JPH05195190A - Ｔｉ系母材への硬質皮膜形成方法 - Google Patents
Ｔｉ系母材への硬質皮膜形成方法Info
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- JPH05195190A JPH05195190A JP4034091A JP3409192A JPH05195190A JP H05195190 A JPH05195190 A JP H05195190A JP 4034091 A JP4034091 A JP 4034091A JP 3409192 A JP3409192 A JP 3409192A JP H05195190 A JPH05195190 A JP H05195190A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｎｉ系合金やＣｏ系合金からなり耐磨耗性に優
れた硬質の溶射皮膜を、Ｔｉ系母材表面に大気雰囲気下
で形成する場合において、溶射皮膜とＴｉ系母材との密
着性を向上させる。 【構成】Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ及びＮｂから選ばれる金属を４
０重量％以上含む第一溶射粉末をＴｉ系母材表面に溶射
して下地層を形成し、下地層表面にＣｏ系金属及びＮｉ
系金属より選ばれる金属を含む第二溶射粉末を溶射して
表面層を形成することを特徴とする。Ｍｏなどは比熱が
小さいので母材に到達した時の溶着粒子温度が充分高
く、母材を溶融させて拡散層が形成され密着性が向上す
る。
れた硬質の溶射皮膜を、Ｔｉ系母材表面に大気雰囲気下
で形成する場合において、溶射皮膜とＴｉ系母材との密
着性を向上させる。 【構成】Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ及びＮｂから選ばれる金属を４
０重量％以上含む第一溶射粉末をＴｉ系母材表面に溶射
して下地層を形成し、下地層表面にＣｏ系金属及びＮｉ
系金属より選ばれる金属を含む第二溶射粉末を溶射して
表面層を形成することを特徴とする。Ｍｏなどは比熱が
小さいので母材に到達した時の溶着粒子温度が充分高
く、母材を溶融させて拡散層が形成され密着性が向上す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｔｉ（チタン）系合金
またはＴｉ系金属間化合物からなる構造部材の表面に、
溶射法により硬質皮膜を形成する方法に関する。
またはＴｉ系金属間化合物からなる構造部材の表面に、
溶射法により硬質皮膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車においては燃費向上の観点
から部品の軽量化が課題とされ、従来のＦｅ系材料に代
えてＴｉ系材料の使用が検討されている。このＴｉ系材
料としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４ＶなどのＴｉ系合金や、
ＴｉＡｌなどのＴｉ系金属間化合物などが知られ、二輪
車用エンジンコネクティングロッドなどへの利用が始ま
っている。
から部品の軽量化が課題とされ、従来のＦｅ系材料に代
えてＴｉ系材料の使用が検討されている。このＴｉ系材
料としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４ＶなどのＴｉ系合金や、
ＴｉＡｌなどのＴｉ系金属間化合物などが知られ、二輪
車用エンジンコネクティングロッドなどへの利用が始ま
っている。
【０００３】ところがＴｉ系材料は表面の耐磨耗性に劣
るという欠点を有しているため、そのまま摺動部材に使
用することは困難であり、何らかの方法で表面を改質す
る必要がある。表面処理技術においては、厚膜被覆が可
能なこと、被覆プロセスが単純で制御し易いこと、密着
強度が確保できること、などの理由から、表面改質の代
表的な手段として溶射法が広く用いられている。したが
ってＴｉ系材料の表面改質にも溶射法を利用することが
