JPH03211206A - 高密度チタン合金焼結部品の製造法 - Google Patents
高密度チタン合金焼結部品の製造法Info
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- JPH03211206A JPH03211206A JP489790A JP489790A JPH03211206A JP H03211206 A JPH03211206 A JP H03211206A JP 489790 A JP489790 A JP 489790A JP 489790 A JP489790 A JP 489790A JP H03211206 A JPH03211206 A JP H03211206A
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- titanium alloy
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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）
本発明は自動車用部品、海洋ないし船舶用部品、および
−膜構造用等の焼結部品に関わり、特に高密度チタン合
金焼結部品の製造方法に関する。
−膜構造用等の焼結部品に関わり、特に高密度チタン合
金焼結部品の製造方法に関する。
（従来の技術）
コネクティングロッドをはじめとする複雑形状の自動車
用エンジン部品は、従来鉄鋼材料を切削加工して用いら
れてきた。最近の燃費向上、軽量化、高効率化等の目的
に沿って、鉄鋼材料に代わってチタン合金材での各種部
品の開発が進んでいる。同様な開発は、海洋ないし船舶
用部品、および−膜構造用部品においても進んでいる。
用エンジン部品は、従来鉄鋼材料を切削加工して用いら
れてきた。最近の燃費向上、軽量化、高効率化等の目的
に沿って、鉄鋼材料に代わってチタン合金材での各種部
品の開発が進んでいる。同様な開発は、海洋ないし船舶
用部品、および−膜構造用部品においても進んでいる。
しかしながら、従来のチタン合金部品は真空アーク溶解
炉（ＶＡＲ）による溶解に始まって、鍛造、熱間圧延、
熱処理等の各工程を経た後、機械加工を施して製造して
おり、高価な工程を用いること、工程が複雑なことなど
から、必然的に製品価格も高く、自動車部品等としての
汎用が難しかった。
炉（ＶＡＲ）による溶解に始まって、鍛造、熱間圧延、
熱処理等の各工程を経た後、機械加工を施して製造して
おり、高価な工程を用いること、工程が複雑なことなど
から、必然的に製品価格も高く、自動車部品等としての
汎用が難しかった。
現在、上記の問題点を解決するために、従来の溶解に代
わって、粉末冶金法などのニアネットシェイブ成形がお
こなわれている。粉末冶金法のうち、所定の合金成分と
なるよう予め機械的に混合して成る混合粉末を、所定の
形状に成形できるようにゴムなどの柔軟性のある型に充
填し、冷間静水圧プレス（以下ＣＩＰという。）で所定
の形状に圧粉成形し、次いで高温下で熱処理により焼結
し、さらに、熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰという。）
を行う、いわゆる素粉末法によるチタン合金部品の製造
法が開発されつつある。
わって、粉末冶金法などのニアネットシェイブ成形がお
こなわれている。粉末冶金法のうち、所定の合金成分と
なるよう予め機械的に混合して成る混合粉末を、所定の
形状に成形できるようにゴムなどの柔軟性のある型に充
填し、冷間静水圧プレス（以下ＣＩＰという。）で所定
の形状に圧粉成形し、次いで高温下で熱処理により焼結
し、さらに、熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰという。）
を行う、いわゆる素粉末法によるチタン合金部品の製造
法が開発されつつある。
以上の方法によれば、溶解、鍛造ないし熱間圧延といっ
た高価な工程を経ることなく、自動車用部品等の製造が
可能となる。また、チタン合金のふ加成分元素を任意の
重量比に容易に配合することができ、かつ、溶解法およ
