CN101802246A - Ti-Al系合金的表面处理方法和由此得到的Ti-Al系合金 - Google Patents

Ti-Al系合金的表面处理方法和由此得到的Ti-Al系合金 Download PDF

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Abstract

提供用于以适于量产的方法使Ti-Al系合金的耐高温氧化性提高的表面处理方法和Ti-Al系合金。对于含有Al为15原子％以上、55原子％以下的Ti-Al系合金基材，在含有氟源气体的气氛中加热保持，在其表面形成厚0.1μm以上、10μm以下的氟稠化层，并且该氟稠化层中的F的最高浓度为2原子％以上、35原子％以下，在曝露于高温氧化气氛中时，Ti-Al系合金基材的表面被氧透过性极低的Al2O3皮膜覆盖，由此显示出优异的耐高温氧化性。由于能够以适于量产的方法来实施提高轻量、高温强度高的Ti-Al系合金作为最大的缺点的耐高温氧化性的低水平，由此能够适合利用到例如增压用涡轮和发动机气门、燃气涡轮的涡轮叶片等之上。

Description

Ti-Al系合金的表面处理方法和由此得到的Ti-Al系合金
技术领域
本发明涉及通过使Ti-Al系合金的表面形成氟稠化层而使其耐高温氧化性提高的表面处理方法，和由此得到的Ti-Al系合金。
背景技术
Ti-Al系合金具有如下这样的特性：TiAl金属间化合物达到800℃左右的温度强度也不会降低，反而会上升，由此被作为高温材料使用。另外其还具有的特性是，比重比Ti单体小，相对于作为耐热金属被广泛使用的Inconel713C等的Ni基超合金来说非常轻量，比重约是其1/2左右。因此，例如应用到汽车的增压用涡轮和发动机气门等，可以实现燃费和响应度的提高以及发动机的高速旋转化等的高性能化。此外，通过应用到燃气涡轮的涡轮叶片等，也可以减小旋转造成的离心力，降低蠕变现象。如此，Ti-Al系合金作为具有种种可能性的划时代高温材料倍受期待。
但是，上述Ti-Al系合金具有如下问题：其在800℃以下的温度下比通常的Ti合金等耐氧化性优异，但是若超过800℃，则耐氧化性急剧劣化。如此，在超过800℃的温度区域，其与上述的Ni基超合金相比，耐高温氧化性能要差得多，作为高温材料被实用化的例子也只能停滞不前。因此，为了使该Ti-Al系合金得到一般性地普及，不可欠缺地是使其高温下的耐氧化性提高，作为此方法，大量被研究和公开的是添加第三元素的方法和借助各种表面处理的方法等。
专利文献1专利第2569712号
专利文献2特开平6-33172号
专利文献3特开平5-78817号
专利文献4特开平5-287421号
专利文献5特开2002-332569号
专利文献6特开平9-170063号
专利文献7专利第3358796号
专利文献8特开平6-322509号
专利文献9特开平6-322511号
在上述专利文献1中，通过在Ti-Al系合金中添加5～20％的Cr作为第三元素，使耐高温氧化性提高。但是作为其效果，虽然由氧化造成的重量减少比现有合金少，但从没有重量增加这一点显示，形成的是剥离性的氧化皮膜，而不认为所形成的是抑制氧化进行的这种稳定性的氧化皮膜，从而存在实用上未必称得上具有充分的耐氧化性这样的问题。
另外在专利文献2中，采取的方法是在Ti-Al系合金中添加F、Cl、Br和I的卤素之中的至少1种0.004at％～1.0at％，从而使耐氧化性提高，但若添加的量超过1.0at％，则延性降低，因此为了充分地发挥效果，有不能大量添加的问题。
