WO2007116871A1 - 金属部材の製造方法及び構造部材 - Google Patents

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shot peening
shot
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Kazuyuki Oguri
Takahiro Sekigawa
Akiko Inoue
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Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
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    • Y10T428/12063—Nonparticulate metal component

Definitions

  • the present invention relates to a metal member manufacturing method and a structural member having improved fatigue characteristics.
  • Shot peening treatment is known as a surface modification method for increasing the fatigue strength of metal materials such as structural members used in aircrafts and automobiles. Shot peening is a process that increases the hardness of the metal material surface by injecting countless particles (projection material) with a particle size of around 0.8 mm together with the compressed air and colliding with the metal material surface. This is a method of forming a layer having compressive residual stress at a depth of 5 mm.
  • Particles made of iron-based materials such as steel are inexpensive and, unlike sharp materials such as glass, are difficult to damage the surface of metal materials even when crushed. It has been.
  • Non-Patent Document 1 T. Dorr, 4 others, “Influence lube shot pinning on fatigue performance of nov east length ano remi m und mu m alois (Iniluenceof Shot Peening on Fatigue Performance o! High—Strength Aluminum- and Magnesium Alloys), The 7th International Conference on Shot Peening, 1999, Institute of Precision Mechanics (Institute of Precision Mechanics), Noresha, Tru, Internet URL: http://www.shotpeening.org/ICSP/ icsp— 7— 20.pdf>
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and in the manufacture of a metal member such as a structural member used in an aircraft, an automobile, or the like, which involves shot peening treatment on the surface of the metal material, the metal material
  • An object of the present invention is to efficiently remove the iron adhering to the surface of the metal material and to further improve the fatigue characteristics of the metal member to be manufactured without causing any dimensional change or rough surface shape.
  • the present invention employs the following means.
  • the first particles mainly composed of iron having an average particle diameter of 0.1 mm or more and 5 mm or less are projected onto the surface of a metal material containing a light alloy.
  • the second particle projecting second particles having an average particle diameter of 200 m or less and substantially free of iron on the surface of the metal material. 2 projection processes.
  • the “average particle diameter” is obtained as the particle diameter with respect to the peak in the frequency distribution curve, and is also called the most frequent diameter (maximum frequency diameter) or mode diameter.
  • the average particle size can also be obtained by the following method.
  • the structural member of the present invention includes a metal member manufactured by the manufacturing method.
  • the structural member of the present invention has excellent fatigue characteristics and is free from dimensional changes and surface roughness of the metal material due to iron removal.
  • This structural member is suitably used in the field of transportation equipment such as aircraft and automobiles, and in other fields where the fatigue characteristics of materials are required.
  • a shot peening process using a conventional iron-based projection material in the manufacture of a metal member such as a structural member used in an aircraft, an automobile, etc. accompanied by a shot peening process on the surface of the metal material.
  • a metal member such as a structural member used in an aircraft, an automobile, etc.
  • a shot peening process on the surface of the metal material accompanied by a shot peening process on the surface of the metal material.
  • the surface shape with almost no dimensional change and surface roughness due to the removal of iron content is uniform, and high compressive residual stress can be generated on the outermost surface by the fine particle shot. Greater fatigue property improvement effect than peening can be expected.
  • FIG. 1 is a view showing a concentration distribution of residual iron content on a specimen-treated surface after shot-peening treatment of a specimen also having an aluminum alloy material force.
  • FIG. 2 is a diagram showing the surface shape of an aluminum alloy material before surface treatment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the surface shape of the aluminum alloy material after the surface treatment of Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a view showing the surface shape of the aluminum alloy material after the surface treatment of Example 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing the surface shape of an aluminum alloy material after surface treatment of Comparative Example 2.
  • FIG. 6 A diagram showing the concentration distribution of residual iron on the specimen treated surface after the shot peening treatment of the specimen also having titanium alloy material strength.
  • FIG. 7 is a diagram showing the surface shape of a titanium alloy material before surface treatment.
  • FIG. 8 is a view showing the surface shape of a titanium alloy material after surface treatment of Comparative Example 3.
