JPH04308051A - 耐蝕性Ti基合金 - Google Patents

耐蝕性Ti基合金

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JPH04308051A
JPH04308051A JP1577191A JP1577191A JPH04308051A JP H04308051 A JPH04308051 A JP H04308051A JP 1577191 A JP1577191 A JP 1577191A JP 1577191 A JP1577191 A JP 1577191A JP H04308051 A JPH04308051 A JP H04308051A
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康昭 杉崎
Tatsuya Yasunaga
龍哉 安永
Takashi Yashiki
貴司 屋敷
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐蝕性Ti基合金に関し
、さらに詳しくは、耐蝕性に優れており、かつ、加工性
、耐隙間腐蝕性に優れている耐蝕性Ti基合金に関する
ものである。
【0002】
【従来技術】従来より、Tiは耐蝕性に優れている金属
として良く知られているものであり、化学プラント等の
工業用の構造材料として広く使用されているが、使用さ
れる環境によっては耐蝕性において疑問視される場合が
ある。
【0003】Tiは特に、硝酸等の酸化性の腐蝕環境、
海水およびその他の塩化物を含有する腐蝕環境において
は優れた耐蝕性を示すものである。しかし、塩酸および
硫酸等の非酸化性の環境においては、上記に説明したよ
うな酸化性の環境ほど優れた耐蝕性を示さないのである
【0004】また、高温の塩化物溶液等の環境において
は、その環境におかれるものに隙間が存在すると、その
隙間にあるTiが局部的に腐蝕を受けることは良く知ら
れていることである。
【0005】このように、Tiが比較的に腐蝕を受け易
い環境における問題を解決するために、Tiに種々の合
金元素を含有させて耐蝕性のTi基合金が既に提案され
、かつ、市販されている。
【0006】そして、このTi合金としては、Ti−P
d合金、Ti−Ni−Mo合金等が挙げられるが、Ti
−Pd合金については、Pdが高価であり、経済的に問
題があり、また、Ti−Ni−Mo合金は加工性が悪い
という問題があり、耐蝕性が優れている割りには広く使
用されていない。
【0007】従って、本発明者は、従来において耐蝕性
が良好であると言われているTi合金における問題点を
考慮し、加工性が良好であり、かつ、Ti−Pd合金と
同等またはそれ以上の、特に、非酸化性の環境において
優れた耐蝕性を示し、さらに、高温塩化物溶液等の環境
における耐隙間腐蝕性も実用上満足するTi合金として
、特願平02−069066号、特願平02−2837
55号が提案されており、Ni、Pd、Ruのグループ
にAg或いはAuを含有させたTi合金を開発した。
【0008】しかしながら、このTi基合金は本発明に
係る耐蝕性Ti基合金が目的とする耐蝕性には優れた性
能を発揮するけれども、Ti基合金の溶製装置で含有さ
せたAg等の蒸発によるロスを生じ、歩留りのよい合金
鋳造が困難な面があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来技術の問題点に鑑み、耐蝕性を満足すると共に、
製造がし易く、経済的にもTi合金の開発が要望されて
いることから、優れた耐蝕性を有するTi基合金を提案
するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐蝕性Ti
基合金は、Cr  0.005〜2.0wt%を含有し
、さらに、 Ni  0.005〜2.0wt%、Pd  0.00
5〜2.0wt%、Ru  0.005〜2.0wt%
、Pt  0.005〜2.0wt%、Os  0.0
05〜2.0wt%、Ir  0.005〜2.0wt
%、Rh  0.005〜2.0wt% の内から選んだ1種以上を含有し、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耐蝕性Ti基合金
を第1の発明とし、 Cu  0.005〜1.5wt%、Si  0.00
5〜1.5wt% の内から選んだ1種以上を含有し、さらに、Ni  0
.005〜2.0wt%、Pd  0.005〜2.0
wt%、Ru  0.005〜2.0wt%、Pt  
0.005〜2.0wt%、Os  0.005〜2.
