JPS61113757A - 金属基体面に形成した異種金属被膜のレ−ザ−処理方法 - Google Patents
金属基体面に形成した異種金属被膜のレ−ザ−処理方法Info
- Publication number
- JPS61113757A JPS61113757A JP23714884A JP23714884A JPS61113757A JP S61113757 A JPS61113757 A JP S61113757A JP 23714884 A JP23714884 A JP 23714884A JP 23714884 A JP23714884 A JP 23714884A JP S61113757 A JPS61113757 A JP S61113757A
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- JP
- Japan
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- film
- coating
- substrate
- laser
- metal
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/18—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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〕
この発明は、綱等の鉄金属或いは銅その他の非鉄金属又
はこれらの合金基体（以下これらを総称して単に金属基
体という）面に形成した異種金属或いはそれらの合金（
以下単に異種金属という）被覆のレーザー処理方法に関
する。
はこれらの合金基体（以下これらを総称して単に金属基
体という）面に形成した異種金属或いはそれらの合金（
以下単に異種金属という）被覆のレーザー処理方法に関
する。
最近、鉄鋼或いは銅等の金属に耐蝕性或いは耐摩耗性付
与のため、メッキ手段に代わり、溶射法或いは強力な結
合材による耐蝕性或いは耐摩耗性の各種金属又は合金粉
の強力な接着被膜形成を行なう被膜形成方法が開発され
発表されている。
与のため、メッキ手段に代わり、溶射法或いは強力な結
合材による耐蝕性或いは耐摩耗性の各種金属又は合金粉
の強力な接着被膜形成を行なう被膜形成方法が開発され
発表されている。
しかるに、これら溶射法による溶射被膜或いは結合剤に
よる接着被膜は、被膜材料が粉状で金属基体表面に接着
されるために、上記の如き接着手段により形成された被
膜層内には多くの細孔を有し、被膜強度或いは腐蝕性物
質に対する金属基体の防護能力において充分に満足し得
るものとはなっていない。
よる接着被膜は、被膜材料が粉状で金属基体表面に接着
されるために、上記の如き接着手段により形成された被
膜層内には多くの細孔を有し、被膜強度或いは腐蝕性物
質に対する金属基体の防護能力において充分に満足し得
るものとはなっていない。
このために被膜特性の改善向上を目的とした各種被膜処
理方法が開発され発表されている。
理方法が開発され発表されている。
父上記の如き手段により形成された被膜は、そのままで
は被膜と金属基体との密着性において充分とはいえず、
密着性向上のための研究がなされ、例えば金属基体表面
に、この基体金属と合金化し得る金属を溶射し、形成さ
れた溶射被膜に真空中或いは不活性雰囲気中で電子ビー
ム又はプラズマアークを照射加熱して被膜と金属基体の
界面に合金層を形成させる方法や、或いは上記名射被膜
上に白金・イリジウム・ルテニウム等の外分解し得る白
金属族化合物の溶液を塗布し、これを５０〜３００℃に
加熱して被膜層細孔に充分に浸透させ、更に真空中或い
は不活性雰囲気中で電子ビーム又はプラズマアーク照射
加熱を行い、金属基体と溶射被膜との界面に合金層を形
成させる方法が、例えば、特開昭５４−１３１５３８号
公報、特開昭５５−１８５７５号公報、特開昭５６−１
１２４５８号公報に発表されている。
は被膜と金属基体との密着性において充分とはいえず、
密着性向上のための研究がなされ、例えば金属基体表面
に、この基体金属と合金化し得る金属を溶射し、形成さ
れた溶射被膜に真空中或いは不活性雰囲気中で電子ビー
ム又はプラズマアークを照射加熱して被膜と金属基体の
界面に合金層を形成させる方法や、或いは上記名射被膜
上に白金・イリジウム・ルテニウム等の外分解し得る白
金属族化合物の溶液を塗布し、これを５０〜３００℃に
加熱して被膜層細孔に充分に浸透させ、更に真空中或い
は不活性雰囲気中で電子ビーム又はプラズマアーク照射
加熱を行い、金属基体と溶射被膜との界面に合金層を形
成させる方法が、例えば、特開昭５４−１３１５３８号
