(57)【要約】【課題】本発明の課題は、コールドスプレー法で得られる金属皮膜の緻密化と高靭性化とを両立させることができる改質処理方法を提供することにある。【解決手段】本発明の金属皮膜の改質処理方法は、コールドスプレー法にて基材２の表面にアルミニウム基合金を積層した金属皮膜３に対して、この金属皮膜３が緻密化するようにショットピーニングを施すことを特徴とする。コールドスプレー法で得られた金属皮膜３に対してショットピーニングを施すと、靭性が高められた緻密化層４が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールドスプレー法にて基材の表面にアルミニウム基合金を積層した金属皮膜に対して、この金属皮膜が緻密化するようにショットピーニングを施すことを特徴とする金属皮膜の改質処理方法。
【請求項２】
前記ショットピーニングに使用した鋼系材料からなるショット材の粒子径が、１００μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の金属皮膜の改質処理方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の改質処理方法で処理された金属皮膜を有するアルミ基合金積層体であって、前記金属皮膜の表層に緻密化層が形成されていることを特徴とするアルミ基合金積層体。
【請求項４】
前記緻密化層の厚さが、１μｍ〜１５０μｍであることを特徴とする請求項３に記載のアルミ基合金積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドスプレー法によって基材の表面に形成された金属皮膜の改質処理方法、及びこの改質処理方法で得られるアルミ基合金積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コールドスプレー（Cold Spray）法で基材の表面に皮膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、皮膜材料の融点又は軟化点よりも低い温度に設定した超音速で流れるガスに皮膜材料の粉末を同伴させることによって、この粉末を基材の表面に衝突させるものである。この方法では、粉末が高速で基材の表面に衝突した際に、固相状態のままで粉末の粒子が塑性変形することによって皮膜が形成される。このようなコールドスプレー法で形成された皮膜は、例えば溶射で得られた皮膜と比べて材料酸化物の巻き込みが少なく、緻密な膜とされている。
【特許文献１】特開２００６−１７９８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、コールドスプレー法で得られた皮膜においては、基材の表面に堆積した粉末の変形量が必ずしも一様ではないために、粉末の変形量が不十分な部分では堆積した粉末同士の間に明確な界面が形成される。したがって、高強度性を期待してコールドスプレー法で得られた積層体を使用すると、界面を形成した皮膜の不良部分が起点となって、積層体の破壊が進行する恐れがある。特に、疲労強度の向上を狙ってこの積層体を使用する場合には、その傾向が顕著となる。
そこで、粉末同士が界面を形成しないように皮膜を緻密化することも考えられるが、皮膜を緻密化すると、皮膜の強度が高められる反面、靭性が低下するという新たな問題が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、コールドスプレー法で得られる金属皮膜の緻密化と高靭性化とを両立させることができる改質処理方法、及びこの改質処理方法で得られるアルミ基合金積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決する本発明の金属皮膜の改質処理方法は、コールドスプレー法にて基材の表面にアルミニウム基合金を積層した金属皮膜に対して、この金属皮膜が緻密化するようにショットピーニングを施すことを特徴とする。
一般に、ショットピーニングは、素材の表面に適用することで、その素材の強度を高める技術として知られている。そして、その素材は強度が高められる反面、高硬度化（低靭性化）することとなる。しかしながら、コールドスプレー法で得られた皮膜に対してショットピーニングを施すと、逆に靭性が高められることを本発明者らは新たに見出して本発明に到達した。つまり、本発明の改質処理方法によれば、コールドスプレー法で得られる金属皮膜の緻密化と高靭性化とを両立させることができる。
また、このような金属皮膜の改質処理方法においては、前記ショットピーニングに使用した鋼系材料からなるショット材の粒子径が、１００μｍ〜５００μｍであることが望ましい。
そして、前記課題を解決する本発明のアルミ基合金積層体は、前記した改質処理方法で処理された金属皮膜を有するアルミ基合金積層体であって、前記金属皮膜の表層に緻密化層が形成されていることを特徴とする。
