JP2626163B2 - Titanium alloy with excellent corrosion and wear resistance - Google Patents

Titanium alloy with excellent corrosion and wear resistance

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JP2626163B2
JP2626163B2 JP12088790A JP12088790A JP2626163B2 JP 2626163 B2 JP2626163 B2 JP 2626163B2 JP 12088790 A JP12088790 A JP 12088790A JP 12088790 A JP12088790 A JP 12088790A JP 2626163 B2 JP2626163 B2 JP 2626163B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、耐食性および耐摩耗性に優れ、特に腐食
環境下での摩耗(エロージョンコロージョン)に対して
高い抵抗性をもちチタン合金に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a titanium alloy having excellent corrosion resistance and wear resistance, and particularly having high resistance to wear (erosion corrosion) in a corrosive environment.

(従来の技術) チタン合金は、比強度が高く、耐食性や耐熱性にも優
れることから、種々の機械部品材料として用途が拡大し
ている。しかし、チタン合金は耐摩耗性が十分でないた
め、乾式、湿式を問わず固形物を含む流体中では比較的
容易に摩耗する。
(Prior Art) Titanium alloys have high specific strength, and are excellent in corrosion resistance and heat resistance, and therefore, their applications are expanding as various mechanical component materials. However, since titanium alloys do not have sufficient wear resistance, they wear relatively easily in fluids containing solids, whether dry or wet.

湿式環境下ではチタンは選れた耐食性を示す。この性
質はチタン表面に生成する安定な薄い酸化被膜によって
維持されるものであるが、摩耗を伴う環境ではこの酸化
被膜が容易に破壊されてしまう。そのため、通常はチタ
ンの優れた耐食性が発揮される筈のやや酸性(pH:1〜3
程度)の環境でも、タービン翼やインペラーの部材、化
学薬品用撹拌機やスラリー処理装置の部品などに使用す
るのが困難であった。このような部品には、これまでハ
ステロイC(商品名)などのNi基合金が使用されてきた
が、Ni基合金に較べて軽量で比強度に優れるチタン合金
は上記のような回転部材用の材料としてははるかに有利
である。即ち、もともと耐食性に優れるチタン合金に耐
摩耗性を付与すれば、エローションが生じるような環境
下でもチタン合金が使用されていることになり、その用
途は一層拡大する。
Titanium exhibits a selected corrosion resistance in a wet environment. Although this property is maintained by a stable thin oxide film formed on the titanium surface, the oxide film is easily destroyed in an environment with wear. For this reason, titanium is usually slightly acidic (pH: 1 to 3) at which excellent corrosion resistance should be exhibited.
Environment), it has been difficult to use it for components of turbine blades and impellers, parts for chemical agitators and slurry processing equipment, and the like. Ni-based alloys such as Hastelloy C (trade name) have been used for such parts, but titanium alloys, which are lighter and have higher specific strength than Ni-based alloys, are It is much more advantageous as a material. That is, if abrasion resistance is imparted to a titanium alloy which is originally excellent in corrosion resistance, the titanium alloy is used even in an environment where erosion occurs, and the use thereof is further expanded.

チタン合金の耐摩耗性向上対策としては、加熱あるい
はイオンプレーティング等の方法で表面に窒化チタンを
形成させる方法、合金表面を高エネルギービーム照射に
より溶融させその溶融池中にTiNのような硬質材や固溶
強化材(酸素)を噴射して混合させる方法(特開昭62−
56561号公報)父が提案されている。しかし、いずれの
方法でも実用に耐える耐摩耗性を付与することは困難で
ある。加熱法では処理温度が恒温であるため製品に変形
が生じ、イオンプレーティング法は処理コストが高く、
かつ製品寸法に制約があり、さらに窒化チタンの厚膜を
形成させるのは容易でないなどの問題点が多い。
As measures to improve the wear resistance of titanium alloys, a method of forming titanium nitride on the surface by heating or ion plating, or a method of melting the alloy surface by high-energy beam irradiation and adding a hard material such as TiN in the molten pool Or solid solution strengthening material (oxygen) is injected and mixed
No. 56561) A father has been proposed. However, it is difficult to provide practical wear resistance by any method. In the heating method, the product is deformed because the processing temperature is constant, and the ion plating method has a high processing cost,
In addition, there are many problems that there are restrictions on the product dimensions and that it is not easy to form a thick film of titanium nitride.

