JPWO2008090662A1 - Metal surface treatment method - Google Patents

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一男 澤口
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Abstract

【課題】簡単かつ容易に、しかも能率よく、種々の母材金属の表面に種々の金属を合金状態として確実に接合する。【解決手段】金属の表面処理方法は、母材金属1の表面に、母材金属1と異なる金属粒である異種金属粒2をショットピーニングして、母材金属1の表面に異種金属膜3を設けるショットピーニング工程と、ショットピーニング工程で異種金属膜3を設けた母材金属1の表面に電子ビーム4を照射して異種金属膜3と母材金属1とを結合する電子線照射工程とからなる。【選択図】図1Kind Code: A1 Various types of metals are reliably bonded in an alloy state to the surface of various base metals simply and easily and efficiently. A surface treatment method of a metal includes shot metal peening of different metal particles 2 which are different from the base metal 1 on the surface of the base metal 1, and dissimilar metal film 3 on the surface of the base metal 1. A shot peening process in which the dissimilar metal film 3 is provided in the shot peening process; Consists of. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、母材金属の表面に異種金属を接合して金属表面を処理する方法に関する。   The present invention relates to a method for treating a metal surface by bonding a dissimilar metal to the surface of a base metal.

金属は、表面処理をして、その表面状態を用途に最適な状態に処理している。たとえば、表面を硬化し、あるいは摩擦係数を小さくして耐摩耗性を向上し、さらに、表面に絶縁層を設けて金属表面を絶縁している。金属の表面処理方法として、メッキ、溶射、浸炭等の方法が開発されている。メッキは、種々の薬品を使用することから廃液処理に手間がかかる欠点がある。また、溶射は、金属粉末を溶融状態に加熱して母材金属の表面に吹き付けるので装置が大がかりとなり、簡単に表面処理するのが難しい。また、浸炭は、特定の元素しか母材金属に浸透できず、また処理にも手間がかかる欠点がある。これらの表面処理の欠点を解消する方法として、母材金属の表面に金属粉末を供給し、金属粉末に電子ビームを照射して金属粉末を母材金属に合金化する方法が開発されている。(特許文献1参照)
特開2000−216310号公報
The metal is subjected to a surface treatment to treat the surface state to an optimum state for the application. For example, the surface is hardened or the friction coefficient is reduced to improve wear resistance, and an insulating layer is provided on the surface to insulate the metal surface. As metal surface treatment methods, methods such as plating, thermal spraying, and carburizing have been developed. Since plating uses various chemicals, there is a drawback that it takes time to process waste liquid. Further, since the thermal spraying heats the metal powder to a molten state and sprays it on the surface of the base metal, the apparatus becomes large and difficult to perform the surface treatment easily. In addition, carburization has a drawback that only specific elements can penetrate the base metal, and the processing is troublesome. As a method for solving these drawbacks of surface treatment, a method has been developed in which metal powder is supplied to the surface of a base metal, and the metal powder is irradiated with an electron beam to alloy the metal powder with the base metal. (See Patent Document 1)
JP 2000-216310 A

特許文献1は、母材金属の表面にモリブデンを主とする金属粉末層を設け、この金属粉末層にレーザーあるいは電子ビームを照射して、粉末層を融点以上に加熱する方法を記載する。この方法は、モリブデンを主とする金属の接合界面近傍で良好な接合境界層を形成して、母材金属の表面に金属粉末層の金属を接合する。この方法は、母材金属の表面にモリブデンを含む金属粉末層を特定の厚さに均一に設けるのが難しい。金属粉末層が均一に設けられないと、電子ビームを照射して理想的な状態で表面層を設けることができない。金属粉末層の厚さにむらがあると、電子ビームの照射エネルギーの調整が難しい。金属粉末層の厚さによって、これを母材金属に接合するための電子ビームのエネルギー密度が異なるからである。さらに、この特許文献1は、モリブデンを主とする金属の粉末を溶射して母材金属の表面に吹き付ける技術も記載している。この方法は、表面部が融点以上に加熱された粒子が母材金属の表面に衝突して、母材金属の表面にモリブデンを主とする金属が溶接される。ただ、溶射による表面処理は、モリブデンなどの金属を強く母材金属の表面に結合するのが難しい。   Patent Document 1 describes a method in which a metal powder layer mainly composed of molybdenum is provided on the surface of a base metal, and the powder layer is heated to a melting point or higher by irradiating the metal powder layer with a laser or an electron beam. In this method, a good bonding boundary layer is formed in the vicinity of the bonding interface of a metal mainly composed of molybdenum, and the metal of the metal powder layer is bonded to the surface of the base metal. In this method, it is difficult to uniformly provide a metal powder layer containing molybdenum on the surface of the base metal with a specific thickness. If the metal powder layer is not provided uniformly, the surface layer cannot be provided in an ideal state by irradiation with an electron beam. If the thickness of the metal powder layer is uneven, it is difficult to adjust the irradiation energy of the electron beam. This is because the energy density of the electron beam for joining the metal powder layer to the base metal varies depending on the thickness of the metal powder layer. Furthermore, this patent document 1 also describes a technique in which a metal powder mainly composed of molybdenum is sprayed and sprayed onto the surface of the base metal. In this method, particles whose surface portion is heated to the melting point or higher collide with the surface of the base metal, and a metal mainly composed of molybdenum is welded to the surface of the base metal. However, surface treatment by thermal spraying makes it difficult to strongly bond a metal such as molybdenum to the surface of the base metal.

本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単かつ容易に、しかも能率よく、種々の母材金属の表面に種々の金属を確実に接合できる金属の表面処理方法を提供することにある。   The present invention has been developed for the purpose of solving this drawback. An important object of the present invention is to provide a metal surface treatment method capable of reliably joining various metals to the surfaces of various base metals simply, easily and efficiently.

本発明の請求項1の金属の表面処理方法は、母材金属1の表面に、母材金属1と異なる金属粒である異種金属粒2をショットピーニングして、母材金属1の表面に異種金属膜3を設けるショットピーニング工程と、ショットピーニング工程で異種金属膜3を設けた母材金属1の表面に電子ビーム4を照射して異種金属膜3と母材金属1とを結合する電子線照射工程とからなる。   In the metal surface treatment method according to claim 1 of the present invention, different types of metal particles 2, which are different from the base metal 1, are shot peened on the surface of the base metal 1, and different types of metal are treated on the surface of the base metal 1. A shot peening process in which the metal film 3 is provided, and an electron beam that couples the dissimilar metal film 3 and the base metal 1 by irradiating the surface of the base metal 1 on which the dissimilar metal film 3 is provided in the shot peening process. An irradiation step.

本発明の請求項2の金属の表面処理方法は、電子線照射して異種金属膜3と母材金属1とを合金状態に結合する。
本明細書において、「合金状態」とは、母材金属と異種金属とが合金となる状態に加えて、母材金属と異種金属とが電子ビームのエネルギーで互いに溶融状態となって結合された状態を含む意味に使用する。
In the metal surface treatment method according to claim 2 of the present invention, the dissimilar metal film 3 and the base metal 1 are bonded in an alloy state by irradiation with an electron beam.
In this specification, the “alloy state” means that the base metal and the dissimilar metal are combined in a molten state with the energy of the electron beam in addition to the state in which the base metal and the dissimilar metal are alloyed. Used to mean including state.

本発明の請求項3の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、母材金属1の表面に、母材金属1より融点の低い金属粒である異種金属粒2をショットピーニングした後、電子線照射工程において、電子ビーム4を照射して異種金属粒2を溶融して異種金属膜3を母材金属1に結合する。   In the metal surface treatment method according to claim 3 of the present invention, in the shot peening process, after dissimilar metal particles 2 having a melting point lower than that of the base metal 1 are shot peened on the surface of the base metal 1, In the line irradiation step, the different metal particles 2 are melted by irradiating the electron beam 4 to bond the different metal film 3 to the base metal 1.

本発明の請求項4の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、母材金属1の表面に、母材金属1より融点の高い金属粒である異種金属粒2をショットピーニングした後、電子線照射工程において、電子ビーム4を照射して母材金属1を溶融して異種金属膜3を母材金属1に結合する。   According to the metal surface treatment method of claim 4 of the present invention, in the shot peening process, after dissimilar metal particles 2 having a melting point higher than that of the base metal 1 are shot peened on the surface of the base metal 1, In the line irradiation step, the base metal 1 is melted by irradiating the electron beam 4 to bond the dissimilar metal film 3 to the base metal 1.

本発明の請求項5の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、異なる金属からなる複数の異種金属粒2を母材金属1の表面に噴射する。   In the metal surface treatment method according to claim 5 of the present invention, a plurality of different metal particles 2 made of different metals are sprayed onto the surface of the base metal 1 in the shot peening process.

本発明の請求項6の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、平均粒径の異なる金属粒を母材金属1の表面に噴射する。   The metal surface treatment method according to claim 6 of the present invention sprays metal particles having different average particle diameters onto the surface of the base metal 1 in the shot peening process.

本発明の請求項7の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程で異種金属膜3を設けた母材金属1の表面に、電子線照射工程で電子ビーム4を照射して異種金属膜3と母材金属1とを結合して母材金属1の表面に表面層5を設けると共に、ショットピーニング工程と電子線照射工程とを複数回繰り返して、複数の表面層5を積層する。   In the metal surface treatment method according to claim 7 of the present invention, the surface of the base metal 1 provided with the dissimilar metal film 3 in the shot peening process is irradiated with the electron beam 4 in the electron beam irradiation process to form the dissimilar metal film 3. The base metal 1 is bonded to provide the surface layer 5 on the surface of the base metal 1, and the shot peening process and the electron beam irradiation process are repeated a plurality of times to laminate the plurality of surface layers 5.

本発明の請求項8の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒2が、W、C、B、Ti、Ni、Cr、Si、Mo、Ag、Au、Ba、Be、Ca、Co、Cu、Fe、F及びフッ化物、Mg、Mn、Nb、Pt、S及び硫化物、Ta、Vの少なくとも何れかを含んでいる。   According to the metal surface treatment method of claim 8 of the present invention, in the shot peening process, the dissimilar metal particles 2 used for shot peening are W, C, B, Ti, Ni, Cr, Si, Mo, Ag, Au, Ba, Be, Ca, Co, Cu, Fe, F and fluoride, Mg, Mn, Nb, Pt, S and sulfide, Ta and V are included.

本発明の請求項9の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒2を、複数金属の合金と金属を含む化合物としている。   In the metal surface treatment method according to claim 9 of the present invention, in the shot peening process, the dissimilar metal particles 2 used for shot peening are made of a compound containing a metal alloy and a metal.

本発明の請求項10の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒2の平均粒径を、0.03μm以上としている。   In the metal surface treatment method according to claim 10 of the present invention, in the shot peening step, the average particle diameter of the dissimilar metal particles 2 used for shot peening is 0.03 μm or more.

本発明の請求項11の金属の表面処理方法は、ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒2の平均粒径を、500μm以下としている。   In the metal surface treatment method according to an eleventh aspect of the present invention, in the shot peening step, the average particle diameter of the dissimilar metal particles 2 used for shot peening is 500 μm or less.

本発明の請求項12の金属の表面処理方法は、母材金属1を、Fe、Al、Cu、鉄合金、アルミ合金、銅合金、Ag、Au、Ba、Ca、Co、F及びフッ化物、Mg、Mn、Ni、Nb、Pt、S及び硫化物、Ta、Ti、Vを含む金属、銀合金、金合金、カルシウム合金、コバルト合金、クロム合金、マグネシウム合金、マンガン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、チタン合金、バナジウム合金、焼結金属のいずれかとしている。   According to the metal surface treatment method of claim 12 of the present invention, the base metal 1 is made of Fe, Al, Cu, iron alloy, aluminum alloy, copper alloy, Ag, Au, Ba, Ca, Co, F and fluoride, Mg, Mn, Ni, Nb, Pt, S and sulfides, metals containing Ta, Ti, V, silver alloys, gold alloys, calcium alloys, cobalt alloys, chromium alloys, magnesium alloys, manganese alloys, nickel alloys, niobium alloys Tantalum alloy, titanium alloy, vanadium alloy, or sintered metal.

本発明の請求項13の金属の表面処理方法は、電子線照射工程において、異種金属膜3を設けた母材金属1に、真空中又は気体中で電子ビーム4を照射する。   In the metal surface treatment method of the thirteenth aspect of the present invention, in the electron beam irradiation step, the base metal 1 provided with the dissimilar metal film 3 is irradiated with the electron beam 4 in a vacuum or in a gas.

さらに、本発明の請求項14の金属の表面処理方法は、電子線照射工程で電子ビーム4を照射して異種金属膜3と母材金属1とを結合して、母材金属1の表面に表面層5を設けた後、表面層5の表面を研磨工程で研磨する。   Furthermore, in the metal surface treatment method according to claim 14 of the present invention, the electron beam 4 is irradiated in the electron beam irradiation step to bond the dissimilar metal film 3 and the base metal 1 to the surface of the base metal 1. After the surface layer 5 is provided, the surface of the surface layer 5 is polished in a polishing process.

さらに、本発明の請求項15の金属の表面処理方法は、母材金属1の表面に、母材金属1と異なる金属粒である異種金属粒2を母材金属1に向かって加速して衝突させて、エネルギービームのエネルギーで消失するバインダ6を介して付着して母材金属1の表面に金属粉末層9を設ける仮膜工程と、仮膜工程で金属粉末層9を設けた母材金属1の表面に電子ビーム又はレーザービーム4からなるエネルギービームを照射し、バインダ6を消失して金属粉末層9と母材金属1とを結合して表面層5を設けるビーム照射工程とからなる。   Furthermore, in the metal surface treatment method according to claim 15 of the present invention, the dissimilar metal particles 2, which are different from the base metal 1, are accelerated toward the base metal 1 and collide with the surface of the base metal 1. The provisional film process in which the metal powder layer 9 is provided on the surface of the base metal 1 by attaching via the binder 6 that disappears by the energy of the energy beam, and the base metal in which the metal powder layer 9 is provided in the provisional film process. 1 comprises irradiating the surface of 1 with an energy beam composed of an electron beam or a laser beam 4, eliminating the binder 6, bonding the metal powder layer 9 and the base metal 1, and providing a surface layer 5.

本発明の請求項16の金属の表面処理方法は、ビーム照射工程の後、表面層5の表面を研磨工程で研磨する。   In the metal surface treatment method according to claim 16 of the present invention, the surface of the surface layer 5 is polished in a polishing step after the beam irradiation step.

また、本発明の請求項17の金属の表面処理方法は、研磨工程において、表面層5に研磨粒をショットブラストして研磨する。   In the metal surface treatment method according to claim 17 of the present invention, the surface layer 5 is polished by shot blasting and polishing in the polishing step.

本発明の請求項18の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異種金属粒2を加圧流体のエネルギーで加速する。   In the metal surface treatment method according to claim 18 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 are accelerated by the energy of the pressurized fluid in the temporary film forming step.

本発明の請求項19の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異種金属粒2を電界及び/又は磁界で加速する。   According to the metal surface treatment method of the nineteenth aspect of the present invention, the dissimilar metal particles 2 are accelerated by an electric field and / or a magnetic field in the temporary film forming step.

本発明の請求項20の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、母材金属1より融点の低い異種金属粒2を母材金属1の表面に衝突させる。   In the metal surface treatment method according to claim 20 of the present invention, the dissimilar metal particle 2 having a melting point lower than that of the base metal 1 is caused to collide with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項21の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、母材金属1より融点の高い異種金属粒2を母材金属1の表面に衝突させる。   In the metal surface treatment method according to claim 21 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 having a melting point higher than that of the base metal 1 are collided with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項22の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異なる金属からなる複数種の異種金属粒2を母材金属1の表面に衝突させる。   In the metal surface treatment method according to the twenty-second aspect of the present invention, a plurality of types of different metal particles 2 made of different metals are caused to collide with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項23の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、平均粒径の異なる異種金属粒2を母材金属1の表面に衝突させる。   In the metal surface treatment method according to claim 23 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 having different average particle diameters collide with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項24の金属の表面処理方法は、ビーム照射工程において、金属粉末層9と母材金属1とを合金状態に結合する。   In the metal surface treatment method according to claim 24 of the present invention, the metal powder layer 9 and the base metal 1 are bonded in an alloy state in the beam irradiation step.

本発明の請求項25の金属の表面処理方法は、仮膜工程とビーム照射工程とを複数回繰り返して、母材金属1の表面に複数の表面層5を積層して設ける。   In the metal surface treatment method according to claim 25 of the present invention, the provisional film process and the beam irradiation process are repeated a plurality of times, and a plurality of surface layers 5 are laminated on the surface of the base metal 1.

本発明の請求項26の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、加速して母材金属1の表面に衝突させる異種金属粒2が、W、C、B、Ti、Ni、Cr、Si、Mo、Ag、Au、Ba、Be、Ca、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Nb、Pt、Ta、V、F、S、及びこれ等の金属のフッ化物、硫化物、窒化物、炭化物、ホウ化物の少なくとも何れかを含んでいる。   According to the metal surface treatment method of claim 26 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 that are accelerated and collide with the surface of the base metal 1 in the temporary film process are W, C, B, Ti, Ni, Cr, Si. , Mo, Ag, Au, Ba, Be, Ca, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Nb, Pt, Ta, V, F, S, and fluorides, sulfides, nitrides of these metals, It contains at least one of carbide and boride.

本発明の請求項27の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、二硫化モリブデンと硫化タングステンと窒化硼素のいずれかを含む異種金属粒2を母材金属1の表面に加速して衝突させる。   According to the metal surface treatment method of claim 27 of the present invention, the dissimilar metal particle 2 containing any of molybdenum disulfide, tungsten sulfide and boron nitride is accelerated and collided with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step. .

