JP2947099B2 - チタン薄板の成形方法 - Google Patents
チタン薄板の成形方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、チタンまたはチタン
合金薄板（以下、チタン薄板と総称する）の成形および
表面硬化方法に関するものである。
合金薄板（以下、チタン薄板と総称する）の成形および
表面硬化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】チタン薄板は、軽量でしかも強度が高
く、耐食性に優れている特性を有しているが、これを摺
動部材等に使用した場合には、摩耗および焼付きが生じ
やすい問題を有している。
く、耐食性に優れている特性を有しているが、これを摺
動部材等に使用した場合には、摩耗および焼付きが生じ
やすい問題を有している。
【０００３】上述した問題を解決するために、従来か
ら、チタン薄板に対し表面硬化処理を施して、その表面
に硬化層を形成することにより、表面硬度を高め、耐摩
耗性および耐焼付き性を向上させることが行われてい
る。このような、チタン薄板に対する表面硬化処理手段
として、次のような方法が知られている。 (1) ＰＶＤ(Physical Vapor Deposition) 法やＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition)法のような乾式メッキ法
（例えば特公平2-9104号に開示されているTiN コーティ
ング法）。 (2) 湿式メッキ法。 (3) 例えば特開昭61-69956号に開示されている、窒素ガ
スによる窒化処理法。 (4) 例えば特開平5-9703号に開示されている、C02 ガス
を使用した硬化処理法（以下、先行技術という) 。
ら、チタン薄板に対し表面硬化処理を施して、その表面
に硬化層を形成することにより、表面硬度を高め、耐摩
耗性および耐焼付き性を向上させることが行われてい
る。このような、チタン薄板に対する表面硬化処理手段
として、次のような方法が知られている。 (1) ＰＶＤ(Physical Vapor Deposition) 法やＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition)法のような乾式メッキ法
（例えば特公平2-9104号に開示されているTiN コーティ
ング法）。 (2) 湿式メッキ法。 (3) 例えば特開昭61-69956号に開示されている、窒素ガ
スによる窒化処理法。 (4) 例えば特開平5-9703号に開示されている、C02 ガス
を使用した硬化処理法（以下、先行技術という) 。
【０００４】一方、チタン薄板に対する成形加工は、一
般の金属薄板の成形加工と同じように、プレス成形、冷
間または熱間での鍛造成形、または、主として超塑性成
形で用いられるアルゴンガス等によるガス圧成形等によ
って行われている。
般の金属薄板の成形加工と同じように、プレス成形、冷
間または熱間での鍛造成形、または、主として超塑性成
形で用いられるアルゴンガス等によるガス圧成形等によ
って行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】優れた耐摩耗性および
耐焼付き性が要求されている機械部品等の材料としてチ
タン薄板を使用する場合には、上述した観点から、先
ず、チタン薄板に対し成形加工を施し、次いで、表面硬
化処理を施さなければならない。
耐焼付き性が要求されている機械部品等の材料としてチ
タン薄板を使用する場合には、上述した観点から、先
ず、チタン薄板に対し成形加工を施し、次いで、表面硬
化処理を施さなければならない。
【０００６】しかしながら、上述したように、チタン薄
板に対し成形加工を施し、しかる後に表面硬化処理を施
すことは、処理が２工程になるために、製品価格の上昇