一方、チタンの耐食性を改善するために、白金族元素
を利用することが知られている。例えば、JIS 11〜13種
としてPdを012〜0.25%含むチタンがあり、特開昭62−1
07041号公報、同62−149836号公報、同64−21040号公報
などにも白金族元素を含む高耐食性のチタン合金が提案
されている。しかし、これらはいずれも耐食性向上を主
眼とするものであって、耐摩耗性は無くましてや腐食と
摩耗が同時に進行する環境での耐久性は乏しい。
On the other hand, it is known to use a platinum group element in order to improve the corrosion resistance of titanium. For example, as JIS 11-13, there is titanium containing 012-0.25% of Pd.
JP-A-07041, JP-A-62-149836, JP-A-64-21040 and the like also propose a highly corrosion-resistant titanium alloy containing a platinum group element. However, these are all aimed at improving corrosion resistance, and have poor wear resistance and poor durability in an environment where corrosion and wear simultaneously progress.

本発明者らは、チタン合金に耐摩耗性を付与する新た
な方法を探究し、β相チタン素地に炭化チタンを分散さ
せた合金を発明して先に特願昭63−282435号として特許
出願を行った。この先願の耐摩耗性チタン合金の発明
は、β相チタンがα相チタンおよび(α+β)相チタン
に較べて耐摩耗性が高く、これに炭化チタン(または更
に硬質セラミックスまたは/およびα相)を分散させる
とによってその耐摩耗性が著しく向上するという知見に
基づいている。この先願発明の合金は、水ジェットによ
るエロージョンや乾式摩耗環境では極めて選れた耐久性
を示す。
The present inventors have searched for a new method for imparting wear resistance to titanium alloys, invented an alloy in which titanium carbide is dispersed in a β-phase titanium base material, and applied for a patent as Japanese Patent Application No. 63-282435. Was done. In the invention of the wear-resistant titanium alloy of the prior application, β-phase titanium has higher wear resistance than α-phase titanium and (α + β) -phase titanium, and titanium carbide (or harder ceramics and / or α-phase) is added thereto. It is based on the finding that the abrasion resistance is significantly improved by dispersing. The alloy of the prior application exhibits extremely selected durability in erosion by water jets and in dry wear environments.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記の先願発明の耐摩耗性チタン合金を、
さらに改良してエロージョンに対しても強い抵抗力をも
たせ、腐食性の強い環境下で摩耗を伴うような部品の材
料としても使用できるようにすることを目的としてなさ
れたものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention relates to the wear-resistant titanium alloy of the above-mentioned prior invention,
The object of the present invention is to provide a further improved resistance to erosion so that it can be used as a material for parts that are subject to wear in a highly corrosive environment.

(課題を解決するための手段) 本発明の要旨は、 『白金族元素の一種以上を単独または合計で0.005〜0.2
5重量%含むβ相チタン素地に炭化チタンが分散してい
ることを特徴とする耐食性および耐摩耗性に優れたタチ
ン合金』にある。以下、本明細書において合金成分に関
する%は全て「重量%」を表わすものとなる。
(Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is that one or more platinum group elements are used alone or in a total amount of 0.005 to 0.2.
A titanium alloy excellent in corrosion resistance and wear resistance, characterized in that titanium carbide is dispersed in a β-phase titanium base containing 5% by weight. Hereinafter, all the percentages related to the alloy components in the present specification represent "% by weight".

本発明の上記の合金は、各種の部材を構成する合金素
材全体であってもよく、また、部材の一部、例えばエロ
ージョンコロージョンにされされる表層部だけが上記の
合金であってもよい。
The above-mentioned alloy of the present invention may be the whole alloy material constituting various members, or a part of the member, for example, only the surface layer portion subjected to erosion corrosion may be the above-mentioned alloy.

