JPH03240946A - 圧延困難な硬合金の成形方法 - Google Patents

圧延困難な硬合金の成形方法

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JPH03240946A
JPH03240946A JP2027002A JP2700290A JPH03240946A JP H03240946 A JPH03240946 A JP H03240946A JP 2027002 A JP2027002 A JP 2027002A JP 2700290 A JP2700290 A JP 2700290A JP H03240946 A JPH03240946 A JP H03240946A
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alloy
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tial
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Eduard Pinkhasov
エデュアルド・ピンカーゾフ
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧延困難な硬合金、特に、軽量硬合金の成形
方法に間する。
［発明の背景］ 最近、硬質であるのみならず、比較的軽量な金属合金に
対する関心が増大してきている。このような材料には、
例えば、チタン−アルミニウムの外、高結晶性構造を有
するが、圧延が困難な鉋の材料がが含まれる。このよう
な合金を圧延するのに、これ等合金を脆くシたり、応力
による割れ目の形成や、同様にまた、製品の構造的堅実
さ（ｓｏｕｎｄｎａｓｓ）を変化させる試みがなされて
いる。
他の成形法は、一般に、サイズの大きい製品の製造には
、実用的に用いられない、ｒ１４えは、このような材料
は、その硬さのために、効果的に旋削することが出来な
いので、例えば、放電式機械加工以外の他の成形法は、
非実用的ないし満足できるものではない。
放電式機械加工は、大きい素材を、特に、複雑な輪郭、
例えは、航空機の胴体、翼、エアホイル、エフガイド、
ベーンを制作する場合、それ等を所要に紐済的に成形す
ることは不可能である。
従って、現時点では、成形体をＴｉＡｌｎおよび類似の
圧延困難な硬合金から成形する方法で、通常においてＵ
済的で、かつ技術的に受は容れ可能な方法は存在しない
。
本発明者の係争中の出願、特許（複数〉およびここに述
べる出願において、金属および金属複合物または金属合
金を種々の基板に付着させる蒸着法を低温で行うことで
、強い結合力および独特な特性を有する被覆層の得ろれ
ることについて５本発明者が記述している、と云う事実
をここに述べておきたい、この方法は、セラミックを作
ったり、セラミックを塗布したり・、また種々の基板上
に様々に成形された化合物および編成物を形成する目的
で、種々の金属構造体を形成するのに有効に用いられて
きた。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
この方法の概要は、真空空間にて設けられた電極間にア
ークを飛はし、これ等電極の少なくともＩＩＮが基板上
に付着されるべき材料からなり、この電極の材料が低電
圧にて、ここに結果する強電流でもって蒸着が行なわれ
ることである。
［発明の目的］ それ故、本発明の目的は１．圧延困難な硬合金、特に、
チタン−アルミニウム合金から成形体を成形する改良法
を提供することである。
本発明の鮭の目的は、硬合金編成物、高密度かつ比較的
複雑な形状の成形体を、硬度および構造安定性の低下を
引き起こすこと無しに生産することである。
［発明の概要］ 以上の細目的およびその他は、本発明によって達成され
ることが以下において明らかになるであろう、すなわち
、圧延困難な硬合金からなる成形体を製造する本発明の
方法は、成形体内における所要な合金の組成分と全く同
じな合金蒸気を、低温度ア一り蒸気の発生によって形成
し、次いで、真空空間においてこの蒸気から上記合金を
合成樹脂基板上に付着させ、そしてそこから、その付着
