JPS6238791A - Ｃｏ↓２レ−ザによる合金層の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウム合金材料の表面に合金層を形成
する方法に係り、更に詳細にはＣｏｐレーザを利用して
アルミニウム合金材料の表面に合金層を形成する方法に
係る。

従来の技術 アルミニウム合金の如き金属材料の表面部の耐食性、耐
熱性、耐摩耗性などを向上させる一つの手段として、こ
れらの性質を向上させる合金元素にて金属材料の表面部
を合金化させることが有効であることが知られており、
母材の表面に合金化材料を配置し、合金化材料及び母材
の表面部をレーザ、ＴＩＧアーク、電子ビームの如き高
密度エネルギ源にて加熱して溶融し、しかる後溶融部を
凝固させることにより合金層を形成することが従来より
試みられている。

発明が解決しようとする問題点 しかし上述の如き方法に於て、高密度エネルギー源が従
来より金属加工等に対し汎用されているＣ　Ｏ２レーザ
であり、母材が電気抵抗率の小さいアルミニウム合金で
ある場合には、合金化材料及び母材の表面部を容易に溶
融さ才ることができず、従って所望の合金層を形成する
ことができない。

これは一般にレーザの吸収率Ｘはレーザが照射される金
属材料の電気抵抗率をω（μΩ・ａｍ）とし、レーザの
撮動数をυとした場合、 Ｘ−２５τ の関係があり、ＣＯ２レーザは１ｏ、６μという近赤外
線域の波長を有する光の熱エネルギであり、また一般に
アルミニウム合金の電気抵抗率は小さい値であるため、
アルミニウム合金にＣＯ２レーザを照射しても、殆ど全
てのアルミニウム合金はそれが固体である場合受けたＣ
ｏｐレーザを実質的に全て反射してしまい、従ってレー
ザ吸収率が極めて低い値になることによる。

かかる問題の発生を回避すべく、ＣＯｔレーザの熱エネ
ルギ密度を高くするという簡単な方法によって無理に合
金化を試みると、合金化材料だけでなく母材に対し与え
られる熱衝撃も強くなり過ぎるため、合金化材料が飛散
したり、母材が掘り起こされて母材に大きな穴が開くと
いう問題が生じ、またこの場合にはＣＯｔレーザ装置を
必要以上に大出力化することが必要であり、従って合金
化処理が高コストになるという問題がある。

また上述の如く殆ど全てのアルミニウム合金はそれが固
体である場合ＣＯ！レーザを実質的に全て反射してしま
うが、一度溶融して融体となった場合にはＣＯｔレーザ
を比較的高効率にて吸収するようになる。従ってＣＯ２
レーザを利用した上述の如き方法にて合金層を形成する
場合には、合金化材料及び母材の°表面部を固体から融
体に変化させるまでの過程が重要であり、そのため従来
より合金化材料を粉末化することが行われている。

これは合金化材料を粉末化することによってＣＯ？レー
ザを合金化粉末層内にて乱反射させ、また合金化材料の
熱容最を小さくして合金化材料が容易に溶融することを
狙ったものである。しかし合金化材料を粉末化しただけ
では母材を構成する材料が電気抵抗率の小さいアルミニ
ウム合金である場合には、母材自身のレーザ吸収率が極
めて低い値であるため、所望の合金層を容易に形成する
ことが困難である。

更に上述の如き方法にて合金層が形成される現象を冶金
学的に見た場合、適正な合金層を形成するためには、母
材中への合金化材料の固溶度（濡れ性）と、合金層中に
析出する化合物の形態が均一であること（均一性）とが
重要である。在来の平衡状態図や種々の研究データより
合金化材料の固溶度を推定することができ、適正な合金
層を形成するためには合金化材料の固溶度が高くされる
ことが望ましい。溶接法の如き通常の溶解法に於ては冷
却速度が比較的緩慢であるため合金化材料の固溶度を高
くすることは困難であるが、ＣＯ２レーザを熱源として
行われる上述の如き方法に於ては、形成された溶融部が
母材の主要部による吸熱によって急冷されるので、溶融
部の冷Ｗ速度は極めて速く、従って合金化材料の固溶度
は平衡状態図に於ける場合よりも高くなり、合金化しに
くい材料も通常の溶解法の場合に比して比較的合金化し
易くなる。従って上述の如き方法に於ては固溶度の大小
による合金化材料の選定の範囲を通常の溶解法の場合に
比して大きくすることができる。

