JPH0288703A - プラズマ溶射チタン合金箔の表面仕上げ方法 - 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】 ［発明の背景コ 本発明は一般的にチタン合金シート材料を一構成部品と
する構造の製造に関する。更に詳しくは本発明はハニカ
ム構造および強化シート構造等のごとき多重シート構造
中に構成要素として組み込むだめのシートを形成する改
良方法に関する。

チタン基合金は金属マトリックス複合体にマトリックス
材として用いることのできるものと認められている。例
えばチタンの薄い多重層を他の材料と重ね合せることに
より、このような複合体を作ることができる。また、チ
タン基合金は、繊維強化複合体構造用の成分としても用
いることができること、さらに超塑性的に形成した拡散
結合ハニカム構造用の構成要素としても用いられること
が認められている。

本出願は一般的に１９８７年２月４日出願の米国特許出
願第０１０，６５４号および同第０１０．６５５号に関
連する。これらの出願には、回転するドラムのような受
け面の上にチタン合金をプラズマ溶射により堆積させる
ことによってチタンのシート状製品を形成する方法が記
載されている。受け面の上に形成される箔は、複合体製
品を作るため、あるいは炭化ケイ素繊維のごとき強化材
を受け入れて高性能構造を製造するために様々に用いら
れる。

本発明者は、チタン合金を堆積させて上記のようなシー
トあるいは箔製品を作るために用いる粉末の好ましい粒
度が約１００乃至約２５０μｍ以上であること、および
ＲＦ駆動式プラズマガンを用いてそのような粉末を堆積
させるのが好ましいことを発見した。箔をそのような大
きい寸法の粒子から製造する時、ＲＦプラズマ溶射した
箔の溶射したままの表面はきわめて粗くなることがある
。

このような表面粗さではチタン合金箔およびＳｉＣ繊維
の詰込み効率が悪くなることがある。

さらにこのような表面粗さがあると、圧縮工程の際、あ
るいは高温静水圧圧縮（ＨＩ　Ｐ）またはホットプレス
による圧着工程の際に箔間埋め込もうとする繊維が損傷
を受けることがある。このような箔および薄いシート材
に関して行った研究から、表面粗さを減少させることに
より、プラズマ溶射堆積法で形成された箔の有用性を改
善することが望ましいことか明らかとなった。

本発明によれば、チタン基合金およびチタン・アルミニ
ウム金属間化合物をＲＦプラズマ溶射装置を用いて堆積
させ、次いで溶射したままの堆積物を改変することによ
り新規な独特の構造体が形成される。

チタンの金属間化合物を含めてチタン基合金のプラズマ
溶射堆積物の形成には、スーパーアロイのごとき多くの
その他の高温高強度材料とは違った一連の処理との問題
がある。ニッケル基あるいは鉄基スーパーアロイのごと
きスーパーアロイは、表面に多量の酸素を付着させるこ
となく、４００メツシユ（約３７μｍ）以下の比較的小
さい粒子の粉末に細分化することができる。

４００メツシユ未満の粒度を有する粉末の形のニッケル
基スーパーアロイは典型的に約２００〜約４００　ｐｐ
ｍの酸素を有する。対照的に、粉末チタン基合金は典型
的に１０倍高い酸素濃度を有するであろう。−４００メ
ツシユの粉末チタン基台金は約２０００〜約４０００　
ｐｐｍの酸素を有する。

さらに、−４００メツシュ未満のチタン基合金粉末は潜
在的に自然発火性であり、自然発火を防ぐために特別の
取り扱いが必要であると認められる。

チタン基合金の低温延性は、含有する窒素および酸素濃
度が増加するにつれ減少すると認められる。従って、チ
タン基合金の窒素および酸素含有量を最少に保つことが
重要である。

従来のプラズマ溶射技術では主に直流プラズマガンが使
用されていた。多くの溶射したままの状態のニッケル基
および鉄基スーパーアロイのごときスーパーアロイのプ
ラズマ溶射堆積物は比較的低い延性を有し、またシート
の形である場合にはそのような堆積物は延性が低いので
充分に鋭角まで曲げた時に割れることがあると認められ
ている。

