JPH10306365A - 表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法ならびにその製品 - Google Patents
表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法ならびにその製品Info
- Publication number
- JPH10306365A JPH10306365A JP11679197A JP11679197A JPH10306365A JP H10306365 A JPH10306365 A JP H10306365A JP 11679197 A JP11679197 A JP 11679197A JP 11679197 A JP11679197 A JP 11679197A JP H10306365 A JPH10306365 A JP H10306365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium material
- intermetallic compound
- powder
- hardening
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 チタン材料製品の表面剥離を起こさずに簡便
に製品表面近傍の硬度を向上させるチタン材料の表面硬
化方法および製品を提供することである。 【解決手段】 チタン材料の表面に接触させる粉末とし
て、Ａｌ系粉末を用い、加熱処理工程中の温度および雰
囲気を制御することにより、粉末中のＡｌをチタン材料
表面に拡散させることによって、Ｔｉ3 Ａｌ、ＴｉＡｌ
相などのＴｉ−Ａｌ系金属間化合物をチタン材料の表面
に生成した後、処理雰囲気としてＴｉ−Ａｌ系金属間化
合物に対して、活性なガスを導入し、ガス中のＣ、Ｏ、
Ｎ、Ｈあるいはこれら２種類以上をＴｉ−Ａｌ系金属間
化合物に固溶させ、表面硬度を向上させることを特徴と
するチタン材料の表面硬化方法およびそのチタン材料か
らなる製品。
に製品表面近傍の硬度を向上させるチタン材料の表面硬
化方法および製品を提供することである。 【解決手段】 チタン材料の表面に接触させる粉末とし
て、Ａｌ系粉末を用い、加熱処理工程中の温度および雰
囲気を制御することにより、粉末中のＡｌをチタン材料
表面に拡散させることによって、Ｔｉ3 Ａｌ、ＴｉＡｌ
相などのＴｉ−Ａｌ系金属間化合物をチタン材料の表面
に生成した後、処理雰囲気としてＴｉ−Ａｌ系金属間化
合物に対して、活性なガスを導入し、ガス中のＣ、Ｏ、
Ｎ、Ｈあるいはこれら２種類以上をＴｉ−Ａｌ系金属間
化合物に固溶させ、表面硬度を向上させることを特徴と
するチタン材料の表面硬化方法およびそのチタン材料か
らなる製品。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はチタン材料を粉末に
接触させ、加熱処理することにより、チタン材料の表面
硬度を向上させることが可能な表面硬化方法に関するも
のであり、さらにその方法により表面を硬化させたチタ
ン材料を用いた製品に関するものである。
接触させ、加熱処理することにより、チタン材料の表面
硬度を向上させることが可能な表面硬化方法に関するも
のであり、さらにその方法により表面を硬化させたチタ
ン材料を用いた製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の純チタン材料は硬度が低いため表
面に傷がつきやすく、耐摩耗性も不充分であった。例え
ば純チタンの材料を時計外装材料として使用する場合、
上記の理由で長期間にわたって優れた外観品質を保つこ
とが困難となる。そこで、このチタン材料の表面を硬化
させる方法も種々検討がなされている。
面に傷がつきやすく、耐摩耗性も不充分であった。例え
ば純チタンの材料を時計外装材料として使用する場合、
上記の理由で長期間にわたって優れた外観品質を保つこ
とが困難となる。そこで、このチタン材料の表面を硬化
させる方法も種々検討がなされている。
【０００３】従来のチタン材料の表面硬化方法として
は、酸化、窒化処理によるものがある。また他の方法と
して硬質Ｃｒメッキ法もある。
は、酸化、窒化処理によるものがある。また他の方法と
して硬質Ｃｒメッキ法もある。
【０００４】また特開平２−２５０９５１号公報にはチ
タン材料の表面にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏなどを設置しチタン
とそれぞれの金属との共晶温度以上に加熱し、チタン材
料の表面を硬化させる方法が提案されている。
タン材料の表面にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏなどを設置しチタン
とそれぞれの金属との共晶温度以上に加熱し、チタン材
料の表面を硬化させる方法が提案されている。
【０００５】また、特開昭５６−１４６８７５号公報に
はＡｌ2 Ｏ3 粉末中にチタン材料を埋没させ大気雰囲気
下で加熱保持し、チタン材料の表面に酸化硬化層とその
下に窒素が固溶した緻密層を形成させ、表面硬度と耐エ
ロージョン性を向上させる方法が提案されている。
はＡｌ2 Ｏ3 粉末中にチタン材料を埋没させ大気雰囲気
下で加熱保持し、チタン材料の表面に酸化硬化層とその
下に窒素が固溶した緻密層を形成させ、表面硬度と耐エ
ロージョン性を向上させる方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の酸化、窒化
処理によって得られる酸化物層および窒化物層は、非常
に脆くかつ衝撃性に弱い。また硬質Ｃｒメッキ法は、廃
液処理の問題がある。
処理によって得られる酸化物層および窒化物層は、非常
に脆くかつ衝撃性に弱い。また硬質Ｃｒメッキ法は、廃
液処理の問題がある。
【０００７】特開平２−２５０９５１号公報による表面
硬化方法では、液相が出現するため後工程で表面に残存
する反応生成物を除去するのに苦慮する。また人が使用
する装飾品や時計外装品として、このチタン材料を使用
する場合には、皮膚と表面処理されたチタン材料が直接
接触するため、金属表面に残存するＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏな
どが皮膚に対して、金属アレルギーを引き起こす可能性
がある。
硬化方法では、液相が出現するため後工程で表面に残存
する反応生成物を除去するのに苦慮する。また人が使用
する装飾品や時計外装品として、このチタン材料を使用
する場合には、皮膚と表面処理されたチタン材料が直接
接触するため、金属表面に残存するＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏな
どが皮膚に対して、金属アレルギーを引き起こす可能性
がある。
【０００８】また特開昭５６−１４６８７５号公報によ
る表面硬化方法では、大気中で熱処理するため、チタン
材料の周囲にＡｌ2 Ｏ3 粉末が存在しても雰囲気中の酸
素による酸化が激しく起こり、表面のチタン酸化物硬化
層の厚み制御および酸素固溶量の制御をすることが困難
である。そのため、酸化物硬化層の厚み増大による剥離
および酸素固溶量の増大による材料の脆性劣化を引き起
こす可能性があった。更に、粒径が５０μｍ以上のＡｌ
2 Ｏ3 粉末を用いるため、チタン材料との接触が不均一
となり、表面硬化層はまだら状になり、気孔性のある剥
離しやすい硬化層になる問題があった。
る表面硬化方法では、大気中で熱処理するため、チタン
材料の周囲にＡｌ2 Ｏ3 粉末が存在しても雰囲気中の酸
素による酸化が激しく起こり、表面のチタン酸化物硬化
層の厚み制御および酸素固溶量の制御をすることが困難
である。そのため、酸化物硬化層の厚み増大による剥離
および酸素固溶量の増大による材料の脆性劣化を引き起
こす可能性があった。更に、粒径が５０μｍ以上のＡｌ
2 Ｏ3 粉末を用いるため、チタン材料との接触が不均一
となり、表面硬化層はまだら状になり、気孔性のある剥
離しやすい硬化層になる問題があった。
【０００９】〔本発明の目的〕そこで、本発明の目的は
