JPH0336257A - チタンおよびチタン合金の酸化処理方法 - Google Patents

チタンおよびチタン合金の酸化処理方法

Info

Publication number
JPH0336257A
JPH0336257A JP16938889A JP16938889A JPH0336257A JP H0336257 A JPH0336257 A JP H0336257A JP 16938889 A JP16938889 A JP 16938889A JP 16938889 A JP16938889 A JP 16938889A JP H0336257 A JPH0336257 A JP H0336257A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium
oxygen
alloy
oxidation treatment
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16938889A
Other languages
English (en)
Inventor
Moriyuki Mushiaki
守行 虫明
Kenichi Asano
謙一 浅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP16938889A priority Critical patent/JPH0336257A/ja
Publication of JPH0336257A publication Critical patent/JPH0336257A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、チタンおよびチタン合金の酸化処理方法の改
良に関する。
(従来の技術) 比重が鋼の約6割という軽金属で、しかも強靭であり、
錆が発生し難い特性を有するところからチタンを素材と
した部品が多用される。すなわち、純チタンとしては耐
蝕性を要求されるところに用いられ、かつチタン合金は
強力合金の形で高負荷のかかる部位に用いられる。この
ような利点を有し、用途範囲の極めて広いチタンおよび
チタン合金であるが、その反面、特に耐摩耗性が低いと
いう問題がある。すなわち、たとえばエンジンの一部品
としてバルブスプリングリテーナのごとき摺動部品に用
いると、耐摩耗性が低いので、短期間に摩耗する不・具
合が生じる。
そこで、上記チタンおよびチタン合金からなる部材の表
面を処理し、必要な硬度を得て、耐摩耗性を確保する必
要がある。このような表面処理方法の一手段として、酸
化処理方法がある。これは、チタンおよびチタン合金か
らなる部材を大気中で所定時間加熱し、その表面に酸化
物層および酸素富化層を形成させ、これら酸化物層およ
び酸素富化層により表面の硬度が増大して耐摩耗性が向
上する方法である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような酸化処理方法によると、チタ
ンおよびチタン合金に対する加熱温度はあらかじめ定め
られた一定温度であり、したがって常に一定の硬度しか
得られず、さらに耐摩耗性が要求される部品の素材とし
ては不適であった。
一方、金属組織の平均結晶粒径を計って機械的強度を調
べてみると、満足した値が得られないことが多い。
本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、チ
タンおよびチタン合金に対して酸化処理条件を変えた種
々の実験を行いそのデータを集めた結果、加熱温度を異
ならせることによって酸化物層および酸素富化層の組成
内容が変化することが判明した。そして、耐摩耗性およ
び機械的強度を向上させるに最適な温度範囲を把握し、
その温度範囲の設定保持をなすチタンおよびチタン合金
の酸化処理方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、チタンおよびチタン合金を大気中で所定時間
加熱し、その表面に酸化物層および酸素富化層を形成す
る酸化処理方法において、チタンおよびチタン合金に対
する加熱温度を750〜1100℃の範囲、好ましくは
875〜1050℃の範囲内に設定保持することを特徴
とするチタンおよびチタン合金の酸化処理方法である。
(作 用) チタンおよびチタン合金に対する加熱温度が異なると、
酸化物層から酸素富化層への酸素の拡散状態が変わって
これらの組成か異なり、表面硬度が相違する。特に75
0〜1100℃の範囲、好ましくは875〜1050℃
の範囲内であれば、所定時間の加熱における酸素の含有
による重量増加の極端な変化がなく硬度増大を得るとと
もに、金属組織の平均結晶粒径に極端な変化がなく機械
的強度増大を得る。
(実施例) 以下、本発明における一実施例を図面にもとづいて説明
する。たとえばチタン部制を一定時間、大気中で加熱す
る。第1図(A)に示すように、その加熱温度が700
〜800℃の範囲内であるε、チタン自体は青銅色に変
色し、かつその表面にはTiO:+(別名ニルチル)で
ある酸化物層が形成される。すなわち、表面に酸化物層
を形成できる最低温度範囲であり、少ないエネルギで可
能であるが、酸素富化層の生成はみられない。同図(B
)に示すように、加熱温度が825〜850℃の範囲内
であると、チタンの直ぐ表面にはTi十TiO粉末、T
iO+金属チタン、複数色に分かれたルチルおよび最表
面に外部酸化スケール層が形成される。すなわち、チタ
ン組成内に酸素が固溶して拡散することとなり、チタン
と酸化物層との間に酸素富化層が生じる。後述するよう
に、略理想に近い特性を備える。同図(C)に示すよう
に、加熱温度が875〜1050℃の範囲内であると、
チタンの直ぐ表面はTi+TiO粉末。
金属的外観をなすTiOとT i O+T iとの合成
層、Ti、O,およびルチルが形成される。すなわち、
Ti(チタン)の表面には明確な酸素富化層が形成され
、さらにこの表面を酸化物層が覆う。
このように、上記加熱温度範囲によれば酸素富化層に対
する酸化物層からの酸素の拡散が円滑化して、それぞれ
