JP3536531B2 - ＴｉＡｌ系合金部品及びその製造方法 - Google Patents
ＴｉＡｌ系合金部品及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，高温耐酸化性に優れたＴｉＡｌ
系合金部品及びその製造方法に関する。
系合金部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】ＴｉＡｌ系金属間化合物は，Ｔｉ単体より
も軽量で，高温強度が非常に高いという優れた特性を有
する。そのため，ＴｉＡｌ系金属間化合物を主体とする
ＴｉＡｌ系合金部品は，ジェットエンジン部品，自動車
用エンジンのターボチャージャー部品等の軽量，高強度
が要求される部品への応用が期待されている。しかしな
がら，ＴｉＡｌ系金属間化合物は，８００℃以上の高温
において耐酸化性が急激に劣化するという問題を有す
る。
も軽量で，高温強度が非常に高いという優れた特性を有
する。そのため，ＴｉＡｌ系金属間化合物を主体とする
ＴｉＡｌ系合金部品は，ジェットエンジン部品，自動車
用エンジンのターボチャージャー部品等の軽量，高強度
が要求される部品への応用が期待されている。しかしな
がら，ＴｉＡｌ系金属間化合物は，８００℃以上の高温
において耐酸化性が急激に劣化するという問題を有す
る。
【０００３】この高温耐酸化性の劣化の原因は，高温下
においてはＴｉの表面への拡散が激しくなるからである
と考えられる。即ち，ＴｉＡｌ系金属間化合物は，大気
中において８００℃以上で急激に酸化が進み，ＴｉＯ2
が優先的に成長する。その結果，ＴｉＡｌ金属間化合物
からなる母材表面には，最表面からＴｉＯ2 層，Ａｌ2
Ｏ3 層，ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 層という３層からなる酸
化スケールが形成される。
においてはＴｉの表面への拡散が激しくなるからである
と考えられる。即ち，ＴｉＡｌ系金属間化合物は，大気
中において８００℃以上で急激に酸化が進み，ＴｉＯ2
が優先的に成長する。その結果，ＴｉＡｌ金属間化合物
からなる母材表面には，最表面からＴｉＯ2 層，Ａｌ2
Ｏ3 層，ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 層という３層からなる酸
化スケールが形成される。
【０００４】そして，酸化の初期段階においては，第２
層目のＡｌ2 Ｏ3 層によって耐酸化性が確保される。こ
れは，酸化の初期段階においては，Ａｌ2 Ｏ3 が連続し
て形成されているため，このＡｌ2 Ｏ3 層によって母材
から表面へのＴｉの拡散，及び表面から母材へのＯ（酸
素）の拡散が抑制されるからであると考えられる。しか
し，さらに酸化が進んだ場合には，Ｔｉの拡散が進み，
上記第２層目のＡｌ2 Ｏ3 層の連続性が失われる。その
ため，Ａｌ2 Ｏ3 層によるＴｉ及びＯの拡散抑制効果が
損なわれ，ＴｉＡｌ系金属間化合物の耐酸化性は低下す
る。
層目のＡｌ2 Ｏ3 層によって耐酸化性が確保される。こ
れは，酸化の初期段階においては，Ａｌ2 Ｏ3 が連続し
て形成されているため，このＡｌ2 Ｏ3 層によって母材
から表面へのＴｉの拡散，及び表面から母材へのＯ（酸
素）の拡散が抑制されるからであると考えられる。しか
し，さらに酸化が進んだ場合には，Ｔｉの拡散が進み，
上記第２層目のＡｌ2 Ｏ3 層の連続性が失われる。その
ため，Ａｌ2 Ｏ3 層によるＴｉ及びＯの拡散抑制効果が
損なわれ，ＴｉＡｌ系金属間化合物の耐酸化性は低下す
る。
【０００５】これに対し，高温耐酸化性を改善する方法
として，以下の方法が提案されている。まず第１の方法
は，特公平４−６３１４８号公報に示された，ＴｉＡｌ
系金属間化合物の表面にＡｌ2 Ｏ3 よりなる耐酸化皮膜
を形成する方法である。この方法は，低酸素雰囲気下で
加熱することにより，ＴｉＡｌ系金属間化合物の表面に
おいて選択的にＡｌを酸化させてＡｌ2 Ｏ3 層を形成
し，これを耐酸化皮膜として高温耐酸化性を向上させた
ものである。
として，以下の方法が提案されている。まず第１の方法
は，特公平４−６３１４８号公報に示された，ＴｉＡｌ
系金属間化合物の表面にＡｌ2 Ｏ3 よりなる耐酸化皮膜
を形成する方法である。この方法は，低酸素雰囲気下で
加熱することにより，ＴｉＡｌ系金属間化合物の表面に
おいて選択的にＡｌを酸化させてＡｌ2 Ｏ3 層を形成
し，これを耐酸化皮膜として高温耐酸化性を向上させた
ものである。
【０００６】第２の方法は，特開平５−７８８１７号公
報に示された，ＴｉＡｌ系金属間化合物の表面に深さ
０．５μｍ以上の厚さを有するＭｏ，Ｗの少なくとも１
種の濃化層を形成する方法である。この方法は，ＴｉＡ
ｌ系金属間化合物表面に耐酸化性を有するＴｉＡｌ−
（Ｗ，Ｍｏ）合金層を形成し，耐酸化性を向上させたも
のである。この濃化層を形成する手段として，スパッタ
リングと拡散処理による方法，粉末パック処理による方
法，粉末パック処理と拡散処理による方法が示されてい
る。
報に示された，ＴｉＡｌ系金属間化合物の表面に深さ
０．５μｍ以上の厚さを有するＭｏ，Ｗの少なくとも１
種の濃化層を形成する方法である。この方法は，ＴｉＡ
ｌ系金属間化合物表面に耐酸化性を有するＴｉＡｌ−
（Ｗ，Ｍｏ）合金層を形成し，耐酸化性を向上させたも
のである。この濃化層を形成する手段として，スパッタ
リングと拡散処理による方法，粉末パック処理による方
法，粉末パック処理と拡散処理による方法が示されてい
る。
【０００７】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の耐
酸化性改善方法においては，次の問題がある。まず，上
記第１の方法においては，母材の表面に形成されるＡｌ
2 Ｏ3 層の緻密性が不十分であり，Ｔｉの表面への拡散
を十分に抑制できない。そのため，母材とＡｌ2 Ｏ3 層
との密着性や，Ａｌ2 Ｏ3 層の長期安定性に劣る。
酸化性改善方法においては，次の問題がある。まず，上
記第１の方法においては，母材の表面に形成されるＡｌ
2 Ｏ3 層の緻密性が不十分であり，Ｔｉの表面への拡散
を十分に抑制できない。そのため，母材とＡｌ2 Ｏ3 層
との密着性や，Ａｌ2 Ｏ3 層の長期安定性に劣る。
【０００８】上記第２の方法においては，スパッタリン
グ又は粉末パック処理によってＷ等をＴｉＡｌ系金属間
化合物の表面に付着させている。そのため，複雑形状又
は大型形状の表面へＷ等を付着させることが難しく，Ｗ
等の濃化層を均一に形成することが困難である。それ
故，部品が複雑形状又は大型形状の場合には，部分的に
耐酸化性が低い部分が残ってしまう。
グ又は粉末パック処理によってＷ等をＴｉＡｌ系金属間
化合物の表面に付着させている。そのため，複雑形状又
は大型形状の表面へＷ等を付着させることが難しく，Ｗ
等の濃化層を均一に形成することが困難である。それ
故，部品が複雑形状又は大型形状の場合には，部分的に
耐酸化性が低い部分が残ってしまう。
【０００９】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，複雑な形状または大型形状であっても，
その表面全体に均一な高温耐酸化皮膜を有し，耐酸化性
に優れたＴｉＡｌ系合金部品及びその製造方法を提供し
ようとするものである。
されたもので，複雑な形状または大型形状であっても，
