JPH0625778A - 非酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合金 - Google Patents
非酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合金Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】白金（Ｐｔ）を０．０５重量％以上、鉄（Ｆ
ｅ）を０．０７重量％以下、酸素（Ｏ）を０．１重量％
以下、窒素（Ｎ）を０．０１重量％以下の範囲で含有
し、残部が実質的にチタンからなる非酸化性の酸に対す
る耐食性及び加工性に優れたチタン合金。 【効果】非酸化性の酸に対して優れた耐食性を有し、か
つ優れた加工性を有するチタン合金が提供される。
ｅ）を０．０７重量％以下、酸素（Ｏ）を０．１重量％
以下、窒素（Ｎ）を０．０１重量％以下の範囲で含有
し、残部が実質的にチタンからなる非酸化性の酸に対す
る耐食性及び加工性に優れたチタン合金。 【効果】非酸化性の酸に対して優れた耐食性を有し、か
つ優れた加工性を有するチタン合金が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、化学プラントあるい
は電極等に用いられるチタン合金に関し、特に塩酸、硫
酸等の非酸化性の酸の環境においても耐食性に優れ、か
つ加工性に優れたチタン合金に関する。
は電極等に用いられるチタン合金に関し、特に塩酸、硫
酸等の非酸化性の酸の環境においても耐食性に優れ、か
つ加工性に優れたチタン合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタン材は耐食性に優れているため、現
在、海水淡水化装置を始めとする多くの化学プラント
や、ソーダ電解装置等の電極として用いられている。し
かしながら、チタン材の耐食性はその表面に形成された
酸化被膜によって達成されているものであるために、酸
化性の雰囲気では十分な耐食性を示すのに対し、塩酸や
硫酸のような非酸化性の酸の環境下では十分な程度の耐
食性を示さない。
在、海水淡水化装置を始めとする多くの化学プラント
や、ソーダ電解装置等の電極として用いられている。し
かしながら、チタン材の耐食性はその表面に形成された
酸化被膜によって達成されているものであるために、酸
化性の雰囲気では十分な耐食性を示すのに対し、塩酸や
硫酸のような非酸化性の酸の環境下では十分な程度の耐
食性を示さない。
【０００３】このため、化学プラント等では、チタン材
の非酸化性の酸の環境下での使用を極力避け、どうして
も非酸化性の酸の環境下で使用しなければならない場合
には、硝酸等の酸化性の酸をインヒビターとして微量に
添加して用いている。
の非酸化性の酸の環境下での使用を極力避け、どうして
も非酸化性の酸の環境下で使用しなければならない場合
には、硝酸等の酸化性の酸をインヒビターとして微量に
添加して用いている。
【０００４】しかしながら、場合によっては環境に対し
て不純物となるインヒビターを用いることができない場
合があり、このような場合には、材質としてさらに耐食
性が優れたＧｒａｄｅ−１２（Ｔｉ−Ｎｉ−Ｍｏ系合
金）、Ｇｒａｄｅ−７（Ｔｉ−Ｐｄ系合金）、ＴＩＣＯ
ＲＥＸ（Ｔｉ−Ｎｉ−Ｒｕ系合金）（特開昭６２−２０
２６９）等の合金を用いたり、チタン材に白金メッキを
施して用いたりしている。また、極めて耐食性に優れた
チタン合金として、Ｔｉ−１５Ｍｏ−０．２Ｐｄなどの
β型チタン合金が知られている。
て不純物となるインヒビターを用いることができない場
合があり、このような場合には、材質としてさらに耐食
性が優れたＧｒａｄｅ−１２（Ｔｉ−Ｎｉ−Ｍｏ系合
金）、Ｇｒａｄｅ−７（Ｔｉ−Ｐｄ系合金）、ＴＩＣＯ
ＲＥＸ（Ｔｉ−Ｎｉ−Ｒｕ系合金）（特開昭６２−２０
２６９）等の合金を用いたり、チタン材に白金メッキを
施して用いたりしている。また、極めて耐食性に優れた
チタン合金として、Ｔｉ−１５Ｍｏ−０．２Ｐｄなどの
β型チタン合金が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、耐食性
は、温度及び環境の濃度の関数であり、高温又は高濃度
の非酸化性の酸の環境下では、材質として上述のような
合金を用いても耐食性は十分ではない。また、チタン材
に白金メッキを施した場合には、白金が高価である上に
メッキ被膜に存在するピットが原因となって腐食が進行
したり、被膜の剥離が生じたりして、やはり耐食性は十
分とはいえない。また、Ｔｉ−１５Ｍｏ−０．２Ｐｄな
どのβ型合金は耐食性は良いが加工性に劣るという問題
がある。
は、温度及び環境の濃度の関数であり、高温又は高濃度
の非酸化性の酸の環境下では、材質として上述のような
合金を用いても耐食性は十分ではない。また、チタン材
に白金メッキを施した場合には、白金が高価である上に
メッキ被膜に存在するピットが原因となって腐食が進行
したり、被膜の剥離が生じたりして、やはり耐食性は十
