JPH0256426B2 - - Google Patents
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- JPH0256426B2 JPH0256426B2 JP63220768A JP22076888A JPH0256426B2 JP H0256426 B2 JPH0256426 B2 JP H0256426B2 JP 63220768 A JP63220768 A JP 63220768A JP 22076888 A JP22076888 A JP 22076888A JP H0256426 B2 JPH0256426 B2 JP H0256426B2
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、鉄鋼系材料へ銅または銅合金をコー
テイングする方法に関するものであり、特に、
Cu―Sn合金（青銅）、Sn―Cu―Sb合金（バビツ
トメタル）、Cu―Sn―Ｐ合金（リン青銅）等の極
めて潤滑性に優れた被膜を鉄鋼系材料の表面上に
コーテイングし、それにより、高面圧下のもとで
耐焼付け性や耐摩耗性が要求される摺動部品を製
造するのに適した方法に関するものである。 ［従来の技術］ 青銅、バビツトメタル、リン青銅などの銅合金
は、油潤滑下で極めて優れた摩擦摩耗特性を示
す。これらを鉄鋼系材料の表面被膜として使用す
る場合、コーテイング方法としては、電気化学的
メツキ、蒸着、スパツタリング、プラズマ溶射な
どを挙げることができる。 しかしながら、これらの方法では、一般的に、
製膜速度が遅い、膜厚を大きくすると被膜の品質
が悪くなる、母材が鉄鋼系材料の場合は、銅合金
を直接コーテイングしても密着力が小さく、剥れ
やすい、などの欠点がある。特に、プラズマ溶射
によるコーテイングは、他のコーテイング方法に
比べて製膜速度が大きいため、広い範囲に応用さ
れているが、鉄鋼系材料上にそれと合金を作りに
くい銅や銅合金を直接コーテイングしようとして
も、十分な密着力が得られず、アンダーコートと
してのNi等の下塗りが必要になり、そのため、
処理工程数が多くなると同時にコストが嵩むとい
う問題がある。 このように、従来の方法では、鉄鋼系材料上に
潤滑性に優れた緻密な銅合金被膜を厚く、効率的
かつ能率的に、しかも強い密着力をもたせてコー
テイングすることは難しく、それを実現するため
の技術が望まれていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは、上述した問題を解決すべく、
種々の実験を重ねた結果、減圧レーザ溶射技術が
鉄鋼系材料への銅合金のコーテイングに有効に利
用できることを確かめた。 本発明は、かかる知見に基づくものであり、そ
の技術的課題は、鉄鋼系材料上に緻密な銅または
銅合金被膜を厚く、効率的かつ能率的に、しかも
強い密着力をもたせて簡易にコーテイングする方
法を得ることにある。 ［課題を解決するための手段、作用］ 上記課題を解決するための本発明のコーテイン
グ方法は、鉄鋼系材料へ銅または銅合金をコーテ
イングするに際し、減圧チヤンバー内で鉄鋼系材
料の表面にレーザを熱源として銅または銅合金粉
末を溶射する減圧レーザ溶射により、そのコーテ
イングを行うことを特徴とするものである。 このような本発明の方法は、銅や、青銅、バビ
ツトメタル、リン青銅、アルミ青銅、ニツケル青
銅、鉛青銅等の銅合金の被膜を鉄鋼系材料の表面
上に大きな結合強度を持たせてコーテイングする
のに用いることができ、特に高面圧下のもとで耐
焼付け性や耐摩耗性が要求される摺動部品を製造
するのに適している。 本発明において用いている減圧レーザ溶射と
は、減圧チヤンバー内でレーザを熱源として銅ま
たは銅合金粉末を溶射する手法であり、このよう
な減圧レーザ溶射によれば、緻密な被膜の形成が
可能となり、また熱源が減圧プラズマ等に比べ大
きいため基材―被膜の境界部に拡散層が形成され
易く、このため被膜の密着強さを極めて大きくす
ることができる。 第１図は、上述した本発明の方法を実施する装
置の構成例を示している。このコーテイング装置
は、炭酸ガスレーザ発振器１から投射されるレー
ザビームを、ミラー２、コンデンサーレンズ３及
び溶射ヘツド４の透過窓５を通して内部に導入す
る減圧チヤンバー６を備えている。この減圧チヤ
ンバー６は、銅または銅合金をコーテイングする
ための基材８を保持する基材ホルダー７をその内
部に備え、その基材ホルダー７を減圧チヤンバー
６の外部から駆動制御装置９により操作可能にし
たものである。また、この減圧チヤンバー６に
は、その内部を減圧する真空ポンプ１０を接続し
ている。 減圧チヤンバー６に設けた上記溶射ヘツド４に