び合金粉末法では凝固偏析のために、添加することがで
きないか、添加量に制限のある元素も添加が可能となる
利点も生ずる。
た高価な工程を経ることなく、自動車用部品等の製造が
可能となる。また、チタン合金のふ加成分元素を任意の
重量比に容易に配合することができ、かつ、溶解法およ
び合金粉末法では凝固偏析のために、添加することがで
きないか、添加量に制限のある元素も添加が可能となる
利点も生ずる。
しかしながら、この素粉末法には以下のような問題点が
あることが明らかになりつつある。
あることが明らかになりつつある。
第１に、ＣＩＰ時にゴム型等の柔軟性のある型を使用す
るため、粉末成形体の表面に粉末形状に起因する凹凸が
残り、焼結後およびＨＩＰ後の表面に同様な凹凸が残る
こと。第２に、粉末を型に充填する際の不均質充填、な
いし複雑形状品のＣＩＰ時に生ずる局所的な不均一加圧
により、焼結後の粉末成形体の表面に部分的に開放気孔
が生じ、この開放気孔にＨＩＰ処理時に圧媒ガスが流入
するため開放気孔内に圧力が作用し、開放気孔の封孔が
不十分となり、ＨＩＰ処理後に開放気孔が欠陥として残
ることである。そのため、高い疲労強度を必要とする自
動車用部品等としての使用に耐えられない場合がある。
るため、粉末成形体の表面に粉末形状に起因する凹凸が
残り、焼結後およびＨＩＰ後の表面に同様な凹凸が残る
こと。第２に、粉末を型に充填する際の不均質充填、な
いし複雑形状品のＣＩＰ時に生ずる局所的な不均一加圧
により、焼結後の粉末成形体の表面に部分的に開放気孔
が生じ、この開放気孔にＨＩＰ処理時に圧媒ガスが流入
するため開放気孔内に圧力が作用し、開放気孔の封孔が
不十分となり、ＨＩＰ処理後に開放気孔が欠陥として残
ることである。そのため、高い疲労強度を必要とする自
動車用部品等としての使用に耐えられない場合がある。
以上の問題点を解決する方法として、ＨＩＰ処理後研削
等の対策が施されているが、複雑な形状の部材を機械加
工等で研削することは困難であるばかりか、素粉末法の
特徴を減殺し、またコスト面でも不利となり、この問題
の合理的な解決法が望まれている。
等の対策が施されているが、複雑な形状の部材を機械加
工等で研削することは困難であるばかりか、素粉末法の
特徴を減殺し、またコスト面でも不利となり、この問題
の合理的な解決法が望まれている。
なお、特開平１−１５９３５８号公報では、チタン部材
の表面に無電解メッキを施し、焼鈍した後ショットピー
ニングを施すことにより、チタン部材の耐摩耗性と疲労
強度の向上を図っているが、これはあくまで表面の平滑
なチタン部材についての処理であり、本発明のように焼
結体表面の欠陥に対する封孔処理には適用できず、本発
明とは本質的に異なるものである。
の表面に無電解メッキを施し、焼鈍した後ショットピー
ニングを施すことにより、チタン部材の耐摩耗性と疲労
強度の向上を図っているが、これはあくまで表面の平滑
なチタン部材についての処理であり、本発明のように焼
結体表面の欠陥に対する封孔処理には適用できず、本発
明とは本質的に異なるものである。
（発明が解決しようとする課題）
このような状況に鑑みて本発明は自動車用部品、海洋な
いし船舶用部品、および−殻構造用等の焼結部品の製造
に素粉末法を適用し、特に高密度チタン合金焼結部品表
面の凹凸や開放気孔状の欠陥がなく、疲労強度の優れた
部品の製造方法を提供することを目的とするものである
。
いし船舶用部品、および−殻構造用等の焼結部品の製造
に素粉末法を適用し、特に高密度チタン合金焼結部品表
面の凹凸や開放気孔状の欠陥がなく、疲労強度の優れた
部品の製造方法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・作用）
本発明は、上記目的を達成するために（１）チタン粉末
と１種または２種以上の金属粉末とを所定の合金成分に
なるように混合した混合粉末を、型に充填し、冷間静水
圧プレス成形することによりなる粉末成形体を焼結し、
更に熱間静水圧プレスすることによりなるチタン合金焼
結体の表面に、Ｎｉ、 Ｃｕ、 Ｃｏ、 もしく
はＣｒメッキをメッキ厚１０−以上施すことにより封孔
