(57)【要約】【課題】安価で必要な部位にのみ効率よく多孔質アルミニウム層を形成し得る多孔質アルミニウム層の形成方法、および、当該方法により製造された衝撃吸収部材を提供する。【解決手段】交流溶接電源２１を用いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の基材２０上に非消耗電極式によりアーク２２を発生させ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉体１４をアーク中に投入して、基材上に多孔質アルミニウム層３１を形成する方法であって、ガス発生成分として水素を０．５〜５０ｃｃ／１００ｇ含有した粉体を用いる。【選択図】　　　　　　図１
2004114054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流溶接電源を用いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の基材上に非消耗電極式によりアークを発生させ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉体を前記アーク中に投入して、前記基材上に多孔質アルミニウム層を形成する方法であって、
ガス発生成分として水素を０．５〜５０ｃｃ／１００ｇ含有した粉体を用いることを特徴とする多孔質アルミニウム層の形成方法。
【請求項２】
前記粉体は、カルシウムを０．１〜１．０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の多孔質アルミニウム層の形成方法。
【請求項３】
前記基材は、水素を０．５〜５０ｃｃ／１００ｇ含有するアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多孔質アルミニウム層の形成方法。
【請求項４】
アークのシールドガスおよび／またはセンターガスとして、水素を２〜１０体積％添加したアルゴンおよび／またはヘリウムを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質アルミニウム層の形成方法。
【請求項５】
前記多孔質アルミニウム層の空孔率は、３０〜８０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質アルミニウム層の形成方法。
【請求項６】
前記アーク中に投入された粉体を溶融して肉盛層を形成する際に水素ガスを発生させ、前記肉盛層内に水素ガスを分散させることにより、前記多孔質アルミニウム層を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質アルミニウム層の形成方法。
【請求項７】
粉体の送給量を２〜１０ｇ／分、アーク電流を５０〜１５０Ａ、電流波形の正極性成分ＥＮと逆極性成分ＥＰとの比率をＥＮ／ＥＰ＝９０／１０〜５０／５０の範囲、肉盛速度を５０〜１００ｃｍ／分としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の多孔質アルミニウム層の形成方法。
【請求項８】
アルミニウムまたはアルミニウム合金の平板形状をなす第１部材と、
アルミニウムまたはアルミニウム合金の断面ハット形状をなす第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの少なくとも一方の部材に請求項１〜６に記載の方法により形成された多孔質アルミニウム層と、を有し、
前記第１部材を前記第２部材の開放面側に接合して閉断面形状とし、当該閉断面の内部に前記多孔質アルミニウム層を有するようにしたことを特徴とする衝撃吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質アルミニウム層の形成方法および当該方法により製造された衝撃吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡アルミニウムのような多孔質金属には、衝撃吸収性、吸音性および断熱性などのバルク材にはない特徴がある。発泡アルミニウムの作り方としては、溶融法や粉末法などが提案されており、バルク材あるいは最終製品に近いニアネットシェイプの状態の加工品を作ることが可能となっている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３２８１５５号公報
【特許文献２】
特開平１１−３０２７６５号公報
【特許文献３】
特許第２８９８４３７号公報
【非特許文献１】
「熱処理」，社団法人日本熱処理技術協会，第３３巻，第６号，ｐ．３４６−３５２
【非特許文献２】
