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JPH04127970A - Method and apparatus for manufacturing gradient composite raw material - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing gradient composite raw material

Info

Publication number
JPH04127970A
JPH04127970A JP24785190A JP24785190A JPH04127970A JP H04127970 A JPH04127970 A JP H04127970A JP 24785190 A JP24785190 A JP 24785190A JP 24785190 A JP24785190 A JP 24785190A JP H04127970 A JPH04127970 A JP H04127970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
powder
composite material
metal powder
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24785190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Iwabuchi
岩渕 義孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Steel Works Ltd filed Critical Japan Steel Works Ltd
Priority to JP24785190A priority Critical patent/JPH04127970A/en
Publication of JPH04127970A publication Critical patent/JPH04127970A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、傾斜複合素材の製造方法及びその装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a gradient composite material.

〔従来の技術及びその課題〕[Conventional technology and its problems]

一般に、所定の組成を有する金属材料に異なる組成を有
する複数の金属材料を順次に接合させて傾斜複合素材と
する場合、界面において性質の不連続を生ずる。これに
対して隣合う金属材料の組成を可及的に近似かつ連続さ
せて遷移させた傾斜複合素材では、機能の傾斜ないし性
質の変化が緩やかな勾配を有することから諸性質上大き
な利点があり、各種の産業分野での材料、例えば電子部
品材料として有用である。
Generally, when a plurality of metal materials having different compositions are sequentially joined to a metal material having a predetermined composition to form a graded composite material, discontinuity in properties occurs at the interface. On the other hand, graded composite materials, in which the compositions of adjacent metal materials are transitioned as closely and continuously as possible, have great advantages in terms of various properties because the functional gradient or change in properties has a gentle gradient. It is useful as a material in various industrial fields, for example, as an electronic component material.

このような傾斜複合素材の従来の製造方法としては、ス
パッタリング法、圧着接合法、金属パウダーの焼結法等
を挙げることができる。しかしながら、スパッタリング
による方法は、各層の成長に長時間を要し、所要厚さの
傾斜複合素材の生産が能率的になされず、コスト及び工
期に問題がある。また、異なる組成を有する板材を、機
能を傾斜させて複数枚重ね合わせて圧着接合し、その後
圧延して薄帯を得る方法では、重ね合わせる板材の枚数
の増加又は傾斜度合いが大きくなると共に各層の圧着接
合性が低下するため、圧着接合性と表裏両面の機能傾斜
度合いの大きさとを良好に両立させることができない、
更に、金属パウダーの焼結による方法では、一般に凝固
組織が粗く、圧延加工が困難である。また、圧着接合法
及び金属パウダーの焼結法のいずれにあっても同様にコ
スト及び工期に問題がある。
Conventional methods for manufacturing such graded composite materials include sputtering, pressure bonding, metal powder sintering, and the like. However, the method using sputtering requires a long time to grow each layer, making it difficult to efficiently produce a graded composite material of a required thickness, resulting in problems in cost and construction time. In addition, in the method of stacking and bonding a plurality of plates with different compositions with inclined functions and then rolling them to obtain a thin strip, as the number of stacked plates increases or the degree of inclination increases, the thickness of each layer increases. Since the crimp bondability decreases, it is not possible to achieve a good balance between crimp bondability and the degree of functional gradient on both the front and back surfaces.
Furthermore, in the method of sintering metal powder, the solidified structure is generally rough and rolling processing is difficult. Furthermore, both the pressure bonding method and the metal powder sintering method have similar problems in terms of cost and construction period.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされ
たものであり、請求項(1)記載の発明の構成は、複数
の種類又は組成の金属パウダーを任意の混合率として均
一に混合する混合装置によって混合された混合パウダー
を、パウダー送給口から供給する粉体プラズマ溶接装置
を用いて、初期溶接ビードからなる溶接層と最終溶接ビ
ードからなる溶接層とを所定の組成を有する金属パウダ
ーにて肉盛り溶着させると共に、それらの間の複数の溶
接層を次第に傾斜させた組成を有する金属パウダーにて
肉盛り溶着させて傾斜複合材料となし、該傾斜複合材料
をその後圧延し、薄帯とする傾斜複合素材の製造方法で
ある。
The present invention has been made in view of such conventional technical problems, and the structure of the invention described in claim (1) is to uniformly mix metal powders of a plurality of types or compositions at an arbitrary mixing ratio. Using a powder plasma welding device that supplies the mixed powder mixed by a mixing device from a powder feed port, a weld layer consisting of an initial weld bead and a weld layer consisting of a final weld bead are welded to a metal having a predetermined composition. In addition to overlay welding with powder, the multiple weld layers between them are overlay welded with metal powder having a gradually graded composition to form a gradient composite material, and the gradient composite material is then rolled and thinned. This is a method for manufacturing a sloped composite material into a band.

