JPS6221464A - 異種材料溶着用中間肉盛材料 - Google Patents
異種材料溶着用中間肉盛材料Info
- Publication number
- JPS6221464A JPS6221464A JP15895485A JP15895485A JPS6221464A JP S6221464 A JPS6221464 A JP S6221464A JP 15895485 A JP15895485 A JP 15895485A JP 15895485 A JP15895485 A JP 15895485A JP S6221464 A JPS6221464 A JP S6221464A
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- JP
- Japan
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- aluminum
- base material
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- welding
- aluminum base
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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〕
本発明はアルミニウム系母材に耐熱性、耐摩耗性、耐食
性等に優れた異種材料を溶着するための中間肉盛材料に
関する。
性等に優れた異種材料を溶着するための中間肉盛材料に
関する。
（従来の技術〕
アルミニウム（Ａ／）およびアルミニウム合金（以下、
単にアルミニウムと称する）は、比重が鉄の約１／３と
軽量なため、一部鉄の代用として種々の分野に使用され
ている。特に、航空機、車両等のように、重量が性能に
直に結びつく分野での用途が多い。
単にアルミニウムと称する）は、比重が鉄の約１／３と
軽量なため、一部鉄の代用として種々の分野に使用され
ている。特に、航空機、車両等のように、重量が性能に
直に結びつく分野での用途が多い。
ところで、アルミニウムは軽量ではあるが、耐熱性、耐
摩耗性、耐食性等が要求される部位、例えば自動車の摺
動部材として使用する場合゛には必ずしも十分ではなく
、そのままでは使用できない場合がある。そこで、アル
ミニウムの持つ軽量化という利点を活かしつつ、耐熱性
、耐摩耗性、耐食性等の緒特性を具備させるため、アル
ミニウムの表面にこれらの特性を備えた異種材料を接合
することが考えられる。この接合方法としては、機械的
な方法やろう付は等の方法があるが、アルミニウム系母
材との接合強度が必ずしも十分ではない。この接合強度
を上げるためには、アルミニウムと上記特性を備えた異
種材料とを冶金的に結合させることが望ましい。
摩耗性、耐食性等が要求される部位、例えば自動車の摺
動部材として使用する場合゛には必ずしも十分ではなく
、そのままでは使用できない場合がある。そこで、アル
ミニウムの持つ軽量化という利点を活かしつつ、耐熱性
、耐摩耗性、耐食性等の緒特性を具備させるため、アル
ミニウムの表面にこれらの特性を備えた異種材料を接合
することが考えられる。この接合方法としては、機械的
な方法やろう付は等の方法があるが、アルミニウム系母
材との接合強度が必ずしも十分ではない。この接合強度
を上げるためには、アルミニウムと上記特性を備えた異
種材料とを冶金的に結合させることが望ましい。
ところで、アルミニウム系母材の表面に、耐熱性、耐摩
耗性、耐食性に優れた異種材料を冶金的結合が期待でき
る肉盛により接合しようとすると、異種材料がＮｉ系肉
盛合金やＣＯ系肉盛合金のように金属の場合には、これ
らの肉盛合金の融点が高いためにアルミニウム系母材が
溶け、アルミニウムとの間に脆い金属間化合物層や合金
化層を形成してしまい肉盛層が形成できない。このため
、必要な耐熱性、耐摩耗性、耐食性等の緒特性が得られ
ない。即ち、アルミニウムと鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃ
Ｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の合金元素との間には
