JP2018162503A - Machine part and surface treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械部品及びその表面処理方法に関する。より特定的には、本発明は、純チタン又はチタン合金製の部材の表面処理方法に関する。 The present invention relates to a machine part and a surface treatment method thereof. More specifically, the present invention relates to a surface treatment method for a member made of pure titanium or a titanium alloy.
純チタン又はチタン合金は、鋼と比較して硬度が低い。そのため、純チタン又はチタン合金により構成される機械部品を耐摩耗性が要求される用途に用いる場合、表面処理を施す必要がある。 Pure titanium or a titanium alloy has a lower hardness than steel. For this reason, when a mechanical component composed of pure titanium or a titanium alloy is used for an application requiring wear resistance, it is necessary to perform a surface treatment.
従来から、国際公開第97/36018号(特許文献1)に記載の表面処理方法が知られている。特許文献1に記載の表面処理方法においては、チタン合金製の部材は、微量の酸素を含有する窒素主体の混合雰囲気ガス中において、加熱温度で所定時間保持される。特許文献1に記載の表面処理方法によると、チタン合金製の部材の表面には、窒素及び酸素が固溶する。 Conventionally, a surface treatment method described in International Publication No. 97/36018 (Patent Document 1) is known. In the surface treatment method described in Patent Document 1, a titanium alloy member is held at a heating temperature for a predetermined time in a nitrogen-based mixed atmosphere gas containing a small amount of oxygen. According to the surface treatment method described in Patent Document 1, nitrogen and oxygen are dissolved in the surface of the titanium alloy member.
窒素が固溶したチタン合金は、硬度が改善される一方で、靱性が低い。そのため、特許文献1に記載の表面処理方法にしたがって表面処理が行われたチタン合金製の部材の耐摩耗性は、十分ではない。 A titanium alloy in which nitrogen is solid solution has improved toughness but low toughness. For this reason, the wear resistance of the titanium alloy member subjected to the surface treatment according to the surface treatment method described in Patent Document 1 is not sufficient.
他方、チタン合金は、酸素を固溶させることによっても、硬度を改善することができる。酸素が固溶したチタン合金は、窒素が固溶したチタン合金よりも靱性が高い。しかしながら、チタン合金製の部材の表面に酸素を固溶させる表面処理は、酸素を含む雰囲気中で行われるため、部材表面にスケール(チタン酸化物により構成される被膜)が形成されてしまう。 On the other hand, the hardness of the titanium alloy can also be improved by dissolving oxygen in a solid solution. A titanium alloy in which oxygen is dissolved has higher toughness than a titanium alloy in which nitrogen is dissolved. However, since the surface treatment for dissolving oxygen on the surface of the titanium alloy member is performed in an atmosphere containing oxygen, a scale (a film composed of titanium oxide) is formed on the surface of the member.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、表面におけるスケールの形成を抑制しつつ、表面に酸素を固溶させることができる機械部品及びその表面処理方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. More specifically, the present invention provides a mechanical component capable of dissolving oxygen on the surface while suppressing the formation of scale on the surface, and a surface treatment method thereof.
本発明の一態様に係る表面処理方法は、不活性ガスと酸素とを含有する雰囲気ガス中において、部材を加熱温度に保持することにより部材の表面に酸素を固溶させる浸酸工程を備える。部材は、純チタン又はチタン合金により構成される。雰囲気ガス中における酸素濃度は、100ppm以上500ppm以下である。 The surface treatment method according to one aspect of the present invention includes an acid soaking process in which oxygen is dissolved in the surface of a member by holding the member at a heating temperature in an atmosphere gas containing an inert gas and oxygen. The member is made of pure titanium or a titanium alloy. The oxygen concentration in the atmospheric gas is 100 ppm or more and 500 ppm or less.
本発明の一態様に係る表面処理方法によると、部材表面におけるスケールの形成を抑制しつつ、部材表面に酸素を固溶させることができる。 According to the surface treatment method of one embodiment of the present invention, oxygen can be dissolved in the member surface while suppressing the formation of scale on the member surface.