同样，也有通过作为第三元素添加Mo、Nb、Si、Ta、W等的方法来提高耐氧化性这样的报告，但是，为了借此改善耐氧化性并达到与Ni基超合金同等水平，则需要大量添加这些元素。如此，若大量添加第三元素，则Ti-Al系合金的常温延性的降低变得显著，因此在考虑实用性的基础上认为这些也不是有效的方法。因此，不能只是针对基材自身使第三元素等合金化，而是需要借助表面处理法进行改善，或是将第三元素添加和表面处理加以并用。
作为借助表面处理的改善方法，在专利文献3、专利文献4和专利文献5中公开有一种方法，其是通过在Ti-Al系合金的表面部形成使其他元素侵入折的改质层，从而提高耐高温氧化性。
在专利文献3中采用的方法是，将Mo、W使用离子溅射法、离子镀敷法、粉末涂敷法等，使之附着在表面后，在1450℃以下加热，使之向母材中扩散。但是在该方法中，显现出耐氧化性的这种均一的浓缩层的形成，和使抑制氧化的进展的均一且连续的Al2O3皮膜形成并不容易，在生产性这点上也有问题。
另外，在专利文献4中公开的方法是，通过在表面离子注入P、As、Sb、Se、Te而使耐氧化性提高。另外在专利文献5中公开的方法是，使用对于复杂形状物也可以适用的等离子体基离子注入法，在表面注入氟离子。但是，在这些处理中需要使用高额的离子注入装置，在高真空气氛中进行处理，因此，即使在耐氧化性的提高上有效果，在成本面和量产性等方面也不是实用的方法。
另外在专利文献6中，是通过以使卤素和/或含卤素化合物存在于表面的状态对Ti-Al系合金进行加热等的方法，使耐氧化物提高。作为其实现方法，在该文献的实施例1中所公开的方法是，将其与氯化钠粉末一起以790℃进行150小时封入加热处理后，至表面的附着生成物至显示出金属光泽而将其除去，实施例3中公开的是进行离子注入的方法。但是，这此在量产性的方面也不是实用的方法。
此外，在专利文献7中所公开的方法是，对于Ti-Al系合金的表面部，以含有比Al2O3标准生成自由能的绝对值小的氧化物的物质存在的状态赋予其机械的能量，使基材表面形成耐氧化性优异的机械的合金层，由此使耐氧化性提高。作为机械的能量的赋予方法，作为有效的方法公开的是利用喷丸硬化(shot peening)的方法。但是，利用喷丸硬化的方法虽然对于有一定程度的复杂形状的部件也是可以适用的方法，但是使处理品整个面形成均一且充分的改质层并不容易，不是有充分的生产性的处理。
另一方面，在专利文献8中公开的方法是，使含有F、Cl、Br、I的卤素之中至少一种以上的化合物成为固体或液状，使之与表面接触或进行涂布后，加热0.2小时以上至700～1125℃，由此形成致密的Al2O3皮膜。另外在专利文献9中公开的方法是，在含有F、Cl、Br、I的卤素之中至少一种以上，含有氧0.1容积％的混合气体中，加热至700～1125℃，由此形成致密的Al2O3皮膜。
在上述专利文献8中，需要使固体状或液状的卤化物附着、涂布于表面，但是存在在加热处理时使体状或液状的卤化物均一地熔融、附着在处理品表面极其困难的问题。而且，熔融、涂布的全部卤化物未必与被处理品表面均一地反应，由此难以形成均一的反应层，因此不是适于量产的方法。
另外在专利文献9中，在使用气体状的卤素这一点上，考虑的是其在表面处理层的附着性和浓度控制等方面优异。但是，含有卤素和氧的混合气氛其腐蚀性高，并且在加热至700～1125℃的高温而进行处理时，至少进行该处理的反应炉壁材料需要有很高的高温耐腐蚀性。因此，结果是发生如下等问题：除了处理装置变高昂贵以外，还必须频繁更换炉壁材料，不是适合量产的处理。此外，由于同时进行使Al2O3皮膜形成的700℃以上的高温下的氧化处理，所以假设如果作为部件进行装配的情况下，其尺寸精度上发生问题的可能性高。假设即使对要求尺寸精度的部分进行后加工，对具有硬质的氧化膜的制品表面进行高精度的加工仍伴有非常大的问题。另外，实用上估计也有与其他部件进行焊接的必要性，但实质上是不可能的。
