JPWO2018128160A1 - 合金部材およびその表面硬化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記内部拡散層は、固溶した酸素の濃度が外側から内部へ徐々に低くなる。
前記内部拡散層は、固溶した酸素と窒素の濃度が外側から内部へ徐々に低くなる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るチタンまたはチタン合金部材の構造の模式図である。
図1に示す純チタンまたはチタン合金部材10は、純チタンまたはチタン合金から構成される基材1を備え、基材1の表面に、酸素がその表面へ拡散して形成された硬化層2を有し、硬化層2は、表面透明酸化層3と拡散層4を含む。
試料:DCL処理後の本実施形態の純チタンまたはチタン合金部材10のテストプレート
硬度測定方法:ナノインデンター
測定荷重:0.5gf
硬度測定箇所:樹脂包埋・断面を表面より5μm間隔で20箇所測定
試料中央部でのナノインデンターとビッカース硬度の相関を取り、ビッカース硬度値に換算する。
本実施形態は、純チタンまたはチタン合金の表面硬化方法に関わる。
すなわち、酸素ガスを導入して一定の時間が経過した後に、酸素ガスの供給を停止し、一定時間経過後に、再び酸素ガスを導入する。このように断続的に酸素の供給を行う。断続的に酸素供給の際に、不活性ガスと水素ガスを継続して導入する。
基材表面の酸化による変色を防止するために、降温の際に不活性ガスを継続して導入する。
図7は、本発明の第3実施形態に係るチタンまたはチタン合金部材の構造の模式図である。
拡散層7は、酸素と窒素が基材1に拡散し、固溶されてなる。
酸素と窒素は、チタンのα相安定元素であり、チタン基材において高い固溶度を有する。酸素と窒素はチタンにおいて固溶されることによって、チタンの硬度を著しく向上させる。
ほかに、図1に示す純チタンまたはチタン合金部材と共通する点について、説明を省略する。
ほかに、図1、図4に示す純チタンまたはチタン合金部材と共通する点について、説明を省略する。
本実施形態は、純チタンまたはチタン合金の表面硬化方法に関する。
本実施形態に係る純チタンまたはチタン合金の表面硬化方法は、効果処理ガスに窒素が含まれる点を除き、図5に示す第2実施形態の硬化方法と同じである。以下、共通する説明を省略する。
すなわち、酸素ガスと窒素ガスを導入して一定の時間が経過した後に、酸素ガスと窒素ガスの供給を停止し、さらに一定時間経過後に、再び酸素ガスと窒素ガスを導入する。このように繰り返して酸素ガスと窒素ガスの供給を行う。繰り返して酸素ガスと窒素ガス供給の際に、不活性ガスと水素ガスを継続して導入する。
また、酸素ガスと窒素ガスを、不活性ガス、水素ガスの混合ガスに遅れて導入するのではなく、不活性ガス、水素ガスの混合ガスと同時に導入してもよい。
Claims (18)
- チタンまたはチタン合金の基材と、
前記基材の表面に、酸素が前記表面へ拡散して形成された硬化層と、
を備える、ことを特徴とする合金部材。 - チタンまたはチタン合金の基材と、
前記基材の表面に、窒素と酸素が前記表面へ拡散して形成された硬化層と、
を備える、ことを特徴とする合金部材。 - 前記硬化層は、表面透明酸化層と、前記表面透明酸化層よりも内側に位置する拡散層と、を含む、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の合金部材。 - 前記拡散層は、前記表面透明酸化層より厚い、
ことを特徴とする請求項3に記載の合金部材。 - 前記硬化層は、前記基材の表面から内部に向かって順次、表面透明酸化層、外部拡散層、および内部拡散層を含み、
前記外部拡散層は、前記基材において、前記表面透明酸化層の内側に、硬度が300Hv以上の領域から構成され、
前記内部拡散層は、前記基材において、硬度が300Hv以下の領域から構成される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の合金部材。 - 前記表面透明酸化層は、前記外部拡散層、前記内部拡散層より薄い、
ことを特徴とする請求項5に記載の合金部材。 - 前記外部拡散層は、固溶した酸素の濃度が前記内部拡散層より高く、
前記内部拡散層は、固溶した酸素の濃度が外側から内部へ徐々に低くなる、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の合金部材。 - 前記外部拡散層は、固溶した酸素と窒素の濃度が前記内部拡散層より高く、
前記内部拡散層は、固溶した酸素と窒素の濃度が外側から内部へ徐々に低くなる、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の合金部材。 - 前記チタンまたはチタン合金部材は、腕時計、時計の外装部品として使用される、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の合金部材。 - 前記外装部品は、ベゼル、センター、裏ぶた、バンドを含む、
ことを特徴とする請求項9に記載の合金部材。 - チタンまたはチタン合金部材の表面硬化方法であって、
前記部材のチタンまたはチタン合金基材を、不活性ガスの雰囲気の下で所定の温度まで加熱する加熱工程と、
前記所定の温度で、不活性ガスを含む混合ガスと、硬化処理ガスとしての酸素ガスと、を導入し、前記基材の表面に対して硬化処理を行う硬化工程と、
不活性ガスの雰囲気下で前記基材を室温まで冷却する冷却工程と、
を含むことを特徴とする表面硬化方法。 - 前記硬化工程において、前記硬化処理ガスは、窒素ガスをさらに含む、
ことを特徴とする請求項11に記載の表面硬化方法。 - 前記硬化工程において、前記混合ガスを導入してから所定の時間経過後に、前記硬化処理ガスを導入し、前記硬化処理を行う、
ことを特徴とする請求項11又は12に記載の表面硬化方法。 - 前記硬化工程において、前記混合ガスを導入すると同時に前記硬化処理ガスを導入し、前記硬化処理を行う、
ことを特徴とする請求項11又は12に記載の表面硬化方法。 - 前記硬化工程において、前記硬化処理ガスの導入と停止とを繰り返して行う、
ことを特徴とする請求項11から14のいずれかに記載の表面硬化方法。 - 前記硬化工程において、前記混合ガスは不活性ガスと水素ガスとを含む、
ことを特徴とする請求項11に記載の表面硬化方法。 - 前記硬化工程の後に、不活性ガスを導入して水素を除去する水素除去工程をさらに含む、
ことを特徴とする請求項16に記載の表面硬化方法。 - 前記水素除去工程は、前記硬化工程より高い温度で行われる、
ことを特徴とする請求項17に記載の表面硬化方法。
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