JP2640511B2 - Method for producing titanium alloy containing ruthenium and nickel - Google Patents
Method for producing titanium alloy containing ruthenium and nickelInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ni及びRuを含むチタン合金の製造方法に関
するものである。The present invention relates to a method for producing a titanium alloy containing Ni and Ru.
チタンは、耐食性が優れているため、耐食性材料とし
て様々な分野で広く使用されている。しかしながら塩酸
などの非酸化性水溶液中での耐食性は十分とはいえず、
また塩素イオンの存在する環境中では隙間腐食を生じる
ことがある。それらの対策として最近、純チタンやTi−
Ni合金等のチタン合金にRuを添加したチタン合金が開発
されている（特開昭62−70543号公報参照）。Titanium is widely used in various fields as a corrosion-resistant material because of its excellent corrosion resistance. However, corrosion resistance in non-oxidizing aqueous solutions such as hydrochloric acid is not sufficient,
Crevice corrosion may occur in an environment where chlorine ions are present. Recently, pure titanium and Ti-
A titanium alloy in which Ru is added to a titanium alloy such as a Ni alloy has been developed (see JP-A-62-70543).
一般に、チタン合金の溶解は、合金成分とスポンジチ
タンとを混合してブリケットを作製し、これを消耗電極
とした真空アーク溶解を用いている。Generally, for melting a titanium alloy, vacuum arc melting is used in which a briquette is prepared by mixing an alloy component and titanium sponge, and this is used as a consumable electrode.
しかしながら、上記合金の場合ブリケット作成時にお
いて、微細な粉末であるRuをスポンジチタンに直接添加
しようとすると、一部のRuがスポンジチタンの隙間から
こぼれてしまい、Ru添加量の調整が困難になるととも
に、高価なRuが無駄となり、経済的なロスがはなはだし
く、しかもこぼれたRuによってプレスや溶接機が汚染さ
れてしまうという問題があった。However, in the case of briquettes in the case of the above alloy, when Ru, which is a fine powder, is to be directly added to titanium sponge, part of Ru is spilled from a gap between titanium sponge, and it is difficult to adjust the amount of added Ru. At the same time, there is a problem that expensive Ru is wasted, economic loss is remarkable, and the spilled Ru contaminates the press and the welding machine.
これらを防ぐ方法としてRu粉末をチタン箔でできた箱
状の容器に封入して各ブリケットに数個ずつ添加する方
法も考えられている。しかし、この方法では微細な粉末
であるRuを容器内に密閉しているためアーク溶解時に融
点の高いRu（融点2334℃）は、チタンと反応する前にRu
間で焼結し、一部が未溶融のままインゴット中に残存し
てしまうという問題を生じる。As a method of preventing these, a method of enclosing Ru powder in a box-shaped container made of titanium foil and adding several pieces to each briquette has been considered. However, in this method, Ru, which is a fine powder, is sealed in a container, so that Ru having a high melting point (melting point: 2334 ° C.) during the arc melting is replaced by Ru before melting with titanium.
Sintering, and a problem arises that a part of the material remains unmelted in the ingot.
そのため現在ではTiとRuが反応しやすいようにRu粉末
に多量のTi粉末を混ぜあわせて容器に封入し、Ru単独で
の焼結を防止している。Therefore, at present, a large amount of Ti powder is mixed with Ru powder and sealed in a container so that Ti and Ru easily react with each other to prevent sintering of Ru alone.
上記の方法によってRuのロスもなく、しかも未溶融Ru
も発生しないインゴットを得ることができる。By the above method, there is no loss of Ru and unmelted Ru
Ingots that do not occur can be obtained.
しかし、この方法では高価なチタン粉末を大量に使用
することと、１本の電極に対して数百個もの箱を作成
し、粉末をいれる際に多量の労力を必要とすることから
インゴット製造時に多大な経済的負担が生じていた。However, in this method, a large amount of expensive titanium powder is used, and hundreds of boxes are made for one electrode. A great financial burden was incurred.
このように、Ruを含有したチタン合金を溶解する場
合、一般のチタン合金と比べて、多大な経済的負担を伴
うため、これを低減させる新しい溶解法が強く望まれて
いた。As described above, when a titanium alloy containing Ru is melted, a great economical burden is involved as compared with a general titanium alloy. Therefore, a new melting method for reducing this is strongly desired.
本発明者らは、研究の結果チタンにRuを添加する場
合、Ruを含有したNi−Ru母合金を用いることにより、上
記問題点が全て解決できることを見出した。The present inventors have found that as a result of research, when Ru is added to titanium, all of the above problems can be solved by using a Ni-Ru master alloy containing Ru.
