JP3061232B2 - 酸化皮膜をもつＴｉ−Ａｌ系合金部材 - Google Patents
酸化皮膜をもつＴｉ−Ａｌ系合金部材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性を有する酸化処
理皮膜を施したＴｉ−Ａｌ系合金部材に関する。
理皮膜を施したＴｉ−Ａｌ系合金部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｔｉ−Ａｌ二元系平衡状態図において、
常温における３５〜４２重量％Ａｌの組成域において、
金属間化合物ＴｉＡｌが存在し、この金属間化合物は比
重が約３．８と軽量で、かつ、１０７０Ｋまでの耐力が
４００ＭＰａ以上等の優れた力学的特性を持つため、軽
量耐熱構造材として、エンジンやタービン等への実用化
が期待されている。
常温における３５〜４２重量％Ａｌの組成域において、
金属間化合物ＴｉＡｌが存在し、この金属間化合物は比
重が約３．８と軽量で、かつ、１０７０Ｋまでの耐力が
４００ＭＰａ以上等の優れた力学的特性を持つため、軽
量耐熱構造材として、エンジンやタービン等への実用化
が期待されている。
【０００３】このＴｉＡｌ金属間化合物は、他の金属間
化合物と同様に、通常の金属や合金に比べて脆く、常温
延性に乏しく、そのため比較的延性の出やすいＴｉ寄り
のＴｉＡｌ＋Ｔｉ3Ａｌ相境界に近い組成の化合物を中
心に検討が続けられており、従ってＴｉ−Ａｌ系合金の
実用組成としては、化学量論組成である３６重量％Ａｌ
よりさらにＴｉリッチな化合物に、延性または耐酸化性
を改善するためＭｎ、Ｖ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ等の
第３元素が添加されたものである。
化合物と同様に、通常の金属や合金に比べて脆く、常温
延性に乏しく、そのため比較的延性の出やすいＴｉ寄り
のＴｉＡｌ＋Ｔｉ3Ａｌ相境界に近い組成の化合物を中
心に検討が続けられており、従ってＴｉ−Ａｌ系合金の
実用組成としては、化学量論組成である３６重量％Ａｌ
よりさらにＴｉリッチな化合物に、延性または耐酸化性
を改善するためＭｎ、Ｖ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ等の
第３元素が添加されたものである。
【０００４】ところで、これらＴｉ−Ａｌ系合金部材を
エンジンバルブやバルブステム等の動弁系部材として使
用しようとすると耐摩耗性の問題が出てくる。特開平３
−７５３８５号公報のＴｉＡｌ基合金製摺動部用部品の
発明においては、これらＴｉ−Ａｌ系合金をエンジンバ
ルブとして用いるには充分な耐摩耗性を具備しないこと
を指摘すると共に、Ｔｉ−Ａｌ合金部材の表面を、物理
的プロセスによる気相メッキまたはガス窒化等の処理に
よって、厚さ２〜１０μｍの窒化チタン層で被覆するこ
とにより、耐摩耗性が改善されることが開示されてい
る。
エンジンバルブやバルブステム等の動弁系部材として使
用しようとすると耐摩耗性の問題が出てくる。特開平３
−７５３８５号公報のＴｉＡｌ基合金製摺動部用部品の
発明においては、これらＴｉ−Ａｌ系合金をエンジンバ
ルブとして用いるには充分な耐摩耗性を具備しないこと
を指摘すると共に、Ｔｉ−Ａｌ合金部材の表面を、物理
的プロセスによる気相メッキまたはガス窒化等の処理に
よって、厚さ２〜１０μｍの窒化チタン層で被覆するこ
とにより、耐摩耗性が改善されることが開示されてい
る。
【０００５】その外に、Ｔｉ−Ａｌ系部材に酸化被膜を
形成する発明としては、特開平２−２９４４５８号公報
の発明があり、この発明では低圧酸素分圧下でＴｉを酸
化させずにＡｌだけを選択的に酸化させＡｌ2Ｏ3被膜を
形成して、Ｔｉ−Ａｌ系合金部材の酸化性を向上させた
ものであって、耐摩耗性の向上を目的とするものではな
い。
形成する発明としては、特開平２−２９４４５８号公報
の発明があり、この発明では低圧酸素分圧下でＴｉを酸
化させずにＡｌだけを選択的に酸化させＡｌ2Ｏ3被膜を
