JPH10193089A - 円筒部品内面のはんだ付け方法 - Google Patents
円筒部品内面のはんだ付け方法Info
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- JPH10193089A JPH10193089A JP595497A JP595497A JPH10193089A JP H10193089 A JPH10193089 A JP H10193089A JP 595497 A JP595497 A JP 595497A JP 595497 A JP595497 A JP 595497A JP H10193089 A JPH10193089 A JP H10193089A
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- Coating With Molten Metal (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円筒部品の内面に均一かつ効率的にはんだ層
を形成させる円筒部品内面のはんだ付け方法を提供す
る。 【解決手段】 円筒部品1の内部にはんだ溶湯を充填
し、このはんだ溶湯に超音波を印加することにより円筒
部品1の内面にはんだ層を形成することによる。
を形成させる円筒部品内面のはんだ付け方法を提供す
る。 【解決手段】 円筒部品1の内部にはんだ溶湯を充填
し、このはんだ溶湯に超音波を印加することにより円筒
部品1の内面にはんだ層を形成することによる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン用シリン
ダーブロック等の円筒部品の内面にはんだ層を形成させ
る超音波はんだ付け方法に関する。
ダーブロック等の円筒部品の内面にはんだ層を形成させ
る超音波はんだ付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アルミニウム製部品の表面にはん
だ層を形成させる方法として、超音波を印加して部品表
面に有する酸化膜を破壊し、はんだ層を形成させる超音
波はんだ付け法が知られている。この超音波はんだ付け
法には、代表的なものとして2つの方法がある。第1の
方法は、浸漬法であり、図4に示すように溶融したはん
だ浴101中にアルミニウム部品102を浸漬し、発振
器103を備えた超音波振動子104から振動板105
を介して、はんだ浴101中に超音波を印加してはんだ
層106を形成させる方法である。第2の方法は、はん
だごてによる方法であり、図5に示すように、発振器1
07を介して超音波振動子108を取り付けたはんだご
て109を用い、こて先の超音波ホーン110を通じて
超音波を印加し、部品表面111にはんだ層112を形
成させる方法である。
だ層を形成させる方法として、超音波を印加して部品表
面に有する酸化膜を破壊し、はんだ層を形成させる超音
波はんだ付け法が知られている。この超音波はんだ付け
法には、代表的なものとして2つの方法がある。第1の
方法は、浸漬法であり、図4に示すように溶融したはん
だ浴101中にアルミニウム部品102を浸漬し、発振
器103を備えた超音波振動子104から振動板105
を介して、はんだ浴101中に超音波を印加してはんだ
層106を形成させる方法である。第2の方法は、はん
だごてによる方法であり、図5に示すように、発振器1
07を介して超音波振動子108を取り付けたはんだご
て109を用い、こて先の超音波ホーン110を通じて
超音波を印加し、部品表面111にはんだ層112を形
成させる方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示すように、径の異なる2本のアルミニウムパイプ11
3,114を嵌合し接合するために、事前に径の大きい
アルミニウムパイプ114の内面115にはんだ層11
6を形成させたり、また、図7に示すように、アルミニ
ウム製シリンダーライナー117の内面118に、耐摩
耗性向上を目的とした溶射被膜119を形成する前処理
としてはんだ層120を形成させたりという円筒部品の
内面のはんだ付けを行う場合、従来の超音波はんだ付け
法では、以下に示す問題点が生じた。
示すように、径の異なる2本のアルミニウムパイプ11
3,114を嵌合し接合するために、事前に径の大きい
