JPS60224790A - 耐摩耗性ａ１合金部材およびその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性ａ１合金部材およびその製造方法Info
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- JPS60224790A JPS60224790A JP7899684A JP7899684A JPS60224790A JP S60224790 A JPS60224790 A JP S60224790A JP 7899684 A JP7899684 A JP 7899684A JP 7899684 A JP7899684 A JP 7899684A JP S60224790 A JPS60224790 A JP S60224790A
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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。
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、耐摩耗性ＡＩ重合部材心よびその製造方法に
関し、詳しくは、Ａ１合金基材表面にＮｉと硬質セラミ
ック粒子の混合粉末を被覆した後高密度エネルギを照射
し、Ａ１合金基材と被覆された混合粉末を合金化させて
、Ａ１合金部材表面にニッケルアルミナイド基地組織中
に硬質セラミック粒子を分散させた表面被５！屓を形成
することにより、耐摩耗性を改善することのできる耐摩
耗性Ａ１合金部材およびその製造方法にががる。
関し、詳しくは、Ａ１合金基材表面にＮｉと硬質セラミ
ック粒子の混合粉末を被覆した後高密度エネルギを照射
し、Ａ１合金基材と被覆された混合粉末を合金化させて
、Ａ１合金部材表面にニッケルアルミナイド基地組織中
に硬質セラミック粒子を分散させた表面被５！屓を形成
することにより、耐摩耗性を改善することのできる耐摩
耗性Ａ１合金部材およびその製造方法にががる。
Ａ１合金は、軽量であり、熱伝導特性に優れ。
さらに、耐食性にも優れていることから、機械構造部材
としても広く適用されている。
としても広く適用されている。
とりわけ、最近の自動車における燃費向上対策に伴うＢ
量化要求に応えるものとして、Ａ１合金の適用範囲、適
用量の拡大に幻する研究開発が積極的になされている。
量化要求に応えるものとして、Ａ１合金の適用範囲、適
用量の拡大に幻する研究開発が積極的になされている。
しかし、従来、Ａ１合金のＷ１４摩耗性に劣るという特
性が、Ａ１合金を機械構造部材として広く適用する」二
での大きな障害となっている。
性が、Ａ１合金を機械構造部材として広く適用する」二
での大きな障害となっている。
そのため、従来からそのような耐摩耗性の要求される部
位に適用するＡ１合金部材の耐摩耗性向上対策としては
、メッキ、陽極酸化、溶射等の各種の耐摩耗性向上表面
処理が試みられているものの、それぞれ一長一短があり
、しかも、密着強度が必ずしも高くないことから高面圧
下で使用すると、いずれも、十分な耐久性を確保するこ
とができないという問題点があった。
位に適用するＡ１合金部材の耐摩耗性向上対策としては
、メッキ、陽極酸化、溶射等の各種の耐摩耗性向上表面
処理が試みられているものの、それぞれ一長一短があり
、しかも、密着強度が必ずしも高くないことから高面圧
下で使用すると、いずれも、十分な耐久性を確保するこ
とができないという問題点があった。
ところで、最近、Ａ’１合金の表面に他の材料を合金化
することが試みられている。
することが試みられている。
たとえば、Ａ１合金の表面にＴｉＣ等の硬質粒子をレー
ザビームを照射することにより、合金化することが発表
されている（例えば、Ｔｈ１ｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ
７３ （１９８０） Ｐ２Ｏ５ｒ Ｐａｔｉｃｕｌａ
ｔｅ ＴＩＣ−Ｈａｒｄｅｎｅｄ ５ｔｅｅｌ ５ｕｒ
ｒａｃｅＳｂｙ Ｌａ５ｅｒ Ｍｅｌｔ １ｎｊｅｃ−
ｔｉｏｎＪ ）。
ザビームを照射することにより、合金化することが発表
されている（例えば、Ｔｈ１ｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ
