JPS6324072B2 - - Google Patents
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- JPS6324072B2 JPS6324072B2 JP9058583A JP9058583A JPS6324072B2 JP S6324072 B2 JPS6324072 B2 JP S6324072B2 JP 9058583 A JP9058583 A JP 9058583A JP 9058583 A JP9058583 A JP 9058583A JP S6324072 B2 JPS6324072 B2 JP S6324072B2
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Classifications
-
- 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
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
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- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
- C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金
の表面処理に関するもので、高密度エネルギー源
を用いて基材表面に優れた耐摩耗性を有する初晶
シリコン粒子を分散させた高シリコン過共晶アル
ミニウム合金層を、形成したアルミニウム製摺動
部材及びその製造方法に係るものである。
の表面処理に関するもので、高密度エネルギー源
を用いて基材表面に優れた耐摩耗性を有する初晶
シリコン粒子を分散させた高シリコン過共晶アル
ミニウム合金層を、形成したアルミニウム製摺動
部材及びその製造方法に係るものである。
アルミニウム又はアルミニウム合金は鉄系材料
に対し、比重が低い、熱伝導性がよい、融点が低
く作業性がよい、機械加工性がよいなどの利点を
持つている反面、摺動部材として使用する場合に
は、鉄系材料と較べ耐摩耗性耐スカツフイング性
に劣るという欠点をもつているため、摺動部材と
して用いられる分野への適用が限られる。また、
耐摩耗性を付与した鋳造アルミニウム合金とし
て、初晶シリコンを微細に分散させた高シリコン
過共晶アルミニウム合金があり、これはアルミニ
ウム合金中、熱膨張係数が最小で且つ耐摩耗性に
優れた材料であるため、燃費改善の見地から、軽
量化を目的に、耐摩耗性を要求される自動車部品
のピストン、クラクケース、シリンダ、シリンダ
ライナ、シリンダブロツク等に従来の鉄系材料に
代えて用いられているが、鋳造による高シリコン
過共晶アルミニウム合金は初晶シリコンの偏析に
よる応力不均一、切削性の悪化、更には鋳造欠陥
が出やすい、初晶シリコン粒子を微細化するため
の改良処理が必要である等、他のアルミニウム合
金に比し、製造が著しく困難であるので、種々の
優れた特性を有するにも拘らず適用範囲が限られ
ているのが現状である。
に対し、比重が低い、熱伝導性がよい、融点が低
く作業性がよい、機械加工性がよいなどの利点を
持つている反面、摺動部材として使用する場合に
は、鉄系材料と較べ耐摩耗性耐スカツフイング性
に劣るという欠点をもつているため、摺動部材と
して用いられる分野への適用が限られる。また、
耐摩耗性を付与した鋳造アルミニウム合金とし
て、初晶シリコンを微細に分散させた高シリコン
過共晶アルミニウム合金があり、これはアルミニ
ウム合金中、熱膨張係数が最小で且つ耐摩耗性に
優れた材料であるため、燃費改善の見地から、軽
量化を目的に、耐摩耗性を要求される自動車部品
のピストン、クラクケース、シリンダ、シリンダ
ライナ、シリンダブロツク等に従来の鉄系材料に
代えて用いられているが、鋳造による高シリコン
過共晶アルミニウム合金は初晶シリコンの偏析に
よる応力不均一、切削性の悪化、更には鋳造欠陥
が出やすい、初晶シリコン粒子を微細化するため
の改良処理が必要である等、他のアルミニウム合
金に比し、製造が著しく困難であるので、種々の
優れた特性を有するにも拘らず適用範囲が限られ
ているのが現状である。
本発明者等は以上の様なアルミニウム又はアル
ミニウム合金の特性に着目し、製造容易な一般的
アルミニウム又はアルミニウム合金の耐摩耗性を
要求される部分のみを、高シリコン過共晶アルミ
ニウム合金とした摺動部材の製造を試みたのであ
る。
ミニウム合金の特性に着目し、製造容易な一般的
アルミニウム又はアルミニウム合金の耐摩耗性を
要求される部分のみを、高シリコン過共晶アルミ
ニウム合金とした摺動部材の製造を試みたのであ
る。
以下に本発明の摺動部材とその製造方法を詳し
く説明する。
く説明する。
まず、表面を研摩したアルミニウム又はアルミ
ニウム合金の基材表面に高シリコン過共晶アルミ
ニウム合金層を形成するための被覆材料を、粉末
状又はペースト状の形態で被覆する。被覆材は基
材のシリコン含有量に応じて、メタリツクシリコ
ン粉又はアルミニウムとシリコンの合金粉又はア
ルミニウムとシリコン混合粉が使用される。被覆
材の粒度及び被覆層の厚さは、加熱源の容量と形
成すべき合金層の厚さにより決められる。被覆材
の粒度は微細な程良く、100メツシユより粗い場
合には基材との合金化が困難となるため100メツ
シユ以下の微細な粒度とする。被覆層の厚さは一
般に0.1mm乃至２mmが適当である。基材表面に高
シリコン過共晶アルミニウム合金層を形成するた
めの熱源としては、基材全体を加熱せずに表面層
のみ急速加熱し、溶融合金化を図ることができ基
材への急速冷却により初晶シリコン粒子の微細化
を図れる様な、高密度エネルギーを有するレーザ
ビーム、電子ビーム及びプラズマアークが適当で
ある。これら熱源による照射の際、該表面層への
気泡の巻き込み防止のため不活性ガス雰囲気中又
