JP2769338B2 - 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法 - Google Patents

耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車、事務機、一般機械等において、
耐摩耗性の要求される部品材料として使用される耐摩耗
性に優れたアルミニウム合金材の製造方法に関する。
従来の技術及び課題 周知のように、アルミニウムあるいはアルミニウム合
金は汎用されている鉄系材料等と比較して格段に軽量で
あるのに加え、熱伝導特性に優れ、また耐食性も優れる
ところから、最近では自動車等の各種機械部品として広
く使用されるようになっている。しかしながら、一般に
アルミニウムあるいはアルミニウム合金は鉄系材料と比
較して耐摩耗性が劣り、このことが自動車等における軽
量化等を目的として鉄系部材をAl合金部材に代える際の
大きな障害となっていた。
そこで従来から、耐摩耗性が要求される部位に適用さ
れるアルミニウム合金材の耐摩耗性向上策として、メッ
キや陽極酸化処理、あるいは溶射等の表面処理を施して
耐摩耗性の高い表面処理層を形成する試みがなされてい
るが、いずれも耐摩耗性の要求に対しいまだ充分な満足
を与え得るものではなかった。しかも、いずれの場合も
表面処理層の基材に対する密着性が充分でないところか
ら、高面圧下で使用した場合に充分な耐久性を確保でき
ないという欠点があった。
この発明は、このような技術的背景のもとでなされた
ものであって、優れた耐摩耗性を有するとともに、高面
圧下で使用した場合にも充分な耐久性を有するアルミニ
ウム合金材料の製作提供を目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は、アルミニウムまたは
アルミニウム合金基材の表面に、Al系金属間化合物や硬
質粒子をAlマトリクスに晶出あるいは分散せしめた硬質
合金化層を形成することにより、材料の耐摩耗性を向上
させることを基本的着眼点として、さらに良好な合金化
層を形成するために鋭意研究の結果なされたものであ
る。
即ちこの発明の1つは、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金基材の表面を、基材外部から供給した1種また
は2種以上の金属と、B粉末、Ge粉末の1種または2種
からなる濡れ性向上材料とともに局部的に溶融し、もっ
てAlマトリックスにAl系金属間化合物の晶出した硬質合
金化層を前記基材の表面に形成することを特徴とする耐
摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法を要旨と
するものである。また、他の1つはアルミニウムまたは
アルミニウム合金基材の表面を、基材外部から供給した
1種または2種以上の硬質粒子と、B粉末、Ge粉末の1
種または2種からなる濡れ性向上材料とともに局部的に
溶融し、もってAlマトリックスと硬質粒子とが合金化し
た硬質合金化層を前記基材の表面に形成することを特徴
とする耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材の製造方法
を要旨とするものである。
基材として用いるアルミニウムまたはアルミニウム合
金の組成は特に限定されるものではなく、JIS1000番台
の純アルミニウムの他、用途に応じて必要とされる機械
的性質、加工特性を有する各種のアルミニウム合金を用
いうる。また基材の形状も、適用される部品の形状に応
じて任意に設計すれば良い。
かかるアルミニウムまたはアルミニウム合金基材の表
面の溶融はレーザビーム、電子ビーム、TIGアーク等の
照射による高密度エネルギー源を用いた溶融手段によれ
ば良い。このような手段を用いることにより、基材表面
層のみを溶融しえて基材への熱影響を少なくでき、基材
の一部のみを局部的に合金化することができる。一般的
にはレーザビームを用いる場合が多く、具体的にはYAG
レーザ(波長1.06μm、パルス発振)とかCO2レーザ
(波長10.6μm、連続発振)を主に用いる。また、溶融
は耐摩耗性の要求される部位について行えば良いが、そ
の部位が広範囲にわたるときはレーザビーム等のオシレ
ーション幅の調整や、順次的照射により対処すれば良
い。
基材表面の溶融は基材外部からの金属や硬質粒子の供
給を伴いつつ行う。金属は溶融によってAlとの間で金属
間化合物を形成するものであれば何でも良い。一例とし
てはNi、Mn、Fe、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta等の
各元素を挙げうる。また、必ずしも金属単体である必要
はなく、金属間化合物の形で供給し、溶融によってAlと
反応してAl系の金属間化合物を形成するものでも良い。
