JPH03100166A - 耐摩耗性Ｔｉ又はＴｉ基合金部材 - Google Patents
耐摩耗性Ｔｉ又はＴｉ基合金部材Info
- Publication number
- JPH03100166A JPH03100166A JP23953889A JP23953889A JPH03100166A JP H03100166 A JPH03100166 A JP H03100166A JP 23953889 A JP23953889 A JP 23953889A JP 23953889 A JP23953889 A JP 23953889A JP H03100166 A JPH03100166 A JP H03100166A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy member
- wear
- ions
- ion
- implanted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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ｖＲ］
本発明は、耐腐食性の優れたＴｉ又はＴｉ基合金部材に
関し、特に耐摩耗性等を高めることにより摺動機械部品
等としても利用できる様にしたＴｉ又はＴｉ合全余部材
関するものである。尚以下の説明ではＴｉをとりあげる
が、本発明は種々のＴｉ基合金に対し４て同様に適用す
ることができる。
関し、特に耐摩耗性等を高めることにより摺動機械部品
等としても利用できる様にしたＴｉ又はＴｉ合全余部材
関するものである。尚以下の説明ではＴｉをとりあげる
が、本発明は種々のＴｉ基合金に対し４て同様に適用す
ることができる。
［従来の技術］
Ｔｉは、高融点、軽量、高強度等の特長を有すると共に
耐腐食性にも優れており、その特長を生かして化学プラ
ントや原子カプラント等の分野における需要が次第に増
加している。しかるにＴｉはこれらの特長を有する一方
で、鋼等に比べると摩耗し易く又摩耗による焼付きを起
こし易いという欠点があり、このことが摺動機械部品等
の材料としての使用を妨げる原因となっている。
耐腐食性にも優れており、その特長を生かして化学プラ
ントや原子カプラント等の分野における需要が次第に増
加している。しかるにＴｉはこれらの特長を有する一方
で、鋼等に比べると摩耗し易く又摩耗による焼付きを起
こし易いという欠点があり、このことが摺動機械部品等
の材料としての使用を妨げる原因となっている。
そのためＴｉの耐摩耗性を改善する目的で種々の提案が
なされており、その−例としては、■ガス窒化法、■Ｃ
ｒめっき法、■ＭｏＳ２コーティング法等の表面処理法
を挙げることができる。しかしながらこれらの方法は、
他の分野ではそれなりの成果をあげているもののＴｉの
表面処理法としてはいくつかの問題がある０例えば■ガ
ス窒化法では極めて長い処理時間を要するという欠点が
あり、又■Ｃｒめっき法の場合には、Ｔｉ素地に対する
めっき皮膜の密着性が悪いので、密着性を高める為の前
処理工程として下地めっきを施す必要があり、工程が煩
雑になると共に依然としてめっき皮膜が剥離し易いとい
う問題がある。ざらに■ＭｏＳ２コーティング法におい
ても表面皮膜の密着性が悪いことが問題点として挙げら
れる。
なされており、その−例としては、■ガス窒化法、■Ｃ
ｒめっき法、■ＭｏＳ２コーティング法等の表面処理法
を挙げることができる。しかしながらこれらの方法は、
他の分野ではそれなりの成果をあげているもののＴｉの
表面処理法としてはいくつかの問題がある０例えば■ガ
ス窒化法では極めて長い処理時間を要するという欠点が
あり、又■Ｃｒめっき法の場合には、Ｔｉ素地に対する
めっき皮膜の密着性が悪いので、密着性を高める為の前
処理工程として下地めっきを施す必要があり、工程が煩
雑になると共に依然としてめっき皮膜が剥離し易いとい
う問題がある。ざらに■ＭｏＳ２コーティング法におい
ても表面皮膜の密着性が悪いことが問題点として挙げら
れる。
［発明が解決しようとする課題］
本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、簡素な工程で短時間に処理を完了することができ、し
かもＴｉ素地との密着性に優れた表面処理層を形成する
ことができるような技術、殊にそのような表面処理層を
形成することによって得られる耐摩耗性及び耐焼付き性
の優れたＴｉ部材を提供することを目的とするものであ
る。
、簡素な工程で短時間に処理を完了することができ、し
かもＴｉ素地との密着性に優れた表面処理層を形成する
ことができるような技術、殊にそのような表面処理層を
形成することによって得られる耐摩耗性及び耐焼付き性
の優れたＴｉ部材を提供することを目的とするものであ
る。
［課題を解決するための手段］
しかして上記目的を達成した本発明のＴｉ部材は、Ｔｉ
（又はＴｉ基合金）部材の表面に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、
Ｐｔよりなる群から選択される１種以上の元素をイオン
注入してなる点に要旨を有するものである。