このようなプラズマ溶射堆積物は熱処理によって特性を
改善することができる。しかし、溶射したままの状態で
は非常に限られた延性を有し、上記のように割れやすい
。

本発明者は、ＲＦ（無線周波）プラズマ溶射装置が通常
の直流プラズマ溶射装置の場合よりもかなり大きい粒度
の粉末を溶射できることを発見した。本発明者は、直流
プラズマ溶射装置で従来用いられていたものよりも少く
とも３倍大きい直径の粒子をプラズマ溶射粒子として成
功裡に用いることができ、その粒度は１００μｍ乃至２
５０μｍ以上であって、従来直流プラズマ溶射装置で用
いられていた一４００メツシュの粉末の１０倍の大きさ
であってもよいことを発見した。

このより大きな粉末粒子を採用できることは、特に、表
面において窒素および酸素のごときガスと反応しあるい
は該ガスを吸収し易いチタン基合金のごとき金属粉末に
とっては極めて重要である。

その１つの理由は、粒子の質量に対する表面積が直径に
反比例して減少するからである。従って、粒子直径か３
倍増加すると粒子の体積に対する表面積は３分の１に減
少すると解釈される。本発明者は、その１つの結果とし
て、より大きい粒子を用いて作ったチタン基合金のＲＦ
プラズマ溶溶射堆 積構造物は従来技術の知識により予測され得るものより
も酸素含有量が少いことを見い出した。

本明細書で用いる「チタン基合金」とは、各種の合金成
分を重量％で表示するとき、チタンが少くとも組成物の
半分の重量部である合金組成物を意味する。

チタン・アルミニウム金属間化合物は、簡単な原子数比
でチタンおよびアルミニウムが存在するチタン基合金組
成物であり、チタンおよびアルミニウムが組成物中にＴ
ｉ３Ａｌでは３：１、ＴｉＡｌでは１：１およびＴｉＡ
ｌ３では１：３のごとき簡単な数比に相当する結晶形で
分布するものである。

Ｔｉ３Ａｌ組成物は、Ｔｉ−６ＡΩ−４Ｖ（７）ごとき
チタン合金の使用温度が約１０００″Ｆ以下であるのに
対し、約１４００″Ｆ以下の使用温度を有する。ＴｉＡ
ｊ！の使用温度は１７００〜１８００丁の範囲である。

［発明の詳細な説明］ 従って、本発明の１つの目的はＲＦプラズマ溶射堆積箔
の表面粗さを減少させて、該箔を複合構造物への形成に
適するようにすることである。

別の目的は合体して複合構造物にするに特に適したチタ
ン合金の滑らかな薄い箔を形成する方法を提供すること
である。

別の目的は複数のチタン基合金層で形成された改良複合
構造物を提供することである。

別の目的はチタン基合金箔を低いコストで製造する方法
を提供することである。

その他の目的は以下の説明から明らかとなろう。

本発明の一態様によれば、上記の目的を達成するため、
（ａ）ＲＦＦプラズマンを用意し、（ｂ）プラズマ溶射
堆積用の直径が少くとも約１００μｍの粉末をプラズマ
ガンに供給し、（Ｃ）該粉末を基体に溶射し堆積させて
箔を形成し、（ｄ）箔を基体から分離し、（ｅ）箔を圧
延してその表面粗さを減少させる。

本発明の別の態様によれば、プラズマ溶射堆積法により
複数の箔を形成し、この各々の箔を圧延してその全体の
厚さを減少させると共に表面粗さを減少させ、これらの
複数の箔と他の構成成分とを組み合わせて予備複合体ア
ッセンブリを形成し、このアッセンブリに熱および圧力
を加えて該アッセンブリを合体させて、複合構造物を形
成する。

