JPH05263165A - Ｔｉ−Ａｌ系合金焼結体の製造方法 - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ系合金焼結体の製造方法Info
- Publication number
- JPH05263165A JPH05263165A JP9011992A JP9011992A JPH05263165A JP H05263165 A JPH05263165 A JP H05263165A JP 9011992 A JP9011992 A JP 9011992A JP 9011992 A JP9011992 A JP 9011992A JP H05263165 A JPH05263165 A JP H05263165A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】航空機のエンジンなどに用いるため、高温強度
と靱性にすぐれたＴｉ−Ａｌ系金属間化合物による複雑
形状の軽量耐熱材料部品の製造を可能とする。 【構成】金属粉末射出成形において、Ｎｉメッキを施し
たＴｉ粉末とＡｌ粉末とを混合後、有機バインダーと混
練し、成形処理、脱脂処理、焼結処理を行なうことによ
り、Ｔｉ−Ａｌ系合金焼結体を得る。
と靱性にすぐれたＴｉ−Ａｌ系金属間化合物による複雑
形状の軽量耐熱材料部品の製造を可能とする。 【構成】金属粉末射出成形において、Ｎｉメッキを施し
たＴｉ粉末とＡｌ粉末とを混合後、有機バインダーと混
練し、成形処理、脱脂処理、焼結処理を行なうことによ
り、Ｔｉ−Ａｌ系合金焼結体を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量耐熱材料として利
用が期待されているＴｉ−Ａｌ合金焼結体の製造方法に
関する。
用が期待されているＴｉ−Ａｌ合金焼結体の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ジェットエンジン、内燃機関等に要求さ
れる特性として高効率化、軽量化が挙げられる。このう
ち高効率化についてはエンジンの運転温度を高めること
が必要である。これに対し、現在Ｎｉ基耐熱合金等が使
用されているが、軽量化は達成できない。一方軽量化と
いう観点から、自動車用エンジンにはセラミックスが使
用されるようになってきたが、靱性に劣る点から信頼性
が問題となる。これらの問題点を解決する材料として、
近年Ｔｉ−Ａｌ系の金属間化合物が注目されてきた。こ
の材料は軽量でかつ高温強度に優れ、セラミックスより
も靱性に富むため、今後利用分野が拡大していくと考え
られる。
れる特性として高効率化、軽量化が挙げられる。このう
ち高効率化についてはエンジンの運転温度を高めること
が必要である。これに対し、現在Ｎｉ基耐熱合金等が使
用されているが、軽量化は達成できない。一方軽量化と
いう観点から、自動車用エンジンにはセラミックスが使
用されるようになってきたが、靱性に劣る点から信頼性
が問題となる。これらの問題点を解決する材料として、
近年Ｔｉ−Ａｌ系の金属間化合物が注目されてきた。こ
の材料は軽量でかつ高温強度に優れ、セラミックスより
も靱性に富むため、今後利用分野が拡大していくと考え
られる。
【０００３】ここで問題となるのが、部品となる焼結体
の製造法である。鉄鋼材料のように板にしてから最終形
状に成形加工するといったことは出来ない。従って、い
わゆるニアネットシェイプ加工が必要となってくる。こ
の場合、成形方法として精密鋳造と粉末冶金法が考えら
れる（例えば「金属間化合物の強度と変形」，日本金属
学会シンポジウム予稿，１９８８，Ｐ２０）。
の製造法である。鉄鋼材料のように板にしてから最終形
状に成形加工するといったことは出来ない。従って、い
わゆるニアネットシェイプ加工が必要となってくる。こ
の場合、成形方法として精密鋳造と粉末冶金法が考えら
れる（例えば「金属間化合物の強度と変形」，日本金属
学会シンポジウム予稿，１９８８，Ｐ２０）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精密鋳
造法を利用する場合、Ｔｉが活性なため雰囲気、耐火物
等に工夫が必要となる。一方、一般の粉末冶金法では複
雑形状部品、大型部品の製造がむずかしい。また粉末原
料を溶解−インゴット−粉砕で行なう場合、鋳造法と同
じく溶解およびインゴット製造法に問題が残る。
造法を利用する場合、Ｔｉが活性なため雰囲気、耐火物
等に工夫が必要となる。一方、一般の粉末冶金法では複
雑形状部品、大型部品の製造がむずかしい。また粉末原
料を溶解−インゴット−粉砕で行なう場合、鋳造法と同
じく溶解およびインゴット製造法に問題が残る。
【０００５】近年、複雑形状金属やセラミックスの部品
の製造方法として、射出成形法が注目されてきている。
これは金属あるいはセラミックス微粉と有機バインダを
加熱混練することにより製造した原料を射出成形法にて
成形した後脱脂、焼結工程を経て焼結体を製造する方法
である。しかしながらＴｉ等の活性金属については脱
脂、焼結工程で有機バインダ成分からのＣの進入や、酸
化による靱性の劣化が懸念されるため実用化はされてい
ない。また、Ｔｉ−Ａｌ系合金粉末の射出成形について
は、Ｔｉ−Ａｌ合金粉末を用いた射出成形の報告（第１
回超耐環境性先進材料シンポジウム予稿（１９９０・１
０月），Ｐ７）があるが、高密度の焼結体は得られても
