JPS62267439A - チタンまたはチタン合金の外皮材用ニツケル基合金 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐食性にすぐれかつ接合強度に優れたチタンま
たはチタン合金外皮材用ニッケル基合金に関するもので
ある。

［従来の技術］ 例えば、めがねフレーム用金属材料としては古くはステ
ンレス鋼や銅合金が広く用いられていたが、軽量化とい
う観点から近年チタンおよびチタン合金が使用されるよ
うになった。しかし、チタンおよびチタン合金のみでは
成形加工やろう付加工に難があるので異種金属を外皮材
として用いた複合材が多く使用されている。この外皮材
としては各種貴金属、銅合金およびニッケルなどが用い
られている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記したこれらの異種金属を外皮材とする複
合材では耐食性および接合強度の問題が生じている。た
とえばめがねフレームの場合、りｔ表面に金メッキなど
が施されることが多いが、めっき不十分な部分やめっき
層が剥離した部分などの素材の耐食性が十分でないと、
発錆したり、また、芯材と外皮材との電位差によって境
界面が侵食を受けるという問題があった。

まためがねフレームの組立にはろう付加工が必須の工程
となっているが、外皮材の種類とろう付条件によっては
ろう付加熱によって芯材と外皮材の界面に金属間化合物
を形成し、その為に接合強度が低下するという問題もあ
った。上記はめがね用途の場合を中心に述べるものであ
ったが、チタン又はチタン合金が適用される分野のいず
れにおいても共通する問題点である。

そこで本発明においては耐食性および接合強度に優れた
チタンまたはチタン合金外皮材用ニッケル基合金の提供
を目的としている。

［問題点を解決する為の手段コ 上記問題点を解決することのできた本発明合金とはＣｏ
　：　０．１〜１０％（重量％の意味、以下同じ） Ｍ　　ｎ　　：　　Ｌｌ　　〜３％ を必須合金元素としＶ、Ｍｏ、Ｆｅから遭択される１種
以上を各々がｏ、ｉ〜２％、合計で３％以下となる様に
含み、残部がＮｉおよび不可避不純物からなることを第
１の構成要旨とし、さらに耐食性の一層の向上のために
Ｃｒを構成要件として付加したＮｉ基合金である。

［作用］ まず本発明に係るニッケル基合金に添加される各成分の
役割について概略を述べると、ＣＯの添加は耐食性の改
善、Ｍｎは接合強度の強化、Ｖ。

Ｍｏ、Ｆｅの添加は接合強度の強化（基材と外皮材との
界面に金属間化合物が形成されるのを防ぐ）にあり、さ
らにＣｒの添加により耐食性をより改善できる。

つぎにこれら各成分の限定理由について詳述する。

Ｃｏ：０．１〜１０％ ＣＯを添加する理由は耐食性の改善にある。

ニッケルは一般に耐食性に優れてはいるものの、汗、そ
の他の苛酷な条件に曝されると純Ｎｉではなお十分でな
く、耐食性をさらに改善する方が望ましい。ＣＯの添加
はこのような苛酷な環境における耐食性の改善に有効で
あるが０．１％未満ではその効果は顕著ではない。また
１０％を超えて添加してもその割には耐食性が向上しな
いばかりか熱間加工性が低下するという弊害も現われる
。

従ってＣＯの含有量は０．１〜１０％に規制した。

Ｍｎ二〇、１〜３％ Ｍｎを添加する理由の１つは溶製時における脱酸作用で
あるが、それ以上に重要なのはチタンとの複合材におい
て、その界面の接合強度を高めるのに有効なことである
。芯材のチタンと外皮材のＮｉ合金は金属原子がお互い
に拡散しあった状態で接合しているが、焼鈍工程やろう
付作業などで熱を加えると接合界面において金属間化合
物を形成し、接合強度が低下することがある。しかしＭ
ｎを添加しておけばこの金属間化合物の生成を抑制する
効果があるので接合強度の低下が防止される。しかし添
加量が０．１％未満ではその効果はほとんど認められず
、３％を超えて添加すると伸線加工性が劣るようになる
ため、その含有量を０．１〜３％に規制した。

Ｖ、Ｍｏ、Ｆｅ　： Ｖ、Ｍｏ、Ｆｅ等の元素を添加する目的はろう付の際の
加熱によって芯材のチタン又はチタン合金と外皮材との
界面に金属間化合物を形成するのを防ぐことにある。こ
れらの元素を少量含むＮｉ基合金は、含まない合金に比
べてチタンとの界面に金属間化合物を形成する温度がは
るかに高くなる。すなわち現実には金属間化合物を形成
しない範囲でろう付を行なう必要があるが、Ｖ、Ｍｏ。

