JPS6238791A - Formation of alloy layer by co2 layer - Google Patents

Formation of alloy layer by co2 layer

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JPS6238791A
JPS6238791A JP60178432A JP17843285A JPS6238791A JP S6238791 A JPS6238791 A JP S6238791A JP 60178432 A JP60178432 A JP 60178432A JP 17843285 A JP17843285 A JP 17843285A JP S6238791 A JPS6238791 A JP S6238791A
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alloy
alloy layer
laser
alloying
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Japanese (ja)
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Minoru Kawasaki
稔 河崎
Munetani Takagi
高木　宗谷
Kazuhiko Mori
和彦 森
Shinji Kato
真司 加藤
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To easily form an alloy layer on the surface of an Al alloy material and to form the defectless alloy layer having adequate characteristics by disposing alloying powder contg.Ti and alloy element on the surface of an Al alloy base metal and irradiating CO2 laser thereto. CONSTITUTION:The alloying powder contg. Ti and alloy element is disposed on the surface of the Al alloy base metal 1 and argon as shielding gas is released from the tip of a laser gun 6. The laser gun 6 is scanned while the molten part is shielded by the argon. The surface of the alloying powder layer 5 and the alloy base metal 1 is melted to form beads 8. Since the alloying powder contains Ti, said powder has high electric resistivity hence high laser absorptivity. The alloying powder is thus easily melted to form the alloy layer.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウム合金材料の表面に合金層を形成
する方法に係り、更に詳細にはＣｏｐレーザを利用して
アルミニウム合金材料の表面に合金層を形成する方法に
係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for forming an alloy layer on the surface of an aluminum alloy material, and more specifically, a method for forming an alloy layer on the surface of an aluminum alloy material using a Cop laser. It concerns the method of forming.

従来の技術 アルミニウム合金の如き金属材料の表面部の耐食性、耐
熱性、耐摩耗性などを向上させる一つの手段として、こ
れらの性質を向上させる合金元素にて金属材料の表面部
を合金化させることが有効であることが知られており、
母材の表面に合金化材料を配置し、合金化材料及び母材
の表面部をレーザ、ＴＩＧアーク、電子ビームの如き高
密度エネルギ源にて加熱して溶融し、しかる後溶融部を
凝固させることにより合金層を形成することが従来より
試みられている。BACKGROUND ART One way to improve the corrosion resistance, heat resistance, wear resistance, etc. of the surface portion of a metal material such as an aluminum alloy is to alloy the surface portion of the metal material with an alloying element that improves these properties. is known to be effective,
An alloying material is placed on the surface of the base material, and the alloying material and the surface of the base material are heated and melted with a high-density energy source such as a laser, TIG arc, or electron beam, and then the molten part is solidified. Conventionally, attempts have been made to form an alloy layer by this method.

発明が解決しようとする問題点 しかし上述の如き方法に於て、高密度エネルギー源が従
来より金属加工等に対し汎用されているＣ　Ｏ２レーザ
であり、母材が電気抵抗率の小さいアルミニウム合金で
ある場合には、合金化材料及び母材の表面部を容易に溶
融さ才ることができず、従って所望の合金層を形成する
ことができない。Problems to be Solved by the Invention However, in the method described above, the high-density energy source is a CO2 laser, which has been widely used for metal processing, and the base material is an aluminum alloy with low electrical resistivity. In some cases, the surface portions of the alloying material and base material cannot be easily melted and thus the desired alloy layer cannot be formed.

これは一般にレーザの吸収率Ｘはレーザが照射される金
属材料の電気抵抗率をω（μΩ・ａｍ）とし、レーザの
撮動数をυとした場合、 Ｘ−２５τ の関係があり、ＣＯ２レーザは１ｏ、６μという近赤外
線域の波長を有する光の熱エネルギであり、また一般に
アルミニウム合金の電気抵抗率は小さい値であるため、
アルミニウム合金にＣＯ２レーザを照射しても、殆ど全
てのアルミニウム合金はそれが固体である場合受けたＣ
ｏｐレーザを実質的に全て反射してしまい、従ってレー
ザ吸収率が極めて低い値になることによる。Generally speaking, the absorption rate X of a laser has the relationship of is the thermal energy of light with a wavelength in the near-infrared region of 1o, 6μ, and since the electrical resistivity of aluminum alloys is generally a small value,
Even if an aluminum alloy is irradiated with a CO2 laser, almost all aluminum alloys will receive less CO2 if they are solid.
This is because substantially all of the op laser is reflected, resulting in extremely low laser absorption.

かかる問題の発生を回避すべく、ＣＯｔレーザの熱エネ
ルギ密度を高くするという簡単な方法によって無理に合
金化を試みると、合金化材料だけでなく母材に対し与え
られる熱衝撃も強くなり過ぎるため、合金化材料が飛散
したり、母材が掘り起こされて母材に大きな穴が開くと
いう問題が生じ、またこの場合にはＣＯｔレーザ装置を
必要以上に大出力化することが必要であり、従って合金
化処理が高コストになるという問題がある。In order to avoid such problems, if alloying is attempted by a simple method of increasing the thermal energy density of the COt laser, the thermal shock given not only to the alloyed material but also to the base material will become too strong. , the problem arises that the alloying material is scattered or the base material is dug up, creating a large hole in the base material, and in this case, it is necessary to increase the output of the COt laser device more than necessary. There is a problem that alloying treatment is expensive.

また上述の如く殆ど全てのアルミニウム合金はそれが固
体である場合ＣＯ！レーザを実質的に全て反射してしま
うが、一度溶融して融体となった場合にはＣＯｔレーザ
を比較的高効率にて吸収するようになる。従ってＣＯ２
レーザを利用した上述の如き方法にて合金層を形成する
場合には、合金化材料及び母材の°表面部を固体から融
体に変化させるまでの過程が重要であり、そのため従来
より合金化材料を粉末化することが行われている。Also, as mentioned above, almost all aluminum alloys have CO! Substantially all of the laser is reflected, but once melted into a molten body, it absorbs the COt laser with relatively high efficiency. Therefore, CO2
When forming an alloy layer by the method described above using a laser, the process of changing the surface of the alloying material and the base material from a solid to a molten material is important, and therefore, it is difficult to form an alloy layer using a laser. The material is pulverized.

これは合金化材料を粉末化することによってＣＯ？レー
ザを合金化粉末層内にて乱反射させ、また合金化材料の
熱容最を小さくして合金化材料が容易に溶融することを
狙ったものである。しかし合金化材料を粉末化しただけ
では母材を構成する材料が電気抵抗率の小さいアルミニ
ウム合金である場合には、母材自身のレーザ吸収率が極
めて低い値であるため、所望の合金層を容易に形成する
ことが困難である。This is achieved by powdering the alloying material. The aim is to diffusely reflect the laser within the alloyed powder layer and to reduce the heat capacity of the alloyed material so that the alloyed material can be easily melted. However, if the material composing the base material is an aluminum alloy with low electrical resistivity, the laser absorption rate of the base material itself is extremely low. Difficult to form easily.

更に上述の如き方法にて合金層が形成される現象を冶金
学的に見た場合、適正な合金層を形成するためには、母
材中への合金化材料の固溶度（濡れ性）と、合金層中に
析出する化合物の形態が均一であること（均一性）とが
重要である。在来の平衡状態図や種々の研究データより
合金化材料の固溶度を推定することができ、適正な合金
層を形成するためには合金化材料の固溶度が高くされる
ことが望ましい。溶接法の如き通常の溶解法に於ては冷
却速度が比較的緩慢であるため合金化材料の固溶度を高
くすることは困難であるが、ＣＯ２レーザを熱源として
行われる上述の如き方法に於ては、形成された溶融部が
母材の主要部による吸熱によって急冷されるので、溶融
部の冷Ｗ速度は極めて速く、従って合金化材料の固溶度
は平衡状態図に於ける場合よりも高くなり、合金化しに
くい材料も通常の溶解法の場合に比して比較的合金化し
易くなる。従って上述の如き方法に於ては固溶度の大小
による合金化材料の選定の範囲を通常の溶解法の場合に
比して大きくすることができる。Furthermore, when looking at the phenomenon in which an alloy layer is formed by the method described above from a metallurgical point of view, in order to form an appropriate alloy layer, the solid solubility (wettability) of the alloying material in the base material is important. It is important that the form of the compound precipitated in the alloy layer is uniform (uniformity). The solid solubility of the alloying material can be estimated from conventional equilibrium diagrams and various research data, and it is desirable to increase the solid solubility of the alloying material in order to form an appropriate alloy layer. In ordinary melting methods such as welding, the cooling rate is relatively slow, so it is difficult to increase the solid solubility of alloyed materials, but the method described above, which uses a CO2 laser as a heat source, In this case, the formed molten zone is rapidly cooled by heat absorption by the main part of the base metal, so the cooling W speed of the molten zone is extremely fast, and therefore the solid solubility of the alloying material is lower than in the equilibrium phase diagram. This also makes it easier to alloy materials that are difficult to alloy than in the case of normal melting methods. Therefore, in the above-mentioned method, the range of selection of alloying materials depending on the solid solubility can be made larger than in the case of the ordinary melting method.