上記課題を解決して、チタン材料表面の剥離を起こさ
ず、表面の硬度を均一に向上させることにより、表面の
耐磨耗性の向上および傷つき防止が可能であり、金属ア
レルギーを引き起こすことが少ないチタン材料と安全且
つ効率的な表面硬化方法を提供することにある。
上記課題を解決して、チタン材料表面の剥離を起こさ
ず、表面の硬度を均一に向上させることにより、表面の
耐磨耗性の向上および傷つき防止が可能であり、金属ア
レルギーを引き起こすことが少ないチタン材料と安全且
つ効率的な表面硬化方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面硬化チタン材料は、下記記載の構成を
採用する。
に、本発明の表面硬化チタン材料は、下記記載の構成を
採用する。
【００１１】チタン材料の表面付近にＴｉ−Ａｌ系金属
間化合物が、チタンに対するＡｌおよびＣ、Ｏ、Ｎまた
はＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類
以上の元素の濃度が表面から内部へ傾斜的に低くなるよ
うに形成されていることを特徴とする表面硬化チタン材
料である。
間化合物が、チタンに対するＡｌおよびＣ、Ｏ、Ｎまた
はＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類
以上の元素の濃度が表面から内部へ傾斜的に低くなるよ
うに形成されていることを特徴とする表面硬化チタン材
料である。
【００１２】一方、上記目的を達成するために、本発明
のチタン材料の表面硬化方法は、下記記載の方法を採用
する。
のチタン材料の表面硬化方法は、下記記載の方法を採用
する。
【００１３】本発明はチタン材料の表面に、Ａｌ系粉末
を接触させ、加熱処理して、チタン材料の表面にＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物を形成した後、Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物に対して活性な雰囲気に変え、ガス中のＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素をＴｉ−Ａｌ系金属間化合物内に拡散
固溶させることを特徴とする。
を接触させ、加熱処理して、チタン材料の表面にＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物を形成した後、Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物に対して活性な雰囲気に変え、ガス中のＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素をＴｉ−Ａｌ系金属間化合物内に拡散
固溶させることを特徴とする。
【００１４】〔作用〕本発明は、チタン材料の表面にＡ
ｌ系粉末を接触させ、所定の加熱処理温度で、保持する
ことにより、粉末中のＡｌをチタン材料表面から内部へ
拡散させ、チタン材料の表面近傍にＴｉ3 Ａｌ、ＴｉＡ
ｌ相などの金属間化合物を生成させる。その後、処理雰
囲気を変え、ガス中のガス成分または水分をＴｉ−Ａｌ
系金属間化合物表面から内部へ拡散固溶させることを特
徴とする表面硬化法である。したがって、それらによ
り、表面硬度が向上する。
ｌ系粉末を接触させ、所定の加熱処理温度で、保持する
ことにより、粉末中のＡｌをチタン材料表面から内部へ
拡散させ、チタン材料の表面近傍にＴｉ3 Ａｌ、ＴｉＡ
ｌ相などの金属間化合物を生成させる。その後、処理雰
囲気を変え、ガス中のガス成分または水分をＴｉ−Ａｌ
系金属間化合物表面から内部へ拡散固溶させることを特
徴とする表面硬化法である。したがって、それらによ
り、表面硬度が向上する。
【００１５】本発明の製品は上記本発明のチタン材料の
表面硬化法により、表面硬化がなされたチタン材料の製
品である。また、得られる製品は、特に人の皮膚と接触
する機会の多い、ネックレスやイヤリングなどの装飾
品、または時計外装品として好適である。
表面硬化法により、表面硬化がなされたチタン材料の製
品である。また、得られる製品は、特に人の皮膚と接触
する機会の多い、ネックレスやイヤリングなどの装飾
品、または時計外装品として好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明を詳細に説明する。チ
タン材料表面にＡｌ元素を含む粉末を接触させ、加熱す
ると粉末中のＡｌ及び他の元素がチタン材料表面から内
部に傾斜的に拡散し、それによるＡｌ及び他の元素の固
溶硬化を生じ、表面硬度が向上する。
タン材料表面にＡｌ元素を含む粉末を接触させ、加熱す
ると粉末中のＡｌ及び他の元素がチタン材料表面から内
部に傾斜的に拡散し、それによるＡｌ及び他の元素の固
溶硬化を生じ、表面硬度が向上する。
【００１７】更に、加熱処理温度を上昇させることによ
り、あるいは加熱処理時間を延長させることにより、表
面近傍のＡｌ濃度が上昇するとＡｌのＴｉ中への固溶状
態から、金属間化合物であるＴｉ3 Ａｌ、ＴｉＡｌ相等
が生成し、硬度が上昇する。
り、あるいは加熱処理時間を延長させることにより、表
面近傍のＡｌ濃度が上昇するとＡｌのＴｉ中への固溶状
態から、金属間化合物であるＴｉ3 Ａｌ、ＴｉＡｌ相等
が生成し、硬度が上昇する。
【００１８】ここでＴｉ−Ａｌ系金属間化合物形成後、
処理雰囲気をＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に対して活性な
雰囲気に変え、加熱処理することにより、ガス中のガス
成分、例えばＣ、Ｏ、ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、
Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以上の元素をＴｉ−Ａｌ系
金属間化合物中に拡散固溶させることにより、更に硬度
が上昇する。
処理雰囲気をＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に対して活性な
雰囲気に変え、加熱処理することにより、ガス中のガス
成分、例えばＣ、Ｏ、ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、
Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以上の元素をＴｉ−Ａｌ系
金属間化合物中に拡散固溶させることにより、更に硬度
が上昇する。
【００１９】またガス中の露点を制御することによっ
て、ガス中のＨまたはＯをＴｉ−Ａｌ系金属間化合物中
に拡散固溶させることにより、硬度は上昇する。
て、ガス中のＨまたはＯをＴｉ−Ａｌ系金属間化合物中
に拡散固溶させることにより、硬度は上昇する。
【００２０】したがって、この表面硬化チタン材料は、
例えば粉末にＴｉ−Ａｌ系粉末を使用し、処理雰囲気中
のガス種を窒素とした場合、図１に示すように、チタン
材料１の表面付近に、表面１ａから内部１ｅへ向かっ
て、１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで示すように複数の異なる
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物が形成されている。
例えば粉末にＴｉ−Ａｌ系粉末を使用し、処理雰囲気中
のガス種を窒素とした場合、図１に示すように、チタン
材料１の表面付近に、表面１ａから内部１ｅへ向かっ
て、１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで示すように複数の異なる
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物が形成されている。
【００２１】その第１の相１ｂはＴｉＡｌからなり、ア
ルミニウムの比率が最も高い。第２の相１ｃはＴｉＡｌ
とＴｉ3 Ａｌからなり、アルミニウムの比率が次に高
い。第３の相１ｄはＴｉ3 Ａｌからなり、アルミニウム