硬くて脆い金属間化合物が形成されるので、アルミニう
ム系母材との接合強度が十分でなく、割れや剥離が生じ
るという問題がある。
耗性、耐食性に優れた異種材料を冶金的結合が期待でき
る肉盛により接合しようとすると、異種材料がＮｉ系肉
盛合金やＣＯ系肉盛合金のように金属の場合には、これ
らの肉盛合金の融点が高いためにアルミニウム系母材が
溶け、アルミニウムとの間に脆い金属間化合物層や合金
化層を形成してしまい肉盛層が形成できない。このため
、必要な耐熱性、耐摩耗性、耐食性等の緒特性が得られ
ない。即ち、アルミニウムと鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃ
Ｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の合金元素との間には
硬くて脆い金属間化合物が形成されるので、アルミニう
ム系母材との接合強度が十分でなく、割れや剥離が生じ
るという問題がある。
このため、アルミニウム系母材と耐熱性、耐摩耗性、耐
食性等に優れた異種材料とを強固に結び付ける中間肉盛
材料の開発が望まれていた。
食性等に優れた異種材料とを強固に結び付ける中間肉盛
材料の開発が望まれていた。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題は、次に述べる本発明の異種材料溶着用中間肉
盛材料を使用することによって解決される。
盛材料を使用することによって解決される。
即ち、本発明の中間肉盛材料は、アルミニウム系母材に
耐熱性、耐摩耗性等に優れた異種材料を溶着するための
中間肉盛材料であって、Ｂ ： ０．１〜５．０重量％
、Ｓｉ：０．５〜５．０重量％のうちの少な（とも一方
を有し、かつ１重量％≦Ｓｉ＋Ｂ≦８重景％であり、残
部鋼および硼素を添加する上で不可避の成分からなるこ
とを特徴としている。
耐熱性、耐摩耗性等に優れた異種材料を溶着するための
中間肉盛材料であって、Ｂ ： ０．１〜５．０重量％
、Ｓｉ：０．５〜５．０重量％のうちの少な（とも一方
を有し、かつ１重量％≦Ｓｉ＋Ｂ≦８重景％であり、残
部鋼および硼素を添加する上で不可避の成分からなるこ
とを特徴としている。
本発明においては、硼素（Ｂ）、珪素（Ｓｔ）のうちの
少なくとも一方を添加する必要がある。
少なくとも一方を添加する必要がある。
通常は両方を添加する。硼素と珪素は共に自溶性を有す
る元素であり、濡れ性を向上させるために添加する。こ
こで、硼素の添加量を重量％（以下、％はすべで重量％
を示す）で０．１〜５．０％としたのは、０．１％より
少ないと濡れ性を向上させる効果が十分でないからであ
り、５．０％を越えると脆くなると共に、引は巣を生じ
易くなるからである。
る元素であり、濡れ性を向上させるために添加する。こ
こで、硼素の添加量を重量％（以下、％はすべで重量％
を示す）で０．１〜５．０％としたのは、０．１％より
少ないと濡れ性を向上させる効果が十分でないからであ
り、５．０％を越えると脆くなると共に、引は巣を生じ
易くなるからである。
また、珪素の添加量を０．５〜５．０％としたのは、０
．５％より少ないと濡れ性を向上させる効果が十分でな
いからであり、５．０％を越えると脆くなるからである
。
．５％より少ないと濡れ性を向上させる効果が十分でな
いからであり、５．０％を越えると脆くなるからである
。
また、硼素と珪素を両方添加する場合には、硼素と珪素
の合計が１％以上、８％以下であることが必要である。
の合計が１％以上、８％以下であることが必要である。
これは（Ｂ＋Ｓｉ）が１％より少ないと、銅はアルミニ
ウム表面上で濡れることができず、接合強度が弱くなる
からであり、８％より多くなると割れや表面荒れが激し
くなり、肉盛ができないからである。
ウム表面上で濡れることができず、接合強度が弱くなる
からであり、８％より多くなると割れや表面荒れが激し
くなり、肉盛ができないからである。
本発明における中間肉盛材料は、銅ベースに硼素や珪素
が添加されたものが基本構成成分となるが、硼素の比重
が小さいため、硼素を添加する場合には他成分との混合
を可能とするため通常硼化物の形で添加する。このとき
、硼素と硼化物を形成する元素としては、ニッケル、鉄
