JPS62228487A - アルミニウムおよびその合金部品 - Google Patents
アルミニウムおよびその合金部品Info
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- JPS62228487A JPS62228487A JP61072838A JP7283886A JPS62228487A JP S62228487 A JPS62228487 A JP S62228487A JP 61072838 A JP61072838 A JP 61072838A JP 7283886 A JP7283886 A JP 7283886A JP S62228487 A JPS62228487 A JP S62228487A
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Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明はアルミニウムおよびその合金からなる部品に関
する。
する。
［発明の技術的背景とその問題点］
アルミニウムは、軽く且つ空気中での耐食性が良く、し
かも山；気および熱の伝導度力；良く力０工も容易であ
るという特性を廟している。１だ、アルミニウム合金は
、アルミニウムに合金元素を加えてその性質を改讐し、
神々の使用目的に適合させるようにしたものである。そ
して、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、前記の
特性を活かして化学工業用装置、電気機器、光学機器、
衛生容器、建築、船舶、車両、家庭用品などの広い分野
に用いられている。
かも山；気および熱の伝導度力；良く力０工も容易であ
るという特性を廟している。１だ、アルミニウム合金は
、アルミニウムに合金元素を加えてその性質を改讐し、
神々の使用目的に適合させるようにしたものである。そ
して、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、前記の
特性を活かして化学工業用装置、電気機器、光学機器、
衛生容器、建築、船舶、車両、家庭用品などの広い分野
に用いられている。
しかして、アルミニウムおよびアルミニウム合金からな
る部品は、紙、プラスチックフィルム（テープ状も含む
）、繊維（布状も含む）等の送りローラーのように他の
部材と摩擦する状態で使用する部品にも多く用いられて
おり、この場合には部品に対して摩耗を防止し且つ他の
部材とのすべりを良くするためにｉ！ｊｔ摩耗性と表面
平滑性が要求される。このような摩擦部に用する部品は
、その特性の要求に合せて母材を形成する材質を適切に
選択するとともに、前記の特性を高度な状態で具備する
工夫が要求される。
る部品は、紙、プラスチックフィルム（テープ状も含む
）、繊維（布状も含む）等の送りローラーのように他の
部材と摩擦する状態で使用する部品にも多く用いられて
おり、この場合には部品に対して摩耗を防止し且つ他の
部材とのすべりを良くするためにｉ！ｊｔ摩耗性と表面
平滑性が要求される。このような摩擦部に用する部品は
、その特性の要求に合せて母材を形成する材質を適切に
選択するとともに、前記の特性を高度な状態で具備する
工夫が要求される。
また、アルミニウムおよびその合金からなる部品は、倒
えば化学プラント部品のように水、酸、アルカリなどの
腐食性雰囲気中にて使用する部品に用いることも多く有
り、この場合には部品に対して腐食を防止するために耐
食性が要求される。このような耐食性雰囲気下で使用す
る部品は、母材を形成する材質を適切に選択することに
加えて、耐食性を高度な状態で具備する工夫が要求され
る。
えば化学プラント部品のように水、酸、アルカリなどの
腐食性雰囲気中にて使用する部品に用いることも多く有
り、この場合には部品に対して腐食を防止するために耐
食性が要求される。このような耐食性雰囲気下で使用す
る部品は、母材を形成する材質を適切に選択することに
加えて、耐食性を高度な状態で具備する工夫が要求され
る。
そこで、最近はアルミニウムおよびその合金部品におい
ては、その材料本来の性質に加えて、使用条件や環境に
応じて要求される特性をもたせるために、部品の母材表
面に、この母材とは異なる表面層を形成することが試み
られている。
ては、その材料本来の性質に加えて、使用条件や環境に
応じて要求される特性をもたせるために、部品の母材表
面に、この母材とは異なる表面層を形成することが試み
られている。
そして、この部品に形成する表面層に対しては次のよう
な要求がなされている。すなわち、部品が他の部品と＊
擦する場合における他の部品との摩擦に耐える耐摩耗性
を有し、他の部品とのすべりを良くする平滑することで
ある。また、腐食性雰囲気により腐食することがない耐
