JPS5948953B2 - チタンおよびその合金の表面硬化法 - Google Patents
チタンおよびその合金の表面硬化法Info
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- JPS5948953B2 JPS5948953B2 JP4920280A JP4920280A JPS5948953B2 JP S5948953 B2 JPS5948953 B2 JP S5948953B2 JP 4920280 A JP4920280 A JP 4920280A JP 4920280 A JP4920280 A JP 4920280A JP S5948953 B2 JPS5948953 B2 JP S5948953B2
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- gas
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- surface hardening
- alloys
- working gas
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマジェットによるチタンおよびその合金
の表面硬化法に関するものである。
の表面硬化法に関するものである。
チタンおよびその合金は比強度が高く、耐熱性、耐食性
に優れているが耐摩耗性に欠ける。したがつて摺動部材
として使用する際は何らかの表面硬化処理を施こさなけ
ればならない。従来、表面硬化法としては、例えばアル
ゴン等の不活性ガスに窒素ガスを添加してなるガスをプ
ラズマトーチに導入し、密閉した真空容器中で処理する
方法が採られていた。
に優れているが耐摩耗性に欠ける。したがつて摺動部材
として使用する際は何らかの表面硬化処理を施こさなけ
ればならない。従来、表面硬化法としては、例えばアル
ゴン等の不活性ガスに窒素ガスを添加してなるガスをプ
ラズマトーチに導入し、密閉した真空容器中で処理する
方法が採られていた。
しかしこの方法は真空中で行なうために真空容器や真空
ポンプ等を必要とするために装置が大がかりになり、ま
た作業・性も悪いなどの欠点があつた。本発明は上記に
鑑みてなしたもので、大気中で表面硬化を行なうことが
でき、もつて装置の小形化とともに、作業性も良好なチ
タンおよびその合金の表面硬化法を提供することを目的
とする。
ポンプ等を必要とするために装置が大がかりになり、ま
た作業・性も悪いなどの欠点があつた。本発明は上記に
鑑みてなしたもので、大気中で表面硬化を行なうことが
でき、もつて装置の小形化とともに、作業性も良好なチ
タンおよびその合金の表面硬化法を提供することを目的
とする。
フ 上記目的を達成するために本発明においては、加熱
用の熱源として熱の集中の良いプラズマジェットを用い
て素材を局部的に加熱し、その加熱部にプラズマトーチ
に導入した窒素ガスを吹きつけて反応させるようにした
ものである。この時、プ丁ラズマトーチに導入した窒素
ガスは高温プラズマアークにさらされて活性な窒素イオ
ンとなり、このイオンが加熱部に浸入し、素材は短時間
で十分な硬さを有するようになる。同時に本発明は局部
処理の為、処理部以外は熱変形・組織の変化がない。ま
たここで素材の表面処理の際、窒素あるいはアルゴンガ
ス等の不活性ガスあるいはその混合ガスなどをシールド
ガスとして流した理由は、素材を大気中の酸素からしや
断して酸化反応を防止するためである。作動ガスとして
の不活性ガスに対する前記プラズマトーチに導入した窒
素ガスの混合率は３０％以下にする必要がある。
用の熱源として熱の集中の良いプラズマジェットを用い
て素材を局部的に加熱し、その加熱部にプラズマトーチ
に導入した窒素ガスを吹きつけて反応させるようにした
ものである。この時、プ丁ラズマトーチに導入した窒素
ガスは高温プラズマアークにさらされて活性な窒素イオ
ンとなり、このイオンが加熱部に浸入し、素材は短時間
で十分な硬さを有するようになる。同時に本発明は局部
処理の為、処理部以外は熱変形・組織の変化がない。ま
たここで素材の表面処理の際、窒素あるいはアルゴンガ
ス等の不活性ガスあるいはその混合ガスなどをシールド
ガスとして流した理由は、素材を大気中の酸素からしや
断して酸化反応を防止するためである。作動ガスとして
の不活性ガスに対する前記プラズマトーチに導入した窒
素ガスの混合率は３０％以下にする必要がある。
窒素ガスの混合率が３０％を越えることはプラズマジェ
ットアークの発生が不安定になるので好ましくない。ま
た作動ガスの流量は１０１／Ｍｉｎ以下であることが好
ましく、これを越えると処理後の素材表面粗さが悪くな
る。
ットアークの発生が不安定になるので好ましくない。ま
た作動ガスの流量は１０１／Ｍｉｎ以下であることが好
ましく、これを越えると処理後の素材表面粗さが悪くな
る。
作動ガスおよびシールドガスとして使用するガスの純度
は９９．９％以上であることが好ましい。
は９９．９％以上であることが好ましい。
