JP6897561B2 - チタン材および機器 - Google Patents
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Description
(1) 少なくとも一つの面の算術平均粗さRaが0.50μm以上であり、かつ
当該面の表面粗さのパワースペクトル解析において、10μm以下の波長領域における最大の振幅が、0.050μm以上0.090μm以下である、チタン材。
(2) 前記面における入射角45度の光沢度が、160GU超350GU以下である、(1)に記載のチタン材。
(3) 機器筐体用チタン材である、(1)または(2)に記載のチタン材。
(4) (1)〜(3)のいずれか一項に記載のチタン材を備える、機器。
(5) チタン基材の少なくとも一つの面について、表面粗さRzが10μm以上30μm以下の圧延ロールを用いて第1の圧延を行う、および/または前記面にブラスト処理を行う第1の工程と、
前記面について、表面粗さRaが0.02μm以上0.10μm以下の圧延ロールを用いて第2の圧延を行う、および/または粒度がP400〜P1500である研磨材を用いて機械研磨を行う第2の工程と、を有するチタン材の製造方法。
(6) 前記第1の工程において、前記第1の圧延を0.5%以上10.0%以下の圧下率で行う、(5)に記載のチタン材の製造方法。
(7) 前記第1の工程において、ジルコニア粒子、ガラス粒子、アルミナ粒子、SiC粒子からなる群から選択される1種以上の投射材を用いて前記ブラスト処理を行う、(4)または(5)に記載のチタン材の製造方法。
(8) 前記投射材の平均粒径が、75μm以上750μm以下である、(6)に記載のチタン材の製造方法。
(9) 前記ブラスト処理において、0.2MPa以上0.8MPa以下の投射圧で投射材を前記面に投射する、(4)〜(8)のいずれか一項に記載のチタン材の製造方法。
(10) 前記第2の工程において、前記第2の圧延を0.5%以上5.0%以下の圧下率で行う、請求項4〜9のいずれか一項に記載のチタン材の製造方法。
(11) 前記第1の工程と前記第2の工程とを含むステップが、複数回行われる、(4)〜(10)のいずれか一項に記載のチタン材の製造方法。
(12) チタン基材の少なくとも一方の面を粗面化する第1の工程と、
粗面化により前記面に生じた凸部の頂部を平坦化する第2の工程と、を有する、チタン材の製造方法。
1.チタン材
まず、本実施形態に係るチタン材について説明する。本実施形態に係るチタン材は、後述する表面性状を有するものである。チタン材の表面には、例えば自然酸化などに起因する酸化膜が形成されていてもよい。また、本実施形態に係るチタン材は、例えば、冷間圧延、焼鈍を施して製造されたチタン基材に、後述する第1の工程(粗面化)と、第2の工程(凸部の頂部の平坦化)と、を施す製造方法によって得ることができる。
以下、本実施形態に係るチタン材が有する表面性状について説明する。なお、本明細書において、チタン材の「面」とは、チタン材における主たる面、具体的にはチタン材における比較的大きな割合、例えば10%以上または20%以上、の表面積を占める面を言う。例えば、チタン板の場合、チタン板を構成する表面および裏面をいい、本明細書においては、特段の断りのない限り、端面および断面は上記のチタン材の「面」としては言及されない。また、以下の説明においては、チタン材の同一の面について説明を行っている。
本実施形態に係るチタン材は、少なくとも一つの面の算術平均粗さRaが0.50μm以上である。これにより、チタン材の表面に適度の大きさの凹凸が生じ、人の手が当該面に触れた際にも、手と当該面との接触面積を比較的小さくすることができる。また、通常、人の手は、主として当該面の凹凸の凸部位に接触する頻度が高いが、当該面が上記のような粗さを有することにより、凸部位が分散して存在し、この結果、人の手による皮脂が付着する部位も分散して存在することとなる。この結果、人の手がチタン材の表面に触れた際にも、指紋が付着しにくいものとなり、指紋が付着した場合であっても目立ちにくくなる。
