JPH01156457A - チタン製品の表面硬化方法 - Google Patents
チタン製品の表面硬化方法Info
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- JPH01156457A JPH01156457A JP31479187A JP31479187A JPH01156457A JP H01156457 A JPH01156457 A JP H01156457A JP 31479187 A JP31479187 A JP 31479187A JP 31479187 A JP31479187 A JP 31479187A JP H01156457 A JPH01156457 A JP H01156457A
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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。
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〕
本発明はチタン製品の耐摩耗性を向上させるため、表面
層にＷＪ、索及び酸素と硬質化を添加する方法に関する
。
層にＷＪ、索及び酸素と硬質化を添加する方法に関する
。
一般にチタン製品は耐摩耗性に欠けることから、機械部
品等の摺動部として使用することが困難であった。この
欠点を解決するため、チタン製品の表面に例えばＴ ｉ
Ｏｘ等の金！４Ｍ化物、金属炭化物、金属窒化物、ま
たは酸素等の硬質化物質を伸行させて該付着部に高エネ
ルギービームを照射し、表層部において硬質化物質とチ
タン製品とを融合−体化させる方法（特開昭６ｌ−２３
１１５１）や、チタン製品の表面層を高エネルギー照射
で溶解し、溶融池中に例えばＴｉＣ等の分散強化させる
硬質材の粉末や、固溶強化させる酸素ガス等を噴射混入
させる方法（特開昭６２−５６５＋３１）が提案されて
いる。
品等の摺動部として使用することが困難であった。この
欠点を解決するため、チタン製品の表面に例えばＴ ｉ
Ｏｘ等の金！４Ｍ化物、金属炭化物、金属窒化物、ま
たは酸素等の硬質化物質を伸行させて該付着部に高エネ
ルギービームを照射し、表層部において硬質化物質とチ
タン製品とを融合−体化させる方法（特開昭６ｌ−２３
１１５１）や、チタン製品の表面層を高エネルギー照射
で溶解し、溶融池中に例えばＴｉＣ等の分散強化させる
硬質材の粉末や、固溶強化させる酸素ガス等を噴射混入
させる方法（特開昭６２−５６５＋３１）が提案されて
いる。
特開昭６１−２３１１５１の方法による金屑酸化物を付
着させる方法では、金属酸化物から酸素を分離して母材
のチタン中に多量の酸素を固溶させることや固溶酸素量
の制御が困難であり、また酸素の単体を付着させる具体
的な方法の開示がなく、一方特開昭６２−５６５６１の
方法では、酸素ガスを噴射させるから溶融池の極く表面
層が硬化されるだけであって、表面硬化されたチタン製
品を機械部品として使用するために硬化後の表面を機械
仕上げする場合は、硬化層が削除されてしまうことがあ
った。
着させる方法では、金属酸化物から酸素を分離して母材
のチタン中に多量の酸素を固溶させることや固溶酸素量
の制御が困難であり、また酸素の単体を付着させる具体
的な方法の開示がなく、一方特開昭６２−５６５６１の
方法では、酸素ガスを噴射させるから溶融池の極く表面
層が硬化されるだけであって、表面硬化されたチタン製
品を機械部品として使用するために硬化後の表面を機械
仕上げする場合は、硬化層が削除されてしまうことがあ
った。
そこで本発明の目的は、チタン製品の摺動部に多量の酸
素を添加して固溶させ、比較的深い硬化層を形成させる
