JPS6376862A - 表面硬化層を有するアルミニウム部材 - Google Patents

表面硬化層を有するアルミニウム部材

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JPS6376862A
JPS6376862A JP21876486A JP21876486A JPS6376862A JP S6376862 A JPS6376862 A JP S6376862A JP 21876486 A JP21876486 A JP 21876486A JP 21876486 A JP21876486 A JP 21876486A JP S6376862 A JPS6376862 A JP S6376862A
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JP
Japan
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aluminum
layer
hardened
surface layer
metal
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JP21876486A
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English (en)
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Yasuaki Isobe
磯部 保明
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は表面硬化層をもつアルミニウム部材に関するも
ので、アルミニウム製品を使用する種々の産業分野で利
用できる。
〈従来の技術) 表面硬化層をもつアルミニウム部材としては、アルマイ
ト処理でアルミニウム酸化物層をもつもの、金属溶射法
により得られる鉄−クロミウム溶射層をもつもの、クロ
ミウムめっき層をもつもの、シナール処理により得られ
る銅またはインジウムの金属開化合物層をもつもの等が
知られている。
(本発明によって解決される問題点) しかしアルミニウムの表面に、チタニウム、クロミウム
、ニッケルおよびコバルトのアルミニウム金属間化合物
を含む硬化層をもつアルミニウム部材は知られていない
本発明はアルミニウム母材と一体性がよいチタニウム、
クロミウム、ニッケルおよびコバルトのアルミニウム金
属間化合物を含む硬化層をもつアルミニウム部材を提供
することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明の表面硬化層を有するアルミニウム部材は、少な
くとも表面の一部に、チタニウム、クロミウム、ニッケ
ルおよびコバルトの各アルミニウム金属間化合物の1種
または2種以上を含む表面硬化層を有するアルミニウム
あるいはアルミニウム合金を母材とすることを特徴とす
る。
本発明の表面硬化層を有するアルミニウム部材は棒材、
板材あるいは容器状等所定の形状をもつ。
本発明のアルミニウム部材を構成する母材としては、純
アルミニウムまたはアルミニウム合金が使用できる。
表面硬化層は、チタニウム、クロミウム、ニッケルおよ
びコバル1への各アルミニウム金属間化合物の1種また
は2種以上を含む層である。この表面硬化層はアルミニ
ウム部材の一部表面に形成されているものでも全表面に
形成されているものでもよい。アルミニウム金属間化合
物としてはA13T+、Al xNi、Alzcrおよ
びAl5C02を挙げることができる。これらアルミニ
ウム金属間化合物は母材金属の表面部分を構成あるいは
表面部分に分散して表面硬化層を形成している。
表面硬化層の厚さとしては少なくとも2μ程度が好まし
い。
本発明の表面硬化層を有するアルミニウム部材は次の方
法により得られる。まず、母材金属で目的とするアルミ
ニウム部材のもつ所定の形状に加工する。次ぎに、表面
硬化層を必要とする表面部分のみに、得ようとする金属
間化合物を構成する金属の表面被膜を形成する。づ゛な
わち、チタニウム、クロミウム、ニッケル、コバルトま
たはそれらを2種以上含む金属の表面被膜を形成する。
この表面被膜の形成には真空蒸着等の物理的被膜形成法
(PVD)を採用するのが好ましい。これは母材表面に
強固なる付着力の金属被膜が形成できるからである。P
VDとしては上記した真空蒸着以外にスパッタリング、
イオンブレーティング青の手法を採用できる。4にお、
PvDにおいてアルミニウム母材表面に金属の表面被膜
を形成する前にアルゴンスパッタリング等でエツチング
を行いアルミニウム母材表面のアルミニウム酸化物を除
去してもJ:いし、また該アルミニウム酸化物は除去1
.なくてもよい。なお、母材表面に酸化物が介在するこ
となく金属の表面被膜が得られるのであればPVD以外
の方法例えばメッキ法等の化学的被膜形成方法で金属の
表面被膜を形成してもよい。
アルミニウム母材表面に金属被膜を形成した後、この金
属被膜をもつ表面部分を加熱し、金属被膜の金属元素を
