JPS5847463B2 - 耐水素性チタン系構造材料 - Google Patents
耐水素性チタン系構造材料Info
- Publication number
- JPS5847463B2 JPS5847463B2 JP50057220A JP5722075A JPS5847463B2 JP S5847463 B2 JPS5847463 B2 JP S5847463B2 JP 50057220 A JP50057220 A JP 50057220A JP 5722075 A JP5722075 A JP 5722075A JP S5847463 B2 JPS5847463 B2 JP S5847463B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium
- hydrogen
- structural material
- based structural
- layer
- 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.)
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水素が存在する雰囲気下での使用に耐えるよう
改良された耐水素性チタン系構造材料に関する。
改良された耐水素性チタン系構造材料に関する。
周知のよう１こチタンもしくはチタン系合金は耐食性１
こすぐれしかも比強度が大きいため構造材料として適す
ると云える。
こすぐれしかも比強度が大きいため構造材料として適す
ると云える。
しかしこのチタンもしくはチタン系合金などチタン系構
造材料は例えば複水器用伝熱管或いは原子力発電用ター
ビンの羽根材など水蒸気雰囲気下で使用され，この水蒸
気がチタンと反応しで発生した水素が存在する場合は脆
化された構造材料としての機能を充分に果し得ないと云
う欠点が認められる。
造材料は例えば複水器用伝熱管或いは原子力発電用ター
ビンの羽根材など水蒸気雰囲気下で使用され，この水蒸
気がチタンと反応しで発生した水素が存在する場合は脆
化された構造材料としての機能を充分に果し得ないと云
う欠点が認められる。
即ちこの種．チタン系金属材料は水素が存在したり．水
素が存在し易い雰囲気下では容易に脆化する。
素が存在し易い雰囲気下では容易に脆化する。
この脆化を防止するため．上記チタン系金属材料につい
て陽極酸化を施し表面にチタンの酸化物（ ＴｉＯ２）
層を生戊させることが試みられでいる。
て陽極酸化を施し表面にチタンの酸化物（ ＴｉＯ２）
層を生戊させることが試みられでいる。
しかしこの陽極酸化法では例えば液温７０゜Ｃの１０％
Ｈ２ＳＯ４水溶液を電解液とし．鉛陽極を用い且つ電位
を１５〜１７Ｖｌこ選び１６７ｈ ｒ処理しでも厚さ１
１μ程度のＴ １０ ２層を生或しうるに過ぎず．水素
吸収防止に有効なＴ ｉ ０ ２層を生戊させるには長
時間を要すると云う欠点がある。
Ｈ２ＳＯ４水溶液を電解液とし．鉛陽極を用い且つ電位
を１５〜１７Ｖｌこ選び１６７ｈ ｒ処理しでも厚さ１
１μ程度のＴ １０ ２層を生或しうるに過ぎず．水素
吸収防止に有効なＴ ｉ ０ ２層を生戊させるには長
時間を要すると云う欠点がある。
本発明者らはこのような点に対処して検討を重ねた結果
．チタン系構造材料の表面にＴｉＢ２からなるホウ化物
層を生戊具備させた場合．水素の吸収が容易に防止され
ることを見出した。
．チタン系構造材料の表面にＴｉＢ２からなるホウ化物
層を生戊具備させた場合．水素の吸収が容易に防止され
ることを見出した。
本発明はこのような知見１こ基づき．水素もしくは水素
を含む雰囲気下におかれても脆化などの起生が抑止され
．構造材料などとしてその特徴則ち耐食性および機械的
強さを充分に且つ長時間に亘って発揮乃至維持しうる耐
水素性（水素吸収防止性）チタン系構造材料を提供しよ
うとするものである。
を含む雰囲気下におかれても脆化などの起生が抑止され
