JPS63183145A - 高硬度チタン−アルミニウム−バナジウム系合金およびその製造方法 - 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】 （産業上の利用分骨） 本発明は装身具用チタンーアルミニウムーベナジウム系
合金およびその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 一般に純チタンあるいはチタン−アルミニウム−バナジ
ウム合金は軽く１強く、耐食性があるという特性を有し
、溶解・鍛造法による合金は航空機用材料や化学プラン
ト用材料として使用されている。一方、チタンは特有の
好ましい色あいを有し、それがほとんど変化しないこと
から装身具や装飾品などで一部使用されており、さらに
その用途は拡大しつ＼ある。しかし、従来のチタン合金
は硬度が低く、その表面に傷がつき易いという欠点があ
る。この欠点を補うため従来から種々の表面硬化処理法
が検討されてきたが、それらの方法は一般にチタン特有
の色あいを損ねる欠点がある。

他方、チタン合金の色あいを損ねずにチタン合金の硬度
を高くする添加元素として酸素が効果的であることが判
っている。

しかし、一般の溶解法によるチタン合金では、インゴッ
ト中の酸素量をＯ，Ｓ−Ｓ重量％にすると、その次の工
程の鍛造が困難あるいは不可能となり部品への加工は事
実上不可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） チタン合金の色あいを損ねずにチタン合金の硬度を高く
すること、および一般の溶解法による合金では、インゴ
ット中の酸素量を０５〜ｊ重量％にするとその次の工程
の鍛造が困難あるいは不可能となり、部品への加工が事
実上不可能になるのを解消するのが、本発明の解決しよ
うとする問題点である。

（問題点を解決するための手段） 粉末冶金法では合金素材の組成および寸法形状を任意に
できるため、部品への加工は容易である。

この点に注目して上述の問題点解決の手段として本発明
を提供するものであるので以下詳細に説明する。

／〜５重奮％アルミニウムと２〜１０重量％アルミニウ
ムーバナジウム合金（アルミニウムとバナジウムが重量
比で／対／の合金）と０２〜２重量％鉄族元素（鉄、ニ
ッケル、コバルト）の／種又ハ２種以上とＯ，Ｓ−を重
量％二酸化チタンまたは酸化アルミニウムと残部チタン
のそれぞれの１００メツシユ以下の微粉末を汎用のレデ
ィゲミキサーで均一に混合する。二酸化チタンまたは酸
化アルミニウムの添加はチタン合金中に均一に酸素を固
溶させ合金の硬度を増加させるものである。その添加、
量は０３重量％以下では硬度増加の効果は少なく、５重
量％以上では合金の組織が異常に粗大化して装飾品とし
て好ましくなくなる。鉄族元素の添加は二酸化チタンま
たは゛酸化アルミニウム添加による組織の粗大化を防ぐ
ものである。その添加量は０．２重量％以下では組織粗
大化防止の効果はなく、２重量％以上では合金の耐食性
を損ね、装飾品としては好ましくなくなる。混合に際し
て特に二酸化チタンや酸化アルミナの微粉末は凝集しや
すいので予め充分にほぐしておく必要がある。混合は高
純度アルゴンガス中で行い粉末の酸化あるいは吸湿を防
ぐ。次に混合粉末をゴム製の型に充填し、静水圧プレス
により圧縮成形する。成形圧力は２〜ｊｔ／ｃ−で行う
。、２ｔ／ｃ＋Ｊ以下では成形体の密度が低く、その取
り扱いが困難であり、また焼結後の合金は充分な密度に
達しない。ｊｔ／ｃ−以上では成形体の密度は飽和し、
焼結体の密度も飽和する。

次に成形体を真空焼結炉にて焼結する焼結温度は１００
０〜１ｓｏｏ　’ｃで保持時間は３〜ｊ時間とする。

１０ＯＯ０Ｃ以下では充分な焼結体密度が得られず、／
！；０ＯＯＣ以上では焼結体密度が飽和する。また３時
間以下では焼結体各部での組成の不均一性が残り好まし
くなく、５時間以上では焼結体の均一性は飽和する。焼
結における昇温および降温の速度は焼結体の特性に影響
を及ぼす。昇温速度は５０〜７５０００７時間とする。

　／！；Ｏ０Ｃ／時間以上では焼結が不均一に起こり、
健全な合金が得られない。５０６０７時間以下では焼結
体の均一性は飽和する。降温速度は１００−　ｔａ００
°Ｃ／時間とする。１０００Ｃ／時間以下では焼結体の
組織が粗大化し、装飾品としては好ましくなくなる。≠
０Ｏ０Ｃ／時間以上では焼結体各部で組織の不均一が起
こる。焼結体の真空度は１０　Ｔｏｒｒ以下とする。１
０　Ｔｏｒｒより大きいと充分な密度の健全な焼結体は
得られない。