0wt%、Ir  0.005〜2.0wt%、Rh 
 0.005〜2.0wt% の内から選んだ1種以上を含有し、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耐蝕性Ti基合金
を第2の発明とし、 Al  0.005〜2.0wt% を含有し、さらに、 Ni  0.005〜2.0wt%、Pd  0.00
5〜2.0wt%、Ru  0.005〜2.0wt%
、Pt  0.005〜2.0wt%、Os  0.0
05〜2.0wt%、Ir  0.005〜2.0wt
%、Rh  0.005〜2.0wt% の内から選んだ1種以上を含有し、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耐蝕性Ti基合金
を第3の発明とする3つの発明よりなるものである。
【0011】本発明に係る耐蝕性Ti基合金について、
以下詳細に説明する。
【0012】先ず、本発明に係る耐蝕性Ti基合金の含
有成分および成分割合について説明する。
【0013】本発明に係る耐蝕性Ti基合金において、
加工性に悪影響を与えない元素を探すために、種々多数
の合金を製作して、耐蝕性および耐隙間腐蝕性について
研究を行って、このような特性、即ち、加工性を害する
ことなく、耐蝕性および耐隙間腐蝕性に優れた合金元素
を検討した結果、以下説明する元素を見出したのである
【0014】Crは加工性に悪影響を与える事なく、耐
蝕性および耐隙間腐蝕性に寄与する元素であり、含有量
が0.005wt%未満ではこの効果は少なく、また、
2.0wt%を越える含有量では加工性が劣化する。よ
って、Cr含有量は0.005〜2.0wt%とする。 また、Crをこの範囲に含有させ、さらに、Ni、Pd
、Ru、Pt、Os、Ir、Rhの1種以上を0.00
5〜2.0wt%含有させると、相乗効果によって耐蝕
性は顕著に改善される。しかして、Ni、Pd、Ru、
Pt、Os、Ir、Rhのみを単独で0.005〜2.
0wt%含有させても非酸化性環境においては、Ti−
Pd合金と同等の耐蝕性は示さないのである。
【0015】Cu、Siは加工性に悪影響を及ぼすこと
なく、耐蝕性および耐隙間腐蝕性を向上させる元素であ
り、含有量が0.005wt%未満ではこのような効果
は期待できず、また、1.5wt%を越えて含有させる
と加工性が悪くなる。よって、Cu含有量は0.005
〜1.5wt%、Si含有量は0.005〜1.5wt
%とする。また、これらCuおよびSiを単独でTiに
含有させても、非酸化性環境においては、耐蝕性を向上
させる効果は少ない。そして、CuおよびSiの1種以
上を0.005〜1.5wt%の範囲に含有させ、さら
に、Ni、Pd、Ru、Pt、Os、Ir、Rhの1種
以上を0.005〜2.0wt%含有させると、相乗効
果によつて、耐蝕性は顕著に改善され、従来のTi−P
d合金と同等またはそれ以上となる。
【0016】Alは加工性を悪化させることなく、耐蝕
性および耐隙間腐蝕性に寄与する元素であり、含有量が
0.005wt%未満ではこのような効果は少なく、ま
た、2.0wt%を越えると加工性が悪くなる。よって
、Al含有量は0.005〜2.0wt%とする。また
、AlはTiに単独に含有させても非酸化性環境におい
ては、Ti−Pd合金と同等の耐蝕性を示さないが、N
i、Pd、Ru、Pt、Os、Ir、Rhを含有量0.