の比率は第２の相１ｃより低い。第４の相１ｅはＴｉ3
ＡｌとＴｉからなり、アルミニウムの比率は最も低い。
それより内部１ｆは純チタン（Ｔｉ）である。
ルミニウムの比率が最も高い。第２の相１ｃはＴｉＡｌ
とＴｉ3 Ａｌからなり、アルミニウムの比率が次に高
い。第３の相１ｄはＴｉ3 Ａｌからなり、アルミニウム
の比率は第２の相１ｃより低い。第４の相１ｅはＴｉ3
ＡｌとＴｉからなり、アルミニウムの比率は最も低い。
それより内部１ｆは純チタン（Ｔｉ）である。
【００２２】なお、これらの各Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合
物１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅは明確に区別できるものでな
く、無段階的に変化して、チタンに対するアルミニウム
の濃度が表面１ａから内部１ｆへ傾斜的に低くなるよう
に形成されている。
物１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅは明確に区別できるものでな
く、無段階的に変化して、チタンに対するアルミニウム
の濃度が表面１ａから内部１ｆへ傾斜的に低くなるよう
に形成されている。
【００２３】また、固溶硬化を引き出す窒素（Ｎ）の濃
度もアルミニウム（Ａｌ）と同様に表面１ａから内部１
ｆへ傾斜的に低くなるように形成されている。
度もアルミニウム（Ａｌ）と同様に表面１ａから内部１
ｆへ傾斜的に低くなるように形成されている。
【００２４】ここで単純にＡｌ粉末を接触させた場合に
は、アルミニウムの融点は約６６０℃と比較的低いため
に、加熱処理温度に制約が設けられ、充分な硬化層を得
ることができない。また融点以上で加熱処理した場合、
加熱処理後の溶融したＡｌをチタン材料から除去するの
が非常に困難であり、本発明を達成することはできな
い。
は、アルミニウムの融点は約６６０℃と比較的低いため
に、加熱処理温度に制約が設けられ、充分な硬化層を得
ることができない。また融点以上で加熱処理した場合、
加熱処理後の溶融したＡｌをチタン材料から除去するの
が非常に困難であり、本発明を達成することはできな
い。
【００２５】従って、融点の高いＡｌ系粉末を使用する
ことにより、Ａｌの液相拡散反応を回避し、Ａｌの固相
拡散反応をより高温下で実現することにより、硬度上昇
を促進することが可能になる。また、α安定化元素であ
るＡｌは、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｒなどのβ安定化元素に比べ
て、容易に金属間化合物を形成しやすい。
ことにより、Ａｌの液相拡散反応を回避し、Ａｌの固相
拡散反応をより高温下で実現することにより、硬度上昇
を促進することが可能になる。また、α安定化元素であ
るＡｌは、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｒなどのβ安定化元素に比べ
て、容易に金属間化合物を形成しやすい。
【００２６】使用するＡｌ系粉末として、Ｔｉ−Ａｌ系
合金またはＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮもしくはＡｌ4 Ｃ3 等の
各種Ａｌ系セラミックス粉末など、比較的入手しやすい
物が得策である。また粉末の平均粒径が、Ｔｉ−Ａｌ系
合金で０．１μｍ以上３０μｍ以下、Ａｌ系セラミック
ス粉末で０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ま
しい。平均粒径がＴｉ−Ａｌ系合金で３０μｍ、Ａｌ系
セラミックス粉末で５０μｍよりそれぞれ大きいＡｌ系
粉末を用いて加熱処理した場合には、処理するチタン材
料表面とＡｌ系粉末との接触面積が小さくなり、粉末中
のＡｌがチタン材料表面に拡散しにくいため、金属間化
合物の生成が少なく、ガス中のＣ、Ｏ、ＮまたはＨ、あ
るいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以上の元
素が固溶することにより硬度は上昇するが、本発明の目
的を達成できず硬度を均一に上昇させることが困難にな
る。
合金またはＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮもしくはＡｌ4 Ｃ3 等の
各種Ａｌ系セラミックス粉末など、比較的入手しやすい
物が得策である。また粉末の平均粒径が、Ｔｉ−Ａｌ系
合金で０．１μｍ以上３０μｍ以下、Ａｌ系セラミック
ス粉末で０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ま
しい。平均粒径がＴｉ−Ａｌ系合金で３０μｍ、Ａｌ系
セラミックス粉末で５０μｍよりそれぞれ大きいＡｌ系
粉末を用いて加熱処理した場合には、処理するチタン材
料表面とＡｌ系粉末との接触面積が小さくなり、粉末中
のＡｌがチタン材料表面に拡散しにくいため、金属間化
合物の生成が少なく、ガス中のＣ、Ｏ、ＮまたはＨ、あ
るいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以上の元
素が固溶することにより硬度は上昇するが、本発明の目
的を達成できず硬度を均一に上昇させることが困難にな
る。
【００２７】また、Ａｌ系粉末の平均粒径が０．１μｍ
より小さい粉末を用いて加熱処理した場合には、かさ密
度が増加しチタン材料表面と粉末との間に雰囲気層がで
き、処理するチタン材料表面と粉末との接触面積が小さ
くなり、粉末中のＡｌがチタン材料表面に拡散しにくい
ため、金属間化合物の生成が少なく、ガス中のＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素が固溶することにより硬度は上昇する
が、本発明の目的を達成できず、硬度を均一に上昇させ
ることが困難になる。この回避策としては、チタン材料
表面に存在する粉末を一定圧力により圧粉し、接触面積
を増大することにより、チタン材料表面へのＡｌの拡散
を促進することは可能であるが、工業的手法としては処
理工数の増加を招き得策ではない。
より小さい粉末を用いて加熱処理した場合には、かさ密
度が増加しチタン材料表面と粉末との間に雰囲気層がで
き、処理するチタン材料表面と粉末との接触面積が小さ
くなり、粉末中のＡｌがチタン材料表面に拡散しにくい
ため、金属間化合物の生成が少なく、ガス中のＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素が固溶することにより硬度は上昇する
が、本発明の目的を達成できず、硬度を均一に上昇させ
ることが困難になる。この回避策としては、チタン材料
表面に存在する粉末を一定圧力により圧粉し、接触面積
を増大することにより、チタン材料表面へのＡｌの拡散
を促進することは可能であるが、工業的手法としては処
理工数の増加を招き得策ではない。
【００２８】Ｔｉ−Ａｌ系合金粉末の組成は、チタン材
料の表面へのＡｌの拡散を考慮すると、少なくともＡｌ
濃度が３０ａｔ％以上である組成が好ましい。それ未満
であるとチタン表面へのＡｌの拡散が不充分で、Ｔｉ−
Ａｌ系金属間化合物が生成せず、ガス中のＣ、Ｏ、Ｎも
しくはＨの内２種類以上の元素が固溶することにより表
面硬度が向上するが、本発明の目的を達成できず均一に
硬度を上昇させることが困難になる。また、処理温度域
にα相が存在するため、加熱処理中にＴｉ−Ａｌ系合金
粉末の焼結が進行し、処理後の粉末除去が困難になる。
更にＡｌ濃度が８０ａｔ％を越えると低温で液相を生じ
るため処理温度にかなり制約が設けられる。
料の表面へのＡｌの拡散を考慮すると、少なくともＡｌ
濃度が３０ａｔ％以上である組成が好ましい。それ未満
であるとチタン表面へのＡｌの拡散が不充分で、Ｔｉ−
Ａｌ系金属間化合物が生成せず、ガス中のＣ、Ｏ、Ｎも
しくはＨの内２種類以上の元素が固溶することにより表
面硬度が向上するが、本発明の目的を達成できず均一に
硬度を上昇させることが困難になる。また、処理温度域
にα相が存在するため、加熱処理中にＴｉ−Ａｌ系合金
粉末の焼結が進行し、処理後の粉末除去が困難になる。