しかし合金層の４１１織の均一性については、合金化材
料に対ザる加熱及び冷却が急速であり、溶融部の攪拌が
不十分であるため、溶融部の表面−と母材近傍の部分と
の間に温度差が生じ、特に合金化材料がアルミニウムと
多くの化合物を形成し易い材料である場合には、合金層
中に種々の化合物が析出し易い。かかる現象を防止する
ためには母材を構成する主要な金属であるアルミニウム
中に化合物を均一に分散させ、又は共晶（析出）させる
元素を合金化材料に添加することが望ましく、そのため
には合金化材料がアルミニウムとの比重差の小さい元素
を含有していることが重要である。

本願発明者等は、ＣＯ２レーザを熱源としてアルミニウ
ム合金材料の表面に合金層を形成せんとする場合に於け
る上述の如き種々の問題に鑑み、種々の実験的研究を行
った結果、上述の如き機能を果す元素としてＴｉが好適
であり、従って合金化材料として合金元素に加えてＴｉ
を含有する粉末が使用されることが好ましいことを見出
した。

本発明は、本願発明者等が行った実験的研究の結果１ｑ
られた知見に基づき、アルミニウム合金材料の表面にブ
ローホール等の欠陥を含まない合金層を容易に且比較的
低廉に形成することのできる方法を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、Ｔｉ　と合金元素
とを含有する合金化粉末をアルミニ・クム合金母材の表
面に配置し、前記合金化粉末に００ｇレーザを照射して
前記合金化粉末及び前記母材の表面部を溶融さぼ、かく
して形成された溶融部を冷却して溶融部を凝固させるＣ
Ｏ２レーザによる合金層の形成方法によって達成される
。

発明の作用及び効果 本発明によれば、合金化粉末は例えばＣ１ｌ　、　Ｎｉ
の如き合金元素に加えてＴｉを含有しており、従って合
金元素のみよりなる合金化粉末に比してその電気抵抗率
が高いので、合金化粉末のレーザ吸収率が高く、従って
合金化粉末が容易に溶融し、か（して合金化粉末が溶融
することによりレーザ吸収率が更に向上し、その結果母
材の表面部が容易に溶融するので、従来の方法に比して
アルミニウム合金材料の表面に合金層を容易に形成する
ことができ、またブローホール等の欠陥のない適正な性
状の合金層を形成することができる。

また本発明によれば、上述の如く合金化粉末は合金元素
のみよりなる合金化粉末が使用される場合に比して容易
に溶融し得るので、合金化粉末として従来ＣＯ２レーザ
により容易に溶融させることが不可能であった合金元素
を含有する粉末を使用することができ、これによりアル
ミニウム合金材料の表面部に要求される耐食性等の性質
に応じて任意の組成を有する合金層を形成することがで
きる。

更に本発明によれば、従来の方法の如＜Ｃｏ２レーザ装
置を大出力化する必要はないので、アルミニウム合金材
料の表面に合金層を形成するための設備コスト及びラン
ニングコストを低減することができ、これにより従来に
比して低廉にアルミニウム合金材料の表面に合金層を形
成することができる。

本発明の方法に於ける合金化粉末は任意の合金元素＜Ｔ
ｉを含む）に加えてＴｉを含有しているものであればよ
く、従ってＴｔ　と合金元素との合金の粉末又はＴｉ粉
末と合金元素の粉末との混合粉末の何れであってもよい
。但し本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば
、合金化粉末として混合粉末が使用される場合には、Ｔ
ｉと合金元素との金属間化合物が発生し、該金属間化合
物が合金層中に凝集し易いので、合金化粉末としてＴｉ
と合金元素との合金の粉末が使用されることが好ましい
。

また本願発明者等が行った実験的仙究の結果によれば、
合金化粉末のＴｉ含有率が低い値である場合には、後に
詳細に説明する如く、歩留りよく合金層を形成すること
が困難である。従って本発明の一つの詳細な特徴によれ
ば、合金化粉末として合金粉末が使用される場合には、
合金化粉末のＴ　＋含有率は１５％以上、特に２８％以
上、更には３２％以上に設定され、合金化粉末として混
合粉末が使用される場合には合金化粉末のＴ＋含有率は
２１％以上、特に３５％以上、更には４１％以上に設定
される。

また合金化粉末として合金粉末及び混合粉末の何れが使
用される場合に於ても、混合粉末又はＴｉ粉末の粒度が
比較的大きい場合には、母材の表面に均一に合金化粉末
を配置することが困難であり、また合金層を歩留りよく
形成することが困難である。従って本発明の更に他の詳
細な特徴によれば、合金粉末又はＴｉ粉末の平均粒度は
一４８メツシュ以下、特に−１００メツシユ以下、更に
は−１０５〜−３２５メツシユに設定される。尚合金化
粉末として混合粉末が使用される場合には同様の理由か
ら合金元素の粉末の平均粒度は一４８メツシュ以下、特
に−１００メツシユ以下、更には−１０５〜−３２５メ
ツシユに設定されることが好ましい。

