JP2002053976A - ＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法 - Google Patents
ＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴｉＡｌ基合金において、その表面若しくは
表面近傍に安定な酸化アルミ皮膜を形成して、実用性の
高い耐酸化性を低コストで付与する方法を提供する。 【解決手段】 Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａの
酸化物、水酸化物、炭酸塩、若しくは重炭酸塩から選ば
れる少なくとも１種類の化合物からなる耐酸化付与剤の
皮膜、若しくは粒状物の連続体をＴｉＡｌ基合金表面上
に形成し、大気中で熱処理する。
表面近傍に安定な酸化アルミ皮膜を形成して、実用性の
高い耐酸化性を低コストで付与する方法を提供する。 【解決手段】 Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａの
酸化物、水酸化物、炭酸塩、若しくは重炭酸塩から選ば
れる少なくとも１種類の化合物からなる耐酸化付与剤の
皮膜、若しくは粒状物の連続体をＴｉＡｌ基合金表面上
に形成し、大気中で熱処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明はＴｉＡｌ金属間化
合物合金（以下ＴｉＡｌ基合金）の耐酸化性向上に関す
る技術に関する。更に詳しくはＴｉＡｌ基合金におい
て、その表面若しくは表面近傍に安定な酸化アルミ皮膜
を形成して、耐酸化性を向上させる方法に関する。
合物合金（以下ＴｉＡｌ基合金）の耐酸化性向上に関す
る技術に関する。更に詳しくはＴｉＡｌ基合金におい
て、その表面若しくは表面近傍に安定な酸化アルミ皮膜
を形成して、耐酸化性を向上させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉＡｌ基合金は十分な高温強度、低比
重などの特性を備え、作今の軽量化、高性能化の要求に
答えられる材料として注目され、航空機用部品、車両用
過給機俳気側翼車、マイクロガスタービン用タービンホ
イール、産業用ガスタービン動翼などへの応用が期待さ
れている。
重などの特性を備え、作今の軽量化、高性能化の要求に
答えられる材料として注目され、航空機用部品、車両用
過給機俳気側翼車、マイクロガスタービン用タービンホ
イール、産業用ガスタービン動翼などへの応用が期待さ
れている。
【０００３】しかし、 ＴｉＡｌ基合金の弱点として、
８５０℃を超えると酸化が著しく進行するので、良好な
熱的・機械的特性を備えながら、Ｎｉ基合金への完全な
代替を阻んでいる。そこで、この高温耐酸化性の向上を
図って各種の試みがなされている。
８５０℃を超えると酸化が著しく進行するので、良好な
熱的・機械的特性を備えながら、Ｎｉ基合金への完全な
代替を阻んでいる。そこで、この高温耐酸化性の向上を
図って各種の試みがなされている。
【０００４】一つには合金中に第三成分を添加して行う
試みである。これまでにＮｂ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ或い
はＹ２Ｏ３などが第三成分として検討されているが、そ
の効果は十分とはいえず、逆に効果を高めようとして添
加量を増すことは、コスト問題も然る事ながら、金属の
延性を阻害するという逆の効果が現れる。
試みである。これまでにＮｂ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ或い
はＹ２Ｏ３などが第三成分として検討されているが、そ
の効果は十分とはいえず、逆に効果を高めようとして添
加量を増すことは、コスト問題も然る事ながら、金属の
延性を阻害するという逆の効果が現れる。
【０００５】その他には低酸素分圧で酸化して、Ａｌ２
Ｏ３のコートを表層に形成せしめる方法、またＮｂ２Ｏ