分とはいえない。また、Ｔｉ−１５Ｍｏ−０．２Ｐｄな
どのβ型合金は耐食性は良いが加工性に劣るという問題
がある。
【０００６】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、非酸化性の酸に対する優れた耐食性及び優
れた加工性を有するチタン合金を提供することを目的と
する。
のであって、非酸化性の酸に対する優れた耐食性及び優
れた加工性を有するチタン合金を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決する手段及び作用】本発明は、白金（Ｐ
ｔ）を０．０５重量％以上、鉄（Ｆｅ）を０．０７重量
％以下、酸素（Ｏ）を０．１重量％以下、窒素（Ｎ）を
０．０１重量％以下の範囲で含有し、残部が実質的にチ
タンからなることを特徴とする非酸化性の酸に対する耐
食性及び加工性に優れたチタン合金を提供する。
ｔ）を０．０５重量％以上、鉄（Ｆｅ）を０．０７重量
％以下、酸素（Ｏ）を０．１重量％以下、窒素（Ｎ）を
０．０１重量％以下の範囲で含有し、残部が実質的にチ
タンからなることを特徴とする非酸化性の酸に対する耐
食性及び加工性に優れたチタン合金を提供する。
【０００８】本願発明者は、上記課題を解決すべく種々
検討を重ねた結果、チタンに特定量の白金を添加し、か
つその中に含まれる鉄の含有量を一定量に制限すること
により非酸化性の酸に対する耐食性が飛躍的に向上する
ことを見出した。
検討を重ねた結果、チタンに特定量の白金を添加し、か
つその中に含まれる鉄の含有量を一定量に制限すること
により非酸化性の酸に対する耐食性が飛躍的に向上する
ことを見出した。
【０００９】すなわち、チタンに添加された白金は、環
境中ではその表面に濃縮し、表面に極めて安定な皮膜が
形成される。また、チタン中の鉄は極微量であっても粒
界に偏析して耐食性を劣化させる。従って、純チタン又
はα型チタン合金に一定量の白金を添加し、さらに鉄を
一定量の制限することにより、高温高濃度の非酸化性の
酸という厳しい環境中でも耐食性の極めて良好なチタン
合金を製造することができる。表面に耐食性の優れた皮
膜を形成する上記方法の場合には、剥離等の問題によっ
て耐久性が低いが、本発明ではこのような問題は生じな
い。
境中ではその表面に濃縮し、表面に極めて安定な皮膜が
形成される。また、チタン中の鉄は極微量であっても粒
界に偏析して耐食性を劣化させる。従って、純チタン又
はα型チタン合金に一定量の白金を添加し、さらに鉄を
一定量の制限することにより、高温高濃度の非酸化性の
酸という厳しい環境中でも耐食性の極めて良好なチタン
合金を製造することができる。表面に耐食性の優れた皮
膜を形成する上記方法の場合には、剥離等の問題によっ
て耐久性が低いが、本発明ではこのような問題は生じな
い。
【００１０】また、チタンを化学プラントあるいは電極
等に用いる場合には加工性が良好なことが要求される
が、本願発明者らはさらに酸素及び窒素の含有量を一定
量に制限することによりチタンの加工性が著しく向上す
ることを見出した。すなわち、酸素及び窒素は固溶強化
により強度を上昇させる反面延性及び加工性を劣化させ
る。従って、これらを一定量に制限することにより加工
性を極めて良好なものとすることができる。本発明は、
本願発明者らのこのような知見に基づいてなされたもの
である。以下、この発明について詳細に説明する。
等に用いる場合には加工性が良好なことが要求される
が、本願発明者らはさらに酸素及び窒素の含有量を一定
量に制限することによりチタンの加工性が著しく向上す
ることを見出した。すなわち、酸素及び窒素は固溶強化
により強度を上昇させる反面延性及び加工性を劣化させ
る。従って、これらを一定量に制限することにより加工
性を極めて良好なものとすることができる。本発明は、
本願発明者らのこのような知見に基づいてなされたもの
である。以下、この発明について詳細に説明する。
【００１１】本発明において添加される白金の量は０．
０５重量％以上の範囲に規定される。上述したように白
金にはチタンベース材の表面に濃縮して非酸化性環境下
における耐食性を高めるという効果があるが、その添加
量が０．０５重量％よりも少なければその効果が実質的
に得られない。また、このような効果は添加量が０．３
０重量％以上では飽和してしまい、また白金は高価な金
属であるため、その添加量は０．３０重量％以下である
ことが好ましい。また、環境の温度及び濃度が上昇する
と腐食速度が大きくなるので、高温・高濃度の環境下で
は、白金が０．１０重量％以上添加されることが好まし
い。チタン中に含有される鉄は、その含有量が０．１重
量％を超えると粒界偏析により耐食性が劣化する。この
ため、鉄の含有量を０．１重量％以下に規定する。
０５重量％以上の範囲に規定される。上述したように白
金にはチタンベース材の表面に濃縮して非酸化性環境下
における耐食性を高めるという効果があるが、その添加
量が０．０５重量％よりも少なければその効果が実質的