本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、溶融部を冷却
することは主として母材の主要部による吸熱により行わ
れる。かかる方法によれば、溶融部を冷却するだめの特
別な冷却装置は不要であり、また溶融部が急冷されるの
で、結晶が微細であり、従って強度や硬度の高い合金層
を形成することができる。

本発明の更に他の一つの詳細な特徴によれば、合金化粉
末にＣＯ２レーザを照射して合金化粉末及び母材の表面
部を溶融させる過程は不活性雰囲気中にて行われる。か
かる方法によれば、合金化粉末が酸化されることに起因
して合金層中に比較的多量の金属酸化物が混入したり、
ブローホール等の欠陥が発生するなどの不具合の発生を
回避することができる。この場合不活性雰囲気は溶接の
場合の如くフラックスにて創成されてもよいが、確実性
、スラグ巻き込みの回避、及び作業性等の。

観点からアルゴン、ヘリウムの如き不活性ガス雰囲気又
は真空雰囲気であることが好ましい。

更に母材の表面に合金化粉末を配置することは、母材の
表面に合金化粉末をただ単に層状に予め配置することに
より行われてもよく、ＣＯ２レーザに対しその走査方向
前方の位置にて母材の表面に連続的に合金化粉末を送給
することにより行われてもよいが、合金化粉末の飛散を
防止しその歩留りを向上させるためには、合金化粉末の
圧粉成形体を母材上に配置したり、母材の表面に溝を形
成し該溝内にて合金化粉末を圧粉成形したり、合金化粉
末にポリビニルアルコールの水溶液やアクリルとシンナ
ーとの混合液の如き粘結剤を添加してペーストを形成し
、該ペーストをヘラ塗り法やチューブ法にて母材の表面
に付着させたり、形成されるべき合金層の厚さが小さく
てよい場合には、合金化粉末をポリビニルアルコールの
水溶液の如き溶媒中に分散させてスラリーを形成し、該
スラリーを刷毛などによる塗布、スプレー法、ドブ漬は
法にて母材の表面に付着させることにより行われてもよ
い。但しペーストやスラリーが形成される場合には、ペ
ーストやスラリーはそれらが乾燥されることにより形成
される合金化粉末層の表面が酸化されたり、合金層の表
面部に気孔等が発生することがない温度範囲及び雰囲気
中にて十分に乾燥され、実質的に水分を含有しない状態
でＣ０２レーザによる加熱溶融処理に付されることが好
ましい。

尚本明細書に於ける全てのパーセンテージは重量パーセ
ントである。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例１ 平均粒度−４８メツシユのＴｉ粉末と、平均粒度−１０
０メツシユのステライト合金粉末（２４％Ｏｒ、４％Ｗ
、８％Ｎｉ　、０．５％Ｓ＋　、Ｏ。

１％Ｂ、０．４％≧Ｃ１残部実質的に０６　）とを１：
１の重層比にて均一に混合することにより、合金化粉末
としての合金化材料Ａを形成した。同様に平均粒度−２
５０メツシユのＴｉ粉末と、平均粒１ｕ−１００メツシ
ユのステライト合金粉末とを１：１の重層比にて均一に
混合することにより、合金化粉末としての合金化材料Ｂ
を形成した。更に平均粒度−１００メツシユのステライ
ト合金粉末のみよりなる合金化粉末としての合金化材料
Ｃを用意した。次いでこれらの合金化粉末中に粘結剤と
してポリビニルアルコールの５％水溶液を注入すること
により、水よりも粘性が高く粘土よりも粘性が低いペー
ストを形成した。

次いで第１図に示されている如く、７０Ｘ４０Ｘ１Ｑｍ
ｍの寸法を有するアルミニウム合金（ＪＩＳＭ格△ＤＣ
−１０）製の試験片１を４個用意し、そのうちの３個の
試験片の一方の７０　Ｘ　４０１１１１ｍの表面１ａ上
にその長手方向に沿って厚さ１．□ｎｍの二枚のガイド
２及び３を互いに５ＩｎＩＩｌ隔置して平行に配置し、
それらのガイドの間にペースト４をへら塗り式に充１眞
した。次いで図には示されていないが試験片を乾燥炉内
にて１００℃に１時間帷持することによりペーストを十
分乾燥させ、これにより第２図に示されている如く試験
片の表面１ａの中央にその長手方向に沿って幅５ｍｍ、
厚さ１゜Ｑｍｍ、長さ５Ｑｎ＋ｍの層状に合金化粉末層
５を形成した。