５、Ｃｒ２Ｏ３、ＷＯ３粒子を高温下で合金表面と接触
させ、選択的に合金中のＡｌを酸化させようという試
み、アルミナイジング処理をして合金表面にＡｌを拡散
させ耐酸化性のよいＡｌ３Ｔｉ層を形成させようという
方法が試みられてはいる。
Ｏ３のコートを表層に形成せしめる方法、またＮｂ２Ｏ
５、Ｃｒ２Ｏ３、ＷＯ３粒子を高温下で合金表面と接触
させ、選択的に合金中のＡｌを酸化させようという試
み、アルミナイジング処理をして合金表面にＡｌを拡散
させ耐酸化性のよいＡｌ３Ｔｉ層を形成させようという
方法が試みられてはいる。
【０００６】しかし、上記低酸素分圧法はその耐酸化性
の持続性などの点で実際の使用環境で不安があるし、酸
化物粒子処理法では複雑形状、大型部品の処理に大型設
備が必要でコスト的難点がある。またアルミナイジング
処理もＡｌ３Ｔｉに殆ど延性がないので、熱歪みの集中
する部品コーナー部にクラックが発生するなどの問題を
抱えている。
の持続性などの点で実際の使用環境で不安があるし、酸
化物粒子処理法では複雑形状、大型部品の処理に大型設
備が必要でコスト的難点がある。またアルミナイジング
処理もＡｌ３Ｔｉに殆ど延性がないので、熱歪みの集中
する部品コーナー部にクラックが発生するなどの問題を
抱えている。
【０００７】一方、特開平６−２６４２９１には溶融塩
中の電解によって合金表面にチタン酸アルミニュウム膜
を形成する方法も開示されているが、該工程に必要な設
備規模のコスト、皮膜の実用性など難点、疑問点を晴ら
すことはできない。
中の電解によって合金表面にチタン酸アルミニュウム膜
を形成する方法も開示されているが、該工程に必要な設
備規模のコスト、皮膜の実用性など難点、疑問点を晴ら
すことはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みてなされたもので、 ＴｉＡｌ基合金
において、その表面若しくは表面近傍に安定な酸化アル
ミ皮膜を形成して、実用性の高い耐酸化性を低コストで
付与する方法を提供することを目的とする。さらに本発
明はＴｉＡｌ基合金を使用して製作した航空機部品、自
動車用過給機部品、マイクロガスタービン用タービンホ
イール、産業用ガスタービン動翼など軽量であって、高
温時高性能を要求される部品の耐酸化処理方法の提供も
目的とする。
術の問題点に鑑みてなされたもので、 ＴｉＡｌ基合金
において、その表面若しくは表面近傍に安定な酸化アル
ミ皮膜を形成して、実用性の高い耐酸化性を低コストで
付与する方法を提供することを目的とする。さらに本発
明はＴｉＡｌ基合金を使用して製作した航空機部品、自
動車用過給機部品、マイクロガスタービン用タービンホ
イール、産業用ガスタービン動翼など軽量であって、高
温時高性能を要求される部品の耐酸化処理方法の提供も
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はＢｅ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ若しくはＢａの酸化物、水酸化物、炭酸塩、若
しくは重炭酸塩から選ばれる少なくとも１種類の化合物
からなる耐酸化付与剤の皮膜、若しくは粒状物の連続体
をＴｉＡｌ基合金表面上に形成し、次いで大気中で熱処
理することを特徴とする。
ａ、Ｓｒ若しくはＢａの酸化物、水酸化物、炭酸塩、若
しくは重炭酸塩から選ばれる少なくとも１種類の化合物
からなる耐酸化付与剤の皮膜、若しくは粒状物の連続体
をＴｉＡｌ基合金表面上に形成し、次いで大気中で熱処
理することを特徴とする。
【００１０】Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａは元
素の周期律におけるIIａ族を構成するアルカリ土類金属
であって、２価の原子価を有し、その酸化物、水酸化
物、炭酸塩、若しくは重炭酸塩は容易に得られる。これ
ら化合物は水に溶けるもの、溶けないものがあるが、本
発明では水溶性の化合物の場合は水溶液でＴｉＡｌ基合