本発明は、割れを起すことなく、溶射したままのＲＦプ
ラズマ溶射堆積チタン合金を冷間圧延することが可能で
あるという発見に基いている。冷間圧延は箔の表面粗さ
をかなり減少すると共に、箔の厚さを更に減少する。後
で冷間圧延するプラズマ溶射チタン合金箔は、このよう
な箔を作るより一般的な方法に比べてコストをかなり低
減できることがわかった。

本発明の詳細は、以下の図面を参照した説明からより明
瞭に理解されよう。

［発明の詳細な説明］ 第１図には、低圧無線周波プラズマ溶射装置１０が示さ
れており、これは２個の取外し可能なエンドキャップ１
４および１６を有するタンク１２並びに図示の関連する
装置から構成される。タンクはたとえば約５フイートの
長さおよび約５フイトの直径を有する。

タンク１２の頂部には、ＲＦプラズマガン３０を導入す
るため、タンク頂部の壁に孔をあけてカラー１８をシー
ム２０にそってタンク頂部へ溶接することにより形成し
た開口か設けられている。

この開口を介してタンク１２の中に導入したＲＦプラズ
マガン３０は逆さの帽子の形状の容器２６の中に配置さ
れる。容器２６は側壁２２および底壁２４を有し、かつ
カラー１８上に載置されて当業者に周知の技術で密封シ
ールを形成するリム２８を有する。

プラズマガン３０自身は後で第２図を参照して詳しく説
明する。プラズマガンは逆さの帽子形の容器２６の底壁
２４に取り付けられ、ガスおよびキャリヤーガス中に取
り込んだ粉末並びに電力が供給される。

ＲＦ電源３２が接続手段３４および３６を介してプラズ
マガン３０に電力を供給する。その作用の詳細は後で第
２図を参照して説明する。

プラズマガン３０の内部には、ガス供給管３８を介して
ガス供給装置４０からガスが供給される。

このガスとしては水素、アルゴン、ヘリウム等の各種の
ガスを用いることができ、またガスは後で述べるＴＡＦ
Ａ６６型ＲＦプラズマガンのごとき特定のプラズマガン
で必要とされる要件に応じて軸方向、半径方向あるいは
旋回流として供給される。第１図には、図を簡単にする
ため、ただ１つのガス供給装置３８が示されている。

また、キャリヤーガスに取り込んだ粉末が供給管４４を
介して粉末供給装置４２からプラズマガン３０に供給さ
れる。

タンク１２の内部は、タンク１２に管路４６および弁４
８を介して接続した真空ポンプ５０によって約２００〜
４００トルの低い圧力に維持される。

壁内面に対するプラズマからのアークの衝突の問題が、
プラズマガン３０から下方へ伸びる円錐形の金属シール
ド５２を設け、かつプラズマガン３０からのプラズマ炎
の周囲にガス噴流５４を導入することにより克服される
。このガス噴流用の低温ガスは外部のガス供給装置６０
から管５６を介して供給される。このガスを、円錐形の
シールド５２の下に取り付けた環状の管に設けた開口を
通って流すことにより、ガス噴流５４が形成される。管
５８はガスのマニホールドとして作用すると共に、ガス
噴流５４を形成するための開口を底部に有する。

プラズマ溶射によって被覆すべき対象物として図にはド
ラム６２が示されている。ドラム６２は、タンク１２の
一方のエンドキャップ１６を通って伸びるアーム６４の
端部に取付はボルト７０により保持される。アーム６４
は箱６８内に取り付けたブッシング６６によりエンドキ
ャップ１６を介して気密封止されている。また箱６８内
には、装置を排気する前にブッシング６６の垂直方向の
位置決めを行うための通常の手段が設けられている。

これによりアーム６４を上下に動かして、アーム６４の
端部に取り付けたドラム６２および他のサンプルの位置
を、タンク１２の排気に先立って、実施しようとする被
覆工程に適切な位置に調節することができる。

プラズマ溶射による堆積を行っている間にブッシング６
６を介してアーム６４を内向きおよび外向きに動かすこ
とによってドラムの位置を横方向に移動させることもで
きる。ドラムは通常の装置によりアーム６４の外側部分
に回転運動を与えることによって回転させる。