如上，为了使Ti-Al系合金的耐高温氧化性提高，结果认为在以高温氧化气氛所形成的氧化层中，特别是以氧的透过度低的均一的Al2O3皮膜覆盖Ti-Al系合金基材的表面是最为有效的方法，但是对于该方法虽然有大量的研究发表和专利文献的公开，但是，特别针对于使生产性和量产性优异的有力的改善手段的报告却并没有提出。
发明内容
即，本发明的目的在于，提供一种在比较低的温度下适于量产的Ti-Al系合金的表面处理方法，并且提供一种Ti-Al系合金，其通过在表面形成改质层，可以在被曝露于高温氧化气氛时形成耐氧化性优异的、均一的Al2O3皮膜。
即，本发明的Ti-Al系合金的表面处理方法，其要旨在于，对于含有Al为15原子％以上、55原子％以下的Ti-Al系合金基材，在含有氟源气体的气氛中加热至100～500℃并加以保持，由此在其表面形成厚0.1μm以上、10μm以下的氟稠化层。
另外，本发明的Ti-Al系合金其要旨在于，含有Al为15原子％以上、55原子％以下的Ti-Al系合金基材，在其表面部具有厚0.1μm以上、10μm以下的厚度的氟稠化层，并且该氟稠化层中的F的最高浓度为2原子％以上、35原子％以下。
本发明的Ti-Al系合金的表面处理方法，对于含有Al为15原子％以上、55原子％以下的Ti-Al系合金基材，在含有氟源气体的气氛中加热至100～500℃并加以保持，由此在其表面形成厚0.1μm以上、10μm以下的氟稠化层。因为作为氟源使用气体，所以无论被处理品的形状如何，都可以在其表面容易且均一地形成氟稠化层，极符合量产性。而且，通过使Ti-Al系合金基材的表面形成氟稠化层，在曝露于高温氧化气氛时，Ti-Al系合金基材的表面形成有耐氧化性优异的均一且连续的Al2O3皮膜所覆盖的氧化层，该Al2O3皮膜防止氧向Ti-Al系合金基材内部侵入，由此抑制氧化的进行，因此能够大幅地提高Ti-Al系合金的耐高温氧化性。如此，通过借助适于量产的比较低的温度区域下的气体气氛加热的处理，能够大幅地改善Ti-Al系合金基材的耐高温氧化性。
在本发明的Ti-Al系合金的表面处理方法中，如果使上述加热保持后的氟稠化层中的F的最高浓度为2原子％以上、35原子％以下，在曝露在高温氧化气氛中时，Ti-Al系合金基材的表面被均一且连续的Al2O3皮膜所覆盖，能够大幅度地提高耐高温氧化性。
在本发明的Ti-Al系合金的表面处理方法中，在上述加热保持后的氟稠化层中，如果实质上不含AlF3等氟铝化物，则在曝露在高温氧化气氛中时，Ti-Al系合金基材的表面被均一且连续的Al2O3皮膜所覆盖，能够大幅度地提高耐高温氧化性。
另外，本发明的Ti-Al系合金，含有Al为15原子％以上、55原子％以下的Ti-Al系合金基材，在其表面部具有厚0.1μm以上、10μm以下的厚度的氟稠化层，并且该氟稠化层中的F的最高浓度为2原子％以上、35原子％以下，因此在曝露于高温氧化气氛中的情况下，其表面形成被均一且连续的Al2O3皮膜所覆盖的氧化层，该Al2O3皮膜防止氧向Ti-Al系合金基材内部侵入，由此抑制氧化的进行，因此耐高温氧化性优异。
在本发明的Ti-Al系合金的表面处理方法中，如果上述氟稠化层中实质上不含AlF3等氟铝化物，则在曝露在高温氧化气氛中时，Ti-Al系合金基材的表面被均一且连续的Al2O3皮膜所覆盖，能够大幅度地提高耐高温氧化性。
附图说明
图1是进行氟稠化处理的实施例F的Ti-Al系合金的表面X射线衍射结果，和比较例C的Ti-Al系合金的表面X射线衍射结果。