上記の表面処理方法において、部材は、浸酸工程において、加熱温度で4時間以上保持されてもよい。この場合には、部材表面における酸素の固溶量が増加することにより、部材表面の硬度を改善することができる。 In the above surface treatment method, the member may be held at the heating temperature for 4 hours or more in the acid immersion step. In this case, the hardness of the member surface can be improved by increasing the amount of oxygen dissolved in the member surface.
上記の表面処理方法において、加熱温度は、900℃以上であり、かつ部材のβトランザス以下であってもよい。この場合には、部材を構成する結晶粒の粗大化を抑制することができる。 In the above surface treatment method, the heating temperature may be 900 ° C. or higher and may be equal to or lower than β transus of the member. In this case, the coarsening of the crystal grains constituting the member can be suppressed.
上記の表面処理方法において、部材は64チタン合金により構成されていてもよく、加熱温度は900℃以上995℃以下であってもよい。この場合には、部材表面におけるスケールの形成を抑制しつつ、部材表面に酸素を固溶させることができる。 In the above surface treatment method, the member may be made of 64 titanium alloy, and the heating temperature may be 900 ° C. or higher and 995 ° C. or lower. In this case, oxygen can be dissolved in the member surface while suppressing the formation of scale on the member surface.
上記の表面処理方法において、部材は、浸酸工程において、加熱温度で4時間以上保持されてもよい。この場合には、部材表面における酸素の固溶量が増加することにより、部材表面の硬度を改善することができる。 In the above surface treatment method, the member may be held at the heating temperature for 4 hours or more in the acid immersion step. In this case, the hardness of the member surface can be improved by increasing the amount of oxygen dissolved in the member surface.
上記の表面処理方法において、浸酸工程後に雰囲気ガスを回収するとともに、回収した雰囲気ガスから不純物を除去する雰囲気ガス回収工程をさらに備えていてもよい。この場合には、雰囲気ガスを再利用することにより、処理コストの低減を図ることができる。 The above surface treatment method may further include an atmospheric gas recovery step of recovering the atmospheric gas after the immersion step and removing impurities from the recovered atmospheric gas. In this case, the processing cost can be reduced by reusing the atmospheric gas.
本発明の一態様に係る機械部品は、純チタン又はチタン合金製の機械部品である。本発明の一態様に係る機械部品は、表面に、チタン酸化物により構成されるスケールと、酸素が固溶した拡散層とを有する。スケールの厚さは、0.015mm以下である。拡散層中における酸素の濃度は、表面からの距離が0.05mmとなる位置において2.2質量パーセント以上である。 The mechanical component according to one embodiment of the present invention is a mechanical component made of pure titanium or a titanium alloy. The mechanical part which concerns on 1 aspect of this invention has the scale comprised with a titanium oxide on the surface, and the diffusion layer which oxygen dissolved. The thickness of the scale is 0.015 mm or less. The concentration of oxygen in the diffusion layer is 2.2 mass percent or more at a position where the distance from the surface is 0.05 mm.
本発明の一態様に係る機械部品によると、機械部品表面におけるスケールの形成を抑制しつつ、機械部品表面に酸素を固溶させることができ、機械部品表面の硬度及び耐摩耗性を改善することができる。 According to the mechanical component according to one aspect of the present invention, oxygen can be dissolved in the surface of the machine component while suppressing the formation of scale on the surface of the machine component, and the hardness and wear resistance of the surface of the machine component can be improved. Can do.
本発明の一態様に係る表面処理方法によると、部材表面におけるスケールの形成を抑制しつつ、部材表面に酸素を固溶させることができる。本発明の一態様に係る機械部品によると、機械部品表面におけるスケールの形成を抑制しつつ、機械部品表面に酸素を固溶させることで、機械部品表面の硬度及び耐摩耗性を改善することができる。 According to the surface treatment method of one embodiment of the present invention, oxygen can be dissolved in the member surface while suppressing the formation of scale on the member surface. According to the machine component according to one aspect of the present invention, the hardness and wear resistance of the machine component surface can be improved by dissolving oxygen on the machine component surface while suppressing the formation of scale on the machine component surface. it can.
