JP2003064465A - プレス成形性及び表面光沢に優れたチタン板 - Google Patents
プレス成形性及び表面光沢に優れたチタン板Info
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Abstract
ずに得ることが可能なプレス成形性及び表面光沢に優れ
たチタン板を提供すること、特に硬質粒子であるTiC
を分散させた薄い層を表面に付与することによって、表
面光沢を損なうことなくのプレス加工性を向上させるこ
と。 【解決手段】 素地チタンの表面近傍にTiC含有層が
存在し、且つ該TiC含有層の厚さが300Å以上であ
ることを特徴とするプレス成形性及び表面光沢に優れた
チタン板。
Description
面光沢に優れたチタン薄板に関し、特にその表面近傍に
硬質粒子であるTiCが分散した特異なTiC含有層あ
るいはTiC含有酸化皮膜を生成させることにより前記
特性を改善したチタン板に関するものである。
よび比強度を有することから、近年、熱交換器や化学プ
ラント部材や沿岸部の構造材などに使用され、特に海水
に対しては全く腐食しないことから、海水熱交換器等に
使用されている。中でも板材はプレート式熱交換器に多
く使用され、プレート式熱交換器では、伝熱効率向上の
ため表面をプレス成形により凹凸形状とし利用されてい
る。伝熱効率さらなる向上のため、板厚の薄肉化、また
凹凸形状の複雑化等のニーズにより、成形性の優れた板
材が要求されている。
あるために異方性があり、そのため、特開昭60-82227号
公報では、通常の圧延方向と直角に圧延して、異方性を
低減する方法が提案されている。しかし、この方法で
は、コイル状に圧延した素材板を切断して、再度圧延す
るという極めて不効率な方法を取らざるを得ない。
化等が検討され、例えば特開昭63-174749号公報では、
潤滑剤キャリアの鉄、亜鉛合金層を形成させ、その後燐
酸亜鉛処理して潤滑剤を塗布するという方法が提案され
ている。しかし、この方法では、潤滑処理に多数の工程
が必要となり、不効率である。
173083号および特開平6-248404号公報では表面に酸化被
膜を生成させ、成形性を改善する方法が、特開平10-204
609号公報では窒素富化層を生成される方法が提案され
ている。しかし、これらの方法では表面金属光沢が損な
われたり、むらが生じる恐れがある。
題を解決し、特に煩雑な工程を要さずに得ることが可能
なプレス成形性及び表面光沢に優れたチタン板を提供す
ることをその課題としてなされたものである。特に本発
明は硬質粒子であるTiCを分散させた薄い層を表面に
付与することによって、表面光沢を損なうことなくのプ
レス加工性を向上させることを目的としたものでる。
記従来技術の問題点を改善するため、種々の実験・研究
を鋭意進めてきた結果、その有利な解決手段として本発
明を完成するに至った。
素地チタンの表面近傍にTiC含有層が存在し、且つ該
TiC含有層の厚さが300Å以上であることを特徴と
するプレス成形性及び表面光沢に優れたチタン板を提案
するものである。
タンの表面にTiC含有酸化皮膜が存在し、且つ素地チ
タンの該酸化被膜との界面近傍にTiC含有層が存在
し、前記TiC含有酸化皮膜の厚さは250Å以下であ
り、又前記TiC含有酸化皮膜と前記素地チタンのTi
C含有層の合計の厚さが300Å以上であることを特徴
とするプレス成形性及び表面光沢に優れたチタン板を提
案するものである。
iC含有酸化皮膜の厚さが200Å以下であり、前記T
iC含有酸化皮膜と前記素地チタンのTiC含有層の合
計の厚さが400Å以上である請求項2に記載のプレス
成形性及び表面光沢に優れたチタン板を提案するもので
ある。
プレス加工時の割れ発生状況や成形性評価試験法である
エリクセン試験での割れ発生状況を検討した結果、成型
性に及ぼす影響は同一成分であれば粒径等の組織よりも
表面潤滑状態の影響の方が強いという知見を得た。これ
は、成形時に割れが生じた部分では、他の部位と比較し
て極端に板厚が薄くなっており、変形が局部的に集中し
た結果であり、プレス成形時やエリクセン試験(JIS
−B法)でのしわ抑え部から張り出し成形部への材料の
流れ込みが大きく、素材である純チタン板と金型の潤滑
状態が良好なほど局部的な変形の集中がなくなり成形性
が良いという事実から明らかとなった。又、純チタン板
と金型との潤滑状態については、皮膜がない金属表面ま
まの状態が最も悪く、表面に酸化皮膜を付与することに
よって成形性が改善されることも確認した。そして、潤
滑性をさらに向上させる手法を鋭意検討した結果、
(1)素地チタンの表面近傍にTiCを含有する層を3
00Å以上形成する、あるいは(2)酸化皮膜中にTi
Cを分散させて含有させると共に素地チタンの酸化被膜
との界面近傍にTiC含有層を形成し、これらTiC含
有酸化皮膜と素地チタンのTiC含有層の厚さの合計を
300Å以上とする,ことによって優れた結果が得られ
ることを見出した。
の被膜厚さが必要であるが、酸化皮膜中にTiCを分散
させて含有させると共に素地チタンにTiC含有層を形
成させることによって、酸化皮膜自体の厚さは200Å