本発明の請求項28の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、複数金属の合金と金属を含む化合物である異種金属粒2を母材金属1の表面に加速して衝突させる。   In the metal surface treatment method according to the twenty-eighth aspect of the present invention, the dissimilar metal particle 2 which is a compound containing an alloy of a plurality of metals and a metal is accelerated and collided with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項29の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、平均粒径を0.03μm以上とする異種金属粒2を母材金属1の表面に加速して衝突させる。   According to the metal surface treatment method of claim 29 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 having an average particle diameter of 0.03 μm or more are accelerated and collided with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項30の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、平均粒径を500μm以下とする異種金属粒2を母材金属1の表面に加速して衝突させる。   In the metal surface treatment method according to claim 30 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 having an average particle diameter of 500 μm or less are accelerated and collided with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項31の金属の表面処理方法は、母材金属1を、Fe、Al、Cu、鉄合金、アルミ合金、銅合金、Ag、Au、Ba、Ca、Co、Mg、Mn、Ni、Nb、Pt、Ta、Ti、Vを含む金属、銀合金、金合金、カルシウム合金、コバルト合金、クロム合金、マグネシウム合金、マンガン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、チタン合金、バナジウム合金、焼結金属、F、S、及びこれ等の金属のフッ化物、硫化物、窒化物、炭化物、ホウ化物のいずれかとしている。   According to the metal surface treatment method of claim 31 of the present invention, the base metal 1 is made of Fe, Al, Cu, iron alloy, aluminum alloy, copper alloy, Ag, Au, Ba, Ca, Co, Mg, Mn, Ni. Nb, Pt, Ta, Ti, V-containing metals, silver alloys, gold alloys, calcium alloys, cobalt alloys, chromium alloys, magnesium alloys, manganese alloys, nickel alloys, niobium alloys, tantalum alloys, titanium alloys, vanadium alloys, Sintered metal, F, S, and fluoride, sulfide, nitride, carbide, or boride of these metals.

本発明の請求項32の金属の表面処理方法は、ビーム照射工程において、金属粉末層9を設けた母材金属1に、真空中又は気体中でエネルギービームを照射する。   According to the metal surface treatment method of claim 32 of the present invention, in the beam irradiation step, the base metal 1 provided with the metal powder layer 9 is irradiated with an energy beam in a vacuum or in a gas.

本発明の請求項33の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異種金属粒2を付着するバインダ6に水溶性又は有機溶媒溶解性のバインダ6を使用する。   In the metal surface treatment method according to a thirty-third aspect of the present invention, a water-soluble or organic solvent-soluble binder 6 is used as the binder 6 to which the different metal particles 2 are adhered in the temporary film forming step.

本発明の請求項34の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異種金属粒2を母材金属1に付着するバインダ6にオイルを使用する。   In the metal surface treatment method according to a thirty-fourth aspect of the present invention, oil is used for the binder 6 that adheres the dissimilar metal particles 2 to the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項35の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異種金属粒2を母材金属1に付着するバインダ6に、糖類又はセルローズ類を使用する。   In the metal surface treatment method according to a thirty-fifth aspect of the present invention, saccharides or celluloses are used for the binder 6 that adheres the different metal particles 2 to the base metal 1 in the temporary film forming step.

本発明の請求項36の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異種金属粒2を母材金属1に付着するバインダ6に、アラビアゴム、トラガント、ガラヤゴム、カラメル、デンプン、可溶性デンプン、デキストリン、αデンプン、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、ローカストピーンガム、カゼインなどであり、半合成品では、リグニンスルホン酸塩、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチル化デンプンナトリウム塩、ヒドロキシエチル化デンプン、デンプンリン酸エステルナトリウム塩、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、エステルガムのいずれかからなる天然物、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム塩、水溶性共重合体、部分けん化酢酸ビニルとビニルエーテルの共重合体、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びそのエステルまたは塩の重合体または共重合体、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、クマロン樹脂、石油樹脂、フェノール樹脂のいずれかからなる合成物のいずれかを単独であるいは複数種を混合したものを使用する。   According to the metal surface treatment method of claim 36 of the present invention, in the temporary membrane process, the binder 6 that adheres the different metal particles 2 to the base metal 1 is added to the gum arabic, tragacanth, galaya gum, caramel, starch, soluble starch, dextrin. , Alpha starch, sodium alginate, gelatin, locust pea gum, casein, etc., and semi-synthetic products include lignin sulfonate, carboxymethylcellulose sodium salt, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylated starch sodium salt, hydroxyethylated starch, Starch phosphate sodium salt, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, ethylcellulose, acetylcellulose, natural product consisting of ester gum, polyvinyl alcohol , Polyvinyl methyl ether, polyacrylamide, sodium polyacrylate, water-soluble copolymer, partially saponified vinyl acetate and vinyl ether copolymer, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and its ester or salt polymer or copolymer Polymer, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, vinyl pyrrolidone-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, coumarone resin, petroleum resin, phenolic resin or any one of the composites Use a mixture.

本発明の請求項37の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、異種金属粒2を母材金属1に付着するバインダ6に、紫外線を照射して硬化する照射硬化樹脂を使用する。   In the metal surface treatment method according to a thirty-seventh aspect of the present invention, in the provisional film process, a radiation curing resin is used that cures the binder 6 that adheres the dissimilar metal particles 2 to the base metal 1 by irradiating ultraviolet rays.

本発明の請求項38の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、母材金属1の表面にバインダ6を塗布し、異種金属粒2をバインダ6の塗布された母材金属1の表面に加速して衝突させて金属粉末層9を設ける。   In the metal surface treatment method according to the thirty-eighth aspect of the present invention, in the temporary film forming step, the binder 6 is applied to the surface of the base metal 1, and the dissimilar metal particles 2 are applied to the surface of the base metal 1 to which the binder 6 is applied. The metal powder layer 9 is provided by accelerating and colliding.

本発明の請求項39の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、母材金属1の表面に異種金属粒2を加速して衝突させると共に、バインダ6と異種金属粒2の両方を母材金属1の表面に向かって加速して金属粉末層9を設ける。   In the metal surface treatment method according to claim 39 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 are accelerated and collided with the surface of the base metal 1 in the temporary film forming step, and both the binder 6 and the dissimilar metal particles 2 are allowed to collide with the base material. The metal powder layer 9 is provided by accelerating toward the surface of the metal 1.

本発明の請求項40の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、粉末状のバインダ6と異種金属粒2とを母材金属1の表面に静電力で付着し、その後、加熱してバインダ6でもって異種金属粒2を母材金属1の表面に結合して金属粉末層9を設ける。   According to the metal surface treatment method of claim 40 of the present invention, in the temporary film forming step, the powdery binder 6 and the dissimilar metal particles 2 are adhered to the surface of the base metal 1 by electrostatic force, and then heated to bind the binder. 6, dissimilar metal particles 2 are bonded to the surface of the base metal 1 to provide a metal powder layer 9.

本発明の請求項41の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、紫外線硬化型のバインダ6を介して異種金属粒2を母材金属1の表面に付着し、紫外線硬化型のバインダ6に紫外線を照射してバインダ6を硬化させて母材金属1の表面に金属粉末層9を設ける。   According to the metal surface treatment method of claim 41 of the present invention, the dissimilar metal particles 2 are adhered to the surface of the base metal 1 via the ultraviolet curable binder 6 in the temporary film forming step, and the ultraviolet curable binder 6 is formed. The binder 6 is cured by irradiating ultraviolet rays, and the metal powder layer 9 is provided on the surface of the base metal 1.

本発明の請求項42の金属の表面処理方法は、仮膜工程において、金属粉末層9の表面にコーティング剤を噴霧する。   According to the metal surface treatment method of claim 42 of the present invention, a coating agent is sprayed on the surface of the metal powder layer 9 in the temporary film forming step.

本発明の請求項1にかかる金属の表面処理方法は、簡単かつ容易に、しかも能率よく、種々の母材金属の表面に種々の金属を確実に接合できる特徴がある。それは、本発明の表面処理方法が、母材金属の表面に異種金属粒をショットピーニングして異種金属膜を設け、異種金属膜を設けた母材金属の表面に電子ビームを照射して異種金属膜と母材金属とを結合するからである。とくに、本発明の表面処理方法は、母材金属の表面にショットピーニングで異種金属膜を設けて、その表面に電子ビームを照射することを特徴とする。ショットピーニングは、メッキして異種金属膜を設ける方法のように廃液を処理する必要がない。また、溶射に比較して簡単な装置で能率よく異種金属膜を設けることができる。さらに、異種金属粒をショットピーニングして設けられる異種金属膜は、ショットピーニングする異種金属粒の粒径で膜厚をコントロールできる。大きな粒径の異種金属粒がショットピーニングされると、母材金属の表面に大粒径の異種金属粒が付着されて、異種金属膜の膜厚が厚くなるからである。このため、本発明の表面処理方法は、異種金属粒の粒径で異種金属膜の膜厚を自由にコントロールして、用途に最適な表面処理膜を設けることができる。さらに、異種金属粒をショットピーニングする方法は、母材金属の表面に均一な膜厚で異種金属膜を設けることができる。それは、ショットピーニングで形成される異種金属膜は、母材金属の表面に異種金属粒が単層に付着するからである。ショットピーニングで母材金属の表面に噴射される異種金属粒は、母材金属には付着されるが、先に付着している異種金属粒には付着しない。このため、母材金属の表面に異種金属粒を不均一に噴射しても、母材金属の表面には単層に異種金属粒が付着されて、均一な膜厚の異種金属膜が設けられる。このことは、電子ビームを照射して異種金属膜と母材金属とを結合する方法において特に大切である。それは、一定のエネルギー密度で母材金属の表面を走査する電子ビームが、均一な膜厚の異種金属膜を、均一な条件で母材金属と接合させるからである。母材金属の表面に照射される電子ビームは、異種金属膜の膜厚で最適なエネルギー密度が変化する。厚い異種金属膜は、照射する電子ビームのエネルギー密度を高く、薄い異種金属膜は、照射する電子ビームのエネルギー密度を低くして、理想的な状態で結合される。厚い異種金属膜に低エネルギー密度の電子ビームを照射すると、異種金属膜の金属と母材金属とが完全に結合されない。反対に、薄い異種金属膜に高エネルギー密度の電子ビームを照射すると、異種金属膜が熱で消失する。本発明の表面処理方法は、母材金属の表面にショットピーニングで異種金属膜を設けることから、異種金属膜を均一に、また用途に最適な膜厚として設けることができ、この均一な膜厚の異種金属膜に電子ビームを照射して、異種金属と母材金属とを理想的な状態で結合して、確実に接合できる。   The metal surface treatment method according to claim 1 of the present invention is characterized in that various metals can be reliably bonded to the surfaces of various base metals simply and easily and efficiently. In the surface treatment method of the present invention, the dissimilar metal particles are shot peened on the surface of the base metal to provide a dissimilar metal film, and the surface of the base metal provided with the dissimilar metal film is irradiated with an electron beam to dissimilar metal. This is because the film and the base metal are bonded. In particular, the surface treatment method of the present invention is characterized in that a dissimilar metal film is provided on the surface of a base metal by shot peening and the surface is irradiated with an electron beam. In shot peening, there is no need to treat waste liquid as in the method of plating to provide a dissimilar metal film. In addition, the dissimilar metal film can be efficiently provided with a simple apparatus as compared with the thermal spraying. Further, the film thickness of the dissimilar metal film provided by shot peening dissimilar metal particles can be controlled by the particle size of the dissimilar metal particles to be shot peened. This is because when different types of metal particles having a large particle diameter are shot peened, the different metal particles having a large particle diameter are attached to the surface of the base metal, and the film thickness of the different metal film is increased. For this reason, the surface treatment method of this invention can control the film thickness of a different metal film freely with the particle size of a different metal particle, and can provide the surface treatment film optimal for a use. Furthermore, in the method of shot peening different metal grains, a different metal film can be provided with a uniform film thickness on the surface of the base metal. This is because, in the dissimilar metal film formed by shot peening, dissimilar metal particles adhere to a single layer on the surface of the base metal. Dissimilar metal particles sprayed onto the surface of the base metal by shot peening adhere to the base metal, but do not adhere to the previously dissimilar metal particles. For this reason, even when different types of metal particles are sprayed non-uniformly on the surface of the base metal, the different types of metal particles are attached to the surface of the base metal in a single layer, and a different type of metal film having a uniform thickness is provided. . This is particularly important in a method for bonding a dissimilar metal film and a base metal by irradiating an electron beam. This is because an electron beam that scans the surface of the base metal with a constant energy density joins the dissimilar metal film with a uniform thickness to the base metal under uniform conditions. The electron beam irradiated on the surface of the base metal has an optimum energy density that varies depending on the thickness of the different metal film. The thick dissimilar metal film has a high energy density of the irradiating electron beam, and the thin dissimilar metal film has a low energy density of the irradiating electron beam and is bonded in an ideal state. When a thick dissimilar metal film is irradiated with an electron beam having a low energy density, the metal of the dissimilar metal film and the base metal are not completely combined. On the other hand, when a thin dissimilar metal film is irradiated with an electron beam having a high energy density, the dissimilar metal film disappears by heat. In the surface treatment method of the present invention, the dissimilar metal film is provided by shot peening on the surface of the base metal, so that the dissimilar metal film can be provided uniformly and as an optimum film thickness for the application. The dissimilar metal film can be irradiated with an electron beam to bond the dissimilar metal and the base metal in an ideal state, and can be reliably bonded.

さらに、本発明の金属の表面処理方法は、潤滑性、耐摩耗性、耐腐食性、離形性など種々の特性を持った金属表面とすることができるので、これらの目的に応じた製品の金属表面に適用することができる。   Furthermore, since the metal surface treatment method of the present invention can be made into a metal surface having various properties such as lubricity, wear resistance, corrosion resistance, and releasability, a product according to these purposes can be obtained. It can be applied to metal surfaces.

さらにまた、本発明の請求項15にかかる金属の表面処理方法は、簡単かつ容易に、しかも能率よく、種々の母材金属の表面に種々の金属を確実に接合できる特徴がある。それは、本発明の表面処理方法が、母材金属と異なる金属粒である異種金属粒を加速して衝突させて、エネルギービームのエネルギーで消失するバインダを介して母材金属の表面に金属粉末層を設けて、金属粉末層を設けた母材金属の表面に電子ビーム又はレーザービームからなるエネルギービームを照射し、バインダを消失して金属粉末層と母材金属とを結合するからである。   Furthermore, the metal surface treatment method according to the fifteenth aspect of the present invention is characterized in that various metals can be reliably bonded to the surface of various base metals easily and easily and efficiently. In the surface treatment method of the present invention, a metal powder layer is formed on the surface of the base metal through a binder that accelerates and collides with dissimilar metal grains that are different from the base metal, and disappears with the energy of the energy beam. This is because the surface of the base metal provided with the metal powder layer is irradiated with an energy beam composed of an electron beam or a laser beam, and the binder disappears to bond the metal powder layer and the base metal.

とくに、本発明の請求項15にかかる表面処理方法は、エネルギービームで消失するバインダで異種金属粒を付着して、母材金属の表面に金属粉末層を設けることに加えて、異種金属粒を加速し、これを母材金属の表面に衝突させて金属粉末層を設けている。この母材金属の表面に衝突される異種金属粒は、母材金属の表面に接触して隙間なく密に並べられる。この状態に異種金属粒を付着してなる金属粉末層は、各々の異種金属粒が互いに接近して異種金属粒の間のバインダを少なくでき、また異種金属粒と母材金属表面との間のバインダも少なくできる。母材金属に向かって加速されて母材金属の表面に衝突する異種金属粒は、運動のエネルギーで未硬化の、又は硬化したバインダ内に侵入する。異種金属粒がバインダ内に侵入する深さは、異種金属粒の運動のエネルギーで特定される。異種金属粒の運動のエネルギーは、母材金属に衝突する速度の二乗と質量の積に比例する。質量は体積と比重の積で特定される。金属製の異種金属粒は比重が大きく、小さい粒径であっても質量が大きく、運動のエネルギーが大きくなる。大きな運動のエネルギーで母材金属の表面に衝突する異種金属粒は、母材金属表面のバインダに深く侵入する。バインダに深く侵入する異種金属粒は、母材金属の表面に接触し表面に並ぶように密に集合して、密結合する状態で金属粉末層となる。   In particular, in the surface treatment method according to claim 15 of the present invention, the dissimilar metal particles are attached to the surface of the base metal by attaching the dissimilar metal particles with a binder that disappears with an energy beam and providing a metal powder layer on the surface of the base metal. The metal powder layer is provided by accelerating and colliding with the surface of the base metal. The dissimilar metal particles colliding with the surface of the base metal are in close contact with the surface of the base metal and are closely arranged without gaps. In this state, the metal powder layer formed by adhering different metal particles can reduce the binder between the different metal particles as the different metal particles approach each other, and between the different metal particles and the base metal surface. Binder can also be reduced. The dissimilar metal particles that are accelerated toward the base metal and collide with the surface of the base metal penetrate into the uncured or hardened binder with the energy of kinetics. The depth at which the different metal particles enter the binder is specified by the energy of the movement of the different metal particles. The energy of the kinetics of the dissimilar metal grains is proportional to the product of the square of the velocity colliding with the base metal and the mass. Mass is specified by the product of volume and specific gravity. Dissimilar metal particles made of metal have a large specific gravity, and even a small particle size has a large mass and a large kinetic energy. Dissimilar metal grains that collide with the surface of the base metal with large kinetic energy penetrate deeply into the binder on the surface of the base metal. The dissimilar metal particles that penetrate deeply into the binder come into contact with the surface of the base metal and are closely gathered so as to be aligned with the surface, forming a metal powder layer in a tightly coupled state.

