JPH0225559A - ＴｉまたはＴｉ合金の窒化処理法 - Google Patents
ＴｉまたはＴｉ合金の窒化処理法Info
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- JPH0225559A JPH0225559A JP63174600A JP17460088A JPH0225559A JP H0225559 A JPH0225559 A JP H0225559A JP 63174600 A JP63174600 A JP 63174600A JP 17460088 A JP17460088 A JP 17460088A JP H0225559 A JPH0225559 A JP H0225559A
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- nitriding
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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、ＴｉまたＴｉ合金からなる材料の表面の窒化
処理法に関する。
処理法に関する。
（従来の技術〉
ＴＩまたはＴ１合金は、耐食性材料として床机に用いら
れており、従来より海水熱交換器用チューブとして用い
られる他、その軽量性から、航空機用材料としても用い
られている。
れており、従来より海水熱交換器用チューブとして用い
られる他、その軽量性から、航空機用材料としても用い
られている。
ところで、近年になってＴＩまたはＴｉ合金はその耐食
性、特に優れた耐海水性のために海洋構造物用６材料と
しての用途が検討されはじめている。ところが、Ｔ１ま
たはＴｉ合金はその靭性が比較的劣っているため海洋構
遺物材料としてこのまま用いると、最も重要な特性であ
る疲労強度が不足してしまうことになる。かかる疲労強
度の不足は、構造物用材料として重大な危険を招来する
恐れがあるものであって、設計変更を含めた早急な対策
が強く望まれている。つまりＴｉまたはＴｉ合金の疲労
強度を向上させることにより、海洋構造物用材料として
ＴｉまたはＴｉ合金を用いることが望まれているのであ
る。
性、特に優れた耐海水性のために海洋構造物用６材料と
しての用途が検討されはじめている。ところが、Ｔ１ま
たはＴｉ合金はその靭性が比較的劣っているため海洋構
遺物材料としてこのまま用いると、最も重要な特性であ
る疲労強度が不足してしまうことになる。かかる疲労強
度の不足は、構造物用材料として重大な危険を招来する
恐れがあるものであって、設計変更を含めた早急な対策
が強く望まれている。つまりＴｉまたはＴｉ合金の疲労
強度を向上させることにより、海洋構造物用材料として
ＴｉまたはＴｉ合金を用いることが望まれているのであ
る。
−ｍ的に金属材料の疲労強度を向上させるには、転位が
すべり線に沿って金属表面に抜けることを抑制するため
金属表面の硬度を上げることが有効であると言われてい
る。
すべり線に沿って金属表面に抜けることを抑制するため
金属表面の硬度を上げることが有効であると言われてい
る。
そこでＴｉまたはＴ１合金においてもその表面の硬度を
、Ｅげることが有効であると考えられ、従来よりＴｉま
たはＴｉ合金の表面を硬化する方法が種々提案されてお
り、例えば以下に示すような方法がある。
、Ｅげることが有効であると考えられ、従来よりＴｉま
たはＴｉ合金の表面を硬化する方法が種々提案されてお
り、例えば以下に示すような方法がある。
（ｉ）イオン注入法
イオン注入法は、真空中でイオンを加速し、金属材料の
表面に打ち込む方法である。この方法において用いるイ
オン注入装置の概略図を第３図に示す。イオン発生部で
注入すべきイオンは、イオン化され、数１０ＫＶ程度の
電圧で引き出されて、質量分析部に導かれる。質量分析
部ではイオン発生部で作られたイオンのうち、一定の（
質量／電青）比をもったイオンだけが選ばれ、加速部で
イオンは高エネルギーに加速され、エンドステーション
で試料の原子と衝突しながら表面層を形成する方法であ
る。
表面に打ち込む方法である。この方法において用いるイ