以下でも、成形性が大きく改善されること、また仮に酸
化皮膜層が無くても素地チタンのTiC含有層の厚さを
300Å以上好ましくは400Å以上形成すれば同様に
成形性が大きく改善され、しかも金属光沢を有してムラ
のない表面光沢に優れたチタン板が得られることが判明
したのである。つまり、かかる本発明の構成によって成
形性と表面光沢の両立を果たし得たのである。
あるいは素地チタンの表層に、より硬度の高いTiCが
分散することにより金型との接触状態がTiCの有無に
より変化し、潤滑効果を発揮するとともに、酸化膜ある
いは素地チタン表層の硬度そのものが高くなり、摩擦抵
抗が小さくなることによってもたらされる。このTiC
含有層は上記の如く好ましくは400Å以上であるが、
より好ましくは500Å以上、一層好ましくは600Å
以上とするのが良い。
層とは、後記実施例に示す如く、XPSでの分析によ
り、TiCの存在を示すエネルギー位置にピークを有す
ると共に素地チタンすなわち金属TiあるいはTiOの
存在を示すエネルギー位置にピークを有する場合を指
す。このとき、TiC層の厚さはArスパッタを行うこ
とで分析部位を表面から徐々に削りつつ、XPS分析を
行い、TiCの存在を示すピークがバックグラウンドレ
ベルまで下がる位置までの表面からの深さをスパッタ速
度を基に計算して求める。また、TiCが酸化皮膜中の
ものであるか、素地チタン内のものであるかは、XPS
分析時に、TiCのピークと共にTiOおよび金属チタ
ンの存在を示すエネルギー位置も同時に測定を行い、金
属Tiのピークがなく、かつTiOピークが得られた場
合、その部位は酸化皮膜中であると判断し、一方、Ti
Oの存在を示すピークがなく、金属Tiのピーク得られ
た場合には、その部位は素地チタン板中であると判断す
るものである。また、TiOと金属Tiのピークが同時
に得られた場合には、ピーク高さが高い方を主構成相と
見做し判断するものである。
からは特に規定されないが、他の特性劣化が生じないこ
とが確認されている陽極酸化処理の上限相当の1000
Å程度を上限とすることが望ましい。
タン)あるいは金属TiとTiO(酸化被膜)中の両方
に含有されていることが必要であり、TiC単独の層を
形成する(上記XPS分析によれば、TiCの存在をエ
ネルギー位置にピークを有するが金属TiあるいはTi
Oの存在を示すエネルギー位置にはピークを有しない)
場合には、金属光沢を損なったり、硬度が高くなりすぎ
て他の特性に影響を及ぼす様になる。
を分散させる方法は、特に限定するものではないが、例
えば次記する実施例のように、チタン板表面に機械油を
塗布し、真空中で焼鈍することにより、油中の炭素をチ
タン板表面に拡散させることによって酸化膜中或いは素
地チタン板中にTiCを分散させる方法を推奨すること
が出来る。尚、上記焼鈍は真空中でなく不活性ガス中で
行うことも可能であるし、また機械油を塗布するのでは
なく真空や不活性ガス中に極微量のブタンガスを混在さ
せた雰囲気下で加熱を行っても、酸化膜中にTiCを分
散させることも勿論可能である。また、チタン板表面を
アルミナサンドブラストなどにより軽く粗面化した後、
該粗面化されたチタン板表面に機械油を塗布し、その後
表面を軽く脱脂して(粗面化されているので、表面にで
きた凹部に機械油が残留する)、その後真空中、あるい
は不活性ガス中で焼鈍すること等でも生成可能である。
厳密なTiC含有層厚さの制御は困難ではあるが冷間圧延
後の脱脂において完全に圧延油を除去せず、部分的圧延
油を残留させ、その後の焼鈍工程に入ることによっても
達成可能である。
あたって、加熱条件(:上記機械油塗布後の真空中の加
熱条件や真空や不活性ガス中に極微量のブタンガスを混
在した雰囲気下での加熱条件を指す)については、その
加熱温度、加熱時間に注意を払う必要がある。加熱温度
が低過ぎる、あるいは温度は十分でも加熱時間が短いと
TiCの分散が進まず所望のTiC含有層を形成するこ
とが困難となる。一方加熱温度が高すぎると短時間でも
TiC層の成長が進みすぎたり、酸化皮膜が成長しすぎ
ることとなる。また温度は十分でも、必要以上に長時間
加熱すると、やはり酸化皮膜が成長しすぎて、表面光沢
が損なわれたり、TiC層の成長が進みすぎることとな
る。加熱炉の能力や真空度、使用するガス種などにより
TiCや酸化皮膜の生成する状況は変化するので、適正
な加熱温度、加熱時間を一義的に決めることはできない
が、予め予備実験などにより加熱条件とTiC含有層の
生成状況を調べておくなどすることにより、本発明のT
iC含有層を得ることができる。尚、後記実施例には、
機械油塗布後に真空中で焼鈍を行う方法を示している
が、この様な真空焼鈍においては、例えば加熱温度で4
50〜650℃、加熱時間で0.5〜2時間程度の加熱
条件が、所望とするTiC含有層を得るのに推奨され
る。
S−1種相当の純チタンだけでなく、チタンおよびチタ
ン合金の板材全般を指すことはいうまでもない。
ため、実施例に基づいて具体的に説明する。
5mmまで圧延したJIS−1種相当純チタン板材を大
気焼鈍(700℃)した後、酸洗した材料(試料No.