考えられ、例えば「HONDA R&D Tecnical Review,Vol 2,
1990」には二輪車用軽量チタンコンロッド表面にＭｏを
溶射する技術が開示されている。
るという欠点を有しているため、そのまま摺動部材に使
用することは困難であり、何らかの方法で表面を改質す
る必要がある。表面処理技術においては、厚膜被覆が可
能なこと、被覆プロセスが単純で制御し易いこと、密着
強度が確保できること、などの理由から、表面改質の代
表的な手段として溶射法が広く用いられている。したが
ってＴｉ系材料の表面改質にも溶射法を利用することが
考えられ、例えば「HONDA R&D Tecnical Review,Vol 2,
1990」には二輪車用軽量チタンコンロッド表面にＭｏを
溶射する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】自動車用構造部材のな
かには、例えばエンジンバルブフェース部などのように
特に高い硬度が要求されるものがある。このような部材
をＴｉ系材料から形成した場合には、表面に上記Ｍｏな
どより更に硬質で耐磨耗性に優れた皮膜を形成する必要
がある。このような皮膜形成材料としては、Ｎｉ系合金
やＣｏ系合金が知られている。
かには、例えばエンジンバルブフェース部などのように
特に高い硬度が要求されるものがある。このような部材
をＴｉ系材料から形成した場合には、表面に上記Ｍｏな
どより更に硬質で耐磨耗性に優れた皮膜を形成する必要
がある。このような皮膜形成材料としては、Ｎｉ系合金
やＣｏ系合金が知られている。
【０００５】ところがＮｉ系合金やＣｏ系合金の粉末を
用いて形成された溶射皮膜は、Ｔｉ系母材に対する密着
強度が低いという不具合があった。この原因は、Ｔｉ系
母材表面に生じる酸化物に起因するものと考えられてい
る。すなわち溶射前の予熱時の熱や、溶射時の溶着粒子
から供給される熱によってＴｉ系母材表面が酸化され、
その酸化物が溶射皮膜の密着性を阻害しているのであ
る。
用いて形成された溶射皮膜は、Ｔｉ系母材に対する密着
強度が低いという不具合があった。この原因は、Ｔｉ系
母材表面に生じる酸化物に起因するものと考えられてい
る。すなわち溶射前の予熱時の熱や、溶射時の溶着粒子
から供給される熱によってＴｉ系母材表面が酸化され、
その酸化物が溶射皮膜の密着性を阻害しているのであ
る。
【０００６】なお、アルミ系母材や鉄系母材の場合に
は、同じようにＮｉ系合金やＣｏ系合金の粉末を溶射し
てもさほど密着性が低下しない。これは後述するよう
に、Ｔｉ系母材は非常に活性な材料であるために、アル
ミ系母材や鉄系母材に比べて形成される酸化物皮膜の厚
さが厚く、かつ緻密であるため密着性が著しく阻害され
るからであると考えられている。
は、同じようにＮｉ系合金やＣｏ系合金の粉末を溶射し
てもさほど密着性が低下しない。これは後述するよう
に、Ｔｉ系母材は非常に活性な材料であるために、アル
ミ系母材や鉄系母材に比べて形成される酸化物皮膜の厚
さが厚く、かつ緻密であるため密着性が著しく阻害され
るからであると考えられている。
【０００７】酸化物皮膜の生成を防止するには、溶射工
程を減圧下などの非酸化性雰囲気下で行えばよい。しか
しながらそのような条件下では、溶射母材を密閉された
溶射室内に配置して溶射する必要があり、生産効率が低
下してコストの上昇を招くため好ましくない。本発明は
このような事情に鑑みてなされたものであり、Ｎｉ系合
金やＣｏ系合金からなり耐磨耗性に優れた硬質の溶射皮
膜をＴｉ系母材表面に大気雰囲気下で形成する場合にお
いても、溶射皮膜とＴｉ系母材との密着性を向上させる
ことを目的とする。
程を減圧下などの非酸化性雰囲気下で行えばよい。しか
しながらそのような条件下では、溶射母材を密閉された
溶射室内に配置して溶射する必要があり、生産効率が低
下してコストの上昇を招くため好ましくない。本発明は
このような事情に鑑みてなされたものであり、Ｎｉ系合
金やＣｏ系合金からなり耐磨耗性に優れた硬質の溶射皮
膜をＴｉ系母材表面に大気雰囲気下で形成する場合にお