公報、特開昭５５−１８５７５号公報、特開昭５６−１
１２４５８号公報に発表されている。
しかしこのような電子ビーム或いはプラズマアーク照射
法では、照射雰囲気の維持・管理に高価な設備を必要と
し、更には大なる表面にこのような処理を施すことは極
めて困難を伴うものであり、更には被膜にクラック等の
欠陥が発生し易く、又金属基体に熱歪による変形を生ず
ることもしばしばある。
法では、照射雰囲気の維持・管理に高価な設備を必要と
し、更には大なる表面にこのような処理を施すことは極
めて困難を伴うものであり、更には被膜にクラック等の
欠陥が発生し易く、又金属基体に熱歪による変形を生ず
ることもしばしばある。
本発明は、上記の如き欠点を解消せしめると共に特別の
雰囲気設備を必要とすることなく、欠陥のない粉体被膜
を金属基体面上に強固に容易に形成させることを目的に
されたものである。
雰囲気設備を必要とすることなく、欠陥のない粉体被膜
を金属基体面上に強固に容易に形成させることを目的に
されたものである。
以下、更に上記問題点を解決するための手段を具体的に
説明する。
説明する。
本発明においてレーザー照射処理を行なう被処理物は、
鋼材１ｗ４板或いは鋳鉄等の鉄鋼品或いは銅、ニッケル
、コバルト等の非鉄金属島又は、これら鉄金属、非鉄金
属の合金属品を基体とし、これら金属基体表面に峰基体
金属とは異なるＡｊ、Ｃｕ。
鋼材１ｗ４板或いは鋳鉄等の鉄鋼品或いは銅、ニッケル
、コバルト等の非鉄金属島又は、これら鉄金属、非鉄金
属の合金属品を基体とし、これら金属基体表面に峰基体
金属とは異なるＡｊ、Ｃｕ。
Ｎｉ、Ｇｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ等の金属或いはこれらの
１種又は２種以上の合金を溶射法により、或いはこれら
の粉末被膜材を適当な結合材の存在下において被膜形成
せしめるか、或いは平面に保持した金属基体表面に任意
の厚さに被膜状に静置したものである。
１種又は２種以上の合金を溶射法により、或いはこれら
の粉末被膜材を適当な結合材の存在下において被膜形成
せしめるか、或いは平面に保持した金属基体表面に任意
の厚さに被膜状に静置したものである。
０″様″：６″′Ｃ任意０厚さ０被膜を形成３１金
、１属基体は、３５０℃以上の温度に
予め加熱保持しておくことが必要で、これ以下の温度で
はレーザー照射処理後熱処理部の冷却速度が大となり、
被膜層にクラックの発生等の欠陥が生じ、或いは被膜と
金属基体界面における合金化が短時間に進行し得ず、処
理に時間を要する。
、１属基体は、３５０℃以上の温度に
予め加熱保持しておくことが必要で、これ以下の温度で
はレーザー照射処理後熱処理部の冷却速度が大となり、
被膜層にクラックの発生等の欠陥が生じ、或いは被膜と
金属基体界面における合金化が短時間に進行し得ず、処
理に時間を要する。
一方、レーザー照射時の前記保持温度の上限は特に限定
されるものではないが、被膜材料によって任意に選ぶべ
きで、余りに高温過ぎても加熱コストの割に効果が得ら
れず不経済である０本発明者等の知見によると、自溶合
金において３５０〜４００℃が最も好適であった。
されるものではないが、被膜材料によって任意に選ぶべ
きで、余りに高温過ぎても加熱コストの割に効果が得ら
れず不経済である０本発明者等の知見によると、自溶合
金において３５０〜４００℃が最も好適であった。
本発明において上記保持温度への加熱は被膜形成後に行
ってもよ（、或いは被膜形成が溶射法による場合に一般
に行われる溶射前の予ＱＡ度が本発明が特定する上記温
度範囲であれば、これを保熱利用することもできる。
ってもよ（、或いは被膜形成が溶射法による場合に一般
に行われる溶射前の予ＱＡ度が本発明が特定する上記温
度範囲であれば、これを保熱利用することもできる。
又、本発明における上記加熱手段は特に限定されるもの
でなく、電気的加熱、炉加熱等任意に選ぶことができる
。
でなく、電気的加熱、炉加熱等任意に選ぶことができる
。
本発明における被膜へ照射すべきレーザーの種類は特に
限定されるものではないが、例えばＣ０２レーザー等任
意に選ぶことができる。
限定されるものではないが、例えばＣ０２レーザー等任
意に選ぶことができる。
レーザーの照射による加熱温度は被膜材料の融点真上付
近が最も好適である。又レーザー照射における照射角度
は特に限定されるものではないが、反射率の高い材料へ
の照射に際しては、被膜面に対し傾斜方向に照射するこ
とがレーザー機器の損傷防止のために有効である。
近が最も好適である。又レーザー照射における照射角度
は特に限定されるものではないが、反射率の高い材料へ
の照射に際しては、被膜面に対し傾斜方向に照射するこ
とがレーザー機器の損傷防止のために有効である。
