(57)【要約】【課題】  コーティング層の形成過程によって母材に熱変形などの損傷を発生しないながらも金属間化合物およびセラミック粒子の分散によって高硬度を確保して耐摩耗性および疲労亀裂に対する優れた抵抗性を有するコーティング層と、前記コーティング層を母材から分離して製造されるバルクを提供する方法、およびこれによって製造されるコーティング層とバルクを提供する。【解決手段】  本発明は金属マトリックス複合体形成方法およびこれを利用して製造されたコーティング層とバルクに関するものであって、特に母材を提供する工程；（ｉ）金属、合金またはその混合体粒子からなる第１金属粉末、（ｉｉ）前記金属または前記合金の合金元素と金属間化合物を形成する金属間化合物形成用金属粒子からなる第２金属粉末、および（ｉｉｉ）セラミックまたはその混合体粒子からなるセラミック粉末を含む混合粉末を準備する工程；前記準備された混合粉末をコーティング用噴射ノズルに注入する工程；前記噴射ノズル内に流れる運搬ガスの流動によって前記混合粉末を非溶融状態で３００〜１，２００ｍ／ｓの速度で加速して、前記母材の表面に混合粉末をコーティングする工程；および前記コーティングされたコーティング層を熱処理して前記金属間化合物を形成する熱処理工程を含むことを特徴とする金属マトリックス複合体形成方法及びこれによるコーティング層とバルクに関する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材を提供する工程；
（ｉ）金属、合金またはその混合体粒子からなる第１金属粉末、（ｉｉ）前記金属または前記合金の合金元素と金属間化合物を形成する金属間化合物形成用金属粒子からなる第２金属粉末、および（ｉｉｉ）セラミックまたはその混合体粒子からなるセラミック粉末を含む混合粉末を準備する工程；
前記準備された混合粉末をコーティング用噴射ノズルに注入する工程；
前記噴射ノズル内に流れる運搬ガスの流動によって前記混合粉末を非溶融状態で３００〜１，２００ｍ／ｓの速度で加速して、前記母材の表面に混合粉末をコーティングする工程；および
前記コーティングされたコーティング層を熱処理して、前記金属間化合物を形成する熱処理工程を含むことを特徴とする金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項２】
前記第１金属粉末の金属がアルミニウムまたはその合金であり、前記第２金属粉末の金属間化合物形成用金属粒子がチタニウム、ニッケル、クロムおよび鉄からなる群より一つ以上選択される金属である請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項３】
前記セラミック粉末のセラミックが、酸化物、炭化物、窒化物またはその混合体である請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項４】
前記セラミックがアルミナまたはＳｉＣである請求項３に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項５】
前記混合粉末に混合される前記セラミック粒子が凝集粉末で提供される請求項３に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項６】
前記母材が、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄、セラミックまたは樹脂である請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項７】
前記コーティング工程で、コーティング効率を最大５０％に維持する請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項８】
前記第１金属粉末の金属がアルミニウムまたはその合金であり、前記第２金属粉末の金属間化合物形成用金属粒子がチタニウム、ニッケル、クロムおよび鉄からなる群より一つ以上選択される金属であり、前記母材にコーティングされる粉末の速度が３００〜５００ｍ／ｓである請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項９】
前記ノズルがスロウトを有する収斂−発散型ノズルまたは収斂−直管型ノズルであり、前記混合粉末の注入がスロウトを貫通して配置されている注入管を通じて前記ノズルの発散または直管部分で行われる請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１０】
前記混合粉末のノズルへの注入時、その注入圧力が９０〜１２０ｐｓｉである請求項９に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１１】
前記混合粉末のノズルを通すコーティング時、前記ノズルに供給される運搬ガスの温度が２８０±５℃である請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１２】
前記第１金属粉末に対する前記第２金属粉末の混合比または前記セラミック粉末の混合比が、母材表面から外郭表面に行くほど濃度勾配を有する請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１３】
前記第２金属粉末の粒子の大きさまたは前記セラミック粉末の粒子の大きさが、母材表面から外郭表面に行くほど粒子の大きさにおいて一定の勾配を有する請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１４】
前記熱処理工程が、前記第１金属粉末と第２金属粉末の共融温度以下で行われる請求項１に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１５】
前記第１金属粉末の金属がアルミニウムまたはその合金であり、前記第２金属粉末の金属間化合物形成用金属粒子がチタニウム、ニッケル、クロムおよび鉄からなる群より一つ以上選択される金属であり、前記熱処理工程が最小限５００℃で行われる請求項１４に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１６】
前記熱処理工程以後に、前記コーティングする工程で形成された部分を母材から分離する工程をさらに含む請求項１〜１５のいずれか一項に記載の金属マトリックス複合体形成方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか一項記載の金属マトリックス複合体形成方法によって形成されることを特徴とする金属マトリックス複合体コーティング層。
【請求項１８】