（作用） 以上の焼結体は内部に微小な穴が多数均一に分布してい
るが、必要に応じそれをさらに熱間静圧焼結することに
より高密度化させることができる。

温度は９００〜／≠０Ｏ０Ｃ２圧力は／、０〜／、！；
　ｔ　／　ｃｒｄとする。

９０００Ｃ以下では高密度化の効果は少なく、７１１０
０８０以上では組織が粗大化し好ましくない。

また１、Ｏｔ／ｃ−以下では高密度化の効果は少なく、
ｉ、ｓｔ／ｃ：４以上では焼結体密度は飽和する。この
熱間静圧焼結により焼結体の密度比はほとんど７００％
となる一方組織および硬度の変化はほとんどない。

（実施例） 原料粉 ■チタン粉：ナトリウム還元法による 粒　度　　１００メツシユ以下 ■アルミニウム粉：アトマイズ法による粒　度　　３２
！；メツシュ以下 ■アルミニウムーバナジウム合金粉：母合金粉。

砕法による 粒　度　　コ００メツシュ以下 ■鉄粉：カーボン法による　　約３μ ■二酸化チタン粉：ｌＩ科用　　約７０μ＠［２化アル
ミニウム粉：研磨砥粒用　　約ｊμ秤量： 原料粉■、■、■、■および■またはＣを重量％でそれ
ぞしｒｔｓ　、ユｉｓ　１０．　／、Ｏｔｉ５よび２０
秤量した〇 混合： 汎用ルデイゲミキサーでｌｊ分間混合し完粉とした◎ 成形： 内径３０１１１１Ｉ、長さ１００　ｍのポリウレタンゴ
ム製の型に完粉を充填し、ビニールテープで密封し、静
水圧成形機で圧力３．ＯＬ／ｃｄで圧縮成形した。

焼結： 成形体を黒鉛ケースに入れ、真空焼結炉にて焼結した。

焼結条件は昇温速度１０００Ｃ／時間最高温度／ＪＯＯ
’Ｏで５時間保持後、２００００７時間で室温まで炉冷
した。真空度は加熱開始直′″＃ 前ＩＯＴｏｒｒ、加熱中１０　’ｌ’ｏｒｒであった。

熱間静圧焼結： 焼結体を熱間静圧焼結炉にて／／！；０００　／、／　
ｔ／ｃｄで７．５時間保持、實囲気は純度９９９９％の
アルゴンであった。

評価： 合金断面の硬畷を微小ビッカース硬度計にて測定した。

結果を表１に示す。なお比較として本発明によらないも
のを示した。

表　ｌ　チタン合金の硬度 比較材ｌの製法 チタン粉、アルミニウム粉、アルミニウムーバナジウム
粉のそれぞれ（本発明品に使用した原料と同一）を重量
％で９０．コ、！混合し、次工程以降は本発明品と同一
条件である。

比較材コの製法 溶解鍛造法による市販のチタン−を重量％アルミニウム
ーｐｉ＊ｍ％バナジウム合金である。

（発明の効果） 本発明材は、従来の溶解鍛造法によるものと比べて硬度
が向上し、装身具としての色あいも損ねないことが大き
な効果である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉末冶金法によるチタン合金で３〜１０重量％アル
   ミニウムと１〜６重量％バナジウムと０．２〜２重量％
   鉄族元素（鉄、ニッケル、コバルト）の１種または２種
   以上と０．５〜５重量％酸素とから成ることを特徴とす
   る高硬度チタン−アルミニウム−バナジウム系合金。 ２、１〜５重量％アルミニウムと２〜１０重量％アルミ
   ニウム合金（アルミニウムとバナジウムが重量比で１対
   １の合金）と０．２〜２重量％鉄族元素（鉄、ニッケル
   、コバルト）の１種または２種以上と、０．５〜５重量
   ％二酸化チタンまたは酸化アルミニウム、残部チタンの
   それぞれ１００メッシュ以下の微粉末を均一に混合して
   完粉とし、その完粉を圧縮して成形体とし、その成形体
   を真空雰囲気中で１０００〜１５００℃の温度にて焼結
   することを特徴とする粉末冶金法によるチタン合金で３
   〜１０重量％アルミニウムと１〜６重量％バナジウムと
   ０．２〜２重量％鉄族元素（鉄、ニッケル、コバルト）
   の１種または２種以上と０．５〜５重量％酸素とからな
   る高硬度チタン−アルミニウム−バナジウム系合金の製
   造方法。 ３、熱間静水圧成形することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の高硬度チタン−アルミニウム−バナジウ
   ム系合金の製造方法。