JPH0421758A - チタン合金の耐摩耗処理方法 - Google Patents
チタン合金の耐摩耗処理方法Info
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- JPH0421758A JPH0421758A JP12335890A JP12335890A JPH0421758A JP H0421758 A JPH0421758 A JP H0421758A JP 12335890 A JP12335890 A JP 12335890A JP 12335890 A JP12335890 A JP 12335890A JP H0421758 A JPH0421758 A JP H0421758A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (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、チタン合金の耐摩耗処理方法に関するもので
、チタン合金製の摺動部品等に適用出来る。
、チタン合金製の摺動部品等に適用出来る。
（従来の技術）
これまでに、チタン合金の耐摩耗処理方法として、酸化
、窒化、 ＴｉＮイオンブレーティング、硬質Ｃｒメツ
キ、 Ｎ１−Ｐメツキ、Ｍｏｉ射等が知られている。
、窒化、 ＴｉＮイオンブレーティング、硬質Ｃｒメツ
キ、 Ｎ１−Ｐメツキ、Ｍｏｉ射等が知られている。
また特開昭５６−８１６６５号公報、特開昭５８−９１
１６５号公報には、Ｎｉ溶射またはＮｉメツキによりチ
タンまたはチタン合金表面にＮｉを付着させ加熱拡散し
、Ｔｉ−Ｎｉ合金層を形成させ、表面を硬化する方法が
提案されている。さらに特開昭５８−７３７６０号公報
には、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩をバイ
ンダーとし、Ｎｉ粉末をチタンまたはチタン合金表面に
塗布し、次いで４ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒの減圧下で８
８０℃１３０分間加熱処理を施し、バインダーを除去し
たのち、レーザーで加熱し、Ｔｉ−Ｎｉ合金層を形成さ
せ、表面を硬化し、純チタン、 Ｔｉ６Ａ７−４Ｖ合金
と比較して摩耗量が低減することを確認している。
１６５号公報には、Ｎｉ溶射またはＮｉメツキによりチ
タンまたはチタン合金表面にＮｉを付着させ加熱拡散し
、Ｔｉ−Ｎｉ合金層を形成させ、表面を硬化する方法が
提案されている。さらに特開昭５８−７３７６０号公報
には、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩をバイ
ンダーとし、Ｎｉ粉末をチタンまたはチタン合金表面に
塗布し、次いで４ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒの減圧下で８
８０℃１３０分間加熱処理を施し、バインダーを除去し
たのち、レーザーで加熱し、Ｔｉ−Ｎｉ合金層を形成さ
せ、表面を硬化し、純チタン、 Ｔｉ６Ａ７−４Ｖ合金
と比較して摩耗量が低減することを確認している。
（発明が解決しようとする課！り
酸化、窒化、 ＴｉＮイオンブレーティングによる耐摩
耗処理方法は、耐摩耗層が数ｎ程度で薄く、耐久性に乏
しい。また硬質Ｃｒメツキ、 Ｎ１−Ｐメツキは、チタ
ンに適用する場合、チタン表面に不可避的に存在する酸
化膜のため密着性に乏しく、その改善のために複雑な前
処理を行なっている。またＭｏ溶射はコスト高である。
耗処理方法は、耐摩耗層が数ｎ程度で薄く、耐久性に乏
しい。また硬質Ｃｒメツキ、 Ｎ１−Ｐメツキは、チタ
ンに適用する場合、チタン表面に不可避的に存在する酸
化膜のため密着性に乏しく、その改善のために複雑な前
処理を行なっている。またＭｏ溶射はコスト高である。
さらに、Ｔｉ−Ｎｉ合金層は、７００Ｈｖ程度の硬さを
有するものの、摩耗条件の厳しい場合、耐久性に乏しい
、従って本発明の目的は、耐久性、密着性。
有するものの、摩耗条件の厳しい場合、耐久性に乏しい
、従って本発明の目的は、耐久性、密着性。
コストに関し従来以上の性能を有する耐摩耗処理方法を
提供することにある。