  • FIG. 9 is a view showing the surface shape of the titanium alloy material after the surface treatment of Example 2.
  • FIG. 10 is a view showing the surface shape of a titanium alloy material after surface treatment of Comparative Example 4.
  • a light alloy is employed as a metal material as a base material.
  • Examples of light alloys used for metal materials include aluminum alloys and titanium alloys.
  • examples of the first particles containing iron as a main component include pig steel and round cut wires.
  • the second particles (second projection material) substantially free of iron include hard particles such as metal, ceramics, and glass, and ceramic particles such as alumina and silica particles are particularly preferable.
  • the average particle diameter of the first projection material is 0.1 mm or more and 5 mm or less, and is particularly preferably 0.2 mm or more and 2 mm or less. If the average particle diameter of the first projection material is smaller than 0.1 mm, the compressive residual stress force S is reduced, and the effect of shot peening is reduced. If the average particle size of the first projectile is larger than 5 mm, the surface becomes rough and scratches are likely to occur, the effect of shot peening is diminished, and the amount of deformation is also large. Since it grows large, it is not preferable.
  • the average particle diameter of the second projection material is 200 ⁇ m or less, and is particularly preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. If the average particle size of the second projection material is larger than 200 m, the effect of fine particle shot peening is reduced, which is not preferable. If the average particle size of the second projection material is smaller than 10 m, it is difficult to obtain a stable injection state, and a sufficient iron removal effect cannot be expected.
  • the injection speed of the projection material is defined by the injection pressure of the compressed air.
  • the injection pressure in the first projecting step (first shot peening treatment) of the present invention is preferably from 0. IMPa to IMPa, more preferably from 0.2 MPa to 0.5 MPa. If the injection pressure is higher than IMPa, the material surface will be damaged by the excessive kinetic energy of the particles, so a sufficient fatigue life improvement effect cannot be obtained. If the injection pressure is less than 0. IMPa, it becomes difficult to obtain a stable injection state.
  • the injection speed of the projection material is defined by the injection pressure of the compressed air.
  • the injection pressure in the second projection process (second shot peening process) of the present invention is 0. IMPa or more and IMPa or less. Lower is preferable 0.3 MPa or more and 0.6 MPa or less is more preferable. If the injection pressure is higher than IMPa, the material surface will be damaged by the excessive kinetic energy of the particles, so a sufficient fatigue life improvement effect cannot be obtained. If the injection pressure is less than 0. IMPa, it becomes difficult to obtain a stable injection state.
  • an impeller (blade) type shot peening device may be used instead of a nozzle type shot peening device. I can do it. In that case, the condition of shot peening is adjusted by the rotational speed of the impeller.
  • the preferred condition range in the first shot peung process is the injection method and impeller using a nozzle.
  • it is O.lOmmA or more and 0.30mmA or less.
  • the shape of the projection material particles is preferably a spherical shape having a smooth surface for both the first projection material and the second projection material. If the blast material particles are sharp, this is a force that can scratch the surface of the metal member.
  • the coverage in the first shot-peening process is preferably 100% or more and 1000% or less, and more preferably 100% or more and 500%. If the coverage is less than 100%, the portion that is not shot remains, so that sufficient improvement in fatigue strength cannot be obtained. Also, if the coverage exceeds 1000%, the surface roughness of the material increases, and the compressive residual stress on the outermost surface decreases due to the temperature rise of the material surface, and a sufficient fatigue strength improvement effect cannot be obtained. Nah ...
  • Coverage in the second shot-peening process is preferably 100% or more and 1000% or less, more preferably 100% or more and 500%. If the coverage is less than 100%, sufficient iron removal effect and sufficient fatigue strength improvement effect cannot be obtained. In addition, if the coverage exceeds 1000%, the compressive residual stress on the outermost surface decreases due to the temperature rise of the material surface, and a sufficient fatigue strength improvement effect cannot be obtained, which is preferable.
  • the metal member subjected to the shot peening treatment under the above conditions preferably has the following surface characteristics (surface compressive residual stress and surface roughness).