またＤ−６に合金（３０％（：：ｒ　、４，５％Ｗ、１
．０％Ｃ１残部実質的にＣｏ　）よりなり幅５ｍｍ、厚
さＱ、５＋ｎｍ、長さ５０ｎ＋ｍの合金化材料りとして
の合金板を用意し、該合金板を残りの試験片の７Ｑｘ４
Ｑｍｍの表面上の中央にその長手方向に沿って配置した
。

次いで第３図に示されている如くレーザガン６の先端よ
りシールドガスとしてのアルゴンを放出させ、これによ
り試験片上の溶融部をアルゴンにてシールドしつつ、合
金化粉末層５又は合金板の一端より他端までレーザガン
６を１バス走査させることにより、下記の表１に示され
た条件にて合金化粉末層又は合金板をＣＯ２レーザ７に
より局部的に加熱して合金化粉末又は合金板及び試験片
の表面部を溶融させ、これにより第３図及び第４図に示
されている如く、試験片の表面にビード８を形成した。

尚この場合溶融層及び試験片の表面部は主として試験片
の主要部によって吸熱されることにより急冷された。

表　　ル −ザ出カニ　　２．Ｏｋ＊ 出力モード：　マルチモード ビーム形状；　長径５Ｉ、短径３．５ｍｍの楕円レーザ
走査速度：　　３ＣＯ２＋ｍ　／ｍｉｎアルゴンの流Ｗ
ｋ　：　　３５Ｑ　／ｍｉｎ第５図乃至第８図はそれぞ
れ合金化材料Ａ−Ｄを使用して上述の如く形成されたビ
ードの外観を示しており、第９図及び第１０図はそれぞ
れ合金化材料Ａ及びＢを使用して上述の如く形成された
各ビードの横断面の金属組織を１０倍にて示す光学顕微
鏡写真である。また下記の表２は上述の如く形成された
合金ｙｍ＜ビード）の寸法（深さＸ幅ＩＩｍ）、表面硬
さく）−１ｖ　＝５ｋｇ）　、外観品質の良否くそれぞ
れ○×）を示している。

表　　２ 合金化材料　合金層の寸法　表面硬さ　外観品質Ａ　　
　　１．５ｘ　４．８　３５０〜４５００Ｂ　　　　　
１．３Ｘ　４，４　１５０〜２００　　０Ｃ形成されず
　　８５〜９５× Ｄ　　　形成されず　　８５〜９５”　　　Ｘ注：１）
ＡＩ合金母材の表面硬さ 第５図、第６図、第９図、第１０図、表２より、本発明
に従って合金化を行えば、ビード外観の品質も良好であ
り、ブローホール等の欠陥のない合金層をアルミニウム
合金材料の表面に形成し得ることが解る。また第５図及
び第６図より、合金化材料Ａが使用される場合には合金
化材料Ｂが使用される場合に比してスパッタの量が多く
なることが解る。尚第９図及び第１０図に於て、合金層
中の黒色の島状をなす部分はステライト合金粉末に含ま
れる合金元素とＴｉ　との金属間化合物が凝集した部分
である。

これに対し合金化材料としてステライト合金粉末のみ（
合金化材料Ｃ）が使用された場合には、第７図及び表２
より解る如く、合金化材料は試験片の表面に於て十分に
は溶融しておらず、また試験片の表面部に溶は込んでは
おらず、適正な合金層は形成されていないことが解る。

また合金化材料としてＤ−６に合金の板（合金化材料Ｄ
）が使用された場合には、第８図及び表２より解る如く
、合金化材料は試験片の表面に於て部分的にしか溶融し
ておらず、試験片の表面部に溶は込んではおらず、ビー
ドの随所に比較的大ぎな穴が発生しており、更にはビー
ドが所定の位置より大きく変位していることが解る。

尚合金化材料Ａを用いて上ｉ１の如く形成された合金層
の横断面の中央部に於ける組成は７，５％Ｃｒ、１．０
％Ｗ、２．Ｏ％Ｎｉ　、２．５％５ｉ１０．０５％Ｂ、
０．０５％Ｃ，１２，５％Ｔｉ、５．０％ＣＯ１残部実
質的にＡ１であり、合金化材料Ｂを用いて上述の如く形
成された合金層の横断面の中央部に於ける組成は１０％
Ｃｒ、１．０％Ｗ、４．０％Ｎｉ　、３．５％３ｉ　、
０．０５％Ｂ、０．０５％Ｃ１１５％Ｔｉ　、８．５％
ＣＯ１残部実質的にＡＩであった。また上述の合金化材
料へ及びＢと同一の組成を有する合金を粉末化し、該合
金粉末を用いて１掲の表１に示された条件にて合金化を
行ったところ、合金化材料△及びＢを用いて形成された
合金層の場合の如き金属間化合物の擬東部を含まない良
好な合金層を形成することができることが認められた。