その表面全体に均一な高温耐酸化皮膜を有し，耐酸化性
に優れたＴｉＡｌ系合金部品及びその製造方法を提供し
ようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，タングステン，
ニオブ又はタンタルのいずれかの金属元素を含有する金
属化合物と溶媒とを出発原料として作製した上記金属元
素の酸化物よりなる酸化物ゾル溶液を調整し，該酸化物
ゾル溶液を，ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる母材の表
面にコーティングし，次いで，真空雰囲気中において真
空加熱を行うことにより，上記母材の表面に高温耐酸化
皮膜を形成することを特徴とするＴｉＡｌ系合金部品の
製造方法にある。
ニオブ又はタンタルのいずれかの金属元素を含有する金
属化合物と溶媒とを出発原料として作製した上記金属元
素の酸化物よりなる酸化物ゾル溶液を調整し，該酸化物
ゾル溶液を，ＴｉＡｌ系金属間化合物よりなる母材の表
面にコーティングし，次いで，真空雰囲気中において真
空加熱を行うことにより，上記母材の表面に高温耐酸化
皮膜を形成することを特徴とするＴｉＡｌ系合金部品の
製造方法にある。
【００１１】本発明において最も注目すべきことは，上
記酸化物ゾル溶液を用いたゾルゲル法を利用することで
ある。そして，上記真空加熱を行うことである。
記酸化物ゾル溶液を用いたゾルゲル法を利用することで
ある。そして，上記真空加熱を行うことである。
【００１２】上記酸化物ゾル溶液は，ゾルゲル法によっ
て，ＷＯ3 （酸化タングステン），Ｎｂ2 Ｏ5 （酸化ニ
オブ）又はＴａ2 ０5 （酸化タンタル）のいずれかの皮
膜を上記母材の表面に形成するためのゾル溶液である。
該酸化物ゾル溶液は，上記金属化合物と溶媒とを出発原
料として作製される。具体的には，アルコール等の溶媒
中に上記のタングステン，ニオブ又はタンタルの金属化
合物を混合して攪拌して溶解するという手順で作製す
る。また，上記溶媒は，金属化合物の種類に応じて，例
えば，アルコール，水，又はアルコールと水との混合
液，トルエン，キシレン等を用いることができるが，安
全性を考慮すると，アルコ−ルが好ましい。
て，ＷＯ3 （酸化タングステン），Ｎｂ2 Ｏ5 （酸化ニ
オブ）又はＴａ2 ０5 （酸化タンタル）のいずれかの皮
膜を上記母材の表面に形成するためのゾル溶液である。
該酸化物ゾル溶液は，上記金属化合物と溶媒とを出発原
料として作製される。具体的には，アルコール等の溶媒
中に上記のタングステン，ニオブ又はタンタルの金属化
合物を混合して攪拌して溶解するという手順で作製す
る。また，上記溶媒は，金属化合物の種類に応じて，例
えば，アルコール，水，又はアルコールと水との混合
液，トルエン，キシレン等を用いることができるが，安
全性を考慮すると，アルコ−ルが好ましい。
【００１３】次に，本発明の製造方法における作用につ
き説明する。本発明の製造方法においては，ゾルゲル法
を用いて，上記酸化物ゾル溶液を上記母材表面にコーテ
ィングする。そのため，母材が複雑形状または大型形状
である場合でも，母材表面全体に，均一な酸化物皮膜を
形成することができる。
き説明する。本発明の製造方法においては，ゾルゲル法
を用いて，上記酸化物ゾル溶液を上記母材表面にコーテ
ィングする。そのため，母材が複雑形状または大型形状
である場合でも，母材表面全体に，均一な酸化物皮膜を
形成することができる。
【００１４】また，上記酸化物皮膜を母材表面に形成し
た後，上記真空加熱を行う。そのため，上記酸化物皮膜
中のＷ，Ｎｂ又はＴａのいずれかと母材中のＴｉの拡散
が起こる。一方，酸化物皮膜中のＯ（酸素）と真空雰囲
気中に残存する微量のＯによって，母材表面が酸化され
る。これにより，母材表面には，３つの層からなる高温
耐酸化皮膜が形成される。
た後，上記真空加熱を行う。そのため，上記酸化物皮膜
中のＷ，Ｎｂ又はＴａのいずれかと母材中のＴｉの拡散
が起こる。一方，酸化物皮膜中のＯ（酸素）と真空雰囲
気中に残存する微量のＯによって，母材表面が酸化され
る。これにより，母材表面には，３つの層からなる高温
耐酸化皮膜が形成される。
【００１５】該高温耐酸化皮膜は，ＷＯ3 ・ＴｉＯ2 ・
Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2・Ａｌ2 Ｏ3 又はＴ
ａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 のいずれかよりなる最
表面第１層と，ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層
と，Ａｌ2 Ｏ3 層よりなる第３層とにより構成される。
そして，各層には金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属Ｔａのいず
れかが分散してなる。即ち，上記第１層がＷＯ3 ・Ｔｉ
Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の場合には金属Ｗが，Ｎｂ2 Ｏ5 ・Ｔ
ｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の場合には金属Ｎｂが，Ｔａ 2 Ｏ5
・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の場合には金属Ｔａが，それぞ
れ各層に分散する。
Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2・Ａｌ2 Ｏ3 又はＴ
ａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 のいずれかよりなる最
表面第１層と，ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層
と，Ａｌ2 Ｏ3 層よりなる第３層とにより構成される。
そして，各層には金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属Ｔａのいず
れかが分散してなる。即ち，上記第１層がＷＯ3 ・Ｔｉ
Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の場合には金属Ｗが，Ｎｂ2 Ｏ5 ・Ｔ
ｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の場合には金属Ｎｂが，Ｔａ 2 Ｏ5
・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 の場合には金属Ｔａが，それぞ
れ各層に分散する。
【００１６】次に，請求項２の発明のように，上記酸化
物ゾル溶液の出発原料として用いる上記金属化合物の種
類によっては，上記コーティング後，上記真空加熱前
に，コーティングした皮膜（ＷＯ3 皮膜，Ｎｂ2 Ｏ5 皮
膜又はＴａ2 Ｏ5 皮膜のいずれか）を結晶化させるため
の加熱を行うことが必要である。
物ゾル溶液の出発原料として用いる上記金属化合物の種
類によっては，上記コーティング後，上記真空加熱前
に，コーティングした皮膜（ＷＯ3 皮膜，Ｎｂ2 Ｏ5 皮
膜又はＴａ2 Ｏ5 皮膜のいずれか）を結晶化させるため
の加熱を行うことが必要である。
【００１７】この場合の加熱温度は，４００℃以上であ
ることが好ましい。これにより，母材表面全体のＷＯ3
