KR0184416B1 - Acid tolerant surface treatment of titanium alloy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 티타늄합금의 내산화표면처리방법에 관한 것으로, 티타늄 합금을 대기중에서 알루미늄 용탕에 5~10초간 담갔다가 끄집어 내어 표면에 일정두께의 도포층을 형성시키고 나서, 이를 800℃ 내지 850℃의 온도에서 1만~16만초사이의 시간동안 산화처리후 공냉하여 티타늄 합금의 표면에 내산화성이 우수한 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물층을 형성시키도록 하여, 경제성과 생산성을 향상시키고 제조성을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.The present invention relates to a oxidation-resistant surface treatment method of titanium alloy, soaking a titanium alloy in aluminum molten metal in the air for 5-10 seconds, and then pulled out to form a coating layer of a predetermined thickness on the surface, which is 800 ℃ to 850 ℃ Oxidation treatment for 10 ~ 160,000 seconds at temperature allows air to cool to form titanium alloy and aluminum-based intermetallic compound layer on the surface of titanium alloy, improving economics and productivity and improving productivity. It is supposed to be.
Description
제1도는 알루미늄 용탕에 계속 딥핑처리한 제1시편의 티타늄합금과 알루미늄(Ti/Al)의 계면조직을 400배로 확대시켜 촬영한 현미경사진.FIG. 1 is a micrograph taken at a magnification of 400 times the interfacial structure of titanium alloy and aluminum (Ti / Al) of the first specimen which was continuously dipped in the molten aluminum.
제2a도는 제1시편을 알루미늄 용탕에 딥핑한 다음 대기중에서 각각 1만초, 4만초, 9만초, 16만초 동안 열처리 한 티타늄합금과 알루미늄계면조직을 400배로 확대시킨 현미경사진.Figure 2a is a micrograph of a titanium alloy and aluminum interface 400 times the first specimen was immersed in the molten aluminum and then heat treated for 10,000 seconds, 40,000 seconds, 90,000 seconds, 160,000 seconds respectively in the atmosphere.
제2b도는 제2시편을 알루미늄 용탕에 딥핑한 다음 대기중에서 각각 1만초, 4만초, 9만초, 16만초 동안 열처리 한 티타늄합금과 알루미늄계면조직을 400배로 확대시킨 현미경사진.FIG. 2b is a microscope photograph of a 400 times magnification of titanium alloy and aluminum interface after dipping the second specimen into the molten aluminum and then heat-treated for 10,000, 40,000, 90,000, and 160,000 seconds in the air, respectively.
제3a, b도는 표면처리된 시편의 티타늄합금과 알루미늄계면에서의 알루미늄 성분분포를 각각 3000배와 2000배로 확대시킨 현미경사진.3a and b are micrographs of the titanium alloy of the surface-treated specimen and the aluminum component distribution in the aluminum interface magnified 3000 times and 2000 times, respectively.
제4도는 열처리시간에 따른 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물의 성장속도를 나타낸 그래프선도.Figure 4 is a graph showing the growth rate of the titanium alloy and aluminum-based intermetallic compound with heat treatment time.
제5a도는 내산화표면처리된 시편을 1000℃에서 1시간동안 산화열처리된 후의 티타늄합금과 알루미늄계면조직을 200배로 확대시킨 현미경사진.Figure 5a is a photomicrograph magnified 200 times the titanium alloy and aluminum interface after oxidation-resistant heat treatment of the oxidation-resistant surface treated specimen at 1000 ℃ for 1 hour.
제5b도는 내산화표면처리되지 않은 시편을 1000℃에서 1시간동안 산화열처리된 후의 티타늄합금과 알루미늄계면조직을 200배로 확대시킨 현미경사진.FIG. 5b is a photomicrograph of a titanium alloy and an aluminum interface 200 times larger after oxidative heat treatment of an unoxidized surface treated specimen at 1000 ° C. for 1 hour.
제6도는 1000℃에서 24시간동안 산화열처리된 후의 티타늄합금과 알루미늄계면조직을 400배로 확대한 현미경사진.FIG. 6 is a microscope photograph of a 400 times magnification of titanium alloy and aluminum interface after oxidative heat treatment at 1000 ° C. for 24 hours.