アルミニウムパイプ114の内面115にはんだ層11
6を形成させたり、また、図7に示すように、アルミニ
ウム製シリンダーライナー117の内面118に、耐摩
耗性向上を目的とした溶射被膜119を形成する前処理
としてはんだ層120を形成させたりという円筒部品の
内面のはんだ付けを行う場合、従来の超音波はんだ付け
法では、以下に示す問題点が生じた。
【0004】1) 浸漬法では、図6に示すパイプ外周
面121のような不必要な部位にまではんだ層122が
形成されてしまうため、はんだの持出量が多くなり不経
済であった。また、不必要な部位にはんだ層が形成され
ないようにマスキングを行えば、コストの上昇を招い
た。 2) はんだごて109による方法では、円筒内面のよ
うな曲面に、均一かつ迅速にはんだ層を形成させるのは
非常に困難であり、さらに円筒部品の直径が小さい場合
は、はんだごて109を入れることすら不可能の場合が
あった。
面121のような不必要な部位にまではんだ層122が
形成されてしまうため、はんだの持出量が多くなり不経
済であった。また、不必要な部位にはんだ層が形成され
ないようにマスキングを行えば、コストの上昇を招い
た。 2) はんだごて109による方法では、円筒内面のよ
うな曲面に、均一かつ迅速にはんだ層を形成させるのは
非常に困難であり、さらに円筒部品の直径が小さい場合
は、はんだごて109を入れることすら不可能の場合が
あった。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、円筒部品の内面に均一かつ効率的にはんだ層を形成
させる円筒部品内面のはんだ付け方法を提供することに
ある。
で、円筒部品の内面に均一かつ効率的にはんだ層を形成
させる円筒部品内面のはんだ付け方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を解
決するためになされたものであり、その要旨は、円筒部
品の内部にはんだ溶湯を充填し、このはんだ溶湯に超音
波を印加することにより円筒部品の内面にはんだ層を形
成することにある。
決するためになされたものであり、その要旨は、円筒部
品の内部にはんだ溶湯を充填し、このはんだ溶湯に超音
波を印加することにより円筒部品の内面にはんだ層を形
成することにある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら、本発
明に係る円筒部品内面のはんだ付け方法を詳細に説明す
る。図1は、Al合金製シリンダーブロックのライナー
内面に、耐摩耗性向上を目的とした溶射被膜形成のため
の前処理としてはんだ層を形成させる装置である。シリ
ンダーブロック1は、はんだ溶解炉2の上に上型3およ
び下型4,5,6によって固定される。油圧シリンダー
等(図示せず)により型の開閉やシリンダーブロック1
の固定が可能となっており、また、型の密閉性を高め
る。
明に係る円筒部品内面のはんだ付け方法を詳細に説明す
る。図1は、Al合金製シリンダーブロックのライナー
内面に、耐摩耗性向上を目的とした溶射被膜形成のため
の前処理としてはんだ層を形成させる装置である。シリ
ンダーブロック1は、はんだ溶解炉2の上に上型3およ
び下型4,5,6によって固定される。油圧シリンダー
等(図示せず)により型の開閉やシリンダーブロック1
の固定が可能となっており、また、型の密閉性を高め
る。
【0008】はんだ層形成に用いるはんだは、Zn−A
l系、Sn−Zn系、Cd−Sn系、Zn−Cd系等の
アルミニウム用はんだのいずれも使用可能である。しか
し、Cdを含有するものは公害のおそれがあり、Sn−
Zn系は強度および耐熱性が劣る。このため、シリンダ
ーブロック1に用いるには、強度および耐熱性に優れる
Zn−Al系はんだが望ましい。Zn−Al系はんだ
は、95%Zn−5%Alの合金組成を有し、融点が3
82℃、引張強度が200MPaと耐熱性および機械的
性質に優れている。また、Zn中へのAl固溶度が高い
ため、ZnとAlは合金化反応が生じやすく、はんだ層
のAl表面への密着度が非常に高いという特性を有して
いる。
l系、Sn−Zn系、Cd−Sn系、Zn−Cd系等の
アルミニウム用はんだのいずれも使用可能である。しか
し、Cdを含有するものは公害のおそれがあり、Sn−
Zn系は強度および耐熱性が劣る。このため、シリンダ
ーブロック1に用いるには、強度および耐熱性に優れる