また、このようなアルミ基合金積層体においては、前記緻密化層の厚さが、１μｍ〜１５０μｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コールドスプレー法で得られる金属皮膜の緻密化と高靭性化とを両立させることができる改質処理方法、及びこの改質処理方法で得られるアルミ基合金積層体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ここで参照する図面において、図１は、本発明の金属皮膜の改質処理方法（以下、単に「改質方法」ということがある）によって得られたアルミ基合金積層体の模式図である。
【０００８】
図１に示すように、後記する改質方法によって得られるアルミ基合金積層体１は、基材２の表面に、金属皮膜３を備えている。そして、金属皮膜３の表層には、緻密化層４が形成されている。
【０００９】
前記基材２としては、その表面に金属皮膜３を積層することができれば特に制限はなく、金属及び非金属のいずれであっても使用することができ、例えば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、チタン、ステンレス、セラミクス、ガラス、木材等が挙げられる。中でもアルミニウムやマグネシウムを含むものが望ましく、特にアルミニウム合金が望ましい。
【００１０】
本実施形態での金属皮膜３は、後記するコールドスプレー法で得られたものであって、基材２の表面に積層されたアルミニウム合金で形成されている。このアルミニウム合金としては、特に制限はないが、準結晶粒子分散アルミニウム合金又はアモルファス粒子分散アルミニウム合金が望ましい。ちなみに、準結晶粒子分散アルミニウム合金及びアモルファス粒子分散アルミニウム合金のマトリクスは、アルミ結晶相又はアルミ過飽和固溶体相であることが望ましい。
金属皮膜３の厚さは、適宜変更することができるが、次に説明する緻密化層４の厚さに応じて適宜に設定することができ、２ｍｍ以下で設定すればよいが、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、２ｍｍを超えてもよい。
【００１１】
緻密化層４は、コールドスプレー法で得られた金属皮膜３に後記するショットピーニングを施して形成されたものであって、コールドスプレー法で得られた金属皮膜３の表層が緻密化、かつ高靭性化して形成されたものである。つまり、ショットピーニングの影響を受けていない、より深部の金属皮膜３部分よりも、表層の緻密化層４は緻密性及び靭性が高められている。言い換えれば、緻密化層４は、ショットピーニングの影響を受けて密度が高められると共に、硬度（例えばＨｖ）が低下している。
【００１２】
緻密化層４の厚さは、アルミ基合金積層体１の用途に応じて適宜に設定することができるが、１μｍ〜１５０μｍであることが望ましい。緻密化層４の厚さをこの範囲となるように制御することで、金属皮膜３における緻密性及び靭性といった皮膜特性をより確実に向上させることができると共に、より容易にかつ確実に金属皮膜３を改質する（緻密化及び高靭性化する）ことができる。
【００１３】
次に、本実施形態に係る改質方法について説明する。
本実施形態に係る改質方法は、基材２（図１参照）の表面にコールドスプレー法でアルミニウム基合金を積層して金属皮膜３（図１参照）を形成する皮膜形成工程と、この金属皮膜３が緻密化するようにショットピーニングを施す緻密化工程とを有している。
【００１４】
コールドスプレー法は、後記するアルミニウム合金粉末を基材２の表面に噴射して金属皮膜３を形成するものである。
【００１５】
本実施形態におけるコールドスプレー法では、ラバルノズルにアルミニウム合金粉末及び作動ガス（プロセスガス）が供給されることによって、作動ガスが加速されると共に、加速された作動ガスにアルミニウム合金粉末が同伴する。
【００１６】
前記アルミニウム合金粉末としては、前記した金属皮膜３を構成する素材からなるものでよく、具体的には、前記したように、アルミニウム合金からなるものが望ましく、中でも準結晶粒子分散アルミニウム合金又はアモルファス粒子分散アルミニウム合金が望ましい。
【００１７】
このようなアルミニウム合金粉末の粒子径は、アルミ基合金積層体１（図１参照）の用途に応じて適宜に設定することができるが、２００μｍ以下のものが望ましく、１５０μｍ以下のものがより望ましい。また、平均粒子径は、０．１〜５０μｍが望ましい。
【００１８】
前記作動ガスとしては、例えば、ヘリウム、窒素、空気等が挙げられる。ラバルノズルに供給する作動ガスの圧力は、後記するアルミニウム合金粉末の速度に応じて調節される。
ラバルノズルに供給する作動ガスの温度は、使用されるアルミニウム合金の融点又は軟化点よりも低い温度に設定される。
【００１９】
皮膜形成工程では、アルミニウム合金粉末を同伴させる作動ガスの速度が、基材２に衝突したアルミニウム合金粉末の粒子が塑性変形可能な速度となるように設定される。つまり、この速度は、いわゆる臨界速度以上に設定される。