に得られない。また、このような効果は添加量が０．３
０重量％以上では飽和してしまい、また白金は高価な金
属であるため、その添加量は０．３０重量％以下である
ことが好ましい。また、環境の温度及び濃度が上昇する
と腐食速度が大きくなるので、高温・高濃度の環境下で
は、白金が０．１０重量％以上添加されることが好まし
い。チタン中に含有される鉄は、その含有量が０．１重
量％を超えると粒界偏析により耐食性が劣化する。この
ため、鉄の含有量を０．１重量％以下に規定する。
【００１２】チタン中に含有される酸素及び窒素は上述
したように加工性を低下させる元素であり、酸素の含有
量が０．１重量％を超えた場合、及び窒素の含有量が
０．０７重量％を超えた場合には、延性及び加工性の指
標となる伸びの値が著しく低下してしまう。このため酸
素及び窒素の含有量を夫々０．１重量％以下及び０．０
７重量％以下に規定することが望ましい。
したように加工性を低下させる元素であり、酸素の含有
量が０．１重量％を超えた場合、及び窒素の含有量が
０．０７重量％を超えた場合には、延性及び加工性の指
標となる伸びの値が著しく低下してしまう。このため酸
素及び窒素の含有量を夫々０．１重量％以下及び０．０
７重量％以下に規定することが望ましい。
【００１３】さらに、これらの中でも酸素の延性に及ぼ
す影響が極めて大きく、酸素の含有量を０．０５重量％
以下にすることにより、伸びをより一層上昇させること
ができ、加工性が極めて良好となる。一方、加工性は結
晶粒径によっても異なり、平均粒径が２５μｍ以下の場
合に加工性が良好なものとなる。
す影響が極めて大きく、酸素の含有量を０．０５重量％
以下にすることにより、伸びをより一層上昇させること
ができ、加工性が極めて良好となる。一方、加工性は結
晶粒径によっても異なり、平均粒径が２５μｍ以下の場
合に加工性が良好なものとなる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 （実施例１）
【００１５】まず、表１に示すような化学組成を有し、
４０mmt ×２０mmw ×１３０mml の寸法を有するチタン
材をアルゴンアーク溶解炉によって溶製し、９５０℃に
加熱した分塊鍛造によって厚さ２０mmのスラブとし、８
００℃に加熱する仕上熱間圧延で４mmt の熱延板とし、
この熱延板を７００℃で１時間保持後空冷した後、酸洗
によってスケールを除去した。表面手入後、この熱延板
に冷間圧延を施して１mmt の冷延板を得た後、７００℃
で１時間保持した後炉冷する真空焼鈍を施して供試材と
した。
４０mmt ×２０mmw ×１３０mml の寸法を有するチタン
材をアルゴンアーク溶解炉によって溶製し、９５０℃に
加熱した分塊鍛造によって厚さ２０mmのスラブとし、８
００℃に加熱する仕上熱間圧延で４mmt の熱延板とし、
この熱延板を７００℃で１時間保持後空冷した後、酸洗
によってスケールを除去した。表面手入後、この熱延板
に冷間圧延を施して１mmt の冷延板を得た後、７００℃
で１時間保持した後炉冷する真空焼鈍を施して供試材と
した。
【００１６】
【表１】
【００１７】これらの供試材を耐食性試験に供した。耐
食試験は、試験片の寸法を４０mm×３０mmに調製し、こ
の試験片を温度を変化させた硫酸中に浸漬させることに
よって行い、その際の耐食性を試験前後の重量差から求
めた腐食速度ｍｍ／年で評価した。その際の試験環境及
び耐食性の結果を表１に合わせて示す。なお、表１中、
◎は腐食速度が０．０１mm／年未満の場合、○は０．０
１mm／年以上、０．１mm／年未満の場合、△は０．１mm
／年以上、１mm／年未満の場合、×は１mm／年以上の場
合を示す。
食試験は、試験片の寸法を４０mm×３０mmに調製し、こ
の試験片を温度を変化させた硫酸中に浸漬させることに
よって行い、その際の耐食性を試験前後の重量差から求
めた腐食速度ｍｍ／年で評価した。その際の試験環境及
び耐食性の結果を表１に合わせて示す。なお、表１中、
◎は腐食速度が０．０１mm／年未満の場合、○は０．０
１mm／年以上、０．１mm／年未満の場合、△は０．１mm
／年以上、１mm／年未満の場合、×は１mm／年以上の場
合を示す。
【００１８】この表から明らかなように、白金の添加量
が０．０５重量％未満である場合には、腐食速度が１ｍ
ｍ／年以上であり耐食性が良好とは言えないが、白金の
添加量が０．０５重量％以上の場合には良好な耐食性が
得られることが確認された。
が０．０５重量％未満である場合には、腐食速度が１ｍ
ｍ／年以上であり耐食性が良好とは言えないが、白金の
添加量が０．０５重量％以上の場合には良好な耐食性が
得られることが確認された。
【００１９】また、耐食性は、環境の温度及び濃度の関
数であり、高温ほど及び高濃度ほど腐食速度は大きくな
る。従って、表１に示すように、硫酸が高温・高濃度の
場合には、白金の添加量が０．０５重量％以上であって
も０．１重量％未満では腐食速度が０．１mm／年以上と
なった。しかし、白金の添加量が０．１０重量％以上の
