JPS61207568A - チタン又はチタン合金の表面処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、チタン又はチタン合金の塊、板、管、棒ある
いは線材などに生成している表面酸化層を加熱によって
消失させ、表面光沢を得る方法に関するものである。

〔従来の技術〕

チタンは酸素との親和力の強い金属であることはよく知
られている。従ってチタン又はチタン合金を大気中など
酸素含有雰囲気中で放置あるいは加熱すると表面に酸化
層を生成する。一般にチタン、チタン合金の工業製品は
外観的には酸化層のない金属光沢をもった製品が好まれ
る。これらの製品を製造する場合熱間加工あるいは冷間
加工を行なった後、軟化焼鈍を行うことが一般的である
。

このときにこれら酸化層を生成させないためには、加熱
の最初から真空中もしくはＡｒなとの不活性ガス中に保
持して加熱を行っている（たとえば特公昭５７−４７７
５１号公報）。また大気中など酸素含有雰囲気中で加熱
して表面に酸化層が生成した場合には、これを機械的に
研削するか、あるいは化学的に酸洗によって表面を溶剤
する方法が工業的にとられている。酸化層を生成させな
いためには加熱する前から真空中もしくは不活性ガスの
中に保持して、酸化防止に対して細心の注意を払う必要
があり、また酸化層を除去することは製造工程上複雑で
ありｉだコスト的にも有利でない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、チタン又はチタン合金の表面に、外観上酸化層が
生成していると、これを機械的あるいは化学的に削除し
ていたが、これらの方法によると、まず削除という工程
が一工程入ることによる手間あるいはコスト上の不利が
挙げられる。また、チタン、チタン合金のように比較的
高価な金属９合金は表面を削除することは工業的生産上
歩留的に有利ではなくできれば避けたい工程である。ま
た、機械的な研削では、表面の凹凸を生じ美観上あまり
好ましくないことが多く、また化学的溶剤でも酸化物層
の厚さのちがいによって溶剤の程度が異なり、ピッティ
ングなどのように凹凸がはげしくなることも多い。この
ように酸化Ｎを削除する従来の方法では工業的生産上、
コスト的また表面性状上においても間７題が多い。

本発明はチタン又はチタ、ン合金、の表面部に外観的に
酸化層が生成しておシ、金属光沢１呈していない塊、板
、管、棒、および線材を従来の技術のように表面部を機
械的に研削あるいは化学的に酸洗によって溶剤なとしな
くてもよい方法を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、あらかじめ表面部に酸化層が生成してい
ても、これを真空中もしくは不活性ガス中で加熱すると
、表面部にある酸化層中の酸素は、金属内部に拡散され
て移動し、均一化の傾向を示し、表面部は、金属光沢を
呈することを見い出した。

従来、金属の表面部に外観的に酸化層を生成した場合に
は、一般的には機械的もしくは化学的に削除するしかな
いと考えられていた。しかしながら、本発明者らは、チ
タン、チタン合金において表面に酸化層が生じていない
場合、これらの焼鈍が必要な場合などは真空中もしくは
不活性ガス中で加熱を行えばよいが、この前に酸化層が
生成している場合でも焼鈍時において、新たに酸素の供
給を行わないようにすればよいこと、すなわち、あらか
じめ表面部に酸化層があっても新たに酸素の供給を行わ
ないようにして加熱すれば表面部は金属光沢を生じるこ
とを見いだし、それは表面部にある酸化層の酸素を内部
に拡散移動させて均一化させることによることを見いだ
した。本発明はこの現象を実用的に応用しようとするも
のである。

なおこのような方法によって表面よシ内部に酸素を拡散
侵入せ１めて表面を金属光沢化させると同時に材料の耐
食性などを向上させることも可能である。

以下、本発明の方法を詳細に説明する。

本発明は、表面部に外観上酸化層を生じていやチタン、
チタン合金の塊、板、５、管、棒および線材を不活性ガ
スもしくは真空中で加熱するととＫよシ、表面酸化層の
酸素を内部に拡散移動せしめ、均一化させることにより
外観上光面酸化層をなくし表面を金属光沢化せしめる方
法である。この方法が工業的にもっとも有効に適用でき
るのは、熱間あるいは冷間加工（例えシ熱間圧延あるい
は冷間圧延）後、軟化焼鈍させたシする場合である。