．構造材料などとしてその特徴則ち耐食性および機械的
強さを充分に且つ長時間に亘って発揮乃至維持しうる耐
水素性（水素吸収防止性）チタン系構造材料を提供しよ
うとするものである。
以下本発明を詳細に説明すると本発明の耐水素性チタン
系構造材料は．チタン系構造材料にホウ化処理を施し．
その表面にＴｉＢ２からなるホウ化物層を生或具備せし
めてなることを特徴とするもので例えば次のようにして
製造する。
系構造材料は．チタン系構造材料にホウ化処理を施し．
その表面にＴｉＢ２からなるホウ化物層を生或具備せし
めてなることを特徴とするもので例えば次のようにして
製造する。
先ず素材として例えば工業用チタン．Ｔｉ６Ａｇ ４Ｖ
合金もしくはＴｉ−Ｊ５Ａｅ−２５Ｓｎ合金等のチタン
系構造材料を用（７）．この素材を浴温７５０℃〜９５
０８Ｃ程度に加熱維持されたホウ砂溶融塩中に陰極とし
で浸漬する。
合金もしくはＴｉ−Ｊ５Ａｅ−２５Ｓｎ合金等のチタン
系構造材料を用（７）．この素材を浴温７５０℃〜９５
０８Ｃ程度に加熱維持されたホウ砂溶融塩中に陰極とし
で浸漬する。
一方Ｐｔ棒を陽極として上記ホウ砂溶融塩中に浸漬し．
これら両極間に電流密度０．１〜３Ａ／ｆｆｌ程の電流
が流れるよう１こ電圧を加え１〜５ｈｒ程度電解処理を
施こし陰極をなすチタン系構造材料の表面にＴｉＢ２か
らなるホウ化物層を生成する。
これら両極間に電流密度０．１〜３Ａ／ｆｆｌ程の電流
が流れるよう１こ電圧を加え１〜５ｈｒ程度電解処理を
施こし陰極をなすチタン系構造材料の表面にＴｉＢ２か
らなるホウ化物層を生成する。
Ｔ ｉ Ｂ ２の層の厚さは数μｍから１０μ汎程度で
良く．あまり厚くするとこのＴ ｉ Ｂ ２層が剥離し
やすくなり安定性に問題が生じでしまう。
良く．あまり厚くするとこのＴ ｉ Ｂ ２層が剥離し
やすくなり安定性に問題が生じでしまう。
本発明１こ用いられるチタン系構造材料は一般に用いら
れているチタンを主成分とし．比強度．耐食性ｔこすぐ
れた材料である。
れているチタンを主成分とし．比強度．耐食性ｔこすぐ
れた材料である。
例えば′ＸＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙｓ Ｈａｎｄｂ
ｏｏｋ“（Ｄｅｃｅｍｂｅｒｌ９７２ Ｍｅ−ｔａｌｓ
ａｎｄ ｃｅｒａｍｉｃｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏ
ｎＣｅｎｔｅｒ）に記されでいるように．工業用チタン
， Ｔｉ５Ａ６ ２５ｓｎ合金，Ｔｉ−８Ａ６−ＩＭｏ
−ＩＶ合金．Ｔｉ ５Ａｅ ４Ｖ合金．Ｔｉ６Ａｅ一
６Ｖ−２Ｓｎ−ＩＦｅ ｏｒＣｕ合金， Ｔ ｉ −１
３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａ６合金． Ｔ ｉ −２．２ ５
Ａ Ｉ −１ １８ｎ−５Ｚｒ−ＩＭｏ−０．２８
ｉ合金．Ｔｉ一６Ａｅ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ合金等
がある。
ｏｏｋ“（Ｄｅｃｅｍｂｅｒｌ９７２ Ｍｅ−ｔａｌｓ
ａｎｄ ｃｅｒａｍｉｃｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏ
ｎＣｅｎｔｅｒ）に記されでいるように．工業用チタン
， Ｔｉ５Ａ６ ２５ｓｎ合金，Ｔｉ−８Ａ６−ＩＭｏ
−ＩＶ合金．Ｔｉ ５Ａｅ ４Ｖ合金．Ｔｉ６Ａｅ一
６Ｖ−２Ｓｎ−ＩＦｅ ｏｒＣｕ合金， Ｔ ｉ −１
３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａ６合金． Ｔ ｉ −２．２ ５
Ａ Ｉ −１ １８ｎ−５Ｚｒ−ＩＭｏ−０．２８
ｉ合金．Ｔｉ一６Ａｅ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ合金等
がある。
工業用チタンはＪＩＳＨ４．６００にあるように．１種