前記コーティング層の厚さが１０μｍ〜１ｍｍである請求項１７に記載の金属マトリックス複合体コーティング層。
【請求項１９】
請求項１６に記載の金属マトリックス複合体形成方法によって形成されることを特徴とする金属マトリックス複合体バルク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属マトリックス複合体形成方法およびこれを用いて製造された金属マトリックス複合体コーティング層および金属マトリックス複合体バルクに関するものであって、より詳しくは、コーティング層の形成過程によって母材に熱変形などの損傷を発生しないながらも金属間化合物およびセラミック粒子の分散によって高硬度を確保して耐摩耗性および疲労亀裂に対する優れた抵抗性を有するコーティング層と、前記コーティング層を母材から分離して製造されるバルクを提供する方法、およびこれによって製造されるコーティング層とバルクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合金または金属の強度、硬度、耐摩耗性などを向上させるために一般に使用する方法の一つとして分散強化方法がある。分散強化方法は合金または金属のマトリックス内に金属間化合物が分散した構造を有するものであって、これに関する代表的な例が析出硬化や高硬度粒子の分散である。特に、アルミニウム合金はアルミニウム基材内に金属間化合物を析出硬化などの方法で分散強化が容易で、これを通じた機械的物性改善が行われており、アルミニウムが有する軽量性以外にも強度、耐熱性および耐久性に優れて自動車のエンジン部品や航空機などの熱的機械的部品の素材として広く使用されている。
【０００３】
以下、アルミニウムを例として分散強化方法を説明する。
【０００４】
つまり、従来分散強化されたアルミニウム合金の製造方法としては鋳造法、粉末冶金法および溶射法などの方法が使用されている。
【０００５】
鋳造法によって製造されたアルミニウム合金はアルミニウムマトリックス相内に微細な析出物が析出された析出相が均一に分散され優れた常温強度を有するが、高温露出時に析出相の急激な粗大化によって２００℃以上の温度では強度が急激に低下するという問題があり、したがって耐熱アルミニウム合金用としてこのような析出硬化を通じた分散強化は不適である。
【０００６】
これに比べて、粉末冶金法はアルミニウムと添加剤としての分散物（金属粉末またはセラミック粉末）を粉末形態に成形および焼結してアルミニウム合金を製造する方法であって、これによって製造された合金は微細な分散相が合金内に均一に分散されるだけでなく、セラミック粉末の場合は高温で分散相の粗大化が発生せず優れた高温特性を有する。
【０００７】
しかし、金属粉末を分散物として含む場合は金属間化合物を形成するための追加熱処理が必要であり、アルミニウム金属粉末の表面には常温の大気中でも薄い酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜が形成され、この表面酸化アルミニウム膜がアルミニウムとその他金属元素の反応を阻害して金属間化合物の形成を妨害する。したがって、粉末冶金法によって金属間化合物を生成するためには合金の融点以上の高温で熱処理が行われなければならないのが必須的であるので、高温形成による高費用と設備の安定性確保などの問題点がある。
【０００８】
また、焼結過程の高温でアルミニウムの酸化を防止するために焼結雰囲気などを適切に制御するなど製造工程が複雑であるという問題点があり、粉末冶金法によってはＴｉやＮｉのような高融点遷移金属との金属間化合物形成が極めて困難であることが知られている。さらに、粉末冶金法の場合は金型を通じて所望の形状に製造しなければならないので金型製作に高費用が必要になり、大きさに制約を受けるなどの問題点がある。
【０００９】
一方、溶射法は溶融した溶融金属を噴射した後、冷却させて分散強化アルミニウム合金を製造する方法である。この方法による場合にも鋳造法と同一の問題点が発生する。特に、溶射法によって製造されたアルミニウム−遷移金属との合金の場合、アルミニウムマトリックス相内に粗大な２次相が形成され低級の合金特性を有する。
【００１０】
このような従来の技術によれば、分散強化アルミニウム合金は特にアルミニウム−遷移金属合金の場合に微細な金属間化合物が均一に分散したアルミニウム合金を得るのが難しく、合金の溶融温度以上に熱処理する場合にのみ金属間化合物が形成されるという問題点を有している。
【００１１】
前記アルミニウムの例を挙げて説明したように、既存の分散強化方法の場合は全て高温工程を必須の工程として要求して高費用が発生し、熱処理過程で高温での高い反応性を防止しなければならないという困難があり、粉末冶金の場合は金型を準備しなければならないので大きさに制約を受け、高費用が発生するという問題点がある。
【００１２】
また、摩擦、疲労、浸食または腐食など摩耗性環境で使用される機械部品の寿命延長のために部品の表面を硬化したり耐摩耗性物質をコーティングするなどの方法が利用されてきたが、このような耐摩耗性向上コーティング物質としては硬度が高い物質、すなわち、アルミナなどの酸化物、ＳｉＣまたはＴｉＣなどの炭化物、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＮなどの窒化物などセラミック材料が主に用いられている。
【００１３】
これに関する内容の具体例として、下記特許文献１はシリンダーボア内壁に既存の鋳鉄材ライナーの代わりにコーティング皮膜を形成する方法を提示しており、この方法はプラズマまたはアークを熱源とした溶射法によってセラミックおよびその混合物からなるコーティング粉末をボア内壁に形成することにより耐摩耗性を向上させる。
【００１４】
下記特許文献２は炭化ケイ素などの粒子を利用してプラズマ溶射によってアルミニウムシリンダーブロックのボア（bore）面に耐摩耗性コーティング層を形成する方法を使用している。
【００１５】
また、下記特許文献３はステンレス材質のシリンダーボア内面に溶射コーティング用粉末組成物を高温の熱源で溶融させながら噴射して皮膜を形成する方法を提示しており、この時に使用される溶射コーティング用粉末組成物はアルミナおよびジルコニアの混合物である。
【００１６】
このように、耐摩耗性に優れたセラミック材質で金属母材上に耐摩耗性コーティングを形成しようとする多くの試みがあったが、これら方法は全てプラズマまたは電気アークを利用した溶射法が主流をなしている。このような溶射法はコーティングされる粉末粒子をほとんど溶融点付近またはその以上に加熱して、粉末粒子の少なくとも一部分を溶融させて母材に提供する。
【００１７】
