JPH0240733B2 - Kinzokuhyomennokakusangokinsonokeiseihoho - Google Patents
KinzokuhyomennokakusangokinsonokeiseihohoInfo
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- JPH0240733B2 JPH0240733B2 JP16587087A JP16587087A JPH0240733B2 JP H0240733 B2 JPH0240733 B2 JP H0240733B2 JP 16587087 A JP16587087 A JP 16587087A JP 16587087 A JP16587087 A JP 16587087A JP H0240733 B2 JPH0240733 B2 JP H0240733B2
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本願発明は、金属表面の拡散合金層の形成方法
に関する。
に関する。
＜従来の技術＞
従来鉄鋼表面にアルミニウムを粉体、又はメツ
キ、溶射法等で被覆し、高温加熱して拡散浸透さ
せる方法としては、カロライジング、又はアルミ
ナイジングによつて拡散合金層を形成するものが
あつた。又鋼製品にはニツケル基合金による自溶
合金などが用いられ、加熱拡散層が形成された。
キ、溶射法等で被覆し、高温加熱して拡散浸透さ
せる方法としては、カロライジング、又はアルミ
ナイジングによつて拡散合金層を形成するものが
あつた。又鋼製品にはニツケル基合金による自溶
合金などが用いられ、加熱拡散層が形成された。
＜発明が解決しようとする問題点＞
しかし従来の上記方法は、ステンレス鋼や銅な
どの熔接部に残留する応力によつて、応力割れや
腐食などが基固した。この点について何等改良が
為されていなかつた。
どの熔接部に残留する応力によつて、応力割れや
腐食などが基固した。この点について何等改良が
為されていなかつた。
本発明は、上記問題点の解決を目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞
しかして本願発明は、外部との遮断を要する金
属表面にアルミニウムの被覆層を形成し、その表
面に歴青質剤或はそれに準じた拡散促進剤を塗布
し、熱処理する事を特徴とする金属表面の拡散合
金層の形成方法の提供を図るものである。
属表面にアルミニウムの被覆層を形成し、その表
面に歴青質剤或はそれに準じた拡散促進剤を塗布
し、熱処理する事を特徴とする金属表面の拡散合
金層の形成方法の提供を図るものである。
＜作用＞
上記工程即ち歴青タールを塗布し熱処理するこ
とによつて拡散が充分におこり、密着性良好とな
る。これは、現時点において溶射被膜と基材とな
る金属の間に金属間化合物が生成する事によると
推測される（「実施例」の欄においてその解析デ
ータを掲げる）。
とによつて拡散が充分におこり、密着性良好とな
る。これは、現時点において溶射被膜と基材とな
る金属の間に金属間化合物が生成する事によると
推測される（「実施例」の欄においてその解析デ
ータを掲げる）。
＜実施例＞
以下本発明の実施例について述べる。
本願発明は、外部との遮断を要するステンレス
鋼、銅等の金属表面にアルミニウムの被覆層をメ
ツキ或は溶射法により形成する皮膜層形成工程
と、その表面に歴青質塗料或はシリコンオイルを
塗布する拡散促進剤塗布工程と、上記各工程後約
600〜850℃に過熱する熱処理工程に因つて金属表
面へ拡散合金層を形成するものである。
鋼、銅等の金属表面にアルミニウムの被覆層をメ
ツキ或は溶射法により形成する皮膜層形成工程
と、その表面に歴青質塗料或はシリコンオイルを
塗布する拡散促進剤塗布工程と、上記各工程後約
600〜850℃に過熱する熱処理工程に因つて金属表
面へ拡散合金層を形成するものである。
各工程において詳述すると、皮膜層形成工程に
おいて、メツキ或は溶射等により、市販のアルミ
ニウムを銅又はステンレス鋼の表面へ100〜500u
の厚さに被覆形成させる。その後拡散促進剤塗布
工程において上記アルミニウム層表面に歴青質塗
料或は水溶性シリコンオイルを塗布する。そして
熱処理工程において、上記塗布面から、ガスバー
ナートーチ等の適宜過熱手段を以て約600〜850℃
に被覆層を過熱する。以上各工程を経て金属表面
に拡散合金層が形成される。この方法によつて拡
散合金層を形成した場合、金属の残留応力の緩和
と腐食要因となる環境からの遮断が可能となつ
た。
おいて、メツキ或は溶射等により、市販のアルミ
ニウムを銅又はステンレス鋼の表面へ100〜500u
の厚さに被覆形成させる。その後拡散促進剤塗布
工程において上記アルミニウム層表面に歴青質塗
料或は水溶性シリコンオイルを塗布する。そして
熱処理工程において、上記塗布面から、ガスバー
ナートーチ等の適宜過熱手段を以て約600〜850℃