  • a projection material having an alumina Z silica ceramic particle force with an average particle size of 50 m or less was used, and the injection pressure was 0.4 MPa and the projection time was 30 seconds. 2 shot peung processing was performed. The arc height at that time was 0.08 mmN.
  • a gravitational fine particle shot apparatus manufactured by Fuji Seisakusho-Eumablaster model number P-SGF-4ATCM-401 Used.
  • the value obtained by the EPMA analysis method described in the present invention is not a value indicating an absolute amount, it is only possible to evaluate the relative iron residual amount (in the following examples and comparative examples). But the same). In addition, the iron content concentration distribution obtained by EPMA for the specimen of Example 1 was imaged, and the residual iron content was almost unnoticeable.
  • Example 1 Without performing the second shot peening treatment of Example 1, the concentration distribution of residual iron on the specimen treated surface was measured using EPMA after the first shot peening treatment. The results are shown in the graph in Fig. 1.
  • Fig. 3 shows the measurement results of the surface shape (profile) of the aluminum alloy material after the shot peening treatment of Comparative Example 1.
  • Table 1 shows the measurement results of the surface roughness (Ra) of the aluminum alloy material after the shot peening treatment of Comparative Example 1 in comparison with other Examples and Comparative Examples.
  • the specimen was immersed in a mixed solution of nitric acid, chromic anhydride and hydrofluoric acid for 30 minutes to perform an iron removal treatment.
  • Fig. 5 shows the measurement results of the surface shape (profile) of the aluminum alloy material after shot peening in Comparative Example 2. Show. Table 1 shows the measurement results of the surface roughness (Ra) of the aluminum alloy material after the shot-peening treatment of Comparative Example 2 in comparison with other Examples and Comparative Examples.
  • the metal material used for the specimen is a plate-like titanium alloy material (T1-6A1-4V (annealed material); dimensions 19 mm X 76 mm X 2.4 mm), with an average particle size of 1 20 ⁇ m on one side.
  • the first shot peening treatment was performed using an impeller-type device and an arc height value of 0.18 mmN, using a projectile consisting of steel particles of m to 300 ⁇ m.
  • Example 2 the iron concentration distribution obtained by EPMA was subjected to image processing, and as a result, almost no residual iron content was observed.
  • the surface shape of the treated surface was visually observed, and there was no roughening.
  • the measurement results of the surface shape (profile) of the titanium alloy material before and after the shot peening treatment in Example 2 are shown in FIGS. 7 and 9, respectively.
  • Table 1 shows the measurement results of the surface roughness (Ra) of the titanium alloy material before and after the shot peening treatment of Example 2 in comparison with other examples and comparative examples. As shown in Table 1, rather, the second shot peening gave good results in which the roughness was reduced.
  • Example 2 Without performing the second shot peening treatment of Example 2, the concentration distribution of residual iron on the specimen treated surface was measured using EPMA after the first shot peening treatment. The results are shown in the graph of Fig. 6.
  • Fig. 10 shows the measurement results of the surface shape (profile) of the titanium alloy material after the shot peening treatment of Comparative Example 4.
  • Table 1 shows the measurement results of the surface roughness (Ra) of the titanium alloy material after the shot-peening treatment of Comparative Example 4 in comparison with other Examples and Comparative Examples.