そして、この皮膜形成工程では、基材２に衝突したアルミニウム合金粉末の粒子は塑性変形して金属皮膜３を形成する。
【００２０】
次に、皮膜形成工程の後に実施される緻密化工程について説明する。
緻密化工程でのショットピーニングは、前記皮膜成形工程で得られた金属皮膜３の表層に対して行われる。
【００２１】
ショットピーニングとしては、高圧空気でショット材を高速で投射するエアショットピーニング装置を使用することができる。このショットピーニングは、これに限定されるものではなく、公知のものを使用することができ、例えば、超音波式ショットピーニング装置を使用するものであってもよい。
【００２２】
ショットピーニングに使用するショット材としては、例えば、金属、セラミック、ガラス等の材料からなる粒子が挙げられる。このショット材は球形のものが望ましい。そして、ショット材は、金属皮膜３の硬度よりも高いものが選択される。
【００２３】
ショット材の粒子径（以下、ショット粒子径という）は、使用するショット材の材料によって適宜に設定することができる。ちなみに、鋼系材料からなるショット材のショット粒子径は、１００μｍ〜５００μｍが望ましく、１５０μｍ〜４００μｍが更に望ましい。このような範囲にショット粒子径を設定したショット材を使用することで、金属皮膜３の剥離や欠損等の損傷を低減しつつ、金属皮膜３をより確実に緻密化することができる。
【００２４】
ショットピーニングのショット圧力、及びショット時間は、緻密化層４（図１参照）の厚さが、１μｍ〜１５０μｍとなるように調節することが望ましい。
【００２５】
この緻密化工程においては、金属皮膜３にショットピーニングが施されることによって、金属皮膜３の表層に緻密化層４が形成されることとなる。このように緻密化層４が形成されることで、前記したアルミ基合金積層体１（図１参照）は完成するが、本実施形態に係る改質方法においては、緻密化工程の後にアルミ基合金積層体１に熱処理を施してもよい。このように熱処理を施すことで、緻密化層４を有する金属皮膜３の皮膜特性が更に改善される。
【００２６】
次に、本発明の改質方法の原理について説明しつつ、この改質方法及びアルミ基合金積層体の作用効果について説明する。
以上のような改質方法では、前記したように、コールドスプレー法を使用することで、加速された作動ガスにアルミニウム合金粉末が同伴して基材２に高速で衝突する。その結果、アルミニウム合金粉末の粒子は、基材２の表面で塑性変形して金属皮膜３を形成する。そして、この改質方法では、金属皮膜３にショットピーニングが施されることで、金属皮膜３の表層に緻密化層４が形成される。
【００２７】
このような改質方法においては、コールドスプレー法で金属皮膜３を形成した際に、塑性変形したアルミニウム合金粉末の内部に大きな歪みを蓄積している。
そして、この金属皮膜３にショットピーニングが施されることによって、アルミニウム合金粉末の内部の歪みは更に増大する。
一方、このような内部の組織状態は、回復・再結晶の駆動力が高くなっている状態にある。
そして、ショットピーニングが施された際の加工発熱によって、前記した回復・再結晶が金属皮膜３内で発現し、金属皮膜３の表層が軟化する、言い換えれば、高靭性化した緻密化層４が形成されるものと考えられる。
したがって、本実施形態に係る改質方法によれば、コールドスプレー法によって形成された高強度で低延性の金属皮膜３の表層に、ショットピーニングによって高靭性の緻密化層４が形成されたアルミ基合金積層体１を製造することができる。つまり、この改質方法によれば、コールドスプレー法で得られる金属皮膜３の緻密化と高靭性化とを両立させることができる。
【００２８】
そして、このような改質方法で得られたアルミ基合金積層体１は、表層が緻密性及び靭性に優れているので、応力集中が発生しやすい表層からの破壊の発生を効果的に抑制することができる。特に、このアルミ基合金積層体１は、熱疲労強度に優れることとなる。
【００２９】
本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態での改質方法は、各種機械部品としての利用可能なアルミ基合金積層体１の製造方法に適用できるほか、物品の表面を金属皮膜３で被覆して補修する方法に適用するものであってもよい。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の効果を確認した実施例について説明する。
（実施例１）
＜コールドスプレー法による金属皮膜の形成＞
ここでは、基材２（図１参照、以下、符号は省略する）として、アルミ鋳物２種Ａ（ＡＣ２Ｂ：Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）からなる、６０ｍｍ×３０ｍｍ×４ｍｍのものを準備した。
この基材の表面に、コールドスプレー法によってアルミニウム合金粉末を噴射して厚さ６００μｍの金属皮膜３（図１参照、以下、符号は省略する）を形成した。この工程は、前記した皮膜形成工程に相当する。
