JP2002105619A - Ｔｉ製部品およびその製造方法 - Google Patents
Ｔｉ製部品およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面の酸化層が剥離し難いＴｉ製部品および
その製造方法を提供する。 【解決手段】 純Ｔｉ材料またはＴｉ含有量が約９０ｗ
ｔ％以上のＴｉ合金材料からなる母材２の表面に酸化層
４を形成する。酸化層４は、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ
の何れかの化合物を含有する。また、酸化層４は、約１
０〜約３０ａｔｍ％のＣを含有する。酸化層４の厚みを
約１０〜約１００００ｎｍとした。
その製造方法を提供する。 【解決手段】 純Ｔｉ材料またはＴｉ含有量が約９０ｗ
ｔ％以上のＴｉ合金材料からなる母材２の表面に酸化層
４を形成する。酸化層４は、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ
の何れかの化合物を含有する。また、酸化層４は、約１
０〜約３０ａｔｍ％のＣを含有する。酸化層４の厚みを
約１０〜約１００００ｎｍとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面の酸化層によ
って発色するＴｉ製部品およびその製造方法に関するも
のである。
って発色するＴｉ製部品およびその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】Ｔｉ材料は、表面に形成された酸化層の
厚みが厚くなると、光の干渉効果によって発色すること
が知られている。干渉色と酸化層の厚みとの間には一定
の関係があるから、従来においては、その色が何色であ
るかを判別して酸化層の厚みを推定することが行われて
いる。
厚みが厚くなると、光の干渉効果によって発色すること
が知られている。干渉色と酸化層の厚みとの間には一定
の関係があるから、従来においては、その色が何色であ
るかを判別して酸化層の厚みを推定することが行われて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、Ｔｉ材料
が酸化層によって発色する現象を利用してＴｉ製部品の
外観向上を図ることを考えている。しかしながら、Ｔｉ
製部品の表面に単に酸化層を形成しただけでは、酸化物
が剥離し易いため、生産過程中または短期間の使用で色
がまだらになってしまうという問題があった。
が酸化層によって発色する現象を利用してＴｉ製部品の
外観向上を図ることを考えている。しかしながら、Ｔｉ
製部品の表面に単に酸化層を形成しただけでは、酸化物
が剥離し易いため、生産過程中または短期間の使用で色
がまだらになってしまうという問題があった。
【０００４】本発明は、上述したような問題点を解消す
るためになされたもので、表面の酸化層が剥離し難いＴ
ｉ製部品およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
るためになされたもので、表面の酸化層が剥離し難いＴ
ｉ製部品およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係るＴｉ製部品は、純Ｔｉ材料またはＴｉ
含有量が約９０ｗｔ％以上のＴｉ合金材料からなるＴｉ
製部品であって、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮの何れかの
化合物を含有するとともに約１０〜約３０ａｔｍ％のＣ
を含有する酸化層を、厚みが約１０〜約１００００ｎｍ
になるように表面に形成したものである。本発明によれ
ば、酸化層自体の硬度を向上させることができる。
め、本発明に係るＴｉ製部品は、純Ｔｉ材料またはＴｉ
含有量が約９０ｗｔ％以上のＴｉ合金材料からなるＴｉ
製部品であって、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮの何れかの
化合物を含有するとともに約１０〜約３０ａｔｍ％のＣ
を含有する酸化層を、厚みが約１０〜約１００００ｎｍ
になるように表面に形成したものである。本発明によれ
ば、酸化層自体の硬度を向上させることができる。
【０００６】請求項２に記載した発明に係るＴｉ製部品
は、請求項１に記載した発明に係るＴｉ製部品におい
て、酸化層の下地として厚さが約２０〜約１００００ｎ
ｍの炭素拡散層を形成したものである。この発明によれ
ば、酸化層の下地が強化され、表面に外力が加えられた
ときの下地の降伏、破壊などが抑えられる。
は、請求項１に記載した発明に係るＴｉ製部品におい
て、酸化層の下地として厚さが約２０〜約１００００ｎ