ことによる、耐摩耗性を改善する方法と、その効果を一
層高める方法を提供することである。
素を添加して固溶させ、比較的深い硬化層を形成させる
ことによる、耐摩耗性を改善する方法と、その効果を一
層高める方法を提供することである。
〔間に点を解決するための手段〕
多量の酸素を固溶含有するチタンを溶解してこれを粉末
化し、この粉末を噴射混入すれば硬化予定部分に多量の
酸素を固溶させ、硬度を増大させて耐摩耗性が改善でき
ることを見出し、本発明を完成した。その要旨は、 （１） チタン製品の表面層を高エネルギー源からの
エネルギー照射で溶解し、この溶融池の中に酸素を添加
して硬化する方法において、予め高酸素を含有するチタ
ン粉末を、噴射混入することを特徴とするチタン製品の
表面硬化方法と、（２） チタン製品の表面層を高エネ
ルギー源からのエネルギー照射で溶解し、この溶融池の
中に酸素を添加して硬化する方法において、予め高酸素
を含有するチタン粉末と、硬質材粉末を混合して、噴射
混入することを特徴とするチタン製品の表面硬化方法と
、 （３） チタン製品の表面層を高エネルギー源からの
エネルギー照射で溶解し、この溶融池の中に酸素を添加
して硬化する方法において、予め高酸素を含有するチタ
ン粉末を噴射混合し、次いで硬質材粉末を噴射混入する
ことを特徴とするチタン製品の表面硬化方法、である。
化し、この粉末を噴射混入すれば硬化予定部分に多量の
酸素を固溶させ、硬度を増大させて耐摩耗性が改善でき
ることを見出し、本発明を完成した。その要旨は、 （１） チタン製品の表面層を高エネルギー源からの
エネルギー照射で溶解し、この溶融池の中に酸素を添加
して硬化する方法において、予め高酸素を含有するチタ
ン粉末を、噴射混入することを特徴とするチタン製品の
表面硬化方法と、（２） チタン製品の表面層を高エネ
ルギー源からのエネルギー照射で溶解し、この溶融池の
中に酸素を添加して硬化する方法において、予め高酸素
を含有するチタン粉末と、硬質材粉末を混合して、噴射
混入することを特徴とするチタン製品の表面硬化方法と
、 （３） チタン製品の表面層を高エネルギー源からの
エネルギー照射で溶解し、この溶融池の中に酸素を添加
して硬化する方法において、予め高酸素を含有するチタ
ン粉末を噴射混合し、次いで硬質材粉末を噴射混入する
ことを特徴とするチタン製品の表面硬化方法、である。
ここでチタン製品とは工業用純チタン及びチタン合金製
品をいい、チタン合金とはＴｉ−５Ａ４−２．５Ｓｎ
等のα型チタン合金、Ｔｉ−６／’ｊ２−４Ｖ等のα＋
β型チタ／合金、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｕ−３Ｓｎ−３Ｃ
ｒ等のβ型チタン合金等の高強度のチタン合金をいう。
品をいい、チタン合金とはＴｉ−５Ａ４−２．５Ｓｎ
等のα型チタン合金、Ｔｉ−６／’ｊ２−４Ｖ等のα＋
β型チタ／合金、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ａｕ−３Ｓｎ−３Ｃ
ｒ等のβ型チタン合金等の高強度のチタン合金をいう。
また高エネルギー源からのエネルギー照ｑ（とけ、ＰＴ
Ａ）−チによる加熱、ＴＩＧ溶接用トーチによる加熱、
プラズマ溶接用トーチによる加熱、レーザービーム照射
、電子ビーム照射をいう。
Ａ）−チによる加熱、ＴＩＧ溶接用トーチによる加熱、
プラズマ溶接用トーチによる加熱、レーザービーム照射
、電子ビーム照射をいう。
高酸素を含有するチタン粉末とは、純チタン粉末及び前
記のチタン合金粉末で、酸素量のみを特別に多量に含有
させた粉末をいう。酸素量としては０．２〜３．０重量
％が望しい。硬質材粉末は、Ｗ２Ｃ。
記のチタン合金粉末で、酸素量のみを特別に多量に含有