제7도는 750℃에서 1시간동안 산화열처리된 시편의 표면경도분포를 나타낸 그래프선도이다.7 is a graph showing the surface hardness distribution of the specimen subjected to oxidative heat treatment at 750 ° C. for 1 hour.
본 발명은 금속표면에 금속간 화합물층을 형성시키는 방법에 관한 것으로, 특히 알루미늄용탕에 티타늄합금을 침지한후 꺼내어 열처리시키는 간단한 작업공정으로 내산화성이 우수한 금속간화합물층을 얻을 수 있는 티타늄합금의 내산화표면처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming an intermetallic compound layer on a metal surface, and particularly, to oxidation of a titanium alloy capable of obtaining an intermetallic compound layer having excellent oxidation resistance by a simple process of immersing a titanium alloy in an aluminum molten metal and then removing and heat-treating it. It relates to a surface treatment method.
티타늄합금은 단위무게당 강도가 높고 화학적으로 안정하기 때문에 주로 항공산업이나 화학용 장치산업과 같은 기간산업에 이용되고 있으나, 최근 그 응용범위가 확대되면서 자동차산업분야에도 고온강도를 필요로 하는 부품의 대체소재로 개발하려는 연구가 진행중에 있다.Titanium alloys are mainly used in key industries such as aviation and chemical devices because they have high strength per unit weight and are chemically stable. Research is underway to develop alternative materials.
일반적으로 자동차 부품소재는 경제성과 성형성 등을 고려하여 일반 탄소강을 사용하는 것이 일반화되어 있으나, 자동차를 경량화하고 배기가스를 저감시키기 위하여 알루미늄합금과 티타늄합금등이 일반탄소강의 대체소재로 연구되고 있는 바, 그 중에서 티타늄합금은 500℃이상의 고온에서도 상대재료에 비하여 단위무게당 강도가 우수하기 때문에 엔진용 구조재료로 적합한 재질이다. 그러나 이 티타늄합금은 단위무게당 강도가 상대적으로 높다는 장점이 있는 반면, 성형성과 가공성이 불량할 뿐 아니라 특히, 고온의 산화성 분위기에 노출되면 조직내로 산소가 확산되어 침투함으로써 표면에 취약한 산소포화층을 형성시켜, 고온에서 사용시 쉽게 피로파괴를 일으키게 되는 등의 기계적성질이 저하되므로 고온의 조건에서 작동하게 되는 엔진부품의 소재로 티타늄합금을 사용하는 경우에는 표면에 내산화표면처리를 필수적으로 하여 주어야 한다.In general, the use of ordinary carbon steel for automobile parts materials is considered to be economical and moldable, but aluminum alloys and titanium alloys are being studied as alternative materials for general carbon steels in order to reduce automobile weight and reduce exhaust gas. Among them, titanium alloy is a suitable material for engine structural materials because its strength per unit weight is superior to its counterparts even at high temperatures of 500 ℃ or higher. However, this titanium alloy has the advantage of relatively high strength per unit weight, while not only poor formability and processability, but especially when exposed to high temperature oxidizing atmosphere, oxygen diffuses and penetrates into the tissue, making the surface vulnerable to oxygen saturation layer. If the titanium alloy is used as a material for engine parts that operate under high temperature conditions, the surface should be subjected to oxidation-resistant surface treatment. .