オン注入装置の概略図を第３図に示す。イオン発生部で
注入すべきイオンは、イオン化され、数１０ＫＶ程度の
電圧で引き出されて、質量分析部に導かれる。質量分析
部ではイオン発生部で作られたイオンのうち、一定の（
質量／電青）比をもったイオンだけが選ばれ、加速部で
イオンは高エネルギーに加速され、エンドステーション
で試料の原子と衝突しながら表面層を形成する方法であ
る。
（ｉｉ ）イオン窒化法
イオン窒化法は、第４図にこの方法において用いるイオ
ン窒化装置の概略図を示したように通常直流グロー放電
を用いて、真空中でグロー放電によるプラズマを発生さ
せ、プラズマ内のガス（ここではＮ、）をイオン化した
上で、陰極降下現象により該イオンを加速して金属材料
の表面に衝突させて窒化を行う方法である（Ｐｉ誌「熱
処理」２７巻６号Ｐ３３５〜Ｐ３４１） 。
ン窒化装置の概略図を示したように通常直流グロー放電
を用いて、真空中でグロー放電によるプラズマを発生さ
せ、プラズマ内のガス（ここではＮ、）をイオン化した
上で、陰極降下現象により該イオンを加速して金属材料
の表面に衝突させて窒化を行う方法である（Ｐｉ誌「熱
処理」２７巻６号Ｐ３３５〜Ｐ３４１） 。
（ｉｉｉ ）窒素ガスによる窒化性
上に述べたイオン注入法、イオン窒化法による方法に代
わり最近では、窒素ガスによるＴＩ製品の窒化も実用化
されている（特開昭６２〜１９６３６５号、同６３−４
０５２号等）、この方法は、スポンジチタンに接触させ
た窒素ガスをＴｉ製部材に接触させて窒化を行う方法で
ある。
わり最近では、窒素ガスによるＴＩ製品の窒化も実用化
されている（特開昭６２〜１９６３６５号、同６３−４
０５２号等）、この方法は、スポンジチタンに接触させ
た窒素ガスをＴｉ製部材に接触させて窒化を行う方法で
ある。
（発明が解決しようとする謀Ｈ）
しかしながら、これらの方法を用いて海洋構造物用とい
った大型の丁１またはＴｉ合金からなる材料の表面の窒
化処理を行うには、これらの方法に共通ずる次のような
問題があった。すなわちいずれの方法にしても （＋） 処理用チャンバーを用いて該チャンバー内での
バンチ処理により窒化を行う方法であるので、Ｔｔまた
はＴｉ合金からなる大型の被処理材を収容することがで
きるチャンバーが必要となり、多大な設備費を要するこ
と （ｉｉ ）処理用チャンバー内を真空にする必要があり
、処理時間が極めて長大となってしまうため処理費用が
大幅に上昇すること といった問題があり％ＴＩまたはＴｉ合金からなる大型
材料の表面を窒化処理するに際してどの方法も容易には
採用することができなかったのである。
った大型の丁１またはＴｉ合金からなる材料の表面の窒
化処理を行うには、これらの方法に共通ずる次のような
問題があった。すなわちいずれの方法にしても （＋） 処理用チャンバーを用いて該チャンバー内での
バンチ処理により窒化を行う方法であるので、Ｔｔまた
はＴｉ合金からなる大型の被処理材を収容することがで
きるチャンバーが必要となり、多大な設備費を要するこ
と （ｉｉ ）処理用チャンバー内を真空にする必要があり
、処理時間が極めて長大となってしまうため処理費用が
大幅に上昇すること といった問題があり％ＴＩまたはＴｉ合金からなる大型
材料の表面を窒化処理するに際してどの方法も容易には
採用することができなかったのである。
ここに、本発明の目的は、ＴｉまたはＴｉ合金からなる
大型の金属材料の表面を容易にかつ確実に窒化処理する
方法を提供することにある。
大型の金属材料の表面を容易にかつ確実に窒化処理する
方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明者は、上記課題を解決するためＴｉまたはＴｉ合
金の表面の窒化処理について種々検討した結果、Ｎｈガ
ス雰囲気でＴＩまたはＴｉ合金を特定した温度範囲で特
定した時間の間、加熱保持をすることによりＴｉまたは
Ｔｉ合金の表面を容易にかつ確実に窒化処理することが
できるとともにＴｉまたはＴｉ合金の熱処理をも兼ねる
ことができることを知り、本発明を完成した。
金の表面の窒化処理について種々検討した結果、Ｎｈガ
ス雰囲気でＴＩまたはＴｉ合金を特定した温度範囲で特
定した時間の間、加熱保持をすることによりＴｉまたは