本発明の方法によらず、異種金属粒をバインダに混合して撹拌し、これを母材金属に表面に塗布して異種金属膜を設けることもできる。しかしながら、この方法で設けられる異種金属膜は、図19に示すように、金属粉末粒子92が凝集して大小様々な凝集粒体90を形成し、この凝集粒体90は不均一で、密度の粗い状態で、しかも母材金属91の表面に密着することなくバインダ96を介して母材金属91に付着される。この状態の異種金属膜93にエネルギービームが照射されると、エネルギービームのエネルギーと凝集した凝集粒体の大きさや部位により表面状態が著しく異なる状態となる。すなわち、母材金属の表面に凝集した凝集粒体が接近する部分は、エネルギービームで凝集粒体が溶解されて合金層を形成して凸部となり、また、凝集粒体が表面に接近して存在しない部分は、エネルギービームが母材金属の表面に照射されて、母材金属を溶融してえぐり取り、飛散して凹部とする。したがって、エネルギービームを照射後の母材金属の表面は、凹凸状となり、また疎らな合金層が形成されて均一で良好な表面処理はできない。この表面状態の母材金属が摩擦面に使用されると、接触する相手材を攻撃して、相手材を著しく破損させる弊害が発生する。   Regardless of the method of the present invention, the dissimilar metal particles may be mixed with the binder and stirred, and this may be applied to the surface of the base metal to form the dissimilar metal film. However, in the dissimilar metal film provided by this method, as shown in FIG. 19, the metal powder particles 92 are aggregated to form aggregated particles 90 of various sizes, and the aggregated particles 90 are non-uniform and have a high density. In a rough state, it is attached to the base metal 91 via the binder 96 without being in close contact with the surface of the base metal 91. When the dissimilar metal film 93 in this state is irradiated with an energy beam, the surface state is significantly different depending on the energy of the energy beam and the size and part of the aggregated aggregate. That is, the portion where the aggregated aggregates that approach the surface of the base metal are melted by the energy beam to form an alloy layer and become convex, and the aggregated grains approach the surface. In the non-existing portion, the surface of the base metal is irradiated with an energy beam, and the base metal is melted away and scattered to form a recess. Therefore, the surface of the base metal after irradiation with the energy beam is uneven, and a sparse alloy layer is formed, and uniform and satisfactory surface treatment cannot be performed. When this surface state base metal is used for the friction surface, there is an adverse effect of attacking the contacted material and causing significant damage to the material.

これに対して、本発明の請求項15にかかる表面処理方法の仮膜工程で設けられる異種金属膜は、異種金属粒を母材金属の表面に高密度に集合した状態で設けられる。それは、本発明が、異種金属粒を母材金属に向かって加速し、これを母材金属の表面に衝突させて金属粉末層を設けるからある。母材金属の表面に衝突した異種金属粒は、衝突の衝撃で分散して凝集することなく、母材金属の表面に密結合される。加速して母材金属の表面に衝突される異種金属粒は、未硬化のバインダ内に侵入して母材金属の表面に密結合される。また、異種金属粒は硬化したバインダの表面に衝突しても、運動のエネルギーでバインダ内に侵入して、母材金属の表面に密結合される。硬化したバインダの硬度が、母材金属に比較して十分に小さいからである。   On the other hand, the dissimilar metal film provided in the temporary film process of the surface treatment method according to claim 15 of the present invention is provided in a state in which dissimilar metal particles are gathered at a high density on the surface of the base metal. This is because the present invention accelerates the dissimilar metal particles toward the base metal and collides them with the surface of the base metal to provide a metal powder layer. The dissimilar metal particles colliding with the surface of the base metal are closely bonded to the surface of the base metal without being dispersed and aggregated by the impact of the collision. The dissimilar metal particles that are accelerated and collide with the surface of the base metal penetrate into the uncured binder and are closely bonded to the surface of the base metal. Further, even if the different metal particles collide with the surface of the hardened binder, they enter the binder with kinetic energy and are tightly coupled to the surface of the base metal. This is because the hardness of the cured binder is sufficiently smaller than that of the base metal.

以上の状態、すなわち異種金属粒を母材金属の表面に密結合している金属粉末層に照射されるエネルギービームは、異種金属粒を溶融して母材金属の表面と熱結合してなる表面層を形成する。   In the above state, that is, the energy beam irradiated to the metal powder layer in which the dissimilar metal particles are closely bonded to the surface of the base metal, the surface formed by melting the dissimilar metal particles and thermally bonding with the surface of the base metal Form a layer.

また、本発明の請求項15の表面処理方法は、バインダでもって母材金属の表面に異種金属粒からなる金属粉末層を設けることから、母材金属の表面に厚く金属粉末層を設けることができ、さらに金属粉末層にエネルギービームを照射する工程では、金属粉末層の飛散量を少なくできることから、母材金属の表面に要求される膜厚の表面処理膜を設けることができる特徴がある。   In the surface treatment method according to claim 15 of the present invention, since a metal powder layer made of different metal particles is provided on the surface of the base metal with a binder, a thick metal powder layer can be provided on the surface of the base metal. In addition, since the amount of scattering of the metal powder layer can be reduced in the step of irradiating the metal powder layer with the energy beam, a surface treatment film having a required film thickness can be provided on the surface of the base metal.

さらにまた、本発明の請求項15の表面処理方法は、メッキのように廃液を処理する必要がなく、また、溶射による表面処理方法に比較する簡単な装置で能率よく表面処理方法できる特徴もある。さらに、異種金属粒を加速し、これを衝突させて設けられる金属粉末層は、異種金属粒の粒径で膜厚をコントロールすることもできる。大きな粒径の異種金属粒を母材金属の表面に加速、衝突させてバインダを介して金属粉末層を設けると、大粒径の異種金属粒によって金属粉末層の膜厚を厚くできる。このため、本発明の表面処理方法は、異種金属粒の粒径で金属粉末層の膜厚を自由にコントロールして、用途に最適な表面処理膜を設けることができる。さらに、異種金属粒を母材金属の表面に加速し、衝突させてバインダで付着する方法は、立体的に凹凸のある母材金属の表面にも、均一な膜厚で金属粉末層を設けることができる。   Furthermore, the surface treatment method according to claim 15 of the present invention does not require the treatment of waste liquid as in the case of plating, and also has a feature that the surface treatment method can be efficiently performed with a simple apparatus as compared with the surface treatment method by thermal spraying. . Furthermore, the metal powder layer provided by accelerating and colliding different metal particles can control the film thickness by the particle size of the different metal particles. When a metal powder layer is provided through a binder by accelerating and colliding with a metal particle surface having a large particle diameter, the film thickness of the metal powder layer can be increased by the metal particle having a large particle diameter. For this reason, the surface treatment method of this invention can control the film thickness of a metal powder layer freely with the particle size of a dissimilar metal particle, and can provide the surface treatment film | membrane optimal for a use. Furthermore, the method of accelerating different types of metal particles on the surface of the base metal, causing them to collide, and adhering with a binder is to provide a metal powder layer with a uniform film thickness on the surface of the base metal that is three-dimensionally uneven. Can do.

とくに、本発明の請求項14と請求項16の金属の表面処理方法は、異種金属膜と母材金属とを結合し、または金属粉末層と母材金属とを結合して表面層を設けた後、表面層の表面を研磨工程で研磨し、さらに、本発明の請求項17の表面処理方法は、研磨工程において、表面層に研磨粒をショットブラストする。ショットブラストして研磨された表面層は、平滑面となって摩擦抵抗をより小さくできる。また、平滑面となるので、表面層に接触する被接触面の摩耗も少なくできる。とくに、この方法によると、エネルギービームを走査して発生するビームの照射痕を平滑化して、適正な面粗さに整えて綺麗な表面に仕上げることができる。とくに、この方法は、エネルギービームを照射してできる照射痕を研磨して所定の平滑度にコントロールして、理想的な表面度にできる。互いに滑り合う状態で接触する滑り面は完全な平滑面とが理想であるとは限らない。たとえば、平滑度を0.01μmとする滑り面を互いに接触させると、接触面は真空状態となってほとんど滑らせることができなくなる。このことから、摩擦係数を最小値にコントロールするには、母材金属表面が有する摩擦係数と、その表面粗さが重要になる。このことから、エネルギービームを照射して、ビームを走査することで、エネルギービームの照射痕ができる本発明の方法は、その後の研磨工程で表面の粗さをコントロールして最適な表面粗さに調整できる。このため、本発明の表面処理方法は、ビーム照射工程の後に研磨工程を設け、この研磨工程で仕上げる表面粗さをコントロールして、理想的な滑り面にできる特徴がある。   In particular, in the metal surface treatment method according to claims 14 and 16 of the present invention, a dissimilar metal film and a base metal are combined, or a metal powder layer and a base metal are combined to provide a surface layer. Thereafter, the surface of the surface layer is polished in a polishing step, and the surface treatment method according to claim 17 of the present invention shot blasts abrasive grains on the surface layer in the polishing step. The surface layer polished by shot blasting becomes a smooth surface and can reduce the frictional resistance. Moreover, since it becomes a smooth surface, abrasion of the to-be-contacted surface which contacts a surface layer can also be reduced. In particular, according to this method, the irradiation trace of the beam generated by scanning the energy beam can be smoothed, adjusted to an appropriate surface roughness, and finished with a beautiful surface. In particular, in this method, an irradiation mark formed by irradiation with an energy beam is polished and controlled to a predetermined smoothness, so that an ideal surface degree can be obtained. Perfectly smooth surfaces are not always ideal for sliding surfaces that contact each other in a sliding state. For example, when sliding surfaces having a smoothness of 0.01 μm are brought into contact with each other, the contact surfaces are in a vacuum state and hardly slide. Therefore, in order to control the friction coefficient to the minimum value, the friction coefficient of the base metal surface and the surface roughness are important. For this reason, the method of the present invention, in which an energy beam irradiation mark is formed by irradiating an energy beam and scanning the beam, controls the roughness of the surface in the subsequent polishing step to obtain an optimum surface roughness. Can be adjusted. For this reason, the surface treatment method of the present invention is characterized in that a polishing step is provided after the beam irradiation step, and the surface roughness finished in this polishing step is controlled to make an ideal sliding surface.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための金属の表面処理方法を例示するものであって、本発明は、表面処理方法を以下の方法や条件に特定しない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the examples shown below exemplify a metal surface treatment method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the surface treatment method as the following methods or conditions.

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。   Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.

本発明の金属の表面処理方法は、図1に示すように、ショットピーニング工程で、母材金属1の表面に、母材金属1と異なる金属粒である異種金属粒2をショットピーニングして、母材金属1の表面に異種金属膜3を設け、ショットピーニング工程で異種金属膜3を設けた母材金属1の表面に、図2に示す電子線照射工程で、電子ビーム4を照射して異種金属膜3と母材金属1とを結合する。   In the metal surface treatment method of the present invention, as shown in FIG. 1, in the shot peening process, the surface of the base metal 1 is shot peened with dissimilar metal particles 2 that are different from the base metal 1, A dissimilar metal film 3 is provided on the surface of the base metal 1, and the surface of the base metal 1 provided with the dissimilar metal film 3 in the shot peening process is irradiated with an electron beam 4 in the electron beam irradiation process shown in FIG. The dissimilar metal film 3 and the base metal 1 are combined.

[ショットピーニング工程]
母材金属1の表面に、図1に示すショットピーニング工程において、母材金属1と異なる金属粒である異種金属粒2をショットピーニングして、母材金属1の表面に異種金属膜3を設ける。母材金属1は、用途に最適な金属、例えばFe、Al、Cu、鉄合金、アルミ合金、銅合金、Ag、Au、Ba、Ca、Co、F及びフッ化物、Mg、Mn、Ni、Nb、Pt、S及び硫化物、Ta、Ti、Vを含む金属、銀合金、金合金、カルシウム合金、コバルト合金、クロム合金、マグネシウム合金、マンガン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、チタン合金、バナジウム合金、焼結金属等が使用される。ショットピーニングに使用する異種金属粒2には、W、C、B、Ti、Ni、Cr、Si、Mo、Ag、Au、Ba、Be、Ca、Co、Cu、Fe、F及びフッ化物、Mg、Mn、Nb、Pt、S及び硫化物、Ta、Vの少なくとも何れかを含むものを使用する。ショットピーニングは、複数の異なる異種金属粒を混合したものを使用することもできる。さらに、ショットピーニングに使用する異種金属粒2は、母材金属1より融点の低い金属粒を使用し、また、反対に母材金属2よりも融点の高い金属粒を使用する。さらに、母材金属1よりも融点の低い金属粒と高い金属粒の両方を混合したものを使用する。
[Shot peening process]
In the shot peening process shown in FIG. 1, dissimilar metal particles 2, which are metal particles different from the base metal 1, are shot peened on the surface of the base metal 1 to provide a dissimilar metal film 3 on the surface of the base metal 1. . The base metal 1 is an optimum metal for use, for example, Fe, Al, Cu, iron alloy, aluminum alloy, copper alloy, Ag, Au, Ba, Ca, Co, F and fluoride, Mg, Mn, Ni, Nb , Pt, S and sulfide, metals containing Ta, Ti, V, silver alloy, gold alloy, calcium alloy, cobalt alloy, chromium alloy, magnesium alloy, manganese alloy, nickel alloy, niobium alloy, tantalum alloy, titanium alloy, Vanadium alloy, sintered metal, etc. are used. Dissimilar metal particles 2 used for shot peening include W, C, B, Ti, Ni, Cr, Si, Mo, Ag, Au, Ba, Be, Ca, Co, Cu, Fe, F and fluoride, Mg , Mn, Nb, Pt, S, and sulfide, Ta, and V are used. For shot peening, a mixture of different kinds of different metal particles can be used. Further, the dissimilar metal particles 2 used for shot peening are metal particles having a melting point lower than that of the base metal 1, and conversely, metal particles having a melting point higher than that of the base metal 2 are used. Further, a mixture of metal particles having a lower melting point and higher metal particles than the base metal 1 is used.

異種金属粒2をショットピーニングして母材金属1に結合する方法は、異種金属粒2を母材金属1に勢いよく衝突させて、異種金属粒2の運動のエネルギーで母材金属1に物理的に結合させる。したがって、母材金属1と異種金属粒2には種々の金属を使用できる。   The method of shot peening the dissimilar metal particles 2 and bonding them to the base metal 1 is to cause the dissimilar metal particles 2 to collide with the base metal 1 vigorously and physically move to the base metal 1 with the energy of the movement of the dissimilar metal particles 2. Combined. Therefore, various metals can be used for the base metal 1 and the dissimilar metal particles 2.

ショットピーニング工程は、平均粒径を0.03μmないし500μmとする異種金属粒2を、噴射圧力0.3MPa以上、好ましくは0.5MPa以上で母材金属1の表面に向かって噴射する。母材金属1に噴射する異種金属粒2の平均粒径は、異種金属膜3の膜厚を特定する。したがって、母材金属1に噴射される異種金属粒2は、異種金属膜3の膜厚を考慮して最適値のものが使用されるが、好ましくは0.1μmないし50μm、さらに好ましくは0.3μmないし10μmとする。さらに、異種金属粒2には、異種金属膜とならない搬送担体粒子の表面に、異種金属膜となる異種金属の微細金属粒子を付着しているものも使用できる。この異種金属粒2は、搬送担体粒子の平均粒径を100μmないし1mmとし、微細金属粒子を0.03μmないし30μmとする。この異種金属粒2は、微細金属粒子を小さくして、すなわち薄い異種金属膜を効率よく母材金属1の表面に付着できる。それは、大きな搬送担体粒子の運動のエネルギーが大きく、これが微細金属粒子を母材金属1の表面に勢いよく衝突させるからである。   In the shot peening process, the dissimilar metal particles 2 having an average particle diameter of 0.03 μm to 500 μm are sprayed toward the surface of the base metal 1 at a spraying pressure of 0.3 MPa or more, preferably 0.5 MPa or more. The average particle diameter of the dissimilar metal particles 2 injected to the base metal 1 specifies the film thickness of the dissimilar metal film 3. Accordingly, the dissimilar metal particles 2 sprayed onto the base metal 1 are of the optimum value in consideration of the film thickness of the dissimilar metal film 3, but are preferably 0.1 μm to 50 μm, more preferably 0.8 μm. 3 μm to 10 μm. Further, the different metal particles 2 may be those in which fine metal particles of different metals that become different metal films are attached to the surface of carrier particles that do not become different metal films. In this dissimilar metal particle 2, the average particle diameter of the carrier particles is 100 μm to 1 mm, and the fine metal particles are 0.03 μm to 30 μm. The dissimilar metal particles 2 can make fine metal particles smaller, that is, a thin dissimilar metal film can be efficiently attached to the surface of the base metal 1. This is because the kinetic energy of the large carrier particles is large, which causes the fine metal particles to collide with the surface of the base metal 1 vigorously.