次に第２図を参照して、プラズマガン及びその動作を詳
しく説明する。

第１図及び第２図において同一参照番号を付した要素は
同一部品を示す。第２図で、プラズマガン３０は第１図
に示したようにＲＦ電力接続手段３４および３６を有す
る。これらの接続手段は、当業者に知られているように
、ＲＦエネルギーを伝送するとともに、水冷のためにプ
ラズマガンに対して水を運ぶ中空の管である。水冷はプ
ラズマガン内で１００００〜１２０００°にの高温が生
じるので必要である。

ガス供給管３８および粉末供給管４４は第１図に示すよ
うにプラズマガン３０の要素に対し所要の供給関係に配
設されている。粉末供給管もまた水冷される。

プラズマガン３０は、閉じた頂部壁８２、側壁８４およ
びプラズマ炎が伸び出る低部開口８６よりなるハウジン
グを有する。

粉末供給管４４は粉末およびキャリヤーガスを供給する
ための最も内側の中空の中心管を有する三重壁管である
。

三重壁管は一組の３つの同心の管で構成され、同心の管
の間の内側および外側の通路には水のごとき冷却液が流
される。

ガス供給管３８は室８８の内のプラズマ９０より上方の
部分まで延在しており、従って水冷する必要はない。プ
ラズマ９０自身は、室８８の中央部分内にあるガスに無
線周波エネルギーを印加することにより発生される。適
切な周波数範囲は２〜５メガヘルツである。この範囲の
下側が望ましい。

ＲＦ電力は、プラズマガン３０の側壁８４に同心に設け
られたらせん状のコイルに接続手段３４および３６を介
して供給される。コイルの個々のストランド８０が第２
図に断面で示されている。

ストランド８０から作られたＲＦコイルは、室８８およ
びプラズマ９０から、プラズマガン３０内にライナーと
して取り付けられかつ水冷環状室の一方の壁を形成する
石英管９２によって分離されている。

水冷フィンガーのリングから成る水冷銅ライナー９４も
また、高電力でのプラズマガンの動作を助けるために、
石英管９２の内側に配置される。

出口バッフルｇ６がプラズマガン３０からのプラズマ炎
を方向付けするのを助ける。プラズマ９０はプラズマガ
ン３０内で形成され、プラズマガンの底部からドラム６
２のようなターゲットと熱伝達関係になるように下方へ
伸びる。

前に述べたように、本発明者はたとえばステンレス鋼の
シールド５２とガス噴流５４との組合せにより第１図に
示す低圧プラズマが溶射装置１０の容器の壁に対するプ
ラズマからのアークの衝突が防止されることがわかった
。

動作について説明すると、一種のガスあるいは多種のガ
スが供給管３８を介して室８８に供給され、このガス圧
力はタンク１２に弁４８及び管路４６を介して接続され
た真空ポンプ５０の作用により低い値に維持される。約
２５０トルの圧力が適している。タンク自身は約５フイ
ートの長さ及び約５フイートの直径を有する。無線周波
電力がコイルのストランド８０に印加されて、ガス供給
管３８を介してプラズマガンのハウジング内に供給され
たガスを励起する。このためプラズマ９０がプラズマガ
ン３０のハウジング内で発生される。

プラズマはハウジングから外へ伸び出て、回転ドラム６
２の表面を加熱する。プラズマの温度は約１００００〜
１２０００’にである。

キャリヤーガス中に取り込まれた粉末粒子は供給管４４
を介してプラズマ９０の中に導入される。

プラズマ９０の熱が充分に高いので、粒子はプラズマ中
を動くとき溶融してドラム６２の表面に液滴として堆積
する。前に述べたように、ＲＦプラズマからのプラズマ
により１００μｍを越える比較的大きい径の粒子を溶融
して、それらを本質的に液体状態から受け面に堆積させ
ることができることがわかった。