したがって、母材にコーティングされるセラミック粒子は一般的なセラミック粒子の溶融温度の１０００℃付近の高温で加熱して母材に供給され、接触するようになるのでコーティング時母材表面に熱衝撃による損傷と共に高温加熱後の冷却過程で発生する残留応力を誘発して付着力が低下し、部品の寿命を短縮させるという問題点を有する。
【００１８】
また、高温の粒子噴射によって溶射装備の運用に従う危険性も増加し、作業が複雑になるという短所を避け難く、その他にも、高温の溶融された粒子が金属マトリックス相または表面の不純物と反応して新たな化合物を形成することによって材料の特性に悪影響を与えることがあるという問題点がある。
【特許文献１】韓国特許公開第１９９７−００４５０１０号公報
【特許文献２】韓国特許公開第１９９８−０１７１７１号公報
【特許文献３】韓国特許公開第２００３−００９５７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
このような従来の技術の問題点を解決しようと、本発明は母材に熱的変形または熱衝撃による損傷を誘発するおそれがないようにすると共に、耐摩耗性に優れた金属マトリックス複合体コーティング層またはバルクを形成する方法およびそのコーティング層とバルクを提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明は低廉な費用で相対的に低い温度で分散強化を得ることができ、大型化の可能な金属マトリックス複合体コーティング層またはバルクを形成する方法およびそのコーティング層とバルクを提供することを目的とする。
【００２１】
その他、本発明はコーティング層に熱が蓄積されることを防止し、母材とコーティング層との間またはコーティング層内の亀裂生成を抑制して、コーティング層の疲労による亀裂発生に対する抵抗性に優れた金属マトリックス複合体コーティング層またはバルクを形成する方法およびそのコーティング層とバルクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するために、本発明は、
母材を提供する工程；
（ｉ）金属、合金またはその混合体粒子からなる第１金属粉末、（ｉｉ）前記金属または前記合金の合金元素と金属間化合物を形成する金属間化合物形成用金属粒子からなる第２金属粉末、および（ｉｉｉ）セラミックまたはその混合体粒子からなるセラミック粉末を含む混合粉末を準備する工程；
前記準備された混合粉末をコーティング用噴射ノズルに注入する工程；
前記噴射ノズル内に流れる運搬ガスの流動によって前記混合粉末を非溶融状態で３００〜１，２００ｍ／ｓの速度で加速して、前記母材の表面に混合粉末をコーティングする工程；および
前記コーティングされたコーティング層を熱処理して、前記金属間化合物を形成する熱処理工程を含むことを特徴とする金属マトリックス(matrix)複合体形成方法を提供する。
【００２３】
また、本発明は、前記金属マトリックス複合体形成方法によって製造されることを特徴とする金属マトリックス複合体コーティング層および前記金属マトリックス複合体形成方法によって製造された母材とコーティング層から母材を分離して形成されることを特徴とする金属マトリックス複合体バルクを提供する。
【発明の効果】
【００２４】
このような本発明の金属マトリックス複合体形成方法およびこれを利用して形成される金属マトリックス複合体コーティング層およびバルクによれば、従来に比べて低温で金属間化合物およびセラミック粉末が分散された金属マトリックス複合体を製造することができるので母材に熱的変形または熱衝撃による損傷を誘発するおそれがないようにし、金属間化合物の成長が抑制されるので高温強度などの機械的特性が向上する長所があり、コーティング層に熱が蓄積されることを防止し、母材とコーティング層との間またはコーティング層内の亀裂生成を抑制してコーティング層の疲労による亀裂発生に対する抵抗性を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明は機械的強度に優れた部材の製造に用いることができるだけでなく、既存の部材の表面を分散強化するのに用いることもできる。特に、低い熱処理温度で行われるため、表面強化時に部材の物性に悪影響を及ぼす可能性が少ない。
【００２６】
また、本発明は相対的に低い温度の熱処理温度および混合粉末注入圧力と低い運搬ガス温度を低く維持しても工程が可能なので製造費用が低廉であり、大量生産が容易であるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明について図面および具体的な実施例を参照して詳細に説明する。
【００２８】
本発明は金属マトリックス複合体形成方法に関するものであって、母材を提供する工程、（ｉ）金属、合金またはその混合体粒子からなる第１金属粉末、（ｉｉ）前記金属または前記合金の合金元素と金属間化合物を形成する金属間化合物形成用金属粒子からなる第２金属粉末、および（ｉｉｉ）セラミックまたはその混合体粒子からなるセラミック粉末を含む混合粉末を準備する工程、前記準備された混合粉末をコーティング用噴射ノズルに注入する工程、前記噴射ノズル内に流れる運搬ガスの流動によって前記混合粉末を非溶融状態で３００〜１，２００ｍ／ｓの速度で加速して前記母材の表面に混合粉末をコーティングする工程、および前記コーティングされたコーティング層を熱処理して前記金属間化合物を形成する熱処理工程を含んで構成される。
【００２９】
つまり、本発明はコールドスプレー（低温噴射）方法を適用して母材に金属マトリックス複合体のコーティング層を形成する方法において、コーティング層の硬度、耐摩耗性、疲労特性などを含む機械的性質の向上に焦点をおいてこれを最大限向上させるために既存の金属マトリックス複合体の成分である金属マトリックスにセラミック粒子を混合するもの以外に、前記金属マトリックスに該当する金属または合金の合金元素と金属間化合物を形成する金属間化合物形成用金属粒子をさらに含むことを特徴とし、このような混合粉末を融射法や焼結温度に比べて相対的に低い低温でコールドスプレー方法を通じて噴射して積層する金属マトリックス複合体形成方法に関するものである。
【００３０】
コールドスプレー方法自体は公知の技術であって、このようなコールドスプレーのための装置の概略図は図１に示した通りである。つまり、図１は本発明で母材（Ｓ）にコーティング層を形成するための低温噴射（コールドスプレー）装置（１００）の概略図を示した図面である。
【００３１】
前記噴射装置（１００）はコーティング層を形成する粉末を亜音速または超音速で加速して母材（Ｓ）に提供する。このために前記噴射装置（１００）は、ガス圧縮器（compressor）（１１０）、ガスヒーター（１２０）、粉末供給器（powder feeder）（１３０）、および噴射用ノズル（１４０）から構成される。
【００３２】