Ｔｉ合金の表面を容易にかつ確実に窒化処理することが
できるとともにＴｉまたはＴｉ合金の熱処理をも兼ねる
ことができることを知り、本発明を完成した。
ここに本発明の要旨とするところは、ＴｉまたはＴｉ合
金の表面を窒化処理するのに際して、ＮＨｓガス：２０
体積％以上１００体積％未満残部 不活性ガス である雰囲気中かまたは Ｎ）Ｉｆｆガス＝１００体積％ である雰囲気中で、４００℃以上８５０℃以下の温度範
囲で１時間以上加熱・保持することを特徴とする、Ｔｉ
またばＴｉ合金の窒化処理法である。
金の表面を窒化処理するのに際して、ＮＨｓガス：２０
体積％以上１００体積％未満残部 不活性ガス である雰囲気中かまたは Ｎ）Ｉｆｆガス＝１００体積％ である雰囲気中で、４００℃以上８５０℃以下の温度範
囲で１時間以上加熱・保持することを特徴とする、Ｔｉ
またばＴｉ合金の窒化処理法である。
本発明においては、特別なチャンバーは必要とせず、雰
囲気制御が可能な例えば熱処理炉を用いればよく、この
熱処理炉はローラー、ウオーキングビーム等による連続
炉であっても、あるいはバッチ炉であっても良い。
囲気制御が可能な例えば熱処理炉を用いればよく、この
熱処理炉はローラー、ウオーキングビーム等による連続
炉であっても、あるいはバッチ炉であっても良い。
また本発明は、ＴｉまたはＴ１合金であればその形状、
大きさ等には関係なく適用できるものであり、例えば成
形加工された部材、板状材、管状材またはその他の異形
部材といったあらゆる形状の製品に、またあらゆる大き
さの製品に通用することが可能である。
大きさ等には関係なく適用できるものであり、例えば成
形加工された部材、板状材、管状材またはその他の異形
部材といったあらゆる形状の製品に、またあらゆる大き
さの製品に通用することが可能である。
ここにＴｉとは合金成分を含まない純Ｔｉを意味し、ま
たＴｉ合金とはＴｉを主成分とする合金材料を意味する
。
たＴｉ合金とはＴｉを主成分とする合金材料を意味する
。
また本発明は材料の疲労強度の向上を目的とする窒化処
理だけでなく、単に材料の表面硬化を目的とする材料（
耐摩耗性材料）の処理にも広く適用できることは言うま
でもない。
理だけでなく、単に材料の表面硬化を目的とする材料（
耐摩耗性材料）の処理にも広く適用できることは言うま
でもない。
（作用）
次に本発明をその作用とともに詳述する。なお以下本明
細書において「％」は特にことわりがない限り「体積％
」を意味するものとする。
細書において「％」は特にことわりがない限り「体積％
」を意味するものとする。
まず窒化処理時に雰囲気条件を８８３： ２０％以上１
００体積％未満および残部不活性ガスかまたはＮＨｓガ
ス：１００％と限定した理由について述べる。
００体積％未満および残部不活性ガスかまたはＮＨｓガ
ス：１００％と限定した理由について述べる。
雰囲気中のＮＨｉガス量を２０％以上と限定した理由は
窒化処理して得られるＴｉＮの皮膜の硬度を確保するた
めである０本発明者の知見によれば、まずＮＨ，ガスは
高温下においてＮＨｓ ；： Ｎ＋３Ｈという反応によ
り、窒素原子と水素原子に解離する。解離した窒素原子
は直ちにＴｉまたはＴｉ合金内に拡散し、ＴｉまたはＴ
ｉ合金表面部において、ＴｉＮの皮膜を形成するのであ
るが、雰囲気中のＮＨ，ガス量が２０％未満となれば、
Ｔｌ又はＴｉ合金の表面で拡散するＴｉ原子の数が少な
すぎて、表面硬化層の厚さが不足し、表面の硬度が不足
してしまう。
窒化処理して得られるＴｉＮの皮膜の硬度を確保するた
めである０本発明者の知見によれば、まずＮＨ，ガスは
高温下においてＮＨｓ ；： Ｎ＋３Ｈという反応によ
り、窒素原子と水素原子に解離する。解離した窒素原子
は直ちにＴｉまたはＴｉ合金内に拡散し、ＴｉまたはＴ
ｉ合金表面部において、ＴｉＮの皮膜を形成するのであ
るが、雰囲気中のＮＨ，ガス量が２０％未満となれば、
Ｔｌ又はＴｉ合金の表面で拡散するＴｉ原子の数が少な
すぎて、表面硬化層の厚さが不足し、表面の硬度が不足
してしまう。
ＮＨ！ガス量が２０％以上であれば、どのような範囲で
もＮｉｂガス量に関係なく、材料毎に一定な高硬度の表
面皮膜が得られるのであり、ＮＨ３ガス量が増加すれば
、ＴｉまたはＴｉ合金の表面で拡散するＴｉ原子の数が
