JPS6173885A - チタニウム又はチタニウム合金への表面処理方法 - 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〕 この発明はチタニウム、又はチタニウム合金への表面処
理方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、チタニウム、又はチタニウム合金はアルミニ
ウム、又はアルミニウム合金と同じく化学的には非常に
活性であり９種々の化学物質と反応しやすいがステンレ
ス鋼と同じように非常に不働態化しやすく９通常表面に
きわめて薄く保護性の強い酸化膜が形成され９種々の酸
化性の強い酸。

アルカリ、その他の化学薬品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いる。又。

チタニウム、又はチタニウム合金は高い比強度（強度と
密度との比）を有し、かつ適当なじん性。

耐熱性、熱安定性、加工性を有している。従って。

化学プラント材料、航空宇宙機用材料として主要な地位
を占めるに至っている。

しかしながら、チタニウム、又はチタニウム合金は耐摩
耗、耐焼付性、耐エロージヨン性及び熱放射性等が劣る
ために、その用途が制約されている。

即ち、チタニウム、又はチタニウム合金は、しｌえは、
主にその耐熱性と高い比強度（強度と密度との比）とを
利用して宇宙機器の太陽電池フレーム等−次構造部材に
用いられる場合には摩耗、太陽光直射による輻射熱等か
いちじるしく生起するために実用に供することができな
いという欠点を有していた。

かかる欠点を改善するために、チタニウム、又はチタニ
ウム合金から成る基材表面を高い摩耗性を有し、かつ太
陽熱選択吸収のための皮膜を被覆する方法が知られてい
る。

かかる方法としては０例えばω電解めっきによって各種
黒色めっきする方法、（イ）スパッタリング。

イオンブレーティング等の乾式めっきによる方法。

（支）化成皮膜処理方法、に）塗装による方法、６＃Ｉ
陽極酸化皮膜処理方法等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のチタニウム又はチタニウム合金への
表面処理方法では次に述べるような問題点が挙げられる
。

即ち、上記■の方法によれば、蒸気脱脂、プラスト、エ
ツチング、活性化等の加工工程を経て黒色クロムめっき
、又は黒色ニッケルめっきを行うものであるが、チタニ
ウム又はチタニウム合金は上記の加工工程生空気又は水
と接触すると、薄い酸化皮膜が生成され不働態状態とな
りめっき皮膜の密着性が不充分となる。この密着性は一
般に熱処理によって改善努力しているが、この熱処理温
度は４５０℃以上という比較的高温が必要であり。

高価な装置が必要である。

上記（へ）の方法では、アルミニウム、ニッケル。

クロム等の皮膜をスパッタリング、イオンブレーティン
グ等の装Ｗを用いて形成させ、その後黒色化成皮膜処理
を行って所要の皮膜を得るものであるが、装置が高価で
あり、しかも皮膜の密着性も安定したものが得られない
。

上記０の方法はアルミニウム、又はアルミニウム合金、
鉄鋼、ステンレス鋼等の基材表面の処理方法等について
は非常によく研究されているが。

チタニウム、又はチタニウム合金については報告が少な
（９本発明者の検討結果でも特性上よいものが得られな
かった。

上記に）の方法は、チタニウム、又はチタニウム合金か
ら取る基材表面に直接黒色又白色の塗料を吹き付けるの
であるが、生成した塗膜は鋼柱がいちじるしく生起する
部所には実用に供することができない。

上記に）の方法はチタニウム、又はチタニウム合金を陽
極にし、硫酸を含む水溶液中で電解するのであるが、生
成した皮膜は青色を成し、所要の色を得ることができな
いため実用に供することができない。

という問題点があった。

この発明は上記した問題点を解決するためＫなされたも
のであり、その目的は比較的簡便な方法により、基材表
面の任意の部分に優れた耐摩耗性を有し、かつ優れた太
陽光吸収性を有する処理層を付与する方法を提供するに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るチタニウム、又はチタニウム合金への表
面処理方法は、鋭意検討を重ねた結果。

チタニウム、又はチタニウム合金から成る基材表面上に
二硫化モリブデンの層を被覆することにより、上記目的
が達成できることをみいだし９本発明を完成するに到っ
た。

即ち１本発明のチタニウム、又はチタニウム合金への表
面処理方法は、チタニウム、又はチタニウム合金から成
る基材表面を機械的方法により所要の表面組さに仕上げ
、ついでリン酸三ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化
水素からなる混合水溶液中で化学処理した後、二硫化モ
リブデン（ＭｏＳ２）系皮膜を被覆することを特徴とす
るものである。