が避けられない。更に、成形された製品表面の硬化層を
均一に形成するためには、成形加工されたチタン薄板の
成形体に対し、その表面硬化処理前の表面肌を均一にす
るための酸洗やショットブラスト等の前処理を施すこと
が不可欠であるが、成形体の形状が複雑な場合には、上
記前処理が困難であるために、表面硬化処理後の硬化層
が不均一になる問題が生ずる。
板に対し成形加工を施し、しかる後に表面硬化処理を施
すことは、処理が２工程になるために、製品価格の上昇
が避けられない。更に、成形された製品表面の硬化層を
均一に形成するためには、成形加工されたチタン薄板の
成形体に対し、その表面硬化処理前の表面肌を均一にす
るための酸洗やショットブラスト等の前処理を施すこと
が不可欠であるが、成形体の形状が複雑な場合には、上
記前処理が困難であるために、表面硬化処理後の硬化層
が不均一になる問題が生ずる。
【０００７】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、チタン薄板に対する成形加工処理および表面
硬化処理を１工程によって行うことができ、しかも、チ
タン薄板成形体の表面に均一な硬化層を形成することが
できるチタン薄板の成形方法を提供することにある。
を解決し、チタン薄板に対する成形加工処理および表面
硬化処理を１工程によって行うことができ、しかも、チ
タン薄板成形体の表面に均一な硬化層を形成することが
できるチタン薄板の成形方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
目的を達成する手段について鋭意研究を重ねた結果、チ
タン薄板に対し、C02 ガスを含有する成形ガスを使用し
てガス圧成形を施せば、チタン薄板を所定形状に成形す
ることができると同時に、チタン薄板表面でのC02 ガス
の還元作用により生ずる酸素および炭素の固溶硬化能に
よって、チタン薄板の表面に硬化層が形成され、しか
も、形成された硬化層は、先行技術のように、単に C02
ガスを使用して硬化処理を施した場合よりも、優れてい
ることを知見した。
目的を達成する手段について鋭意研究を重ねた結果、チ
タン薄板に対し、C02 ガスを含有する成形ガスを使用し
てガス圧成形を施せば、チタン薄板を所定形状に成形す
ることができると同時に、チタン薄板表面でのC02 ガス
の還元作用により生ずる酸素および炭素の固溶硬化能に
よって、チタン薄板の表面に硬化層が形成され、しか
も、形成された硬化層は、先行技術のように、単に C02
ガスを使用して硬化処理を施した場合よりも、優れてい
ることを知見した。
【０００９】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のであって、請求項１に記載の発明は、１/20 以上の濃
度の C02ガスと、残部が不活性ガスおよび窒素ガスのう
ちの何れか１つのガスまたは両者の混合ガスからなる成
形ガスを使用し、チタン薄板を、真空または減圧状態と
した一方の側即ち背圧側と、前記成形ガスにより所定の
圧力状態とした他方の側即ち加圧側との圧力差によっ
て、所定形状に成形すると同時に、前記チタン薄板の前
記加圧側表面に硬化層を形成することに特徴を有するも
のである。また、請求項２に記載の発明は、チタン薄板
の前記加圧側および前記背圧側の両側に所定の圧力差が
生ずるように前記成形ガスを満たし、前記成形ガスの前
記圧力差によって、前記チタン薄板を所定形状に成形す
ると同時に、前記チタン薄板の加圧側および背圧側両表
面に硬化層を形成することに特徴を有するものである。
のであって、請求項１に記載の発明は、１/20 以上の濃
度の C02ガスと、残部が不活性ガスおよび窒素ガスのう
ちの何れか１つのガスまたは両者の混合ガスからなる成
形ガスを使用し、チタン薄板を、真空または減圧状態と
した一方の側即ち背圧側と、前記成形ガスにより所定の
圧力状態とした他方の側即ち加圧側との圧力差によっ