増加するため、表面硬化層の厚さが増加することとなる
（Ｎ）＋２ガス量が１００％のとき最も厚い皮膜が得ら
れる）、つまり目的とする表面硬化層の厚さによって、
ＮＨ，ガス量を決定すればよいのである。
もＮｉｂガス量に関係なく、材料毎に一定な高硬度の表
面皮膜が得られるのであり、ＮＨ３ガス量が増加すれば
、ＴｉまたはＴｉ合金の表面で拡散するＴｉ原子の数が
増加するため、表面硬化層の厚さが増加することとなる
（Ｎ）＋２ガス量が１００％のとき最も厚い皮膜が得ら
れる）、つまり目的とする表面硬化層の厚さによって、
ＮＨ，ガス量を決定すればよいのである。
また窒化処理時の雰囲気のＮ）！＊ガス量が１００％で
ないときの残部は、化学反応による、ＴｉＮ以外の表面
層の形成を防止するため、不活性ガスすなわち反応性の
ないガスであればよく特にその種類を限定する必要はな
いが、Ｎｔガス、Ａｒガス等が例示される。
ないときの残部は、化学反応による、ＴｉＮ以外の表面
層の形成を防止するため、不活性ガスすなわち反応性の
ないガスであればよく特にその種類を限定する必要はな
いが、Ｎｔガス、Ａｒガス等が例示される。
次に窒化処理時の保持温度を４００〜８５０℃と限定し
た理由について述べる。
た理由について述べる。
解離したＮ原子はＴｉまたはＴ１合金内に拡散して吹く
が、この時の拡散速度は雰囲気温度と共に大きくなるの
で、雰囲気温度が高くなればなるほど、Ｎ原子がＴＬま
たはＴｉ合金の表面に拡散する深さは増大し、表面のＴ
ｉＨの皮膜の厚さが増大する。このとき、４００℃未満
であると、ＴｉまたはＴｉ合金内へのＮ原子の拡散速度
は極めて小さいためＴｉＮの皮膜の生成は極めて少なく
なるので、実用上窒化処理が行えないこととなるからで
ある。また８５０℃を上限としたのは、８８０℃近傍で
ＴｉまたはＴｉ合金自体の同業変態が起こるために結晶
構造が変化して、ＴｆまたはＴｉ合金の内部歪が増大し
、またこれに伴う割れ等の問題の発生を回避するためで
あ次に窒化処理時の保持時間を１時間以上と限定した理
由について述べる。
が、この時の拡散速度は雰囲気温度と共に大きくなるの
で、雰囲気温度が高くなればなるほど、Ｎ原子がＴＬま
たはＴｉ合金の表面に拡散する深さは増大し、表面のＴ
ｉＨの皮膜の厚さが増大する。このとき、４００℃未満
であると、ＴｉまたはＴｉ合金内へのＮ原子の拡散速度
は極めて小さいためＴｉＮの皮膜の生成は極めて少なく
なるので、実用上窒化処理が行えないこととなるからで
ある。また８５０℃を上限としたのは、８８０℃近傍で
ＴｉまたはＴｉ合金自体の同業変態が起こるために結晶
構造が変化して、ＴｆまたはＴｉ合金の内部歪が増大し
、またこれに伴う割れ等の問題の発生を回避するためで
あ次に窒化処理時の保持時間を１時間以上と限定した理
由について述べる。
ＴｉまたはＴ１合金の表面に生成するＴｉＮの皮膜の厚
さは、前述したようにＮＨｌより解離してＴｉまたはＴ
ｉ合金の表面に拡散するＮ原子の数により決定されるの
であるから、拡散時間すなわち保持時間が長ければ長い
ほど、ＴｉＮの皮膜の厚さも増大することになる０本発
明者の知見によれば１時間未満の保持時間ではＮ原子の
拡散深さが擺めて小さく実用上子ＩＮの皮膜が形成され
ないこととなるからである。また保持時間の上限は特に
限定する必要がなく目標とする皮膜の厚さに応じて決定
すればよいことはいうまでもない。
さは、前述したようにＮＨｌより解離してＴｉまたはＴ
ｉ合金の表面に拡散するＮ原子の数により決定されるの
であるから、拡散時間すなわち保持時間が長ければ長い
ほど、ＴｉＮの皮膜の厚さも増大することになる０本発
明者の知見によれば１時間未満の保持時間ではＮ原子の
拡散深さが擺めて小さく実用上子ＩＮの皮膜が形成され
ないこととなるからである。また保持時間の上限は特に
限定する必要がなく目標とする皮膜の厚さに応じて決定
すればよいことはいうまでもない。
前述の雰囲気条件を満足する熱処理炉にＴｉまたはＴｉ
合金を挿入して１時間以上、４００〜８５０℃の温度範
囲に加熱・保持することにより容易にかつ確実に窒化処
理することが可能になるのである。
合金を挿入して１時間以上、４００〜８５０℃の温度範
囲に加熱・保持することにより容易にかつ確実に窒化処
