JPH0372393B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0372393B2 JPH0372393B2 JP59223172A JP22317284A JPH0372393B2 JP H0372393 B2 JPH0372393 B2 JP H0372393B2 JP 59223172 A JP59223172 A JP 59223172A JP 22317284 A JP22317284 A JP 22317284A JP H0372393 B2 JPH0372393 B2 JP H0372393B2
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- JP
- Japan
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- metal
- supplied
- laser
- aluminum surface
- aluminum
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950°C
- B23K35/286—Al as the principal constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ光を照射してアルミニウム
表面を非金属無機化合物化する方法に関するもの
である。 一般に、金属材料は非金属無機材料（セラミツ
クス）に比べて硬度が低く、耐熱性、耐酸化性、
耐蝕性にも劣るものが多い。このような金属表面
の必要とする部分をセラミツクス化することがで
きれば、この金属表面の耐摩耗性、耐熱性、耐酸
化性、耐蝕性、電気絶縁性などを向上させること
ができる。 〔従来の技術〕 アルミニウム表面をセラミツクス化する方法と
しては、従来、CVCやPVD法（イオンスパツタ、
イオンプレーテイング、レーザ蒸着、溶射法な
ど）によるコーテイング法が実用化されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 これらの方法には、 (1) 処理温度が高く、しかも被処理金属が全体的
に加熱されること。 (2) 処理時間が長いこと。 (3) コーテイング膜の密着性が必ずしも十分でな
いこと。 などの技術的な問題が残されており、特にアルミ
ニウムのような低融点、高熱膨張率の金属に対し
てはこれらの手法の適用は困難である。 この発明は、これらの問題点を解決するために
なされたもので、アルミニウムの表面にこの金属
と異種の金属を供給し、これらの供給金属と反応
して非金属無機化合物（酸化物、窒化物、炭化物
など）を生成し得るガス雰囲気中でレーザ走査を
行うことにより、アルミニウム表面の必要な部分
をセラミツクス化し、高強度、耐熱性、耐酸化
性、耐蝕性などを付与する金属表面処理法を提供
することを目的とするものである。以下この発明
について説明する。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明にかかる第１の発明は、アルミニウム
表面に該金属と異種の金属を供給してレーザ走査
を行う際に、供給金属と反応して非金属無機化合
物を生成し得る気体を同時に供給するものであ
る。 また、第２の発明は、アルミニウム表面に該金
属と異なる金属を供給してレーザ走査を行う際
に、供給金属に対して不活性な気体を供給してレ
ーザ走査を行い、次に、供給金属と反応して非金
属無機化合物を生成し得る気体を供給しながら同
一個所に再びレーザ走査を行うものである。 〔作用〕 第１の発明においては、アルミニウム表面にこ
の金属と異種の金属を供給し、レーザ光で走査す
る際に、レーザ光の走査領域近傍に酸素ガス、窒
素ガス、含炭素ガスなど供給金属と反応して酸化
物、窒化物、炭化物を生じ得るガスを同時に供給
することによりアルミニウム表面をセラミツクス
化する。 また、第２の発明においては、供給金属をまず
不活性ガス雰囲気中でレーザ光走査することでア
ルミニウム表面で合金化させ、次に第１の発明と
同様の手順によりアルミニウム表面がセラミツク
ス化される。 〔実施例〕 次に、この発明のレーザ表面処理法による具体
的な実施例について説明する。 実施例 １ 純アルミニウム表面にチタン粉末を塗布し、焦
点距離125mmのレンズで集光し、焦点はずし量10
mm、走査速度2.0m／minで流量50／minのN2ガ
スを吹き付けながら2.0KWのCO2レーザ光を照射
した結果、この純アルミニウム表面にTiN層が
形成され、このときの表面硬度はHv＝700Kg／mm2
であつた。 実施例 ２ 純アルミニウム表面にクロム粉末を塗布し、焦
点はずし量20mmで、50／minのO2ガスを吹き付
け、他の条件は実施例１の場合と同様とし、CO2
レーザ光を照射した結果、この純アルミニウム表
面にCr2O3層が形成され、このときの表面硬度は
Hv＝2300Kg／mm2であつた。 実施例 ３ 純アルミニウム表面にクロム粉末を塗布し、走
査速度0.5m／minで50／minのN2ガスを吹き付
け、他の条件は実施例１の場合と同様としCO2レ
ーザ光を照射し、次に同じ照射部に実施例２の場
合と同様の条件で再びレーザ光を照射した結果、
Al2O3層がこの純アルミニウム表面に形成され、
このときの表面強度はHv＝500Kg／mm2であつた。 第１表は、このような表面セラミツクス化処理
を施した試料を鋳鉄円板に押し付け、荷重1.0Kg、
摩擦速度106m／minで摩擦させたときの摩耗量
を示したものである。この第１表には、同じ摩擦
条件で行つた純アルミニウム（Hv＝30Kg／mm2）、
S45C（Hv＝160Kg／mm2）、レーザ焼入れしたS45C
（Hv＝900Kg／mm2）、およびモリブデン（Hv＝230
Kg／mm2）の摩耗量も併記してある。この第１表か
ら明らかなように、この発明のレーザ表面処理を
施したアルミニ
表面を非金属無機化合物化する方法に関するもの
である。 一般に、金属材料は非金属無機材料（セラミツ