て、所定形状に成形すると同時に、前記チタン薄板の前
記加圧側表面に硬化層を形成することに特徴を有するも
のである。また、請求項２に記載の発明は、チタン薄板
の前記加圧側および前記背圧側の両側に所定の圧力差が
生ずるように前記成形ガスを満たし、前記成形ガスの前
記圧力差によって、前記チタン薄板を所定形状に成形す
ると同時に、前記チタン薄板の加圧側および背圧側両表
面に硬化層を形成することに特徴を有するものである。
【００１０】
【作用】この発明の方法においては、成形ガスとしてC0
2 ガスを含有するガスを使用し、チタン薄板に対してガ
ス圧成形が施される。その結果、成形ガス中の C02ガス
は、ガス圧成形時にチタン薄板の表面において還元され
て、酸素源および炭素源として作用する。還元された酸
素および炭素の固溶度は、チタン薄板のα相およびβ相
の何れに対しても十分に高く、従って、顕著な固溶硬化
能を示す。
2 ガスを含有するガスを使用し、チタン薄板に対してガ
ス圧成形が施される。その結果、成形ガス中の C02ガス
は、ガス圧成形時にチタン薄板の表面において還元され
て、酸素源および炭素源として作用する。還元された酸
素および炭素の固溶度は、チタン薄板のα相およびβ相
の何れに対しても十分に高く、従って、顕著な固溶硬化
能を示す。
【００１１】更に、チタン薄板にガス圧成形による歪み
エネルギーが加わって、酸素および炭素の拡散が活性化
する結果、表面硬化処理手段として、先行技術のよう
に、チタン薄板に対し、単に C02ガスにより処理を施し
た場合に比べて、チタン薄板に対し、酸素および炭素
を、より深く拡散させることができる。従って、先行技
術のような、C02 ガスを使用した表面硬化処理法に比べ
て、チタン薄板の表面に一段と優れた深い硬化層を形成
することができる。
エネルギーが加わって、酸素および炭素の拡散が活性化
する結果、表面硬化処理手段として、先行技術のよう
に、チタン薄板に対し、単に C02ガスにより処理を施し
た場合に比べて、チタン薄板に対し、酸素および炭素
を、より深く拡散させることができる。従って、先行技
術のような、C02 ガスを使用した表面硬化処理法に比べ
て、チタン薄板の表面に一段と優れた深い硬化層を形成
することができる。
【００１２】ガス圧成形に使用する成形ガスは、１/20
以上の濃度の C02ガスと、残部が不活性ガスおよび窒素
ガスのうちの何れか１つのガスまたは両者の混合ガスか
らなるガスであることが必要である。成形ガス中の C02
ガス濃度が1/20未満では、上述した酸素および炭素の固
溶硬化能が十分に発揮されず、チタン薄板の表面に所望
の硬化層を形成することができない。なお、成形ガス中
の C02ガス濃度は、1/2 以下であることが好ましい。成
形ガス中の C02ガス濃度が1/2 を超えて大になると、チ
タン薄板の表面が過剰に酸化される結果、成形体の表面
粗さが増大し、疲労強度の低下が生ずるおそれがある。
以上の濃度の C02ガスと、残部が不活性ガスおよび窒素
ガスのうちの何れか１つのガスまたは両者の混合ガスか
らなるガスであることが必要である。成形ガス中の C02
ガス濃度が1/20未満では、上述した酸素および炭素の固
溶硬化能が十分に発揮されず、チタン薄板の表面に所望
の硬化層を形成することができない。なお、成形ガス中
の C02ガス濃度は、1/2 以下であることが好ましい。成
形ガス中の C02ガス濃度が1/2 を超えて大になると、チ
タン薄板の表面が過剰に酸化される結果、成形体の表面
粗さが増大し、疲労強度の低下が生ずるおそれがある。
【００１３】ガス圧成形時に、C02 ガスによる反応を活
発に行わせるために、被成形体であるチタン薄板は、70
0 ℃以上の温度に加熱されていることが望ましい。チタ
ン薄板の温度が 700℃未満では、ガス圧成形および C02
ガスによる還元反応を十分に行わせることが困難にな