具体实施方式
接着说明用于实施本发明的最佳的方式。
本发明的Ti-Al系合金的表面处理方法，是将以作为被处理品的Ti-Al系合金为基材的被处理品，在含有氟源气体的气体气氛中加热至100～500℃并保持，在其表面形成氟稠化层。
作为用于上述氟稠化处理的氟源气体，使用作为卤素系物质的氟系气体(含有氟化合物气体或氟气的气体)。作为该氟系气体，可列举例如以NF3、BF3、CF4、SF6等为主成分的气体和以F2为主成分的气体。通常用氮气等稀释气体稀释该主成分气体而作为氟系气体使用。在这些氟系气体所使用的主成分气体之中，在反应性、处理性等方面以NF3最为优异实用。
在上述氟系气体气氛中，将以Ti-Al系合金为基材的处理品在例如含有NF3的氮气气氛中在100～500℃，更优选为200～400℃的温度区域保持1～600分钟，更优选为5～120分钟，NF3分解而发生活性的F，在表面形成厚0.1μm以上、10μm以下的均一的氟稠化层。还有，关于上述的处理温度和处理时间，能够根据以作为被处理品的Ti-Al系合金为基材的处理品的村质和表面状态设定适当的条件，以使作为目的的氟稠化层确实地被形成。这时，关于氟系气氛中的氟化合物或氟的浓度，也依据所使用的气体种类，但通常优选为0.1～10容量％。
本发明的Ti-Al系合金基材的组成，含有Al为15原子％以下、55原子％以下。通过使Al含量为上述的浓度范围，不仅能够成为高温强度优异的Ti-Al系合金，而且其还具有常温延性。Al的含量低于15原子％时，在强度方面，会形成α-Ti合金和Ti3Al相的混合组织，高温强度降低。另外，在耐高温氧化性的方面，不能从基材供给充分的Al而使均一而连续的Al2O3皮膜覆盖Ti-Al系合金基材的表面的这种可能性高。另外，Al的含量超过55原子％时，会形成TiAl相与Ti Al2相和Ti Al3相的混合层，基材的脆化剧烈，发生强度方面的问题。
另外，为了改善作为Ti-Al系合金的又一个弱点的常温延性低的问题，其进行通常的情况是含有Cr、Mn、V、B等元素的至少一种为10原子％以下，通常通过添加这些元素，可知会导致耐高温氧化性显著劣化。但是，根据本发明的方法，当Ti-Al系合金的Al浓度为15原子％以上时，由于能够充分期待耐高温氧化性的提高效果，所以作为预先添加有上述这样的元素的Ti-Al系合金，含有Al为15原子％以上、55原子％以下的仍在本发明的适用范围。
此外，本发明的Ti-Al系合金的表面处理，处理品的成形方法包括铸造、锻造、切削、轧制等，无论其手法都可以适用。
在本发明中，通过使Ti-Al系合金的表面形成氟稠化层，由此Ti-Al系合金的耐高温氧化性大幅提高的理由还不确定，但推测为如下机理。即，没有进行特别的处理通常的Ti-Al系合金的缺乏耐高温氧化性的理由是因为，作为在高温氧化时所形成的氧化层的形态，形成的是富TiO2的氧化层和富Al2O3的氧化层交互形成的多层结构的氧化层，在该富Al2O3的氧化层中也混和有氧的透过度高的TiO2，所以富Al2O3氧化层无法承担起作为保护性的皮膜的功能，因此认为，无论Al的含量多高都会缺乏耐高温氧化性。另一方面，考虑是由于预先在Ti-Al系合金的表面形成本发明的氟稠化层时，作为经高温氧化而形成的氧化层的形态，虽然是在最表面形成Ti和Al的混合氧化层，但是该混合氧化层和基材之间，即Ti-Al系合金基材表面被致密而均一的数μm的Al2O3皮膜覆盖，该Al2O3皮膜中的氧的透过度极低，由此氧向Ti-Al系合金基材内部的侵入受到抑制，从而抑制了基材的氧化进行。
