[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP3009527B2 - Aluminum material excellent in wear resistance and method for producing the same - Google Patents

Aluminum material excellent in wear resistance and method for producing the same

Info

Publication number
JP3009527B2
JP3009527B2 JP3359212A JP35921291A JP3009527B2 JP 3009527 B2 JP3009527 B2 JP 3009527B2 JP 3359212 A JP3359212 A JP 3359212A JP 35921291 A JP35921291 A JP 35921291A JP 3009527 B2 JP3009527 B2 JP 3009527B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
layer
base material
intermetallic compound
silver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3359212A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05179420A (en
Inventor
浩紀 藤田
隆敏 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP3359212A priority Critical patent/JP3009527B2/en
Publication of JPH05179420A publication Critical patent/JPH05179420A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3009527B2 publication Critical patent/JP3009527B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性に優れたアル
ミニウム材およびその製造方法に関し、さらに詳しく
は、アルミニウム材料の表面に耐摩耗性に優れた表面層
を有するアルミニウム材およびその製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum material having excellent wear resistance and a method for producing the same, and more particularly, to an aluminum material having a surface layer having excellent wear resistance on the surface of an aluminum material and a method for producing the same. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウム材料またはアルミニウム合
金材料(以下、アルミニウム材料という)は、それ自体
では耐摩耗性、耐焼付性が劣るため、運動部品での摺動
面の耐久性に問題がある。また、母材の硬さが鋼に比べ
て低いため、高い面圧には耐えられないなどの欠点があ
る。
2. Description of the Related Art An aluminum material or an aluminum alloy material (hereinafter, referred to as an aluminum material) itself has poor abrasion resistance and seizure resistance, and thus has a problem in durability of a sliding surface of a moving part. Further, since the hardness of the base material is lower than that of steel, there is a disadvantage that it cannot withstand a high surface pressure.

【0003】これら問題を解決する方法として、アルミ
ニウム材料にプラズマ溶射やレーザなどを施してアルミ
ニウム材料表面を合金化する方法やめっきする方法があ
る。
[0003] As a method of solving these problems, there is a method of subjecting an aluminum material to plasma spraying or laser or the like to alloy the surface of the aluminum material, or a method of plating.

【0004】また、アルミニウム材料のイオン窒化に先
立ち、被処理材の表面をヘリウム、アルゴンなどの希ガ
スからなる活性化処理用ガスを導入するとともに放電す
ることにより、被処理材料の表面を活性化して窒化物層
が生成し易い表面性状とし、その後イオン窒化すること
により、被処理材表面に優れた窒化アルミニウム層を形
成せしめる「アルミニウム材のイオン窒化方法」(特開
昭60−211061号公報)が開発されている。この方法によ
り、アルミニウムの表面に高い硬度を持つ被膜層が容易
に形成できるので、アルミニウム材の耐摩耗性を向上さ
せることができる。すなわち、該アルミニウム材の表面
に形成された窒化アルミニウム層は、非常に高温まで安
定であり、硬さHv 1000以上あり、耐摩耗性に優れ、熱
伝導度が大きくかつ絶縁性に優れている。
Further, prior to ion nitriding of the aluminum material, the surface of the material to be treated is activated by introducing an activating gas comprising a rare gas such as helium or argon and discharging the same. "Ion-nitriding method of aluminum material" to form an excellent aluminum nitride layer on the surface of the material to be treated by ion-nitriding to obtain a surface property in which a nitride layer is easily formed (JP-A-60-211061) Is being developed. According to this method, a coating layer having high hardness can be easily formed on the surface of aluminum, so that the wear resistance of the aluminum material can be improved. That is, the aluminum nitride layer formed on the surface of the aluminum material is stable up to a very high temperature, has a hardness of Hv 1000 or more, has excellent wear resistance, has high thermal conductivity, and has excellent insulation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法では、金属の溶融法であるため、表面層の厚さと組
成が均一でなく、硬さや耐摩耗の特性が均一にならない
という問題を有している。また、表面の粗度が悪いた
め、処理後の研削または研摩が必要となるという問題を
有している。また、電気めっき等のめっきする方法によ
り、厚い複合めっき層を形成した場合、母材と界面は機
械的な接合のため、母材との密着性が十分ではないとい
う問題を有している。
However, since the former method is a method of melting metal, it has a problem that the thickness and composition of the surface layer are not uniform and the hardness and wear resistance characteristics are not uniform. ing. In addition, there is a problem that grinding or polishing after the treatment is required due to poor surface roughness. Further, when a thick composite plating layer is formed by a plating method such as electroplating, there is a problem that the adhesion between the base material and the base material is not sufficient because the base material and the interface are mechanically bonded.

【0006】また、後者の特開昭60−211061号に開示さ
れたアルミニウム材のイオン窒化方法は、確かに高硬度
で耐摩耗性に優れた表面層を形成することができるもの
の、該表面層はせいぜい10数μm程度であり、高い面
圧がかかるような部材として用いた場合には、該圧力に
耐えられない場合があるという問題を有している。
Further, the ion nitriding method of aluminum material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-211061 is capable of forming a surface layer having high hardness and excellent abrasion resistance. The thickness is at most about 10 μm, and when used as a member to which a high surface pressure is applied, there is a problem that the member may not be able to withstand the pressure.

【0007】そこで、本発明者らは、上述の如き従来技
術の問題点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験
を重ねた結果、本発明を成すに至ったものである。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems of the prior art, and have conducted various systematic experiments. As a result, the present invention has been accomplished.

【0008】(発明の目的)本発明の目的は、耐摩耗性
に優れ高い硬度を有するとともに、面圧強度特性に優れ
たアルミニウム材およびその製造方法を提供するにあ
る。
(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide an aluminum material having excellent wear resistance and high hardness and excellent surface pressure strength characteristics, and a method for producing the same.

【0009】本発明者らは、上述の従来技術の問題に対
して、以下のことに着眼した。すなわち、アルミニウム
材料の表面に、アルミニウムよりも硬度が高く、摺動特
性が良好で、熱膨張係数がアルミニウムに比較的に近
く、外力によって破損しない表面層を設けることに着目
した。
The present inventors have focused on the following with respect to the above-mentioned problems of the prior art. That is, attention was paid to providing a surface layer on the surface of the aluminum material, which has higher hardness than aluminum, has good sliding characteristics, has a coefficient of thermal expansion relatively close to that of aluminum, and is not damaged by external force.

【0010】そこで、上記のような条件を満足する層と
して、銀とアルミニウムとの金属間化合物に着眼し、所
定膜厚のAl−Agの金属間化合物からなる表面層を設
けることにより従来技術の問題を解決できることを見出
し、本発明を成すに至った。
In view of the above, as a layer satisfying the above conditions, a surface layer made of an Al-Ag intermetallic compound having a predetermined film thickness is provided by focusing on an intermetallic compound of silver and aluminum. The inventors have found that the problem can be solved, and have accomplished the present invention.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】(第1発明) 第1発明の耐摩耗性に優れたアルミニウム材は、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金材料からなる母材と、該
母材表面に形成したアルミニウムと銀との金属間化合物
層とからなり、該金属間化合物層の膜厚が50μm〜2
00μmであることを特徴とする。
Means for Solving the Problems (First Invention) The aluminum material having excellent wear resistance according to the first invention comprises a base material made of aluminum or an aluminum alloy material, and aluminum and silver formed on the surface of the base material. Ri of Do and a intermetallic compound layer, the thickness of the intermetallic compound layer 50μm~2
And wherein the 00μm der Rukoto.

【0012】(第2発明)第2発明の耐摩耗性に優れた
アルミニウム材は、アルミニウムまたはアルミニウム合
金材料からなる母材と、該母材表面に形成したアルミニ
ウムと銀との金属間化合物からなる中間層と、該中間層
の表面に形成した窒化アルミニウム層とからなることを
特徴とする。
(Second invention) The aluminum material having excellent wear resistance according to the second invention comprises a base material made of aluminum or an aluminum alloy material and an intermetallic compound of aluminum and silver formed on the surface of the base material. It is characterized by comprising an intermediate layer and an aluminum nitride layer formed on the surface of the intermediate layer.