현재까지 연구되고 있는 티타늄합금의 내산화 표면처리 물질로는 크롬(Cr), 니켈크롬(NiCr)과 티타늄합금과 알루미늄(Ti/Al)금속간 화합물 등이 있는바, 이중 상기 티타늄합금과 알루미늄 금속간화합물은 고온강도가 높고 산화성분위기에서 형성되는 치밀한 알파-알루미나(α-Al2O3)층으로 인하여 산소가 확산되는 것을 억제하여 내산화특성을 현저히 향상시키므로, 이 티타늄합금과 알루미늄 금속간화합물을 티타늄합금표면에 형성시켜 티타뉴합금의 내산화성을 향상시키는 방법이 활발히 연구되고 있는 실정이다.Oxidized surface treatment materials for titanium alloys that have been studied so far include chromium (Cr), nickel chromium (NiCr), titanium alloys, and aluminum (Ti / Al) intermetallic compounds. The intermetallic compound of the titanium alloy and the aluminum intermetallic compound has a high temperature strength and suppresses the diffusion of oxygen due to the dense alpha-alumina (α-Al 2 O 3 ) layer formed in the oxidative atmosphere, thereby significantly improving the oxidation resistance. The method of improving the oxidation resistance of the titanium alloy by forming the on the surface of the titanium alloy has been actively studied.
그런데 이러한 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물층을 형성시키는 방법으로 현재 일반화된 것은 이른바 팩 시멘테이션(Pack Cementation)법인 바, 이 방법은 알루미늄(Al)과 알루미늄 플로라이드(AlF3), 알루미나(Al2O3)등과 같은 금속산화물의 분말을 적당량 혼합한 다음 그 혼합물질을 티타늄합금과 함께 전류용가마(Retort)내에 넣고 환원성분위로 조절하면서 고온으로 가열시켜 티타늄표면에 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물층을 형성시키는 것으로서, 이 팩 시멘테이션법의 경우 티타늄표면에 내산화성이 우수한 금속간화합물층을 효과적으로 형성할 수는 있으나, 적용할 수 있는 기계부품의 크기가 한정되고 고가의 분말을 사용하게되므로 경제성이 불량함은 물론 내산화층의 형성속도가 늦어 생산성이 저하된다는 문제점이 있었다.However, the generalized method of forming the titanium alloy and the aluminum-based intermetallic compound layer is a so-called Pack Cementation method, which is aluminum (Al), aluminum fluoride (AlF 3 ), and alumina (Al 2). After mixing an appropriate amount of powder of metal oxides such as O 3 ) and the like, the mixture is mixed with a titanium alloy in a current kiln (Retort) and heated to a high temperature while controlling on a reducing component to form a titanium alloy and an aluminum intermetallic compound layer on the surface of titanium. In this pack cementation method, the intermetallic compound layer having excellent oxidation resistance can be effectively formed on the titanium surface, but the economical efficiency is poor because the size of the applicable mechanical parts is limited and expensive powder is used. Of course, there was a problem that the productivity is lowered because the formation rate of the oxidation resistant layer is slow.
이에 본 발명은 상기한 것과 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 처리품의 크기가 제한되지 않고 처리속도가 빨라 생산성을 향상시키는 한편, 비교적 값이 저렴한 알루미늄 주괴를 사용하여서 경제성을 향상시킨 티타늄합금의 내산화 표면처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, and the size of the processed product is not limited, and the processing speed is fast to improve productivity, while using a relatively inexpensive aluminum ingot to improve the economical efficiency of the titanium alloy. Its purpose is to provide a oxidation resistant surface treatment method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 티타늄합금을 대기중에서 알루미늄용탕에 5초~10초간 담갔다가 끄집어내어 표면에 일정두께의 도포층을 형성시키고 나서, 이를 800℃ 내지 850℃의 온도에서 1만~16만초 사이의 시간동안 산화처리후 공냉하여 티타늄합금의 표면에 트리티타늄알루미나이드(Ti3Al)와 티타늄알루나이드(TiAl) 및 티타늄다이알루미나이드(TiAl2)의 3층구조로 이루어진 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물층을 형성시키도록 되어 있다.The present invention for achieving the above object, the titanium alloy is immersed in the molten aluminum for 5 seconds to 10 seconds in the air and drawn out to form a coating layer of a predetermined thickness on the surface, and then at a temperature of 800 ℃ to 850 ℃ Oxidation treatment for 10,000 ~ 160,000 seconds, followed by air cooling, consists of three layers of tritium aluminide (Ti 3 Al), titanium aluminide (TiAl), and titanium dialuminate (TiAl 2 ) on the surface of titanium alloy The titanium alloy and the aluminum-based intermetallic compound layer are formed.