食性を有することである。さらに、部品の母材表面に強
固に形成でき、その形成に際して母材の性質を劣化させ
ることなく、形成後に研摩加工などの仕上げ加工が不要
であることである。
な要求がなされている。すなわち、部品が他の部品と＊
擦する場合における他の部品との摩擦に耐える耐摩耗性
を有し、他の部品とのすべりを良くする平滑することで
ある。また、腐食性雰囲気により腐食することがない耐
食性を有することである。さらに、部品の母材表面に強
固に形成でき、その形成に際して母材の性質を劣化させ
ることなく、形成後に研摩加工などの仕上げ加工が不要
であることである。
しかして、アルミニウムおよびその合金部品の母材表面
に表面層を形成する方法としては、メッキ法、ＰＶＤ
（物理蒸着）法、ＣＶＩ） （化学蒸着）法、溶射法な
どが試みられている。
に表面層を形成する方法としては、メッキ法、ＰＶＤ
（物理蒸着）法、ＣＶＩ） （化学蒸着）法、溶射法な
どが試みられている。
しかしながら、これらの各形成方法は夫々表面層に対し
て要求される前記の各条件を全て満足する表面層を形成
できるものではなく、実用化に至っていない。すなわち
、従来方法で形成された表面層は、気孔が多くてち密で
なく且つ摩擦抵抗が大きいために、ｉｔ摩耗性と平滑性
が不充分である。また、表面層と母材との密着強度が小
さく、表面層が剥離すｂ虞れがあるという問題がある。
て要求される前記の各条件を全て満足する表面層を形成
できるものではなく、実用化に至っていない。すなわち
、従来方法で形成された表面層は、気孔が多くてち密で
なく且つ摩擦抵抗が大きいために、ｉｔ摩耗性と平滑性
が不充分である。また、表面層と母材との密着強度が小
さく、表面層が剥離すｂ虞れがあるという問題がある。
［発明の目的］
本発明は前記事情に基づ−てなされたもので、優れた耐
摩耗性と平滑性を有するとともに耐食性も良好であり、
しかも母材を劣化させずに容易且つ強固に形成できる表
面層を有するアルミニウムおよびその合金部品を提供す
ることを目的とする。
摩耗性と平滑性を有するとともに耐食性も良好であり、
しかも母材を劣化させずに容易且つ強固に形成できる表
面層を有するアルミニウムおよびその合金部品を提供す
ることを目的とする。
［発明の概要コ
本発明のアルミニウムおよびその合金部品は、アルミニ
ウムを主体とする母材の表面に、クロム化合物から力Ｕ
熱によって変換された酸化クロムを主成分とし、且つ前
記母材との境界に該母材と酸化クロムとの反応部を有す
る表面層を形成したことを特徴とするものである。
ウムを主体とする母材の表面に、クロム化合物から力Ｕ
熱によって変換された酸化クロムを主成分とし、且つ前
記母材との境界に該母材と酸化クロムとの反応部を有す
る表面層を形成したことを特徴とするものである。
本発明の部品は、アルミニウムまたはアルミニウム合金
で形成した母材を用いるもので、この母材を形成するア
ルミニウム合金としてはＪＩＳ （日本工業規格）に規
定されたアルミニウム合金の全てを対象にできる。具体
的には、鋳物用アルミニウム合金としてＡｔ−Ｃｕ系合
金、Ａｔ−８ｔ系合金など、耐食アルミニウム合金とし
てｋｌ−Ｍｎ系合金、Ａｔ−Ｍｇ系合金、高力アルミニ
ウム合金としＡｔ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金などがある
。
で形成した母材を用いるもので、この母材を形成するア
ルミニウム合金としてはＪＩＳ （日本工業規格）に規
定されたアルミニウム合金の全てを対象にできる。具体
的には、鋳物用アルミニウム合金としてＡｔ−Ｃｕ系合
金、Ａｔ−８ｔ系合金など、耐食アルミニウム合金とし
てｋｌ−Ｍｎ系合金、Ａｔ−Ｍｇ系合金、高力アルミニ
ウム合金としＡｔ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金などがある
。
母材の材質は部品の用途目的に適合したものを選択する
。母材の形状は用途に応じて設定する。
。母材の形状は用途に応じて設定する。
本発明の部品の母材表面に形成する表面層は、クロム化
合物から加熱により変換された酸化クロム（ｃｒｚｏ３
）を主成分とし、且つ加熱反応により酸化クロムと母材
金属であるアルミニウムの酸化物とで形成される反応部
を有するセラミックス・コーティング層であり、酸化ク
ロム同士が強固に結合したち密な組織を有する耐摩耗性
と表面の平滑性に優れたものである。すなわち、この表
面層は析出するＣｒ２Ｏ３系セラミックスの粒径が極め
て微細（１μｍ以下）であるために、気孔が殆んど無い
ち密で平滑２ｉ層であり、摩擦抵抗が小さいものである
。しかも表面層は薄く形成できるために母材の特性（弾
性など）を有効に生かすことができる。また、この表面
層は硬度も充分有り、ビッカース硬度（Ｈｖ ）で５０
０以上のものが得られる。さらに、表面層は母材との境