形成して、Ｔｉ−Ａｌ系合金部材の酸化性を向上させた
ものであって、耐摩耗性の向上を目的とするものではな
い。
【０００６】また、特開平３−７５３８５号公報のＴｉ
−Ａｌ系合金機械摺動部品の発明では、部品の表面にガ
スプラズマまたはＰＶＤで、モリブデン、コバルト、窒
化チタン、炭化チタン、酸化アルミニウム被覆するもの
であって、設備費が高くコスト高となる。
−Ａｌ系合金機械摺動部品の発明では、部品の表面にガ
スプラズマまたはＰＶＤで、モリブデン、コバルト、窒
化チタン、炭化チタン、酸化アルミニウム被覆するもの
であって、設備費が高くコスト高となる。
【０００７】しかしながら、Ｔｉ−Ａｌ系合金部材をガ
ス窒化法により窒化処理する場合は、鋼等の窒化処理と
異なり、７００℃以下の低温では窒化層が形成されず、
それ以上の温度に加熱する必要がある。また、大気中で
窒化処理を行うため、ＴｉＡｌの酸化が生じ、良好な窒
化層が形成出来ない。
ス窒化法により窒化処理する場合は、鋼等の窒化処理と
異なり、７００℃以下の低温では窒化層が形成されず、
それ以上の温度に加熱する必要がある。また、大気中で
窒化処理を行うため、ＴｉＡｌの酸化が生じ、良好な窒
化層が形成出来ない。
【０００８】その上、ＴｉＡｌ合金部材の窒化処理皮膜
は０．５〜２μｍ程度の厚さであり、またＮもＴｉＮま
たはＴｉ2Ｎ等の窒化物として存在するため、窒化処理
皮膜の最表面から深さ方向のＮの分布を特定することは
行われておらず、どのような特性の窒化処理皮膜が良好
な耐摩耗性を発揮するのか全く不明であった。
は０．５〜２μｍ程度の厚さであり、またＮもＴｉＮま
たはＴｉ2Ｎ等の窒化物として存在するため、窒化処理
皮膜の最表面から深さ方向のＮの分布を特定することは
行われておらず、どのような特性の窒化処理皮膜が良好
な耐摩耗性を発揮するのか全く不明であった。
【０００９】発明者等は先ず窒化処理皮膜のＮ量を特定
する方法について検討を開始した。その結果、薄膜Ｘ線
回折を用いれば表面の情報が豊富に得られることを突き
止めた。さらに、回折角度をいろいろと変えてみて研究
を進めた結果、同一材料でも回折角度が１度のものが、
ＴｉＮおよびＴｉ2ＡｌＮのピークが高く出ることが判
明した。
する方法について検討を開始した。その結果、薄膜Ｘ線
回折を用いれば表面の情報が豊富に得られることを突き
止めた。さらに、回折角度をいろいろと変えてみて研究
を進めた結果、同一材料でも回折角度が１度のものが、
ＴｉＮおよびＴｉ2ＡｌＮのピークが高く出ることが判
明した。
【００１０】そこで、ＣｕＫα線を用いた入射角１度の
薄膜Ｘ線回折で得られる各化合物の強度ピークの高さに
より、窒化処理皮膜のＮ量を特定することを着想し、Ｔ
ｉＮおよびＴｉ2ＡｌＮのピークの高さの合計とＴｉＡ
ｌおよびＴｉ3Ａｌのピークの高さの合計の比率と耐摩
耗性の関係について研究を進め、この比率が一定値以上
になると優れた耐摩耗性の得られることを新たに知見し
て、先に特願平４−６２４５０において、窒化処理皮膜
を持つＴｉ−Ａｌ部材の発明を出願した。
薄膜Ｘ線回折で得られる各化合物の強度ピークの高さに
より、窒化処理皮膜のＮ量を特定することを着想し、Ｔ
ｉＮおよびＴｉ2ＡｌＮのピークの高さの合計とＴｉＡ
ｌおよびＴｉ3Ａｌのピークの高さの合計の比率と耐摩
耗性の関係について研究を進め、この比率が一定値以上
になると優れた耐摩耗性の得られることを新たに知見し
て、先に特願平４−６２４５０において、窒化処理皮膜
を持つＴｉ−Ａｌ部材の発明を出願した。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｔｉ−
Ａｌの窒化処理で生成されるＴｉＮ、Ｔｉ2ＡｌＮは高
温（例えば７００℃以上と言われている。）の環境では
不安定であり、分解しやすいと言われている。一方、Ｔ
ｉ−Ａｌの酸化物は高温でも安定であると言われてい
る。
Ａｌの窒化処理で生成されるＴｉＮ、Ｔｉ2ＡｌＮは高
温（例えば７００℃以上と言われている。）の環境では