金表面上に塗布し乾燥して本発明の耐酸化付与剤の皮膜
を形成させることができるし、非水溶性の化合物の場合
は粒状の該耐酸化付与剤化合物を、通常最も簡便且つ有
効である水などの適当な分散媒中に分散させて、ＴｉＡ
ｌ基合金表面上に塗布し、分散媒を蒸発させて粒状物の
連続体をＴｉＡｌ基合金表面上に形成させることができ
る。なおアルカリ土類金属元素にはＲａがこの他にも存
在するが、放射性元素であるので本発明では検討しなか
った。
素の周期律におけるIIａ族を構成するアルカリ土類金属
であって、２価の原子価を有し、その酸化物、水酸化
物、炭酸塩、若しくは重炭酸塩は容易に得られる。これ
ら化合物は水に溶けるもの、溶けないものがあるが、本
発明では水溶性の化合物の場合は水溶液でＴｉＡｌ基合
金表面上に塗布し乾燥して本発明の耐酸化付与剤の皮膜
を形成させることができるし、非水溶性の化合物の場合
は粒状の該耐酸化付与剤化合物を、通常最も簡便且つ有
効である水などの適当な分散媒中に分散させて、ＴｉＡ
ｌ基合金表面上に塗布し、分散媒を蒸発させて粒状物の
連続体をＴｉＡｌ基合金表面上に形成させることができ
る。なおアルカリ土類金属元素にはＲａがこの他にも存
在するが、放射性元素であるので本発明では検討しなか
った。
【００１１】大気中の熱処理の温度は合金表面上の該耐
酸化付与剤および合金内部の合金元素および大気の酸素
などの反応要素の拡散と反応に必要な十分な温度を与え
るための温度であって、例えば９００℃近辺である。
酸化付与剤および合金内部の合金元素および大気の酸素
などの反応要素の拡散と反応に必要な十分な温度を与え
るための温度であって、例えば９００℃近辺である。
【００１２】更に本発明は前記耐酸化付与剤をアルミン
酸ソーダ若しくは水ガラスの水溶液からなるバインダー
と混合し、ＴｉＡｌ基合金表面上に塗布、乾燥し大気中
で熱処理することも特徴とする。
酸ソーダ若しくは水ガラスの水溶液からなるバインダー
と混合し、ＴｉＡｌ基合金表面上に塗布、乾燥し大気中
で熱処理することも特徴とする。
【００１３】前記耐酸化付与剤が水溶性であっても、水
不溶性の粒子状であっても一定の粘性のあるバインダー
に混合若しくは分散させて、均一な塗布液として、該合
金表面上に塗布して施工することは、塗布液中の該耐酸
化付与剤濃度や塗膜の膜厚のコントロールを容易にする
ばかりでなく、基本的な利点として水分を蒸発させて塗
膜としたときの一定の塗膜強度が得られるからである。
特にアルミン酸ソーダ若しくは水ガラスは水溶性バイン
ダーで本発明の目的に適っている。混合の割合は上記し
たようにそれぞれの施工目的に応じて行えばよい。
不溶性の粒子状であっても一定の粘性のあるバインダー
に混合若しくは分散させて、均一な塗布液として、該合
金表面上に塗布して施工することは、塗布液中の該耐酸
化付与剤濃度や塗膜の膜厚のコントロールを容易にする
ばかりでなく、基本的な利点として水分を蒸発させて塗
膜としたときの一定の塗膜強度が得られるからである。
特にアルミン酸ソーダ若しくは水ガラスは水溶性バイン
ダーで本発明の目的に適っている。混合の割合は上記し
たようにそれぞれの施工目的に応じて行えばよい。
【００１４】さらに本発明は、前記耐酸化付与剤とバイ
ンダーと線膨脹率調製剤とを混合しＴｉＡｌ基合金表面
上に塗布、乾燥し大気中で熱処理することも特徴とす
る。
ンダーと線膨脹率調製剤とを混合しＴｉＡｌ基合金表面
上に塗布、乾燥し大気中で熱処理することも特徴とす
る。
【００１５】即ち、塗膜と下地の合金と線膨張係数の隔
たりは、加工部品の形状によっては塗膜と合金との間で
熱応力が発生し、熱処理時若しくは当該被処理部品使用
時に該塗膜が亀裂生成から剥離に至り、本発明の目的と
する効果を長期にわたり持続し得ない場合がある。この
ような現象を防止するために、例えば線膨張率を低める
ためにＡｌ２Ｏ３を塗布液に混合したり、逆に線膨張率
を高めるためにＮａ２ＳＯ４を塗布液に混合したりして
調節する。このようにして熱応力に強い塗膜を得ること