処理をすることを特徴とする高密度チタン合金焼結部品
の製造方法、または（２）さらに３００℃以上９００℃
以下の温度で焼鈍することを特徴とする高密度チタン合
金焼結部品の製造方法を要旨とするものである。
と１種または２種以上の金属粉末とを所定の合金成分に
なるように混合した混合粉末を、型に充填し、冷間静水
圧プレス成形することによりなる粉末成形体を焼結し、
更に熱間静水圧プレスすることによりなるチタン合金焼
結体の表面に、Ｎｉ、 Ｃｕ、 Ｃｏ、 もしく
はＣｒメッキをメッキ厚１０−以上施すことにより封孔
処理をすることを特徴とする高密度チタン合金焼結部品
の製造方法、または（２）さらに３００℃以上９００℃
以下の温度で焼鈍することを特徴とする高密度チタン合
金焼結部品の製造方法を要旨とするものである。
本発明の方法においては、所定の合金成分となるよう予
め機械的に混合して成る混合粉末を、ゴム等の柔軟性の
ある型に充填し、ＣＩＰで所定の形状に成形し、当該粉
末成形体を高温下で熱処理することにより焼結し、更に
ＨＩＰ処理してできる、表面が凸凹で且つ局所的に開放
気孔の生じている焼結体に対し、表面にメッキすること
により、焼結体表層部を平滑化し、開放気孔を閉鎖する
。
め機械的に混合して成る混合粉末を、ゴム等の柔軟性の
ある型に充填し、ＣＩＰで所定の形状に成形し、当該粉
末成形体を高温下で熱処理することにより焼結し、更に
ＨＩＰ処理してできる、表面が凸凹で且つ局所的に開放
気孔の生じている焼結体に対し、表面にメッキすること
により、焼結体表層部を平滑化し、開放気孔を閉鎖する
。
これにより、表面の凹凸を緩和することができ、開放気
孔を消滅させることができる。これにより従来問題とな
っていたＨＩＰ処理後の焼結体の凹凸および局所的な開
放気孔状の欠陥の著しい改善を可能とした。
孔を消滅させることができる。これにより従来問題とな
っていたＨＩＰ処理後の焼結体の凹凸および局所的な開
放気孔状の欠陥の著しい改善を可能とした。
さらに焼鈍処理を加えることにより、メッキと焼結体と
の界面を強化して、′疲労特性を向上させることができ
る。
の界面を強化して、′疲労特性を向上させることができ
る。
本発明で金属粉末とはアルミニウム粉末などの単体粉末
またはＶ４ｏＡＩ）６ａなどの合金粉末をさす。
またはＶ４ｏＡＩ）６ａなどの合金粉末をさす。
メッキ厚さを１０ｍ以上５０〇−以下に限定したのは、
１０ｍ以下のメッキ処理では封孔処理が不十分であり、
また５００ｍ以上のメッキ処理は封孔及び表面凹凸の緩
和に寄与しないばかりか、焼結体の密度をいたずらに上
昇させる欠点が生じるからである また、焼鈍温度を３００℃以上９００℃以下に限定した
のは、３００℃未満てはメッキ金属の拡散が不十分であ
り、９００℃超では界面に脆化が生じる可能性があるか
らである。
１０ｍ以下のメッキ処理では封孔処理が不十分であり、
また５００ｍ以上のメッキ処理は封孔及び表面凹凸の緩
和に寄与しないばかりか、焼結体の密度をいたずらに上
昇させる欠点が生じるからである また、焼鈍温度を３００℃以上９００℃以下に限定した
のは、３００℃未満てはメッキ金属の拡散が不十分であ
り、９００℃超では界面に脆化が生じる可能性があるか
らである。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例 １
２種類の粉末、すなわち、その組成がチタン９９．６％
、酸素０．０９％、塩素０．０００５％以下よりなるチ
タン粉末と、その組成がアルミニウム６０％、バナジウ
ム４０％の添加用母合金粉末とを用意した。
、酸素０．０９％、塩素０．０００５％以下よりなるチ
タン粉末と、その組成がアルミニウム６０％、バナジウ
ム４０％の添加用母合金粉末とを用意した。
ついで以下の工程にしたがってＴＩ −６ＡＩ −４ｖ
よりなる焼結成品を製造した。第一工程：チタン粉末と
添加用母合金粉末を重量比９：１の混合比で機械的に混
合した。第二工程：第一工程で得られた混合粉末を所定
の形状の弾力性のあるゴム型に装入、充填した。第三工
程：充填された粉末を冷間静水圧プレスにより圧粉成形
した。第四工程：圧粉体を、真空度１０−４〜１Ｏ−６