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Abstract

　金属材料表面のショットピーニング処理を伴う金属部材の製造において、金属材料の寸法変化や表面形状の荒れをほとんど生じさせずに、該金属材料表面に付着した鉄分を効率よく除去し、かつ製造される金属部材の疲労特性を向上させることを目的とする。軽合金を含む金属材料の表面に、平均粒径が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、鉄を主成分とする第１の粒子を投射し、つづいて前記金属材料の表面に、平均粒径が２００μｍ以下であり、鉄を実質的に含まない第２の粒子を投射する。

Description

明 細 書
金属部材の製造方法及び構造部材
技術分野
[0001] 本発明は、疲労特性を向上させた金属部材の製造方法及び構造部材に関するも のである。
背景技術
[0002] 航空機や自動車等に用いられる構造部材等の金属材料の疲労強度を高めるため の表面改質方法として、ショットピーユング処理が知られている。ショットピー-ング処 理とは、例えば粒径 0. 8mm前後の無数の粒子 (投射材)を圧縮空気と共に噴射し て、金属材料表面に衝突させることにより、金属材料表面の硬度を上げ、一定の深さ で圧縮残留応力を持った層を形成する方法である。
铸鋼等の鉄系材料カゝらなる粒子は、安価であり、またガラス等の鋭利な材料と異な り、破砕した場合でも金属材料表面を傷つけにくいことから、投射材として従来力 広 く用いられている。
[0003] ショットピーユング処理によるアルミニウム材料の疲労強度の向上に関して、以下の 方法が開示されて!ヽる (非特許文献 1参照)。
[0004] 非特許文献 1 :ティ一'ドール（T. Dorr)、他 4名、「インフルエンス ォブ ショット ピ 一-ング オン ファティーグ パフォーマンス ォブ ノヽイーストレングス ァノレミ-ゥ ム ント マグ ンゥム アロイス (Iniluenceof Shot Peening on Fatigue Performance o!High— Strength Aluminium- and Magnesium Alloys)」、第 7 インタ ~~ナショナノレ コンファレンス オン ショットピー-ング（The7th International Conference on Shot P eening)、 1999年、インスティテュート ォブ プレシジョン メカ-タス（Instituteof Pre cision Mechanics)、ヮノレシャヮ、ポーランド、インターネットく URL :http://www.shotpe ening.org/ICSP/ icsp— 7— 20.pdf >
発明の開示
[0005] 鉄系材料力もなる投射材を用いたショットピーユング処理を行った場合、投射材の 一部がショットピーユング処理対象の金属材料表面に残存する。このように金属材料 表面に残存した投射材中の鉄分は腐食を生ずるため、このような腐食を防止するた めにショットピー-ング処理後に金属材料表面に付着した投射材の鉄分を除去する ため、鉄分除去処理を行う必要があった。
このような鉄分除去処理として、ショットピーユング処理後の金属材料を、鉄を溶解 する溶剤中に浸漬する方法 (湿式法）が採用されていた。しかし、湿式法では鉄分だ けを効率よく除去することは困難であった。また、湿式法で鉄分を完全に除去しようと すると、金属材料の素材も表面が数/ z m程度溶解されるため、寸法変化を生じたり、 表面形状が荒れたりする問題があった。
[0006] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、金属材料表面のショット ピーニング処理を伴う、航空機や自動車等に用いられる構造部材等の金属部材の 製造において、金属材料の寸法変化や表面形状の荒れをほとんど生じさせずに、該 金属材料表面に付着した鉄分を効率よく除去し、かつ製造される金属部材の疲労特 性をさらに向上させることを目的とする。