７３ （１９８０） Ｐ２Ｏ５ｒ Ｐａｔｉｃｕｌａ
ｔｅ ＴＩＣ−Ｈａｒｄｅｎｅｄ ５ｔｅｅｌ ５ｕｒ
ｒａｃｅＳｂｙ Ｌａ５ｅｒ Ｍｅｌｔ １ｎｊｅｃ−
ｔｉｏｎＪ ）。
しかし、この方法では硬質セラミック粒子自体は耐摩耗
性に優れた材料であるが、その周辺部位を構成するＡ１
合金基材が高面圧条件下では、Ａ１合金基材自体の塑性
流動や硬質セラミ、り粒子が脱落しやすい等の問題点が
あり、さらに、高温となる部位に適用する場合には、Ａ
１合金基材自体の機械的性質の劣化により、耐摩耗性が
著しく低下するとともに、高温耐食性も劣化するという
問題点があった。
性に優れた材料であるが、その周辺部位を構成するＡ１
合金基材が高面圧条件下では、Ａ１合金基材自体の塑性
流動や硬質セラミ、り粒子が脱落しやすい等の問題点が
あり、さらに、高温となる部位に適用する場合には、Ａ
１合金基材自体の機械的性質の劣化により、耐摩耗性が
著しく低下するとともに、高温耐食性も劣化するという
問題点があった。
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、Ａ１合金基材表面にＮｉと硬質セ
ラミック粒子の混合粉末を被覆した後、高密度エネルギ
を照射しＡ１合金基材と被覆された混合粉末を合金化さ
せて、ＡＩ合金部材表面にニッケルアルミナイド基地組
織中に硬質セラミック粒子を分散させた表面被覆層を形
成することによって、高面圧、高温条件下においても優
れた耐摩耗性を有する耐摩耗性Ａ１合金部材およびその
製造方法を提供することを目的としている。
めになされたもので、Ａ１合金基材表面にＮｉと硬質セ
ラミック粒子の混合粉末を被覆した後、高密度エネルギ
を照射しＡ１合金基材と被覆された混合粉末を合金化さ
せて、ＡＩ合金部材表面にニッケルアルミナイド基地組
織中に硬質セラミック粒子を分散させた表面被覆層を形
成することによって、高面圧、高温条件下においても優
れた耐摩耗性を有する耐摩耗性Ａ１合金部材およびその
製造方法を提供することを目的としている。
このような目的は、本発明によれば、Ａ１合金部材にお
け・る耐摩耗性の要求される部位のＡ１合金基材表面に
対し、硬さＨＶ ＝ｉ ００以上の緻密なニッケルアル
ミナイド基地組織中に、硬さＨｖ１０００以上の硬質セ
ラミック粒子が分散された表面被覆層を形成したことを
特徴とする耐摩耗性Ａ１合金部材、および、Ａ１合金部
材における耐摩耗性の要求される部位のＡＩ合金基材表
面に対し、Ｎｉと硬質セラミック粒子の混合粉末を被覆
した後、ｉ’ ｌ Ｇアーク、レーザビーム、電子ビー
ム等の高密度エネルギを照射し、Ａ１合金基材と被覆さ
れた混合粉末を合金化さゼて、Ａ１合金部材表面にニッ
ケルアルミナイド基地組織中に硬質セラミック粒子を分
散させた表面波ＦＲＮを形成さゼるごとを特徴とする耐
摩耗性Ａ１合金部材の製造方法によって達成される。
け・る耐摩耗性の要求される部位のＡ１合金基材表面に
対し、硬さＨＶ ＝ｉ ００以上の緻密なニッケルアル
ミナイド基地組織中に、硬さＨｖ１０００以上の硬質セ
ラミック粒子が分散された表面被覆層を形成したことを
特徴とする耐摩耗性Ａ１合金部材、および、Ａ１合金部
材における耐摩耗性の要求される部位のＡＩ合金基材表
面に対し、Ｎｉと硬質セラミック粒子の混合粉末を被覆
した後、ｉ’ ｌ Ｇアーク、レーザビーム、電子ビー
ム等の高密度エネルギを照射し、Ａ１合金基材と被覆さ
れた混合粉末を合金化さゼて、Ａ１合金部材表面にニッ
ケルアルミナイド基地組織中に硬質セラミック粒子を分
散させた表面波ＦＲＮを形成さゼるごとを特徴とする耐
摩耗性Ａ１合金部材の製造方法によって達成される。
以下本発明の作用を第１図に基づいて詳細に説明する。
１は母材のＡ１合金基材であり、本発明においてこの材
質は特に限定されるものではないつ２は、硬質セラミ・
７り粒子でＨｖ １０００以上。
質は特に限定されるものではないつ２は、硬質セラミ・
７り粒子でＨｖ １０００以上。
０．５〜７０μ程度の粒径であって、高温にて安定なも
のであればよく、たとえば、ＷＣ，ＭｏＣ。
のであればよく、たとえば、ＷＣ，ＭｏＣ。
ＴｉＣ，ＣｒｘＣｙ、ＮｂＣ，ＶＣ，ＳｉＣ等の炭化物
系セラミックス、Ａ Ｉ ＋０１．Ｔｉｅ、。
系セラミックス、Ａ Ｉ ＋０１．Ｔｉｅ、。
Ａ１□０．・Ｔｉｅ、等の酸化物系セラミックス。