場合には、硫酸の温度または濃度が高くても腐食速度が
０．１mm／年未満と一層良好な耐食性が得られた。この
ように、環境温度及び濃度が高い場合には、白金の添加
量が０．１０重量％以上が好ましいことが確認された。
数であり、高温ほど及び高濃度ほど腐食速度は大きくな
る。従って、表１に示すように、硫酸が高温・高濃度の
場合には、白金の添加量が０．０５重量％以上であって
も０．１重量％未満では腐食速度が０．１mm／年以上と
なった。しかし、白金の添加量が０．１０重量％以上の
場合には、硫酸の温度または濃度が高くても腐食速度が
０．１mm／年未満と一層良好な耐食性が得られた。この
ように、環境温度及び濃度が高い場合には、白金の添加
量が０．１０重量％以上が好ましいことが確認された。
【００２０】さらに、表１から明らかなように、鉄の含
有量が０．０７重量％を超えた場合には腐食速度が１ｍ
ｍ／年以上となり耐食性が悪いが、鉄の含有量が０．０
７重量％以下の場合には、腐食速度が１ｍｍ／年未満と
良好な耐食性を示した。 （実施例２）
有量が０．０７重量％を超えた場合には腐食速度が１ｍ
ｍ／年以上となり耐食性が悪いが、鉄の含有量が０．０
７重量％以下の場合には、腐食速度が１ｍｍ／年未満と
良好な耐食性を示した。 （実施例２）
【００２１】表２に示すような化学組成を有し、実施例
１と同様４０mmt ×２０mmw ×１３０mml の寸法を有す
るチタン材をアルゴンアーク炉によって溶製し、実施例
１と同様の条件で供試材を作成した。
１と同様４０mmt ×２０mmw ×１３０mml の寸法を有す
るチタン材をアルゴンアーク炉によって溶製し、実施例
１と同様の条件で供試材を作成した。
【００２２】
【表２】 これらの供試材を引張試験に供した。その結果を合わせ
て表２に示す。また、その結果を図１にも示す。
て表２に示す。また、その結果を図１にも示す。
【００２３】表２及び図１から明らかなように、酸素の
含有量が０．１重量％を超える場合、及び窒素の含有量
が０．０７重量％を超える場合には、伸びが３０％未満
と加工性が良好ではないが、これらが夫々０．１重量％
以下及び０．０７重量％以下の場合には伸びが３０％以
上と良好な加工性が得られることが確認された。また、
酸素の含有量は加工性に大きな影響を有しており、酸素
の含有量が０．０５重量％以下の場合には伸びが４０％
以上と加工性が一層良好となった。この結果から酸素の
含有量は０．０５重量％以下が好ましいことが確認され
た。 （実施例３）表１の番号４の組成の合金について、冷間
圧延後の焼鈍温度を変化させることにより、結晶粒径を
変化させた。その際の平均粒径を表３に示す。
含有量が０．１重量％を超える場合、及び窒素の含有量
が０．０７重量％を超える場合には、伸びが３０％未満
と加工性が良好ではないが、これらが夫々０．１重量％
以下及び０．０７重量％以下の場合には伸びが３０％以
上と良好な加工性が得られることが確認された。また、
酸素の含有量は加工性に大きな影響を有しており、酸素
の含有量が０．０５重量％以下の場合には伸びが４０％
以上と加工性が一層良好となった。この結果から酸素の
含有量は０．０５重量％以下が好ましいことが確認され
た。 （実施例３）表１の番号４の組成の合金について、冷間
圧延後の焼鈍温度を変化させることにより、結晶粒径を
変化させた。その際の平均粒径を表３に示す。
【００２４】
【表３】 このようにして結晶粒径を変化させた試料について引張
試験を行った。その結果を表３に併記する。表３から明
らかなように、平均粒径が２５μｍ未満の場合には伸び
が５０％を超え、加工性が著しく改善されることが確認
された。
試験を行った。その結果を表３に併記する。表３から明
らかなように、平均粒径が２５μｍ未満の場合には伸び
が５０％を超え、加工性が著しく改善されることが確認
された。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、非酸化性の酸に対して
優れた耐食性を有し、さらに加工性にも優れたチタン合
金が提供される。
優れた耐食性を有し、さらに加工性にも優れたチタン合
金が提供される。
【図１】酸素及び窒素の含有量と伸びとの関係を示す
図。
図。
Claims (5)
- 【請求項１】 白金（Ｐｔ）を０．０５重量％以上、鉄
（Ｆｅ）を０．０７重量％以下、酸素（Ｏ）を０．１重
量％以下、窒素（Ｎ）を０．０１重量％以下の範囲で含
有し、残部が実質的にチタンからなることを特徴とする
非酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン
合金。 - 【請求項２】 白金（Ｐｔ）が０．０５〜０．３０重量
％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の非酸
化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合
金。 - 【請求項３】 白金（Ｐｔ）が０．１０〜０．３０重量
