JPH03193836A

JPH03193836A - 耐食性に優れたチタン合金

Info

Publication number: JPH03193836A
Application number: JP33190089A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Mitsuyoshi; 裕広光吉; Chihiro Taki; 千博滝
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は非酸化性環境、特に高温高濃度の塩酸や硫酸中
において優れた耐食性を示すチタン合金に関する。

〔従来の技術〕

チタンは、優れた耐食性を有するため、最近では化学工
業やエネルギー分野等の種々の分野で広く使用されるよ
うになってきた。

しかし、チタンの優れた耐食性は表面に生成する不働態
被膜に起因するため硝酸等の酸化性環境では高耐食性を
保持するが、塩酸や硫酸等の非酸化性環境中ではその耐
食性は十分とはいい難い。

そのため、このような非酸化性環境での使用を目的にＴ
ｉ−Ｐｄ合金、Ｐｄ処理チタン等の耐食性チタン合金及
び表面処理方法が開発されている。

これらは、貴金属元素であるＰｄの添加によって自然電
位がチタンの不働態化電位までシフトする現象を利用し
たもので、現在純チタンが著しい腐食をうける環境下で
広く使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記材料も高温高濃度の塩酸や硫酸のよ
うな非常に厳しい非酸化性環境においてはその耐食性は
十分とはいえず、工業用材料としての実用性は乏しい。

このような腐食環境下では、通常繊維強化プラスチック
ス（ＦＲＰ）やゴムライニング材が用いられるが、それ
らも経年劣化は避けられず多額のメイνテナンスコスト
を余儀なくされていた。また、金属材料として各種ハス
テロイが使用される場合・もあるが、Ｃｐ−や酸化剤と
なるＦｅ３＋やＣｕ”＋のような溶液不純物イオンによ
る著しい耐食性劣化という問題を抱えているため、その
使用が制限されたり、使用環境の整備によるメインテナ
ンスコストの増大がさけられないという問題があった。

しかも、ハステロイは、熱間及び冷間加工性が悪いため
展伸材を製造するまでに多大な加工費を要していた。

以上のように、従来用いられてきた材料は耐食性が不十
分で、経済的にも問題があるという欠点を有していた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、高温
高濃度の非酸化性酸などの非常に厳しい腐食環境下で優
れた耐食性を示し、かつメインテナンスフリーで比較的
安価なチタン合金を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、本発明者らは高温
高濃度の非酸化性酸などの非常に厳しい腐食環境下で優
れた耐食性を示し、かつメインテナンスフリーで比較的
安価な金属材料について、種々検討した結果、本発明合
金を見出すに至った。

すなわち、本発明は組成比がＮｂ２Ｏ〜５５ｖｔ％ｓ　
Ｒｕ　Ｏ−０５〜２−　０ｗｔ％で、残部がチタンと不
可避的不純物からなる耐食性に優れたチタン合金である
。

本発明において、Ｎｂを添加するのは、Ｎｂ添加によっ
て腐食環境下でＮｂが濃縮した表面保護被膜が形成され
、耐食性を向上させるからである。

さらに、Ｒｕを添加するのは、腐食環境下でチタンの不
働態電位までアノード分極させるためであり、貴金属元
素としては、最も安価なＲｕを使用することで経済的な
効果を狙ったためである。これら、両者の相乗効果によ
ってはじめて、本発明合金が高温高濃度の非酸化酸中で
高耐食性を示す。

ここで、Ｎｂの含有量の下限を２０ｗｔ％とじたのは、
これより少ない量では、表面保護被膜の形成が不十分で
耐食性の向上が期待できないためであり、上限を５５ｖ
ｔ％としたのは、これより多くＮｂを添加しても耐食性
の向上はわずかであり、また、高価なＮｂを添加するこ
とは経済的に有利でないためである。

次に、Ｒｕの含有量の下限を０．０５ｗｔ％としたのは
、これより少ない量では、アノード分極の効果が小さく
、完全な不働態域に達せず、十分な耐食性が確保できな
いからであり、上限を２．０ｔｓｔ％としたのは、Ｎｂ
の場合と同様に特性上効果がなく、かつ経済的な不利を
避けるためである。

以上の本発明合金は、高温高濃度の非酸化性酸中で優れ
た耐食性を有している。しかもチタンの不働態被膜は、
Ｃｊ２−に強く、またＦｅ”やＣｕ”の酸化性イオンは
、不働態被膜の生成を促進することから、溶液不純物に
よる耐食性の劣化はない。