いても、溶射皮膜とＴｉ系母材との密着性を向上させる
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のＴｉ系母材への硬質皮膜形成方法は、Ｍｏ，Ｗ，Ｔ
ａ及びＮｂから選ばれる金属を４０重量％以上含む第一
溶射粉末をＴｉ系母材表面に溶射して下地層を形成する
第一溶射工程と、下地層表面にＣｏ系金属及びＮｉ系金
属より選ばれる金属を含む第二溶射粉末を溶射して表面
層を形成する第二溶射工程と、からなることを特徴とす
る。
明のＴｉ系母材への硬質皮膜形成方法は、Ｍｏ，Ｗ，Ｔ
ａ及びＮｂから選ばれる金属を４０重量％以上含む第一
溶射粉末をＴｉ系母材表面に溶射して下地層を形成する
第一溶射工程と、下地層表面にＣｏ系金属及びＮｉ系金
属より選ばれる金属を含む第二溶射粉末を溶射して表面
層を形成する第二溶射工程と、からなることを特徴とす
る。
【０００９】Ｔｉ系母材には、Ｔｉ系合金及びＴｉ系金
属間化合物のどちらも利用できる。また第一溶射粉末
は、Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ及びＮｂから選ばれる金属を単独で
あるいは複数種類混合して用いることができる。また他
の粉末と混合して用いることもできるが、上記元素から
選ばれた金属の粉末が４０重量％以上含有されている必
要がある。上記金属の含有量が４０重量％に満たない
と、溶射層と母材との密着強度が低下するようになる。
なお第一溶射粉末中には、第二溶射粉末と同種のＮｉま
たはＣｏ系金属粉末を混合して用いることが望ましい。
これにより溶射皮膜と母材との密着性を一層向上させる
ことができる。
属間化合物のどちらも利用できる。また第一溶射粉末
は、Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ及びＮｂから選ばれる金属を単独で
あるいは複数種類混合して用いることができる。また他
の粉末と混合して用いることもできるが、上記元素から
選ばれた金属の粉末が４０重量％以上含有されている必
要がある。上記金属の含有量が４０重量％に満たない
と、溶射層と母材との密着強度が低下するようになる。
なお第一溶射粉末中には、第二溶射粉末と同種のＮｉま
たはＣｏ系金属粉末を混合して用いることが望ましい。
これにより溶射皮膜と母材との密着性を一層向上させる
ことができる。
【００１０】第二溶射粉末としては、Ｎｉ系合金やＣｏ
系合金が用いられる。どちらか一方でもよいし、両方を
混合して用いることもできる。
系合金が用いられる。どちらか一方でもよいし、両方を
混合して用いることもできる。
【００１１】
【作用】Ｔｉ系母材表面に溶射するに先立ち、通常はＴ
ｉ系母材の予熱が行われる。ところが、Ｔｉ系合金及び
Ｔｉ系金属間化合物は、非常に活性な材料である。その
ため予熱中にも表面の酸化が生じる。図３に予熱温度と
酸化膜厚さとの関係を示すように、Ｔｉ系母材はＡｌ−
Ｓｉ合金やＦｅ−Ｃ合金のような他の合金に比べて活性
が高く、予熱温度が上昇するにつれて急激に酸化膜の膜
厚が厚くなっている。
ｉ系母材の予熱が行われる。ところが、Ｔｉ系合金及び
Ｔｉ系金属間化合物は、非常に活性な材料である。その
ため予熱中にも表面の酸化が生じる。図３に予熱温度と
酸化膜厚さとの関係を示すように、Ｔｉ系母材はＡｌ−
Ｓｉ合金やＦｅ−Ｃ合金のような他の合金に比べて活性
が高く、予熱温度が上昇するにつれて急激に酸化膜の膜
厚が厚くなっている。
【００１２】ところで溶射における溶射粒子と母材との
接合機構は、溶着時の母材溶融による拡散接合と考えら
れる。しかしＴｉ系母材の場合には上記したように酸化
膜が厚く、溶射粒子と母材との間に拡散層を形成するた
めには酸化膜をも溶融させる必要がある。Ｔｉ系母材の
場合は、その酸化膜の成分はＴｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 など
であり、これらの融点は1840℃、2050℃である。つま
り、溶射粒子の温度がほぼ2000℃を超えないと拡散層の