の組成の割合がバランスがとれた理想的な表面酸化処理
となる。耐摩耗性および機械的強度など、その特性も後
述するように理想的である。
第2図に、チタンおよびチタン合金を大気中で加熱した
とき、この酸化反応速度である加熱時間の変化に対する
重量増加の変化の特性を、所定加熱温度毎に示す。すな
わち、大気中の酸素が金属組織内に含浸して重量増加が
あるが、短時間で大なる変化を生じると表面硬度が低下
することが知られている。ここで、加熱温度が1100
℃の場合には、11Ig/cIiYの重量増加になるの
にわずか数分で到達してしまい、組成上の難点となる。
同量の重量増加をみると、995℃では約10分。
905℃では約30分必要とするところから、これらの
加熱温度であれば無理がな(、必要な表面硬度を保持す
る。
つぎに、チタンおよびチタン合金を大気中で加熱した場
合の、再結晶β粒の成長挙動をみた。
すなわち第3図に、加熱時間の変化に対する金属組織の
平均結晶粒径の変化特性を、加熱温度毎に示す。大気中
の酸素が金属組織内に含浸すると重量増加とともに結晶
粒の拡大化があるが、短時間で大なる変化を生じると結
晶粒に負荷がかかって機械的強度が低下することが知ら
れている。ここで、1100℃の加熱温度の場合には、
短時間から長時間に亘ってその拡大変化割合が極めて急
であり、機械的強度の保持の点で難点がある。
900℃の加熱温度の場合では長時間の加熱に亘ったと
きこそ変化割合がある程度急になるが、所定時間の範囲
内であれば変化割合が低いので比較的問題がなく、85
0℃以下であれば問題がない。
第4図に、チタンおよびチタン合金を大気中で30分間
加熱した場合の、温度変化に対する表面硬度の変化特性
を示す。約750℃に到達するまでは表面硬度の上昇割
合が大であり、これより高温では上昇割合が緩やかにな
り、特に875℃を越えると1050℃までほとんど上
昇がない。
換言すれば、加熱温度が875℃〜1050℃の範囲内
であれば、極めて高い表面硬度を得られることとなる。
また、第4図で示すそれぞれの加熱温度の酸化処理をな
したチタン部材で、それぞれエンジンのバルブスプリン
グリテーナを製作し、モータリングによる耐摩耗試験を
行った結果を第5図に示す。700℃加熱のものは硬度
が不十分であるので、短時間で許容摩耗量に到達してし
まい、実用には適さないことが判明した。これに対して
800℃加熱のものは、摩耗量変化が700℃加熱のも
のと比較して緩かであり、かつ所定時間以上はほとんど
変化がない特徴を有する。900℃加熱のものは、加熱
時間に係わらず摩耗量が極く小さいので、この3種のう
ちでは最も実用に適することとなる。なお、このような
部祠など、全て酸化処理終了後である加熱終了後に強制
的に水冷もしくはアルゴンガス吹付けのごとき空冷をな
すことにより、熱膨張率の相違で表面の余分な酸化スケ
ールが剥離して品質向上を得られる。
これらの実験データを総合すると、チタンおよびチタン
合金を大気中で加熱して表面を酸化処理するのに、その
加熱温度が1100℃を越えると、極く短時間で重量が
極端に増加するとともに金属組織の平均結晶粒径が極端
に大きくなり、酸化物層と酸素富化層との組成に負担が
かかって耐摩耗性と機械的強度の低下を招く。l−たが
って、加熱温度の上限範囲は1100℃とし、好ましく
は1050℃に設定とすべきである。また、加熱温度が
750℃以下であると、酸化物層から酸素富化層への酸
素拡散が不十分で、確実な表面硬度が得られず、摩耗量
が大となる。したがって、加熱温度の下限範囲を750
℃とし、好ましくは875℃に設定すべきである。すな
わち、加熱温度は750〜1100℃の範囲内で行い、
好ましくは875〜1050℃の範囲内に設定すべき結
論が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、チタンおよびチタ
ン合金を大気中で所定時間加熱する基本的な酸化処理方
法は変えることなく、加熱時間を750〜1100℃の
範囲内で行い、好ま1−<は875〜1050℃の範囲
内に設定保持j、たから、表面硬度が高く、耐摩耗性お
よび機械的強度に優れたチタンおよびチタン合金の酸化
処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図(A、 )(B
)、(C)は互いに異なる加熱温度によって変化するチ
タンおよびチタン合金の組織拡大図、第2図は加熱時間
に対する重量増加の特性図、第3図は加熱時間に対する
金属組織の平均結晶粒径変化の特性図、第4図は所定時
間における加熱温度と表面硬度変化の特性図、第5図は
そのチタンおよびチタン合金をバルブスプリングリテー
ナに適用した場合の摩耗特性図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. チタンおよびチタン合金を大気中で所定時間加熱し、そ
    の表面に酸化物層および酸素富化層を形成する酸化処理
    方法において、チタンおよびチタン合金に対する加熱温
    度を750〜1100℃の範囲内に設定保持し、好まし
    くは875〜1050℃の範囲内に設定保持することを
    特徴とするチタンおよびチタン合金の酸化処理方法。
JP16938889A 1989-06-30 1989-06-30 チタンおよびチタン合金の酸化処理方法 Pending JPH0336257A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16938889A JPH0336257A (ja) 1989-06-30 1989-06-30 チタンおよびチタン合金の酸化処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16938889A JPH0336257A (ja) 1989-06-30 1989-06-30 チタンおよびチタン合金の酸化処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0336257A true JPH0336257A (ja) 1991-02-15