【0013】(第3発明) 第3発明の耐摩耗性に優れたアルミニウム材の製造方法
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金材料からなる
母材を準備する工程と、該母材表面に銀を主体とする金
属層を形成する工程と、該金属層を被覆したアルミニウ
ム母材を熱処理し、前記金属層にアルミニウムを拡散さ
せて,膜厚が50μm〜200μmのアルミニウムと銀
との金属間化合物層とする熱拡散処理工程とかなるこ
とを特徴とする。
(Third Invention) The method for producing an aluminum material having excellent wear resistance according to the third invention is a step of preparing a base material made of aluminum or an aluminum alloy material, and using silver as a main component on the surface of the base material. Forming a metal layer and heat-treating the aluminum base material coated with the metal layer to diffuse aluminum into the metal layer to form an aluminum-silver intermetallic compound layer having a thickness of 50 μm to 200 μm. characterized by comprising a diffusion process Toka et.

【0014】(第4発明)第4発明の耐摩耗性に優れた
アルミニウム材の製造方法は、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金材料からなる母材を準備する工程と、該母
材表面にアルミニウムと銀との金属間化合物からなる中
間層を形成する工程と、該中間層に窒化処理を施し,該
層表面に窒化アルミニウム層を形成する工程とかるなる
ことを特徴とする。
(Fourth Invention) The method for producing an aluminum material having excellent wear resistance according to the fourth invention comprises the steps of: preparing a base material made of aluminum or an aluminum alloy material; The method is characterized by a step of forming an intermediate layer made of an intermetallic compound, and a step of subjecting the intermediate layer to a nitriding treatment to form an aluminum nitride layer on the surface of the layer.

【0015】[0015]

【作用】本第1発明または第2発明の耐摩耗性に優れた
アルミニウム材、および、第3発明および第4発明の耐
摩耗性に優れたアルミニウム材の製造方法が優れた効果
を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らか
ではないが、次のように考えられる。
The mechanism by which the method of manufacturing the aluminum material having excellent wear resistance according to the first or second invention and the method of manufacturing the aluminum material having excellent wear resistance according to the third and fourth inventions exhibit excellent effects. Is not necessarily clear yet, but is considered as follows.

【0016】(第1発明の作用)本発明のアルミニウム
材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金材料からな
る母材と、該母材表面に形成した金属間化合物層とから
なる。この金属間化合物層は、アルミニウムと銀との金
属間化合物である。銀とアルミニウムとからなる金属間
化合物は、母材と熱膨張係数が比較的近く、また硬度も
アルミニウムに比べて高い。この銀とアルミニウムとの
金属間化合物とすることにより、アルミニウム母材との
界面は拡散による金属結合となり、かつ熱膨張係数の差
が小さいため、温度変化に対して界面での剪断力が小さ
く、層の密着性に優れたものとなり、これより、耐摩耗
性に優れアルミニウム母材より高い硬度およびある程度
の靱性を有するため、面圧強度特性に優れたアルミニウ
ム材となっているものと考えられる。
(Operation of the First Invention) The aluminum material of the present invention comprises a base material made of aluminum or an aluminum alloy material, and an intermetallic compound layer formed on the surface of the base material. This intermetallic compound layer is an intermetallic compound of aluminum and silver. The intermetallic compound composed of silver and aluminum has a coefficient of thermal expansion relatively close to that of the base material, and has a higher hardness than aluminum. By using this intermetallic compound of silver and aluminum, the interface with the aluminum base material becomes a metal bond due to diffusion, and the difference in thermal expansion coefficient is small, so that the shear force at the interface with respect to temperature change is small, It is considered that the resulting aluminum material has excellent adhesion to the layer, has excellent wear resistance, and has higher hardness and a certain degree of toughness than the aluminum base material.

【0017】なお、アルミニウム材料の表面にCuやN
iなどの他の金属を被覆し、熱拡散処理してCu−Al
またはNi−Alからなる金属間化合物を形成させるこ
とが考えられるが、これらCu−AlまたはNi−Al
からなる金属間化合物は、熱膨張係数がアルミニウム母
材より小さく、また靱性に欠けるため剥離し易いという
問題を有する。本発明の場合には、このような問題が起
こりにくいという特有の効果を奏することができる。
The surface of the aluminum material is made of Cu or N
i, coated with other metal such as Cu-Al
Alternatively, it is conceivable to form an intermetallic compound composed of Ni-Al.
Has a problem that the thermal expansion coefficient is smaller than that of the aluminum base material, and the intermetallic compound lacks toughness and is easily peeled. In the case of the present invention, a unique effect that such a problem hardly occurs can be obtained.

【0018】(第2発明の作用)本発明のアルミニウム
材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金材料からな
る母材と、該母材表面に形成したアルミニウムと銀との
金属間化合物層からなる中間層と、該中間層の表面に形
成した窒化アルミニウム層とからなる。表面層としての
窒化アルミニウム層は、非常に高温まで安定であり、硬
さHv 1000以上あり、耐摩耗性により優れ、熱伝導度が
大きくかつ絶縁性に優れている。本発明のアルミニウム
材は、この窒化アルミニウム表面層と母材との間に、ア
ルミニウムと銀とからなる金属間化合物を有してなる。
この金属間化合物は、硬度が母材よりも高く、靱性を有
し、所定の膜厚を有してなる。従って、本発明のアルミ
ニウム材は、表面層としての窒化アルミニウム層の特性
をそのまま発揮させることができるとともに、該材の表
面に相当の面圧が加わった場合でも、前記中間層により
該面圧を受けとめ、前記表面層の効果を奏させることが
できるとともに所定の効果を損なうような変形を防止す
ることができるものと考えられる。
(Operation of the Second Invention) The aluminum material of the present invention comprises a base material made of aluminum or an aluminum alloy material, an intermediate layer made of an intermetallic compound layer of aluminum and silver formed on the surface of the base material, And an aluminum nitride layer formed on the surface of the intermediate layer. The aluminum nitride layer as a surface layer is stable up to a very high temperature, has a hardness of Hv 1000 or more, has excellent wear resistance, has high thermal conductivity, and has excellent insulation. The aluminum material of the present invention has an intermetallic compound consisting of aluminum and silver between the aluminum nitride surface layer and the base material.
This intermetallic compound has a higher hardness than the base material, has toughness, and has a predetermined film thickness. Therefore, the aluminum material of the present invention can exhibit the characteristics of the aluminum nitride layer as the surface layer as it is, and even when a considerable surface pressure is applied to the surface of the material, the surface pressure is reduced by the intermediate layer. Therefore, it is considered that the effect of the surface layer can be exerted, and deformation that impairs the predetermined effect can be prevented.

【0019】(第3発明の作用)第3発明の耐摩耗性に
優れたアルミニウム材の製造方法は、先ず、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金材料からなる母材を準備する
(母材準備工程)。次いで、該母材の耐摩耗層形成部の
表面に、電気めっき法などにより銀を主体とする金属層
を形成する(銀層形成工程)。次いで、該金属層を被覆
したアルミニウム母材を熱処理し、前記金属層にアルミ
ニウムを拡散させてアルミニウムと銀との金属間化合物
層を形成する(熱拡散処理工程)。このとき、銀はアル
ミニウムと反応し易く拡散速度も早いので、容易にAg
2 Alからなる金属間化合物を形成することができるも
のと考えられる。また、これより得られたアルミニウム
と銀との金属間化合物は、耐摩耗性に優れ比較的高い硬
度を有するとともに、面圧強度特性に優れている。
(Operation of the Third Invention) In the method for producing an aluminum material having excellent wear resistance according to the third invention, first, a base material made of aluminum or an aluminum alloy material is prepared (base material preparation step). Next, a metal layer mainly composed of silver is formed on the surface of the wear-resistant layer forming portion of the base material by an electroplating method or the like (silver layer forming step). Next, the aluminum base material coated with the metal layer is heat-treated, and aluminum is diffused into the metal layer to form an intermetallic compound layer of aluminum and silver (thermal diffusion processing step). At this time, silver easily reacts with aluminum and has a high diffusion rate, so that Ag can be easily formed.
It is believed that it is possible to form an intermetallic compound consisting of 2 Al. Further, the obtained intermetallic compound of aluminum and silver has excellent wear resistance, relatively high hardness, and excellent surface pressure strength characteristics.