実施例２ ８０％Ｃｕ、残部実質的にＴｉなる組成を有し、平均粒
度が一１００メツシュであるＴｉ−Ｃｕ合金粉末よりな
る合金化粉末を形成した。また実施例１に於て使用され
た試験片と同一の寸法を有するアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ規格ＡＣ２Ｃ）製の試験片を用意した。

次いで第１１図に示されている如く、試験片９をレーザ
ガン１０及び粉末供給ホッパ１１の下方に配置し、粉末
供給ホッパ内に合金化粉末１２を装入し、レーザガン１
０の先端よりアルゴンを噴出させつつ粉末供給ホッパの
下端に接続された導管１３内へキャリアガスとしてのア
ルゴンを導入し、これにより試験片９の７ＱＸ４ＱＩ１
ｍの表面９ａ上の中央にその長手方向に沿って合金化粉
末を連続的に送給し、その状態にて試験片９を図にて右
方へ移動させることにより、試験片９の表面９ａ上に合
金化粉末層１４を形成しつつ該合金化粉末層にレーザ１
５を照射し、実施例１の場合と同一の条件にて合金化粉
末をレーザにより局部的に加熱して合金化粉末及び試験
片の表面部を溶融させ、これによりビード１６を形成し
た。尚この場合溶融層及び試験片の表面部は主として試
験片の主要部によって吸熱されることにより急冷された
。

かくして形成された合金ｍ＜ビード）の外観品質は良好
であり、その深さ及び幅はそれぞれ１゜８１１Ｉｌｌ、
５．３１１１ｍＦあり、表面硬さく１−１ｖ　−５ｋ（
］）は２１０〜２４０であった。第１２図は上述の如く
形成された合金層の横断面の金属組織を１０倍にて示す
光学顕微鏡写真にある。この第１２図より、本発明に従
って合金化を行えば、アルミニウム合金材料の表面にブ
ローホール等の欠陥のない合金層を形成し得ることが解
る。尚第１２図に於て、合金層中の黒色の微細な点状を
なす部分はＣＵとＴｉ　との金属間化合物が凝集した部
分であり、暗灰色の部分はＴｉ１１度の高い部分である
。また上述の如く形成された合金層の横断面の中央部の
組成は３０％Ｃｕ、１０％Ｔｉ、残部実質的にＡＩであ
った。

実施例３ ２０％Ｎｉ１残部実質的にＴｉなる組成を有し、平均粒
度が一１００メツシュであるＴｉ−Ｎｉ合金粉末よりな
る合金化粉末を形成した。また実施例２に於て使用され
た試験片と同一の寸法及び同一の材質の試験片を用意し
た。次いで上述の実施例２の場合と同一の要領により下
記の表３に示された条件にて試験片の表面に合金層を形
成した。

表　　３ レーザ出カニ１，５ｋｗ 出力モード：　マルチモード ヒーム形状：　　ｆ％？！４ｍｍ、短径２．５１の楕円
レーザ走査速度＋　　３５０　ｍｗｌ／ｍｉｎアルゴン
の流＠　：　　３５９　／　ｍｉｎかくして形成された
合金層（ビード）の外貌品質は良好であり、その深さ及
び幅はそれぞれ１゜３ｍｍ、４．７１１１１＋１あり、
表面硬さくＨｖ＝５ｋｇ）は２７０〜２９０であった。

第１３図は上述の如く形成された合金層の横断面の金属
組織を１０倍にて示す光学顕微鏡写真である。この第１
３図より、本発明に従って合金化を行えば、アルミニウ
ム合金材料の表面にブローホール等の欠陥のない合金層
を形成し得ることが解る。尚第１３図に於て、合金層中
の黒色の微細な点状をなす部分はＮｉとＴｉ　との金属
間化合物が凝集した部分であり、暗灰色の部分はＴｉ′
ａ度の高い部分である。また上）ホの如く形成された合
金層の横断面中央部の組成は２５％Ｎｉ　、１０％丁゛
ｉ、残部実質的にＡ１であった。