界に母材金属と酸化クロムとの反応部を有しているので
、母材に対して大きな接合強度（５００ｋｇｆ／ｃｒｒ
Ｉ３以上）で接合し母材との密着性に優れている。表面
層にクロム酸化物を用いるのは、硬度の向上と摩擦係数
を低下させるためである。しかも表面層は優れた耐食性
を有している。
合物から加熱により変換された酸化クロム（ｃｒｚｏ３
）を主成分とし、且つ加熱反応により酸化クロムと母材
金属であるアルミニウムの酸化物とで形成される反応部
を有するセラミックス・コーティング層であり、酸化ク
ロム同士が強固に結合したち密な組織を有する耐摩耗性
と表面の平滑性に優れたものである。すなわち、この表
面層は析出するＣｒ２Ｏ３系セラミックスの粒径が極め
て微細（１μｍ以下）であるために、気孔が殆んど無い
ち密で平滑２ｉ層であり、摩擦抵抗が小さいものである
。しかも表面層は薄く形成できるために母材の特性（弾
性など）を有効に生かすことができる。また、この表面
層は硬度も充分有り、ビッカース硬度（Ｈｖ ）で５０
０以上のものが得られる。さらに、表面層は母材との境
界に母材金属と酸化クロムとの反応部を有しているので
、母材に対して大きな接合強度（５００ｋｇｆ／ｃｒｒ
Ｉ３以上）で接合し母材との密着性に優れている。表面
層にクロム酸化物を用いるのは、硬度の向上と摩擦係数
を低下させるためである。しかも表面層は優れた耐食性
を有している。
このような表面層を有する部品は次に述べる方法により
製造する。まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金
からなる母材の表面に塗布や浸漬などの手段によりＣｒ
Ｏ３を主成分とする液を付着させる。この液としては
６０％水溶液及び［：ＣｒＯｓ ＋ Ｈ２０］＋セラミ
ック粉末添加スラリーを使用する。次いで、ＣｒＯ３液
を付着した母材を温度４５０〜５５０℃（好ましくは４
６０〜５００℃付近）で熱焼成して酸化処理を施し、母
材表面にＣｒ２Ｏ３を主成分とする層を形成する。前記
焼成を４５０〜５５０℃の温度で行なうことにより、Ｃ
ｒＯｓをＣｒ２Ｏ３に変化させることができる。
製造する。まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金
からなる母材の表面に塗布や浸漬などの手段によりＣｒ
Ｏ３を主成分とする液を付着させる。この液としては
６０％水溶液及び［：ＣｒＯｓ ＋ Ｈ２０］＋セラミ
ック粉末添加スラリーを使用する。次いで、ＣｒＯ３液
を付着した母材を温度４５０〜５５０℃（好ましくは４
６０〜５００℃付近）で熱焼成して酸化処理を施し、母
材表面にＣｒ２Ｏ３を主成分とする層を形成する。前記
焼成を４５０〜５５０℃の温度で行なうことにより、Ｃ
ｒＯｓをＣｒ２Ｏ３に変化させることができる。
そして、この付着工程と焼成工程を組合せて１サイクル
として複数サイクル繰返すことにより、母材表面に、Ｃ
ｒ２Ｏ３を主成分とし且つ母材金属のアルミニウムとＣ
ｒ ２０ ｓとの反応部を有するち密で強固なセラミッ
クスコーティング層すなわち表面層を形成する。層厚は
１〜５０μである。
として複数サイクル繰返すことにより、母材表面に、Ｃ
ｒ２Ｏ３を主成分とし且つ母材金属のアルミニウムとＣ
ｒ ２０ ｓとの反応部を有するち密で強固なセラミッ
クスコーティング層すなわち表面層を形成する。層厚は
１〜５０μである。
コーティング層の厚さは前記の処理を繰返す回数により
コントロールする。なお、焼成温度は４５０〜５５０℃
と低いために、焼成により母材の性質を劣化させること
がなく、また部品の小孔の内部にも表面層を形成し易い
という効果がある。また、表面層は表面の平滑性がすぐ
れているので、仕上げ加工を行なう必要がない。
コントロールする。なお、焼成温度は４５０〜５５０℃
と低いために、焼成により母材の性質を劣化させること
がなく、また部品の小孔の内部にも表面層を形成し易い
という効果がある。また、表面層は表面の平滑性がすぐ
れているので、仕上げ加工を行なう必要がない。
しかして、前記表面層を形成した本発明のアルミニウム
およびその合金部品は、次のような特性を有している。
およびその合金部品は、次のような特性を有している。
すなわち、本発明の部品は表面層により優れた耐摩耗特
性を備え、また優れた表面の平滑性を備えている。さら
に、本発明の部品は表面層により優れた耐食性を備えて
いる。しかも、表面層は部品の母材に対して強固に結合
して剥離することがないので、前記の優れた耐摩耗性、
平滑性および耐食性を長期にわたり確保することができ
る。
性を備え、また優れた表面の平滑性を備えている。さら
に、本発明の部品は表面層により優れた耐食性を備えて
いる。しかも、表面層は部品の母材に対して強固に結合
して剥離することがないので、前記の優れた耐摩耗性、
平滑性および耐食性を長期にわたり確保することができ