本発明は上記知見に基いてなされたものであり、容易
に未溶融ルテニウムのないNi−Ru母合金を得ることがで
き、さらに均一で低コストのルテニウム及びニッケルを
含有するチタン合金の製造方法を提供することを目的と
している。The present invention has been made based on the above findings, a Ni-Ru master alloy without unmelted ruthenium can be easily obtained, and a uniform and low-cost method for producing a titanium alloy containing ruthenium and nickel. It is intended to provide.
本発明は上記目的を達成するために、ニッケル0.01wt
％以上、60wt％以下で、ルテニウム0.001wt％以上、5.0
wt％以下の合金元素を含むチタン合金の製造方法におい
て、予めルテニウム30wt％以下、残部ニッケル及び不可
避的不純物からなるNi−Ru母合金を作成し、該母合金を
チタンと混合させて溶解することを特徴としている。In order to achieve the above object, the present invention provides nickel 0.01 wt.
% Or more, 60 wt% or less, ruthenium 0.001 wt% or more, 5.0
In a method for producing a titanium alloy containing an alloy element of not more than wt%, a Ni-Ru master alloy consisting of ruthenium of not more than 30 wt%, a balance of nickel and unavoidable impurities is prepared in advance, and the master alloy is mixed with titanium and melted. It is characterized by.
第１図に示されるNi−Ruの状態図をみると、Ni−Ru合
金は比較的低温で溶解するものであり、しかもNiは高周
波溶解炉で容易に溶かすことができるため、均一に溶け
あったNi−Ru合金が作成できれば、それを母合金として
用いてRu含有チタン合金を容易に溶解製造することが可
能であると考えた。Looking at the phase diagram of Ni-Ru shown in Fig. 1, the Ni-Ru alloy is melted at a relatively low temperature, and Ni can be easily melted in a high frequency melting furnace, so that the Ni-Ru alloy is uniformly melted. It was thought that if a Ni-Ru alloy could be prepared, a Ru-containing titanium alloy could be easily melt-produced using it as a master alloy.
なお、母合金としてはTi−Ru系の組成も考えられる。 Note that a Ti-Ru-based composition may be used as the master alloy.
しかし、Ti−Ru系の場合は活性なTiを含むため溶解る
つぼからの汚染がはなはだしく、高コストの特殊な溶解
法をとらなければ健全なインゴットを得難い。それに対
して、Ni−Ru系では、NiもRuも活性な金属ではなく、高
周波溶解炉で容易に溶解できる。However, in the case of the Ti-Ru system, since active Ti is contained, contamination from the melting crucible is remarkable, and it is difficult to obtain a sound ingot unless a high-cost special melting method is employed. On the other hand, in the Ni-Ru system, neither Ni nor Ru is an active metal and can be easily melted in a high frequency melting furnace.
また、Ti−Ru系の場合は平衝状態図（第２図）からわ
かるように、液相線の下限は1550℃であるが、Ni−Ru系
の場合には第１図に示すように1550℃より低い温度でRu
含有量40wt％までも含む広い範囲のNi−Ru合金を溶解で
きることが予想できた。As can be seen from the equilibrium state diagram (FIG. 2) in the case of the Ti-Ru system, the lower limit of the liquidus is 1550 ° C., whereas in the case of the Ni-Ru system, as shown in FIG. Ru below 1550 ° C
It was expected that a wide range of Ni-Ru alloys including up to 40 wt% could be melted.
以上の理由から本発明者らは母合金の成分系としてNi
−Ru系を採用した。For the above reasons, the present inventors considered that Ni
-A Ru system was used.
次に、Ni−Ru母合金中のRu含有量の上限を30wt％とし
た理由は、Ru含有量が30wt％を越えると母合金インゴッ
ト中に未溶融Ruが発生するからである。未溶融Ruを含ん
だNi−Ru母合金を原料とし、真空アーク溶解でRu含有チ
タン合金インゴットを溶解製造した場合には未溶融Ruが
完全には溶けきらず、インゴット中に残存してしまう。
従ってNi−Ru母合金のRu含有量を30wt％以下と限定し
た。Next, the reason why the upper limit of the Ru content in the Ni—Ru master alloy is set to 30 wt% is that if the Ru content exceeds 30 wt%, unmelted Ru is generated in the master alloy ingot. When a Ru-containing titanium alloy ingot is melt-produced by vacuum arc melting using a Ni-Ru master alloy containing unmelted Ru as a raw material, unmelted Ru cannot be completely melted and remains in the ingot.
Therefore, the Ru content of the Ni-Ru master alloy is limited to 30 wt% or less.
