JPS5873760A - チタン又はチタン合金の表面処理方法 - Google Patents

チタン又はチタン合金の表面処理方法

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JPS5873760A
JPS5873760A JP17129981A JP17129981A JPS5873760A JP S5873760 A JPS5873760 A JP S5873760A JP 17129981 A JP17129981 A JP 17129981A JP 17129981 A JP17129981 A JP 17129981A JP S5873760 A JPS5873760 A JP S5873760A
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JP
Japan
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alloy
titanium
nickel
base material
layer
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Pending
Application number
JP17129981A
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English (en)
Inventor
Makoto Shirokane
白兼 誠
Seiichiro Kimura
盛一郎 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

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、チタン又はチタン合金の表面処理方法に係シ
、更に詳しくは、摺動部品や耐エロージ曹ン部品として
使用−されるチタン又はチタン合金から成る基材表面に
、高い硬度を肴し、且り耐゛摩純性の優れた表面I6!
1層管形成せしめる方法に関する。
従来よシ、チタン(Ti)及びチタン合金は、各種の酸
、アルカリ、その他の薬品等に対して優れた耐食性、耐
薬品性を有することが知られておシ、近年、化学プラン
ト用材料勢における需要が急速に高t〕9つある。しか
しながら、Ti及びTi合金は、耐摩耗性、耐焼付性及
び耐エロージヨン性が劣るために、その用途が制約され
ている。
即ちζTi及びT1合金は、例えば、容器の内壁或いは
パイプ等のように、基材と、それKm触する液体又は固
体との接触時における摩擦が比較的緩やかである部−材
KI!用する一場合には、極めて有効である。一方、例
えば、ネジ、パルプの弁、弁座、ポンプのスリーブ、プ
:、1yンジャー、メカニカルシール等の考酷な佼用条
、ト下において用いられる部材Kl!’用した場合には
II’:’j’、11..摩耗、焼付及びエロージョン
等が甚しく生起するために、実用に供することが出来な
いという欠点を有していえ。
かかる欠点管解消するために、Ti又はTi合金から成
る基材表面を、高い硬度を有するニッケルーチタン(N
i−Ti)化金物から成る合金層によ〕被覆する方法が
知られている。かかる方法としては、例えば、ケtカル
ペーパーデポジシ璽ン法(cVI)法)KよhもO,T
i−Ni粉末で基材5uit被覆する方法、或いは各種
硬質金属をメッキする方法勢が挙けられる。しかし、G
■法によれば、その製造時゛に、塩酸、塩素ガス又はア
ンモニアガス勢が発生するために、装置を腐食させ九〕
、公害問題をll″龜起こす等の問題点を有している。
又、Ti−Ni粉末で基材を被覆する方法においては、
残存空孔が生ずること中素地との書着力が劣ゐ等O問厘
点管有してお〕、夏に、メッキによる方法においては、
複雑な前M!ltl’L、且りメッキ!6思に長時間會
必彎とする等OMII点管有している。
1′ 本発明は、上記した問題点を解消ぜんとして成、:・1 されたものであ−ル、その目的は、比較的簡便な操作に
よル、基材表WJの任意の部分に優れえ耐聯−を有する
旭履層を付与する方法を提供するにある。
本発倒看らは、鋭意検討を重ねた結果、T1又はTi合
金とその表面に被覆形成したNi又はNi合金とt溶着
せしめた合金層を形成するととによシ、上記目的が達成
出来ることを見出し、本発明を完成するに到りた。
即ち、本発明のチタン又はチタン合金の表面処理方法は
、チタン又はチタン合金から成る基材表面を、ニッケル
又はニッケル合金から成る層!被覆も1次いで、該基材
表面とニッケル又はニッケル合金から成る層とを加熱合
金化せしめることを特徴とするものである。
以下において、本発vAf、?!に詳しく説明する。
本発明の表面処理方法は、先ず、チタン又はチ′タン合
金から成る基材表面ts ニッケル又はニッケル合金か
ら成る層で被覆する。かかる被覆方法としては、例えば