[0007] 上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる金属部材の製造方法は、軽合金を含む金属材料の表 面に、平均粒径が 0. 1mm以上 5mm以下であり、鉄を主成分とする第 1の粒子を投 射する第 1の投射工程と、前記第 1の投射工程の後に、前記金属材料の表面に、平 均粒径が 200 m以下であり、鉄を実質的に含まない第 2の粒子を投射する第 2の 投射工程とを有する。
なお、本発明において「平均粒径」とは、頻度分布曲線におけるピークに対する粒 径として求められ、最頻度径 (最大頻度径)またはモード径ともよばれる。この他にも、 平均粒径は以下の方法でも求められる。
[0008] (1)ふるい上曲線力 求める方法 (R= 50%に相当する粒径；中位径、メディアン径 または 50%粒子径といい d で表す)。
p50
(2)ロジン ムラ一分布から求める方法。
(3)その他の方法 (個数平均径、長さ平均径、面積平均径、体積平均径、平均表面 積径、平均体積径等)。
[0009] この方法によれば、金属部材の製造にお!、て、従来のショットピーユング処理が有 する疲労特性向上効果を保ち、かつ鉄分除去に起因する金属材料の寸法変化や表 面の荒れを防ぐことができる。
[0010] また本発明の構造部材は、前記製造方法により製造された金属部材を有する。
本発明の構造部材は、優れた疲労特性を有すると共に、鉄分除去に起因する金属 材料の寸法変化や表面の荒れがないものとなる。この構造部材は、航空機や自動車 等の輸送機器の分野や、材料の疲労特性が要求される他の分野において、好適に 用いられる。
[0011] 本発明によれば、金属材料表面のショットピーニング処理を伴う、航空機や自動車 等に用いられる構造部材等の金属部材の製造において、従来の鉄系投射材を用い るショットピー-ング処理が有する疲労特性向上効果を保ち、かつ乾式での鉄分除 去が可能となるため作業コストを大幅に低減することが可能になる。さらに鉄分除去 に起因する金属材料の寸法変化や表面の荒れがほとんどなぐ表面形状も均質ィ匕し 、し力も微粒子ショットにより最表面に高い圧縮残留応力を発生させることが出来るた め、従来のショットピーニングよりもさらに大きな疲労特性向上効果が期待できる。 図面の簡単な説明
[0012] [図 1]アルミニウム合金材料力もなる供試体のショットピーユング処理後における、供 試体処理面の残留鉄分の濃度分布を表す図である。
[図 2]表面処理前のアルミニウム合金材料の表面形状を表す図である。
[図 3]比較例 1の表面処理後のアルミニウム合金材料の表面形状を表す図である。
[図 4]実施例 1の表面処理後のアルミニウム合金材料の表面形状を表す図である。
[図 5]比較例 2の表面処理後のアルミニウム合金材料の表面形状を表す図である。
[図 6]チタン合金材料力もなる供試体のショットピーユング処理後における、供試体処 理面の残留鉄分の濃度分布を表す図である。
[図 7]表面処理前のチタン合金材料の表面形状を表す図である。
[図 8]比較例 3の表面処理後のチタン合金材料の表面形状を表す図である。
[図 9]実施例 2の表面処理後のチタン合金材料の表面形状を表す図である。
[図 10]比較例 4の表面処理後のチタン合金材料の表面形状を表す図である。
発明を実施するための最良の形態 [0013] 以下に、本発明の金属部材の製造方法に力かる実施形態について、図面を参照し て説明する。
[0014] 本発明の金属部材の製造方法にお!ヽては、軽合金が、基材となる金属材料として 採用される。金属材料に用いられる軽合金としては、アルミニウム合金、チタン合金 等が挙げられる。
[0015] 本発明の金属部材の製造方法において、鉄を主成分とする第 1の粒子 (第 1の投 射材)としては、铸鋼及びラウンドカットワイヤーが挙げられる。また、鉄を実質的に含 まない第 2の粒子 (第 2の投射材）としては、金属、セラミックス、ガラス等の硬質粒子 が挙げられ、なかでもアルミナ、シリカ粒子等のセラミックス粒子が好ましい。
[0016] 第 1の投射材の平均粒径は 0. 1mm以上 5mm以下であり、 0. 2mm以上 2mm以 下が特に好ましい。第 1の投射材の平均粒径が 0. 1mmより小さいと、圧縮残留応力 力 S小さくなり、ショットピーユングの効果が少なくなるので好ましくない。また、第 1の投 射材の平均粒径が 5mmより大きいと、表面の荒れが大きくなるとともに傷の発生も起 こりやすくなり、ショットピーユングの効果が減殺されてしまい、また、変形量も大きくな つてしまうので好ましくない。