[電子線照射工程]
この工程は、異種金属膜3を設けている母材金属1の表面に電子ビーム4を照射し、電子ビーム4のエネルギーで異種金属膜3を局部加熱して母材金属1と結合する。図2は、電子線照射工程に使用する電子線照射装置10を示す。この電子線照射装置10は、異種金属膜3を設けた母材金属1を密閉チャンバー11に入れ、密閉チャンバー11を真空にして電子ビーム4を照射する。なお、密閉チャンバー11は、目的に応じて窒素ガスなどの気体雰囲気下にしてもよい。電子ビーム4は、異種金属膜3を母材金属1に結合できる最適なエネルギー密度として、母材金属1の表面に照射される。電子線照射装置10は、ヒーター18を加熱して電子を放射する電子銃12と、電子銃12から放射される電子線を電子ビーム4に磁界で集束する集束コイル13と、集束された電子ビーム4を磁界で母材金属1の表面に走査する偏向コイル14とを備える。
[Electron beam irradiation process]
In this step, the surface of the base metal 1 on which the dissimilar metal film 3 is provided is irradiated with the electron beam 4, and the dissimilar metal film 3 is locally heated by the energy of the electron beam 4 to be bonded to the base metal 1. FIG. 2 shows an electron beam irradiation apparatus 10 used in the electron beam irradiation process. In this electron beam irradiation apparatus 10, the base metal 1 provided with the dissimilar metal film 3 is placed in a sealed chamber 11, and the sealed chamber 11 is evacuated to irradiate the electron beam 4. The sealed chamber 11 may be in a gas atmosphere such as nitrogen gas depending on the purpose. The electron beam 4 is applied to the surface of the base metal 1 at an optimum energy density that can bond the dissimilar metal film 3 to the base metal 1. The electron beam irradiation apparatus 10 includes an electron gun 12 that heats a heater 18 to emit electrons, a focusing coil 13 that focuses an electron beam emitted from the electron gun 12 onto an electron beam 4 by a magnetic field, and a focused electron beam. 4 and a deflection coil 14 that scans the surface of the base metal 1 with a magnetic field.

電子銃12は、ヒーター18が加熱されて熱電子を放出するカソード15と、カソード15から放出される電子の数、すなわち電子ビーム4の電流値をコントロールするバイアス電極16と、電子ビーム4を加速するアノード17とを備える。カソード15とバイアス電極16は負電圧、アノード17は高電圧の正電圧が電源19から供給される。電子銃12から放射される電子ビーム4は、集束コイル13でもって母材金属1の表面に所定の面積のスポットに集束される。さらに、偏向コイル14で電子ビーム4を走査して、母材金属1の全面に電子ビーム4を照射する。   The electron gun 12 accelerates the electron beam 4 by a cathode 15 that emits thermoelectrons when the heater 18 is heated, a bias electrode 16 that controls the number of electrons emitted from the cathode 15, that is, a current value of the electron beam 4. And an anode 17. The cathode 15 and the bias electrode 16 are supplied with a negative voltage, and the anode 17 is supplied with a high positive voltage from a power source 19. The electron beam 4 emitted from the electron gun 12 is focused to a spot having a predetermined area on the surface of the base metal 1 by the focusing coil 13. Further, the deflection coil 14 scans the electron beam 4 to irradiate the entire surface of the base metal 1 with the electron beam 4.

電子ビーム4のエネルギーは、アノード17の加速電圧と、バイアス電極16の負電圧による電子ビーム4の電流値と、偏向コイル14による走査速度とでコントロールできる。アノード17の加速電圧を高くし、バイアス電極16の負電圧を小さくし、電子ビーム4を集束するスポットの面積を小さくし、さらに電子ビーム4の走査速度を遅くして、照射領域のエネルギー密度を高くできる。   The energy of the electron beam 4 can be controlled by the acceleration voltage of the anode 17, the current value of the electron beam 4 by the negative voltage of the bias electrode 16, and the scanning speed by the deflection coil 14. The acceleration voltage of the anode 17 is increased, the negative voltage of the bias electrode 16 is decreased, the area of the spot for focusing the electron beam 4 is decreased, the scanning speed of the electron beam 4 is further decreased, and the energy density of the irradiation region is reduced. Can be high.

電子線照射装置10が母材金属1の表面に照射する電子ビーム4のエネルギーは、異種金属膜3の材質と膜厚、さらに母材金属1の種類により最適値に設定される。電子ビームのエネルギーは、好ましくは異種金属膜3と母材金属1とを合金状態に結合する大きさとする。この方法では、図3に示すように、異種金属膜3と母材金属1とが合金状態に結合してなる表面層5が母材金属1の表面に形成される。   The energy of the electron beam 4 applied to the surface of the base metal 1 by the electron beam irradiation apparatus 10 is set to an optimum value depending on the material and film thickness of the dissimilar metal film 3 and the type of the base metal 1. The energy of the electron beam is preferably such that the dissimilar metal film 3 and the base metal 1 are combined in an alloy state. In this method, as shown in FIG. 3, a surface layer 5 formed by bonding the dissimilar metal film 3 and the base metal 1 in an alloy state is formed on the surface of the base metal 1.

ただし、電子ビームのエネルギーは、母材金属1の表面に母材金属1より融点の低い金属粒である異種金属粒2をショットピーニングし、電子ビーム4を照射して異種金属膜3を溶融して異種金属膜3を母材金属1に結合する大きさにコントロールすることもできる。この方法では、図4に示すように、溶融する異種金属膜3が母材金属1の表面に結合して表面層5が形成される。   However, the energy of the electron beam is shot peened on the surface of the base metal 1 with the dissimilar metal particles 2 which are metal particles having a melting point lower than that of the base metal 1, and irradiated with the electron beam 4 to melt the dissimilar metal film 3. Thus, the size of the dissimilar metal film 3 bonded to the base metal 1 can be controlled. In this method, as shown in FIG. 4, the dissimilar metal film 3 to be melted is bonded to the surface of the base metal 1 to form the surface layer 5.

また、電子線照射のエネルギーは、母材金属1の表面に母材金属1より融点の高い金属粒である異種金属粒2をショットピーニングし、電子ビーム4を照射して母材金属1を溶融して異種金属膜3を母材金属1に結合する大きさにコントロールすることもできる。この方法では、図5に示すように、溶融する母材金属1の表面に異種金属膜3が埋設される状態で結合してなる表面層5が、母材金属1の表面に形成される。   Further, the energy of electron beam irradiation is shot peening on the surface of the base metal 1 with the dissimilar metal particles 2 having a melting point higher than that of the base metal 1, and the electron beam 4 is irradiated to melt the base metal 1. Thus, the size of the dissimilar metal film 3 bonded to the base metal 1 can be controlled. In this method, as shown in FIG. 5, a surface layer 5 is formed on the surface of the base metal 1, which is formed by bonding the dissimilar metal film 3 to the surface of the base metal 1 to be melted.

さらに、ショットピーニング工程において、図6に示すように、平均粒径の異なる異種金属粒2を母材金属1の表面に噴射して、凹凸のある異種金属膜3を設けることができる。この異種金属膜3に電子ビームを照射すると、異種金属膜3は、図に示すように、表面に凹凸のある状態で母材金属1に結合されて、表面を凹凸面とする表面層5が形成される。   Furthermore, in the shot peening process, as shown in FIG. 6, different types of metal particles 2 having different average particle diameters can be sprayed onto the surface of the base metal 1 to provide the different types of metal film 3 with unevenness. When this different metal film 3 is irradiated with an electron beam, as shown in the figure, the different metal film 3 is bonded to the base metal 1 with an uneven surface, and a surface layer 5 having an uneven surface is formed. It is formed.

さらに、図示しないが、ショットピーニング工程において、異なる金属からなる複数の異種金属粒を母材金属の表面に噴射して、異なる金属からなる異種金属膜を設けることもできる。この異種金属膜に電子ビームを照射すると、複数種の金属粒からなる表面層を母材金属の表面に形成できる。   Furthermore, although not shown, in the shot peening process, a plurality of different metal particles made of different metals can be sprayed onto the surface of the base metal to provide a different metal film made of different metals. When this dissimilar metal film is irradiated with an electron beam, a surface layer composed of a plurality of types of metal particles can be formed on the surface of the base metal.

さらに、本発明の表面処理方法は、ショットピーニング工程と電子線照射工程とを複数回繰り返して、母材金属1の表面に、複数の表面層5を積層することもできる。この方法は、図7に示すように、ショットピーニング工程で母材金属1の表面に設けた異種金属膜3に、電子線照射工程で電子ビームを照射して異種金属膜3と母材金属1とを結合して、母材金属1の表面に表面層5を設けた後、この表面層5の表面に異種金属粒2をショットピーニングして異種金属膜3を設け、さらに、この異種金属膜3に電子ビームを照射して異種金属膜3を表面層5に結合させて、母材金属1の表面に2層の表面層5を積層する。さらに、これらの工程を繰り返すことによって、多層の表面層を母材金属の表面に積層できる。このように、母材金属1の表面に複数の表面層5を積層する方法は、母材金属1の表面に厚い膜を形成できる。さらに、母材金属1の表面に積層される複数の表面層5は、同じ金属とすることも、異なる金属とすることもできる。同じ金属からなる表面層を母材金属の表面に積層する方法は、同一金属からなる厚膜の厚い表面層を母材金属の表面に形成できる。また、異なる金属からなる表面層を母材金属の表面に積層する方法は、性質の異なる複数の金属膜を積層状態で母材金属の表面に形成できる。   Furthermore, the surface treatment method of the present invention can also stack the plurality of surface layers 5 on the surface of the base metal 1 by repeating the shot peening process and the electron beam irradiation process a plurality of times. In this method, as shown in FIG. 7, the dissimilar metal film 3 provided on the surface of the base metal 1 in the shot peening process is irradiated with an electron beam in the electron beam irradiation process to dissimilar the metal film 3 and the base metal 1. And the surface layer 5 is provided on the surface of the base metal 1, and then the dissimilar metal particles 2 are shot peened on the surface of the surface layer 5 to provide the dissimilar metal film 3, and the dissimilar metal film 3 is irradiated with an electron beam to bond the dissimilar metal film 3 to the surface layer 5, and the two surface layers 5 are laminated on the surface of the base metal 1. Furthermore, by repeating these steps, a multilayer surface layer can be laminated on the surface of the base metal. Thus, the method of laminating the plurality of surface layers 5 on the surface of the base metal 1 can form a thick film on the surface of the base metal 1. Further, the plurality of surface layers 5 laminated on the surface of the base metal 1 can be the same metal or different metals. The method of laminating a surface layer made of the same metal on the surface of the base metal can form a thick surface layer made of the same metal on the surface of the base metal. Moreover, the method of laminating a surface layer made of different metals on the surface of the base metal can form a plurality of metal films having different properties on the surface of the base metal in a laminated state.

本発明の金属の表面処理方法は、上述したショットピーニング工程と電子線照射工程を複数回繰り返し行うことができるので、母材金属の表面に形成される表面層全体の膜厚を厚くすることができる。したがって、この膜厚を調整することによって、種々広範囲な製品の金属表面を目的に応じて加工することができる。   In the metal surface treatment method of the present invention, since the above-described shot peening process and electron beam irradiation process can be repeated a plurality of times, the film thickness of the entire surface layer formed on the surface of the base metal can be increased. it can. Therefore, by adjusting this film thickness, the metal surface of various wide-ranging products can be processed according to the purpose.

(1)ショットピーニング工程
母材金属1である純銅又は銅合金の表面に、二硫化モリブデンからなる異種金属粒2をショットピーニングする。異種金属粒2の平均粒径は10μm、ショットピーニングの噴射圧力は1MPaとする。このショットピーニングで、母材金属1の表面に二硫化モリブデンの異種金属膜3を設ける。
(2)電子線照射工程
表面に二硫化モリブデンの異種金属膜3を設けた母材金属1を密閉チャンバー11に入れ、密閉チャンバー11を排気して真空として、母材金属1の表面に電子ビーム4を照射する。電子線照射の条件は以下のように設定する。密閉チャンバー11の真空度は7Pa以下とする。
電子ビームのスポットの直径…0.3mm
加速電圧…………………………30kV
ビーム電流………………………100mA
電子ビームの走査面積…………30mm×30mm
全面の走査時間…………………2秒
(1) Shot peening process On the surface of pure copper or copper alloy which is the base metal 1, different metal particles 2 made of molybdenum disulfide are shot peened. The average particle size of the different metal particles 2 is 10 μm, and the shot peening injection pressure is 1 MPa. By this shot peening, a dissimilar metal film 3 of molybdenum disulfide is provided on the surface of the base metal 1.
(2) Electron Beam Irradiation Step A base metal 1 provided with a dissimilar metal film 3 of molybdenum disulfide on the surface is placed in a sealed chamber 11 and the sealed chamber 11 is evacuated to form a vacuum so that an electron beam is applied to the surface of the base metal 1. 4 is irradiated. The conditions for electron beam irradiation are set as follows. The degree of vacuum of the sealed chamber 11 is 7 Pa or less.
Electron beam spot diameter: 0.3 mm
Acceleration voltage ………………………… 30kV
Beam current …………………… 100mA
Scanning area of electron beam …… 30mm × 30mm
Scanning time for the entire surface ………………… 2 seconds

電子ビーム4を平行に走査して、全走査面積に均一に電子線照射すると、母材金属1の表面に銅と二硫化モリブデンを合金状態とする潤滑性に優れた表面層ができる。この表面層は、単に二硫化モリブデンをショットピーニングして母材金属1の表面に付着した表面処理に比較して、鉄と二硫化モリブデンとが合金状態となって強く結合し、極めて優れた潤滑性と耐摩耗性を実現する。   When the electron beam 4 is scanned in parallel and the entire scanning area is uniformly irradiated with an electron beam, a surface layer having excellent lubricity in which copper and molybdenum disulfide are alloyed is formed on the surface of the base metal 1. Compared with the surface treatment in which the surface layer is simply shot peened with molybdenum disulfide and adhered to the surface of the base metal 1, iron and molybdenum disulfide are strongly bonded in an alloy state, resulting in extremely excellent lubrication. Realize wear resistance and wear resistance.

さらに、以上のショットピーニング工程と、電子線照射工程を複数回繰り返して、母材金属1の表面に、母材金属1の鉄と合金状態となって強く結合している二硫化モリブデンの表面層を厚く設けることができる。   Further, the surface layer of molybdenum disulfide that is strongly bonded to the surface of the base metal 1 in an alloy state with the iron of the base metal 1 by repeating the above shot peening process and the electron beam irradiation process a plurality of times. Can be provided thick.

(1)ショットピーニング工程
母材金属1のTi表面に、タングステンの異種金属粒2をショットピーニングする。異種金属粒2であるタングステンの平均粒径は20μm、ショットピーニングの噴射圧力は1MPaとする。このショットピーニングで、母材金属1の表面にタングステンの異種金属膜3を設ける。
(2)電子線照射工程
表面にタングステンの異種金属膜3を設けた母材金属1を密閉チャンバー11に入れ、密閉チャンバー11を排気して真空として、母材金属1の表面に電子ビーム4を照射する。電子線照射の条件は以下のように設定する。密閉チャンバー11の真空度は7Pa以下とする。
電子ビームのスポットの直径…0.3mm
加速電圧…………………………30kV
ビーム電流………………………110mA
電子ビームの走査面積…………30mm×30mm
全面の走査時間…………………1秒
(1) Shot peening process The dissimilar metal particles 2 of tungsten are shot peened on the Ti surface of the base metal 1. The average particle diameter of tungsten, which is the dissimilar metal particle 2, is 20 μm, and the shot peening injection pressure is 1 MPa. By this shot peening, a different metal film 3 of tungsten is provided on the surface of the base metal 1.
(2) Electron Beam Irradiation Step A base metal 1 having a tungsten dissimilar metal film 3 provided on the surface is placed in a sealed chamber 11, the sealed chamber 11 is evacuated to a vacuum, and an electron beam 4 is applied to the surface of the base metal 1. Irradiate. The conditions for electron beam irradiation are set as follows. The degree of vacuum of the sealed chamber 11 is 7 Pa or less.
Electron beam spot diameter: 0.3 mm
Acceleration voltage ………………………… 30kV
Beam current …………………… 110mA
Scanning area of electron beam …… 30mm × 30mm
Scanning time for the entire surface ………………… 1 second

電子ビーム4を平行に走査して、全走査面積に均一に電子線照射すると、母材金属1の表面にチタンとタングステンを合金状態とする耐摩耗性に優れた表面層ができる。この表面層は、単にタングステンをショットピーニングして母材金属1の表面に付着した表面処理に比較して、タングステンとチタンとが合金状態となって強く結合し、極めて優れた耐摩耗性を実現する。   When the electron beam 4 is scanned in parallel and the entire scanning area is uniformly irradiated with an electron beam, a surface layer having excellent wear resistance in which titanium and tungsten are in an alloy state is formed on the surface of the base metal 1. Compared to the surface treatment in which the surface layer is simply shot peened with tungsten and attached to the surface of the base metal 1, the surface layer is bonded to tungsten and titanium in an alloyed state, resulting in extremely superior wear resistance. To do.

さらに、この方法も、以上のショットピーニング工程と、電子線照射工程を複数回繰り返して、母材金属の表面に、母材金属のチタンと合金状態となって強く結合しているタングステンの表面層を厚く設けることができる。   Furthermore, this method also repeats the above shot peening process and electron beam irradiation process a plurality of times, and the tungsten surface layer is strongly bonded to the surface of the base metal in an alloy state with titanium of the base metal. Can be provided thick.