クス）に比べて硬度が低く、耐熱性、耐酸化性、
耐蝕性にも劣るものが多い。このような金属表面
の必要とする部分をセラミツクス化することがで
きれば、この金属表面の耐摩耗性、耐熱性、耐酸
化性、耐蝕性、電気絶縁性などを向上させること
ができる。 〔従来の技術〕 アルミニウム表面をセラミツクス化する方法と
しては、従来、CVCやPVD法（イオンスパツタ、
イオンプレーテイング、レーザ蒸着、溶射法な
ど）によるコーテイング法が実用化されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 これらの方法には、 (1) 処理温度が高く、しかも被処理金属が全体的
に加熱されること。 (2) 処理時間が長いこと。 (3) コーテイング膜の密着性が必ずしも十分でな
いこと。 などの技術的な問題が残されており、特にアルミ
ニウムのような低融点、高熱膨張率の金属に対し
てはこれらの手法の適用は困難である。 この発明は、これらの問題点を解決するために
なされたもので、アルミニウムの表面にこの金属
と異種の金属を供給し、これらの供給金属と反応
して非金属無機化合物（酸化物、窒化物、炭化物
など）を生成し得るガス雰囲気中でレーザ走査を
行うことにより、アルミニウム表面の必要な部分
をセラミツクス化し、高強度、耐熱性、耐酸化
性、耐蝕性などを付与する金属表面処理法を提供
することを目的とするものである。以下この発明
について説明する。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明にかかる第１の発明は、アルミニウム
表面に該金属と異種の金属を供給してレーザ走査
を行う際に、供給金属と反応して非金属無機化合
物を生成し得る気体を同時に供給するものであ
る。 また、第２の発明は、アルミニウム表面に該金
属と異なる金属を供給してレーザ走査を行う際
に、供給金属に対して不活性な気体を供給してレ
ーザ走査を行い、次に、供給金属と反応して非金
属無機化合物を生成し得る気体を供給しながら同
一個所に再びレーザ走査を行うものである。 〔作用〕 第１の発明においては、アルミニウム表面にこ
の金属と異種の金属を供給し、レーザ光で走査す
る際に、レーザ光の走査領域近傍に酸素ガス、窒
素ガス、含炭素ガスなど供給金属と反応して酸化
物、窒化物、炭化物を生じ得るガスを同時に供給
することによりアルミニウム表面をセラミツクス
化する。 また、第２の発明においては、供給金属をまず
不活性ガス雰囲気中でレーザ光走査することでア
ルミニウム表面で合金化させ、次に第１の発明と
同様の手順によりアルミニウム表面がセラミツク
ス化される。 〔実施例〕 次に、この発明のレーザ表面処理法による具体
的な実施例について説明する。 実施例 １ 純アルミニウム表面にチタン粉末を塗布し、焦
点距離125mmのレンズで集光し、焦点はずし量10
mm、走査速度2.0m／minで流量50／minのN2ガ
スを吹き付けながら2.0KWのCO2レーザ光を照射
した結果、この純アルミニウム表面にTiN層が
形成され、このときの表面硬度はHv＝700Kg／mm2
であつた。 実施例 ２ 純アルミニウム表面にクロム粉末を塗布し、焦
点はずし量20mmで、50／minのO2ガスを吹き付
け、他の条件は実施例１の場合と同様とし、CO2
レーザ光を照射した結果、この純アルミニウム表
面にCr2O3層が形成され、このときの表面硬度は
Hv＝2300Kg／mm2であつた。 実施例 ３ 純アルミニウム表面にクロム粉末を塗布し、走
査速度0.5m／minで50／minのN2ガスを吹き付
け、他の条件は実施例１の場合と同様としCO2レ
ーザ光を照射し、次に同じ照射部に実施例２の場
合と同様の条件で再びレーザ光を照射した結果、
Al2O3層がこの純アルミニウム表面に形成され、
このときの表面強度はHv＝500Kg／mm2であつた。 第１表は、このような表面セラミツクス化処理
を施した試料を鋳鉄円板に押し付け、荷重1.0Kg、
摩擦速度106m／minで摩擦させたときの摩耗量
を示したものである。この第１表には、同じ摩擦
条件で行つた純アルミニウム（Hv＝30Kg／mm2）、
S45C（Hv＝160Kg／mm2）、レーザ焼入れしたS45C
（Hv＝900Kg／mm2）、およびモリブデン（Hv＝230
Kg／mm2）の摩耗量も併記してある。この第１表か
ら明らかなように、この発明のレーザ表面処理を
施したアルミニ
以上説明したように、この発明にかかる第１の
発明は、アルミニウム表面のセラミツクス化を、
異種の金属をアルミニウム表面に供給し、この供
給金属と前記アルミニウムが反応して非金属無機
化合物を生成し得るガス雰囲気中でレーザ走査す
るようにしたので、この発明によりアルミニウム
表面に高硬度のセラミツク層を形成させることが
できる。 すなわち、軽量ではあるが軟質、かつ低融点の
アルミニウムに、耐摩耗性、高機械的強度、耐熱
性耐酸化性、耐蝕性など、セラミツクス材料の特
性を付与することができるという効果がある。 また、この発明にかかる第２の発明は、第１の
発明を実施例する前に供給金属に対する不活性気
体を供給してレーザ走査を行い合金化するのでよ
り強度にセラミツクス化することができる。 従つて、この発明のレーザ表面処理法によれば
アルミニウムとは異種の金属を供給してセラミツ
クス化するので、使用目的に最も適したセラミツ
クス層を選択して形成することにより耐薬品性、
硬度、耐候性、耐摩耗性、所要摩擦係数等を満足
させることができ、今後の広い利用が期待される
ものである。
発明は、アルミニウム表面のセラミツクス化を、
異種の金属をアルミニウム表面に供給し、この供
給金属と前記アルミニウムが反応して非金属無機
化合物を生成し得るガス雰囲気中でレーザ走査す
るようにしたので、この発明によりアルミニウム
表面に高硬度のセラミツク層を形成させることが
できる。 すなわち、軽量ではあるが軟質、かつ低融点の
アルミニウムに、耐摩耗性、高機械的強度、耐熱
性耐酸化性、耐蝕性など、セラミツクス材料の特
性を付与することができるという効果がある。 また、この発明にかかる第２の発明は、第１の