「日本金属学会報」，日本金属学会，第２６巻，第４号，ｐ．３１１−３１３
【非特許文献３】
「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ａ」，ｖｏｌ．１９９，Ｎｏ．２，ｐ．１９５−２０３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、発泡剤として高価で取り扱いも難しい水素化チタン（ＴｉＨ２）を使用したり、プリカーサ（前駆体）にしたり、炉中で加熱したりする工程が必要であったりする。このため、多孔質アルミニウム層の形成コストが高く、さらに、小物形状の加工品を製造できないという不都合がある。
【０００５】
本発明は、このような現状に鑑みなされたものであり、安価で必要な部位にのみ効率よく多孔質アルミニウム層を形成し得る多孔質アルミニウム層の形成方法、および、当該方法により製造された衝撃吸収部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【０００７】
本発明は、交流溶接電源を用いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の基材上に非消耗電極式によりアークを発生させ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉体を前記アーク中に投入して、前記基材上に多孔質アルミニウム層を形成する方法であって、
ガス発生成分として水素を０．５〜５０ｃｃ／１００ｇ含有した粉体を用いることを特徴とする多孔質アルミニウム層の形成方法である。
【０００８】
また、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の平板形状をなす第１部材と、
アルミニウムまたはアルミニウム合金の断面ハット形状をなす第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材のうちの少なくとも一方の部材に請求項１〜６に記載の方法により形成された多孔質アルミニウム層と、を有し、
前記第１部材を前記第２部材の開放面側に接合して閉断面形状とし、当該閉断面の内部に前記多孔質アルミニウム層を有するようにしたことを特徴とする衝撃吸収部材である。
【０００９】
【発明の効果】
本発明に係る多孔質アルミニウム層の形成方法によれば、ガス発生成分として水素を０．５〜５０ｃｃ／１００ｇ含有したアルミニウムまたはアルミニウム合金の粉体を、交流溶接電源を用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金の基材上に非消耗電極式により発生させたアーク中に投入し、当該粉体を溶融して肉盛層を形成すると同時に水素ガスを発生させ、肉盛層内に水素ガスを分散させトラップすることにより、多孔質アルミニウム層を安価で必要な部位にのみ効率よく形成することができる。
【００１０】
また、本発明に係る衝撃吸収部材によれば、安価で必要な部位に効率よく形成された多孔質アルミニウム層を有するので、衝撃吸収部材を低コストで提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る多孔質アルミニウム層３１の形成方法の説明に供する図であり、アーク２２中に投入された粉体１４を溶融して肉盛層３０を形成する際に水素ガスを発生させ、肉盛層３０内に水素ガスを分散させて多孔質アルミニウム層３１を形成している状態を示す模式図である。
【００１３】
基材の表面にコーティング層を形成する手法として、粉体肉盛溶接法が知られている。この粉体肉盛溶接法では、ＴＩＧアークやプラズマアークのように非消耗電極式により発生させたアーク中に粉体を投入し、当該粉体および基材の表面を溶融させて肉盛することにより、必要な部位に効率よく密着性の高いコーティング層を形成することができる。
【００１４】
アルミニウムまたはアルミニウム合金の基材上にアルミニウムまたはアルミニウム合金の粉体を用いて肉盛溶接する場合、何らかの原因によって水素が存在すると、溶融したアルミニウム中において水素がガス化する。冷却速度が速いときには水素ガスが溶融金属中から抜けきれないため、肉盛層内にトラップされて空孔として存在する。この結果として、多孔質の肉盛層が形成される。また、一部の水素は溶融金属中に固溶するが、凝固時に固溶限が急激に下がる。このため、過飽和の固溶できない分の水素がガス化し、上述したのと同様に、肉盛層内にトラップされて空孔として存在する結果、多孔質の肉盛層が形成される。
【００１５】
本発明は、肉盛層を形成する際に水素ガスを発生させて肉盛層内に分散させトラップさせれば好適な多孔質アルミニウム層を形成し得るという知見に基づいて完成されたものである。