이하 본 발명을 첨부 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 사용된 시편은 티타늄64합금(Ti-6Al-4V)을 998℃ 이상의 온도로 가열 한 다음 열처리하여 베타(β)구조를 갖도록 한 것(이하 제 1시편이라 함)과, 티타늄64합금을 압출한 다음 어니일링 열처리하여 알파(α)구조를 그대로 갖도록 한 것(이하 제 2시편이라 함)의 2가지 종류로서, 이 시편을 1(㎛)다이아몬드 페이스트까지 정밀연마한 것을 사용하였다.Specimen used in the present invention is that the titanium 64 alloy (Ti-6Al-4V) is heated to a temperature of 998 ℃ or more and then heat treated to have a beta (β) structure (hereinafter referred to as the first specimen) and titanium 64 alloy After extruding and annealing heat treatment to have the alpha (α) structure as it is (hereinafter referred to as a second specimen), two kinds of finely ground to the 1 (㎛) diamond paste was used.
제1도는 제1시편을 800℃의 알루미늄용탕에 1만초 동안 계속하여 딥핑(Dipping)처리한 다음 공냉시키고 그 표면에 형성된 티타늄합금과 알루미늄 계면조직을 400배로 확대하여 촬영한 현미경사진으로서, 사진에 나타난 것과 같이 알루미늄용탕에 티타늄 합금을 계속해서 딥핑처리 하였더니, 티타늄합금과 알루미늄 계면이 불균일하게 형성되어 어떠한 티타늄합금과 알루미늄 금속간 화합물이 형성되었는가를 관찰할 수 없었고, 또, 시편의 용융점인 1649℃ 보다 훨씬 낮은 온도인 800℃의 알루미늄용탕에서 딥핑처리 하였음에도 불구하고 티타늄합금이 알루미늄과 반응하여 용해되는 것이 관찰되었다.1 is a microscope photographed by dipping the first specimen in an aluminum molten metal at 800 ° C. for 10,000 seconds, followed by air cooling, and enlarging the titanium alloy and aluminum interfacial structure formed on the surface by 400 times. As shown, when the titanium alloy was continuously dipped in the aluminum molten metal, the titanium alloy and the aluminum interface were unevenly formed, and it was not possible to observe which titanium alloy and the aluminum metal compound were formed. In spite of the dipping process in the molten aluminum at 800 ° C, which is much lower than the temperature, the titanium alloy reacted with aluminum to dissolve.
이에 따라 상기한 문제를 해결하기 위한 다른 실시예로서, 티타늄64합금 시편을 800℃의 알루미늄용탕에 5초동안 딥핑한 다음 대기중에서 열처리하였더니 시편에 비교적 균일한 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물층을 형성시킬 수 있었는바, 이에 대한 현미경사진은 제2a도와 제2b도에 나타난 것과 같다.Accordingly, as another embodiment to solve the above problem, the titanium 64 alloy specimen was dipped in aluminum molten metal at 800 ℃ for 5 seconds and then heat-treated in the air to obtain a relatively uniform titanium alloy and aluminum-based intermetallic compound layer on the specimen A micrograph of this could be as shown in Figures 2a and 2b.
제2a도와 b도는 상기 제1시편과 제2시편을 각각 800℃의 알루미늄용탕에 딥핑처리한 다음, 850℃의 온도로 1만, 4만, 9만, 16만초 동안 대기중에서 열처리시켜 형성된 티타늄합금과 알루미늄 계면조직을 400배로 확대시켜 촬영한 현미경사진인바, 제 1, 2시편의 표면에 형성된 티타늄합금과 알루미늄 금속간화합물층이 사진에서 A(티타늄다이알루미나이드), B(티타늄알루미나이드), C(트리티타늄알루미나이드) 부분으로 나타난 것과 같이 3층의 구조로 이루어져 있음을 알 수 있었고, 사용된 시편의 열처리 이력에 따른 티타늄합금과 알루미늄 금속간 화합물층의 형성속도와 내부조직의 상이점은 관찰할 수 없었다.2a and b are titanium alloys formed by dipping the first and second specimens in aluminum molten metal at 800 ° C. and then heat-treating them in the air at 10,000 ° C. for 10,000, 40,000, 90,000, and 160,000 seconds. Photomicrograph of the surface of aluminum and aluminum at 400 times magnification shows that the titanium alloy and the aluminum intermetallic layer formed on the surface of the first and second specimens are A (titanium dialuminate), B (titanium aluminide), C As shown in the (trititanium aluminide) part, it can be seen that the structure consists of three layers, and the formation rate and the difference in the internal structure of the titanium alloy and aluminum metal compound layers according to the heat treatment history of the used specimen can be observed. There was no.