ｔｏｒｒ、約１２００℃で焼結処理した。得られた焼結
体の相対密度は９５％であった。第五工程：約９００℃
の温度で熱間静水圧プレス処理をした。第六工程：焼結
体を公知の電気メッキ法により焼結体表面にメッキを施
した。
よりなる焼結成品を製造した。第一工程：チタン粉末と
添加用母合金粉末を重量比９：１の混合比で機械的に混
合した。第二工程：第一工程で得られた混合粉末を所定
の形状の弾力性のあるゴム型に装入、充填した。第三工
程：充填された粉末を冷間静水圧プレスにより圧粉成形
した。第四工程：圧粉体を、真空度１０−４〜１Ｏ−６
ｔｏｒｒ、約１２００℃で焼結処理した。得られた焼結
体の相対密度は９５％であった。第五工程：約９００℃
の温度で熱間静水圧プレス処理をした。第六工程：焼結
体を公知の電気メッキ法により焼結体表面にメッキを施
した。
第１表にメッキの種類、主な浴組成、平均メッキ厚、メ
ッキ後の封孔状況、ＨＩＰ後の相対密度、および成品の
疲労強度を示した。疲労試験条件は、軸力、応力比Ｒ−
−１、周波数ｆ−２０Ｈｚ、大気中、室温である。
ッキ後の封孔状況、ＨＩＰ後の相対密度、および成品の
疲労強度を示した。疲労試験条件は、軸力、応力比Ｒ−
−１、周波数ｆ−２０Ｈｚ、大気中、室温である。
第１表から明らかなようにＮｉ、 Ｃｕ、 Ｃｏ。
Ｃ「いずれの場合にも完全に封孔処理がされた結果、従
来の製法と比較して、高密度の成品が得られ、表面の凹
凸も少なく、且つ疲労強度も向上することがわかる。
来の製法と比較して、高密度の成品が得られ、表面の凹
凸も少なく、且つ疲労強度も向上することがわかる。
実施例 ２
２種類の粉末、すなわち、その組成がチタン９９．６％
、酸素０．０９％、塩素０．０００５％以下よりなるチ
タン粉末と、その組成がアルミニウム８０％、パラジウ
ム４０％の添加用母合金粉末とを用意した。
、酸素０．０９％、塩素０．０００５％以下よりなるチ
タン粉末と、その組成がアルミニウム８０％、パラジウ
ム４０％の添加用母合金粉末とを用意した。
ついで以下の工程にしたがってＴｌ−６Ａ１４ｖよりな
る焼結成品を製造した。第一工程：チタン粉末と添加用
母合金粉末を重量比９：１の混合比で機械的に混合した
。第二工程二第−工程で得られた混合粉末を所定の形状
の弾力性のあるゴム型に装入、充填した。第三工程：充
填された粉末を冷間静水圧プレスにより圧粉成形した。
る焼結成品を製造した。第一工程：チタン粉末と添加用
母合金粉末を重量比９：１の混合比で機械的に混合した
。第二工程二第−工程で得られた混合粉末を所定の形状
の弾力性のあるゴム型に装入、充填した。第三工程：充
填された粉末を冷間静水圧プレスにより圧粉成形した。
第四工程：圧粉体を、真空度１０−’〜１Ｏ−６ｔｏｒ
ｒ、約１２００℃で焼結処理した。得られた焼結体の相
対密度は９５％であった。第五工程：約９００℃の温度
で熱間静水圧プレス処理をした。第六工程：焼結体を公
知の電気メッキ法により焼結体表面にメッキを施した。
ｒ、約１２００℃で焼結処理した。得られた焼結体の相
対密度は９５％であった。第五工程：約９００℃の温度
で熱間静水圧プレス処理をした。第六工程：焼結体を公
知の電気メッキ法により焼結体表面にメッキを施した。
第七工程：メッキを施した焼結体にそれぞれ第２表に示
した温度で各１時間熱処理した。第２表にメッキの種類
、主な浴組成、平均メッキ厚、焼鈍温度、ＨＩＰ後の相
対密度、および成品の疲労強度を示した。疲労試験条件
は、軸力、応力比Ｒ−−１、周波数ｆ−２０１１ｚ、大
気中、室温である。
した温度で各１時間熱処理した。第２表にメッキの種類
、主な浴組成、平均メッキ厚、焼鈍温度、ＨＩＰ後の相
対密度、および成品の疲労強度を示した。疲労試験条件
は、軸力、応力比Ｒ−−１、周波数ｆ−２０１１ｚ、大
気中、室温である。
第２表から明らかなようにＮ１． Ｃｕ、 Ｃｏ。
Ｃ「いずれの場合にも焼鈍処理により、実施例１に比べ
、疲労強度がさらに向上することがわかる。
、疲労強度がさらに向上することがわかる。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明では素粉末法に
よるチタン合金焼結部品の製造において問題となってい