ｍの炭素拡散層を形成したものである。この発明によれ
ば、酸化層の下地が強化され、表面に外力が加えられた
ときの下地の降伏、破壊などが抑えられる。
【０００７】請求項３に記載した発明に係るＴｉ製部品
の製造方法は純Ｔｉ材料またはＴｉ含有量が約９０ｗｔ
％以上のＴｉ合金材料の表面に鉱物油を塗布し、不活性
ガス雰囲気中において約４５０〜約６５０℃で約３０〜
約６０時間加熱した後、大気中において約５００〜約６
５０℃で約３０〜約６０分間加熱することによって実施
する。この発明によれば、鉱物油が加熱されることによ
って、炭素拡散層が酸化層の下地として形成される。
の製造方法は純Ｔｉ材料またはＴｉ含有量が約９０ｗｔ
％以上のＴｉ合金材料の表面に鉱物油を塗布し、不活性
ガス雰囲気中において約４５０〜約６５０℃で約３０〜
約６０時間加熱した後、大気中において約５００〜約６
５０℃で約３０〜約６０分間加熱することによって実施
する。この発明によれば、鉱物油が加熱されることによ
って、炭素拡散層が酸化層の下地として形成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＴｉ製部品お
よびその製造方法の一実施の形態を図１ないし図８によ
って詳細に説明する。図１は本発明に係るＴｉ製部品の
要部を拡大して示す断面図、図２は母材表面に鉱物油を
塗布する工程を示す断面図、図３は母材表面に炭素拡散
層を形成する工程を示す断面図、図４は母材表面に酸化
層を形成する工程を示す断面図である。図５は酸化層の
剥離確率と膜厚の関係を示すグラフ、図６は酸化層の厚
みと加熱時間の関係を示すグラフ、図７および図８は酸
化層の硬度と測定荷重の関係を示すグラフである。
よびその製造方法の一実施の形態を図１ないし図８によ
って詳細に説明する。図１は本発明に係るＴｉ製部品の
要部を拡大して示す断面図、図２は母材表面に鉱物油を
塗布する工程を示す断面図、図３は母材表面に炭素拡散
層を形成する工程を示す断面図、図４は母材表面に酸化
層を形成する工程を示す断面図である。図５は酸化層の
剥離確率と膜厚の関係を示すグラフ、図６は酸化層の厚
みと加熱時間の関係を示すグラフ、図７および図８は酸
化層の硬度と測定荷重の関係を示すグラフである。
【０００９】図１〜図４において、符号１で示すもの
は、この実施の形態によるＴｉ製部品である。このＴｉ
製部品１は、純Ｔｉからなる母材２の表面に炭素拡散層
３を下地として酸化層４を形成している。母材２として
は、純Ｔｉ材料の他に、Ｔｉ含有量が約９０ｗｔ％以上
のＴｉ合金材料を使用することができる。
は、この実施の形態によるＴｉ製部品である。このＴｉ
製部品１は、純Ｔｉからなる母材２の表面に炭素拡散層
３を下地として酸化層４を形成している。母材２として
は、純Ｔｉ材料の他に、Ｔｉ含有量が約９０ｗｔ％以上
のＴｉ合金材料を使用することができる。
【００１０】前記炭素拡散層３は、厚みが約２０ｎｍ〜
約１００００ｎｍ（約０．０２μｍ〜約１０μｍ）にな
るように形成し、前記酸化層４は、厚みが約１０ｎｍ〜
約１００００ｎｍ（約０．０１μｍ〜約１０μｍ）にな
るように形成している。酸化層４の厚みは、発色させる
干渉色に対応させて決定する。酸化層４の厚みを上述し
た範囲に入るように形成することによって、黄金色から
灰色まで所望する殆どの色を発色させることができる。
また、前記酸化層４は、炭素拡散層３の成分を有する化
合物を含有している。この化合物としては、例えば、Ｔ
ｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどである。さらに、この酸化
層４は、約１０〜約３０ａｔｍ％のＣも含有している。
約１００００ｎｍ（約０．０２μｍ〜約１０μｍ）にな
るように形成し、前記酸化層４は、厚みが約１０ｎｍ〜
約１００００ｎｍ（約０．０１μｍ〜約１０μｍ）にな
るように形成している。酸化層４の厚みは、発色させる
干渉色に対応させて決定する。酸化層４の厚みを上述し
た範囲に入るように形成することによって、黄金色から
灰色まで所望する殆どの色を発色させることができる。
また、前記酸化層４は、炭素拡散層３の成分を有する化
合物を含有している。この化合物としては、例えば、Ｔ
ｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどである。さらに、この酸化
層４は、約１０〜約３０ａｔｍ％のＣも含有している。
【００１１】前記酸化層４の最大厚みを約１００００ｎ
ｍ（１０μｍ）以下になるように設定したのは、図５に
示すように、厚みが１０μｍ以上になると皮膜が剥離し
易くなるからである。図５においては、この実施の形態
を採る場合と、下地処理をすることなく酸化膜を形成し