使用したアルミニウム合金粉末は、組成がアルミニウム９４．９６原子％（９０．４６質量％）、鉄１．６８原子％（３．３１質量％）、クロム２．２４原子％（４．１１質量％）、チタン０．５６原子％（０．９５質量％）、及びコバルト０．５６原子％（１．１７質量％）であって準結晶粒子分散アルミニウム合金からなり、平均粒径が１４．９７μｍであった。
【００３１】
コールドスプレー法では、長さが１５０ｍｍのラバルノズルをスプレーガンとして使用すると共に、このスプレーガンには４００℃の作動ガス（ヘリウム）を３ＭＰａで供給した。また、スプレーガンの噴出口と基材の表面との距離は、２０ｍｍに設定した。
そして、基材の表面に対するアルミニウム合金粉末の噴射は、スプレーガンのトラバース速度を１００ｍｍ／ｓに設定し、トラバースピッチを２ｍｍに設定し、トラバース回数（重ね数）を４回に設定して行った。ちなみに、アルミニウム合金粉末の噴射量は、１０ｇ／ｍｉｎに設定した。
【００３２】
＜ショットピーニングによる金属皮膜の緻密化＞
次に、コールドスプレー法によって得られた金属皮膜にショットピーニングを施すことによって、金属皮膜の表層に緻密化層４（図１参照、以下、符号は省略する）を有するアルミ基合金積層体１（図１参照、以下、符号は省略する）を製造した。この工程は、前記した緻密化工程に相当する。
ここでのショットピーニングは、高圧空気でショット材を高速で投射するエアショットピーニング装置を使用した。
このショットピーニングは、球形のショット材を使用した。このショット材の材料（以下、ショット粒子種という）は、工具鋼であった。このショット材の粒子径（以下、ショット粒子径という）は１００μｍであった。
そして、このエアショットピーニング装置でのショット圧力は、０．６ＭＰａに設定し、ショット時間は３０ｓｅｃに設定した。
ショットピーニングが施された後の金属皮膜の最大皮膜厚さ（以下、単に「最大皮膜厚さ」という）は５９６μｍ（緻密化層を含む）となった。そして、金属皮膜の表層に形成された緻密化層の厚さ（以下、「ショット影響厚さ」ということがある）は、６μｍであった。
実施例１で行ったショットピーニングにおける、前記したショット粒子種、ショット粒子径、ショット圧力、ショット時間、最大皮膜厚さ、及びショット影響厚さを次の表１に記した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
（実施例２から実施例１５）
実施例２から実施例１５では、金属皮膜を実施例１と同様に基材の表面に形成した。そして、この金属皮膜に対して、表１に示す条件でショットピーニングを施した。金属皮膜の表層に形成された最大皮膜厚さ、及びショット影響厚さを表１に示す。
【００３５】
図２から図７に実施例で製造した得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真を示す。
【００３６】
図２（ａ）は、実施例４で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、図２（ｂ）は、図２（ａ）中の基材と皮膜（金属皮膜）との界面近傍における拡大写真、図２（ｃ）は、図２（ａ）中の皮膜（金属皮膜）における表層の拡大写真である。なお、図２（ａ）中の皮膜の厚さ（５２０μｍ）は金属皮膜の平均厚さを示し、図２（ｂ）中の「ショット影響部」の用語は表１中の「ショット影響厚さ」を示している。
【００３７】
図３（ａ）は、実施例７で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、図３（ｂ）は、図３（ａ）中の基材と皮膜（金属皮膜）との界面近傍における拡大写真、図３（ｃ）は、図３（ａ）中の皮膜（金属皮膜）における表層の拡大写真である。なお、図３（ａ）中の皮膜の厚さ（５２０μｍ）は金属皮膜の平均厚さを示し、図３（ｂ）中の「ショット影響部」の用語は表１中の「ショット影響厚さ」を示し、図３（ｃ）中のＨｖは後記するビッカース硬度の測定ポイントを示している。
【００３８】
図４（ａ）は、実施例１０で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、図４（ｂ）は、図４（ａ）中の基材と皮膜（金属皮膜）との界面近傍における拡大写真、図４（ｃ）は、図４（ａ）中の皮膜（金属皮膜）における表層の拡大写真である。なお、図４（ａ）中の皮膜の厚さ（５２０μｍ）は金属皮膜の平均厚さを示し、図４（ｂ）中の「ショット影響部」の用語は表１中の「ショット影響厚さ」を示している。
【００３９】
図５（ａ）は、実施例１１で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、図５（ｂ）は、図５（ａ）中の基材と皮膜（金属皮膜）との界面近傍における拡大写真、図５（ｃ）は、図５（ａ）中の皮膜（金属皮膜）における表層の拡大写真である。なお、図５（ａ）中の皮膜の厚さ（４５０μｍ）は金属皮膜の平均厚さを示し、図５（ｂ）中の「ショット影響部」の用語は表１中の「ショット影響厚さ」を示し、図５（ｃ）中のＨｖは後記するビッカース硬度の測定ポイントを示している。