005〜2.0wt%の範囲にTiに含有させると、相
乗効果によって非酸化性環境において耐蝕性は著しく改
善される。そして、上記に説明したCr、Cu、Si、
Alはそれぞれ単独で、或いは、複合して含有させるこ
とにより耐蝕性を向上させることができる。
【0017】Ni、Pd、Ru、Pt、Os、Ir、R
hは単独でTiに0.005〜2.0wt%含有させて
も、非酸化性環境においては耐蝕性の改善は認められな
いが、しかし、上記に説明したように、Cr、Cuおよ
びSi、Alと共存状態においては、耐蝕性において著
しい改善が認められる。よって、Ni、Pd、Ru、P
t、Os、Ir、Rhを含有量0.005〜2.0wt
%の範囲に1種以上含有させることにより、優れた耐蝕
性が得られるのである。
【0018】
【実  施  例】本発明に係る耐蝕性Ti基合金の実
施例を比較例と共に説明する。
【0019】
【実 施 例 1】表1、表2に示すTi合金を、スポ
ンジチタン(JIS1種)に含有成分の各金属粉末の成
分割合を変えて含有させ、真空アーク溶解炉において溶
解して鋳塊を製造した。また、比較例として、スポンジ
チタン(JIS1種)のみの純Ti鋳塊を溶製した。
【0020】これらの鋳塊を熱間鍛造および熱間圧延を
行って、1.0mmtの板を製作した。この板を真空焼
鈍熱処理を行った後、20Dmm×1tmmの腐蝕試験
片を採取した。
【0021】さらに、比較例として、市販のG2相当材
(純Ti)、G7相当材(Ti−0.15Pd)、G1
2相当材(Ti−0.8Ni−0.3Mo)を併せて製
作した。
【0022】以下に説明する評価試験を行った。 42%MgCl2    隙間腐蝕浸漬試験この試験は
、図1に示すTiボルト1、T.P3、マルチクレビス
φ20mm(溝付き、テフロン)4、Tiナット2を組
み立てた治具を隙間腐蝕環境を模擬した42%MgCl
2溶液中に48時間浸漬して、隙間腐蝕発生により評価
した。  表3に耐隙間腐蝕性試験の結果を示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】この表3から明らかであるが、本発明に係
る耐蝕性Ti基合金(
【請求項1】の発明。)は、42%MgCl2沸騰溶液
中で24時間浸漬した場合の試験において、優れた耐隙
間腐蝕性を示していることが分かる。
【0027】次に、本発明に係る耐蝕性Ti基合金(

請求項1】の発明。)の塩酸に対する全面腐蝕性評価試
験について、図2〜図5により説明する。
【0028】図2はNi0.4wt%、Pd0.014
wt%、Ru0.026wt%と含有量を一定とし、C
r含有量を変化させた場合に、Ti基合金の2%HCl
沸騰溶液中における24時間の浸漬試験結果を示してあ
る。即ち、Cr含有量を0.1wt%とすることにより
、耐蝕性が明らかに改善されていることがわかる。また
、Cr含有量を0.2wt%とすると、G7相当材(T
i−0.15Pd)より優れた耐蝕性を示している。
【0029】図3はCr含有量0.2wt%、Pd/R
u=1/2、Pd+Ru=0.04wt%と一定とし、
Ni含有量を変化させた場合に、本発明に係る耐蝕性T
i基合金(
【請求項1】の発明。)の2%HCl沸騰溶液中におけ
る24時間の浸漬試験結果を示してある。即ち、Ni含
有量が増加するに従って、腐蝕速度が減少していること
がわかる。
【0030】図4はCr含有量を0.2wt%と一定と
し、Ni、Pd、Ruの含有量を変化させた場合の、本
発明に係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項1】の発明。)の2%HCl沸騰溶液中におけ
る2時間の浸漬試験結果を示してある。即ち、Ni、P
d、Ruの含有量の増加に従って腐蝕速度が減少してい
るが、NiよりPdおよびRu、さらに、RuよりPd
の方が腐蝕速度が小さくなっていることがわかる。
【0031】図5は上記表1に示してある、本発明に係
る耐蝕性Ti基合金(
【請求項1】の発明。)の2〜18の中の幾つかの例お
よび比較例1の純Ti(G2相当材。)、比較例2のT
i−0.8Ni−0.3Mo(G12相当材。)、比較
例3のTi−0.2Ag(0.2Ag)、比較例4のT
i−0.5Ni(0.5Ni)を2%沸騰HCl溶液中
において、24時間浸漬した場合の浸漬試験結果を示し
てある。即ち、本発明に係る耐蝕性Ti基合金は、比較
例5〜7のTi−(Pd、Ru)材と同等かそれ以上に
腐蝕速度が小さく優れていることを示し、また、比較例
1〜4のTi基合金より著しく腐蝕速度が小さくなって
いることを示している。
【0032】従って、本発明に係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項1】の発明。)は、非酸化性環境において優れ
た耐蝕性(腐蝕速度が極めて小さいこと。)を示してい
ることがわかる。
【0033】
【実 施 例 2】実施例1と同様な方法により、表4
、表5に示す本発明に係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項
2】の発明。)および各比較例の試験片を製作した。こ
れらの試験片により、以下説明する試験により評価試験
を行った。
【0034】5%HCl沸騰状態における浸漬試験によ
る均一腐蝕速度による評価を行った。  表6に試験結
果を示す。この表6から以下説明することが明らかであ
る。即ち、No.1〜No.7およびNo.13〜No
.19は、SiおよびCuの含有量を一定とし、他の1
種類の含有成分の含有量を変化させた場合、No.1〜
No.3およびNo.13〜No.15において、Ni
含有量を増加させると腐蝕速度は減少し、また、Mo.