一方、硬質粒子としてはTiC、WC、ZrC、NbC等の炭化物
やTiN、ZrN、CrN等の窒化物その他のセラミックスを挙
げうる。これら金属あるいは硬質粒子は1種のみを用い
ても良く、あるいは金属どうし、硬質粒子どうしを2種
以上組合せて用いても良い。また金属と硬質粒子とを組
合せても良い。
而して、上記の金属を単に基材とともに溶融した場
合、溶融時に金属の表面張力が大きく、従って漏れ性が
悪いため基材と反応しにくい。一方、硬質粒子の場合に
も基材との濡れ性は良くない。そこで、この発明では金
属や硬質粒子の基材に対する濡れ性を向上し、基材中の
Alとの反応を促進するため、B粉末、Ge粉末の1種また
は2種を供給しこれをも含めて同時的に溶融させるもの
とする。これらのB粉末、Ge粉末は濡れ性向上効果を付
与する点で相互に均等物であり、少なくともその1種を
供給すれば足りるが、金属あるいは硬質粒子と濡れ性向
上材料合計量との割合は重量比において99:1〜70:30に
規定するのが良い。この範囲を下回って濡れ性向上材料
が少なすぎると金属あるいは硬質粒子と基材Alとの反応
を充分促進できないおそれがあり、逆に多すぎると反応
促進効果は有するもののコスト高となるおそれがあるか
らである。
金属、硬質粒子、濡れ性向上材料の供給態様の1つと
しては、これらを混合粉末にしてレーザビーム等の照射
前に予め所期する部位にコーティング層を形成しておく
場合を挙げうる。コーティング層の形成は混合粉末をエ
チルアルコールなど各種バインダーを用いて塗布するこ
とにより行いうる。また、他の供給態様として、混合粉
末をレーザビーム等の照射中に溶融部に直接投入する場
合を挙げうる。いずれの方法を用いても良いが、直接投
入方式の場合、供給速度の調整等が面倒であるため、簡
便性の点でコーティング方式、特にバインダーを用いた
粉末塗布法が優れている。
上記のように、レーザビーム等の照射により基材表面
を金属及び濡れ性向上材料と共に溶融した後において
は、溶融部分は短時に凝固しAlマトリックスに金属間化
合物、例えばTiAl3、ZrAl3、NiAl、NiAl3、Ni2Al3、FeA
l3、Fe4Al13、MnAl6、HfAl3、Nb:Al3、CrAl7などが均一
緻密にあるいは塊状に晶出した合金化層となる。一方、
硬質粒子の場合にはAlマトリックスに該粒子が均一に分
散しあるいは塊状化した合金化層となる。而して、上記
の金属間化合物は一般的に硬さが硬いものであり、また
硬質粒子はそれ自体優れた硬度を有しているため、合金
化層が全体として高い硬度を示し、優れた耐摩耗性を具
有する。同時にB粉末やGe粉末が濡れ性向上作用を発揮
しつつもそれ自体もまたAlマトリクスにAl−B金属間化
合物(AlB2と推定される)やGe相として晶出し、合金化
層の硬度向上に寄与する。この合金化層の厚さはレーザ
ビーム等の照射条件、例えば出力、照射速度、焦点位置
等を変化させることで数十μmから数mm程度にまで容易
に制御できる。なお、Alマトリックス中の金属間化合物
や硬質粒子はこれが硬質であるほど合金化層の硬さは硬
いものとなる。
表面に硬質合金化層を形成した基材は、その後必要に
応じて最終製品形状に機械加工し、耐摩耗性部品として
実用に供する。
発明の効果 以上説明したように、この発明は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金基材の表面を、基材外部から供給し
た金属や硬質粒子及び必須の濡れ性向上材料とともに局
部的に溶融することにより、AlマトリックスにAl系金属
間化合物が晶出しあるいは硬質粒子が合金化した極めて
硬度の高い合金化層を形成するものであるから、本発明
によって製造したアルミニウム合金材は格段に耐摩耗性
に優れたものとなり、従って自動車等に要請される耐摩
耗部品として好適なものとなしうる。また、合金化層は
従来のようなメッキ等による表面処理層と異なり、基材
と一体的に結合しているから、高面圧下で使用した場合
にも該層の剥離等を起こす危険はなく、充分な耐久性を
確保しうるものとなる。
実施例 第1図に示すように、工業用純Al(A1070)からなる
厚さ7.5mm×幅40mm×長さ100mmの複数の試験片を基材
(1)として用いた。そしてこの試験片の中央部長手方
向に、深さ0.5mm、幅6mmの浅溝(2)を掘り、該溝に、
第1表に示すように組合せた金属、硬質粒子と濡れ性向
上材料との混合粉末(3)をエチルアルコールをバイン
ダーとして埋込み状態に塗布した。塗布厚さは約0.5mm
であった。
次に10kw級CO2レーザ加工機を用いて、前記試験片の
混合粉末塗布部分にレーザビーム(4)を照射し、混合
粉末とその直下の基材Alとを共に溶融した。照射条件
は、出力5kw、試片移動速度100mm/min、焦点位置+30、
ビームオシレーション5Hz、5mmとした。
レーザビームの照射による溶融後、凝固した試験片の
