JPH08199371A - ＴｉＡｌの耐酸化膜 - Google Patents
ＴｉＡｌの耐酸化膜Info
- Publication number
- JPH08199371A JPH08199371A JP1206995A JP1206995A JPH08199371A JP H08199371 A JPH08199371 A JP H08199371A JP 1206995 A JP1206995 A JP 1206995A JP 1206995 A JP1206995 A JP 1206995A JP H08199371 A JPH08199371 A JP H08199371A
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- JP
- Japan
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- tial
- resistant film
- oxidation resistant
- film
- oxidation
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- Pending
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- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＴｉＡｌの耐酸化膜の高温条件下での耐酸化
性を高めることを目的とする。 【構成】 コーティング液を、アルミニウムアルコキシ
ドおよびＡｌ2 Ｏ3の結晶質超微粒子からなる主剤，ア
ルコールからなる溶媒およびアルミニウムアルコキシド
の加水分解抑制剤を配合して準備し、これをＴｉＡｌ表
面に塗布した後、乾燥焼成させてＴｉＡｌ表面に、結晶
質超微粒子が散在したＡｌ2 Ｏ3 の結晶膜を形成する。
性を高めることを目的とする。 【構成】 コーティング液を、アルミニウムアルコキシ
ドおよびＡｌ2 Ｏ3の結晶質超微粒子からなる主剤，ア
ルコールからなる溶媒およびアルミニウムアルコキシド
の加水分解抑制剤を配合して準備し、これをＴｉＡｌ表
面に塗布した後、乾燥焼成させてＴｉＡｌ表面に、結晶
質超微粒子が散在したＡｌ2 Ｏ3 の結晶膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＴｉＡｌの耐酸化膜に
関するものであり、例えばエンジン用ターボチャージャ
のタービンロータ材として用いられる。
関するものであり、例えばエンジン用ターボチャージャ
のタービンロータ材として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】この種のＴｉＡｌの耐酸化膜の従来技術
としては、日本金属学会誌 第５７巻第６号（１９９
３）６６６−６７３に示されるようなものがある。この
従来技術を図５に基づいて説明すると、シリコンアルコ
キシドからなる主剤，アルコールからなる溶媒，水から
なる加水分解水およびＨＣｌからなる触媒を原料として
コーティング液を配合し、このコーティング液を金属間
化合物であるＴｉＡｌの素材表面に塗布した後に乾燥焼
成させて、ＴｉＡｌの素材表面に耐酸化膜としてＳｉＯ
2 膜（ゲル状態）を形成している。この形成方法は一般
にゾル−ゲル法として知られている。
としては、日本金属学会誌 第５７巻第６号（１９９
３）６６６−６７３に示されるようなものがある。この
従来技術を図５に基づいて説明すると、シリコンアルコ
キシドからなる主剤，アルコールからなる溶媒，水から
なる加水分解水およびＨＣｌからなる触媒を原料として
コーティング液を配合し、このコーティング液を金属間
化合物であるＴｉＡｌの素材表面に塗布した後に乾燥焼
成させて、ＴｉＡｌの素材表面に耐酸化膜としてＳｉＯ
2 膜（ゲル状態）を形成している。この形成方法は一般
にゾル−ゲル法として知られている。
【０００３】ところが、このシリコンアルコキシドをコ
ーティング液の主剤としたＳｉＯ2膜では、９００℃程
度で高温放置されると、ゲル状態の膜がガラス質へ転移
するために膜収縮が起きてクラックが発生しやすい。こ
のクラックから空気中の酸素がＴｉＡｌに到達し、Ｔｉ
Ａｌを酸化させてしまう。つまり、耐酸化膜に発生する
クラックにより、耐酸化性は十分に確保できない。９０
０℃で高温連続酸化試験を行ったところ、図４に破線で
示すように時間の経過と共にＴｉＡｌの酸化が進行して