ができるのである。
たりは、加工部品の形状によっては塗膜と合金との間で
熱応力が発生し、熱処理時若しくは当該被処理部品使用
時に該塗膜が亀裂生成から剥離に至り、本発明の目的と
する効果を長期にわたり持続し得ない場合がある。この
ような現象を防止するために、例えば線膨張率を低める
ためにＡｌ２Ｏ３を塗布液に混合したり、逆に線膨張率
を高めるためにＮａ２ＳＯ４を塗布液に混合したりして
調節する。このようにして熱応力に強い塗膜を得ること
ができるのである。
【００１６】さて、上記本発明とは逆の発想であるが、
本発明のさらに別な特徴として、前記熱処理後、前記耐
酸化付与剤含有皮膜若しくは粒状物の連続体を、該Ｔｉ
Ａｌ基合金表面上から剥離することである。 ＴｉＡｌ
基合金を適用しようとする機種の部品には非常に熱サイ
クルの激しい条件に曝されるものもある。このような場
合、運転中に異物が剥離して機器を損傷する事故にもつ
ながりかねないので、後述するが酸化防止効果の源であ
る緻密なＡｌ２Ｏ３層の発現後は敢えて前記耐酸化付与
剤含有皮膜若しくは粒状物の連続体を剥離してしまうの
である。勿論このような憂いのない場合は、持続して本
発明の効果現象が運転中も発生するよう塗膜を残してお
くのが好ましい。
本発明のさらに別な特徴として、前記熱処理後、前記耐
酸化付与剤含有皮膜若しくは粒状物の連続体を、該Ｔｉ
Ａｌ基合金表面上から剥離することである。 ＴｉＡｌ
基合金を適用しようとする機種の部品には非常に熱サイ
クルの激しい条件に曝されるものもある。このような場
合、運転中に異物が剥離して機器を損傷する事故にもつ
ながりかねないので、後述するが酸化防止効果の源であ
る緻密なＡｌ２Ｏ３層の発現後は敢えて前記耐酸化付与
剤含有皮膜若しくは粒状物の連続体を剥離してしまうの
である。勿論このような憂いのない場合は、持続して本
発明の効果現象が運転中も発生するよう塗膜を残してお
くのが好ましい。
【００１７】かかる塗膜剥離の方法は、先に述べた線膨
張係数調整の方法であってもよいし、熱処理後の急冷に
よってもよいし、両者を併用してもよい。
張係数調整の方法であってもよいし、熱処理後の急冷に
よってもよいし、両者を併用してもよい。
【００１８】かくして本発明のさらに特徴とするところ
は前記ＴｉＡｌ基合金表面上が天然ガスを燃料とするマ
イクロガスタービン用ＴｉＡｌホイール表面上であるこ
とである。換言すると、マイクロガスタービン用ＴｉＡ
ｌホイール表面に本発明の処理を施すことにより、本発
明の効果が最も発揮されるのである。
は前記ＴｉＡｌ基合金表面上が天然ガスを燃料とするマ
イクロガスタービン用ＴｉＡｌホイール表面上であるこ
とである。換言すると、マイクロガスタービン用ＴｉＡ
ｌホイール表面に本発明の処理を施すことにより、本発
明の効果が最も発揮されるのである。
【００１９】というのは、そもそも本発明の動機が軽油
やガソリンを燃料とする動力機関連のＴｉＡｌ基合金部
品では、天然ガスを燃料とするそれに比べ、酸化劣化の
度合いが小さいという現象を発見し、これを追求するこ
とであったからである。即ち、Ｃａ分を含む軽油やガソ
リンを使用する機器のＴｉＡｌ基合金部品では、比較的
酸化耐久性があったが、Ｃａ分を含まない天然ガスを燃
料とするマイクロガスタービン用ホイールにＴｉＡｌ基
合金を使用すると酸化耐久性がなく、発電効率を高める
ためのタービン入り口温度の高温化を図れなかった。
やガソリンを燃料とする動力機関連のＴｉＡｌ基合金部
品では、天然ガスを燃料とするそれに比べ、酸化劣化の
度合いが小さいという現象を発見し、これを追求するこ
とであったからである。即ち、Ｃａ分を含む軽油やガソ
リンを使用する機器のＴｉＡｌ基合金部品では、比較的
酸化耐久性があったが、Ｃａ分を含まない天然ガスを燃
料とするマイクロガスタービン用ホイールにＴｉＡｌ基
合金を使用すると酸化耐久性がなく、発電効率を高める
ためのタービン入り口温度の高温化を図れなかった。
【００２０】本発明を前記部品に適用することによりタ