【0020】(第4発明の作用)第4発明の耐摩耗性に
優れたアルミニウム材の製造方法は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金材料からなる母材を準備する(母材
準備工程)。次いで、該母材表面にアルミニウムと銀と
の金属間化合物からなる中間層を形成する(中間層形成
工程)。なお、この中間層の形成は、前記第3発明と同
様に行うことができる。次いで、イオン窒化法や窒化浴
浸漬法などの方法により窒化処理を施し、該中間層の表
面に窒化アルミニウム層を形成する(窒化アルミニウム
層形成工程)。これにより、中間層を構成しているアル
ミニウムが表面に拡散し、該アルミニウムと窒素が結合
して窒化アルミニウム層を形成する。このとき、窒化ア
ルミニウム層の形成により失った前記中間層のアルミニ
ウム成分は、アルミニウムの銀への拡散速度が早いので
母材から順次補われ、比較的厚い窒化アルミニウム層を
形成することができる。これより、母材と、アルミニウ
ムと銀との金属間化合物からなる中間層と、窒化アルミ
ニウムからなる表面層とを有し、耐摩耗性および硬度、
さらには面圧強度に優れた三層構造のアルミニウム材を
容易に得ることができるものと考えられる。
(Operation of the Fourth Invention) In the method for manufacturing an aluminum material having excellent wear resistance according to the fourth invention, a base material made of aluminum or an aluminum alloy material is prepared (base material preparation step). Next, an intermediate layer made of an intermetallic compound of aluminum and silver is formed on the surface of the base material (intermediate layer forming step). The formation of the intermediate layer can be performed in the same manner as in the third invention. Next, nitriding is performed by a method such as an ion nitriding method or a nitriding bath immersion method to form an aluminum nitride layer on the surface of the intermediate layer (an aluminum nitride layer forming step). As a result, aluminum constituting the intermediate layer diffuses to the surface, and the aluminum and nitrogen combine to form an aluminum nitride layer. At this time, the aluminum component of the intermediate layer, which has been lost due to the formation of the aluminum nitride layer, is rapidly supplemented from the base material since the diffusion speed of aluminum into silver is high, so that a relatively thick aluminum nitride layer can be formed. Thus, a base material, an intermediate layer made of an intermetallic compound of aluminum and silver, and a surface layer made of aluminum nitride have abrasion resistance and hardness,
Further, it is considered that an aluminum material having a three-layer structure having excellent surface pressure strength can be easily obtained.

【0021】[0021]

【発明の効果】【The invention's effect】

【0022】(第1発明の効果)本第1発明のアルミニ
ウム材は、耐摩耗性に優れ母材より高い硬度と靱性を有
するとともに、面圧強度特性に優れている。
(Effect of the First Invention) The aluminum material of the first invention has excellent abrasion resistance, has higher hardness and toughness than the base metal, and has excellent surface pressure strength characteristics.

【0023】(第2発明の効果)本第2発明のアルミニ
ウム材は、より優れた耐摩耗性およびより高い硬度を有
するとともに、面圧強度特性に優れている。
(Effect of the Second Invention) The aluminum material of the second invention has more excellent wear resistance and higher hardness, and also has excellent surface pressure strength characteristics.

【0024】(第3発明の効果)本第3発明の製造方法
により、母材(被処理材)としてのアルミニウムまたは
アルミニウム合金の表面に、耐摩耗性に優れ高い硬度を
有するとともに、面圧強度特性に優れた金属間化合物層
を容易に形成することができる。また、母材表面に形成
された金属間化合物層は、密着性に優れている。
(Effect of the Third Invention) According to the manufacturing method of the third invention, the surface of aluminum or aluminum alloy as a base material (material to be treated) has excellent wear resistance, high hardness, and surface pressure strength. An intermetallic compound layer having excellent characteristics can be easily formed. Further, the intermetallic compound layer formed on the surface of the base material has excellent adhesion.

【0025】(第4発明の効果)本第4発明の製造方法
により、母材(被処理材)としてのアルミニウムまたは
アルミニウム合金の表面に、より耐摩耗性に優れより高
い硬度を有するとともに、面圧強度特性に優れた被覆層
を容易に形成することができる。また、母材表面に形成
された被覆層は、密着性に優れている。
(Effect of the Fourth Invention) According to the manufacturing method of the fourth invention, the surface of aluminum or an aluminum alloy as a base material (material to be treated) has higher abrasion resistance and higher hardness, A coating layer having excellent pressure strength characteristics can be easily formed. Further, the coating layer formed on the surface of the base material has excellent adhesion.

【0026】[0026]

【実施例】先ず、前記第1発明または第2発明のアルミ
ニウム材、および第3発明または第4発明のアルミニウ
ム材の製造方法をさらに具体的にした発明(具体例)に
ついて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a description will be given of an invention (a specific example) in which the method of manufacturing the aluminum material of the first or second invention and the aluminum material of the third or fourth invention are more concretely described.

【0027】本発明の母材または被処理材は、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金からなる材料または部材で
ある。表面処理前の製品形状のものであってもよい。ア
ルミニウム合金は、アルミニウムを主成分とし、これ
に、珪素、銅、マグネシウム、マンガン、クロム、ニッ
ケル、鉄、亜鉛等の一種または二種以上を含むものであ
る。
The base material or the material to be processed according to the present invention is a material or a member made of aluminum or an aluminum alloy. It may be in the form of a product before surface treatment. The aluminum alloy contains aluminum as a main component and contains one or more of silicon, copper, magnesium, manganese, chromium, nickel, iron, zinc, and the like.

【0028】アルミニウムと銀との金属間化合物からな
る層(表面層としての金属間化合物層、または中間層)
は、母材の耐摩耗性および硬度、面圧強度を向上させる
層であり、具体的にはAg2 Alなどからなるものであ
る。さらに、Ag−Ag2 Al(銀リッチの金属間化合
物)や、Al−Ag2 Al(アルミニウムリッチの金属
間化合物)であってもよい。該層中のAl含有量や該層
の厚さなど、さらには該層の硬度などの特性は、目的に
応じて適宜決定することができる。
Layer composed of an intermetallic compound of aluminum and silver (intermetallic compound layer as surface layer or intermediate layer)
Is a layer for improving the wear resistance, hardness and surface pressure strength of the base material, and is specifically made of Ag 2 Al or the like. Further, Ag-Ag 2 Al (silver-rich intermetallic compound) or Al-Ag 2 Al (aluminum-rich intermetallic compound) may be used. The properties such as the Al content in the layer, the thickness of the layer, and the hardness of the layer can be appropriately determined according to the purpose.

【0029】なお、この金属間化合物層は、表面層とし
て用いる場合、膜厚が50μm〜200μmであること
が好ましい。該膜厚が50μm未満の場合、用途によっ
ては面圧により塑性変形し、表面形状が変化する虞れが
あり、また、該膜厚が200μmを越えると、層形成の
工程時間が長くなり、また銀の使用量が増加し、コスト
アップとなる虞れがある。また、中間層として用いる場
合にも、前記と同様の理由により、膜厚が50μm〜2
00μmであることが好ましい。
When the intermetallic compound layer is used as a surface layer, the thickness is preferably 50 μm to 200 μm. If the film thickness is less than 50 μm, depending on the application, it may be plastically deformed by surface pressure and the surface shape may be changed, and if the film thickness exceeds 200 μm, the layer forming process time becomes longer, There is a possibility that the amount of silver used will increase and the cost will increase. Also, when used as an intermediate layer, the film thickness is 50 μm to 2 μm for the same reason as described above.
It is preferably 00 μm.

【0030】また、前記金属間化合物の硬度は、純アル
ミニウムと純Agで形成された場合には、約Hv200〜 2
50であり、実用されているアルミニウム合金の約Hv 80
〜 140に比べて高い。従って、従来のアルミニウム合金
が使用され、耐面圧強度が不十分である用途に対して
は、この金属間化合物のアルミニウム母材表面への被覆
は効果的ある。しかし、約Hv200〜 250でも、表面層の
変形が生ずるような用途に対しては、Ag中に他の元素
を添加することにより、Hv300以上の金属間化合物層を
形成し、Hv 700 程度にすることも可能である。
The hardness of the intermetallic compound, when formed of pure aluminum and pure Ag, is about Hv 200 to 2
50, which is about Hv 80 of a practical aluminum alloy.
Higher than ~ 140. Therefore, for applications where a conventional aluminum alloy is used and the surface pressure resistance is insufficient, the coating of the aluminum base material surface with the intermetallic compound is effective. However, even for about Hv 200 to 250, for applications in which the surface layer is deformed, an intermetallic compound layer of Hv 300 or more is formed by adding another element to Ag to reduce the Hv to about 700. It is also possible.