、ニッケル又はニッケル合金の粉末を直接被覆せしめて
も良いし、又、上記粉末をバインダー郷に分散したもの
tm布したものであっても良い。災に、電解メッキ、無
電解メッキ法等によるメッキ法を採用することも出来る
が、工程が繁雑になるため、塗布法等によることが好ま
しい。塗布法において使用されるバインダーとしては、
例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、パ
ラフィン、樟脳、ステアリン酸等が挙げられる。これら
は溶剤K11解もしくは分散し九ものであっても良く、
かかる溶剤として鉱、例えば、脱イオン水、アル;−ル
等が挙げられる。
上記被覆処理を施すII K %バインダー等を用いて
被覆処mを行なった場合には、加熱合金化処理を施す前
に、予めバインダー等の除去処ffiを行なうことが好
ましい。かかる処理は、例えば、100〜G40″CO
温度において、4X10  Torr以下に減圧し、l
O〜60分am行なうものである。
基材表面上に被覆形成する層は、必ずしも一層である必
要はなく、組成の異なるNi及び/又はNi合金層の他
に、アルミニウム(M)、錫(8n)、バナジウム(V
)、クロム(Cr)、銅(Cu)、鉄(Fe)、モリブ
デン(Mo)及びマンガン(Mrs)から成る群よ)遇
とれる1 @ (」1<は211以上の金属層が、一層
以上被覆形成され九ものであってもよい。
被嶺形成すべき金属層の膜厚は、形成すべき合金層の膜
厚によル適宜辿択することが好ましい。
本発明の表面処理方法は、次いで、合金層を形成するた
めに1加熱合金化処理を施す。かかる加熱合金化処理に
は、エネルギー密度で10” W/cm”以上の出力を
有するものであれば、いかなるものでも使用可能である
が、処理時間の、短縮、作!効率等を考慮すると、高出
力のものが好ましく、例えば、レーザ光、電子ビーム等
が挙げられる。これらのうちでも、と9わけ、CO,レ
ーザを使用することが好ましい。Cotレーザの使用条
件は、形成すべき合金層の膜厚によシ種々選択すること
が出来るが、例え−ば、出力2に*、  ビーム径1 
mm 4度の条件が挙げられる。かかるレーず光の照射
は、不活性ガス雰囲気中で行なうことが好ましく、例え
ば、アルゴン(Ar)勢が使用・される。
□、。
本発明において使用されるTi、合金から成る基材とし
ては、Til主成分とする合金であれに特に限定されな
いが、好ましくは、Ni、At、8n、V、Cr。
Cu、Fe、Mo及び庵から成る群よシ選ばれる1種も
しくは2種以上のものを、16重量%以下の蓋で含有し
て成るものが挙げられる。
又、本発明において使用されるNi合金としては、Ni
 を主成分とする合金であれば4IK限定されないが、
好ましくは、Ti 、Az、8n 、V、Cr 、Cu
、re、 M。
及び鳩から成る群よ)選ばれる1種もしくは2種以上の
ものを、゛16重量%以下の量で含有して成るものであ
る。
以下において、実施例を掃け、本発明を更に詳しく説明
する。
実施、例1 外* 40 mm 、内径16mm及び厚さ10 mm
 Yt有する純チタンから成る基材を、アセトンにて超
音波洗浄後、その外周面上に、バインダーとしてカルボ
キシメチルセルp−ステトリウム塩【用い、並びに脱イ
オン水1:使用して、その中に純ニッケ::・ニ ル粉末(カーボニ友1ツヶル)t−分散し友ものを、0
.14 g/cm”@布した。次いで、4 X 10−
’Torrの減圧下で、880℃、30分間加熱処理を
施し、バインダーを除去した。かかる基材に対し、CO
*レーザ會使用して、Ar雰囲気中、レーザ出力2鎧、
ビーム径1 mmの条件で、レーザ光を振@ IQmm
 。
振動数I Hzで振動させ、同時に試料を約0.35r
pmで闘転させながら2分50秒間照射を施し、基材O
外周面上に合金層を形成した。
上記処理を施して得られた基材について、X線回折法に
よ)その断面を分析したとζろ、基材表面層から約0.
4 mmの厚さでTl−Ni合金層が形成されているこ
とが確認された。
かくして得られ比処理基材及び無処理基材について、そ
れぞれ表面の硬さくマイクロビッカース硬さ:Hv)及
びアムスラ一式摩耗試験機による摩耗量t−測測定た。
試験条件taに、試験結果を菖19に示す。
く耐摩耗性試験条件〉 相手材=ls人軸受軸受鋼重: 2 k g / cm
”。
速度: 2J In / Sec 、摩擦距離:6QQ
mjii1表 実施例2 外@ 4 Q mm 、内1114mm及び厚さ10m
m1−有するチタン合金(T11At−4V )から成
る基材の外Jii1′面上に1純ニツケル粉末な0−1
6 g/Cm” 塗Iし、実施例1と同様の方法で合金
層を形成した。
上記M!t−施して得られた基材についてX線回折法に
よルそO断面を分析し良ところ、基#表面層から約0.
4mm0l#さてTl−Ni合金層が形成されているこ
とが確認された。