母材中に拡散させる。加熱温度は約450℃以上、母材
金属の溶融温度以下で行うのが実用的である。加熱時間
は被膜金属が拡散づるのに必要とする時間である。一般
的に加熱温度が高いと拡散速度が早くなり加熱時間は短
くてよい。
−例として純アルミニウム板の表面に真空蒸着で8μm
厚さのチタニウム表面被膜を形成したときの600℃に
おける加熱時間と生成する表面硬1ヒ膜層(化合物層)
の厚さとの関係線図を第1図に示す。表面硬化膜層の厚
さは時間の経過とともに厚くなるが膜生成速度は関門と
ともに遅くなる傾向にある。なJ3、一部の被膜金属が
拡散せずに残っているものでも目的によっては使用でき
る。また、残った被膜金属は後で機械的あるいは化学的
に除去しても良い。アルミニウムfJ材中に拡散した金
属元素は母材金属のアルミニウムと化合してアルミニウ
ム金属間化合物を形成する。すなわち△+ 31’ i
 、 A I 3 N i 、△IzCrおよびA19
C02等のチタニウム、クロミウム、ニッケルおよびコ
バルトのアルミニウム金属間化合物の1種または2種以
上が形成される。そしてこれら金属間化合物を含む層が
表面硬化層となる。
〈発明の効果) 本発明の表面硬化層を有するアルミニウム部材の表面硬
化層の硬さは、マイクロビッカース硬度Hvで/100
〜810程度である。アルミニウム母材の硬度がHV4
0〜180であるから、表面硬化層の硬度は十分に高い
といえる。
本発明の表面硬化層を有するアルミニウム部材はその表
面硬化層が有効に作用するアルミニウム製の摺動部材、
耐摩耗部材として使用できる。
(実施例1) @(3cm、横3cm、高さ1amのJIS  A10
50pA格の純アルミニウムブロック材を真空蒸着装置
の真空室に入れブロック材の表面にチタニウムを真空蒸
着した。これにより、ブロック材の一表面に〜さ3μm
のチタニウム表面被膜が19られた。
次ぎに、このブロック材を加熱炉に入れ、アルゴン雰囲
気中で600℃で1時間加熱処理した。なお、このブロ
ック材の溶融温度は約650℃である。これにより第2
図に断面顕微鏡写真で示す金属組織をもつ本発明の表面
硬化−を有するアルミニウム部材を得た。第1図の上方
の白い薄い帯状のものが表面硬化層でその下の黒い多数
の点がある部分が母材金属の組織である。この表面硬化
層の厚さは約6μmであった。次ぎに、この表面硬化層
をX線回折にかけ表面硬化層を構成している化合物を分
析した。X線としては銅のにα線を使用した。得られた
X線回折の2θとX線強度との関係線図を第3図に示す
。なお、第3図中の各ピークに該当する化合物を化学式
で示した。このX線回折線図より表面硬化層がアルミニ
ウムチタニウム(Al3Ti)であるのが確認された。
なお、金属アルミニウムのピークは母材のアルミニウム
金属のものであると思われる。
次ぎに、マイクロビッカース硬度計でこの表面硬化層の
硬度を断面の方向より測定した。この結果表面硬化層の
硬度はH■470と測定された。
ちなみに母材の純アルミニウムの硬度はHv43、チタ
ニウム金屑の硬度はHv180であった。
次ぎにこのアルミニウム部材の耐摩耗性をみるために、
第4図に摩耗試験の概要を示す様に、外径25.6rn
m、内径20.0mmの焼入れ焼もどし処理をした工具
鋼製の相手材Tを100mm/secで回転し、木実絶
倒のアルミニウム部材の中央に直径13.5mmの貫通
孔をあ【プたものを試験片Sとして4ka/cm2の加
重Pをか【プ無潤滑で5分間摺動させ、試験片の摩耗量
を測定した。また、比較のために同じアルミニウム部材
の表面に硬質アルマイ1〜被膜、無fIr!解ニッケル
めっき被膜、クロミウムめっぎ被膜をそれぞれ形成した
試験片を作り、同じ摩耗条件で摺動させ、各摩耗量を測
定した。結果を第5図の棒グラフに示す。第5図に示す
ように本実施例で得られたアルミニウム部材はアルマイ
ト被膜をもつアルミニウム部材と同程度の優れた低い摩
耗層を示した。
(実施例2) 縦3cm、横3cm、高さ1cmのJIS  A606
1規格のアルミニウム合金ブロック材をイオンブレーテ
ィング装置の真空室に入れブロック材の表面にニッケル
をイオンブレーティングした。これにより、ブロック材
の一表面に厚さ8μn1のニッケル表面1!膜が1qら
れた。次ぎに、このブロック材を加熱炉に入れ、アルゴ
ン雰囲気中で550℃で4時間加熱処理した。なお、こ
のブロック材の溶融温度は582〜652℃である。こ
れにより第6図に断面顕微鏡写真で示す金属組織をもつ
本発明の表面硬化層を有するアルミニウム部材を得た。
第6図の上方の灰色の帯状のものが表面硬化層でその下
の黒い多数の点がある部分が母材金属の組織である。こ
の表面硬化層の厚さは約25μmであった。次ぎに、こ
の表面硬化層をX線回折にかけ表面硬化層を構成してい
る化合物を分析した。X線としては銅のにα線を使用し
た。得られたxr;s回折の20とX線強度との関係線
図(図示せず)より表面硬化層がアルミニウムニッケル
(AliNi)であることがわかった。
次ぎに、マイクロビッカース硬度計でこの表面硬化層の
硬度を断面の方向より測定した。この結果表面硬化層の
硬度はf−1v610とよ11定された。