更にＡｌ濃度が８０ａｔ％を越えると低温で液相を生じ
るため処理温度にかなり制約が設けられる。
【００２９】Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物生成、および
Ｃ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以上の元素を固溶させ
るための加熱処理温度としては、使用する各種Ａｌ系粉
末の焼結開始温度以下であることが好ましい。焼結開始
温度より高い温度で処理すると、加熱処理後のチタン表
面上の粉末除去が困難になる可能性がある。
Ｃ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以上の元素を固溶させ
るための加熱処理温度としては、使用する各種Ａｌ系粉
末の焼結開始温度以下であることが好ましい。焼結開始
温度より高い温度で処理すると、加熱処理後のチタン表
面上の粉末除去が困難になる可能性がある。
【００３０】また、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物生成の加
熱処理時の雰囲気としては、減圧およびＡｒガス等のチ
タン材料に対して出来るだけ不活性な雰囲気であること
が好ましい。更に、減圧時のバックグラウンドガスおよ
びＡｒガス等の露点は一定に制御されたガスを用いるこ
とが好ましい。
熱処理時の雰囲気としては、減圧およびＡｒガス等のチ
タン材料に対して出来るだけ不活性な雰囲気であること
が好ましい。更に、減圧時のバックグラウンドガスおよ
びＡｒガス等の露点は一定に制御されたガスを用いるこ
とが好ましい。
【００３１】Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物にＣ、Ｏ、Ｎま
たはＨを固溶させるためのガス種としては、Ｎ2 、ＣＯ
2 、ＮＨ3 などのＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に対して、
活性なものが好ましい。
たはＨを固溶させるためのガス種としては、Ｎ2 、ＣＯ
2 、ＮＨ3 などのＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に対して、
活性なものが好ましい。
【００３２】しかしＴｉ−Ａｌ系金属間化合物生成工程
中から、前記に示される活性なガスを導入すると、ガス
中の成分がチタン表面あるいは粉末表面と反応し、粉末
中からチタン表面へのＡｌの拡散が抑制され、チタン表
面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物が形成されにくくなる。
ここで、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物にＯまたはＨを固溶
させるためのガス種として、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガ
スでも、ガスの露点を制御することにより、ガス中のＯ
またはＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に固溶し、表面硬
度が向上するので、使用することが可能である。すなわ
ち、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスでも、ガスの露点を制
御することにより、処理雰囲気がＴｉ−Ａｌ系金属間化
合物に対して活性な雰囲気に変わる。その結果、雰囲気
中のＯまたはＨ、あるいはＯおよびＨがＴｉ−Ａｌ系金
属間化合物に拡散固溶し、チタン材料の表面硬度が向上
する。
中から、前記に示される活性なガスを導入すると、ガス
中の成分がチタン表面あるいは粉末表面と反応し、粉末
中からチタン表面へのＡｌの拡散が抑制され、チタン表
面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物が形成されにくくなる。
ここで、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物にＯまたはＨを固溶
させるためのガス種として、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガ
スでも、ガスの露点を制御することにより、ガス中のＯ
またはＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に固溶し、表面硬
度が向上するので、使用することが可能である。すなわ
ち、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスでも、ガスの露点を制
御することにより、処理雰囲気がＴｉ−Ａｌ系金属間化
合物に対して活性な雰囲気に変わる。その結果、雰囲気
中のＯまたはＨ、あるいはＯおよびＨがＴｉ−Ａｌ系金
属間化合物に拡散固溶し、チタン材料の表面硬度が向上
する。
【００３３】Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物にＣ、Ｏ、Ｎま
たはＨを固溶させるために炉内に導入するガスの露点
は、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物に対して、活性なガスの
場合は、１０℃以下であることが好ましい。１０℃を越
える露点を有するガスを用いると、過剰に固溶したＯま
たはＨにより、表面硬さは向上するが、表面変色、表面
剥離等の問題が生じる可能性があるので好ましくない。
この場合、ガスの露点が−３０℃〜１０℃の範囲にある
ことがさらに好ましい。 すなわち、ガスの露点をさら
に制御することによって、雰囲気中のＯまたはＨ、ある
いはＯおよびＨも、ＣまたはＮとともに、Ｔｉ−Ａｌ系
金属間化合物に拡散固溶し、チタン材料の表面硬度がさ
らに向上する。例えば粉末にＴｉ−Ａｌ系粉末を使用
し、処理雰囲気中のガス種を窒素とした場合、図１に示
したように、固溶硬化を引き出す酸素（Ｏ）、水素
（Ｈ）の濃度も、窒素（Ｎ）の濃度とともに、アルミニ
ウム（Ａｌ）と同様に表面１ａから内部１ｆへ傾斜的に
低くなるように形成されている。
たはＨを固溶させるために炉内に導入するガスの露点
は、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物に対して、活性なガスの
場合は、１０℃以下であることが好ましい。１０℃を越
える露点を有するガスを用いると、過剰に固溶したＯま
たはＨにより、表面硬さは向上するが、表面変色、表面
剥離等の問題が生じる可能性があるので好ましくない。
この場合、ガスの露点が−３０℃〜１０℃の範囲にある
ことがさらに好ましい。 すなわち、ガスの露点をさら
に制御することによって、雰囲気中のＯまたはＨ、ある
いはＯおよびＨも、ＣまたはＮとともに、Ｔｉ−Ａｌ系
金属間化合物に拡散固溶し、チタン材料の表面硬度がさ
らに向上する。例えば粉末にＴｉ−Ａｌ系粉末を使用
し、処理雰囲気中のガス種を窒素とした場合、図１に示
したように、固溶硬化を引き出す酸素（Ｏ）、水素
（Ｈ）の濃度も、窒素（Ｎ）の濃度とともに、アルミニ
ウム（Ａｌ）と同様に表面１ａから内部１ｆへ傾斜的に
低くなるように形成されている。
【００３４】また活性なガスとして大気を用いても、上
記と同様に、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物表面に酸化物ス
ケールが生成し、表面変色、剥離が生じる可能性がある
ので好ましくない。
記と同様に、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物表面に酸化物ス
ケールが生成し、表面変色、剥離が生じる可能性がある
ので好ましくない。
【００３５】また炉内に導入するガスがＡｒ、Ｈｅなど
の不活性ガスを用いる場合、ガスの露点は、−３０℃〜
１０℃の範囲が好ましい。−３０℃より低い温度になる
と、ガス中の水分が希薄で、金属間化合物が硬化しない
可能性があるので好ましくない。
の不活性ガスを用いる場合、ガスの露点は、−３０℃〜