不安定であり、分解しやすいと言われている。一方、Ｔ
ｉ−Ａｌの酸化物は高温でも安定であると言われてい
る。
【００１２】そこで、本発明ではＴｉ−Ａｌ系合金部材
の酸化処理皮膜について研究を重ね、酸化処理皮膜の最
表面から深さ方向のＯの分布を特定することにより、良
好な酸化皮膜をもつＴｉ−Ａｌ合金部材を提供すること
を目的とする。
の酸化処理皮膜について研究を重ね、酸化処理皮膜の最
表面から深さ方向のＯの分布を特定することにより、良
好な酸化皮膜をもつＴｉ−Ａｌ合金部材を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】発明者等は先ず酸化処理
皮膜のＯ量を特定する方法について検討を開始した。そ
の結果、薄膜Ｘ線回折を用いれば表面の情報が豊富に得
られることを突き止めた。さらに、回折角度をいろいろ
と変えてみて研究を進めた結果、同一材料でも回折角度
が１度のものが、Ｔｉ０2およびＡｌ2０3のピークが高
く出ることが判明した。
皮膜のＯ量を特定する方法について検討を開始した。そ
の結果、薄膜Ｘ線回折を用いれば表面の情報が豊富に得
られることを突き止めた。さらに、回折角度をいろいろ
と変えてみて研究を進めた結果、同一材料でも回折角度
が１度のものが、Ｔｉ０2およびＡｌ2０3のピークが高
く出ることが判明した。
【００１４】そこで、ＣｕＫα線を用いた入射角１度の
薄膜Ｘ線回折で得られる各化合物の強度ピークの高さに
より、酸化処理皮膜のＯ量を特定することを着想し、Ｔ
ｉ０ 2およびＡｌ2Ｏ3のピークの高さの合計とＴｉＡｌ
およびＴｉ3Ａｌのピークの高さの合計の比率と耐摩耗
性の関係について研究を進め、この比率が一定値以上に
なると優れた耐摩耗性の得られることを新たに知見して
本発明を完成した。
薄膜Ｘ線回折で得られる各化合物の強度ピークの高さに
より、酸化処理皮膜のＯ量を特定することを着想し、Ｔ
ｉ０ 2およびＡｌ2Ｏ3のピークの高さの合計とＴｉＡｌ
およびＴｉ3Ａｌのピークの高さの合計の比率と耐摩耗
性の関係について研究を進め、この比率が一定値以上に
なると優れた耐摩耗性の得られることを新たに知見して
本発明を完成した。
【００１５】本発明の酸化処理皮膜を持つＴｉ−Ａｌ系
合金部材は、ＣｕＫα線を用いた入射角１度の薄膜Ｘ線
解析で得られる各化合物の強度ピークの高さが次の式を
満たす関係にあるような酸化処理被膜を持つことを特徴
とするＴｉ−Ａｌ系合金部材であることを要旨とする。 ＴｉＯ2〔（１１０）面＋（１０１）面＋（２１１）面〕＋Ａｌ2Ｏ3 〔（０１２）面＋（１０４）面＋（１１３）面＋（１１６）面〕・・（１） ＴｉＡｌ〔（１１１）面＋（２００）面〕＋Ｔｉ3Ａｌ〔（００２）面＋ （２０１）面〕・・・（２） （１）／（２）＞０．１５・・・（３）
合金部材は、ＣｕＫα線を用いた入射角１度の薄膜Ｘ線
解析で得られる各化合物の強度ピークの高さが次の式を
満たす関係にあるような酸化処理被膜を持つことを特徴
とするＴｉ−Ａｌ系合金部材であることを要旨とする。 ＴｉＯ2〔（１１０）面＋（１０１）面＋（２１１）面〕＋Ａｌ2Ｏ3 〔（０１２）面＋（１０４）面＋（１１３）面＋（１１６）面〕・・（１） ＴｉＡｌ〔（１１１）面＋（２００）面〕＋Ｔｉ3Ａｌ〔（００２）面＋ （２０１）面〕・・・（２） （１）／（２）＞０．１５・・・（３）
【００１６】なお、前記式において，ＡＢ〔（ａｂ
ｃ）〕は化合物ＡＢの（ａｂｃ）面のＸ線回折強度ピー
ク高さの値である。前記式では各化合物の各々の指定さ
れた面でのＸ線回折強度ピーク高さの値より計算され
る。
ｃ）〕は化合物ＡＢの（ａｂｃ）面のＸ線回折強度ピー
ク高さの値である。前記式では各化合物の各々の指定さ
れた面でのＸ線回折強度ピーク高さの値より計算され
る。
【００１７】なお、表面のＸ線回折測定条件は、Ｃｕ管
球を用い、ＣｕＫα線のＸ線、電流３００ｍＡ、電圧５
０ＫＶ、入射角１°とした時の薄膜Ｘ線回折である。
球を用い、ＣｕＫα線のＸ線、電流３００ｍＡ、電圧５
０ＫＶ、入射角１°とした時の薄膜Ｘ線回折である。
