JPH03197638A - 高強度高耐食性チタン基合金 - Google Patents
高強度高耐食性チタン基合金Info
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Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
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。
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、高強度でかつ耐食性に優れたチタン基合金に
関する。
関する。
（従来の技術）
純チタンは銅やステンレス鋼等の他の多くの金属や合金
と比較して耐食性に非常に優れていることから、化学プ
ラントや海水淡水化装置等のように、厳しい腐食環境に
さらされる装置の部材として広く使用されている。
と比較して耐食性に非常に優れていることから、化学プ
ラントや海水淡水化装置等のように、厳しい腐食環境に
さらされる装置の部材として広く使用されている。
このように純チタンは耐食性に優れた金属であるが、塩
酸、硫酸のような非酸化性の酸に対しては耐食性が低下
したり、また、隙間腐食が発生する場合もある。そのた
め、純チタンに合金元素を添加することにより、これら
の耐食性を向上させる手法が採られており、例えば合金
元素としてＰｄを添加したＴｉ−０，２Ｐｄ合金や、Ｎ
ｉ、 Ｍｏを添加したＴｉ −０，８Ｎｉ−０，３Ｍｏ
合金（Ａ３７Ｍ規格材料）等が知られている。
酸、硫酸のような非酸化性の酸に対しては耐食性が低下
したり、また、隙間腐食が発生する場合もある。そのた
め、純チタンに合金元素を添加することにより、これら
の耐食性を向上させる手法が採られており、例えば合金
元素としてＰｄを添加したＴｉ−０，２Ｐｄ合金や、Ｎ
ｉ、 Ｍｏを添加したＴｉ −０，８Ｎｉ−０，３Ｍｏ
合金（Ａ３７Ｍ規格材料）等が知られている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、これらの合金は純チタンよりも優れた耐
食性を示すものの、常温および高温における強度は十分
満足できるものではなく、常温のみならず高温強度が要
求される部材については、その使用が制限されていた。
食性を示すものの、常温および高温における強度は十分
満足できるものではなく、常温のみならず高温強度が要
求される部材については、その使用が制限されていた。
本発明の目的は、Ｔｉ−Ｐｄ合金、Ｔｉ −０，８Ｎｉ
−０，３Ｍｏ合金と同等以上の優れた耐食性、耐隙間腐
食性を有すると同時に、常温および２６０℃程度までの
高温における強度に優れ、かつ延性に冨んだチタン基台
金を提供することにある。
−０，３Ｍｏ合金と同等以上の優れた耐食性、耐隙間腐
食性を有すると同時に、常温および２６０℃程度までの
高温における強度に優れ、かつ延性に冨んだチタン基台
金を提供することにある。
この合金の目標性能は下記のとおりである。
常温における０、２％耐力 ： ５０ｋｇｆ／＋＋ｎ
”以上常温における伸び ：１０％以上 ２６０℃における０、２％耐力 ： ２０ｋｇｆ／−鍋
２以上２％沸騰塩酸中の腐食速度７０．０５ｍｍ７年未
満食塩水中の隙間腐食 ：なし く！Ｉｌｌを解決するだめの手段） 本発明者等は、上記の目的を達成するため研究を重ねた
結果、ＴｉにＡ２とＮｌまたは／およびＰｄを複合添加
したチタン基合金を開発するに至った。
”以上常温における伸び ：１０％以上 ２６０℃における０、２％耐力 ： ２０ｋｇｆ／−鍋
２以上２％沸騰塩酸中の腐食速度７０．０５ｍｍ７年未
満食塩水中の隙間腐食 ：なし く！Ｉｌｌを解決するだめの手段） 本発明者等は、上記の目的を達成するため研究を重ねた
結果、ＴｉにＡ２とＮｌまたは／およびＰｄを複合添加
したチタン基合金を開発するに至った。
すなわち、Ｔｉの耐食性、特に非酸化性の酸に対する耐
食性を向上させる元素としてＮｉまたは／およびＰｄを
添加する。一方、強度については、旧または／およびＰ
ｄだけを微量添加しても大きな効果は得られず、大量に
添加すると強度は上昇するが金属間化合物が大量に生成
して脆化が生しやすくなるので、少量のＮｉまたは／お
よびＰｄにさらにＡ１を添加することにより、耐食性を
大きく低下させずに強度を大幅に向上させることが可能
であることを見出し、本発明を完成した。
食性を向上させる元素としてＮｉまたは／およびＰｄを
添加する。一方、強度については、旧または／およびＰ
ｄだけを微量添加しても大きな効果は得られず、大量に
添加すると強度は上昇するが金属間化合物が大量に生成
して脆化が生しやすくなるので、少量のＮｉまたは／お
よびＰｄにさらにＡ１を添加することにより、耐食性を
大きく低下させずに強度を大幅に向上させることが可能
であることを見出し、本発明を完成した。