(1)ショットピーニング工程
母材金属1にSKD−11を使用し、SiCからなる異種金属粒2をショットピーニングする。異種金属粒2の平均粒径は3μm、ショットピーニングの噴射圧力は1MPaとする。このショットピーニングで、母材金属1の表面にSiCの異種金属膜3を設ける。
(2)電子線照射工程
表面にSiCの異種金属膜3を設けた母材金属1を密閉チャンバー11に入れ、密閉チャンバー11を排気して真空として、母材金属1の表面に電子ビーム4を照射する。電子線照射の条件は以下のように設定する。密閉チャンバー11の真空度は7Pa以下とする。
電子ビームのスポットの直径…0.3mm
加速電圧…………………………30kV
ビーム電流………………………100mA
電子ビームの走査面積…………30mm×30mm
全面の走査時間…………………2秒
(1) Shot peening process SKD-11 is used for the base metal 1, and the dissimilar metal particle 2 which consists of SiC is shot peened. The average particle size of the different metal particles 2 is 3 μm, and the shot peening injection pressure is 1 MPa. By this shot peening, an SiC different metal film 3 is provided on the surface of the base metal 1.
(2) Electron Beam Irradiation Step The base metal 1 provided with the SiC different metal film 3 on the surface is placed in the sealed chamber 11, the sealed chamber 11 is evacuated and evacuated, and the electron beam 4 is applied to the surface of the base metal 1. Irradiate. The conditions for electron beam irradiation are set as follows. The degree of vacuum of the sealed chamber 11 is 7 Pa or less.
Electron beam spot diameter: 0.3 mm
Acceleration voltage ………………………… 30kV
Beam current …………………… 100mA
Scanning area of electron beam …… 30mm × 30mm
Scanning time for the entire surface ………………… 2 seconds

電子ビーム4を平行に走査して、全走査面積に均一に電子線照射すると、母材金属1の表面にSKD−11とSiCを合金状態とする表面層ができる。この表面層と、母材金属であるSKD−11の摩擦係数をボールオンディスク試験方法で測定すると、母材金属と、得られた表面層の摩擦係数は、1:0.2となった。このことから、摩擦係数の低い表面層が得られたことがわかる。   When the electron beam 4 is scanned in parallel and the entire scanning area is uniformly irradiated with an electron beam, a surface layer in which SKD-11 and SiC are alloyed is formed on the surface of the base metal 1. When the friction coefficient of the surface layer and the base metal SKD-11 was measured by a ball-on-disk test method, the friction coefficient of the base metal and the obtained surface layer was 1: 0.2. This shows that a surface layer having a low friction coefficient was obtained.

また、本発明の金属の表面処理方法は、図8に示すように、仮膜工程で、母材金属1と異なる金属粒である異種金属粒2を母材金属1に向かって加速して衝突させて、エネルギービームのエネルギーで消失するバインダ6を介して付着して母材金属1の表面に金属粉末層9を設け、仮膜工程で金属粉末層9を設けた母材金属1の表面に、図2に示すビーム照射工程で、電子ビーム4又はレーザービームからなるエネルギービームを照射して金属粉末層9と母材金属1とを結合することもできる。   In addition, as shown in FIG. 8, the metal surface treatment method of the present invention accelerates and collides different metal particles 2, which are different from the base metal 1, toward the base metal 1 in the temporary film process. The metal powder layer 9 is provided on the surface of the base metal 1 by being attached via the binder 6 that disappears by the energy of the energy beam, and the surface of the base metal 1 provided with the metal powder layer 9 in the provisional film process. In the beam irradiation step shown in FIG. 2, the metal powder layer 9 and the base metal 1 can be bonded by irradiating the electron beam 4 or an energy beam made of a laser beam.

[仮膜工程]
母材金属1の表面に、図8に示す仮膜工程において、母材金属1と異なる金属粒である異種金属粒2をバインダ6で付着して金属粉末層9を設ける。異種金属粒2は、母材金属1に向かって加速し、母材金属1の表面に衝突させて、バインダ6で母材金属1の表面に付着する。
[Temporary membrane process]
On the surface of the base metal 1, in the temporary film process shown in FIG. 8, different metal particles 2, which are different from the base metal 1, are attached by a binder 6 to provide a metal powder layer 9. The dissimilar metal particles 2 accelerate toward the base metal 1, collide with the surface of the base metal 1, and adhere to the surface of the base metal 1 with the binder 6.

母材金属1は、用途に最適な金属、例えばFe、Al、Cu、鉄合金、アルミ合金、銅合金、Ag、Au、Ba、Ca、Co、Mg、Mn、Ni、Nb、Pt、Ta、Ti、Vを含む金属、銀合金、金合金、カルシウム合金、コバルト合金、クロム合金、マグネシウム合金、マンガン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、チタン合金、バナジウム合金、焼結金属、F、S、及びこれ等の金属のフッ化物、硫化物、窒化物、炭化物、ホウ化物等が使用される。   The base metal 1 is a metal suitable for use, for example, Fe, Al, Cu, iron alloy, aluminum alloy, copper alloy, Ag, Au, Ba, Ca, Co, Mg, Mn, Ni, Nb, Pt, Ta, Metal containing Ti, V, silver alloy, gold alloy, calcium alloy, cobalt alloy, chromium alloy, magnesium alloy, manganese alloy, nickel alloy, niobium alloy, tantalum alloy, titanium alloy, vanadium alloy, sintered metal, F, S , And fluorides, sulfides, nitrides, carbides, borides, and the like of these metals are used.

異種金属粒2には、W、C、B、Ti、Ni、Cr、Si、Mo、Ag、Au、Ba、Be、Ca、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Nb、Pt、Ta、V、F、S、及びこれ等の金属のフッ化物、硫化物、窒化物、炭化物、ホウ化物の少なくとも何れかを含むものを使用する。金属粉末層9の異種金属粒2は、複数の異なる異種金属粒を混合したものを使用することもできる。さらに、金属粉末層9の異種金属粒2は、母材金属1より融点の低い金属粒を使用し、また、反対に母材金属2よりも融点の高い金属粒を使用することもできる。さらに、母材金属1よりも融点の低い金属粒と融点の高い金属粒の両方を混合したものを使用することもできる。母材金属表面の摩擦抵抗を小さくし、さらに耐摩耗性を向上するには、異種金属粒として二硫化モリブデンと、硫化タングステンと、窒化硼素のいずれかを使用し、あるいはこれ等の混合物を使用する。   Different metal particles 2 include W, C, B, Ti, Ni, Cr, Si, Mo, Ag, Au, Ba, Be, Ca, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Nb, Pt, Ta, V , F, S, and those containing at least one of fluoride, sulfide, nitride, carbide and boride of these metals are used. As the different metal particles 2 of the metal powder layer 9, a mixture of a plurality of different different metal particles can be used. Further, the different metal particles 2 of the metal powder layer 9 may be metal particles having a melting point lower than that of the base metal 1, and conversely, metal particles having a melting point higher than that of the base metal 2 may be used. Further, a mixture of both metal particles having a melting point lower than that of the base metal 1 and metal particles having a higher melting point can be used. To reduce the frictional resistance of the base metal surface and further improve the wear resistance, use molybdenum disulfide, tungsten sulfide, boron nitride as a dissimilar metal grain, or a mixture of these. To do.

異種金属粒2の金属粉末層9を母材金属1に設けるには、母材金属1の表面にバインダ6を塗布し、バインダ6を設けた母材金属1の表面に向かって異種金属粒2を加速して、これを母材金属1の表面に衝突させる。母材金属1の表面に衝突する異種金属粒2は、運動のエネルギーでバインダ6の内部に侵入して、母材金属1の表面に密結合して金属粉末層となる。   In order to provide the metal powder layer 9 of the different metal particles 2 on the base metal 1, the binder 6 is applied to the surface of the base metal 1, and the different metal particles 2 toward the surface of the base metal 1 provided with the binder 6. Is accelerated and collides with the surface of the base metal 1. The dissimilar metal particles 2 that collide with the surface of the base metal 1 enter the inside of the binder 6 with the energy of kinetics, and are closely bonded to the surface of the base metal 1 to form a metal powder layer.

異種金属粒2は、加圧流体のエネルギーで加速され、あるいは電界で加速されて、母材金属1の表面に衝突される。異種金属粒2を加速する加圧流体は、加圧空気又は加圧液体である。加圧空気で異種金属粒2を加速するには、ショットピーニングが適している。ショットピーニングは、加圧された空気で異種金属粒2を加速して、母材金属1の表面に衝突させる。ショットピーニングは、あらかじめバインダ6を塗布している母材金属1の表面に異種金属粒2を加速して衝突させる。ショットピーニングで加速して母材金属1に衝突される異種金属粒2は、未硬化なバインダ6中に侵入し、あるいは硬化したバインダ中に侵入して、母材金属1の表面に密結合して金属粉末層9を形成する。この方法は、空気の圧力を0.3MPa以上、好ましくは0.5MPa以上として、異種金属粒2を母材金属1の表面に向かって加速する。空気圧は、バインダを未硬化な状態とするか、あるいは硬化した状態とするかで変化させる。未硬化なバインダに向かって異種金属粒を加速する空気圧は、硬化したバインダに異種金属粒を加速する空気圧よりも低くできる。それは、未硬化なバインダは、異種金属粒をスムーズに内部に侵入でき、硬化したバインダは異種金属粒を内部に侵入させるのに、大きな運動のエネルギーを必要とするからである。バインダは硬化しても母材金属よりも硬度が低く、流体で加速された異種金属粒を内部に侵入させて、母材金属の表面に密結合できる。   The dissimilar metal particles 2 are accelerated by the energy of the pressurized fluid or accelerated by an electric field, and collide with the surface of the base metal 1. The pressurized fluid for accelerating the different metal particles 2 is pressurized air or pressurized liquid. Shot peening is suitable for accelerating the dissimilar metal particles 2 with pressurized air. In shot peening, the dissimilar metal particles 2 are accelerated by pressurized air and collide with the surface of the base metal 1. In the shot peening, the dissimilar metal particles 2 are accelerated and collided with the surface of the base metal 1 to which the binder 6 has been applied in advance. The dissimilar metal particles 2 that are accelerated by shot peening and collide with the base metal 1 penetrate into the uncured binder 6 or penetrate into the hardened binder and are tightly coupled to the surface of the base metal 1. Thus, the metal powder layer 9 is formed. In this method, the pressure of air is set to 0.3 MPa or more, preferably 0.5 MPa or more, and the dissimilar metal particles 2 are accelerated toward the surface of the base metal 1. The air pressure is changed depending on whether the binder is in an uncured state or a cured state. The air pressure that accelerates the dissimilar metal particles toward the uncured binder can be lower than the air pressure that accelerates the dissimilar metal particles to the cured binder. This is because an uncured binder can smoothly penetrate different metal particles into the inside, and a hardened binder requires a large amount of kinetic energy to allow the different metal particles to enter inside. Even if the binder is hardened, the hardness is lower than that of the base metal, and the dissimilar metal particles accelerated by the fluid can penetrate into the inside to be tightly coupled to the surface of the base metal.

加圧された液体で異種金属粒を加速するには、図9に示すように、異種金属粒2を液状ないしペースト状のバインダ6に混合し、異種金属粒2を混合しているバインダ6を加圧してノズル7から噴射して、異種金属粒2を母材金属1の表面に衝突させる。バインダ6と一緒に母材金属1に向かって加速される異種金属粒2は、バインダ6よりも比重が大きく、バインダ6よりも大きな運動のエネルギーでバインダ6内に侵入して、母材金属1の表面に付着されて金属粉末層9となる。   In order to accelerate the dissimilar metal particles with the pressurized liquid, as shown in FIG. 9, the dissimilar metal particles 2 are mixed with a liquid or paste-like binder 6, and the binder 6 in which the dissimilar metal particles 2 are mixed is added. Pressure is applied and sprayed from the nozzle 7 to cause the dissimilar metal particles 2 to collide with the surface of the base metal 1. The dissimilar metal particle 2 accelerated toward the base metal 1 together with the binder 6 has a specific gravity larger than that of the binder 6 and penetrates into the binder 6 with energy of movement larger than that of the binder 6. The metal powder layer 9 is attached to the surface.

図10と図11は、異種金属粒2を電界で加速して母材金属1の表面に衝突させる。図10の方法は、異種金属粒2と母材金属1とに高電圧を印加する。異種金属粒2は、ノズル7から帯電して噴射される。帯電した異種金属粒2は、静電界に加速されて母材金属1に衝突する。この方法は、バインダ6を塗布している母材金属1の表面に、バインダ6が未硬化な状態で、電界で加速された異種金属粒2を衝突させて金属粉末層9を設ける。この方法は、バインダと異種金属粒の両方を電界で加速して母材金属の表面に衝突させて、金属粉末層を設けることもできる。   10 and 11, different metal particles 2 are accelerated by an electric field and collide with the surface of the base metal 1. In the method of FIG. 10, a high voltage is applied to the dissimilar metal particles 2 and the base metal 1. The dissimilar metal particles 2 are charged and ejected from the nozzle 7. The charged dissimilar metal particles 2 are accelerated by an electrostatic field and collide with the base metal 1. In this method, the metal powder layer 9 is provided by colliding the surface of the base metal 1 to which the binder 6 is applied with the dissimilar metal particles 2 accelerated by an electric field in an uncured state of the binder 6. In this method, both the binder and the dissimilar metal particles can be accelerated by an electric field to collide with the surface of the base metal to provide a metal powder layer.

図11の方法は、異種金属粒2を混合しているバインダ6に母材金属1を浸漬し、バインダ6を充填している導電容器8と母材金属1とに電圧を印加する。バインダ6に混合される異種金属粒2は帯電し、静電力で母材金属1の表面に向かって加速される。   In the method of FIG. 11, the base metal 1 is immersed in a binder 6 in which different kinds of metal particles 2 are mixed, and a voltage is applied to the conductive container 8 and the base metal 1 filled with the binder 6. The dissimilar metal particles 2 mixed in the binder 6 are charged and accelerated toward the surface of the base metal 1 by electrostatic force.

さらに、図12は、磁界で異種金属粒2を母材金属1の表面に加速して衝突する方法を示す。この図の方法は、異種金属粒2を電界と磁界の両方で加速して母材金属1の表面に衝突させる。この方法は、異種金属粒2をノズル7から帯電して噴射させる。噴射される異種金属粒2は、磁界で加速され、また磁界で集束されて母材金属1の表面に衝突される。この方法は、ノズル7から噴射される異種金属粒2を磁界でビーム状に集束して母材金属1の表面に衝突できる。したがって、異種金属粒2のビームを母材金属1の表面に走査して母材金属1の表面全面に、加速された異種金属粒2を衝突することができる。   Further, FIG. 12 shows a method of accelerating and colliding different metal particles 2 against the surface of the base metal 1 with a magnetic field. In the method shown in this figure, the dissimilar metal particle 2 is accelerated by both an electric field and a magnetic field to collide with the surface of the base metal 1. In this method, the dissimilar metal particles 2 are charged from the nozzle 7 and ejected. The different metal particles 2 to be ejected are accelerated by a magnetic field, focused by the magnetic field, and collide with the surface of the base metal 1. In this method, the dissimilar metal particles 2 ejected from the nozzle 7 can be focused into a beam shape by a magnetic field and collide with the surface of the base metal 1. Accordingly, the beam of the dissimilar metal particles 2 can be scanned over the surface of the base metal 1, and the accelerated dissimilar metal particles 2 can collide with the entire surface of the base metal 1.

バインダ6は、エネルギービームの照射で消失する。すなわち、バインダ6は、電子ビームやレーザービームのエネルギーで異種金属粒2を母材金属1に溶融状態に結合するに先だって、異種金属粒2を母材金属1に仮結合するものである。したがって、バインダ6は、電子ビームやレーザービームの照射で異種金属粒2を母材金属1に溶融して結合するまで、異種金属粒2を母材金属1に結合すれば足りる。バインダ6は、エネルギービームで消失するが、必ずしもバインダの全ての成分を完全に消失する必要はない。エネルギービームでバインダに含まれる成分の一部、たとえは、バインダにシリコンを含有し、このシリコンを異種金属粒と母材金属との合金成分に含ませることもできる。   The binder 6 disappears upon irradiation with the energy beam. That is, the binder 6 temporarily bonds the dissimilar metal particles 2 to the base metal 1 before the dissimilar metal particles 2 are bonded to the base metal 1 in a molten state by the energy of the electron beam or laser beam. Therefore, it is sufficient for the binder 6 to bond the dissimilar metal particles 2 to the base metal 1 until the dissimilar metal particles 2 are melted and bonded to the base metal 1 by irradiation with an electron beam or a laser beam. The binder 6 disappears with the energy beam, but it is not always necessary to completely disappear all the components of the binder. A part of components contained in the binder by the energy beam, for example, silicon may be contained in the binder, and the silicon may be contained in an alloy component of the dissimilar metal grains and the base metal.

バインダ6は、水溶性又は有機溶媒溶解性のものであって、たとえば、糖類やセルローズ類を使用する。さらに具体的には、バインダ6には、アラビアゴム、トラガント、ガラヤゴム、カラメル、デンプン、可溶性デンプン、デキストリン、αデンプン、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、ローカストピーンガム、カゼインなどであり、半合成品では、リグニンスルホン酸塩、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチル化デンプンナトリウム塩、ヒドロキシエチル化デンプン、デンプンリン酸エステルナトリウム塩、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、エステルガムのいずれかからなる天然物、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム塩、水溶性共重合体、部分けん化酢酸ビニルとビニルエーテルの共重合体、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びそのエステルまたは塩の重合体または共重合体、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、クマロン樹脂、石油樹脂、フェノール樹脂のいずれかからなる合成物のいずれかを単独であるいは複数種を混合したものを使用する。さらに、バインダ6には、紫外線を照射して硬化する照射硬化樹脂を使用することもでき、また、オイルのように異種金属粒を付着する作用のある液体も使用できる。潤滑油のオイルは、粘度を高くして金属粉末層を厚く、また、粘度を低くして金属粉末層を薄くできる。オイルは、接着剤のように硬化しないが、その粘着力で異種金属粒を母材金属の表面に付着する。   The binder 6 is water-soluble or organic solvent-soluble, and uses, for example, sugars or celluloses. More specifically, the binder 6 includes gum arabic, tragacanth, galaya gum, caramel, starch, soluble starch, dextrin, alpha starch, sodium alginate, gelatin, locust peanut gum, casein, etc. Sulfonate, carboxymethylcellulose sodium salt, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylated starch sodium salt, hydroxyethylated starch, starch phosphate ester sodium salt, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, ethylcellulose, acetylcellulose, ester gum Natural products made of these, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyacrylamide, sodium polyacrylate Salt, water-soluble copolymer, partially saponified vinyl acetate and vinyl ether copolymer, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and its ester or salt polymer or copolymer, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, vinyl A pyrrolidone-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, a coumarone resin, a petroleum resin, or a synthetic product composed of any one of a phenol resin is used alone or a mixture of plural kinds thereof is used. Further, the binder 6 can be made of a radiation curable resin that is cured by irradiating ultraviolet rays, and a liquid having an action of adhering different metal particles such as oil can also be used. The lubricating oil can increase the viscosity to increase the thickness of the metal powder layer, and decrease the viscosity to decrease the thickness of the metal powder layer. Oil does not harden like an adhesive, but dissimilar metal particles adhere to the surface of the base metal with its adhesive strength.