生成が困難である。ただＦｅ系母材などでは酸化膜が微
小であるために、通常の溶射法であっても母材は溶射粒
子から熱を受けて微量ながらも溶融し、その部分に拡散
層が生じることにより密着性が良い。
接合機構は、溶着時の母材溶融による拡散接合と考えら
れる。しかしＴｉ系母材の場合には上記したように酸化
膜が厚く、溶射粒子と母材との間に拡散層を形成するた
めには酸化膜をも溶融させる必要がある。Ｔｉ系母材の
場合は、その酸化膜の成分はＴｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 など
であり、これらの融点は1840℃、2050℃である。つま
り、溶射粒子の温度がほぼ2000℃を超えないと拡散層の
生成が困難である。ただＦｅ系母材などでは酸化膜が微
小であるために、通常の溶射法であっても母材は溶射粒
子から熱を受けて微量ながらも溶融し、その部分に拡散
層が生じることにより密着性が良い。
【００１３】そこで本発明のＴｉ系母材への硬質皮膜形
成方法では、先ずＭｏ，Ｗ，Ｔａ及びＮｂから選ばれる
金属粉末を含む第一溶射粉末が溶射される。これらの金
属は比熱が０．１ｃａｌ／ｇ℃以下と低いために、第一
溶射粉末は溶射炎に噴出された後温度が急激に上昇し、
高温火炎域での滞留時間内に2000℃以上となって母材に
到達する。図４に示すように、Ｗ，Ｍｏなどの比熱が
０．１ｃａｌ／ｇ℃以下の金属粉末は、溶射距離１００
ｍｍでは母材に到達時の粒子温度が2000℃以上であり、
Ｆｅ，Ａｌなどに比べて極めて高いことがわかる。した
がって溶射粒子の熱により母材が溶融し、第一溶射粉末
から形成された下地層とＴｉ系母材との間には拡散層が
形成される。この拡散層により、下地層と母材との密着
性は極めて良好である。
成方法では、先ずＭｏ，Ｗ，Ｔａ及びＮｂから選ばれる
金属粉末を含む第一溶射粉末が溶射される。これらの金
属は比熱が０．１ｃａｌ／ｇ℃以下と低いために、第一
溶射粉末は溶射炎に噴出された後温度が急激に上昇し、
高温火炎域での滞留時間内に2000℃以上となって母材に
到達する。図４に示すように、Ｗ，Ｍｏなどの比熱が
０．１ｃａｌ／ｇ℃以下の金属粉末は、溶射距離１００
ｍｍでは母材に到達時の粒子温度が2000℃以上であり、
Ｆｅ，Ａｌなどに比べて極めて高いことがわかる。した
がって溶射粒子の熱により母材が溶融し、第一溶射粉末
から形成された下地層とＴｉ系母材との間には拡散層が
形成される。この拡散層により、下地層と母材との密着
性は極めて良好である。
【００１４】図５に、各種金属粉末をＴｉ合金母材に溶
射距離１００ｍｍで溶射したときの溶着粒子温度と粉末
の比熱との関係を示す。また図６に得られた溶射層の密
着強度と金属粉末の比熱との関係を示す。これらの図よ
り、比熱が０．１ｃａｌ／ｇ℃を超えると溶着粒子温度
が2000℃以下となり、密着強度もそれに対応して極端に
低下していることがわかる。
射距離１００ｍｍで溶射したときの溶着粒子温度と粉末
の比熱との関係を示す。また図６に得られた溶射層の密
着強度と金属粉末の比熱との関係を示す。これらの図よ
り、比熱が０．１ｃａｌ／ｇ℃を超えると溶着粒子温度
が2000℃以下となり、密着強度もそれに対応して極端に
低下していることがわかる。
【００１５】なお、溶射距離を短くすることにより母材
へ到達時の溶射粒子の温度を上昇させることもできる
が、溶射距離が１００ｍｍより小さくなると溶射火炎に
よる母材の溶損が生じるようになる。そして次に、下地
層表面に第二溶射粉末が溶射される。下地層表面にはＴ
ｉは含まれていないので、形成される酸化膜は微小であ
る。したがって母材は溶射粒子から熱を受けて微量なが
らも溶融し、その部分に拡散層が生じることにより下地
層と表面層との間には拡散層が形成され、良好な密着性
が得られる。
へ到達時の溶射粒子の温度を上昇させることもできる
が、溶射距離が１００ｍｍより小さくなると溶射火炎に
よる母材の溶損が生じるようになる。そして次に、下地
層表面に第二溶射粉末が溶射される。下地層表面にはＴ
ｉは含まれていないので、形成される酸化膜は微小であ