【００１８】本発明のＴｉ−Ａｌ系合金部材の酸化処理
皮膜は、酸化処理における温度、圧力等の条件によって
特定されるものではないが、代表的にはＴｉ−Ａｌ系合
金部材の表面を脱脂、洗浄した後、常圧または１×１０
-3Ｔｏｒｒ以上の真空度で、９００℃以上、（５００＋
２５×Ａｌ重量％）℃以下の温度条件で酸素ガスを導入
し酸化処理することにより得られる。
皮膜は、酸化処理における温度、圧力等の条件によって
特定されるものではないが、代表的にはＴｉ−Ａｌ系合
金部材の表面を脱脂、洗浄した後、常圧または１×１０
-3Ｔｏｒｒ以上の真空度で、９００℃以上、（５００＋
２５×Ａｌ重量％）℃以下の温度条件で酸素ガスを導入
し酸化処理することにより得られる。
【００１９】本発明の対象となるＴｉ−Ａｌ系合金部材
は、Ｔｉ3Ａｌ（α2相）とＴｉＡｌ（γ相）の両相を含
んだ金属間化合物を中心とする。Ｔｉ−ＡｌにＭｎ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ等を第３元素として添加した
材料にも有効である。Ｔｉ−ＡｌのＡｌ量としては３０
〜３７重量％である。これ以外の組成では延性が低いた
め実用に適しない。
は、Ｔｉ3Ａｌ（α2相）とＴｉＡｌ（γ相）の両相を含
んだ金属間化合物を中心とする。Ｔｉ−ＡｌにＭｎ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ等を第３元素として添加した
材料にも有効である。Ｔｉ−ＡｌのＡｌ量としては３０
〜３７重量％である。これ以外の組成では延性が低いた
め実用に適しない。
【００２０】Ｔｉ−Ａｌ系合金部材の脱脂および洗浄は
従来から公知の手法により行うことができる。例えば脱
脂であればアルカリ脱脂、電解脱脂、溶剤脱脂等を用い
ることができる。また、洗浄後の水分・有機溶剤が残留
すると、これらが高温でＴｉＡｌ母材と反応してしまう
ので、真空で余熱をかけ、これら成分を表面から除去し
てから、所定の温度まで昇温することが望ましい。
従来から公知の手法により行うことができる。例えば脱
脂であればアルカリ脱脂、電解脱脂、溶剤脱脂等を用い
ることができる。また、洗浄後の水分・有機溶剤が残留
すると、これらが高温でＴｉＡｌ母材と反応してしまう
ので、真空で余熱をかけ、これら成分を表面から除去し
てから、所定の温度まで昇温することが望ましい。
【００２１】
【作用】ＣｕＫα線を用いた入射角１度の薄膜Ｘ線回折
では、表面近傍の情報が増幅して得られる。（１）／
（２）式の値は膜厚、深さ方向のＯの分布、Ｔｉき酸化
物であるＴｉＯ2、Ａｌの酸化物であるＡｌ2Ｏ3との量
比などが加味された値である。本発明の酸化処理皮膜を
形成したＴｉＡｌ部材は、この値を０．１５以上とした
ので、耐摩耗性を著しく向上することができた。
では、表面近傍の情報が増幅して得られる。（１）／
（２）式の値は膜厚、深さ方向のＯの分布、Ｔｉき酸化
物であるＴｉＯ2、Ａｌの酸化物であるＡｌ2Ｏ3との量
比などが加味された値である。本発明の酸化処理皮膜を
形成したＴｉＡｌ部材は、この値を０．１５以上とした
ので、耐摩耗性を著しく向上することができた。
【００２２】本発明において酸化処理皮膜の深さ方向の
Ｏ分布および酸化物の量費を特定するために（１）／
（２）式の値を用い、その値を０．１５以上としたの
は、０．１５未満では充分な耐摩耗性の向上が得られな
いからである。なお、（１）式および（２）式におい
て、格子面を特定したのは、特定した格子面において、
強度ピークが明瞭に現れ、識別が容易であるからであ
る。
Ｏ分布および酸化物の量費を特定するために（１）／
（２）式の値を用い、その値を０．１５以上としたの
は、０．１５未満では充分な耐摩耗性の向上が得られな
いからである。なお、（１）式および（２）式におい
て、格子面を特定したのは、特定した格子面において、
強度ピークが明瞭に現れ、識別が容易であるからであ
る。
【００２３】本発明のＴｉ−Ａｌ系部材に酸化処理をす