Zn−Al系はんだが望ましい。Zn−Al系はんだ
は、95%Zn−5%Alの合金組成を有し、融点が3
82℃、引張強度が200MPaと耐熱性および機械的
性質に優れている。また、Zn中へのAl固溶度が高い
ため、ZnとAlは合金化反応が生じやすく、はんだ層
のAl表面への密着度が非常に高いという特性を有して
いる。
【0009】はんだは、金型直下のはんだ溶解炉2にて
溶解、保持されるが、Zn−Al系はんだを用いる場
合、融点は382℃であるが、溶湯の流動性を高めるた
め400〜430℃にて、さらに好ましくは420℃±
5℃に溶解、保持するのが好ましい。400℃以未満で
は湯の流動性が悪く、430℃を超えるとはんだの酸化
による消耗が激しくなるからである。
溶解、保持されるが、Zn−Al系はんだを用いる場
合、融点は382℃であるが、溶湯の流動性を高めるた
め400〜430℃にて、さらに好ましくは420℃±
5℃に溶解、保持するのが好ましい。400℃以未満で
は湯の流動性が悪く、430℃を超えるとはんだの酸化
による消耗が激しくなるからである。
【0010】溶解炉にて溶解、保持されたはんだ溶湯表
面に圧縮空気または不活性ガスによって圧力を加える
と、はんだ溶解炉2は密閉されているため、はんだ溶湯
中に浸漬しているストーク7を通ってはんだ溶湯は上昇
し、ライナー内面の空隙に溶湯が充填される。このと
き、はんだ溶湯に加える圧力は、0.01〜0.05M
Paが好ましく、この範囲の圧力であればはんだ溶湯は
乱流とならずに静かに充填され、はんだ溶湯表面の酸化
膜を巻き込むことは少ない。そして、充填したはんだが
超音波印加前にライナー内面にて凝固するのを防ぐた
め、ライナーをはんだ溶解温度と同じ温度に予熱する。
また、加圧によらず、減圧によって湯面を上昇させても
同様の効果が得られる。
面に圧縮空気または不活性ガスによって圧力を加える
と、はんだ溶解炉2は密閉されているため、はんだ溶湯
中に浸漬しているストーク7を通ってはんだ溶湯は上昇
し、ライナー内面の空隙に溶湯が充填される。このと
き、はんだ溶湯に加える圧力は、0.01〜0.05M
Paが好ましく、この範囲の圧力であればはんだ溶湯は
乱流とならずに静かに充填され、はんだ溶湯表面の酸化
膜を巻き込むことは少ない。そして、充填したはんだが
超音波印加前にライナー内面にて凝固するのを防ぐた
め、ライナーをはんだ溶解温度と同じ温度に予熱する。
また、加圧によらず、減圧によって湯面を上昇させても
同様の効果が得られる。
【0011】空隙内にはんだが充填されたのち、ライナ
ー内に配置されてはんだ溶湯中に浸漬している超音波ホ
ーン8よりはんだ溶湯に超音波を印加する。印加する超
音波の周波数、出力、時間は、ワークの形状や大きさな
どの因子によって多少の差異はあるが、周波数15〜2
0kHz、出力100〜4000W、時間1〜10秒間
が好ましく、この条件内で超音波を印加すれば、良好な
はんだ層の形成をおこなうことができる。
ー内に配置されてはんだ溶湯中に浸漬している超音波ホ
ーン8よりはんだ溶湯に超音波を印加する。印加する超
音波の周波数、出力、時間は、ワークの形状や大きさな
どの因子によって多少の差異はあるが、周波数15〜2
0kHz、出力100〜4000W、時間1〜10秒間
が好ましく、この条件内で超音波を印加すれば、良好な
はんだ層の形成をおこなうことができる。
【0012】超音波ホーン8の位置としては、ライナー
の内面へ均一にはんだ層を形成させるため、図2および
図3に示すように、ライナーの中心軸に配置することが
好ましい。このことにより、超音波ホーン8とライナー
間の距離が均一となり、ライナー内面に加えられるエネ
ルギーが均一となるため、はんだ層の厚さが均一とな
る。また、はんだ溶湯に直接超音波を印加するため、出
力を低く抑えることができる。円筒部品全体に超音波を
印加してもはんだ層の形成は可能であるが、はんだ溶湯
に直接超音波が印加されないため、中心軸にホーンを配
置する場合と比較してより大きな超音波出力が必要とな
る。さらに、ワークが振動するため、上型と下型の間で
の気密性が保たれなくなり、はんだ溶湯が漏れてしまう
おそれがある。したがって、円筒部品の中心軸に超音波
ホーン8を配置するのが最も好ましい。
の内面へ均一にはんだ層を形成させるため、図2および
図3に示すように、ライナーの中心軸に配置することが