【0031】また、この金属間化合物層は、本発明の効
果を損なわない範囲で、第三の元素を適宜添加すること
ができる。例えば、より高い硬度が所望の場合には、ク
ロム(Cr)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(N
i)などの特性向上元素の一種以上を添加することが好
ましい。
Further, a third element can be appropriately added to the intermetallic compound layer as long as the effect of the present invention is not impaired. For example, if higher hardness is desired, chromium (Cr), copper (Cu), iron (Fe), nickel (N
It is preferable to add at least one kind of property improving element such as i).

【0032】この金属間化合物を母材表面に形成する方
法としては、電気めっき法、無電解めっき法、溶射法、
ペースト塗布法などが適用できる。なお、前記方法によ
り、先ず銀を主体とした金属膜を形成し、該金属膜を有
する母材を加熱して該母材中のアルミニウムを前記金属
膜中に拡散させてアルミニウムと銀とからなる金属間化
合物を形成することができる。
The method of forming the intermetallic compound on the surface of the base material includes electroplating, electroless plating, thermal spraying,
A paste coating method or the like can be applied. In addition, according to the above method, first, a metal film mainly composed of silver is formed, and a base material having the metal film is heated to diffuse aluminum in the base material into the metal film and to be formed of aluminum and silver. Intermetallic compounds can be formed.

【0033】なお、アルミニウム材料からなる母材は、
表面に酸化膜を形成し易いので、電気めっき法により先
ず銀を主体とした金属膜を形成し、次いで、金属膜を被
覆した母材を加熱して母材中のアルミニウムを金属膜中
に拡散処理し、母材表面にアルミニウムと銀とからなる
金属間化合物を形成することが好ましい。電気めっき法
を採用することにより、均一な層を必要とする部分にの
み被覆可能なので、好適である。また、この方法の場
合、小さい部品でも同時に処理でき、大量被覆に適する
という利点も有する。
The base material made of an aluminum material is
Since an oxide film is easily formed on the surface, a metal film mainly composed of silver is first formed by electroplating, and then the base material coated with the metal film is heated to diffuse aluminum in the base material into the metal film. It is preferable to form an intermetallic compound composed of aluminum and silver on the surface of the base material by performing the treatment. Employing the electroplating method is preferable because it can cover only a portion requiring a uniform layer. In addition, this method has the advantage that even small parts can be processed simultaneously, and is suitable for mass coating.

【0034】なお、該金属間化合物層を中間層として形
成する場合は、該金属間化合物形成工程(中間層形成工
程)の熱拡散処理を、後工程の窒化処理工程時の熱処理
と同時に行ってもよい。例えば、窒化処理をイオン窒化
処理法により行う場合には、イオン窒化処理時の昇温工
程などの被処理材の熱付与を伴う工程と兼ねることがで
きる。この場合、工程の簡略化が可能であり、コストダ
ウンができるという利点を有する。
When the intermetallic compound layer is formed as an intermediate layer, the thermal diffusion treatment in the intermetallic compound forming step (intermediate layer forming step) is performed simultaneously with the heat treatment in the subsequent nitriding step. Is also good. For example, in the case where the nitriding treatment is performed by an ion nitriding treatment method, it can also serve as a step involving heat application of the material to be treated, such as a temperature raising step in the ion nitriding treatment. In this case, there is an advantage that the process can be simplified and the cost can be reduced.

【0035】窒化アルミニウム層は、金属間化合物層
(中間層)の表面に形成した表面層で、非常に高温まで
安定であり、硬さHv 1000以上あり、耐摩耗性により優
れ、熱伝導度が大きくかつ絶縁性に優れた層である。な
お、この窒化アルミニウム層は、該層の特性を向上させ
る目的で、酸素や窒素、炭素などの一種以上からなる特
性向上剤を発明の効果を損なわない範囲で含有させるこ
とができる。例えば、酸素含有量が1〜数十重量%含む
アルミニウム酸窒化物層である場合には、さらに耐水性
や耐食性に優れたものとすることができる。
The aluminum nitride layer is a surface layer formed on the surface of the intermetallic compound layer (intermediate layer), is stable up to a very high temperature, has a hardness of Hv 1000 or more, has excellent wear resistance, and has excellent thermal conductivity. This layer is large and has excellent insulating properties. The aluminum nitride layer may contain a property improver composed of at least one of oxygen, nitrogen, carbon and the like for the purpose of improving the properties of the layer, as long as the effect of the invention is not impaired. For example, in the case of an aluminum oxynitride layer having an oxygen content of 1 to several tens% by weight, the layer can be further excellent in water resistance and corrosion resistance.

【0036】この窒化アルミニウム層は、膜厚が2μm
〜10μmであることが好ましい。該膜厚が2μm未満
の場合、より優れた十分な耐摩耗性を付与することがで
きない虞れがあり、また、該膜厚が10μmを越える
と、クラックなどの耐摩耗性を損なう物質が介在する割
合が高くなる虞れがある。
This aluminum nitride layer has a thickness of 2 μm.
It is preferably from 10 to 10 μm. If the film thickness is less than 2 μm, it may not be possible to provide more excellent and sufficient wear resistance. If the film thickness exceeds 10 μm, substances such as cracks which impair the wear resistance may be present. There is a possibility that the rate of the operation may be increased.

【0037】この窒化アルミニウム層を形成する方法と
しては、イオン窒化法やプラズマ化学気相蒸着法などの
各種の化学蒸着法や、イオンプレーティング法などの各
種の物理蒸着法、およびシアンを含む塩浴中に浸漬する
方法などの各種の浸漬法など、どのような方法でも適用
することができる。
As a method for forming the aluminum nitride layer, various chemical vapor deposition methods such as an ion nitriding method and a plasma chemical vapor deposition method, various physical vapor deposition methods such as an ion plating method, and a salt containing cyanide are used. Any method such as various immersion methods such as a method of immersion in a bath can be applied.

【0038】なお、この窒化アルミニウム層の形成方法
としては、母材に形成された金属間化合物からなる中間
層中のアルミニウムを優先的に窒化し、該アルミニウム
と外部から供給された窒素とを結合させて窒化アルミニ
ウムを形成する方法であることが好ましい。該方法によ
る場合、アルミニウムはAg2 Alより拡散した元素で
あり、表面の窒素と反応し、AlNを形成するため、前
記中間層と窒化アルミニウム層との密着強度に優れたも
のとすることができる。また、AgとNは従来の熱力学
データからは結合しないとされており、また、本発明で
も形成されていない。
The aluminum nitride layer is formed by preferentially nitriding aluminum in the intermediate layer formed of the intermetallic compound formed on the base material, and bonding the aluminum with nitrogen supplied from the outside. It is preferable to use a method in which aluminum nitride is formed. According to this method, aluminum is an element diffused from Ag 2 Al and reacts with nitrogen on the surface to form AlN. Therefore, aluminum can have excellent adhesion strength between the intermediate layer and the aluminum nitride layer. . Ag and N are not considered to be bonded from the conventional thermodynamic data, and are not formed in the present invention.