１０℃の範囲が好ましい。−３０℃より低い温度になる
と、ガス中の水分が希薄で、金属間化合物が硬化しない
可能性があるので好ましくない。
【００３６】一般に人の皮膚に対してアレルギーを起こ
す金属は、元素として単体で存在している場合よりも金
属間化合物として存在している場合のほうが、アレルギ
ーを引き起こす可能性が少ない。たとえばＡｌも、単体
で存在するより、他の元素と金属間化合物として存在し
ている方が、アレルギーを引き起こす可能性が少ない。
よって、本発明に示すところの、純チタン表面にＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物が形成されているチタン材料からな
る製品は、人の皮膚と接触することの多いネックレスや
イヤリング等の装飾品、または時計外装品等に好適であ
る。
す金属は、元素として単体で存在している場合よりも金
属間化合物として存在している場合のほうが、アレルギ
ーを引き起こす可能性が少ない。たとえばＡｌも、単体
で存在するより、他の元素と金属間化合物として存在し
ている方が、アレルギーを引き起こす可能性が少ない。
よって、本発明に示すところの、純チタン表面にＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物が形成されているチタン材料からな
る製品は、人の皮膚と接触することの多いネックレスや
イヤリング等の装飾品、または時計外装品等に好適であ
る。
【００３７】
【実施例】以下に本発明について実施例１〜９、比較例
１〜９で説明する。 （実施例１）φ１０×１．５ｍｍの円柱形状の純チタン
の材料の表面を平均粒径０．０５μｍのアルミナ粉末研
磨剤でバフ研磨し、鏡面化した純チタンの材料を、平均
粒径１０μｍのＴｉ−５０ａｔ％Ａｌ粉末で覆った。こ
の状態で高温炉内にセットし、１０-4 〜１０-5 Ｔｏｒ
ｒの減圧雰囲気にした後、昇温速度１０℃／ｍｉｎで加
熱処理し、８００℃にて２時間保持した後、以下に示す
ガス処理を行った。すなわち、高温炉内に露点−８０℃
のＮ2 ガスを１Ｌ／ｍｉｎの割合で供給し、炉内圧力約
７６０Ｔｏｒｒ、温度８００℃で２時間保持した。その
後５℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却を行い、表面硬化処理
されたチタン材料を作製した。
１〜９で説明する。 （実施例１）φ１０×１．５ｍｍの円柱形状の純チタン
の材料の表面を平均粒径０．０５μｍのアルミナ粉末研
磨剤でバフ研磨し、鏡面化した純チタンの材料を、平均
粒径１０μｍのＴｉ−５０ａｔ％Ａｌ粉末で覆った。こ
の状態で高温炉内にセットし、１０-4 〜１０-5 Ｔｏｒ
ｒの減圧雰囲気にした後、昇温速度１０℃／ｍｉｎで加
熱処理し、８００℃にて２時間保持した後、以下に示す
ガス処理を行った。すなわち、高温炉内に露点−８０℃
のＮ2 ガスを１Ｌ／ｍｉｎの割合で供給し、炉内圧力約
７６０Ｔｏｒｒ、温度８００℃で２時間保持した。その
後５℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却を行い、表面硬化処理
されたチタン材料を作製した。
【００３８】（実施例２）ガスの露点を−３０℃に変え
た以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理された
チタン材料を作製した。
た以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理された
チタン材料を作製した。
【００３９】（実施例３）ガスの露点を１０℃に変えた
以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理されたチ
タン材料を作製した。
以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理されたチ
タン材料を作製した。
【００４０】（実施例４）ガス種を露点−８０℃のＣＯ
2 ガスに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬
化処理されたチタン材料を作製した。
2 ガスに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬
化処理されたチタン材料を作製した。
【００４１】（実施例５）粉末を平均粒径１μｍのＡｌ
2 Ｏ3 粉末に変えた以外は、実施例１と同様に行い、表
面硬化処理されたチタン材料を作製した。
2 Ｏ3 粉末に変えた以外は、実施例１と同様に行い、表
面硬化処理されたチタン材料を作製した。
【００４２】（実施例６）粉末を平均粒径１μｍのＡｌ
Ｎ粉末に、ガス種を露点−８０℃のＣＯ2 ガスに変えた
以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理されたチ
タン材料を作製した。
Ｎ粉末に、ガス種を露点−８０℃のＣＯ2 ガスに変えた
以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理されたチ
タン材料を作製した。
【００４３】（実施例７）粉末を平均粒径１μｍのＡｌ
4 Ｃ3 粉末に変え、ガス種を露点−８０℃のＮＨ3 ガス
に変えた以外は実施例１と同様に行い、表面硬化処理さ
れたチタン材料を作製した。
4 Ｃ3 粉末に変え、ガス種を露点−８０℃のＮＨ3 ガス
に変えた以外は実施例１と同様に行い、表面硬化処理さ
れたチタン材料を作製した。
【００４４】（実施例８）ガス種を露点−３０℃のＡｒ
ガスに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化
処理されたチタン材料を作製した。
ガスに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化
処理されたチタン材料を作製した。
【００４５】（実施例９）ガス種を露点１０℃のＡｒガ
スに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処
理されたチタン材料を作製した。
スに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処
理されたチタン材料を作製した。
【００４６】（比較例１）ガス処理をしなかった以外
は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
【００４７】（比較例２）ガス処理をしなかった以外
は、実施例５と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
は、実施例５と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
【００４８】（比較例３）ガス処理をしなかった以外
は、実施例６と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
は、実施例６と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
【００４９】（比較例４）ガス処理をしなかった以外
は、実施例７と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
は、実施例７と同様に行い、表面硬化処理されたチタン
材料を作製した。
【００５０】（比較例５）ガス種を露点３０℃のＮ2 ガ
スに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処
理されたチタン材料を作製した。
スに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処
理されたチタン材料を作製した。
【００５１】（比較例６）ガス種を露点−８０℃のＡｒ
ガスに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化
処理されたチタン材料を作製した。
ガスに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化