【００１６】
本発明に係る多孔質アルミニウム層の形成方法は、交流溶接電源を用いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金の基材上に非消耗電極式によりアークを発生させ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の粉体を前記アーク中に投入して、前記基材上に多孔質アルミニウム層を形成する方法であって、ガス発生成分として水素を０．５〜５０ｃｃ／１００ｇ含有した粉体を用いることを特徴としている。
【００１７】
ここでいう粉体とは、プラズマアークやＴＩＧアーク中に投入して肉盛層を形成するよう不活性ガス気流に乗せて送給される、ほぼ球状の純アルミニウムまたはアルミニウム基の合金粉末をいう。また、多孔質アルミニウム層とは、いわゆる発泡アルミニウムのように空孔が多数分散したアルミニウムが層状に肉盛されたものをいう。
【００１８】
図１に示すように、粉体肉盛トーチ１０は、非消耗電極１１（以下、単に、「電極」とも言う）と、電極１１の周囲に形成されセンターガス１２を供給するセンターガス用通路１３と、粉体１４をガス気流に乗せて電極１１の先端部に向けて送給する粉体用通路１５と、溶接部を大気から遮断するためのシールドガス１６を供給するシールドガス用通路１７と、を有している。粉体肉盛トーチ１０は、図示しない移動機構により、白抜き矢印１８で示される肉盛方向に沿って移動駆動される。電極１１および基材２０には交流溶接電源２１が接続され、基材２０と電極１１との間に、交流アークであるプラズマアーク２２が発生する。
【００１９】
粉体肉盛トーチ１０の内部からアーク２２に向かって粉体１４を供給し、粉体１４をアーク２２によって溶融し肉盛する。この溶融および肉盛と同時に、粉体１４に含まれていた水素はガス化し、肉盛層３０内に拡散してトラップされ、空孔３２として残存する。これにより、多孔質の肉盛層３０が形成され、基材２０上に多孔質アルミニウム層３１が形成される。
【００２０】
肉盛層３０に空孔３２を形成するための水素の供給源としては、粉体１４を利用するのが最も都合がよい。粉体１００ｇ中の水素が０．５ｃｃより少ないと、水素ガスの発生量が少なく、肉盛層３０中に空孔３２が殆ど残存しない。一方、粉体１００ｇ中の水素が５０ｃｃを超えると、発生する水素ガスが多くなりすぎ、肉盛層３０は不連続で不健全なものとなる。また、複数の空孔３２が合体して巨大な空洞が肉盛層３０中にばらまいたように形成されてしまい、多孔質とはいえなくなってしまう。したがって、粉体１４の水素含有量としては、水素０．５〜５０ｃｃ／粉体１００ｇが好ましい。
【００２１】
粉体１４がアルミニウム合金からなる場合には、水素以外の合金成分は特に限定されない。極端に融点が下がったり、粘性が低下したりしない範囲で、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｕなどを少量添加して多孔質層の強度を向上させてもよい。
【００２２】
粉体１４の形態は特に限定されないが、不活性ガス気流に乗って送給されやすいように、また目詰まりを起こしにくいように、１０〜５００ミクロン程度のほぼ球形のものが好ましい。
【００２３】
シールドガス１６およびプラズマアークの場合のセンターガス１２にはアルゴンおよび／またはヘリウムを使用するが、これらのガスに水素を添加することにより、粉体１４中に含有させた水素と同様に、溶融金属中に水素ガスが発生し、肉盛層３０に空孔３２を形成することができる。アルゴンおよび／またはヘリウム中の水素の添加量が２体積％より少ないと、水素ガスの発生による空孔３２を形成するという効果を得ることができない。一方、アルゴンおよび／またはヘリウム中の水素の添加量が１０体積％を超えると、アーク２２が不安定になり、健全な肉盛層３０を形成できない。したがって、アーク２２のシールドガス１６および／またはセンターガス１２として、水素を２〜１０体積％添加したアルゴンおよび／またはヘリウムを用いるのが好ましい。
【００２４】
肉盛溶接では、基材２０のアルミニウムまたはアルミニウム合金も表面は溶融し肉盛層３０と一体になる。このため、基材２０中に例えばダイカスト材のように水素分が多く含有されていると、前述した粉体１４中の水素と同様に、肉盛層３０中に空孔３２を生じる。基材２０の水素含有量としては、粉体１４の場合と同じ理由により、水素０．５〜５０ｃｃ／基材１００ｇが好ましい。したがって、基材２０として水素を含有するアルミニウム合金を用いる場合には、基材２０の水素含有量は、水素０．５〜５０ｃｃ／基材１００ｇが好ましい。
【００２５】