は真空中で行なうことが好ましく、例えば窒素ガ
ス、アルゴンガスが使用される。以上の処理によ
り基材表面に形成された合金層は高シリコン過共
晶アルミニウム合金と同様に硬い初晶シリコンを
分散した組織となる上、基材への熱伝導が早いた
め急速冷却となり、初晶シリコンの微細化及びマ
トリツクスの微細化も図ることができ、硬さが上
昇し、耐摩耗性の向上が図れる。
ニウム合金の基材表面に高シリコン過共晶アルミ
ニウム合金層を形成するための被覆材料を、粉末
状又はペースト状の形態で被覆する。被覆材は基
材のシリコン含有量に応じて、メタリツクシリコ
ン粉又はアルミニウムとシリコンの合金粉又はア
ルミニウムとシリコン混合粉が使用される。被覆
材の粒度及び被覆層の厚さは、加熱源の容量と形
成すべき合金層の厚さにより決められる。被覆材
の粒度は微細な程良く、100メツシユより粗い場
合には基材との合金化が困難となるため100メツ
シユ以下の微細な粒度とする。被覆層の厚さは一
般に0.1mm乃至２mmが適当である。基材表面に高
シリコン過共晶アルミニウム合金層を形成するた
めの熱源としては、基材全体を加熱せずに表面層
のみ急速加熱し、溶融合金化を図ることができ基
材への急速冷却により初晶シリコン粒子の微細化
を図れる様な、高密度エネルギーを有するレーザ
ビーム、電子ビーム及びプラズマアークが適当で
ある。これら熱源による照射の際、該表面層への
気泡の巻き込み防止のため不活性ガス雰囲気中又
は真空中で行なうことが好ましく、例えば窒素ガ
ス、アルゴンガスが使用される。以上の処理によ
り基材表面に形成された合金層は高シリコン過共
晶アルミニウム合金と同様に硬い初晶シリコンを
分散した組織となる上、基材への熱伝導が早いた
め急速冷却となり、初晶シリコンの微細化及びマ
トリツクスの微細化も図ることができ、硬さが上
昇し、耐摩耗性の向上が図れる。
以上の様に、本発明は熱源の照射によつても何
らその基材の特性を失うことはないため、表面層
の優れた耐摩耗性と基材としてのアルミニウム又
はアルミニウム合金の特性を併わせ持つ優れたア
ルミニウム製摺動部材を得ることができた。
らその基材の特性を失うことはないため、表面層
の優れた耐摩耗性と基材としてのアルミニウム又
はアルミニウム合金の特性を併わせ持つ優れたア
ルミニウム製摺動部材を得ることができた。
以下に本発明の実施例を説明する。
実施例
表面を＃240エメリー紙で研摩したAC4B合金
を基材とし、被覆材として250メツシユ以下のメ
タリツクシリコン粉末を使用した。被覆層厚さは
1.0mmとした。熱源としてCO2レーザを用いてN2
ガス雰囲気中、レーザ出力1.2kw、ビーム径３mm
φ及び走査速度50mm／minの条件で処理を施し
た。その結果得られた高シリコン過共晶アルミニ
ウム合金層は、第１図の金属顕微鏡写真に示すよ
うに0.15mmの厚さで形成されていた。
を基材とし、被覆材として250メツシユ以下のメ
タリツクシリコン粉末を使用した。被覆層厚さは
1.0mmとした。熱源としてCO2レーザを用いてN2
ガス雰囲気中、レーザ出力1.2kw、ビーム径３mm
φ及び走査速度50mm／minの条件で処理を施し
た。その結果得られた高シリコン過共晶アルミニ
ウム合金層は、第１図の金属顕微鏡写真に示すよ
うに0.15mmの厚さで形成されていた。
摩耗試験は第２図に示す如き往復動摩耗試験機
を使用した。相手材として先端をバレル形状とし
た硬質クロムメツキピンｂを用いた。ピンｂ及び
本発明によるアルミニウム製摺動部材の平板試験
片ａは共に研摩加工により約1μRZの仕上げあら
さとしたものである。荷重は10kgf、速度毎分
600サイクル、摩擦距離3000m及び潤滑は油圧軸
受油を用いて行なつた。摩耗量はあらさ計により
その凹量で求めた。比較材として過共晶Al―17
％Siの合金、本発明の基材であるAC4B及び
FC25相当鋳鉄材を供試した。試験結果は第３図
に示す如く、本発明による摺動部材は過共晶Al
―17％のSi合金を上廻る摩耗特性を示しており、
試験片ａ自身及び相手ピンｂの摩耗も少ないこと
が明らかである。
を使用した。相手材として先端をバレル形状とし
た硬質クロムメツキピンｂを用いた。ピンｂ及び
本発明によるアルミニウム製摺動部材の平板試験
片ａは共に研摩加工により約1μRZの仕上げあら
さとしたものである。荷重は10kgf、速度毎分
600サイクル、摩擦距離3000m及び潤滑は油圧軸
受油を用いて行なつた。摩耗量はあらさ計により
その凹量で求めた。比較材として過共晶Al―17
％Siの合金、本発明の基材であるAC4B及び
FC25相当鋳鉄材を供試した。試験結果は第３図
に示す如く、本発明による摺動部材は過共晶Al
―17％のSi合金を上廻る摩耗特性を示しており、
試験片ａ自身及び相手ピンｂの摩耗も少ないこと
が明らかである。
以上の様に本発明によれば、アルミニウム又は
アルミニウム合金を摺動部材として使用するに際
し、部材全体を製造困難な高シリコン過共晶アル
ミニウム合金とする必要はなく、耐摩耗性を要求
される摺動部分のみに、容易に該合金層を形成す
ることが可能である。基材は製造容易なアルミニ
ウム又はアルミニウム合金或は繊維強化したアル
ミニウム、又は、その合金等を用いればよく、経
済的に極めて有利であり、広範囲の分野への適用
が期待できる。
アルミニウム合金を摺動部材として使用するに際
し、部材全体を製造困難な高シリコン過共晶アル
ミニウム合金とする必要はなく、耐摩耗性を要求
される摺動部分のみに、容易に該合金層を形成す
ることが可能である。基材は製造容易なアルミニ
ウム又はアルミニウム合金或は繊維強化したアル
ミニウム、又は、その合金等を用いればよく、経
済的に極めて有利であり、広範囲の分野への適用
が期待できる。
第１図は本発明によつて得られた高シリコン過
共晶アルミニウム合金層の金属顕微鏡写真。第２
図は往復動摩耗試験機の概略図。第３図は実施例
の摩耗試験結果を示す。 ａ……試験片、ｂ……相手ピン、ｃ……荷重装
置。