は、ボンベ１１からのキヤリアガスと溶射すべき
銅または銅合金粉末とを供給するフイードホツパ
ー１２を接続し、このフイードホツパー１２を溶
射ヘツド４におけるノズル１３内に連通させ、さ
らに上記透過窓５内にはボンベ１４からの雰囲気
ガスの供給口を開口させ、上記ノズル１３内を通
して前述のレーザビームと共に溶射すべき銅また
は銅合金を基材表面へ投下可能に構成している。
なお、図中の１６は水冷ジヤケツト、１７，１８
は流量計を示している。 このようなレーザ溶射技術は、比較的新しい技
術であるため、各種データの蓄積がなされていな
いのが現状である。このため、各種粉末について
最適な減圧レーザ溶射条件を設定することが必要
であるが、これまでの実験等により、本発明にお
ける減圧レーザ溶射では、主に次に示すフアクタ
ーによつて比較的大きな影響を受けることが確か
められている。 (1) レーザ出力 (2) 基材表面からレーザビーム焦点までの距離 (3) 単位時間当りの溶射面積Ｓ 例えば、円筒形基材の場合は次式によつて与え
られる。 Ｓ＝π・ｄ・Rs・Vs／60 ｄ ：円筒形基材の径（cm） Rs：基材の回転数（rpm） Vs：基材の移動速度（cpm） (4) 減圧度 (5) ノズル径 (6) キヤリアガス及び雰囲気ガス流量 (7) 粉末粒径 (8) フイードホツパー回転数 これらのフアクターは、シングル・マルチ・モ
ードの炭酸ガスレーザの場合、第１表に示すよう
な値を基準にして設定するのが好ましい。
テイングする方法に関するものであり、特に、
Cu―Sn合金（青銅）、Sn―Cu―Sb合金（バビツ
トメタル）、Cu―Sn―Ｐ合金（リン青銅）等の極
めて潤滑性に優れた被膜を鉄鋼系材料の表面上に
コーテイングし、それにより、高面圧下のもとで
耐焼付け性や耐摩耗性が要求される摺動部品を製
造するのに適した方法に関するものである。 ［従来の技術］ 青銅、バビツトメタル、リン青銅などの銅合金
は、油潤滑下で極めて優れた摩擦摩耗特性を示
す。これらを鉄鋼系材料の表面被膜として使用す
る場合、コーテイング方法としては、電気化学的
メツキ、蒸着、スパツタリング、プラズマ溶射な
どを挙げることができる。 しかしながら、これらの方法では、一般的に、
製膜速度が遅い、膜厚を大きくすると被膜の品質
が悪くなる、母材が鉄鋼系材料の場合は、銅合金
を直接コーテイングしても密着力が小さく、剥れ
やすい、などの欠点がある。特に、プラズマ溶射
によるコーテイングは、他のコーテイング方法に
比べて製膜速度が大きいため、広い範囲に応用さ
れているが、鉄鋼系材料上にそれと合金を作りに
くい銅や銅合金を直接コーテイングしようとして
も、十分な密着力が得られず、アンダーコートと
してのNi等の下塗りが必要になり、そのため、
処理工程数が多くなると同時にコストが嵩むとい
う問題がある。 このように、従来の方法では、鉄鋼系材料上に
潤滑性に優れた緻密な銅合金被膜を厚く、効率的
かつ能率的に、しかも強い密着力をもたせてコー
テイングすることは難しく、それを実現するため
の技術が望まれていた。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは、上述した問題を解決すべく、
種々の実験を重ねた結果、減圧レーザ溶射技術が
鉄鋼系材料への銅合金のコーテイングに有効に利
用できることを確かめた。 本発明は、かかる知見に基づくものであり、そ
の技術的課題は、鉄鋼系材料上に緻密な銅または
銅合金被膜を厚く、効率的かつ能率的に、しかも
強い密着力をもたせて簡易にコーテイングする方
法を得ることにある。 ［課題を解決するための手段、作用］ 上記課題を解決するための本発明のコーテイン
グ方法は、鉄鋼系材料へ銅または銅合金をコーテ
イングするに際し、減圧チヤンバー内で鉄鋼系材
料の表面にレーザを熱源として銅または銅合金粉
末を溶射する減圧レーザ溶射により、そのコーテ
イングを行うことを特徴とするものである。 このような本発明の方法は、銅や、青銅、バビ
ツトメタル、リン青銅、アルミ青銅、ニツケル青
銅、鉛青銅等の銅合金の被膜を鉄鋼系材料の表面
上に大きな結合強度を持たせてコーテイングする
のに用いることができ、特に高面圧下のもとで耐
焼付け性や耐摩耗性が要求される摺動部品を製造
するのに適している。 本発明において用いている減圧レーザ溶射と
は、減圧チヤンバー内でレーザを熱源として銅ま
たは銅合金粉末を溶射する手法であり、このよう
な減圧レーザ溶射によれば、緻密な被膜の形成が
可能となり、また熱源が減圧プラズマ等に比べ大
きいため基材―被膜の境界部に拡散層が形成され
易く、このため被膜の密着強さを極めて大きくす
ることができる。 第１図は、上述した本発明の方法を実施する装