る。したがって母材は溶射粒子から熱を受けて微量なが
らも溶融し、その部分に拡散層が生じることにより下地
層と表面層との間には拡散層が形成され、良好な密着性
が得られる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）予めショットブラスト処理されたＴｉＡｌ
金属間化合物製母材を２５０℃に予熱した。 ＜第一溶射工程＞次に、粒度１０〜７０μｍのＭｏ粉末
７５重量％と、粒度１０〜７０μｍのＮｉ−２０Ｃｒ−
５Ａｌ（重量比）合金粉末２５重量％とがＶ型混粉機で
混合された第一溶射粉末を用意し、大気雰囲気下でプラ
ズマ溶射法にて上記母材表面に溶射距離１００ｍｍで溶
射して厚さ０．１ｍｍの下地層を形成した。 ＜第二溶射工程＞次に粒度１０〜５０μｍのＮｉ−２０
Ｃｒ（重量比）合金粉末を用意し、大気雰囲気下にて高
速ガス溶射装置（ＨＶＯＦ溶射）を用いて、上記下地層
表面に溶射距離１００ｍｍで溶射し厚さ０．３ｍｍの表
面層を形成した。
金属間化合物製母材を２５０℃に予熱した。 ＜第一溶射工程＞次に、粒度１０〜７０μｍのＭｏ粉末
７５重量％と、粒度１０〜７０μｍのＮｉ−２０Ｃｒ−
５Ａｌ（重量比）合金粉末２５重量％とがＶ型混粉機で
混合された第一溶射粉末を用意し、大気雰囲気下でプラ
ズマ溶射法にて上記母材表面に溶射距離１００ｍｍで溶
射して厚さ０．１ｍｍの下地層を形成した。 ＜第二溶射工程＞次に粒度１０〜５０μｍのＮｉ−２０
Ｃｒ（重量比）合金粉末を用意し、大気雰囲気下にて高
速ガス溶射装置（ＨＶＯＦ溶射）を用いて、上記下地層
表面に溶射距離１００ｍｍで溶射し厚さ０．３ｍｍの表
面層を形成した。
【００１７】上記により形成された溶射層を切断し、断
面組織を光学顕微鏡で観察した。その模式図を図１に、
その写真図を図２に示す。この溶射層は、母材１表面に
形成された下地層２と、下地層２表面に形成された表面
層３とからなる二層構造となっている。図２より、下地
層２と母材１との界面には亀裂などの不具合は認められ
ず、良好な密着状態であることがわかる。また下地層２
と表面層３との界面にも亀裂などの不具合は認められな
い。
面組織を光学顕微鏡で観察した。その模式図を図１に、
その写真図を図２に示す。この溶射層は、母材１表面に
形成された下地層２と、下地層２表面に形成された表面
層３とからなる二層構造となっている。図２より、下地
層２と母材１との界面には亀裂などの不具合は認められ
ず、良好な密着状態であることがわかる。また下地層２
と表面層３との界面にも亀裂などの不具合は認められな
い。
【００１８】上記溶射層をもつ母材について、溶射層の
密着強度を剪断密着強度測定方法にて測定した。その結
果密着強度は約５０ＭＰａであり、自動車用部品として
充分使用に耐え得る値を示した。また上記溶射層の組成
をＥＰＭＡ分析にて調査した。その結果、下地層２の１
成分であるＭｏ粒子と母材１との間にＭｏ−Ｔｉ合金か
らなる拡散層が約１０μｍの厚さで生成していた。ま
た、下地層２のもう一つの成分であるＮｉ−２０Ｃｒ−
５Ａｌ合金粒子と母材との間にも、ＮｉＴｉからなる拡
散層が厚さ約１０μｍで生成していた。本実施例では、
これらの拡散層により密着強度が増強されたものと考え
られる。 （実施例２）予めショットブラスト処理されたＴｉ合金
（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）製エンジンバルブを母材とし、
そのバルブフェース部に実施例１と同様に溶射層を形成
した。それぞれの溶射粉末の種類、溶射条件等は実施例
１と同様である。
密着強度を剪断密着強度測定方法にて測定した。その結
果密着強度は約５０ＭＰａであり、自動車用部品として
充分使用に耐え得る値を示した。また上記溶射層の組成
をＥＰＭＡ分析にて調査した。その結果、下地層２の１
成分であるＭｏ粒子と母材１との間にＭｏ−Ｔｉ合金か
らなる拡散層が約１０μｍの厚さで生成していた。ま
た、下地層２のもう一つの成分であるＮｉ−２０Ｃｒ−
５Ａｌ合金粒子と母材との間にも、ＮｉＴｉからなる拡