以下に、実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さないものとする。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
(実施形態に係る機械部品の構成)
以下に、実施形態に係る機械部品の構成を、図1〜図3を参照して説明する。図1は、実施形態に係る機械部品の上面図である。図2は、図1のII−IIにおける断面図である。図1及び図2に示すように、実施形態に係る機械部品は、例えば転がり軸受に用いられる内輪10である。但し、実施形態に係る機械部品は、これに限られるものではない。
(Configuration of mechanical parts according to the embodiment)
Below, the structure of the machine component which concerns on embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 1-3. FIG. 1 is a top view of a mechanical component according to the embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the mechanical component according to the embodiment is an
内輪10は、純チタン(Ti)又はチタン合金により構成されている。純チタンとは、チタン及び不可避不純物により構成されている金属材料である。内輪10を構成するチタン合金は、ASTM規格B348−13GR.5に規定されているTi−6Al(アルミニウム)−4V(バナジウム)合金であることが好ましい。なお、以下においては、このTi−6Al−V合金を、64チタン合金という。
The
内輪10は、リング状の部材により構成されている。内輪10は、上面10aと、底面10bと、内周面10cと、外周面10d(表面)とを有している。底面10bは、上面10aの反対側の面である。外周面10dは、内周面10cの反対側の面である。上面10a及び底面10bは、内輪10の中心軸に直交する内輪10の面である。内周面10c及び外周面10dは、上面10a及び底面10bに連なっている。内周面10cと中心軸との距離は、外周面10dと中心軸との距離よりも大きくなっている。外周面10dは、内輪10の軌道面を構成している。
The
図3は、図2の領域IIIにおける拡大図である。内輪10は、拡散層10fを有している。内輪10は、スケール10eを有していてもよい。スケール10eは、後述するように除去されていてもよい。スケール10e及び拡散層10fは、内輪10の外周面10dにある。拡散層10fは、スケール10eよりも内輪10の内部側にある。
FIG. 3 is an enlarged view of region III in FIG. The
スケール10eは、厚さT1を有している。拡散層10fは、厚さT2を有している。厚さT1及び厚さT2は、外周面10dに直交する方向におけるスケール10e及び拡散層10fの厚さである。好ましくは、厚さT1は、0.015mm以下である。特に好ましくは、厚さT1は、0.005mm以下である。厚さT2は、0.15mm以上であることが好ましい。
The
スケール10eは、チタンの酸化物により構成されている。スケール10eを構成するチタンの酸化物は、例えば、TiO、TiO2である。拡散層10fには、酸素が固溶している。拡散層10fは、チタンのα相により構成される結晶粒を含んでいることが好ましい。拡散層10fに含まれるα相の結晶粒は、等軸状に配列されていることが好ましい。
The
拡散層10f中における酸素の濃度は、外周面10dからの距離が0.05mmとなる位置において2.2質量パーセント以上であることが好ましい。拡散層10fにおける酸素の濃度は、外周面10dからの距離が0.1mmとなる位置において0.99質量パーセント以上であることが好ましい。拡散層10f中における酸素の濃度は、外周面10dから0.05mmとなる位置において3.47質量パーセント以上であることがさらに好ましい。拡散層10fにおける酸素の濃度は、外周面10dからの距離が0.1mmとなる位置において1.46質量パーセント以上であることがさらに好ましい。
The oxygen concentration in the
拡散層10f中における窒素濃度及び酸素濃度は、例えばEPMA(電子線マイクロアナライザ)により測定される。
The nitrogen concentration and the oxygen concentration in the
拡散層10fの硬さは、外周面10dからの距離が大きくなるにつれて、小さくなっている。拡散層10fの硬さは、外周面10dからの距離が0.05mmとなる位置において630Hv以上であり、外周面10dからの距離が0.1mmとなる位置において500Hv以上であることが好ましい。拡散層10fの硬さは、外周面10dからの距離が0.05mmとなる位置において690Hv以上であり、外周面10dからの距離が0.1mmとなる位置において520Hv以上であることがさらに好ましい。
The hardness of the
拡散層10fの硬さは、JIS Z 2244:2009に規定されているビッカース硬さ試験法にしたがって測定される。
The hardness of the
(実施形態に係る機械部品の表面処理方法)
以下に、実施形態に係る機械部品の表面処理方法を図4を参照して説明する。図4は、実施形態に係る機械部品の表面処理方法を示す工程図である。図4に示すように、実施形態に係る機械部品の製造方法は、準備工程S1と、浸酸工程S2と、冷却工程S3と、後処理工程S4とを有している。
(Surface treatment method for machine parts according to an embodiment)
Below, the surface treatment method of the machine component which concerns on embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 4 is a process diagram illustrating a surface treatment method for a machine part according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the method for manufacturing a machine part according to the embodiment includes a preparation step S1, an acid immersion step S2, a cooling step S3, and a post-processing step S4.