肉盛層３０中の水素ガスは当然浮上して表面から抜けようとする。溶融金属３３の粘性や撹拌作用によって、溶融金属３３中への水素ガスのトラップ作用をある程度制御することができる。カルシウムは溶融金属３３の粘性を増すのに有効な成分であり、粉体１４中からカルシウムを添加するのが確実である。粉体１４中のカルシウムの添加量が０．１重量％より少ないと、溶融金属３３の粘性を増す効果が殆どない。一方、粉体１４中のカルシウムの添加量が１．０重量％を超えると、粘性が高すぎて粉体１４としての製造が困難であり、仮にできたとしても肉盛層３０が不連続なものになってしまう。したがって、溶融した粉体１４に適度な粘性を与える目的でカルシウムを粉体１４に含有させるのが好ましく、そのカルシウム含有量としては、０．１〜１．０重量％が好ましい。
【００２６】
基材２０をなすアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合には、その表面に安定な酸化物が存在するため、直流正極性（正極性成分ＥＮが１００％）では酸化皮膜の影響を受けて健全な肉盛ができない。また、直流逆極性（逆極性成分ＥＰが１００％）ではアーク２２により酸化皮膜は破壊され肉盛はできるが、電極が短時間で過熱・消耗され実質的に肉盛を継続できない。このため、アーク２２の極性は交流が一般的である。非消耗電極での極性配分（電流波形の正極性成分ＥＮと逆極性成分ＥＰとの比率）ＥＮ／ＥＰは、ＥＮ成分が多いほど電極の消耗が少なく、アーク２２は長時間安定であるが、基材２０の溶け込みが深くなり薄板では歪が大きくなる。これとは逆に、ＥＰ成分が多くなると電極の寿命が短くなる。また、肉盛層３０の形状が扁平になり、水素ガスが表面から抜けやすくなる。したがって、電極の長寿命化と健全な肉盛層３０の形成とのバランスを図る観点から、極性配分ＥＮ／ＥＰは、ＥＮ／ＥＰ＝９０／１０〜５０／５０の範囲が好ましい。
【００２７】
交流溶接電源２１の周波数は、高くなるとアーク２２が硬直し安定するため、商用周波数の５０〜１０００Ｈｚがよい。１０００Ｈｚを超えても、アーク２２の安定化効果は変わらず、そればかりか不快な音が増すため作業環境上好ましくない。
【００２８】
健全な肉盛層３０を形成するためには、粉体１４の送給量と入熱とのバランスをとることが必要であり、粉体１４の送給量に対してアーク電流が相対的に低すぎたり、電極１１の送り速度が早すぎたりすると、粉体１４の溶融不足を招き、団子状の不連続な肉盛になってしまう。逆に、粉体１４の送給量に対してアーク電流が相対的に高すぎたり、電極１１の送り速度が遅すぎたりすると、入熱が過大となり肉盛層３０の凝固速度が遅くなって水素ガスが抜けきってしまい、空孔３２が減少して多孔質層にならなくなる。粉体１４の送給量と入熱とのバランスを図るために、粉体１４の送給量については２〜１０ｇ／分、アーク電流は５０〜１５０Ａ、肉盛速度すなわち電極１１の相対移動速度は５０〜１００ｃｍ／分の範囲が適当である。これらの範囲内において、送給する粉体１４のサイズ、必要とする肉盛層３０の厚さ、幅、空孔率あるいは基材２０の厚さに応じて、粉体１４の送給量、アーク電流および肉盛速度を適宜選択すればよい。
【００２９】
多孔質アルミニウムには、圧縮荷重が働いたとき、弾性変形領域を越えると、一定した圧縮応力の下で変形が進行するいわゆるプラトー現象がある。このため例えば自動車のメンバー内に多孔質アルミニウムを充填することにより、衝撃エネルギの吸収特性を向上させることが可能である。軽量化のためにメンバーをアルミニウム合金とし、衝撃吸収特性を向上させる目的で内部に多孔質アルミニウムを充填しようとする場合に、上述した材料および方法を用いることにより、必要な部位にのみ多孔質アルミニウム層３１を敷設することができる。
【００３０】
例えば、軸方向に衝撃荷重がかかるような部材にあっては、軸方向に沿う全面にわたって多孔質アルミニウム層３１を充填するよりも、軸方向衝撃荷重の入力側前半にだけ多孔質アルミニウム層３１を充填しておいても、重量増を抑えつつ、かつ、ほぼ同等のエネルギ吸収能力を得ることができる。また、多孔質アルミニウム層３１は肉盛溶接により基材２０と密着していることから、基材２０に対して多孔質アルミニウム層３１を改めて固着させる必要がない。すなわち、本発明によれば、低コストで効率的に多孔質アルミニウム層３１を充填した衝撃吸収部材を形成できる。
【００３１】
なお、衝撃吸収部材とは、例えば自動車のメンバーのように、衝撃荷重を受けた際に変形してエネルギを吸収する部材のことをいう。
【００３２】
図２は、本発明に係る衝撃吸収部材４０を示す斜視図である。
【００３３】