る。なお、チタン薄板の加熱温度は、1100℃以下である
ことが好ましい。チタン薄板の加熱温度が1100℃を超え
ると、成形時にチタン薄板が過剰に酸化し、且つ、結晶
粒が成長し過ぎて、製品の表面粗さが増大するおそれが
ある。超塑性を利用した成形の場合には、チタン薄板の
β変態点（Ｔβ）未満の温度で成形することが好まし
い。
発に行わせるために、被成形体であるチタン薄板は、70
0 ℃以上の温度に加熱されていることが望ましい。チタ
ン薄板の温度が 700℃未満では、ガス圧成形および C02
ガスによる還元反応を十分に行わせることが困難にな
る。なお、チタン薄板の加熱温度は、1100℃以下である
ことが好ましい。チタン薄板の加熱温度が1100℃を超え
ると、成形時にチタン薄板が過剰に酸化し、且つ、結晶
粒が成長し過ぎて、製品の表面粗さが増大するおそれが
ある。超塑性を利用した成形の場合には、チタン薄板の
β変態点（Ｔβ）未満の温度で成形することが好まし
い。
【００１４】図２は、この発明方法によりチタン薄板を
成形するための装置の一例を示す概略説明図である。図
２に示すように、成形室１内は、その中に水平方向に配
置された、例えば半球状の金型４によって、上部室２お
よび下部室３の２室に区画されており、上部室２にはガ
ス供給管2aおよびガス排出管2bが取り付けられ、下部室
３にはガス供給管3aおよびガス排出管3bが取り付けられ
ていて、上部室２内および下部室３内にそれぞれ別個に
成形ガスを供給しまた排出し得るようになっている。
成形するための装置の一例を示す概略説明図である。図
２に示すように、成形室１内は、その中に水平方向に配
置された、例えば半球状の金型４によって、上部室２お
よび下部室３の２室に区画されており、上部室２にはガ
ス供給管2aおよびガス排出管2bが取り付けられ、下部室
３にはガス供給管3aおよびガス排出管3bが取り付けられ
ていて、上部室２内および下部室３内にそれぞれ別個に
成形ガスを供給しまた排出し得るようになっている。
【００１５】上述した半球状の金型４上に成形すべきチ
タン薄板５を載置し、上部室２および下部室３内に、ガ
ス供給管2a，3aを通して、１/20 以上の濃度の C02ガス
と、残部が不活性ガスおよび窒素ガスのうちの何れか１
つのガスまたは両者の混合ガスからなる成形ガスを供給
する。成形ガスは、上部室２内のガス圧力が下部室３内
のガス圧力よりも大になるように供給し、これによっ
て、チタン薄板５の加圧側5aと背圧側5bとの間に圧力差
を生ぜさせる。その結果、金型４上のチタン薄板５は、
上記ガスの圧力差によって、金型４の形状に成形される
と同時に、成形ガス中の C02ガスによって、その加圧側
5aおよび背圧側5bの両表面に硬化層が形成される。
タン薄板５を載置し、上部室２および下部室３内に、ガ
ス供給管2a，3aを通して、１/20 以上の濃度の C02ガス
と、残部が不活性ガスおよび窒素ガスのうちの何れか１
つのガスまたは両者の混合ガスからなる成形ガスを供給
する。成形ガスは、上部室２内のガス圧力が下部室３内
のガス圧力よりも大になるように供給し、これによっ
て、チタン薄板５の加圧側5aと背圧側5bとの間に圧力差
を生ぜさせる。その結果、金型４上のチタン薄板５は、
上記ガスの圧力差によって、金型４の形状に成形される
と同時に、成形ガス中の C02ガスによって、その加圧側
5aおよび背圧側5bの両表面に硬化層が形成される。
【００１６】また、金型４によって区画された下部室３
内を真空または減圧状態に保ち、上部室２内のみに上記
成形ガスを供給してもよい。この方法によれば、チタン
薄板５の、成形ガスにより所定圧力状態に保たれた加圧
側5aと、真空または減圧状態に保たれた背圧側5bとの間
の圧力差によって、チタン薄板５は、金型４の形状に成
形されると同時に、成形ガス中の C02ガスによって、そ
の加圧側5aの表面に硬化層が形成される。
内を真空または減圧状態に保ち、上部室２内のみに上記