そして、初期溶接ビードからなる溶接層を、所定の種類
又は組成の基板に肉盛り溶着させることができる。
Then, the weld layer consisting of the initial weld bead can be deposited overlay onto a substrate of a predetermined type or composition.

また、請求項(3)記載の発明の構成は、複数の種類又
は組成の金属パウダーを個別に貯溜する貯槽と、該貯槽
からの金属パウダーを任意の混合率となるように秤量す
る秤量機と、秤量された金属パウダーを均一に混合する
混合装置と、該混合装置によって混合された混合パウダ
ーを使用して、各層が異なる組成の金属パウダーによる
溶接層を形成するように4層以上に肉盛り溶着し、初期
溶接ビードからなる溶接層と最終溶接ビードからなる溶
接層とを所定の組成を有する金属パウダーにて肉盛り溶
着させると共に、それらの間の複数の溶接層を次第に傾
斜させた組成を有する金属パウダーにて肉盛り溶着させ
て傾斜複合材料とする粉体プラズマ溶接装置と、該傾斜
複合材料を圧延して薄帯とする圧延装置とを備える傾斜
複合素材の製造装置である。
In addition, the structure of the invention described in claim (3) includes a storage tank that individually stores metal powders of a plurality of types or compositions, and a weighing machine that weighs the metal powders from the storage tank to obtain an arbitrary mixing ratio. , using a mixing device that uniformly mixes weighed metal powder, and the mixed powder mixed by the mixing device, welding in four or more layers so that each layer forms a welding layer of metal powder with a different composition. The weld layer consisting of the initial weld bead and the weld layer consisting of the final weld bead are welded together using metal powder having a predetermined composition, and the compositions of the multiple weld layers between them are gradually graded. This is a manufacturing device for a gradient composite material, which includes a powder plasma welding device that performs overlay welding with metal powder to form a gradient composite material, and a rolling device that rolls the gradient composite material into a ribbon.

〔作用〕[Effect]

請求項(1)記載の発明によれば、複数の種類又は組成
の金属パウダーを溶接材料として用いる0種類の異なる
金属パウダーは、例えば、銅粉末及びアルミニウム粉末
、又はステンレス鋼粉末及びアルミニウム粉末若しくは
銅粉末である。これらの金属パウダーは、任意の混合率
として、混合装置によって均一に混合し、混合された混
合パウダーを粉体プラズマ溶接装置のパウダー送給口か
ら供給する。この粉体プラズマ溶接装置を用いて、初期
溶接ビードからなる溶接層を例えば100%鋼パウダー
の溶接層として肉盛り溶着させて形成し、この溶接層の
上に90%鋼パウダーー10%アルミニウムパウダーの
溶接層として肉盛り溶着させて形成する。順次、混合率
の異なる溶接層を肉盛り溶着させて形成し、100%ア
ルミニウムパウダーの溶接層として最終溶接ビードから
なる溶接層を肉盛り溶着させて形成する。このようにし
て、4層以上の溶接層を次第に変化させた組成を有する
金属パウダーにて肉盛り溶着させて傾斜複合材料となす
、その後、傾斜複合材料を圧延し、薄帯として傾斜複合
素材が製造される0種類の異なる金属パウダーに変えて
、組成の異なる金属パウダーを使用することもできる。
According to the invention described in claim (1), the zero types of different metal powders in which metal powders of a plurality of types or compositions are used as welding materials are, for example, copper powder and aluminum powder, or stainless steel powder and aluminum powder, or copper powder. It is a powder. These metal powders are uniformly mixed by a mixing device at an arbitrary mixing ratio, and the mixed powder is supplied from a powder feed port of a powder plasma welding device. Using this powder plasma welding equipment, a weld layer consisting of an initial weld bead is formed by overlaying, for example, as a weld layer of 100% steel powder, and then a layer of 90% steel powder - 10% aluminum powder is deposited on top of this weld layer. Formed by overlay welding as a welding layer. Weld layers having different mixing ratios are sequentially formed by build-up welding, and a final weld layer consisting of a weld bead is formed by build-up welding as a weld layer of 100% aluminum powder. In this way, four or more welded layers are built up and welded with metal powder having a gradually changed composition to form a graded composite material, and then the graded composite material is rolled and the graded composite material is made into a thin strip. Instead of the zero different metal powders produced, metal powders with different compositions can also be used.