ガス圧縮器（１００）から提供された約５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧縮ガスは、粉末供給器（１３０）から提供される粉末を噴射用ノズル（１４０）を通じて約３００〜１２００ｍ／ｓの速度で噴出してコーティングする。このような亜音速乃至超音速の流動を発生させるためには通常は、前記図１に示したように前記噴射用ノズル（１４０）は収斂−発散型ノズル（de Laval-Type）が使用され、このような収斂および発散過程を通じて超音速流動を発生させることができる。
【００３３】
前記装置（１００）において、圧縮ガス供給経路上のガスヒーター（１２０）は、圧縮ガスの運動エネルギーを増加させて噴射用ノズルでの噴射速度を高めるために圧縮ガスを加熱するための付加的な装置であって、必ずしも必要なものではない。また、図示されているように、噴射用ノズル（１４０）への粉末の供給をより円滑にするために前記ガス圧縮器（１１０）の圧縮ガスの一部は前記粉末供給器（１３０）に供給される。
【００３４】
前記装置で圧縮ガスとしては商業用のガス、例えばヘリウム、窒素、アルゴンおよび空気などを用いることができ、使用ガスの種類は噴射用ノズル（１４０）での噴射速度および経済性などを考慮して適切に選択することができる。
【００３５】
このような装置を利用してコールドスプレーコーティングをすることにおいて、第１工程として、母材を提供する。前記母材（Ｓ）は耐摩耗性を要求する部品の耐摩耗性向上を目標とする場合には耐摩耗性を要求する部品の母材になる多様な公知の材質がこれに該当し、その他の任意の材質からなることができる。具体的には、前記母材は熱的、機械的部材として幅広く使用されるアルミニウム、アルミニウム合金、特にＡｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金や、鋳鉄（Cast Iron）等の鉄系合金材質であることができ、シリコンなどの半導体材質であり得る。好ましくは、前記母材は耐摩耗性が劣り本発明のコーティング層の形成によって改善効果が大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金であるのが良い。また、母材を含むコーティング層を形成する場合ではなく金属マトリックス複合体単独で構成されたバルク形態を製造する場合には母材からコーティング層を分離することが必要であるので、このために前記母材は金属粉末との反応性が低いセラミック材質、または熱処理工程で消失してなくなる樹脂材質であることが好ましい。
【００３６】
また、本発明で前記第１金属粉末に使用される前記金属、合金またはその混合体粒子は公知の多様な金属、合金またはその混合体を用いることができ、好ましい例としては鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、モリブデン、チタニウムまたはこれらの合金またはその混合体を使用するのが良い。これに関する具体的な例としてアルミニウムとチタニウムの場合にはアルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウムとアルミニウム合金の混合体、アルミニウムとチタニウムの混合体、アルミニウムとチタニウム合金の混合体、アルミニウム合金とチタニウム合金の混合体などを挙げることができ、特に、通常の熱的、機械的部材として頻繁に使用されるアルミニウム合金またはチタニウム合金であり得る。さらに好ましくは、前記金属または合金は耐摩耗性が劣り本発明のコーティング層の形成によって効果が大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金母材にコーティングされるのが良いので、同質性の高いアルミニウムまたはアルミニウム合金であるのが良い。
【００３７】
また、前記第２金属粉末に使用される前記金属または前記合金の合金元素と金属間化合物を形成する金属間化合物用金属粒子は、前記第１金属粉末の金属、合金またはその混合体粒子によって決定される。
【００３８】
つまり、これに関する例として、前記第１金属粉末がアルミニウムまたはその合金である場合には前記第２金属粉末は遷移金属のうちのアルミニウムより高い融点を有する金属がこれに該当し、これに関する具体的な例としてはチタニウム、ニッケル、クロムおよび鉄からなる群より一つ以上選択される金属であり得る。これは、図２に示した各システムの状態図を通じて分かるように、アルミニウムの場合にはチタニウム、ニッケル、クロム、鉄それぞれに対して金属間化合物を形成することができる。
【００３９】
以下、Ａｌ金属と金属間化合物の形成が可能な遷移金属元素間の例を状態図に基づいて説明する。図２乃至図５は本発明の方法によって形成可能なアルミニウム合金の一例であって二元系アルミニウム合金に関する状態図である。
【００４０】
まず、図２はＡｌ−Ｔｉ系の状態図である。図２を参照すれば、Ｔｉが数〜数十重量％添加される場合に、６６４℃（９３７Ｋ）以下の温度では合金内にＴｉが少量固溶されたＡｌ相とＡｌ−Ｔｉ間の金属間化合物であるＴｉＡｌ3相が安定相として存在する。また、Ｔｉ含量が増加することによって（すなわち、３８重量％以上添加されると）Ａｌ3Ｔｉ相とＡｌ2Ｔｉ相が合金の安定相として存在する。金属粉末の混合組成によって合金内に存在するＡｌ、Ａｌ3ＴｉおよびＡｌ2Ｔｉ相間の相対的な重量比はいわゆるレバールールによって決定され、これについては本発明の技術分野に属する通常の知識を有する者に広く知られているので説明を省略する。
【００４１】
図３はＡｌ−Ｎｉ系の状態図である。図３を参照すれば、６３６℃以下の温度でＮｉの含量によってＡｌ3Ｎｉ、Ａｌ3Ｎｉ2、ＡｌＮｉ、ＡｌＮｉ3等の金属間化合物が合金の安定相をなしているのが分かる。図４はＡｌ−Ｃｒ系の状態図である。図４を参照すれば、６６３℃（９３６Ｋ）以下の温度でＣｒの添加によってＣｒＡｌ7の金属間化合物が安定相をなしているのが分かる。一方、図５はＡｌ−Ｆｅ系の状態図であって、図示されているように、Ａｌ−Ｆｅ系の場合にも１３５４℃（９２７Ｋ）以下の温度でＦｅＡｌ3のような準安定相の金属間化合物が形成されるのが分かる。
【００４２】
以上で状態図を参照して説明した通り、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｉ、Ａｌ−ＣｒおよびＡｌ−Ｆｅ二元系システムは所定温度以下で金属間化合物が安定相として存在するので、したがってＡｌ金属粉末とＴｉ、Ｎｉ、ＣｒまたはＦｅ金属粉末の混合によって合金内に金属間化合物を生成するのが可能である。
【００４３】