実施例４ 合金化粉末中のＴｉ含有率が合金層の形成に与える影響
を検討すべく、実施例１に於て使用されたＴｉ粉末（平
均粒＋！−２５０メツシユ）及びステライト合金粉末を
種々の重量化にて混合することにより、Ｔｉ含有率が１
％、１１％、３２％、５０％、６９％、８９％、９７％
である７ｆｌ類の合金化粉末としての混合粉末を形成し
、これらの混合粉末を用いて実施例１の場合と同一の要
領及び条件にて合金化を行い、下記の式に従って合金化
率Ａ（％）を測定した。その結果を第１４図に示す。

合金化率Ａ＝　（Ｗ＋　　Ｗｏ　＞　／Ｗａ　Ｘ　１０
０ここにＷｏは合金化処理前の試験片のみの重陽であり
、Ｗｌは合金化処理後のスパッタ等が除去された試験片
の１潰であり、Ｗａは試験片の表面に配置された合金化
粉末の総重量である。

第１４図より、合金化粉末としてＴｉ粉末とステライト
合金粉末との混合粉末が使用される場合に於て、合金層
を形成するためには、合金化粉末のＴｉ含有率は２１％
以上であることが好ましく、特に適正な合金属を歩留り
よく形成するためには、３５％以上、更には４１％以上
であることが好ましいことが解る。

実施例５ Ｔｉ　とステライト合金とを種々のｆｆ１ｆｆｔ比にて
混合し溶融することにより、Ｔｉ含有率が２％、１０％
、２１％、４０％、７０％、９０％、９８％である７種
類の合金を形成し、これらの合金より平均粒度−１００
メツシユの合金粉末を形成し、それらの合金粉末を用い
て実施例１の場合と同一の要領及び条件にて合金化を行
い、上掲の式に従って合金化１！−Ａ　（％）を測定し
た。その結果を第１４図に示ず。

第１４図より、合金化粉末としてＴｉとステライト合金
とを混合し溶融することにより形成された合金の粉末が
使用される場合に於て、合金層を形成するためには、合
金化粉末のＴｉ含有率は１５％以上であることが好まし
く、特に適正な合金属を歩留りよく形成するためには、
２７％以上、更には３２％以上であることが好ましいこ
とが解る。

実施例６ 実施例１に於て使用されたＴｉ粉末と平均粒度−１ｏｏ
メツシユのＱｕ粉末とを種々のｍｍ比にて混合すること
により、Ｔｉ含有率が２％、１１％、２１％、３１％、
４１％、５１％、６８％、８９％、９７％である９種類
の合金化粉末としての混合粉末を形成し、これらの混合
粉末を用いて実施例１の場合と同一の要領及び条件にて
合金化を行い、上掲の式に従って合金化率Ａ（％）を測
定した。その結果を第１５図に示す。

第１５図より、合金化粉末としてＴｉ粉末とＣＵ粉末と
の混合粉末が使用される場合に於て、合金層を歩留りよ
く形成するためには、合金化粉末のＴｉ含有率は１７％
以上、特に３１％以上であることが好ましいことが解る
。

実施例７ ＴｉとＣＩとを種々の重量比にて混合し溶融することに
より、Ｔｉ含有率が２％、１１％、２２％、３１％、４
１％、５０％、７０％、９０％、９８％である９種類の
Ｔｉ−Ｃ０合金を形成し、これらの合金より平均粒度−
１００メツシユの合金粉末を形成し、それらの合金粉末
を用いて実施例１の場合と同一の要領及び条件にて合金
化を行い、１掲の式に従って合金化率Ａ（％）を測定し
た。その結果を第１５図に示す。

第１５図より、合金化粉末としてＴｉ−Ｃｕ合金粉末が
使用される場合に於て、適正な合金層を歩留りよく形成
するためには、合金化粉末の７ｉ含有率は４％以上、特
に１１％以上であることが好ましいことが解る。

尚合金化粉末としてＴｉ粉末とＣｕ粉末との混合粉末又
は７’１−Ｃｕ合金粉末が使用される場合に、合金化粉
末のＴｉ含有率が比較的低い領域に於ても合金化率が１
００％若しくはそれに近い高い値になるのは、Ｃｕのア
ルミニウム合金中に於ける固溶度が高いことによるもの
と推測される。

実施例８ 実施例１に於て使用された平均粒度−２５０メツシユの
Ｔｉ粉末と平均粒度−１００メツシユのＮｉ粉末とを種
々の重量比にて混合することにより、Ｔｉ含有率が１％
、１２％、３３％、５０％、７０％、９０％、９８％で
ある７種類の合金化粉末としての混合粉末を形成し、こ
れらの混合粉末を用いて実施例１の場合と同一の要領及
び条件にて合金化を行い、１掲の式に従って合金化率Ａ
（％）を測定した。その結果を第１６図に示す。