そして、初期溶接ビードからなる溶接層を、所定の種類
又は組成の基板に肉盛り溶着させれば、上記の初!il
]i接ビ〜ドからなる溶接層を省略することができる。
Then, if the weld layer consisting of the initial weld bead is built up and welded to a substrate of a predetermined type or composition, the above-mentioned first! il
] The welding layer consisting of an i-contact bead can be omitted.

また、請求項(3)記載の発明によれば、先ず、金属パ
ウダーAを貯槽から秤量機に供給し、適量が秤量された
金属パウダーを混合装置に供給する。
Moreover, according to the invention described in claim (3), first, the metal powder A is supplied from the storage tank to the weighing machine, and the metal powder weighed in an appropriate amount is supplied to the mixing device.

例えば、金属パウダーAと種類又は組成の異なる金属パ
ウダーBを混合装置に供給しない場合には金属パウダー
Aのみであるから、格別混合装置を駆動する必要はなく
、この金属パウダーAを粉体プラズマ溶接装置のパウダ
ー送給口に送り込みながら、金属パウダーAと異なる材
質の犠牲基板の上に肉盛り溶接し、初期溶接ビードによ
って100%金属パウダーAの溶接層を形成する。犠牲
基板は、犠牲基板上への堅固な密着を防止するために、
金属パウダーAと組成を大きく異ならせると共に、電流
、電圧、溶接速度等を#JR節して希釈率をほぼ0に設
定する。犠牲基板上への金属パウダーAを材料とする肉
盛り溶接が終了したなら、混合装置から粉体プラズマ溶
接装置までの間に金属パウダーAが残存する場合には、
これを除去する。
For example, if metal powder B, which is different in type or composition from metal powder A, is not supplied to the mixing device, only metal powder A is available, so there is no need to drive a special mixing device, and this metal powder A is powder plasma welded. While feeding the powder into the powder feed port of the device, overlay welding is performed on a sacrificial substrate made of a material different from that of metal powder A, and a weld layer of 100% metal powder A is formed by an initial weld bead. The sacrificial substrate is made of
In addition to making the composition significantly different from metal powder A, the current, voltage, welding speed, etc. are set to #JR clause, and the dilution rate is set to approximately 0. When overlay welding using metal powder A as material on the sacrificial substrate is completed, if metal powder A remains between the mixing device and the powder plasma welding device,
Remove this.

次に、金属パウダーAを貯槽から秤量機に供給し、適量
が秤量された金属パウダーAを混合装置に供−給すると
共に、他の貯槽から金属パウダーBを秤量機に供給し、
適量が秤量された金属パウダーBを混合装置に供給する
。各秤量機では、例えば金属パウダーAが90%、金属
パウダーBが10%の混合率となるように秤量する。こ
の所定比率の金属パウダーA、Bは、混合装置を駆動し
て均一に混合し、混合パウダーA、Bを溶接材料送給口
13aに溶接材料として送り込みつつ100%金属パウ
ダーAの溶接層の上に肉盛り溶接し、90%金属パウダ
ーA−10%金属パウダーBの溶接層を形成する。粉体
プラズマ溶接装置によって形成した100%金属パウダ
ーAの溶接層は、表面を良好に平滑にできるので、この
溶接層の上に形成する90%金属パウダーA−10%金
属パウダーBの溶接層の平滑度も良好に得ることができ
る。順次、金属パウダーA、Bの混合率を次第に変化さ
せて、同様の手順によって溶接層を形成する。最後の溶
接層は、例えば100%金属パウダーBによる最終溶接
ビードとして形成する。
Next, supply metal powder A from the storage tank to the weighing machine, supply the appropriate amount of the weighed metal powder A to the mixing device, and supply metal powder B from another storage tank to the weighing machine,
A suitable amount of metal powder B is weighed and fed to a mixing device. Each weighing machine weighs so that the mixing ratio is, for example, 90% metal powder A and 10% metal powder B. The metal powders A and B having a predetermined ratio are uniformly mixed by driving a mixing device, and the mixed powders A and B are fed into the welding material feed port 13a as welding materials, and are then deposited on the welding layer of 100% metal powder A. A welding layer of 90% metal powder A and 10% metal powder B is formed by overlay welding. The welding layer of 100% metal powder A formed by powder plasma welding equipment can have a smooth surface, so the welding layer of 90% metal powder A-10% metal powder B formed on this welding layer is Good smoothness can also be obtained. A welding layer is formed by the same procedure while gradually changing the mixing ratio of metal powders A and B. The last weld layer is formed as a final weld bead of 100% metal powder B, for example.