に被覆層を過熱する。以上各工程を経て金属表面
に拡散合金層が形成される。この方法によつて拡
散合金層を形成した場合、金属の残留応力の緩和
と腐食要因となる環境からの遮断が可能となつ
た。
具体的な例を掲げると銅表面へアルミ溶射を行
つて被覆し600〜750℃にバーナーで過熱すると、
CuAl2の拡散層が形成される。このとき合金層の
硬さは、400〜700HVに上昇する。これは、純銅
の硬さの10〜20倍である。従来銅に対する硬さ要
求には、アルミと銅の合金又はベリリウムと銅の
合金を以て対処されてきた。本願の実施によつて
拡散合金層を形成する場合、耐摩耗、及び硬度を
必要とする使用目的にはすべて対応できる。
つて被覆し600〜750℃にバーナーで過熱すると、
CuAl2の拡散層が形成される。このとき合金層の
硬さは、400〜700HVに上昇する。これは、純銅
の硬さの10〜20倍である。従来銅に対する硬さ要
求には、アルミと銅の合金又はベリリウムと銅の
合金を以て対処されてきた。本願の実施によつて
拡散合金層を形成する場合、耐摩耗、及び硬度を
必要とする使用目的にはすべて対応できる。
以下本発明の作用・効果の根拠たるデータを掲
げる。
げる。
固溶体を作り易いCu−Al系、及び実用上広い
意味を持つFe−Al系についての実験データを列
挙する。供試材は、基材としてCu及びアームコ
鉄を用いた。99.9％のAlをフレーム溶射及びアー
ク溶射によつて、ほぼ120ミクロン乃至300ミクロ
ン被覆した。これらの試料は、真空中及び（歴青
タール塗布後）大気中において600乃至800度で熱
処理した。これらの試験片の顕微鏡組織、ビツカ
ース硬度測定値を計測した（後に掲げる）。その
後表面より約20ミクロンづつ研削除去しつつＸ線
回折図形より、結晶状態を推定した。
意味を持つFe−Al系についての実験データを列
挙する。供試材は、基材としてCu及びアームコ
鉄を用いた。99.9％のAlをフレーム溶射及びアー
ク溶射によつて、ほぼ120ミクロン乃至300ミクロ
ン被覆した。これらの試料は、真空中及び（歴青
タール塗布後）大気中において600乃至800度で熱
処理した。これらの試験片の顕微鏡組織、ビツカ
ース硬度測定値を計測した（後に掲げる）。その
後表面より約20ミクロンづつ研削除去しつつＸ線
回折図形より、結晶状態を推定した。
第１図Ａに示すのは、Cu基材１にAl２を溶射
した後、歴青タールを塗布し、600℃で30分間加
熱した試料の断面の拡大図である。この第１図Ａ
より明らかなように、約100ミクロンの深さに渡
つて変質層３が認められる。変質層３において第
１図Ｂに示すマイクロ・ビツカース硬度のピーク
がこの変質層３内で認められる（第１図Ａの各部
分と対応するように第１図Ｂを配している）。第
１図Ｂにおいて距離を示す横軸の０点は、基材と
溶射層の界面に位置する。この０点を基準として
左がCu基材１、右が溶射被膜たるAl２層である。
この変質層３を同定する為に測定したＸ線回折図
形の一例を第２図に示す。これは、Alが溶射さ
れたCuを600℃で30分焼鈍したものを用いた。表
面より約50、80、200及び250ミクロン研削除去し
てＸ線回折した図形であつて、表面近傍までθ相
及びζ相が出現している事から、Cuの拡散が極
めて顕著である事が分かる。θ相はCuAl2であ
り、変質層３の硬化に寄与するものと考えられ
る。その他ζ相及びη相が同定された事からAl
の拡散浸透深さは大きく、本処理による被膜と基
材の密着性は充分なものと考えられる。約250ミ
クロン深さでCu１１１回折線が見られ尚Al回折
線が同時に見られる事は拡散浸透深さが大きくそ
の事実から拡散の顕著な事が知れる。ζ相及びη
相はそれぞれ、Al50、60％原子濃度に相当する
化合物であり、第３図にAl−Cu系状態図を示す。
この第３図において、αCu相は固溶体でａ＝
3.6147。β相はCu−Al合金結晶で体心立方格子
であり、ａ＝2.95。γ2相（D82）は、γ黄銅型の
Cu9Al4（他形態としてCu32Al19；37.25％Al、更に
他形態としてCu30Al30；38 40％Al）で体心立方
格子であり、ａ＝8.84。ζ1相は六方柱で、ａ＝
8.09、ｃ＝9.99、ｃ／ａ＝1.23。ζ2相は単斜柱の
Cu12Al9で、ａ＝7.07、ｂ＝4.08、ｃ＝10.02、β
＝90.38。η2相は底心斜方格子のCu10A10でａ＝
6.89、ｂ＝4.09、ｃ＝9.89。θ相（C16）は、正方
柱のCuAl2で、ａ＝6.066、ｃ＝4.874、ｃ／ａ＝
0.803。αAl相は、固溶体でａ＝4.096。
した後、歴青タールを塗布し、600℃で30分間加
熱した試料の断面の拡大図である。この第１図Ａ
より明らかなように、約100ミクロンの深さに渡
つて変質層３が認められる。変質層３において第
１図Ｂに示すマイクロ・ビツカース硬度のピーク
がこの変質層３内で認められる（第１図Ａの各部