これ以下であると素材表面の酸化が起こるので好ましく
ない。作動ガスおよびシールドガスに酸化防止を目的と
して水素ガスを混合することもチタンの脆化を招くので
好ましくない。プラズマジェットはその温度が高いので
、素材を溶融させることなく硬化するには冷却治具を用
いると効果的に処理できる。
ない。作動ガスおよびシールドガスに酸化防止を目的と
して水素ガスを混合することもチタンの脆化を招くので
好ましくない。プラズマジェットはその温度が高いので
、素材を溶融させることなく硬化するには冷却治具を用
いると効果的に処理できる。
その理由は、冷却することによつて加熱部以外の温度上
昇を抑制する５ことができ、このため加熱部以外では金
属組織の変化が防止されるからである。以下に本発明の
実施例を図によつて説明する。
昇を抑制する５ことができ、このため加熱部以外では金
属組織の変化が防止されるからである。以下に本発明の
実施例を図によつて説明する。
本発明の表面処理においては、例えば図示するような構
造のトーチを用いることによつて効果的２におこなわれ
る。図において１はプラズマトーチでタングステン電極
２が固定されている。３はノズルで作動ガス吹きつけ用
の通路４が設けられている。
造のトーチを用いることによつて効果的２におこなわれ
る。図において１はプラズマトーチでタングステン電極
２が固定されている。３はノズルで作動ガス吹きつけ用
の通路４が設けられている。
５はシールドキヤツプで、ノズル３とシールドガス通路
６を形成するようになつている。
６を形成するようになつている。
上記構成のプラズマトーチを用いて作動ガス通路４から
窒素とアルゴンの混合ガスを、またシールドガス通路６
から窒素ガスを流して不活性雰囲気を形成し、大気から
素材７をしや断する。次にタングステン電極２とノズル
３の間に電流を流してプラズマジェット８を発生させる
。プラズマジェット８により素材を加熱し、同時にプラ
ズマジェットによりイオン化した窒素を噴出させて硬化
反応が促進される。この時、作動ガス４の窒素混合率は
前記理由によつて３０％以下にする。また作動ガスの流
量も１０１／Ｍｉｎ以下とし、さらに使用ガスの純度は
９９．９％以上のものを使用する。実施例 １アーク電
流６０Ａ、作動ガス１０％Ｎ２＋９０％Ａｒ（流量１１
／Ｍｉｎ）、シールドガスＮ２（流量５１／Ｍｉｎ）で
プラズマジェットを発生させて板厚２ｃｍＴｉ６Ａ１−
４Ｖ材に照射時間６０秒で処理をおこなつた。
窒素とアルゴンの混合ガスを、またシールドガス通路６
から窒素ガスを流して不活性雰囲気を形成し、大気から
素材７をしや断する。次にタングステン電極２とノズル
３の間に電流を流してプラズマジェット８を発生させる
。プラズマジェット８により素材を加熱し、同時にプラ
ズマジェットによりイオン化した窒素を噴出させて硬化
反応が促進される。この時、作動ガス４の窒素混合率は
前記理由によつて３０％以下にする。また作動ガスの流
量も１０１／Ｍｉｎ以下とし、さらに使用ガスの純度は
９９．９％以上のものを使用する。実施例 １アーク電
流６０Ａ、作動ガス１０％Ｎ２＋９０％Ａｒ（流量１１
／Ｍｉｎ）、シールドガスＮ２（流量５１／Ｍｉｎ）で
プラズマジェットを発生させて板厚２ｃｍＴｉ６Ａ１−
４Ｖ材に照射時間６０秒で処理をおこなつた。
この時素材は素材７表面と同一の高さで素材の全周を水
冷銅治具で固定し、表面温度の上昇をおさえて処理した
。その結果、素材の表面硬さがビツカース硬度（荷重５
０ｇｒ）でＨＶ３ＯＯであつたものが、処理後はＨｖｌ
５ＯＯとなり、顕著な効果があつた。実施例 ２ アーク電流８０Ａ、作動ガスアルゴン（流量０．２１／
Ｍｉｎ）、シールドガスＮ２（流量１０１／Ｍｉｎ）を
用いてプラズマジェットを発生させてチタン材に照射時
間３０秒間処理をおこなつた。
冷銅治具で固定し、表面温度の上昇をおさえて処理した
。その結果、素材の表面硬さがビツカース硬度（荷重５
０ｇｒ）でＨＶ３ＯＯであつたものが、処理後はＨｖｌ
５ＯＯとなり、顕著な効果があつた。実施例 ２ アーク電流８０Ａ、作動ガスアルゴン（流量０．２１／
Ｍｉｎ）、シールドガスＮ２（流量１０１／Ｍｉｎ）を
用いてプラズマジェットを発生させてチタン材に照射時
間３０秒間処理をおこなつた。
このとき素材は実施例１と同様な冷却をおこなつて固定
した。その結果、素材表面の硬さはＨｖｌ８Ｏのものが
、処理後はＨＶｌ４ＯＯとなつた。実施例 ３ アーク電流８０Ａ、作動ガス５％Ｎ２＋９５％Ａｒ（流
量１０１／Ｍｉｎ）、シールドガスアルゴン（流量１０
１／Ｍｉｎ）を用いてプラズマジェットを発生させてＴ
ｉ−６Ａ１−４Ｖ材（板厚１０ｍｍ）に照射時間１０秒
で処理をおこなつたところ、素材表面の硬さは処理後Ｈ
Ｖｌ２ＯＯとなつた。
した。その結果、素材表面の硬さはＨｖｌ８Ｏのものが
、処理後はＨＶｌ４ＯＯとなつた。実施例 ３ アーク電流８０Ａ、作動ガス５％Ｎ２＋９５％Ａｒ（流
量１０１／Ｍｉｎ）、シールドガスアルゴン（流量１０
１／Ｍｉｎ）を用いてプラズマジェットを発生させてＴ
ｉ−６Ａ１−４Ｖ材（板厚１０ｍｍ）に照射時間１０秒
で処理をおこなつたところ、素材表面の硬さは処理後Ｈ
