JPS58189373A - 保護酸化物層の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属対象物の保護酸化物層を製造するための方
法であり、前処理ののち対象物は高い温度で酸化工程を
うけることに関するものである。

さらにすすむ酸化または腐食に対して金属を酸化物層で
保護する効果はよく知られている。その上自然酸化物層
または公知の方法からつくられるものは、負荷が高くな
いときおよびまたは油膜が存在１るとぎには、構成部品
の接触面からの摩擦溶接（腐食）に対して、一種の阻止
作用を示すことができる。高い負荷のもと、たとえば＾
周波撮１ 動のもと、乾燥された接触表面のときには耐久性の信頼
度は、得られない。かくのごとき状態のもとでは一般に
みじかい時間の後摩擦溶接が生じ、接続がもはや解けな
くなるという結果になる。

ここで十にのべた高い負荷が生ずるとき、とくにチタン
及びその合金からのタービン構造およびコンプレッサ構
造にあらわれる構成ユニットの接続がこれに該当してい
る。

チタン材料もしくは対象物の摩擦溶接に対して保護づる
ための公知の方法は相当する対象物の表面に酸化物層を
生ずることからなっている。

公知の方法では対象物の上に酸化チタン（Ｔ１０２）か
らの層が純粋な酸素の雰囲気中で対象物を加熱づること
によって得られる。

そのような方法は構成部品による保護に対してある場合
では適していない。この場合ではこの極端な負荷がかか
り、場合によっては高い温度であるので、たとえばコン
プレッサおよびタービンにおける応用の場合には中止さ
れる。

公知の方法により製造された層はすぐれた機械的安全性
を有せず、そのため摩擦溶接に対する充分な抵抗・性を
有しない。比較的僅少な要求のもとでも保護層は主とし
てぼろぼろにくずれ、またはその上ところどころはげる
。そのため比較的短時間の後全く破壊するかもしくは役
にたたなくなる。

したがって、本発明は酸化物層がチタン材料からの構成
部分による接続の摩擦溶接に対して有効な保護を示すた
めに公知の方法を改良するという課題を根拠にしている
。

この課題はクロｌ＼およびまたはニッケル合金鋼からの
対象物の応用のもとで、対象物は機械的およびまたは化
学的前処理を行い、ひきつづき酸化工程を低い酸化ポテ
ンシャルの応用のもとて約５００℃から９００℃の間で
行うことによって解決される。

本発明による課題はさらに実施形態によればチタン基合
金の対象物を機械的および化学的前処理を行い、ひきつ
づき低い酸化ポテンシャルの応用のもとて５００℃から
９００℃の間の温度で酸化工程を行うことによって解決
される。

ここで、低い酸化ポテンシャルによって選択的酸化が可
能であり、酸化剤の分圧の相当する選択はただ単一な要
素、のぞましくはただ一つの要素が酸化工程において取
扱われる材料に入ることによって達成ｊることができる
。これから酸化物が種々の原子価数で生じることのでき
る金属から低い価の酸化物を生成することによって達成
することかでぎる。現在の場合、それはＴｉ２Ｏ３であ
り、ぞれはＮ２０３と同位元素であり、その長所は機械
的性質がよくしられていること摩擦保護被膜剤のその幅
広い応用に対して化学的蒸気析出演技術がみらびかれる
こどである。

それ故に本発明による方法の特別な長所は層がＴｊ　２
　０　３とＮ２０３との均一な混合物からなり、（η．
／Ｖ）２０３の組成を有する層かえられることである。

この材料は一方において高い摩耗安定性、他方において
低い摩擦係数によって特徴づ番プられている。このこと
により本発明による方法は斥い膜を生じ、また公知の技
術の状態に対して改良された機械的安定性を有し、高い
温度での摩擦溶接に対する良好な保護を形成するもので
ある。

保護層の質はさらに対象物を機械的前処理たとえば冷時
変形を行うようなときに改善される機械的処理には研磨
すること、ホーニングすること、圧延すること、または
ボールブラスティングすることが出来る。場合によって
ひきつづき研磨され、後続の温度処理との関連において
対象物の表面において粒子大きさの精製を生じせしめ、
そのために合金原子の易動性をたかめる。そのことは酸
化物のなかに少数成分のアルミニウムのくみこみをたす
けている。それについてこれから改良された強度が生じ
る。（ＴｔＭ）ｚｏ３の低い酸化ポテンシャルによる優
先的な形成と関連して（Ｔｔ　ＪＶ　）　２０３は、低
い拡散速度のため、その結晶格子に４３いてゆっくりと
しかも厚く成長する。このことは良好な機械的安定性の
理由になる。