”「ｉＮ、ＣｒＮ″４の窒化物系セラミックス、Ｔ’ｉ
Ｂ、ＣｒＢ等の硼化物系セラミックス等が適している。
Ｂ、ＣｒＢ等の硼化物系セラミックス等が適している。
また、３はニッケルアルミナイド基地組織層であり、Ｎ
ｌ ］ Ａ ｌ 、Ｎ ｉ Ａ ｌ 、Ｎ ｉ ）
Ａ ｌ ５．ＮｉＡｌ 、等の単独もしくは複合層であ
って、）ｌｖ４００以上の緻密層であって母材と金属的
に結合するとともに、硬質セラミック粒子を強固に固定
・保持している。
ｌ ］ Ａ ｌ 、Ｎ ｉ Ａ ｌ 、Ｎ ｉ ）
Ａ ｌ ５．ＮｉＡｌ 、等の単独もしくは複合層であ
って、）ｌｖ４００以上の緻密層であって母材と金属的
に結合するとともに、硬質セラミック粒子を強固に固定
・保持している。
次に、上述のような耐摩耗性表面波ｒＪＮの形成方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
まず、Ａ１合金部材における耐摩耗性の要求されるＡＩ
合金部材表面部位に、Ｎｉと硬質セラミック粒子との複
合層を表面被覆させる。
合金部材表面部位に、Ｎｉと硬質セラミック粒子との複
合層を表面被覆させる。
その表面被覆方法としては、ｆａｔ、溶射法、（ｂ）、
７１合メッキ法、（Ｌ）、スラリー塗布法等の公知技術
を適用して表面被覆すればよい。
７１合メッキ法、（Ｌ）、スラリー塗布法等の公知技術
を適用して表面被覆すればよい。
そして、前記複合層の表面に′Ｔ’ Ｉ Ｃアーク、レ
ーザヒーム、電子ビーム等の高密度エネルギを照射して
加熱することにより、Ａ１合金基材表面に被覆したＮｉ
と母材のＡ１合金基材を合金化させ、ニッケルアルミナ
イド基地組織層を形成させるのである。
ーザヒーム、電子ビーム等の高密度エネルギを照射して
加熱することにより、Ａ１合金基材表面に被覆したＮｉ
と母材のＡ１合金基材を合金化させ、ニッケルアルミナ
イド基地組織層を形成させるのである。
この時、硬質セラミック粒子を溶解させない程度の加熱
条件として、これをニッケルアルミナイド基地組織層中
に分散状態とするのである。
条件として、これをニッケルアルミナイド基地組織層中
に分散状態とするのである。
ここで、表面被覆層の合金化処理のための加熱源として
高密度エネルギ照射を利用しているのは、たとえば、バ
ーナ加熱等のエネルギ密度の低い加熱方法では、表面被
覆層の加熱によりΔ１合金基材自体までが溶解してしま
うからである。
高密度エネルギ照射を利用しているのは、たとえば、バ
ーナ加熱等のエネルギ密度の低い加熱方法では、表面被
覆層の加熱によりΔ１合金基材自体までが溶解してしま
うからである。
以下、添付図面に基づいて、本発明の１実施例を説明す
る。
る。
外径φ３５ｍ、内１条φ３Ｑｍ＋＋、長さ１０龍の△１
合金鋳物（、ＪＩＳ規格ＡＣＺＣ相当材）にて製作した
円筒試験片の外周面に、第１表に示す材料をＰＶＡ （
ポリビニルアルコール）２％を結合剤として混練して０
．３ ａｍの厚さで塗布した後、ＴＩＧアークを照射す
ることにより合金化処理を行った。
合金鋳物（、ＪＩＳ規格ＡＣＺＣ相当材）にて製作した
円筒試験片の外周面に、第１表に示す材料をＰＶＡ （
ポリビニルアルコール）２％を結合剤として混練して０
．３ ａｍの厚さで塗布した後、ＴＩＧアークを照射す
ることにより合金化処理を行った。
なお、ＴＩＧアーク照射条件は、電極棒にはφ３．２鰭
のタングステン電極を用い、シールドガスとしてアルゴ
ンガスを流量２５１ ／ｍｉｎ流し、ＴＩＧアコク放電
電流を１２５Ａとした。
のタングステン電極を用い、シールドガスとしてアルゴ
ンガスを流量２５１ ／ｍｉｎ流し、ＴＩＧアコク放電
電流を１２５Ａとした。
第１表
注（、＋１、Ｎｉ粉末の粒径は１０〜７４μとした。
注（２）、ＴｉＣ粉末の粒径は５〜７４μとした。
注（３）、Ｃｒ、、Ｃ，粉末の粒径は５〜７４μとした
。
。
注（４）、＾１，０．粉末の粒径は５〜７４μとした。
」二連の被覆層を合金化処理して形成された表面波Ｆｉ
Ｉ層の材質構成状態を第２表に示す。
Ｉ層の材質構成状態を第２表に示す。
第２表
１″述により合金化処理された表面液ｆｆ１Ｆ’７を有
するへ１合金部材の表面を研磨に、１、って表面粗さ３
メｔ Ｒｚ４こ仕１−リ、相Ｊ’、 ＋Ａとし′（１６
龍Ｘ１０１１×５ｍｓ ’（硬さＩｔ ｖ ７２０以１
０）浸炭焼入鋼の角状試厚・ｊ１端而とＪ４ｉ接さ−ｔ