る表面の凸凹および開放気孔状の欠陥を、研削すること
なく容易に無くすことができ、素粉末法の特徴を維持し
つつ、自動車用部品等に耐えうる高密度チタン合金部品
を得ることができる。
よるチタン合金焼結部品の製造において問題となってい
る表面の凸凹および開放気孔状の欠陥を、研削すること
なく容易に無くすことができ、素粉末法の特徴を維持し
つつ、自動車用部品等に耐えうる高密度チタン合金部品
を得ることができる。
Claims (2)
- （１）チタン粉末と１種または２種以上の金属粉末とを
所定の合金成分になるように混合した混合粉末を、型に
充填し、冷間静水圧プレス成形することによりなる粉末
成形体を焼結し、更に熱間静水圧プレスすることにより
なるチタン合金焼結体の表面に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、も
しくはＣｒメッキをメッキ厚１０μｍ以上５００μｍ以
下施すことにより封孔処理をすることを特徴とする高密
度チタン合金焼結部品の製造方法。 - （２）メッキ処理後、３００℃以上９００℃以下の温度
で焼鈍することを特徴とする請求項１に記載の高密度チ
タン合金焼結部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP489790A JPH03211206A (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 高密度チタン合金焼結部品の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP489790A JPH03211206A (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 高密度チタン合金焼結部品の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211206A true JPH03211206A (ja) | 1991-09-17 |
Family
ID=11596464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP489790A Pending JPH03211206A (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 高密度チタン合金焼結部品の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03211206A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8389894B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-03-05 | Phoeton Corp. | Laser processing apparatus and laser processing method |
| JP2015516299A (ja) * | 2012-02-24 | 2015-06-11 | チャールズ マルコム ワード‐クローズ | 金属または合金物体の加工 |
-
1990
- 1990-01-12 JP JP489790A patent/JPH03211206A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8389894B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-03-05 | Phoeton Corp. | Laser processing apparatus and laser processing method |
| JP2015516299A (ja) * | 2012-02-24 | 2015-06-11 | チャールズ マルコム ワード‐クローズ | 金属または合金物体の加工 |
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