本発明の要旨は下記■、■および■のチタン合金にある
。
。
■ 重量％で、八！：ｌ〜４％、０（酸素）：０．２５
％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｎｉ：０．４〜１．６％
を含有し、残部がＴＩおよび不可避不純物からなること
を特徴とする高強度高耐食性チタン基合金。
％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｎｉ：０．４〜１．６％
を含有し、残部がＴＩおよび不可避不純物からなること
を特徴とする高強度高耐食性チタン基合金。
■ 重量％で、＾ｅ；１〜４％、０（酸素）：０．２５
％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｐｄ：０．０１〜０．２
５％を含有し、残部がＴｉおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする高強度高耐食性チタン基合金。
％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｐｄ：０．０１〜０．２
５％を含有し、残部がＴｉおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする高強度高耐食性チタン基合金。
■ 重量％で、Ａｉ、：１〜４％、０（酸素）Ｆｏ、２
５％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｎｉ：１．６％以下、
Ｐｄ：０．２５％以下を含有し、残部がＴｉおよび不可
避不純物から上であることを特徴とする高強度高耐食性
チタン基合金。
５％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｎｉ：１．６％以下、
Ｐｄ：０．２５％以下を含有し、残部がＴｉおよび不可
避不純物から上であることを特徴とする高強度高耐食性
チタン基合金。
（作用）
以下に、本発明のチタン基合金を構成する各成分の作用
効果とそれらの含有量の限定理由について述べる。なお
、含有量についての％は全て「重量％」を意味する。
効果とそれらの含有量の限定理由について述べる。なお
、含有量についての％は全て「重量％」を意味する。
＾ｌは強度を向上させる作用を有する元素であるが、１
％未満では強度向上効果は小さく、４％を超えると耐食
性が低下すると共に常温の延性が低下することから、そ
の含有量を１〜４％とした。
％未満では強度向上効果は小さく、４％を超えると耐食
性が低下すると共に常温の延性が低下することから、そ
の含有量を１〜４％とした。
Ｆｅは強度を向上させる作用を有するが、０．３％を超
えると金属間化合物の量が過多となり脆化が生じ、また
、耐食性を低下させる性質を有していることから、０．
３％以下とした。
えると金属間化合物の量が過多となり脆化が生じ、また
、耐食性を低下させる性質を有していることから、０．
３％以下とした。
０（酸素）は強度を向上させる作用を有し、約１５％ま
で化合物等を形成することなく固溶するが、０．２５％
を趙えると脆化により延性が著しく低下し、加工性も劣
化することから、０゜２５％以下とした。
で化合物等を形成することなく固溶するが、０．２５％
を趙えると脆化により延性が著しく低下し、加工性も劣
化することから、０゜２５％以下とした。
Ｎｌは耐食性と強度を向上させる作用を有する元素であ
るが、単独添加する場合は０．４％未満では耐食性改善
の効果がなく、１．６％を超えると金属間化合物の量が
過多となり、脆化が生じることから、その含有量を０．
４〜１．６％とした。
るが、単独添加する場合は０．４％未満では耐食性改善
の効果がなく、１．６％を超えると金属間化合物の量が
過多となり、脆化が生じることから、その含有量を０．
４〜１．６％とした。
Ｐｄを単独添加する場合は、０．０１％以上含有させる
と非酸化性環境における耐食性を改善する作用を示すが
、非常に高価であるため、上限を０．２５％とした。
と非酸化性環境における耐食性を改善する作用を示すが
、非常に高価であるため、上限を０．２５％とした。
ＮｉとＰｄを複合添加する場合は、ＮｌとＰｄの上限は
前記の理由で、それぞれ、１．６％および０．２５％で
れば耐食性を改善する作用を示すので、下限は（実施例
） Ｎｉ、＾（１％ ＰＣＦ（１％ ０ （＃素）の含有量
を変化させたチタン基台金について引張試験および腐食
試験を行った。
前記の理由で、それぞれ、１．６％および０．２５％で
れば耐食性を改善する作用を示すので、下限は（実施例
） Ｎｉ、＾（１％ ＰＣＦ（１％ ０ （＃素）の含有量
を変化させたチタン基台金について引張試験および腐食
試験を行った。
供試材の化学成分を第１表〜第３表に示す、これらの供
試材はいずれもＡｒアークボタン溶解により溶製し、７
５ａ１ｍｌ×９５１ＩＩＩＩｌ×１５Ｉｌｆｉの寸法を