％の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の非酸
化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合
金。 - 【請求項４】 酸素（Ｏ）が０．０５重量％以下である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載
の記載の非酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れ
たチタン合金。 - 【請求項５】 平均結晶粒径が２５μｍ以下であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の非
酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18093892A JP2936899B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 非酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18093892A JP2936899B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 非酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625778A true JPH0625778A (ja) | 1994-02-01 |
| JP2936899B2 JP2936899B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=16091907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18093892A Expired - Lifetime JP2936899B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 非酸化性の酸に対する耐食性及び加工性に優れたチタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936899B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6334913B1 (en) | 1998-12-28 | 2002-01-01 | Kobe Steel, Ltd. | Corrosion-resistant titanium alloy |
| EP1622216A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-02-01 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Titanium material and method for manufacturing the same |
| JP2009293769A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Nsk Ltd | プーリ軸受及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP18093892A patent/JP2936899B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6334913B1 (en) | 1998-12-28 | 2002-01-01 | Kobe Steel, Ltd. | Corrosion-resistant titanium alloy |
| EP1622216A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-02-01 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Titanium material and method for manufacturing the same |
| KR100707559B1 (ko) * | 2004-06-30 | 2007-04-13 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 티타늄재 및 그 제조방법 |
| JP2009293769A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Nsk Ltd | プーリ軸受及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2936899B2 (ja) | 1999-08-23 |
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