好ましい。このことにより、超音波ホーン8とライナー
間の距離が均一となり、ライナー内面に加えられるエネ
ルギーが均一となるため、はんだ層の厚さが均一とな
る。また、はんだ溶湯に直接超音波を印加するため、出
力を低く抑えることができる。円筒部品全体に超音波を
印加してもはんだ層の形成は可能であるが、はんだ溶湯
に直接超音波が印加されないため、中心軸にホーンを配
置する場合と比較してより大きな超音波出力が必要とな
る。さらに、ワークが振動するため、上型と下型の間で
の気密性が保たれなくなり、はんだ溶湯が漏れてしまう
おそれがある。したがって、円筒部品の中心軸に超音波
ホーン8を配置するのが最も好ましい。
【0013】上記条件にて、はんだ溶湯に超音波を印加
することによって引き起こされるキャビテーションによ
り、Al製シリンダーブロック1のライナー表面の酸化
膜が破壊されて清浄な金属面が現れ、この新生面とはん
だ溶湯との間で合金化が生じ、強固なはんだ層が形成さ
れる。このはんだ層の厚さは、超音波の印加時間や出力
により制御することが可能であり、シリンダブロック1
のライナー内面のように溶射の前処理としてはんだ層を
形成させる場合は、10〜100μm程度である。
することによって引き起こされるキャビテーションによ
り、Al製シリンダーブロック1のライナー表面の酸化
膜が破壊されて清浄な金属面が現れ、この新生面とはん
だ溶湯との間で合金化が生じ、強固なはんだ層が形成さ
れる。このはんだ層の厚さは、超音波の印加時間や出力
により制御することが可能であり、シリンダブロック1
のライナー内面のように溶射の前処理としてはんだ層を
形成させる場合は、10〜100μm程度である。
【0014】超音波を印加してはんだ層の形成が終了し
たのちは、空気または不活性ガスによる加圧を解除すれ
ば、充填されていた余剰なはんだ溶湯は直ちに溶解炉中
に戻され、再び加熱されてはんだ層形成に用いられる。
上記手法によりシリンダーブロック1のライナー内面に
均一な厚さのはんだ層を効率的に形成させることがで
き、不必要な部位へのはんだ層形成を防止できる。耐摩
耗性向上のため、シリンダーブロック1のライナー内面
に、はんだ層の上から溶射被膜を形成するが、溶射被膜
の下地にはんだ層が存在するため、被膜の密着性が向上
する。
たのちは、空気または不活性ガスによる加圧を解除すれ
ば、充填されていた余剰なはんだ溶湯は直ちに溶解炉中
に戻され、再び加熱されてはんだ層形成に用いられる。
上記手法によりシリンダーブロック1のライナー内面に
均一な厚さのはんだ層を効率的に形成させることがで
き、不必要な部位へのはんだ層形成を防止できる。耐摩
耗性向上のため、シリンダーブロック1のライナー内面
に、はんだ層の上から溶射被膜を形成するが、溶射被膜
の下地にはんだ層が存在するため、被膜の密着性が向上
する。
【0015】実施例 ボア径が100.0mmで、ストローク寸法が82.0
mmで、アルミニウム合金鋳物であるAC4C(JIS
規格)製単気筒エンジンのシリンダーブロック1を42
0℃に予熱したのち、はんだ付け装置の金型内にセット
して、0.05MPaの空気圧をはんだ溶湯表面に加え
てシリンダーブロック1内の空隙にはんだ溶湯を充填し
た。はんだ層形成に用いたはんだは、融点が382℃
で、組成が95%Zn−5%Alの亜鉛はんだAHZ9
5A(JIS)である。
mmで、アルミニウム合金鋳物であるAC4C(JIS
規格)製単気筒エンジンのシリンダーブロック1を42
0℃に予熱したのち、はんだ付け装置の金型内にセット
して、0.05MPaの空気圧をはんだ溶湯表面に加え
てシリンダーブロック1内の空隙にはんだ溶湯を充填し
た。はんだ層形成に用いたはんだは、融点が382℃
で、組成が95%Zn−5%Alの亜鉛はんだAHZ9
5A(JIS)である。
【0016】溶湯が充填されると同時に、シリンダーブ
ロック1のライナー中心と同軸に配置された超音波ホー
ン8を溶湯に印加する。このとき、超音波の周波数は1
8.6kHz、出力は600W、印加時間は5秒間であ
る。超音波印加終了後、直ちに溶湯への加圧を停止する
ことにより、ライナー内に充填されていた溶湯はストー
ク7を通ってはんだ溶解炉2中に戻される。超音波を5
秒間印加することにより、ライナー内面に100μmの
均一な膜厚で亜鉛はんだ層が形成され、ライナー内面以
外の部位にははんだ層は全く形成されなかった。