準備工程S1においては、加工対象部材の準備が行われる。この加工対象部材は、実施形態に係る機械部品が内輪10である場合、純チタン又はチタン合金製のリング状の部材である。加工対象部材は、外周面を有している。加工対象部材の外周面は、最終的には内輪10の外周面10dとなる面である。
In the preparation step S1, a member to be processed is prepared. This member to be processed is a ring-shaped member made of pure titanium or a titanium alloy when the machine part according to the embodiment is the
浸酸工程S2においては、加工対象部材の表面に浸酸処理が行われる。より具体的には、加工対象部材の外周面に浸酸処理が行われる。浸酸処理に際しては、不活性ガスと酸素とを含有する雰囲気ガス中において、熱処理炉を用いて加熱処理が行われる。雰囲気ガスの圧力は、例えば常圧(大気圧)である。この熱処理炉は、雰囲気ガス回収設備を有していてもよい。 In the soaking step S2, soaking treatment is performed on the surface of the workpiece. More specifically, the acid treatment is performed on the outer peripheral surface of the workpiece. In the immersion treatment, heat treatment is performed using a heat treatment furnace in an atmosphere gas containing an inert gas and oxygen. The pressure of the atmospheric gas is, for example, normal pressure (atmospheric pressure). This heat treatment furnace may have an atmospheric gas recovery facility.
雰囲気ガス中に含まれる不活性ガスは、例えばアルゴン(Ar)である。加熱処理における加熱温度は、900℃以上であることが好ましい。熱処理における加熱温度は、加工対象物を構成する純チタン又はチタン合金のβトランザス以下であることが好ましい。ここで、βトランザスとは、純チタン又はチタン合金中のα相がβ相への変態を開始する温度である。例えば、64チタン合金のβトランザスは、995℃である。熱処理における保持時間は、4時間以上であることが好ましい。熱処理における保持時間は、8時間以上であることがさらに好ましい。 The inert gas contained in the atmospheric gas is, for example, argon (Ar). The heating temperature in the heat treatment is preferably 900 ° C. or higher. The heating temperature in the heat treatment is preferably equal to or lower than β transus of pure titanium or titanium alloy constituting the workpiece. Here, β transus is the temperature at which the α phase in pure titanium or a titanium alloy starts to transform into the β phase. For example, the β transus of 64 titanium alloy is 995 ° C. The holding time in the heat treatment is preferably 4 hours or longer. The holding time in the heat treatment is more preferably 8 hours or longer.
雰囲気ガス中における酸素の分圧は、加熱温度において、加工対象部材の酸化物(すなわち、チタンの酸化物)の成長が抑制されるように設定される。より具体的には、雰囲気ガス中における酸素の濃度は、100ppm以上500ppm以下である。 The partial pressure of oxygen in the atmospheric gas is set so that the growth of the oxide of the member to be processed (that is, the oxide of titanium) is suppressed at the heating temperature. More specifically, the concentration of oxygen in the atmospheric gas is 100 ppm or more and 500 ppm or less.