．２種．３種とあるがいずれも９９饅以上のＴｉを含有
し．他或分としでＨ，Ｏ，Ｎ，Ｆｅ等を含有するもので
ある。
．２種．３種とあるがいずれも９９饅以上のＴｉを含有
し．他或分としでＨ，Ｏ，Ｎ，Ｆｅ等を含有するもので
ある。
また一般にチタン系合金は５０％以上のＴｉを含有する
ものであり．前記各種合金においては少なくとも７０％
以」二のＴｉを含有する。
ものであり．前記各種合金においては少なくとも７０％
以」二のＴｉを含有する。
このような工業用チタン，各種チタン系合金は比強度．
耐食性ｌこすぐれ．チタン系構造材料として一般に知ら
れでいる。
耐食性ｌこすぐれ．チタン系構造材料として一般に知ら
れでいる。
このようなチタン系構造材料を用いれば外表面に均−１
こＴｉＢ２層を形成することができる。
こＴｉＢ２層を形成することができる。
あまりＴｉの含有量が少ないと外表面のＴｉＢ２層が不
均一となり．耐水素性｛こ劣る。
均一となり．耐水素性｛こ劣る。
次ｌこ実施例Ｅこよって本発明の作用効果を記載する。
浴温８００℃に加熱維持されたホウ砂溶融浴中に工業用
チタン片を陰極として．またＰｔ棒を陽極としてそれぞ
れ浸漬した。
チタン片を陰極として．またＰｔ棒を陽極としてそれぞ
れ浸漬した。
しかる後これら両電極間に電流密度０．３／ｃｒ？Ｌの
電流を１時間通電してホウ化処理を行なった。
電流を１時間通電してホウ化処理を行なった。
かくして表面にホウ化物層の生成したチタン材料（試料
−１）を得．これを切断し断面状態を観察したところ上
記ホウ化物層は厚さ１μ以下のＴｉＢ層（内層）と厚さ
２〜３μのＴｉＢ２層（外層）との２層から戊っていた
。
−１）を得．これを切断し断面状態を観察したところ上
記ホウ化物層は厚さ１μ以下のＴｉＢ層（内層）と厚さ
２〜３μのＴｉＢ２層（外層）との２層から戊っていた
。
また上記と同じ条件でホウ化処理して得たチタン材料片
を水素とアルゴンとの混合気流中，４５０゜Ｃの加熱下
３ｈｒ放置した。
を水素とアルゴンとの混合気流中，４５０゜Ｃの加熱下
３ｈｒ放置した。
この水素雰囲気下での水素化処理後そのチタン片につい
て顕微鏡写真（１７０倍に拡大）で金層組織を観察した
ところ第１図Ｅこ示す如くであった。
て顕微鏡写真（１７０倍に拡大）で金層組織を観察した
ところ第１図Ｅこ示す如くであった。
第１図（写真）１こおいて１はＴｉＢ２からなるホウ化
物層でまた２はチタン結晶粒であり．３はチタン結晶粒
２内で水素化された部分で．この場合１こはチタンがほ
とんど水素化物を生威してないことを示している。
物層でまた２はチタン結晶粒であり．３はチタン結晶粒
２内で水素化された部分で．この場合１こはチタンがほ
とんど水素化物を生威してないことを示している。
このことは上記試料｛こついての水素分析の結果．水素
量が２５ｐＩ）ＩＩＩで水素化処理前の水素量１２ｐｐ
ＩＩｌｌこ比へ増量が僅かに過ぎない点でも裏付けられ
る。
量が２５ｐＩ）ＩＩＩで水素化処理前の水素量１２ｐｐ
ＩＩｌｌこ比へ増量が僅かに過ぎない点でも裏付けられ
る。
またこのよう１こＴ ｉ Ｂ， Ｔ ｉＢ２の２層のホ
ウ化物層が形威されていることにより， ＴｔＢ２の剥
離が防止され．安定したホウ化物層となる。
ウ化物層が形威されていることにより， ＴｔＢ２の剥
離が防止され．安定したホウ化物層となる。
一方比較のため１こ工業用チタン片番こついてホウ化処
理を施さずに（但し真空中８００℃． ｌｈｒ：加熱処
理を施し結晶或長についでは同一条件とした）上記と同
一条件で水素化処理した後．金属組織を観察した結果は
第２図の如くであった。
理を施さずに（但し真空中８００℃． ｌｈｒ：加熱処
理を施し結晶或長についでは同一条件とした）上記と同
一条件で水素化処理した後．金属組織を観察した結果は
第２図の如くであった。
第２図は同じ＜１７０倍に拡大した顕微鏡写真でチタン
結晶粒２内および結晶粒界には多くの水素化部分３が認
められ．また水素分析の結晶水素量４ ５ ０ １）Ｉ
ｌｌｍで多量の水素吸収が確認された。