この時焼鈍条件としては最初に生成している酸化層の厚
さにもよるが、真空中もしくは不活性ガス中での加熱温
度と保定時間によって表面の金属光沢の程度が異なシ、
加熱温度が高くかつ保定時間が、長いほどその効果は大
きい。例えば実験室的に純チタン板を大気中で７５０℃
で１０分間加熱して、外観的に表面に酸化層を生成させ
、これをさらにアルゴン雰囲気中で温度と時間を変えて
表面の外観を調べた結果、第１図のような結果が得られ
大鴫７００℃で１．秒から５００℃でｌ　Ｏ’秒より以
上の条件で、表面が金属光沢を示すことが明ら牟となっ
た（図中の記号は金属光沢の程度を示すもので、◎非常
に良好、○良好、Δやや良好、×はとんど変化なし）。

これは最初にできている表面の酸化層の程度によってそ
の後の金属光沢を出す処理条件は異なってくる。　　　
　　　。

〔実施例〕

（１）表面に濃い青紫色の酸化層を生成している純チタ
ン溶接管（ＪＩＳ　１種、φ１９ＸＯ，’７＋ｍ）をＡ
ｒ雰囲気中にて６００．７００，８００℃で１０分間加
熱保持し、冷却した。その結果を表１に示す。

これよシ明らかなように保定温度が高い程、表面光沢は
向上する傾向を示す。またこの場合の表面部でのＫＰＭ
Ａによる酸素分析を行った結果、加熱温度が高くなるに
つれ、表、面部の酸素は消失していた。

この様に表面部に酸化層があるものを不活性が　６　Ａ ス中で加熱することによシ表面部は金属光沢を得ること
ができる。

表　　１ （素拐表面二濃い青紫色） （２）純チタン玲延板（ＪＩＳ　１１種０．７８厚さ）
を焼鈍する場合、Ａｒ雰囲気加熱炉に入れる場合に大気
中の酸素が混入し加熱の初期に於いて表面に薄い酸化層
が生成した。これを引き続きＡｒｌ囲気加熱炉に入れ、
混入した大気分Ａｒで置換して、しかるのち６００．７
００．８００．９００℃で１分間保持し、空冷した。こ
の時も６００〜６５０℃では、加熱初期でみられた薄い
酸化層による色が残留していたが、７００℃以上に訃い
てはほぼ完全な金属光沢を示した。

なお、薄い酸化層が消失して金属光沢を示した材料およ
び薄い酸化層を酸洗除去したのち同一条件で熱処理した
材料について機械的性質を調査した結果、両者にほとん
ど差は認められなかった。

（３）ＴＩ　−６Ａｔ−４Ｖ合金の熱間加工材を大気中
にて５４０℃・１時間歪取シ焼鈍したものは表面部にう
すい茶色の酸化層を示した。これをＡｒｔ囲気中で７５
０℃・１０分間加熱保定し冷却すると、表面はほぼ金属
光沢を示し良好な表面が得られた。

この様に本発明はチタン合金においてもその効果がある
。

〔発明の効果〕

本発明はチタン、チタン合金の塊・板、管、棒および線
材の表面部に生成している酸化層を真空中あるいはＡｒ
などの不活性ガス中で加熱することによって表面を金属
光沢化することを目的とした発明である。この発明を工
業的に適用できる方法として、板などの焼鈍処理（管な
どの歪取シ焼鈍も含む）などにおいて、最初から表面酸
化層を生成している状態、あるいは生成していなくても
焼鈍を行う操作上、真空あるいはＡｒなとの雰囲気加熱
焼鈍炉に材料を挿入するとき、加熱初期において表面が
大気にふれてやや酸化された場合でもその後引き続いて
真空中あるいはＡｒなとの雰囲気中で焼鈍すれば表面が
金属光沢のあるものが得られ、表面の清浄化法としてそ
の工業的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱処理条件による金属光沢の程度を示す図であ
る。 時間　（ｓｅｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面酸化層を有するチタン又はチタン合金を真空中又は
   不活性ガス雰囲気中で加熱して該酸化層を消失させるこ
   とを特徴とするチタン又はチタン合金の表面処理方法。