次いで、このようにして形成された傾斜複合材料から、
犠牲基板を除去する。犠牲基板上には希釈率をほぼOと
して100%金属パウダーAの溶接層が形成されている
ので、犠牲基板を容易に剥離分離することができる。犠
牲基板を除去した傾斜複合材料は、圧延装置の一対の圧
延ロール間に供給し、所定厚さの薄帯からなる傾斜複合
素材を得る。粉体プラズマ溶接装置によって製作した傾
斜複合材料は、組織が緻密であるので、圧延装置による
加工が容易にできる。かくして得られた傾斜複合素材は
、100%金属パウダーAの溶接層から100%金属パ
ウダーBの溶接層までの間、金属パウダーA、Bの混合
組成が次第にかつ緩やかに変化する機能材料となってい
る0組成の傾斜が緩やかなほど、接合性は向上する。各
溶接層の厚み及びバス数は、粉体プラズマ溶接装置によ
って比較的自由に設定できる。この傾斜複合素材は、例
えば電子機器材料として、使用することができる。
Then, from the thus formed graded composite material,
Remove the sacrificial substrate. Since a welding layer of 100% metal powder A is formed on the sacrificial substrate at a dilution rate of approximately O, the sacrificial substrate can be easily peeled and separated. The graded composite material from which the sacrificial substrate has been removed is fed between a pair of rolling rolls of a rolling device to obtain a graded composite material consisting of a thin ribbon having a predetermined thickness. Gradient composite materials manufactured using a powder plasma welding device have a dense structure, so they can be easily processed using a rolling device. The gradient composite material thus obtained becomes a functional material in which the mixed composition of metal powders A and B gradually and gently changes from the welding layer of 100% metal powder A to the welding layer of 100% metal powder B. The gentler the slope of the zero composition, the better the bonding properties. The thickness of each weld layer and the number of buses can be set relatively freely using the powder plasma welding device. This graded composite material can be used, for example, as an electronic device material.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1〜4図は、本発明にかかる傾斜複合素材の製造装置
の1例を示す0図中において符号1a。
1 to 4, the reference numeral 1a in FIG.

1bはそれぞれゲートを備える貯槽を示し、一方の貯槽
1aには金属パウダーAが収容され、他方の貯槽1bに
は金属パウダーAとは異なる種類の金属パウダーBが収
容されている。各貯槽1a。
1b indicates storage tanks each having a gate, one storage tank 1a stores metal powder A, and the other storage tank 1b stores metal powder B of a different type from metal powder A. Each storage tank 1a.

1bのゲートから流出する金属パウダーA、 Bは、各
貯槽1a、lbに配管2.3にて接続する秤量機4.5
によって適量が秤量される。秤量機45による秤量は、
後記する混合装置lOによって攪拌混合した金属パウダ
ーA、Bが、所定の混合率となるように行われる。
The metal powders A and B flowing out from the gate of 1b are transferred to a weighing machine 4.5 connected to each storage tank 1a and lb via piping 2.3.
The appropriate amount is weighed out. The weighing by the weighing machine 45 is as follows:
Metal powders A and B are stirred and mixed by a mixing device 1O, which will be described later, so that a predetermined mixing ratio is achieved.

秤量機4,5によって秤量された金属パウダーA、Bは
、それぞれバルブ6.7を備える配管8,9によって混
合装置10に供給され、所定の混合率となるように均一
に混合される。混合装置10には、バルブ11を備える
配管12及びホッパ23を介して供給装置20が接続さ
れ、混合された混合パウダーA、 Bを粉体プラズマ溶
接層W13のパウダー送給口13aに配管24を介して
適量づつ供給することができる。
The metal powders A and B weighed by the weighing machines 4 and 5 are supplied to the mixing device 10 through pipes 8 and 9 each having a valve 6.7, and are uniformly mixed to a predetermined mixing ratio. A supply device 20 is connected to the mixing device 10 via a pipe 12 equipped with a valve 11 and a hopper 23, and the mixed powders A and B are supplied to the powder feed port 13a of the powder plasma welding layer W13 through a pipe 24. It can be supplied in appropriate amounts through the medium.