結晶粒２内および結晶粒界には多くの水素化部分３が認
められ．また水素分析の結晶水素量４ ５ ０ １）Ｉ
ｌｌｍで多量の水素吸収が確認された。
また最外層がＴｉＢであるチタン系金属材料（試料−２
）｛こついても水素化処理を施しで水素吸収を調べた。
）｛こついても水素化処理を施しで水素吸収を調べた。
工業用チタン片を陰極とし．また白金棒を陽極とし．そ
れぞれをｓｏｏ’ｃに加熱維持したホウ砂溶融浴中に浸
漬し、両極間ｔこ０．３／ｃｒＬの電流を４時間通電し
ホウ化処理を施したところ．工業用チタン片表面にＴｉ
Ｂ２約６μｍ（外層），ＴｉＢ２−３μｍ（内層）が生
或された。
れぞれをｓｏｏ’ｃに加熱維持したホウ砂溶融浴中に浸
漬し、両極間ｔこ０．３／ｃｒＬの電流を４時間通電し
ホウ化処理を施したところ．工業用チタン片表面にＴｉ
Ｂ２約６μｍ（外層），ＴｉＢ２−３μｍ（内層）が生
或された。
その後表面外層のＴｉＢ２を研摩除去し．２〜３μｍの
ＴｉＢを最外層とした。
ＴｉＢを最外層とした。
この最外層がＴｉＢてある試料を．水素とアルゴンの混
合気流中４５０℃．３時間放置し水素化処理を行なった
。
合気流中４５０℃．３時間放置し水素化処理を行なった
。
この試料を検鏡し．金属組織を観察したところ．結晶粒
界に多くの水素化物が生威していた。
界に多くの水素化物が生威していた。
また水素分析をしたところ．水素量は９０ｐｐＩｎであ
り．水素化処理前の１２購に比べ水素吸収量がかなり多
いことが確認された。
り．水素化処理前の１２購に比べ水素吸収量がかなり多
いことが確認された。
チタン系構造材料として工業用チタンの他にα系Ｔｉ材
料の代表的合金であるＴｉ−５Ａｇ ２．５Ｓｎ合金
（試料−３）．（α＋β）系Ｔｉ材料の代表的合金であ
るＴｉ ６Ａｅ−４Ｖ合金（試料−４）についても前
述の方法と同様に０．３／ａ？ｉの電流を２時間通電す
ることによりホウ化処理を行なった。
料の代表的合金であるＴｉ−５Ａｇ ２．５Ｓｎ合金
（試料−３）．（α＋β）系Ｔｉ材料の代表的合金であ
るＴｉ ６Ａｅ−４Ｖ合金（試料−４）についても前
述の方法と同様に０．３／ａ？ｉの電流を２時間通電す
ることによりホウ化処理を行なった。
その結果試料−３では外層Ｔ．ｉＢ ２約３μｍ内層Ｔ
ｉＢ約１ １ｉ ｍ ｈ試料−４では外層Ｔ ｔ ８
２約３μｍ内層ＴｉＢ約１μｍ以下が形威された。
ｉＢ約１ １ｉ ｍ ｈ試料−４では外層Ｔ ｔ ８
２約３μｍ内層ＴｉＢ約１μｍ以下が形威された。
各々の試料ｔこついて前述と同様の方法で水素化処理を
行なった。
行なった。
各試料とも水素化処理前の水素含有量ｉｏｐｐｍでであ
り．処理後は試料−３が２ｏｐｐｍ．試料−４がｉｓｐ
ｐｍとわずかの増加しかみられず．とも１こ耐水素性に
すぐれた材料であることがわかる。
り．処理後は試料−３が２ｏｐｐｍ．試料−４がｉｓｐ
ｐｍとわずかの増加しかみられず．とも１こ耐水素性に
すぐれた材料であることがわかる。
上記実施例およひ比較例から明らかのように本発明に系
るチクン系構造材料は耐水素性が著しくすぐれている。
るチクン系構造材料は耐水素性が著しくすぐれている。
しかして本発明に係る材料は例えば複水器用伝熱管或い
は原子力発電用タービン羽根材など水素が起生存在し易
い雰囲気下での使用においでも水素化の恐れ．即ち水素
化物生或１こよる脆化．機械的強度の低下も全面的１こ
抑制され．常に構造材として所要の機能を果しうる。
は原子力発電用タービン羽根材など水素が起生存在し易
い雰囲気下での使用においでも水素化の恐れ．即ち水素
化物生或１こよる脆化．機械的強度の低下も全面的１こ
抑制され．常に構造材として所要の機能を果しうる。
かくして本発明に係る耐水素性チタン系構造材料はすぐ
れた耐食性．比強度の大きさをさらに有効に広い分野で
利用できることになる。
れた耐食性．比強度の大きさをさらに有効に広い分野で
利用できることになる。
第１図および第２図は本発明に係るチタン系金属材料と