ＩＣ１潤〆１１刑、としてモータＡイルＳΔ＋’： ＃
３０を用い、回転数１ ［ｉ （ｌ ｒｐｍ、’￥
Ｉｓ （”１屯６０ＫＲお、Ｌひｌ ｌｉ Ｏｈ！二′
（連ｂ■１時間の１９粍試験を実施し７だ。
するへ１合金部材の表面を研磨に、１、って表面粗さ３
メｔ Ｒｚ４こ仕１−リ、相Ｊ’、 ＋Ａとし′（１６
龍Ｘ１０１１×５ｍｓ ’（硬さＩｔ ｖ ７２０以１
０）浸炭焼入鋼の角状試厚・ｊ１端而とＪ４ｉ接さ−ｔ
ＩＣ１潤〆１１刑、としてモータＡイルＳΔ＋’： ＃
３０を用い、回転数１ ［ｉ （ｌ ｒｐｍ、’￥
Ｉｓ （”１屯６０ＫＲお、Ｌひｌ ｌｉ Ｏｈ！二′
（連ｂ■１時間の１９粍試験を実施し７だ。
この時のノ（面被覆層を合金化処理した試↑１（円筒試
験ｊ“−お、ｌひ、Ｉｌｉ動ずろ相Ｊ’、 ４Ｊ Ｑ）
ｌ￥“耗量を第２１ツ１Ｇ、二車゛→。
験ｊ“−お、ｌひ、Ｉｌｉ動ずろ相Ｊ’、 ４Ｊ Ｑ）
ｌ￥“耗量を第２１ツ１Ｇ、二車゛→。
なｊ？、比較材としζＮＩわ）未１００％を破ｉマし°
ζ合金化処理し７た試オニ４１＝、’Ｔ’ ｉ Ｃ粉末
１００％を被覆し７ζ合金化処理し７た試率１１・１表
面被覆処理しバ賢いＩｔｓ規格ＡＣ２Ｃ相当祠試料Ｃａ
こ′−）いても１″？？耗ｄを１ｌ−２ｋ。
ζ合金化処理し７た試オニ４１＝、’Ｔ’ ｉ Ｃ粉末
１００％を被覆し７ζ合金化処理し７た試率１１・１表
面被覆処理しバ賢いＩｔｓ規格ＡＣ２Ｃ相当祠試料Ｃａ
こ′−）いても１″？？耗ｄを１ｌ−２ｋ。
第２表の結果から明らかなように、本発明付試料（△、
［（、Ｃ，Ｄ）は、い４゛れも、比較祠試料（ＩＥ、Ｆ
、 Ｃ）に比較して耐摩耗性が著しく優れており、第２
表と第２図をり・Ｉ照さゼることにより、このように優
れた耐摩耗性を示す理由が、ニッケルアルミナイド基地
組織層中に硬質セラミック粒子を分散さセたことに基づ
い゛（いることが理解される。
［（、Ｃ，Ｄ）は、い４゛れも、比較祠試料（ＩＥ、Ｆ
、 Ｃ）に比較して耐摩耗性が著しく優れており、第２
表と第２図をり・Ｉ照さゼることにより、このように優
れた耐摩耗性を示す理由が、ニッケルアルミナイド基地
組織層中に硬質セラミック粒子を分散さセたことに基づ
い゛（いることが理解される。
〔発明の効果）
以北により明らかなように、本発明にがかる耐摩耗性Ａ
１合金部材およびその製造方法によれば、へ１合金基口
表面にＮ１と硬質セツミック粒子の混合粉末を被覆した
後、高密度エネルギを照射し△１合金基材と被覆された
混合粉末を合金化さ・Ｃて、ＡＩ合金部材表面にニッケ
ルアルミナイド基地組織層中に硬質セラミック粒子を分
散させた表面液ａＶＡを形成することによって、製造さ
れた耐摩耗性Ａ１合金部材が高面圧、高温条件下におい
ても優れた耐摩耗性を呈することかできる利点がある。
１合金部材およびその製造方法によれば、へ１合金基口
表面にＮ１と硬質セツミック粒子の混合粉末を被覆した
後、高密度エネルギを照射し△１合金基材と被覆された
混合粉末を合金化さ・Ｃて、ＡＩ合金部材表面にニッケ
ルアルミナイド基地組織層中に硬質セラミック粒子を分
散させた表面液ａＶＡを形成することによって、製造さ
れた耐摩耗性Ａ１合金部材が高面圧、高温条件下におい
ても優れた耐摩耗性を呈することかできる利点がある。
従って、本発明の耐摩耗性Ａ１合金部材はＡ１合金製シ
リンダヘノトのバルブシート面、Ａ１合、金ソフトフォ
ークの爪部、へ１合金シリンダライナ、ＡＩ合金ロノカ
アームパノＦ面等に対し好適に通用することができる利
点かある。
リンダヘノトのバルブシート面、Ａ１合、金ソフトフォ
ークの爪部、へ１合金シリンダライナ、ＡＩ合金ロノカ
アームパノＦ面等に対し好適に通用することができる利
点かある。
第１図は、本発明にかかる耐摩耗性Ａ１合金部材の裏面
部断面模式図。 第２図は、本発明材と比較材の摩耗試験結果を示す図で
ある。 １−ＡＩ合金基桐材 ２ 硬質セラミック粒子。 ３ ニッケルアルミナイド基地組ｌｉ 第１図
部断面模式図。 第２図は、本発明材と比較材の摩耗試験結果を示す図で
ある。 １−ＡＩ合金基桐材 ２ 硬質セラミック粒子。 ３ ニッケルアルミナイド基地組ｌｉ 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ、Ａ１合金部材におりる耐摩耗性の要求される部位の
Ａ１合金基材表面に対し、硬さＨｖ４００以上の緻密な
ニッケルアルミナイド基地組織中に、硬さＨｖ１０００