るに先立ち、Ｔｉ−Ａｌ系部材を脱脂、洗浄する工程に
より、部材表面から水分や有機質が除去されるので、真
空引き後加熱して酸素ガスを導入して酸化処理を施して
も、ＴｉＡｌが水分や有機質と反応することが防止され
良質の酸化層が形成される。
るに先立ち、Ｔｉ−Ａｌ系部材を脱脂、洗浄する工程に
より、部材表面から水分や有機質が除去されるので、真
空引き後加熱して酸素ガスを導入して酸化処理を施して
も、ＴｉＡｌが水分や有機質と反応することが防止され
良質の酸化層が形成される。
【００２４】酸化処理温度を９００℃以上とすることに
より、Ｔｉ−Ａｌ系部材の表面に酸化層が形成される
が、Ｔｉ−Ａｌ部材のＡｌ含有量に応じて（５００＋２
５×Ａｌ重量％）℃以下に上限を規制することにより、
組織が変化し材料強度が低下することがない。
より、Ｔｉ−Ａｌ系部材の表面に酸化層が形成される
が、Ｔｉ−Ａｌ部材のＡｌ含有量に応じて（５００＋２
５×Ａｌ重量％）℃以下に上限を規制することにより、
組織が変化し材料強度が低下することがない。
【００２５】また、酸化処理温度が９００℃未満である
場合は、酸化層の形成が難しく、９００℃以上の温度で
は材料強度の低下が生じるため酸化処理温度を９００℃
以上（５００＋２５×Ａｌ重量％）℃以下とするのが望
ましい。
場合は、酸化層の形成が難しく、９００℃以上の温度で
は材料強度の低下が生じるため酸化処理温度を９００℃
以上（５００＋２５×Ａｌ重量％）℃以下とするのが望
ましい。
【００２６】
【実施例】本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明
し、本発明の効果を明らかにする。 （実施例１）表１に示すＡｌ含有量のＴｉ−Ａｌ系部材
からなる試験片を用意し、脱脂・洗浄した後、真空加熱
炉に入れ保持した。次いで表１に示す各温度に加熱し、
表１に示すガス圧の酸素ガスを真空加熱炉に導入し、表
１に示す時間の酸化処理を行った。Ｃｕ管球を用いＣｕ
Ｋα線のＸ線を使用し、電流３００ｍＡ、電圧５０Ｖ
で、図２に示す入射角を１度として、酸化処理皮膜の薄
膜Ｘ線回折を求め、各化合物のピーク高さから（１）式
および（２）式の値を求め、さらに（３）式を計算し
て、表１に併せて示した。なお、図５は表１の実施例４
のＸ線チャート図である。
し、本発明の効果を明らかにする。 （実施例１）表１に示すＡｌ含有量のＴｉ−Ａｌ系部材
からなる試験片を用意し、脱脂・洗浄した後、真空加熱
炉に入れ保持した。次いで表１に示す各温度に加熱し、
表１に示すガス圧の酸素ガスを真空加熱炉に導入し、表
１に示す時間の酸化処理を行った。Ｃｕ管球を用いＣｕ
Ｋα線のＸ線を使用し、電流３００ｍＡ、電圧５０Ｖ
で、図２に示す入射角を１度として、酸化処理皮膜の薄
膜Ｘ線回折を求め、各化合物のピーク高さから（１）式
および（２）式の値を求め、さらに（３）式を計算し
て、表１に併せて示した。なお、図５は表１の実施例４
のＸ線チャート図である。
【００２７】
【表１】
【００２８】これら試験片について酸化処理後にＬＦＷ
摩耗試験を行った。この摩耗試験は、図３に示すよう
に、外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、幅１０ｍｍの鋳鉄
（ＪＩＳＦＣ２０）製の円筒試験片を相手材とし、試験
片を接触させ接触部に常温の潤滑油を供給しつつ、回転
数５ｒｐｍ、相手材への押圧力６０ｋｇｆで３０分間摩
耗試験を行うものである。得られた結果は表１にまとめ
て示した。また、（３）式の値と摩耗深さ（μｍ）との
関係を示す線図をＴｉ−３３．５重量％Ａｌについて図
１に示した。
摩耗試験を行った。この摩耗試験は、図３に示すよう
に、外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、幅１０ｍｍの鋳鉄
（ＪＩＳＦＣ２０）製の円筒試験片を相手材とし、試験
片を接触させ接触部に常温の潤滑油を供給しつつ、回転
数５ｒｐｍ、相手材への押圧力６０ｋｇｆで３０分間摩