浸酸工程S2においては、雰囲気ガス中の酸素が加工対象部材の表面から加工対象部材の内部に侵入、拡散し、拡散層10fが形成される。また、浸酸工程S2においては、加工対象部材の表面に、スケール10eが形成される。スケール10eは、例えば後処理工程S4において除去されてもよい。
In the soaking step S2, oxygen in the atmospheric gas enters and diffuses from the surface of the workpiece to be processed into the workpiece to form the
図4に示すように、実施形態に係る機械部品の表面処理方法は、雰囲気ガス回収工程S5をさらに有していてもよい。雰囲気ガス回収工程S5は、熱処理炉に設けられた雰囲気ガス回収設備を用いて行われる。雰囲気ガス回収工程S5においては、浸酸工程S2において用いられた雰囲気ガスの回収及び当該雰囲気ガスからの不純物の除去が行われる。雰囲気ガス回収工程S5において回収及び不純物の除去が行われた雰囲気ガスは、再び浸酸工程S2に用いられる。 As shown in FIG. 4, the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment may further include an atmospheric gas recovery step S5. The atmospheric gas recovery step S5 is performed using an atmospheric gas recovery facility provided in the heat treatment furnace. In the atmospheric gas recovery step S5, the atmospheric gas used in the immersion acid step S2 is recovered and impurities are removed from the atmospheric gas. The atmospheric gas that has been recovered and removed impurities in the atmospheric gas recovery step S5 is used again in the immersion acid step S2.
冷却工程S3においては、加工対象部材は、熱処理炉から取り出され、冷却される。加工対象部材の冷却は、熱処理炉から取り出された加工対象部材を、例えば食塩水で水冷することにより行われる。 In the cooling step S3, the workpiece is removed from the heat treatment furnace and cooled. The processing target member is cooled by water-cooling the processing target member taken out from the heat treatment furnace with, for example, a saline solution.
後処理工程S4においては、加工対象部材に対する後処理が行われる。後処理工程S4においては、例えば加工対象部材の洗浄、加工対象部材に対する研削、研磨等の機械加工等が行われる。これにより、加工対象部材から内輪10が製造される。
In post-processing process S4, the post-processing with respect to a process target member is performed. In the post-processing step S4, for example, cleaning of the processing target member, machining such as grinding and polishing of the processing target member, and the like are performed. Thereby, the inner ring |
(スケール厚さ及び拡散層の硬度と拡散層中における酸素濃度との関係)
以下に、スケール10eの厚さ及び拡散層10fの硬度と拡散層10f中における酸素濃度との関係についての評価試験及びその結果を説明する。
(Relationship between scale thickness and diffusion layer hardness and oxygen concentration in diffusion layer)
Below, the evaluation test about the relationship between the thickness of the
<試験片>
まず、上記の試験に用いた試験片について説明する。表1には、各試験片に用いられたチタン合金の組成が示されている。表1に示すように、試験片に用いられたチタン合金は、64チタン合金である。なお、試験片の寸法は、20mm×10mm×10mmである。
<Specimen>
First, the test piece used for said test is demonstrated. Table 1 shows the composition of the titanium alloy used for each test piece. As shown in Table 1, the titanium alloy used for the test piece is a 64 titanium alloy. In addition, the dimension of a test piece is 20 mm x 10 mm x 10 mm.
<熱処理条件>
試験片に対しては、上記の浸酸工程S2及び冷却工程S3が行われた。表2には、浸酸工程S2における加熱温度、保持時間及び雰囲気ガスが示されている。表2に示すように、試験片1及び試験片2の双方において、加熱温度は920℃であり、保持時間が8時間であった。試験片1及び試験片2の双方において、熱処理は、酸素とアルゴンとを含有する雰囲気ガス中で行われた。但し、試験片1に用いられた雰囲気ガス中における酸素の濃度は100ppmであり、試験片2に用いられた雰囲気ガス中における酸素の濃度は500ppmであった。なお、冷却工程S3は、5パーセントの食塩水で水冷することにより行われた。
<Heat treatment conditions>
The test piece was subjected to the immersion step S2 and the cooling step S3. Table 2 shows the heating temperature, holding time, and atmospheric gas in the soaking step S2. As shown in Table 2, in both the test piece 1 and the
<スケール厚さ>
試験片1及び試験片2の断面を研磨して顕微鏡観察を行ったところ、試験片1の表面に形成されたスケール10eの厚さは0.005mmであり、試験片2の表面に形成されたスケール10eの厚さは0.015mmであった。なお、試験片1及び試験片2と同一の部材を大気中において850℃の加熱時間及び24時間の保持時間で浸酸処理を行った場合のスケール10eの厚さは、0.35mmであった。
<Scale thickness>
When the cross section of the test piece 1 and the
<硬さ評価試験>
図5は、試験片1の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図6は、試験片2の硬さと表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図5及び図6に示すように、試験片1及び試験片2の硬さは、表面からの距離が大きくなるにつれて、小さくなっていた。
<Hardness evaluation test>
FIG. 5 is a schematic graph showing the relationship between the hardness of the test piece 1 and the distance from the surface. FIG. 6 is a schematic graph showing the relationship between the hardness of the
図5に示すように、試験片1の硬さは、表面から0.05mmの距離にある位置において630Hvであり、表面から0.1mmの距離にある位置において520Hvであった。試験片1の硬さは、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片1においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが明らかとなった。