、クロム、コバルト等がある。従って、本発明の中間肉
盛材料には、これらの成分が不可避なものとして添加さ
れている。
が添加されたものが基本構成成分となるが、硼素の比重
が小さいため、硼素を添加する場合には他成分との混合
を可能とするため通常硼化物の形で添加する。このとき
、硼素と硼化物を形成する元素としては、ニッケル、鉄
、クロム、コバルト等がある。従って、本発明の中間肉
盛材料には、これらの成分が不可避なものとして添加さ
れている。
この中間肉盛材料の上には、耐熱性、耐摩耗性、耐食性
に優れた異種材料が冶金的に接合される。
に優れた異種材料が冶金的に接合される。
このとき、異種材料としては金属の他、セラミックスで
もよい。また、異種材料が金属の場合、この金属と中間
肉盛材料の接合は、肉盛でも合金化でもよい。要は、冶
金的に接合されていればよい。
もよい。また、異種材料が金属の場合、この金属と中間
肉盛材料の接合は、肉盛でも合金化でもよい。要は、冶
金的に接合されていればよい。
なお、耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れた金属としては
、例えば肉盛材料としてのコバルト系超合金やニッケル
系超合金等を用いることができる。
、例えば肉盛材料としてのコバルト系超合金やニッケル
系超合金等を用いることができる。
このコバルト系超合金はステライトを基にして発展した
公知の合金であり、主としてモリブデン（Ｍｏ）、タン
グステン（Ｗ）の添加による固溶強化とクロム（Ｃｒ）
炭化物の分散強化に依存している。コバルト系超合金と
しては、例えば、（８１重量％（以下、単位はすべて重
量％である）で、Ｃ： ２．５％、３１：１．１％、Ｎ
ｉ：１．５％、Ｃｒ：３０．０％、Ｍｏ：０．６％、Ｗ
：４〜１２．０％、ｐｅ＜１．５％および残部Ｃ０１（
ｂｌｃ：０．２５％、Ｓｉ：１．１％、Ｎｉ：２２．０
％、Ｃｒ：２６．０％、Ｂ１．２％、Ｆ ｅ ＜ １．
５％および残部ＣＯ等を用“いることができる。
公知の合金であり、主としてモリブデン（Ｍｏ）、タン
グステン（Ｗ）の添加による固溶強化とクロム（Ｃｒ）
炭化物の分散強化に依存している。コバルト系超合金と
しては、例えば、（８１重量％（以下、単位はすべて重
量％である）で、Ｃ： ２．５％、３１：１．１％、Ｎ
ｉ：１．５％、Ｃｒ：３０．０％、Ｍｏ：０．６％、Ｗ
：４〜１２．０％、ｐｅ＜１．５％および残部Ｃ０１（
ｂｌｃ：０．２５％、Ｓｉ：１．１％、Ｎｉ：２２．０
％、Ｃｒ：２６．０％、Ｂ１．２％、Ｆ ｅ ＜ １．
５％および残部ＣＯ等を用“いることができる。
また、ニッケル系超合金は２０％前後のクロム（Ｃｒ）
を含有し、更に高温強度の面でアルミニウム（ＡＩり、
チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）が添加された析出強化
型合金である。ニッケル系超合金としては、例えば、（
ａ） 重量％（以下、単位はすべて重量％である）で
、ｃ ｏ ＜ １．５％、Ｃｒ：１４〜２３％、Ｍｏ
： ５〜１６％、Ｗ＜４．０％、Ｆｅ＜５゜０％、Ｓｉ
＜０．８％、Ｍｎ＜１．０％、Ｃ：０．０５〜０．１％
、Ｃａ：０．１〜２．０％および残部Ｎ ｉ 、 （ｂ
） Ｃｏ ＜ ５．０％、Ｃｒ：１８〜２２％、ＭＯ
：３〜６％、Ｆ ｅ ＜ ４．０％、Ｓｌ＜１．０％、
Ｍｎ＜１．Ｑ％、ｃ：ｏ、ｏｓ 〜０．１％、Ｃａ：０
．１〜２．０％、Ａ Ｎ ＜ １．０％および残部Ｎｉ
等を用いることができる。
を含有し、更に高温強度の面でアルミニウム（ＡＩり、
チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）が添加された析出強化
型合金である。ニッケル系超合金としては、例えば、（
ａ） 重量％（以下、単位はすべて重量％である）で
、ｃ ｏ ＜ １．５％、Ｃｒ：１４〜２３％、Ｍｏ
： ５〜１６％、Ｗ＜４．０％、Ｆｅ＜５゜０％、Ｓｉ
＜０．８％、Ｍｎ＜１．０％、Ｃ：０．０５〜０．１％
、Ｃａ：０．１〜２．０％および残部Ｎ ｉ 、 （ｂ
） Ｃｏ ＜ ５．０％、Ｃｒ：１８〜２２％、ＭＯ
：３〜６％、Ｆ ｅ ＜ ４．０％、Ｓｌ＜１．０％、
Ｍｎ＜１．Ｑ％、ｃ：ｏ、ｏｓ 〜０．１％、Ｃａ：０
．１〜２．０％、Ａ Ｎ ＜ １．０％および残部Ｎｉ
等を用いることができる。