成形ガスを供給してもよい。この方法によれば、チタン
薄板５の、成形ガスにより所定圧力状態に保たれた加圧
側5aと、真空または減圧状態に保たれた背圧側5bとの間
の圧力差によって、チタン薄板５は、金型４の形状に成
形されると同時に、成形ガス中の C02ガスによって、そ
の加圧側5aの表面に硬化層が形成される。
【００１７】
【実施例】次に、この発明を、実施例により比較例と共
に説明する。 〔実施例１〕図２に示した装置を使用し、この発明の方
法に従ってチタン薄板を成形した。成形室１内を、上部
室２と下部室３とに区画する金型４として、直径75mm、
深さ25mmの半球状の金型を使用し、上部室２および下部
室３内に供給する成形ガスとして、C02 ガスとArガスと
が所定割合で混合されたガスを使用した。
に説明する。 〔実施例１〕図２に示した装置を使用し、この発明の方
法に従ってチタン薄板を成形した。成形室１内を、上部
室２と下部室３とに区画する金型４として、直径75mm、
深さ25mmの半球状の金型を使用し、上部室２および下部
室３内に供給する成形ガスとして、C02 ガスとArガスと
が所定割合で混合されたガスを使用した。
【００１８】成形すべきチタン薄板として、板厚１mm、
表面粗さ(Ra) 0.2μm であって、代表組成がTi-4.5wt.%
Al-3wt.%V-2wt.%Fe-2wt.%Mo-0.08wt.%O である、表１に
示す化学成分組成のα＋β型チタン合金薄板を使用し
た。
表面粗さ(Ra) 0.2μm であって、代表組成がTi-4.5wt.%
Al-3wt.%V-2wt.%Fe-2wt.%Mo-0.08wt.%O である、表１に
示す化学成分組成のα＋β型チタン合金薄板を使用し
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】成形室１内の金型４上に、675 〜925 ℃の
温度に加熱された上記成分組成のチタン合金薄板５を載
置し、この発明の範囲内の C02ガス濃度を有する成形ガ
スを上部室２および下部室３内に供給し、上部室２内の
圧力を９気圧にそして下部室３内の圧力を１気圧に調整
して、チタン合金薄板５をガス圧成形し、その表面に硬
化層が形成された図３に示す形状の本発明の供試体５’
（以下、本発明供試体という）No. １〜12を調製した。
なお、各本発明供試体のガス圧成形時間は、少なくとも
30分とした。本発明供試体No. １〜12の化学成分組成、
ガス圧成形時のC02ガス濃度および加熱温度を表２に示
す。
温度に加熱された上記成分組成のチタン合金薄板５を載
置し、この発明の範囲内の C02ガス濃度を有する成形ガ
スを上部室２および下部室３内に供給し、上部室２内の
圧力を９気圧にそして下部室３内の圧力を１気圧に調整
して、チタン合金薄板５をガス圧成形し、その表面に硬
化層が形成された図３に示す形状の本発明の供試体５’
（以下、本発明供試体という）No. １〜12を調製した。
なお、各本発明供試体のガス圧成形時間は、少なくとも
30分とした。本発明供試体No. １〜12の化学成分組成、
ガス圧成形時のC02ガス濃度および加熱温度を表２に示
す。
【００２１】
【表２】
【００２２】比較のために、 C02ガス濃度が本発明の範
囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧成形を行っ
た比較用の供試体（以下、比較用供試体という）No.
１、および、ガス圧成形を行わず単に C02ガスを含有す
るガスによって表面硬化処理のみを施した比較用供試体
No. ２を調製した結果を表２に併せて示す。なお、比較
用供試体No. １のガス圧成形時間は少なくとも30分とし
た。
囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧成形を行っ
た比較用の供試体（以下、比較用供試体という）No.