置の構成例を示している。このコーテイング装置
は、炭酸ガスレーザ発振器１から投射されるレー
ザビームを、ミラー２、コンデンサーレンズ３及
び溶射ヘツド４の透過窓５を通して内部に導入す
る減圧チヤンバー６を備えている。この減圧チヤ
ンバー６は、銅または銅合金をコーテイングする
ための基材８を保持する基材ホルダー７をその内
部に備え、その基材ホルダー７を減圧チヤンバー
６の外部から駆動制御装置９により操作可能にし
たものである。また、この減圧チヤンバー６に
は、その内部を減圧する真空ポンプ１０を接続し
ている。 減圧チヤンバー６に設けた上記溶射ヘツド４に
は、ボンベ１１からのキヤリアガスと溶射すべき
銅または銅合金粉末とを供給するフイードホツパ
ー１２を接続し、このフイードホツパー１２を溶
射ヘツド４におけるノズル１３内に連通させ、さ
らに上記透過窓５内にはボンベ１４からの雰囲気
ガスの供給口を開口させ、上記ノズル１３内を通
して前述のレーザビームと共に溶射すべき銅また
は銅合金を基材表面へ投下可能に構成している。
なお、図中の１６は水冷ジヤケツト、１７，１８
は流量計を示している。 このようなレーザ溶射技術は、比較的新しい技
術であるため、各種データの蓄積がなされていな
いのが現状である。このため、各種粉末について
最適な減圧レーザ溶射条件を設定することが必要
であるが、これまでの実験等により、本発明にお
ける減圧レーザ溶射では、主に次に示すフアクタ
ーによつて比較的大きな影響を受けることが確か
められている。 (1) レーザ出力 (2) 基材表面からレーザビーム焦点までの距離 (3) 単位時間当りの溶射面積Ｓ 例えば、円筒形基材の場合は次式によつて与え
られる。 Ｓ＝π・ｄ・Rs・Vs／60 ｄ ：円筒形基材の径（cm） Rs：基材の回転数（rpm） Vs：基材の移動速度（cpm） (4) 減圧度 (5) ノズル径 (6) キヤリアガス及び雰囲気ガス流量 (7) 粉末粒径 (8) フイードホツパー回転数 これらのフアクターは、シングル・マルチ・モ
ードの炭酸ガスレーザの場合、第１表に示すよう
な値を基準にして設定するのが好ましい。
【表】
このような方法によつて、鉄鋼系材料の表面に
潤滑性の優れた被膜を簡易にコーテイングするこ
とが可能になると、低級素材、例えばSS41B材に
このコーテイングを施すことにより、過酷な条件
下でも使用できるようになる。また、比強度が高
く、耐熱性にも優れているのに摺動特性が悪いた
めに用いられていないようなTi合金に上記コー
テイング方法を施せば、その使用範囲が極めて広
くなることが期待できる。 ［実施例］ 第１図に示すような装置により、シングル・マ
ルチ・モードの炭酸ガスレーザを用い、次に示す
ような条件で鉄基材上にリン青銅の減圧レーザ溶
射を行つた場合、極めて効率的でかつ良質なコー
テイングを行うことができた。 (1) レーザ出力 ：６（kW） (2) 基材表面からビーム焦点までの距離
：30（mm） (3) 単位時間当りの溶射面積
：3.1〜4.0（cm2／sec） (4) 減圧度 ：５〜10（Torr） (5) 粉末噴出ノズル径 ：φ8mm (6) キヤリアーガス及び雰囲気ガス流量
：Ar，４（／min） (7) 粉末粒径 ：10〜74（μm） (8) フイードホツパー回転数（プラズマダイン(株)
製） ：３（rpm） これによつて得られたリン青銅被膜の物性を第
２表に示す。
潤滑性の優れた被膜を簡易にコーテイングするこ
とが可能になると、低級素材、例えばSS41B材に
このコーテイングを施すことにより、過酷な条件
下でも使用できるようになる。また、比強度が高
く、耐熱性にも優れているのに摺動特性が悪いた
めに用いられていないようなTi合金に上記コー
テイング方法を施せば、その使用範囲が極めて広
くなることが期待できる。 ［実施例］ 第１図に示すような装置により、シングル・マ
ルチ・モードの炭酸ガスレーザを用い、次に示す
ような条件で鉄基材上にリン青銅の減圧レーザ溶
射を行つた場合、極めて効率的でかつ良質なコー
テイングを行うことができた。 (1) レーザ出力 ：６（kW） (2) 基材表面からビーム焦点までの距離
：30（mm） (3) 単位時間当りの溶射面積
：3.1〜4.0（cm2／sec） (4) 減圧度 ：５〜10（Torr） (5) 粉末噴出ノズル径 ：φ8mm (6) キヤリアーガス及び雰囲気ガス流量
：Ar，４（／min） (7) 粉末粒径 ：10〜74（μm） (8) フイードホツパー回転数（プラズマダイン(株)
製） ：３（rpm） これによつて得られたリン青銅被膜の物性を第
２表に示す。
【表】
なお、摩擦系数測定時の相手材は、FC25、潤
滑油はモービル１（SF）、面圧は50kgf／cm2であ