第 2の投射材の平均粒径は 200 μ m以下であり、 10 μ m以上 100 μ m以下が特に 好ましい。第 2の投射材の平均粒径が 200 mより大きいと、微粒子ショットピーニン グの効果が小さくなるので好ましくない。また、第 2の投射材の平均粒径が 10 mより 小さいと、安定した噴射状態を得ることが困難となり、また、十分な鉄分除去効果が 期待できなくなる。
[0017] 投射材の噴射速度は、圧縮空気の噴射圧力により規定される。本発明の第 1の投 射工程 (第 1のショットピーユング処理）における噴射圧力は 0. IMPa以上 IMPa以 下が好ましぐ 0. 2MPa以上 0. 5MPa以下がより好ましい。噴射圧力が IMPaより大 きいと粒子の過大な運動エネルギーにより材料表面が損傷を受けるため、十分な疲 労寿命の向上効果が得られない。また、噴射圧力が 0. IMPaより小さいと安定した 噴射状態を得ることが困難となる。
投射材の噴射速度は、圧縮空気の噴射圧力により規定される。本発明の第 2の投 射工程 (第 2のショットピーユング処理）における噴射圧力は 0. IMPa以上 IMPa以 下が好ましぐ 0. 3MPa以上 0. 6MPa以下がより好ましい。噴射圧力が IMPaより大 きいと粒子の過大な運動エネルギーにより材料表面が損傷を受けるため、十分な疲 労寿命の向上効果が得られない。また、噴射圧力が 0. IMPaより小さいと安定した 噴射状態を得ることが困難となる。なお、本発明の第 1の投射工程 (第 1のショットピー ユング処理）においては、ノズル方式のショットピーユング装置にカ卩え、インペラ一（翼 車)方式のショットピーユング装置を用いることも出来る。その場合には、ショットピー ニングの条件は、翼車の回転数で調整することになる。
一方、ショットピーユングの強さを規定するアルメンゲージシステムによるアークノ、ィ ト値 (インテンシティ一）で現すと、第 1のショットピーユング処理における好ま 、条件 範囲は、ノズルを用いる噴射方式及びインペラ一方式いずれの場合でも O.lOmmA 以上 0.30mmA以下となる。
投射材粒子の形状は、第 1の投射材及び第 2の投射材のいずれとも、平滑な表面 を有する球形が好ましい。投射材粒子が尖っていると、金属部材の表面に傷がつくこ とがある力 である。
[0018] 第 1のショットピーユング処理におけるカバレージは、好ましくは 100%以上 1000 %以下、より好ましくは 100%以上 500%である。カバレージが 100%未満では、ショ ットされない部分が残存するため、十分な疲労強度の向上効果が得られない。また、 カバレージが 1000%を超えると、材料表面の荒れが大きくなるとともに、材料表面の 温度上昇により、最表面の圧縮残留応力が減少し、十分な疲労強度の向上効果が 得られな ヽので好ましくな 、。
[0019] 第 2のショットピーユング処理におけるカバレージは、好ましくは 100%以上 1000 %以下、より好ましくは 100%以上 500%である。カバレージが 100%未満では、十 分な鉄分除去効果及び十分な疲労強度の向上効果が得られない。また、カバレージ が 1000%を超えると、材料表面の温度上昇により、最表面の圧縮残留応力が減少 し、十分な疲労強度の向上効果が得られな 、ので好ましくな 、。
[0020] 上記の条件でショットピーユング処理を行った金属部材は、好ましくは以下の表面 特性 (表面圧縮残留応力及び表面粗さ）を有する。
[表面圧縮残留応力] 本発明による第 1のショットピーユング処理及び第 2のショットピーユング処理を行つ た後の金属部材においては、 150MPa以上の高い圧縮残留応力が最表面もしくは その近傍に存在する。その結果として、表面が強化され疲労破壊が表面ではなく材 料内部で起こるため、疲労寿命が大きく向上する。
[0021] こうして金属材料に上記条件で第 1のショットピーユング処理及び第 2のショットピー ユング処理を施すことにより、本発明の表面処理が施された金属部材が得られる。