る。
従って、本発明のアルミニウムおよびその合金部品は、
その優れた性質を活かしてこれらの性質を要求される種
々の用途に効果的に用いることができる。本発明の部品
は、他の部品と摩擦して使用する部品に好適である。例
えば、超自動織機のヨコ糸測長ドラムに用いる。また、
腐食性雰囲気の環境において使用する部品にも好適であ
る。例えば化学繊維装置に用いる円心ワインダーロート
コーナーである。その他に紙、フラスチックテーデ等の
高速摺動する部分のローラ一部品等が好まし込。
その優れた性質を活かしてこれらの性質を要求される種
々の用途に効果的に用いることができる。本発明の部品
は、他の部品と摩擦して使用する部品に好適である。例
えば、超自動織機のヨコ糸測長ドラムに用いる。また、
腐食性雰囲気の環境において使用する部品にも好適であ
る。例えば化学繊維装置に用いる円心ワインダーロート
コーナーである。その他に紙、フラスチックテーデ等の
高速摺動する部分のローラ一部品等が好まし込。
［発明の実施例］
本発明の実施例について説明する。
まず母材としてアルミニウムーマンガン合金を使用し、
下記の第１表で示す条件により表面層を形成しないもの
、本発明により表面層を形成したもの、および従来法に
より表面層を形成したものに夫々区分して試験体を作成
した。
下記の第１表で示す条件により表面層を形成しないもの
、本発明により表面層を形成したもの、および従来法に
より表面層を形成したものに夫々区分して試験体を作成
した。
第１表
本発明の一実施例である試験体Ａ１は、次のように作成
した。外径１００ｗＸ巾３ｏｆｌ試験片の外周にＣＣｒ
０．＋（Ａｔ２０．＋ＺｒＯ２＋ＳｉＯ，，＋Ｚｎ０）
＋Ｈ２Ｏ１からなるル１整されたスラリーを浸漬法にて
塗布し乾燥後温度４５０℃〜５００℃（大気中）で焼成
し、母材と反応されたＣｒ２Ｏ３と添加各棟セラミック
のポーラス層を形成した。次にこのポーラス層にＨ２Ｃ
ｒＯ４水溶液を含浸ｌ−乾燥後４５０〜５００℃（大気
中）で焼成、この含浸工程を１サイクルとして約１２サ
イクル繰返すことにょり試験片表面に約４０μｍの緻密
な表面層を形成した。この表面層は、Ｃｒ ２０５ ＋
ＡＺ ２０３＋Ｚ ｒ Ｏ２＋Ｓ ｉ ０２から成るセ
ラミックコーティングである。
した。外径１００ｗＸ巾３ｏｆｌ試験片の外周にＣＣｒ
０．＋（Ａｔ２０．＋ＺｒＯ２＋ＳｉＯ，，＋Ｚｎ０）
＋Ｈ２Ｏ１からなるル１整されたスラリーを浸漬法にて
塗布し乾燥後温度４５０℃〜５００℃（大気中）で焼成
し、母材と反応されたＣｒ２Ｏ３と添加各棟セラミック
のポーラス層を形成した。次にこのポーラス層にＨ２Ｃ
ｒＯ４水溶液を含浸ｌ−乾燥後４５０〜５００℃（大気
中）で焼成、この含浸工程を１サイクルとして約１２サ
イクル繰返すことにょり試験片表面に約４０μｍの緻密
な表面層を形成した。この表面層は、Ｃｒ ２０５ ＋
ＡＺ ２０３＋Ｚ ｒ Ｏ２＋Ｓ ｉ ０２から成るセ
ラミックコーティングである。
ノｆＧ ２は前記寸法の試験片をＨ２ＣｒＯ４（クロム
酸）水溶液に１〜２分浸漬し、乾燥後に温度４５０〜５
００℃（大気中）で焼成する。この工程を１サイクルと
して約ｌＯサイクル繰返すことにより表面に約５μｍの
表面層を形成した。この表面層はＡｔとＣｒＯ３の反応
層＋Ｃｒ２Ｏ３からなるセラミックスコーティングであ
る。
酸）水溶液に１〜２分浸漬し、乾燥後に温度４５０〜５
００℃（大気中）で焼成する。この工程を１サイクルと
して約ｌＯサイクル繰返すことにより表面に約５μｍの
表面層を形成した。この表面層はＡｔとＣｒＯ３の反応
層＋Ｃｒ２Ｏ３からなるセラミックスコーティングであ
る。
そして、これらの試験体に対して耐摩耗および耐食性を
調べるための試験を行なった。次にこの試験法と試験結
果について説明する。試験方法は図面及び下記の条件で
なされ、その結果は第２表のように祷られた。この結果
より、本顆発明のローラ試験体は糸に対して極めて優れ
た＃ｆ摩耗性及び耐食性を示すことが理解できる。
調べるための試験を行なった。次にこの試験法と試験結
果について説明する。試験方法は図面及び下記の条件で
なされ、その結果は第２表のように祷られた。この結果
より、本顆発明のローラ試験体は糸に対して極めて優れ
た＃ｆ摩耗性及び耐食性を示すことが理解できる。
（特にＡ ３ 、 ＆ ４では糸の方がほつれ、布に織
った時、スノムラが生じた。） 試！倹条件 試験片回転数：１１０００ｒｐ塩ｊ俊ε〉
度：塩酸イオン存在程度 糸巻上速度： ０．５ｍ／ｍｉｎ 試験時間＝５００時間 試験結果 第２表 〔発明の効果〕 以上説明し念ように本発明のアルミニウムおよびその合
金部品によれば、アルミニウムを主体とする母材の表面
に、耐摩耗性、平滑性および耐食性に優れた表面層を強
固に形成したもので、母材金属の性質に加えて表面層が
有する性質を必要とする用途に効果的に用いることがで