散層が厚さ約１０μｍで生成していた。本実施例では、
これらの拡散層により密着強度が増強されたものと考え
られる。 （実施例２）予めショットブラスト処理されたＴｉ合金
（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）製エンジンバルブを母材とし、
そのバルブフェース部に実施例１と同様に溶射層を形成
した。それぞれの溶射粉末の種類、溶射条件等は実施例
１と同様である。
【００１９】得られたエンジンバルブを３０００ｃｃ、
８気筒のエンジンに組み込み、〔過吸気圧６５０ｍｍＨ
ｇでの４００ｒｐｍ全負荷運転６分〕→〔アイドリング
１分〕→〔停止６分〕→〔アイドリング１分〕を１サイ
クルとし、このサイクルを繰り返す耐久試験を行い、時
間を追って溶射層の状態を観察した。結果を表１に示
す。 （比較例１）実施例２と同一の母材を用い、第一溶射粉
末として粒径１０〜７０μｍのＮｉ−２０Ｃｒ−５Ａｌ
合金粉末のみを用いたこと以外は実施例１と同様にして
溶射層を形成した。得られたエンジンバルブについて実
施例２と同様にして耐久試験を行い、結果を表１に示
す。
８気筒のエンジンに組み込み、〔過吸気圧６５０ｍｍＨ
ｇでの４００ｒｐｍ全負荷運転６分〕→〔アイドリング
１分〕→〔停止６分〕→〔アイドリング１分〕を１サイ
クルとし、このサイクルを繰り返す耐久試験を行い、時
間を追って溶射層の状態を観察した。結果を表１に示
す。 （比較例１）実施例２と同一の母材を用い、第一溶射粉
末として粒径１０〜７０μｍのＮｉ−２０Ｃｒ−５Ａｌ
合金粉末のみを用いたこと以外は実施例１と同様にして
溶射層を形成した。得られたエンジンバルブについて実
施例２と同様にして耐久試験を行い、結果を表１に示
す。
【００２０】
【表１】 表１より、比較例１で形成された溶射層は５０時間の耐
久試験で溶射層に亀裂や剥離が生じたのに対し、実施例
２で形成された溶射層は５００時間経過後にも異常がみ
られない。この違いは第一溶射粉末の種類の差に基づく
ものであり、実施例２では比熱の小さいＭｏ粉末を用い
ることにより密着性が向上していることが明らかであ
る。
久試験で溶射層に亀裂や剥離が生じたのに対し、実施例
２で形成された溶射層は５００時間経過後にも異常がみ
られない。この違いは第一溶射粉末の種類の差に基づく
ものであり、実施例２では比熱の小さいＭｏ粉末を用い
ることにより密着性が向上していることが明らかであ
る。
【００２１】次に第一溶射粉末中のＭｏ含有率を変化さ
せ、実施例２と同様に溶射層を形成し、Ｍｏ含有率と密
着強度との関係を調査した。結果を図７に示す。図７よ
りＭｏ含有率が大きくなるほど密着強度が上昇し、４０
重量％以上で特に効果が著しいことがわかる。なお、Ｍ
ｏが約８０重量％以上になると密着強度が若干低下して
いるが、これはＭｏ自体の皮膜強度が小さいことによる
ものである。 （実施例３）予めショットブラスト処理されたＴｉ系合
金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）製テストピースに対し、粒度
１０〜７０μｍのＭｏ粉末が７５重量％と粒度１０〜７
０μｍのＮｉ−２０Ｃｒ合金粉末２５重量％とからなる
第一溶射粉末を用いたこと、及び第二溶射粉末として粒
度１０〜７０μｍのＮｉ系合金（Ｎｉ−２０Ｃｒ−０．
３Ａｌ−０．５Ｔｉ）粉末を用いたこと以外は実施例１
と同様にして溶射層を形成した。下地層及び表面層の厚
さは、それぞれ０．３ｍｍである。
せ、実施例２と同様に溶射層を形成し、Ｍｏ含有率と密
着強度との関係を調査した。結果を図７に示す。図７よ
りＭｏ含有率が大きくなるほど密着強度が上昇し、４０
重量％以上で特に効果が著しいことがわかる。なお、Ｍ
ｏが約８０重量％以上になると密着強度が若干低下して
いるが、これはＭｏ自体の皮膜強度が小さいことによる
ものである。 （実施例３）予めショットブラスト処理されたＴｉ系合
金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）製テストピースに対し、粒度