Family

ID=15885672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16938889A Pending JPH0336257A (ja) 1989-06-30 1989-06-30 チタンおよびチタン合金の酸化処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0336257A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05155726A (ja) * 1991-12-06 1993-06-22 Agency Of Ind Science & Technol 雑菌繁殖防止体
US6364966B1 (en) * 1999-11-17 2002-04-02 Sony Corporation Method for manufacturing acoustic vibration plate
WO2004007788A1 (en) * 2002-07-16 2004-01-22 The Boc Group Plc Method of case hardening titanium and zirconium alloys
EP1586668A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-19 HONDA MOTOR CO., Ltd. Valve spring retainer made of titanium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS579880A (en) * 1980-06-16 1982-01-19 Ebara Corp Formation of anticorrosive hard layer at prescribed surface part of member made of titanium or titanium alloy
JPS6483652A (en) * 1987-09-24 1989-03-29 Fujikura Ltd Wear-resistant member
JPH02179861A (ja) * 1988-12-28 1990-07-12 Mitsubishi Motors Corp チタンまたはチタン合金の表面処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS579880A (en) * 1980-06-16 1982-01-19 Ebara Corp Formation of anticorrosive hard layer at prescribed surface part of member made of titanium or titanium alloy
JPS6483652A (en) * 1987-09-24 1989-03-29 Fujikura Ltd Wear-resistant member
JPH02179861A (ja) * 1988-12-28 1990-07-12 Mitsubishi Motors Corp チタンまたはチタン合金の表面処理方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05155726A (ja) * 1991-12-06 1993-06-22 Agency Of Ind Science & Technol 雑菌繁殖防止体
US6364966B1 (en) * 1999-11-17 2002-04-02 Sony Corporation Method for manufacturing acoustic vibration plate
WO2004007788A1 (en) * 2002-07-16 2004-01-22 The Boc Group Plc Method of case hardening titanium and zirconium alloys
US7208055B2 (en) 2002-07-16 2007-04-24 The Boc Group, Plc Thermal Treatment Method
EP1586668A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-19 HONDA MOTOR CO., Ltd. Valve spring retainer made of titanium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brady et al. The oxidation and protection of gamma titanium aluminides
Taniguchi Oxidation of intermetallics–Japanese activity
US5288345A (en) Method for treating sintered alloy
US7138189B2 (en) Heat-resistant Ti alloy material excellent in resistance to corrosion at high temperature and to oxidation
JP4473501B2 (ja) 所定のカバー層を備えた銅・アルミニウム合金を、耐磨耗性滑り軸受を製造するためのベアリングマテリアルとして使用する方法
JP2614732B2 (ja) 低摩擦構造及びその製造方法
Gong et al. Oxidation behavior of TiAl/TiAl–SiC gradient coatings on gamma titanium aluminides
JPH0336257A (ja) チタンおよびチタン合金の酸化処理方法
JPH02185962A (ja) 高温での耐変色性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法
US3015880A (en) Corrosion resistant treatment of metal articles
Mathabathe et al. Characterization of the nitrided γ-Ti-46Al–2Nb and γ-Ti-46Al–2Nb-0.7 Cr-0.3 Si intermetallic alloys
Gomes et al. Comparison of the kinetics and morphologic properties of titanium, Ti-1.5 Ni and Ti-2.5 Cu during oxidation in pure oxygen between 600 and 820° C
JP3261457B2 (ja) 高温用耐酸化性合金材料及びその製造方法
US5986244A (en) Metallic high temperature resistant material and a method of producing it
JP3332615B2 (ja) TiAl系金属間化合物基合金及びその製造方法
JPH0336256A (ja) チタンおよびチタン合金の酸化処理方法
JPS6075546A (ja) 高温強度に優れたモリブデン材
JP3195506B2 (ja) タングステン重合金の表面処理方法
JP6344194B2 (ja) 耐酸化性に優れたチタン部材及び耐酸化性に優れたチタン部材の製造方法
JP3077867B2 (ja) 耐摩耗性に優れた摺動部材用TiAl金属間化合物の酸化処理方法
JPS64460B2 (ja)
Wlodek Properties of Vanadium‐Columbium Alloys
CN105695909B (zh) 一种钴基合金丝的时效处理方法
JPH0548296B2 (ja)
KR100421948B1 (ko) 복합코팅된 티타늄 알루미나이드계 합금