β相チタン素地は、白金族元素の外さらにNiおよびCo
1種または2種を単独または合計で0.1〜5.0重量%含有
してもよい。このβ相チタン素地には炭素チタンを分散
させることが必須であるが、その外にさらにα相または
/および硬質セラミックスが分散していてもよい。硬質
セラミックスとは、例えばW2C、NiC、TiNの好ましくは
粒径150μm以下の粒子である。
Beta phase titanium base is not only platinum group element but also Ni and Co
One or two kinds may be contained alone or in a total amount of 0.1 to 5.0% by weight. It is indispensable to disperse carbon titanium in the β-phase titanium base, but an α-phase and / or a hard ceramic may be further dispersed. Hard ceramics are, for example, particles of W 2 C, NiC, and TiN, preferably having a particle size of 150 μm or less.

(作用) 本発明合金の素地はβ相チタンである。β相チタンと
は、β相安定化元素であるCr、Mo、Ni、Ta、V、Fe、Mn
等を多量に含有し、常温において体心立方構造のチタン
βを呈する素地である。β相チタンの合金としては、Ti
−2Al−8V−6Cr−4zr−4Mo、Ti−15V−3Al−3Sn−3Cr、
Ti−10V−2FeP3Al等がある。前記のβ安定化元素の中で
も特に共析型β安定化元素であるWやCrが有利である。
従って、(α+β)系チタン合金であるTi−6Al−4V
に、例えば25%のWや10%のCrを含有させることにより
β相チタン素地の合金を得ることができる。また、α系
である純チタンにW、Crを多量に含有させてもβ相チタ
ン素地が得られる。
(Function) The base material of the alloy of the present invention is β-phase titanium. β-phase titanium means β-phase stabilizing elements Cr, Mo, Ni, Ta, V, Fe, Mn
It is a substrate that contains titanium β in a body-centered cubic structure at room temperature. As an alloy of β-phase titanium, Ti
-2Al-8V-6Cr-4zr-4Mo, Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr,
Ti-10V-2FeP3Al and the like. Of the above-mentioned β-stabilizing elements, eutectoid β-stabilizing elements such as W and Cr are particularly advantageous.
Therefore, Ti-6Al-4V which is an (α + β) titanium alloy
By adding, for example, 25% W or 10% Cr, an alloy of β-phase titanium base can be obtained. In addition, even if a large amount of W and Cr is contained in pure α-based titanium, a β-phase titanium base can be obtained.

上記のβ相チタン素地には、白金族元素の1種以上が
0.005〜0.25%が有されていなければならない。白金族
元素の実用的なものはPdおよびRuであるが、Os、Ir、P
t、Rhも使用できる。これらの元素はチタン合金の耐食
性を向上させる効果をもつが、単独または複合点火した
場合の含有量が少なくとも0.005%でなければその効果
は明らかにならない。含有量が多くなるほど対処性は向
上するが、0.25%を超えると作用効果が飽和する傾向に
らい、またこれらは極めて効果わ元素であるから、実用
的には上限を0.25%までにとどめるべきである。
In the above β-phase titanium base, one or more platinum group elements are contained.
0.005 ~ 0.25% must be had. Practical ones of the platinum group elements are Pd and Ru, but Os, Ir, P
t and Rh can also be used. These elements have the effect of improving the corrosion resistance of titanium alloys, but their effects are not apparent unless the content of single or combined ignition is at least 0.005%. The greater the content, the better the coping performance, but if it exceeds 0.25%, the effect tends to be saturated. Also, since these are extremely effective elements, the upper limit should be practically limited to 0.25%. is there.

素地には、Niまたは/およびCoを含有させることがで
きる。これらの元素は、1種または2種合計で0.1%以
上含有された場合に、白金族元素と同様に合金の水素過
電圧を小さくした耐食性を改善する作用をもつ。この作
用は、前記の白金族元素との共存下で一層顕著に現れ
る。ただし、その含有量が5.0%を超えると合金の合加
工性の劣化が大きくなるから、含有量の上限は5.0%と
するのがよい。
The base can contain Ni and / or Co. When one or more of these elements are contained in 0.1% or more in total, they have an effect of improving the corrosion resistance by reducing the hydrogen overvoltage of the alloy similarly to the platinum group elements. This effect appears more remarkably in the presence of the platinum group element. However, if the content exceeds 5.0%, the deterioration of the alloy workability increases, so the upper limit of the content is preferably 5.0%.