表面性状、寸法精度などに問題がある。また、射出成形
によるＴｉ焼結体の製造方法としては、特開平２−５４
７３３号公報に真空焼結によりＣとＯの反応を用いて、
Ｃ，Ｏを低減させる方法が開示されている。しかし、こ
の方法では成形体のＣ，Ｏの量を調整する必要がある。
本発明は、以上のような問題点を解決したＴｉ−Ａｌ合
金焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
の製造方法として、射出成形法が注目されてきている。
これは金属あるいはセラミックス微粉と有機バインダを
加熱混練することにより製造した原料を射出成形法にて
成形した後脱脂、焼結工程を経て焼結体を製造する方法
である。しかしながらＴｉ等の活性金属については脱
脂、焼結工程で有機バインダ成分からのＣの進入や、酸
化による靱性の劣化が懸念されるため実用化はされてい
ない。また、Ｔｉ−Ａｌ系合金粉末の射出成形について
は、Ｔｉ−Ａｌ合金粉末を用いた射出成形の報告（第１
回超耐環境性先進材料シンポジウム予稿（１９９０・１
０月），Ｐ７）があるが、高密度の焼結体は得られても
表面性状、寸法精度などに問題がある。また、射出成形
によるＴｉ焼結体の製造方法としては、特開平２−５４
７３３号公報に真空焼結によりＣとＯの反応を用いて、
Ｃ，Ｏを低減させる方法が開示されている。しかし、こ
の方法では成形体のＣ，Ｏの量を調整する必要がある。
本発明は、以上のような問題点を解決したＴｉ−Ａｌ合
金焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、厚さ0.05μm
以上1.0 μm 以下のＮｉメッキを施したＴｉ粉末と、Ａ
ｌ粉末の混合粉末とを有機バインダーと混練したのち、
成形処理、脱脂処理、Ａｒ雰囲気中での焼結処理を行な
うことを特徴とするＴｉ−Ａｌ系合金焼結体の製造方法
である。
以上1.0 μm 以下のＮｉメッキを施したＴｉ粉末と、Ａ
ｌ粉末の混合粉末とを有機バインダーと混練したのち、
成形処理、脱脂処理、Ａｒ雰囲気中での焼結処理を行な
うことを特徴とするＴｉ−Ａｌ系合金焼結体の製造方法
である。
【０００７】
【作用】本発明によれば、粉末表面を覆ったＮｉが混練
工程、成形工程、脱脂工程でのＣの進入を防ぐ。これに
より材質を劣化させることなく、高密度の複雑形状焼結
体が得られる。Ｎｉメッキの厚さが0.05μm 未満の場
合、上記効果がない。また1 μm を超えると、上記効果
は飽和し、焼結材の材質を劣化させる。一方、原料であ
るＴｉ粉末やＡｌ粉末の製造方法は特に規定しないが、
平均粒径は30μm 以下が望ましい（特開平２−５４７３
３号参照）。結合材も特に分解温度等は制限されないた
め、公知のバインダー材を使用してよい。混練方法とし
ては、加圧ニーダ、連続押出機等の混練力の高い混練機
が適する。成形方法としては、小型複雑形状部品につい
ては、射出成形が有効である。また、板状の部品が必要
な場合は押し出し成形、ロール成形が適する。焼結時Ｎ
ｉはＴｉと反応して融点を低下させるため、焼結温度を
低くすることができる。
工程、成形工程、脱脂工程でのＣの進入を防ぐ。これに
より材質を劣化させることなく、高密度の複雑形状焼結
体が得られる。Ｎｉメッキの厚さが0.05μm 未満の場
合、上記効果がない。また1 μm を超えると、上記効果
は飽和し、焼結材の材質を劣化させる。一方、原料であ
るＴｉ粉末やＡｌ粉末の製造方法は特に規定しないが、
平均粒径は30μm 以下が望ましい（特開平２−５４７３
３号参照）。結合材も特に分解温度等は制限されないた
め、公知のバインダー材を使用してよい。混練方法とし
ては、加圧ニーダ、連続押出機等の混練力の高い混練機
が適する。成形方法としては、小型複雑形状部品につい
ては、射出成形が有効である。また、板状の部品が必要
な場合は押し出し成形、ロール成形が適する。焼結時Ｎ
ｉはＴｉと反応して融点を低下させるため、焼結温度を
低くすることができる。
【０００８】
【実施例】平均粒径２５μｍのＴｉ粉末を塩化Ｎｉ３０
ｇ／１、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／１、クエン酸ナ
トリウム１０ｇ／１からなる無電解メッキ液（ＰＨ５、
９０℃）中に投入し、所定の時間攪拌した。メッキ後の
粉末をアセトンで洗浄した。なお、メッキＮｉ成分は重
量％にて１０％であった。この粉末と平均粒径１０μｍ
のＡｌ粉末を重量比にて６５：３５で混合後、熱可塑性
樹脂，ワックス，可塑剤とともに加圧型ニーダにて混練
し、射出成形原料を作製した。これを長さ８０ｍｍ，幅
１５ｍｍ，厚さ４ｍｍの板状に射出成形し、窒素ガス中
で５５０℃まで１０℃／ｈの加熱速度で昇温することに
より加熱脱脂を行なった後、Ａｒ雰囲気中で１２００℃
で２時間の焼結をおこなった。
ｇ／１、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／１、クエン酸ナ
トリウム１０ｇ／１からなる無電解メッキ液（ＰＨ５、
９０℃）中に投入し、所定の時間攪拌した。メッキ後の
粉末をアセトンで洗浄した。なお、メッキＮｉ成分は重
量％にて１０％であった。この粉末と平均粒径１０μｍ
のＡｌ粉末を重量比にて６５：３５で混合後、熱可塑性
樹脂，ワックス，可塑剤とともに加圧型ニーダにて混練
し、射出成形原料を作製した。これを長さ８０ｍｍ，幅
１５ｍｍ，厚さ４ｍｍの板状に射出成形し、窒素ガス中