ちなみにBJ材のこのアルミニウム合金のの硬度はトI
V125、クロミウム金属の硬度はl−1v 300で
あった。
(実施例3) 実施例1と同じ純アルミニウムブロック材をイオンブレ
ーティング装置の真空室に入れブロック材の表面にクロ
ミウムをイオンブレーティングした。これにより、ブロ
ック材の一表面にj9さ4μ【nのクロミウム表面被膜
がi!7られた。次ぎに、このブロック材を加熱炉に入
れ、アルゴン雰囲気中で610 ’Cで4 ff5問加
熱処理した。これにより第7図に断面顕微鏡写真で示す
金属!I織をもつ本発明の表面硬化層を有するアルミニ
ウム部材を19だ。
第1図の上方の灰色の波状のものが表面硬化層でその下
の黒い多数の点がある部分が母材金属の組織である。こ
の表面硬化層の厚さは約20μmであった。次ぎに、こ
の表面硬化層をX線回折にがけ表面硬化層を構成してい
る化合物を分析した。
X線としては銅のにα線を使用した。得られたX線回折
の2θとX41強度との関係線図(図示せず)より表面
硬化層がアルミニウムクロミウム(Alt Cr>であ
ることがわかった。
次ぎに、マイクロビッカース硬度計でこの表面硬化層の
硬度をlli面の方向より測定した。この結果表面硬化
層の硬度は1]V 640と測定された(実施W44) 実施例1と同じ純アルミニウムブロック材をイオンブレ
ーティング装置の真空室に入れブロック材の表面にコバ
ルトをイオンブレーティングした。
これにより、ブロック材の一表面に厚さ8μmのコバル
ト表面被膜が得られた。次ぎに、このブロック材を加熱
炉に入れ、アルゴン雰囲気中で610℃で4時間加熱処
理した。これにより第8図に断面顕微鏡写真で示す金属
組織をもつ本発明の表面硬化層を有するアルミニウム部
材を桁た。第8図の上方の白色とその下にある黒い帯状
のものが表面硬化層であり、さらにその下の黒い多数の
点がある部分が母材金属の組織である。この表面硬化層
の厚さは約10μmであった。次ぎに、この表面硬化層
をX線回折にかけ表面硬化層を構成している化合物を分
析した。Xaとしては銅のにα線を使用した。1りられ
たX線回折の2θとX線強度との関係線図(図示せず)
より表面硬化層がアルミニウムコバルト(A I 9 
Co t )であることがわかった。
次ぎに、マイクロごッカース硬度耐でこの表面硬化層の
硬度を断面の方向より測定した。この結果表面硬化層の
硬度はHV 800と測定された。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のアルミニウム部材の製造工程における
加熱1間と得られる化合物層の厚さとの関係を示?1I
I2図、第2図は実施例1で1qられた表面硬化層の金
属組織を示す顕微鏡写真図、第3図は実施例1の表面硬
化層のX線回折線図、第4図は摩耗試験の様子を示す試
験概略図、第5図は表面硬化層の種類と摩耗量の関係を
示すグラフ、第6図は実施例2で得られた表面硬化層の
金属組織を示す顕微鏡写真図、第7図は実施例3で得ら
れた表面硬化層の金1i1[1織を示ず顕微鏡写真図、
第8図は実施例4で得られた表面硬化層の金属組織を示
を顕微鏡写真図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも表面の一部に、チタニウム、クロミウ
    ム、ニッケルおよびコバルトの各アルミニウム金属間化
    合物の1種または2種以上を含む表面硬化層を有するア
    ルミニウムあるいはアルミニウム合金を母材とすること
    を特徴とする表面硬化層を有するアルミニウム部材。
  2. (2)アルミニウム金属間化合物はAl_3Ti、Al
    _3Ni、Al_2CrおよびAl_9Co_2である
    特許請求の範囲第1項記載の表面硬化層を有するアルミ
    ニウム部材。
JP21876486A 1986-09-17 1986-09-17 表面硬化層を有するアルミニウム部材 Pending JPS6376862A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01184268A (ja) * 1988-01-14 1989-07-21 Kobe Steel Ltd 高耐食性A1−Ti合金蒸着めっき製品およびその製造方法
US5843473A (en) * 1989-10-20 1998-12-01 Sequus Pharmaceuticals, Inc. Method of treatment of infected tissues
JP2007139869A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
JP2013058535A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板、パワーモジュール用基板の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール

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