また、その他にも前記第２金属成分には既存のＡｌ合金で析出硬化を得ることができる合金元素もこれに含まれる。つまり、析出硬化型アルミニウム合金としてはＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｌｉ、Ａｌ−Ｍｇなどの多様な合金システムが可能であり、この場合に前記合金は金属間化合物に該当する析出物を析出させて分散強化効果を得るので、本発明の金属マトリックス複合体コーティング層またはバルクの応用分野が相対的に低温である場合には前記第２金属成分としてＣｕ、ＬｉまたはＭｇなどが含まれるのはもちろんである。
【００４４】
また、本発明で前記セラミック粉末に該当する前記セラミックまたはその混合体は耐摩耗性、硬度、疲労などの公知の機械的性質の向上のために金属マトリックス複合体に使用される多様な種類のセラミックとその混合物がこれに該当し、これには酸化物、炭化物または窒化物を含む。具体的に、前記セラミックは金属、酸化物、金属炭化物、金属窒化物などが使用可能であり、より具体的には二酸化ケイ素、ジルコニア、アルミナなどの酸化物、ＴｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化物、ＴｉＣ、ＳｉＣなどの炭化物を使用することができ、アルミナまたはＳｉＣであることが耐摩耗性増大のために好ましい。
【００４５】
また、本発明で前記混合粉末に混合される前記セラミック粒子は凝集粉末（agglomerated powder）形態に提供されることができ、この場合、前記コーティング工程で前記粉末粒子が基板などと衝突する時、凝集粉末の場合は微細な粒子への粉砕が容易であって微細粒子になるので、微細なセラミック粒子が均等に分散されたコーティング層を形成することができるという点で有利である。
【００４６】
このような成分の混合粉末に混合される前記第１金属粉末と第２金属粉末およびセラミック粉末の粒子の大きさは公知のコールドスプレーに使用される多様な大きさの粒子を用いることができ、好ましくは１〜１００μｍの大きさを有するのが分散および混合側面で良い。また、さらに好ましくは第２金属粉末は以後の熱処理工程によって金属間化合物に変化する粒子であるので均一で強い分散強化効果を得るためには微細な粒子であるほどさらに良く、第１金属粉末に比べてさらに小さな粒子の大きさを有するのが好ましい。これに関する具体的な例として、アルミニウム粉末とＮｉ粉末を混合する場合には前記アルミニウム粉末は５０〜１００μｍであり、ニッケル粉末は１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍであるのが良く、アルミニウム粉末とＴｉ粉末を混合する場合には前記アルミニウム粉末は５０〜１００μｍであり、Ｔｉ粉末は１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍであるのが良い。また、これに共に混合されるセラミック粉末も公知の金属マトリックス複合体の製造に使用される多様な大きさの粉末を用いることができ、好ましくは１〜１００μｍの大きさを有するのが分散および混合側面で良く、前記アルミニウム粉末を第１金属粉末として使用する場合には前記セラミック粉末はＳｉＣやアルミナを使用するのが反応性および分散効果側面で好ましく、その大きさは前記アルミニウム粉末が５０〜１００μｍである場合に１〜５０μｍの大きさを有するセラミック粉末を混合するのが良い。つまり、第１金属粉末とセラミック粉末の場合は粒子の大きさが過度に小さい場合は粒子の重量が少ないので速い速度にもかかわらず、コーティング層に対する衝突時に衝撃量が過度に少なくて、ショットピーニング（shot peening）のような加工硬化が少なく起こり、粒子の大きさが過度に大きい場合には衝撃量は大きいが、衝突回数および面積が少なくて加工硬化が少なく、第２金属粉末とセラミック粉末の場合は粒子の大きさが過度に大きいと分散強化効果が低下するので、前述のように加工硬化および分散強化を最大化する最適の中間大きさ範囲が存在するようになる。
【００４７】
また、前記第１金属粉末、第２金属粉末およびセラミック粉末の混合比は多様な混合比を選択して使用することができ、第２金属粉末を以後の熱処理工程でほとんど大部分が金属間化合物に変化するので、金属マトリックス複合体の設計時に要求される分散物の量に対応する比率で混合するのが良く、セラミック粉末の場合は別途の反応なしに全てそのまま分散物として役割を果たすので金属マトリックス複合体の設計時に要求される分散物の量に対応する比率で混合するのが良い。特に、耐摩耗性の相対的指標であるマイクロビッカース硬度値を最大化するためには前記第１金属粉末対比セラミック粉末の混合比は金属：セラミックの体積比が１：１〜３：１の範囲であるのが良い。
【００４８】
このような前記第１金属粉末、第２金属粉末およびセラミック粉末の混合粉末は通常の方法によって製造することができる。最も簡単な方式としては前記粉末をＶミル（v-mill）によって乾式混合する方式を挙げることができる。乾式混合された粉末は別途の処理なしにそのまま粉末供給器で用いることができる。前記混合粉末中のそれぞれの粉末の混合比率は用途によって適切に調節され、耐摩耗性などの機械的性質の最適化のためにはその設計値によって適切な比率の範囲内で混合し、前記セラミック粒子の体積比が５０％を超える時にはコーティング層が一定の厚さ以上に増加しないという問題点が発生することができるので、その範囲内で混合する。
【００４９】
一般に、前記ノズルとして収斂−発散型ノズルを使用し通常の構成を有する場合には前記混合粉末に約５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧縮ガスが供給される。前記圧縮ガスとしてはヘリウム、窒素、アルゴンおよび空気などを用いることができる。前記ガスはコンプレッサのようなガス圧縮器で約５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2に圧縮されて提供される。必要によって、前記圧縮ガスは図１のガスヒーター（１２０）のような加熱手段によって約２００〜５００℃の温度で加熱された状態で提供することができる。
【００５０】
前記コールドスプレー工程には前述のように粉末に対する圧縮圧力、運搬ガスの流動速度、運搬ガスの温度などその制御変数が多いが、好ましくは耐摩耗性の増大のためにはノズルから噴射された粉末が全てコーティングされることより、全体混合粉末の５０％以上はコーティング面にショットピーニングのような加工硬化に寄与するためにコーティング面にぶつかった後に脱落し、最大に噴射された粉末の５０％だけ実質的にコーティングされるようにするのがコーティング層の加工硬化による硬度向上および耐摩耗性の増大に良い。さらに好ましくは、前記コーティング効率の範囲は１０〜２０％の範囲であるのが硬度向上および耐摩耗性の増大に良い。