真空システムを動作させてタンク１２内の低圧プラズマ
堆積室内を約２００〜４００トルの圧力に維持する。ド
ラム６２は、プラズマで粒子を溶解して溶融液滴をドラ
ム表面に堆積させるときに排気した室内で回転させるこ
とができる。

粉末供給装置４２は市場で入手可能な装置である。本発
明の実施に用いた１つの特定モデルはカリフォルニア州
のプラズマダイン社（ＰｌａｓＩＩｌａｄｙｎｅ。

Ｉｎｃ、）製の粉末供給装置である。これは頂部に粉末
を保持する箱を有する。その箱の底部にあるホイールが
回転して粉末供給管４４中へ粉末を供給する。粉末はキ
ャリヤーガスによって粉末供給装置から供給管４４にそ
ってプラズマガン３０の室８８に送られる。

次に第３図を参照すると、部分的に基体筒１０２を取り
付けたドラム６２が示されている。ドラム６２は、外表
面に予め形成した基体としての箔１０２が取り付けられ
るように形成されている。

この基体筒は好ましくはドラムの長手方向端縁を越えて
延在していて、溶射される物質がドラム上ではなく基体
箔上に堆積するようにする。ドラム６２は外壁１０６お
よび内側中心軸１０８の間に延びる一組のリブ１０４を
有する。シャフト７０は軸１０８から外側に伸び低圧プ
ラズマ溶射装置内にドラム６２を支持する手段である。

基体筒１０２はドラム６２上の所定の位置に通常の手段
（図示せず）により固定することができる。

動作について説明すると、ドラムを金属又は比較的安価
なマンドレル材の基体筒で被覆する。ドラムを回転させ
かつ軸方向に並進させ、基体筒で被覆したドラム表面に
プラズマ炎を作用させる。

希望する合金組成および粒度の粉末をプラズマ粉末供給
装置に導入し、低圧プラズマ溶射装置でドラムに対して
溶射を行って、基体筒の表面に希望する厚さのシートが
得られるまでプラズマ溶射を続ける。反応性の高い合金
のシートたとえばチタン合金のシートを形成するために
は、粒度の太きい粉末粒子および無線周波数の電力で作
動するプラズマガンが用いられる。無線周波プラズマガ
ンは市場で入手可能であり、たとえばカリフォルニア州
のＴＡＦＡ社（ＴＡＦＡ、　　Ｃｏｒｐ、）から販売さ
れているＴＡＦＡ６６型プラズマガンである。

基体箔上にチタン合金を溶射する工程が終了したとき、
予め形成した基体筒とその上に堆積した箔をドラムから
取り外し、ドラムは再使用する。

たとえば鋼製の基体筒は硝酸および塩酸の酸性溶液で化
学的に溶解して、堆積筒から取り除くことができる。

この代りにモリブデン金属の基体シートを用いて、その
上にチタン合金のシートを堆積させる場合、プラズマ溶
射作業中にモリブデンのシート自身を過度に加熱しない
ようにすれば、化学的溶解剤を用いてモリブデンのシー
トをチタン合金から取り除く必要はない。これは、予め
形成したモリブデンの基体シートをチタン合金のプラズ
マ溶射堆積シートから単純に引きはがすことによって、
両者を分離できることを見い出したからである。

この作業を第４図に示す。ここではモリブデンおよびチ
タンの複合シート１１０をその上端縁でモリブデンの基
体シート１１２とチタン合金の溶射シート１１４とに分
離するところを示す。分離のための引張り力が複合シー
トの端縁に矢印のように加えられ、図示のように２つの
個別のシートに分離される。このような分離を行う場合
、回収されるモリブデンのシートは再使用可能な状態に
あり、ドラム７９に基体シート１１２として取り付けて
チタン合金層を再び堆積させることができる。