しかし合金層の４１１織の均一性については、合金化材
料に対ザる加熱及び冷却が急速であり、溶融部の攪拌が
不十分であるため、溶融部の表面−と母材近傍の部分と
の間に温度差が生じ、特に合金化材料がアルミニウムと
多くの化合物を形成し易い材料である場合には、合金層
中に種々の化合物が析出し易い。かかる現象を防止する
ためには母材を構成する主要な金属であるアルミニウム
中に化合物を均一に分散させ、又は共晶（析出）させる
元素を合金化材料に添加することが望ましく、そのため
には合金化材料がアルミニウムとの比重差の小さい元素
を含有していることが重要である。However, regarding the uniformity of the 411 weave in the alloy layer, the heating and cooling of the alloyed material is rapid and the stirring of the molten part is insufficient, so the surface of the molten part and the part near the base material are A temperature difference occurs between the aluminum and aluminum, and various compounds tend to precipitate in the alloy layer, especially when the alloying material is a material that tends to form many compounds with aluminum. In order to prevent this phenomenon, it is desirable to uniformly disperse the compound in aluminum, which is the main metal constituting the base material, or to add an element that causes eutectic (precipitation) to the alloying material. It is important that the alloying material contains elements that have a small specific gravity difference with aluminum.

本願発明者等は、ＣＯ２レーザを熱源としてアルミニウ
ム合金材料の表面に合金層を形成せんとする場合に於け
る上述の如き種々の問題に鑑み、種々の実験的研究を行
った結果、上述の如き機能を果す元素としてＴｉが好適
であり、従って合金化材料として合金元素に加えてＴｉ
を含有する粉末が使用されることが好ましいことを見出
した。In view of the various problems mentioned above when attempting to form an alloy layer on the surface of an aluminum alloy material using a CO2 laser as a heat source, the inventors of the present application have conducted various experimental studies and have found the above-mentioned results. Ti is suitable as an element that performs the function, and therefore Ti is used as an alloying material in addition to alloying elements.
It has been found that it is preferable to use a powder containing .

本発明は、本願発明者等が行った実験的研究の結果１ｑ
られた知見に基づき、アルミニウム合金材料の表面にブ
ローホール等の欠陥を含まない合金層を容易に且比較的
低廉に形成することのできる方法を提供することを目的
としている。The present invention is based on the results of experimental research conducted by the inventors of the present application.
Based on the findings obtained, the present invention aims to provide a method that can easily and relatively inexpensively form an alloy layer that does not contain defects such as blowholes on the surface of an aluminum alloy material.

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、Ｔｉ　と合金元素
とを含有する合金化粉末をアルミニ・クム合金母材の表
面に配置し、前記合金化粉末に００ｇレーザを照射して
前記合金化粉末及び前記母材の表面部を溶融さぼ、かく
して形成された溶融部を冷却して溶融部を凝固させるＣ
Ｏ２レーザによる合金層の形成方法によって達成される
。Means for Solving the Problems According to the present invention, an alloyed powder containing Ti and an alloying element is placed on the surface of an aluminum-cum alloy base material, and 00g of alloyed powder is added to the alloyed powder. Irradiating a laser to melt the surface portions of the alloyed powder and the base material, and cooling the thus formed melted portion to solidify the melted portion C.
This is achieved by forming an alloy layer using an O2 laser.

発明の作用及び効果 本発明によれば、合金化粉末は例えばＣ１ｌ　、　Ｎｉ
の如き合金元素に加えてＴｉを含有しており、従って合
金元素のみよりなる合金化粉末に比してその電気抵抗率
が高いので、合金化粉末のレーザ吸収率が高く、従って
合金化粉末が容易に溶融し、か（して合金化粉末が溶融
することによりレーザ吸収率が更に向上し、その結果母
材の表面部が容易に溶融するので、従来の方法に比して
アルミニウム合金材料の表面に合金層を容易に形成する
ことができ、またブローホール等の欠陥のない適正な性
状の合金層を形成することができる。Functions and Effects of the Invention According to the present invention, the alloyed powder contains, for example, C1l, Ni
It contains Ti in addition to alloying elements such as , and therefore has a higher electrical resistivity than alloyed powder consisting only of alloying elements, so the laser absorption rate of alloyed powder is high, and therefore alloyed powder The laser absorption rate is further improved due to the melting of the alloyed powder, and as a result, the surface of the base material is easily melted, making it easier to use aluminum alloy materials than with conventional methods. An alloy layer can be easily formed on the surface, and an alloy layer with appropriate properties without defects such as blowholes can be formed.

また本発明によれば、上述の如く合金化粉末は合金元素
のみよりなる合金化粉末が使用される場合に比して容易
に溶融し得るので、合金化粉末として従来ＣＯ２レーザ
により容易に溶融させることが不可能であった合金元素
を含有する粉末を使用することができ、これによりアル
ミニウム合金材料の表面部に要求される耐食性等の性質
に応じて任意の組成を有する合金層を形成することがで
きる。Further, according to the present invention, as described above, the alloyed powder can be easily melted compared to the case where an alloyed powder consisting only of alloying elements is used. It is now possible to use powders containing alloying elements that were previously impossible to form, and this makes it possible to form an alloy layer with an arbitrary composition depending on the properties such as corrosion resistance required on the surface of the aluminum alloy material. I can do it.

更に本発明によれば、従来の方法の如＜Ｃｏ２レーザ装
置を大出力化する必要はないので、アルミニウム合金材
料の表面に合金層を形成するための設備コスト及びラン
ニングコストを低減することができ、これにより従来に
比して低廉にアルミニウム合金材料の表面に合金層を形
成することができる。Further, according to the present invention, there is no need to increase the output of the Co2 laser device as in the conventional method, so the equipment cost and running cost for forming an alloy layer on the surface of the aluminum alloy material can be reduced. As a result, an alloy layer can be formed on the surface of an aluminum alloy material at a lower cost than in the past.

本発明の方法に於ける合金化粉末は任意の合金元素＜Ｔ
ｉを含む）に加えてＴｉを含有しているものであればよ
く、従ってＴｔ　と合金元素との合金の粉末又はＴｉ粉
末と合金元素の粉末との混合粉末の何れであってもよい
。但し本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば
、合金化粉末として混合粉末が使用される場合には、Ｔ
ｉと合金元素との金属間化合物が発生し、該金属間化合
物が合金層中に凝集し易いので、合金化粉末としてＴｉ
と合金元素との合金の粉末が使用されることが好ましい
。The alloyed powder in the method of the present invention may contain any alloying element <T
It may be any powder containing Ti in addition to (including i), and therefore it may be either an alloy powder of Tt and an alloying element or a mixed powder of a Ti powder and an alloying element powder. However, according to the results of experimental research conducted by the present inventors, when mixed powder is used as alloyed powder, T
Since an intermetallic compound between Ti and the alloying element is generated and the intermetallic compound tends to aggregate in the alloy layer, Ti is used as an alloying powder.
Preferably, a powder of an alloy of and an alloying element is used.

また本願発明者等が行った実験的仙究の結果によれば、
合金化粉末のＴｉ含有率が低い値である場合には、後に
詳細に説明する如く、歩留りよく合金層を形成すること
が困難である。従って本発明の一つの詳細な特徴によれ
ば、合金化粉末として合金粉末が使用される場合には、
合金化粉末のＴ　＋含有率は１５％以上、特に２８％以
上、更には３２％以上に設定され、合金化粉末として混
合粉末が使用される場合には合金化粉末のＴ＋含有率は
２１％以上、特に３５％以上、更には４１％以上に設定
される。Furthermore, according to the results of experimental research conducted by the inventors of the present application,
When the Ti content of the alloyed powder is low, it is difficult to form an alloy layer with a good yield, as will be explained in detail later. According to one particular feature of the invention, therefore, if an alloy powder is used as alloying powder,
The T+ content of the alloyed powder is set to 15% or more, especially 28% or more, and even 32% or more, and when a mixed powder is used as the alloyed powder, the T+ content of the alloyed powder is 21%. Above, it is especially set to 35% or more, and furthermore, 41% or more.