処理されたチタン材料を作製した。
【００５２】（比較例７）ガス種を露点２０℃のＡｒガ
スに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処
理されたチタン材料を作製した。
スに変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処
理されたチタン材料を作製した。
【００５３】（比較例８）ガス種を露点−８０℃の大気
に変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理
されたチタン材料を作製した。
に変えた以外は、実施例１と同様に行い、表面硬化処理
されたチタン材料を作製した。
【００５４】（比較例９）露点−８０℃のＮ2 ガスを昇
温開始から用いた以外は、実施例１と同様に行い、表面
硬化処理されたチタン材料を作製した。
温開始から用いた以外は、実施例１と同様に行い、表面
硬化処理されたチタン材料を作製した。
【００５５】各実施例および比較例にて作製した表面硬
化処理されたチタン材料の表面硬度をビッカース硬度計
にて、荷重５０ｇｆで測定した。同時に表面硬化処理さ
れたチタン材料の表面性状を観察した。また、チタン材
料の表面をφ０．０５ｍｍ×９０°のダイヤモンド端子
を装備した引っかき試験機にてテーブルの送り７５ｍｍ
／ｍｉｎの速度及び荷重５０ｇｆで引っかき、その引っ
かき幅を測定した。それらの結果を表１に示す。また、
表面硬化処理されたチタン材料表面をＸ線回折にて測定
し、表面生成相を同定した。
化処理されたチタン材料の表面硬度をビッカース硬度計
にて、荷重５０ｇｆで測定した。同時に表面硬化処理さ
れたチタン材料の表面性状を観察した。また、チタン材
料の表面をφ０．０５ｍｍ×９０°のダイヤモンド端子
を装備した引っかき試験機にてテーブルの送り７５ｍｍ
／ｍｉｎの速度及び荷重５０ｇｆで引っかき、その引っ
かき幅を測定した。それらの結果を表１に示す。また、
表面硬化処理されたチタン材料表面をＸ線回折にて測定
し、表面生成相を同定した。
【００５６】実施例１および比較例１より、Ｔｉ−Ａｌ
系金属間化合物生成後、Ｎ2 ガスを導入することによ
り、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物にＮが固溶し、表面のビ
ッカース硬さが向上し、それに対応して引っかき試験後
の引っかき幅も狭くなり、表面の傷つき易さが改良さ
れ、傷つきにくい表面になることがわかる。またＸ線回
折の結果から、Ｔｉ3 Ａｌ相が認められた。
系金属間化合物生成後、Ｎ2 ガスを導入することによ
り、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物にＮが固溶し、表面のビ
ッカース硬さが向上し、それに対応して引っかき試験後
の引っかき幅も狭くなり、表面の傷つき易さが改良さ
れ、傷つきにくい表面になることがわかる。またＸ線回
折の結果から、Ｔｉ3 Ａｌ相が認められた。
【００５７】また、実施例２、３が示すように、Ｎ2 ガ
スの露点を上げることにより、Ｎ2ガス中のＯ、ＨがＮ
とともにＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に固溶し、実施例１
より更にチタン材料表面のビッカース硬さが向上し、そ
れに対応して引っかき試験後の引っかき幅も狭くなり、
傷つきにくい表面になることがわかる。またこれもチタ
ン材料表面のＸ線回折の結果から、Ｔｉ3 Ａｌ相が認め
られた。しかし比較例５に示すように、露点が上がりす
ぎると、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物中に過剰なＯ、Ｈが
固溶し、表面酸化と思われる変色およびビッカース硬さ
試験、引っかき試験後に割れが認められた。
スの露点を上げることにより、Ｎ2ガス中のＯ、ＨがＮ
とともにＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に固溶し、実施例１
より更にチタン材料表面のビッカース硬さが向上し、そ
れに対応して引っかき試験後の引っかき幅も狭くなり、
傷つきにくい表面になることがわかる。またこれもチタ
ン材料表面のＸ線回折の結果から、Ｔｉ3 Ａｌ相が認め
られた。しかし比較例５に示すように、露点が上がりす
ぎると、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物中に過剰なＯ、Ｈが
固溶し、表面酸化と思われる変色およびビッカース硬さ
試験、引っかき試験後に割れが認められた。
【００５８】また実施例４および比較例１より、ガス種
をＮ2 からＣＯ2 に変更することにより、ＣＯ2 ガス中
のＣ、ＯがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物中に固溶し、実施
例１と同様にチタン表面のビッカース硬さが向上し、そ
れに対応して引っかき試験後の引っかき幅も狭くなり、
傷つきにくい表面になることがわかる。またチタン材料
表面のＸ線回折の結果から、Ｔｉ3 Ａｌ相が認められ
た。
をＮ2 からＣＯ2 に変更することにより、ＣＯ2 ガス中
のＣ、ＯがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物中に固溶し、実施
例１と同様にチタン表面のビッカース硬さが向上し、そ
れに対応して引っかき試験後の引っかき幅も狭くなり、
傷つきにくい表面になることがわかる。またチタン材料
表面のＸ線回折の結果から、Ｔｉ3 Ａｌ相が認められ
た。
【００５９】実施例５、６、７および比較例２、３、４
より、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ａｌ4Ｃ3 のような他のＡ
ｌ含有粉末でも、ガスを導入することにより、チタン材
料表面の硬度が上昇し、傷つきにくくなることが認めら
れた。これらについてもＸ線回折の結果から、Ｔｉ3 Ａ
ｌ相が認められた。
より、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ａｌ4Ｃ3 のような他のＡ
ｌ含有粉末でも、ガスを導入することにより、チタン材
料表面の硬度が上昇し、傷つきにくくなることが認めら
れた。これらについてもＸ線回折の結果から、Ｔｉ3 Ａ
ｌ相が認められた。
【００６０】実施例８、９および比較例１より、Ａｒ、
Ｈｅなどの不活性ガスでも、ガスの露点を制御すること
により、ガス中のＯ、ＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に
固溶し、表面硬度が向上することが認められた。しか
し、比較例６より導入ガスの露点が低く、水分量が微量
な場合は、Ｏ、ＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物にほとん
ど固溶せず、表面硬さは向上しなかった。また、比較例
７に示すように露点が２０℃になると、ガス中の水分量
が増え、過剰なＯ、ＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に固
溶し、表面硬度は向上するが、同時に変色が生じた。
Ｈｅなどの不活性ガスでも、ガスの露点を制御すること
により、ガス中のＯ、ＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に
固溶し、表面硬度が向上することが認められた。しか
し、比較例６より導入ガスの露点が低く、水分量が微量
な場合は、Ｏ、ＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物にほとん
ど固溶せず、表面硬さは向上しなかった。また、比較例
７に示すように露点が２０℃になると、ガス中の水分量
が増え、過剰なＯ、ＨがＴｉ−Ａｌ系金属間化合物に固
溶し、表面硬度は向上するが、同時に変色が生じた。
【００６１】比較例８に示すように、活性雰囲気として
大気ガスを導入した場合は、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物