【００４０】
図６（ａ）は、実施例１２で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、図６（ｂ）は、図６（ａ）中の基材と皮膜（金属皮膜）との界面近傍における拡大写真、図６（ｃ）は、図６（ａ）中の皮膜（金属皮膜）における表層の拡大写真である。なお、図６（ａ）中の皮膜の厚さ（２８０μｍ）は金属皮膜の平均厚さを示し、図６（ｂ）中の「ショット影響部」の用語は表１中の「ショット影響厚さ」を示している。
【００４１】
図７（ａ）は、実施例１３で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、図７（ｂ）は、図７（ａ）中の基材と皮膜（金属皮膜）との界面近傍における拡大写真、図７（ｃ）は、図７（ａ）中の皮膜（金属皮膜）における表層の拡大写真である。なお、図７（ａ）中の皮膜の厚さ（１２０μｍ）は金属皮膜の平均厚さを示し、図７（ｂ）中の「ショット影響部」の用語は表１中の「ショット影響厚さ」を示している。
【００４２】
（比較例１）
比較例１では、金属皮膜を実施例１と同様に基材の表面に形成した。そして、この金属皮膜に対しては、ショットピーニングを施さなかった。
【００４３】
図８（ａ）は、比較例１で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、図８（ｂ）は、図８（ａ）中の皮膜（金属皮膜）における表層の拡大写真である。
【００４４】
（比較例２から比較例１３）
比較例２から比較例１３では、金属皮膜を実施例１と同様に基材の表面に形成した。そして、この金属皮膜に対して、表１に示す条件でショットピーニングを施したが、比較例２から比較例１３では、金属皮膜の表層に緻密化層が形成されなかった。つまり、比較例２から比較例１３では、金属皮膜が緻密化するようにショットピーニングが行われなかった。
更に具体的に説明すると、比較例２から比較例３では、緻密化層が形成される程度にショットピーニングが実効しなかった。
そして、比較例８及び比較例１３では金属皮膜の一部又は全部が剥離して緻密化層が形成されるようにショットピーニングが実効しなかった。
【００４５】
図９は、比較例８で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真である。なお、図９中の皮膜（最大１７４μｍ）は表１に示す最大皮膜厚さを示している。
【００４６】
（実施例及び比較例で得られたアルミ基合金積層体の評価）
＜ショットピーニングによる金属皮膜の緻密化＞
表１に示すように、実施例１から実施例１５では、ショットピーニングによって金属皮膜の表層に緻密化層が形成された。これに対して、比較例１から比較例１３では緻密化層が形成されなかった。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、比較例１では、コールドスプレー法で形成された皮膜（金属皮膜）にショットピーニングが施されていないので緻密化層が認められない。そして、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、皮膜（金属皮膜）の表層、中心、及び基材との界面近傍のそれぞれにおいて、コールドスプレー法で噴射したアルミニウム合金粉末の個々の輪郭が明瞭に観察され、比較例１のアルミ基合金積層体はアルミニウム合金粉末同士の接合状態が不十分であることが確認された。
【００４８】
これに対して、図２から図７に示すように、実施例４、実施例７、実施例１０、実施例１１、実施例１２、及び実施例１３では、各図中に示すショット影響部の厚さで緻密化層の形成が確認された。そして、各ショット影響部（緻密化層）では、ショット影響部より下方の皮膜（金属皮膜）と比較してアルミニウム合金粉末が大きく変形することで緻密化していることが確認された。そして、図７に示す実施例１３では、ショット影響部（緻密化層）におけるアルミニウム合金粉末の個々の輪郭が確認されない程度に緻密化した。
【００４９】
そして、前記したように、比較例２から比較例３では、緻密化層が形成される程度にショットピーニングが実効せず、比較例８及び比較例１３では金属皮膜の一部又は全部が剥離して緻密化層が形成されるようにショットピーニングが実効しなかった。比較例１３では、図９に示すように、皮膜（緻密化層を含む金属皮膜）が消失している。
以上のことから、ショットピーニングに使用した鋼系材料からなるショット材の粒子径（表１の「ショット粒子径」参照）は１００μｍ〜５００μｍが望ましいことが確認された。
【００５０】
＜緻密化層の高靭性化＞
実施例７及び実施例１１で製造されたアルミ基合金積層体の緻密化層における靭性を評価した。