また合金化粉末として合金粉末及び混合粉末の何れが使
用される場合に於ても、混合粉末又はＴｉ粉末の粒度が
比較的大きい場合には、母材の表面に均一に合金化粉末
を配置することが困難であり、また合金層を歩留りよく
形成することが困難である。従って本発明の更に他の詳
細な特徴によれば、合金粉末又はＴｉ粉末の平均粒度は
一４８メツシュ以下、特に−１００メツシユ以下、更に
は−１０５〜−３２５メツシユに設定される。尚合金化
粉末として混合粉末が使用される場合には同様の理由か
ら合金元素の粉末の平均粒度は一４８メツシュ以下、特
に−１００メツシユ以下、更には−１０５〜−３２５メ
ツシユに設定されることが好ましい。In addition, when either an alloy powder or a mixed powder is used as the alloyed powder, if the particle size of the mixed powder or Ti powder is relatively large, the alloyed powder must be uniformly arranged on the surface of the base material. Moreover, it is difficult to form an alloy layer with a good yield. According to yet another detailed feature of the invention, therefore, the average particle size of the alloy powder or Ti powder is set to be less than 148 mesh, in particular less than -100 mesh, and even more preferably from -105 to -325 mesh. In addition, when a mixed powder is used as the alloying powder, for the same reason, the average particle size of the alloying element powder should be set to 148 mesh or less, especially -100 mesh or less, and more preferably -105 to -325 mesh. is preferred.

本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、溶融部を冷却
することは主として母材の主要部による吸熱により行わ
れる。かかる方法によれば、溶融部を冷却するだめの特
別な冷却装置は不要であり、また溶融部が急冷されるの
で、結晶が微細であり、従って強度や硬度の高い合金層
を形成することができる。According to another detailed feature of the invention, the cooling of the melt zone takes place primarily by heat absorption by the main body of the base metal. According to this method, there is no need for a special cooling device to cool the molten part, and since the molten part is rapidly cooled, it is possible to form an alloy layer with fine crystals and high strength and hardness. can.

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、合金化粉
末にＣＯ２レーザを照射して合金化粉末及び母材の表面
部を溶融させる過程は不活性雰囲気中にて行われる。か
かる方法によれば、合金化粉末が酸化されることに起因
して合金層中に比較的多量の金属酸化物が混入したり、
ブローホール等の欠陥が発生するなどの不具合の発生を
回避することができる。この場合不活性雰囲気は溶接の
場合の如くフラックスにて創成されてもよいが、確実性
、スラグ巻き込みの回避、及び作業性等の。According to yet another detailed feature of the present invention, the step of irradiating the alloyed powder with a CO2 laser to melt the surfaces of the alloyed powder and the base material is performed in an inert atmosphere. According to this method, a relatively large amount of metal oxide is mixed into the alloy layer due to oxidation of the alloyed powder,
It is possible to avoid problems such as the occurrence of defects such as blowholes. In this case, the inert atmosphere may be created using a flux as in the case of welding, but this is due to reliability, avoidance of slag entrainment, workability, etc.

観点からアルゴン、ヘリウムの如き不活性ガス雰囲気又
は真空雰囲気であることが好ましい。From this point of view, an atmosphere of an inert gas such as argon or helium or a vacuum atmosphere is preferable.

更に母材の表面に合金化粉末を配置することは、母材の
表面に合金化粉末をただ単に層状に予め配置することに
より行われてもよく、ＣＯ２レーザに対しその走査方向
前方の位置にて母材の表面に連続的に合金化粉末を送給
することにより行われてもよいが、合金化粉末の飛散を
防止しその歩留りを向上させるためには、合金化粉末の
圧粉成形体を母材上に配置したり、母材の表面に溝を形
成し該溝内にて合金化粉末を圧粉成形したり、合金化粉
末にポリビニルアルコールの水溶液やアクリルとシンナ
ーとの混合液の如き粘結剤を添加してペーストを形成し
、該ペーストをヘラ塗り法やチューブ法にて母材の表面
に付着させたり、形成されるべき合金層の厚さが小さく
てよい場合には、合金化粉末をポリビニルアルコールの
水溶液の如き溶媒中に分散させてスラリーを形成し、該
スラリーを刷毛などによる塗布、スプレー法、ドブ漬は
法にて母材の表面に付着させることにより行われてもよ
い。但しペーストやスラリーが形成される場合には、ペ
ーストやスラリーはそれらが乾燥されることにより形成
される合金化粉末層の表面が酸化されたり、合金層の表
面部に気孔等が発生することがない温度範囲及び雰囲気
中にて十分に乾燥され、実質的に水分を含有しない状態
でＣ０２レーザによる加熱溶融処理に付されることが好
ましい。Further, the arrangement of the alloyed powder on the surface of the base material may be carried out by simply pre-arranging the alloyed powder in a layer on the surface of the base material, at a position in front of the CO2 laser in the scanning direction. This method may also be carried out by continuously feeding the alloyed powder onto the surface of the base material, but in order to prevent the alloyed powder from scattering and improve its yield, it is necessary to use a powder compact of the alloyed powder. on the base material, forming grooves on the surface of the base material and compacting the alloyed powder in the grooves, or applying an aqueous solution of polyvinyl alcohol or a mixture of acrylic and thinner to the alloyed powder. When a paste is formed by adding a binder such as a binder, and the paste is applied to the surface of the base material by spatula coating or tube method, or when the thickness of the alloy layer to be formed may be small, The alloyed powder is dispersed in a solvent such as an aqueous solution of polyvinyl alcohol to form a slurry, and the slurry is applied to the surface of the base material by applying with a brush, spraying, or dipping. Good too. However, when a paste or slurry is formed, the surface of the alloyed powder layer formed by drying the paste or slurry may be oxidized or pores may be generated on the surface of the alloy layer. It is preferable that the material be sufficiently dried in a temperature range and atmosphere free of moisture, and then subjected to heat melting treatment using a C02 laser in a state substantially free of moisture.

尚本明細書に於ける全てのパーセンテージは重量パーセ
ントである。All percentages herein are by weight.

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the accompanying figures.

実施例１ 平均粒度−４８メツシユのＴｉ粉末と、平均粒度−１０
０メツシユのステライト合金粉末（２４％Ｏｒ、４％Ｗ
、８％Ｎｉ　、０．５％Ｓ＋　、Ｏ。Example 1 Ti powder with an average particle size of -48 mesh and an average particle size of -10
0 mesh stellite alloy powder (24%Or, 4%W
, 8% Ni, 0.5% S+, O.

１％Ｂ、０．４％≧Ｃ１残部実質的に０６　）とを１：
１の重層比にて均一に混合することにより、合金化粉末
としての合金化材料Ａを形成した。同様に平均粒度−２
５０メツシユのＴｉ粉末と、平均粒１ｕ−１００メツシ
ユのステライト合金粉末とを１：１の重層比にて均一に
混合することにより、合金化粉末としての合金化材料Ｂ
を形成した。更に平均粒度−１００メツシユのステライ
ト合金粉末のみよりなる合金化粉末としての合金化材料
Ｃを用意した。次いでこれらの合金化粉末中に粘結剤と
してポリビニルアルコールの５％水溶液を注入すること
により、水よりも粘性が高く粘土よりも粘性が低いペー
ストを形成した。1%B, 0.4%≧C1 remainder substantially 06) and 1:
Alloying material A as alloyed powder was formed by uniformly mixing at an overlapping ratio of 1. Similarly, average particle size -2
Alloying material B as alloyed powder was obtained by uniformly mixing Ti powder of 50 mesh and stellite alloy powder of average grain 1u-100 mesh at a layer ratio of 1:1.
was formed. Further, an alloying material C was prepared as an alloying powder consisting only of stellite alloy powder with an average particle size of -100 mesh. A 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol was then injected into these alloyed powders as a binder to form a paste that was more viscous than water and less viscous than clay.