ービン入り口温度を９００℃から９５０℃へ高めること
が可能となり大幅な発電効率の向上が図れることにな
る。
ービン入り口温度を９００℃から９５０℃へ高めること
が可能となり大幅な発電効率の向上が図れることにな
る。
【００２１】さて本発明の作用機構は未だ詳らかではな
いが、本発明を行うことにより、明らかに被処理合金の
表面近傍に連続した緻密なＡｌ２Ｏ３層が生成している
ことを実験及び試験製作で確認しており、明らかに本発
明の化合物を本発明の方法に基づいて使用して、ＴｉＡ
ｌ基合金表面処理を行うことにより、 ＴｉＡｌ金属間
化合物中のＡｌを選択的に酸化して安定なＡｌ２Ｏ３層
を生成したものと考えられる。
いが、本発明を行うことにより、明らかに被処理合金の
表面近傍に連続した緻密なＡｌ２Ｏ３層が生成している
ことを実験及び試験製作で確認しており、明らかに本発
明の化合物を本発明の方法に基づいて使用して、ＴｉＡ
ｌ基合金表面処理を行うことにより、 ＴｉＡｌ金属間
化合物中のＡｌを選択的に酸化して安定なＡｌ２Ｏ３層
を生成したものと考えられる。
【００２２】なお、本発明で言うＴｉＡｌ金属間化合物
を基本とする合金は、他の第三成分即ちＮｂ、Ｓｉ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｐ或いはＹ２Ｏ３などを含んでいても同様に適
用可能であって、何ら技術範囲から外れるものではな
い。少量のＮｂ元素などの添加はむしろ好ましい結果を
もたらす場合がある。
を基本とする合金は、他の第三成分即ちＮｂ、Ｓｉ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｐ或いはＹ２Ｏ３などを含んでいても同様に適
用可能であって、何ら技術範囲から外れるものではな
い。少量のＮｂ元素などの添加はむしろ好ましい結果を
もたらす場合がある。
【００２３】そして本発明の処理方法から明らかなよう
に、大型部材を対象としても簡単に低コストでＴｉＡｌ
基合金部材の高い耐酸化性の向上を図ることができる。
に、大型部材を対象としても簡単に低コストでＴｉＡｌ
基合金部材の高い耐酸化性の向上を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を具体
例に基づいて詳しく説明する。但し本実施の形態に記載
する製品の形状、寸法、その相対配置等は単なる説明例
であり、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨のも
のではない。
例に基づいて詳しく説明する。但し本実施の形態に記載
する製品の形状、寸法、その相対配置等は単なる説明例
であり、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨のも
のではない。
【００２５】（実施例１）実験試料には合金組成がＡｌ
３２．４重量％、Ｔｉ６７．６％のＴｉＡｌ金属間化合
物合金を用いた。試験片は上記合金板から２０ｍｍ×２
０ｍｍ×１．５ｍｍの板を切りだし、サンドペーパーに
て表面を研磨し＃１０００までの仕上げとした。該試験
片を超音波洗浄機で洗浄後，有機溶剤で脱脂した。
３２．４重量％、Ｔｉ６７．６％のＴｉＡｌ金属間化合
物合金を用いた。試験片は上記合金板から２０ｍｍ×２
０ｍｍ×１．５ｍｍの板を切りだし、サンドペーパーに
て表面を研磨し＃１０００までの仕上げとした。該試験
片を超音波洗浄機で洗浄後，有機溶剤で脱脂した。
【００２６】一方、本発明の耐酸化付与剤を炭酸カルシ
ウム粉末（ＣａＣＯ３）２０重量部、アルミナ粉末（Ａ
ｌ２Ｏ３）３０重量部をアルミン酸ナトリウム（ＮａＡ
ｌＯ ２）５０％水溶液５０重量部に均一に混合分散して
調製した。
ウム粉末（ＣａＣＯ３）２０重量部、アルミナ粉末（Ａ
ｌ２Ｏ３）３０重量部をアルミン酸ナトリウム（ＮａＡ
ｌＯ ２）５０％水溶液５０重量部に均一に混合分散して
調製した。
【００２７】この耐酸化付与剤を用意した試験片に均一