皮膜，Ｎｂ2 Ｏ5 皮膜又はＴａ2 Ｏ5 皮膜のいずれかを
均一に結晶化させることができる。上記加熱温度が４０
０℃未満の場合には，上記皮膜が，ＴｉＡｌ表面に水分
をわずかに含んだ非晶質の状態で存在し，真空加熱時に
ＴｉＡｌの酸化が促進され，後述する高温耐酸化皮膜中
の第３層に位置するＡｌ2 Ｏ3 層の緻密性が低下すると
いう問題がある。
ることが好ましい。これにより，母材表面全体のＷＯ3
皮膜，Ｎｂ2 Ｏ5 皮膜又はＴａ2 Ｏ5 皮膜のいずれかを
均一に結晶化させることができる。上記加熱温度が４０
０℃未満の場合には，上記皮膜が，ＴｉＡｌ表面に水分
をわずかに含んだ非晶質の状態で存在し，真空加熱時に
ＴｉＡｌの酸化が促進され，後述する高温耐酸化皮膜中
の第３層に位置するＡｌ2 Ｏ3 層の緻密性が低下すると
いう問題がある。
【００１８】次に，請求項３の発明のように，上記タン
グステンを含有する金属化合物としては，タングステン
系金属アルコキシド，タングステン系金属アセチルアセ
トナート，タングステン系塩化物，タングステン酸化合
物から選択される１種以上の化合物を用いることができ
る。具体的には，タングステン系金属アルコキシドとし
ては，Ｗ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ，Ｗ（ＯＣ3 Ｈ7 ）6 ，Ｗ
（ＯＣ4 Ｈ9 ）6 ，Ｗ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ，Ｗ（ＯＣ3 Ｈ
7 ）5 等がある。タングステン系金属アセチルアセトナ
ートとしては，Ｗ（Ｏ2 Ｃ5 Ｈ7 ）6 ，Ｗ（Ｏ2 Ｃ5 Ｈ
7 ）5 等がある。タングステン系塩化物としては，ＷＣ
ｌ6 ，ＷＣｌ5 ，ＷＯＣｌ4 等がある。タングステン酸
化合物としては，Ｈ2 ＷＯ4 ，Ｎａ2 ＷＯ4 ，Ｎａ2 Ｗ
Ｏ4 ・２Ｈ2 Ｏ等がある。
グステンを含有する金属化合物としては，タングステン
系金属アルコキシド，タングステン系金属アセチルアセ
トナート，タングステン系塩化物，タングステン酸化合
物から選択される１種以上の化合物を用いることができ
る。具体的には，タングステン系金属アルコキシドとし
ては，Ｗ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ，Ｗ（ＯＣ3 Ｈ7 ）6 ，Ｗ
（ＯＣ4 Ｈ9 ）6 ，Ｗ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ，Ｗ（ＯＣ3 Ｈ
7 ）5 等がある。タングステン系金属アセチルアセトナ
ートとしては，Ｗ（Ｏ2 Ｃ5 Ｈ7 ）6 ，Ｗ（Ｏ2 Ｃ5 Ｈ
7 ）5 等がある。タングステン系塩化物としては，ＷＣ
ｌ6 ，ＷＣｌ5 ，ＷＯＣｌ4 等がある。タングステン酸
化合物としては，Ｈ2 ＷＯ4 ，Ｎａ2 ＷＯ4 ，Ｎａ2 Ｗ
Ｏ4 ・２Ｈ2 Ｏ等がある。
【００１９】また，請求項４の発明のように，上記ニオ
ブを含有する金属化合物としては，ニオブ系金属アルコ
キシド，ニオブ系金属アセチルアセトナート，ニオブ系
塩化物から選択される１種以上の化合物を用いることが
できる。具体的には，ニオブ系金属アルコキシドとして
は，Ｎｂ（ＯＣＨ3 ）5 ，Ｎｂ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ，Ｎｂ
（ＯＣ3 Ｈ7 ）5 等がある。またニオブ系金属アセチル
アセトナートとしては，Ｎｂ（Ｏ2 Ｃ5 Ｈ7 ）5 等があ
る。またニオブ系塩化物としては，ＮｂＣｌ5，ＮｂＯ
Ｃｌ3 等がある。
ブを含有する金属化合物としては，ニオブ系金属アルコ
キシド，ニオブ系金属アセチルアセトナート，ニオブ系
塩化物から選択される１種以上の化合物を用いることが
できる。具体的には，ニオブ系金属アルコキシドとして
は，Ｎｂ（ＯＣＨ3 ）5 ，Ｎｂ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 ，Ｎｂ
（ＯＣ3 Ｈ7 ）5 等がある。またニオブ系金属アセチル
アセトナートとしては，Ｎｂ（Ｏ2 Ｃ5 Ｈ7 ）5 等があ
る。またニオブ系塩化物としては，ＮｂＣｌ5，ＮｂＯ
Ｃｌ3 等がある。
【００２０】また，請求項５の発明のように，上記タン
タルを含有する金属化合物としては，タンタル系金属ア
ルコキシド，タンタル系金属アセチルアセトナート，タ
ンタル系塩化物から選択される１種以上の化合物を用い
ることができる。具体的には，タンタル系金属アルコキ
シドとしては，Ｔａ（ＯＣＨ3 ）5 ，Ｔａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）5 ，Ｔａ（ＯＣ3 Ｈ7 ）5 等がある。またタン
タル系金属アセチルアセトナートとしては，Ｔａ（Ｏ2
Ｃ5 Ｈ7 ）5 等がある。またタンタル系塩化物として
は，ＴａＣｌ5 ，ＴａＯＣｌ3 等がある。
タルを含有する金属化合物としては，タンタル系金属ア
ルコキシド，タンタル系金属アセチルアセトナート，タ
ンタル系塩化物から選択される１種以上の化合物を用い
ることができる。具体的には，タンタル系金属アルコキ
シドとしては，Ｔａ（ＯＣＨ3 ）5 ，Ｔａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）5 ，Ｔａ（ＯＣ3 Ｈ7 ）5 等がある。またタン
タル系金属アセチルアセトナートとしては，Ｔａ（Ｏ2
Ｃ5 Ｈ7 ）5 等がある。またタンタル系塩化物として
は，ＴａＣｌ5 ，ＴａＯＣｌ3 等がある。
【００２１】また，請求項６の発明のように，上記酸化
物ゾル溶液は，上記金属化合物と錯体を形成するキレー
ト剤を添加していることが好ましい。これにより，上記
酸化物ゾル溶液を安定化させることができる。上記キレ
ート剤としては，アセチルアセトン，ジエタノールアミ
ン，トリエタノールアミン等がある。
物ゾル溶液は，上記金属化合物と錯体を形成するキレー
ト剤を添加していることが好ましい。これにより，上記
酸化物ゾル溶液を安定化させることができる。上記キレ
ート剤としては，アセチルアセトン，ジエタノールアミ
ン，トリエタノールアミン等がある。
【００２２】次に，上記コーティングは，ゾルゲル法を
用いて，いわゆるディップ法，スピン法，スプレー法等
により行うことができる。
用いて，いわゆるディップ法，スピン法，スプレー法等
により行うことができる。
【００２３】また，請求項７の発明のように，上記真空
加熱は，真空度１．３Ｐａ〜１．３×１０-5Ｐａ，温度
８００〜１１００℃で行うことが好ましい。これによ
り，高温耐酸化皮膜を，母材表面に均一に形成すること
ができる。
加熱は，真空度１．３Ｐａ〜１．３×１０-5Ｐａ，温度
８００〜１１００℃で行うことが好ましい。これによ
り，高温耐酸化皮膜を，母材表面に均一に形成すること
ができる。
【００２４】上記真空度が１．３Ｐａを越える場合に
は，高温耐酸化皮膜中の第３層に位置するＡｌ2 Ｏ3 の
層の緻密性が低下するという問題があり，１．３×１０
-5Ｐａ未満の場合には，ＴｉＡｌ母材中のＡｌが蒸発す
るという問題がある。また，上記温度が８００℃未満の
場合には，高温耐酸化皮膜の形成に長時間かかり，生産
性が悪いという問題があり，一方１１００℃を越える場
合には，ＴｉＡｌ母材中のＡｌが蒸発するという問題が
ある。
は，高温耐酸化皮膜中の第３層に位置するＡｌ2 Ｏ3 の