上記の素地には炭化チタンの粒子をできるだけ均一に
分産させなければならない。この場合の分散する炭化チ
タンは、凝固時にできる晶出TiCと固相中で析出するTiC
である。かかるTiCを分散させるための方法としては、
前述したようなβ相チタン合金となる現両性文中に0.
2え5.0%の炭素(この炭素は炭化物の形で点火してもよ
い)を含有させて溶解し、凝固させ、チタン炭化物を分
散させる方法、β相チタン合金となる原料を黒鉛ルツ
ボを使用して溶解しルツボからCを供給してTiCを生成
させる方法、チタン合金粉末に溶解分解してβ相を形
成する炭化物(例えばW2C、Cr3C2)の粉末を添加した混
合粉末をチタン合金表面に溶射する方法、がある。の
方法では、原料中のC含有量が、0.2%以上でないとC
がβ相チタン中に固溶してしまって炭化物として分散し
ない。一方、Cの含有量が5.0%を超えると合金の凝固
中に割れが発生したり、熱間加工性および靭性が劣化す
る。なお、合金中にCを含有させる手段として、溶解の
細にW2C、Cr3C2NbCのようにTiCよりも物としての安定性
に乏しい炭化物を添加すれば、これらの炭化物が分解し
てTiCが生成し、同時に分離したW、Cr、Nbなどが素地
の合金成分となってβ相を安価するという効果がある。
The titanium carbide particles must be distributed as uniformly as possible on the above-mentioned base material. In this case, the dispersed titanium carbide is composed of TiC crystallized during solidification and TiC precipitated in the solid phase.
It is. As a method for dispersing such TiC,
In the current amphoteric statement that becomes β-phase titanium alloy as described above, 0.
2. Method of containing and melting 5.0% carbon (this carbon may be ignited in the form of carbide), solidifying and dispersing titanium carbide, using a graphite crucible as a raw material to become β-phase titanium alloy A method of producing TiC by supplying C from a crucible and dissolving and decomposing into a titanium alloy powder to form a β phase and adding a powder of a carbide (eg, W 2 C, Cr 3 C 2 ) powder to titanium. There is a method of spraying on the alloy surface. In the method of the above, if the C content in the raw material is not 0.2% or more,
Are dissolved in β-phase titanium and do not disperse as carbides. On the other hand, if the content of C exceeds 5.0%, cracks occur during solidification of the alloy, and hot workability and toughness deteriorate. In addition, as a means for containing C in the alloy, if a carbide having less stability as a substance than TiC, such as W 2 C and Cr 3 C 2 NbC, is added in a finely dissolving manner, these carbides are decomposed. Thus, TiC is generated, and at the same time, W, Cr, Nb, etc. separated as an alloy component of the base material have the effect of reducing the β phase.

第1図は、本発明のTi合金のミクロ組織を模式的に示
した図である。(a)はβ相チタン素地に炭化チタン
(TiC)だけが分さしたもの、(b)はTiCの外にα相が
分散したもの、(c)はTiCと硬質セラミックスが分散
したもの、そして(d)はTiC、α相および硬質セラミ
ックスが分散したものである。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the microstructure of the Ti alloy of the present invention. (A) is obtained by separating only titanium carbide (TiC) into a β-phase titanium base, (b) is obtained by dispersing α phase in addition to TiC, (c) is obtained by dispersing TiC and hard ceramics, and (D) is one in which TiC, α phase and hard ceramics are dispersed.