典型的な運転は下記の条件で行うことができる。

（１）電力入力　二６０キロワット （２）タンク圧カニ２５０ （３）ＴＡＦＡ６　Ｂ型プラズマガンの場合のガス流量 アルゴン（半径方向）：１１７リツトル／分水素（旋回
）　　　　　：　　５リットル／分アルゴン（旋回）　
　　＝　１６リツトル／分アルゴン（低温噴流）：１０
６リツトル／分（４）粒子注入 キャリヤガス（アルゴン）＝５リットル／分粉末（チタ
ン基合金）　　　　：２１０〜２５０μｍ ノズル上方の注入点　　　ニア、４５ｃｍ（５）堆積デ
ータ ターゲット材料：予め形成した鋼の箔 ターゲット寸法二幅４インチ、直径フインチ（ドラム） ターゲット・ノズル間距離：１１．５インチ予熱時間：
な　し 堆積時間：３　分 堆積速度　　：　３０　ｇ／ｍｉｎ。

質量堆積効率：９０〜９５％ ［実施例１］ Ｔｉ　−６ＡＮ　−４Ｖ　（６重量％のアルミニウム、
４重量％のバナジウムおよび残部のチタン）合金の粉末
を作り、ふるい分けして１０５μｍ〜１７７μｍの粒子
とした。

前に述べたようにＲＦプラズマガンにより、ドラムに巻
き付けた厚さ０．０２０インチの鋼シトに該粉末をプラ
ズマ溶射堆積させた。ドラムは幅が４インチで直径がフ
インチであり、鋼シートはドラムの円筒の表面を完全に
おおい、かつ縁部をドラムの平らな端面まで折り曲げる
ように巻き付けた。

チタン合金堆積物が約０．０１４インチの見かけの厚さ
になるまでプラズマ溶射を続けた。チタン合金堆積物を
有する鋼シートをドラムから取り外し、チタン合金堆積
物から鋼シートを除去した。

鋼の除去は、５０％熱硝酸溶液中で鋼の層を溶解するこ
とにより行った。

次に、０．０１４インチの厚さのチタン合金堆積物のシ
ートをフェン圧延機（Ｐｅｎｎ　Ｍｉｌｌ）で冷間圧延
した。

ステンレス鋼のパックを用いた場合と用いない場合の両
方で数回の圧延パスを行った後、シートの厚さの測定値
は０．００８インチであった。これは、ＲＦプラズマ溶
射したままの堆積した粗いシートが割れを生じることな
く実質的に４０％以上の厚さ減少を行うことができるこ
とを実証した。

このようにチタン合金のＲＦプラズマ溶射したままの堆
積物は驚くべきほどに十分に延性があり、圧延応力に耐
えて割れを起こすことがなかった。

さらに、シートの表面粗さが大いに改善されており、シ
ート表面上の高い凸部がほとんど完全に除去された。

溶射したままの、すなわち堆積したままのチタン堆積物
が圧延によりかなりの厚さ減少を行い得ることは驚くべ
き発見であることを強調したい。

これは、前に述べたごとく多くのプラズマ溶射堆積層が
低延性であって、曲げにより容易に割れるのと対照的で
あるからである。溶射したままの堆積物と、この点に関
連して、熱処理されて該熱処理の結果特性および特徴が
大幅に改善されたプラズマ溶射堆積物とを区別しなけれ
ばならない。チタン合金のごとき反応性の高い金属の溶
射したままの堆積物が、特に圧延により厚さを４０％減
少させることができるということは、本発明者の経験で
は最も特異なことであり顕著なことである。

堆積したままのシート（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金のシー
ト）のサンプルを顕微鏡試験用に調製した。この堆積し
たままのシートの断面顕微鏡組織を第５Ａ図に示す。堆
積したままのシートは表面の凸凹が大きく、またシート
中に顕著な空孔が存在することが写真から明らかである
。

上記シートを圧延したサンプルを顕微鏡試験用に調製し
た。圧延したシートの断面の写真を第５Ｂ図に示す。溶
射したままの堆積物と、圧延した堆積物との間の特性の
差異は２つの写真を比較すれば容易に明らかであろう。

