JPH0649924B2 - チタン及びチタン合金からなる部材に窒化物層を施す方法 - Google Patents
チタン及びチタン合金からなる部材に窒化物層を施す方法Info
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- JPH0649924B2 JPH0649924B2 JP3161349A JP16134991A JPH0649924B2 JP H0649924 B2 JPH0649924 B2 JP H0649924B2 JP 3161349 A JP3161349 A JP 3161349A JP 16134991 A JP16134991 A JP 16134991A JP H0649924 B2 JPH0649924 B2 JP H0649924B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、部材をアンモニア又は
アンモニア含有ガス混合物を用いて加圧下で５００℃よ
り高い温度で熱化学的に処理することにより、チタン及
びチタン合金からなる部材に窒化物層を施す方法に関す
る。
アンモニア含有ガス混合物を用いて加圧下で５００℃よ
り高い温度で熱化学的に処理することにより、チタン及
びチタン合金からなる部材に窒化物層を施す方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】チタンは構造材料として鋼に比べて、小
さい比重、耐食性及び高い強度から生じるいくつかの利
点を有する。これに反して硬度は比較的低い、従って耐
摩耗性を高める際には表面処理が必要となる。該表面処
理は一般に炭化チタン又は窒化チタンからなる層を製造
することよりなる。チタン及びチタン合金からなる部材
の従来公知の窒化法は、高エネルギーガス又は電磁界で
作業される。これらの方法は非常に費用がかかり、処理
すべき部材の簡単な形状のものにのみ使用可能である。
さい比重、耐食性及び高い強度から生じるいくつかの利
点を有する。これに反して硬度は比較的低い、従って耐
摩耗性を高める際には表面処理が必要となる。該表面処
理は一般に炭化チタン又は窒化チタンからなる層を製造
することよりなる。チタン及びチタン合金からなる部材
の従来公知の窒化法は、高エネルギーガス又は電磁界で
作業される。これらの方法は非常に費用がかかり、処理
すべき部材の簡単な形状のものにのみ使用可能である。
【０００３】西ドイツ特許第１７９６２１２号明細書に
は、アンモニア雰囲気中で、高温、標準圧下に窒化物層
を形成させることによるチタンの表面硬化が記載されて
いる。
は、アンモニア雰囲気中で、高温、標準圧下に窒化物層
を形成させることによるチタンの表面硬化が記載されて
いる。
【０００４】その際比較的厚くかつ硬質の層が生じるに
もかかわらず、該方法は実地には使用されない、それと
いうのも水素拡散により部材芯部の脆弱化が起こるから
である。
もかかわらず、該方法は実地には使用されない、それと
いうのも水素拡散により部材芯部の脆弱化が起こるから
である。
【０００５】ヨーロッパ特許出願公開第０１０５８３５
号明細書には、チタン及びチタン合金からなる構成部材
上に窒化物層を製造する方法が記載されており、該方法
では構成部材をオートクレーブ内で１０〜５００ＭＰａ
の圧力及び２００〜１２００℃の温度に、例えばアンモ
ニア雰囲気内にさらす。その際アンモニアは高純度を有
していなければならない。有利には窒化を９０〜１３０
ＭＰａ及び９３０℃〜１０００℃の温度で実施する。該
方法はオートクレーブ及び高純度のアンモニアの使用に
より非常に費用がかかり、厚さ２０μｍの層は３時間以
上の時間帯で初めて得ることができるという欠点を有す
る。
号明細書には、チタン及びチタン合金からなる構成部材
上に窒化物層を製造する方法が記載されており、該方法
では構成部材をオートクレーブ内で１０〜５００ＭＰａ
の圧力及び２００〜１２００℃の温度に、例えばアンモ
ニア雰囲気内にさらす。その際アンモニアは高純度を有
していなければならない。有利には窒化を９０〜１３０
ＭＰａ及び９３０℃〜１０００℃の温度で実施する。該
方法はオートクレーブ及び高純度のアンモニアの使用に
より非常に費用がかかり、厚さ２０μｍの層は３時間以
上の時間帯で初めて得ることができるという欠点を有す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、部材をアンモニア又はアンモニア含有ガス混合物を
用いて、加圧下及び５００℃より高い温度で熱化学的に
処理することにより、チタン及びチタン合金からなる部
材に窒化物層を施す方法を提供し、該方法は廉価でかつ
２０μｍ以上の窒化物層を比較的短い時間帯で可能にす
るべきであった。
は、部材をアンモニア又はアンモニア含有ガス混合物を
用いて、加圧下及び５００℃より高い温度で熱化学的に
処理することにより、チタン及びチタン合金からなる部
材に窒化物層を施す方法を提供し、該方法は廉価でかつ
２０μｍ以上の窒化物層を比較的短い時間帯で可能にす
るべきであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
り、該処理を５００〜１０００℃の温度及び０．２〜１
０ＭＰａの圧力で実施し、その際アンモニア分圧を少な
くとも０．２ＭＰａに保持することにより解決される。
り、該処理を５００〜１０００℃の温度及び０．２〜１
０ＭＰａの圧力で実施し、その際アンモニア分圧を少な
くとも０．２ＭＰａに保持することにより解決される。
【０００８】７００〜９５０℃の温度及び０．５〜７Ｍ
Ｐａの圧力が特に有利であり、その際少なくとも０．２
のＭＰａアンモニア分圧が必要であることが判明した。
Ｐａの圧力が特に有利であり、その際少なくとも０．２
のＭＰａアンモニア分圧が必要であることが判明した。
【０００９】該加圧法を用いると、任意の形状及び大き
さのチタン及びチタン合金からなる構成部材を適当な複
室式炉内で２０μｍ以上の十分な厚さの窒化層で施すこ
とができる。驚異的にも、このために高純度のガスは不