第１６図より、合金化粉末としてＴｉ粉末とＮｉ粉末と
の混合粉末が使用される場合に於て、合金層を形成する
ためには、合金化粉末のＴｉ含有率は２１％以上である
ことが好ましく、特に適正な合金属を歩留りよく形成す
るためには、３５％以上、更には４１％以上であること
が好ましいことが解る。

実施例９ ＴｉとＮ１とを種々の重量比にて混合し溶融することに
より、Ｔｉ含有率が２％、１０％、２２％、４１％、７
２％、９１％、９９％である７種項のＴｉ−Ｎｉ合金を
形成し、これらの合金より平均粒度−１００メツシユの
合金粉末を形成し、それらの合金粉末を用いて実施例１
の場合と同一の要領及び条件にて合金化を行い、１掲の
式に従って合金化率Ａ（％）を測定した。その結果を第
１６図に示す。

第１６図より、合金化粉末としｔ丁＋−Ｎ＋合金粉末が
使用される場合に於て、合金層を形成するためには、合
金化粉末のＴｉ含有率は１５％以上であることが好まし
く、特に適正な合金属を歩留りよく形成するためには、
２８％以上、更には３２％以上であることが好ましいこ
とが解る。

実施例４〜９より、合金化粉末としてＴｉ粉末と合金元
素の粉末との混合粉末が使用される場合に於ては、合金
化粉末のＴｉ含有率は２１％以上、特に３５％以上、更
には４１％以上であることが好ましく、合金化粉末とし
てＴ　ｉ　と合金元素との合金の粉末が使用される場合
に於ては、合金化粉末のＴｉ含有率は１５％以上、特に
２８％以上、更には３２％以上であることが好ましいこ
とが解る。

実施例１０ 合金化粉末として混合粉末が使用される場合に於て、Ｔ
ｉ粉末の粒度が合金層の形成に与える影響を検討すべく
、Ｔｉ粉末の平均粒度（単位メツシュ）が−３，５、−
５，１０、−４８、−１００１−１１５、−１７０，−
２７０，−３２５、であるＴｉ粉末と、実施例１に於て
使用されたステライト合金粉末とを１：１の比率にて均
一に混合し、それらの合金化粉末を用いて実施例１の場
合と同一の要領及び条件にて合金化を行い、１掲の式に
従って合金化率Ａ〈％）を測定した。その結果を第１７
図に示す。

第１７図より、合金化粉末として混合粉末が使用される
場合に於て、適正な合金層を形成するためには、合金化
粉末中に含まれるＴｉ粉末の平均粒度は一４８メツシュ
以下、特に−１００メツシ、ユ以下、更には−１０５〜
−３２５メツシユであることが好ましいことが解る。尚
平均粒度が一１０メツシュ以上であるＴｉ粉末が使用さ
れた場合には試験片の表面に合金化粉末を均一に配置す
ることが不可能であった。

尚合金化粉末としてＴｉ　と合金元素との合金の粉末が
使用される場合に於て、合金化粉末の粒度が合金層の形
成に与える影響を検討すべく、平均粒度（単位メツシュ
）が−３，５、−５、−１０、−４８、−１００、−１
１５、−１７０、−２７０、−３２５であるＴｉ−ＣＬ
Ｉ粉末（５０％Ｔｉ、残部実質的にＣｕ　）を用いて、
上述の実施例と同一の要領及び条件にて合金化率△（％
）を測定したところ、第１７図に示された結果と同様の
結果が得られた。