4、No.5およびNo.16、No.17において、
Pd含有量を増加させると腐蝕速度が減少ししており、
そして、NO.6、No.7およびNo.18、No.
19においてRu含有量を増加させると腐蝕速度が減少
ししている。さらに、NO.8〜No.12およびNo
.20〜No.26は含有成分の各種の組み合わせの例
を示すものであり、これらの全部において比較例のNo
.1〜No.5およびNo.7、No.8に比較して腐
蝕速度が著しく小さいのである。
【0035】42%MgCl2  隙間腐蝕浸漬試験こ
の試験は実施例1と同じ方法により、隙間腐蝕発生数に
より評価した。即ち、実施例1と同様に図1に示す治具
により、42%MgCl2沸騰状態におけるマルチクレ
ビス法による浸漬試験において、隙間腐蝕発生率を帖佐
して評価した。  表7に耐隙間腐蝕性試験結果を示し
てある。この表7から明らかなように、本発明に係る耐
蝕性Ti基合金(
【請求項2】の発明。)は、優れた耐隙間腐蝕性を示し
ていることがわかる。
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】
【表6】
【0039】
【表7】
【0040】
【実 施 例 3】実施例1と同様な方法により、表8
、表9に示す本発明に係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項
3】の発明。)および各比較例の試験片を製作した。こ
れらの試験片により、以下説明する試験により評価試験
を行った。
【0041】42%MgCl2  隙間腐蝕浸漬試験こ
の試験は実施例1と同じ方法により、隙間腐蝕発生数に
より評価した。即ち、実施例1と同様に図1に示す治具
により、42%MgCl2沸騰状態におけるマルチクレ
ビス法による浸漬試験において、隙間腐蝕発生率を帖佐
して評価した。  表10に耐隙間腐蝕性試験結果を示
してある。この表10から明らかなように、本発明に係
る耐蝕性Ti基合金(
【請求項2】の発明。)は、優れた耐隙間腐蝕性を示し
ていることがわかる。
【0042】
【表8】
【0043】
【表9】
【0044【表10】
【0045】この表10から明らかであるが、本発明に
係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項3】の発明。)は、42%MgCl2沸騰溶液
中で24時間浸漬した場合、優れた耐隙間腐蝕性を示し
ていることがわかる。
【0046】次に、本発明に係る耐蝕性Ti基合金(

請求項3】の発明。)の塩酸に対する全面腐蝕性評価試
験について、図6、図7、図8により説明する。
【0047】図6は、Ni0.2wt%、Pd0.1w
t%、Rh0.1wt%と一定とし、Alの含有量を変
化させた場合に、Ti基合金の2%HCl沸騰溶液中に
おける24時間浸漬した試験結果を示してある。即ち、
Al含有量を0.2wt%以上とすることにより、耐蝕
性が著しく改善されていることがわかる。また、Al含
有量を0.5wt%とすると、G7相当材(Ti−0.
