JPH01287279A - 軽金属材料の表面の複合強化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は軽金属材料の表面を複合強化する方法に係る。

従来の技術 アルミニウム合金の如き軽金属材料の表面に優れた耐摩
耗性、耐熱性の如き特定の特性を（＝１与する手段とし
て、■特開昭６０−２４０３６４号公報に記載されてい
る如く、セラミックス体や複合材料を軽金属部祠に鋳く
るむ方法、■複合材料を軽金属部材に接合してクラッド
を形成する方法、■本願出願人と同一の出願人の出願に
かかる特開昭５８−１０１２４．９号等の公報に記載さ
れている如く、鋳型内の特定の部位に強化Ｈの成形体を
配置し、該鋳型内にマトリックス金属の溶湯を注渇し、
該溶湯を加圧する所謂高圧鋳造法、■本願出願人と同一
の出願人の出願にかかる特開昭６２−１０１．３９２号
及び特開昭６１−３８７８９号等の公報に記載されてい
る如く、軽金属母料の表面をＴＩＧアークやレーザ等に
て局部的に溶融し、これによりその表面部に特定の元素
を混入して合金化したり、特定の合金を肉盛りする方法
、■軽金属母料の表面にＦｅ−ＰＳＮｉ等を複合めっき
する方法等が従来より知られている。

発明か解決しようとする課題 しかし上述の■及び■の方法に於ては、被膜くるみ制や
被接合材と軽金属母料との間の界面に酸化被膜が残存し
、従ってそれらの界面に於ける接合強度が低く、信頼性
に欠けるという問題がある。

また上述の■の方法に於ては、マトリックス金属の溶湯
を高圧に加圧しなければならず、また予め強化材成形体
を形成しなればならないという問題がある。

また上述の■の方法に於ては、軽金属部祠の表面に広範
囲に亙り特定の特性を付与することが困難であるという
問題があり、上述の■の方法に於ては特定の特性を付与
する厚い層を形成することが困難であり、また高コスト
になり易いという問題がある。

本発明は、軽金属材料の表面に特定の特性を付与する従
来の方法に於ける上述の如き種々の問題に鑑み、軽金属
材料の表面を容易に且低廉に複合強化し、軽金属材料の
表面に一体的な複合層を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。

課題を解決するための手段 」二連の如き目的は、本発明によれば、強化４月と金属
フッ化物の微細片との混合物、若しくは強化４、ｌと金
属フッ化物の微細片とＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ。

ＣｕＳＴｉ、ＺｎＳＡｌ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｍｎ５Ｃｏ、Ａ
ｇ５Ｐｂ、Ｓ　ｉ、及びこれらの何れかを主成分とする
合金よりなる群より選択された金属とを含む混合物をＡ
　Ｉ、、、Ｍｇ、Ａ　Ｉ合金、及びＭｇ合金よりなる群
より選択された軽金属材料の表面に何着させ、前記混合
物及びそれに接触する前記軽金属材料の部分を前記軽金
属材料の融点以」二の温度に加熱することを含む軽金属
材料の表面の複合強化方法によって達成される。

発明の作用及び効果 本発明によれば、強化材と金属フッ化物の微細片との混
合物、若しくは強化材と金属フッ化物の微細片と特定の
金属とを含む混合物か軽金属材料の表面に（＝Ｉ着され
、その混合物及びそれに接触する軽金属材料の部分か該
軽金属Ｈ料の融点以上の温度に加熱され、これにより金
属フッ化物の微細片が高温に加熱されると共に、軽金属
材料の一部が溶融される。

従って金属フッ化物は溶融した軽金属材料の表面の酸化
被膜を除去し、これにより強化材か溶融金属に容易に濡
れるようになり、その結果個々の強化材の間に溶融金属
か良好に浸透すると共に強化材と溶融金属とが良好に密
着するようになり、これにより軽金属材料の表面にこれ
と一体をなし強化材にて複合強化された層が形成される
。またこの場合使用される混合物中に上述の如き特定の
金属が含まれている場合には、これらの金属は軽金属の
溶湯との濡れ性に優れており、また軽金属の溶湯の金属
と反応することによって発熱し、このことによっても強
化材の濡れ性が向上され、これにより強化材か軽金属材
料の表面に良好に複合化される。

本発明の一つの詳細な特徴によれば、混合物中に含まれ
る特定の金属は短繊維、ウィスカ、粉末の如き微細片の
形態をなしている。

本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、混合物中に含
まれる金属は強化材の微細片の表面に被覆される。

また本発明の方法に於ては、金属フッ化物は作意の金属
元素のフッ化物であってよいか、例えはに２ＺｒＦ５．
Ｉぐ　２　　　ＴｉＦ６　　、　　ＫＡｌＦ４　　　、
　　Ｋ　　３ＡＩＦ６、Ｋ、ＡｌＦ３−Ｈ，Ｏ５Ｃｓ　
Ａ　Ｉ　Ｆ　４、Ｃｓ　Ａ　１．　Ｆ　５　　・Ｈ２０
の如く、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属
の如き電気的に正の元素と結合したＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ５
ＶＳＮｂＸＴａの如き遷移金属又はＡｌを含むフッ化物
であることが好ましい。従って本発明の他の一つの詳細
な特徴によれば、金属フッ化物は電気的に正の金属元素
と結合した遷移金属又はＡｌを含むフッ化物である。尚
本発明の方法に於ては、強化材の微細片も短繊維、ウィ
スカ、粉末の如き任意の形態のものであってよい。