そのため実質的にメインテナンスコストは全く必要ない
。また、本発明合金はβ安定化元素であるＮｂを多量に
含有するため、加工性のよいβ相が主体の金属組織とな
り、熱間加工性はいうに及ばず冷間加工性も極めて優れ
ており、たやすく種々の形状に加工できる。そのため加
工コストはわずかじか要しない。

〔実施例〕

次に本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。

試験材としては、本発明合金及び比較材としてのＴｉ−
０，１５％Ｐｄ合金とハステロイＣ−２７６を用いた。

これらの試験材を冷間圧延後２０ｍｎＸ２０ｍｍの板に
切断し溶体化処理後、表面を６００番研摩紙で仕上げ、
表面を清浄化して、９０℃の各種濃度のＨＣｌ２中で全
面腐食試験に供した。その試験結果を第１表に示す。

第１表において＆１〜＆７はＲｕを添加せず。

Ｎｂを５ｔ＃ｔ％〜６０ｗｔ％まで変化させたものであ
る。Ｎｂ添加量の増加に従い試験材の耐食性は向上する
が、６０ｗｔ％まで添加しても耐食性はＮα２１のハス
テロイＣ−２７６と同程度にすぎない。

一方、Ｎａ　８〜ＮＬ１１４はＲｕを０．１ｗｔ％添加
し。

Ｎｂを５ｖｔ％〜６０ｗｔ％まで変化させたものである
が、Ｒｕの添加によって前記比較台金Ｍａｌ〜Ｎα７に
比べて耐食性が著しく改善される。

また、Ｔｉ−０，１１＃ｔ％Ｒｕの合金（Ｎｃｉ２１）
と比較しても著しく耐食性が向上していることがわかる
。

このように、ＴｉにＮｂもしくはＲｕを単独に添加した
場合に比べ、Ｎｂ及びＲｕを同時に添加すると、その相
乗効果により著しく耐食性が向上することがわかり、本
発明の有効性が理解できる。

ただし、Ｎα８及びＮα９の試験結果かられかるように
、Ｎｂ添加量が２０ｗｔ％より少ない場合耐食性はあま
り改善されない、そのためＮｂ添加量を２０ｗｔ％以上
とする必要がある。また本発明が上限を５５ｗｔ％とし
たのは−１３とＮα１４との比較でわかるように、それ
以上高価なＮｂ添加しても耐食性の向上は期待できない
からである。

次に、Ｎａ１５〜Ｎａ２Ｏは、Ｎｂ量を３５ｗｔ％とし
、Ｒｕ量を０．０１ｖｔ％〜４．０ｗｔ％まで変化させ
たものであるが、Ｎａ　１５とＮα１６との比較及びＮ
α１９とＮα２０との比較から同様な理由で、下限を０
．０５ｗｔ％、上限を２．０ｗｔ％とする必要がある。

以上、本発明の合金ではＴｉにＮｂとＲｕを添加するこ
とにより、高温高濃度のＨＣｌ。

Ｈ，Ｓｏ、等の非酸化性水溶液中で著しく耐食性が改善
され、化学装置材料として工業的に著しい効果を発揮す
るものである。

なお、本発明に係る材料は、腐食環境と接するところに
存在すれば、十分その機能を発揮するので、例えばクラ
ッドのように内部に異種の材料を用い、表面のみ本発明
材料から構成される装置置材料も当然本発明に含まれる
。

〔発明の効果〕

上述した本発明は、Ｎｂが２０ｗｔ％以上、５５ｗｔ％
以下でＲｕが０．０５ｗｔ％以上、２．Ｏｖｔ％以下で
残部がチタン及び不可避的不純物からなる合金であるか
ら、高温高濃度の非酸化性酸等のきびしい腐食環境にお
いて優れた耐食性を示す。

さらに、また本発明合金は、耐食性の劣化が起きず、メ
インテナンスコストが不要であるとともに、β相が主体
の金属組織となっているため加工性も優れており経済的
にも有利である。

代理人阿部哲朗

Claims

【特許請求の範囲】

（１）組成比がＮｂ２０〜５５ｗｔ％、Ｒｕ０．０５〜
２．０ｗｔ％で、残部がチタンと不可避的不純物からな
る耐食性に優れたチタン合金。