された形状および編成物に倣って除去されることからな
っている。さらに、本発明によれは、この層は、次いで
、その基板から取り除かれるように、その形状は維持さ
れながら、その密度を増大すべく魅処理される。
本発明者は、成形鋳型として構成されるポリアクリレー
ト基板が非常に様々・な輪郭に２、例えは、深絞り法、
或は特殊な形状への熱倣い処理を利用したその他の方法
によって、容易に形成され得るとともに、合金層の付着
が可能な高度に仕上げられた表面の得られることを発見
した。
本発明によれば、一般に云って、合金は０，０Ｏ１＝０
．１インチ、好ましくは、０．００５−０．０１インチ
の厘さに付着されうる。
蒸気は、１Ｇ−”）烏以下に減圧された空間において２
Ｇ−ＩＳＯＶの比較的低い電圧が印加される２個の電極
間に３Ｏ−ＩＳＯＡのアーク電流を用いて、アークを飛
ばすことによって発生され得る。
このような蒸気のｍ成は、種々の方法にて所要の合金組
成に調節可能である。Ｗ４えば、本発明者は、電極の特
殊、な形状が重要でないと云う理由から、上記合金のど
ちらも所要の合金として容易に制作可能であることを、
全く意外にも発見した０合金Ｉｊｊｉ成物からなる電極
を用いる時、意外にも、蒸気は所要の組成を有し、そし
て所要の組成を持つ、すなわち、組成変化を受けない層
が付着される。
さらに、両電極の１つは、Ｊｌ終の合金組成物の内の残
成分を上達の蒸気の成分として、他方、もう１つの電極
は、他の成分を蒸気の成分として供給する。もちろん、
所要ならは、電極を２個より多く用い得るが、この４合
には、追加の電極が他の成分の供給に役立つ。
本発明は、チタン−アルミニウム合金からなる二重に濤
曲した比較的薄い成形体を、例えば、上達した目的のＩ
Ｉ用のために、制作するのに用いられるのが好ましい。
本発明者はさらに、上述したようなチタン−アルミニウ
ム合金の付着が、できるだけ酸素を含有しない雰ＵＭ′
Ｘにて行うことが、この合金の高冶金性を保証する上か
らＩＩ！であることを発見した。
存在する酸素の量についての制限は、例えば、蒸着の開
始前で、かつアークを飛ばす以前に、原着空間を非常に
低い圧力、例えば、ｌＯ−・トルに減圧することによっ
て簡単にもたらされ得るけれども、本発明者はまた、酸
素含量を、上述した非常に低い圧力への減圧とは独立し
ての、或は併用でのゲッター効果によって、低減し得る
ことを発見した。
例えは、本発明の方法は、上述の蒸発チャンバが、チタ
ン蒸気またはチタン・フィルムをゲッタとして利用する
ことによってＭ素の取り除かれｋ１１！！のチャンバと
のみ通ずるようにするものである。この場合、例えは、
上記追加チャンバが、例えは、１０−７に減圧して、ア
ークをチタン電極の間で飛ばして、この追加チャンバの
表面を薄いチタン・フィルムで被覆されると良い。
この薄いチタン・フィルムを用い、ゲッター効果によっ
て、残存するＭ素を捕らえることができるようで、従っ
て、蒸着チャンバへのいかなる漏れにも酸素が含まれて
いない、Ｎ着チャンバそのものは、前もって内側を、チ
ャンバ内にあるチタン電極からの蒸着を行うことによっ
てチタンで被覆すると良く、この結果、またゲッター効
果が、原着チャンバ内で直接得られる。
［好ましい実施Ｉ！！様の説明］ 本発明について上述したおよび他の目的、特徴および利
点は、添付の図面をＩＩＭとした以下の説明から容易に
一層明らかになるであろう。
第１図に見られるように、ポリアクリレート、特に、ポ
リメチルアクリレートから作られ得るプラスチック基板
ｌＯが、チャンバ１２の１１に取り付けられている。
チャンバ１２は、吸引ポンプによって１０４トル以下に
減圧され得るが、それ以下が好ましい。
一対の電極１４．１５が備えられるが、これ等の少なく
とも１つは、前進または往復機構１６または１７によっ
て他の電極との接触へと前進するか、或はそれから後追
するようになっている０両電極間に２０−１ｓＯＶの電
圧を印加し、かつ３Ｏ−１５０Ａの電流を供給すべく電
ｆｉｌｅが備えられている０両電極は、記述のように、
仕上げ成形体の所要の合金組成からなっており、すなわ
ち、その内の１電極１４は、１ｎの成分からなり、他の
電極１５は別の成分から作られて良い。
上述したように、そして以下に詳細に述べるように、基