本実施形態においては、表面粗さのパワースペクトルのプロファイルによって、チタン材の上記面の複雑な表面性状を評価する。具体的には、表面粗さ測定機で得られた断面曲線のパワースペクトル解析を行い、パワースペクトルの移動平均処理を実施して、得られたプロファイルのピークが存在する波長の範囲、ピークの振幅高さで評価する。
チタン材の一方の面における光沢度は、特に限定されないが、入射角45度の光沢度が、160GU超350GU以下であることが好ましい。上記光沢度が160GU超であることにより、チタン材の面、特に凹凸部の頂部付近に平坦な面が比較的多く存在することとなる。このような平坦な面に指紋が付着した場合、拭き取りにより容易に指紋を除去することが可能である。上記光沢度は、より好ましくは200GU以上である。また、上記光沢度が350GU以下であることにより、チタン材の面、特に凹凸部の頂部付近に平坦な面が過度に存在することが防止される。これにより、指紋が付着する平坦な面が少なくなり、指紋がより目立ちにくくなる。上記光沢度は、より好ましくは300GU以下である。
なお、チタン材の面の光沢度は、例えばJIS Z 8741:1997に準じて測定することができる。
本実施形態に係るチタン材の基材(チタン基材)には、純チタン又はチタン合金を用いることができる。なお、純チタン及びチタン合金を総称して単に「チタン」と称する。
N:0.050%以下、
C:0.10%以下、
H:0.015%以下、および
Fe:0.50%以下を含み、
残部がTiおよび不純物を含む、工業用純チタンであることができる。
Al:5.0%以上7.0%以下、
V:3.0%以上5.0%以下、
Co:0.10%以上1.0%以下、
Ni:0.10%以上1.0%以下、
Pd:0.010%以上0.30%以下、
Ru:0.010%以上0.30%以下、
N:0.050%以下、
C:0.10%以下、
H:0.015%以下、および
Fe:0.50%以下を含み、
残部がTiおよび不純物を含む、工業用チタン合金であることができる。
本実施形態に係るチタン材は、電子機器等の機器の筐体、航空機、化学プラント、建築物の外装品、内装品、装飾品、スポーツ用品、民生品等の任意のあらゆる用途に適用可能である。特に、電子機器等の機器は、人の手が触れる頻度が高いため、本実施形態に係るチタン材を適用した際に、より顕著に上記効果が得られる。すなわち、本実施形態に係るチタン材は、好ましくは機器筐体用チタン材である。特に、本実施形態に係るチタン材は、携帯機器筐体用チタン材であることが好ましい。
また、本実施形態に係るチタン材の上述した算術平均表面粗さRaと、所定の表面粗さのパワースペクトルのプロファイルとを有する面は、通常、使用される機器、部位の外観として表れる面に使用される。
次に、上述した本実施形態に係るチタン材の製造方法の一例について説明する。本実施形態に係るチタン材の製造方法は、チタン基材の少なくとも一つの面を粗面化する第1の工程と、粗面化により前記面に生じた凸部の頂部を平坦化する第2の工程と、を有する。このように、第1の工程において、一旦粗面化を行うことにより、チタン基材の粗面化された面において人の手との物理的な接触面積が減少し、指紋が付着しにくく、また目立ちにくくなる。一方で、第2の工程において粗面化により生じた面の凸部の頂部を平坦化することにより、指紋が付着した場合であっても拭き取りやすくなる。
まず、チタン基材として、上述したようなチタン、具体的には工業用純チタン又は工業用チタン合金を準備する。本実施形態に係るチタン基材は薄板形状であり、冷間圧延によって所定の厚みまで圧延された後、焼鈍処理が施されている。大気中で焼純処理を施した場合は、酸洗によって酸化スケールを除去すればよい。真空中で焼鈍すると、焼鈍時に形成するスケール除去等の工程を省略することができる。これらの処理は、当業者に選択可能な条件を適宜採用して、実施することが可能である。
第1の工程では、チタン基材について粗面化を行う。具体的には、上述したように、第1の圧延および/またはブラスト処理を行う。