ここで、第1図に示す粉体プラズマ溶接装置13は、パ
ウダー送給口13aの他、直流溶接電源13b、プラズ
マトーチ13c、制御ボックス13d、遠隔制御盤13
e及び冷却水循環機構13fを備える公知の構造を有す
る。プラズマトーチ13cの先端部の詳細は、第4図に
示すようであり、電極13gと拘束ノズル13hとの間
にプラズマガス13iが供給され、拘束ノズル13hと
ガスノズル13jとの間にシールドガス13kが供給さ
れ、シールドガス13kに乗って混合パウダーA、Bが
供給される。しかして、直流溶接電源13bからのプラ
ズマアーク電流a1を電極13gと犠牲基Fi14との
間に印加し、電8i13 gと拘束ノズル13hとの間
にプラズマジェット電流a、を印加することにより、電
極13gと犠牲基板14との間にパイロットアーク13
1及びメインアーク13mが形成され、メインアーク1
3m内で溶融した混合パウダーA、Bを犠牲基板工4上
に肉盛り溶接することができる。
Here, the powder plasma welding apparatus 13 shown in FIG.
It has a known structure including a cooling water circulation mechanism 13f and a cooling water circulation mechanism 13f. The details of the tip of the plasma torch 13c are shown in FIG. 4, and the plasma gas 13i is supplied between the electrode 13g and the restrained nozzle 13h, and the shielding gas 13k is supplied between the restrained nozzle 13h and the gas nozzle 13j. The mixed powders A and B are supplied along with the shielding gas 13k. Thus, by applying the plasma arc current a1 from the DC welding power source 13b between the electrode 13g and the sacrificial group Fi14, and applying the plasma jet current a between the electrode 8i13g and the restraint nozzle 13h, the electrode Pilot arc 13 between 13g and sacrificial substrate 14
1 and main arc 13m are formed, main arc 1
The mixed powders A and B melted within 3 m can be overlay-welded onto the sacrificial substrate work 4.

第3図は圧延装置21の要部を示し、一対の圧延ロール
21a、21bにより、金属パウダーABを任意の混合
率として4層以上に溶接した傾斜複合材料15を所定厚
さの薄帯をなす傾斜複合素材22に圧延することができ
る。
FIG. 3 shows the main part of the rolling device 21, in which a pair of rolling rolls 21a and 21b are used to form a ribbon of a predetermined thickness by welding a gradient composite material 15, which is made by welding four or more layers of metal powder AB at an arbitrary mixing ratio. The graded composite material 22 can be rolled.

次に、このような構成の製造装置を使用して、傾斜複合
素材22を製造する工程について説明する。第2図に示
すように100%金属パウダーAの溶接層15aと10
0%金属パウダーBの溶接層15にとの間に、金属パウ
ダーA、Bの混合率を次第に異ならせた9つの溶接層1
5b〜15jを形成する場合にって具体的に説明する。
Next, a process of manufacturing the inclined composite material 22 using the manufacturing apparatus having such a configuration will be described. As shown in FIG. 2, welding layers 15a and 10 made of 100% metal powder A
Between the welding layer 15 of 0% metal powder B and the nine welding layers 1 with gradually different mixing ratios of metal powders A and B,
The case of forming 5b to 15j will be specifically explained.

ここで、例えば金属パウダーAは鋼粉末であり、金属パ
ウダーBはアルミニウム粉末である。先ず、金属パウダ
ーAを貯槽1aから秤量機4に供給し、適量が秤量され
た金属パウダーAをバルブ6を開いて配管8にて混合装
置10に供給する。金属パウダーBは混合装置lOに供
給しない、この場合には、金属パウダーAのみであるか
ら、格別混合装置10を駆動する必要はなく、この金属
パウダーAをバルブ11を備える配管12及びホッパ2
3を介して供給装置20に供給する0次いで、粉体プラ
ズマ溶接装置13を駆動し、金属パウダーAを供給装置
20から粉体プラズマ溶接装置13のパウダー送給口1
3aに送り込みながら、金属パウダーAと興なる材質の
犠牲基板14の上に肉盛り溶接し、初期溶接と一ドによ
って100%金属パウダーAの溶接層15aを形成する
。この溶接層15aの犠牲基板14上への堅固な密着を
防止するために、犠牲基板14を金属パウダーAと組成
を大きく異ならせると共に、電流、電圧、溶接速度等を
調節して希釈率をほぼ0に設定する。犠牲基板14上へ
の金属パウダーAを材料とする肉盛り溶接が終了したな
ら、混合装置10から粉体プラズマ溶接装置13までの
間に残存する金属パウダーAを除去する。
Here, for example, metal powder A is steel powder, and metal powder B is aluminum powder. First, the metal powder A is supplied from the storage tank 1a to the weighing machine 4, and the appropriate amount of the weighed metal powder A is supplied to the mixing device 10 through the pipe 8 by opening the valve 6. The metal powder B is not supplied to the mixing device 10. In this case, only the metal powder A is supplied, so there is no need to drive the special mixing device 10, and this metal powder A is supplied to the pipe 12 equipped with the valve 11 and the hopper 2.
Then, the powder plasma welding device 13 is driven, and the metal powder A is supplied from the supply device 20 to the powder feeding port 1 of the powder plasma welding device 13 through the powder plasma welding device 13.
3a, overlay welding is performed on the sacrificial substrate 14 made of a material different from that of the metal powder A, and a welding layer 15a of 100% metal powder A is formed by initial welding and one step. In order to prevent this welding layer 15a from firmly adhering to the sacrificial substrate 14, the sacrificial substrate 14 is made to have a composition significantly different from that of the metal powder A, and the dilution rate is approximately adjusted by adjusting the current, voltage, welding speed, etc. Set to 0. When the overlay welding using the metal powder A as the material on the sacrificial substrate 14 is completed, the metal powder A remaining between the mixing device 10 and the powder plasma welding device 13 is removed.