仮膜工程は、粉末状のバインダ6と異種金属粒2とを母材金属1の表面に静電力で付着し、その後、加熱してバインダ6で異種金属粒2を母材金属1の表面に結合して金属粉末層9を設けることもできる。このバインダ6には、加熱すると溶融するホットメルトのバインダを使用する。ホットメルトのバインダは、加熱して溶融した後、冷却して異種金属粒2を母材金属1の表面に結合する。粉末のバインダ6と異種金属粒2とを静電力で母材金属1の表面に向かって加速すると、異種金属粒2の比重がバインダ6よりも大きく、異種金属粒2の運動のエネルギーが大きくなる。したがって、バインダ6と異種金属粒2の粉末を静電力で加速して母材金属1の表面に付着すると、重い異種金属粒2が軽いバインダ6の内部に侵入して、母材金属1の表面に密結合して金属粉末層9となる。   In the temporary film forming step, the powdery binder 6 and the dissimilar metal particles 2 are attached to the surface of the base metal 1 by electrostatic force, and then heated to apply the dissimilar metal particles 2 to the surface of the base metal 1 with the binder 6. The metal powder layer 9 can also be provided by bonding. The binder 6 is a hot-melt binder that melts when heated. The hot melt binder is heated and melted, and then cooled to bond the dissimilar metal particles 2 to the surface of the base metal 1. When the powder binder 6 and the dissimilar metal particles 2 are accelerated toward the surface of the base metal 1 by electrostatic force, the specific gravity of the dissimilar metal particles 2 is larger than that of the binder 6 and the energy of the movement of the dissimilar metal particles 2 is increased. . Therefore, when the powder of the binder 6 and the dissimilar metal particle 2 is accelerated by electrostatic force and adheres to the surface of the base metal 1, the heavy dissimilar metal particle 2 enters the light binder 6 and the surface of the base metal 1 To form a metal powder layer 9.

バインダ6を介して母材金属1の表面に結合される金属粉末層9は、バインダ6の粘度と、バインダ6を塗布する膜厚で、金属粉末層9の膜厚をコントロールできる。バインダ6の粘度を高くして金属粉末層9の膜厚を厚くできる。また、母材金属1の表面に塗布する塗膜を厚くして、金属粉末層9の膜厚を厚くすることもできる。バインダ6の粘度は、溶剤での希釈量でコントロールできる。バインダ6は、溶剤量を多くして薄く希釈して粘度を低くできる。   The metal powder layer 9 bonded to the surface of the base metal 1 through the binder 6 can control the film thickness of the metal powder layer 9 by the viscosity of the binder 6 and the film thickness to which the binder 6 is applied. The viscosity of the binder 6 can be increased to increase the thickness of the metal powder layer 9. In addition, the thickness of the metal powder layer 9 can be increased by increasing the thickness of the coating applied to the surface of the base metal 1. The viscosity of the binder 6 can be controlled by the amount diluted with a solvent. The binder 6 can be diluted thinly by increasing the amount of solvent to reduce the viscosity.

仮膜工程は、平均粒径を0.03μmないし500μmとする異種金属粒2を母材金属1の表面に向かって加速して衝突させる。異種金属粒2の平均粒径は、金属粉末層9の膜厚に影響を与える。母材金属1に噴射される異種金属粒2は、金属粉末層9の膜厚を考慮して最適値のものが使用されるが、好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.3μm以上であって、好ましくは50μm以下、さらに好ましくは10μm以下とする。   In the temporary film forming process, the dissimilar metal particles 2 having an average particle diameter of 0.03 μm to 500 μm are accelerated and collided toward the surface of the base metal 1. The average particle diameter of the dissimilar metal particles 2 affects the film thickness of the metal powder layer 9. The dissimilar metal particles 2 sprayed onto the base metal 1 are those having an optimum value in consideration of the film thickness of the metal powder layer 9, preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.3 μm or more. Thus, it is preferably 50 μm or less, more preferably 10 μm or less.

さらに、異種金属粒には、金属粉末層とならない搬送担体粒子の表面に、金属粉末層となる異種金属の微細金属粒子を付着しているものも使用できる。この異種金属粒は、搬送担体粒子の平均粒径を100μmないし1mmとし、微細金属粒子を0.03μmないし30μmとする。この異種金属粒は、微細金属粒子を小さくして、すなわち薄い金属粉末層を効率よく母材金属の表面に付着できる。それは、大きな搬送担体粒子の運動のエネルギーが大きく、これが微細金属粒子を母材金属の表面に勢いよく衝突させるからである。   Further, as the dissimilar metal particles, those in which fine metal particles of dissimilar metal that becomes the metal powder layer are attached to the surface of the carrier particles that do not become the metal powder layer can be used. In this dissimilar metal particle, the average particle diameter of the carrier particles is 100 μm to 1 mm, and the fine metal particle is 0.03 μm to 30 μm. The foreign metal particles can make fine metal particles small, that is, a thin metal powder layer can be efficiently attached to the surface of the base metal. This is because the kinetic energy of the large carrier particles is large, which causes the fine metal particles to collide with the surface of the base metal vigorously.

[ビーム照射工程]
この工程は、金属粉末層9を設けている母材金属1の表面に電子ビーム又はレーザービームからなるエネルギービームを照射し、エネルギービームのエネルギーで金属粉末層9を局部加熱して母材金属1と結合する。図2は、ビーム照射工程に使用する電子線照射装置10を示す。この電子線照射装置10は、金属粉末層9を設けた母材金属1を密閉チャンバー11に入れ、密閉チャンバー11を真空にして電子ビーム4を照射する。なお、密閉チャンバー11は、目的に応じて窒素ガスなどの気体雰囲気下にしてもよい。電子ビーム4は、金属粉末層9を母材金属1に結合できる最適なエネルギー密度として、母材金属1の表面に照射される。電子線照射装置10は、ヒーター18を加熱して電子を放射する電子銃12と、電子銃12から放射される電子線を電子ビーム4に磁界で集束する集束コイル13と、集束された電子ビーム4を磁界で母材金属1の表面に走査する偏向コイル14とを備える。
[Beam irradiation process]
In this step, the surface of the base metal 1 provided with the metal powder layer 9 is irradiated with an energy beam composed of an electron beam or a laser beam, and the metal powder layer 9 is locally heated by the energy of the energy beam to thereby form the base metal 1. Combine with. FIG. 2 shows an electron beam irradiation apparatus 10 used in the beam irradiation process. In the electron beam irradiation apparatus 10, the base metal 1 provided with the metal powder layer 9 is placed in a sealed chamber 11, and the sealed chamber 11 is evacuated to irradiate the electron beam 4. The sealed chamber 11 may be in a gas atmosphere such as nitrogen gas depending on the purpose. The electron beam 4 is applied to the surface of the base metal 1 at an optimum energy density that can bond the metal powder layer 9 to the base metal 1. The electron beam irradiation apparatus 10 includes an electron gun 12 that heats a heater 18 to emit electrons, a focusing coil 13 that focuses an electron beam emitted from the electron gun 12 onto an electron beam 4 by a magnetic field, and a focused electron beam. 4 and a deflection coil 14 that scans the surface of the base metal 1 with a magnetic field.

電子銃12は、ヒーター18が加熱されて熱電子を放出するカソード15と、カソード15から放出される電子の数、すなわち電子ビーム4の電流値をコントロールするバイアス電極16と、電子ビーム4を加速するアノード17とを備える。カソード15とバイアス電極16は負電圧、アノード17は高電圧の正電圧が電源19から供給される。電子銃12から放射される電子ビーム4は、集束コイル13でもって母材金属1の表面に所定の面積のスポットに集束される。さらに、偏向コイル14で電子ビーム4を走査して、母材金属1の全面に電子ビーム4を照射する。   The electron gun 12 accelerates the electron beam 4 by a cathode 15 that emits thermoelectrons when the heater 18 is heated, a bias electrode 16 that controls the number of electrons emitted from the cathode 15, that is, a current value of the electron beam 4. And an anode 17. The cathode 15 and the bias electrode 16 are supplied with a negative voltage, and the anode 17 is supplied with a high positive voltage from a power source 19. The electron beam 4 emitted from the electron gun 12 is focused to a spot having a predetermined area on the surface of the base metal 1 by the focusing coil 13. Further, the deflection coil 14 scans the electron beam 4 to irradiate the entire surface of the base metal 1 with the electron beam 4.

電子ビーム4のエネルギーは、アノード17の加速電圧と、バイアス電極16の負電圧による電子ビーム4の電流値と、偏向コイル14による走査速度とでコントロールできる。アノード17の加速電圧を高くし、バイアス電極16の負電圧を小さくし、電子ビーム4を集束するスポットの面積を小さくし、さらに電子ビーム4の走査速度を遅くして、照射領域のエネルギー密度を高くできる。   The energy of the electron beam 4 can be controlled by the acceleration voltage of the anode 17, the current value of the electron beam 4 by the negative voltage of the bias electrode 16, and the scanning speed by the deflection coil 14. The acceleration voltage of the anode 17 is increased, the negative voltage of the bias electrode 16 is decreased, the area of the spot for focusing the electron beam 4 is decreased, the scanning speed of the electron beam 4 is further decreased, and the energy density of the irradiation region is reduced. Can be high.

電子線照射装置10が母材金属1の表面に照射する電子ビーム4のエネルギーは、金属粉末層9の材質と膜厚、さらに母材金属1の種類により最適値に設定される。電子ビームのエネルギーは、好ましくは金属粉末層9と母材金属1とを合金状態に結合する大きさとする。この方法では、図13に示すように、金属粉末層9と母材金属1とを合金状態に結合してなる表面層5が母材金属1の表面に形成される。   The energy of the electron beam 4 applied to the surface of the base metal 1 by the electron beam irradiation apparatus 10 is set to an optimum value depending on the material and film thickness of the metal powder layer 9 and the type of the base metal 1. The energy of the electron beam is preferably such that the metal powder layer 9 and the base metal 1 are bonded in an alloy state. In this method, as shown in FIG. 13, a surface layer 5 formed by bonding the metal powder layer 9 and the base metal 1 in an alloy state is formed on the surface of the base metal 1.

ただし、電子ビーム4のエネルギーは、母材金属1の表面に母材金属1より融点の低い金属粒である異種金属粒2をショットピーニングし、電子ビーム4を照射して金属粉末層9を溶融して金属粉末層9を母材金属1に結合する大きさにコントロールすることもできる。この方法では、図14に示すように、溶融する金属粉末層9が母材金属1の表面に結合して表面層5が形成される。   However, the energy of the electron beam 4 is shot peened on the surface of the base metal 1 with dissimilar metal particles 2 having a melting point lower than that of the base metal 1, and irradiated with the electron beam 4 to melt the metal powder layer 9. Thus, the size of the metal powder layer 9 bonded to the base metal 1 can be controlled. In this method, as shown in FIG. 14, the molten metal powder layer 9 is bonded to the surface of the base metal 1 to form the surface layer 5.

また、電子線照射のエネルギーは、母材金属1の表面に母材金属1より融点の高い金属粒である異種金属粒2をショットピーニングし、電子ビーム4を照射して母材金属1を溶融して金属粉末層9を母材金属1に結合する大きさにコントロールすることもできる。この方法では、図15に示すように、溶融する母材金属1の表面に金属粉末層9が埋設される状態で結合してなる表面層5が、母材金属1の表面に形成される。   Further, the energy of electron beam irradiation is shot peening on the surface of the base metal 1 with the dissimilar metal particles 2 having a melting point higher than that of the base metal 1, and the electron beam 4 is irradiated to melt the base metal 1. Thus, the size of the metal powder layer 9 bonded to the base metal 1 can be controlled. In this method, as shown in FIG. 15, a surface layer 5 is formed on the surface of the base metal 1 by bonding in a state where the metal powder layer 9 is embedded in the surface of the base metal 1 to be melted.

さらに、仮膜工程において、図16に示すように、平均粒径の異なる異種金属粒2を母材金属1の表面に噴射して、凹凸のある金属粉末層9を設けることができる。この金属粉末層9に電子ビームを照射すると、金属粉末層9は、図に示すように、表面に凹凸のある状態で母材金属1に結合されて、表面を凹凸面とする表面層5が形成される。   Furthermore, in the temporary film process, as shown in FIG. 16, different metal particles 2 having different average particle diameters can be sprayed onto the surface of the base metal 1 to provide a metal powder layer 9 having irregularities. When this metal powder layer 9 is irradiated with an electron beam, the metal powder layer 9 is bonded to the base metal 1 with an uneven surface as shown in the figure, and the surface layer 5 having an uneven surface is formed. It is formed.

さらに、図示しないが、仮膜工程において、異なる金属からなる複数の異種金属粒を母材金属の表面に噴射して、異なる金属からなる金属粉末層を設けることもできる。この金属粉末層に電子ビームを照射すると、複数種の金属粒からなる表面層を母材金属の表面に形成できる。   Furthermore, although not shown, in the temporary film process, a plurality of different metal particles made of different metals can be sprayed onto the surface of the base metal to provide a metal powder layer made of different metals. When this metal powder layer is irradiated with an electron beam, a surface layer composed of a plurality of types of metal particles can be formed on the surface of the base metal.

さらに、本発明の表面処理方法は、仮膜工程とビーム照射工程とを複数回繰り返して、母材金属1の表面に、複数の表面層5を積層することもできる。この方法は、図17に示すように、仮膜工程で母材金属1の表面に設けた金属粉末層9に、ビーム照射工程でエネルギービームを照射して金属粉末層9と母材金属1とを結合して、母材金属1の表面に表面層5を設けた後、この表面層5の表面にバインダ6を介して金属粉末層9を設け、さらに、この金属粉末層9にエネルギービームを照射して金属粉末層9を表面層5に結合させて、母材金属1の表面に2層の表面層5を積層する。さらに、これらの工程を繰り返すことによって、多層の表面層を母材金属の表面に積層できる。このように、母材金属1の表面に複数の表面層5を積層する方法は、母材金属1の表面に厚い膜を形成できる。さらに、母材金属1の表面に積層される複数の表面層5は、同じ金属とすることも、異なる金属とすることもできる。同じ金属からなる表面層を母材金属の表面に積層する方法は、同一金属からなる厚膜の厚い表面層を母材金属の表面に形成できる。また、異なる金属からなる表面層を母材金属の表面に積層する方法は、性質の異なる複数の金属膜を積層状態で母材金属の表面に形成できる。   Furthermore, the surface treatment method of the present invention can also laminate the plurality of surface layers 5 on the surface of the base metal 1 by repeating the temporary film process and the beam irradiation process a plurality of times. In this method, as shown in FIG. 17, the metal powder layer 9 provided on the surface of the base metal 1 in the temporary film process is irradiated with an energy beam in the beam irradiation process, and the metal powder layer 9, the base metal 1 and After the surface layer 5 is provided on the surface of the base metal 1, a metal powder layer 9 is provided on the surface of the surface layer 5 through a binder 6, and an energy beam is applied to the metal powder layer 9. The metal powder layer 9 is bonded to the surface layer 5 by irradiation, and the two surface layers 5 are laminated on the surface of the base metal 1. Furthermore, by repeating these steps, a multilayer surface layer can be laminated on the surface of the base metal. Thus, the method of laminating the plurality of surface layers 5 on the surface of the base metal 1 can form a thick film on the surface of the base metal 1. Further, the plurality of surface layers 5 laminated on the surface of the base metal 1 can be the same metal or different metals. The method of laminating a surface layer made of the same metal on the surface of the base metal can form a thick surface layer made of the same metal on the surface of the base metal. Moreover, the method of laminating a surface layer made of different metals on the surface of the base metal can form a plurality of metal films having different properties on the surface of the base metal in a laminated state.

本発明の金属の表面処理方法は、上述した仮膜工程とビーム照射工程を複数回繰り返し行うことができるので、母材金属の表面に形成される表面層全体の膜厚を厚くすることができる。したがって、この膜厚を調整することによって、種々広範囲な製品の金属表面を目的に応じて加工することができる。   In the metal surface treatment method of the present invention, the above-described temporary film process and beam irradiation process can be repeated a plurality of times, so that the thickness of the entire surface layer formed on the surface of the base metal can be increased. . Therefore, by adjusting this film thickness, the metal surface of various wide-ranging products can be processed according to the purpose.

以上の方法は、金属粉末層9に電子ビーム4を照射して、金属粉末層9を母材金属1の表面に結合するが、電子ビームに代わってレーザービームを照射して、金属粉末層を母材金属の表面に結合することもできる。すなわち、電子ビームのエネルギーに代わってレーザービームのエネルギーで金属粉末層を母材金属の表面に結合することもできる。レーザービームは、電子のエネルギーに代わって、電磁波のエネルギーで異種金属粒と母材金属の両方又は一方を溶融して、金属粉末層を母材金属の表面に強く結合する。   In the above method, the metal powder layer 9 is irradiated with the electron beam 4 to bond the metal powder layer 9 to the surface of the base metal 1, but instead of the electron beam, a laser beam is irradiated to irradiate the metal powder layer 9. It can also be bonded to the surface of the base metal. That is, the metal powder layer can be bonded to the surface of the base metal with the energy of the laser beam instead of the energy of the electron beam. The laser beam melts both or one of the dissimilar metal particles and the base metal with the energy of electromagnetic waves instead of the energy of electrons, and strongly bonds the metal powder layer to the surface of the base metal.