た従来の場合と、下地処理をすることなく陽極酸化法で
酸化膜を形成した場合とを比較している。図５に示すよ
うに、厚みが１０μｍの状態では、他の２例では剥離し
易くなるにもかかわらず、この実施の形態では剥離し難
くなることが判る。
ｍ（１０μｍ）以下になるように設定したのは、図５に
示すように、厚みが１０μｍ以上になると皮膜が剥離し
易くなるからである。図５においては、この実施の形態
を採る場合と、下地処理をすることなく酸化膜を形成し
た従来の場合と、下地処理をすることなく陽極酸化法で
酸化膜を形成した場合とを比較している。図５に示すよ
うに、厚みが１０μｍの状態では、他の２例では剥離し
易くなるにもかかわらず、この実施の形態では剥離し難
くなることが判る。
【００１２】次に、上述したように構成したＴｉ製部品
１の製造方法を図２ないし図４によって詳細に説明す
る。図１に示したＴｉ製部品１を製造するためには、先
ず、純Ｔｉからなる母材２の表面に図２に示すように鉱
物油５を塗布する。その後、図３に示すように、前記母
材２を加熱炉６に挿入して加熱する。加熱は、加熱炉内
を例えばＡｒやＮなどの不活性ガス雰囲気とし、約４５
０〜約６５０℃で約３０〜約６０時間行う。
１の製造方法を図２ないし図４によって詳細に説明す
る。図１に示したＴｉ製部品１を製造するためには、先
ず、純Ｔｉからなる母材２の表面に図２に示すように鉱
物油５を塗布する。その後、図３に示すように、前記母
材２を加熱炉６に挿入して加熱する。加熱は、加熱炉内
を例えばＡｒやＮなどの不活性ガス雰囲気とし、約４５
０〜約６５０℃で約３０〜約６０時間行う。
【００１３】このように加熱することによって、表面に
塗布した鉱物油５に含まれるＣが母材２中に拡散し、炭
素拡散層３が形成される。不活性ガスとしてＮを使用し
た場合には、炭素拡散層３が形成されるとともに、母材
２の表面が窒化処理される。
塗布した鉱物油５に含まれるＣが母材２中に拡散し、炭
素拡散層３が形成される。不活性ガスとしてＮを使用し
た場合には、炭素拡散層３が形成されるとともに、母材
２の表面が窒化処理される。
【００１４】炭素拡散層３を形成した後、図４に示すよ
うに、前記母材２を加熱炉６中で大気雰囲気として再度
加熱する。このときの加熱条件は、温度を約５００〜約
６５０℃とし、加熱時間を約３０〜約６０分間とする。
この２回目の加熱工程によって、炭素拡散層３がさらに
母材２内部に拡散するとともに、母材２の表面に酸化層
４が形成される。この酸化層４は、前記炭素拡散層３を
下地として形成される。このため、酸化層４中には、炭
素拡散層３の成分を有する化合物（例えば、ＴｉＣ、Ｔ
ｉＮ、ＴｉＣＮなど）が含まれるようになる。また、酸
化層４中には、約１０〜約３０ａｔｍ％のＣも含有する
ようになる。
うに、前記母材２を加熱炉６中で大気雰囲気として再度
加熱する。このときの加熱条件は、温度を約５００〜約
６５０℃とし、加熱時間を約３０〜約６０分間とする。
この２回目の加熱工程によって、炭素拡散層３がさらに
母材２内部に拡散するとともに、母材２の表面に酸化層
４が形成される。この酸化層４は、前記炭素拡散層３を
下地として形成される。このため、酸化層４中には、炭
素拡散層３の成分を有する化合物（例えば、ＴｉＣ、Ｔ
ｉＮ、ＴｉＣＮなど）が含まれるようになる。また、酸
化層４中には、約１０〜約３０ａｔｍ％のＣも含有する
ようになる。
【００１５】酸化層４の厚みは、図６に示すように、温
度と加熱時間とによって制御することができる。図６
は、５００℃に加熱した場合と６００℃に加熱した場合
との両方において、この実施の形態を採るときの酸化層
４の厚みと、下地処理をすることなく加熱して（従来
法）形成された酸化膜の厚みの経時変化を示している。
度と加熱時間とによって制御することができる。図６
は、５００℃に加熱した場合と６００℃に加熱した場合
との両方において、この実施の形態を採るときの酸化層
４の厚みと、下地処理をすることなく加熱して（従来
法）形成された酸化膜の厚みの経時変化を示している。
【００１６】このように構成したＴｉ製部品１は、Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮの何れかの化合物を含有するとと
もに約１０〜約３０ａｔｍ％のＣを含有する酸化層４
を、厚みが約１０〜約１００００ｎｍになるように表面
に形成しているから、酸化層４自体の硬度を向上させる
ことができ、酸化層４が剥離し難くなる。
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮの何れかの化合物を含有するとと
もに約１０〜約３０ａｔｍ％のＣを含有する酸化層４
を、厚みが約１０〜約１００００ｎｍになるように表面