제3도는 제2시편을 알루미늄용탕에 딥핑처리하고나서 850℃의 온도로 1만초와 16만초동안 각각 열처리시킨 다음 에칭(Etching)한 시편에 형성된 티타늄합금과 알루미늄 계면에 함유된 알루미늄 성분을 성분분석 방법의 하나인 WDS(Wavelength Dispersive Spectroscopy)를 사용하여 측정한 것으로써, 시편의 티타늄합금과 알루미늄 계면에 형성된 각 층의 알루미늄성분은 열처리 시간에 관계없이 각각의 계면층 내부에서 일정하므로, 티타늄합금과 알루미늄 계면에 형성된 계면층들은 열처리 시간에 따라 확산된 것이 아니고 일정량의 티타늄과 알루미늄 성분으로 이루어진 금속간 화합물층임을 알 수 있다.3 shows the composition of titanium alloy and aluminum contained in the aluminum interface formed by etching the second specimen into the molten aluminum and then heat-treating it for 10,000 seconds and 160,000 seconds at a temperature of 850 ° C, respectively. As measured by Wavelength Dispersive Spectroscopy (WDS), one of the methods, the titanium alloy of the specimen and the aluminum component of each layer formed at the aluminum interface are constant within each interface layer regardless of the heat treatment time. It can be seen that the interfacial layers formed on the aluminum interface are not diffused according to the heat treatment time, but are intermetallic compound layers composed of a certain amount of titanium and aluminum components.
그리고 상기 제2a도와 b도에 나타난 티타늄합금과 알루미늄 계면에 A, B, C부분으로 형성된 3개의 층의 성분을 분석한 결과가 하기 도표 1에 도시되어 있는바, 이는 성분분석 방법의 하나인 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 사용하여 전자비임의 가속전압을 15(KV)로 하고 전류의 양을 20(nA)로 한 조건에서 성분분석을 한 결과로서 A, B, C 부분은 트리티타늄알루미나이드, 티타늄알루미나이드, 티타늄다이알루미나이드의 성분을 갖는 금속간 화합물층임을 알 수 있다.And the results of the analysis of the components of the three layers formed of the A, B, C portion at the titanium alloy and aluminum interface shown in Figure 2a and b is shown in Table 1, which is one of the component analysis method EDS As a result of the component analysis under the condition that the acceleration voltage of the electron beam is 15 (KV) and the amount of current is 20 (nA) using (Energy Dispersive Spectroscopy), the parts A, B, and C are trititanium aluminide, It can be seen that it is an intermetallic compound layer having components of titanium aluminide and titanium dialuminate.