必要で、通常市販の品質のアンモニアで十分である。更
に、アンモニアに窒素を加えて混合することも可能であ
り、その際窒化法のための少なくとも０．２ＭＰａのア
ンモニア分圧が必要であるにすぎない。
さのチタン及びチタン合金からなる構成部材を適当な複
室式炉内で２０μｍ以上の十分な厚さの窒化層で施すこ
とができる。驚異的にも、このために高純度のガスは不
必要で、通常市販の品質のアンモニアで十分である。更
に、アンモニアに窒素を加えて混合することも可能であ
り、その際窒化法のための少なくとも０．２ＭＰａのア
ンモニア分圧が必要であるにすぎない。
【００１０】形成される窒化チタンの層厚は、大きな圧
力範囲内で温度及び処理時間に依存する。該表面は金の
光沢を有し、著しい硬度上昇をもたらす。６ＭＰａより
高い範囲の圧力では層厚はほとんど圧力に依存しない。
力範囲内で温度及び処理時間に依存する。該表面は金の
光沢を有し、著しい硬度上昇をもたらす。６ＭＰａより
高い範囲の圧力では層厚はほとんど圧力に依存しない。
【００１１】
【実施例】図面は、純粋なチタンからなる部材への窒化
チタン層の形成を、アンモニアを含有する雰囲気内の圧
力及び温度の関係で示す。
チタン層の形成を、アンモニアを含有する雰囲気内の圧
力及び温度の関係で示す。
【００１２】すでに例えば５００℃の温度で、絶対圧２
ＭＰａ（２０バール）で１時間後に１０μｍのＴｉＮ層
厚が測定された。８８０℃では、同じ時間で２０μｍの
純粋なＴｉＮ層が形成される。
ＭＰａ（２０バール）で１時間後に１０μｍのＴｉＮ層
厚が測定された。８８０℃では、同じ時間で２０μｍの
純粋なＴｉＮ層が形成される。
【００１３】試料を８８０℃で１時間保持すると、６Ｍ
Ｐａ（＝６０バール）の圧力で例えば３０μｍのＴｉＮ
層が形成される。
Ｐａ（＝６０バール）の圧力で例えば３０μｍのＴｉＮ
層が形成される。
【００１４】更に９ＭＰａ（＝９０バール）まで圧力を
上昇させると、ＴｉＮ層厚に及ぼす圧力の影響は低下す
る。該層厚の増加はもはや線状ではない。更に高い圧力
にすると急激に形成される緻密なＴｉＮ層に基づいて、
該層への窒素の拡散だけが時間を決定する要因となる。
上昇させると、ＴｉＮ層厚に及ぼす圧力の影響は低下す
る。該層厚の増加はもはや線状ではない。更に高い圧力
にすると急激に形成される緻密なＴｉＮ層に基づいて、
該層への窒素の拡散だけが時間を決定する要因となる。
【００１５】純粋なチタン同様チタン混合物、例えばＴ
ｉＡ１６ｖ４も窒化することができる。
ｉＡ１６ｖ４も窒化することができる。
【００１６】該皮膜のためにはオートクレーブは不必要
で、該処理を市販の室炉内で実施することができる。
で、該処理を市販の室炉内で実施することができる。
【図１】純粋なチタンからなる部材への窒化チタン層の
形成を、アンモニアを含有する雰囲気内の圧力及び温度
の関係で示すグラフである。
形成を、アンモニアを含有する雰囲気内の圧力及び温度
の関係で示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 部材をアンモニア又はアンモニア含有ガ
ス混合物を用いて加圧下で５００℃より高い温度で熱化
学的に処理することにより、チタン及びチタン合金から
なる部材に窒化物層を施す方法において、該処理を５０
０〜１０００℃の温度及び０．２〜１０ＭＰａの圧力で
実施し、その際アンモニア分圧を少なくとも０．２ＭＰ
ａに保持することを特徴とする、チタン及びチタン合金
からなる部材に窒化物層を施す方法。 - 【請求項２】 該処理を７００〜９５０℃の温度及び
０．５〜７ＭＰａの圧力で実施し、その際アンモニア分
圧を少なくとも０．２ＭＰａに保持する請求項１記載の
窒化物層を施す方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4021286.6 | 1990-07-04 | ||
| DE4021286A DE4021286C1 (ja) | 1990-07-04 | 1990-07-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04232247A JPH04232247A (ja) | 1992-08-20 |
| JPH0649924B2 true JPH0649924B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=6409636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3161349A Expired - Lifetime JPH0649924B2 (ja) | 1990-07-04 | 1991-07-02 | チタン及びチタン合金からなる部材に窒化物層を施す方法 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0464265B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0649924B2 (ja) |
| CN (1) | CN1020476C (ja) |
| AT (1) | ATE135058T1 (ja) |
| AU (1) | AU627960B2 (ja) |
| BR (1) | BR9101899A (ja) |
| CZ (1) | CZ279472B6 (ja) |
| DE (2) | DE4021286C1 (ja) |
| ES (1) | ES2085320T3 (ja) |
| NO (1) | NO905209L (ja) |
| PL (1) | PL166281B1 (ja) |
| PT (1) | PT98195A (ja) |
| RU (1) | RU1836484C (ja) |
| TW (1) | TW208721B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4684383B2 (ja) * | 2000-04-03 | 2011-05-18 | 株式会社アライドマテリアル | 耐酸化層を有する高融点金属材料及びその製造方法 |