に形成しているから、酸化層４自体の硬度を向上させる
ことができ、酸化層４が剥離し難くなる。
【００１７】この実施の形態によるＴｉ製部品１の硬度
を図７および図８に示す。これらの図においては、横軸
に測定荷重をとり、縦軸に硬度（ＨＶ）をとっている。
図７は酸化層４の厚みが１０００ｎｍの場合を示し、図
８は酸化層４の厚みが１０μｍ以上の場合を示す。これ
らの図から明らかなように、この実施の形態によるＴｉ
製部品１は、下地処理を施すことなく酸化膜のみを形成
する方法（従来法）によって形成したものに較べて、測
定荷重が増大するにしたがって硬度が除々に小さくなる
特性（図において折れ線の傾斜が緩やかな特性）を有し
ている。このため、熱膨張差や応力が部分的に大きくな
ることがなく、酸化層４が剥離し難くなる。
を図７および図８に示す。これらの図においては、横軸
に測定荷重をとり、縦軸に硬度（ＨＶ）をとっている。
図７は酸化層４の厚みが１０００ｎｍの場合を示し、図
８は酸化層４の厚みが１０μｍ以上の場合を示す。これ
らの図から明らかなように、この実施の形態によるＴｉ
製部品１は、下地処理を施すことなく酸化膜のみを形成
する方法（従来法）によって形成したものに較べて、測
定荷重が増大するにしたがって硬度が除々に小さくなる
特性（図において折れ線の傾斜が緩やかな特性）を有し
ている。このため、熱膨張差や応力が部分的に大きくな
ることがなく、酸化層４が剥離し難くなる。
【００１８】また、この実施の形態によるＴｉ製部品１
は、酸化層４の下地として厚さが約２０〜約１００００
ｎｍの炭素拡散層３を形成しているから、酸化層４の下
地が強化され、表面に外力が加えられたときの下地の降
伏、破壊などが抑えられるようになる。このため、より
一層表面の酸化層４が剥離し難くなる。さらに、鉱物油
を塗布して加熱することによって炭素拡散層３を形成
し、この炭素拡散層３を下地として酸化層４を形成する
製造方法を採っているから、酸化層４が剥離し難いＴｉ
製部品１を簡単な手法で製造することができる。
は、酸化層４の下地として厚さが約２０〜約１００００
ｎｍの炭素拡散層３を形成しているから、酸化層４の下
地が強化され、表面に外力が加えられたときの下地の降
伏、破壊などが抑えられるようになる。このため、より
一層表面の酸化層４が剥離し難くなる。さらに、鉱物油
を塗布して加熱することによって炭素拡散層３を形成
し、この炭素拡散層３を下地として酸化層４を形成する
製造方法を採っているから、酸化層４が剥離し難いＴｉ
製部品１を簡単な手法で製造することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、酸
化層自体の硬度を向上させることができるから、酸化層
が外力によって変形し難く、剥離し難くなる。このた
め、発色が良好で外観向上を図れるとともに、機械部品
としても使用することできるＴｉ製部品を提供すること
ができる。
化層自体の硬度を向上させることができるから、酸化層
が外力によって変形し難く、剥離し難くなる。このた
め、発色が良好で外観向上を図れるとともに、機械部品
としても使用することできるＴｉ製部品を提供すること
ができる。
【００２０】請求項２記載の発明によれば、酸化層の下
地が強化され、表面に外力が加えられたときの下地の降
伏、破壊などが抑えられるから、より一層表面の酸化層
が剥離し難くなる。請求項３記載の発明によれば、鉱物
油が加熱されて炭素拡散層が形成されるから、酸化層が
剥離し難いＴｉ製部品を簡単な手法で製造することがで
きる。
地が強化され、表面に外力が加えられたときの下地の降
伏、破壊などが抑えられるから、より一層表面の酸化層
が剥離し難くなる。請求項３記載の発明によれば、鉱物
油が加熱されて炭素拡散層が形成されるから、酸化層が
剥離し難いＴｉ製部品を簡単な手法で製造することがで
きる。
【図１】 本発明に係るＴｉ製部品１の要部を拡大して
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】 母材表面に鉱物油を塗布する工程を示す断面
図である。
図である。
【図３】 母材表面に炭素拡散層を形成する工程を示す
断面図である。
断面図である。
【図４】 母材表面に酸化層を形成する工程を示す断面
図である。
図である。
【図５】 酸化層の剥離確率と膜厚の関係を示すグラフ
である。
である。
【図６】 酸化層の厚みと加熱時間の関係を示すグラフ
である。
である。
【図７】 酸化層の硬度と測定荷重の関係を示すグラフ
である。
である。
【図８】 酸化層の硬度と測定荷重の関係を示すグラフ
である。
である。
１…Ｔｉ製部品、３…炭素拡散層、４…酸化層。
Claims (3)