１０〜７０μｍのＭｏ粉末が７５重量％と粒度１０〜７
０μｍのＮｉ−２０Ｃｒ合金粉末２５重量％とからなる
第一溶射粉末を用いたこと、及び第二溶射粉末として粒
度１０〜７０μｍのＮｉ系合金（Ｎｉ−２０Ｃｒ−０．
３Ａｌ−０．５Ｔｉ）粉末を用いたこと以外は実施例１
と同様にして溶射層を形成した。下地層及び表面層の厚
さは、それぞれ０．３ｍｍである。
【００２２】得られたテストピースについて図８に示す
条件で耐磨耗試験を行い、その磨耗量を測定した。また
実施例１と同様に密着強度を測定した。それぞれの結果
を図９に示す。なお、下地層を設けず上記の第二溶射粉
末から表面層だけを形成したものも作製し、その密着強
度を合わせて図９に示す。 （実施例４）第二溶射粉末として、粒度１０〜７０μｍ
のＣｏ系合金（Ｃｏ−３０Ｃｒ−５Ｗ）粉末を用いたこ
と以外は実施例３と同様である。そして同様に試験を行
い結果を図９に示す。 （比較例２）第二溶射粉末として、粒度１０〜７０μｍ
の炭素鋼（Ｆｅ−０．８Ｃ）粉末を用いたこと以外は実
施例３と同様である。そして同様に試験を行い結果を図
９に示す。 （比較例３）第二溶射粉末として、粒度１０〜７０μｍ
のＷＣ−１７Ｃｏ合金粉末を用いたこと以外は実施例３
と同様である。そして同様に試験を行い結果を図９に示
す。 （比較例４）第二溶射工程を行わなかったこと以外は実
施例３と同様である。そして同様に試験を行い結果を図
９に示す。 （評価）図９より、下地層のみの比較例４は、無処理品
（母材のみ）に比べて耐磨耗性は向上しているが、実施
例３，４には及ばない。また比較例２，３では表面層を
形成しているにもかかわらず、比較例４より耐磨耗性が
低下している。一方、実施例３，４は優れた耐磨耗性を
示している。
条件で耐磨耗試験を行い、その磨耗量を測定した。また
実施例１と同様に密着強度を測定した。それぞれの結果
を図９に示す。なお、下地層を設けず上記の第二溶射粉
末から表面層だけを形成したものも作製し、その密着強
度を合わせて図９に示す。 （実施例４）第二溶射粉末として、粒度１０〜７０μｍ
のＣｏ系合金（Ｃｏ−３０Ｃｒ−５Ｗ）粉末を用いたこ
と以外は実施例３と同様である。そして同様に試験を行
い結果を図９に示す。 （比較例２）第二溶射粉末として、粒度１０〜７０μｍ
の炭素鋼（Ｆｅ−０．８Ｃ）粉末を用いたこと以外は実
施例３と同様である。そして同様に試験を行い結果を図
９に示す。 （比較例３）第二溶射粉末として、粒度１０〜７０μｍ
のＷＣ−１７Ｃｏ合金粉末を用いたこと以外は実施例３
と同様である。そして同様に試験を行い結果を図９に示
す。 （比較例４）第二溶射工程を行わなかったこと以外は実
施例３と同様である。そして同様に試験を行い結果を図
９に示す。 （評価）図９より、下地層のみの比較例４は、無処理品
（母材のみ）に比べて耐磨耗性は向上しているが、実施
例３，４には及ばない。また比較例２，３では表面層を
形成しているにもかかわらず、比較例４より耐磨耗性が
低下している。一方、実施例３，４は優れた耐磨耗性を
示している。
【００２３】また密着強度についてみると、下地層を設
けることにより密着強度が向上していることが明らかで
あり、中でも実施例３，４の下地層と表面層の組合せが
最適であって、５０ＭＰａ以上の密着強度を示してい
る。
けることにより密着強度が向上していることが明らかで
あり、中でも実施例３，４の下地層と表面層の組合せが
最適であって、５０ＭＰａ以上の密着強度を示してい
る。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の皮膜形成方
法によれば、大気中で溶射しても溶射層と母材との高い
密着強度が得られる。したがって減圧下など特殊な雰囲
気で溶射する必要がないので、生産性が向上し製造コス
トを低減できる。
法によれば、大気中で溶射しても溶射層と母材との高い
密着強度が得られる。したがって減圧下など特殊な雰囲
気で溶射する必要がないので、生産性が向上し製造コス
トを低減できる。
【図１】本発明の一実施例により得られた溶射層をもつ