図２に示すように、本発明に係る衝撃吸収部材４０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の平板形状をなす第１部材４１と、アルミニウムまたはアルミニウム合金の断面ハット形状をなす第２部材４２と、第１部材４１に上述した材料および方法を用いて形成された多孔質アルミニウム層３１と、を有し、第１部材４１を第２部材４２の開放面側に接合して閉断面形状とし、当該閉断面の内部に多孔質アルミニウム層３１を有するように構成されている。
【００３４】
かかる衝撃吸収部材４０を製造する場合には、まず、基材２０となるアルミニウムまたはアルミニウム合金の平板４１（第１部材に相当する）上の必要とされる部位に上述した材料および方法を用いて多孔質アルミニウム層３１を肉盛する。必要に応じて、多孔質アルミニウム層３１の外形を整形する。また、一層の肉盛層３０だけでは多孔質アルミニウム層３１の高さが不足する場合には、図示のように複数層を肉盛する。
【００３５】
また、アルミニウムまたはアルミニウム合金の板を成形し、断面ハット形状をなすハット形板４２（第２部材に相当する）を形成する。
【００３６】
そして、ハット形板４２と平板４１との２つの部材を、多孔質アルミニウム層３１が内部となるように合わせる。ハット形板４２のフランジ部４３と平板４１の外周縁部とを、溶接あるいはクリンチングなどにより接合する。これにより、平板４１がハット形板４２の開放面側に接合された閉断面形状をなし、内部に多孔質アルミニウム層３１を包含した閉断面構造のアルミニウムメンバー（衝撃吸収部材に相当する）の形成が完了する。
【００３７】
衝撃吸収部材４０の断面形状が大きい場合に、平板４１側だけに肉盛して１０ｍｍを超える高さの多孔質アルミニウム層３１を形成しようとすると、多層肉盛にしなければならないので、熱影響により平板４１に歪が生じる虞がある。このような場合には、ハット形板４２の底面に対しても、粉体肉盛トーチ１０が干渉しない範囲内において肉盛溶接する。平板４１およびハット形板４２の両者に多孔質アルミニウム層３１を形成することにより、熱影響による歪みが平板４１に生じることを防止しつつ、断面形状が大きい衝撃吸収部材４０を形成することができる。
【００３８】
なお、多孔質アルミニウム層３１は第１部材４１および第２部材４２のうちの少なくとも一方の部材に形成されていればよく、ハット形板４２側だけに肉盛して多孔質アルミニウム層３１を形成してもよい。
【００３９】
衝撃吸収部材４０に充填される多孔質アルミニウム層３１は、外壁に近い部分がエネルギ吸収性能の向上に寄与している。このため、衝撃吸収部材４０の閉断面の中心部にまで多孔質アルミニウム層３１を充填し、衝撃吸収部材４０内部を埋め尽くす必要は必ずしもない。このような観点より、多孔質アルミニウム層３１を１０ｍｍ程度の高さにまで形成すれば、十分なエネルギ吸収性能を発揮する。
【００４０】
衝撃エネルギ吸収性能を向上させるためには、多孔質アルミニウム層３１の空孔率は小さい方が良い。但し、空孔率が小さすぎると、衝撃吸収部材４０の重量が増し、アルミニウム製による軽量化の効果が得られなくなり、さらには、プラトー現象もなくなり衝撃反力が大きくなるので好ましくない。一方、空孔率が大きすぎると、エネルギ吸収性能が低く衝撃吸収部材４０として採用するのは不十分であり、また、現実に肉盛層３０を形成することも困難である。したがって、衝撃吸収部材４０としては、多孔質アルミニウム層３１の空孔率は３０〜８０％であることが適している。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係る多孔質アルミニウム層３１の形成方法によれば、ガス発生成分として水素を０．５〜５０ｃｃ／１００ｇ含有したアルミニウムまたはアルミニウム合金の粉体１４を、交流溶接電源２１を用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金の基材２０上に非消耗電極式により発生させたアーク２２中に投入し、当該粉体１４を溶融して肉盛層３０を形成すると同時に水素ガスを発生させ、肉盛層３０内に水素ガスを分散させトラップすることにより、多孔質アルミニウム層３１を安価で必要な部位にのみ効率よく形成することができる。
【００４２】
また、本発明に係る衝撃吸収部材４０によれば、安価で必要な部位に効率よく形成された多孔質アルミニウム層３１を有するので、衝撃吸収部材４０を低コストで提供することができる。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４４】
（実施例１）
厚さ５ｍｍのアルミニウム板上に、純アルミニウム粉を肉盛用粉体１４とし、インバータ式交流プラズマ粉体肉盛装置により肉盛溶接し、多孔質アルミニウム層３１を形成した。多孔質アルミニウム層３１の形成の状態は図１に示したとおりである。基材２０および粉体１４の仕様、肉盛施工条件、および、得られた多孔質アルミニウム層３１の結果とを合わせて表１に示す。