As shown in FIG. 5, the hardness of the test piece 1 was 630 Hv at a position at a distance of 0.05 mm from the surface and 520 Hv at a position at a distance of 0.1 mm from the surface. The hardness of the test piece 1 was almost constant at a position where the distance from the surface was 0.15 mm or more. Therefore, in the test piece 1, it became clear that the
図6に示すように、試験片2の硬さは、表面から0.05mmの距離にある位置において690Hvであり、表面から0.1mmの距離にある位置において500Hvであった。試験片2の硬さは、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片2においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが明らかとなった。
As shown in FIG. 6, the hardness of the
図7は、試験片1中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図8は、試験片2中における酸素濃度と表面からの距離との関係を示す模式的なグラフである。図7及び図8に示すように、試験片1及び試験片2中における酸素濃度は、表面からの距離が大きくなるにつれて、小さくなっていた。
FIG. 7 is a schematic graph showing the relationship between the oxygen concentration in the test piece 1 and the distance from the surface. FIG. 8 is a schematic graph showing the relationship between the oxygen concentration in the
図7に示すように、試験片1中における酸素濃度は、表面から0.05mmの距離にある位置において2.2質量パーセントであり、表面から0.1mmの距離にある位置において0.99質量パーセントであった。試験片1中における酸素濃度は、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片1においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが、この試験結果からも明らかとなった。
As shown in FIG. 7, the oxygen concentration in the test piece 1 is 2.2 mass percent at a position at a distance of 0.05 mm from the surface, and 0.99 mass at a position at a distance of 0.1 mm from the surface. It was a percentage. The oxygen concentration in the test piece 1 was substantially constant at a position where the distance from the surface was 0.15 mm or more. Therefore, in the test piece 1, it was also clarified from this test result that the
図8に示すように、試験片2中における酸素濃度は、表面から0.05mmの距離にある位置において3.47質量パーセントであり、表面から0.1mmの距離にある位置において1.46質量パーセントであった。試験片2中における酸素濃度は、表面からの距離が0.15mm以上となる位置において、ほぼ一定であった。したがって、試験片2においては、0.15mm程度の拡散層10fが形成されていることが、この試験結果からも明らかとなった。
As shown in FIG. 8, the oxygen concentration in the
(実施形態に係る機械部品及びその表面処理方法の効果)
以下に、実施形態に係る機械部品の表面処理方法の効果について説明する。実施形態に係る機械部品の表面処理方法においては、浸酸工程S2が、酸素の含有量が微量である雰囲気ガスを用いて行われるため、加工対象部材の表面に形成されるスケール10eの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
(Effects of machine parts and surface treatment method according to embodiment)
The effects of the surface treatment method for machine parts according to the embodiment will be described below. In the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment, the immersion step S2 is performed using an atmospheric gas having a small amount of oxygen, and thus the thickness of the
実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、保持時間が4時間以上である場合、加工対象部材の表面により多くの酸素が拡散する。そのため、この場合には、拡散層10f中における酸素の固溶量が増加することにより、拡散層10fの硬度を改善することができる。
In the mechanical component surface treatment method according to the embodiment, when the holding time is 4 hours or more, more oxygen diffuses on the surface of the workpiece. Therefore, in this case, the hardness of the
実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、雰囲気ガス中における酸素の濃度が100ppm以下500ppm以上である場合、加工対象部材の表面に形成されるスケール10eの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
In the mechanical component surface treatment method according to the embodiment, when the oxygen concentration in the atmospheric gas is 100 ppm or less and 500 ppm or more, the thickness of the
純チタン及びチタン合金の熱処理においては、熱処理中にα相がβ相に相変態することにより、結晶粒が粗大化する傾向にある。そのため、実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、加熱温度が900℃以上であってβトランザス以下である場合、浸酸処理の際に加工対象部材を構成する結晶粒が粗大化することを抑制できる。 In the heat treatment of pure titanium and titanium alloy, the crystal grains tend to be coarsened by the transformation of the α phase into the β phase during the heat treatment. Therefore, in the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment, when the heating temperature is 900 ° C. or higher and β transus or lower, the crystal grains constituting the workpiece to be processed are coarsened during the acid treatment. Can be suppressed.