理することが可能になるのである。
ところで本発明において用いる雰囲気においては、ＮＨ
ｓを高温下で解離させるためＮ原子のみならず、Ｈ原子
も発生する。このＨ原子がＴｉまたはＴｉ合金の内部へ
拡散するとＴｉまたはＴｉ合金内にＴｉＬという水素化
物を形成することがある。 ＴＩＨ。
ｓを高温下で解離させるためＮ原子のみならず、Ｈ原子
も発生する。このＨ原子がＴｉまたはＴｉ合金の内部へ
拡散するとＴｉまたはＴｉ合金内にＴｉＬという水素化
物を形成することがある。 ＴＩＨ。
ば脆く、応力等により容易にクランクを発生し、窒化処
理したＴｉまたはＴｉ合金からなる材料にいわゆる水素
脆性をもたらすことがある。よってこのＴｉＨ，の形成
を防ぐには、−旦窒化処理したＴｉまたはＴ１合金から
なる被処理材を不活性ガスの雰囲気中で加熱保持し、水
素をＴｉまたはＴｉ合金からなる被処理材から外部に拡
散させておくことが望ましい、その場合の加５！８温度
、加熱保持時間は特に限定する必要がないが、水素の完
全な除去という観点からは、４００℃以上、１時間以上
であることが望ましい、上記不活性雰囲気としても前述
のようにＮいＡｒガス等のガス雰囲気が例示される。
理したＴｉまたはＴｉ合金からなる材料にいわゆる水素
脆性をもたらすことがある。よってこのＴｉＨ，の形成
を防ぐには、−旦窒化処理したＴｉまたはＴ１合金から
なる被処理材を不活性ガスの雰囲気中で加熱保持し、水
素をＴｉまたはＴｉ合金からなる被処理材から外部に拡
散させておくことが望ましい、その場合の加５！８温度
、加熱保持時間は特に限定する必要がないが、水素の完
全な除去という観点からは、４００℃以上、１時間以上
であることが望ましい、上記不活性雰囲気としても前述
のようにＮいＡｒガス等のガス雰囲気が例示される。
次に本発明を実施例を用いて詳細に説明するが、これは
あくまでも本発明の例示であり、これにより本発明が不
当に制限されろものではない。
あくまでも本発明の例示であり、これにより本発明が不
当に制限されろものではない。
（実施例１）
純Ｔｉおよび第１表に成分組成を示すＴ１合金それぞれ
からなる棒塊（直径２３０ａ＋ｍ）を第２表に示す条件
下で窒化処理を行い（ＰＩＩ（３ガスと混合したガスば
Ａｔであった）、冷却後棒塊をＮ２雰囲気の炉内に入れ
て５００℃、１時間加熱保持して試料Ｎｉｌないし試料
磁２０を得た。
からなる棒塊（直径２３０ａ＋ｍ）を第２表に示す条件
下で窒化処理を行い（ＰＩＩ（３ガスと混合したガスば
Ａｔであった）、冷却後棒塊をＮ２雰囲気の炉内に入れ
て５００℃、１時間加熱保持して試料Ｎｉｌないし試料
磁２０を得た。
第１表
得られた試料について、ＴｉＮ層の厚さをミクロ検鏡で
、表層部硬度（Ｈｖ）をビッカース硬度計で、さらにシ
ャルピー衝撃試験により材料の衝撃特性を調査し、結果
を純Ｔ！、Ｔｉ合金のそれぞれに分けて第２表にまとめ
た。
、表層部硬度（Ｈｖ）をビッカース硬度計で、さらにシ
ャルピー衝撃試験により材料の衝撃特性を調査し、結果
を純Ｔ！、Ｔｉ合金のそれぞれに分けて第２表にまとめ
た。
試料魚１ないし試料阻１２は本発明にかかる方法に得ら
れた窒化処理試料であるが、皮膜の厚さ、皮膜硬度さら
にシャルピー衝撃試験値ともに優れた値を示しており、
本発明にかかる方法により疲労強度、耐食性および靭性
に優れた窒化処理ＴｉまたはＴｉ合金が得られたことが
わかる。
れた窒化処理試料であるが、皮膜の厚さ、皮膜硬度さら
にシャルピー衝撃試験値ともに優れた値を示しており、
本発明にかかる方法により疲労強度、耐食性および靭性
に優れた窒化処理ＴｉまたはＴｉ合金が得られたことが
わかる。
海洋構造物用材料としての目標とする皮膜厚さ、皮膜硬
度およびシャルピー衝撃試験値はそれぞれ２５４ｓ 、
［ｌｖ ８００．２ｋｇｍであり、本発明にかかる方法
により得られた試料Ｎｌｌないし試料階１２はこれらの
値をすべて満足している。
度およびシャルピー衝撃試験値はそれぞれ２５４ｓ 、
［ｌｖ ８００．２ｋｇｍであり、本発明にかかる方法
により得られた試料Ｎｌｌないし試料階１２はこれらの
値をすべて満足している。
これに対し、試料嵐１３ないし試料磁２０は、比較例の
方法で得た試料である。
方法で得た試料である。