第1の圧延においては、板状のチタン基材の少なくとも一方の面について、表面粗さRzが10μm以上30μm以下の圧延ロールを用いて圧延を行う。このように、所定の表面粗さRzを有する圧延ロール(ダルロール)を用いることにより、ロールダル圧延処理を行い、チタン材の面に適切な粗さを付与することができる。一方で、圧延ロールの表面粗さRzが10μm未満である場合、チタン基材の面に十分な粗さを付与できないので、10μm以上とする。圧延ロールの表面粗さRzは、好ましくは12μm以上、より好ましくは15μm以上である。また、圧延ロールの表面粗さRzが30μmを超えた場合、圧延時の幅方向の応力が不均一になり、板の形状歪が生じるなど、製造上の問題が生じる。圧延ロールの表面粗さRzは、好ましくは25μm以下である。なお、表面粗さRzは、JIS B 0601:2001に準拠して測定される最大高さRzをいう。
ブラスト処理においては、投射材をチタン基材の面に投射し、粗面化を行う。
ブラスト処理の方法としては、機械式(インペラー投射)、空気式(エアノズル式)および湿式が挙げられ、いずれの方式によって行ってもよい。これらのうち空気式がブラスト処理された部位の全体に亘って均質で細かな粗面化が可能であり、条件の調節が容易であることから、有利である。
第2の工程では、粗面化により生じた面の凸部の頂部を平坦化する。具体的には、以下に説明する第2の圧延を行う、および/または機械研磨を行う。
本処理においては、チタン基材の粗化した面について、算術平均表面粗さRaが0.02μm以上0.10μm以下の圧延ロールを用いて第2の圧延を行う。このように、所定の算術平均表面粗さRaを有する圧延ロール(鏡面ロール)を用いることにより、スキンパス処理を行うことにより、粗面化後の凸部の頂点付近を選択的に押圧し、平坦にすることができる。一方で、圧延ロールの算術平均表面粗さRaが0.02μm未満である場合、圧延ロールとチタン基材との間の摩擦係数が小さくなり、通板方向に作用する圧延張力による変形などの問題が発生する場合がある。一方で、圧延ロールの算術平均表面粗さRaが0.10μmを超えた場合、粗面化によって生じた凸部の頂点の付近を選択的に押圧できなくなる結果、十分に当該頂点付近を平坦化することができなくなる場合がある。算術平均表面粗さRaは、好ましくは0.04μm以上0.08μm以下である。
機械研磨においては、研磨材をチタン基材の面に接触させ、粗面化された面の凸部の頂点付近を削り取り、平坦化する。機械研磨の方式としては、水や油等の液体とともに研磨を行う湿式研磨および、液体を用いない乾式研磨が挙げられる。これらのうち、研磨時における熱の除去や研磨効率の観点から、湿式研磨が好ましい。
まず、表1、表2に示すチタン基材を用意し、表1、表2に示す条件で焼鈍を行ない、必要に応じて、酸洗処理を行った。なお、表1、表2において、JIS H 4600に基づく純チタン1種を「JIS1」と、純チタン2種を「JIS2」と表記した。さらに、焼鈍については、真空焼鈍または大気焼鈍のいずれかを行ったかを記載した。真空焼鈍処理は、真空度を1.0×10−3Torr以下、温度を650℃、処理時間を12時間として行った。また、大気焼鈍は、温度を730℃以上、処理時間を2分として行った。
Claims (4)
- 少なくとも一つの面の算術平均粗さRaが0.50μm以上であり、かつ
当該面の表面粗さのパワースペクトル解析において、10μm以下の波長領域における最大の振幅が、0.050μm以上0.090μm以下である、チタン材。 - 前記面における入射角45度の光沢度が、160GU超350GU以下である、請求項1に記載のチタン材。
- 機器筐体用チタン材である、請求項1または2に記載のチタン材。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のチタン材を備える、機器。
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