Ｆｅ等の元素を含む合金を使用すると許容作業条件の幅
が拡がるという利点がある。しかも、それらの含有量が
０．１％未満では効果が十分でないことと、それぞれ２
％を超えて添加してもその割には効果が増加しないばか
りか合計で３％を超えて添加すると加工性が劣るように
なるため、それぞれ単独ではＱ、Ｌ〜２％〜２％３％以
下に規制した。

上記したこれらの成分を含むＮｉ基合金で本発明の目的
を十分達成できるが、さらに耐食性を向上させるために
Ｃｒを添加する。Ｃｒ添加限定理由について次に述べる
。

Ｃｒ　：　０．１〜３．５％ Ｃｒを添加する理由は耐食性をさらに改善することにあ
る。Ｃｏの添加のみでは耐食性がなお十分でないほど苛
酷な条件においてはＣｒの添加は極めて有効である。特
に複合線材の切断面の露出する部分においては芯材のチ
タンと外皮材との接合界面に沿って深く侵食を受ける場
合があるが、この種の腐食に対してはＣｒの添加は顕著
な抑制効果を有する。しかし添加量が０．１％未満では
その効果は十分ではなく、また３、５％を超えて添加す
ると熱間および冷間加工性が劣化するのでその添加量を
ｏ、ｉ〜３．５％に規制した。

［実施例］ 次に本発明で規制するＮｉ基合金に係るものを実施例、
規制外のものを比較例として本発明の効果を明らかにす
る。

第１表に示す組成の合金を真空溶解炉によって溶製し、
鋳塊を得たのち、その一部を熱間および冷間圧延によっ
て厚さ１１の板を製作した。また他の一部は熱間静水圧
押出プレスによって工業用純チタンを芯材とする複合線
を製作し、冷間抽伸によって直径ＩＩｏｆｆｌの複合線
材にしたのちそれぞれ次に述べる適性試験を行なった。

（１）ＣＡＳＳ試験：耐食性評価のため前述した１ｍＩ
ｏｔ板より１．０ｔｘ　４０’　ｘ　１００’　　（ｎ
＋ｍ）の板材を作製し供試材として１０日間のＣＡＳＳ
試験を行なった。結果を第１表に示す。

（２）界面侵食深さ＝ＩＩＩＩＩｎφの複合線材を６５
０ｔｘ３０分で焼鈍したのち芯材のチタンと外皮材の界
面の挙動を調査した。界面の侵食に対する抵抗性を評価
するため外表面に金めつきを施したのち線材端面につい
て７２時間のＣＡＳＳ試験を行なったのち縦断面の顕微
鏡観察によって侵食深さを測定した。結果を第１表に示
す。

（３）金属間化合物の生成：芯材と外皮材の界面の挙動
調査のため熱処理条件と金属間化合物の生成状況との関
係を求めた。すなわち、複合線材１ｍｍφを６５０℃×
３０分の熱処理後ろう付工程を想定して８００℃×６０
秒および９００℃×１０秒の熱ＩＡ埋を行なった。これ
ら短時間加熱には、塩浴炉を用いた。金属間化合物の生
成状況は断面のＥＰＭＡ分析によって調査した。結果を
第１表に示す。

［結果］ 第１表で明らかなようにＣｏの添加によりＮｉ基合金の
耐食性が、またＭｎの添加により界面侵食深さがそれぞ
れ改善され、更にＶ、Ｍｏ、Ｆｅの添加により金属間化
合物の生成が減少している。またＣｒの添加により耐食
性および界面侵食性が一層改善されている。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば耐食性および接合強度にす
ぐれたチタンまたはチタン合金外皮材用ニッケル基合金
を得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｏ：０．１〜１０％（重量％の意味、以下同じ
   ） Ｍｎ：０．１〜３％ を必須合金元素としＶ、Ｍｏ、Ｆｅから選択される１種
   以上を各々が０．１〜２％、合計で３％以下となる様に
   含み、残部がＮｉおよび不可避不純物からなることを特
   徴とするチタンまたはチタン合金の外皮材用ニッケル基
   合金。
2. （２）Ｃｏ：０．１〜１０％ Ｍｎ：０．１〜３％ Ｃｒ：０．１　３．５％ を必須合金元素とし、Ｖ、Ｍｏ、Ｆｅから選択される１
   種以上を各々が０．１〜２％、合計で３％以下となる様
   に含み、残部がＮｉおよび不可避不純物からなることを
   特徴とするチタンまたはチタン合金の外皮材用ニッケル
   基合金。