耗試験を行うものである。得られた結果は表１にまとめ
て示した。また、（３）式の値と摩耗深さ（μｍ）との
関係を示す線図をＴｉ−３３．５重量％Ａｌについて図
１に示した。
【００２９】表１に示したように、比較例１は無処理で
酸化層が形成されなかったために、また比較例２は酸化
処理時間が短く酸化層が形成されなかったために、また
比較例３は酸化層の厚さが薄く、（３）式の値が０．１
５以下であったために、耐摩耗性に劣り、いずれも摩耗
量は１５７μｍ、１５２．５μｍまたは５９．６μｍで
あった。
酸化層が形成されなかったために、また比較例２は酸化
処理時間が短く酸化層が形成されなかったために、また
比較例３は酸化層の厚さが薄く、（３）式の値が０．１
５以下であったために、耐摩耗性に劣り、いずれも摩耗
量は１５７μｍ、１５２．５μｍまたは５９．６μｍで
あった。
【００３０】これに対して本発明の実施例１〜４は
（３）式の値が０．１５以上である酸化層が形成されて
おり、摩耗量は０．５〜４．３μｍ程度であり、本発明
方法によれば、耐摩耗性に優れたＴｉＡｌ合金部材が得
られることが確認された。また、図１に示したように、
（３）式の値が０．１５において、摩耗深さが急激に低
下することが判明した。
（３）式の値が０．１５以上である酸化層が形成されて
おり、摩耗量は０．５〜４．３μｍ程度であり、本発明
方法によれば、耐摩耗性に優れたＴｉＡｌ合金部材が得
られることが確認された。また、図１に示したように、
（３）式の値が０．１５において、摩耗深さが急激に低
下することが判明した。
【００３１】（実施例２）表１の比較例１および実施例
４に示すＡｌ含有量のＴｉＡｌ合金から図４に示すよう
なエンジンバルブを製造し、脱脂・洗浄した後、真空加
熱炉に入れ１×１０-3Ｔｏｒｒの真空中に保持した。次
いで表１に示す酸化処理条件でエンジンバルブの軸部お
よび軸端部に酸化処理を施し、比較例１および実施例４
と同じ表面状態となるようにした。
４に示すＡｌ含有量のＴｉＡｌ合金から図４に示すよう
なエンジンバルブを製造し、脱脂・洗浄した後、真空加
熱炉に入れ１×１０-3Ｔｏｒｒの真空中に保持した。次
いで表１に示す酸化処理条件でエンジンバルブの軸部お
よび軸端部に酸化処理を施し、比較例１および実施例４
と同じ表面状態となるようにした。
【００３２】酸化処理後のエンジンバルブをエンジンに
組み付け耐摩耗性を評価した。使用したエンジンは排気
量２０００ｃｃ、１気筒４バルブで４気筒の構成になっ
ているもので、試験条件はモータリングにて５０００ｒ
ｐｍで１００時間行いバルブの軸端部と軸部の摩耗量を
測定した。なお、軸端部の摩耗量はエンジンバルブの長
さを測定し、軸部の摩耗量はエンジンバルブの軸部の直
径を測定した。得られた結果は表２にまとめて示した。
組み付け耐摩耗性を評価した。使用したエンジンは排気
量２０００ｃｃ、１気筒４バルブで４気筒の構成になっ
ているもので、試験条件はモータリングにて５０００ｒ
ｐｍで１００時間行いバルブの軸端部と軸部の摩耗量を
測定した。なお、軸端部の摩耗量はエンジンバルブの長
さを測定し、軸部の摩耗量はエンジンバルブの軸部の直
径を測定した。得られた結果は表２にまとめて示した。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２に示したように、無処理であった比較
例１は、激しく摩耗し、軸端部摩耗量で１．４５ｍｍ、
軸部摩耗量で０．１６ｍｍであった。これに対して本発
明の実施例５は、軸端部摩耗および軸部摩耗が０であっ
て、本発明のＴｉＡｌ部材は耐摩耗性に優れていること
が確認された。
例１は、激しく摩耗し、軸端部摩耗量で１．４５ｍｍ、
軸部摩耗量で０．１６ｍｍであった。これに対して本発
明の実施例５は、軸端部摩耗および軸部摩耗が０であっ
て、本発明のＴｉＡｌ部材は耐摩耗性に優れていること
が確認された。
【００３５】
【発明の効果】本発明の酸化処理皮膜を持つＴｉ−Ａｌ
系合金部材は以上詳述したように、酸化処理皮膜の膜厚