以下において９本発明を更に詳しく説明する。

本発明の表面処理方法は、先ずチタニウム、又はチタニ
ウム合金からなる基材表面を機械的方法により所要の表
面粗さに仕上げる。かかる機械的方法としては１例えば
、ドライホーニング装置を利用してもよいし、又、液体
ホーニングを用いてもよい。

かかる処理は９例えば３００から４００メツシユのガラ
スピーズを２（情から５檀７１の空気圧で基材表面の任
意の部分に吹き付けるのである。

基材表面に吹き付ける場合は所要とする部分に均等に吹
き付けることが好ましい。

本発明の表面処理方法は、ついで、チタニウム又はチタ
ニウム合金からなる基材表面に残った。

上記機械的方法で使用したガラスピーズを除去するため
にリン酸三ナトリウム、フッ化カリウム。

フッ化水素からなる混合水溶液中で化学処理をする。か
かる化学処理は１例えば温度７０℃から９０℃で５分か
ら１５分程度行なうものである。

処理温度、処理時間は基材表面の状態により適宜選択す
ることが好ましい。

本発明の表面処理は、ついでチタニウム又はチタニウム
合金からなる基材表面の耐摩耗及び太陽光選択吸収膜を
付与するために二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）系被覆処
理を行うのである。

かかる二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）系被覆処理には１
例えば特殊な樹脂に超微粒子である二硫化モリブデンを
分散させたものを用い、チタニウム。

又はチタニウム合金からなる基材表面に特殊なスプレー
ガンで空気圧１〜２　ｋｇ／ｄ　にして吹き付けるので
ある。吹き付けた後の乾燥は９例えば温度２００″Ｃで
１時間程度行なうものである。

〔作用〕

この発明においては、＠械的方法によりチタニウム、又
はチタニウム合金からなる基材の表面を所要の表面粗さ
に仕上げるため二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）系皮膜の
チタニウム、又はチタニウム合金からなる基材表面への
密着性はいちじるしく向上する。

またこの発明において、リン酸三ナトリウム。

フッ化カリウム、フッ化水素からなる混合水溶液中で化
学処理することによって０機械的方法によりチタニウム
、又はチタニウム合金からなる基材表面を所要表面粗さ
に仕上げる際０表面に付着した異物を除去する。

ついでこの発明において、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２
）系皮膜を被膜することによって、チタニウム、又はチ
タニウム合金からなる基材表面に耐摩耗性を有する処理
層を付与すると共に優れた太陽光吸収性を有する処理層
を付与することができる。

〔実施例〕

以下において、実施例を掲げ、この発明を更に詳しく説
明する。

実施例 直径２Ｑ　ｖｓ　、厚さ１０四を有する純チタニウムか
らなる基材を次に示す工程に従って処理した。

（１）トリクレン脱脂 温度８０〜９０℃　時間９０秒間浸漬した。

（２）　　ドライホーニング ＃３００のガラスピーズを空気圧３ｋｇ／ｄ　で吹き付
けた。

（３１化学処理 リン酸三ナトリウム５０９７Ａ、　　フッ化カリウム２
０１１／ｌ　、　　フッ化水素１０９／ｌの混合水溶液
に温度７５℃９時間１０分間浸漬した。

（４）水洗　流水中１〜２分間 （５）湯洗　温度８０〜１００℃２時間６０秒間浸漬し
た。

（６）　　乾燥　温度５０℃９時間３０分間行なった。

（７）二硫化モリブデン（ｈ＋ｏｓ２）系被膜処理空気
圧１．５　ｋｇ／ｄにてスプレーガンで塗布した。

（８１自然乾燥　室温で３０分間行なった。

（９１焼付　温度２００℃１時間６０分間行なった。

以上の処理をして得られた処理基材及び無処理機材につ
いて各々、太陽光特性（太陽光吸収率と赤外放射率との
比）及びンーラシミュレータによる温度上昇（表面温度
）測定した。試験結果を表に示す。

表 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように１本発明の表面処理方法
によれは、チタニウム又はチタニウム合金からなる基材
表面に優れた耐摩耗性を有し、かつ太陽光選択吸収膜の
優れた表面処理層を比較的簡単な設備により付与でき、
制約されていた用途が今後ますます広がり　航空宇宙機
器用材料として重要な地位を占めるものと確信する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所要形状のチタニウム及びチタニウム合金から成る基材
   表面を機械的方法により所要の表面粗さに仕上げ、つい
   でリン酸三ナトリウムと、フッ化カリウムと、フッ化水
   素とを含む混合水溶液中で化学処理した後、二硫化モリ
   ブデン（ＭｏＳ＿２）系皮膜を施すことを特徴とするチ
   タニウム、又はチタニウム合金への表面処理方法。