共晶アルミニウム合金層の金属顕微鏡写真。第２
図は往復動摩耗試験機の概略図。第３図は実施例
の摩耗試験結果を示す。 ａ……試験片、ｂ……相手ピン、ｃ……荷重装
置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表
面のみに初晶シリコンを微細に分散させた高シリ
コン過共晶アルミニウム合金層を形成したアルミ
ニウム製摺動部材。 ２ アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表
面に100メツシユ以下の微細な粒度のメタリツク
シリコン粉又はアルミニウムとシリコンの合金粉
又はアルミニウムと、メタリツクシリコンの混合
粉を被覆し、該被覆層に、高密度エネルギーを持
つ熱源のレーザビーム、電子ビーム、プラズマア
ーク等を照射して被覆材と基材表面のみを溶融さ
せることにより基材表面と前記被覆材のシリコン
とを合金化せしめ、表面層のみ、初晶シリコンを
微細に分散させた高シリコン過共晶アルミニウム
合金にすることを特徴とするアルミニウム製摺動
部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9058583A JPS59219468A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | アルミニウム製摺動部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9058583A JPS59219468A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | アルミニウム製摺動部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59219468A JPS59219468A (ja) | 1984-12-10 |
| JPS6324072B2 true JPS6324072B2 (ja) | 1988-05-19 |
Family
ID=14002520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9058583A Granted JPS59219468A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | アルミニウム製摺動部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59219468A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4746540A (en) * | 1985-08-13 | 1988-05-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for forming alloy layer upon aluminum alloy substrate by irradiating with a CO2 laser, on substrate surface, alloy powder containing substance for alloying and silicon or bismuth |
| JPH024981A (ja) * | 1988-06-23 | 1990-01-09 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | セラミックス被覆方法 |
| DE19639480A1 (de) * | 1996-09-26 | 1998-04-02 | Guenter Hackerodt | Verfahren zur Innenbeschichtung von Zylinder-Laufflächen, insbesondere von Aluminium-Laufflächen |
| DE19643029A1 (de) * | 1996-10-18 | 1998-04-23 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Beschichten eines aus einer Aluminium-Legierung bestehenden Bauteils einer Brennkraftmaschine mit Silicium |
| DE19733204B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium Legierung, Spritzpulver zu deren Herstellung sowie deren Verwendung |
| DE19733205B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung für eine Zylinderlauffläche einer Hubkolbenmaschine aus einer übereutektischen Aluminium/Siliziumlegierung, Spritzpulver zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| KR100815282B1 (ko) * | 2000-02-28 | 2008-03-19 | 바우 알루미늄 아게 | 표면-합금화된 원통형, 부분 원통형 또는 중공 원통형 구조 부재 |
-
1983
- 1983-05-25 JP JP9058583A patent/JPS59219468A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59219468A (ja) | 1984-12-10 |
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