表面に酸化物が生成してしまい、表面変色および剥離が
生じた。また比較例９に示されるように、Ｔｉ−Ａｌ系
金属間化合物生成段階からＮ2 ガスを導入すると、粉末
中のＡｌがチタン表面に拡散する前に、Ｎが固溶し、窒
化物が生成するためにＴｉ−Ａｌ系金属間化合物生成が
阻害され、表面の硬度にバラツキを生じ、本発明の目的
が達成できないことが認められた。
大気ガスを導入した場合は、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物
表面に酸化物が生成してしまい、表面変色および剥離が
生じた。また比較例９に示されるように、Ｔｉ−Ａｌ系
金属間化合物生成段階からＮ2 ガスを導入すると、粉末
中のＡｌがチタン表面に拡散する前に、Ｎが固溶し、窒
化物が生成するためにＴｉ−Ａｌ系金属間化合物生成が
阻害され、表面の硬度にバラツキを生じ、本発明の目的
が達成できないことが認められた。
【００６２】実施例のいずれにおいても表面硬化処理さ
れたチタン材料においては引っかき試験後の引っかき痕
の観察より、表面の割れおよび剥離は一切認められなか
った。
れたチタン材料においては引っかき試験後の引っかき痕
の観察より、表面の割れおよび剥離は一切認められなか
った。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
硬化方法を用いると、チタン材料の表面に、Ａｌ系粉末
を接触させ、加熱処理して、チタン材料の表面にＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物を形成した後、Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物に対して活性な雰囲気に変え、ガス中のＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素をＴｉ−Ａｌ系金属間化合物内に拡散
固溶させ、耐磨耗性および耐スクラッチ性に優れた硬質
の表面を形成する製品を得ることができる。また、純チ
タンの表面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物が形成されてい
るチタン材料を、装飾品または時計外装品に用いること
によって、傷がつきにくく、人の皮膚に対して低アレル
ギーな製品を提供できる。
硬化方法を用いると、チタン材料の表面に、Ａｌ系粉末
を接触させ、加熱処理して、チタン材料の表面にＴｉ−
Ａｌ系金属間化合物を形成した後、Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物に対して活性な雰囲気に変え、ガス中のＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素をＴｉ−Ａｌ系金属間化合物内に拡散
固溶させ、耐磨耗性および耐スクラッチ性に優れた硬質
の表面を形成する製品を得ることができる。また、純チ
タンの表面にＴｉ−Ａｌ系金属間化合物が形成されてい
るチタン材料を、装飾品または時計外装品に用いること
によって、傷がつきにくく、人の皮膚に対して低アレル
ギーな製品を提供できる。
【図１】Ｔｉ−Ａｌ系粉末およびＮ2 ガスを使用した場
合に関する本発明による表面硬化チタン材料の実施形態
の表面付近を拡大して示す模式図である。
合に関する本発明による表面硬化チタン材料の実施形態
の表面付近を拡大して示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 康太郎 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内
Claims (16)
- 【請求項１】 チタン材料の表面付近にＴｉ−Ａｌ系金
属間化合物が、チタンに対するＡｌおよびＣ、Ｏ、Ｎま
たはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種
類以上の元素の濃度が表面から内部へ傾斜的に低くなる
ように形成されていることを特徴とする表面硬化チタン
材料。 - 【請求項２】 チタン材料の表面にＡｌ元素を含有する
粉末を接触させ、加熱処理して、チタン材料の表面にＴ
ｉ−Ａｌ系金属間化合物を形成した後、処理雰囲気をＴ
ｉ−Ａｌ系金属間化合物に対して活性な雰囲気に変え、
雰囲気中のＣ、Ｏ、ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、
Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以上の元素をＴｉ−Ａｌ系
金属間化合物に拡散固溶させることを特徴とするチタン
材料の表面硬化方法。 - 【請求項３】 Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物中にＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素を拡散固溶させる工程の雰囲気ガス
が、Ｎ2 、ＣＯ2 、ＮＨ3 などＴｉ−Ａｌ系金属間化合
物に対して活性であることを特徴とする請求項２に記載
のチタン材料表面硬化方法。 - 【請求項４】 Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物中にＣ、Ｏ、
ＮまたはＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内
２種類以上の元素を拡散固溶させる工程の雰囲気ガスの
露点が１０℃以下であることを特徴とする請求項２また
は請求項３に記載のチタン材料表面硬化方法。 - 【請求項５】 Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物中にＯまたは
Ｈ、あるいはＯおよびＨを拡散固溶させる工程の雰囲気
ガスが不活性ガスでかつガスの露点が−３０〜１０℃の
範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のチタン材
料表面硬化方法。 - 【請求項６】 Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物を形成する工
程の処理雰囲気が減圧または、不活性雰囲気であること
を特徴とする請求項２、請求項３、請求項４または請求
項５に記載のチタン材料の表面硬化方法。 - 【請求項７】 チタン材料の表面に接触させる粉末が、
平均粒径３０μｍ以下でＡｌ濃度３０ａｔ％以上、７０
ａｔ％以下のＴｉ−Ａｌ系合金粉末であることを特徴と
する請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請
求項６に記載のチタン材料表面硬化方法。 - 【請求項８】 チタン材料の表面に接触させる粉末が、
平均粒径５０μｍ以下のＡｌ2 Ｏ3 粉末であることを特
徴とする請求項２、請求項３、請求項４、請求項５また
は請求項６に記載のチタン材料の表面硬化方法。 - 【請求項９】 チタン材料の表面に接触させる粉末が、
平均粒径５０μｍ以下のＡｌＮ粉末であることを特徴と
する請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請
求項６に記載のチタン材料の表面硬化方法。 - 【請求項１０】 チタン材料の表面に接触させる粉末
が、平均粒径５０μｍ以下のＡｌ4 Ｃ3 粉末であること
を特徴とする請求項２、請求項３、請求項４、請求項５
または請求項６に記載のチタン材料の表面硬化方法。 - 【請求項１１】 Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物形成工程お
よびＴｉ−Ａｌ系金属間化合物中にＣ、Ｏ、Ｎまたは
Ｈ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類以
上の元素を拡散固溶させる場合の処理温度がチタン材料
の表面に接触させる各粉末の焼結開始温度以下であるこ
とを特徴とする請求項２、請求項３、請求項４、請求項
