JPS63128183A - ワ−ク表面へ微細粒子を埋込む方法 - 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） 本発明は超塑性材よりなるワークの表面に微粒子を埋込
む方法（こ關する。

（従来技術） 軟質シート状部材を搬送するローラのような部材は、通
常摩擦係数の大きなゴムあるいは軟質樹脂材により形成
される。しかし、これがある程度大きなものになると部
材自体が変形をきたすため、芯材を金属により形成して
その表面に摩擦係数の大きな微粒子を付着するようにし
なければならないが、このようにして芯材の表面に微粒
子を貼着した場合には、長期の使用により微粒子が徐々
に脱落しで使用に耐えなくなる問題が生じる。

他方、本出願人は超塑性材よりなるワークの表面に微粒
子を埋込む方法を開発し、これを特開昭６１−１２８８
０号公報に開示した。一般に超塑性材の表面に微粒子を
埋込む場合、その埋込み量は超塑性発現温度領域での型
速度に依存するが、生産性を高めるべく型速度を上げて
微粒子を所望の突出高さになるよう埋込もうとすると、
歪速度に応じて荷重が増大し、微粒子かりん性に乏しい
セラミック材よりなる場合には粒子の破砕が主してしま
う問題がある。

（目的） 本発明はかかる問題に対し、微粒子を破砕させることな
く所望の突出高さに埋込むことのできる改良された方法
を提供することにある。

（目的を達成するための手段） すなわち本発明はこのような目的を達成するための微粒
子埋込み方法として、超塑性材よりなるワークに対しそ
の要求される表面に微細な粒子を分布させる工程と、少
なくとも該粒子と接触する側の型を、上記超塑性材によ
り決まる超塑性発現温度に加熱し、かつ超塑性を発現す
る初期速度で上記粒子に荷重を加え、ついで該荷重が上
記粒子の破砕しない範囲に設定された値に達したところ
で上記型を停止させる工程と、突出高さにより決まる時
間上記荷重を保持し続ける工程とによってワークの表面
へ微粒子を埋込むようにしたものである。

（実施例） そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて
説明する。

第１図は、超塑性合金により形成したワークの一面にセ
ラミックのようなしん性の乏しい微粒子を埋込む本発明
の一夾施例をなす加工工程を示したもので、予め所定の
形に成形した超塑性合金よりなるワーク１の上面に、粒
径の揃ったセラミ・νり等よりなる微粒子２を均一に分
散し、ざらに必要に応じてはこれらを粘着剤により仮付
けした後、室温に維持した下型３の上に微粒子付着面を
上（こしてワーク１を載置する（第１図（ａ））。

ついでこの合金の超塑性発現温度領域内の温度Ｔに加熱
した上型４を、この合金が超塑性能を発揮する１０−４
〜１０−２ｍｍ／ｓｅｃの初期歪速度Ｖをもって微粒子
２の上からほぼ垂直に加圧下降させると、ワーク１の上
面は上型４からの熱伝導作用と輻射作用を受けて加熱さ
れ、超塑性発現温度領域に達して塑性流動性を示し、加
圧された微粒子２の下半を自らの上面に圧入させる（第
１図（ｂ　））。

そして、所定の荷重Ｐ、つまり微粒子２が破砕すること
のない例えば３００ｋｃ＋の荷重Ｐに達したところで上
型４の下降を停止させ、ざらにこの状態で、微粒子２の
突出高ざｈが所望の値をなすような予め実験により求ま
る設定時間Ｔのｎそのまま負荷をかけ続（すると、微粒
子２はワークの上面に高ざｈの突起を残して埋没し、つ
いで超塑性合金よりなるワーク１の上面部分が抵抗の弱
い方へと流動すると、粒子２の圧入により生じた微粒子
２とワーク１の間の隙間６（第２図（ｂ））が埋められ
、これによって微粒子２の下半は包われるようにしてワ
ーク１の体内に強固に固定される（第２図（Ｃ））。

ところで、以上は板状ワーク１の上面のみを加熱してそ
こに定圧成形法をもって微粒子２を埋込むようにした本
発明の一方法についての説明であるが、超塑性発現温度
に加熱した型内でワークを一定の型速度で加工し、つい
で所定の荷重になったところで荷重を所定の時間保持す
ることにより、ワークの成形とその表面への微粒子埋込
みを同時に行うようにすることもできる。