次に、母合金を使用して製造されるRu含有チタン合金
のRuの下限を0.001wt％とした理由は、0.001wt％より低
い値では、添加するRuが極めて微量で従来の方法を用い
ても大きな経済的負担にならないため、本方法を採用す
るメリットがないからである。Next, the reason for setting the lower limit of Ru of the Ru-containing titanium alloy manufactured using the master alloy to 0.001 wt% is that if the value is lower than 0.001 wt%, the amount of Ru to be added is extremely small and the conventional method is used. This is because there is no merit of adopting this method because it does not impose a large economic burden.
また、Ruの上限を5.0wt％とした理由は、高価なRuを
これ以上添加したチタン合金は、経済的な面から、工業
的価値を失うからである。The reason why the upper limit of Ru is set to 5.0 wt% is that a titanium alloy to which more expensive Ru is added loses industrial value from an economical point of view.
一方、Niの下限の0.01wt％については、Ruとの混合比
及び母合金製造上の理由によって0.01wt％以上と限定し
た。On the other hand, the lower limit of 0.01 wt% of Ni is limited to 0.01 wt% or more due to the mixing ratio with Ru and the reason for the production of the master alloy.
また、Niの上限を60wt％とした理由は、これ以上Niを
添加すると、本来チタンのもつ耐食性を著しく損なうか
らである。Further, the reason why the upper limit of Ni is set to 60 wt% is that if Ni is further added, the corrosion resistance inherent in titanium is significantly impaired.
勿論、原料配合にあたって、母合金の添加だけでは不
足するNi量は、別途添加しても本発明の有効性の範囲内
であることはいうまでもなく、又Ni,Ru以外の添加元素
をさらに加える場合でも、本発明の有効性は失なわれな
い。Needless to say, the amount of Ni that is insufficient only by adding the mother alloy in the raw material blending is within the scope of the effectiveness of the present invention even if added separately, and additional elements other than Ni and Ru are further added. Even if added, the effectiveness of the present invention is not lost.
したがって、本発明にはNi,Ru以外の合金成分を含む
場合も当然包含されるものである。Therefore, the present invention naturally includes the case where alloy components other than Ni and Ru are included.
次に、本発明の有効性について実施例に基いて説明す
る。Next, the effectiveness of the present invention will be described based on examples.
まず、Ru含有量が5wt％,10wt％,15wt％,20wt％,30wt
％,35wt％,40wt％で溶解量で2kgとなるようにNiとRuを
混合し、真空高周波溶解炉でNc−Ru母合金を溶解した。First, Ru content is 5wt%, 10wt%, 15wt%, 20wt%, 30wt%
%, 35 wt%, and 40 wt%, Ni and Ru were mixed so that the melting amount was 2 kg, and the Nc-Ru master alloy was melted in a vacuum high-frequency melting furnace.
溶製したインゴットは切断後、頂部、中間部、底部の
横断面をエメリー研磨後、ダイヤモンド研磨で仕上げ、
光学顕微鏡を用い100倍の倍率で未溶融Ruの有無を確認
した。第３図の写真は、観察された未溶融Ruの一例をSE
M像で示したものであり、また第４図の写真は、その組
成像を示している。観察した範囲は3cm2であり、1cm2あ
たりの未溶融Ruの個数で評価した。After cutting the melted ingot, after emery polishing the top, middle and bottom cross sections, finish with diamond polishing,
Using an optical microscope, the presence or absence of unmelted Ru was confirmed at a magnification of 100 times. The photograph in Fig. 3 shows an example of the unmelted Ru observed.
This is shown by an M image, and the photograph in FIG. 4 shows the composition image. The observed range was 3 cm 2 , and the evaluation was based on the number of unmelted Ru per 1 cm 2 .
各供試材のNi−Ru合金の観察結果を第１表に示す。 Table 1 shows the observation results of the Ni-Ru alloy of each test material.
Ru含有量30wt％までは、未溶融Ruは全く確認されなか
ったが、Ru含有量が35wt％,40wt％では、未溶融Ruが特
に底部において多く観察され、Ru含有量の増加につれて
その個数が増加していった。Up to a Ru content of 30 wt%, no unmelted Ru was confirmed at all, but at a Ru content of 35 wt% and 40 wt%, a large amount of unmelted Ru was observed particularly at the bottom, and the number increased as the Ru content increased. It increased.