に塗布し乾燥、大気中９００℃に１０時間保持して熱処
理した。比較試験片として未処理の同一サイズの試験片
も同じ炉中に並べて同様な熱処理をした。熱処理終了後
該試験片を室温に取りだして急冷すると、本発明の耐酸
化処理剤を塗布した試験片は塗膜にクラックが入り塗膜
は試験片から容易に剥離できた。
に塗布し乾燥、大気中９００℃に１０時間保持して熱処
理した。比較試験片として未処理の同一サイズの試験片
も同じ炉中に並べて同様な熱処理をした。熱処理終了後
該試験片を室温に取りだして急冷すると、本発明の耐酸
化処理剤を塗布した試験片は塗膜にクラックが入り塗膜
は試験片から容易に剥離できた。
【００２８】このようにして処理した試験片を、比較サ
ンプルとして未処理だが同一熱履歴を与えた試験片とと
もに、大気中で４００時間、９００℃に保って耐酸化性
を試験片の重量変化で評価したところ、本発明の処理を
施した試験片は１０ｇ／ｍ２の重量増加しかなかったの
に比べ、比較試験片は７９１ｇ／ｍ２増と著しい増加を
示した。
ンプルとして未処理だが同一熱履歴を与えた試験片とと
もに、大気中で４００時間、９００℃に保って耐酸化性
を試験片の重量変化で評価したところ、本発明の処理を
施した試験片は１０ｇ／ｍ２の重量増加しかなかったの
に比べ、比較試験片は７９１ｇ／ｍ２増と著しい増加を
示した。
【００２９】耐酸化性試験前のこの試験片の断面を走査
電子顕微鏡及びＸ線マイクロアナライザーで分析したと
ころ、本発明の処理を施した試験片は表面付近に連続し
たアルミナの緻密な層が観察されたが、比較試験片では
表面付近にアルミナは検知されたものの断片的で不連続
なものであった。この様子を図１および図２に該要図と
して示す。
電子顕微鏡及びＸ線マイクロアナライザーで分析したと
ころ、本発明の処理を施した試験片は表面付近に連続し
たアルミナの緻密な層が観察されたが、比較試験片では
表面付近にアルミナは検知されたものの断片的で不連続
なものであった。この様子を図１および図２に該要図と
して示す。
【００３０】図１（本発明実施試料）の２は緻密なＡｌ
２Ｏ３の連続層で、層の厚さは約５μｍほどであった。
このＡｌ２Ｏ３によって酸素や金属イオンの拡散が防止
されたため、耐酸化性が工場したものと考えられる。一
方、図２の本発明の処理が施されていない試料では、５
のＴｉＯ２単独層、３のＴｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３混合酸化
層など図１に認められない層があり、ＴｉＡｌ合金中の
Ｔｉが酸化することで、酸化が著しく進行したことが明
らかとなった。なお、図２においても２にＡｌ ２Ｏ３が
認められるが、内部に穴があり緻密でないことから、上
記拡散のバリアとしての作用はなかったものと考えられ
る。
２Ｏ３の連続層で、層の厚さは約５μｍほどであった。
このＡｌ２Ｏ３によって酸素や金属イオンの拡散が防止
されたため、耐酸化性が工場したものと考えられる。一
方、図２の本発明の処理が施されていない試料では、５
のＴｉＯ２単独層、３のＴｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３混合酸化
層など図１に認められない層があり、ＴｉＡｌ合金中の
Ｔｉが酸化することで、酸化が著しく進行したことが明
らかとなった。なお、図２においても２にＡｌ ２Ｏ３が
認められるが、内部に穴があり緻密でないことから、上
記拡散のバリアとしての作用はなかったものと考えられ
る。
【００３１】（実施例２）本発明の耐酸化付与剤を炭酸
カルシウム粉末（ＣａＣＯ３）２０重量部、アルミナ粉
末（Ａｌ２Ｏ３）１５重量部、硫酸ソーダ（Ｎａ２ＳＯ
４）１５重量部をアルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌ
Ｏ２）５０％水溶液５０重量部に均一に混合分散して調
製した。
カルシウム粉末（ＣａＣＯ３）２０重量部、アルミナ粉
末（Ａｌ２Ｏ３）１５重量部、硫酸ソーダ（Ｎａ２ＳＯ