[研磨工程]
研磨工程は、母材金属に金属粉末層を結合して設けられる表面層の表面を研磨して平滑とする。この研磨工程は本発明に必須の工程ではないが、表面層を研磨することで表面を所定の平滑度にコントロールしてより摩擦抵抗を小さくできる。また、表面層が接触する被接触面の摩耗も少なくできる。研磨工程は、母材金属の表面層に研磨粒をショットブラストして処理される。研磨粒にはシリコンカーバイト、シリカ、アルミナ、あるいはこれらの混合物である無機の微粉末、さらにW、C、B、Ti、Ni、Cr、Si、Mo、Ag、Au、Ba、Be、Ca、Co、Cu、Fe、F及びフッ化物、Mg、Mn、Nb、Pt、S及び硫化物、Ta、Vの少なくとも何れかを含む金属粒も使用できる。研磨工程でショットブラストに使用される研磨粒は平均直径を1μmよりも大きく、また50μmよりも小さくする。
[Polishing process]
In the polishing step, the surface of the surface layer provided by bonding the metal powder layer to the base metal is polished and smoothed. Although this polishing step is not an essential step in the present invention, the surface layer is polished to control the surface to a predetermined smoothness, thereby reducing the frictional resistance. Further, the wear of the contacted surface with which the surface layer contacts can be reduced. The polishing step is performed by shot blasting abrasive grains on the surface layer of the base metal. The abrasive grains include silicon carbide, silica, alumina, or an inorganic fine powder that is a mixture of these, W, C, B, Ti, Ni, Cr, Si, Mo, Ag, Au, Ba, Be, Ca, Metal grains containing at least one of Co, Cu, Fe, F and fluoride, Mg, Mn, Nb, Pt, S and sulfide, Ta, and V can also be used. Abrasive grains used for shot blasting in the polishing step have an average diameter larger than 1 μm and smaller than 50 μm.

(1)仮膜工程
鉄工具鋼(SKD−11)からなる母材金属の表面にペースト状のバインダを塗布する。バインダには、アラビアゴムを使用する。バインダが未硬化な状態で、異種金属粒として二硫化モリブデンの粉末をショットピーニングする。ショットピーニングされる二硫化モリブデンの粉末は、加圧空気でもって母材金属の表面に向かって加速され、母材金属の鉄工具鋼の表面に衝突して金属粉末層となる。異種金属粒の二硫化モリブデン粉末は、平均粒径を10μm、ショットピーニングする空気の圧力を0.1MPaとする。その後、バインダを硬化させる。この仮膜工程で、母材金属の表面に、膜厚を200μmとする二硫化モリブデンの金属粉末層を設ける。
(1) Temporary film process A paste-like binder is apply | coated to the surface of the base metal which consists of iron tool steel (SKD-11). Gum arabic is used for the binder. Shot peening is performed with molybdenum disulfide powder as the dissimilar metal grains while the binder is uncured. The powder of molybdenum disulfide to be shot peened is accelerated toward the surface of the base metal with pressurized air, and collides with the surface of the base metal steel to form a metal powder layer. The dissimilar metal particles of molybdenum disulfide powder have an average particle size of 10 μm and a shot peening air pressure of 0.1 MPa. Thereafter, the binder is cured. In this temporary film forming step, a metal powder layer of molybdenum disulfide having a thickness of 200 μm is provided on the surface of the base metal.

(2)ビーム照射工程
バインダを硬化させた後、二硫化モリブデンの金属粉末層を設けた母材金属を密閉チャンバーに入れる。密閉チャンバーを排気して真空として、母材金属の表面に電子ビームを照射する。電子線照射の条件は、以下のように設定する。密閉チャンバーの真空度は7Pa以下とする。
電子ビームのスポットの直径…0.3mm
加速電圧…………………………30kV
ビーム電流………………………100mA
電子ビームの走査面積…………30mm×30mm
全面の走査時間…………………87秒
(2) Beam irradiation step After the binder is cured, the base metal provided with a metal powder layer of molybdenum disulfide is placed in a sealed chamber. The sealed chamber is evacuated to a vacuum, and the surface of the base metal is irradiated with an electron beam. The conditions for electron beam irradiation are set as follows. The degree of vacuum in the sealed chamber is 7 Pa or less.
Electron beam spot diameter: 0.3 mm
Acceleration voltage ………………………… 30kV
Beam current …………………… 100mA
Scanning area of electron beam …… 30mm × 30mm
Scanning time for entire surface ………………… 87 seconds

電子ビームを平行に走査して、全走査面積に均一に電子ビームを照射すると、二硫化モリブデンと鉄工具鋼(SKD−11)とが溶融して結合し、母材金属の表面に潤滑性に優れた二硫化モリブデンの表面層ができる。その後、電子ビームを照射する状態で飛散して表面に付着する異種金属粒を擦って除去して表面粗さを調整する。   When the electron beam is scanned in parallel and the entire scanning area is uniformly irradiated with the electron beam, molybdenum disulfide and iron tool steel (SKD-11) are melted and bonded, and the surface of the base metal is lubricated. Excellent surface layer of molybdenum disulfide. Thereafter, the dissimilar metal particles scattered and adhered to the surface in a state where the electron beam is irradiated are rubbed and removed to adjust the surface roughness.

以上の工程で、約10μmの二硫化モリブデンの表面層ができる。この表面層は、SKD−11の金属と二硫化モリブデンとが合金状態となって強く結合し、極めて小さい摩擦係数にできると共に、極めて優れた耐摩耗性も実現する。以上の方法で表面処理された鉄工具鋼は、単に、二硫化モリブデンをショットピーニングする方法に比較して、表面層を極めて強固に結合できる。   With the above process, a surface layer of about 10 μm molybdenum disulfide is formed. In this surface layer, the metal of SKD-11 and molybdenum disulfide are strongly bonded in an alloy state, so that the friction coefficient can be made extremely small, and extremely excellent wear resistance is also realized. The steel tool steel surface-treated by the above method can bind the surface layer very firmly compared to the method of simply shot peening molybdenum disulfide.

以上の方法で表面処理された鉄工具鋼は、表面の摩擦係数が極めて小さい値となる。   The steel tool steel surface-treated by the above method has a very small surface friction coefficient.

実施例4で表面処理された表面層を、以下の研磨工程で研磨して最適な平滑度に仕上げる以外、実施例4と同様にして母材金属を表面処理する。この表面層は、研磨工程において、エネルギービームの照射痕が平滑化される。研磨工程は表面層に研磨粒をショットブラストして、表面を平滑に研磨する。ショットブラストによる研磨行程は、第1のショットブラストにおいて、平均直径50μmのシリコンカーバイトを0.5MPaに加圧された空気で噴射し、第2のショットブラストにおいて20μmのシリコンカーバイトを1.2MPaに加圧された空気で噴射して行う。さらに第3のショットブラストは、プラスチック粒子の表面にダイヤモンドの粉末を付着している粒体を1MPaの空気で噴射して行う。   The base metal is surface-treated in the same manner as in Example 4 except that the surface layer subjected to the surface treatment in Example 4 is polished in the following polishing step and finished to an optimal smoothness. In the surface layer, the irradiation trace of the energy beam is smoothed in the polishing process. In the polishing step, abrasive grains are shot blasted on the surface layer to polish the surface smoothly. In the polishing process by shot blasting, silicon carbide having an average diameter of 50 μm is sprayed with air pressurized to 0.5 MPa in the first shot blast, and silicon carbide of 20 μm is 1.2 MPa in the second shot blast. Injected with pressurized air. Further, the third shot blasting is performed by injecting particles having diamond powder adhered to the surface of plastic particles with 1 MPa of air.

研磨された表面層は、ボールオンディスク摩耗試験における表面の摩擦係数が0.27と、最も摩擦係数が小さいとされるDLCの0.2に匹敵する極めて小さい値となる。   The polished surface layer has a surface friction coefficient of 0.27 in the ball-on-disk wear test, which is an extremely small value comparable to 0.2 of DLC, which is considered to have the smallest friction coefficient.

ただし、ボールオンディスク摩耗試験は、以下の条件で図18に示すようにして行う。
[測定条件]
滑り速度‥0.1m/sec
加重‥‥‥5N
測定時間‥900sec
相手鋼球‥SUJ2(3/8インチ)
However, the ball-on-disk wear test is performed as shown in FIG. 18 under the following conditions.
[Measurement condition]
Sliding speed: 0.1m / sec
Weight ... 5N
Measurement time 900sec
Counterpart steel ball SUJ2 (3/8 inch)

異種金属粒を二硫化モリブデンから二硫化タングステンとする以外、実施例4と同様にして母材金属の表面に約10μmの二硫化タングステンの表面層を設ける。この表面層は、SKD−11の金属と二硫化タングステンとが合金状態となって強く結合し、極めて小さい摩擦係数にでき、また、極めて優れた耐摩耗性も実現する。以上の方法で表面処理された鉄工具鋼は、単に、二硫化タングステンをショットピーニングする方法に比較して、表面層を極めて強固に結合できる。   A surface layer of tungsten disulfide of about 10 μm is provided on the surface of the base metal in the same manner as in Example 4 except that the dissimilar metal particles are changed from molybdenum disulfide to tungsten disulfide. In this surface layer, the metal of SKD-11 and tungsten disulfide are strongly bonded in an alloy state, so that the friction coefficient can be made extremely small, and excellent wear resistance is also realized. The steel tool steel surface-treated by the above method can bind the surface layer very firmly compared to the method of simply shot peening tungsten disulfide.

以上の方法で表面処理された鉄工具鋼も、表面の摩擦係数が極めて小さくなる。   The steel tool steel surface-treated by the above method also has a very small surface friction coefficient.

実施例6で表面処理された表面層を、実施例5と同様の研磨工程で研磨して最適な平滑度に仕上げる以外、実施例6と同様にして母材金属を表面処理する。この表面層は、研磨工程において、エネルギービームの照射痕が平滑化されて、表面の摩擦係数が0.3と、最も摩擦係数が小さいとされるDLCの0.2に近い極めて小さい値となる。   The base metal is surface-treated in the same manner as in Example 6 except that the surface layer surface-treated in Example 6 is polished in the same polishing step as in Example 5 and finished to an optimal smoothness. In the polishing process, the surface of the surface layer is smoothed by the irradiation mark of the energy beam, and the friction coefficient of the surface is 0.3, which is an extremely small value close to DLC of 0.2, which is the smallest friction coefficient. .

異種金属粒を二硫化モリブデンから窒化硼素とする以外、実施例4と同様にして鉄工具鋼の表面に約10μmの窒化硼素の表面層を設ける。この表面層も、SKD−11の金属と窒化硼素とが合金状態となって強く結合し、極めて小さい摩擦係数にでき、また、極めて優れた耐摩耗性も実現する。以上の方法で表面処理された鉄工具鋼は、単に、窒化硼素をショットピーニングする方法に比較して、表面層を極めて強固に結合できる。   A surface layer of boron nitride of about 10 μm is provided on the surface of the iron tool steel in the same manner as in Example 4 except that the dissimilar metal particles are changed from molybdenum disulfide to boron nitride. In this surface layer, the metal of SKD-11 and boron nitride are combined in an alloy state and strongly bonded to each other, so that the friction coefficient can be made extremely small, and extremely excellent wear resistance can be realized. The steel tool steel surface-treated by the above method can bind the surface layer very firmly compared to the method of simply shot peening boron nitride.

以上の方法で表面処理された鉄工具鋼も、表面の摩擦係数が極めて小さい値となる。   The steel tool steel surface-treated by the above method also has a very small surface friction coefficient.

実施例8で表面処理された表面層を、実施例5と同様の研磨工程で研磨して最適な平滑度に仕上げる以外、実施例8と同様にして母材金属を表面処理する。この表面層は、研磨工程において、エネルギービームの照射痕が平滑化されて、表面の摩擦係数が0.3と、最も摩擦係数が小さいとされるDLCの0.2に近い小さい値となる。   The base metal is surface-treated in the same manner as in Example 8, except that the surface layer surface-treated in Example 8 is polished in the same polishing step as in Example 5 to finish to an optimal smoothness. In the polishing step, the irradiation trace of the energy beam is smoothed in the polishing step, and the surface friction coefficient is 0.3, which is a small value close to DLC of 0.2, which is the smallest friction coefficient.

電子ビームに代わってレーザービームを照射する以外、実施例8と同様にして母材金属に約10μmの窒化硼素の表面層を設ける。この表面層も、単に窒化硼素をショットピーニングして母材金属の表面に付着した表面処理に比較して、SKD−11の金属と窒化硼素が溶融して合金状態となって強く結合し、極めて優れて小さい摩擦係数と極めて優れた耐摩耗性を実現する。   A surface layer of boron nitride of about 10 μm is provided on the base metal in the same manner as in Example 8 except that the laser beam is irradiated instead of the electron beam. Compared to the surface treatment in which boron nitride is simply shot peened with boron nitride and adhered to the surface of the base metal, this surface layer also melts and bonds strongly with the metal of SKD-11 and boron nitride. Excellent low coefficient of friction and very good wear resistance.

以上の実施例は、異種金属粒をバインダを介して母材金属の表面に金属粉末層を設けて、その金属粉末層にエネルギービームを照射して表面層を設け、その後に研磨工程で表面層を研磨するが、本発明は、バインダを使用することなく、異種金属粒をショットピーニングして母材金属の表面に付着し、これに電子線照射又はレーザービームからなるエネルギービームを照射して表面層を設けて、その後、エネルギービームの照射でできる照射痕を研磨して表面層の平滑度を最適値にコントロールすることもできる。   In the above embodiment, a metal powder layer is provided on the surface of a base metal through a binder with different metal particles, an energy beam is applied to the metal powder layer to provide a surface layer, and then the surface layer is subjected to a polishing process. In the present invention, without using a binder, different metal particles are shot peened to adhere to the surface of the base metal, and this is irradiated with an energy beam consisting of an electron beam or a laser beam. It is also possible to provide a layer and then polish the irradiation mark formed by irradiation with an energy beam to control the smoothness of the surface layer to an optimum value.

本発明は、母材金属を表面処理することで、母材金属単体では実現できず、またメッキ等の表面処理では実現できない耐摩耗性や小さい摩擦係数を実現して、種々の用途、とくに耐摩耗性や小さい摩擦抵抗が要求される種々の用途に理想的な状態で使用できる。   The present invention provides a wear resistance and a small friction coefficient that cannot be realized by a surface treatment such as plating by surface treatment of a base metal, and can be used for various applications, It can be used in an ideal state for various applications that require wear and small frictional resistance.

本発明の一実施例にかかる金属の表面処理方法のショットピーニング工程を示す概略図である。It is the schematic which shows the shot peening process of the surface treatment method of the metal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる金属の表面処理方法の電子線照射工程を示す概略図である。It is the schematic which shows the electron beam irradiation process of the surface treatment method of the metal concerning one Example of this invention. 本発明の一実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning one Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法の仮膜工程を示す概略図である。It is the schematic which shows the temporary film | membrane process of the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法の仮膜工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the temporary film | membrane process of the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法の仮膜工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the temporary film | membrane process of the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法の仮膜工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the temporary film | membrane process of the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法の仮膜工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the temporary film | membrane process of the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. 本発明の他の実施例にかかる金属の表面処理方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface treatment method of the metal concerning the other Example of this invention. ボールオンディスク摩耗試験の一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of a ball-on-disk abrasion test. 従来の表面処理方法で母材金属に異種金属膜を設ける一例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows an example which provides a different metal film in a base metal with the conventional surface treatment method.