【００５１】
したがって、前記コーティング効率を維持する場合には混合粉末の衝突時に速度を相対的に低く維持するのが好ましく、速度は運搬ガス温度の自乗根にほぼ比例して変わるので、このような場合には前記混合粉末のノズルを通じたコーティング時、前記ノズルに供給される運搬ガスの温度は相対的に低い温度で維持してもかまわなく、この場合に前記運搬ガスの温度は２８０±５℃であるのが好ましい。さらに好ましくは、前記運搬ガスの温度はアルミニウム第１金属粉末を使用する場合に前記適正コーティング効率を示すので良い。
【００５２】
また特に、前記第１金属粉末の金属がアルミニウムまたはその合金であり、前記第２金属粉末の金属間化合物形成用金属粒子がチタニウム、ニッケル、クロムおよび鉄からなる群より一つ以上選択される金属である場合にはそのセラミック粒子の種類と関係なく前記母材にコーティングされる粉末の速度を３００〜５００ｍ／ｓで維持すれば前述のようなコーティング層の加工硬化効果を得ることができ、したがって耐摩耗性の増大を最大化することができるので好ましい。
【００５３】
また、前記コールドスプレー装置のノズルは前述のような通常のde Laval-Typeの収斂−発散型ノズルの他に、図６〜９に示したように、前記ノズルはスロウト（throat）を有する収斂−発散型ノズルまたは収斂−直管型ノズルが使用され、前記混合粉末の注入はスロウトを貫通して位置する注入管を通じて前記ノズルの発散または直管部分で行われる形態でコーティングを実施することができる。これを通じて混合粉末の注入が発散乃至直管部分で行われ相対的に低い圧力で行われるので、混合粉末の注入のための圧力を低く維持することができコールドスプレー装置を低価で構成することができ、発散または直管区間で粉末が注入されるので、ノズル内部、特にスロウトに粉末がコーティングされることを防止して長時間操作が可能なようにするので好ましい。
【００５４】
したがって、このようなノズルおよび注入管を使用する場合には前記混合粉末のノズルへの注入時に圧力は通常の圧力より非常に低い９０〜１２０ｐｓｉの相対的に低い圧力を使用するのが好ましい。
【００５５】
さらに好ましくは、前記形式のノズルおよび注入管を使用する場合に混合粉末のノズルへの注入時の圧力が９０〜１２０ｐｓｉであり、運搬ガスの温度が２８０±５℃であるのが耐摩耗性に優れたコーティング層を形成することに良く、特に、これは前記第１金属粉末がアルミニウムであり、前記セラミックがＳｉＣである場合にさらに良い。
【００５６】
その他に、前記コーティング工程で前記第１金属粉末に対する前記第２金属粉末の混合比または前記セラミック粉末の混合比は母材表面から外郭表面に行くほど濃度勾配を有するようにコーティングすることができ、前記セラミック粉末の粒子の大きさまたは第２金属粉末の粒子の大きさは母材表面から外郭表面に行くほど粒子の大きさにおいて一定の勾配を有するようにコーティングすることができる。
【００５７】
つまり、前記第１金属粉末に対する第２金属粉末の混合比を（ｉ）母材表面から外郭に行くほどさらに高くしたり、（ｉｉ）母材表面から外郭に行くほどさらに低くコーティングしたり、または（ｉｉｉ）中間部位が最も高く、母材表面および最外郭は低くしたり、（ｉｖ）中間部位が最も低く、母材表面および最外郭は高くするなどの多様な構成の混合比濃度勾配を有するように構成することができ、これはセラミック粉末に対しても同一に適用可能であり、セラミック粉末と第２金属粉末を共に濃度調節をすることもでき、セラミック粉末と第２金属粉末の濃度勾配方向を異なるようにまたは反対に構成することもできる。
【００５８】
また、このような濃度勾配と共にまたは別途に粒子の大きさの場合にも勾配を有するように構成することができ、これはセラミック粉末の場合にその粉末粒子の大きさを（ｉ）母材表面から外郭に行くほどさらに大きくしたり、（ｉｉ）母材表面から外郭に行くほどさらに小さくコーティングしたり、または（ｉｉｉ）中間部位が最も大きく、母材表面および最外郭を小さくしたり、（ｉｖ）中間部位が最も小さく、母材表面および最外郭を大きくするなどの多様な構成の粒子大きさ勾配を有するように構成することができ、これは第２金属粉末に対しても同一に適用可能であり、セラミック粉末と第２金属粉末を共に大きさ調節をすることもでき、セラミック粉末と第２金属粉末の粒子大きさ勾配方向を異なるようにまたは反対に構成することもできる。
【００５９】
このような勾配によって母材とコーティング層との間の熱膨張係数の差による熱応力発生を最少化し、熱伝達を活性化して、熱サイクリングによって発生できるコーティング層の剥離、残留応力の発生を最少化することができる。
【００６０】
このような追加中間層の形成も、好ましくは前記第１金属粉末がアルミニウムであり、前記セラミックがＳｉＣである場合に適用するのが良い。
【００６１】
前記のように高速で噴射された混合粉末は母材に衝突して高密度のコーティング層を形成する。所望の厚さのコーティング層を得るまで前記コーティング工程を行った後、前記コーティングされたコーティング層を熱処理して前記混合粉末を準備する工程で意図した金属間化合物を形成する熱処理工程を実施する。本発明では前記熱処理工程が低い温度で行われることを特徴とする。前述の従来の鋳造法および溶射法で金属混合粉末は全て９００〜１２００℃程度の高温で熱処理されるが、本発明の方法での熱処理工程は９００℃以下の温度で行われる。より具体的に、本発明で前記熱処理工程は、相違した第１金属粉末と第２金属粉末の混合組成が成し得る最も低い液状形成温度、すなわち、共融温度（eutectic temperature）以下で行われるのが好ましい。本発明で共融温度という用語は包晶温度（peritectic temperature）を含む意味として使用される。例えば、第１金属粉末がＡｌであり、第２金属粉末がＴｉである混合粉末の場合、図２に示されているように、本発明の熱処理工程は６６４℃以下の温度で行われるのが好ましい。また、前記第１金属粉末と第２金属粉末の混合粉末がＡｌ−Ｎｉ、Ａｌ−ＣｒまたはＡｌ−Ｆｅである場合、前記熱処理工程はそれぞれ６３６℃以下、６６３℃以下、または６５４℃（９２７Ｋ）以下の温度で行われるのが好ましい。また、より好ましくは、前記熱処理工程は約５００℃以上で行われるのが熱処理の容易性および金属間化合物の形成時間を適切に維持するので良い。
【００６２】
このように、前記熱処理工程によって前記母材に形成されたコーティング層はその内部に金属間化合物およびセラミック粉末が分散されたＡｌマトリックス複合体を形成する。本発明のように、熱処理工程が共融温度以下で熱処理が遂行される場合、金属間化合物は固相反応で固相拡散によって形成される。したがって、鋳造法または融射法のように金属間化合物の形成に液状が介されないため、微細な金属間化合物がＡｌマトリックス相内に分散されたＡｌマトリックス複合体を得ることができる