４）１５重量部をアルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌ
Ｏ２）５０％水溶液５０重量部に均一に混合分散して調
製した。
【００３２】この耐酸化付与剤を実施例１と同様にして
用意した試験片に均一に塗布し乾燥、大気中９００℃に
１０時間保持して熱処理した。熱処理後試験片は炉中に
保持して炉の温度を除除に下げて室温まで冷却した。本
実施例では耐酸化付与剤塗液に含まれる線膨脹調節剤と
除冷の効果で試験片に塗膜は強固に接着されていた。
用意した試験片に均一に塗布し乾燥、大気中９００℃に
１０時間保持して熱処理した。熱処理後試験片は炉中に
保持して炉の温度を除除に下げて室温まで冷却した。本
実施例では耐酸化付与剤塗液に含まれる線膨脹調節剤と
除冷の効果で試験片に塗膜は強固に接着されていた。
【００３３】このようにして処理した試験片を、実施例
１と同一条件即ち大気中で４００時間、９００℃に保っ
て耐酸化性を試験片の重量変化で評価したところ、本発
明の処理を施した試験片は６ｇ／ｍ２の重量増加しかな
かった。
１と同一条件即ち大気中で４００時間、９００℃に保っ
て耐酸化性を試験片の重量変化で評価したところ、本発
明の処理を施した試験片は６ｇ／ｍ２の重量増加しかな
かった。
【００３４】この試験片も同様に断面を走査電子顕微鏡
及びＸ線マイクロアナライザーで分析したところ、本発
明の処理を施した試験片は表面付近に連続したアルミナ
の緻密な層が観察された。
及びＸ線マイクロアナライザーで分析したところ、本発
明の処理を施した試験片は表面付近に連続したアルミナ
の緻密な層が観察された。
【００３５】
【発明の効果】以上説明した如く本発明により、ＴｉＡ
ｌ基合金において、その表面若しくは表面近傍に安定な
酸化アルミ皮膜を形成して、実用性の高い耐酸化性を低
コストで付与する方法を提供することができ、さらにそ
の実用的応用として、ＴｉＡｌ基合金を使用して製作し
た航空機部品、自動車用過給機部品、マイクロガスター
ビン用タービンホイール、産業用ガスタービン動翼など
軽量であって、高温時高性能を要求される部品の耐酸化
処理を可能にした。
ｌ基合金において、その表面若しくは表面近傍に安定な
酸化アルミ皮膜を形成して、実用性の高い耐酸化性を低
コストで付与する方法を提供することができ、さらにそ
の実用的応用として、ＴｉＡｌ基合金を使用して製作し
た航空機部品、自動車用過給機部品、マイクロガスター
ビン用タービンホイール、産業用ガスタービン動翼など
軽量であって、高温時高性能を要求される部品の耐酸化
処理を可能にした。
【図１】 本発明実施例１の試料の断面表層部分組織概
要図
要図
【図２】 実施例１比較試料の断面表層部分組織概要図
１ ＴｉＡｌ金属間化合物 ２ Ａｌ２Ｏ３単独層 ３ ＴｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３混合酸化物層 ４ Ａｌ２Ｏ３層中に形成された穴 ５ ＴｉＯ２単独層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G002 EA02 EA05 EA06 4K026 AA08 AA21 BA08 BA12 BB10 CA16 CA18 CA27 CA36 DA02 DA11 EB11
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ若しくはＢａの
酸化物、水酸化物、炭酸塩、若しくは重炭酸塩から選ば
れる少なくとも１種類の化合物からなる耐酸化付与剤の
皮膜、若しくは粒状物の連続体をＴｉＡｌ基合金表面上
に形成し、大気中で熱処理することを特徴とするＴｉＡ
ｌ基合金の耐酸化コーティング法。 - 【請求項２】 前記耐酸化付与剤をアルミン酸ソーダ若
しくは水ガラスの水溶液からなるバインダーと混合し、
ＴｉＡｌ基合金表面上に塗布、乾燥し大気中で熱処理す
ることを特徴とする請求項１記載のＴｉＡｌ基合金の耐