| JP2001295023A (ja) * | 2000-04-06 | 2001-10-26 | Allied Material Corp | 表面硬化層を有する高融点金属材料およびその製造方法 |
| WO2008079977A2 (en) * | 2006-12-22 | 2008-07-03 | Iap Research, Inc. | System and method for surface hardening of refractory metals |
| WO2008106613A2 (en) | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Waters Investments Limited | Liquid-chromatography apparatus having diffusion-bonded titanium components |
| CN100537805C (zh) * | 2007-10-30 | 2009-09-09 | 沈阳宝鼎化工设备制造有限公司 | 耐磨、耐腐蚀备件及其表面处理工艺 |
| JP5977669B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2016-08-24 | 株式会社セブン・セブン | 真空断熱二重容器の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2804410A (en) * | 1953-10-27 | 1957-08-27 | Nat Lead Co | Method for nitriding titanium surfaces |
| CH650532A5 (de) * | 1982-09-07 | 1985-07-31 | Ver Drahtwerke Ag | Verfahren zur bildung einer haerteschicht im bauteil aus elementen der vierten, fuenften oder sechsten nebengruppen des periodischen systems oder deren legierungen. |
-
1990
- 1990-07-04 DE DE4021286A patent/DE4021286C1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-26 TW TW079109059A patent/TW208721B/zh active
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- 1990-12-28 ES ES90125660T patent/ES2085320T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-28 AT AT90125660T patent/ATE135058T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-12-28 DE DE59010178T patent/DE59010178D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-05-09 BR BR919101899A patent/BR9101899A/pt not_active Application Discontinuation
- 1991-06-28 CZ CS911988A patent/CZ279472B6/cs unknown
- 1991-07-02 JP JP3161349A patent/JPH0649924B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-03 PL PL91290931A patent/PL166281B1/pl unknown
- 1991-07-03 PT PT98195A patent/PT98195A/pt not_active Application Discontinuation
- 1991-07-03 RU SU915001026A patent/RU1836484C/ru active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| NO905209D0 (no) | 1990-11-30 |
| AU6760290A (en) | 1992-01-09 |
| NO905209L (no) | 1992-01-06 |
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| CS198891A3 (en) | 1992-02-19 |
| DE4021286C1 (ja) | 1991-02-21 |
| EP0464265B1 (de) | 1996-03-06 |
| RU1836484C (ru) | 1993-08-23 |
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| EP0464265A1 (de) | 1992-01-08 |
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| PL290931A1 (en) | 1992-10-05 |
| PL166281B1 (pl) | 1995-04-28 |
| AU627960B2 (en) | 1992-09-03 |
| BR9101899A (pt) | 1992-01-14 |
| ATE135058T1 (de) | 1996-03-15 |
| CN1020476C (zh) | 1993-05-05 |
| DE59010178D1 (de) | 1996-04-11 |
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