(a)の合金は、前記の製法で製造することができ、
この場合炭化チタン晶出物は、楕円形、球形、またこれ
らが網目状に連なった形状になっている。その大きさ
は、素子の均一性、体摩耗性の均一性を保つために0.5
〜25μm呈どの微粒子であるのが望ましい。炭化チタン
の分散量は余りに過剰になると合金の延性を損なうか
ら、30体積%以下にとどめるのがよい。
The alloy of (a) can be manufactured by the above-mentioned manufacturing method,
In this case, the crystallized titanium carbide has an elliptical shape, a spherical shape, and a shape in which these are connected in a network. The size is 0.5 to maintain the uniformity of the element and the uniformity of the body wear.
Fine particles having a size of about 25 μm are desirable. If the dispersion amount of titanium carbide is too large, the ductility of the alloy is impaired, so it is preferable to keep the dispersion amount to 30% by volume or less.

(b)および(d)のようなα相を分散させるには、
(a)のようにβチタン素地に炭化チタンが分散した合
金を350〜550℃で時効処理すればよい。この処理によっ
て0.05〜0.1μm程度の微細なα相が析出して時効硬化
し、合金の耐摩耗性が一段と向上する。なお、時効処理
の温度は350℃より低いと処理に長時間を要し、時効硬
化も十分でない。550℃を超える温度では過時効となっ
て硬度が低下するおそれがある。なお、α相の分散量は
20体積%以下とするのがよい。
To disperse the α phase as in (b) and (d),
An alloy in which titanium carbide is dispersed in a β-titanium base as in (a) may be aged at 350 to 550 ° C. By this treatment, a fine α phase of about 0.05 to 0.1 μm is precipitated and age hardened, and the wear resistance of the alloy is further improved. If the temperature of the aging treatment is lower than 350 ° C., the treatment takes a long time, and the age hardening is not sufficient. If the temperature exceeds 550 ° C., overaging may occur and the hardness may decrease. The dispersion amount of the α phase is
It is good to be 20 volume% or less.

(c)および(d)のような硬質セラミックスが分散し
た合金は、前述のように0.2〜5.0%のCを含有するβ相
チタンを要きし、その中に硬質セラミックス粉を投入し
撹拌して凝固させることによって得られる。この場合、
部材の表層部だけを溶融させ、ここにセラミックス粉を
いれて、必要な表層部だけを(c)または(d)の組織
とすることもできる。硬質セラミックスとしては、前記
のW2C、NiC、TiNのほか、WC、Cr3C2、NbO、SiC、TiN、A
l2O3などの150μm以下の微粒粉末が好ましい。150μm
より粗粒であると合金の使用中にセラミックス粒子が表
面から剥離、脱落しやすく耐摩耗性向上の硬化が小さく
なる。硬質セラミックスの分散量も、化になると合金の
延性を損なうから、20体積%までんとすべきである。
Alloys in which hard ceramics are dispersed as in (c) and (d) require β-phase titanium containing 0.2 to 5.0% of C as described above, into which hard ceramic powder is charged and stirred. Obtained by coagulation. in this case,
Only the surface layer of the member is melted, and ceramic powder is added thereto, so that only the required surface layer has the structure of (c) or (d). The hard ceramic, said W 2 C, NiC, other TiN, WC, Cr 3 C 2 , NbO, SiC, TiN, A
Fine powder of 150 μm or less such as l 2 O 3 is preferred. 150 μm
The coarser the particles, the more likely the ceramic particles are peeled off and dropped off from the surface during use of the alloy, and the hardening of the wear resistance is reduced. The dispersion amount of the hard ceramics should also be up to 20% by volume, because when it is changed, the ductility of the alloy is impaired.

(d)の合金は、上記のようにして硬質セラミックスを
分散させた合金を製造した後、350〜550℃で時効処理に
よって微細なα相を析出させて製造する。
The alloy (d) is manufactured by manufacturing an alloy in which hard ceramics are dispersed as described above, and then precipitating a fine α phase by aging at 350 to 550 ° C.