【0039】ここで、窒化アルミニウム層の形成方法に
ついて、その一例を簡単に説明すると以下のようであ
る。すなわち、該窒化アルミニウム層をイオン窒化方法
により形成する方法としては、先ず、母材にアルミニウ
ムと銀との金属間化合物からなる中間層を形成した材
料、または、母材に銀を主体とした金属膜を形成した材
料を用意し、窒化処理装置内に配置する(被処理材配置
工程)。次に、容器を密閉した後、ロータリーポンプや
拡散ポンプなどの真空ポンプを用い、該容器内に残存す
るガスを除去する(酸素ガス除去工程)。なお、必要に
より、減圧後水素ガスや希ガスなどの非酸化性ガスから
なる導入ガスを置換し、減圧を繰り返し行う。次いで、
減圧した密閉容器内に昇温用ガスを導入するとともに放
電を行うか、或いは該容器内または該容器の周囲に設け
られたヒータにより、被処理材の表面を所定の窒化温度
に加熱する(昇温工程)。なお、前記用意した材料が後
者の場合、すなわち、母材表面に形成した金属膜が、前
記金属間化合物ではなく銀を主体とする金属膜である場
合には、この昇温工程における加熱処理により、母材中
のアルミニウムが金属膜中に拡散され、金属間化合物が
形成される。次に、密閉容器内に窒素ガスや窒素を主体
とするガスや窒素ガスと水素ガスとの混合ガスなどの窒
化処理用ガスを導入するとともに、該密閉容器内にグロ
ー放電を発生させて被処理材表面の窒化処理を行う(イ
オン窒化工程)。なお、イオン窒化処理に先立って、被
処理材表面を窒化アルミニウムが形成され易い性状に前
処理を施すことにより、効率よくまた厚膜の窒化アルミ
ニウム層を形成することができるので好ましい。
Here, an example of a method of forming an aluminum nitride layer will be briefly described as follows. That is, as a method of forming the aluminum nitride layer by an ion nitriding method, first, a material in which an intermediate layer made of an intermetallic compound of aluminum and silver is formed in a base material, or a metal in which a base material is mainly silver A material on which a film is formed is prepared and placed in a nitriding apparatus (material placement step). Next, after the container is sealed, gas remaining in the container is removed using a vacuum pump such as a rotary pump or a diffusion pump (oxygen gas removing step). Note that, if necessary, the introduced gas composed of a non-oxidizing gas such as a hydrogen gas or a rare gas is replaced after the pressure reduction, and the pressure reduction is repeated. Then
Either a gas for raising the temperature is introduced into the depressurized closed vessel and discharge is performed, or the surface of the material to be treated is heated to a predetermined nitriding temperature by a heater provided in or around the vessel (raise). Temperature process). In the case where the prepared material is the latter, that is, when the metal film formed on the surface of the base material is a metal film mainly composed of silver instead of the intermetallic compound, the heat treatment in this temperature raising step Then, aluminum in the base material is diffused into the metal film to form an intermetallic compound. Next, a nitriding gas such as a nitrogen gas, a gas mainly containing nitrogen, or a mixed gas of a nitrogen gas and a hydrogen gas is introduced into the closed container, and a glow discharge is generated in the closed container to perform processing. A nitriding treatment is performed on the material surface (ion nitriding step). Note that, prior to the ion nitriding treatment, the surface of the material to be treated is preferably subjected to a pretreatment so that aluminum nitride is easily formed, so that a thick aluminum nitride layer can be formed efficiently and preferably.

【0040】窒化アルミニウム層の形成方法として、イ
オン窒化方法を適用した場合には、ガス中で行われるた
め、後洗浄が不要であり、また同時処理が可能であると
いう利点を有する。
When an ion nitriding method is applied as a method for forming an aluminum nitride layer, the method is performed in a gas, so that there is an advantage that post-cleaning is unnecessary and simultaneous processing is possible.

【0041】なお、イオン窒化法による場合には、被処
理材の温度ができるだけ均一となるようにして窒化処理
を行うことが好ましい。例えば、グロー放電の条件を、
各部分または各部品に放電が均一に発生するように、部
品の保持・電極等を考慮することが好ましい。
In the case of the ion nitriding method, it is preferable to perform the nitriding treatment so that the temperature of the material to be treated is as uniform as possible. For example, the condition of glow discharge is
It is preferable to consider the holding and electrodes of the components so that the discharge is uniformly generated in each part or each component.

【0042】また、前記窒化アルミニウム層を浸漬法に
より形成する方法について、その一例を簡単に説明す
る。すなわち、通常、鋼の塩浴窒化法として用いられて
いるシアンを含む浴中に浸漬して行う。
An example of a method of forming the aluminum nitride layer by an immersion method will be briefly described. That is, it is usually immersed in a bath containing cyan used for the salt bath nitriding of steel.

【0043】窒化アルミニウム層の形成方法として、浸
漬法を適用した場合には、塩浴であるため、温度の制御
を行い易いという利点を有する。
When the immersion method is applied as the method for forming the aluminum nitride layer, since it is a salt bath, there is an advantage that the temperature can be easily controlled.

【0044】ここで、本具体例のアルミニウム材の構造
の一例を、図1を用いて説明する。すなわち、図1は、
アルミニウム材の断面を模式的に示したもので、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金からなる母材(鍛造材ま
たは鋳造材など:A7075の場合は最高Hv 150 )1と、
該母材表面に形成された中間層(バックアップ層:50
〜200μm:Hv 300 〜 600)2と、該中間層の表面
に形成した窒化アルミニウム層(耐摩耗層:2〜10μ
m:Hv 1000〜2000)3とからなる。
Here, an example of the structure of the aluminum material of this example will be described with reference to FIG. That is, FIG.
A cross section of an aluminum material is schematically shown. A base material (forged material or cast material: A7075: maximum Hv 150) 1 made of aluminum or aluminum alloy;
Intermediate layer (backup layer: 50) formed on the surface of the base material
200 μm: Hv 300 to 600) 2 and an aluminum nitride layer (wear layer: 2 to 10 μm) formed on the surface of the intermediate layer.
m: Hv 1000-2000) 3.

【0045】以下に、本発明の実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be described below.

【0046】第1実施例 First Embodiment

【0047】母材として純Alを用い、電解めっきによ
り銀からなる金属膜を形成し、加熱拡散処理を行ってア
ルミニウム材を作製し、該材の性能評価試験を行った。
Using pure Al as a base material, a metal film made of silver was formed by electrolytic plating, and a heat diffusion treatment was performed to produce an aluminum material, and a performance evaluation test of the material was performed.

【0048】先ず、母材として50×25×5 mm 寸法
の純アルミニウム(A 1100製)を用意した。次いで、該
母材表面に、電解めっきにより、約45μmと約80μ
m厚さの銀(Ag)めっき層を形成した。次いで、これ
ら銀めっき層を形成した試料を、真空中(約10-3〜1
-4 Torr )で、450℃、500℃、540℃および
ほぼ共晶温度(567℃)の570℃で、1、2、また
は4時間の加熱による拡散処理を行った。
First, pure aluminum (manufactured by A1100) having a size of 50 × 25 × 5 mm was prepared as a base material. Next, about 45 μm and about 80 μm were formed on the surface of the base material by electrolytic plating.
A silver (Ag) plating layer having a thickness of m was formed. Next, the sample on which these silver plating layers are formed is placed in a vacuum (about 10 -3 to 1
The diffusion treatment was carried out at 450 ° C., 500 ° C., 540 ° C. and 570 ° C., which is almost the eutectic temperature (567 ° C.), for 1, 2, or 4 hours at 0 -4 Torr.

【0049】得られたアルミニウム材を、X線回折、光
学顕微鏡観察、硬さ測定、EPMAによる元素分布の測
定により、性能評価した。
The performance of the obtained aluminum material was evaluated by X-ray diffraction, optical microscope observation, hardness measurement, and element distribution measurement by EPMA.

【0050】先ず、X線回折試験は、加熱後、試料の表
面より、X線を照射することにより行った。その結果、
全試料とも、母材表面に形成された被覆膜がAg2 Al
からなる金属間化合物であることが分かった。
First, the X-ray diffraction test was performed by irradiating X-rays from the surface of the sample after heating. as a result,
In all samples, the coating film formed on the base material surface was Ag 2 Al
It was found to be an intermetallic compound consisting of

【0051】次に、光学顕微鏡観察試験は、加熱後得ら
れた試料を切断し、樹脂中に埋め込んだ後研摩した面に
ついて行った。その結果、何れもクラックや剥離等の不
具合が全くみられず、被覆膜が均一に形成されているこ
とが分かった。なお、前記加熱拡散処理における加熱温
度が540℃、加熱時間が4時間の例について、アルミ
ニウム材の断面の金属組織(倍率:200倍)を図2に
示す。
Next, an optical microscope observation test was performed on a surface obtained by cutting a sample obtained after heating, embedding the sample in a resin, and then polishing the sample. As a result, none of the problems such as cracks and peeling were observed at all, and it was found that the coating film was formed uniformly. FIG. 2 shows the metal structure (magnification: 200 times) of the cross section of the aluminum material in the case where the heating temperature in the heat diffusion treatment is 540 ° C. and the heating time is 4 hours.