層の緻密性が低下するという問題があり，１．３×１０
-5Ｐａ未満の場合には，ＴｉＡｌ母材中のＡｌが蒸発す
るという問題がある。また，上記温度が８００℃未満の
場合には，高温耐酸化皮膜の形成に長時間かかり，生産
性が悪いという問題があり，一方１１００℃を越える場
合には，ＴｉＡｌ母材中のＡｌが蒸発するという問題が
ある。
【００２５】次に，請求項８の発明のように，上記製造
方法により製造されたＴｉＡｌ系合金部品としては，次
のものがある。即ち，ＴｉＡｌ系金属間化合物からなる
母材と，その表面に形成された高温耐酸化皮膜とよりな
るＴｉＡｌ系合金部品であって，上記高温耐酸化皮膜
は，ＷＯ3 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ・Ｔｉ
Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 又はＴａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ
3 のいずれかよりなる最表面に位置する第１層と，該第
１層の下に位置するＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２
層と，該第２層と上記母材との間に位置するＡｌ2 Ｏ3
よりなる第３層とから構成されており，かつ，上記高温
耐酸化皮膜を構成する各層には，それぞれ上記第１層に
対応する金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属Ｔａのいずれかが分
散していることを特徴とするＴｉＡｌ系合金部品があ
る。
方法により製造されたＴｉＡｌ系合金部品としては，次
のものがある。即ち，ＴｉＡｌ系金属間化合物からなる
母材と，その表面に形成された高温耐酸化皮膜とよりな
るＴｉＡｌ系合金部品であって，上記高温耐酸化皮膜
は，ＷＯ3 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ・Ｔｉ
Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 又はＴａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ
3 のいずれかよりなる最表面に位置する第１層と，該第
１層の下に位置するＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２
層と，該第２層と上記母材との間に位置するＡｌ2 Ｏ3
よりなる第３層とから構成されており，かつ，上記高温
耐酸化皮膜を構成する各層には，それぞれ上記第１層に
対応する金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属Ｔａのいずれかが分
散していることを特徴とするＴｉＡｌ系合金部品があ
る。
【００２６】本発明のＴｉＡｌ系合金部品において最も
注目すべきことは，上記母材の表面には，上記特定の３
層よりなる高温耐酸化皮膜を有することである。
注目すべきことは，上記母材の表面には，上記特定の３
層よりなる高温耐酸化皮膜を有することである。
【００２７】次に，本発明のＴｉＡｌ系合金部品におけ
る作用につき説明する。本発明のＴｉＡｌ系合金部品
は，上記高温耐酸化皮膜を有する。そして，高温耐酸化
皮膜における最表面に位置する第１層は，ＷＯ3 ・Ｔｉ
Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3，Ｎｂ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3
又はＴａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 のいずれかより
なると共に，これに対応する金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属
Ｔａのいずれかが分散している。そのため，第１層は，
外表面から母材へのＯの拡散，及び母材から表面へのＴ
ｉの拡散を抑制する。
る作用につき説明する。本発明のＴｉＡｌ系合金部品
は，上記高温耐酸化皮膜を有する。そして，高温耐酸化
皮膜における最表面に位置する第１層は，ＷＯ3 ・Ｔｉ
Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3，Ｎｂ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3
又はＴａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 のいずれかより
なると共に，これに対応する金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属
Ｔａのいずれかが分散している。そのため，第１層は，
外表面から母材へのＯの拡散，及び母材から表面へのＴ
ｉの拡散を抑制する。
【００２８】また，上記第２層及び第３層は，上記酸化
物の層に金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属Ｔａのいずれかが分
散している。そのため，上記第２層及び第３層は，緻密
化し，上記したようなＯ及びＴｉの拡散をさらに抑制す
る。それ故，ＴｉＡｌ系金属間化合物の酸化を抑制する
ことができ，ＴｉＡｌ系合金部品の高温耐酸化性を大幅
に向上させることができる。
物の層に金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属Ｔａのいずれかが分
散している。そのため，上記第２層及び第３層は，緻密
化し，上記したようなＯ及びＴｉの拡散をさらに抑制す
る。それ故，ＴｉＡｌ系金属間化合物の酸化を抑制する
ことができ，ＴｉＡｌ系合金部品の高温耐酸化性を大幅
に向上させることができる。
【００２９】次に，請求項９の発明のように，上記高温
耐酸化皮膜の厚さは５．０μｍ以下であり，かつ，上記
第１層の厚さは０．００１〜０．２μｍ，上記第３層の
厚さは０．１〜５．０μｍであることが好ましい。上記
高温耐酸化皮膜の厚さが５．０μｍを超える場合には，
高温耐酸化皮膜と母材の密着性が低下するという問題が
ある。
耐酸化皮膜の厚さは５．０μｍ以下であり，かつ，上記
第１層の厚さは０．００１〜０．２μｍ，上記第３層の
厚さは０．１〜５．０μｍであることが好ましい。上記
高温耐酸化皮膜の厚さが５．０μｍを超える場合には，
高温耐酸化皮膜と母材の密着性が低下するという問題が
ある。
【００３０】また，上記第１層の厚さが０．００１μｍ
未満の場合には，母材から表面へのＴｉの拡散を抑制す
る効果が低下するという問題があり，一方，０．２μｍ
を超える場合には，第１層目の密着性が低下するという
問題がある。また，上記第３層の厚さが０．１μｍ未満
の場合には，Ｏ及びＴｉの拡散を抑制する効果が低下す
るという問題があり，一方，５．０μｍを超える場合に
は，高温耐酸化皮膜の密着性が低下するという問題があ
る。
未満の場合には，母材から表面へのＴｉの拡散を抑制す
る効果が低下するという問題があり，一方，０．２μｍ
を超える場合には，第１層目の密着性が低下するという
問題がある。また，上記第３層の厚さが０．１μｍ未満
の場合には，Ｏ及びＴｉの拡散を抑制する効果が低下す