Ｖｌ２ＯＯとなつた。
この時素材は実施例１と同様に冷却固定した。以上説明
したように本発明によれば、加熱部分を不活性ガスでシ
ールドしながら表面硬化を行なうようにしたので真空容
器や真空ポンプなどが不要になるので装置が簡単になり
、また大気中で作業を行なうことができるので作業性も
良くなるという効果が得られる。
したように本発明によれば、加熱部分を不活性ガスでシ
ールドしながら表面硬化を行なうようにしたので真空容
器や真空ポンプなどが不要になるので装置が簡単になり
、また大気中で作業を行なうことができるので作業性も
良くなるという効果が得られる。
図は本発明の表面硬化法により素材に処理を施す実施例
の説明図である。 １・・・・・・プラズマトーチ、２・・・・・・タング
ステン電極、３・・・・・・ノズル、４・・・・・・作
動ガス、５・・・・・・シールドキヤツプ、６・・・・
・・シールドガス。
の説明図である。 １・・・・・・プラズマトーチ、２・・・・・・タング
ステン電極、３・・・・・・ノズル、４・・・・・・作
動ガス、５・・・・・・シールドキヤツプ、６・・・・
・・シールドガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プラズマジェットで非溶融の状態で加熱しながら硬
化するチタンおよびその合金の表面硬法において、大気
より不活性ガスで加熱部分をシールドし、作動ガスとし
て不活性ガスに３０％以下の窒素ガスを添加したものを
使用することを特徴とするチタンおよびその合金の表面
硬化法。 ２ 作動ガスの流量が１０ｌ／ｍｉｎ以下であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のチタンおよびそ
の合金の表面硬化法。 ３ 作動ガスおよびシールドガスの純度を９９．９％以
上とすることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
チタンおよびその合金の表面硬化法。 ４ 素材を冷却治具で固定するとともに冷却しながら表
面を硬化することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載のチタンおよびその合金の表面硬化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4920280A JPS5948953B2 (ja) | 1980-04-16 | 1980-04-16 | チタンおよびその合金の表面硬化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4920280A JPS5948953B2 (ja) | 1980-04-16 | 1980-04-16 | チタンおよびその合金の表面硬化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56146877A JPS56146877A (en) | 1981-11-14 |
| JPS5948953B2 true JPS5948953B2 (ja) | 1984-11-29 |
Family
ID=12824400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4920280A Expired JPS5948953B2 (ja) | 1980-04-16 | 1980-04-16 | チタンおよびその合金の表面硬化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948953B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2661424B1 (fr) * | 1990-04-27 | 1994-01-28 | Pechiney Recherche | Procede de nitruration superficielle d'une piece en alliage de titane et piece obtenue. |
| DE102004033342A1 (de) * | 2004-07-09 | 2006-02-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung von verschleißbeständigen und ermüdungsresistenten Randschichten in Titan-Legierungen und damit hergestellte Bauteile |
-
1980
- 1980-04-16 JP JP4920280A patent/JPS5948953B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56146877A (en) | 1981-11-14 |
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