ロック1のライナー中心と同軸に配置された超音波ホー
ン8を溶湯に印加する。このとき、超音波の周波数は1
8.6kHz、出力は600W、印加時間は5秒間であ
る。超音波印加終了後、直ちに溶湯への加圧を停止する
ことにより、ライナー内に充填されていた溶湯はストー
ク7を通ってはんだ溶解炉2中に戻される。超音波を5
秒間印加することにより、ライナー内面に100μmの
均一な膜厚で亜鉛はんだ層が形成され、ライナー内面以
外の部位にははんだ層は全く形成されなかった。
【0017】次いで、耐摩耗性向上のため、ライナー内
面に、はんだ層の上からFe−Cr被膜を溶射にて形成
した。溶射条件は、出力40kw、供給電流850A、
主動ガス(Ar)流量83l/min、粉末供給ガス
(Ar)流量13l/minであり、被膜厚さは200
μmであった。この溶射被膜の密着強さを測定したとこ
ろ50MPaであった。比較例としてはんだ層なしで、
溶射条件を上記同条件で溶射したものの密着強さは25
MPaであったため、溶射の下地処理としてはんだ層を
形成させることにより、密着強さが向上することがわか
った。
面に、はんだ層の上からFe−Cr被膜を溶射にて形成
した。溶射条件は、出力40kw、供給電流850A、
主動ガス(Ar)流量83l/min、粉末供給ガス
(Ar)流量13l/minであり、被膜厚さは200
μmであった。この溶射被膜の密着強さを測定したとこ
ろ50MPaであった。比較例としてはんだ層なしで、
溶射条件を上記同条件で溶射したものの密着強さは25
MPaであったため、溶射の下地処理としてはんだ層を
形成させることにより、密着強さが向上することがわか
った。
【0018】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る円筒部品
内面のはんだ付け方法によれば、次に示す利点が生じ
る。 (1) 円筒部品の内面にだけ湯面を上昇させて空隙には
んだを充填させるので、不必要な部位へのはんだ付着が
防止でき、かつ、はんだの持出量が低減できる。このた
め、部品の重量軽減と併せてコスト削減を図ることがで
きる。 (2) 円筒部品の中心軸に配置した超音波ホーンより溶
湯に超音波が印加されるため、均一な厚さで部品にはん
だ層を形成することができる。 (3) 円筒部品の下側より湯面を上昇させてはんだを充
填し、超音波を印加したのち圧力を解除すれば、余剰な
溶湯は直ちに排出されて溶解炉に戻る。このため、はん
だ付け作業を非常に効率的に行うことができる。
内面のはんだ付け方法によれば、次に示す利点が生じ
る。 (1) 円筒部品の内面にだけ湯面を上昇させて空隙には
んだを充填させるので、不必要な部位へのはんだ付着が
防止でき、かつ、はんだの持出量が低減できる。このた
め、部品の重量軽減と併せてコスト削減を図ることがで
きる。 (2) 円筒部品の中心軸に配置した超音波ホーンより溶
湯に超音波が印加されるため、均一な厚さで部品にはん
だ層を形成することができる。 (3) 円筒部品の下側より湯面を上昇させてはんだを充
填し、超音波を印加したのち圧力を解除すれば、余剰な
溶湯は直ちに排出されて溶解炉に戻る。このため、はん
だ付け作業を非常に効率的に行うことができる。
【図1】本発明に係る円筒部品内面へのはんだ付け装置
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図2】図1のII−II線による横断面図である。
【図3】図2のIII −III 線による縦断面図である。
【図4】従来の超音波はんだ付け装置を示す概略図であ
る。
る。
【図5】従来の超音波はんだ付け装置を示す概略図であ
る。
る。
【図6】径の異なる2つのパイプを嵌合、接合する状態
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図7】円筒部品内面のはんだ層の上から溶射を行う状
態を示す縦断面図である。
態を示す縦断面図である。
1 シリンダーブロック 2 はんだ溶解炉 3 上型 4 下型 5 下型 6 下型 7 ストーク 8 超音波ホーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23C 2/32 C23C 2/32 F02F 1/00 F02F 1/00 C // C23C 2/06 C23C 2/06 (72)発明者 宮井 研二 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 円筒部品の内部にはんだ溶湯を充填し、