（又はＴｉ基合金）部材の表面に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、
Ｐｔよりなる群から選択される１種以上の元素をイオン
注入してなる点に要旨を有するものである。
［作用］
本発明で利用されるイオン注入の手法は、加速された高
エネルギーのイオンを目的深さまで打ち込んでＴｉ部材
を表面改質するものであり、半導体分野における不純物
ドーピング手段として利用されている他、鋼を中心とす
る金属材料の表面改質にもその通用が進められているが
、半導体分野を除けばこれまでのところ実用化はあまり
進んでいない。
エネルギーのイオンを目的深さまで打ち込んでＴｉ部材
を表面改質するものであり、半導体分野における不純物
ドーピング手段として利用されている他、鋼を中心とす
る金属材料の表面改質にもその通用が進められているが
、半導体分野を除けばこれまでのところ実用化はあまり
進んでいない。
本発明に係るＴｉ部材は、このようなイオン注入の手法
をＴｉ部材の表面改質に利用したものであり、Ｔ１部材
表層部にはイオン注入によって非熱平衡物質層が形成さ
れる。即ちこれまで行なわれてきた熱プロセスによる合
金化や表面処理では、熱的平衡状態にある合金層あるい
は表面皮膜が形成され、該合金層は熱平衡物質層である
が故にその物性改造にも自ずから限度があった。これに
対し本発明では非熱平衡物質層を形成することにより、
非熱平衡状態に基づくストレスに起因して、熱平衡物質
からは予測できない特性を得ることができる。換言すれ
ばイオン注入される元素と同じ元素を添加したＴｉ合金
を形成しても本発明Ｔｉ部材のような耐摩耗性の発揮は
期待することができないのである。
をＴｉ部材の表面改質に利用したものであり、Ｔ１部材
表層部にはイオン注入によって非熱平衡物質層が形成さ
れる。即ちこれまで行なわれてきた熱プロセスによる合
金化や表面処理では、熱的平衡状態にある合金層あるい
は表面皮膜が形成され、該合金層は熱平衡物質層である
が故にその物性改造にも自ずから限度があった。これに
対し本発明では非熱平衡物質層を形成することにより、
非熱平衡状態に基づくストレスに起因して、熱平衡物質
からは予測できない特性を得ることができる。換言すれ
ばイオン注入される元素と同じ元素を添加したＴｉ合金
を形成しても本発明Ｔｉ部材のような耐摩耗性の発揮は
期待することができないのである。
ところでＴｉ部材の特性を改善するに当たってはＴｉ部
材にイオン注入を行ないさえすれば良いと言うものでは
なく、改善しようとする特性に合せて特定の元素イオン
を注入する必要がある。即ち本発明においては、種々の
元素イオンについてイオン注入実験を重ねた結果、Ｔｉ
部材の耐摩耗性及び耐焼き付き性を改善する為には、Ａ
ｕ。
材にイオン注入を行ないさえすれば良いと言うものでは
なく、改善しようとする特性に合せて特定の元素イオン
を注入する必要がある。即ち本発明においては、種々の
元素イオンについてイオン注入実験を重ねた結果、Ｔｉ
部材の耐摩耗性及び耐焼き付き性を改善する為には、Ａ
ｕ。
Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔよりなる群から選択される１ ｆｆｆ
ｉ以上の元素をイオン注入する必要のあることを知った
。尚Ｔｉ部材にこれらの元素をイオン注入することによ
り形成される非熱平衡状態の具体的な物性の変化として
は、■表面硬度が上昇する、■摩耗の際の相手材との凝
着現象が緩和される、■イオン注入時のスパッタによっ
て表面が清浄化される、■摩擦時の表面酸化挙動が変化
する等の現象をあげることができる。またこれらの貴金
属元素をイオン注入すれば、貴金属が本来的に備えてい
る耐食性が加味されてＴｉ部材の耐食性を向上させ得る
ことも分かった。ちなみにＴｉは前記したように耐酸化
性即ち耐食性に優れた金属であるが、こうした耐食性は
Ｔｉ部材の表面に存在する厚さ数１ＯＡの酸化皮膜によ
るものである。しかるに該酸化皮膜による耐食性は、酸
化皮膜が不働態状態を維持し得る酸化性環境（例えば硝
酸や塩素酸存在下）にある場合においては有効であるが
、還元性環境（例えば硫酸、塩酸、弗酸等の存在下）に
おいては上記酸化皮膜が消失して耐食性が十分に発揮さ
れない。これに対し、上記貴金属類をイオン注入した本
発明のＴｉ部材は還元性環境においても著しい腐食抑制
効果を発揮する。
ｉ以上の元素をイオン注入する必要のあることを知った
。尚Ｔｉ部材にこれらの元素をイオン注入することによ
り形成される非熱平衡状態の具体的な物性の変化として
は、■表面硬度が上昇する、■摩耗の際の相手材との凝
着現象が緩和される、■イオン注入時のスパッタによっ
て表面が清浄化される、■摩擦時の表面酸化挙動が変化
する等の現象をあげることができる。またこれらの貴金
属元素をイオン注入すれば、貴金属が本来的に備えてい
る耐食性が加味されてＴｉ部材の耐食性を向上させ得る
ことも分かった。ちなみにＴｉは前記したように耐酸化
性即ち耐食性に優れた金属であるが、こうした耐食性は
Ｔｉ部材の表面に存在する厚さ数１ＯＡの酸化皮膜によ
るものである。しかるに該酸化皮膜による耐食性は、酸
化皮膜が不働態状態を維持し得る酸化性環境（例えば硝
酸や塩素酸存在下）にある場合においては有効であるが
、還元性環境（例えば硫酸、塩酸、弗酸等の存在下）に