かくして得られ次処理基材及び無処j1i基材にりいて
、それぞれ表面の硬さ及びアムスラ一式摩耗試験機によ
る摩耗量を、実施例1と同様の方法で測定した。結果t
$11表に示す。
gz表 実施例3 外径49mm、内1116mm及び厚さl Qrrxn
f有するチタン合金(Ti−6AA−4V)から成る基
材の外jllhK、二ツ’Ik合金粉末(Ni −6A
A−4V ) tO,1617cm” jl![布し、
実施例1と同様の方法で合金層管形成し良。
上記処11111Iiシて得られた基材についてX線回
折法によルその断mを分析したところ、基材表面層から
約0.4rranO1gさでTi−Ni合金層が形成さ
れていることが確認された。
かくして得られた処理品及び無旭履基材について、それ
ぞれ表面の硬さ及びアニス2一式摩□耗試験機による摩
耗量t1実施例1と同様の方法で測定した。結果上第3
表に示す。
菖3表 以上の結果遍ら明らかなように、本発明のmar旭履方
法によれば、チタン又はチタン合金から成る基板表面に
、゛高い硬度【有し、且つ耐摩耗性の優れた表面処履層
を、比較的簡便な操作によ〉付与せしめられることが確
l!され良。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  チタン又はチタン合金から成る基材−表面を
    、ニッケル又はニッケル合金から成る□層で被覆ケル合
    金から成る層とを加熱合金化せしめることを特徴とする
    チタン又はチタン合金の表面処理方法。
  2. (2)  チタン合金が、ニッケル、アルンニウム、錫
    、バナジウム、クロム、銅、鉄、モリブデン及びマンガ
    ンから成る°群よ゛シ遇ばれるIIIもしくは2種以上
    のものを、16重量X以下の量で含有して成るものであ
    る特許請求の範囲第1項記載のチタン又はチタン合金O
    表面lI&理方法。
  3. (3)  ニッケル合金が、チタン、プル5ニウム、錫
    、バナジウム、りpム、銅、鉄、モリブデン及びマンガ
    ンから成る群よシ違ばれる1種の量で含有して成るもの
    である特許請求の範囲第1a記載のチタン又はチタン合
    金の表面(4)′基材表両とニッケル又はニッケル合金
    から成る層の関に、更に、ニッケル又はニッケル合金か
    ら成る層もしくはアルミニウム、錫、びマン゛ガンから
    成る評よシ′選ばれる1種もしくは2種以上の金属層を
    一層以上形成せしめて成る特許請求の範囲第1a記載の
    チタン又はチタン合金の表面処理方法。 (i)  加熱合金化tレーザ光によル施すもOである
    特許請求0mHe111項記載のチタン又はチタン合金
    の表面処理方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6463968B1 (en) 1998-08-11 2002-10-15 Sunstar Engineering, Inc. High-consistency liquid filling system for soft vessel and tubular member, as vessel, transporting system and high-consistency liquid filling system and method of filling high-consistency liquid into soft vessel and device and vessel for filling high-consistency liquid

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6463968B1 (en) 1998-08-11 2002-10-15 Sunstar Engineering, Inc. High-consistency liquid filling system for soft vessel and tubular member, as vessel, transporting system and high-consistency liquid filling system and method of filling high-consistency liquid into soft vessel and device and vessel for filling high-consistency liquid
US6546973B2 (en) 1998-08-11 2003-04-15 Sunstar Engineering Inc. Equipment for filling flexible container with viscous material.

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