有する鋳塊とした。これらを１０００°Ｃに加熱し、熱
間鍛造した後、８００°Ｃに加熱して熱間および冷間圧
延することにより厚さ４ｍｍの圧延板を得た。この圧延
仮に焼鈍処理（７００°ＣＸ１ｈｒ、空冷）を施した後
、平行部の長さが３２ｍ＋ｓ、幅が６．２５ＩＩＩｇ、
厚さが２１１ｍの引張試験片を圧延方向に平行および直
角方向から採取した。腐食試験片としては、１０１１１
Ｉ×４０１ｍ５×２−一の２％塩酸沸騰試験用の試験片
および３０ＩＩＩｌ×３０１×２ｍｍの隙間腐食試験用
の試験片を採取した。
試材はいずれもＡｒアークボタン溶解により溶製し、７
５ａ１ｍｌ×９５１ＩＩＩＩｌ×１５Ｉｌｆｉの寸法を
有する鋳塊とした。これらを１０００°Ｃに加熱し、熱
間鍛造した後、８００°Ｃに加熱して熱間および冷間圧
延することにより厚さ４ｍｍの圧延板を得た。この圧延
仮に焼鈍処理（７００°ＣＸ１ｈｒ、空冷）を施した後
、平行部の長さが３２ｍ＋ｓ、幅が６．２５ＩＩＩｇ、
厚さが２１１ｍの引張試験片を圧延方向に平行および直
角方向から採取した。腐食試験片としては、１０１１１
Ｉ×４０１ｍ５×２−一の２％塩酸沸騰試験用の試験片
および３０ＩＩＩｌ×３０１×２ｍｍの隙間腐食試験用
の試験片を採取した。
引張試験番においては０．２％耐力までを０．５％／ｓ
ｉｎ。
ｉｎ。
それ以降を１５％／ａｉｎの歪速度で荷重を加えた。試
験は常温および２６０″Ｃで実施した。
験は常温および２６０″Ｃで実施した。
腐食試験においては、２％塩酸沸騰試験は沸騰状態の２
％の塩酸水溶液に２４時間浸漬することにより行い、試
験前後の重量変化から腐食速度を求めた。
％の塩酸水溶液に２４時間浸漬することにより行い、試
験前後の重量変化から腐食速度を求めた。
隙間腐食試験は第１図に示すように中心に孔を有するテ
フロン板２を２枚の同じく中心に孔を有する試験片１で
はさみ、ボルト３とナツト４で締結した隙間腐食試験片
を、ＮａＣｌ ２５０ｇ／ ｊ！を含有するｐＨ６の食
塩水中に圧力５．７ｋｇ／ｉｎ”の状態で５００時間浸
漬することにより行い、隙間腐食の有無を肉眼で判定し
た。
フロン板２を２枚の同じく中心に孔を有する試験片１で
はさみ、ボルト３とナツト４で締結した隙間腐食試験片
を、ＮａＣｌ ２５０ｇ／ ｊ！を含有するｐＨ６の食
塩水中に圧力５．７ｋｇ／ｉｎ”の状態で５００時間浸
漬することにより行い、隙間腐食の有無を肉眼で判定し
た。
試験結果を第１表〜第３表に示す。
第１表は第１の発明合金に関する実施例、第２表は第２
の発明の実施例、第３表は第３の発明の実施例である。
の発明の実施例、第３表は第３の発明の実施例である。
各々には発明合金と比較合金に関する試験結果を併記し
た。
た。
これらの結果から、Ｎ１および／またはＰｄは耐食性の
改善に効果があり、Ａｌはこれらの元素による耐食性改
善効果を低下させることなく強度を大幅に改善するとと
もに、延性を損なうこともないのがわかる。
改善に効果があり、Ａｌはこれらの元素による耐食性改
善効果を低下させることなく強度を大幅に改善するとと
もに、延性を損なうこともないのがわかる。
これらの結果から明らかなように、本発明のチタン合金
は常温における０、２％耐力、伸びおよび２６０°Ｃに
おける０、２％耐力さらに２％塩酸沸騰試験、隙間腐食
試験において目標値を満足し、優れた性能を有する合金
である。
は常温における０、２％耐力、伸びおよび２６０°Ｃに
おける０、２％耐力さらに２％塩酸沸騰試験、隙間腐食
試験において目標値を満足し、優れた性能を有する合金
である。
（発明の効果）
本発明は、優れた耐食性、耐隙間腐食性を有すると同時
に、常温および高温における強度が高く、かつ延性に冨
んだチタン合金を提供することができる。従って、高強
度と高耐食性が要求される化学プラント、その他各種の
機器の部材として使用可能で、特に、塩分や非酸化性の
酸を含む苛酷な環境下で使用する材料として好適である
。
に、常温および高温における強度が高く、かつ延性に冨
んだチタン合金を提供することができる。従って、高強
度と高耐食性が要求される化学プラント、その他各種の
機器の部材として使用可能で、特に、塩分や非酸化性の
酸を含む苛酷な環境下で使用する材料として好適である
。
第１図は隙間腐食試験に用いる試験片の形状を示す説明
図である。
図である。
Claims (3)
- （１）重量％で、Ａｌ：１〜４％、Ｏ（酸素）：０．２
５％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｎｉ：０．４〜１．６
％を含有し、残部がＴｉおよび不可避不純物からなるこ
とを特徴とする高強度高耐食性チタン基合金。 - （２）重量％で、Ａｌ：１〜４％、Ｏ（酸素）：０．２
５％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｐｄ：０．０１〜０．
２５％を含有し、残部がＴｉおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする高強度高耐食性チタン基合金。 - （３）重量％で、Ａｌ：１〜４％、Ｏ（酸素）：０．２
５％以下、Ｆｅ：０．３％以下、Ｎｉ：１．６％以下、
Ｐｄ：０．２５％以下を含有し、残部がＴｉおよび不可
避不純物からなり、しかも、１／４０Ｎｉ（％）＋Ｐｄ
（％）が０．０１％以上であることを特徴とする高強度
高耐食性チタン基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33775889A JPH03197638A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 高強度高耐食性チタン基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33775889A JPH03197638A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 高強度高耐食性チタン基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197638A true JPH03197638A (ja) | 1991-08-29 |
Family
ID=18311685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33775889A Pending JPH03197638A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 高強度高耐食性チタン基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03197638A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01191871A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-01 | Konica Corp | デジタル複写機 |
| JPH04308051A (ja) * | 1991-01-16 | 1992-10-30 | Kobe Steel Ltd | 耐蝕性Ｔｉ基合金 |
| WO2007077645A1 (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 耐食材用チタン合金 |
| CN102925748A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-02-13 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | 一种钛基合金材料及其制备工艺 |
| US8741217B2 (en) | 2005-12-28 | 2014-06-03 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Titanium alloy for corrosion-resistant materials |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP33775889A patent/JPH03197638A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01191871A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-01 | Konica Corp | デジタル複写機 |
| JPH04308051A (ja) * | 1991-01-16 | 1992-10-30 | Kobe Steel Ltd | 耐蝕性Ｔｉ基合金 |
| WO2007077645A1 (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 耐食材用チタン合金 |
| US8741217B2 (en) | 2005-12-28 | 2014-06-03 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Titanium alloy for corrosion-resistant materials |
| CN102925748A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-02-13 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | 一种钛基合金材料及其制备工艺 |
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