きる。また、表面層は容易且つ良好に形成することがで
きる。
った時、スノムラが生じた。） 試！倹条件 試験片回転数：１１０００ｒｐ塩ｊ俊ε〉
度：塩酸イオン存在程度 糸巻上速度： ０．５ｍ／ｍｉｎ 試験時間＝５００時間 試験結果 第２表 〔発明の効果〕 以上説明し念ように本発明のアルミニウムおよびその合
金部品によれば、アルミニウムを主体とする母材の表面
に、耐摩耗性、平滑性および耐食性に優れた表面層を強
固に形成したもので、母材金属の性質に加えて表面層が
有する性質を必要とする用途に効果的に用いることがで
きる。また、表面層は容易且つ良好に形成することがで
きる。
Claims (1)
- アルミニウムを主体とする母材の表面に、クロム化合物
から加熱によって変換された酸化クロムを主成分とし、
且つ前記母材との境界に該母材と前記酸化クロムとの反
応部を有する表面層を形成したことを特徴とするアルミ
ニウムおよびその合金部品。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072838A JPH07116618B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | アルミニウムおよびその合金部品 |
| KR1019870002749A KR920003562B1 (ko) | 1986-03-31 | 1987-03-25 | 내마모성 표면층을 형성한 비철금속의 기계부품 |
| CN87102614A CN1032296C (zh) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | 非铁金属机械零件 |
| GB8707547A GB2189816B (en) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | Non-ferrous metal mechanical part |
| CH1225/87A CH672141A5 (ja) | 1986-03-31 | 1987-03-31 | |
| US07/252,001 US4908261A (en) | 1986-03-31 | 1988-09-30 | Non-ferrous metal mechanical part |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61072838A JPH07116618B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | アルミニウムおよびその合金部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62228487A true JPS62228487A (ja) | 1987-10-07 |
| JPH07116618B2 JPH07116618B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=13500945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61072838A Expired - Lifetime JPH07116618B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | アルミニウムおよびその合金部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116618B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204179A (ja) * | 1982-05-24 | 1983-11-28 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 耐熱耐食性被覆鋼材 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61072838A patent/JPH07116618B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58204179A (ja) * | 1982-05-24 | 1983-11-28 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 耐熱耐食性被覆鋼材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07116618B2 (ja) | 1995-12-13 |
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