１、および、ガス圧成形を行わず単に C02ガスを含有す
るガスによって表面硬化処理のみを施した比較用供試体
No. ２を調製した結果を表２に併せて示す。なお、比較
用供試体No. １のガス圧成形時間は少なくとも30分とし
た。
【００２３】本発明供試体および比較用供試体の各々に
対して、図３に示した供試体５’におけるＡ，Ｂ，Ｃ３
点の表面硬度および硬化深さ、ならびに、平均表面粗さ
を下記により測定した。 表面硬度 ：背圧側表層下10μm でのビッカース硬
度。 硬化深さ ：ビッカース硬度400 以上が得られる背圧
側表面からの深さ。 平均表面粗さ：加圧側表面のRa値。
対して、図３に示した供試体５’におけるＡ，Ｂ，Ｃ３
点の表面硬度および硬化深さ、ならびに、平均表面粗さ
を下記により測定した。 表面硬度 ：背圧側表層下10μm でのビッカース硬
度。 硬化深さ ：ビッカース硬度400 以上が得られる背圧
側表面からの深さ。 平均表面粗さ：加圧側表面のRa値。
【００２４】上記により測定された結果に基づき、下記
基準によって合否を判定した。 ◎印：硬化深さが40μm 以上であって、且つ、表面硬度
が700 以上の場合、 ○印：硬化深さが40μm 以上の場合、 ×印：硬化深さが40μm 未満の場合。
基準によって合否を判定した。 ◎印：硬化深さが40μm 以上であって、且つ、表面硬度
が700 以上の場合、 ○印：硬化深さが40μm 以上の場合、 ×印：硬化深さが40μm 未満の場合。
【００２５】表２から明らかなように、 C02ガス濃度が
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. １の表面硬度は低く、そ
の硬化深さも浅かった。ガス圧成形を行わず単に C02ガ
スを含有するガスによって表面硬化処理のみを施した比
較用供試体No. ２の硬化深さは極めて浅かった。これに
対して、本発明供試体No. １〜12の表面硬度は高く、そ
して、その硬化深さも深かった。
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. １の表面硬度は低く、そ
の硬化深さも浅かった。ガス圧成形を行わず単に C02ガ
スを含有するガスによって表面硬化処理のみを施した比
較用供試体No. ２の硬化深さは極めて浅かった。これに
対して、本発明供試体No. １〜12の表面硬度は高く、そ
して、その硬化深さも深かった。
【００２６】図１は、本発明供試体No. ４と、ガス圧成
形を行わず単に C02ガスを含有するガスによって表面硬
化処理のみを施した比較用供試体No. ２との、背圧側表
面からの深さとビッカース硬度との関係即ち表層硬度分
布を示すグラフであって、白丸印は本発明供試体No. ４
を、そして、黒丸印比較用供試体No. ２を示す。図１か
ら、本発明供試体No. ４の表層硬度分布は、比較用供試
体No. ２に比べて優れていることが明らかである。
形を行わず単に C02ガスを含有するガスによって表面硬
化処理のみを施した比較用供試体No. ２との、背圧側表
面からの深さとビッカース硬度との関係即ち表層硬度分
布を示すグラフであって、白丸印は本発明供試体No. ４
を、そして、黒丸印比較用供試体No. ２を示す。図１か
ら、本発明供試体No. ４の表層硬度分布は、比較用供試
体No. ２に比べて優れていることが明らかである。
【００２７】〔実施例２〕成形すべきチタン薄板とし
て、板厚１mm、表面粗さ(Ra) 0.2μm であって、代表組
成がTi-6wt.%Al-4wt.%V からなるα＋β型チタン合金を
使用したほかは、実施例１と同じ条件により、表３に示
す本発明供試体No.13 〜25、および、比較用供試体No.
３，４を調製した。
て、板厚１mm、表面粗さ(Ra) 0.2μm であって、代表組
成がTi-6wt.%Al-4wt.%V からなるα＋β型チタン合金を
使用したほかは、実施例１と同じ条件により、表３に示
す本発明供試体No.13 〜25、および、比較用供試体No.