溶射したままのシートの凸凹の大きい上側表面は、圧延
によって平坦な滑らかでさえある表面に変化している。

第５Ａ図の溶射したままのサンプル中の顕著な空孔の数
および寸法が、第５Ｂ図の圧延後のサンプルにおいては
著しく減少しているのがわかる。

本発明の方法によって製造することができるような滑ら
かな表面の箔の重要な利点は、箔を複合体の一部材とし
て用いて合体する時に強化繊維またはフィラメントに対
して損傷を与える可能性を減らすことである。周知であ
りかつ「発明の背景」の所で指摘したように、箔とフィ
ラメント列の複合体は、整列した強化用フィラメントの
多数の配列をチタン基金属箔の層の間にサンドイッチ式
に配置し、次にホットプレスあるいは高温静水圧圧縮に
より合体することにより作ることができる。

上記のようなサンドイッチ構造体を合体する際、フィラ
メントの長手方向軸線に対して横方向に加わる力により
フィラメントが損傷する危険がある。

実際に、このような合体作業によりフィラメントの破断
が起こることが観察された。合体した複合体の引張り強
さが高強度のフィラメントの存在により増大されている
ので、フィラメントの破断はこのような複合体の全体の
引張り強さを減少させる。このようなフィラメントは約
４００〜５００ｋｓｉの引張り強さを有するのに対し、
チタン基合金の引張り強さは約１４０ｋｓｉの範囲であ
る。よって、フィラメントの横方向破断は複合体の全強
度を減少させることがある。合体して複合体とするサン
ドイッチ構造体に用いる箔の表面粗さは横方向破断を増
加することがある。従って、本発明の方法により表面の
粗さを小さくしたことによって、この破断の原因を除く
ことができ、従って全破損率を減少させる。

［実施例２］ チタンとアルミニウムの原子比が３：１でかっＴｉ３Ａ
ｌ結晶構造中において部分的にニオブでチタンを置換し
たチタン・アルミニウム金属間化合物（Ｔｉ−１４Ａｌ
−２１Ｃｂ）を１０５μｍ〜１７７μｍの平均粒度を有
する粒子状に作製した。

この粉末材料は全体的にＴｉ　３　Ａｐの結晶形を有し
ていた。

前記実施例１の手順を繰り返し、そして約０゜０１２イ
ンチの厚さの金属間化合物の堆積層を鋼シート上に形成
した。

鋼シートから分離した後のプラズマ溶射堆積層を実施例
１で述べたようにフェン圧延機で圧延した。圧延後の層
の最終厚さは０．００フインチであった。

実施例１と同様に、堆積したままの層が十分に延性があ
り、冷間圧延作業に耐えることがわかった。

本実施例において、金属間化合物中のニオブの濃度は重
量で表わしてＴｉ−１４ＡΩ−２１Ｎｂの式に従かう。

この組成物はＴｉ−６Ａｉ）−４Ｖ材よりも延性が低い
と知られており、インゴットから２０ミル以下の箔に圧
延することができない。

しかし、本発明者は、この合金の溶射したままの堆積物
が圧延して、表面に凸凹のない顕著に効果的な箔に製作
することができることを見い出した。

堆積したままのシートのサンプルを顕微鏡試験用に調製
した。堆積したままのシートの断面の顕微鏡写真を第６
Ａ図に示す。

上記シートを圧延したサンプルを顕微鏡試験用に調製し
た。圧延したシートの断面の顕微鏡写真を第６Ｂ図に示
す。

複合体形成用の薄いチタン基合金シートの製造は非常に
高価になることがあり、これは特にチタン合金が室温で
延性でない場合にそうである。この室温での延性に欠け
る合金の１つはＴｉ　３　Ａｐの結晶形を有するニオブ
変性金属間化合物である。

この合金はインゴットから約０．０２０インチの厚さの
箔までしか圧延できない。従来技術の方法でさらに薄い
シートを得るには、この厚いシートすなわち箔を電解加
工して希望する寸法に形成することが必要である。希望
する仕上り厚さが０゜０１０インチである場合、この方
法では元の材料の約半分が失われることになる。

