JPH03197637A

JPH03197637A - 耐食性に優れたチタン合金

Info

Publication number: JPH03197637A
Application number: JP33739089A
Authority: JP
Inventors: Sukehiro Mitsuyoshi; 裕広光吉; Chihiro Taki; 千博滝
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1991-08-29

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】〔産業上の利用分野〕本発明は非酸化性環境、特に高温高濃度の塩酸や硫酸中
において優れた耐食性を示すチタン合金に関する。

〔従来の技術〕

チタンは、従来の材料よりも優れた耐食性を示すため、
最近では化学工業やエネルギー分野等の種々の分野で広
く使用されるようになってきた。

しかし、チタンの優れた耐食性は表面に生成する不働態
被膜に起因するため硝酸等の酸化性環境では高耐食性を
保持するが、塩酸や硫酸等の非酸化性環境中では、その
耐食性は十分とはいい難い。

そのため、このような非酸化性環境での使用を目的にＴ
ｉ−Ｐｄ合金、Ｐｄ処理チタン等の耐食性チタン合金及
び表面処理方法が開発されている。

これらは、貴金属元素であるＰｄの添加によって腐食環
境下の自然電位がチタンの不働態化電位までシフトする
現象を利用したもので、現在純チタンが著しい腐食をう
ける環境下で広く使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記材料も高温高濃度の塩酸や硫酸のよ
うな非常に厳しい非酸化性環境においては、その耐食性
は十分とはいえず、工業用材料としての実用性は乏しい
。

このような腐食環境下では、通常繊維強化プラスチック
ス（ＦＲＰ）やゴムライニング材が用いられるが、それ
らも経年劣化は避けられず多額のメンテナンスコストを
余儀なくされていた。また、金属材料として、各種ハス
テロイが使用される場合もあるが、ＣＩｔ−や酸化剤と
なるＦｅ”やＣｕ”のような溶液不純物イオンによる著
しい耐食性劣化という問題を抱えているため、その使用
が制限されたり、使用環境の整備によるメンテナンスコ
ストの増大が避けられないという問題があった。

しかも、ハステロイは熱間及び冷間加工性が悪いため展
伸材を製造するまでに多大な加工費を要していた。

以上のように、従来用いられてきた材料は、耐食性が不
十分で、経済的にも問題があるという欠点を有していた
。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高温高
濃度の非酸化性酸等の非常に厳しい腐食環境で優れた耐
食性を示し、かつメンテナンスフリーで比較的安価なチ
タン合金を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、本発明者等がチ
タンの耐食性に及ぼす添加元素の影響を、その耐食性向
上の観点から整理検討し、高温高濃度の非酸化性酸等の
非常に厳しい腐食環境で優れた耐食性を示し、かつメン
テナンスフリーで比較的安価な金属材料について種々検
討した結果、見出したものである。

すなわち、本発明はＭＯ１０〜４０ｗｔ％、Ｎｂ１〜２
０ｗｔ％ｔ　Ｒｕ　０．０５〜２　、Ｏｗｔ％で、残部
がＴｉと不可避的不純物からなる耐食性に優れたチタン
合金である。

本発明において、Ｍｏを添加するのは、Ｍｏを含有する
ことで腐食環境下でＭｏが濃縮した表面保護被膜を形成
し、それによって耐食性の向上が認められるからである
。またＮｂを添加するのはＭｏと同様に表面に保護被膜
が形成されるためであるが、特にＭｏ単独では、劣化す
る酸化性環境での耐食性を改善する効果が著しいためで
ある。

このＭＯとＮｂの濃縮による表面保護被膜によって耐食
性はかなり向上するが、本発明合金では。

さらにＲｕを添加することで本発明が目的とする過酷な
環境下で使用できる優れた耐食性が得られ机ここで、Ｒｕを添加するのは腐食環境下でチタンの不働
態電位までアノード分極させるためであり、貴金属元素
としては、最も安価なＲｕを使用することで経済的な効
果を狙ったためである。

本発明合金はこれらの相乗効果によってはじめて、高温
高濃度の非酸化性酸中で高耐食性を示す。

ここで、Ｍｏの含有量の下限を１０ｗｔ％としたのは、
これより少ない量では表面保護被膜の形成が不十分で、
耐食性の向上が期待できないためであり、また、ＭＯの
含有量の上限を４０ｗｔ％としたのは、これより多く　
Ｍ　ｏを添加しても耐食性の向上はわずかであり、高融
点で、かつ偏析しやすいＭＯを多量に含有することから
、均質なインゴットを得ることが難しく、さらに熱間及
び冷間加工性も悪化するためである。

次に、Ｎｂの含有量の下限を１ｗｔ％としたのは前述の
Ｎｂの効果が不十分で、酸化性環境での十分な耐食性が
得られないためであり、Ｎｂの含有量の上限を２０ｗｔ
％としたのは、これより多く添加しても耐食性の向上は
わずかであり、高価なＮｂを添加することは経済的に不
利だからである。

さらに、Ｒｕの含有量の下限を０．０５ｗｔ％としたの
は、これより少ない量ではアノード分極の効果が小さく
、完全な不働態域に達せず、十分な耐食性が確保できな
いからであり、上限を２．０ｗｔ％としたのは、Ｎｂの
場合と同様に特性上効果がなく、経済的な不利を避ける
ためである。

以上の本発明合金は、高温高濃度の非酸化性酸中で優れ
た耐食性を有している。しかも酸化性環境が共存しても
耐食性は劣化せず、実質的なメンテナンスコストを要し
ない。