次に、金属パウダーAを貯槽1aから秤量機4に供給し
、適量が秤量された金属パウダーAをバルブ6を開いて
混合装置10に供給すると共に、貯槽1bから金属パウ
ダーBを秤量機5に供給し、適量が秤量された金属パウ
ダーBをバルブ7を開いて混合装置10に供給する。各
秤量機4,5では、金属パウダーAが90%、金属パウ
ダーBが10%の混合率となるように秤量する。この所
定比率の金属パウダーA、  Bは、混合装置10を駆
動して均一に混合し、バルブ11を開いて配管12及び
ホッパ23を介して供給袋W120に送り込む0次いで
、粉体プラズマ溶接装置13を駆動し、供給装置20内
の混合パウダーA、 Bを溶接材料送給口13aに溶接
材料として送り込みつつ第2図に示す100%金属パウ
ダーAの溶接層15aの上に肉盛り溶接し、90%金属
パウダーA−10%金属パウダーBの溶接層15bを形
成する。粉体プラズマ溶接装置13によって形成した溶
接層15aは、表面を良好に平滑にできるので、溶接層
15aの上に形成する溶接層15bの平滑度も良好に得
ることができる。順次、金属パウダーA、Bの混合率を
次第に変化させて、同様の手順によって溶接層15 c
 −jを形成する。最後の溶接層15には、100%金
属パウダーBによる最終溶接ビードとして形成する。
Next, metal powder A is supplied from the storage tank 1a to the weighing machine 4, and the appropriate amount of the weighed metal powder A is supplied to the mixing device 10 by opening the valve 6, and at the same time, metal powder B is supplied from the storage tank 1b to the weighing machine 5. The metal powder B, which has been weighed in an appropriate amount, is supplied to the mixing device 10 by opening the valve 7. Each of the weighing machines 4 and 5 weighs so that the mixing ratio of metal powder A is 90% and metal powder B is 10%. The metal powders A and B having a predetermined ratio are uniformly mixed by driving the mixing device 10, and then fed into the supply bag W120 via the pipe 12 and hopper 23 by opening the valve 11. Next, the powder plasma welding device 13 While feeding the mixed powders A and B in the supply device 20 to the welding material feed port 13a as welding materials, build-up welding is performed on the welding layer 15a of 100% metal powder A shown in FIG. A welding layer 15b of % metal powder A-10% metal powder B is formed. Since the welding layer 15a formed by the powder plasma welding device 13 can have a well smooth surface, the welding layer 15b formed on the welding layer 15a can also have a good smoothness. Welding layer 15c was formed by the same procedure while gradually changing the mixing ratio of metal powders A and B.
- form j. The final weld layer 15 is formed as a final weld bead made of 100% metal powder B.