本発明の合金は、白金族元素、あるいは更にNi、Coを
含有することによってきわめて優れた耐食性をもつと同
時に、β相素地に100Hv以上の硬度をもつ炭化チタン、
或いは、更に硬質セラミックスや微細α相の粒子が分散
しているために、耐摩耗性も高り。従って、腐食と摩耗
が同時に進行するような使用環境でも十分な耐久性を発
揮する。
The alloy of the present invention has extremely excellent corrosion resistance by containing a platinum group element, or furthermore, Ni and Co, and at the same time, titanium carbide having a hardness of 100 Hv or more in the β phase matrix,
Or, since the hard ceramics and fine α phase particles are further dispersed, the abrasion resistance is high. Therefore, sufficient durability is exhibited even in a use environment in which corrosion and wear progress simultaneously.

本発明合金は、含有成分を調整することにより比重を
5以下に保つことが可能で、計量で比強度が高いという
チタン合金本来の性質を維持できる。また、1000℃程度
の加熱で容易に熱間加工を行うことができるから各種の
部品に成形することが容易である。
The alloy of the present invention can maintain the specific gravity at 5 or less by adjusting the contained components, and can maintain the inherent properties of the titanium alloy, which is high in specific strength when measured. Further, since hot working can be easily performed by heating at about 1000 ° C., it is easy to mold into various parts.

部品の所定部分だけを本発明合金で構成する場合は、
前記のように溶射などの手段で部品表層部に本発明合金
を形成させればよい。また、本発明の合金を他のチタン
合金部品の表面にTIG溶接で接合して使用することもで
きる。
When only a predetermined part of the part is made of the alloy of the present invention,
As described above, the alloy of the present invention may be formed on the surface layer of the component by means such as thermal spraying. Further, the alloy of the present invention can be used by being joined to the surface of another titanium alloy part by TIG welding.

(実施例) 第1表に示す組成の合金をボタン溶解で溶製し、20×
50×100(mm)のインゴットとした。使用した原料は、
スポンジチタン、スポンジジルコニウム、電解錫、Al−
V母合金、Al−Mo母合金、純Al、およびPd、Ru、Ni、Co
の準金属、ならびにW2C、Cr3C2、NbC、TiNの各粉末(粒
度80〜150μm)である。
(Example) An alloy having the composition shown in Table 1 was melted by button melting, and was
An ingot of 50 × 100 (mm) was obtained. The raw materials used are
Sponge titanium, sponge zirconium, electrolytic tin, Al-
V master alloy, Al-Mo master alloy, pure Al, and Pd, Ru, Ni, Co
And powders of W 2 C, Cr 3 C 2 , NbC, and TiN (particle size: 80 to 150 μm).

上記のインゴットを1050℃に化徹してから3パスの熱
間圧延を行って10mm圧の板にした。このとき割れ等の欠
陥発生状況を調査した。
The above ingot was heated to 1050 ° C., and then hot-rolled in three passes to form a plate having a pressure of 10 mm. At this time, the occurrence of defects such as cracks was investigated.

第1表に比較例として示す合金No.13〜18は白金族元
素を含まないもの、従来例として示すNo.19、20は既存
のβ型チタンである。なお、本発明合金のうち、No.6、
7、8、11、12と、比較例のNo16〜18は、熱間加工後に
450〜500℃×4〜20時間の時効処理を行ってα相を析出
させている。
Alloy Nos. 13 to 18 shown as comparative examples in Table 1 do not contain a platinum group element, and Nos. 19 and 20 shown as conventional examples are existing β-type titanium. Among the alloys of the present invention, No. 6,
Nos. 7, 8, 11, and 12 and Nos. 16 to 18 of the comparative examples are after hot working.
The α phase is precipitated by performing aging treatment at 450 to 500 ° C for 4 to 20 hours.

こうして得られた試料の常温での硬度(Hv)を測定
し、さらに直径10mm、長さ40mmの摺動摩耗試験片10×10
×15(mm)のエロージョン性試験片および10×20×20
(mm)の塩酸腐食試験片を採取しそれぞれの試験に供し
た。
The hardness (Hv) at room temperature of the sample thus obtained was measured, and a 10 × 10 sliding wear test piece having a diameter of 10 mm and a length of 40 mm was obtained.
× 15 (mm) erosion test specimen and 10 × 20 × 20
(Mm) hydrochloric acid corrosion test pieces were collected and subjected to each test.