しかし、本発明によれば、前述の実施例から明らかなよ
うに、この従来技術の方法の欠点を生じることなく、０
．０１０インチあるいはそれより厚いまたは薄い寸法の
ニオブ変性Ｔｉ　３　Ａｐ箔を容易に製造することがで
きる。

また、この実施例の方法により作製した箔は両表面が滑
らかである。というのは、溶射したままの堆積物が破断
することなく表面の特性を著しく改善するように冷間圧
延できるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は受け面としての回転ドラムにプラズマ溶射する
ための低圧ＲＦプラズマ溶射装置の概略構成図である。 第２図は低圧ＲＦプラズマガンの拡大図である。 第３図はチタン基合金の高密度プラズマ溶射堆積物を形
成するための予め形成した基体箔を取り付けるようにし
たドラムの斜視図である。 第４図はモリブデンのような予め形成した箔にチタン基
合金を堆積した複合シートの斜視図であり、一端縁から
引きはがして２枚の箔に分離しているところを示す。 ハ 第５図および第５Ｂ図は圧延前および圧延後の八 プラズマ溶射堆積筒のそれぞれの断面における金属構造
の顕微鏡写真である。 第６Ａ図および第６Ｂ図は圧延前および圧延後のニオブ
変性Ｔｉ　３　Ａｌ　（Ｔｉ−４Ａｌ−２１ｃｂ）のプ
ラズマ溶射堆積筒のそれぞれの断面における金属構造の
顕微鏡写真である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタン合金の薄いシートを製造する方法において
   、 ＲＦプラズマガンを設け、 シートに形成しようとするチタン合金の粉末の供給装置
   を設け、該粉末の粒度を約１００μｍより大きくし、 上記粉末を上記プラズマガンのプラズマに供給して上記
   粉末のプラズマ溶射堆積物を受け面上に形成し、 上記堆積物を上記受け面から少くとも１つの粗い表面を
   有する独立したシートとして分離し、上記シートを圧延
   して、上記シートの厚さを減少すると共にその表面の滑
   らかさを増大する各工程を有することを特徴とするチタ
   ン合金の薄いシートの製造方法。
2. （２）上記粉末の粒度が約１００μｍ〜２５０μｍであ
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
3. （３）上記合金がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖである、特許請求
   の範囲第（１）項に記載の製造方法。
4. （４）上記圧延による厚さ減少が４０％より大きい特許
   請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
5. （５）チタン合金マトリックス中に高強度繊維を有する
   複合体を製造する方法において、少くとも１００μｍの
   粒子を有する粉末の形のチタン合金を用意し、 該粉末を基体上にプラズマ溶射堆積させて粗い表面のチ
   タン合金シートを形成し、 該チタン合金シートを上記基体から分離し、上記チタン
   合金シートを圧延して、その表面の粗さを減少し、 この圧延したシートをチタン合金と強化用繊維の交互の
   層の組合せ体中に含め、 該組合せ体を高温静水圧圧縮（ＨＩＰ）により合体させ
   て、チタン合金と強化用繊維よりなる強化複合体を形成
   する各工程を有することを特徴とする複合体の製造方法
   。
6. （６）上記粉末の粒度が約１００μｍ〜２５０μｍであ
   る特許請求の範囲第（５）項に記載の製造方法。
7. （７）上記チタン基合金がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖである特
   許請求の範囲第（５）項に記載の製造方法。
8. （８）上記圧延による厚さの減少が４０％より大きい特
   許請求の範囲第（５）項に記載の製造方法。
9. （９）上記強化用繊維が炭化ケイ素繊維である特許請求
   の範囲第（５）項に記載の製造方法。
10. （１０）上記合金が重量で表わしてＴｉ−１４Ａｌ−２
    １Ｃｂである特許請求の範囲第（１）項に記載の製造方
    法。
11. （１１）上記合金が重量で表わしてＴｉ−１４Ａｌ−２
    １Ｃｂである特許請求の範囲第（５）項に記載の製造方
    法。