Ｃ０２は酸化工程のために酸化剤として使用される。そ
のことによって補助平衡２ＣＯ２＝２ＧＯ＋０２は酸素
分圧の減少に対して利用しつくすことができる。

このまれる酸化剤は水蒸気である。水蒸気は補助平衡２
Ｈ２０＝２８２　＋０２のもとにＣＯ２の場合における
よりもなおより低い酸化ポテンシャルを達成する。ここ
で、酸化の間、自由になった水素はしかもなお積極的に
工程に作用をおよぼづ。

このときこの水素は限界段階に関してさらに酸素分圧の
減少をひきおこす。

減少した圧力のもと酸化工程の実施のために、減圧装置
の使用を回避するのに酸化剤は、不活性なキャリヤガス
のなかで、のぞましくは特にヘリウムまたはアルゴンの
希ガスのなかで層を形成づる対象物の［に導かれる。酸
化剤はそのときのぞましくは密閉された循環経路のなか
に、しかしなお部分的に密閉されたまたは開放された操
作方法で導くことができる。

酸化剤としてＣＯ２の応用のとき、酸化ポテンシャルは
、５０ミリバール以下となり、のぞましくは約１０ミリ
バールが使用される。−力水蒸気分圧は標準状態にこの
値を換算すると１００ミリバールより低い。とくに酸化
工程の応用は水蒸気について約２０ミリバールの分圧の
もとて有利である。この条件は直接に室温および大気圧
において達成される。

酸化物層の厚さが１０ミリメータから１５ミリメータに
あるときには有利である。そのような層は機械的張力お
よびその他の要求に対して抵抗力がありそれにしたがっ
て安定である。

実施例 実施例１ チタン基質合金ＴＩ　ＡＡ’　６　Ｖ４の被覆に対し次
の方法段階を行った。

ａ）まず表面を機械的に粒度３２０で研磨、ホーニング
またはボールブラスティングによって前処理し、他の構
成部品に対して接触面を磨いた。

ｂ）ここで酸化工程は８００℃でアルゴン中２０ミリバ
ールの水蒸気をもって導入した。

ｃ）４時間の酸化工程ののちに厚さ１０から１５ミクロ
ンメータの（Ｔｔ、Ｎ）２０３層を得た。

出願人　エム、アー、エン、マスチネン　ファブリック
　アウクスペルグーニュール ンベルグ　アクテンゲセルシャフト 代理人　弁理士　志賀正武

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前処理のあと対象物は酸化工程を高い温度でうけ、
   対象物に保護酸化物層を製造する方法であって、チタン
   基合金の対象物にその方法を応用するために対象物は機
   械的および化学的前処理をうけ、ひきつづき低い酸化ポ
   テンシャルの応用のもとぐ、５００℃および９００℃の
   間の温度で酸化工程を行うことを特徴とする保護酸化物
   層の製造方法。 ２、機械的前処理にとくに冷時変形を適用することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載による方法。 ３、酸化工程の前処理のうち、対象物は酸素を放出する
   補助平衡の低い酸化ポテンシャル剤の応用もとで実行す
   ることを特徴とする特許 範囲記載の一つによる方法。 ４、ＣＯ２分圧を標準状態で５０ミリバールより低い、
   のぞましくは約１０ミリバールにすることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載による方法。 ５、酸化剤が水蒸気であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第４項記載の一つによる方法。 ６、水蒸気分圧を標準状態で１００ミリバールより低く
   、のぞましくは約２０ミリバールにすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項記載による方法。 ７、　＠止剤を不活性キャリヤガスのなかでのぞましく
   はアルゴンまたはヘリウムのような希ガスのなかで、処
   理されるべき対象物の上に導くことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項から第６項記載の一つによる方法。 、８，Ｍ化時間が２時間と８時間の間にあることを特徴
   とする前掲特許請求の範囲記載の一つによる方法。 ９、Ｉ！化物層が１０マイクロメータから１５マイりＤ
   メータであることを特徴とする特許の範囲記載の一つに
   よる方法。 １０、対象物は機械的前処理ののち、約４時間の酸化工
   程を８００℃で、希ガス中での水蒸気約２０ミリバール
   で行われることを特徴とする前掲特許請求の範囲の一つ
   による方法。