また、本発明合金ではβ安定化元素であるＭＯ及びＮｂ
を含有するため、上記本発明の範囲で金属組織が加工性
の良い単一β相となり、熱間加工性はいうに及ばず、冷
間加工性もきわめて優れており、たやすく種々の形状に
加工できる。そのため加工費はわずかですみ経済的な効
果が大きい。

以上のように本発明合金は、優れた耐食性を有するとと
もに経済的にも有利である。

〔実施例〕

次に本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。

試験材料としては、本発明合金及び比較材としてのＴｉ
−０，１５％Ｐｄ合金とハステロイＣ−２７６を用いた
。これらの試験材を冷間圧延後２０　ｒｍ　Ｘ　２０　
ｎｏの板に切断し、溶体化処理後表面を６００番研磨紙
で仕上げ表面を清浄化して、沸騰３０％Ｈ，Ｓ０４及び
沸騰（３０％Ｈ，Ｓｏ、＋１％ＨＮ　Ｏａ　）の混酸で
全面腐食試験を行った。

その結果を第１表に示す。

第１表において、Ｎα１〜Ｎα５はＮｂを添加せずＲｕ
を０．０５ｗｔ％添加し、Ｍｏをｌｖｔ％〜５０ｗｔ％
まで変化させたものであるａ　Ｍ　ｏ添加量の増大に従
い、試験材の耐食性は向上するが、１％ＨＮＯ，を含む
環境下ではで耐食性が著しく悪化する。

一方、＆　６〜Ｎａ　１０はＮｂを１０％、Ｒｕを０．
０５ｗｔ％添加し、Ｍｏをｌｖｔ％〜５０ｗｔ％まで変
化させたものであるが、１％ＨＮＯ３を含む環境下でも
耐食性の劣化はなく、Ｎｂを添加する必要が理解される
。また、Ｒｕを添加しない試験材（＆１５）とＮａ８の
試験材との比較から、良好な耐食性を得るためには、Ｒ
ｕが不可欠であることがわかる。

以上から、Ｍｏ、Ｎｂ及びＲｕを同時に添加すると、そ
の相乗効果により著しく耐食性が向上することは明らか
であり、本発明の有効性が理解できる。

ただし、恥６とＮａ７の試験材の比較から、Ｍ。

添加量が１０ｗｔ％より少ない場合、耐食性はあまり改
善されない、そのためＭｏ添加量を１０ｗｔ％以上とす
る必要がある。また、上限を４０ｗｔ％としたのはＮｃ
ｉ９と＆１０の試験材の比較かられかるように、それ以
上添加しても耐食性の向上は期待できないからであり、
Ｍｏを多量に添加することによって生じる製造性の悪化
を避けるためである。

次に、Ｎａ８及びＮＧ１２〜鬼１３の試験材は、Ｍｏを
３０ｗｔ％、Ｒｕを０．０５ｗｔ％添加し、Ｎｂを０．
５ｖｔ％〜３０ｗｔ％まで変化させたものであるが、Ｎ
ａ１ｌと血１２の試験材の比較から、十分な耐食性を得
るためには、Ｎｂを１ｔｅｔ％以上添加する必要がある
ことがわかる。

また、Ｎａ１３と＆１４の試験材の比較から。

Ｎｂを２０ｗｔ％より多く添加しても、耐食性の向上は
あまり期待できないため高価なＮｂの使用を避けること
から、その添加量の上限を２０ｔｇｔ％とした。

次に、Ｎα８及びＮａ１６〜Ｎａ１９の試験材はＭ。

量を３０ｗｔ％Ｎｂ量を１０ｗｔ％とし、Ｒｕ量を０．
０１ｗｔ％〜４．Ｏｗｔ％まで変化させたものであるが
、Ｎα８とＮα１６の試験材の比較より、十分な耐食性
を得るためには、０．０５ｗｔ％以上のＲｕの添加が必
要であることがわかる。従ってＲｕの添加量の下限を０
．０５ｗｔ％とした。また、Ｒｕの添加量の上限を２゜
Ｑｗｔ％としたのは、＆１８と−１９の試験材の比較か
られかるように、それ以上高価なＲｕを添加しても耐食
性の向上は期待できないからである。

さらに、本発明合金（Ｎｃｉ７〜嵐９．ＮＧ１２〜鬼１
３．Ｎｃｉ１７〜Ｎα１８）は、Ｔｉ−０，１５％Ｐｄ
合金（Ｎα１９）やハステロイＣ−２７６（＆２０）と
比較しても極めて優れた耐食性を示している。

以上、本発明の合金では、ＴｉにＭｏ、Ｎｂ。

Ｒｕを添加することにより高温高濃度のＨＣｌ２゜Ｈ，
Ｓｏ、等の非酸化性水溶液中で著しく耐食性が改善され
化学装置材料として工業的に著しい効果を発揮するもの
である。

なお、本発明に係る材料は、腐食環境と接するところに
存在すれば十分その機能を発揮するので、例えばクラッ
ドのように内部に異種の材料を用い表面のみ本発明材料
から構成される装置も当然本発明に含まれる。

〔発明の効果〕

上記した本発明によれば、Ｍｏが１０ｗｔ％以上。

４０ｗｔ％以下．Ｎｂが１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下で
Ｒｕが０．０５ｔｇｔ％以上、２．０ｗｔ％以下で残部
がチタン及び不可避的不純物からなる本発明合金は、高
温高濃度の非酸化性酸等の厳しい腐食環境において優れ
た耐食性を示す。

さらに、また本発明合金は、メンテナンスコストが不要
であり、加工性もよいため経済的に有利である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）組成比がＭｏ１０〜４０ｗｔ％、Ｎｂ１〜２０ｗ
ｔ％、Ｒｕ０．０５〜２．０ｗｔ％で、残部がＴｉと不
可避的不純物からなる耐食性に優れたチタン合金。