で５５０℃まで１０℃／ｈの加熱速度で昇温することに
より加熱脱脂を行なった後、Ａｒ雰囲気中で１２００℃
で２時間の焼結をおこなった。
【０００９】比較材としてＮｉメッキを施さないＴｉ粉
末をもちいて同工程で焼結体を製造した（比較例１）。
また、メッキ量に相当するカルボニルＮｉ粉末を、Ｔｉ
粉末、Ａｌ粉末と混合した粉末を用いて同工程にて焼結
体を製造した（比較例２）。また、平均メッキ厚さが
０．０４μｍの場合（比較例３）と１．２μｍ（比較例
４）のニッケルメッキＴｉ粉末を製造し同工程にて焼結
体を製造した。これらの焼結材より試験片を加工し、機
械的特性を調査した。両者の材質特性を表１に比較して
示す。本発明による焼結体は比較例に比べて高温での強
度，延性に優れることがわかる。
末をもちいて同工程で焼結体を製造した（比較例１）。
また、メッキ量に相当するカルボニルＮｉ粉末を、Ｔｉ
粉末、Ａｌ粉末と混合した粉末を用いて同工程にて焼結
体を製造した（比較例２）。また、平均メッキ厚さが
０．０４μｍの場合（比較例３）と１．２μｍ（比較例
４）のニッケルメッキＴｉ粉末を製造し同工程にて焼結
体を製造した。これらの焼結材より試験片を加工し、機
械的特性を調査した。両者の材質特性を表１に比較して
示す。本発明による焼結体は比較例に比べて高温での強
度，延性に優れることがわかる。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】本発明により複雑形状の軽量耐熱材料部
品の製造が可能となり、エンジン等の高性能化が計れる
とともに、金属間化合物の用途拡大につながる。
品の製造が可能となり、エンジン等の高性能化が計れる
とともに、金属間化合物の用途拡大につながる。
Claims (1)
- 【請求項１】 厚さ0.05μm 以上1.0 μm 以下のＮｉメ
ッキを施したＴｉ粉末と、Ａｌ粉末の混合粉末とを有機
バインダーと混練したのち、成形処理、脱脂処理、Ａｒ
雰囲気中での焼結処理を行なうことを特徴とするＴｉ−
Ａｌ系合金焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9011992A JPH05263165A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Ｔｉ−Ａｌ系合金焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9011992A JPH05263165A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Ｔｉ−Ａｌ系合金焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263165A true JPH05263165A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=13989630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9011992A Pending JPH05263165A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Ｔｉ−Ａｌ系合金焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05263165A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107931599A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-20 | 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 | 一种钛铝合金的烧结工艺 |
| CN107971484A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-01 | 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 | 一种钛铝合金的烧结工艺 |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP9011992A patent/JPH05263165A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107931599A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-20 | 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 | 一种钛铝合金的烧结工艺 |
| CN107971484A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-01 | 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 | 一种钛铝合金的烧结工艺 |
| CN107931599B (zh) * | 2017-11-28 | 2020-06-05 | 宁波市鄞州隆茂冲压件厂 | 一种钛铝合金的烧结工艺 |
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