また、X線解析用試験片も採取してディフラクトメー
ターによて相の固定を行った。
Further, a test piece for X-ray analysis was also collected, and the phase was fixed with a diffractometer.

摩耗試験は、第2図に示すピンオンディスク方式で行
った。試験条件は下記のとおりである。
The abrasion test was performed by a pin-on-disk method shown in FIG. The test conditions are as follows.

試験片の押圧荷重:2kg 試験片と相手材(ディスク)との摺動速度:62.8m/min 摺動距離:2.5×104m 相手材(ディスク):60kgf/mm2級高張力鋼 摩擦面の潤滑:なし 耐摩耗性の評価は試験片の重量減少量で行った。Pressing load of test piece: 2 kg Sliding speed between test piece and mating material (disk): 62.8 m / min Sliding distance: 2.5 × 10 4 m Mating material (disk): 60 kgf / mm Class 2 high-tensile steel Friction surface Lubrication: None The wear resistance was evaluated based on the weight loss of the test piece.

エロージョン試験は、第3図に示すジェット方式で実
施した。試験片はバフ研磨で鏡面仕上とし、次の条件で
試験した。
The erosion test was performed by the jet method shown in FIG. The test piece was mirror-finished by buffing and tested under the following conditions.

水噴射ノズル径:1.2mm 噴射水流速:370mMsec ノズル−試験片間距離:65mm 噴射角度:90℃ 噴射時間:600sec 耐エロージョン性の評価は、試験片に生じた痕跡の吹替
さを測定した行った。
Water jet nozzle diameter: 1.2mm Spray water flow rate: 370mMsec Nozzle-specimen distance: 65mm Spray angle: 90 ° C Spray time: 600sec .

塩酸腐食試験は、5重量%HCl沸騰溶液中に20hr浸漬
して腐食減量を測定しmm/年に換算して耐食性を評価し
た。
In the hydrochloric acid corrosion test, the steel sheet was immersed in a 5% by weight HCl boiling solution for 20 hours, the corrosion loss was measured, and the corrosion resistance was evaluated in terms of mm / year.

以上の試験結果を第2表にまとめて示す。 The test results are summarized in Table 2.

第2表に明らかなように、本発明合金は耐摺動摩耗
性、耐エロージョン性および耐塩酸腐食性の全てにおい
て優れている。比較例の合金は炭化チタン(或いは更に
α相、TiN)を含むことによって耐摺動摩耗性および耐
エロージョン性には選れるが、耐塩酸腐食性が劣る。従
って、エロージョンコロージョンが発生する環境での使
用には耐えられない。従来の実用合金はいずれの性質に
おいても本発明合金よりはるかに劣る。なお、本発明合
金は、熱間加工性においても従来のチタン合金と同等で
ある。
As is clear from Table 2, the alloy of the present invention is excellent in all of the sliding wear resistance, erosion resistance and hydrochloric acid corrosion resistance. Although the alloy of the comparative example contains titanium carbide (or further α phase, TiN), it can be selected for sliding wear resistance and erosion resistance, but is inferior in hydrochloric acid corrosion resistance. Therefore, it cannot be used in an environment where erosion corrosion occurs. Conventional practical alloys are far inferior in all properties to the alloys of the present invention. In addition, the alloy of the present invention is equivalent to a conventional titanium alloy also in hot workability.

第3表は、白金族元素とNi、Coの適正含有量を調べる
ために怒った試験結果の一部である。
Table 3 shows some of the test results that were angry at examining the proper contents of platinum group elements and Ni and Co.

ベースは第1表のNo.2と同じ6Al−4V合金とし、Ru、P
d、NiおよびCoの含有量を変えた以外は、No.2と同じ条
件で試験片を作製した。
The base is the same 6Al-4V alloy as No. 2 in Table 1, and Ru, P
Test pieces were prepared under the same conditions as in No. 2 except that the contents of d, Ni and Co were changed.