次いで第１図に示されている如く、７０Ｘ４０Ｘ１Ｑｍ
ｍの寸法を有するアルミニウム合金（ＪＩＳＭ格△ＤＣ
−１０）製の試験片１を４個用意し、そのうちの３個の
試験片の一方の７０　Ｘ　４０１１１１ｍの表面１ａ上
にその長手方向に沿って厚さ１．□ｎｍの二枚のガイド
２及び３を互いに５ＩｎＩＩｌ隔置して平行に配置し、
それらのガイドの間にペースト４をへら塗り式に充１眞
した。次いで図には示されていないが試験片を乾燥炉内
にて１００℃に１時間帷持することによりペーストを十
分乾燥させ、これにより第２図に示されている如く試験
片の表面１ａの中央にその長手方向に沿って幅５ｍｍ、
厚さ１゜Ｑｍｍ、長さ５Ｑｎ＋ｍの層状に合金化粉末層
５を形成した。Then, as shown in Figure 1, 70X40X1Qm
Aluminum alloy with dimensions of m (JISM rating △DC
-10) were prepared, and a thickness of 1.5 mm was placed on one of the 70 x 401111 m surface 1a of the three test pieces along the longitudinal direction. Two guides 2 and 3 of □nm are arranged in parallel with a distance of 5InIIl from each other,
Paste 4 was applied between these guides using a spatula application method. Next, although not shown in the figure, the paste was sufficiently dried by holding the test piece at 100°C for 1 hour in a drying oven, and as a result, the surface 1a of the test piece was dried as shown in Fig. 2. Width 5mm along the longitudinal direction in the center,
The alloyed powder layer 5 was formed into a layer with a thickness of 1°Qmm and a length of 5Qn+m.

またＤ−６に合金（３０％（：：ｒ　、４，５％Ｗ、１
．０％Ｃ１残部実質的にＣｏ　）よりなり幅５ｍｍ、厚
さＱ、５＋ｎｍ、長さ５０ｎ＋ｍの合金化材料りとして
の合金板を用意し、該合金板を残りの試験片の７Ｑｘ４
Ｑｍｍの表面上の中央にその長手方向に沿って配置した
。In addition, D-6 was alloyed (30% (::r, 4.5%W, 1
．． An alloy plate as an alloying material made of 0% C1 (remainder substantially Co) with a width of 5 mm, a thickness of Q, 5+nm, and a length of 50n+m was prepared, and the alloy plate was used as a 7Qx4 of the remaining test piece.
It was placed centrally on the surface of Qmm along its longitudinal direction.

次いで第３図に示されている如くレーザガン６の先端よ
りシールドガスとしてのアルゴンを放出させ、これによ
り試験片上の溶融部をアルゴンにてシールドしつつ、合
金化粉末層５又は合金板の一端より他端までレーザガン
６を１バス走査させることにより、下記の表１に示され
た条件にて合金化粉末層又は合金板をＣＯ２レーザ７に
より局部的に加熱して合金化粉末又は合金板及び試験片
の表面部を溶融させ、これにより第３図及び第４図に示
されている如く、試験片の表面にビード８を形成した。Next, as shown in FIG. 3, argon as a shielding gas is emitted from the tip of the laser gun 6, thereby shielding the molten part on the test piece with argon, and from one end of the alloyed powder layer 5 or the alloy plate. By scanning the laser gun 6 one bus to the other end, the alloyed powder layer or alloy plate is locally heated by the CO2 laser 7 under the conditions shown in Table 1 below, and the alloyed powder or alloy plate is then tested. The surface of the specimen was melted, thereby forming a bead 8 on the surface of the specimen, as shown in FIGS. 3 and 4.

尚この場合溶融層及び試験片の表面部は主として試験片
の主要部によって吸熱されることにより急冷された。In this case, the molten layer and the surface part of the test piece were rapidly cooled mainly due to heat absorption by the main part of the test piece.

表　　ル −ザ出カニ　　２．Ｏｋ＊ 出力モード：　マルチモード ビーム形状；　長径５Ｉ、短径３．５ｍｍの楕円レーザ
走査速度：　　３ＣＯ２＋ｍ　／ｍｉｎアルゴンの流Ｗ
ｋ　：　　３５Ｑ　／ｍｉｎ第５図乃至第８図はそれぞ
れ合金化材料Ａ−Ｄを使用して上述の如く形成されたビ
ードの外観を示しており、第９図及び第１０図はそれぞ
れ合金化材料Ａ及びＢを使用して上述の如く形成された
各ビードの横断面の金属組織を１０倍にて示す光学顕微
鏡写真である。また下記の表２は上述の如く形成された
合金ｙｍ＜ビード）の寸法（深さＸ幅ＩＩｍ）、表面硬
さく）−１ｖ　＝５ｋｇ）　、外観品質の良否くそれぞ
れ○×）を示している。Table Luza crab 2. Ok* Output mode: Multimode beam shape; Ellipse with major axis 5I and minor axis 3.5mm Laser scanning speed: 3CO2+m/min Argon flow W
k: 35Q/min Figures 5 to 8 show the appearance of beads formed as described above using alloyed materials A-D, respectively, and Figures 9 and 10 respectively show the appearance of beads formed as described above using alloyed materials A-D. It is an optical micrograph showing the metal structure of the cross section of each bead formed as described above using A and B at 10 times magnification. In addition, Table 2 below shows the dimensions (depth x width IIm), surface hardness) -1v = 5kg), and appearance quality (○×) of the alloy ym<bead) formed as described above. .

表　　２ 合金化材料　合金層の寸法　表面硬さ　外観品質Ａ　　
　　１．５ｘ　４．８　３５０〜４５００Ｂ　　　　　
１．３Ｘ　４，４　１５０〜２００　　０Ｃ形成されず
　　８５〜９５× Ｄ　　　形成されず　　８５〜９５”　　　Ｘ注：１）
ＡＩ合金母材の表面硬さ 第５図、第６図、第９図、第１０図、表２より、本発明
に従って合金化を行えば、ビード外観の品質も良好であ
り、ブローホール等の欠陥のない合金層をアルミニウム
合金材料の表面に形成し得ることが解る。また第５図及
び第６図より、合金化材料Ａが使用される場合には合金
化材料Ｂが使用される場合に比してスパッタの量が多く
なることが解る。尚第９図及び第１０図に於て、合金層
中の黒色の島状をなす部分はステライト合金粉末に含ま
れる合金元素とＴｉ　との金属間化合物が凝集した部分
である。Table 2 Alloying material Dimensions of alloy layer Surface hardness Appearance quality A
1.5x 4.8 350~4500B
1.3X 4,4 150~200 0C Not formed 85~95X D Not formed 85~95'' XNote: 1)
From the surface hardness of the AI alloy base material in Figures 5, 6, 9, 10, and Table 2, if alloying is carried out according to the present invention, the quality of the bead appearance is good and there are no blowholes, etc. It can be seen that a defect-free alloy layer can be formed on the surface of an aluminum alloy material. Furthermore, from FIGS. 5 and 6, it can be seen that when alloying material A is used, the amount of sputtering is greater than when alloying material B is used. In FIGS. 9 and 10, the black island-shaped portions in the alloy layer are areas where intermetallic compounds of alloying elements and Ti contained in the stellite alloy powder have aggregated.

これに対し合金化材料としてステライト合金粉末のみ（
合金化材料Ｃ）が使用された場合には、第７図及び表２
より解る如く、合金化材料は試験片の表面に於て十分に
は溶融しておらず、また試験片の表面部に溶は込んでは
おらず、適正な合金層は形成されていないことが解る。In contrast, only stellite alloy powder (
If alloying material C) is used, Figure 7 and Table 2
As can be seen, the alloying material was not sufficiently melted on the surface of the test piece, nor was it melted into the surface of the test piece, indicating that an appropriate alloy layer was not formed. .

また合金化材料としてＤ−６に合金の板（合金化材料Ｄ
）が使用された場合には、第８図及び表２より解る如く
、合金化材料は試験片の表面に於て部分的にしか溶融し
ておらず、試験片の表面部に溶は込んではおらず、ビー
ドの随所に比較的大ぎな穴が発生しており、更にはビー
ドが所定の位置より大きく変位していることが解る。In addition, as an alloying material, alloy plate D-6 (alloying material D
) was used, as can be seen from Figure 8 and Table 2, the alloying material was only partially melted on the surface of the test piece and did not melt into the surface of the test piece. It can be seen that there are relatively large holes in various parts of the bead, and that the bead has been displaced to a greater extent than the predetermined position.