させた粉末をいう。酸素量としては０．２〜３．０重量
％が望しい。硬質材粉末は、Ｗ２Ｃ。
ＴｉＮ等の金属炭化物、金属窒化物であって、周知の硬
化材をいう。
化材をいう。
高エネルギー源からのエネルギー照射を行なうのは、加
熱範囲が限定しやす（、局部的に高温にすることが出来
るためである。
熱範囲が限定しやす（、局部的に高温にすることが出来
るためである。
なお深い硬化層を得るためには、ＰＴＡ）−チによる加
熱、ＴＩＧ溶接用トーチによる加熱、プラズマ溶接用ト
ーチによる加熱方法を用いるのが有効であり、浅い硬化
層を得るためには、レーザービーム照射、電子ビーム照
射を用いるのが有効である。
熱、ＴＩＧ溶接用トーチによる加熱、プラズマ溶接用ト
ーチによる加熱方法を用いるのが有効であり、浅い硬化
層を得るためには、レーザービーム照射、電子ビーム照
射を用いるのが有効である。
酸素を用いるのは、少量で高い硬質が得られるためであ
る。また、酸素は通常の不純物であって、スクラップは
異材の混入したものとならないためである。
る。また、酸素は通常の不純物であって、スクラップは
異材の混入したものとならないためである。
硬質材粉末を用いるのは、酸素で硬化された高酸素マト
リックス中に分散させて、より耐摩耗性を改善するため
であり、マトリックスが硬化されているため硬質材粉末
の保持効果がよく、複合効果として、より耐摩耗性を向
上させる。
リックス中に分散させて、より耐摩耗性を改善するため
であり、マトリックスが硬化されているため硬質材粉末
の保持効果がよく、複合効果として、より耐摩耗性を向
上させる。
予め高酸素を含有するチタン粉末を用いるのは、粉末の
母材がチタンであるから、粉末と母材との融合が容易で
あり、また母材と粉末の比重がほぼ同一であるから溶融
池の中で均一に混ざり易く、硬度の均一性が得られるた
めである。なお含有酸素量は、粉末用素材の溶解時に所
定量を添加すればよく、その技術は公知のチタン溶解方
法に依ることが出来る。
母材がチタンであるから、粉末と母材との融合が容易で
あり、また母材と粉末の比重がほぼ同一であるから溶融
池の中で均一に混ざり易く、硬度の均一性が得られるた
めである。なお含有酸素量は、粉末用素材の溶解時に所
定量を添加すればよく、その技術は公知のチタン溶解方
法に依ることが出来る。
噴射混入するのは、粉末輸送となるため、装置の機械化
、自動化が技術的に容易であるためである。
、自動化が技術的に容易であるためである。
チタン粉末と硬質材粉末を混合して噴射するのは、深い
溶融池を作り、深い硬化層を得るときに作動であり、均
一の深い硬化層が得られる。
溶融池を作り、深い硬化層を得るときに作動であり、均
一の深い硬化層が得られる。
チタン粉末を先に噴射し、次いで硬化粉末を噴射するの
は、浅い硬化層を得るのに作動であり、まずマトリック
スを硬化し、次いで表面層に硬化材粉末を分散させるか
ら表面層のみを、特に硬化させる効果がある。
は、浅い硬化層を得るのに作動であり、まずマトリック
スを硬化し、次いで表面層に硬化材粉末を分散させるか
ら表面層のみを、特に硬化させる効果がある。
以下余白
〔実施例１〕
表 １
母材として、純Ｔｉ及びＴｉ −６Ａ、ｅ−４Ｖのφ１
００×４０１を用い、表１の条件下で、０．５〜１重量
％酸素含仔量を持つ純ＴｉまたはＴｉ合金粉（Ｔｉ−６
／１ｉ−４ＶＬ並びに前記粉末に金属炭化物粉末（Ｗ２
Ｃ）、金属窒化物粉末（Ｔ ｉ Ｎ）をｉｕ又は２種を
混合し円板上に、プラズマトーチ（１）（第１図）及び
ＰＴＡを用いて、溶融硬化処理を行なった。試験片の硬
化深さは約１５龍である。
００×４０１を用い、表１の条件下で、０．５〜１重量
％酸素含仔量を持つ純ＴｉまたはＴｉ合金粉（Ｔｉ−６
／１ｉ−４ＶＬ並びに前記粉末に金属炭化物粉末（Ｗ２
