合が改良される。あるいは本発明方法はメッキ材料
をまずシートメタルキャップと基地部材の間に置き、次
に本発明方法によってメッキ材料をほとんど孔のない層
部材に変えるため且つ同時に全表面に基地部材を接合す
るために挿入されるように用いられる。とにかく、該メ
ッキ材料は本発明に従りて真空、圧力及び同時に温度が
かけられる。熱間等圧プレスは非常にコンパクトなメッ
キ材料と、メッキ材料と基地部材間の全表面で良好な接
合をもたらす。シートメタルキャップと基地部材間に形
成され且つ真空条件下のメッキ材料を収納する空隙の閉
鎖は熱間等圧プレス中、真空条件下でメッキ材料になる
。これはメッキでのガス？ケットを防ぎ、特に孔のない
メッキが達成される。最後に本発明は電子ビームやレー
ザによる溶接が真空中で実施されねばならないので極端
に経済的に実施される。従ってシートメタルキャップと
基地部材で包まれ且つメッキ材料を収納する中空空隙の
排気は何ら付随的方法を要しない。本発明方法はメッキ
材料が制限なしでたくさん選択され且つ層部材で基地部
材がメッキせしめられる。該層部材の厚さは非常にわず
かでミリメートル範囲である。これは初めに説明した従
来のメッキ方法では不可能である。

いわゆる熱間等圧プレスは周知方法で、その方法では被
処理品が、特に電気で加熱され且つ被処理品を囲む加熱
要素を有する圧力タンク内に挿入され、一度圧力タンク
を窒素で洗浄し続いてアルゴン又は他の不活性ガスで充
填されると、密閉圧力タンクは加熱要素で加熱される。

処理中に用いられる圧力と温度は加熱前に充填されてい
る不活性ガスの圧力を調節し且つ該加熱温度を制御する
ことによって広い範囲で自由に決めてよい。例えば１２
００℃の温度でシートメタルキャップはその形の堅さを
保持しないのでメッキ材料と塩基部材はしっかシと圧縮
され、信頼性のある傷のない接合が作られる。

本発明方法は前記目的を信頼性よく達成されるのみなら
ず、特に本発明方法の好ましい実施態様のように、メッ
キ材料が個々の材料成分の粉状混合物としてシートメタ
ルキャップ内に置く場合多くの利点を有する。メッキ材
料の材料成分を選択する際のみならず該層部材の粒度と
厚さに関しても多くの自由度がオシ、そのため層部材は
被メツキ基地部材の表面域のそれぞれの潤滑性能に最適
に調節せしめられる。

更に、シートメタルキャップのベースは平でおる必要は
なくどんな任意の形状を有することも出来る。基地部材
と共にシートメタルキャップはメッキ後の基地部材の熱
処理中、すなわち例えば基地部材が肌焼きされたυ輩化
される際にメッキ材料内の好ましくない変化を保護する
ことも行なう。

従来技術以上の特別な利点は力を受ける表面応力を受け
た加工片に、すなわちとシわけ摩擦及び摩耗によって力
の加わった表面にもたらされる。

メッキ層の均質性と無孔状態と粒度とメッキ材料の組織
は摺動、転シ又はその組合せ力中の疲れ現象に特に重要
である。従って本方法はカムのような内燃機関のガス交
換コントロール及びパルプタペット、ロッカーアーム、
バルブロッカー又ハｌ’ラグレバー、金属クラッドバル
ブディスク等のようなフォロアー、そして押出し金型ダ
イス及び引抜きダイスのような加工具、ガイドレール及
び型枝、切削端、ねじガイド及びたわみローラの構成部
品の分野に用いられる場合、特に重要である。

既に述べたようにシートメタルキャップのペースは平で
ある必要はないが本方法はタービングレード、発射体等
の分野にも適用し得る。

電子ビーム又はレーザ溶接によって基地部材に固定され
ているシートメタルキャップについて、この種の接合で
ハンダ付けや他の溶接法よシも少ない熱が材料に供給さ
れ、溶接シームが狭く且つ不具合な蒸気が発生しないこ
とが云える。

該基地部材は鋼あるいは鋳鉄あるいは非鉄金属からなる
ものでよい。

熱間等圧プレスが知られしかも少なくとも２５年間工業
的に使用されていても長年の間多額の費用を要する他の
方法が用いられ且つ上記の如き不具合を有することによ
って示されるように本発明は今の技術水準では予期され
ない。本技術は例えば内燃機関用のバルブタペットは従
来のメッキ方法のＩＡの費用よシわずかな費用の方法に
よって、すなわち耐熱板上のハンダ付けによって製造さ
れ得る。