次いで、このようにして形成された傾斜複合材料15か
ら、犠牲基板14を除去する。犠牲基板14上には希釈
率をほぼOとして100%金属パウダーAの溶接層15
aが形成されているので、犠牲基板14を容易に剥離分
離することができる。犠牲基板14を除去した傾斜複合
材料15は、第3図に示すように圧延装置21の一対の
圧延ロール21a、21b間に供給し、所定厚さの薄帯
からなる傾斜複合素材22を得る。粉体プラズマ溶接装
置13によって製造した傾斜複合材料15は、組織が緻
密であるので、圧延装置21による加工が容易にできる
。かくして得られた傾斜複合素材22は、100%金属
パウダーAの溶接層15aから100%金属パウダーB
の溶接層15kまでの間、金属パウダーA、Bの混合組
成が次第にかつ緩やかに変化する機能材料となっている
The sacrificial substrate 14 is then removed from the thus formed gradient composite material 15. On the sacrificial substrate 14 is a welding layer 15 of 100% metal powder A with a dilution rate of approximately O.
Since a is formed, the sacrificial substrate 14 can be easily peeled and separated. The gradient composite material 15 from which the sacrificial substrate 14 has been removed is supplied between a pair of rolling rolls 21a and 21b of a rolling device 21, as shown in FIG. 3, to obtain a gradient composite material 22 consisting of a thin ribbon having a predetermined thickness. Since the gradient composite material 15 manufactured by the powder plasma welding device 13 has a dense structure, it can be easily processed by the rolling device 21. The thus obtained graded composite material 22 consists of a welding layer 15a of 100% metal powder A to 100% metal powder B.
Until welding layer 15k, the mixed composition of metal powders A and B changes gradually and gently, forming a functional material.

組成の傾斜が緩やかなほど、接合性は向上する。The gentler the composition gradient, the better the bonding properties.

各溶接層15a〜15にの厚み及びパス数は、粉体プラ
ズマ溶接装置13によって比較的自由に設定できる。こ
の傾斜複合素材22は、例えば電子機器材料として、使
用することができる。
The thickness and number of passes for each of the welding layers 15a to 15 can be set relatively freely by the powder plasma welding device 13. This graded composite material 22 can be used, for example, as an electronic device material.

なお、上記実施例にあっては、金属パウダーAを銅粉末
とし金属パウダーBをアルミニウム粉末としたが、金属
パウダーAをステンレス鋼粉末とし、金属パウダーBを
アルミニウム粉末又は銅粉末等とすることもできる。こ
のように種類の異なる金属パウダーのみならず、組成の
異なる金属パウダーを用いることも勿論可能である。ま
た、犠牲基板14を100%金属パウダーAと同材質と
すれば、100%金属パウダーAの溶接層15aを省略
することができる。更に、2種類の金属パウダーA、B
に加えて、他の種類又は組成の金属パウダーを混合する
ことも可能であり、その場合には、混合装置10に接続
した配管18.19に、それぞれ図外のバルブを付属さ
せると共に、秤量機及び貯槽を接続させる。
In addition, in the above example, metal powder A is copper powder and metal powder B is aluminum powder, but metal powder A may be stainless steel powder, metal powder B may be aluminum powder, copper powder, etc. can. It is of course possible to use not only metal powders of different types as described above but also metal powders of different compositions. Furthermore, if the sacrificial substrate 14 is made of the same material as the 100% metal powder A, the welding layer 15a made of 100% metal powder A can be omitted. Furthermore, two types of metal powders A and B
In addition to the above, it is also possible to mix metal powders of other types or compositions, and in that case, valves (not shown) may be attached to the pipes 18 and 19 connected to the mixing device 10, and a weighing machine may be attached. and connect the storage tank.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明によって理解されるように、本発明によれば
、粉体プラズマ溶接装置を使用して傾斜複合素材を製造
するので、比較的肉厚の傾斜複合素材の製造効率が良好
であるのみならず、凝固速度が速いので組織が緻密であ
り、圧延を容易かつ良好に行うことができる。適度の延
性を有する材料にて溶接層を形成すればよく、穏やかな
機能勾配を有する傾斜複合素材を自由に製造できる。加
えて、パウダーを使用するので組成面での制約をほとん
ど受けない、従って、傾斜複合素材の機能によって初期
溶接ビード及び最終溶接ビードの組成を決定すれば、そ
の間の組成は自由に選択できる。
As understood from the above description, according to the present invention, since the gradient composite material is manufactured using a powder plasma welding device, the manufacturing efficiency of the relatively thick gradient composite material is good. First, since the solidification rate is fast, the structure is dense and rolling can be performed easily and satisfactorily. It is sufficient to form the welding layer using a material with appropriate ductility, and a graded composite material with a gentle functional gradient can be freely manufactured. In addition, since powder is used, there are almost no restrictions on the composition. Therefore, if the composition of the initial weld bead and final weld bead is determined by the function of the graded composite material, the composition between them can be freely selected.