尚合金化材料Ａを用いて上ｉ１の如く形成された合金層
の横断面の中央部に於ける組成は７，５％Ｃｒ、１．０
％Ｗ、２．Ｏ％Ｎｉ　、２．５％５ｉ１０．０５％Ｂ、
０．０５％Ｃ，１２，５％Ｔｉ、５．０％ＣＯ１残部実
質的にＡ１であり、合金化材料Ｂを用いて上述の如く形
成された合金層の横断面の中央部に於ける組成は１０％
Ｃｒ、１．０％Ｗ、４．０％Ｎｉ　、３．５％３ｉ　、
０．０５％Ｂ、０．０５％Ｃ１１５％Ｔｉ　、８．５％
ＣＯ１残部実質的にＡＩであった。また上述の合金化材
料へ及びＢと同一の組成を有する合金を粉末化し、該合
金粉末を用いて１掲の表１に示された条件にて合金化を
行ったところ、合金化材料△及びＢを用いて形成された
合金層の場合の如き金属間化合物の擬東部を含まない良
好な合金層を形成することができることが認められた。The composition at the center of the cross section of the alloy layer formed as in i1 above using alloying material A is 7.5% Cr, 1.0%
%W, 2. O%Ni, 2.5%5i10.05%B,
0.05% C, 12.5% Ti, 5.0% CO1 balance substantially A1, composition in the center of the cross section of the alloy layer formed as described above using alloying material B is 10%
Cr, 1.0% W, 4.0% Ni, 3.5% 3i,
0.05%B, 0.05%C115%Ti, 8.5%
The remainder of the CO1 was essentially AI. In addition, when an alloy having the same composition as the above-mentioned alloying material and B was powdered and alloying was performed using the alloy powder under the conditions shown in Table 1, alloying materials △ and It has been found that it is possible to form a good alloy layer that does not contain intermetallic pseudo-layers as in the case of alloy layers formed using B.

実施例２ ８０％Ｃｕ、残部実質的にＴｉなる組成を有し、平均粒
度が一１００メツシュであるＴｉ−Ｃｕ合金粉末よりな
る合金化粉末を形成した。また実施例１に於て使用され
た試験片と同一の寸法を有するアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＡＣ２Ｃ）製の試験片を用意した。Example 2 An alloyed powder consisting of a Ti-Cu alloy powder having a composition of 80% Cu, the remainder substantially Ti, and an average particle size of 1100 mesh was formed. In addition, an aluminum alloy (JI
A test piece made of S standard AC2C) was prepared.

次いで第１１図に示されている如く、試験片９をレーザ
ガン１０及び粉末供給ホッパ１１の下方に配置し、粉末
供給ホッパ内に合金化粉末１２を装入し、レーザガン１
０の先端よりアルゴンを噴出させつつ粉末供給ホッパの
下端に接続された導管１３内へキャリアガスとしてのア
ルゴンを導入し、これにより試験片９の７ＱＸ４ＱＩ１
ｍの表面９ａ上の中央にその長手方向に沿って合金化粉
末を連続的に送給し、その状態にて試験片９を図にて右
方へ移動させることにより、試験片９の表面９ａ上に合
金化粉末層１４を形成しつつ該合金化粉末層にレーザ１
５を照射し、実施例１の場合と同一の条件にて合金化粉
末をレーザにより局部的に加熱して合金化粉末及び試験
片の表面部を溶融させ、これによりビード１６を形成し
た。尚この場合溶融層及び試験片の表面部は主として試
験片の主要部によって吸熱されることにより急冷された
。Next, as shown in FIG. 11, the test piece 9 is placed below the laser gun 10 and the powder supply hopper 11, and the alloyed powder 12 is charged into the powder supply hopper.
Argon is introduced as a carrier gas into the conduit 13 connected to the lower end of the powder supply hopper while spouting argon from the tip of the powder supply hopper.
The surface 9a of the test piece 9 is continuously fed along the longitudinal direction to the center on the surface 9a of the test piece 9, and in this state the test piece 9 is moved to the right in the figure. A laser beam 1 is applied to the alloyed powder layer while forming an alloyed powder layer 14 thereon.
5 and locally heated the alloyed powder with a laser under the same conditions as in Example 1 to melt the alloyed powder and the surface of the test piece, thereby forming a bead 16. In this case, the molten layer and the surface part of the test piece were rapidly cooled mainly due to heat absorption by the main part of the test piece.

かくして形成された合金ｍ＜ビード）の外観品質は良好
であり、その深さ及び幅はそれぞれ１゜８１１Ｉｌｌ、
５．３１１１ｍＦあり、表面硬さく１−１ｖ　−５ｋ（
］）は２１０〜２４０であった。第１２図は上述の如く
形成された合金層の横断面の金属組織を１０倍にて示す
光学顕微鏡写真にある。この第１２図より、本発明に従
って合金化を行えば、アルミニウム合金材料の表面にブ
ローホール等の欠陥のない合金層を形成し得ることが解
る。尚第１２図に於て、合金層中の黒色の微細な点状を
なす部分はＣＵとＴｉ　との金属間化合物が凝集した部
分であり、暗灰色の部分はＴｉ１１度の高い部分である
。また上述の如く形成された合金層の横断面の中央部の
組成は３０％Ｃｕ、１０％Ｔｉ、残部実質的にＡＩであ
った。The appearance quality of the thus formed alloy (m<bead) is good, and its depth and width are 1°811Ill and 1°811Ill, respectively.
5.3111mF, surface hardness 1-1v -5k (
]) was 210-240. FIG. 12 is an optical micrograph showing the metal structure of the cross section of the alloy layer formed as described above at 10 times magnification. From FIG. 12, it can be seen that by alloying according to the present invention, an alloy layer free of defects such as blowholes can be formed on the surface of the aluminum alloy material. In FIG. 12, the black minute dot-like portions in the alloy layer are the agglomerated intermetallic compounds of CU and Ti, and the dark gray portions are the portions with a high Ti 11 degree. Further, the composition of the center portion of the cross section of the alloy layer formed as described above was 30% Cu, 10% Ti, and the remainder was substantially AI.

実施例３ ２０％Ｎｉ１残部実質的にＴｉなる組成を有し、平均粒
度が一１００メツシュであるＴｉ−Ｎｉ合金粉末よりな
る合金化粉末を形成した。また実施例２に於て使用され
た試験片と同一の寸法及び同一の材質の試験片を用意し
た。次いで上述の実施例２の場合と同一の要領により下
記の表３に示された条件にて試験片の表面に合金層を形
成した。Example 3 An alloyed powder was formed of a Ti-Ni alloy powder having a composition of 20% Ni, the balance being essentially Ti, and an average particle size of 1100 mesh. Further, a test piece having the same dimensions and the same material as the test piece used in Example 2 was prepared. Next, an alloy layer was formed on the surface of the test piece in the same manner as in Example 2 above under the conditions shown in Table 3 below.

表　　３ レーザ出カニ１，５ｋｗ 出力モード：　マルチモード ヒーム形状：　　ｆ％？！４ｍｍ、短径２．５１の楕円
レーザ走査速度＋　　３５０　ｍｗｌ／ｍｉｎアルゴン
の流＠　：　　３５９　／　ｍｉｎかくして形成された
合金層（ビード）の外貌品質は良好であり、その深さ及
び幅はそれぞれ１゜３ｍｍ、４．７１１１１＋１あり、
表面硬さくＨｖ＝５ｋｇ）は２７０〜２９０であった。Table 3 Laser output 1.5kw Output mode: Multimode beam shape: f%? ! Ellipse with a diameter of 4 mm and a minor axis of 2.51 Laser scanning speed + 350 mwl/min Argon flow @: 359/min The appearance quality of the alloy layer (bead) thus formed is good, and its depth and width are each 1゜3mm, 4.71111+1 available,
The surface hardness (Hv=5 kg) was 270 to 290.

第１３図は上述の如く形成された合金層の横断面の金属
組織を１０倍にて示す光学顕微鏡写真である。この第１
３図より、本発明に従って合金化を行えば、アルミニウ
ム合金材料の表面にブローホール等の欠陥のない合金層
を形成し得ることが解る。尚第１３図に於て、合金層中
の黒色の微細な点状をなす部分はＮｉとＴｉ　との金属
間化合物が凝集した部分であり、暗灰色の部分はＴｉ′
ａ度の高い部分である。また上）ホの如く形成された合
金層の横断面中央部の組成は２５％Ｎｉ　、１０％丁゛
ｉ、残部実質的にＡ１であった。FIG. 13 is an optical micrograph showing the metal structure of the cross section of the alloy layer formed as described above at 10 times magnification. This first
From FIG. 3, it can be seen that by alloying according to the present invention, an alloy layer without defects such as blowholes can be formed on the surface of the aluminum alloy material. In Fig. 13, the black minute dots in the alloy layer are the agglomerated intermetallic compounds of Ni and Ti, and the dark gray parts are Ti'.
This is the part with a high degree of a. The composition of the central cross-sectional area of the alloy layer formed as shown in (a) above was 25% Ni, 10% Ni, and the remainder was substantially A1.