提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明者は、粒度が５０Ｑ以下のＣｏ粉末とアクリル樹
脂、ニトロセルロース、アルキド樹脂のうちの一種を溶
解した液体との混合物をチタン合金の表面に塗布し、乾
燥後、真空中にて、８００℃以上１０２０”Ｃ未満に加
熱し、表面から順にＣｏ粉末の焼結層、ＴｉとＣｏとの
金属間化合物層及びチタン合金中にＣｏ拡散層を形成さ
せるとＣｏ粉末の焼結層は、溶製して得られるＣｏと同
様に鉄系材料との摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れて
いること、およびＣｏ焼結層はＴｉとＣｏとの金属間化
合物を介しチタン合金と強固に拡散接合していることを
見出した。
脂、ニトロセルロース、アルキド樹脂のうちの一種を溶
解した液体との混合物をチタン合金の表面に塗布し、乾
燥後、真空中にて、８００℃以上１０２０”Ｃ未満に加
熱し、表面から順にＣｏ粉末の焼結層、ＴｉとＣｏとの
金属間化合物層及びチタン合金中にＣｏ拡散層を形成さ
せるとＣｏ粉末の焼結層は、溶製して得られるＣｏと同
様に鉄系材料との摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れて
いること、およびＣｏ焼結層はＴｉとＣｏとの金属間化
合物を介しチタン合金と強固に拡散接合していることを
見出した。
本発明の要旨とするところは、粒度が５０ｎ以下のＣｏ
粉末とアクリル樹脂、ニトロセルロース、アルキド樹脂
のうちの一種を溶解した液体との混合物をチタン合金の
表面に塗布し、乾燥後、真空中にて、８００℃以上１０
２０℃未満に加熱し、Ｃｏ粉末層を焼結させ、かつチタ
ン合金上に拡散接合させることを特徴とするチタン合金
の耐摩耗処理方法にある。
粉末とアクリル樹脂、ニトロセルロース、アルキド樹脂
のうちの一種を溶解した液体との混合物をチタン合金の
表面に塗布し、乾燥後、真空中にて、８００℃以上１０
２０℃未満に加熱し、Ｃｏ粉末層を焼結させ、かつチタ
ン合金上に拡散接合させることを特徴とするチタン合金
の耐摩耗処理方法にある。
（作用）
以下本発明を更に詳細に説明する。
ここで、Ｃｏ粉末の粒径を５０．ｃｒｍ以下としたのは
下記の理由による。本発明による方法で、Ｃｏ粉末層を
焼結させ、チタン合金表面に拡散接合させるには、Ｃｏ
粉末同士とチタン合金とＣｏ粉末との接触面積が大きい
ことが望ましく、微細粉が良い。また加熱前の塗布によ
りチタン合金表面にＣｏ粉末層を形成するには、微細粉
はど塗布性が良好でかつ加熱後の焼結層の欠陥が少ない
。以上の観点から、第１表に示す実験結果よりＣｏ粉末
の粒径を５０ｎ以下とした。
下記の理由による。本発明による方法で、Ｃｏ粉末層を
焼結させ、チタン合金表面に拡散接合させるには、Ｃｏ
粉末同士とチタン合金とＣｏ粉末との接触面積が大きい
ことが望ましく、微細粉が良い。また加熱前の塗布によ
りチタン合金表面にＣｏ粉末層を形成するには、微細粉
はど塗布性が良好でかつ加熱後の焼結層の欠陥が少ない
。以上の観点から、第１表に示す実験結果よりＣｏ粉末
の粒径を５０ｎ以下とした。
ここでＣｏ粉を用いるのは、以下の理由による。
まずＲａｂｉｎｏｗｉｃｚの求めた乾燥摩擦係数による
と、Ｆｅとの乾燥摩擦係数が、Ｔｉの場合０．４９であ
り、これ以下のものは、Ｎｂ （０，４６） 、Ｎｉ
（０，４７） 、Ｃ。
と、Ｆｅとの乾燥摩擦係数が、Ｔｉの場合０．４９であ
り、これ以下のものは、Ｎｂ （０，４６） 、Ｎｉ
（０，４７） 、Ｃ。
（０，４１）、Ｃｒ （０，４８） 、Ｍｏ （０，４
６） 、Ｈ（０，４７）が挙げられる。ここで（）は、
Ｆｅとの乾燥摩擦係数である。
６） 、Ｈ（０，４７）が挙げられる。ここで（）は、
Ｆｅとの乾燥摩擦係数である。
次に代表的チタン合金であるＴｉ−６Ａｉ４Ｖ合金の著
しい材質劣化のない温度は９７０″Ｃ以下であるが、上
記金属が焼結し始める温度を融点の０．６倍とし、９７
０℃を超えるものを除くとＮｉ、 Ｃｏが残る。以上を
確認するため、Ｔｉ−６Ａ！−４Ｖ合金を基材として、
本発明に準した方法で９００ ”Ｃ及び９５０℃で４時
間真空中加熱を行い、焼結状態を調べ、Ｎｉ、 Ｃｏが
焼結しやすいことを確認した。