分と対応するように第１図Ｂを配している）。第
１図Ｂにおいて距離を示す横軸の０点は、基材と
溶射層の界面に位置する。この０点を基準として
左がCu基材１、右が溶射被膜たるAl２層である。
この変質層３を同定する為に測定したＸ線回折図
形の一例を第２図に示す。これは、Alが溶射さ
れたCuを600℃で30分焼鈍したものを用いた。表
面より約50、80、200及び250ミクロン研削除去し
てＸ線回折した図形であつて、表面近傍までθ相
及びζ相が出現している事から、Cuの拡散が極
めて顕著である事が分かる。θ相はCuAl2であ
り、変質層３の硬化に寄与するものと考えられ
る。その他ζ相及びη相が同定された事からAl
の拡散浸透深さは大きく、本処理による被膜と基
材の密着性は充分なものと考えられる。約250ミ
クロン深さでCu１１１回折線が見られ尚Al回折
線が同時に見られる事は拡散浸透深さが大きくそ
の事実から拡散の顕著な事が知れる。ζ相及びη
相はそれぞれ、Al50、60％原子濃度に相当する
化合物であり、第３図にAl−Cu系状態図を示す。
この第３図において、αCu相は固溶体でａ＝
3.6147。β相はCu−Al合金結晶で体心立方格子
であり、ａ＝2.95。γ2相（D82）は、γ黄銅型の
Cu9Al4（他形態としてCu32Al19；37.25％Al、更に
他形態としてCu30Al30；38 40％Al）で体心立方
格子であり、ａ＝8.84。ζ1相は六方柱で、ａ＝
8.09、ｃ＝9.99、ｃ／ａ＝1.23。ζ2相は単斜柱の
Cu12Al9で、ａ＝7.07、ｂ＝4.08、ｃ＝10.02、β
＝90.38。η2相は底心斜方格子のCu10A10でａ＝
6.89、ｂ＝4.09、ｃ＝9.89。θ相（C16）は、正方
柱のCuAl2で、ａ＝6.066、ｃ＝4.874、ｃ／ａ＝
0.803。αAl相は、固溶体でａ＝4.096。
以下鉄及び鋼についてデータを説明する。第４
図にFe−Ｃ系状態図を示す。α相はα鉄で体心
立方格子であり、ａ＝2.8664。β1相はBiF型の
Fe3Al（DO3）で面心立方格子で、ａ＝5.7806。β2
相はCsCl型（B2）でａ＝2.89。ζ相はFe2Al5。
η相は斜方晶であり、ａ＝7.675、ｂ＝6.40、ｃ
＝4.20。θ相はFeAl3で単斜柱であり、ａ＝
15.489、ｂ＝8.083、ｃ＝12.476、β＝107.43。
図にFe−Ｃ系状態図を示す。α相はα鉄で体心
立方格子であり、ａ＝2.8664。β1相はBiF型の
Fe3Al（DO3）で面心立方格子で、ａ＝5.7806。β2
相はCsCl型（B2）でａ＝2.89。ζ相はFe2Al5。
η相は斜方晶であり、ａ＝7.675、ｂ＝6.40、ｃ
＝4.20。θ相はFeAl3で単斜柱であり、ａ＝
15.489、ｂ＝8.083、ｃ＝12.476、β＝107.43。
Ｘ線回折によれば、第４図に示されるη相が生
成しているようである他、εマルテンサイト相が
誘起発生している事が分かる。
成しているようである他、εマルテンサイト相が
誘起発生している事が分かる。
第５図に、SS41にAlを溶射被覆した試料の要
部拡大断面図である。ここでも被膜２′と基材
１′はよく密着し、拡散が起こつている事が認め
られる。
部拡大断面図である。ここでも被膜２′と基材
１′はよく密着し、拡散が起こつている事が認め
られる。
以上述べた事から、歴青タールを塗布して熱処
理する事によつて拡散が充分起こり、密着性良好
となる事が分かる。従つて本願は、溶射被膜と基
材の間に金属間化合物を生成せしめる優れた表面
改良技術という事ができる。
理する事によつて拡散が充分起こり、密着性良好
となる事が分かる。従つて本願は、溶射被膜と基
材の間に金属間化合物を生成せしめる優れた表面
改良技術という事ができる。
＜発明の効果＞
本願発明を利用する事によつて、銅電線を被覆
形成した場合耐食性、電気伝導性、耐摩耗性及び
強度等の機械的性質が著しく改善される。又銅製
の電気伝導スイツチの接触部に本願発明を施工し
た場合耐熱強度、電気伝導性の向上についても良
好で耐久性が改善される。
形成した場合耐食性、電気伝導性、耐摩耗性及び
強度等の機械的性質が著しく改善される。又銅製
の電気伝導スイツチの接触部に本願発明を施工し
た場合耐熱強度、電気伝導性の向上についても良
好で耐久性が改善される。
このように本発明の実施によつて、素材の信頼
性の向上、素材の延命という観点から、安全維持
と省資源に多大な効を奏するものである。
性の向上、素材の延命という観点から、安全維持
と省資源に多大な効を奏するものである。
第１図Ａは、本願発明の一実施例を示す要部拡
大断面図であり、第１図Ｂは、その各位置のビツ
カース硬度を示すグラフであり、第２図は、Ｘ線
回折図である。第３図は、Cu−Al系状態図であ
る。第４図は、Fe−−Al系状態図である。第５
図は、他の実施例を示す要部拡大断面図である。
大断面図であり、第１図Ｂは、その各位置のビツ
カース硬度を示すグラフであり、第２図は、Ｘ線