本発明の中間肉盛材料は、アルミニウムと耐熱性、耐摩
耗性、耐食性に優れた異種材料の間の融点を有しており
、かつこの融点はアルミニウムの融点と３００℃〜４０
０℃程度違うだけであるため、従来のようにアルミニウ
ム系母材を溶かしてしまうということがない。
耗性、耐食性に優れた異種材料の間の融点を有しており
、かつこの融点はアルミニウムの融点と３００℃〜４０
０℃程度違うだけであるため、従来のようにアルミニウ
ム系母材を溶かしてしまうということがない。
また、中間肉盛材料に含まれる硼素や珪素は自溶性を有
するため、アルミニウム系母材および耐熱性、耐摩耗性
、耐食性に優れた異種材料との濡れ性がよくなる。この
ため、接合強度も高い。
するため、アルミニウム系母材および耐熱性、耐摩耗性
、耐食性に優れた異種材料との濡れ性がよくなる。この
ため、接合強度も高い。
更に、本発明の中間肉盛材料は銅をベースとしており、
アルミニウム系母材と中間肉盛材料の接合時に形成され
る合金化層において生じる銅とアルミニウムの金属間化
合物は、他の元素の場合と異なり硬くて靭性を備えてい
る。
アルミニウム系母材と中間肉盛材料の接合時に形成され
る合金化層において生じる銅とアルミニウムの金属間化
合物は、他の元素の場合と異なり硬くて靭性を備えてい
る。
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。
ここで、第１図は本発明の実施例に係る中間肉盛材料を
用いてアルミニウム系母材にＣｏ系超合金を肉盛したと
きの金属組織を示す写真（×１０）、第２図は第１図に
おけるアルミニウム系母材と中間肉盛材料との接合部の
金属組織を示す写真（Ｘ １６０）である。
用いてアルミニウム系母材にＣｏ系超合金を肉盛したと
きの金属組織を示す写真（×１０）、第２図は第１図に
おけるアルミニウム系母材と中間肉盛材料との接合部の
金属組織を示す写真（Ｘ １６０）である。
アルミニウム系母材（ＪＩＳ ＡＣ４Ｃ）からなる縦
４０ｍ、横６０鰭、厚さ１０１）の矩形の試験片を準備
し、この上にＣｏ系超合金を肉盛した。
４０ｍ、横６０鰭、厚さ１０１）の矩形の試験片を準備
し、この上にＣｏ系超合金を肉盛した。
まず、この試験片の上に、幅５寵、厚さ０．５韮、長さ
５０鰭の大きさに中間肉盛材料粉末をポリビニルアルコ
ールをバインダとして塗布し、十分乾燥させた後、この
中間肉盛材料粉末に図示しないレーザ発生装置からレー
ザ光を照射した。このとき、中間肉盛材料として１％Ｂ
−４％Ｓ ｉ−１０％Ｎｌ−残部Ｃｕを用いた。また、
レーザ肉盛条件は、出力２．２ＫＷ（パワー密度：３０
０Ｗ／ｖａ２、エネルギ密度：９０Ｊ／鶴２）、走査速
度：１０ｍ／ｓｅｃであった〇 続いて、この中間肉盛材料の上に、熱源として中間肉盛
材料の場合と同様にレーザ光を用いて、耐熱性、耐摩耗
性、耐食性に優れた異種材料としてＣｏ基のステライト
１）ｈ６を肉盛した。
５０鰭の大きさに中間肉盛材料粉末をポリビニルアルコ
ールをバインダとして塗布し、十分乾燥させた後、この
中間肉盛材料粉末に図示しないレーザ発生装置からレー
ザ光を照射した。このとき、中間肉盛材料として１％Ｂ
−４％Ｓ ｉ−１０％Ｎｌ−残部Ｃｕを用いた。また、
レーザ肉盛条件は、出力２．２ＫＷ（パワー密度：３０
０Ｗ／ｖａ２、エネルギ密度：９０Ｊ／鶴２）、走査速
度：１０ｍ／ｓｅｃであった〇 続いて、この中間肉盛材料の上に、熱源として中間肉盛
材料の場合と同様にレーザ光を用いて、耐熱性、耐摩耗
性、耐食性に優れた異種材料としてＣｏ基のステライト
１）ｈ６を肉盛した。
この結果得られたステライト隘６を肉盛したアルミニウ
ム系母材の概要を第１図に示す。また、アルミニウム系
母材と中間肉盛材料との接合部近傍の金属組織を第２図
に示す。第２図から明らかなように、アルミニウム系母
材と中間肉盛材料の間には熱影響部と薄い遷移層（合金
化層）が形成されており、アルミニウム系母材と中間肉
盛材料が冶金的に強固に接合されているのが判る。
ム系母材の概要を第１図に示す。また、アルミニウム系
母材と中間肉盛材料との接合部近傍の金属組織を第２図
に示す。第２図から明らかなように、アルミニウム系母
材と中間肉盛材料の間には熱影響部と薄い遷移層（合金
化層）が形成されており、アルミニウム系母材と中間肉