しい材質劣化のない温度は９７０″Ｃ以下であるが、上
記金属が焼結し始める温度を融点の０．６倍とし、９７
０℃を超えるものを除くとＮｉ、 Ｃｏが残る。以上を
確認するため、Ｔｉ−６Ａ！−４Ｖ合金を基材として、
本発明に準した方法で９００ ”Ｃ及び９５０℃で４時
間真空中加熱を行い、焼結状態を調べ、Ｎｉ、 Ｃｏが
焼結しやすいことを確認した。
次に、Ｎｉ、 Ｃｏの焼結層について、Ｔｉ−６Ａｌ−
４Ｖ合金基材との密着性を調べたところ、Ｎｉ焼結層は
容品に剥離するが、Ｃｏ焼結層では比較的強固に接合し
ていることを見出した。尚、Ｎｉ、 Ｃｏ共に、断面の
顕微鏡観察から拡散接合していることを確認しナー Ｄ
Ｉトの由突ん笛つ＊ぎ−１−すここで樹脂に、アクリル
樹脂、ニトロセルロース、アルキド樹脂のいずれかを用
いたのは、以下の理由による。
４Ｖ合金基材との密着性を調べたところ、Ｎｉ焼結層は
容品に剥離するが、Ｃｏ焼結層では比較的強固に接合し
ていることを見出した。尚、Ｎｉ、 Ｃｏ共に、断面の
顕微鏡観察から拡散接合していることを確認しナー Ｄ
Ｉトの由突ん笛つ＊ぎ−１−すここで樹脂に、アクリル
樹脂、ニトロセルロース、アルキド樹脂のいずれかを用
いたのは、以下の理由による。
樹脂に要求される特性は、まず常温でＣｏ粉末をチタン
合金表面に付着出来ること、次に加熱中にＣｏ粉末層が
剥離しないこと、最後にＣｏ粉末が焼結し、チタン合金
上に拡散接合出来ることである。
合金表面に付着出来ること、次に加熱中にＣｏ粉末層が
剥離しないこと、最後にＣｏ粉末が焼結し、チタン合金
上に拡散接合出来ることである。
また作業性から速乾性であることが望ましい。以上を検
討した結果を第３表に示す。尚、加熱条件は９５０℃、
４時間である。
討した結果を第３表に示す。尚、加熱条件は９５０℃、
４時間である。
ここに示した樟にアクリル樹脂、ニトロセルロース、ア
ルキド樹脂のいずれにおいても本発明に適している。
ルキド樹脂のいずれにおいても本発明に適している。
ここで、Ｃｏ粉末とアクリル樹脂、ニトロセルロース、
アルキド樹脂いずれか一種との配合比を特定していない
のは以下の理由による。Ｃｏ粉末の使用量を決めた場合
、Ｃｏ粉末が液体中で自然沈降したときに生ずるすきま
の体積以上に樹脂を配合してはならない。なぜなら昇温
中に樹脂が分解するとＣｏ粉末が剥離する可能性がある
からである。この樹脂の配合量は、使用するＣｏ粉末の
粒径及び粒度分布に依存する。次に塗布乾燥後の金属粉
末層を有するチタン合金を取り扱う上で成る程度の塗膜
の密着強度が要求されるが、要求される密着強度が様々
であること、および樹脂の種類により変化することから
樹脂の使用量は一種に決めかねる。また同様に溶剤の種
類、使用量についても、要求される乾燥時間や粘度が、
浸漬引き上げ、はけ塗り、スプレー塗り等の塗布方法に
より異なるため一種に決めかねる。
アルキド樹脂いずれか一種との配合比を特定していない
のは以下の理由による。Ｃｏ粉末の使用量を決めた場合
、Ｃｏ粉末が液体中で自然沈降したときに生ずるすきま
の体積以上に樹脂を配合してはならない。なぜなら昇温
中に樹脂が分解するとＣｏ粉末が剥離する可能性がある
からである。この樹脂の配合量は、使用するＣｏ粉末の
粒径及び粒度分布に依存する。次に塗布乾燥後の金属粉
末層を有するチタン合金を取り扱う上で成る程度の塗膜
の密着強度が要求されるが、要求される密着強度が様々
であること、および樹脂の種類により変化することから
樹脂の使用量は一種に決めかねる。また同様に溶剤の種
類、使用量についても、要求される乾燥時間や粘度が、
浸漬引き上げ、はけ塗り、スプレー塗り等の塗布方法に
より異なるため一種に決めかねる。
二二で真空中加熱としたのは、チタン合金表面及びＣｏ
粉末表面に、酸化物等が形成されるとＣｏ粉末層が焼結
せず、またチタン合金と拡散接合しないからである。
粉末表面に、酸化物等が形成されるとＣｏ粉末層が焼結
せず、またチタン合金と拡散接合しないからである。
ここで８００℃以上１０２０℃未満で加熱するのは、１
０２０℃以上では、ＴｉとＣｏの金属間化合物が急速に
成長し、Ｃｏ粉末層が消失するからで、８００℃未満で
は、Ｃｏ粉末の焼結と、Ｃｏ粉末層とチタン合金との拡
散接合に長時間を必要とするからである。