シートメタルキャップはガスもれしないようには基地母
材に接しないので特別の穴が不要である。

しかしながら、シートメタルキャップを基地部材に溶接
する際、該シートメタルキャップと特にメッキ材料とに
よって包まれた空隙を排気し得るために排気孔を該基地
部材の近接域に設け、シートメタルキャップと基地部材
によって包まれた該空隙が一旦排気されるとこの排気孔
が閉まることが望ましい。

メッキ材料を個々の材料成分の粉末状混合物としてシー
トメタルキャップ内に配置することは適当であるがメッ
キ材料が個々の材料成分の予め圧縮されあるいは焼結さ
れた混合物あるいは合金でも可能である。該メッキ材料
は次に熱間等圧ゾレスによって基地部材に全面で接合さ
れる。

鋳鉄を基地材料として用いる場合、シートメタルキャッ
プ内に粉末状で設けられるメッキ材料内へ拡散し且つ均
一焼結を妨げたシあるいは材料成分を変える炭素を防止
することが必要である。従ってメッキ材料と基地材料の
拡散を制御するために特に炭素に対する拡散バリヤーと
して作用し且つ好ましくはニッケル又はコバルトからな
る箔が基地部材とメッキ材料間に挿入されることが望ま
しい。

熱間等圧プレスそして、もし必要ならば加工片の後熱処
理に続いて、シートメタルキャップはその周辺域を整え
るわずられしさもなく除かれてもよい。もしも該キャッ
プペースを分離するのが困難であるならば、シートメタ
ルキャップの内側にシートメタルキャップとメッキ材料
を接合させない拡散バリヤーとして作用する層を設ける
ことによってこれらの困難が防止される。

粉末状メッキ材料で加工する際本発明方法は容易にメッ
キ層を強化し得る。この目的のために繊維強化元素又は
それから作られたフリース又はウェブがメッキ材料中に
挿入される。ウィスカー又は炭素繊維は特に強化元素と
される。

本発明方法は鋳造及び／又は加工しにくい材料特にクロ
ム、バナジウム、タングステン及び／又はコバルトを高
含有する鋳物材料からなる粉末に特に有利に用いられる
。

実施例 本発明の付随的利点を本発明方法のいくつかの実施態様
の記載で説明する。

第１図は被メツキ表面域１２を有するパルプタペット基
地部材１０を示す。この表面域は該基地部材に被覆して
配置されたシートメタルキャップで覆われている。メッ
キ材料１６をシートメタルキャップに付け、ｌ核基地部
材上にメッキされるように層部材を形成・する。シート
メタルキャップ１４はメッキされる表面域１２の近接域
１８を覆う。それによってこの近接域は基地部材１０の
一周辺表面を形成し、そしてシートメタルキャップ１４
によって包まれた例えば粉状のメッキ材料１６を含む空
隙が、シートメタル１４を真空下で溶接シーム２２に沿
ってバルブタペット基地部材ｌＯに溶接されそれによっ
て空孔２０が塞がれる前に該空孔２０を有する。

第２図に示すように、ウェブ２６を粉状メッキ材料１６
内に挿入した。このウェブは例えば炭素繊維から作られ
る。

第３図、第４図で基地部材を再び１０としメッキ材料を
１６とした。肌焼鋼１５Ｃｒ３からなる基地材料１０を
一般的に知られた硬質固体Ｇ３又は硬質金属タイプＧ２
０の圧縮焼結硬質金属からなる市販の層部材でメッキす
る際、関連したメッキ材料からなる層部材を二つの場合
で該基地材料を直接圧しすなわち１１５０℃、１３００
パールでの熱間等圧プレスで接合した。衝撃テストでは
該基地部材にメッキされた際の層部材の接合強度が極端
に良好であった。

第３図と第４図に永された実施態様ではＡｕｔｏｃｌａ
ｖｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、　ＵＳＡによって
製造したプレスを用いた。加熱時間は３時間とした。

初めに上記プレスの圧力タンクを窒素で洗い、空にしア
ルゴンで充填し最後に加熱を開始する前に室温で４６０
バールに調節した。閉鎖した圧力タンクでは次に圧力を
１１５０℃の温度で１３００バールにした。

熱間等圧プレス機械は次のメーカーからも得られる。Ａ
ＳＥＡ　、スエーデン；　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｆｏｒｇ
ｅ　。