Ｃ）、金属窒化物粉末（Ｔ ｉ Ｎ）をｉｕ又は２種を
混合し円板上に、プラズマトーチ（１）（第１図）及び
ＰＴＡを用いて、溶融硬化処理を行なった。試験片の硬
化深さは約１５龍である。
しかるのちに、φ１０Ｘ４０ｆ！、の摩耗試験用試験片
（４）を切り出し表面をα５龍研磨後それらを摩耗試験
に供した。比較のために同じ純Ｔｉ、 Ｔｉ −６Ａ４
−４Ｖより、溶融硬化処理しないで、摩耗試験用試験片
を切り出し、摩耗試験に供した。
（４）を切り出し表面をα５龍研磨後それらを摩耗試験
に供した。比較のために同じ純Ｔｉ、 Ｔｉ −６Ａ４
−４Ｖより、溶融硬化処理しないで、摩耗試験用試験片
を切り出し、摩耗試験に供した。
従来例（１）として、プラズマトーチを用い酸素ガスを
溶融池に吹きこみ、硬化処理を行なった。
溶融池に吹きこみ、硬化処理を行なった。
従来例（２）として溶融池にＷ２Ｃを単独に混入した。
摩耗試験は第２図に示すようなピンオンディスク方式で
あり、荷重（８） ： ２ ｋｇ 、摺動速度（７）：
８２．８ｍ／ｍ１ｎ１摺動距離： ２．５Ｘ １０
’ ｍ ｓ相手材１６０キロ高張力鋼潤滑なしで摩耗試
験を行ない、重量減少量で耐摩耗性を評価した。結果を
表２に示す。
あり、荷重（８） ： ２ ｋｇ 、摺動速度（７）：
８２．８ｍ／ｍ１ｎ１摺動距離： ２．５Ｘ １０
’ ｍ ｓ相手材１６０キロ高張力鋼潤滑なしで摩耗試
験を行ない、重量減少量で耐摩耗性を評価した。結果を
表２に示す。
酸素量を富化したＴｉ−６ＡＩｌ−４Ｖ粉を用いて、硬
化肉盛した部分の耐摩耗性は、肉盛しないものより良好
な耐摩耗性を存している。硬化物質を混入させた場合は
さらに良好な耐摩耗性を存している。
化肉盛した部分の耐摩耗性は、肉盛しないものより良好
な耐摩耗性を存している。硬化物質を混入させた場合は
さらに良好な耐摩耗性を存している。
尚、酸素ガスを溶融池（２）にふきこんだ肉感部は表面
硬度と内部硬度がバラツキ又、表面部に気泡、ワレがみ
られ、肉盛部品質は悪かった。又、Ｗ２Ｃ混入硬化部（
従来例（２））の耐摩耗性は対応するＴｉ−６１！−４
Ｖ＋Ｗ２Ｃ混合粉を用いて溶融硬化処理したものより悪
かった。
硬度と内部硬度がバラツキ又、表面部に気泡、ワレがみ
られ、肉盛部品質は悪かった。又、Ｗ２Ｃ混入硬化部（
従来例（２））の耐摩耗性は対応するＴｉ−６１！−４
Ｖ＋Ｗ２Ｃ混合粉を用いて溶融硬化処理したものより悪
かった。
尚、使用した純Ｔｉ、 Ｔｉ −６Ａ４−４Ｖ円板の表
面硬度は各々Ｈｖ１８０．３２０であった。
面硬度は各々Ｈｖ１８０．３２０であった。
以下余白
〔実施例２〕
Ｔｉ−６Ａｉ−４Ｖ ｆ）φ１００Ｘ４０Ｊ２円板に、
出力Ｉ ＫＷ。
出力Ｉ ＫＷ。
移動速１１１ｔ １ｍ／Ｗｉｎの条件で、アルボ／ガス
でシールしながら、円板表面部を溶解し、’ｒ＋ Ｅ３
ＡＩ１４Ｖ−０，５％０２粉末を２ＣＣ／ｍｉｎの流量
で吹きつけ、ついでＷ２Ｃ粉末を噴射混合して、表面部
にＷ２Ｃｍが多い表面硬化部を形成させた。硬化部の表
面からの断面硬度分布を第３図に示す。これより、φｌ
０Ｘ４（Ｈ２摩耗試験用試験片を切り出し、実施例１と
同じ摩耗試験を行ない、結果を表３に示す。表面硬化層
は薄いが良好な耐摩耗性を示した。
でシールしながら、円板表面部を溶解し、’ｒ＋ Ｅ３
ＡＩ１４Ｖ−０，５％０２粉末を２ＣＣ／ｍｉｎの流量
で吹きつけ、ついでＷ２Ｃ粉末を噴射混合して、表面部
にＷ２Ｃｍが多い表面硬化部を形成させた。硬化部の表
面からの断面硬度分布を第３図に示す。これより、φｌ
０Ｘ４（Ｈ２摩耗試験用試験片を切り出し、実施例１と
同じ摩耗試験を行ない、結果を表３に示す。表面硬化層
は薄いが良好な耐摩耗性を示した。
以上に説明したごとく、本発明はチタン製品の表面を局
部的に硬化して耐摩耗性を向上させることができるから