３，４を調製した。
【００２８】
【表３】
【００２９】本発明供試体No.13 〜25、および、比較用
供試体No. ３，４の各々に対し、実施例１と同様の方法
により、その表面硬度および硬化深さ、ならびに、平均
表面粗さを測定し、その結果を表３に併せて示した。
供試体No. ３，４の各々に対し、実施例１と同様の方法
により、その表面硬度および硬化深さ、ならびに、平均
表面粗さを測定し、その結果を表３に併せて示した。
【００３０】表３から明らかなように、 C02ガス濃度が
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. ３、ガス圧成形を行わず
単にC02ガスを含有するガスによって表面硬化処理のみ
を施した比較用供試体No. ４の表面硬化深さは、何れも
浅かった。これに対して、本発明供試体No.13 〜25の表
面硬度は高く、そして、その硬化深さも深かった。
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. ３、ガス圧成形を行わず
単にC02ガスを含有するガスによって表面硬化処理のみ
を施した比較用供試体No. ４の表面硬化深さは、何れも
浅かった。これに対して、本発明供試体No.13 〜25の表
面硬度は高く、そして、その硬化深さも深かった。
【００３１】〔実施例３〕成形すべきチタン薄板とし
て、板厚１mm、表面粗さ(Ra) 0.1μm である純チタン
（JIS 2 種) を使用し、硬化深さの評価を、ビッカース
硬度250 以上が得られる背圧側表面からの深さとしたほ
かは、実施例１と同じ条件により、表４に示す本発明供
試体No.26 〜37、および、比較用供試体No. ５, ６を調
製した。
て、板厚１mm、表面粗さ(Ra) 0.1μm である純チタン
（JIS 2 種) を使用し、硬化深さの評価を、ビッカース
硬度250 以上が得られる背圧側表面からの深さとしたほ
かは、実施例１と同じ条件により、表４に示す本発明供
試体No.26 〜37、および、比較用供試体No. ５, ６を調
製した。
【００３２】
【表４】
【００３３】本発明供試体No.26 〜37、および、比較用
供試体No. ５, ６の各々に対し、実施例１と同様の方法
により、その表面硬度および硬化深さを測定し、その結
果を表４に併せて示した。
供試体No. ５, ６の各々に対し、実施例１と同様の方法
により、その表面硬度および硬化深さを測定し、その結
果を表４に併せて示した。
【００３４】表４から明らかなように、 C02ガス濃度が
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. ５は硬化深さが浅く、そ
して、ガス圧成形を行わず単に C02ガスを含有するガス
によって表面硬化処理のみを施した比較用供試体No. ６
の表面硬化深さは浅かった。これに対して、本発明供試
体No.26 〜37の表面硬度は高く、そして、その硬化深さ
も深かった。
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. ５は硬化深さが浅く、そ
して、ガス圧成形を行わず単に C02ガスを含有するガス
によって表面硬化処理のみを施した比較用供試体No. ６
の表面硬化深さは浅かった。これに対して、本発明供試
体No.26 〜37の表面硬度は高く、そして、その硬化深さ
も深かった。
【００３５】〔実施例４〕C02 ガスと残部がアルゴンガ
スおよび窒素ガスとが１：１の割合の混合ガスからなる
成形ガスを、上部室２内に供給して、上部室２内の圧力
を８気圧に加圧し、一方、下部室３内を排気して、１×
10-6気圧に減圧することにより、表１に示す化学成分組
成のチタン合金薄板５をガス圧成形したほかは、実施例
１と同じ条件によって、表５に示す本発明供試体No.38
〜49および比較用供試体No. ７〜８を調製した。
スおよび窒素ガスとが１：１の割合の混合ガスからなる
成形ガスを、上部室２内に供給して、上部室２内の圧力
を８気圧に加圧し、一方、下部室３内を排気して、１×
10-6気圧に減圧することにより、表１に示す化学成分組
成のチタン合金薄板５をガス圧成形したほかは、実施例
１と同じ条件によって、表５に示す本発明供試体No.38
〜49および比較用供試体No. ７〜８を調製した。
【００３６】
【表５】
【００３７】本発明供試体および比較用供試体の各々に
対して、図３に示した供試体５’におけるＡ，Ｂ，Ｃ３
点の表面硬度および硬化深さ、ならびに、平均表面粗さ
を下記により測定し、その測定結果に基づき、実施例１
について述べたと同様の方法により合否を判定した。そ
の結果を表５に併せて示す。 表面硬度 ：加圧側表層下10μm でのビッカース硬
度。 硬化深さ ：ビッカース硬度400 以上が得られる加圧
側表面からの深さ。 平均表面粗さ：加圧側表面のRa値。
対して、図３に示した供試体５’におけるＡ，Ｂ，Ｃ３
点の表面硬度および硬化深さ、ならびに、平均表面粗さ
を下記により測定し、その測定結果に基づき、実施例１
について述べたと同様の方法により合否を判定した。そ
の結果を表５に併せて示す。 表面硬度 ：加圧側表層下10μm でのビッカース硬
度。 硬化深さ ：ビッカース硬度400 以上が得られる加圧
側表面からの深さ。 平均表面粗さ：加圧側表面のRa値。
【００３８】表５から明らかなように、C02 ガス濃度が
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. ７、ガス圧成形を行わず
単にC02 ガスを含有するガスによって表面硬化処理のみ
を施した比較用供試体No. ８の表面硬化深さは、何れも
浅かった。これに対して、本発明供試体No.38 〜49の表
面硬度は高く、そして、その硬化深さも深かった。
本発明の範囲を外れて少ない成形ガスを使用してガス圧
成形を行った比較用供試体No. ７、ガス圧成形を行わず
単にC02 ガスを含有するガスによって表面硬化処理のみ
を施した比較用供試体No. ８の表面硬化深さは、何れも
浅かった。これに対して、本発明供試体No.38 〜49の表