한편 본 발명에서의 열처리온도인 850℃에서 존재할 수 있는 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물의 상(相)은 헥사티타늄알루미나이드(TiAl)과 트리티타늄알루미나이드, 티타늄알루미나이드, 티타늄다이알루미나이드 및 티타늄트리알루미나이드 등이 있는 바, 팩시멘테이션법으로 처리한 경우, 이러한 여러 상 중에서 처리시간이 30분 이하일 때에는 티타늄트리알루미나이드 상 만이 형성되고, 30분에서 2시간 사이에서는 트리티타늄알루미나이드+헥사티타늄알루미나이드와 티타늄알루미나이드 상이 나타나며, 처리시간이 6시간 이상이 되면 티타늄트리알루미나이드상이 없어지고 티타늄다이알루미나이드상이 형성되게 된다. 따라서 티타늄합금과 알루미늄 금속간화합물상은 티타늄트리알루미나이드, 헥사티타늄알루미나이드, 티타늄알루미나이드의 순서로 형성되고 처리시간이 경과됨에 따라 이미 형성된 티타늄트리알루미나이드 상이 티타늄다이알루미나이드로 상 전이 됨을 알 수 있다. 본 발명에서는 상기한 제3도에 나타난 것과 같이, 1만초(2시간 47분)의 처리시간을 거친 시편에서도 티타늄트리알루미나이드 상은 형성되지 않고 트리티타늄알루미나이드와 티타늄알루미나이드 및 티타늄다이알루미나이드 상들이 형성되어 있고, 처리시간이 증가되어도 상전이가 발생되지 않고 단지 시편에 형성된 금속간 화합물층의 두께만 증가되게 됨으로써, 본 발명에서와 같이 티타늄합금을 알루미늄용탕에 딥핑한 다음 850℃에서 소정의 시간동안 열처리시킨 뒤 대기중에서 냉각시킬 경우, 티타늄합금과 알루미늄 금속간화합물의 형성속도가 빨라져 비교적 짧은 시간동안 안정된 트리티타늄알루미나이드와 티타늄알루미나이드 및 티타늄다이알루미나이드상이 형성되게 된다는 것을 알 수 있다.On the other hand, the phase of the titanium alloy and the aluminum-based intermetallic compound which may exist at the heat treatment temperature of 850 ℃ in the present invention is hexatitanium aluminide (TiAl) and trititanium aluminide, titanium aluminide, titanium dialuminate and Titanium aluminide and the like, when treated by the facsimile method, when the treatment time is 30 minutes or less of the various phases, only the titanium trialuminate phase is formed, trititanium aluminide + in 30 minutes to 2 hours The hexatitanium aluminide and titanium aluminide phases appear, and when the treatment time is 6 hours or more, the titanium trialuminate phase disappears and the titanium dialuminate phase is formed. Therefore, the titanium alloy and the aluminum intermetallic phase are formed in the order of titanium trialuminate, hexatitanium aluminide, and titanium aluminide, and as the processing time passes, the titanium trialuminate phase already formed is phase-transferred to titanium dialuminate. . In the present invention, as shown in FIG. 3, the titanium trialuminate phase is not formed, but the titanium titanium aluminide, titanium aluminide, and titanium dialuminate phases, even in the specimen which passed the treatment time of 10,000 seconds (2 hours 47 minutes). Is formed, the phase transition does not occur even if the treatment time is increased, and only the thickness of the intermetallic compound layer formed on the specimen is increased, so that the titanium alloy is dipped in the aluminum molten metal as in the present invention, followed by a predetermined time at 850 ° C. In the air after the heat treatment, it can be seen that the formation rate of the titanium alloy and the aluminum intermetallic compound is increased to form stable trititanium aluminide, titanium aluminide and titanium dialuminate phase for a relatively short time.
제4도는 열처리시간에 따른 티타늄합금과 알루미늄 금속간화합물층의 두께변화를 나타낸 것으로, 이와 같이 소정조건에서의 열처리에 의한 화합물층의 성장속도는 R=(Kpt) 로 표시되므로, 티타늄합금과 알루미늄계 금속간화합물층이 형성되는 것은 티타늄과 알루미늄의 상호확산작용에 의해 이루어진다는 것을 알 수 있는 바, 여기서 상기 R은 성장속도이고, Kp는 비례상수, t는 처리시간을 나타낸다.Figure 4 shows the thickness change of the titanium alloy and aluminum intermetallic compound layer according to the heat treatment time, the growth rate of the compound layer by the heat treatment under a predetermined condition is R = (Kpt) Since it can be seen that the titanium alloy and the aluminum-based intermetallic layer is formed by the interdiffusion action of titanium and aluminum, where R is a growth rate, Kp is a proportionality constant, and t is a treatment time. Indicates.