実施例４ 合金化粉末中のＴｉ含有率が合金層の形成に与える影響
を検討すべく、実施例１に於て使用されたＴｉ粉末（平
均粒＋！−２５０メツシユ）及びステライト合金粉末を
種々の重量化にて混合することにより、Ｔｉ含有率が１
％、１１％、３２％、５０％、６９％、８９％、９７％
である７ｆｌ類の合金化粉末としての混合粉末を形成し
、これらの混合粉末を用いて実施例１の場合と同一の要
領及び条件にて合金化を行い、下記の式に従って合金化
率Ａ（％）を測定した。その結果を第１４図に示す。Example 4 In order to examine the influence of the Ti content in the alloyed powder on the formation of the alloy layer, various Ti powders (average grain +!-250 mesh) and stellite alloy powders used in Example 1 were used. By mixing at a weight of
%, 11%, 32%, 50%, 69%, 89%, 97%
A mixed powder as an alloyed powder of the 7fl type is formed, and alloying is performed using these mixed powders in the same manner and conditions as in Example 1, and the alloying ratio A ( %) was measured. The results are shown in FIG.

合金化率Ａ＝　（Ｗ＋　　Ｗｏ　＞　／Ｗａ　Ｘ　１０
０ここにＷｏは合金化処理前の試験片のみの重陽であり
、Ｗｌは合金化処理後のスパッタ等が除去された試験片
の１潰であり、Ｗａは試験片の表面に配置された合金化
粉末の総重量である。Alloying rate A= (W+ Wo > /Wa X 10
0Here, Wo is the double yang of the test piece before alloying treatment, Wl is one piece of the test piece from which spatter etc. have been removed after alloying treatment, and Wa is the alloy placed on the surface of the test piece. This is the total weight of the powder.

第１４図より、合金化粉末としてＴｉ粉末とステライト
合金粉末との混合粉末が使用される場合に於て、合金層
を形成するためには、合金化粉末のＴｉ含有率は２１％
以上であることが好ましく、特に適正な合金属を歩留り
よく形成するためには、３５％以上、更には４１％以上
であることが好ましいことが解る。From Figure 14, when a mixed powder of Ti powder and stellite alloy powder is used as the alloyed powder, the Ti content of the alloyed powder must be 21% in order to form an alloy layer.
It is preferable that the content is above 35%, more preferably 41% or more, especially in order to form an appropriate alloy metal with a high yield.

実施例５ Ｔｉ　とステライト合金とを種々のｆｆ１ｆｆｔ比にて
混合し溶融することにより、Ｔｉ含有率が２％、１０％
、２１％、４０％、７０％、９０％、９８％である７種
類の合金を形成し、これらの合金より平均粒度−１００
メツシユの合金粉末を形成し、それらの合金粉末を用い
て実施例１の場合と同一の要領及び条件にて合金化を行
い、上掲の式に従って合金化１！−Ａ　（％）を測定し
た。その結果を第１４図に示ず。Example 5 By mixing and melting Ti and stellite alloy at various ff1fft ratios, the Ti content was 2% and 10%.
, 21%, 40%, 70%, 90%, and 98%.
A mesh alloy powder is formed, and alloying is performed using the alloy powder in the same manner and under the same conditions as in Example 1, and alloying 1! according to the above formula. -A (%) was measured. The results are not shown in FIG.

第１４図より、合金化粉末としてＴｉとステライト合金
とを混合し溶融することにより形成された合金の粉末が
使用される場合に於て、合金層を形成するためには、合
金化粉末のＴｉ含有率は１５％以上であることが好まし
く、特に適正な合金属を歩留りよく形成するためには、
２７％以上、更には３２％以上であることが好ましいこ
とが解る。From FIG. 14, when an alloy powder formed by mixing and melting Ti and a stellite alloy is used as an alloying powder, in order to form an alloy layer, it is necessary to The content is preferably 15% or more, and in particular, in order to form an appropriate alloy metal with a high yield,
It can be seen that it is preferably 27% or more, more preferably 32% or more.

実施例６ 実施例１に於て使用されたＴｉ粉末と平均粒度−１ｏｏ
メツシユのＱｕ粉末とを種々のｍｍ比にて混合すること
により、Ｔｉ含有率が２％、１１％、２１％、３１％、
４１％、５１％、６８％、８９％、９７％である９種類
の合金化粉末としての混合粉末を形成し、これらの混合
粉末を用いて実施例１の場合と同一の要領及び条件にて
合金化を行い、上掲の式に従って合金化率Ａ（％）を測
定した。その結果を第１５図に示す。Example 6 Ti powder used in Example 1 and average particle size -1oo
By mixing mesh Qu powder at various mm ratios, the Ti content can be increased to 2%, 11%, 21%, 31%,
Nine types of mixed powders were formed as alloyed powders of 41%, 51%, 68%, 89%, and 97%, and these mixed powders were used in the same manner and under the same conditions as in Example 1. Alloying was performed, and the alloying rate A (%) was measured according to the above formula. The results are shown in FIG.

第１５図より、合金化粉末としてＴｉ粉末とＣＵ粉末と
の混合粉末が使用される場合に於て、合金層を歩留りよ
く形成するためには、合金化粉末のＴｉ含有率は１７％
以上、特に３１％以上であることが好ましいことが解る
。From Figure 15, when a mixed powder of Ti powder and CU powder is used as the alloyed powder, the Ti content of the alloyed powder must be 17% in order to form an alloy layer with a good yield.
From the above, it can be seen that it is particularly preferable that the content is 31% or more.

実施例７ ＴｉとＣＩとを種々の重量比にて混合し溶融することに
より、Ｔｉ含有率が２％、１１％、２２％、３１％、４
１％、５０％、７０％、９０％、９８％である９種類の
Ｔｉ−Ｃ０合金を形成し、これらの合金より平均粒度−
１００メツシユの合金粉末を形成し、それらの合金粉末
を用いて実施例１の場合と同一の要領及び条件にて合金
化を行い、１掲の式に従って合金化率Ａ（％）を測定し
た。その結果を第１５図に示す。Example 7 By mixing and melting Ti and CI at various weight ratios, the Ti content was 2%, 11%, 22%, 31%, 4
Nine types of Ti-C0 alloys of 1%, 50%, 70%, 90%, and 98% were formed, and the average grain size of these alloys was -
100 meshes of alloy powder were formed and alloyed using these alloy powders in the same manner and under the same conditions as in Example 1, and the alloying ratio A (%) was measured according to the formula listed below. The results are shown in FIG.

第１５図より、合金化粉末としてＴｉ−Ｃｕ合金粉末が
使用される場合に於て、適正な合金層を歩留りよく形成
するためには、合金化粉末の７ｉ含有率は４％以上、特
に１１％以上であることが好ましいことが解る。From FIG. 15, when Ti-Cu alloy powder is used as the alloyed powder, in order to form an appropriate alloy layer with a high yield, the 7i content of the alloyed powder must be 4% or more, especially 11 % or more is preferable.

尚合金化粉末としてＴｉ粉末とＣｕ粉末との混合粉末又
は７’１−Ｃｕ合金粉末が使用される場合に、合金化粉
末のＴｉ含有率が比較的低い領域に於ても合金化率が１
００％若しくはそれに近い高い値になるのは、Ｃｕのア
ルミニウム合金中に於ける固溶度が高いことによるもの
と推測される。Note that when a mixed powder of Ti powder and Cu powder or a 7'1-Cu alloy powder is used as the alloyed powder, the alloying ratio is 1 even in a region where the Ti content of the alloyed powder is relatively low.
00% or a high value close to it is presumed to be due to the high solid solubility of Cu in the aluminum alloy.

実施例８ 実施例１に於て使用された平均粒度−２５０メツシユの
Ｔｉ粉末と平均粒度−１００メツシユのＮｉ粉末とを種
々の重量比にて混合することにより、Ｔｉ含有率が１％
、１２％、３３％、５０％、７０％、９０％、９８％で
ある７種類の合金化粉末としての混合粉末を形成し、こ
れらの混合粉末を用いて実施例１の場合と同一の要領及
び条件にて合金化を行い、１掲の式に従って合金化率Ａ
（％）を測定した。その結果を第１６図に示す。Example 8 By mixing the Ti powder with an average particle size of -250 mesh used in Example 1 and the Ni powder with an average particle size of -100 mesh at various weight ratios, the Ti content was reduced to 1%.
, 12%, 33%, 50%, 70%, 90%, and 98%, and the same procedure as in Example 1 was carried out using these mixed powders. Alloying was performed under the following conditions, and the alloying rate A was obtained according to the formula listed in
(%) was measured. The results are shown in FIG.