【００４５】
【表１】
2004114054.tif 000003
【００４６】
基材２０の仕様は、条件Ｎｏ．１〜５では、水素含有量が水素０．１ｃｃ／基材１００ｇ以下の純アルミニウムを使用した。条件Ｎｏ．６および７では、水素含有量がそれぞれ水素２０ｃｃ／基材１００ｇ、水素６５ｃｃ／基材１００ｇのアルミニウム−シリコンのアルミニウム合金を使用した。
【００４７】
粉体１４の仕様は、いずれの条件でも、純アルミニウムを使用した。粉体１４の送給量は５ｇ／分とした。水素含有量は、条件Ｎｏ．１、４〜７では、水素２．０ｃｃ／粉体１００ｇ、条件Ｎｏ．２では、水素７５ｃｃ／粉体１００ｇ、条件Ｎｏ．３では、水素１．８ｃｃ／粉体１００ｇとした。カルシウム含有量は、条件Ｎｏ．１、２、４〜７では、カルシウム０．２０重量％、条件Ｎｏ．３では、カルシウム１．２０重量％とした。
【００４８】
肉盛施工条件は、いずれの条件でも、アーク電流を１００Ａ、電流波形の正極性成分ＥＮと逆極性成分ＥＰとの比率をＥＮ／ＥＰ＝７５／２５、周波数を２００Ｈｚ、肉盛速度を８０ｃｍ／分とした。アーク２２のセンターガス１２として、アルゴンを使用した。アーク２２のシールドガス１６として、条件Ｎｏ．１〜３、６、７では、アルゴンを使用し、条件Ｎｏ．４では、水素を５体積％添加したアルゴンを使用し、条件Ｎｏ．５では、水素を１５体積％添加したアルゴンを使用した。センターガス１２の供給量は１．２リットル／分、シールドガス１６の供給量は２５リットル／分とした。
【００４９】
得られた試験片について、多孔質アルミニウム層高さ、外観を観察したところ、条件Ｎｏ．１、４、６では、多孔質アルミニウム層高さが４ｍｍで連続し、外観も良好で、健全な多孔質アルミニウム層３１が形成された。条件１、４、６の多孔質アルミニウム層３１の空孔率を調べたところ、それぞれ、５５％、６０％、６５％であった。条件Ｎｏ．１、４、６では、ＯＫと判断した。一方、条件Ｎｏ．２、３、５、７では、多孔質アルミニウム層３１の高さが不連続で、外観も不良であり、ＮＧと判断した。
【００５０】
条件Ｎｏ．１、４、６は本発明に係る多孔質アルミニウム層３１の形成方法の実施例であり、本発明によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の基材２０上に良好な多孔質アルミニウム層３１を形成できたことを確認した。
【００５１】
（実施例２）
厚さ２．７ｍｍ、幅１４０ｍｍ、長さ２００ｍｍのアルミニウム合金板を準備し、表１に示したＮｏ．１の条件で、中央部分の約１００ｍｍ幅の肉盛溶接を行い、高さがほぼ１０ｍｍの多孔質アルミニウム層３１を形成した。同様に、厚さ２ｍｍ、奥行き４８ｍｍ、幅１００ｍｍ、フランジ幅２０ｍｍｍのハット形状に成形したアルミニウム合金板の底面に多孔質アルミニウム層３１を形成した。この両部材を多孔質アルミニウム層３１が内面になるように組み合わせ、フランジ部４３を連続アーク溶接して閉断面構造をなす衝撃吸収部材４０を作成した。
【００５２】
この衝撃吸収部材４０に、質量３００ｋｇの鋼製ブロックを衝突時の速度が約７．６ｍ／秒となるよう衝突させ、衝撃力を与え吸収エネルギを計測した。比較のため、多孔質アルミニウム層３１を形成していない同形状の閉断面構造部材についても吸収エネルギを計測した。実施例の衝撃吸収部材４０および比較材の衝撃特性を、８０ｍｍ変形時での吸収エネルギで比較した。
【００５３】
その結果、実施例の衝撃吸収部材４０の吸収エネルギは約５１６０ｋＮ−ｍｍであった。一方、比較材の吸収エネルギは約４２８０ｋＮ−ｍｍであった。この結果から、本発明による多孔質アルミニウム層３１を内部に有する衝撃吸収部材４０の衝撃吸収特性が優れていることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多孔質アルミニウム層の形成方法の説明に供する図であり、アーク中に投入された粉体を溶融して肉盛層を形成する際に水素ガスを発生させ、肉盛層内に水素ガスを分散させて多孔質アルミニウム層を形成している状態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る衝撃吸収部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１…非消耗電極
１２…センターガス
１４…粉体
１６…シールドガス
２０…基材
２１…交流溶接電源
２２…アーク
３１…多孔質アルミニウム層
４０…衝撃吸収部材
４１…平板形状をなす第１部材
４２…断面ハット形状をなす第２部材
【図１】
2004114054.tif 000004
【図２】
2004114054.tif 000005