おいては上記酸化皮膜が消失して耐食性が十分に発揮さ
れない。これに対し、上記貴金属類をイオン注入した本
発明のＴｉ部材は還元性環境においても著しい腐食抑制
効果を発揮する。
さらにイオン注入では高エネルギーイオンをＴｉ部材の
表層部に強制的に添加するが、表面層に別物質層が形成
される訳ではないので、注入層と基材層はマトリックス
構造が同じである。従ってめっき等の表面処理のように
基材と異なる材質の皮膜を密着させる場合と異なり、イ
オン注入表層部の基材層との一体性は極めて良好であり
、摩擦状態下でも剥離することがない。
表層部に強制的に添加するが、表面層に別物質層が形成
される訳ではないので、注入層と基材層はマトリックス
構造が同じである。従ってめっき等の表面処理のように
基材と異なる材質の皮膜を密着させる場合と異なり、イ
オン注入表層部の基材層との一体性は極めて良好であり
、摩擦状態下でも剥離することがない。
本発明に係るＴｉ部材は上記作用効果を奥するものであ
るが、これらの効果を得るには上記責金属元素イオンを
合計量で５ Ｘ １０”イオン／ｃｍ”以上注入するこ
とが望まれる。一方過剰に注入しても処理時間が長くな
るだけで耐摩耗性等が一定以上に向上することはないの
で注入量は合計で１ｘｌｏ１９イオン／ｃｔｓ”以下に
抑えることが望ましい。
るが、これらの効果を得るには上記責金属元素イオンを
合計量で５ Ｘ １０”イオン／ｃｍ”以上注入するこ
とが望まれる。一方過剰に注入しても処理時間が長くな
るだけで耐摩耗性等が一定以上に向上することはないの
で注入量は合計で１ｘｌｏ１９イオン／ｃｔｓ”以下に
抑えることが望ましい。
［実施例］
実験ｌ
第１表に示す各種イオン注入Ｔｉ部材についてボール・
オン・プレート型摩耗試験装置を用いて摩耗試験を行な
い、相対的な摩耗量を比較したところ第１表に示す結果
が得られた。摩耗条件はアルミナ、鋼及びＴｉを相手材
とし、荷重１００ｇｆで摩耗試験を行なった。イオン未
注入材の摩耗量を１として相対摩耗量を算出した。
オン・プレート型摩耗試験装置を用いて摩耗試験を行な
い、相対的な摩耗量を比較したところ第１表に示す結果
が得られた。摩耗条件はアルミナ、鋼及びＴｉを相手材
とし、荷重１００ｇｆで摩耗試験を行なった。イオン未
注入材の摩耗量を１として相対摩耗量を算出した。
実験２
イオン注入量を変化させて相対摩耗量との関係を求めた
ところ第１図に示す結果が得られた。
ところ第１図に示す結果が得られた。
第１図に示されるようにイオン注入量が増加するに従っ
て相対摩耗量は減少していくが、その傾向が顕著に現わ
れるのは各元素ともにイオン注入量が５ Ｘ １０１！
イオン／Ｃｌ１１２となる付近からであった。
て相対摩耗量は減少していくが、その傾向が顕著に現わ
れるのは各元素ともにイオン注入量が５ Ｘ １０１！
イオン／Ｃｌ１１２となる付近からであった。
［発明の効果］
本発明は以上のように構成されており、耐摩耗性及び耐
焼き付き性に優れたＴｉ（又はＴｉ基合金）部材を得る
ことができる。かくして耐食性に優れたＴｉ部材を従来
適用困難であった摺動機械部品等の用途にも適用するこ
とができるようになった。
焼き付き性に優れたＴｉ（又はＴｉ基合金）部材を得る
ことができる。かくして耐食性に優れたＴｉ部材を従来
適用困難であった摺動機械部品等の用途にも適用するこ
とができるようになった。
第１図はイオン注入量と相対摩耗量の関係を示すグラフ
である。
である。
Claims (1)
- Ｔｉ又はＴｉ基合金部材の表面に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ
、Ｐｔよりなる群から選択される１種以上の元素をイオ
ン注入してなることを特徴とする耐摩耗性Ｔｉ又はＴｉ
基合金部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1239538A JP2592961B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 耐摩耗性Ｔｉ又はＴｉ基合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1239538A JP2592961B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 耐摩耗性Ｔｉ又はＴｉ基合金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03100166A true JPH03100166A (ja) | 1991-04-25 |
| JP2592961B2 JP2592961B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=17046301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1239538A Expired - Fee Related JP2592961B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 耐摩耗性Ｔｉ又はＴｉ基合金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592961B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5693870A (en) * | 1979-12-13 | 1981-07-29 | Atomic Energy Authority Uk | Titanium and improvement of titanium alloy |