次に、第１表に示す各種組成のNi−Ru合金インゴット
を母合金としてTi−５％Ni−１％Ru合金の溶解を行なっ
た。ここで、Ni−Ru合金のみでは不足するNiについて
は、別にNiペレットで補い、スポンジチタンに、薄板に
冷延して切断したNi−Ru母合金チップ、Niペレットを所
定の組成になるように混合して合計10kgのブリケットを
作製して電極とし、この電極を真空アーク溶解によって
溶解しインゴットを得た。そしてこの溶解を１次溶解と
し、得られたインゴットを電極として、さらに上記と同
様な方法で、２次溶解を行った。 Next, using a Ni-Ru alloy ingot of various compositions shown in Table 1 as a mother alloy, a Ti-5% Ni-1% Ru alloy was melted. Here, Ni that is insufficient with the Ni-Ru alloy alone is supplemented with Ni pellets separately, and the sponge titanium, the Ni-Ru mother alloy chip cold rolled and cut into a thin plate, so that the Ni pellets have a predetermined composition. The mixture was mixed to produce a total of 10 kg of briquettes to form electrodes, which were melted by vacuum arc melting to obtain ingots. This dissolution was referred to as primary dissolution, and the obtained ingot was used as an electrode, and a secondary dissolution was performed in the same manner as described above.
溶製したインゴットは切断後、頂部、中間部、底部に
ついてNi−Ru母合金インゴットを調査した場合と同様な
方法で未溶融Ruの有無を調査した。その結果、未溶融Ru
のないRu含有量30wt％以下の母合金試料No.1〜No.6を用
いて溶解したインゴットには未溶融Ruは全く認められ
ず、歩留りよく所定の組成のTi−Ni−Ru合金が得られ
た。After cutting the melted ingot, the presence of unmelted Ru was examined in the same manner as when the Ni-Ru mother alloy ingot was examined at the top, middle, and bottom. As a result, unmelted Ru
Unmelted Ru was not observed at all in ingots melted using master alloy samples No. 1 to No. 6 with no Ru content of 30 wt% or less, and a Ti-Ni-Ru alloy with a predetermined composition was obtained with good yield. Was done.
これに対して、第２表に示すように試料No.9及びNo.1
0であるRu含有量35wt％,40wt％の母合金を使用した場合
にはともに未溶融Ruがインゴット中に残存していた。On the other hand, as shown in Table 2, samples No. 9 and No. 1
When a master alloy having a Ru content of 35% by weight and 40% by weight of 0 was used, unmelted Ru remained in the ingot.
以上の結果から母合金のRu含有量の上限を30wt％以下
とする必要があることが判った。From the above results, it was found that it was necessary to set the upper limit of the Ru content of the master alloy to 30 wt% or less.
以上のように本発明に係る製造方法によれば、未溶融
Ruのない健全なNi−Ru母合金を容易に得ることができ、
それを原料として均一なNi,Ru含有チタン合金インゴッ
トを製造することができる。しかも本方法は、従来法と
比較して作業性が著しく改善され、Ru及びNi含有チタン
合金の溶解コストを著しく低減させる効果がある。According to the production method according to the present invention as described above,
Ru-free sound Ni-Ru master alloy can be easily obtained,
Using it as a raw material, a uniform Ni, Ru-containing titanium alloy ingot can be manufactured. Moreover, the present method has the effect of significantly improving the workability as compared with the conventional method, and significantly reducing the melting cost of the Ru and Ni-containing titanium alloy.
第１図はNi−Ru系平衝状態図、第２図はTi−Ru系平衝状
態図、第３図は未溶融Ruの金属組織の電子顕微鏡写真、
第４図は第３図の未溶融Ruの結晶構造の電子顕微鏡写真
である。FIG. 1 is a Ni-Ru system equilibrium state diagram, FIG. 2 is a Ti-Ru system equilibrium state diagram, FIG. 3 is an electron micrograph of the metal structure of unmelted Ru,
FIG. 4 is an electron micrograph of the crystal structure of unmelted Ru in FIG.
Claims (1)
テニウム0.001wt％以上、5.0wt％以下の合金元素を含む
チタン合金の製造方法において、予めルテニウム30wt％
以下、残部ニッケル及び不可避的不純物からなるNi−Ru
母合金を作成し、次に該母合金をチタンと混合させて溶
解することを特徴とするチタン合金の製造方法。1. A method for producing a titanium alloy containing 0.01% by weight or more and 60% by weight or less of nickel and 0.001% by weight or more and 5.0% by weight or less of ruthenium.
Hereinafter, Ni-Ru consisting of nickel and unavoidable impurities
A method for producing a titanium alloy, comprising: preparing a master alloy; and then mixing and melting the master alloy with titanium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25899588A JP2640511B2 (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Method for producing titanium alloy containing ruthenium and nickel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25899588A JP2640511B2 (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Method for producing titanium alloy containing ruthenium and nickel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02107733A JPH02107733A (en) | 1990-04-19 |
| JP2640511B2 true JP2640511B2 (en) | 1997-08-13 |
Family
ID=17327891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25899588A Expired - Lifetime JP2640511B2 (en) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | Method for producing titanium alloy containing ruthenium and nickel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2640511B2 (en) |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP25899588A patent/JP2640511B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02107733A (en) | 1990-04-19 |
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