０２０℃以上では、ＴｉとＣｏの金属間化合物が急速に
成長し、Ｃｏ粉末層が消失するからで、８００℃未満で
は、Ｃｏ粉末の焼結と、Ｃｏ粉末層とチタン合金との拡
散接合に長時間を必要とするからである。
以上の内容を第４表に示す。
第４表
尚、第４表はＴｉ−６ＡＪ−４Ｖ合金に適用した結果で
あり、ＣＯの焼結状態は摩耗試験でＣｏ焼結層の摩耗量
が溶製ＣＯの摩耗量の２倍以上である場合、不良とした
。
あり、ＣＯの焼結状態は摩耗試験でＣｏ焼結層の摩耗量
が溶製ＣＯの摩耗量の２倍以上である場合、不良とした
。
（実施例１）
水アトマイズ法で作製した平均粒径１０ｎで粒度が５０
μｍ以下のＣｏ粉末（４５０重量部）、ニトロセルロー
ス変性アルキド樹脂（４６重量部）、トルエン（３０重
量部）、アセトン（３３重量部）を配合し、攪拌機で攪
拌中に、Ｔｉ−６Ａｉ４Ｖ合金製の直径４ｍｍ長さ１５
ｍｍのビン状材の一端を浸漬塗布し、５分間室温乾燥後
、真空炉中で９５０℃にて４時間保定し、冷却した。そ
の結果、約１０Ｏｎ厚さのＣｏ粉末焼結層を得た。Ｆｅ
２５製のディスクとピンオンディスク摩耗試験を行なっ
た結果を第５表に示す。試験条件は、室温、乾燥空気中
、荷重２．９ｋｇ、速度４００ｍｍ／ｓｅｃ 、距離１
８８．４ｍである。
μｍ以下のＣｏ粉末（４５０重量部）、ニトロセルロー
ス変性アルキド樹脂（４６重量部）、トルエン（３０重
量部）、アセトン（３３重量部）を配合し、攪拌機で攪
拌中に、Ｔｉ−６Ａｉ４Ｖ合金製の直径４ｍｍ長さ１５
ｍｍのビン状材の一端を浸漬塗布し、５分間室温乾燥後
、真空炉中で９５０℃にて４時間保定し、冷却した。そ
の結果、約１０Ｏｎ厚さのＣｏ粉末焼結層を得た。Ｆｅ
２５製のディスクとピンオンディスク摩耗試験を行なっ
た結果を第５表に示す。試験条件は、室温、乾燥空気中
、荷重２．９ｋｇ、速度４００ｍｍ／ｓｅｃ 、距離１
８８．４ｍである。
本発明によるＣｏ焼結層は、従来法であるＴｉＮイオン
ブレーティング、 Ｎ１−Ｐメツキならびに他のいずれ
の方法によるものと比較してもビンとディスクの摩耗量
の和で最も優れており、摩擦係数も最も小さく、剥離は
認められなかった。
ブレーティング、 Ｎ１−Ｐメツキならびに他のいずれ
の方法によるものと比較してもビンとディスクの摩耗量
の和で最も優れており、摩擦係数も最も小さく、剥離は
認められなかった。
尚、Ｔｉ−Ｎｉ合金層は、本発明に準する方法で作成し
たもので最表面は、Ｔｉ−Ｎｉ金属間化合物で７００Ｈ
シ程度のものであるが、本試験の相手材ＦＣ２５に対し
ては、Ｔｉ−６Ａ／−４Ｖ合金と比較して自らは摩耗し
にくいものの、相手材の摩耗量が多くかつ摩擦係数も、
０．７６で大きい値を示した。
たもので最表面は、Ｔｉ−Ｎｉ金属間化合物で７００Ｈ
シ程度のものであるが、本試験の相手材ＦＣ２５に対し
ては、Ｔｉ−６Ａ／−４Ｖ合金と比較して自らは摩耗し
にくいものの、相手材の摩耗量が多くかつ摩擦係数も、
０．７６で大きい値を示した。
（実施例２）
水アトマイズ法で作製した平均粒径１０ｎで、粒度が５
０４以下のＣｏ粉末（３５０重量部）、ニトロセルロー
ス（１０重量部）、アセトン（１５０重量部）を配合し
、攪拌機で攪拌中に、Ｔｉ−６Ａ／−４ν合金製の直径
４ｍ、長さ１５ｍのピン状材の一端を浸漬塗布し、５分
間室温乾燥後、真空炉中で８５０にて８時間保定し、冷
却した。その結果、約２００ ｔｍ厚さのＣｏ粉末焼結
層を得た。 Ｃ（１，２ｗｔ％）、Ｍｏ（０，６ｗｔ％
） 、 Ｃｕ（４ｗｔ％）を含有する鉄系焼結合金製の
ディスクとピンオンディスク摩耗試験を行なった結果を
第６表に示す、試験条件は、室温、乾燥空気中、荷重２
．９ｋｇ、速度８００ｍｍ／ｓｅｃ、距離１ｋｍである
。
０４以下のＣｏ粉末（３５０重量部）、ニトロセルロー
ス（１０重量部）、アセトン（１５０重量部）を配合し
、攪拌機で攪拌中に、Ｔｉ−６Ａ／−４ν合金製の直径
４ｍ、長さ１５ｍのピン状材の一端を浸漬塗布し、５分
間室温乾燥後、真空炉中で８５０にて８時間保定し、冷
却した。その結果、約２００ ｔｍ厚さのＣｏ粉末焼結
層を得た。 Ｃ（１，２ｗｔ％）、Ｍｏ（０，６ｗｔ％
） 、 Ｃｕ（４ｗｔ％）を含有する鉄系焼結合金製の
ディスクとピンオンディスク摩耗試験を行なった結果を