る。 ［発明の効果］ 銅合金を大きい膜厚で鉄鋼系材料の表面に直接
コーテイングすることは、従来のコーテイング方
法ではかなり困難な技術であるが、上述した本発
明のコーテイング方法によれば、アンダーコート
の必要もなく、極めて密着強度が大きく、かつ緻
密なmmオーダーの被膜を効率的に得ることができ
る。
滑油はモービル１（SF）、面圧は50kgf／cm2であ
る。 ［発明の効果］ 銅合金を大きい膜厚で鉄鋼系材料の表面に直接
コーテイングすることは、従来のコーテイング方
法ではかなり困難な技術であるが、上述した本発
明のコーテイング方法によれば、アンダーコート
の必要もなく、極めて密着強度が大きく、かつ緻
密なmmオーダーの被膜を効率的に得ることができ
る。
第１図は本発明に係るコーテイング方法を実施
する装置の断面図である。 １…炭酸ガスレーザ発振器、４…溶射ヘツド、
６…減圧チヤンバー、８…基材。
する装置の断面図である。 １…炭酸ガスレーザ発振器、４…溶射ヘツド、
６…減圧チヤンバー、８…基材。
Claims (1)
- １ 鉄鋼系材料へ銅または銅合金をコーテイング
するに際し、減圧チヤンバー内で鉄鋼系材料の表
面にレーザを熱源として銅または銅合金粉末を溶
射する減圧レーザ溶射により、そのコーテイング
を行うことを特徴とする鉄鋼系材料への銅合金等
のコーテイング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220768A JPH0270054A (ja) | 1988-09-03 | 1988-09-03 | 鉄鋼系材料への銅合金等のコーティング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220768A JPH0270054A (ja) | 1988-09-03 | 1988-09-03 | 鉄鋼系材料への銅合金等のコーティング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0270054A JPH0270054A (ja) | 1990-03-08 |
| JPH0256426B2 true JPH0256426B2 (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=16756254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63220768A Granted JPH0270054A (ja) | 1988-09-03 | 1988-09-03 | 鉄鋼系材料への銅合金等のコーティング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0270054A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2810973B2 (ja) * | 1993-08-09 | 1998-10-15 | 工業技術院長 | 高温型燃料電池用燃料電極の製造方法 |
| DE10154093B4 (de) * | 2001-11-02 | 2006-02-02 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Oberflächenbehandlung durch einen Pulverwerkstoff mit Hilfe eines Laserstrahls und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| FR2874624B1 (fr) * | 2004-08-30 | 2007-04-20 | Snecma Moteurs Sa | Procede de rechargement d'une piece metallique monocristalline ou a solidification dirigee. |
| US8510925B2 (en) * | 2008-09-04 | 2013-08-20 | Rolls-Royce Corporation | System and method for sealing vacuum in hollow fan blades |
-
1988
- 1988-09-03 JP JP63220768A patent/JPH0270054A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0270054A (ja) | 1990-03-08 |
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