、摺動部を有する機械部品等にチタンを使用することが
でき、産業に寄与する効果が大きい。
部的に硬化して耐摩耗性を向上させることができるから
、摺動部を有する機械部品等にチタンを使用することが
でき、産業に寄与する効果が大きい。
第１図はプラズマトーチを使用した本発明法の一実施例
であり、第２図はピンオンディスク試験法の模式図、第
３図は実施例２の硬化物の断面硬度分布図である。 図中、 １・・・プラズマトーチ ２・・・溶融池３・・・ノズ
ル ４・・・摩耗試験用試験片５・・・硬化部
６・・・ディスク７・・・摺動速度
であり、第２図はピンオンディスク試験法の模式図、第
３図は実施例２の硬化物の断面硬度分布図である。 図中、 １・・・プラズマトーチ ２・・・溶融池３・・・ノズ
ル ４・・・摩耗試験用試験片５・・・硬化部
６・・・ディスク７・・・摺動速度
Claims (3)
- （１）チタン製品の表面層を高エネルギー源からのエネ
ルギー照射で溶解し、この溶融池の中に酸素を添加して
硬化する方法において、予め高酸素を含有するチタン粉
末を、噴射混入することを特徴とするチタン製品の表面
硬化方法。 - （２）チタン製品の表面層を高エネルギー源からのエネ
ルギー照射で溶解し、この溶融池の中に酸素を添加して
硬化する方法において、予め高酸素を含有するチタン粉
末と、硬質材粉末を混合して、噴射混入することを特徴
とするチタン製品の表面硬化方法。 - （３）チタン製品の表面層を高エネルギー源からのエネ
ルギー照射で溶解し、この溶融池の中に酸素を添加して
硬化する方法において、予め高酸素を含有するチタン粉
末を噴射混合し、次いで硬質材粉末を噴射混入すること
を特徴とするチタン製品の表面硬化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314791A JPH0776431B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | チタン製品の表面硬化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62314791A JPH0776431B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | チタン製品の表面硬化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01156457A true JPH01156457A (ja) | 1989-06-20 |
| JPH0776431B2 JPH0776431B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=18057637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62314791A Expired - Fee Related JPH0776431B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | チタン製品の表面硬化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776431B2 (ja) |
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1987
- 1987-12-11 JP JP62314791A patent/JPH0776431B2/ja not_active Expired - Fee Related
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