另外，本发明的Ti-Al系合金曝露在高温氧化气氛中时，作为形成具有如上保护皮膜的氧化层结构的理由，考虑为如下：因为侵入的氟比Ti与Al的亲和力更强，所以在氧化的初期阶段，与侵入的氟的亲和力比较低的Ti优先发生氧化反应，导致在此基材侧发生Al的浓缩，其后氧化进一步进行，该Al浓缩的部分被氧化，从而形成Al浓度极高的、均一且连续的Al2O3皮膜。
本发明中在Ti-Al系合金的表面形成的氟稠化层的厚度为0.1μm以上、10μm以下。若氟稠化层的厚度低于0.1μm，则如上述侵入的氟的吸引合金中的Al的效果不充分，有生成的Al2O3皮膜厚度不足或不均一的可能性。另一方面，若氟稠化层的厚度超过10μm，则在与Al的亲和力强的氟稠化层的基材侧，Al浓度降低的区域形成得很厚，从而导致该区域的耐高温氧化性大幅降低，因此根据情况，耐高温氧化性劣化的可能性与未处理材同等或更高。更进一步优选氟稠化层的厚度约5μm以下。
另外，本发明中在Ti-Al系合金的表面形成的氟稠化层中的F的最高浓度为2原子％以上、35原子％以下。若氟稠化层中的F的最高浓度低于2原子％，则侵入的氟量过少，因此吸引Ti-Al系合金中的Al的效果不充分，有生成的Al2O3皮膜厚度不足或不均一的可能性。另一方面若F的最高浓度超过35原子％，则例如即使该氟稠化层是10μm以下的薄层，在氟稠化层的基材侧也会形成Al浓度大大降低的区域，该区域的耐高温氧化性大幅降低，另外还形成AlF3这样的氟化物，阻碍均一的Al2O3皮膜的形成，从而使耐氧化性劣化，因此根据情况，耐高温氧化性劣化的可能性与未处理材同等或更高。
如此，本发明对Ti-Al系合金实施称为氟化处理的这种适合量产处理的表面处理，在其表面形成适当的氟稠化层，从而可以使以Ti-Al系合金作为高温材料使用时作为最大问题点的耐高温氧化民生提高。
接着，对于实施例进行说明。
实施例1
称量纯度为99.8％的海绵钛(sponge titan)和纯度99.99％的铝，成为以其为目标的组成，使用熔解炉，经一次真空排气达到10-4Torr以上后，在Ar气体气氛下使之熔解、凝固，制作铸锭(Ti-48原子％Al)。从该铸锭上切下30mm×10mm×3mm的板状试验片，对试验片的表面进行1000号的SiC纸研磨后，在丙酮中进行超声波清洗，成为试验片。
以该试验片为实施例A～E，通过在含有2容量％的NF3气体，余量由N2气和杂质气体构成的氟源气体气氛中，以200～400℃保持5～120分钟的方法，制作进行了氟稠化处理的试验片。关于氟稠化层厚度和最主同F浓度，使用ESCA(X射线光电子分析装置)和EPMA(电子射线微区分析仪)进行测定。
为了调查进行上述的氟稠化处理的各试验片的耐高温氧化性，使用电阻加热电炉，在大气气氛中进行1000℃×100hr加热的氧化试验。加上剥离的氧化皮膜一起进行重量增加测定，如此以试验片放入Al2O3坩埚的状态进行试验。另外，作为比较例A，对于没有进行氟稠化处理的试验片实施同样的氧化试验，另外作为比较例B，对于在含有2容量％的NF3气体，余量由N2气和杂质气体构成的氟源气体气氛中，以600℃保持10分钟的试验片也实施同样的氧化试验。其结果一并显示在下述表1中。
表1
氟稠化处理条件   氟稠化层的厚度(μm)   最高F浓度(原子％)   氧化增量(g/mw)
  比较例A   -   0   0   336.7
  实施例A   200℃×30分   0.1   2.0   3.5
  实施例B   300℃×5分   0.3   4.2   6.8
  实施例C   300℃×30分   1   8.6   7.9
  实施例D   300℃×120分   3   18   5.4
  实施例E   400℃×30分   10   33   31.2