るという問題があり，一方，５．０μｍを超える場合に
は，高温耐酸化皮膜の密着性が低下するという問題があ
る。
【００３１】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるＴｉＡｌ系合金部品及びそ
の製造方法につき，図１を用いて説明する。本例のＴｉ
Ａｌ系合金部品は，自動車用エンジンのターボチャージ
ャーロータである。該ＴｉＡｌ系合金部品１０は，図１
に示すごとく，ＴｉＡｌ系金属間化合物からなる母材１
１と，その表面に形成された高温耐酸化皮膜１２とより
なる。
の製造方法につき，図１を用いて説明する。本例のＴｉ
Ａｌ系合金部品は，自動車用エンジンのターボチャージ
ャーロータである。該ＴｉＡｌ系合金部品１０は，図１
に示すごとく，ＴｉＡｌ系金属間化合物からなる母材１
１と，その表面に形成された高温耐酸化皮膜１２とより
なる。
【００３２】上記高温耐酸化皮膜１２は，図１に示すご
とく，最表面に位置するＷＯ3 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3
よりなる第１層１２１と，第１層１２１の下に位置する
ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層１２２と，第２層
１２２と母材１１との間に位置するＡｌ2 Ｏ3 よりなる
第３層１２３とから構成されている。また，高温耐酸化
皮膜１２を構成する各層１２１，１２２，１２３には，
それぞれ金属Ｗが分散している。
とく，最表面に位置するＷＯ3 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3
よりなる第１層１２１と，第１層１２１の下に位置する
ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層１２２と，第２層
１２２と母材１１との間に位置するＡｌ2 Ｏ3 よりなる
第３層１２３とから構成されている。また，高温耐酸化
皮膜１２を構成する各層１２１，１２２，１２３には，
それぞれ金属Ｗが分散している。
【００３３】また，図１に示すごとく，高温耐酸化皮膜
１２の厚さＨは５．０μｍ以下である。また，第１層１
２１の厚さＨ１は０．００１〜０．２μｍ，第３層の厚
さＨ３は０．１〜５．０μｍである。
１２の厚さＨは５．０μｍ以下である。また，第１層１
２１の厚さＨ１は０．００１〜０．２μｍ，第３層の厚
さＨ３は０．１〜５．０μｍである。
【００３４】次に，上記ＴｉＡｌ系合金部品１０を製造
するに当たっては，下記のようにタングステン化合物と
溶媒とを出発原料として作製したＷＯ3 ゾル溶液をＴｉ
Ａｌ系金属間化合物よりなる母材の表面にコーティング
し，次いで，真空雰囲気中において真空加熱を行った。
また，本例においては，上記コーティング後，上記真空
加熱前に，コーティングした皮膜を結晶化させるための
加熱を行った。
するに当たっては，下記のようにタングステン化合物と
溶媒とを出発原料として作製したＷＯ3 ゾル溶液をＴｉ
Ａｌ系金属間化合物よりなる母材の表面にコーティング
し，次いで，真空雰囲気中において真空加熱を行った。
また，本例においては，上記コーティング後，上記真空
加熱前に，コーティングした皮膜を結晶化させるための
加熱を行った。
【００３５】以下，製造方法につき詳述する。まず，タ
ングステン化合物としてのヘキサエトキシタングステン
Ｗ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ４ｇと，溶媒としての１−ブタノー
ル４５．０ｇと，キレート剤としてのアセチルアセトン
１．０ｇを混合し，１０分間攪拌する。次いで，この溶
液を１１７℃の温度で２時間還流した後冷却し，ＷＯ3
ゾル溶液とする。
ングステン化合物としてのヘキサエトキシタングステン
Ｗ（ＯＣ2 Ｈ5 ）6 ４ｇと，溶媒としての１−ブタノー
ル４５．０ｇと，キレート剤としてのアセチルアセトン
１．０ｇを混合し，１０分間攪拌する。次いで，この溶
液を１１７℃の温度で２時間還流した後冷却し，ＷＯ3
ゾル溶液とする。
【００３６】次に，予めアセトンにより洗浄したＴｉＡ
ｌ系合金部品の母材に対して，ディップコーティングに
より上記ＷＯ3 ゾル溶液をコーティングする。ディップ
コーティングの引き上げ速度は６０ｍｍ／ｍｉｎにより
行う。コーティングの後，５００℃の温度で３０分間加
熱を行い，母材表面にＷＯ3 皮膜を得る。
ｌ系合金部品の母材に対して，ディップコーティングに
より上記ＷＯ3 ゾル溶液をコーティングする。ディップ
コーティングの引き上げ速度は６０ｍｍ／ｍｉｎにより
行う。コーティングの後，５００℃の温度で３０分間加
熱を行い，母材表面にＷＯ3 皮膜を得る。
【００３７】次いで，真空度６．７×１０-2Ｐａ，温度
１０００℃で２４時間真空加熱を行う。これにより，上
記ＴｉＡｌ系合金部品１０が得られる。
１０００℃で２４時間真空加熱を行う。これにより，上
記ＴｉＡｌ系合金部品１０が得られる。
【００３８】次に本例の作用効果につき説明する。本例
の製造方法においては，ゾルゲル法を用いて，上記ＷＯ
3 ゾル溶液を母材１１の表面にコーティングする。その
ため，母材１１が，本例のターボチャージャーロータの
ごとく，複雑な形状である場合でも，母材１１の表面全
体に，均一なＷＯ3 皮膜を形成することができる。
の製造方法においては，ゾルゲル法を用いて，上記ＷＯ
3 ゾル溶液を母材１１の表面にコーティングする。その
ため，母材１１が，本例のターボチャージャーロータの
ごとく，複雑な形状である場合でも，母材１１の表面全
体に，均一なＷＯ3 皮膜を形成することができる。
【００３９】また，上記ＷＯ3 皮膜を母材１１の表面に
形成した後，上記真空加熱を行う。そのため，上記ＷＯ
3 皮膜中のＷと母材１１中のＴｉの拡散が起こる。一
方，ＷＯ3 皮膜中のＯ（酸素）と真空雰囲気中に残存す
る微量のＯによって，母材１１の表面が酸化される。こ
れにより，図１に示すごとく，母材１１の表面には，３
つの層からなる高温耐酸化皮膜１２が形成される。
形成した後，上記真空加熱を行う。そのため，上記ＷＯ
3 皮膜中のＷと母材１１中のＴｉの拡散が起こる。一
方，ＷＯ3 皮膜中のＯ（酸素）と真空雰囲気中に残存す
る微量のＯによって，母材１１の表面が酸化される。こ
れにより，図１に示すごとく，母材１１の表面には，３
つの層からなる高温耐酸化皮膜１２が形成される。
【００４０】高温耐酸化皮膜１２は，上述したごとく，
最表面に位置するＷＯ3 ・ＴｉＯ2・Ａｌ2 Ｏ3 よりな
る第１層１２１と，第１層１２１の下に位置するＴｉＯ
2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層１２２と，第２層１２２
と母材１１との間に位置するＡｌ2 Ｏ3 よりなる第３層
１２３とから構成され，各層には金属Ｗが分散してい
る。
最表面に位置するＷＯ3 ・ＴｉＯ2・Ａｌ2 Ｏ3 よりな
る第１層１２１と，第１層１２１の下に位置するＴｉＯ
2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層１２２と，第２層１２２
と母材１１との間に位置するＡｌ2 Ｏ3 よりなる第３層
１２３とから構成され，各層には金属Ｗが分散してい
る。
【００４１】次に，上記製造方法により得られたＴｉＡ
ｌ系合金部品１０は，以下のごとく，優れた高温耐酸化