[0022] 次に、実施例および比較例を用いて、本発明による金属部材の製造方法について さらに詳述する。
(実施例 1)
板状のアルミニウム合金材料（7050—T7451 ;寸法 19mm X 76mm X 2. 4mm )を供試体として用いて、その片面に、平均粒径 500 μ m〜800 μ mの铸鋼粒子 S2 30からなる投射材を用い、インペラ一方式の装置を使用してアークハイト値 0.15mm Aの条件で第 1のショットピーユング処理を行った。
次に、前記第 1のショットピーユング処理を施した面に、平均粒径 50 m以下のァ ルミナ Zシリカセラミックス粒子力もなる投射材を用い、噴射圧力 0. 4MPa、投射時 間 30秒で第 2のショットピーユング処理を行った。なお、その際のアークハイト値は 0. 08mmNであった。
前記第 1のショットピーユング処理及び第 2のショットピーユング処理にぉ 、て、ショ ットピー-ング装置として、重力式微粒子ショット装置 (不二製作所製-ユーマブラス ター型番 P— SGF— 4ATCM— 401 )を用 、た。
[0023] 第 2のショットピーユング処理後に、 EPMA (電子プローブマイクロアナライザ）を用 いて供試体処理面の残留鉄分の濃度分布を測定した。結果を図 1のグラフに示す。 このグラフにおいて、横軸はショットピーユング処理を施した面上のある点における鉄 分検出強度 Lvを表し、縦軸は鉄分の付着面積 (鉄分残留量)を百分率で表したもの である（図 6のグラフにお ヽても同様)。
なお、本発明で記載した EPMAによる分析方法で得られる値は絶対的な量を示す 値ではないので、相対的な鉄分残留量の評価のみが可能である（以下の実施例及 び比較例にお 、ても同様)。 また、実施例 1の供試体に関して EPMAにより得られた鉄分濃度分布を画像処理 して得られた解析像にぉ ヽて、残留鉄分はほとんど認められなカゝつた。
また、第 2のショットピーユング処理後に、 目視により処理面の表面形状を観察した ところ、荒れは生じていな力つた。実施例 1のショットピーユング処理前後のアルミ-ゥ ム合金材料の表面形状 (プロファイル)の測定結果をそれぞれ図 2及び図 4に示す。 また、実施例 1のショットピーユング処理前後のアルミニウム合金材料の表面粗さ (Ra )の測定結果を、他の実施例及び比較例と対比して表 1に示す。表 1に示すように、 むしろ第 2のショットピーユングによって粗さが小さくなる良好な結果が得られた。 (比較例 1)
実施例 1の第 2のショットピーユング処理を行わずに、第 1のショットピーユング処理 後に EPMAを用いて供試体処理面の残留鉄分の濃度分布を測定した。結果を図 1 のグラフに示す。
図 1に示した結果から、実施例 1の処理後は、処理面上にほとんど鉄分が残留して Vヽな 、のに対し、比較例 1の処理後は処理面上に鉄分が残留して!/、ることが分かる。 また、比較例 1の供試体に関して EPMAにより得られた鉄分濃度分布を画像処理 して得られた解析像において、残留鉄分が高濃度である領域が認められた。
比較例 1のショットピーユング処理後のアルミニウム合金材料の表面形状 (プロファ ィル）の測定結果を図 3に示す。また、比較例 1のショットピーユング処理後のアルミ- ゥム合金材料の表面粗さ (Ra)の測定結果を、他の実施例及び比較例と対比して表 1に示す。
(比較例 2)
比較例 1の第 1のショットピーユング処理後に、供試体を硝酸、無水クロム酸及びフ ッ化水素酸の混合液に 30分浸漬し、鉄分除去処理を行った。
また、比較例 2の供試体に関して EPMAにより得られた鉄分濃度分布を画像処理 して得られた解析像において、鉄分が残留している領域が認められた。
また、鉄分除去処理後に、 目視により処理面の表面形状を観察したところ、基材で あるアルミニウム合金の一部が溶解し、荒れを生じていた。比較例 2のショットピー- ング処理後のアルミニウム合金材料の表面形状 (プロファイル）の測定結果を図 5に 示す。また、比較例 2のショットピーユング処理後のアルミニウム合金材料の表面粗さ (Ra)の測定結果を、他の実施例及び比較例と対比して表 1に示す。
