CuAl10レーザークラッド特性に及ぼすNiの影響
ニッケル添加がレーザークラッディングCuAl10銅合金の微細組織と物性に及ぼす影響
海洋工学や化学装置などの分野では、銅合金はその優れた熱伝導性と耐食性から広く使用されているが、表面硬度と耐摩耗性が不十分なため、その寿命がしばしば制限される。レーザークラッディング銅合金の合金組成設計は、表面改質を通じて性能を向上させることができる。.
最近の研究により、Ni元素の添加がCuAl10銅合金のレーザークラッディング被覆を最適化できることが判明した。これにより微細組織、機械的特性、耐食性が著しく向上する。本稿ではNi元素添加による最適化のメカニズムを深く分析する。.
Ni添加後のCuAl10被膜の微細構造変化
| 異なるNi wt%含有量を有するクラッディング被膜の微細構造0% (b) 1.5% (c) 3.0% (d) 4.5% |
Niを添加していないCuAl10クラッド層では、第二相は樹枝状または球状で無秩序に分布し、不均一な組織となる。 1.5%～6.0%のNiを添加すると、Niは「拡散触媒」として作用し、α-Cu母材中での元素の固溶を促進し、第二相の析出を抑制する。Ni含有量が4.5%に達すると、クラッド層表面には粒子欠陥がほぼ存在せず、連続的で滑らかな微細組織を示す。.
Ni添加後のCuAl10被膜の微小硬度変化
| 異なるNi wt%含有量のクラッドコーティングの硬度曲線0#: 0%, 1#: 1.5%, 3#: 4.5% |
Ni添加により微小硬度は「変動」から「均一」へ変化する。Niを含まない被膜の硬度は、第二相の不均一な分布による局所的な応力集中のため激しく変動する（157～268 HV）。Ni添加後は固溶強化効果が顕著となり、硬度分布の均一性が向上する。.
結論
ニッケル元素の導入は、固溶強化と電気化学的不動態化の二重メカニズムを通じて、レーザークラッディングCuAl10被覆の性能において質的な飛躍をもたらした。.
将来的に、レーザー溶射によるCuAl10コーティングへの複数元素（Ni+Cr+Moなど）の添加とプロセスパラメータの最適化により、性能限界のさらなる突破が期待される。.
TRUER社が製造するその他のレーザークラッディング用粉末：
銅基合金：CuSn10、CuSn15、CuSn12Ni2、CuAl10、CuAl10Fe1、Cu-1、Cu-2、CuAlNiFe
ニッケル基合金：C22、C276、モネル400、モネルK500、インコネル600、インコネル625、インコネル825、ハステロイC、ハステロイB、NiCr80/20、NiCrAlY、Ni60A、Ni60B、Ni40
コバルト基材：ステライト1、ステライト3、ステライト6、ステライト12、ステライト21、ステライト25、ステライト31、トリボロイT400、T800、T900
鉄系：D2、H13、M2、T15、T15M、18Ni300、M35、M42、S390、M390
タングステン系：WC-12Co、WC-10Ni、WC-65Ni60、WC-10Co-4Cr