【0052】また、前記加熱温度と被覆層の厚さとの関
係を、図3に示す。同図から明らかのように、加熱温度
が高いほど、加熱時間が長いほど被覆層の厚さが厚くな
っていることが分かる。
FIG. 3 shows the relationship between the heating temperature and the thickness of the coating layer. As can be seen from the figure, the higher the heating temperature and the longer the heating time, the thicker the coating layer.

【0053】次に、硬さ測定試験は、マイクロビッカー
ス硬度計を用い、100gの荷重により行った。その結
果、Ag2 Al金属間化合物の硬さ分布はHv 210 〜 2
30であり、しかも、母材の種類および処理条件には無関
係であることが分かった。また、層の硬さの測定の圧痕
によるクラックは生じなかった。
Next, the hardness measurement test was performed with a load of 100 g using a micro-Vickers hardness tester. As a result, the hardness distribution of the Ag 2 Al intermetallic compound is Hv 210 to 2
It was found that it was 30 and was irrelevant to the type of the base material and the processing conditions. In addition, no crack was generated due to the indentation in the hardness measurement of the layer.

【0054】次に、EPMAによる元素分布の測定試験
は、光学顕微鏡観察試験の試料と同一のものにより行っ
た。前記加熱拡散処理における加熱温度が540℃、加
熱時間が4時間の例について測定した結果を、図4に示
す。同図より明らかの如く、被覆層の内部ではAgが約
80重量%、Alは約15重量%であり、この組成は平
衡状態図で示されたAg2 Alの固溶範囲内にあり、A
lリッチのAg2 Al部分に相当する。
Next, the element distribution measurement test by EPMA was performed using the same sample as the sample in the optical microscope observation test. FIG. 4 shows the measurement results of an example in which the heating temperature in the heat diffusion treatment was 540 ° C. and the heating time was 4 hours. As is clear from the figure, Ag is about 80% by weight and Al is about 15% by weight inside the coating layer, and this composition is within the solid solution range of Ag 2 Al shown in the equilibrium diagram.
This corresponds to the l-rich Ag 2 Al portion.

【0055】比較のために、母材の表面に形成した金属
膜を前記実施例のAgに代えて約20μmのCuまたは
Niとした以外は、前記第1実施例と同様に母材に金属
膜を形成し、加熱拡散処理して、比較用のアルミニウム
材を作製し、性能評価試験を行った。その結果、Cuお
よびNiめっき材を加熱した場合の断面組織は、いずれ
もクラックが発生しており、冷却中に該メッキ層が剥離
する場合もあった。また、Agめっき材におけるAg2
Al層の成長速度係数Kは、CuおよびNiめっき材の
場合の120〜250倍であることが分かった。
For comparison, a metal film was formed on the base material in the same manner as in the first embodiment, except that the metal film formed on the surface of the base material was changed to about 20 μm Cu or Ni instead of Ag of the above-described embodiment. Was formed and subjected to heat diffusion treatment to prepare an aluminum material for comparison, and a performance evaluation test was performed. As a result, cracks were generated in the cross-sectional structures when the Cu and Ni plated materials were heated, and the plated layer was sometimes peeled off during cooling. Also, Ag 2 in the Ag plating material
It was found that the growth rate coefficient K of the Al layer was 120 to 250 times that of the Cu and Ni plating materials.

【0056】本実施例より、Ag2 Al層の成長速度が
極めて速いので、短時間でアルミニウム材料の表面に厚
い層を形成できることも分かった。
From this example, it was also found that since the growth rate of the Ag 2 Al layer was extremely high, a thick layer could be formed on the surface of the aluminum material in a short time.

【0057】第2実施例 Second Embodiment

【0058】母材としてジュラルミンを用い、前記第1
実施例と同様にして、電解めっきにより銀からなる金属
膜を形成し、加熱拡散処理を行ってアルミニウム材を作
製し、該材の性能評価試験を行った。
Using duralumin as a base material,
In the same manner as in the example, a metal film made of silver was formed by electrolytic plating, and a heat diffusion treatment was performed to produce an aluminum material, and a performance evaluation test of the material was performed.

【0059】先ず、母材として50×25×5 mm 寸法
のジュラルミン(A 2017製)を用意した。次いで、前記
第1実施例と同様にして、銀めっき層を形成、次いで、
拡散処理を行い、本実施例にかかるアルミニウム材を得
た。
First, duralumin (manufactured by A 2017) having a size of 50 × 25 × 5 mm was prepared as a base material. Next, a silver plating layer is formed in the same manner as in the first embodiment,
Diffusion treatment was performed to obtain an aluminum material according to the present example.

【0060】得られたアルミニウム材を、前記第1実施
例と同様にして、X線回折、光学顕微鏡観察、硬さ測
定、EPMAによる元素分布の測定により、性能評価し
た。
The performance of the obtained aluminum material was evaluated in the same manner as in the first embodiment by X-ray diffraction, observation with an optical microscope, hardness measurement, and element distribution measurement by EPMA.

【0061】その結果、X線回折試験により、全試料と
も、母材表面に形成された被覆膜がAg2 Alからなる
金属間化合物であることが分かった。また、得られたア
ルミニウム材の断面の光学顕微鏡組織は、第1実施例の
純アルミニウムの場合と同様であり、クラックや剥離の
ない金属被覆層が形成されていた。また、Ag2 Al金
属間化合物の硬さ分布はHv 210 〜 230であり、しか
も、母材の種類および処理条件には無関係であることが
分かった。また、層の硬さの測定の圧痕によるクラック
は生じなかった。また、EPMAによる分析結果は、加
熱拡散処理における加熱温度が540℃、加熱時間が4
時間の例について測定した結果を、図5に示す。同図よ
り明らかの如く、被覆層の内部ではAgとAlの分布は
前記第1実施例のA 1100の場合と同様であるが、被覆層
中には母材中の合金元素であるCuが最大約1.5重量
%、Mgが最大約0.5重量%存在したが、MnおよびS
iの存在は確認されなかった。
As a result, the X-ray diffraction test revealed that the coating film formed on the surface of the base material was an intermetallic compound composed of Ag 2 Al in all samples. The optical microscopic structure of the cross section of the obtained aluminum material was the same as that of the pure aluminum of the first example, and a metal coating layer without cracks or peeling was formed. Moreover, the hardness distribution of the Ag 2 Al intermetallic compound is Hv 210 ~ 230, moreover, been found to be independent of the type and processing conditions of the base material. In addition, no crack was generated due to the indentation in the hardness measurement of the layer. The analysis result by EPMA shows that the heating temperature in the heating diffusion process is 540 ° C. and the heating time is 4 hours.
FIG. 5 shows the results measured for the example of time. As is clear from the figure, the distribution of Ag and Al inside the coating layer is the same as in the case of A 1100 in the first embodiment, but Cu, which is an alloy element in the base material, is the largest in the coating layer. Mn and S were present at about 1.5% by weight and up to about 0.5% by weight Mg.
The presence of i was not confirmed.

【0062】第3実施例 Third Embodiment

【0063】母材として純Alおよびジュラルミンを用
い、複合電解めっきによりAg+Niからなる金属膜を
形成し、加熱拡散処理を行ってアルミニウム材を作製
し、該材の性能評価試験を行った。
Using pure Al and duralumin as a base material, a metal film made of Ag + Ni was formed by composite electrolytic plating, and a heat diffusion treatment was performed to produce an aluminum material, and a performance evaluation test of the material was performed.