符号の説明Explanation of symbols

1…母材金属
2…異種金属粒
3…異種金属膜
4…電子ビーム
5…表面層
6…バインダ
7…ノズル
8…導電容器
9…金属粉末層
10…電子線照射装置
11…密閉チャンバー
12…電子銃
13…集束コイル
14…偏向コイル
15…カソード
16…バイアス電極
17…アノード
18…ヒーター
19…電源
90…凝集粒体
91…母材金属
92…金属粉末粒子
93…異種金属膜
96…バインダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base metal 2 ... Dissimilar metal particle 3 ... Dissimilar metal film 4 ... Electron beam 5 ... Surface layer 6 ... Binder 7 ... Nozzle 8 ... Conductive container 9 ... Metal powder layer 10 ... Electron beam irradiation apparatus 11 ... Sealed chamber 12 ... Electron gun 13 ... Focusing coil 14 ... Deflection coil 15 ... Cathode 16 ... Bias electrode 17 ... Anode 18 ... Heater 19 ... Power source 90 ... Aggregated particles 91 ... Base metal 92 ... Metal powder particles 93 ... Dissimilar metal film 96 ... Binder

Claims (42)

母材金属(1)の表面に、母材金属(1)と異なる金属粒である異種金属粒(2)をショットピーニングして、母材金属(1)の表面に異種金属膜(3)を設けるショットピーニング工程と、ショットピーニング工程で異種金属膜(3)を設けた母材金属(1)の表面に電子ビーム(4)を照射して異種金属膜(3)と母材金属(1)とを結合する電子線照射工程とからなる金属の表面処理方法。   The surface of the base metal (1) is shot peened with dissimilar metal particles (2) that are different from the base metal (1), and the dissimilar metal film (3) is formed on the surface of the base metal (1). The shot peening process, and the surface of the base metal (1) provided with the dissimilar metal film (3) in the shot peening process is irradiated with an electron beam (4) to dissimilar metal film (3) and the base metal (1). A surface treatment method for a metal comprising an electron beam irradiation step for bonding the two. 電子線照射して異種金属膜(3)と母材金属(1)とを合金状態に結合する請求項1に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 1, wherein the dissimilar metal film (3) and the base metal (1) are bonded in an alloy state by electron beam irradiation. 母材金属(1)の表面に、母材金属(1)より融点の低い金属粒である異種金属粒(2)をショットピーニングした後、電子ビーム(4)を照射して異種金属粒(2)を溶融して異種金属膜(3)を母材金属(1)に結合する電子線照射工程からなる請求項1に記載される金属の表面処理方法。   The surface of the base metal (1) is shot peened with dissimilar metal particles (2), which are metal particles having a melting point lower than that of the base metal (1), and then irradiated with an electron beam (4) to dissimilar metal particles (2 The metal surface treatment method according to claim 1, comprising a step of irradiating an electron beam to bond the dissimilar metal film (3) to the base metal (1). 母材金属(1)の表面に、母材金属(1)より融点の高い金属粒である異種金属粒(2)をショットピーニングした後、電子ビーム(4)を照射して母材金属(1)を溶融して異種金属膜(3)を母材金属(1)に結合する電子線照射工程からなる請求項1に記載される金属の表面処理方法。   The surface of the base metal (1) is shot peened with dissimilar metal grains (2), which are metal grains having a melting point higher than that of the base metal (1), and then irradiated with an electron beam (4). The metal surface treatment method according to claim 1, comprising a step of irradiating an electron beam to bond the dissimilar metal film (3) to the base metal (1). ショットピーニング工程において、異なる金属からなる複数の異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に噴射する請求項1に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 1, wherein, in the shot peening step, a plurality of different metal particles (2) made of different metals are sprayed onto the surface of the base metal (1). ショットピーニング工程において、平均粒径の異なる金属粒を母材金属(1)の表面に噴射する請求項1に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 1, wherein in the shot peening process, metal particles having different average particle diameters are sprayed onto the surface of the base metal (1). ショットピーニング工程で異種金属膜(3)を設けた母材金属(1)の表面に、電子線照射工程で電子ビーム(4)を照射して異種金属膜(3)と母材金属(1)とを結合して、母材金属(1)の表面に表面層(5)を設けると共に、ショットピーニング工程と電子線照射工程とを複数回繰り返して、複数の表面層(5)を積層する請求項1に記載される金属の表面処理方法。   The surface of the base metal (1) provided with the dissimilar metal film (3) in the shot peening process is irradiated with an electron beam (4) in the electron beam irradiation process to dissimilar metal film (3) and the base metal (1). And providing a surface layer (5) on the surface of the base metal (1) and repeating the shot peening step and the electron beam irradiation step a plurality of times to laminate a plurality of surface layers (5). Item 4. A method for treating a surface of a metal according to Item 1. ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒(2)が、W、C、B、Ti、Ni、Cr、Si、Mo、Ag、Au、Ba、Be、Ca、Co、Cu、Fe、F及びフッ化物、Mg、Mn、Nb、Pt、S及び硫化物、Ta、Vの少なくとも何れかを含む請求項1に記載される金属の表面処理方法。   In the shot peening process, the dissimilar metal particles (2) used for shot peening are W, C, B, Ti, Ni, Cr, Si, Mo, Ag, Au, Ba, Be, Ca, Co, Cu, Fe, The metal surface treatment method according to claim 1, comprising at least one of F and fluoride, Mg, Mn, Nb, Pt, S and sulfide, Ta, and V. ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒(2)が、複数金属の合金と金属を含む化合物である請求項1又は7に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 1 or 7, wherein in the shot peening step, the dissimilar metal particle (2) used for shot peening is a compound containing a metal alloy and a metal. ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒(2)の平均粒径が0.03μm以上である請求項1に記載される金属の表面処理方法。   2. The metal surface treatment method according to claim 1, wherein in the shot peening step, the average particle diameter of the dissimilar metal particles (2) used for shot peening is 0.03 μm or more. ショットピーニング工程において、ショットピーニングに使用する異種金属粒(2)の平均粒径が500μm以下である請求項1に記載される金属の表面処理方法。   2. The metal surface treatment method according to claim 1, wherein in the shot peening step, the average particle diameter of the different metal particles (2) used for the shot peening is 500 μm or less. 母材金属(1)がFe、Al、Cu、鉄合金、アルミ合金、銅合金、Ag、Au、Ba、Ca、Co、F及びフッ化物、Mg、Mn、Ni、Nb、Pt、S及び硫化物、Ta、Ti、Vを含む金属、銀合金、金合金、カルシウム合金、コバルト合金、クロム合金、マグネシウム合金、マンガン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、チタン合金、バナジウム合金、焼結金属のいずれかである請求項1に記載される金属の表面処理方法。   Base metal (1) is Fe, Al, Cu, iron alloy, aluminum alloy, copper alloy, Ag, Au, Ba, Ca, Co, F and fluoride, Mg, Mn, Ni, Nb, Pt, S and sulfide Metal, metal containing Ta, Ti, V, silver alloy, gold alloy, calcium alloy, cobalt alloy, chromium alloy, magnesium alloy, manganese alloy, nickel alloy, niobium alloy, tantalum alloy, titanium alloy, vanadium alloy, sintered metal The metal surface treatment method according to claim 1, which is any one of the above. 電子線照射工程において、異種金属膜(3)を設けた母材金属(1)に、真空中又は気体中で電子ビーム(4)を照射する請求項1に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 1, wherein, in the electron beam irradiation step, the base metal (1) provided with the dissimilar metal film (3) is irradiated with an electron beam (4) in a vacuum or in a gas. 前記電子線照射工程で電子ビーム(4)を照射して異種金属膜(3)と母材金属(1)とを結合して、母材金属(1)の表面に表面層(5)を設けた後、表面層(5)の表面を研磨工程で研磨する請求項1に記載される金属の表面処理方法。   In the electron beam irradiation step, the electron beam (4) is irradiated to bond the dissimilar metal film (3) and the base metal (1), and a surface layer (5) is provided on the surface of the base metal (1). After that, the metal surface treatment method according to claim 1, wherein the surface of the surface layer (5) is polished in a polishing step. 母材金属(1)の表面に、母材金属(1)と異なる金属粒である異種金属粒(2)を母材金属(1)に向かって加速して衝突させて、エネルギービームのエネルギーで消失するバインダ(6)を介して付着して母材金属(1)の表面に金属粉末層(9)を設ける仮膜工程と、仮膜工程で金属粉末層(9)を設けた母材金属(1)の表面に電子ビーム又はレーザービーム(4)からなるエネルギービームを照射し、バインダ(6)を消失して金属粉末層(9)と母材金属(1)とを結合して表面層(5)を設けるビーム照射工程とからなる金属の表面処理方法。   Dissimilar metal particles (2), which are different from the base metal (1), are collided on the surface of the base metal (1) toward the base metal (1) by the energy of the energy beam. A temporary film process in which the metal powder layer (9) is provided on the surface of the base metal (1) by attaching via the disappearing binder (6), and the base metal in which the metal powder layer (9) is provided in the temporary film process The surface of (1) is irradiated with an energy beam consisting of an electron beam or a laser beam (4), the binder (6) disappears, and the metal powder layer (9) and the base metal (1) are combined to form a surface layer. (5) A metal surface treatment method comprising a beam irradiation step. 前記ビーム照射工程の後、表面層(5)の表面を研磨工程で研磨する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein the surface of the surface layer (5) is polished in a polishing step after the beam irradiation step. 前記研磨工程が、前記表面層(5)に研磨粒をショットブラストする請求項14または16に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 14 or 16, wherein the polishing step shot blasts abrasive grains on the surface layer (5). 前記仮膜工程において、異種金属粒(2)を加圧流体のエネルギーで加速する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, the dissimilar metal particles (2) are accelerated by the energy of the pressurized fluid. 前記仮膜工程において、異種金属粒(2)を電界及び/又は磁界で加速する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, the dissimilar metal particles (2) are accelerated by an electric field and / or a magnetic field. 前記仮膜工程において、母材金属(1)より融点の低い異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に衝突させる請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, the dissimilar metal particles (2) having a melting point lower than that of the base metal (1) are collided with the surface of the base metal (1). 前記仮膜工程において、母材金属(1)より融点の高い異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に衝突させる請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, a dissimilar metal particle (2) having a melting point higher than that of the base metal (1) is caused to collide with the surface of the base metal (1). 前記仮膜工程において、異なる金属からなる複数種の異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に衝突させる請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein, in the temporary film forming step, a plurality of kinds of different metal particles (2) made of different metals are collided with the surface of the base metal (1). 前記仮膜工程において、平均粒径の異なる異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に衝突させる請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, different metal particles (2) having different average particle diameters collide with the surface of the base metal (1). 前記ビーム照射工程において、金属粉末層(9)と母材金属(1)とを合金状態に結合する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the beam irradiation step, the metal powder layer (9) and the base metal (1) are bonded in an alloy state. 前記仮膜工程と前記ビーム照射工程とを複数回繰り返して、母材金属(1)の表面に複数の表面層(5)を積層して設ける請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein the provisional film process and the beam irradiation process are repeated a plurality of times, and a plurality of surface layers (5) are provided on the surface of the base metal (1). 前記仮膜工程において、加速して母材金属(1)の表面に衝突させる異種金属粒(2)が、W、C、B、Ti、Ni、Cr、Si、Mo、Ag、Au、Ba、Be、Ca、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Nb、Pt、Ta、V、F、S、及びこれ等の金属のフッ化物、硫化物、窒化物、炭化物、ホウ化物の少なくとも何れかを含む請求項15に記載される金属の表面処理方法。   In the temporary film forming step, the dissimilar metal particles (2) that are accelerated and collide with the surface of the base metal (1) are W, C, B, Ti, Ni, Cr, Si, Mo, Ag, Au, Ba, Be, Ca, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Nb, Pt, Ta, V, F, S, and at least one of fluoride, sulfide, nitride, carbide, boride of these metals The metal surface treatment method of Claim 15 containing. 前記仮膜工程において、二硫化モリブデンと硫化タングステンと窒化硼素のいずれかを含む異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に加速して衝突させる請求項26に記載される金属の表面処理方法。   27. The metal film according to claim 26, wherein in the temporary film step, the dissimilar metal particle (2) containing any of molybdenum disulfide, tungsten sulfide, and boron nitride is accelerated and collided with the surface of the base metal (1). Surface treatment method. 前記仮膜工程において、複数金属の合金と金属を含む化合物である異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に加速して衝突させる請求項15または25に記載される金属の表面処理方法。   26. The metal surface according to claim 15 or 25, wherein in the temporary film forming step, different metal particles (2) which are a compound containing a metal alloy and a metal are accelerated and collided with the surface of the base metal (1). Processing method. 前記仮膜工程において、平均粒径を0.03μm以上とする異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に加速して衝突させる請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, different metal particles (2) having an average particle diameter of 0.03 μm or more are accelerated and collided with the surface of the base metal (1). 前記仮膜工程において、平均粒径を500μm以下とする異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に加速して衝突させる請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, different metal particles (2) having an average particle diameter of 500 μm or less are accelerated and collided with the surface of the base metal (1). 前記母材金属(1)がFe、Al、Cu、鉄合金、アルミ合金、銅合金、Ag、Au、Ba、Ca、Co、Mg、Mn、Ni、Nb、Pt、Ta、Ti、Vを含む金属、銀合金、金合金、カルシウム合金、コバルト合金、クロム合金、マグネシウム合金、マンガン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、チタン合金、バナジウム合金、焼結金属、F、S、及びこれ等の金属のフッ化物、硫化物、窒化物、炭化物、ホウ化物のいずれかである請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The base metal (1) contains Fe, Al, Cu, iron alloy, aluminum alloy, copper alloy, Ag, Au, Ba, Ca, Co, Mg, Mn, Ni, Nb, Pt, Ta, Ti, V Metal, silver alloy, gold alloy, calcium alloy, cobalt alloy, chromium alloy, magnesium alloy, manganese alloy, nickel alloy, niobium alloy, tantalum alloy, titanium alloy, vanadium alloy, sintered metal, F, S, etc. The metal surface treatment method according to claim 15, which is any one of a metal fluoride, sulfide, nitride, carbide, and boride. 前記ビーム照射工程において、金属粉末層(9)を設けた母材金属(1)に、真空中又は気体中でエネルギービーム(4)を照射する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein, in the beam irradiation step, the base metal (1) provided with the metal powder layer (9) is irradiated with an energy beam (4) in a vacuum or in a gas. 前記仮膜工程において、異種金属粒(2)を付着するバインダ(6)に水溶性又は有機溶媒溶解性のバインダ(6)を使用する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein a water-soluble or organic solvent-soluble binder (6) is used for the binder (6) to which the different metal particles (2) are attached in the temporary film process. 前記仮膜工程において、異種金属粒(2)を母材金属(1)に付着するバインダ(6)にオイルを使用する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, oil is used for the binder (6) that adheres the different metal particles (2) to the base metal (1). 前記仮膜工程において、異種金属粒(2)を母材金属(1)に付着するバインダ(6)に、糖類又はセルローズ類を使用する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   16. The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, sugars or celluloses are used for the binder (6) for adhering the dissimilar metal particles (2) to the base metal (1). 前記仮膜工程において、異種金属粒(2)を母材金属(1)に付着するバインダ(6)に、アラビアゴム、トラガント、ガラヤゴム、カラメル、デンプン、可溶性デンプン、デキストリン、αデンプン、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、ローカストピーンガム、カゼインなどであり、半合成品では、リグニンスルホン酸塩、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチル化デンプンナトリウム塩、ヒドロキシエチル化デンプン、デンプンリン酸エステルナトリウム塩、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルセルロース、アセチルセルロース、エステルガムのいずれかからなる天然物、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム塩、水溶性共重合体、部分けん化酢酸ビニルとビニルエーテルの共重合体、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びそのエステルまたは塩の重合体または共重合体、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、クマロン樹脂、石油樹脂、フェノール樹脂のいずれかからなる合成物のいずれかを単独であるいは複数種を混合したものを使用する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   In the temporary membrane process, the binder (6) that adheres the different metal particles (2) to the base metal (1), gum arabic, tragacanth, galaya gum, caramel, starch, soluble starch, dextrin, α starch, sodium alginate, Gelatin, locust pea gum, casein, etc., and semi-synthetic products include lignin sulfonate, carboxymethylcellulose sodium salt, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylated starch sodium salt, hydroxyethylated starch, starch phosphate sodium salt, Natural products consisting of any of hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, ethylcellulose, acetylcellulose, ester gum, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, poly Rilamide, polyacrylic acid sodium salt, water-soluble copolymer, partially saponified vinyl acetate and vinyl ether copolymer, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and its ester or salt polymer or copolymer, polyethylene glycol, poly Claims that use any one of a combination of ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, vinyl pyrrolidone-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, coumarone resin, petroleum resin, phenol resin, or a mixture of two or more. Item 15. A method for treating a metal surface according to Item 15. 前記仮膜工程において、異種金属粒(2)を母材金属(1)に付着するバインダ(6)に、紫外線を照射して硬化する照射硬化樹脂を使用する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal film according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, an irradiation curable resin that is cured by irradiating with ultraviolet rays is used for the binder (6) that adheres the different metal particles (2) to the base metal (1). Surface treatment method. 前記仮膜工程において、母材金属(1)の表面にバインダ(6)を塗布し、異種金属粒(2)をバインダ(6)の塗布された母材金属(1)の表面に加速して衝突させて金属粉末層(9)を設ける請求項15に記載される金属の表面処理方法。   In the temporary film forming step, the binder (6) is applied to the surface of the base metal (1), and the dissimilar metal particles (2) are accelerated to the surface of the base metal (1) to which the binder (6) is applied. The metal surface treatment method according to claim 15, wherein the metal powder layer (9) is provided by collision. 前記仮膜工程において、母材金属(1)の表面に異種金属粒(2)を加速して衝突させると共に、バインダ(6)と異種金属粒(2)の両方を母材金属(1)の表面に向かって加速して金属粉末層(9)を設ける請求項15に記載される金属の表面処理方法。   In the temporary film process, the dissimilar metal particles (2) are accelerated and collided with the surface of the base metal (1), and both the binder (6) and the dissimilar metal particles (2) are made of the base metal (1). The metal surface treatment method according to claim 15, wherein the metal powder layer (9) is provided by being accelerated toward the surface. 前記仮膜工程において、粉末状のバインダ(6)と異種金属粒(2)とを母材金属(1)の表面に静電力で付着し、その後、加熱してバインダ(6)でもって異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に結合して金属粉末層(9)を設ける請求項15に記載される金属の表面処理方法。   In the temporary film forming step, the powdery binder (6) and the dissimilar metal particles (2) are attached to the surface of the base metal (1) by electrostatic force, and then heated to dissimilar metal with the binder (6). The metal surface treatment method according to claim 15, wherein the metal powder layer (9) is provided by bonding the grains (2) to the surface of the base metal (1). 前記仮膜工程において、紫外線硬化型のバインダ(6)を介して異種金属粒(2)を母材金属(1)の表面に付着し、紫外線硬化型のバインダ(6)に紫外線を照射してバインダ(6)を硬化させて母材金属(1)の表面に金属粉末層(9)を設ける請求項15に記載される金属の表面処理方法。   In the temporary film process, the different metal particles (2) are attached to the surface of the base metal (1) through the ultraviolet curable binder (6), and the ultraviolet curable binder (6) is irradiated with ultraviolet rays. The metal surface treatment method according to claim 15, wherein the binder (6) is cured to provide a metal powder layer (9) on the surface of the base metal (1). 前記仮膜工程において、金属粉末層(9)の表面にコーティング剤を噴霧する請求項15に記載される金属の表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 15, wherein in the temporary film forming step, a coating agent is sprayed on the surface of the metal powder layer (9).
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