第3表から、Ru、PdおよびNi、Coの含有量が少なすぎ
るものは耐食性(耐塩酸腐食性)を劣ることが明らかで
ある。一方、Ru、Pdを多量に添加したものは耐食性は優
れるが、第2表のNo.2に較べれば耐食性の向上は飽和し
ているかがわかる。即ち、白金族元素の過剰な添加は材
料価格を上げるだけで好ましくない。CoおよびNiを過剰
に含有する合金は熱間加工性が悪く、これらの添加も適
正範囲内に抑える必要がある。
From Table 3, it is clear that those with too small contents of Ru, Pd, Ni and Co have poor corrosion resistance (hydrochloric acid corrosion resistance). On the other hand, those to which a large amount of Ru and Pd are added have excellent corrosion resistance, but it can be seen from the comparison of No. 2 in Table 2 that the improvement in corrosion resistance is saturated. That is, excessive addition of the platinum group element is not preferable because it increases the material price. Alloys containing excessive amounts of Co and Ni have poor hot workability, and their addition needs to be kept within an appropriate range.

(発明の効果) 実施例にも示したとおり、本発明のチタン合金は優れ
た耐食性とともにきわめて良好な耐摩耗性を有してい
る。従って、本発明合金は乾いた環境での使用は勿論、
湿った腐食性の環境下で摩耗を伴うような条件でも十分
に使用できる。この合金の用途としては、前述のタービ
ン翼、化学装置のインパラーやバルブ部材等のほか、自
動車の動弁、あるいは更に人工骨(関節)などにも使用
することができる。
(Effect of the Invention) As shown in the examples, the titanium alloy of the present invention has excellent corrosion resistance and extremely good wear resistance. Therefore, the alloy of the present invention can be used in a dry environment,
It can be used satisfactorily even in a condition that involves abrasion in a wet corrosive environment. The alloy can be used not only for the above-mentioned turbine blades, impellers and valve members of chemical devices, but also for valve trains of automobiles or artificial bones (joints).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明合金のミクロ組織を模式適に示す図で
ある。 第2図は、摺動摩耗試験の試験方法を説明する図であ
る。 第3図は、エロージョン試験の試験方法を説明する図で
ある。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the microstructure of the alloy of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a test method of a sliding wear test. FIG. 3 is a diagram illustrating a test method of an erosion test.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】白金族元素の一種以上を単独または合計で
0.005〜0.25重量%を含むβ相チタン素地に炭化チタン
が分散していることを特徴とする耐食性および耐摩耗性
に優れたタチン合金。
(1) one or more of platinum group elements alone or in total
Tatin alloy excellent in corrosion resistance and wear resistance, characterized in that titanium carbide is dispersed in a β-phase titanium base containing 0.005 to 0.25% by weight.
【請求項2】β相チタン素地が、白金族元素の外さらに
NiおよびCo1種または2種を単独または合計で0.1〜5.0
重量%含有することを特徴とする請求項(1)のチタン
合金。
2. The method according to claim 1, wherein the β-phase titanium base further comprises a platinum group element.
Ni and Co 1 or 2 types alone or in total 0.1 to 5.0
The titanium alloy according to claim 1, which is contained by weight%.
【請求項3】β相チタン素地に炭化チタンの外にさらに
α相が分散していることを特徴とする請求項(1)また
は(2)のチタン合金。
3. The titanium alloy according to claim 1, wherein the α phase is further dispersed in the β phase titanium base in addition to the titanium carbide.
【請求項4】β相チタン素地に炭化チタンの外にさらに
硬質セラミックスが分散していることを特徴とする請求
項(1)または(2)のチタン合金。
4. The titanium alloy according to claim 1, wherein a hard ceramic is further dispersed in the β-phase titanium base in addition to the titanium carbide.
【請求項5】β相チタン素地に炭化チタンの外にさらに
α相および硬質セラミックスが分散していることを特徴
とする請求項(1)または(2)のチタン合金。
5. The titanium alloy according to claim 1, wherein the α phase and the hard ceramic are further dispersed in the β phase titanium base in addition to the titanium carbide.
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