組織状態を調べたところ、試料No1〜10の試験片につい
ては溝部分の全体にわたって第1表に示す厚さの合金化
層が形成されていた。かつこれらの合金化層は金属間化
合物や硬質粒子が比較的均一緻密に晶出あるいは分散し
た部分と塊状化した部分とを有し、合金化層全体の硬さ
は第1表のとおりであった。しかも、合金化層内及び合
金化層と基材Al界面では割れ及び気孔の発生は全く認め
られなかった。これに対し、試料No11では、表面に亀甲
状の割れが認められ、一部が剥離しており、しかも合金
化層直下に基材Alのみの溶融域が存在し、Alとの濡れ性
が悪いことが認められた。また試料No12では表面に不連
続の孔が形成されるとともに、合金下層直下でやはり基
材Alのみの溶融域が存在し、Alとの濡れ性が悪いもので
あった。また、試料No13では溶融Niが球状化し、基材Al
と濡れなかった。
一方、アルミニウム基材単体の硬度を調べたところ、
Hv30(荷重5kg)であった。
以上の試験結果からわかるように、本発明によれば、
極めて硬度が高く従って当然に耐摩耗性にも優れた合金
化層を基材表面に有するアルミニウム材料を製造しうる
ことを確認しえた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例における合金化の工程を模式
的に示す斜視図である。 (1)…基材、(3)…混合粉末、(4)…レーザビー
ム、(5)…合金化層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 1/02 503 C22C 1/02 503J (72)発明者 成願 茂利 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−72488(JP,A) 特開 平2−101177(JP,A) 特開 昭63−235087(JP,A) 特開 昭62−38789(JP,A) 特開 昭60−70136(JP,A) 特開 昭62−54588(JP,A) 特開 昭61−186415(JP,A) 特開 昭62−13578(JP,A) 特開 昭63−307285(JP,A) 特開 昭63−247379(JP,A) 特開 昭63−79981(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 24/00 - 30/00 C23C 4/00 - 6/00 B23K 26/00 B23K 9/04 B23K 10/02 C22C 1/00 - 1/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウムまたはアルミニウム合金基材
    の表面を、基材外部から供給した1種または2種以上の
    金属と、B粉末、Ge粉末の1種または2種からなる濡れ
    性向上材料とともに局部的に溶融し、もってAlマトリッ
    クスにAl系金属間化合物の晶出した硬質合金化層を前記
    基材の表面に形成することを特徴とする耐摩耗性に優れ
    たアルミニウム合金材の製造方法。
  2. 【請求項2】アルミニウムまたはアルミニウム合金基材
    の表面を、基材外部から供給した1種または2種以上の
    硬質粒子と、B粉末、Ge粉末の1種または2種からなる
    濡れ性向上材料とともに局部的に溶融し、もってAlマト
    リックスと硬質粒子とが合金化した硬質合金化層を前記
    基材の表面に形成することを特徴とする耐摩耗性に優れ
    たアルミニウム合金材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6070136A (ja) * 1983-09-14 1985-04-20 Honda Motor Co Ltd ワ−クの表面処理方法
JPS6238789A (ja) * 1985-08-13 1987-02-19 Toyota Motor Corp Co↓2レ−ザによる合金層の形成方法
JPS6254588A (ja) * 1985-08-30 1987-03-10 Toyota Motor Corp セラミツク粒子分散アルミニウム合金複合層の形成方法
JPS6372488A (ja) * 1986-09-16 1988-04-02 Mazda Motor Corp 摺接部材の表面処理方法
JPS63235087A (ja) * 1987-03-20 1988-09-30 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 肉盛溶接方法
JP2560804B2 (ja) * 1988-10-05 1996-12-04 トヨタ自動車株式会社 耐摩耗性Al合金部材の製造方法

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