面硬度は高く、そして、その硬化深さも深かった。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
チタン薄板に対する成形加工処理および表面硬化処理を
１工程によって行うことができ、しかも、チタン薄板成
形体の表面に深い硬化層を形成することができる工業上
有用な効果がもたらされる。
チタン薄板に対する成形加工処理および表面硬化処理を
１工程によって行うことができ、しかも、チタン薄板成
形体の表面に深い硬化層を形成することができる工業上
有用な効果がもたらされる。
【図１】本発明供試体と比較用供試体との表層硬度分布
の一例を示すグラフである。
の一例を示すグラフである。
【図２】この発明方法によりチタン薄板を成形するため
の装置の一例を示す概略説明図である。
の装置の一例を示す概略説明図である。
【図３】成形されたチタン薄板の一例を示す縦断面図で
ある。
ある。
１ 成形室、 ２ 上部室、 ３ 下部室、 ４ 金型、 ５ チタン薄板、 ５’チタン薄板成形体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 皆川 邦典 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−104970（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−97676（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−90541（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−295515（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−328734（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−328854（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 8/16 B21D 26/02 C21D 1/06
Claims (2)
- 【請求項１】 １/20 以上の濃度の C02ガスと、残部が
不活性ガスおよび窒素ガスのうちの何れか１つのガスま
たは両者の混合ガスからなる成形ガスを使用し、チタン
薄板を、真空または減圧状態とした一方の側即ち背圧側
と、前記成形ガスにより所定の圧力状態とした他方の側
即ち加圧側との圧力差によって、所定形状に成形すると
同時に、前記チタン薄板の前記加圧側表面に硬化層を形
成することを特徴とする、チタン薄板の成形方法。 - 【請求項２】 前記チタン薄板の前記加圧側および前記
背圧側の両側に所定の圧力差が生ずるように前記成形ガ
スを満たし、前記成形ガスの前記圧力差によって、前記
チタン薄板を所定形状に成形すると同時に、前記チタン
薄板の前記加圧側および前記背圧側両表面に硬化層を形
成する、請求項１記載のチタン薄板の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6302857A JP2947099B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | チタン薄板の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6302857A JP2947099B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | チタン薄板の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08134625A JPH08134625A (ja) | 1996-05-28 |
| JP2947099B2 true JP2947099B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=17913936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6302857A Expired - Fee Related JP2947099B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | チタン薄板の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947099B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6655268B2 (en) * | 2001-10-31 | 2003-12-02 | The Boeing Company | Compact hot press |
| EP2392422B1 (en) | 2009-01-22 | 2013-08-21 | IHI Corporation | Method of manufacturing member for reinforcing front edge of fan blade |
| EP2390023B1 (en) * | 2009-01-22 | 2013-08-21 | IHI Corporation | Method of manufacturing member for reinforcing front edge of fan blade |
| JP6886239B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2021-06-16 | 株式会社Ｎｂｃメッシュテック | 粉体付着抑制チタン部材 |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP6302857A patent/JP2947099B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08134625A (ja) | 1996-05-28 |
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