- 【請求項１】 純Ｔｉ材料またはＴｉ含有量が約９０ｗ
ｔ％以上のＴｉ合金材料からなるＴｉ製部品であって、
ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮの何れかの化合物を含有する
とともに約１０〜約３０ａｔｍ％のＣを含有する酸化層
を、厚みが約１０〜約１００００ｎｍになるように表面
に形成したことを特徴とするＴｉ製部品。 - 【請求項２】 請求項１記載のＴｉ製部品において、酸
化層の下地として厚さが約２０〜約１００００ｎｍの炭
素拡散層を形成したことを特徴とするＴｉ製部品。 - 【請求項３】 純Ｔｉ材料またはＴｉ含有量が約９０ｗ
ｔ％以上のＴｉ合金材料の表面に鉱物油を塗布し、不活
性ガス雰囲気中において約４５０〜約６５０℃で約３０
〜約６０時間加熱した後、大気中において約５００〜約
６５０℃で約３０〜約６０分間加熱することを特徴とす
るＴｉ製部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000295121A JP2002105619A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | Ｔｉ製部品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000295121A JP2002105619A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | Ｔｉ製部品およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002105619A true JP2002105619A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18777596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000295121A Pending JP2002105619A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | Ｔｉ製部品およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002105619A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007516354A (ja) * | 2003-10-23 | 2007-06-21 | メドトロニック・インコーポレーテッド | チタン金属上に炭素層を作製する方法 |
| US7422804B2 (en) | 2004-02-03 | 2008-09-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Metal dusting resistant stable-carbide forming alloy surfaces |
| CN108251789A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-07-06 | 西北有色金属研究院 | 一种钛合金表面原位制备TiCN涂层的方法 |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000295121A patent/JP2002105619A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007516354A (ja) * | 2003-10-23 | 2007-06-21 | メドトロニック・インコーポレーテッド | チタン金属上に炭素層を作製する方法 |
| US7422804B2 (en) | 2004-02-03 | 2008-09-09 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Metal dusting resistant stable-carbide forming alloy surfaces |
| CN108251789A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-07-06 | 西北有色金属研究院 | 一种钛合金表面原位制备TiCN涂层的方法 |
| CN108251789B (zh) * | 2018-04-13 | 2019-10-29 | 西北有色金属研究院 | 一种钛合金表面原位制备TiCN涂层的方法 |
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