盛材料が冶金的に強固に接合されているのが判る。
なお、アルミニウム系母材と中間肉盛材料の間、および
中間肉盛材料とステライト階６の間には割れ等の不具合
は全く生じていなかった。
中間肉盛材料とステライト階６の間には割れ等の不具合
は全く生じていなかった。
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
例えば、実施例では異種材料としてＣｏ系超合金を肉盛
する例を示したが、この異種材料としてはＦｅ系超合金
やＮｌ系超合金でもよく、また異種材料の中間肉盛材料
との接合は肉盛でなく合金化等でもよい。
する例を示したが、この異種材料としてはＦｅ系超合金
やＮｌ系超合金でもよく、また異種材料の中間肉盛材料
との接合は肉盛でなく合金化等でもよい。
以上より、本発明の異種材料溶着用中間肉盛材料を使用
すれば、アルミニウム系母材に耐熱性、耐摩耗性、耐食
性に優れた異種材料を十分な接合強度を持って溶着させ
ることができる。従って、アルミニウムの軽量化と異種
材料の耐熱性、耐摩耗性、耐食性等の緒特性の両方を具
備する部品を得ることができる。
すれば、アルミニウム系母材に耐熱性、耐摩耗性、耐食
性に優れた異種材料を十分な接合強度を持って溶着させ
ることができる。従って、アルミニウムの軽量化と異種
材料の耐熱性、耐摩耗性、耐食性等の緒特性の両方を具
備する部品を得ることができる。
第１図は本発明の実施例に係る中間肉盛材料を用いてア
ルミニウム系母材にＣＯ系超超合金肉盛したときの金属
組織を示す写真（ｘｌｏ）、第２図は第１図におけるア
ルミニウム系母材と中間肉盛材料との接合部の金属組織
を示す写真（ｘ １００）である。 出願人 トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図
ルミニウム系母材にＣＯ系超超合金肉盛したときの金属
組織を示す写真（ｘｌｏ）、第２図は第１図におけるア
ルミニウム系母材と中間肉盛材料との接合部の金属組織
を示す写真（ｘ １００）である。 出願人 トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図
Claims (1)
- （１）アルミニウム系母材に耐熱性、耐摩耗性等に優れ
た異種材料を溶着するための中間肉盛材料であって、 Ｂ：０．１〜５．０重量％、Ｓｉ：０．５〜５．０重量
％のうちの少なくとも一方を有し、かつ１重量％≦Ｓｉ
＋Ｂ≦８重量％であり、残部鋼および硼素を添加する上
で不可避の成分からなることを特徴とするアルミニウム
系母材への異種材料溶着用中間肉盛材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15895485A JPS6221464A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 異種材料溶着用中間肉盛材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15895485A JPS6221464A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 異種材料溶着用中間肉盛材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6221464A true JPS6221464A (ja) | 1987-01-29 |
Family
ID=15682971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15895485A Pending JPS6221464A (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 異種材料溶着用中間肉盛材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6221464A (ja) |
-
1985
- 1985-07-18 JP JP15895485A patent/JPS6221464A/ja active Pending
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