本発明外のチタン金属材料との耐水素性を比較しで示す
ための顕微鏡写真である。 １・・・・・・ホウ化物層．２・・・・・・チタン結晶
粒．３・・・・・・水素化部分。
本発明外のチタン金属材料との耐水素性を比較しで示す
ための顕微鏡写真である。 １・・・・・・ホウ化物層．２・・・・・・チタン結晶
粒．３・・・・・・水素化部分。
Claims (1)
- １ 外表面がＴｉＢ２からなるホウ化物層を具備したこ
とを特徴とする耐水素性チタン系構造材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50057220A JPS5847463B2 (ja) | 1975-05-16 | 1975-05-16 | 耐水素性チタン系構造材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50057220A JPS5847463B2 (ja) | 1975-05-16 | 1975-05-16 | 耐水素性チタン系構造材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51133119A JPS51133119A (en) | 1976-11-18 |
| JPS5847463B2 true JPS5847463B2 (ja) | 1983-10-22 |
Family
ID=13049433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50057220A Expired JPS5847463B2 (ja) | 1975-05-16 | 1975-05-16 | 耐水素性チタン系構造材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5847463B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6345098B2 (ja) * | 2014-12-05 | 2018-06-20 | 株式会社シマノ | チタン製部材 |
| JP7330459B2 (ja) * | 2019-07-04 | 2023-08-22 | 学校法人 関西大学 | 機械部品 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4839334A (ja) * | 1971-09-25 | 1973-06-09 | ||
| JPS4936516A (ja) * | 1972-08-08 | 1974-04-04 | ||
| JPS5133732A (en) * | 1974-09-17 | 1976-03-23 | Seiko Instr & Electronics | Tokeiyogaisobuhin no hyomenshorihoho |
-
1975
- 1975-05-16 JP JP50057220A patent/JPS5847463B2/ja not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4839334A (ja) * | 1971-09-25 | 1973-06-09 | ||
| JPS4936516A (ja) * | 1972-08-08 | 1974-04-04 | ||
| JPS5133732A (en) * | 1974-09-17 | 1976-03-23 | Seiko Instr & Electronics | Tokeiyogaisobuhin no hyomenshorihoho |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51133119A (en) | 1976-11-18 |
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