以下に添イ」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。

実施例１ 第１図に示されている如く、平均繊維、径０．５μ■、
平均繊維長１００μｍのＳｉＣウィスカ１０と、平均粒
径４０μ■のＡｌ合金（Ａｈ−１２％Ｓｉ）粉末］２と
、Ｋ２ＺｒＦ６粉末］４とをポリビニルアルコールの１
０％水溶液１６に添加し、これらを撹拌によって十分に
混合した。

次いで第２図に示されている如く、かくして宵られた混
合物２０を母材としてのＡｌ合金（ＪＩＳ規格６０６１
）の板２２の表面に厚さ５ｍｍにて塗布し、それを１２
０°Ｃに加熱することによって混合物中の水分を完全に
除去した。次いでＡｌ合金板２２及び混合物２０を大気
中にて約６００°Ｃに１５分間加熱し、しかる後常温に
まで冷却させた。

かくして処理されたＡｌ合金板をその平面に垂直な方向
に切断し、その断面を研磨して光学顕微鏡にて観察した
ところ、合金板の表面に厚さ２ｍｍの複合層が形成され
ており、該複合層の個々のＳｉＣウィスカの間にＡｌ合
金か良好に浸透しており、ＳｉＣウィスカとＡｌ合金と
の密着性、及び複合層とＡｌ合金母利との一体性も良好
であることが認められた。尚複合層中のＳｉＣウィスカ
の体積率は約５％であった。

実施例２ 平均粒径５μｍのＴｉＣ粉末と、平均繊維径３０μｍ、
平均繊維長１．５Ｍｎ１のＮｉ１ｌ維と、Ｋ　ＡＩＦ４
粉末とをポリビニルアルコールの１０％水溶液に添加し
、これを撹拌によって十分に混合した。

次いで第３図に示されている如く、Ａｌ合金（ＪＩＳ規
格ＡＣ８Ａ）よりなり、トップリンク溝に対応する位置
に周方向に延在する溝２４を有するピストン粗利２６を
用意し、溝２４内に上述の如く形成された混合物２８を
充填し、更に１２０°Ｃに加熱することによって水分を
完全に除去した。

次いで第４図に示されている如く、混合物２８及びその
周囲のピストン粗Ｈの部分を大気中にてＴＩＧアーク３
０にて約８００°Ｃ程度の温度に局部的に加熱しつつピ
ストン粗４Ａをその軸線の周りに回転させ、これにより
混合物の周りの部分を溶融させた後、主としてビス］・
ン粗月自身の自己吸熱によって冷却し凝固させた。

次いで第５図に示されている如く、かくして処理された
部分を機械加工することによってトップリング満３２を
形成した。このトップリング満の近傍を切断し、その断
面を研磨して光学顕微鏡にて観察したところ、ＴｉＣ粒
子及びＮ１繊維はピストン損料のアルミニウム合金と良
好に複合化し、トップリング１１１Ｉｌｉの周囲の部分
にこれらにて複合強化されたアルミニウム合金よりなる
複合層３４か形成されており、該複合層はピストン損料
の他の部分と一体をなしていることか認められた。尚複
合層３４中のＴｉＣ粒子及びＮｉ繊維の体積率はそれぞ
れ約３％であった。

以上に於ては本発明を特定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。

【図面の簡単な説明】

−つ　− 第１図及び第２図は本発明の一つの実施例を示す工程図
、第３図乃至第５図は本発明の他の一つの実施例を示す
工程図である。 １０・・・ＳｉＣウィスカ１　］２・・Ａｌ合金粉末。 １４・Ｋ２ＺｒＦ６粉末、］６・ポリビニルアルコール
水溶液、２０・・・混合物、２２−Ａｌ合金板。 ２４・・・溝、２６・・ピストン損料、２８・混合物１
３０・・ＴＩＧアーク、３２・・トップリング満１３４
・・・複合層 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−］〇　− 第１図 １０・・　ＳｉＣウィスカ １２・・　Ａし合金粉末 １４−　・　Ｋ２ＺｒＦ６粉末 第３図 第４図 第　２　図 ２０・・混合物 ３０・・ＴＩＧアーク 第５図 ３４・・複合眉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　強化材と金属フッ化物の微細片との混合物、若しくは
   強化材と金属フッ化物の微細片とＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ
   ｕ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ
   、Ｐｂ、Ｓｉ、及びこれらの何れかを主成分とする合金
   よりなる群より選択された金属とを含む混合物をＡｌ、
   Ｍｇ、Ａｌ合金、及びＭｇ合金よりなる群より選択され
   た軽金属材料の表面に付着させ、前記混合物及びそれに
   接触する前記軽金属材料の部分を前記軽金属材料の融点
   以上の温度に加熱することを含む軽金属材料の表面の複
   合強化方法。