実施形態に係る機械部品の表面処理方法において、加工対象部材が64チタン合金である場合、加工対象部材の表面に形成されるスケール10eの厚さを抑制しつつ、加工対象部材の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
In the surface treatment method for a machine part according to the embodiment, when the workpiece is a 64 titanium alloy, the surface of the workpiece is oxygen-suppressed while suppressing the thickness of the
実施形態に係る機械部品の表面処理方法が雰囲気ガス回収工程S5を有している場合、雰囲気ガスを再利用することにより、処理コストの低減を図ることができる。 When the surface treatment method for mechanical parts according to the embodiment includes the atmospheric gas recovery step S5, the processing cost can be reduced by reusing the atmospheric gas.
実施形態に係る機械部品によると、機械部品の表面に形成されるスケール10eの厚さを抑制しつつ、機械部品の表面を酸素の固溶強化により硬化させることができる。
According to the mechanical component according to the embodiment, the surface of the mechanical component can be hardened by solid solution strengthening of oxygen while suppressing the thickness of the
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment can be variously modified. Further, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
上記の実施形態は、純チタン又はチタン合金製の機械部品及びその表面処理方法に有利に適用される。 The above embodiment is advantageously applied to a mechanical component made of pure titanium or a titanium alloy and a surface treatment method thereof.
S1 準備工程、S2 浸酸工程、S3 冷却工程、S4 後処理工程、S5 雰囲気ガス回収工程、10 内輪、10a 上面、10b 底面、10c 内周面、10d 外周面、10e スケール、10f 拡散層、T1 厚さ、T2 厚さ。 S1 preparation step, S2 acid soaking step, S3 cooling step, S4 post-treatment step, S5 atmosphere gas recovery step, 10 inner ring, 10a top surface, 10b bottom surface, 10c inner peripheral surface, 10d outer peripheral surface, 10e scale, 10f diffusion layer, T1 Thickness, T2 thickness.
Claims (7)
前記部材は、純チタン又はチタン合金により構成され、
前記雰囲気ガス中における前記酸素の濃度は、100ppm以上500ppm以下である、表面処理方法。 In an atmospheric gas containing an inert gas and oxygen, an immersion process is provided in which the oxygen is dissolved in the surface of the member by maintaining the member at a heating temperature,
The member is made of pure titanium or a titanium alloy,
The surface treatment method, wherein a concentration of the oxygen in the atmospheric gas is 100 ppm or more and 500 ppm or less.
前記加熱温度は、900℃以上995℃以下である、請求項1に記載の表面処理方法。 The member is made of a 64 titanium alloy,
The surface treatment method according to claim 1, wherein the heating temperature is 900 ° C. or higher and 995 ° C. or lower.
前記機械部品は、表面に、チタン酸化物により構成されるスケールと、酸素が固溶した拡散層とを有し、
前記スケールの厚さは、0.015mm以下であり、
前記拡散層中における前記酸素の濃度は、前記表面からの距離が0.05mmとなる位置において2.2質量パーセント以上である、機械部品。 Machine parts made of pure titanium or titanium alloy,
The mechanical component has a scale composed of titanium oxide and a diffusion layer in which oxygen is dissolved in the surface,
The thickness of the scale is 0.015 mm or less,
The mechanical component, wherein the oxygen concentration in the diffusion layer is 2.2 mass percent or more at a position where the distance from the surface is 0.05 mm.
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