【0064】先ず、母材として50×25×5 mm 寸法
の純アルミニウム(A 1100製)およびジュラルミン(A
2017製)を用意した。次いで、該母材表面に、複合電解
めっきにより、約45μmと約80μm厚さの銀−ニッ
ケルの複合めっき層(Ag+5%Ni)を形成した。次
いで、これらめっき層を形成した試料を、前記第1実施
例と同様にして、真空中(約10-3〜10-4 Torr )
で、450℃、500℃、540℃およびほぼ共晶温度
(567℃)の570℃で、1、2、または4時間の加
熱による拡散処理を行った。
First, as a base material, pure aluminum (manufactured by A1100) having a size of 50 × 25 × 5 mm and duralumin (A
2017). Then, a composite plating layer of silver-nickel (Ag + 5% Ni) having a thickness of about 45 μm and about 80 μm was formed on the surface of the base material by composite electrolytic plating. Next, the samples on which the plating layers are formed are subjected to vacuum (about 10 −3 to 10 −4 Torr) in the same manner as in the first embodiment.
The diffusion treatment was performed by heating at 450 ° C., 500 ° C., 540 ° C. and 570 ° C., which is almost the eutectic temperature (567 ° C.), for 1, 2, or 4 hours.

【0065】得られたアルミニウム材を、前記第1実施
例と同様にして、X線回折、光学顕微鏡観察、硬さ測
定、EPMAによる元素分布の測定により、性能評価し
た。
The performance of the obtained aluminum material was evaluated in the same manner as in the first embodiment by X-ray diffraction, observation with an optical microscope, hardness measurement, and element distribution measurement by EPMA.

【0066】その結果、X線回折試験により、全試料と
も、母材表面に形成された被覆膜がAg2 Alを主成分
とする金属間化合物であることが分かった。また、得ら
れたアルミニウム材の断面の光学顕微鏡組織は、第1実
施例の純アルミニウムの場合と同様であり、クラックや
剥離のない金属被覆層が形成されていた。また、Ag2
Al金属間化合物の硬さ分布はHv 450 〜 510であり、
しかも、母材の種類および処理条件には無関係であるこ
とが分かった。また、層の硬さの測定の圧痕によるクラ
ックは生じなかった。
As a result, the X-ray diffraction test revealed that the coating film formed on the base material surface was an intermetallic compound containing Ag 2 Al as a main component in all samples. The optical microscopic structure of the cross section of the obtained aluminum material was the same as that of the pure aluminum of the first example, and a metal coating layer without cracks or peeling was formed. Ag 2
The hardness distribution of the Al intermetallic compound is Hv 450 to 510,
In addition, it was found that it was irrelevant to the type of the base material and the processing conditions. In addition, no crack was generated due to the indentation in the hardness measurement of the layer.

【0067】また、同様に、前記複合めっき層のNiに
代えて、CrやFeを用いた場合でも、この第3実施例
と同様に被覆層の硬度上昇効果が認められた。
Similarly, when Cr or Fe was used instead of Ni in the composite plating layer, the effect of increasing the hardness of the coating layer was recognized as in the third embodiment.

【0068】第4実施例 Fourth Embodiment

【0069】前記第1実施例および第2実施例により作
製したAg−Al金属間化合物層を被覆アルミニウム材
を用い、該被覆層の表面をイオン窒化処理して窒化アル
ミニウム層を形成し、本発明の第2発明にかかるアルミ
ニウム材を作製した。次いで、該アルミニウム材の性能
評価試験結果を行った。
The Ag-Al intermetallic compound layers prepared in the first and second embodiments are coated with an aluminum material, and the surface of the coating layer is ion-nitrided to form an aluminum nitride layer. The aluminum material according to the second invention was produced. Next, performance evaluation test results of the aluminum material were performed.

【0070】先ず、前記第1実施例および第2実施例に
より作製したAg−Al金属間化合物層を用意し、イオ
ン窒化処理装置内に配置した。次に、該容器を密閉した
後、ロータリーポンプを用い、該容器内に残存するガス
を除去し、次いで水素ガスを導入に置換し、減圧を繰り
返し行った。次に、減圧した密閉容器内に昇温用ガスと
して水素ガスを導入するとともに放電を行い、被処理材
の表面を500℃に加熱した。次に、密閉容器内に3 T
orr の窒素ガスを導入するとともに、該密閉容器内に6
00V、1Aの条件でグロー放電を発生させて被処理材
表面の窒化処理を4時間行ったところ、表面に黒色の層
が形成されていた。
First, Ag-Al intermetallic compound layers prepared according to the first and second embodiments were prepared and placed in an ion nitriding apparatus. Next, after the container was sealed, the gas remaining in the container was removed using a rotary pump, and then the hydrogen gas was replaced by introduction, and the pressure was repeatedly reduced. Next, hydrogen gas was introduced as a heating gas into the depressurized closed vessel, and discharge was performed. The surface of the material to be treated was heated to 500 ° C. Next, 3 T in a closed container
orr nitrogen gas and 6
Glow discharge was generated under the conditions of 00 V and 1 A, and the surface of the workpiece was subjected to nitriding for 4 hours. As a result, a black layer was formed on the surface.

【0071】この黒色層について、X線回折法による物
質同定試験を行った結果、何れもウルツ鉱型の窒化アル
ミニウム(AlN)であることが確認された。
The black layer was subjected to a substance identification test by an X-ray diffraction method. As a result, it was confirmed that each of the black layers was a wurtzite type aluminum nitride (AlN).

【0072】また、前記加熱拡散処理における加熱温度
が500℃、加熱時間が4時間の例について、窒化層の
膜厚の測定試験を行った。その結果、膜厚は約8μmで
あった。また、該例の光学顕微鏡による組織観察の結果
を、すなわち、アルミニウム材の断面の金属組織(倍
率:400倍)を図6に示す。同図より明らかの如く、
本実施例のアルミニウム材は、母材と、該母材表面に形
成された中間層と、該中間層の表面に形成した窒化アル
ミニウム層とからなり、それぞれの層は、クラックや剥
離等の不具合が全くみられず、被覆膜が均一に形成され
ていることが分かった。また、該例の表面層のEPMA
による分析結果を、図7に示す。同図より明らかの如
く、表面層にはAlとNが存在していた。また、該層の
硬さは、Hv1500であった。
Further, a measurement test of the film thickness of the nitride layer was performed for an example in which the heating temperature in the heating diffusion treatment was 500 ° C. and the heating time was 4 hours. As a result, the film thickness was about 8 μm. FIG. 6 shows the result of the structure observation by the optical microscope of the example, that is, the metal structure (magnification: 400 times) of the cross section of the aluminum material. As is clear from the figure,
The aluminum material according to the present embodiment includes a base material, an intermediate layer formed on the surface of the base material, and an aluminum nitride layer formed on the surface of the intermediate layer. Was not observed at all, indicating that the coating film was formed uniformly. In addition, EPMA of the surface layer of the example
FIG. 7 shows the results of the analysis. As is clear from the figure, Al and N were present in the surface layer. The hardness of the layer was Hv1500.

【0073】第5実施例 Fifth Embodiment

【0074】前記第1実施例および第2実施例により作
製したAg−Al金属間化合物層を被覆アルミニウム材
を用い、該被覆層の表面を溶融塩浸漬法により窒化処理
して窒化アルミニウム層を形成し、本発明の第2発明に
かかるアルミニウム材を作製した。次いで、該アルミニ
ウム材の性能評価試験結果を行った。
The Ag-Al intermetallic compound layer produced in the first and second embodiments is coated with an aluminum material, and the surface of the coating layer is nitrided by a molten salt immersion method to form an aluminum nitride layer. Then, an aluminum material according to the second invention of the present invention was produced. Next, performance evaluation test results of the aluminum material were performed.

【0075】先ず、前記第1実施例および第2実施例に
より作製したAg−Al金属間化合物層を用意し、これ
をシアンを含む塩浴中に4時間浸漬して窒化した。
First, an Ag-Al intermetallic compound layer prepared according to the first and second embodiments was prepared, and immersed in a salt bath containing cyanide for 4 hours to be nitrided.

【0076】この試料の表面層について、X線回折法に
よる物質同定試験を行った結果、何れも窒化アルミニウ
ム(AlN)であることが確認された。
A material identification test was performed on the surface layer of this sample by an X-ray diffraction method, and as a result, it was confirmed that all were aluminum nitride (AlN).