性を示す。即ち，本例のＴｉＡｌ系合金部品１０は，高
温耐酸化皮膜１２を有する。そして，高温耐酸化皮膜１
２の最表面に位置する第１層１２１は，ＷＯ3 ・ＴｉＯ
2・Ａｌ2 Ｏ3 よりなると共に，金属Ｗが分散してい
る。そのため，第１層１２１は，外表面から母材１１へ
のＯの拡散，及び母材１１から表面へのＴｉの拡散を抑
制する。
ｌ系合金部品１０は，以下のごとく，優れた高温耐酸化
性を示す。即ち，本例のＴｉＡｌ系合金部品１０は，高
温耐酸化皮膜１２を有する。そして，高温耐酸化皮膜１
２の最表面に位置する第１層１２１は，ＷＯ3 ・ＴｉＯ
2・Ａｌ2 Ｏ3 よりなると共に，金属Ｗが分散してい
る。そのため，第１層１２１は，外表面から母材１１へ
のＯの拡散，及び母材１１から表面へのＴｉの拡散を抑
制する。
【００４２】また，上記第２層１２２及び第３層１２３
は，上記酸化物の層に金属Ｗが分散している。そのた
め，第２層１２２及び第３層１２３は，緻密化し，上記
したようなＯ及びＴｉの拡散をさらに抑制する。それ
故，ＴｉＡｌ系金属間化合物の酸化を抑制することがで
き，ＴｉＡｌ系合金部品１０の高温耐酸化性を大幅に向
上させることができる。
は，上記酸化物の層に金属Ｗが分散している。そのた
め，第２層１２２及び第３層１２３は，緻密化し，上記
したようなＯ及びＴｉの拡散をさらに抑制する。それ
故，ＴｉＡｌ系金属間化合物の酸化を抑制することがで
き，ＴｉＡｌ系合金部品１０の高温耐酸化性を大幅に向
上させることができる。
【００４３】実施形態例２
本例においては，図２に示すごとく，実施例１において
得られたＴｉＡｌ系合金部品１０の高温連続酸化試験を
実施した。試験は，大気中において温度９００℃に加熱
し，その加熱保持時間に対する酸化増量（ｇ／ｍ2 ）を
測定した。
得られたＴｉＡｌ系合金部品１０の高温連続酸化試験を
実施した。試験は，大気中において温度９００℃に加熱
し，その加熱保持時間に対する酸化増量（ｇ／ｍ2 ）を
測定した。
【００４４】また，比較のために，以下の３種類の比較
品を準備し，上記高温連続酸化試験を実施した。比較品
１としては，ＴｉＡｌ系金属間化合物のままで表面処理
を何も施していない部品を用いた。
品を準備し，上記高温連続酸化試験を実施した。比較品
１としては，ＴｉＡｌ系金属間化合物のままで表面処理
を何も施していない部品を用いた。
【００４５】比較品２としては，実施形態例１のＴｉＡ
ｌ系合金部品１０と同様の手順により，ゾルゲル法によ
って母材表面にＷＯ3 皮膜を形成したが，真空加熱処理
を行わなかった部品を用いた。比較品３としては，Ｔｉ
Ａｌ系合金部品の表面に実施形態例１のようなＷＯ3皮
膜形成の処理を何ら行わず，実施形態例１と同様の条件
で真空加熱処理のみを施した部品を用いた。
ｌ系合金部品１０と同様の手順により，ゾルゲル法によ
って母材表面にＷＯ3 皮膜を形成したが，真空加熱処理
を行わなかった部品を用いた。比較品３としては，Ｔｉ
Ａｌ系合金部品の表面に実施形態例１のようなＷＯ3皮
膜形成の処理を何ら行わず，実施形態例１と同様の条件
で真空加熱処理のみを施した部品を用いた。
【００４６】試験結果を図２に示す。図２は，横軸に９
００℃の加熱保持時間，縦軸に加熱前に比べて増加した
酸化量をとった。実線Ｅは実施形態例１において製造し
たＴｉＡｌ系合金部品１０を示し，破線Ｃ１は上記比較
品１，破線Ｃ２は上記比較品２，破線３は上記比較品３
を示す。
００℃の加熱保持時間，縦軸に加熱前に比べて増加した
酸化量をとった。実線Ｅは実施形態例１において製造し
たＴｉＡｌ系合金部品１０を示し，破線Ｃ１は上記比較
品１，破線Ｃ２は上記比較品２，破線３は上記比較品３
を示す。
【００４７】図２により知られるごとく，比較品１の表
面処理を施していない従来のＴｉＡｌ系合金部品は，約
５０時間まで急激に酸化量が増加し，その後も高い比率
で酸化が進んだ。また，比較品２，３は，いずれも比較
品１に比べて酸化増量の増加率が減少するものの，依然
高い比率で酸化が進んだ。これに対し，本例のＴｉＡｌ
系合金部品１０は，約５０時間まで若干量酸化が進んだ
が，その後は，ほとんど酸化の進行がみられず，非常に
良好な高温耐酸化性を示すことが分かった。
面処理を施していない従来のＴｉＡｌ系合金部品は，約
５０時間まで急激に酸化量が増加し，その後も高い比率
で酸化が進んだ。また，比較品２，３は，いずれも比較
品１に比べて酸化増量の増加率が減少するものの，依然
高い比率で酸化が進んだ。これに対し，本例のＴｉＡｌ
系合金部品１０は，約５０時間まで若干量酸化が進んだ
が，その後は，ほとんど酸化の進行がみられず，非常に
良好な高温耐酸化性を示すことが分かった。
【００４８】実施形態例３
本例においては，図３に示すごとく，ＴｉＡｌ金属間化
合物の母材１１よりなるターボチャージャーロータの表
面に，実施形態例１とは別の高温耐酸化被膜２２を形成
した。
合物の母材１１よりなるターボチャージャーロータの表
面に，実施形態例１とは別の高温耐酸化被膜２２を形成
した。
【００４９】即ち，本例における高温耐酸化被膜２２
は，図３に示すごとく，最表面に位置するＮｂ2 Ｏ5 ・
ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第１層２２１と，その下
に位置するＴｉ2 Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層２２
２と，該第２層２２２と母相１１との間に形成されたＡ
ｌ2 Ｏ3 よりなる第３層２２３とよりなる。そして，こ
の第１〜第３層２２１，２２２，２２３には，それぞれ
金属Ｎｂが分散している。
は，図３に示すごとく，最表面に位置するＮｂ2 Ｏ5 ・
ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第１層２２１と，その下
に位置するＴｉ2 Ｏ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層２２
２と，該第２層２２２と母相１１との間に形成されたＡ
ｌ2 Ｏ3 よりなる第３層２２３とよりなる。そして，こ
の第１〜第３層２２１，２２２，２２３には，それぞれ
金属Ｎｂが分散している。
【００５０】このＴｉＡｌ系合金部品を製造するに当た
っては，実施形態例１におけるタングステン化合物に代
えて，ニオブ化合物を用いて調整した酸化ニオブゾル溶
液を用いる。即ち，まずニオブ化合物としてペンタエト
キシニオブＮｂ（ＯＣ2 Ｈ2 ）5 を１０．８ｇと，キレ
ート剤としてのジエタノールアミンを３．６ｇ準備し，
これらを混合した後，１時間攪拌する。これにより，酸
化ニオブゾル溶液が得られる。
っては，実施形態例１におけるタングステン化合物に代
えて，ニオブ化合物を用いて調整した酸化ニオブゾル溶
液を用いる。即ち，まずニオブ化合物としてペンタエト
キシニオブＮｂ（ＯＣ2 Ｈ2 ）5 を１０．８ｇと，キレ
ート剤としてのジエタノールアミンを３．６ｇ準備し，
これらを混合した後，１時間攪拌する。これにより，酸
化ニオブゾル溶液が得られる。
【００５１】次に，予めアセトンにより洗浄したＴｉＡ
ｌ系合金部品の母材に対して，ディップ法により上記酸
化ニオブゾル溶液をコーティングする。ディップ後の母
材の引き上げ速度は３ｍｍ／秒とした。次に，コーティ
ングした母材を，５００℃の温度で３０分間加熱し，母
材表面に酸化ニオブ膜を形成する。