およびＯの分布を、ＣｕＫα線を用いた入射角１度の薄
膜Ｘ線回折で得られる酸化物であるＴｉＯ2とＡｌ2Ｏ3
との特定面での強度ピーク高さと母材であるＴｉＡｌと
Ｔｉ3Ａｌの特定面での強度ピーク高さの比で特定する
と共に、Ｔｉ−Ａｌ系合金部材の表面を脱脂、洗浄した
後、酸素ガスを導入し酸化処理することにより、この比
の値を０．１５以上としたので、Ｔｉ−Ａｌ系合金部材
の耐摩耗性を著しく向上することができた。
系合金部材は以上詳述したように、酸化処理皮膜の膜厚
およびＯの分布を、ＣｕＫα線を用いた入射角１度の薄
膜Ｘ線回折で得られる酸化物であるＴｉＯ2とＡｌ2Ｏ3
との特定面での強度ピーク高さと母材であるＴｉＡｌと
Ｔｉ3Ａｌの特定面での強度ピーク高さの比で特定する
と共に、Ｔｉ−Ａｌ系合金部材の表面を脱脂、洗浄した
後、酸素ガスを導入し酸化処理することにより、この比
の値を０．１５以上としたので、Ｔｉ−Ａｌ系合金部材
の耐摩耗性を著しく向上することができた。
【図１】（３）式の値と摩耗量との関係を示す線図であ
る。
る。
【図２】薄膜Ｘ線回折のＸ線入射角度を説明する模式図
である。
である。
【図３】耐摩耗試験片および相手材の側面図である。
【図４】耐摩耗性試験に供したエンジンバルブの側面図
である。
である。
【図５】本発明の実施例のＸ線チャート図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＣｕＫα線を用いた入射角１度の薄膜Ｘ
線回折で得られる各化合物の強度ピークの高さが次の式
を満たす関係にあるような酸化処理被膜を持つことを特
徴とするＴｉ−Ａｌ系合金部材。 ＴｉＯ2〔（１１０）面＋（１０１）面＋（２１１）面〕＋Ａｌ2Ｏ3 〔（０１２）面＋（１０４）面＋（１１３）面＋（１１６）面〕・・（１） ＴｉＡｌ〔（１１１）面＋（２００）面〕＋Ｔｉ3Ａｌ〔（００２）面＋ （２０１）面〕・・・（２） （１）／（２）＞０．１５・・・（３）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196484A JP3061232B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 酸化皮膜をもつＴｉ−Ａｌ系合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196484A JP3061232B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 酸化皮膜をもつＴｉ−Ａｌ系合金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0754124A JPH0754124A (ja) | 1995-02-28 |
| JP3061232B2 true JP3061232B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=16358555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5196484A Expired - Fee Related JP3061232B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 酸化皮膜をもつＴｉ−Ａｌ系合金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3061232B2 (ja) |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP5196484A patent/JP3061232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754124A (ja) | 1995-02-28 |
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