第１６図より、合金化粉末としてＴｉ粉末とＮｉ粉末と
の混合粉末が使用される場合に於て、合金層を形成する
ためには、合金化粉末のＴｉ含有率は２１％以上である
ことが好ましく、特に適正な合金属を歩留りよく形成す
るためには、３５％以上、更には４１％以上であること
が好ましいことが解る。From Figure 16, when a mixed powder of Ti powder and Ni powder is used as the alloyed powder, the Ti content of the alloyed powder must be 21% or more in order to form an alloy layer. is preferable, and in particular, it is understood that in order to form an appropriate alloy metal with a high yield, it is preferably 35% or more, more preferably 41% or more.

実施例９ ＴｉとＮ１とを種々の重量比にて混合し溶融することに
より、Ｔｉ含有率が２％、１０％、２２％、４１％、７
２％、９１％、９９％である７種項のＴｉ−Ｎｉ合金を
形成し、これらの合金より平均粒度−１００メツシユの
合金粉末を形成し、それらの合金粉末を用いて実施例１
の場合と同一の要領及び条件にて合金化を行い、１掲の
式に従って合金化率Ａ（％）を測定した。その結果を第
１６図に示す。Example 9 By mixing and melting Ti and N1 at various weight ratios, the Ti content was 2%, 10%, 22%, 41%, 7
Seven Ti-Ni alloys of 2%, 91%, and 99% were formed, and alloy powders with an average particle size of -100 mesh were formed from these alloys, and Example 1 was prepared using these alloy powders.
Alloying was performed in the same manner and under the same conditions as in the case of 1, and the alloying rate A (%) was measured according to the formula listed in 1. The results are shown in FIG.

第１６図より、合金化粉末としｔ丁＋−Ｎ＋合金粉末が
使用される場合に於て、合金層を形成するためには、合
金化粉末のＴｉ含有率は１５％以上であることが好まし
く、特に適正な合金属を歩留りよく形成するためには、
２８％以上、更には３２％以上であることが好ましいこ
とが解る。From FIG. 16, when the alloyed powder is used as the alloyed powder, the Ti content of the alloyed powder is preferably 15% or more in order to form an alloy layer. In particular, in order to form a suitable alloy metal with a high yield,
It can be seen that it is preferably 28% or more, more preferably 32% or more.

実施例４〜９より、合金化粉末としてＴｉ粉末と合金元
素の粉末との混合粉末が使用される場合に於ては、合金
化粉末のＴｉ含有率は２１％以上、特に３５％以上、更
には４１％以上であることが好ましく、合金化粉末とし
てＴ　ｉ　と合金元素との合金の粉末が使用される場合
に於ては、合金化粉末のＴｉ含有率は１５％以上、特に
２８％以上、更には３２％以上であることが好ましいこ
とが解る。From Examples 4 to 9, when a mixed powder of Ti powder and alloying element powder is used as the alloyed powder, the Ti content of the alloyed powder is 21% or more, particularly 35% or more, and is preferably 41% or more, and when a powder of an alloy of Ti and an alloying element is used as the alloyed powder, the Ti content of the alloyed powder is 15% or more, particularly 28% or more. , and more preferably 32% or more.

実施例１０ 合金化粉末として混合粉末が使用される場合に於て、Ｔ
ｉ粉末の粒度が合金層の形成に与える影響を検討すべく
、Ｔｉ粉末の平均粒度（単位メツシュ）が−３，５、−
５，１０、−４８、−１００１−１１５、−１７０，−
２７０，−３２５、であるＴｉ粉末と、実施例１に於て
使用されたステライト合金粉末とを１：１の比率にて均
一に混合し、それらの合金化粉末を用いて実施例１の場
合と同一の要領及び条件にて合金化を行い、１掲の式に
従って合金化率Ａ〈％）を測定した。その結果を第１７
図に示す。Example 10 When mixed powder is used as alloyed powder, T
In order to examine the influence of the particle size of the Ti powder on the formation of the alloy layer, the average particle size (unit mesh) of the Ti powder was -3, 5, -
5,10,-48,-1001-115,-170,-
270, -325, and the stellite alloy powder used in Example 1 were uniformly mixed at a ratio of 1:1, and the alloyed powder was used to prepare the Ti powder of Example 1. Alloying was carried out in the same manner and under the same conditions as above, and the alloying rate A (%) was measured according to the formula listed above. The result is the 17th
As shown in the figure.

第１７図より、合金化粉末として混合粉末が使用される
場合に於て、適正な合金層を形成するためには、合金化
粉末中に含まれるＴｉ粉末の平均粒度は一４８メツシュ
以下、特に−１００メツシ、ユ以下、更には−１０５〜
−３２５メツシユであることが好ましいことが解る。尚
平均粒度が一１０メツシュ以上であるＴｉ粉末が使用さ
れた場合には試験片の表面に合金化粉末を均一に配置す
ることが不可能であった。From FIG. 17, when a mixed powder is used as the alloyed powder, in order to form a proper alloy layer, the average particle size of the Ti powder contained in the alloyed powder must be 148 mesh or less, especially -100 Metsushi, Yu or less, and even -105 ~
It can be seen that -325 mesh is preferable. Note that when Ti powder having an average particle size of 110 mesh or more was used, it was impossible to uniformly arrange the alloyed powder on the surface of the test piece.

尚合金化粉末としてＴｉ　と合金元素との合金の粉末が
使用される場合に於て、合金化粉末の粒度が合金層の形
成に与える影響を検討すべく、平均粒度（単位メツシュ
）が−３，５、−５、−１０、−４８、−１００、−１
１５、−１７０、−２７０、−３２５であるＴｉ−ＣＬ
Ｉ粉末（５０％Ｔｉ、残部実質的にＣｕ　）を用いて、
上述の実施例と同一の要領及び条件にて合金化率△（％
）を測定したところ、第１７図に示された結果と同様の
結果が得られた。In addition, when an alloy powder of Ti and an alloying element is used as the alloying powder, in order to examine the influence of the particle size of the alloying powder on the formation of the alloy layer, the average particle size (unit mesh) was set to -3. ,5, -5, -10, -48, -100, -1
Ti-CL which is 15, -170, -270, -325
Using I powder (50% Ti, remainder substantially Cu),
Alloying rate △ (%
), results similar to those shown in FIG. 17 were obtained.