ｌ系合金部品の母材に対して，ディップ法により上記酸
化ニオブゾル溶液をコーティングする。ディップ後の母
材の引き上げ速度は３ｍｍ／秒とした。次に，コーティ
ングした母材を，５００℃の温度で３０分間加熱し，母
材表面に酸化ニオブ膜を形成する。
【００５２】次いで，酸化ニオブ膜を有する母材を，真
空度１．３×１０-4Ｐａ，温度１０００℃で２４時間真
空加熱する。その他の条件等については，実施形態例１
と同様である。これにより，上記高温耐酸化被膜２２を
有するＴｉＡｌ系合金部品２０が得られる。
空度１．３×１０-4Ｐａ，温度１０００℃で２４時間真
空加熱する。その他の条件等については，実施形態例１
と同様である。これにより，上記高温耐酸化被膜２２を
有するＴｉＡｌ系合金部品２０が得られる。
【００５３】本例により得られたＴｉＡｌ系合金部品２
０の表面には，上記高温耐酸化被膜２２が非常に均一に
形成されている。そのため，実施形態例１における高温
耐酸化被膜１２と同様に，ＴｉＡｌ系合金部品の高温耐
酸化性を大きく向上させることができる。その他，実施
形態例１と同様の効果が得られる。
０の表面には，上記高温耐酸化被膜２２が非常に均一に
形成されている。そのため，実施形態例１における高温
耐酸化被膜１２と同様に，ＴｉＡｌ系合金部品の高温耐
酸化性を大きく向上させることができる。その他，実施
形態例１と同様の効果が得られる。
【００５４】実施形態例４
本例においては，図４に示すごとく，実施形態例３にお
いて得られたＴｉＡｌ系合金部品２０の高温連続酸化試
験を実施した。試験の条件等については，実施形態例２
と同様にした。
いて得られたＴｉＡｌ系合金部品２０の高温連続酸化試
験を実施した。試験の条件等については，実施形態例２
と同様にした。
【００５５】また，本例においても，比較のために，以
下の３種類の比較品を準備し，これらも同様に試験し
た。比較品４は，実施形態例２における比較品１と同様
であり，ＴｉＡｌ系金属間化合物のままで表面処理を何
も施していない部品である。
下の３種類の比較品を準備し，これらも同様に試験し
た。比較品４は，実施形態例２における比較品１と同様
であり，ＴｉＡｌ系金属間化合物のままで表面処理を何
も施していない部品である。
【００５６】比較品５は，実施形態例３と同様に母材の
表面に酸化ニオブ被膜を形成したが，真空熱処理を行わ
なかった部品である。比較品６は，母材表面に何ら被膜
形成の処理を行わず，実施形態例３と同様の条件で真空
加熱処理のみを施した部品である。
表面に酸化ニオブ被膜を形成したが，真空熱処理を行わ
なかった部品である。比較品６は，母材表面に何ら被膜
形成の処理を行わず，実施形態例３と同様の条件で真空
加熱処理のみを施した部品である。
【００５７】試験結果を図４に示す。図４における縦
軸，横軸は，図２と同様とし，実施形態例３の部品を実
線Ｅ３，比較品４，５，６をそれぞれ破線Ｃ４，Ｃ５，
Ｃ６により示した。図４より知られるごとく，上記高温
耐酸化被膜２２を有する本発明品は，非常に優れた高温
耐酸化性を示すことが分かる。
軸，横軸は，図２と同様とし，実施形態例３の部品を実
線Ｅ３，比較品４，５，６をそれぞれ破線Ｃ４，Ｃ５，
Ｃ６により示した。図４より知られるごとく，上記高温
耐酸化被膜２２を有する本発明品は，非常に優れた高温
耐酸化性を示すことが分かる。
【００５８】尚，上記各実施例においては，高温耐酸化
被膜を作製するための酸化物ゾル溶液としてタングステ
ン酸化物ゾル溶液又はニオブ酸化物ゾル溶液を用いた
が，これをタンタル酸化物ゾル溶液に代えた場合におい
ても，上記と同様の効果が得られる。
被膜を作製するための酸化物ゾル溶液としてタングステ
ン酸化物ゾル溶液又はニオブ酸化物ゾル溶液を用いた
が，これをタンタル酸化物ゾル溶液に代えた場合におい
ても，上記と同様の効果が得られる。
【００５９】
【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，複雑な
形状または大型形状であっても，その表面全体に均一な
高温耐酸化皮膜を有し，耐酸化性に優れたＴｉＡｌ系合
金部品及びその製造方法を提供することができる。
形状または大型形状であっても，その表面全体に均一な
高温耐酸化皮膜を有し，耐酸化性に優れたＴｉＡｌ系合
金部品及びその製造方法を提供することができる。
【図１】実施形態例１のＴｉＡｌ系合金部品の断面図を
示す説明図。
示す説明図。
【図２】実施形態例２における，加熱保持時間と酸化増
量の関係を示す説明図。
量の関係を示す説明図。
【図３】実施形態例３のＴｉＡｌ系合金部品の断面を示
す説明図。
す説明図。
【図４】実施形態例４における，加熱保持時間と酸化増
量の関係を示す説明図。
量の関係を示す説明図。
１０，２０．．．ＴｉＡｌ系合金部品，
１１．．．母材，
１２，２２．．．高温耐酸化皮膜，
１２１．．．第１層（ＷＯ3 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 層
に金属Ｗが分散した層）， １２２．．．第２層（ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｗ
が分散した層）， １２３．．．第３層（Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｗが分散した
層）， ２２１．．．第１層（Ｎｂ2 ０5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ
3 層に金属Ｎｂが分散した層）， ２２２．．．第２層（ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｎ
ｂが分散した層）， ２２３．．．第３層（Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｎｂが分散し
た層），
に金属Ｗが分散した層）， １２２．．．第２層（ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｗ
が分散した層）， １２３．．．第３層（Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｗが分散した
層）， ２２１．．．第１層（Ｎｂ2 ０5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ
3 層に金属Ｎｂが分散した層）， ２２２．．．第２層（ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｎ
ｂが分散した層）， ２２３．．．第３層（Ａｌ2 Ｏ3 層に金属Ｎｂが分散し
た層），
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(56)参考文献 特開 昭58−41720（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−35771（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−239614（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−148656（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−78817（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−24275（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 20/08