| JPH0215164A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-01-18 | Raimuzu:Kk | 複合材料 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP1239538A patent/JP2592961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5693870A (en) * | 1979-12-13 | 1981-07-29 | Atomic Energy Authority Uk | Titanium and improvement of titanium alloy |
| JPH0215164A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-01-18 | Raimuzu:Kk | 複合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2592961B2 (ja) | 1997-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Haynes et al. | High-temperature diffusion barriers for protective coatings | |
| US3765954A (en) | Surface-hardened titanium and titanium alloys and method of processing same | |
| JP5139768B2 (ja) | Ｔｉ−Ａｌ系合金の表面処理方法およびそれによって得られたＴｉ−Ａｌ系合金 | |
| RU2244177C2 (ru) | Опорное устройство, способ его изготовления и подшипник скольжения | |
| US3597172A (en) | Alloys having an aluminum-diffused surface layer | |
| DE69804559D1 (de) | Korrosionsbeständigkeit von Hochtemperatur-Legierungen | |
| JP3101669B2 (ja) | 表面処理方法 | |
| US5096508A (en) | Surface modified copper alloys | |
| JP2592961B2 (ja) | 耐摩耗性Ｔｉ又はＴｉ基合金部材 | |
| JP2943626B2 (ja) | チタン材の表面硬化処理方法 | |
| US20050194075A1 (en) | Method of hardening a beta titanium member | |
| JP3064562B2 (ja) | 耐隙間腐食性表面改質ＴｉまたはＴｉ基合金部材 | |
| JPH09169508A (ja) | ニトリド含有化合物の多層被覆及びその形成法 | |
| JP2797717B2 (ja) | 潤滑性に優れた耐摩耗性ＴｉまたはＴｉ基合金部材 | |
| JP2985403B2 (ja) | 高耐食性表面改質ＴｉまたはＴｉ基合金部材、およびその製造方法 | |
| JP2993269B2 (ja) | 高耐食性表面改質ＴｉまたはＴｉ基合金部材、およびその製造方法 | |
| JP2988049B2 (ja) | 耐隙間腐食性表面改質ＴｉまたはＴｉ基合金部材 | |
| JPH04285164A (ja) | 潤滑性に優れた耐摩耗性ＴｉまたはＴｉ基合金部材 | |
| JP3146687B2 (ja) | 高耐食性表面改質ＴｉまたはＴｉ基合金部材 | |
| JP3208898B2 (ja) | 高耐食性表面改質ＴｉまたはＴｉ基合金部材 | |
| JP3208897B2 (ja) | 高耐食性表面改質ＴｉまたはＴｉ基合金部材 | |
| JP2952840B2 (ja) | 窒素含有化合物を有する耐銹性に優れたステンレス鋼 | |
| JPH05148616A (ja) | ステンレス鋼の耐食性および耐摩耗性改善方法 | |
| JP4986402B2 (ja) | Ａｌ拡散コーティング層の形成方法及びＡｌ拡散コーティング層を有する耐熱部材 | |
| US5695827A (en) | Surface protection of gamma and alpha-2 titanium aluminides by ion implantation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |