JPH03243759A - 耐水素脆化性に優れたチタン材料 - Google Patents
耐水素脆化性に優れたチタン材料Info
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- JPH03243759A JPH03243759A JP3881790A JP3881790A JPH03243759A JP H03243759 A JPH03243759 A JP H03243759A JP 3881790 A JP3881790 A JP 3881790A JP 3881790 A JP3881790 A JP 3881790A JP H03243759 A JPH03243759 A JP H03243759A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (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］
本発明は耐水素脆化性に優れたチタン材料に関し、さら
に詳しくは、水素発生環境中における水素吸収脆化を防
止したチタン材料に関するものである。
に詳しくは、水素発生環境中における水素吸収脆化を防
止したチタン材料に関するものである。
［従来技術］
一般に、チタンは耐蝕性および高比強度が優れているこ
とから、各種化学プラント、エネルギープラントおよび
航空機エンジン部材等の構造材料として広く使用されて
いる。
とから、各種化学プラント、エネルギープラントおよび
航空機エンジン部材等の構造材料として広く使用されて
いる。
しかし、チタンは上記に説明した優れた特性を有しては
いるが、水素、酸素等に対しては活性であるため、これ
らの元素をチタンの結晶格子内に吸収することによって
、硬く、かつ、脆くなる。
いるが、水素、酸素等に対しては活性であるため、これ
らの元素をチタンの結晶格子内に吸収することによって
、硬く、かつ、脆くなる。
例えば、発電プラントに使用されているタービンブレー
ドのような高温水蒸気の環境においては、水素を吸収し
易く水素化物を析出して脆化するという実用上大きな問
題がある。
ドのような高温水蒸気の環境においては、水素を吸収し
易く水素化物を析出して脆化するという実用上大きな問
題がある。
このような問題を解決するために、従来における水素吸
収防止方法として特開昭６３−２１０２８６号公報に記
載されているように、大気酸化処理や窒素ガス中におけ
る窒化チタン層を形成させる方法が挙げられるが、大気
酸化処理では酸化物等の不純物が生成して混入し易く、
密着性が悪く水素吸収防止効果も充分とは言うことがで
きず、また、窒素ガス中における窒化チタン層を形成さ
せる方法は、長時間の高温処理が必要となり、チタン材
料が軟化する恐れがある。
収防止方法として特開昭６３−２１０２８６号公報に記
載されているように、大気酸化処理や窒素ガス中におけ
る窒化チタン層を形成させる方法が挙げられるが、大気
酸化処理では酸化物等の不純物が生成して混入し易く、
密着性が悪く水素吸収防止効果も充分とは言うことがで
きず、また、窒素ガス中における窒化チタン層を形成さ
せる方法は、長時間の高温処理が必要となり、チタン材
料が軟化する恐れがある。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は上記に説明したチタンの耐水素脆性を解決する
従来技術の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行ない
、検討を重ねた結果、低温において処理を行なうことが
でき、密着生、水素吸収防止効果において優れ、さらに
、硬度が高く、高温酸化に対しても保護皮膜として作用
する被覆層を有する耐水素脆化性に優れたチタン材料を
開発したのである。
従来技術の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行ない
、検討を重ねた結果、低温において処理を行なうことが
でき、密着生、水素吸収防止効果において優れ、さらに
、硬度が高く、高温酸化に対しても保護皮膜として作用
する被覆層を有する耐水素脆化性に優れたチタン材料を
開発したのである。
［問題点を解決するための手段］
本発明に係る耐水素脆化性に優れたチタン材料は、
（１）チタン表面に窒化チタン層を被覆し、水素発生環
境中において水素吸収による脆化を防止したチタン材料
であって、窒化チタン層が物理的蒸着法により被覆され
たものであることをを特徴とする耐水素脆化性に優れた
チタン材料を第１の発明とし、 （２）窒化チタン層のＮ ／ Ｔ ｉの比が０．８以上
であることを特徴とする耐水素脆化性に優れたチタン材
料を第２の発明とし、 （３）チタンと窒化チタンの界面付近はチタンに近い組
成で、窒化チタン層表面はＮ ／ Ｔ ｉの比が１にな
るように、ＴｉとＮの比を変化させることを特徴とする
耐水素脆化性に優れたチタン材料を第３の発明とする３
つの発明よりなるものである。
境中において水素吸収による脆化を防止したチタン材料
であって、窒化チタン層が物理的蒸着法により被覆され
たものであることをを特徴とする耐水素脆化性に優れた
チタン材料を第１の発明とし、 （２）窒化チタン層のＮ ／ Ｔ ｉの比が０．８以上
であることを特徴とする耐水素脆化性に優れたチタン材
料を第２の発明とし、 （３）チタンと窒化チタンの界面付近はチタンに近い組
成で、窒化チタン層表面はＮ ／ Ｔ ｉの比が１にな
るように、ＴｉとＮの比を変化させることを特徴とする
耐水素脆化性に優れたチタン材料を第３の発明とする３
つの発明よりなるものである。
本発明に係る耐水素脆化性に優れたチタン材料について
、以下詳細に説明する。
、以下詳細に説明する。
即ち、本発明に係る耐水素脆化性に優れたチタン材料に
おいて、チタン表面に被覆する窒化チタンは、イオンブ
レーティング法或いはスパッタリング法により被覆層を
形成する。
おいて、チタン表面に被覆する窒化チタンは、イオンブ
レーティング法或いはスパッタリング法により被覆層を
形成する。
そして、この窒化チタンの被覆層は、水素発生環境中に
おいて水素吸収による脆化を防止すると共に、高温水蒸
気下において酸化によるチタン材料表面の剥離およびク
ラックの発生を防止することができる。
おいて水素吸収による脆化を防止すると共に、高温水蒸
気下において酸化によるチタン材料表面の剥離およびク
ラックの発生を防止することができる。
この窒化チタンの被覆層の組成は、Ｎ／Ｔｉの比が０．
８以上の領域において水素吸収防止効果が大きい。
８以上の領域において水素吸収防止効果が大きい。
本発明に係る耐水素脆化性に優れたチタン材料に使用す
るチタンとしては、純チタン、α合金、β合金およびα
＋β合金が適当である。
るチタンとしては、純チタン、α合金、β合金およびα
＋β合金が適当である。
また、チタンと窒化チタン層との密着性を向上させるた
めに、窒化チタン被覆層とチタンとの界面で窒化チタン
に濃度差を設けることが望ましい。
めに、窒化チタン被覆層とチタンとの界面で窒化チタン
に濃度差を設けることが望ましい。
本発明に係る耐水素脆化性に優れたチタン材料について
、以下図面によって具体的に説明する。
、以下図面によって具体的に説明する。
第１図は被覆層厚による水素吸収量の変化を示したもの
であり、３００℃の水蒸気雰囲気中において、未処理の
ものは５００ ｐｐｍの水素吸収を示しているのに対し
て、窒化チタン被覆層の厚さが１０００Ａ以上では水素
吸収量は著しく低く改善されていることがわかる。
であり、３００℃の水蒸気雰囲気中において、未処理の
ものは５００ ｐｐｍの水素吸収を示しているのに対し
て、窒化チタン被覆層の厚さが１０００Ａ以上では水素
吸収量は著しく低く改善されていることがわかる。
第２図は窒化チタン層の組成の影響を示してあり、Ｎ
／ Ｔ ｉの比が０．８以上において水素吸収防止効果
が大きいことかわかる。
／ Ｔ ｉの比が０．８以上において水素吸収防止効果
が大きいことかわかる。
第３図はチタンおよび窒化チタン層の界面付近における
Ｔｉに近い組成における被覆層表面のＮ／Ｔｉの比が１
になるようにＴ１とＮの比を変化させることにより、よ
り密着性に優れた窒化チタン被覆層とすることができる
。なお、第３図においては、Ｔｉの蒸着速度およびＮ分
圧制御によりＮ／ Ｔ ｉ組成比を変化させた時のＮ
／ Ｔ ｉの比と水素吸収量との関係を示したものであ
る。
Ｔｉに近い組成における被覆層表面のＮ／Ｔｉの比が１
になるようにＴ１とＮの比を変化させることにより、よ
り密着性に優れた窒化チタン被覆層とすることができる
。なお、第３図においては、Ｔｉの蒸着速度およびＮ分
圧制御によりＮ／ Ｔ ｉ組成比を変化させた時のＮ
／ Ｔ ｉの比と水素吸収量との関係を示したものであ
る。
なお、第１図および第２図においては、純チタンに大気
酸化処理または窒化チタン被覆チタン材料を３００℃の
温度の水蒸気雰囲気中で１５０時間保持した時の水素吸
収量著である。
酸化処理または窒化チタン被覆チタン材料を３００℃の
温度の水蒸気雰囲気中で１５０時間保持した時の水素吸
収量著である。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明に係る耐水素脆化性に優れ
たチタン材料は上記の構成であるから、優れた耐水素脆
化性を示し、種々の耐蝕性構造材料として高耐蝕性を期
待することができるという効果を有しているものである
。
たチタン材料は上記の構成であるから、優れた耐水素脆
化性を示し、種々の耐蝕性構造材料として高耐蝕性を期
待することができるという効果を有しているものである
。
第１図は平均膜厚と吸収水素濃度との関係を示す図、第
２図はＮ ／ Ｔ ｉの比と吸収水素濃度との関係を示
す図、第３図はチタン、窒化チタン層とＮ ／ Ｔ ｉ
の比との関係を示す図である。 才１ 才２図
２図はＮ ／ Ｔ ｉの比と吸収水素濃度との関係を示
す図、第３図はチタン、窒化チタン層とＮ ／ Ｔ ｉ
の比との関係を示す図である。 才１ 才２図
Claims (3)
- （１）チタン表面に窒化チタン層を被覆しく水素発生環
境中において水素吸収による脆化を防止したチタン材料
であって、窒化チタン層が物理的蒸着法により被覆され
たものであることを特徴とする耐水素脆化性に優れたチ
タン材料。 - （２）窒化チタン層のＮ／Ｔｉの比が０．８以上である
ことを特徴とする耐水素脆化性に優れたチタン材料。 - （３）チタンと窒化チタンの界面付近はチタンに近い組
成で、窒化チタン層表面はＮ／Ｔｉの比が１になるよう
に、ＴｉとＮの比を変化させることを特徴とする耐水素
脆化性に優れたチタン材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3881790A JPH03243759A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 耐水素脆化性に優れたチタン材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3881790A JPH03243759A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 耐水素脆化性に優れたチタン材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243759A true JPH03243759A (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=12535821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3881790A Pending JPH03243759A (ja) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | 耐水素脆化性に優れたチタン材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03243759A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0588350A2 (en) * | 1992-09-16 | 1994-03-23 | Ykk Corporation | Hard film of Ti-Si-N composite material and method for production thereof |
| US5395461A (en) * | 1992-06-18 | 1995-03-07 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method of producing titanium material resistant to hydrogen absorption in aqueous hydrogen sulfide solution |
| CN108950298A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-12-07 | 湖北第二师范学院 | 一种生物医学植入用抗氢脆钛合金及其生产方法 |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP3881790A patent/JPH03243759A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5395461A (en) * | 1992-06-18 | 1995-03-07 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method of producing titanium material resistant to hydrogen absorption in aqueous hydrogen sulfide solution |
| EP0588350A2 (en) * | 1992-09-16 | 1994-03-23 | Ykk Corporation | Hard film of Ti-Si-N composite material and method for production thereof |
| CN108950298A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-12-07 | 湖北第二师范学院 | 一种生物医学植入用抗氢脆钛合金及其生产方法 |
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