以上に於ては、本発明を幾つかの実施例について詳細に
説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の方法の一つの実施例の一連
の工程を示す工程図、第５図乃至第８図は実施例１に於
Ｃ形成されたビードの外観を示す前回、第９図及び第１
０図は実施例１に於て形成されたビードの横断面の金属
組織を１０倍にて示す光学顕微鏡η真、第″１１図は本
発明の方法の他の一つの実施例に於ける合金化工程を示
す前回、第１２図及び第１３図はそれぞれ実施例２及び
３に於て形成されｌζ合金層の横断面の金属組織を１０
倍にて示す光学顕微鏡写貞、第１４図はＴｉ粉末とステ
ライト合金粉末との混合粉末である合金化粉末及びＴｉ
とステライト合金とを混合して溶融することにより形成
された合金である合金化粉末について、合金化粉末のＴ
ｉ含有率を種々の値に設定して合金化が行われた場合に
於けるＴｉ含有率と合金化率との関係を示すグラフ、第
１５図はＴｉ粉末とＣｕ粉末との混合粉末である合金化
粉末及びＴｉ−Ｃｕ合金粉末である合金化粉末について
、合金化粉末のＴｉ含有率を種々の値に設定して合金化
が行われた場合に於けるＴｉ含有率と合金化率との関係
を示すグラフ、第１６図はＴｉ粉末とＮ＋粉末との混合
粉末である合金化粉末及びＴｉ−Ｎｉ合金粉末である合
金化粉末について、合金化粉末のＴｉ含有率を種々の値
に設定して合金化が行われた場合に於ジノるＴｉ含有率
と合金化率との関係を示すグラフ、第１７図は合金化粉
末中に含まれるＴｉ粉末の平均粒度を種々の値に設定し
て合金化が行われた場合に於けるＴｉ粉末の平均粒度と
合金化率との関係を示すグラフである。 １・・・試験片、２．３・・・ガイド、４・・・ペース
ト。 ５・・・合金化粉末層、６・・・レーザガン、７・・・
Ｃｏ２レーザ、８・・・ビード、９・・・試験片、１０
・・・レーザガン、１１・・・粉末供給ホッパ、１２・
・・合金化粉末。 １３・・・導管、１４・・・合金化粉末層、１５・・・
Ｃｏ２レーザ、１６・・・ビード 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
　　理　　　　　人　　　弁理士　　明　　石　　昌　
　毅第１図 第　３　図 ８と−ド 第９図 第１０　　図 第　１１　　区 第　１２　　図 第　１３　　図 第１４１￥］ 第１５図 丁１含有率（７，） ＄　１６図 Ｔｉ含有率（％） 第１７　　図 Ｔｉ粉末の平均ａ度（メツシュ） （方　式） ％式％ １、事件の表示　昭和６０年特許願第１７８４３２号２
）発明の名称 Ｇ　Ｏ２レーザによる合金層の形成方法３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田市トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）　ｈヨタ自動車株式会社４、代理人 居　所　　の１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号
昭和６０年１１月６日（昭和６０年１１月２６日発送）
６、補正の対象　　図面（第５図〜第８図）４０）ベ ア、補正の内容　　別紙の通り

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉと合金元素とを含有する合金化粉末をアルミ
   ニウム合金母材の表面に配置し、前記合金化粉末にＣＯ
   ＿２レーザを照射して前記合金化粉末及び前記母材の表
   面部を溶融させ、かくして形成された溶融部を冷却して
   凝固させるＣＯ＿２レーザによる合金層の形成方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項のＣＯ＿２レーザによる合
   金層の形成方法に於て、前記合金化粉末はＴｉと前記合
   金元素との合金の粉末であることを特徴とするＣＯ＿２
   レーザによる合金層の形成方法。
3. （３）特許請求の範囲第２項のＣＯ＿２レーザによる合
   金層の形成方法に於て、前記合金化粉末のＴｉ含有率は
   １５％以上であることを特徴とするＣＯ＿２レーザによ
   る合金層の形成方法。
4. （４）特許請求の範囲第２項又は第３項のＣＯ＿２レー
   ザによる合金層の形成方法に於て、前記合金化粉末の平
   均粒度は−４８メッシュ以下であることを特徴とするＣ
   Ｏ＿２レーザによる合金層の形成方法。
5. （５）特許請求の範囲第１項のＣＯ＿２レーザによる合
   金層の形成方法に於て、前記合金化粉末はＴｉ粉末と前
   記合金元素の粉末との混合粉末であることを特徴とする
   ＣＯ＿２レーザによる合金層の形成方法。
6. （６）特許請求の範囲第５項のＣＯ＿２レーザによる合
   金層の形成方法に於て、前記合金化粉末のＴｉ含有率は
   ２１％以上であることを特徴とするＣＯ＿２レーザによ
   る合金層の形成方法。
7. （７）特許請求の範囲第５項又は第６項のＣＯ＿２レー
   ザによる合金層の形成方法に於て、前記Ｔｉ粉末の平均
   粒度は−４８メッシュ以下であることを特徴とするＣＯ
   ＿２レーザによる合金層の形成方法。
8. （８）特許請求の範囲１項乃至第７項の何れかのＣＯ＿
   ２レーザによる合金層の形成方法に於て、前記溶融部は
   主として前記母材の主要部による吸熱により急冷される
   ことを特徴とするＣＯ＿２レーザによる合金層の形成方
   法。
9. （９）特許請求の範囲第１項乃至第８項の何れかのＣＯ
   ＿２レーザによる合金層の形成方法に於て、前記合金化
   粉末にＣＯ＿２レーザを照射して前記合金化粉末及び前
   記母材の表面部を溶融させる過程は不活性雰囲気中にて
   行われることを特徴とするＣＯ＿２レーザによる合金層
   の形成方法。