更に本発明において、被膜のレーザー処理の雰囲気は大
気雰囲気中で行って充分にその目的を達し得ることがで
きるが、被膜材の性質或いは被膜に具備させるべき所望
性状によっては、Ａｒガス雰囲気等を適宜に選択するこ
ともできる。
気雰囲気中で行って充分にその目的を達し得ることがで
きるが、被膜材の性質或いは被膜に具備させるべき所望
性状によっては、Ａｒガス雰囲気等を適宜に選択するこ
ともできる。
本発明は上記の如き被膜照射により被膜材と基体との融
合接合或いは合金又は被膜の融合緻密化。
合接合或いは合金又は被膜の融合緻密化。
封孔等の処理を行なうこともできる。
本発明のレーザー処理法は上記の如くであるので、レー
ザー処理後においても金属基体の予熱蓄熱により被膜及
び基体におけるレーザー処理部及びその近傍の昇熱部が
図面に示す如く急冷されることなく、被膜層におけるク
ラックの発生、及び金属基体の融合部及びその熱影響部
において硬化組織層の生成がなく基体の靭性が保たれる
。又本発明による被膜処理後の金属基体の冷却が極めて
緩慢であるため残留応力も比較的少なく歪の生成を最小
にとめることができる。
ザー処理後においても金属基体の予熱蓄熱により被膜及
び基体におけるレーザー処理部及びその近傍の昇熱部が
図面に示す如く急冷されることなく、被膜層におけるク
ラックの発生、及び金属基体の融合部及びその熱影響部
において硬化組織層の生成がなく基体の靭性が保たれる
。又本発明による被膜処理後の金属基体の冷却が極めて
緩慢であるため残留応力も比較的少なく歪の生成を最小
にとめることができる。
以下更に、本発明の実施例について述べる。
実施例１
長さ１０００ｍ、幅５００１、厚さ１０ｗｍの寸法の鋼
板表面をショツトブラストにより清浄化後、これに第１
表に示す組成の自溶合金をガス火炎溶射法により５００
μｍの厚さに溶射被膜した。
板表面をショツトブラストにより清浄化後、これに第１
表に示す組成の自溶合金をガス火炎溶射法により５００
μｍの厚さに溶射被膜した。
第１表
この溶射被膜形成鋼板を４００℃に加熱し、この温度保
持下において大気中で５に一出力のｃｏ２レーザーを０
．１ｍ／ｍｉｎの速度で照射した。照射後、被膜とｆＡ
板面との界面には均一な溶融合金層が形成され、高密着
被膜を得ることができた。又本発明の処理による溶射鋼
板の冷却温度曲線は図面の曲線Ａで示した如く極めて緩
徐であり、余熱しない場合の冷却曲線Ｂに比して大きな
差が生じている。
持下において大気中で５に一出力のｃｏ２レーザーを０
．１ｍ／ｍｉｎの速度で照射した。照射後、被膜とｆＡ
板面との界面には均一な溶融合金層が形成され、高密着
被膜を得ることができた。又本発明の処理による溶射鋼
板の冷却温度曲線は図面の曲線Ａで示した如く極めて緩
徐であり、余熱しない場合の冷却曲線Ｂに比して大きな
差が生じている。
実施例２
実施例１と同様にして膜厚２００μｍの溶射鋼板を得、
これを４００℃の温度に加熱し、この１度保持下におい
てＡｒガス雰囲気中において５に−の出力のｃｏ２レー
ザーを０．２ｍ／＋＊ｉｎの速度で照射した。
これを４００℃の温度に加熱し、この１度保持下におい
てＡｒガス雰囲気中において５に−の出力のｃｏ２レー
ザーを０．２ｍ／＋＊ｉｎの速度で照射した。
照射後の被照射物の性状は溶射被膜の厚みが小さいにも
かかわらず実施例１と同しであった。
かかわらず実施例１と同しであった。
実施例３
鋼板表面をショツトブラストにより清浄化後、これにニ
ッケル鉄合金微細粉を熱硬化性バインダーをもって３０
０μｍの厚さに付着させ被覆を形成させ、ついでこの鋼
板の温度を３５０℃の温度に加熱し、実施例１と同様の
条件でレーザー照射処理を行ったが、亀裂欠陥のない密
着性の極めて大なる扮体融着被股を得ることができた。
ッケル鉄合金微細粉を熱硬化性バインダーをもって３０
０μｍの厚さに付着させ被覆を形成させ、ついでこの鋼
板の温度を３５０℃の温度に加熱し、実施例１と同様の
条件でレーザー照射処理を行ったが、亀裂欠陥のない密
着性の極めて大なる扮体融着被股を得ることができた。
図は溶射被膜をレーザー処理後の鋼板及び比較材の温度
降下曲線を示す。 Ａ；本発明の温度降下曲線 Ｂ：比較材の温度降下曲線
降下曲線を示す。 Ａ；本発明の温度降下曲線 Ｂ：比較材の温度降下曲線
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属基体面に異種金属被膜を形成後、金属基体を３
５０℃以上の温度保持下において、前記被膜にレーザー
照射を行い、該被膜材の融点以上の温度に加熱し、金属
基体と前記被膜とを、その界面部において融着せしめる
ことを特徴とする金属基体面に形成した異種金属被膜の
レーザー処理方法。 ２、被膜へのレーザー照射方向が傾斜方向である特許請