【図面の簡単な説明】 第1〜4図は本発明の実施に使用する装置の1例を示し
、第1図は貯槽、秤量機、混合装置及び粉体プラズマ溶
接装置を示す概略図、第2図は傾斜複合材料を一部省略
して示す図、第3図は圧延装置を示す図、第4図はプラ
ズマトーチを示す断面図である。 la、lb:貯槽、4,5:秤量機、10:混合装置、
13:粉体プラズマ溶接装置、13a:パウダー送給0
.14:犠牲基板(基板)、15:傾斜複合材料、20
:供給装置、21:圧延装置、21a、21b:圧延ロ
ール、A、B:金属パウダー 代理人 弁理士 前 1)宏 之 第1図 5d 第2図 第3図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Figures 1 to 4 show an example of the apparatus used to carry out the present invention. FIG. 2 is a partially omitted view of the gradient composite material, FIG. 3 is a view of a rolling device, and FIG. 4 is a sectional view of a plasma torch. la, lb: storage tank, 4, 5: weighing machine, 10: mixing device,
13: Powder plasma welding device, 13a: Powder feeding 0
.. 14: Sacrificial substrate (substrate), 15: Gradient composite material, 20
: Feeding device, 21: Rolling device, 21a, 21b: Rolling rolls, A, B: Metal powder representative Patent attorney Mae 1) Hiroshi Figure 1 5d Figure 2 Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、複数の種類又は組成の金属パウダーを任意の混
合率として均一に混合する混合装置によつて混合された
混合パウダーを、パウダー送給口から供給する粉体プラ
ズマ溶接装置を用いて、初期溶接ビードからなる溶接層
と最終溶接ビードからなる溶接層とを所定の組成を有す
る金属パウダーにて肉盛り溶着させると共に、それらの
間の複数の溶接層を次第に傾斜させた組成を有する金属
パウダーにて肉盛り溶着させて傾斜複合材料となし、該
傾斜複合材料をその後圧延し、薄帯とすることを特徴と
する傾斜複合素材の製造方法。
(1) Using a powder plasma welding device that supplies mixed powder from a powder feed port by a mixing device that uniformly mixes metal powders of multiple types or compositions at an arbitrary mixing ratio, A welding layer consisting of an initial welding bead and a welding layer consisting of a final welding bead are welded together using metal powder having a predetermined composition, and a plurality of welding layers therebetween are gradually graded in composition. 1. A method for manufacturing a gradient composite material, which comprises welding overlay to obtain a gradient composite material, and then rolling the gradient composite material to form a thin ribbon.
(2)、初期溶接ビードからなる溶接層を、所定の種類
又は組成の基板に肉盛り溶着させる請求項(1)記載の
傾斜複合素材の製造方法。
(2) The method for manufacturing a graded composite material according to claim (1), wherein the weld layer consisting of the initial weld bead is welded overlay to a substrate of a predetermined type or composition.
(3)、複数の種類又は組成の金属パウダーを個別に貯
溜する貯槽と、該貯槽からの金属パウダーを任意の混合
率となるように秤量する秤量機と、秤量された金属パウ
ダーを均一に混合する混合装置と、該混合装置によつて
混合された混合パウダーを使用して、各層が異なる組成
の金属パウダーによる溶接層を形成するように4層以上
に肉盛り溶着し、初期溶接ビードからなる溶接層と最終
溶接ビードからなる溶接層とを所定の組成を有する金属
パウダーにて肉盛り溶着させると共に、それらの間の複
数の溶接層を次第に傾斜させた組成を有する金属パウダ
ーにて肉盛り溶着させて傾斜複合材料とする粉体プラズ
マ溶接装置と、該傾斜複合材料を圧延して薄帯とする圧
延装置とを備えることを特徴とする傾斜複合素材の製造
装置。
(3) A storage tank that individually stores metal powders of multiple types or compositions, a weighing machine that weighs the metal powder from the storage tank to an arbitrary mixing ratio, and a uniform mixing of the weighed metal powders. Using a mixing device and the mixed powder mixed by the mixing device, build-up welding is performed in four or more layers so that each layer forms a welding layer of metal powder with a different composition, and consists of an initial weld bead. The weld layer and the weld layer consisting of the final weld bead are welded together using metal powder with a predetermined composition, and the multiple weld layers between them are welded together using metal powder with a gradually graded composition. 1. An apparatus for manufacturing a graded composite material, comprising: a powder plasma welding device for welding the graded composite material into a graded composite material; and a rolling device for rolling the graded composite material into a ribbon.
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