JPS63114953A

JPS63114953A - チタン系合金粉末溶射材料

Info

Publication number: JPS63114953A
Application number: JP26244386A
Authority: JP
Inventors: Shigeya Sakaguchi; 茂也坂口; Akira Matsuo; 明松尾
Original assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Current assignee: Nippon Tungsten Co Ltd
Priority date: 1986-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1988-05-19

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、耐食性、耐摩耗性等に優れた表面層を形成す
るチタン系合金粉末溶射材料に関する。

〔従来の技術〕

チタンは、耐食性、耐摩耗性に優れた材料として、種々
の分野で使用されている。しかし、このチタン材料は高
価なものであるため、部品全体をチタンで作ることに代
え、厳しい使用環境に曝される表面層だけにチタンを使
用することが望まれこのような表面層を形成する手段と
しては、肉盛り、メッキ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、溶射等があ
る。

しかし、作業性を考慮するとき、これらの内で溶射が優
れた方法といえる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、チタンは元来高い反応性をもつ金属である。こ
のような材料を溶射するとき、溶射ガンから対象とする
金属表面にチタンが飛翔する過程で、酸化、窒化等の反
応が起きる。そのため、目的とする溶射層を形成するこ
とが困難である。

また、チタンは通常の金属材料と比較するときには、耐
食性に優れたものである。しかし、これを塩酸、硫酸等
の溶液に接する環境で使用するとき、チタン表面にある
酸化膜が溶解し、腐食が進行することもある。この点に
おいて、耐食性を改善する必要がある。

この点、本発明者等は、このチタンがもつ優れた特性を
活かしつつ、且つ耐食性を一層向上させた材料として、
モリブデン、タンクル、ニオブ。

バナジウム等を加えたチタン系合金を開発し、これを特
願昭６１−１２９９２０号として出願した。

本発明は、このようなチタン系合金のもつ特徴に着目し
、粉末状のチタン系合金を溶射材料として使用すること
によって、作業性を改善したチタン系合金粉末溶射材料
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の粉末溶射材料は、その目的を達成するため、チ
タンに対して固溶体を形成するモリブデン４０重量％以
下、タンタル３０重量％以下、ニオブ４５重量％以下、
バナジウム４０重量％以下から選ばれた１種又は２種以
上のβ相形成元素と、残部がチタン５５重量％以上から
なることを特徴とする。

なお、モリブデン、タンタル、ニオブ、バナジウム等の
第２成分を革独で添加する場合におけるそれぞれの含有
量は、モリブデン１５〜４０重量％。

タンタル１０〜３０重量％、ニオブ２５〜４５重量％、
バナジウム５〜４０重量％とすることが好ましい、また
、チタンの含有量は、安定したβ相を得るために５５重
量％以上とすることが必要である。

なお、この粉末溶射材料は、その合金系に本質的な影響
を与えない程度の量、具体的には６重量％以下でパラジ
ウム、アルミニウム、鉄、クロム。

マンガン、コバルトニッケル等の元素を合金改善成分と
して又は微量の不純物元素を含んでいても良い。

以下、本発明を、その作用と共に具体的に説明する。

チタン−モリブデン合金は、その状態図を第１図に示す
ように、モリブデン１２重量％以上の範囲で、室温で安
定なβ相固溶体が生成さる。すなわち、この範囲ではチ
タン−モリブデン二元合金が単相となり、合金内部に局
部的に電位差が生じることがない、そのために、８亥チ
タン一モリフ゛デン二元合金は、雰囲気に対して−様な
性質を呈し、局部腐食等の欠陥の発生が抑制される。そ
して、このβ単相の合金は、α型のチタン合金に比較し
て強度及び加工性に優れている。

また、モリブデン添加により、機械的強度、耐食性等が
向上する。特に、希塩酸、希硫酸等に対する耐食性は、
モリブデン添加により大幅に向上する。このような性質
の改善は、第２図に示すように、Ｍｏ１５重量％以上の
範囲で顕著である。これは、合金表面に生成している酸
化被膜が、モリブデンの添加により緻密で強固なものと
なり、容易には溶出しなくなることに起因するものと推
察される。

しかし、Ｍｏ含有量があまり多くなりすぎると、チタン
に対するモリブデンを合金化することが困難になる。こ
の点から、Ｍｏ含有量の上限を４０重量％とした。

また、このチタン−モリブデン二元合金に対して、６重
量％以下でパラジウム、アルミニウム。

鉄、クロム、マンガン、コバルト、ニア’フル等の元素
を合金改善成分として添加するとき、合金の強度、耐摩
耗性、硬度等の改善が図られる。

チタンに対するモリブデン添加によるこのような効果は
、タンタル、ニオブ、バナジウムによっても同様に得ら
れる。その添加効果が顕著となる量を、それぞれの元素
の添加量の下限とした。また、これら元素の添加量の上
限についても、モリブデンの場合と同様に製造上の容易
性を考慮して定めた。

このようなチタン系合金を溶射材として使用するとき、
モリブデン、タンタル、ニオブ、バナジウム等の第２成
分が優れた耐高温酸化性を発揮して、溶射時におけるチ
タンの酸化、窒化を防止する。したがって、溶射により
形成された層は、酸化物、窒化物等を多量に含有するこ
となく、たとえばチタン−モリブデン系の合金となる。