제5a, b도는 각각 내산화 효과를 시험하기 위하여 16만초 동안 내산화 표면 처리된 시편과 내산화처리되지 않은 시편을 1000℃에서 1시간 동안 산화처리한 후 공냉시킨 시편의 티타늄합금과 알루미늄계면조직을 200배로 확대하여 촬영한 것으로, 내산화 표면처리된 시편은 산소로 인한 확산층이 시편의 표면에 전혀 생성되지않는 반면, 내산화처리되지 않은 시편에는 0.2mm 이상의 산소확산층이 형성되어 있음을 볼 수 있다.Figures 5a and b show the titanium alloy and aluminum interface of air-cooled specimens after oxidation treatment of the refractory surface-treated specimens and the non-oxidized specimens for 1 hour at 1000 ° C. to test the oxidation resistance, respectively. The film was taken at a magnification of 200 times, and in the specimen subjected to the oxidation-resistant surface, the diffusion layer due to oxygen was not formed at all on the surface of the specimen, whereas the oxygen diffusion layer of 0.2 mm or more was formed in the specimen that was not oxidation-treated. have.
제6도는 내산화 표면처리된 시편을 1000℃에서 24시간동안 대기중에서 산화처리한 후 공냉시킨 시편의 티타늄합금과 알루미늄계면조직을 400배로 확대시켜 촬영한 것으로, 산화열처리시간이 증가되어도 시편의 표면에 형성된 금속간 산화물층이 분해되거나 내산화효과가 저하되지 않음을 볼 수 있다.FIG. 6 is an image of the titanium alloy and aluminum interfacial structure of an air-cooled specimen which was oxidized in an air atmosphere at 1000 ° C. for 24 hours in an air, and then enlarged by 400 times. It can be seen that the intermetallic oxide layer formed on the substrate does not decompose or deteriorate in oxidation resistance.
제7도는 16만초동안 내산화표면처리된 시편과 표면처리되지 않은 상태의 시편을 실제 티타늄엔진부품의 최고작동온도인 750℃에서 1시간 동안 산화열처리한 다음, 시편의 계면을 25g의 하중으로 측정하여 얻은 누우프(knoop)경도 분포를 나타낸 그래프로서, 표면처리되지 않은 시편은 750℃의 비교적 낮은 온도에서도 산소로 인한 확산층이 형성되어 표면경도가 증가되는 반면, 내산화표면처리된 시편은 계면으로부터의 거리에 관계없이 경도가 일정하므로 산소확산층이 전혀 생성되지 않았음을 알 수 있다.FIG. 7 shows that the specimens subjected to the oxidation-resistant surface treatment and the surface treatment for 160,000 seconds are subjected to oxidative heat treatment at 750 ° C., which is the maximum operating temperature of the actual titanium engine component, for 1 hour, and then the interface of the specimen is measured under a load of 25 g. As a graph showing the distribution of knoop hardness, the surface-hardened specimens increased the surface hardness by forming oxygen diffusion layers even at relatively low temperatures of 750 ° C. Since the hardness is constant regardless of the distance, it can be seen that no oxygen diffusion layer was generated.
이상 설명한 것과 같이 본 발명 티타늄 합금의 내산화표면처리법에 의하면, 티타늄합금을 대기중에서 알루미늄 용탕에 담갔다고 끄집어 낸뒤 소정온도에서 열처리시켜 티타늄 합금의 표면에 금속간화합물층을 형성시킴으로서, 간단한 작업공정으로 티타늄합금표면을 내산화처리할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, according to the oxidation-resistant surface treatment method of the titanium alloy of the present invention, the titanium alloy is immersed in aluminum molten metal in the air, pulled out, and heat treated at a predetermined temperature to form an intermetallic compound layer on the surface of the titanium alloy. The alloy surface can be oxidized.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930003467A KR0184416B1 (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Acid tolerant surface treatment of titanium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930003467A KR0184416B1 (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Acid tolerant surface treatment of titanium alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR0184416B1 true KR0184416B1 (en) | 1999-04-01 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019930003467A KR0184416B1 (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Acid tolerant surface treatment of titanium alloy |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
1993
- 1993-03-09 KR KR1019930003467A patent/KR0184416B1/en not_active IP Right Cessation
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