また、ロール状ワーク１１の表面にしん牲の乏しい微粒
子２１Ｆｒ埋込む場合には、第３図に示したように断面
半円形状をなす上下の型１３．１３を用い、これらを合
金の超塑性発現温度Ｔに加熱した上、ワーク１１の周面
もしくは型１３．１３の内面に仮付けした微粒子２１Ｆ
ｒ初期設定歪速度Ｖをもって加圧圧縮し、ついで設定し
た荷重Ｐになったところでそのまま設定時間Ｔの間この
荷重Ｐをかけ続けてワーク１１の表面に微粒子２を埋込
むようにすればよい。

ざらに、軸受のような筒状ワーク２１の内面に微細な粒
子２を埋設する場合には、第４図に示したように、軸方
向に加圧することにより径方向に膨出するような耐熱性
素材よりなる中子２３もしくは、設定温度Ｔ領域におい
て径方向に膨出する習性を付与した形状記憶合金よりな
る中子を用い、これを合金の超塑性発現温度Ｔに加熱し
、かつ径方向に膨出古せ、ついで所定の荷重Ｐになった
ところで設定時間Ｔの間そのままの状態を保持して筒状
ワーク２１の内面に粒子２を圧入するようにすればよい
。

［笑施例１コ ２１．５重量％のＡｌ２．０．５重量％のＣｕ、０．０
１重量％のＭ９を含む残部がＺｎよりなる平均結晶粒径
力１．００ｕｍのＺｎ−Ａｌ系共折微細結晶粒超塑牲合
金により形成した厚さ３ｍｍ、−辺の長さ１３ｍｍの角
形板状素材の表面に、平均粒径ｄが＋１５０μｍのＳｉ
Ｃよりなる砥粒を分散密度ρ（分散重量）が０．１５ｍ
ｇ／ｍｍ２になるように均一に分散し、砥粒が素材の表
面に２２ｕｍの高さで突出するよう目標を設定した上、
上型、っまり砥粒と接触する側の型の温度Ｔを２５０℃
（５２３°Ｋ）、荷重Ｐを８００　ｋｇｆ　（７，８に
Ｎ）、この荷重Ｐになるまでの初期型速度Ｖを１．６７
ｘ　１０−２ｍｍ／５ｅｃ（１，０ｍｍ／ｍｉｎ　）に
設定し、ざらに設定荷重Ｐになったところで型を停止し
て、６０秒間その荷重を保持して加工を行なったところ
、得られた砥粒の平均突出高さｈは２２．　ｌ　ｕ　ｍ
で、砥粒の破砕が生じることなく当初の目標に近い精度
をもって素材上に砥粒を埋設させることができた。

［笑施例２］ 粒径が１．００ｕｍのＺ　ｎ　−２１，５％Ａ　ｕ　−
０，５％Ｃｕ　−０，０１％Ｍ９合金（三井金属鉱業（
株）製の５ＰＺ）よりなる１３Ｘ１３ｘ３ｍｍの角板を
試験片としで用い、この上に、＋１５０、＋２５０μｍ
の粒径にふるい分けした市販のＳｉＣ及びＡｌ２Ｏ２よ
りなる研磨用砥粒をそれぞれ分散荷重が０．１５ｍｑ／
ｍｍ２となるように分散し、その上で２５０℃（５２３
°に）に加熱した型に種々の初期速度■と負荷時間Ｔを
与えて素材表面に砥粒を埋設する実験を行なったところ
、第５図に見られるように、初期速度Ｖの増加に伴い分
散加工時の荷重Ｐレベルが増加することがわかり、初期
速度ｖｔ１．６７ｘ　１０−２ｍｍ／　ｓｅｃ　、設定
荷重２．９ｋＮ　ｔ　６０秒保持して加工した場合の突
出高ざｈは３５　ｕｍであったが、定速成形法、つまり
初期型速度■を１．８７Ｘ　１０−２ｍｍ／　ｓｅｃの
まま維持して加工した場合には、Ａｌ２Ｏ２からなる砥
粒が破砕するような１５にＮの荷重を加えなければ砥粒
を同じ突出高さに埋込むことはできなかった。

このことから第８図に見られるように、保持時間Ｔを増
加させることによつ砥粒をＳＰｚ中に深く埋込むことが
でき、また保持荷重Ｐを増加させると短時間で埋込み加
工を行なうことができることがわかり、かつＡｌ１０３
粒はＳｉ０粒に比べて破砕され易いが、定圧成形法では
２．９にＮの荷重保持によりＡ２２０３粒を破砕させる
ことなく十分に埋込むことができた。