  比较例B   600℃×10分   17   52   127.1
如表1的结果所示，可知在实施例1中，相对于没有进行氟稠化处理的比较例A来说，氧化增量为十分之一以下，耐氧化性显著提高。另外，如比较例B所示，氟稠化层的厚度厚时，再次来自氧化试验的增量变大，可知要有适当的氟稠化处理层厚度。
此外，由该实施例1的结果可知，本发明的适当的氟稠化层的厚度为0.1μm以上、10μm以下，更优选的是0.1μm以上、5μm以下左右。另外，使用EPMA分析该氧化试验后的剖面，结果确认到在基材表面形成均一且连续的高浓度的Al的氧化层。
实施例2
为了调查氟稠化层中的最高F浓度的影响，制作与实施例1同样的试验片，通过使气氛中的氟素气体的浓度变化，在氟稠化层的厚度同等的基础上，使该氟稠化层中的最高F浓度变化，如此进行处理。实施例F的试验片是在含有3容量％的NF3气体，余量由N2气和杂质气体构成的氟源气体气氛中，以350℃保持60分钟，另外比较例C的试验片是在含有30容量％的NF3气体，余量由N2气和杂质气体构成的氟源气体气氛中，以350℃保持60分钟。其后，进行与实施例1相同的1000℃×100hr(大气中)的氧化试验。其结果显示在表2中。
表2
  NF3浓度(容量％)   氟稠化层的厚度(μm)   最高F浓度(原子％)   氧化增量(g/m2)
  实施例F   3   7   23   10.2
  比较例C   30   7   41   57.1
如表2的结果所示可知，即使在氟稠化层的厚度不那么厚的情况下，如果该氟稠化层中的F浓度过高，则氧化试验后的氧化增量增加。
对于进行了实施例F的氟稠化处理后的试验片，和进行了比较例C的氟稠化处理的后的试验片，使用X射线衍射装置进行表面生成物的鉴定，其结果显示在图1中。
根据图1的结果，在比较例C的氟稠化处理条件的试验片中，作为Al的氟化物的AlF3的峰值明确被观察到，相对于此，实施例F的氟稠化处理条件的试验片未见氟化物的峰值，只观察到作为基体的主要成分的TiAl的峰值。这表示由于经氟稠化处理而侵入的F的浓度未过高，导致曝露在氧化气氛时，被认为会阻碍均一的Al2O3皮膜的形成的AlF3这一氟化物的形成受到抑制，由表2的结果还可知，侵入的F的浓度对于Ti-Al系合金的耐氧化性来说也是重要的因素之一。
因此，根据表1和表2的结果，本发明的Ti-Al系合金的氟稠化层中的最高F浓度的适当范围是2原子％以上、35原子％以下，更优选的是2原子％以上、25原子％以下左右。
实施例3
为了调查Ti-Al系合金的Al含量的影响，称量原料，使Al含量为15原子％、30原子％、45原子％、55原子％，如此与实施例1一样使原料达到目标的组成，使之熔解、凝固，制作铸锭，切下30mm×10mm×3mm的板状试验片后，进行表面研磨，并进行在丙酮中的超声波清洗，成为试验片。
对于这些组成不同的试验片，在含有2容量％的NF3气体，余量由N2气和杂质气体构成的氟源气体气氛中，实施300℃×120分钟保持氟稠化处理后，在大气中进行1000℃×100hr加热的氧化试验，关于其结果显示在下述的表3中。还有，进行了氟稠化处理的试验片的氟稠化层的厚度均为3μm±1μm，氟稠化层中的最高F浓度在18原子％±5原子％的范围内。作为比较例D～G，是对于Al含量为15原子％、30原子％、45原子％、55原子％的Ti-Al系合金未进行氟稠化处理，而对其进行氧化试验。
表3
合金组成 氟稠化处理条件   氧化增量(g/m2)
  实施例G   Ti-15Al   300℃×120分   89.7
  实施例H   Ti-30Al   300℃×120分   37.8