５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９または請
求項１０に記載のチタン材料の表面硬化方法。 - 【請求項１２】 請求項１から請求項１１のいずれか１
項に記載の表面硬化方法により表面硬化されたチタン材
料からなる製品。 - 【請求項１３】 請求項１から請求項１１のいずれか１
項に記載の表面硬化方法により表面硬化されたチタン材
料からなる時計外装品。 - 【請求項１４】 請求項１から請求項１１のいずれか１
項に記載の表面硬化方法により表面硬化されたチタン材
料からなる装飾品。 - 【請求項１５】 純チタンの表面にＴｉ−Ａｌ系金属間
化合物を形成し、かつ金属間化合物中にＣ、Ｏ、Ｎまた
はＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類
以上の元素を固溶しているチタン材料からなる時計外装
品。 - 【請求項１６】 純チタンの表面にＴｉ−Ａｌ系金属間
化合物を形成し、かつ金属間化合物中にＣ、Ｏ、Ｎまた
はＨ、あるいはこれらＣ、Ｏ、ＮもしくはＨの内２種類
以上の元素を固溶しているチタン材料からなる装飾品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11679197A JPH10306365A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法ならびにその製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11679197A JPH10306365A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法ならびにその製品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10306365A true JPH10306365A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14695788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11679197A Pending JPH10306365A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法ならびにその製品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10306365A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003074752A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Swagelok Company | Case hardening of titanium |
| JP2013036070A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Masuda Sanso Kogyosho:Kk | 金属間化合物層の形成方法および溶融金属処理部材 |
-
1997
- 1997-05-07 JP JP11679197A patent/JPH10306365A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003074752A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Swagelok Company | Case hardening of titanium |
| JP2013036070A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Masuda Sanso Kogyosho:Kk | 金属間化合物層の形成方法および溶融金属処理部材 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4003455B2 (ja) | 変更された低温表面硬化方法 | |
| JP3070957B2 (ja) | 表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法 | |
| JP6782749B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼の焼結方法 | |
| WO1997036018A1 (fr) | Element en titane ou en alliage de titane et son procede de traitement de surface | |
| US8349093B2 (en) | Method of plasma nitriding of alloys via nitrogen charging | |
| US20050194075A1 (en) | Method of hardening a beta titanium member | |
| JP4658843B2 (ja) | チタンまたはチタン合金装飾部材の製造方法 | |
| JP2010037616A (ja) | 鋼材の表面処理方法およびそれによって得られた鋼材ならびに金型 | |
| JPH10306365A (ja) | 表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法ならびにその製品 | |
| EP2154263A1 (en) | Case hardening titanium and its alloys | |
| US20120000582A1 (en) | Treatment of boron-containing, platinum group metal-based alloys | |
| JPH0649924B2 (ja) | 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 | |
| JPH1017961A (ja) | 高強度チタン合金およびその製品並びに該製品の製造方法 | |
| JPH10280126A (ja) | 表面硬化チタン材料およびチタン材料の表面硬化方法ならびにその製品 | |
| YZ et al. | Surface hardening treatment for titanium materials using Ar-5% CO gas in combination with post heat treatment under vacuum | |
| US20240229207A9 (en) | Surface hardening of group iv metals | |
| JP3653089B1 (ja) | 銀合金製品と装身具および銀合金製品の製造方法 | |
| Suharno et al. | Enhancing the Hardness of Sintered SS 17-4PH Using Nitriding Process for Bracket Orthodontic Application | |
| JPH08104973A (ja) | 白層のない鋼製ダイスの窒化方法 | |
| SE1650705A1 (en) | Method of treating a workpiece comprising a titanium metal and object | |
| JPH1017962A (ja) | 高強度チタン合金およびその製品並びに該製品の製造方法 | |
| JPH0723529B2 (ja) | 表面硬化層を有する装飾用Ａｕ合金部材 | |
| JPH10195612A (ja) | 金属装飾部材の硬化処理方法 | |
| RU2295417C2 (ru) | Способ изготовления пружинки из сплава золота | |
| JP2008231559A (ja) | 装飾部材およびその製造方法 |