【００６３】
一方、従来の粉末冶金法では９００℃以下の低温、特に共融温度以下ではアルミニウムと他の金属との間の金属間化合物の形成が極めて困難であることが知られている。これはアルミニウム粉末の表面に形成されている酸化物がアルミニウムと他の金属との反応を妨害するためである。したがって、従来の粉末冶金法では表面皮膜が破壊される程度に充分な量の液状が形成されなければＡｌと他の金属との反応によって金属間化合物の形成はほとんど行われない。
【００６４】
しかし、本発明によれば、Ａｌと他の金属粉末との反応をより低い温度で行うことができる。これは本発明で噴射されたアルミニウム粉末が母材表面に衝突する時、衝突エネルギーによって表面皮膜が破壊され、結局、Ａｌ粉末と他の金属粉末との間の実質的な接触が行われることに起因する。
【００６５】
また、本発明の方法によって形成されたコーティング層は非常に高い密度を有している。したがって、熱処理過程で大気または雰囲気ガスに含まれている酸素にさらされても個別Ａｌ粉末粒子表面に酸化皮膜が形成される可能性は減る。このような理由で本発明の前記熱処理工程は窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気だけでなく空気中でも行うことができる。
【００６６】
以上説明したように、本発明で熱処理工程が共融温度（包晶温度含む）以下で行われるのが好ましい理由は、この温度以下の熱力学的平衡状態では原則的に液状が介されないため微細な分散相の金属間化合物を得るのに適するということを意味する。しかし、実際のシステムにおいては、共融温度を超えるある程度の範囲の温度でも液状の介在が微少であるため実際には金属間化合物の形成に及ぼす液状の役割は無視することができる。従って、本明細書の特許請求の範囲に記載された‘共融温度以下’という用語の意味はこのような程度の温度範囲を排除するものとして厳密に解釈されることを意図するものではない。
【００６７】
前記熱処理工程は金属間化合物の形成と共に表面粗度調節のための機械加工やコーティング層の接着力向上のための熱処理効果を一緒に有することができる。
【００６８】
その他に本発明の金属マトリックス複合体形成方法は前述の金属マトリックス複合体形成方法によって形成される金属マトリックス複合体コーティング層で前記コーティングする工程で形成された部分であるコーティング層を母材から分離する工程をさらに含んで構成され、これを通じて金属マトリックス複合体のみからなる金属マトリックス複合体バルクを提供することができる。
【００６９】
また、本発明は前述の金属マトリックス複合体形成方法によって形成されることを特徴とする金属マトリックス複合体コーティング層を提供する。このような前記コーティング層の厚さは、好ましくは１０μ〜１ｍｍである。過度に薄い場合には耐摩耗性が低下する問題が発生し、厚い場合にはコーティング層形成の製造費用と熱膨張による剥離、熱応力発生などが起こることがあるので、前記範囲であるのが良い。
【００７０】
その他、本発明は前述の金属マトリックス複合体形成方法によって形成される金属マトリックス複合体コーティング層で前記コーティングする工程で形成された部分であるコーティング層を母材から分離する工程をさらに含んで形成されることを特徴とする金属マトリックス複合体バルクを提供する。
【００７１】
本発明の方法によって得られた耐摩耗性金属マトリックス複合体コーティング層またはバルクは母材、コーティングまたはバルクの機械的物性を向上させる。
【００７２】
まず、高い硬度の金属間化合物およびセラミック粒子をコーティング層またはバルクに含むことによって、部材の耐摩耗性を向上させることができる。
【００７３】
第二に、本発明によって製造されたコーティング層またはバルクはコーティングされた部品の疲労特性を向上させる。つまり、コーティング層と母材との間の高い結合力によって母材とコーティング層との間の亀裂発生を抑制し、コーティング層は金属マトリックス複合体の特性を有するのでこれによる微細構造の特性上コーティング層内部の亀裂発生および伝播速度を低くする効果があるので疲労特性を向上させる。また、このような部品が熱疲労（thermal fatigue）破壊に対して高い抵抗性を有するようにする。ガスタービンのような耐熱機関に使用される部品での亀裂の発生と伝播の主な原因として局部的な温度差に起因した熱応力を挙げることができる。また、エンジンブロックでエンジンの燃焼によってシリンダーから近い側は高い温度状態にあり、シリンダーから遠い側は低い温度状態にある。このような温度差はエンジンブロック表面で亀裂生成の原因になる熱応力を発生させる。特に、エンジンのように周期的な燃焼と冷却を伴う場合、周期的な熱応力による熱疲労破壊特性を制御することが非常に重要である。本発明では金属としてアルミニウムやアルミニウム合金、セラミックとしてＳｉＣのような高い熱伝導度を有する粒子を使用してコーティング層を形成することによって部材の熱伝導特性を向上させることができる。熱伝導特性の向上は部品に発生する局部的な温度差を減少させるので、結局、部品の熱疲労破壊特性を向上させる。また、複合体の形成によって母材との熱膨張係数差を減らすことができるので、これによって加熱時に発生する熱応力を減らすことができるのでコーティング層の剥離や亀裂発生を最小化することができるという長所がある。
【００７４】
以下、本発明の好ましい実施例を説明することによって、本発明を詳述する。
【実施例】
【００７５】
実施例１：
平均粒度が７７μｍであるＡｌ粉末と平均粒度が３μｍであるＮｉ粉末をＡｌ：Ｎｉ重量比がそれぞれ９０：１０（Ａｌ−１０％Ｎｉ）、７５：２５（Ａｌ−２５％Ｎｉ）である金属混合粉末を製造し、ここに平均粒度が３５μｍであるＳｉＣ粉末を前記金属混合粉末１００重量部に対して５重量部混合して最終混合粉末を製造し、標準ラバル型（standard laval type）ノズルとしてアパーチャは４×６ｍｍであり、のど部ギャップ（throat gap）は１ｍｍであるノズルを使用し、圧縮ガスとしては空気を使用して、７気圧、３３０℃の運搬ガス流動に前記混合粉末を注入してコーティング層を形成した。形成されたコーティングを約４５０℃、５００℃、５５０℃で４時間熱処理した。熱処理は窒素雰囲気で行った。熱処理された基板表面をＸ線回折パターンを測定し、その結果を図１０（Ａｌ−１０％Ｎｉ）および図１１（Ａｌ−２５％Ｎｉ）に示した。前記Ｘ線回折結果によれば、Ｎｉの含量が高いほど、熱処理温度が高いほどＡｌ3Ｎｉ金属間化合物とＡｌ3Ｎｉ2金属間化合物が多く形成されるが、熱処理温度が低い場合にも前記金属間化合物が確かに生成することが分かった。