母材の模式的断面図である。
母材の模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施例により得られた溶射層をもつ
母材の断面の結晶構造を示す顕微鏡写真である。
母材の断面の結晶構造を示す顕微鏡写真である。
【図３】各種金属の予熱温度と酸化膜膜厚との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】各種金属粉末の溶射距離と粒子温度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】各種金属粉末の比熱と溶着粒子温度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図６】各種金属粉末の比熱と密着強度との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図７】金属粉末中のＭｏ含有率と密着強度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図８】耐磨耗試験条件の説明図である。
【図９】実施例及び比較例の試験結果を示す棒グラフで
ある。
ある。
１：母材 ２：下地層 ３：表
面層
面層
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ及びＮｂから選ばれる金
属を４０重量％以上含む第一溶射粉末をＴｉ系母材表面
に溶射して下地層を形成する第一溶射工程と、 該下地層表面にＣｏ系金属及びＮｉ系金属より選ばれる
金属を含む第二溶射粉末を溶射して表面層を形成する第
二溶射工程と、からなることを特徴とするＴｉ系母材へ
の硬質皮膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4034091A JPH05195190A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Ｔｉ系母材への硬質皮膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4034091A JPH05195190A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Ｔｉ系母材への硬質皮膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195190A true JPH05195190A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=12404606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4034091A Pending JPH05195190A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Ｔｉ系母材への硬質皮膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019524997A (ja) * | 2016-07-13 | 2019-09-05 | エリコン メテコ アクチェンゲゼルシャフト、ヴォーレン | 表面を予め活性化しないシリンダボアのコーティング |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP4034091A patent/JPH05195190A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019524997A (ja) * | 2016-07-13 | 2019-09-05 | エリコン メテコ アクチェンゲゼルシャフト、ヴォーレン | 表面を予め活性化しないシリンダボアのコーティング |
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