試料Ｎａ１３および試料磁１７は、窒化処理時の雰囲気
中のＮ１．量が１５％と本発明の範囲より少ない条件、
で窒化処理した試料であるが、得られた皮膜の厚さが２
５μ−に達さず、目標とする皮膜特性を有していないた
め、海洋構造物材料として適していないことがわかる。
中のＮ１．量が１５％と本発明の範囲より少ない条件、
で窒化処理した試料であるが、得られた皮膜の厚さが２
５μ−に達さず、目標とする皮膜特性を有していないた
め、海洋構造物材料として適していないことがわかる。
また、試料患１４、試料患１５、試料阻１８および試Ｆ
４１’ｋ１９は、窒化処理時の保持時間が０．５時間と
本発明の範囲よりも少ない時間で窒化処理した試料であ
るが、得られた皮膜の厚さが５μ鋼以下となっているた
め実用上耐食性が不足し、やはり目標とする皮膜特性を
有していないため、海洋構造物材料として適していない
ことがわかる。
４１’ｋ１９は、窒化処理時の保持時間が０．５時間と
本発明の範囲よりも少ない時間で窒化処理した試料であ
るが、得られた皮膜の厚さが５μ鋼以下となっているた
め実用上耐食性が不足し、やはり目標とする皮膜特性を
有していないため、海洋構造物材料として適していない
ことがわかる。
また試料阻１６および試料隠２０は、窒化処理時の保持
温度が本発明の範囲より低い条件で窒化処理した試料で
あるが、得られた皮膜の厚さが５μ−以下となり、やは
り目標とする皮膜特性を有していないことがわかる。
温度が本発明の範囲より低い条件で窒化処理した試料で
あるが、得られた皮膜の厚さが５μ−以下となり、やは
り目標とする皮膜特性を有していないことがわかる。
（実施例２）
純Ｔｔおよび第１表に示す組成を有するＴｉ合金からな
る捧塊（直径２３０ ｍ）を５水準の雰囲気（ＮＨｓ量
：２０．４０．６０．８０．１００体積％）中で５００
℃で３時間加熱保持して窒化処理を行って、冷却後被処
理材をＨｚ雰囲気の炉内に入れて５００℃、１時間加熱
保持して試料１１ｍ１ないし試料阻１０を得た。
る捧塊（直径２３０ ｍ）を５水準の雰囲気（ＮＨｓ量
：２０．４０．６０．８０．１００体積％）中で５００
℃で３時間加熱保持して窒化処理を行って、冷却後被処
理材をＨｚ雰囲気の炉内に入れて５００℃、１時間加熱
保持して試料１１ｍ１ないし試料阻１０を得た。
得られた試料の皮膜の厚さをミクロ検鏡で、表面硬度を
ビッカース硬度計により測定し結果を第３表にまとめた
。
ビッカース硬度計により測定し結果を第３表にまとめた
。
第３表に示す結果から明らかなように
（＋）雰囲気中のＮＨｉガス量が増加するにつれて皮膜
の厚さは増加する （ ｉｉ ）雰囲気中のＮＨ，ガス量が本発明の範囲内
である２０９Ａ以上であれば、皮膜の硬度は用いる材料
毎に一定であり、極めて高い値を示す ことがわかる。つまり （ｉ）および（ｉｉ ）より本
発明によって目標とする皮膜およびその厚さを得るには
、雰囲気中のＮＨ３ガス量を調節すればよいことがわか
る。
の厚さは増加する （ ｉｉ ）雰囲気中のＮＨ，ガス量が本発明の範囲内
である２０９Ａ以上であれば、皮膜の硬度は用いる材料
毎に一定であり、極めて高い値を示す ことがわかる。つまり （ｉ）および（ｉｉ ）より本
発明によって目標とする皮膜およびその厚さを得るには
、雰囲気中のＮＨ３ガス量を調節すればよいことがわか
る。
（実施例３）
（ｉ）純Ｔ＋および第１表に示す成分組成を有するＴｉ
合金からなる棒塊（直径２３０ ｆｉ）を雰囲気温度５
００℃、ＮＨ３ガスＷｔ６０体積％および処理時間を４
水準（３，５、ＩＯ２３０時間）として窒化処理した時
の表面皮膜の厚さと窒化処理時間の関係を第１図に、ま
た （ｉｉ）ＮＨｚガス量６０体積％、処理時間３時間およ
び雰囲気温度を４水準（５００，６００，７００，８０
０℃）として窒化処理した時の表面皮膜の厚さと゛望イ
φ処理温度の関係を第２図に示す。
合金からなる棒塊（直径２３０ ｆｉ）を雰囲気温度５
００℃、ＮＨ３ガスＷｔ６０体積％および処理時間を４
水準（３，５、ＩＯ２３０時間）として窒化処理した時
の表面皮膜の厚さと窒化処理時間の関係を第１図に、ま
た （ｉｉ）ＮＨｚガス量６０体積％、処理時間３時間およ
び雰囲気温度を４水準（５００，６００，７００，８０
０℃）として窒化処理した時の表面皮膜の厚さと゛望イ