以上に於ては、本発明を幾つかの実施例について詳細に
説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。Although the present invention has been described in detail with respect to several embodiments above, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments may be made within the scope of the present invention. It will be obvious to those skilled in the art that this is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図乃至第４図は本発明の方法の一つの実施例の一連
の工程を示す工程図、第５図乃至第８図は実施例１に於
Ｃ形成されたビードの外観を示す前回、第９図及び第１
０図は実施例１に於て形成されたビードの横断面の金属
組織を１０倍にて示す光学顕微鏡η真、第″１１図は本
発明の方法の他の一つの実施例に於ける合金化工程を示
す前回、第１２図及び第１３図はそれぞれ実施例２及び
３に於て形成されｌζ合金層の横断面の金属組織を１０
倍にて示す光学顕微鏡写貞、第１４図はＴｉ粉末とステ
ライト合金粉末との混合粉末である合金化粉末及びＴｉ
とステライト合金とを混合して溶融することにより形成
された合金である合金化粉末について、合金化粉末のＴ
ｉ含有率を種々の値に設定して合金化が行われた場合に
於けるＴｉ含有率と合金化率との関係を示すグラフ、第
１５図はＴｉ粉末とＣｕ粉末との混合粉末である合金化
粉末及びＴｉ−Ｃｕ合金粉末である合金化粉末について
、合金化粉末のＴｉ含有率を種々の値に設定して合金化
が行われた場合に於けるＴｉ含有率と合金化率との関係
を示すグラフ、第１６図はＴｉ粉末とＮ＋粉末との混合
粉末である合金化粉末及びＴｉ−Ｎｉ合金粉末である合
金化粉末について、合金化粉末のＴｉ含有率を種々の値
に設定して合金化が行われた場合に於ジノるＴｉ含有率
と合金化率との関係を示すグラフ、第１７図は合金化粉
末中に含まれるＴｉ粉末の平均粒度を種々の値に設定し
て合金化が行われた場合に於けるＴｉ粉末の平均粒度と
合金化率との関係を示すグラフである。 １・・・試験片、２．３・・・ガイド、４・・・ペース
ト。 ５・・・合金化粉末層、６・・・レーザガン、７・・・
Ｃｏ２レーザ、８・・・ビード、９・・・試験片、１０
・・・レーザガン、１１・・・粉末供給ホッパ、１２・
・・合金化粉末。 １３・・・導管、１４・・・合金化粉末層、１５・・・
Ｃｏ２レーザ、１６・・・ビード 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
　　理　　　　　人　　　弁理士　　明　　石　　昌　
　毅第１図 第　３　図 ８と−ド 第９図 第１０　　図 第　１１　　区 第　１２　　図 第　１３　　図 第１４１￥］ 第１５図 丁１含有率（７，） ＄　１６図 Ｔｉ含有率（％） 第１７　　図 Ｔｉ粉末の平均ａ度（メツシュ） （方　式） ％式％ １、事件の表示　昭和６０年特許願第１７８４３２号２
）発明の名称 Ｇ　Ｏ２レーザによる合金層の形成方法３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田市トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）　ｈヨタ自動車株式会社４、代理人 居　所　　の１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号
昭和６０年１１月６日（昭和６０年１１月２６日発送）
６、補正の対象　　図面（第５図〜第８図）４０）ベ ア、補正の内容　　別紙の通りFIGS. 1 to 4 are process diagrams showing a series of steps in one embodiment of the method of the present invention, and FIGS. 5 to 8 show the external appearance of the bead formed in Example 1. Figure 9 and 1
Figure 0 is an optical microscope showing the metal structure of the cross section of the bead formed in Example 1 at 10 times magnification, and Figure 11 is the metal structure of the cross section of the bead formed in Example 1. 12 and 13 show the metal structure of the cross section of the lζ alloy layer formed in Examples 2 and 3, respectively.
An optical microscope photograph shown in magnification, Figure 14 shows the alloyed powder, which is a mixed powder of Ti powder and stellite alloy powder,
Regarding alloyed powder, which is an alloy formed by mixing and melting Stellite alloy, T of alloyed powder
A graph showing the relationship between Ti content and alloying rate when alloying is performed with the i content set to various values, Figure 15 is a mixed powder of Ti powder and Cu powder. Regarding alloyed powders that are alloyed powders and Ti-Cu alloyed powders, the relationship between Ti content and alloying ratio when alloying is performed by setting the Ti content of the alloyed powder to various values. A graph showing the relationship, FIG. 16, shows the alloyed powder that is a mixed powder of Ti powder and N+ powder and the alloyed powder that is a Ti-Ni alloy powder, and the Ti content of the alloyed powder is set to various values. Figure 17 is a graph showing the relationship between the Ti content and the alloying rate when alloying is performed by setting the average particle size of the Ti powder contained in the alloyed powder to various values. It is a graph showing the relationship between the average particle size of Ti powder and the alloying ratio when alloying is performed. 1... Test piece, 2.3... Guide, 4... Paste. 5... Alloyed powder layer, 6... Laser gun, 7...
Co2 laser, 8... Bead, 9... Test piece, 10
... Laser gun, 11... Powder supply hopper, 12.
...Alloyed powder. 13... Conduit, 14... Alloyed powder layer, 15...
Co2 laser, 16...bead patent applicant: Toyota Motor Corporation representative
Patent attorney Masa Akashi
Tsuyoshi Figure 1 Figure 3 Figure 8 and -D Figure 9 Figure 10 Figure 11 Section 12 Figure 13 Figure 141 yen] Figure 15 D1 content (7,) $ Figure 16 Ti content (%) Fig. 17 Average a degree (mesh) of Ti powder (method) % formula % 1. Indication of incident Patent Application No. 178432 of 1985 2
) Name of the invention G Method for forming an alloy layer using O2 laser 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 1 Toyota-cho, Toyota City, Aichi Prefecture Name (3)
20) h Yota Jidosha Co., Ltd. 4, Agent address: 104 1-5-19 Shinkawa, Chuo-ku, Tokyo November 6, 1985 (Shipped on November 26, 1985)
6. Subject of correction Drawings (Fig. 5 to Fig. 8) 40) Bare, contents of correction As shown in the attached sheet

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）Ｔｉと合金元素とを含有する合金化粉末をアルミ
ニウム合金母材の表面に配置し、前記合金化粉末にＣＯ
＿２レーザを照射して前記合金化粉末及び前記母材の表
面部を溶融させ、かくして形成された溶融部を冷却して
凝固させるＣＯ＿２レーザによる合金層の形成方法。(1) Alloyed powder containing Ti and alloying elements is placed on the surface of an aluminum alloy base material, and CO is added to the alloyed powder.
A method for forming an alloy layer using a CO_2 laser, which comprises irradiating a _2 laser to melt the surface portion of the alloyed powder and the base material, and cooling and solidifying the thus formed melted part. （２）特許請求の範囲第１項のＣＯ＿２レーザによる合
金層の形成方法に於て、前記合金化粉末はＴｉと前記合
金元素との合金の粉末であることを特徴とするＣＯ＿２
レーザによる合金層の形成方法。(2) In the method for forming an alloy layer using a CO_2 laser according to claim 1, the alloyed powder is a powder of an alloy of Ti and the alloying element.
A method of forming an alloy layer using a laser. （３）特許請求の範囲第２項のＣＯ＿２レーザによる合
金層の形成方法に於て、前記合金化粉末のＴｉ含有率は
１５％以上であることを特徴とするＣＯ＿２レーザによ
る合金層の形成方法。(3) In the method for forming an alloy layer using a CO_2 laser according to claim 2, the Ti content of the alloyed powder is 15% or more. . （４）特許請求の範囲第２項又は第３項のＣＯ＿２レー
ザによる合金層の形成方法に於て、前記合金化粉末の平
均粒度は−４８メッシュ以下であることを特徴とするＣ
Ｏ＿２レーザによる合金層の形成方法。(4) In the method for forming an alloy layer using a CO_2 laser according to claim 2 or 3, the average particle size of the alloyed powder is −48 mesh or less.
Method for forming an alloy layer using O_2 laser. （５）特許請求の範囲第１項のＣＯ＿２レーザによる合
金層の形成方法に於て、前記合金化粉末はＴｉ粉末と前
記合金元素の粉末との混合粉末であることを特徴とする
ＣＯ＿２レーザによる合金層の形成方法。(5) In the method for forming an alloy layer using a CO_2 laser according to claim 1, the alloyed powder is a mixed powder of a Ti powder and a powder of the alloying element. Method of forming alloy layer. （６）特許請求の範囲第５項のＣＯ＿２レーザによる合
金層の形成方法に於て、前記合金化粉末のＴｉ含有率は
２１％以上であることを特徴とするＣＯ＿２レーザによ
る合金層の形成方法。(6) The method for forming an alloy layer using a CO_2 laser according to claim 5, wherein the Ti content of the alloyed powder is 21% or more. . （７）特許請求の範囲第５項又は第６項のＣＯ＿２レー
ザによる合金層の形成方法に於て、前記Ｔｉ粉末の平均
粒度は−４８メッシュ以下であることを特徴とするＣＯ
＿２レーザによる合金層の形成方法。(7) In the method for forming an alloy layer using a CO_2 laser according to claim 5 or 6, the average particle size of the Ti powder is -48 mesh or less,
_2 Method of forming an alloy layer using a laser. （８）特許請求の範囲１項乃至第７項の何れかのＣＯ＿
２レーザによる合金層の形成方法に於て、前記溶融部は
主として前記母材の主要部による吸熱により急冷される
ことを特徴とするＣＯ＿２レーザによる合金層の形成方
法。(8) CO_ of any of claims 1 to 7
2. A method for forming an alloy layer using a CO_2 laser, wherein the molten part is rapidly cooled mainly by heat absorption by the main part of the base material. （９）特許請求の範囲第１項乃至第８項の何れかのＣＯ
＿２レーザによる合金層の形成方法に於て、前記合金化
粉末にＣＯ＿２レーザを照射して前記合金化粉末及び前
記母材の表面部を溶融させる過程は不活性雰囲気中にて
行われることを特徴とするＣＯ＿２レーザによる合金層
の形成方法。(9) Any CO of claims 1 to 8
The method for forming an alloy layer using a _2 laser is characterized in that the step of irradiating the alloyed powder with a CO_2 laser to melt the surface portion of the alloyed powder and the base material is performed in an inert atmosphere. A method for forming an alloy layer using a CO_2 laser.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113275750A (en) * 2021-06-04 2021-08-20 华中科技大学 Bionic high-entropy alloy foil and welding method of boron carbide particle reinforced aluminum-based composite material
WO2022253764A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 Aktiebolaget Skf A method of manufacturing a guide roller, and corresponding guide roller and wire rolling machine

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