このはんだ溶湯に超音波を印加することにより円筒部品
の内面にはんだ層を形成することを特徴とする円筒部品
内面のはんだ付け方法。 - 【請求項2】 上記円筒部品の下方からはんだ溶湯の湯
面を上昇させて、円筒部品の内部にはんだ溶湯を充填す
ることを特徴とする請求項1に記載の円筒部品内面のは
んだ付け方法。 - 【請求項3】 上記円筒部品の中心軸に超音波ホーンを
配置し、この超音波ホーンで超音波を印加することを特
徴とする請求項1または2に記載の円筒部品内面のはん
だ付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP595497A JPH10193089A (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | 円筒部品内面のはんだ付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP595497A JPH10193089A (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | 円筒部品内面のはんだ付け方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10193089A true JPH10193089A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=11625296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP595497A Pending JPH10193089A (ja) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | 円筒部品内面のはんだ付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10193089A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7453609B2 (en) | 2004-03-18 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Image color correction method and image forming apparatus |
| JP2016050358A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 住友金属鉱山株式会社 | 円筒形スパッタリングターゲットの製造方法 |
| JP2017008339A (ja) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 住友金属鉱山株式会社 | 円筒形スパッタリングターゲットの製造方法 |
| JP2017179534A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Jx金属株式会社 | ロウ材の塗布方法及び該方法によって得られた円筒形スパッタリングターゲット−バッキングチューブ組立体 |
| CN108031937A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-15 | 昆山万洲特种焊接有限公司 | 医用热针低压辅助式钎焊装置及方法 |
| CN118222962A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-06-21 | 京信通信技术(广州)有限公司 | 铝合金表面超声熔覆方法及超声熔覆装置 |
| CN120854697A (zh) * | 2025-07-18 | 2025-10-28 | 深圳大学 | 一种通过超声振压提升水系锌电池负极循环稳定性的方法 |
-
1997
- 1997-01-17 JP JP595497A patent/JPH10193089A/ja active Pending
Cited By (7)
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