いることがよく分かる。このようなＳｉＯ2 膜をもつＴ
ｉＡｌは、エンジン用ターボチャージャのタービンロー
タのように９００℃程度の高温排気ガスにさらされる条
件のもとでは使用に耐えられないことが分かる。
ーティング液の主剤としたＳｉＯ2膜では、９００℃程
度で高温放置されると、ゲル状態の膜がガラス質へ転移
するために膜収縮が起きてクラックが発生しやすい。こ
のクラックから空気中の酸素がＴｉＡｌに到達し、Ｔｉ
Ａｌを酸化させてしまう。つまり、耐酸化膜に発生する
クラックにより、耐酸化性は十分に確保できない。９０
０℃で高温連続酸化試験を行ったところ、図４に破線で
示すように時間の経過と共にＴｉＡｌの酸化が進行して
いることがよく分かる。このようなＳｉＯ2 膜をもつＴ
ｉＡｌは、エンジン用ターボチャージャのタービンロー
タのように９００℃程度の高温排気ガスにさらされる条
件のもとでは使用に耐えられないことが分かる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、Ｔ
ｉＡｌの耐酸化膜の高温条件下での耐酸化性を高めるこ
とを課題とする。
ｉＡｌの耐酸化膜の高温条件下での耐酸化性を高めるこ
とを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明において講じた手段は、コーティング液を
ＴｉＡｌ表面に塗布した後に乾燥焼成させて、該ＴｉＡ
ｌ表面に形成される耐酸化膜において、前記コーティン
グ液を、アルミニウムアルコキシドおよびＡｌ2 Ｏ3 の
結晶質超微粒子からなる主剤，アルコールからなる溶媒
および加水分解抑制剤を配合したものとしたことであ
る。
ために本発明において講じた手段は、コーティング液を
ＴｉＡｌ表面に塗布した後に乾燥焼成させて、該ＴｉＡ
ｌ表面に形成される耐酸化膜において、前記コーティン
グ液を、アルミニウムアルコキシドおよびＡｌ2 Ｏ3 の
結晶質超微粒子からなる主剤，アルコールからなる溶媒
および加水分解抑制剤を配合したものとしたことであ
る。
【０００６】
【作用】上記した手段によれば、Ａｌ2 Ｏ3 結晶膜中に
Ａｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子が散在した耐酸化膜がＴｉ
Ａｌ表面に形成される。
Ａｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子が散在した耐酸化膜がＴｉ
Ａｌ表面に形成される。
【０００７】
【実施例】本発明に係る実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【０００８】図１に示されるように、アルミニウムアル
コキシド［Ａｌ（ＯＲ）3 ，Ｒ＝ＣＨ3，Ｃ2 Ｈ5 ，Ｃ3
Ｈ7 ，Ｃ4 Ｈ9 ］およびＡｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子
からなる主剤，アルコールからなる溶媒およびアルミニ
ウムアルコキシドの加水分解抑制剤をコーティング液原
料として準備する。アルコールとしては、エタノール，
メタノール，ブタノール，ＩＰＡ（イソプロピルアルコ
ール）などが使用できる。加水分解抑制剤としては、ジ
エタノールアミン，トリエタノールアミンやアセチルア
セトン等が使用できる。この原料を配合してコーティン
グ液とする。（STEP1） このコーティング液を金属間化合物であるＴｉＡｌの素
材表面にディップコート法により塗布する。（STEP 2） この時点でＡｌ2 Ｏ3 膜２１はゲル状態である。図２を
参照してＡｌ2 Ｏ3 膜２１を詳しく見ると、比較的小径
なＡｌ2 Ｏ3 の多数のゲル粒子２２の中に比較的大径な
Ａｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子２３が散在している。
コキシド［Ａｌ（ＯＲ）3 ，Ｒ＝ＣＨ3，Ｃ2 Ｈ5 ，Ｃ3
Ｈ7 ，Ｃ4 Ｈ9 ］およびＡｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子
からなる主剤，アルコールからなる溶媒およびアルミニ
ウムアルコキシドの加水分解抑制剤をコーティング液原
料として準備する。アルコールとしては、エタノール，
メタノール，ブタノール，ＩＰＡ（イソプロピルアルコ
ール）などが使用できる。加水分解抑制剤としては、ジ
エタノールアミン，トリエタノールアミンやアセチルア
セトン等が使用できる。この原料を配合してコーティン
グ液とする。（STEP1） このコーティング液を金属間化合物であるＴｉＡｌの素
材表面にディップコート法により塗布する。（STEP 2） この時点でＡｌ2 Ｏ3 膜２１はゲル状態である。図２を
参照してＡｌ2 Ｏ3 膜２１を詳しく見ると、比較的小径
なＡｌ2 Ｏ3 の多数のゲル粒子２２の中に比較的大径な
Ａｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子２３が散在している。
【０００９】これを、５００℃で６０分間乾燥焼成させ
る。（STEP 3） 以上のステップを経てＴｉＡｌの素材１１の表面に耐酸
化膜としてのＡｌ2 Ｏ3 膜３１が結晶状態で形成され
る。図３を参照してＡｌ2 Ｏ3 結晶膜３１を詳しく見る
と、比較的小径なＡｌ2 Ｏ3 の多数のＡｌ2 Ｏ3 結晶粒
子３２の中に比較的大径なＡｌ2 Ｏ3 の結晶粒子３３が
散在している。
る。（STEP 3） 以上のステップを経てＴｉＡｌの素材１１の表面に耐酸
化膜としてのＡｌ2 Ｏ3 膜３１が結晶状態で形成され
る。図３を参照してＡｌ2 Ｏ3 結晶膜３１を詳しく見る
と、比較的小径なＡｌ2 Ｏ3 の多数のＡｌ2 Ｏ3 結晶粒
子３２の中に比較的大径なＡｌ2 Ｏ3 の結晶粒子３３が
散在している。
【００１０】この耐酸化膜について９００℃で高温連続
酸化試験を行ったところ、図４に実線で示すようになっ
た。Ａｌ2 Ｏ3 ゲル膜２１は５００℃の焼成でＡｌ2 Ｏ
3 ゲル粒子２２が結晶質に転移していく。ところが、Ａ
ｌ2 Ｏ3 膜２１にはＡｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子２３が
散在しているため、５００℃よりも低温の状態から、結
晶質超微粒子２３を核としてゲル粒子２２がそのまわり
に成長するように結晶化していき、より大きなＡｌ2 Ｏ
3 の結晶粒子３３が形成される。よって、Ａｌ2 Ｏ3 ゲ
ル粒子２２のゲル−結晶化転移持に起こる膜収縮応力を
分散させることができ、Ａｌ2 Ｏ3 結晶膜３１にはクラ
ックが生じない。さらに、Ａｌ2 Ｏ3 結晶膜３１は９０
０℃の雰囲気でも安定でありクラックが生じない。
酸化試験を行ったところ、図４に実線で示すようになっ
た。Ａｌ2 Ｏ3 ゲル膜２１は５００℃の焼成でＡｌ2 Ｏ
3 ゲル粒子２２が結晶質に転移していく。ところが、Ａ
ｌ2 Ｏ3 膜２１にはＡｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子２３が
散在しているため、５００℃よりも低温の状態から、結
晶質超微粒子２３を核としてゲル粒子２２がそのまわり
に成長するように結晶化していき、より大きなＡｌ2 Ｏ
3 の結晶粒子３３が形成される。よって、Ａｌ2 Ｏ3 ゲ
ル粒子２２のゲル−結晶化転移持に起こる膜収縮応力を
分散させることができ、Ａｌ2 Ｏ3 結晶膜３１にはクラ
ックが生じない。さらに、Ａｌ2 Ｏ3 結晶膜３１は９０
０℃の雰囲気でも安定でありクラックが生じない。
【００１１】ところで、Ａｌ2 Ｏ3 結晶膜３１は耐酸化
膜とはいえ、ＴｉＡｌの素材表面に空気中の酸素を僅か
ながらも到達させる。つまり、ＴｉＡｌの素材表面に到
達する酸素分圧は低く、この環境ではＴｉよりもＡｌが
優先的に酸化される。この結果、ＴｉＡｌの素材表面に
もＡｌ2 Ｏ3 層が形成される。図４でＡｌ2 Ｏ3 層の形
成を示すのが試験開始から２４時間経過までの間であ
り、２４時間経過において酸化増量は１平方メートル当
たり１０ｇ程度となっている。従って、Ａｌ2 Ｏ3 層が
強固になって、２４時間経過後以降の酸化増量はある一
定量以上増加しないようになり、耐酸化膜の性能が優れ
ていることが分かる。 エンジン用ターボチャージャの
タービンロータは９００℃程度の高温排気ガスにさらさ
れるが、本実施例の耐酸化膜をもつＴｉＡｌは上記のと
おり耐酸化膜の性能が高く、タービンロータの材料とし
て適していることが分かる。
膜とはいえ、ＴｉＡｌの素材表面に空気中の酸素を僅か
ながらも到達させる。つまり、ＴｉＡｌの素材表面に到
達する酸素分圧は低く、この環境ではＴｉよりもＡｌが
優先的に酸化される。この結果、ＴｉＡｌの素材表面に
もＡｌ2 Ｏ3 層が形成される。図４でＡｌ2 Ｏ3 層の形
成を示すのが試験開始から２４時間経過までの間であ
り、２４時間経過において酸化増量は１平方メートル当
たり１０ｇ程度となっている。従って、Ａｌ2 Ｏ3 層が
強固になって、２４時間経過後以降の酸化増量はある一
定量以上増加しないようになり、耐酸化膜の性能が優れ
ていることが分かる。 エンジン用ターボチャージャの
タービンロータは９００℃程度の高温排気ガスにさらさ
れるが、本実施例の耐酸化膜をもつＴｉＡｌは上記のと
おり耐酸化膜の性能が高く、タービンロータの材料とし
て適していることが分かる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、ＴｉＡｌ表面に形成さ
れる耐酸化膜は多数のＡｌ2 Ｏ3 結晶粒子中にＡｌ2 Ｏ
3 の結晶質超微粒子が散在した形となる。乾燥焼成過程
でＡｌ2 Ｏ3 ゲルがＡｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子のまわ
りに成長するように緩やかに結晶化する。従って、耐酸
化膜は緻密なＡｌ2 Ｏ3 結晶膜となり耐酸化性に優れ
る。
れる耐酸化膜は多数のＡｌ2 Ｏ3 結晶粒子中にＡｌ2 Ｏ
3 の結晶質超微粒子が散在した形となる。乾燥焼成過程
でＡｌ2 Ｏ3 ゲルがＡｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子のまわ
りに成長するように緩やかに結晶化する。従って、耐酸
化膜は緻密なＡｌ2 Ｏ3 結晶膜となり耐酸化性に優れ
る。
【図１】本発明に係る実施例の耐酸化膜形成ステップで
ある。
ある。
【図２】耐酸化膜（ゲル時）の部分断面図である。
【図３】耐酸化膜（結晶時）の部分断面図である。
【図４】９００℃における高温連続酸化試験の実験結果
である。
である。
【図５】従来技術の耐酸化膜形成ステップである。
１１・・・ＴｉＡｌ、３１・・・Ａｌ2 Ｏ3 結晶膜（耐
酸化膜）。
酸化膜）。
Claims (1)
- 【請求項１】 コーティング液をＴｉＡｌ表面に塗布し
た後に乾燥焼成させて、該ＴｉＡｌ表面に形成される耐
酸化膜において、 前記コーティング液を、アルミニウムアルコキシドおよ
びＡｌ2 Ｏ3 の結晶質超微粒子からなる主剤，アルコー
ルからなる溶媒および加水分解抑制剤を配合したものと
することを特徴とするＴｉＡｌの耐酸化膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1206995A JPH08199371A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | ＴｉＡｌの耐酸化膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1206995A JPH08199371A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | ＴｉＡｌの耐酸化膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08199371A true JPH08199371A (ja) | 1996-08-06 |
Family
ID=11795324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1206995A Pending JPH08199371A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | ＴｉＡｌの耐酸化膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08199371A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014533806A (ja) * | 2011-11-23 | 2014-12-15 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 排気ガスターボチャージャ |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP1206995A patent/JPH08199371A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014533806A (ja) * | 2011-11-23 | 2014-12-15 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 排気ガスターボチャージャ |
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