φ処理温度の関係を第２図に示す。
第１図または第２図より明らかなように、本発明により
生成皮膜の厚さは、窒化処理時間または窒化処理温度を
決定することにより、容易にかつ確実に所望の値とする
ことが出来ることがわかる。
生成皮膜の厚さは、窒化処理時間または窒化処理温度を
決定することにより、容易にかつ確実に所望の値とする
ことが出来ることがわかる。
（発明の効果）
以上詳述してきたように、本発明は、ＴｉまたはＴｉ合
金からなる被処理材を、特に被処理材が大型であっても
、特定した体積％のＮＨ２ガスの雰囲気中で、特定した
温度域および時間で加熱・保持することとしたため、特
別なチャンバーを必要とせず容易にかつ確実にＴｔまた
はＴｉ合金からなる材料の表面の窒化処理を行うことが
可能となった。また本発明で用いる窒化処理温度は、Ｔ
ｔまたはＴｉ合金の焼鈍温度に近（、窒化処理と焼鈍と
を併せて実施できるという効果もある。かかる効果を有
する本発明の実用上の意義は著しい。
金からなる被処理材を、特に被処理材が大型であっても
、特定した体積％のＮＨ２ガスの雰囲気中で、特定した
温度域および時間で加熱・保持することとしたため、特
別なチャンバーを必要とせず容易にかつ確実にＴｔまた
はＴｉ合金からなる材料の表面の窒化処理を行うことが
可能となった。また本発明で用いる窒化処理温度は、Ｔ
ｔまたはＴｉ合金の焼鈍温度に近（、窒化処理と焼鈍と
を併せて実施できるという効果もある。かかる効果を有
する本発明の実用上の意義は著しい。
第１図は、本発明にかかる方法により生成するＴｉＮ皮
膜の厚さに及ぼす処理時間の関係をあられすグラフ； 第３図は、従来法であるイオン注入法において用いるイ
オン注入装置の概略図；および第４図は、従来法である
イオン窒化法において用いるイオン窒化装置の概略図で
ある。 ネ１ 図
膜の厚さに及ぼす処理時間の関係をあられすグラフ； 第３図は、従来法であるイオン注入法において用いるイ
オン注入装置の概略図；および第４図は、従来法である
イオン窒化法において用いるイオン窒化装置の概略図で
ある。 ネ１ 図
Claims (2)
- （１）ＴｉまたはＴｉ合金の表面を窒化処理するのに際
して、 ＮＨ＿３ガス：２０体積％以上１００体積％未満残部不
活性ガスである雰囲気中かまたはＮＨ＿３ガス：１００
体積％ である雰囲気中で、４００℃以上８５０℃以下の温度範
囲で１時間以上加熱・保持することを特徴とする、Ｔｉ
またはＴｉ合金の窒化処理法。 - （２）請求項１記載の窒化処理法により得た被処理材を
引き続き不活性ガスの雰囲気中で加熱保持することを特
徴とする、ＴｉまたはＴｉ合金の窒化処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174600A JPH0663081B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | ＴｉまたはＴｉ合金の窒化処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174600A JPH0663081B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | ＴｉまたはＴｉ合金の窒化処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225559A true JPH0225559A (ja) | 1990-01-29 |
| JPH0663081B2 JPH0663081B2 (ja) | 1994-08-17 |
Family
ID=15981409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63174600A Expired - Lifetime JPH0663081B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | ＴｉまたはＴｉ合金の窒化処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663081B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002080958A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Kiyotaka Matsuura | 金属材料表面に対する炭窒化物層形成方法及び表面に炭窒化物層を備えるチタン系金属材料 |