  实施例I   Ti-45Al   300℃×120分   6.9
  实施例J   Ti-55Al   300℃×120分   4.2
  比较例D   Ti-15Al   无   1126.4
  比较例E   Ti-30Al   无   592.6
  比较例F   Ti-45Al   无   353.2
  比较例G   Ti-55Al   无   297.8
如表3的结果所示，可知在氟稠化处理的效果下，与未进行氟稠化处理的情况相比，分别为十分之一以下的氧化增量，耐氧化性提高。因此可知，本发明的Ti-Al系合金的Al含量在15原子％以上、55原子％以下的范围内有效。但是随着Ti-Al系合金中的Al的含量变少，氧化增量的绝对值颇为增加，因此作为Al的含量，更优选为45原子％以上、55原子％以下。
实施例4
为了确认影响用于改善Ti-Al系合金的常温延性而添加的第三元素的影响，与实施例3同样地确认添加有Cr、Mn、V时的耐氧化性，其结果显示在上述表4中。还有，实施例K～M的氟稠化处理，是以在含有1容量％的NF3气体，余量由N2气和杂质气体构成的氟源气体气氛中，保持300℃×30分钟的条件实施。作为比较例H～J，是未对添加有Cr、Mn、V的Ti-Al系合金进行氟稠化处理，而对其进行氧化试验。
表4
合金组成 氟稠化处理   氧化增量(g/m2)
  实施例K   Ti-48Al-2Cr   300℃×30分   7.7
  实施例L   Ti-48Al-2Mn   300℃×30分   8.6
  实施例M   Ti-48Al-2V   300℃×30分   9.1
合金组成 氟稠化处理   氧化增量(g/m2)
  比较例H   Ti-48Al-2Cr   无   447.7
  比较例I   Ti-48Al-2Mn   无   465.1
  比较例J   Ti-48Al-2V   无   474.3
如表4的结果所示，可知在氟稠化处理的效果下，与未进行氟稠化处理的情况相比，可见耐氧化性提高显著，因此也包括在Ti-Al系合金中添加第三元素的情况，本发明的氟稠化处理方法是对Ti-Al系合金的耐高温氧化性的提高有效的方法，并且以本发明的方法进行氟稠化处理的Ti-Al系合金具有非常优异的耐高温氧化性。
本发明能够作为可以使Ti-Al系合金的耐高温氧化性提高的、极适于量产的表面处理方法使用。此外，本发明的Ti-Al系合金适合作为要求轻量且要求高温强度的构件加以利用。

Claims (5)

1.一种Ti-Al系合金的表面处理方法，其特征在于，对含有15原子％以上55原子％以下的Al的Ti-Al系合金基材，在含有氟源气体的气氛中加热至100～500℃并进行保持，由此在其表面上形成厚度为0.1μm以上10μm以下的氟稠化层。
2.根据权利要求1所述的Ti-Al系合金的表面处理方法，其中，使所述加热保持后的氟稠化层中的F的最高浓度为2原子％以上35原子％以下。
3.根据权利要求1或2所述的Ti-Al系合金的表面处理方法，其中，在所述加热保持后的氟稠化层中实质上不含有AlF3等氟铝化物。
4.一种Ti-Al系合金，其特征在于，含有15原子％以上55原子％以下的Al的Ti-Al系合金基材，在其表面部具有厚度为0.1μm以上10μm以下的厚度的氟稠化层，并且该氟稠化层中的F的最高浓度为2原子％以上35原子％以下。
5.根据权利要求4所述的Ti-Al系合金，其中，在所述加热保持后的氟稠化层中实质上不含有AlF3等氟铝化物。
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