1)、No.1材をArと酸素の雰囲気中で500〜6
00℃に加熱し酸化膜のみ生成させた板材(No.2〜
4)、No.1材表面に機械油を塗布後真空中で500
〜600℃に加熱した板材(No.5〜7)、No.7
材を酸洗処理し、酸化被膜を除去した板材(No.
8)、板厚0.5mmのJIS−1種相当純チタン板材を
大気焼鈍(700℃)後、アセトン脱脂して真空中で6
00℃に加熱した板材(No.9)、板厚0.5mmの
JIS−1種相当純チタン板材を大気焼鈍(700℃)
後、アルミナサンドブラスト処理し、油塗布後ウェスで
板材表面をふき取り(アセトンによる脱脂を行ったもの
に比べると軽めに脱脂を行った状態となる)、その後真
空中で600℃に加熱した板材(No.10)を作製
し、JIS−B法によるエリクセン試験を実施すると共
に表面の光沢を目視で評価した。ここにおいて、No.
5〜7、10は本発明の実施例、又No.1〜4、9、
11は比較例である。
差がないことを確認し、被膜構成の影響を抽出できるこ
とを確認した上で、エリクセン試験を実施した。圧延に
際して使用した圧延油は日石三菱製ユニロールCR4で
あり、塗布に使用した機械油は同じくUH-75である。
また、真空加熱に際しては、真空炉は真空度が2×10
-3Torrまでロータリーポンプで排気した。また、A
r雰囲気は前記真空度まで排気後、Arガスを通気した
ものである(環流雰囲気)。また、XPS分析条件は以
下の通りである。
光電子分光装置 X線源: Mg−Kα X線出力: 400W(15kV、26.7mA) 深さ方向分析:Arスパッタ、スパッタ速度:20Å/
分 酸化皮膜厚さ、エリクセン試験結果とXPS分析による
TiC分散の有無・検出深さに基づくTiCの厚さの結
果を表1にまとめた。尚、上記X線光電子分光分析によ
り測定された酸化被膜厚さが測定限界以下であったNo.
1及びNo.8のサンプルについては表中の酸化膜厚さの欄
を0と表記している。
例すなわち素地チタンの表面に300Å以上のTiC含
有層を形成したものあるいは250Å以下のTiC含有
酸化皮膜と素地チタンのTiC含有層の両方の合計厚み
が300Å以上としたものは、これらの条件を満足しな
い比較例と較べてエリクセン値が高く(12.5mm以
上)、しかも表面光沢も優れていることが明らかであ
る。
成形性及び表面光沢の両方共に優れたチタン板を比較的
容易なプロセスによって製品化することができるもので
本技術分野において顕著な技術的貢献を果たすものであ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 素地チタンの表面近傍にTiC含有層が
存在し、且つ該TiC含有層の厚さが300Å以上であ
ることを特徴とするプレス成形性及び表面光沢に優れた
チタン板。 - 【請求項2】 素地チタンの表面にTiC含有酸化皮膜
が存在し、且つ素地チタンの該酸化被膜との界面近傍に
TiC含有層が存在し、前記TiC含有酸化皮膜の厚さ
は250Å以下であり、又前記TiC含有酸化皮膜と前
記素地チタンのTiC含有層の合計の厚さが300Å以
上であることを特徴とするプレス成形性及び表面光沢に
優れたチタン板。 - 【請求項3】 前記TiC含有酸化皮膜の厚さが200
Å以下であり、前記TiC含有酸化皮膜と前記素地チタ
ンのTiC含有層の合計の厚さが400Å以上である請
求項2に記載のプレス成形性及び表面光沢に優れたチタ
ン板。
Priority Applications (1)
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JP2001251708A JP3877986B2 (ja) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | プレス成形性及び表面光沢に優れたチタン板 |
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JP2006213035A Division JP2006291362A (ja) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | プレス成形性及び表面光沢に優れたチタン板 |
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JP3877986B2 JP3877986B2 (ja) | 2007-02-07 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017031460A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 新日鐵住金株式会社 | チタン板 |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001251708A patent/JP3877986B2/ja not_active Expired - Fee Related
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