以上の硬質セラミック粒子が分散された表面被覆層を形
成したことを特徴とする耐摩耗性Ａ）合金部材。 ２、Ａ１合金部材における耐摩耗性の要求される部位の
Ａ１合金基材表面に対し、Ｎｉと硬質セラミック粒子の
混合粉末を被覆した後、ＴＩＧアーク、レーザビーム、
電子ビーム等の高密度エネルギを照射しＡ１合金基材と
被覆された混合粉末を合金化さモて、ＡＩ合金部材表面
にニッケルアルミナイド基地組織中に硬質セラミック粒
子を分散させた表面被覆層を形成させることを特徴とす
る耐摩耗性Ａ１合金部材の製１−；５方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7899684A JPS60224790A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 耐摩耗性ａ１合金部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7899684A JPS60224790A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 耐摩耗性ａ１合金部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60224790A true JPS60224790A (ja) | 1985-11-09 |
Family
ID=13677501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7899684A Pending JPS60224790A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 耐摩耗性ａ１合金部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60224790A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63307231A (ja) * | 1986-06-13 | 1988-12-14 | マ−チン・マリエッタ・コ−ポレ−ション | 金属間物質含有母体から成る複合体 |
| JPH02240278A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Agency Of Ind Science & Technol | アルミニウム表面のレーザ合金化法 |
| US5352538A (en) * | 1991-07-15 | 1994-10-04 | Komatsu Ltd. | Surface hardened aluminum part and method of producing same |
| WO2013032626A3 (en) * | 2011-08-31 | 2013-07-11 | TDY Industries, LLC | Methods of forming wear resistant layers on metallic surfaces |
| US8841005B2 (en) | 2006-10-25 | 2014-09-23 | Kennametal Inc. | Articles having improved resistance to thermal cracking |
| US9016406B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-04-28 | Kennametal Inc. | Cutting inserts for earth-boring bits |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6070136A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-20 | Honda Motor Co Ltd | ワ−クの表面処理方法 |
-
1984
- 1984-04-19 JP JP7899684A patent/JPS60224790A/ja active Pending
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