[0025] (実施例 2)
供試体に用いる金属材料を板状のチタン合金材料 (T1-6A1-4V (ァニール材）； 寸法 19mm X 76mm X 2. 4mm)を供試体として用いて、その片面に、平均粒径 1 20 μ m〜300 μ mの铸鋼粒子からなる投射材を用い、インペラ一方式の装置を使用 してアークハイト値 0.18mmNの条件で第 1のショットピー-ング処理を行った。
[0026] 第 2のショットピーユング処理後に、 EPMAを用いて供試体処理面の残留鉄分の 濃度分布を測定した。結果を図 6のグラフに示す。図 6では、若干の鉄分の残留が認 められるが、第 2のショットピーユング処理の条件を適正化することにより、鉄分を完全 に除去することが可能である。
また、実施例 2の供試体に関して EPMAにより得られた鉄分濃度分布を画像処理 して得られた解析像にぉ ヽて、残留鉄分はほとんど認められなカゝつた。
また、第 2のショットピーユング処理後に、 目視により処理面の表面形状を観察した ところ、荒れは生じていな力 た。実施例 2のショットピーユング処理前後のチタン合 金材料の表面形状 (プロファイル)の測定結果をそれぞれ図 7及び図 9に示す。また、 実施例 2のショットピーユング処理前後のチタン合金材料の表面粗さ (Ra)の測定結 果を、他の実施例及び比較例と対比して表 1に示す。表 1に示すように、むしろ第 2の ショットピーユングによって粗さが小さくなる良好な結果が得られた。
[0027] (比較例 3)
実施例 2の第 2のショットピーユング処理を行わずに、第 1のショットピーユング処理 後に EPMAを用いて供試体処理面の残留鉄分の濃度分布を測定した。結果を図 6 のグラフに示す。
図 6に示した結果から、実施例 2の処理後は、処理面上にほとんど鉄分が残留して Vヽな 、のに対し、比較例 3の処理後は処理面上に鉄分が残留して!/、ることが分かる。 また、比較例 3の供試体に関して EPMAにより得られた鉄分濃度分布を画像処理 して得られた解析像において、残留鉄分が高濃度である領域が認められた。
比較例 3のショットピーユング処理後のチタン合金材料の表面形状 (プロファイル） の測定結果を図 8に示す。また、比較例 3のショットピーユング処理後のチタン合金材 料の表面粗さ (Ra)の測定結果を、他の実施例及び比較例と対比して表 1に示す。 (比較例 4)
比較例 3の第 1のショットピーユング処理後に、供試体を硝酸水溶液に 30分間浸漬 し、鉄分除去処理を行った。
また、比較例 4の供試体に関して EPMAにより得られた鉄分濃度分布を画像処理 して得られた解析像において、鉄分が残留している領域が認められた。
また、鉄分除去処理後に、 目視により処理面の表面形状を観察したところ、基材で あるチタン合金の一部が溶解し、荒れを生じていた。比較例 4のショットピー-ング処 理後のチタン合金材料の表面形状 (プロファイル)の測定結果を図 10に示す。また、 比較例 4のショットピーユング処理後のチタン合金材料の表面粗さ (Ra)の測定結果 を、他の実施例及び比較例と対比して表 1に示す。
[表 1]
ショットピ一ニングによる表面粗度変化 Ra ( ju m) 錶鋼ショット 錶鋼ショット 供試体 ショット刖 錶鋼ショット
+微粒子ショット +湿式鉄分除去 アルミニウム 5. 3 4. 8 5. 2
A 0. 2
口 Κ (比較例 1 ) (実施例 1 ) (比較例 2 )
0. 60 0. 55 0. 66 チタン合金 0. 12
(比較例 3 ) (実施例 2 ) (比較例 4 )

Claims

請求の範囲
[1] 軽合金を含む金属材料の表面に、平均粒径が 0. 1mm以上 5mm以下であり、鉄 を主成分とする第 1の粒子を投射する第 1の投射工程と、
前記第 1の投射工程の後に、前記金属材料の表面に、平均粒径が 200 /z m以下 であり、鉄を実質的に含まない第 2の粒子を投射する第 2の投射工程とを有する金属 部材の製造方法。
[2] 請求項 1に記載の製造方法により製造された金属部材を有する構造部材。
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