板１０への蒸着を行う前に、蒸着チャンバ１２に残存す
る雰口気から微量の酸素の除去することが有利であるこ
とを本発明者は見出だした。
この結果、基板ｌＯは、両電極１４および１６間にアー
クを飛ばすことによるアーク放電によって発生される蒸
気に曝される前に、一対のチタン電極間にて、上述した
条件下、でアークを飛ばすことによって、チャンバ１２
の内部が薄いチタン層で被覆され得る。チャンバ内のほ
とんどのｍｓが、排気されるガスとともに疼出される非
常に低い圧力、例えは、１０”’−１０−”）烏では１
、ａＩ素のバランスは、ゲッターとして働くチタン層に
おいて捕らえられるように見え、その結果、アルミニウ
ム、ニオブ、タンタルおよびチタンの各蒸気の発生され
る雰［Ｉｆｉには、特に、ｒＩ１１素が含まれない。
他の対の電極は、ゲッター目的のチタン被覆を発生し得
るもので、チャンバ１２内へのいかなる漏れ、または上
記チャンバ内へのガスのいかなる濱れをも、前もって、
ポンプ２１によって上述したと同様に、１０−’−１０
−”）ルに減圧され、両チタン電極２２間においてアー
クを飛ばす別のチャンバ２０に由来させるようにするこ
とが有利である。チャンバ２０の表１Ｎ２３は、チタン
で薄く被覆されているので、ゲッター効果は、連通（ｃ
ｏｍｎ＋ｕｎ　ｉ　ｃａ　ｔ　ｉ　ｏｎ　）が遅れて蒸
着チャンバへの漏れによって行なわれる空間において得
られ、その結果、いかなる１れガスも、やはり特に酸素
を含まない。
蒸気空間から酸素を除くためには、チタンを含有するガ
スを大量に、被覆されないようにシールドされた基板に
フラッシュする方法を含めて、他の方法もまた用いられ
得る。
第１電極１４の組成は、例えは、チタン９１．５重置を
。
ニオブ７．５重置を、およびタンタルｘ、５ｌｌｉｌ＆
であり、第２電極の組成は、例えば、蒸気を発生するた
め高純度のアルミニウム３３重量ｔ、ニオブ５を、タン
タル　１をおよび残りがチタンである。
付着物は、〒ＩＡ１．とじて既知の市販されている後者
の合金組成からなり、そして所要のならば、両電極がこ
の後者の組成からなり得る。
いかなる場合にも、蒸気組成と一致する層が付着される
。
第２図において、層１８は、ポリアクリレート基板１０
上に、所要の厚さ、例えば、第１図のチャンバにおける
段ＦＩＡにおける５−１０ミルに形成され、次いで、層
１８が段階Ｂ（こおいて見られるように、基板１０から
分層される。
この層は、基板上にその元の形状を留める。この図では
、基板の形状は、層がシートの輪郭を有するように平坦
であることが示されている。
しかしながら、第３図に示されたように１蒸気０は、航
空機の機関室（ｎａｃａｌｌａ）、ボッド（ａｉｒｃｒ
ａｆｔ　ｐｏｄ）、胴体部、１１Ｍを形成するための二
重湾曲軸郭（成形体〉を有し得る。この成形体の内表面
２１および外表面２２は、これがポリアクリレートの戒
形用鋳型上に元から形成された表面である場合、特に、
平滑な仕上げを有し得る。
反対側の表面は、粗な組織を有し得る。もし外表面２２
が平滑である必要のある時、負の、すなわち、凹形状の
鋳型を用い得るが、他方、内裏１ｊｆ２１が平滑である
ようにすべきである場合、正の、すなわち、凸形状の鋳
型を用い得る。
いかなる場合にも、ＩＩｌ型後の成形体は、段Ｒ１ｃに
て熱処理を、例えば、アルゴンのような不活性ガスを供
給される炉にて受ける。
ＩＩ８処理の１！！度および持続時間は、もちろん所要
の密度増大（ｄｅｎ露１ｆｉｃａｔｉｏｎ）度に依存す
る。好ましくは、固体合金の少なくとも９５４の密度が
所要である。＃ＩＩ処理後の仕上げ製品は、段階りにて
示されており、所要の合金組成と形状を有している。
［実施例］ ’ｒｉＡｌｎの成形体は％補完の（ｃｏｍｐｌｅ＋５ａ
ｎｔａｒｙ）輪部形状を有するポリメチルメタクリレー
ト鋳型上に、　１０ミルの厚さ層に付着させることによ
って、所要の成形体に形成される。この場合、両電極と
して、＾ｌ　９３１．　Ｎｂ　Ｓ＆、〒ａｌｌおよび残
りがテ１（すへて重置ベースである〉の組成のものが用
いられ、印加電圧は５０ｖ、およびアーク電流は７５＾
であった。チャンバ１２は１０−’）鳥に減圧された。
次いで、ポリメチルメタクリレート基板を引き出して、