| KR100594998B1 (ko) * | 2004-05-14 | 2006-06-30 | 주식회사 케이피티 | 티타늄계 금속의 질화 방법 |
| US20100210117A1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | Asm International N.V. | Selective removal of oxygen from metal-containing materials |
| US9127340B2 (en) | 2009-02-13 | 2015-09-08 | Asm International N.V. | Selective oxidation process |
| WO2022184812A1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-09-09 | Elos Medtech Pinol A/S | Surface hardening of group iv metals |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5060438A (ja) * | 1973-10-01 | 1975-05-24 | ||
| JPS5060437A (ja) * | 1973-10-01 | 1975-05-24 |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP63174600A patent/JPH0663081B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5060438A (ja) * | 1973-10-01 | 1975-05-24 | ||
| JPS5060437A (ja) * | 1973-10-01 | 1975-05-24 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002080958A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Kiyotaka Matsuura | 金属材料表面に対する炭窒化物層形成方法及び表面に炭窒化物層を備えるチタン系金属材料 |
| KR100594998B1 (ko) * | 2004-05-14 | 2006-06-30 | 주식회사 케이피티 | 티타늄계 금속의 질화 방법 |
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| US8889565B2 (en) * | 2009-02-13 | 2014-11-18 | Asm International N.V. | Selective removal of oxygen from metal-containing materials |
| US9127340B2 (en) | 2009-02-13 | 2015-09-08 | Asm International N.V. | Selective oxidation process |
| WO2022184812A1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-09-09 | Elos Medtech Pinol A/S | Surface hardening of group iv metals |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0663081B2 (ja) | 1994-08-17 |
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