【００７６】
また、Ｎｉ粉末およびこれに隣接したＡｌマトリックス間の金属間化合物形成に対するＥＤＸ撮影結果は図１２に示した通りである。つまり、Ａｌマトリックス付近にはＮｉの濃度が低いためＡｌ3Ｎｉ金属間化合物が形成され、Ｎｉ粉末の粒子内部側にはＮｉの濃度が高いためＡｌ3Ｎｉ2金属間化合物が形成されたのを観察することができた。
このような反応が完全に起こらない場合にはＮｉ粉末の内部に残留Ｎｉが存在するのを図１３を通じて観察することができた。
【００７７】
実施例２：
平均粒度が７７μｍであるＡｌ粉末と平均粒度が４３μｍであるＴｉ粉末をＡｌ：Ｔｉ重量比がそれぞれ９０：１０（Ａｌ−１０％Ｔｉ）、７５：２５（Ａｌ−２５％Ｔｉ）である金属混合粉末を製造し、ここに平均粒度が３５μｍであるＳｉＣ粉末を前記金属混合粉末１００重量部に対して５重量部混合して最終混合粉末を製造し、標準ラバル型（standard laval type）ノズルとしてアパーチャが４×６ｍｍであり、のど部ギャップ（throat gap）が１ｍｍであるノズルを使用し、圧縮ガスとしては空気を使用して、７気圧、３３０℃の運搬ガス流動に前記混合粉末を注入してコーティング層を形成した。形成されたコーティングを約４５０℃、５００℃、５５０℃、６３０℃で４時間熱処理した。熱処理は窒素雰囲気で行った。熱処理された基板表面のＸ線回折パターンを測定し、その結果を図１４（Ａｌ−１０％Ｔｉ）および図１５（Ａｌ−２５％Ｔｉ）に示した。前記Ｘ線回折結果によれば、Ｔｉの含量が高いほど、熱処理温度が高いほどＡｌ3Ｔｉ金属間化合物が多く形成されるが、熱処理温度が低い場合にも前記金属間化合物が確かに生成することが分かった。
【００７８】
また、前記熱処理温度を６３０℃とした場合にＴｉ粉末およびこれに隣接したＡｌマトリックス間の金属間化合物形成に対するＥＤＸ撮影結果は図１６に示した通りである。つまり、Ａｌ原子がＴｉ原子の相互拡散を通じて前記粉末の境界地域にＡｌ3Ｔｉ金属間化合物が形成されるのを観察することができた。また、Ｔｉの場合はＮｉに比べて相対的に低い拡散度によって界面で金属間化合物の形成が行われ、Ｔｉ粉末の内部には反応が完全に起こらない残留Ｔｉが存在するのを観察することができた。
【００７９】
以上で説明した本発明は前述した発明の詳細な説明、実施例および図面によって限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で当該技術分野の当業者が多様に修正および変更させたものも本発明の範囲内に含まれることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の金属マトリックス複合体の製造方法およびその方法によって製造された金属マトリックス複合体コーティング層並びにバルクによれば、金属間化合物およびセラミックス粉末が分散した金属マトリックス複合体の製造が、先行技術に比べて低い温度で可能となるので、母材に対する熱的歪みや熱的衝撃により損傷を起こすことがなく、金属間化合物の成長が抑制されるので高温度における強度のような機械的物性が改善される。またコーティング層での熱の蓄積が抑えられ母材とコーティング層との間あるいはコーティング層内部における亀裂の発生が抑えられ、コーティング層の疲労による亀裂の発生に対する抵抗性が改善される。
【００８１】
さらに、本発明は優れた機械的強度を備えた部材の調製に適用することができ、また存在する部材表面の分散補強に用いることができる。特に低い熱処理温度が達成されるので、表面硬化に際して部材の物性に悪影響を及ぼす可能性が殆どない。
【００８２】
さらに、本発明は、相対的に低い熱処理温度、低い混合粉末注入圧および低い運搬ガス温度という環境下で加工できるので、低廉価格で製造することができ、大量生産が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明で金属マトリックス複合体を形成するために使用される低温噴射（Cold Spray）装置を概略的に示した図面である。
【図２】本発明の金属マトリックス複合体形成方法によってＡｌマトリックスに対して形成可能な金属間化合物を例示した状態図である。
【図３】本発明の金属マトリックス複合体形成方法によってＡｌマトリックスに対して形成可能な金属間化合物を例示した状態図である。
【図４】本発明の金属マトリックス複合体形成方法によってＡｌマトリックスに対して形成可能な金属間化合物を例示した状態図である。
【図５】本発明の金属マトリックス複合体形成方法によってＡｌマトリックスに対して形成可能な金属間化合物を例示した状態図である。
【図６】本発明のコーティング層形成方法に使用されるノズルに関する具体的な実施例を示した図面である。
【図７】本発明のコーティング層形成方法に使用されるノズルに関する具体的な実施例を示した図面である。
【図８】本発明のコーティング層形成方法に使用されるノズルに関する具体的な実施例を示した図面である。
【図９】本発明のコーティング層形成方法に使用されるノズルに関する具体的な実施例を示した図面である。
【図１０】アルミニウム粉末とニッケル粉末の比率が９：１である場合の熱処理温度による金属間化合物生成の有無およびその程度を確認するＸ線回折試験結果を示した図面である。
【図１１】アルミニウム粉末とニッケル粉末の比率が７５：２５である場合の熱処理温度による金属間化合物生成の有無およびその程度を確認するＸ線回折試験結果を示した図面である。
【図１２】アルミニウム粉末とニッケル粉末の比率が７５：２５であり、熱処理温度が５５０℃である場合の各部分のＥＤＸ撮影結果を示した図面である。
【図１３】アルミニウム粉末とニッケル粉末の比率が７５：２５であり、熱処理温度が５００℃である場合の各部分のＥＤＸ撮影結果を示した図面である。
【図１４】アルミニウム粉末とチタニウム粉末の比率が９：１である場合の熱処理温度による金属間化合物生成の有無およびその程度を確認するＸ線回折試験結果を示した図面である。
【図１５】アルミニウム粉末とチタニウム粉末の比率が７５：２５である場合の熱処理温度による金属間化合物生成の有無およびその程度を確認するＸ線回折試験結果を示した図面である。
【図１６】アルミニウム粉末とチタニウム粉末の比率が７５：２５であり、熱処理温度が６３０℃である場合の各部分のＥＤＸ撮影結果を示した図面である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2008538385.tif 000019
2008538385.tif 000020
2008538385.tif 000021
2008538385.tif 000022