このため、上記の優れた性質が溶射層においても保証さ
れる。この点は、本発明者等が先に出願した特願昭６１
−１２９９２０号の明細書においても述べたところであ
るが、本発明にあっては、この系の合金を粉末として使
用することにより、溶射作業を容易にしたものである。

この粉末状溶射材料は、たとえば目的組成の合金を水素
化して粉砕し、次いでこれを脱水素することにより得ら
れる。或いは、プラズマ回転電極法等により溶融状態に
あるチタン系合金を不活性雰囲気中でアトマイズするこ
とによって、粉末状にすることができる。

このようにして得られる溶射材料の粒度は、５０〜４０
０メンシユに調整することが望ましい、４００メツシユ
以下の粒度では、比表面積が大きくなり、保管、運搬時
等において酸化されやすくなる。他方、５０メツシユを
超える大きな粒度の場合には、溶射作業時における粉末
材料の送給が円滑に行われなくなる。

以上は、チタン−モリブデン系合金について説明したも
のであるが、タンタル、ニオブ、バナジウム等を含む合
金に関しても同様である。これらについては、以下に説
明する実施例で具体的に説明する。

〔実施例〕

次いで、各合金系ごとの実施例を説明する。

実施例Ｉ：チタンーモリブデン系溶射材料粒度３５０メ
ツシュ以下のチタン粉末に対して、粒度４μｍのモリブ
デン粉末３０重量％を混合し、加圧力１０００ｋｉｒ／
ａＪで成形して径２２ｆｌ、長さ６００　ｍの成形体を
得た。この成形体を真空中で焼結した後、水素雰囲気中
で１０時間×５００℃加熱することにより水素化し、１
４５メツシユ以下に粉砕した。

次いで、この粉砕した材料を脱水素して、粉末状の溶射
材料を得た。

第１表は、この粉末状溶射材料から得られた溶射層の分
析結果を示す。なお、溶射は、アルゴン雰囲気の下で行
った。同表には、チタン粉末から得られた溶射層を、比
較例として掲げている。

第　　　１　　　表（重量％）この表から明らかなように、本実施例の溶射材料から得
られた溶射層には、窒化物や酸化物が少なく、チタン及
びモリブデンが合金状態で存在している。このため、第
２表に示すように、チタン−モリブデン合金本来の優れ
た特性をもっ溶射層となる。

なお、第２表における耐摩耗性は、幅３龍で先端の丸み
が０．５宵■のＷＣ−Ｃｏ合金製のピンを２．０ｋｇｆ
の荷重で試片に押し当て、周速２０００ｒ、ｐ、ｍ、　
（線速度：約３．６ｍ／秒）で試片を回転させたときの
摩耗速度（■／時）で表している。また、耐食性は、５
０℃に維持した腐食液に試片を浸漬したときの腐食速度
（ｇ／イ／時）で表している。

また、このようにして得られた溶射層を封孔処理すると
き、同一条件下での腐食速度は実質的に皆無となった。

この封孔処理としては、エポキシ系樹脂を３回塗布する
方法を採用した。

実施例２〜４：他の二元系チタン合金溶射材料チタン−
モリブデン系溶射材料と同様に、粒度１４５　％ンシュ
以下のチタン−タンタル系粉末状溶射材料（Ｔａ　２０
重量％ン、チタンーニオブ系粉末状溶射材料（Ｎｂ３０
重量％）、チタン−バナジウム系粉末状溶射材料（７２
０重量％）を製造し、これを実施例１と同じ条件下で溶
射材料として使用した。

得られた溶射層の性質を第３表に示す。なお、耐摩耗性
及び耐食性は、実施例１と同様にして測定した。

実施例５〜８：複合添加の例実施例１〜４では、モリブデン、タンクル、ニオブ、バ
ナジウムをそれぞれ単独で添加した場合の例を示してい
る。しかし、これら第２成分を複合添加した場合におい
ても、同様な効果が得られる。ただし、この場合、合金
の組織をβ相に維持するため、チタンの下限を５５重量
％とじた。この下限値は、チタン含有量が５５重量％を
下回るときに、第２成分の合計添加量が多くなり、安定
したチタン系のβ相を得ることが困難となることを理由
とする。

第４表は、これらモリブデン、タンタル、ニオブ、バナ
ジウムの２種以上を添加したチタン合金からなる粉末溶
射材料の性質を示すものである。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、モリブデン
、タンタル、ニオブ、バナジウム等をチタンに合金化さ
せてβ単相の材料としたものを水素化、粉砕、脱水素す
ることにより得られた粉末を溶射材料として使用してい
る。このために、溶射時にチタンの窒化、酸化等が抑制
されて、必要とする合金状態の溶射層を効率良く作るこ
とができる。また、この溶射層は、第２成分であるモリ
ブデン、タンタル、ニオブ、バナジウム等を含有してい
るために、耐食性に優れたものとなる。更に、本発明の
溶射材料は、粉末状で使用されるため、その取扱いが容
易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はチタン−モリブデン二元系の状態図であり、第
２図はモリブデンの添加効果を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

１、チタンに対して固溶体を形成するモリブデン４０重
量％以下、タンタル３０重量％以下、ニオブ４５重量％
以下、バナジウム４０重量％以下から選ばれた１種又は
２種以上のβ相形成元素と、残部がチタン５５重量％以
上からなることを特徴とするチタン系合金粉末溶射材料
。