第６表に示す、試験条件は、室温、乾燥空気中、荷重２
．９ｋｇ、速度８００ｍｍ／ｓｅｃ、距離１ｋｍである
。
本発明によるＣｏ焼結層は従来法であるＴｉＮイオンブ
レーティングならびに他のいずれの方法よるものと比較
してもピンとディスクの摩耗量の和で優れており、摩擦
係数も最も小さく、剥離も認められなかった。尚、Ｔｉ
−Ｎｉ合金層は実施例１と同じもので、摩耗試験のごく
初期に摩擦係数０．１７を記録したが、最終的にはＴｔ
−６Ａｌ−４ｖ合金よりも摩耗量の和も多く、摩擦係数
も大きい値を示した。
レーティングならびに他のいずれの方法よるものと比較
してもピンとディスクの摩耗量の和で優れており、摩擦
係数も最も小さく、剥離も認められなかった。尚、Ｔｉ
−Ｎｉ合金層は実施例１と同じもので、摩耗試験のごく
初期に摩擦係数０．１７を記録したが、最終的にはＴｔ
−６Ａｌ−４ｖ合金よりも摩耗量の和も多く、摩擦係数
も大きい値を示した。
（発明の効果）
本発明によれば、チタン合金に対して従来法と比較して
耐久性、密着性において優れた耐摩耗処理が可能であり
、しかも複雑な前処理が必要なメツキ、溶射の手段を用
いないため簡単でがっコストが安く工業的に優れた効果
が奏される。
耐久性、密着性において優れた耐摩耗処理が可能であり
、しかも複雑な前処理が必要なメツキ、溶射の手段を用
いないため簡単でがっコストが安く工業的に優れた効果
が奏される。
Claims (1)
- 粒度が５０μｍ以下のＣｏ粉末とアクリル樹脂，ニト
ロセルロース，アルキド樹脂のうちの一種を溶解した液
体との混合物をチタン合金の表面に塗布し、乾燥後、真
空中にて、８００℃以上１０２０℃未満に加熱し、Ｃｏ
粉末層を焼結させ、かつチタン合金上に拡散接合させる
ことを特徴とするチタン合金の耐摩耗処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12335890A JPH0421758A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | チタン合金の耐摩耗処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12335890A JPH0421758A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | チタン合金の耐摩耗処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0421758A true JPH0421758A (ja) | 1992-01-24 |
Family
ID=14858608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12335890A Pending JPH0421758A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | チタン合金の耐摩耗処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0421758A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007097376A1 (ja) | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Nihon Yamamura Glass Co., Ltd. | 水性コーティング組成物及びガラス製品 |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP12335890A patent/JPH0421758A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007097376A1 (ja) | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Nihon Yamamura Glass Co., Ltd. | 水性コーティング組成物及びガラス製品 |
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