ここでは、実施例７及び実施例１１で製造されたアルミ基合金積層体において、図３（ｂ）及び図５（ｂ）に示す、ショット影響部（緻密化層）のビッカース硬度と、ショット影響部（緻密化層）の最深部近傍（金属皮膜の緻密化層界面近傍）のビッカース硬度とが測定された。
【００５１】
図３（ｃ）に示すように、実施例７で製造されたアルミ基合金積層体のショット影響部（緻密化層）における任意の２点で測定したビッカース硬度（Ｈｖ．）は、それぞれ２４４．５、及び２２３．５であった。
そして、ショット影響部（緻密化層）の最深部近傍における任意の２点で測定したビッカース硬度（Ｈｖ．）は、それぞれ２６７．５、及び２５４．６であった。
【００５２】
そして、図５（ｃ）に示すように、実施例１１で製造されたアルミ基合金積層体のショット影響部（緻密化層）における任意の１点で測定したビッカース硬度（Ｈｖ．）は、それぞれ２１１．６であった。
そして、ショット影響部（緻密化層）の最深部近傍における任意の２点で測定したビッカース硬度（Ｈｖ．）は、それぞれ２６１．１、及び２４８．２であった。
【００５３】
ちなみに、図示しないが、比較例１のショットピーニングを施していない皮膜（金属皮膜）における平均のビッカース硬度（Ｈｖ．）は、２６７であった。また、コールドスプレー法で使用したアルミニウム合金粉末を温間で固化成形したバルク材のビッカース硬度（Ｈｖ．）は、１７０であった。つまり、コールドスプレー法で形成した金属皮膜は、硬度が高くなって靭性が低下していることが確認された。
【００５４】
そして、図３（ｃ）及び図５（ｃ）に示すビッカース硬度（Ｈｖ．）の測定結果から明らかなように、ショット影響部（緻密化層）のビッカース硬度（Ｈｖ．）は、ショットピーニングを施さないもの（比較例１）のビッカース硬度（Ｈｖ．）と比較して一段と低下していた。
【００５５】
つまり、一般に、素材の硬度を高めることが知られているショットピーニングは、コールドスプレー法で得られた皮膜（金属皮膜）に適用すると、逆に、その硬度を低下させて靭性を高めることが確認された。このことは、前記したようにショットピーニングが施された際の加工発熱によって、回復・再結晶が金属皮膜内で発現し、金属皮膜の表層が軟化する、言い換えれば、高靭性化した緻密化層が形成されたものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の金属皮膜の改質方法によって得られたアルミ基合金積層体の模式図である。
【図２】（ａ）は、実施例４で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、（ｂ）は、（ａ）中の基材と皮膜との界面近傍における拡大写真、（ｃ）は、（ａ）中の皮膜における表層の拡大写真である。
【図３】（ａ）は、実施例７で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、（ｂ）は、（ａ）中の基材と皮膜との界面近傍における拡大写真、（ｃ）は、（ａ）中の皮膜における表層の拡大写真である。
【図４】（ａ）は、実施例１０で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、（ｂ）は、（ａ）中の基材と皮膜との界面近傍における拡大写真、（ｃ）は、（ａ）中の皮膜における表層の拡大写真である。
【図５】（ａ）は、実施例１１で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、（ｂ）は、（ａ）中の基材と皮膜との界面近傍における拡大写真、（ｃ）は、（ａ）中の皮膜における表層の拡大写真である。
【図６】（ａ）は、実施例１２で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、（ｂ）は、（ａ）中の基材と皮膜との界面近傍における拡大写真、（ｃ）は、（ａ）中の皮膜における表層の拡大写真である。
【図７】（ａ）は、実施例１３で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、（ｂ）は、（ａ）中の基材と皮膜との界面近傍における拡大写真、（ｃ）は、（ａ）中の皮膜における表層の拡大写真である。
【図８】（ａ）は、比較例１で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真、（ｂ）は、（ａ）中の皮膜における表層の拡大写真である。
【図９】比較例８で得られたアルミ基合金積層体の光学顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５７】
１      アルミ基合金積層体
２      基材
３      金属皮膜
４      緻密化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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