【0077】また、前記加熱拡散処理における加熱温度
が500℃、加熱時間が4時間の例について、窒化層の
膜厚の測定試験を行った。その結果、膜厚は約10μm
であった。
Further, a measurement test of the film thickness of the nitride layer was performed on an example in which the heating temperature in the heating diffusion treatment was 500 ° C. and the heating time was 4 hours. As a result, the film thickness is about 10 μm
Met.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本第2発明のアルミニウム材の一具体例におけ
る、断面構造を模式的に示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a cross-sectional structure of a specific example of the aluminum material of the second invention.

【図2】本発明の第1実施例により得られたアルミニウ
ム材の断面の金属組織を示す光学顕微鏡写真図(倍率:
200倍)である。
FIG. 2 is an optical micrograph showing a metal structure of a cross section of the aluminum material obtained according to the first embodiment of the present invention (magnification:
200 times).

【図3】本発明の第1実施例により得られたアルミニウ
ム材の加熱温度(拡散処理温度)と被覆層の厚さとの関
係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the heating temperature (diffusion processing temperature) of the aluminum material obtained according to the first embodiment of the present invention and the thickness of the coating layer.

【図4】本発明の第1実施例により得られたアルミニウ
ム材のEPMAによる元素分布の測定試験結果を示す線
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a test result of element distribution measurement by EPMA of the aluminum material obtained according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例により得られたアルミニウ
ム材のEPMAによる元素分布の測定試験結果を示す線
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a test result of element distribution measurement of an aluminum material obtained by a second embodiment of the present invention by EPMA.

【図6】本発明の第4実施例により得られたアルミニウ
ム材の断面の金属組織を示す光学顕微鏡写真図(倍率:
400倍)である。
FIG. 6 is an optical micrograph showing a metal structure of a cross section of an aluminum material obtained according to a fourth embodiment of the present invention (magnification:
400 times).

【図7】本発明の第4実施例により得られたアルミニウ
ム材のEPMAによる元素分布の測定試験結果を示す線
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a test result of element distribution measurement by EPMA of an aluminum material obtained according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・母材 2・・・中間層 3・・・窒化アルミニウム層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2 ... Intermediate layer 3 ... Aluminum nitride layer

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 アルミニウムまたはアルミニウム合金材
料からなる母材と、該母材表面に形成したアルミニウム
と銀との金属間化合物層とからなり、該金属間化合物層
の膜厚が50μm〜200μmであることを特徴とする
耐摩耗性に優れたアルミニウム材。
1. A and the base material made of aluminum or an aluminum alloy material, Ri Do from the intermetallic compound layer of aluminum and silver formed on the base material surface, the intermetallic compound layer
Aluminum product thickness of excellent wear resistance, wherein 50μm~200μm der Rukoto.
【請求項2】 アルミニウムまたはアルミニウム合金材
料からなる母材と、該母材表面に形成したアルミニウム
と銀との金属間化合物からなる中間層と、該中間層の表
面に形成した窒化アルミニウム層とからなることを特徴
とする耐摩耗性に優れたアルミニウム材。
2. A base material made of aluminum or an aluminum alloy material, an intermediate layer made of an intermetallic compound of aluminum and silver formed on the surface of the base material, and an aluminum nitride layer formed on the surface of the intermediate layer. Aluminum material with excellent wear resistance.
【請求項3】 アルミニウムまたはアルミニウム合金材
料からなる母材を準備する工程と、 該母材表面に銀を主体とする金属層を形成する工程と、 該金属層を被覆したアルミニウム母材を熱処理し、前記
金属層にアルミニウムを拡散させて,膜厚が50μm〜
200μmのアルミニウムと銀との金属間化合物層とす
る熱拡散処理工程とかなることを特徴とする耐摩耗性
に優れたアルミニウム材の製造方法。
3. A step of preparing a base material made of aluminum or an aluminum alloy material, a step of forming a metal layer mainly composed of silver on the surface of the base material, and heat-treating the aluminum base material coated with the metal layer. The aluminum is diffused into the metal layer to have a thickness of 50 μm or more.
Method for producing a wear-resistant excellent aluminum material, characterized by comprising thermal diffusion treatment step Toka et of intermetallic compound layer with 200μm aluminum and silver.
【請求項4】 アルミニウムまたはアルミニウム合金材
料からなる母材を準備する工程と、 該母材表面にアルミニウムと銀との金属間化合物からな
る中間層を形成する工程と、 該中間層に窒化処理を施し、該層表面に窒化アルミニウ
ム層を形成する工程とかるなることを特徴とする耐摩耗
性に優れたアルミニウム材の製造方法。
4. A step of preparing a base material made of aluminum or an aluminum alloy material, a step of forming an intermediate layer made of an intermetallic compound of aluminum and silver on the surface of the base material, and performing a nitriding treatment on the intermediate layer. And forming an aluminum nitride layer on the surface of the layer by a method for producing an aluminum material having excellent wear resistance.
JP3359212A 1991-12-26 1991-12-26 Aluminum material excellent in wear resistance and method for producing the same Expired - Lifetime JP3009527B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3359212A JP3009527B2 (en) 1991-12-26 1991-12-26 Aluminum material excellent in wear resistance and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3359212A JP3009527B2 (en) 1991-12-26 1991-12-26 Aluminum material excellent in wear resistance and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05179420A JPH05179420A (en) 1993-07-20
JP3009527B2 true JP3009527B2 (en) 2000-02-14

Family

ID=18463336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3359212A Expired - Lifetime JP3009527B2 (en) 1991-12-26 1991-12-26 Aluminum material excellent in wear resistance and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3009527B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031483A1 (en) 2011-08-31 2013-03-07 株式会社豊田中央研究所 Abrasion-resistant member made from aluminum alloy, and method for producing same

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4649419B2 (en) 2007-01-17 2011-03-09 ジヤトコ株式会社 Surface treatment method of aluminum material
JP5172888B2 (en) * 2010-04-12 2013-03-27 ジヤトコ株式会社 Surface treatment method of aluminum material
JP5490927B2 (en) * 2013-02-01 2014-05-14 正成 右高 Method for producing hardened aluminum material by cross-coupling reaction
JP2015024624A (en) * 2013-07-29 2015-02-05 アイシン精機株式会社 Coated member and method for producing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031483A1 (en) 2011-08-31 2013-03-07 株式会社豊田中央研究所 Abrasion-resistant member made from aluminum alloy, and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05179420A (en) 1993-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5916695A (en) Tin coated electrical connector
US5780172A (en) Tin coated electrical connector
JP3774472B2 (en) Oxidation resistant coating for titanium alloys
JP5561920B2 (en) Al-containing copper alloy coated steel and method for producing the same
US7138189B2 (en) Heat-resistant Ti alloy material excellent in resistance to corrosion at high temperature and to oxidation
JP3009527B2 (en) Aluminum material excellent in wear resistance and method for producing the same
US7601389B2 (en) Metal material and method for production thereof
US6006819A (en) Process for producing aluminum-based composite member
JPS61166987A (en) Fin material for radiator
JP4427487B2 (en) Tin-coated electrical connector
JP5155139B2 (en) Tin-coated electrical connector
JP2003253423A (en) Heat resistant alloy material with excellent high- temperature corrosion resistance, and its manufacturing method
JP4009424B2 (en) Cover for machining
JP3195506B2 (en) Surface treatment method for tungsten heavy alloy
JP3386581B2 (en) Early patina-generating exterior material and method for producing the same
JP3195497B2 (en) Surface treatment method for tungsten heavy alloy and weight treated with the method
JPS59153893A (en) Conductor covered with silver and its manufacture
JPH01136960A (en) Cu-base material
Kwietniewski et al. Nickel diffusion treatment of Timetal 550 titanium alloy
Salehi Effect of Ni–Al intermetallic sublayers on tribological properties of crystallised Ni–P coatings on aluminium substrates
JPH0696765B2 (en) Surface hardening method of aluminum alloy material
JP2002097593A (en) Machining material with high corrosion resistance for electronic device/component, electronic device/ component using the same, and method for manufacturing machining material with high corrosion resistance
JP4074490B2 (en) Zinc-based alloy and method for producing the same
JPH0835074A (en) Member made of titanium or titanium alloy excellent in wear resistance and erosion resistance and its production
Brochu Joining Si₃N₄ to FA-129 iron aluminide