ところで、以上は超塑性合金としてＺｎ−２１，５％Ａ
ｕ−０，５％Ｃｕ　−０，０１％Ｍ９合金を用いた例に
ついでの説明であるが、これ以外に、例えば、Ｚｎ−２
２％Ａβ、Ｃｕ−４０％Ｚｎ、Ｔｉ−６％Ａβ−４％Ｖ
、Ｎｉ基超合金（ＩＮｌｏｏ）、アルニミウム青銅、Ｆ
ｅ−２５Ｃｒ−２ＯＮｉの２相ステンレス鋼、／ｌ−６
％Ｃｕ　−０，５％Ｚｒ、Ｆｅ−１，５％Ｃ鋼、鋳鉄等
の微細結晶粒の超塑性を発現する材料についても、これ
らが最適な超塑性を示すような型温度Ｔ、初期型速度Ｖ
、荷重Ｐ及び荷重保持時間Ｔを設定することによって同
様の加工を行なうことができる。

また、本発明が対象とするしん性の乏しい他の微粒子素
材としては、上記したＳ　ｉ　Ｃ，Ａｌｌ　２０３以外
に、セラミック系としてＺｒＯ２、Ｓ！ａＮ４、超硬系
としてＷＣＸＴａＣ，ＴｉＮ、　Ｔｉｅ、ウィスカとし
てＣウィスカ、ＳｉＣウィスカ、Ｓｉ３Ｎ、ウィスカ、
アモルファスとしてアモルファス粉（粒径１１００ｑ程
度のもの）、アモルファス繊維、短繊維としてガラスフ
ァイバー、Ｃファイバー、Ｂファイバー、Ｗファイバー
、固体潤滑剤用としてＭｏＢ２、テフロン、ＢＮを使用
することができ、ざらに活往炭等をも使用することがで
きる。

ざらに、このような定圧成形法により超塑性合金の表面
にセラミック、超硬、ウィスカ、アモルファス、短繊維
等の微細粒子を埋込むことによって得られた部材は、プ
リンタ、軽印刷機、自動販売機用の紙送りローラやロボ
ットハンドのつかみ部等に適用することができるほか、
微粒子に’ＭｏＳ、テフロンＢＮを使用することにより
オイルレス軸受として構成することもできる。

（効果） 以上述べたように本発明によれば、あらかじめ成形され
た超塑性材よりなるワークの表面に微細な粒子を分布す
るとともに、少なくともこの粒子と接触する側の型を超
塑性発現温度に加熱しつつ一定の型速度で加工し、つい
で低い荷重を一定時間保持して粒子をワークの表面に埋
込むようにしたので、埋込むべき粒子が脆い場合でも、
これを破砕することなくこれを正確な突出高さをもって
ワークの表面に埋込むことができる。

しかも埋込まれた粒子は、埋込み過程においで生じるワ
ーク表面の塑性流動により周囲を強固に包持されるため
、長期にわたっても脱落することなく使用に供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＸｂ）は本発明方法に基づく微細粒子の埋込
み工程を示した図、第２図（ａ）乃至（Ｃ）は粒子の埋
込み過程の状態を示した図、第３．４図はいずれも本発
明方法に使用される変形型の概要を示した斜視図、第５
図は荷重と初期型速度の関係を示す図、第６図は突出高
さに及ぼす荷重保持時間の影響を示す図である。 １．１］、２１・・・・ワーク ２・・・・微細粒子 ３．１３．２３・・・・型 出願人　オリエント時計株式会社 代理人　弁理士　西　川　贋　治 第１図 （ａ）　　　（ｂ）　　　（ｃ） 第５図 第６図 保椅時間Ｔ　ｓｅＣ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超塑性材よりなるワークに対しその要求される表面に
   微細な粒子を分布させる工程と、少なくとも該粒子と接
   触する側の型を、上記超塑性材により決まる超塑性発現
   温度に加熱し、かつ超塑性を発現する初期速度で上記粒
   子に荷重を加え、ついで該荷重が上記粒子の破砕しない
   範囲に設定された値に達したところで上記型を停止させ
   る工程と、突出高さにより決まる時間上記荷重を保持し
   続ける工程とよりなるワーク表面へ微粒子を埋込む方法
   。