米国；神戸２日本； 既に述べたようにメッキ材料からなる層部材はコストの
理由から基地部材の基地材料に直接通常通ジグレスされ
接合されよう。しかしながら、もしも該基地でメッキ材
料がかなシ種々の熱膨張係数を有するならば、特に銅及
び／又はニッケル及びそれらの合金すなわちコンスタン
ダーの箔がその差を等しくするために基地部材とメッキ
材料間に挿入されるのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図はメッキ材料とシートメタルキャップを有するパ
ルプタペットの断面図を示し、第２図は第１図の”Ａ”
の拡大断面図を示し、第３図はメッキ材料として周知の
粉末硬質固体Ｇ３を用い熱間等圧プレスを行なった第２
図の”Ｂ″断面金属組織学的地表面の金属顕微鏡写真で
あシ、第４図はメッキ材料として硬質金属タイｆＧ２０
予め圧縮され焼結された板を用いた場合の金属顕微鏡写
真である。 １０・・・基地部材、１２・・・表面域、１４・・・シ
ートメタルキャップ、１６・・・メッキ材料、２０・・
・空孔２２・・・溶接シーム、２６・・・ウェブ。 特許出願人 り１ソト、　ピゼマン　ペルベルヅングスーケηクレシ
ャフト　ミツト　ペシュレンクテルハフツング 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　内田幸男 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西山雅也 第１頁の続き Ｑ−■発明者　ハンス　パイスコツ　ドグ ＠発明者　ベーター　ベツプレル　ド ル イツ連邦共和国、　７０００　スタットガ月斗７鴇ダツ
テルベ９ イツ連邦共和国、　７０５６　バインスタット３９　ラ
イナツケンユトラーセ　７ 手続補正書（方式） １．事件の表示 昭和５９年　特許願　第２１９４０１号２、発明の名称 金属複合品を製造する方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称コツトビゼマン　ベルバルツングスーゲゼルシャフ
ト　ミツト ベシュレンクテル　ハフラング ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号６、
補正の対象 （１）　明細書の「図面の簡単な説明」の欄（２）　図
面に代わる写真（第３図及び第４図）７、補正の内容 （１）　明細書第１７頁、第３行目及び第５行目〜第６
行目の「金属顕微鏡写真」を「金属組織の顕微鏡写真Ｊ
に補正する。 （２）図面に代わる写真（第３図及び第４図）く内容に
変更なし〉 ８、添付書類の目録 図面に代わる写真 （第３図及び第４図）　１通 手続補正書 昭和６０年　３月ｚ’／日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第２１９，４０１号２、発明の名
称 金属複合品會製造する方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ヨツト、ビゼマン　ベルバルッングスーゲゼルシ
ャフト　ミツト　ベシェレンクテルハフソング ４、代理人 （外４　名） ５、　補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、　補正の内容 発明の詳細な説明 明細書第１６頁、第１４行目の「コンスタンタン」ｔ「
コンスタンタン」に補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面域が金属基地材料からなる基地部材の該表面域
   が層部材を形成するメッキ材料で被覆され、且つ該メッ
   キ材料が、前記表面域に適用され前記表面域を囲む前記
   基地部材の近接域に溶接され次に真空中で加熱圧縮され
   る金型内に配置され、その上で該、＆型が除去される金
   属複合品を製造する方法において； 該金型が、全ての側面で閉鎖される該メッキ材料を収納
   するために空隙を該基地部材で形成するシートメタルキ
   ャップであり、前記シートメタルキャップが該メッキ材
   料を伴なって該基地部材に圧縮され、中空隙が排気され
   、同時にシートメタルキャップが真空下でガスもれのな
   いように電子ビーム又はレーザによって前記基地部材の
   前記近接域に溶接され、そして該空隙がガスもれのない
   ように閉鎖され、その上基地部材、メッキ材料及びシー
   トメタルキャップが適当な圧力と温度でしかも適当な時
   間、該シートメタルキャップ下で真空を維持しながら熱
   間等圧プレスがなされることを特徴とする金属複合品を
   製造する方法。 ２、前記基地部材に前記近接域内で排気孔が設けられ−
   且つ該シートメタルキャップと基地部材によって包まれ
   た空隙が一旦排気されると真空下で溶接中に閉鎖される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記メッキ材料が個々の材料成分の粉末状、予備圧
   縮されあるいは焼結された混合物又は合金としてシート
   メタルキャップ内に配置され、次に熱間等圧プレスによ
   って基地部材に全面で接合されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又拡第２項記載の方法。 ４、メッキ材料と基地材料の拡散を制御するために特に
   炭素に対する拡散バリヤーとして作用し且つ好ましくは
   ニッケル又鉱コバルトからなる箔が基地部材とメッキ材
   料間に挿入されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第３項までのいずれかに記載の方法。 ５．前記シートメタルキャップが拡散バリヤーとして作
   用する層を内側に設けることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項から第４項までのいずれかに記載の方法。 ６、繊維強化元素又はそれから作られたフ１７−ス又は
   ウェブが前記粉末状メッキ材料中に挿入されることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。 ７、適用される前記メッキ材料が０．５ないし５簡の厚
   さを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第６項までのいずれかに記載の方法。