15Pd)より優れた耐蝕性を示した。
【0048】図7はしAl含有量を0.2wt%と一定
とし、Ni、Pd、Rhの含有量を変化させた場合の、
本発明に係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項3】の発明。)の2%HCl沸騰溶液中におい
て、24時間の浸漬結果を示してある。即ち、Ni、P
d、Rhの含有量が増加するに従って、腐蝕速度が減少
しており、かつ、NiよりもPd、Rh、さらに、Rh
よりもPdの方が腐蝕速度が小さくなって優れているこ
とがわかる。
【0049】図8は表7に示してある本発明に係る耐蝕
性Ti基合金(
【請求項3】の発明。)2〜18の中の幾つかの例およ
び比較例1の純Ti(G2相当材)、比較例2のTi−
0.15Pd(G7相当材)、比較例3のTi−0.8
Ni−0.3Mo(G12相当材)の、2%HCl沸騰
溶液中において24時間浸漬した場合の浸漬試験結果を
示してある。即ち、本発明に係る耐蝕性Ti基合金(

請求項3】の発明。)は、比較例2、比較例7、比較例
8のTi−(Pd、Rh、Pt)材と同等か、それ以上
に腐蝕速度が小さく優れていることを示しており、また
、比較例3、比較例4、比較例5のTi基合金より著し
く腐蝕速度が小さいことを示している。
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る耐蝕
性Ti基合金は上記の構成であるから、非酸化性の環境
における耐蝕性に優れており、さらに、優れた耐隙間腐
蝕性をも併せ保有しており、今までの耐蝕性Ti基合金
の問題点を著しく改善した極めて優れた高耐蝕性のTi
基合金である。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐隙間腐蝕性を試験するための治具である。
【図2】Cr含有量を変化させ、他の含有成分の含有量
を一定とした場合の、HCl浸漬試験における腐蝕速度
を示す図である。
【図3】Ni含有量を変化させ、他の含有成分の含有量
を一定とした場合の、HCl浸漬試験における腐蝕速度
を示す図である。
【図4】Cr含有量を一定とした場合の、HCl浸漬試
験における腐蝕速度を示す図である。
【図5】本発明に係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項1】
の発明。)の幾つかの例および比較例のHCl浸漬試験
の腐蝕速度を示した図である。
【図6】Al含有量を変化させ、他の含有成分の含有量
を一定とした場合の、HCl浸漬試験における腐蝕速度
を示した図である。
【図7】Ni、Pd、Rhの含有量を変化させ、Al含
有量を一定とした場合のHCl浸漬試験における腐蝕速
度を示す図である。
【図8】本発明に係る耐蝕性Ti基合金(
【請求項3】
の発明。)の幾つかの例および比較例の幾つかの例のH
Cl浸漬試験における腐蝕速度を示す図である。
【符号の説明】
1・・・Tiボルト 2・・・Tiナット 3・・・T.P 4・・・マルチクレビス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Cr  0.005〜2.0wt%を含有
    し、さらに、 Ni  0.005〜2.0wt%、Pd  0.00
    5〜2.0wt%、Ru  0.005〜2.0wt%
    、Pt  0.005〜2.0wt%、Os  0.0
    05〜2.0wt%、Ir  0.005〜2.0wt
    %、Rh  0.005〜2.0wt% の内から選んだ1種以上を含有し、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耐蝕性Ti基合金
  2. 【請求項2】Cu  0.005〜1.5wt%、Si
      0.005〜1.5wt% の内から選んだ1種以上を含有し、さらに、Ni  0
    .005〜2.0wt%、Pd  0.005〜2.0
    wt%、Ru  0.005〜2.0wt%、Pt  
    0.005〜2.0wt%、Os  0.005〜2.
    0wt%、Ir  0.005〜2.0wt%、Rh 
     0.005〜2.0wt% の内から選んだ1種以上を含有し、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耐蝕性Ti基合金
  3. 【請求項3】Al  0.005〜2.0wt%を含有
    し、さらに、 Ni  0.005〜2.0wt%、Pd  0.00
    5〜2.0wt%、Ru  0.005〜2.0wt%
    、Pt  0.005〜2.0wt%、Os  0.0
    05〜2.0wt%、Ir  0.005〜2.0wt
    %、Rh  0.005〜2.0wt% の内から選んだ1種以上を含有し、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耐蝕性Ti基合金
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