酸化コーティング法。 - 【請求項３】 前記耐酸化付与剤とバインダーと線膨脹
率調製剤とを混合しＴｉＡｌ基合金表面上に塗布、乾燥
し大気中で熱処理することを特徴とする請求項１若しく
は２記載のＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法。 - 【請求項４】 前記熱処理後、前記耐酸化付与剤含有皮
膜若しくは粒状物の連続体を、該ＴｉＡｌ基合金表面上
から剥離することを特徴とする請求項１乃至３いずれか
の項記載のＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法。 - 【請求項５】 前記ＴｉＡｌ基合金表面上が天然ガスを
燃料とするマイクロガスタービン用ＴｉＡｌホイール表
面上であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかの
項記載のＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239028A JP2002053976A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | ＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239028A JP2002053976A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | ＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法 |
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|---|---|
| JP2002053976A true JP2002053976A (ja) | 2002-02-19 |
Family
ID=18730638
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000239028A Withdrawn JP2002053976A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | ＴｉＡｌ基合金の耐酸化コーティング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002053976A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004502870A (ja) * | 2000-07-07 | 2004-01-29 | サンドビック アクティエボラーグ | 表面改質ステンレス鋼 |
| CN114657501A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-24 | 太原理工大学 | 一种改善高Nb-TiAl合金高温抗氧化性能的方法 |
-
2000
- 2000-08-07 JP JP2000239028A patent/JP2002053976A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004502870A (ja) * | 2000-07-07 | 2004-01-29 | サンドビック アクティエボラーグ | 表面改質ステンレス鋼 |
| CN114657501A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-24 | 太原理工大学 | 一种改善高Nb-TiAl合金高温抗氧化性能的方法 |
| CN114657501B (zh) * | 2022-02-28 | 2023-10-27 | 太原理工大学 | 一种改善高Nb-TiAl合金高温抗氧化性能的方法 |
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