回折図である。第３図は、Cu−Al系状態図であ
る。第４図は、Fe−−Al系状態図である。第５
図は、他の実施例を示す要部拡大断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外部との遮断を要する金属表面にアルミニウ
ムの被覆層を形成し、その表面に歴青質剤或はそ
れに準じた拡散促進剤を塗布し、熱処理する事を
特徴とする金属表面の拡散合金層の形成方法。 ２ 上記外部との遮断を要する金属が、銅である
事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
表面の拡散合金層の形成方法。 ３ 上記外部との遮断を要する金属が、鋼である
事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
表面の拡散合金層の形成方法。 ４ 上記外部との遮断を要する金属が、ステンレ
ス鋼である事を特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の金属表面の拡散合金層の形成方法。 ５ 上記拡散促進剤が、歴青質塗料である事を特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項又は第
３項又は第４項記載の金属表面の拡散合金層の形
成方法。 ６ 上記拡散促進剤が、シリコンオイルである事
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項又
は第３項又は第４項又は第５項記載の金属表面の
拡散合金層の形成方法。 ７ 上記アルミニウムの被覆層が溶射に因つて形
成される事を特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項又は第３項又は第４項又は第５項又は第
６項記載の金属表面の拡散合金層の形成方法。 ８ 上記アルミニウムの被覆層がメツキに因つて
形成される事を特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項又は第３項又は第４項又は第５項又は
第６項又は第７項記載の金属表面の拡散合金層の
形成方法。 ９ 上記熱処理が、約600〜850℃に加熱するもの
である事を特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項又は第３項又は第４項又は第５項又は第６
項又は第７項又は第８項記載の金属表面の拡散合
金層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16587087A JPH0240733B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Kinzokuhyomennokakusangokinsonokeiseihoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16587087A JPH0240733B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Kinzokuhyomennokakusangokinsonokeiseihoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6411958A JPS6411958A (en) | 1989-01-17 |
| JPH0240733B2 true JPH0240733B2 (ja) | 1990-09-13 |
Family
ID=15820546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16587087A Expired - Lifetime JPH0240733B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Kinzokuhyomennokakusangokinsonokeiseihoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0240733B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4822995B2 (ja) * | 2006-09-12 | 2011-11-24 | 三菱電線工業株式会社 | メタルシール及びその製法 |
-
1987
- 1987-07-02 JP JP16587087A patent/JPH0240733B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6411958A (en) | 1989-01-17 |
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