C23C 28/04
Claims (9)
- 【請求項１】 タングステン，ニオブ又はタンタルのい
ずれかの金属元素を含有する金属化合物と溶媒とを出発
原料として作製した上記金属元素の酸化物よりなる酸化
物ゾル溶液を調整し，該酸化物ゾル溶液を，ＴｉＡｌ系
金属間化合物よりなる母材の表面にコーティングし，次
いで，真空雰囲気中において真空加熱を行うことによ
り，上記母材の表面に高温耐酸化皮膜を形成することを
特徴とするＴｉＡｌ系合金部品の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において，上記コーティング
後，上記真空加熱前に，コーティングした皮膜を結晶化
させるための加熱を行うことを特徴とするＴｉＡｌ系合
金部品の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記タングス
テンを含有する金属化合物は，タングステン系金属アル
コキシド，タングステン系金属アセチルアセトナート，
タングステン系塩化物，タングステン酸化合物から選択
される１種以上の化合物であることを特徴とするＴｉＡ
ｌ系合金部品の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１又は２において，上記ニオブを
含有する金属化合物は，ニオブ系金属アルコキシド，ニ
オブ系金属アセチルアセトナート，ニオブ系塩化物から
選択される１種以上の化合物であることを特徴とするＴ
ｉＡｌ系合金部品の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１又は２において，上記タンタル
を含有する金属化合物は，タンタル系金属アルコキシ
ド，タンタル系金属アセチルアセトナート，タンタル系
塩化物から選択される１種以上の化合物であることを特
徴とするＴｉＡｌ系合金部品の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において，
上記酸化物ゾル溶液には，上記金属化合物と錯体を形成
するキレート剤を添加していることを特徴とするＴｉＡ
ｌ系合金部品の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項において，
上記真空加熱は，真空度１．３Ｐａ〜１．３×１０-5Ｐ
ａ，温度８００〜１１００℃で行うことを特徴とするＴ
ｉＡｌ系合金部品の製造方法。 - 【請求項８】 ＴｉＡｌ系金属間化合物からなる母材
と，その表面に形成された高温耐酸化皮膜とよりなるＴ
ｉＡｌ系合金部品であって，上記高温耐酸化皮膜は，Ｗ
Ｏ3 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・
Ａｌ2 Ｏ3 又はＴａ2 Ｏ5 ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 のい
ずれかよりなる最表面に位置する第１層と，該第１層の
下に位置するＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 よりなる第２層と，
該第２層と上記母材との間に位置するＡｌ2 Ｏ3 よりな
る第３層とから構成されており，かつ，上記高温耐酸化
皮膜を構成する各層には，それぞれ上記第１層に対応す
る金属Ｗ，金属Ｎｂ又は金属Ｔａのいずれかが分散して
いることを特徴とするＴｉＡｌ系合金部品。 - 【請求項９】 請求項８において，上記高温耐酸化皮膜
の厚さは５．０μｍ以下であり，かつ，上記第１層の厚
さは０．００１〜０．２μｍ，上記第３層の厚さは０．
１〜５．０μｍであることを特徴とするＴｉＡｌ系合金
部品。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP13275096A JP3536531B2 (ja) | 1995-08-30 | 1996-04-29 | ＴｉＡｌ系合金部品及びその製造方法 |
| DE1996152876 DE19652876A1 (de) | 1996-04-29 | 1996-12-18 | TiAL- Legierungsteil und Verfahren zu dessen Herstellung |
| FR9615718A FR2748034A1 (fr) | 1996-04-29 | 1996-12-20 | Partie en alliage de tial et procede de preparation de celle-ci v |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24687895 | 1995-08-30 | ||
| JP7-246878 | 1995-08-30 | ||
| JP13275096A JP3536531B2 (ja) | 1995-08-30 | 1996-04-29 | ＴｉＡｌ系合金部品及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09125254A JPH09125254A (ja) | 1997-05-13 |
| JP3536531B2 true JP3536531B2 (ja) | 2004-06-14 |
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ID=26467260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13275096A Expired - Fee Related JP3536531B2 (ja) | 1995-08-30 | 1996-04-29 | ＴｉＡｌ系合金部品及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3536531B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4951756B2 (ja) * | 2006-06-23 | 2012-06-13 | 国立大学法人島根大学 | 耐酸化材料及び耐酸化材料の製造方法 |
| JP2013054878A (ja) | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 電極の作製方法および蓄電装置 |
| JP6167147B2 (ja) * | 2015-09-11 | 2017-07-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | リチウムイオン二次電池の作製方法 |
-
1996
- 1996-04-29 JP JP13275096A patent/JP3536531B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09125254A (ja) | 1997-05-13 |
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