JPH0841654A - ＴｉＡｌの表面処理方法 - Google Patents
ＴｉＡｌの表面処理方法Info
- Publication number
- JPH0841654A JPH0841654A JP17794994A JP17794994A JPH0841654A JP H0841654 A JPH0841654 A JP H0841654A JP 17794994 A JP17794994 A JP 17794994A JP 17794994 A JP17794994 A JP 17794994A JP H0841654 A JPH0841654 A JP H0841654A
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- Japan
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- tial
- vessel
- protective film
- niobium oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱サイクル負荷環境で防蝕効果を持続できる
ＴｉＡｌの表面処理方法を提供する。 【構成】 容器１０内に、ＴｉＡｌ（１２）を酸化ニオ
ブ粉末１４でパックした状態で収容し、その容器１０内
を低真空で高温雰囲気に保ってＴｉＡｌ表面にアルミナ
の保護被膜を形成することを特徴としている。
ＴｉＡｌの表面処理方法を提供する。 【構成】 容器１０内に、ＴｉＡｌ（１２）を酸化ニオ
ブ粉末１４でパックした状態で収容し、その容器１０内
を低真空で高温雰囲気に保ってＴｉＡｌ表面にアルミナ
の保護被膜を形成することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタンアルミナイドな
どのＴｉＡｌにアルミナの保護被膜を形成するＴｉＡｌ
の表面処理方法に関するものである。
どのＴｉＡｌにアルミナの保護被膜を形成するＴｉＡｌ
の表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物（以下ＴｉＡ
ｌという）としてのチタンアルミナイドは、軽量耐熱材
料として注目されている。その理由は、チタンアルミナ
イドは、ニッケル基合金よりも高温での比強度に優れ、
チタン合金よりも耐熱性、耐酸化性に優れているためで
ある。これらの特性は、タービン部品や自動車エンジン
部品等への適用に望ましく、その実用化が待たれてい
る。
ｌという）としてのチタンアルミナイドは、軽量耐熱材
料として注目されている。その理由は、チタンアルミナ
イドは、ニッケル基合金よりも高温での比強度に優れ、
チタン合金よりも耐熱性、耐酸化性に優れているためで
ある。これらの特性は、タービン部品や自動車エンジン
部品等への適用に望ましく、その実用化が待たれてい
る。
【０００３】このＴｉＡｌは、６５０℃より高い温度環
境で使用すると高温酸化の影響を受けて高温腐蝕を起こ
すため、保護被膜を施す必要がある。
境で使用すると高温酸化の影響を受けて高温腐蝕を起こ
すため、保護被膜を施す必要がある。
【０００４】従来、ＴｉＡｌを真空中で熱処理、例え
ば、１０００℃、６．７×１０-3Ｐａ、１６Ｈｒｓで熱
処理することにより、表面にＡｌ2 Ｏ3 保護被膜を形成
させ、耐酸化性を向上させる技術（文献名；小林郁夫，
吉原美知子ら，日本金属学界誌Ｖｏｌ．５３ １９８９
年，ページ２５１）が知られている。
ば、１０００℃、６．７×１０-3Ｐａ、１６Ｈｒｓで熱
処理することにより、表面にＡｌ2 Ｏ3 保護被膜を形成
させ、耐酸化性を向上させる技術（文献名；小林郁夫，
吉原美知子ら，日本金属学界誌Ｖｏｌ．５３ １９８９
年，ページ２５１）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、上記の
熱処理技術では、被膜の安全性・健全性が不十分で、上
述した６５０℃より高い熱サイクル負荷環境で防蝕効果
が持続しない問題がある。 そこで、本発明の目的は、
上記課題を解決し、熱サイクル負荷環境で防蝕効果を持
続できるＴｉＡｌの表面処理方法を提供することにあ
る。
熱処理技術では、被膜の安全性・健全性が不十分で、上
述した６５０℃より高い熱サイクル負荷環境で防蝕効果
が持続しない問題がある。 そこで、本発明の目的は、
上記課題を解決し、熱サイクル負荷環境で防蝕効果を持
続できるＴｉＡｌの表面処理方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、容器内に、ＴｉＡｌを酸化ニオブ粉末でパ
ックした状態で収容し、その容器内を低真空で高温雰囲
気に保ってＴｉＡｌ表面にアルミナの保護被膜を形成す
るものである。
に本発明は、容器内に、ＴｉＡｌを酸化ニオブ粉末でパ
ックした状態で収容し、その容器内を低真空で高温雰囲
気に保ってＴｉＡｌ表面にアルミナの保護被膜を形成す
るものである。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、ＴｉＡｌ表面にアルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）保護被膜を形成させるため、Ｎｂ／Ｎｂ
2 Ｏ5 の平衡解離圧を利用し、被膜の健全性を図ること
ができる。すなわち酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）粉末を利
用することにより、Ｔｉ又はＡｌとＮｂ2 Ｏ5 の反応に
よって形成するＮｂを、酸化被膜又はＴｉＡｌに固溶さ
せることにより、被膜の健全性を向上させることができ
る。
（Ａｌ2 Ｏ3 ）保護被膜を形成させるため、Ｎｂ／Ｎｂ
2 Ｏ5 の平衡解離圧を利用し、被膜の健全性を図ること
ができる。すなわち酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）粉末を利
用することにより、Ｔｉ又はＡｌとＮｂ2 Ｏ5 の反応に
よって形成するＮｂを、酸化被膜又はＴｉＡｌに固溶さ
せることにより、被膜の健全性を向上させることができ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【０００９】先ずＴｉＡｌは、本出願人が提案した、特
願平２−２０１３７３号、特願平２−２１５８４６号、
特願平４−６９８３２号で開示したチタンアルミナイド
を用い、その成分は、重量％で、以下の通りである。
願平２−２０１３７３号、特願平２−２１５８４６号、
特願平４−６９８３２号で開示したチタンアルミナイド
を用い、その成分は、重量％で、以下の通りである。
【００１０】Ａｌ ３１〜３４％ Ｆｅ １．５〜３．０％ Ｖ ０．５〜２．０％ Ｂ ０．０７〜０．３５％ を含有し、残りがＴｉ及び不可避不純物からなるチタン
アルミナイド。
アルミナイド。
【００１１】又は Ａｌ ３１．５〜３３．５％ Ｆｅ １．５〜２．０％ Ｎｂ １．５〜２．０％又は３．８〜４．８％ Ｂ ０．０７〜０．１２％ を含有し、残りがＴｉ及び不可避不純物からなるチタン
アルミナイド。
アルミナイド。
【００１２】或いは Ａｌ ３１〜３４％ Ｆｅ １．５〜３．０％ Ｍｏ １．０〜３．０％ 又は Ｃｒ ０．３〜１．５ Ｂ ０．０７〜０．３５％ を含有し、残りがＴｉ及び不可避不純物からなるチタン
アルミナイド。
アルミナイド。
【００１３】上述した成分のチタンアルミナイドを所定
の形状に鋳造してＴｉＡｌの材料とする。
の形状に鋳造してＴｉＡｌの材料とする。
【００１４】さて図１に示すように、石英管などからな
る容器１０内にはＴｉＡｌ材料１２が収容され、そのＴ
ｉＡｌ材料１２が、容器１０内に収容した酸化ニオブ粉
末（Ｎｂ2 Ｏ5 ）１４にパックされた状態で収容され
る。この容器１０の一側には、予めグラスウール１６が
詰められ、グラスウール１６を介して容器１０内を真空
引きできるようになっている。
る容器１０内にはＴｉＡｌ材料１２が収容され、そのＴ
ｉＡｌ材料１２が、容器１０内に収容した酸化ニオブ粉
末（Ｎｂ2 Ｏ5 ）１４にパックされた状態で収容され
る。この容器１０の一側には、予めグラスウール１６が
詰められ、グラスウール１６を介して容器１０内を真空
引きできるようになっている。
【００１５】以上において、容器１０内を１０-4Ｐａの
真空度に保ち、温度を約１２００℃で数十時間表面処理
を行うことで、ＴｉＡｌ材料１２の表面にＡｌ2 Ｏ3 の
保護膜を形成できる。
真空度に保ち、温度を約１２００℃で数十時間表面処理
を行うことで、ＴｉＡｌ材料１２の表面にＡｌ2 Ｏ3 の
保護膜を形成できる。
【００１６】Ａｌ2 Ｏ3 の保護膜は、Ｎｂ／Ｎｂ2 Ｏ5
の平衡解離圧（ 927℃，Ｐｏ2 ＝9.78×10-25 ａｔｍ）
を利用して行うものである。
の平衡解離圧（ 927℃，Ｐｏ2 ＝9.78×10-25 ａｔｍ）
を利用して行うものである。
【００１７】すなわち、Ｎｂ2 Ｏ5 は、１０-4Ｐａの真
空度と１２００℃の高温雰囲気に維持されると、(1) 式
のように解離する。
空度と１２００℃の高温雰囲気に維持されると、(1) 式
のように解離する。
【００１８】 Ｎｂ2 Ｏ5 → Ｎｂ ＋ Ｏ2 … (1) (1) 式の反応で生じたＯ2 は、ＴｉＡｌ材料の表面のＴ
ｉ，Ａｌと(2),(3) 式のように反応する。
ｉ，Ａｌと(2),(3) 式のように反応する。
【００１９】 Ｔｉ ＋ Ｏ2 → ＴｉＯ2 … (2) Ａｌ ＋ Ｏ2 → ＡｌＯ2 … (3) また、Ｎｂは、ＴｉＡｌ材料の表面に生じた被膜やＴｉ
Ａｌに固溶し、被膜の健全性を向上させる。
Ａｌに固溶し、被膜の健全性を向上させる。
【００２０】次に具体的実施例を説明する。
【００２１】先ず、上述したＦｅ−Ｖ系のチタンアルミ
ナイドからなるＴｉＡｌを鋳造した。
ナイドからなるＴｉＡｌを鋳造した。
【００２２】次に、Ｎｂ2 Ｏ5 粉末を充填した石英管中
にＴｉＡｌを装入し、石英管内の雰囲気を約１０-4Ｐａ
以下に保った。
にＴｉＡｌを装入し、石英管内の雰囲気を約１０-4Ｐａ
以下に保った。
【００２３】これを１１００〜１３００Ｋ，１００Ｋｓ
ｅｃ（約２７時間）程度、熱処理を行い、表面処理を行
った。
ｅｃ（約２７時間）程度、熱処理を行い、表面処理を行
った。
【００２４】図２は本発明で得られた保護被膜を有する
ＴｉＡｌ材料ａと未処理のＴｉＡｌ材料ｂとＮｉ基合金
（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金，商品名：Ｒｅｎｅ７７）材
料ｃと比較対象物としてＮｂ2 Ｏ5 に代えてＳｉＯ2 で
保護被膜を形成した材料ｄを、大気圧下で、温度８１５
℃の雰囲気での高温酸化の影響を試験したもので、酸化
による重量増加量の経時変化を示したものである。
ＴｉＡｌ材料ａと未処理のＴｉＡｌ材料ｂとＮｉ基合金
（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金，商品名：Ｒｅｎｅ７７）材
料ｃと比較対象物としてＮｂ2 Ｏ5 に代えてＳｉＯ2 で
保護被膜を形成した材料ｄを、大気圧下で、温度８１５
℃の雰囲気での高温酸化の影響を試験したもので、酸化
による重量増加量の経時変化を示したものである。
【００２５】図２から判るように、未処理のＴｉＡｌ材
料ｂは、高温酸化の影響が大である。これに対して本発
明の材料ａは５０時間たっても高温酸化の影響がほとん
ど認められない。またＮｉ基合金材料ｃは高温酸化の影
響が少し認められる。さらに、ＳｉＯ2 で保護被膜を形
成した材料ｄは、Ｎｉ基合金材料ｃより高温酸化の影響
が大きく、本発明のようにＮｂ2 Ｏ5 粉末で保護被膜を
形成することで、良好な保護被膜とすることができる。
料ｂは、高温酸化の影響が大である。これに対して本発
明の材料ａは５０時間たっても高温酸化の影響がほとん
ど認められない。またＮｉ基合金材料ｃは高温酸化の影
響が少し認められる。さらに、ＳｉＯ2 で保護被膜を形
成した材料ｄは、Ｎｉ基合金材料ｃより高温酸化の影響
が大きく、本発明のようにＮｂ2 Ｏ5 粉末で保護被膜を
形成することで、良好な保護被膜とすることができる。
【００２６】図３は、温度８１５℃の雰囲気を８時間保
った後、室温に１時間保ち、これを繰返した熱サイクル
をかけたものである。
った後、室温に１時間保ち、これを繰返した熱サイクル
をかけたものである。
【００２７】図３から判るように、未処理のＴｉＡｌ材
料ｂとＳｉＯ2 で保護被膜を形成した材料ｄは、重量変
化が大きく、熱サイクルの負荷に耐えられないものであ
る。またＮｉ基合金材料ｃは、熱サイクルの負荷に比較
的耐えているが、本発明の材料ａは、熱サイクルの負荷
の影響をほとんど受けていないことことが判る。
料ｂとＳｉＯ2 で保護被膜を形成した材料ｄは、重量変
化が大きく、熱サイクルの負荷に耐えられないものであ
る。またＮｉ基合金材料ｃは、熱サイクルの負荷に比較
的耐えているが、本発明の材料ａは、熱サイクルの負荷
の影響をほとんど受けていないことことが判る。
【００２８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、酸化ニオ
ブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）粉末を利用してＴｉＡｌ表面にアルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）保護被膜を形成させるため、高温雰囲
気での耐酸化性を向上させることができる。
ブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）粉末を利用してＴｉＡｌ表面にアルミ
ナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）保護被膜を形成させるため、高温雰囲
気での耐酸化性を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明と各種比較材料の高温酸化の影響を示す
図である。
図である。
【図３】本発明と各種比較材料に熱サイクルをかけた時
の高温酸化の影響を示す図である。
の高温酸化の影響を示す図である。
１０ 容器 １２ ＴｉＡｌ １４ 酸化ニオブ粉末
Claims (1)
- 【請求項１】 容器内に、ＴｉＡｌを酸化ニオブ粉末で
パックした状態で収容し、その容器内を低真空で高温雰
囲気に保ってＴｉＡｌ表面にアルミナの保護被膜を形成
することを特徴とするＴｉＡｌの表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17794994A JPH0841654A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | ＴｉＡｌの表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17794994A JPH0841654A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | ＴｉＡｌの表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841654A true JPH0841654A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16039904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17794994A Pending JPH0841654A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | ＴｉＡｌの表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841654A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0926252A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-06-30 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Titanium aluminide for precision casting and method of casting titanium aluminide |
| US5980659A (en) * | 1996-07-15 | 1999-11-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Surface-treated metallic part and processing method thereof |
| US6410154B2 (en) | 1996-03-29 | 2002-06-25 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Tial-based alloys with excellent oxidation resistance, and method for producing the same |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP17794994A patent/JPH0841654A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6410154B2 (en) | 1996-03-29 | 2002-06-25 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Tial-based alloys with excellent oxidation resistance, and method for producing the same |
| US5980659A (en) * | 1996-07-15 | 1999-11-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Surface-treated metallic part and processing method thereof |
| EP0926252A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-06-30 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Titanium aluminide for precision casting and method of casting titanium aluminide |
| US6165414A (en) * | 1997-12-26 | 2000-12-26 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Titanium aluminide for precision casting and method of casting using titanium aluminide |
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