求の範囲第１項記載の金属基体面に形成した異種金属被
膜のレーザー処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23714884A JPS61113757A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 金属基体面に形成した異種金属被膜のレ−ザ−処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23714884A JPS61113757A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 金属基体面に形成した異種金属被膜のレ−ザ−処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61113757A true JPS61113757A (ja) | 1986-05-31 |
Family
ID=17011113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23714884A Pending JPS61113757A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 金属基体面に形成した異種金属被膜のレ−ザ−処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61113757A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05271898A (ja) * | 1992-02-17 | 1993-10-19 | Ind Technol Res Inst | 射出成形機における噴射スクリューの表面処理方法 |
| KR100266881B1 (ko) * | 1997-07-29 | 2000-10-02 | 이종훈 | 도금으로피복된금속또는합금재료표면의레이저빔을이용한합금화방법및손상된재료표면에대한보수방법 |
| JP2007154261A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Kyushu Institute Of Technology | 溶射皮膜を形成した素材の改質方法 |
| JP2014512454A (ja) * | 2011-03-01 | 2014-05-22 | ティッセンクルップ ラッセルシュタイン ゲー エム ベー ハー | 鋼帯の金属被覆を増強する方法 |
| US10088236B2 (en) | 2014-10-02 | 2018-10-02 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hearth roll and manufacturing method therefor |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP23714884A patent/JPS61113757A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05271898A (ja) * | 1992-02-17 | 1993-10-19 | Ind Technol Res Inst | 射出成形機における噴射スクリューの表面処理方法 |
| KR100266881B1 (ko) * | 1997-07-29 | 2000-10-02 | 이종훈 | 도금으로피복된금속또는합금재료표면의레이저빔을이용한합금화방법및손상된재료표면에대한보수방법 |
| JP2007154261A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Kyushu Institute Of Technology | 溶射皮膜を形成した素材の改質方法 |
| JP2014512454A (ja) * | 2011-03-01 | 2014-05-22 | ティッセンクルップ ラッセルシュタイン ゲー エム ベー ハー | 鋼帯の金属被覆を増強する方法 |
| US10088236B2 (en) | 2014-10-02 | 2018-10-02 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hearth roll and manufacturing method therefor |
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