発明を実施例する前に供給金属に対する不活性気
体を供給してレーザ走査を行い合金化するのでよ
り強度にセラミツクス化することができる。 従つて、この発明のレーザ表面処理法によれば
アルミニウムとは異種の金属を供給してセラミツ
クス化するので、使用目的に最も適したセラミツ
クス層を選択して形成することにより耐薬品性、
硬度、耐候性、耐摩耗性、所要摩擦係数等を満足
させることができ、今後の広い利用が期待される
ものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム表面にレーザ光を照射してセラ
ミツク加工する方法であつて、前記アルミニウム
表面に該金属と異種の金属を供給してレーザ走査
を行う際に、前記供給金属と反応して非金属無機
化合物を生成し得る気体を前記レーザ光の走査領
域近傍に同時に供給することを特徴とするレーザ
表面処理法。 ２ アルミニウム表面にレーザ光を照射してセラ
ミツク加工する方法であつて、前記アルミニウム
表面に該金属と異種の金属を供給してレーザ走査
を行う際に、前記供給金属に対して不活性な気体
を供給してレーザ走査を行い、次に、前記供給金
属と反応して非金属無機化合物を生成し得る気体
を前記レーザ光の走査領域近傍に供給しながら同
一個所に再びレーザ走査を行うことを特徴とする
レーザ表面処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59223172A JPS61104063A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | レ−ザ表面処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59223172A JPS61104063A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | レ−ザ表面処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104063A JPS61104063A (ja) | 1986-05-22 |
| JPH0372393B2 true JPH0372393B2 (ja) | 1991-11-18 |
Family
ID=16793927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59223172A Granted JPS61104063A (ja) | 1984-10-24 | 1984-10-24 | レ−ザ表面処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61104063A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6109586A (en) * | 1985-08-13 | 1987-02-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Alloy layer on al-alloy substrate using co2 laser |
| JP2788246B2 (ja) * | 1988-03-25 | 1998-08-20 | 株式会社東芝 | 材料の表面処理方法およびその表面処理装置 |
| JPH01316468A (ja) * | 1988-06-16 | 1989-12-21 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 熱遮蔽コーティング方法 |
| DE10104611A1 (de) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur keramikartigen Beschichtung eines Substrates |
| DE102006046503A1 (de) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Mg-Micro Galva Gmbh | Laseroxidieren von Magnesium-, Titan- oder Aluminiumwerkstoffen |
| EA201400883A1 (ru) * | 2012-02-09 | 2015-01-30 | Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Органайзейшн | Поверхность |
| JP2021161436A (ja) * | 2020-03-30 | 2021-10-11 | トヨタ自動車株式会社 | 酸化膜形成方法 |
| DE102021205647A1 (de) * | 2021-06-02 | 2022-12-08 | Aktiebolaget Skf | Verfahren zum Herstellen einer Führungsrolle |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS589151B2 (ja) * | 1980-02-13 | 1983-02-19 | ペルメレック電極株式会社 | 金属基体に耐食性被覆を形成する方法 |
| JPS57198259A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-04 | Toshiba Corp | Surface treatment of titanium or titanium alloy |
-
1984
- 1984-10-24 JP JP59223172A patent/JPS61104063A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61104063A (ja) | 1986-05-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |