JPH09170063A - ＴｉＡｌ基質合金の耐食性向上方法 - Google Patents

ＴｉＡｌ基質合金の耐食性向上方法

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JPH09170063A
JPH09170063A JP8280696A JP28069696A JPH09170063A JP H09170063 A JPH09170063 A JP H09170063A JP 8280696 A JP8280696 A JP 8280696A JP 28069696 A JP28069696 A JP 28069696A JP H09170063 A JPH09170063 A JP H09170063A
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alloy
chloride
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powder
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Michael Schuetze
シユツツエン ミヒヤエル
Martin Hald
ハルト マルテイーン
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Deshiema Deutsche G Fuyuua Hieemishie Aparatebueezen Hieemishie Technik & Biotehinorogii Ee Fuao
Dechema Deutsche Gesellschaft fuer Chemisches Apparatewesen eV
Original Assignee
Dechema Deutsche G fur Chem Apparatewesen Chem Technik & Biotechnol Ev
Deshiema Deutsche G Fuyuua Hieemishie Aparatebueezen Hieemishie Technik & Biotehinorogii Ee Fuao
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 TiAl基質合金の耐食性の向上方法が提供され
る。 【解決手段】 TiAl基質合金の耐食性向上方法において
ハロゲン及び又はハロゲン含有化合物を気相又は液相を
介して少なくとも合金材料表面へ施用する。これによっ
て、少なくとも 900℃の温度までの耐食性が、合金の機
械的諸特性を劣化させることなしに、向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はTiAl基質合金の耐食性向
上方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】TiAl合金はそれらの小さい比重及び耐熱
性に基づいて、とくに部品の自重が小さくてはならない
高温での用途にとって有用である。その例は航空ジェッ
トエンジン及び定置式ガスタービンのタービン羽根、タ
ーボ給気器及び乗用車エンジン用及び高温ガス排気器用
弁である。もっともこれらの合金の 700℃を超える温度
における酸化耐性が低いことは依然として問題である
（A.Rahmel, W.J.Quadakkers, M.Schutze:材料及び腐蝕
(Werkstoff und Korrosion)46(1995)271-285）。それゆ
えニオブ、タングステン、モリブデン及びケイ素などの
元素の添加を介して酸化耐性を向上させ得るさまざまな
合金的措置が執られた(Y.Shida, H.Anada:材料の処理(M
aterials Transactions)JIM 9(1994)623-631) 。もっと
もこれらの元素には機械的諸特性にマイナスに作用する
不利がある。マンガン、クロム又はホウ素などの元素は
それらなりに機械的諸特性にプラスに作用するが反対に
高温における酸化耐性の劣化へ導く。その結果従来はTi
Al合金の使用が最高 700℃までの温度に限られている。
純粋に合金的な措置のほかに、別の酸化耐性改善の方法
も提案された。一つの方法は、表面に層状の共融合金Ti
3 Al／TiAl構造を生じさせる熱処理を実施することに基
づいている(W.J.Quadakkers, A.Gil:DE4215017AL) 。別
の方法は粉末冶金法におけるTiAl合金製作の際にAl2 O
3 微粉末の混入を経る(K.Shibue:EPO495454A2)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明には、TiAl合金
に他の物質の添加により 900℃までの温度における耐食
性を長期間使用の際にも、合金の強度を劣化することな
しに、向上させる方法を開発するという課題が根拠とな
っている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】課題の解決は根本的には
以下に記載した請求項１の特徴部分の特徴をもって行わ
れる。有利な実施形式は請求項２乃至10に記載してあ
る。
【０００５】本発明の根本思想は、高温の腐食性環境中
の材料は、環境との反応の際に外部環境と金属との間に
おいて障壁作用を発揮する極めて薄い、密な、極めて徐
々に成長する腐食生成物層が形成されるときのみ安定で
あることに存する。環境内に酸素が存在する場合TiAl基
質合金は通常双方の合金元素の酸化物すなわち酸化チタ
ン及び酸化アルミニウムを生じる。これらの条件下にお
いて酸化アルミニウムは極めて徐々に成長する腐食生成
物を作るのに対し、酸化チタン生成の際には腐食生成物
層の速やかな成長が見られ、よってまた部品の加速され
た金属消耗が生じる。従ってTiAl合金上の薄い腐食生成
物層は材料表面上の酸化チタンの速やかな成長が防止さ
れ得るときのみ達成できる。このことは本質的には、環
境との酸化反応により、閉じられた酸化アルミニウム
（部分）表層が生じることにより可能である。
【０００６】文献中には、アルミニウム化チタンの製法
が腐食反応速度に有意な程の影響をおよぼすことがある
との観察がある(K.Shibue, M.Kumagai, M.-S.Kim:J.Jap
an Inst. Metals 56(1992)1457-1462)。それで金属粉末
から反応焼結されたTiAl合金の場合には空気中で 950℃
における酸化速度が熔融過程にかけられた合金よりも約
２オーダーだけ低いことが見いだされる。もっともこの
場合の機構及び因果関係は未知である。しかし発明者ら
は反応焼結された変形では原料粉末中の塩素含有不純分
が観察された効果へ導いたと推測した。熔融冶金的処理
によって、高温で容易に揮発する塩化物が駆出されて合
金の酸化速度にとってプラスのそれらの効果がもはや発
揮出来なくなる。水溶液中に浸漬して材料表面に硫酸ナ
トリウム、塩化ナトリウム、塩化マンガン、フッ化亜鉛
又は臭化銀を施用し、引き続いて材料を 950℃に加熱す
る実験は酸化耐性の明白な改善へ導いた(M.Kumagai, K.
Shibue, M.-S.Kim:J.Japan Inst. Metals 57(1993)721-
725)。発明者らの研究ではこれに反してハロゲン化物を
高温において気相を介して材料表面へもたらした。こう
して予備処理した材料の引き続いての、 900℃において
少なくとも1000時間まで実施した酸化耐性実験は、短い
初期段階の後に腐食反応がほぼ停止することを示した。
ハロゲン乃至ハロゲン含有化合物は一方では特定のガス
の反応器内への導入により準備でき又は他方では反応器
の入口又は内部でのハロゲン含有固相の熱蒸発過程又は
分解過程を介して利用できる。ハロゲン含有物質の移動
のため、保護ガスとして（たとえばアルゴン）又は予備
酸化過程と関連して酸素含有ガスとして（たとえば空
気）存在している担体ガスが利用できる。
【０００７】この方法にあっては、材料表面にゆるく付
着しておりしかも処理後に軽くブラシを掛けて除去でき
るハロゲン含有反応生成物が生じることは可能である。
上記の方法を用いる材料表面処理の結果は、確かに材料
の後からの高温使用時の腐食の初期段階においては速や
かに成長する非保護性の酸化チタンもゆっくり成長する
保護性の酸化アルミニウムも同時に生成できることであ
る；しかし短い反応時間の後に合金材料上の酸化物中に
閉じた酸化アルミニウム部分表層が生じこれが腐食過程
を遅くして極めて低い速度とし、よって腐食による金属
消耗を有意に低減させる。この作用が 700℃を超える温
度においても、荷重を支える金属部分横断面を腐食反応
により急速に低減することなしに、TiAl合金の長期間使
用を可能にする。
【０００８】
【実施例】
〔実施例１〕 分離板を備えた管状反応器内において合
金材料 TiAl48Cr2（アルミニウム48原子％、クロム２原
子％、残部チタン及び不純分、すなわちチタン63.4重量
％、アルミニウム33.4重量％及びクロム 2.9重量％）及
び粉末状塩化ナトリウムからなる試料を 790℃に灼熱し
た。ガラス板は反応器を二分し、一方の半部内の試料か
ら塩化ナトリウムを分離して他の半部へ移す。板上方の
解放した管横断面は自由なガス交換を可能にする。塩化
ナトリウム（分析用塩化ナトリウム、純度少なくとも9
9.5％）は予め乾燥箱内で 150℃において５時間乾燥さ
せた。 TiAl48Cr2試料は熔融物を噴霧して粉末とし、こ
れを高温均衡プレッシングにより圧密して作った。試料
の表面を粒度1000までのサンドペーパーで調整しアルコ
ールで清浄にした後に反応器内へ入れた。反応器は常圧
下、空気中で閉鎖した。塩化ナトリウム粉末の存在にお
ける試料の灼熱は反応器内で 790℃において 150時間の
間実施した。灼熱後の試料は局部的に異同のある外観を
呈していた。薄いしかもアルミニウム含有料の多い層が
平面的に生じ部分的に剥がれる。とくに縁部では結晶形
成となり、それらの中ではチタン、ナトリウム及び塩素
が検出できる。上記の方法で試料を処理した後に表面に
ゆるく付着している生成物をブラシで、金属光沢が現れ
るまで除去した。
【０００９】引き続いて酸化耐性検査のため空気中で 9
00℃での酸化実験を実施し、その間連続的に質量増加を
測定した。等温酸化温度までの昇温速度は10Ｋ／分であ
った。図１には本発明による前処理をした及びしてない
試料の空気中で 900℃における酸化の結果としての質量
増加が示してある。前処理してない試料１は強く発錆
し、1000時間後の単位面積あたりの質量増加は 138mg／
cm2 である。前処理した試料２では20時間後の単位面積
あたりの初期質量増加は 2.4mg／cm2 である。100 時間
後には処理済の試料を一旦放冷し、また等温灼熱温度に
加熱した。単位面積あたり質量増加は再加熱の際に増大
し次ぎに少なくとも1000時間までは実質上停滞すること
になる。この酸化挙動は障壁作用のある表層のものに相
当し、材料の優れた酸化耐性を保証する。空気中で 900
℃において1000時間後には、単位面積あたりの質量増加
は僅かに 3.8mg／cm2 にすぎない。よって本発明の方法
に従っての処理により等温の及び熱サイクルの条件下の
酸化挙動を有意に改善することとなる。
【００１０】材料表面をハロゲン又はハロゲン含有化合
物に曝す代わりに、本発明の改良に従ってこれらの物質
を合金の粉末冶金的製造工程中に材料中へもたらす又は
原料粉末乃至合金粉末のうち１種又は数種を気相又は液
相を介してのハロゲン化にかけることも考えられ得る。
【００１１】文献中には、ハンター法によるＴｉ−粉末
を用いるアルミニウム化チタン製造の際に不純分として
介在する元素である塩素が腐食反応を遅くすることがあ
るとの観察がある(K.Shibue, M.Kumagai, M.-S.Kim:J.J
apan Inst. Metals 57(1992)721-725)。もっともこの場
合の機構及び因果関係は未知である。それゆえこの観察
に基づいて上記の本発明の改良の場合、目標を定めて粉
末冶金的製造工程中にハロゲン含有化合物を導入する。
熔融冶金的工程の場合にはハロゲン化物の添加は、ハロ
ゲン化物が熔融TiAl合金の高温では蒸発し従って凝固の
際にはもはや十分な量が合金材料中に存在していないの
で、成功しない。有利な実施形式では極微細な粉末の形
でしかも融点の高い金属ハロゲン化物である塩化モリブ
デン、塩化ニオブ及び／又は塩化タングステンなどを添
加する。強度諸特性へのマイナスの影響を回避するた
め、 1000ppm未満の量が推奨に値する。高融点の金属ハ
ロゲン化物使用の場合いわゆる“貯水池効果”を導き出
す可能性がある。その際には導入されたハロゲン化物が
分散した形で存在しており作業条件下で耐食性向上に必
要なハロゲンを長期間にわたって用量を定めた形で放出
する。こうして耐食性に関して長期効果が達成できる。
【００１２】ハロゲン乃至ハロゲン化物は気相又は液相
を介しての金属粉末ハロゲン化により又は極微細なハロ
ゲン化物粒子の合金粉末中への混入により導入される。
引き続いて粉末圧密工程を行う。これは通常熱処理も含
み、場合によっては他の過程も経て最終的な合金材料乃
至構造部品へ導く。
【００１３】上記の方法の結果は、確かに材料の後から
の高温使用時の腐食初期段階において速やかに成長する
非保護性酸化チタンも徐々に成長する保護性酸化アルミ
ニウムも同時に生じるが短い反応時間後には材料上の酸
化物層中に閉じた酸化アルミニウム層が形成され、これ
が腐食過程の速度を極めて遅くし、よって腐食による金
属消耗を有意に低減することである。この作用が 700℃
を超える温度においても、腐食作用による、荷重を支え
ている金属横断面の急速な低減を導くことなしに、TiAl
合金の長期使用を可能にする。
【００１４】〔実施例２〕 一方ではハロゲンなして一
方では塩素約500ppmを加えて Ti48Al2Cr（原子％）型の
合金をそれぞれ粉末冶金法で製造した。第一の合金には
熔融物を噴霧して作った粉末を用いた。第二のものでは
熔融冶金で作った TiAl65Cr2型の母合金と塩素含有量約
1000ppmのチタンとを機械的に混合して作った粉末であ
った。圧密は1000℃を超える温度において被覆押し出し
により行った。
【００１５】引き続いて酸化耐性の検査のために、空気
中で 900℃において酸化実験を行い、質量増加を連続測
定した。恒温酸化温度への昇温速度は10Ｋ／分であっ
た。図２には、ハロゲンなしの合金材料の試料及び本発
明による合金材料の試料の空気中で 900℃における酸化
の結果としての質量増加が示してある。ハロゲン添加の
ない試料１は強く発錆し1000時間後の単位面積あたりの
質量増加が 138mg／cm2である。塩素を添加した試料２
は約20時間後の初期の単位面積あたりの質量増加が 7.4
mg／cm2 である。次ぎに1000時間までは単位面積あたり
質量増加は7.55mg／cm2 まで増大するにすぎない。この
酸化挙動は障壁作用のある表層のものに相当し、合金材
料の優れた酸化耐性を保証する。従って本発明の方法に
よる処理によって酸化挙動の有意な改善となる。
【００１６】前記の請求項10の根拠となっている別の研
究においては合金材料表面に塩素イオンを埋め込んだ。
正しい用量、エネルギー及び埋め込み時間を選択して、
少なくとも先行請求項記載のものに相当する酸化耐性が
達成できた。
【００１７】イオン埋め込み法での材料表面処理の結
果、高温における酸化中（この事情は高温での材料の使
用を保証する）材料上に酸化アルミニウム（部分）表層
が形成され、これが腐食過程を遅くして極めて低い速度
とし、よって腐食による金属消耗を有意に低減すること
は明白である。この作用は 700℃を超える温度において
も、荷重を支える金属横断面の腐食反応による急速な低
減となることなしに、TiAl合金の長期使用を可能とす
る。
【００１８】〔実施例３〕 銅鋳型遠心鋳造法により作
られた棒から調製した TiAl48.3Cr1.5（原子％）の試料
に塩素イオンを埋め込んだ。予め試料表面を粒度4000ま
でのサンドペーパーで研磨した。３種の相異なる埋め込
み変形法を選んだ： １）それぞれ下記のエネルギー／用量の組み合わせを用
いる３段階の埋め込み １ＭｅＶ／３×1015Ｃｌ+ cm-2（第１段階） ２ＭｅＶ／４×1015Ｃｌ+ cm-2（第２段階）及び ４ＭｅＶ／５×1015Ｃｌ+ cm-2（第３段階） ２）１ＭｅＶ／１×1015Ｃｌ+ cm-2のエネルギー／用量
の組み合わせを用いる１段階の埋め込み ３）それぞれ下記のエネルギー／用量の組み合わせを用
いる３段階の埋め込み １ＭｅＶ／６×1015Ｃｌ+ cm-2（第１段階） ２ＭｅＶ／８×1015Ｃｌ+ cm-2（第２段階）及び ４ＭｅＶ／１×1015Ｃｌ+ cm-2（第３段階） 試料はクーポン形であり、それぞれ片面のみに埋め込み
が行われた。
【００１９】引き続いて試料を空気中で 900℃において
300時間の間恒温で酸化させた。酸化後に、埋め込みし
てない面には予期された厚い酸化物層の形成を伴う急速
な酸化が生じるのが見られた。埋め込みした面では、変
形１の場合、酸化耐性の明白な改善となった。この面の
大部分は極めて薄い（おそらくAl2 O 3 からなる）酸化
物層を示す。若干の僅かな箇所には急速に生長する酸化
物の膨らみが観察された。変形２及び３については埋め
込みした面において、変形１に比べて酸化耐性がさらに
向上されていた。この場合は、急速に生長する酸化物の
膨らみは観察されなかった。むしろ極めて薄い均等な酸
化物層が形成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の TiAl48Cr2合金の試料１（未処理）
及び２（本発明により塩素化）の質量増加。縦軸：質量
増加〔mg／cm2 〕、横軸：時間〔ｈ〕
【図２】実施例２の塩素なしの材料１及び塩素含有材料
２の質量増加。縦軸及び横軸は図１と同じ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルテイーン ハルト ドイツ国 デ−73479 エルヴアンゲン, ペウチンガー シユトラーセ 36

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハロゲン及び／又はハロゲン含有化合物
    を気相又は液相を介して合金材料の少なくとも表面に施
    用することを特徴とするTiAl基質合金の耐食性向上方
    法。
  2. 【請求項２】 気体のハロゲン及び／又はハロゲン含有
    化合物を、必要の場合加熱してある反応器内において合
    金材料の表面上に施用する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 固体の塩化物含有物質を反応器の入口ま
    たは内部において加熱し、これによって揮発性のハロゲ
    ン含有物質が放出され気相移送を介して、本法により処
    理すべき材料表面へ到達する請求項１及び２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 気相を介して耐火性金属塩化物である塩
    化タングステン、塩化モリブデン及び／又は塩化ニオブ
    を合金材料表面に施用する請求項１乃至３の何れかに記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 ハロゲン含有物質のほかに酸素含有物質
    も雰囲気中に存在しており高温における予備酸化過程に
    おいて双方の物質が材料表面と反応する請求項１乃至４
    の何れかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 ハロゲン含有物質を施用するためにＰＶ
    Ｄ（物理蒸着）法又はＣＶＤ（化学蒸着）法を適用する
    請求項１，２，４及び５のうちの一つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 ハロゲン及び／又はハロゲン含有化合物
    は合金の粉末冶金製造過程中に合金材料中へもたらさ
    れ、原料粉末乃至合金粉末には気相又は液相を介しての
    ハロゲン化を施す請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 原料粉末乃至合金粉末を固体の塩素含有
    相と混合する請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 耐火性金属塩化物である塩化タングステ
    ン、塩化モリブデン及び／又は塩化ニオブを使用する請
    求項７又は８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ハロゲンは任意の温度における一又は
    数段階のイオン埋め込み作業を介して材料表面中へもた
    らされる請求項１記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10017187B4 (de) * 2000-04-07 2012-12-13 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Verfahren zur Behandlung einer Legierung aus Aluminium und Titan zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit dieser Legierungenen zwischen 800°C und 1000°C und Verwendung des Verfahrens
DE102005049632B4 (de) * 2005-10-14 2007-07-19 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Verfahren zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von Legierungen aus Aluminium und Titan nach einem vorangegangenen Einsatz
DE102006043436B3 (de) * 2006-09-15 2007-11-29 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von TiAl-Legierungen durch die kombinierte Implantation von Fluor und Silizium
DE102007032406B3 (de) 2007-07-10 2008-10-23 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Herstellung von Legierungen auf Basis von Titanaluminiden
DE102008028990B4 (de) 2008-06-20 2014-02-06 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Erhöhung der Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit von TiAl-Legierungen und daraus bestehenden Bauteilen durch Pl3
DE102010044806A1 (de) 2010-09-09 2012-03-15 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Verfahren zur Behandlung der Oberflächen eines aus einer TiAl-Legierung bestehenden Substrats zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit
DE102012002285B4 (de) * 2012-02-06 2020-06-04 Audi Ag Verfahren zum Herstellen eines Turbinenrotors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2445564A1 (de) * 1974-09-24 1976-04-01 Siemens Ag Verfahren zur beschichtung von innenflaechen von hohlkoerpern, insbesondere von rohren
JPH01111858A (ja) * 1987-10-23 1989-04-28 Shintou Kogyo Kk チタン−アルミニウム系合金
JPH05287421A (ja) * 1992-04-03 1993-11-02 Nippon Steel Corp 耐酸化性の優れたＴｉＡｌ基合金
US5451366A (en) * 1992-07-17 1995-09-19 Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. Product of a halogen containing Ti-Al system intermetallic compound having a superior oxidation and wear resistance

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