アルゴン雰ＷＩＫ中にて、１４００’ｃで、４時間にわ
たって熱処理した。密度を測定し、密度が、〒ｉＡ１ｍ
合金（組成：＾１３３重量１．　Ｎｂ５重量も１ａｌｌ
量をおよび残り〒１〉の固体密度（ｓｏｌｉｄ　ｄ・ｎ
ｍ１ｔｙ）の９８机二達した時、熱処理を終了した。
得られた成形体の、ポリメチルメタクリレート鋳型と接
触する表面は、機械加工による努力無しに、超仕上げの
表面にａＣｔ、、かつ高度に研磨された餞相を有するこ
とが認められた。得られた成形体の組成は電極のそれと
同一であった。
機端的試験の結果、得られた成形体が、後者の組成を有
する固体合金の硬度および他の構造特性を有することが
実証された。
【図面の簡単な説明】
第１１！！ｉは、本発明りこよる成形体を製造するため
の装置は本発明の方法によって作られた成形体を図解し
た斜視図である。 Ｇ ４ ２９３−

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. １．（ａ）圧延困難な合金へ賦与されるべき形状と補完
    である形状を有する合成樹脂基板上への、上記合金から
    作られるべき上記形状の物体の約最終厚さの上記合金の
    層の付着が、減圧交間において、少なくとも１電極が上
    記合金の少なくとも１金属を含む電極間にアークを飛ば
    して、上記合金の組成を有する蒸気を形成し、そして上
    記層を上記蒸気から上記基板上に付着させることによっ
    て、行われ、これによって上記層の組成が上記蒸気の組
    成とほぼ一致し； （ｂ）上記基板から上記層を取り出し；並びに（ｃ）上
    記基板から取り出した層を、該層の密度を増大するため
    に、熱処理する； 諸段階からなる圧延困難な合金から物体の製造方法。
  2. ２．１０＾−＾３トル以下に減圧された空間内にて、上
    記両電極の１つを他の電極と接触させ、そして両電極間
    に約２０−５０Ｖの電圧を印加することによって上記ア
    ークを飛ばし、かつ該アークが約３０−１５０Ａのアー
    ク電流を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記
    載の方法。
  3. ３．上記電極の少なくとも１つがチタンを含有すること
    を特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
  4. ４．上記電極（複数）がアルミニウムを含有することを
    特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
  5. ５．上記電極の内の上記１つが合金ＴｉＡｌ＿３からな
    ることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
  6. ６．上記蒸気が合金ＴｉＡｌ＿３からなることを特徴と
    する請求の範囲第２項に記載の方法。
  7. ７．上記厚さが約０．００５−０．１インチであること
    を特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
  8. ８．上記厚さが約０．００５−０．１インチであること
    を特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
  9. ９．熱処理が、上記層の密度が固体合金の密度の少なく
    とも９５％になるように、（ｃ）段階にて行なわれるこ
    とを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
  10. １０．上記合金がチタンおよびアルミニウムとの合金で
    あることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
  11. １１．上記合金がＴｉＡｌ＿３であることを特徴とする
    請求の範囲第１０項に記載の方法。
  12. １２．段階（ａ）の間において、上記空間内の周囲ガス
    中の酸素含量を低減する段階を追加含むことを特徴とす
    る請求の範囲第３項に記載の方法。
  13. １３．周囲ガスの酸素含量を、上記ガスを、上記周囲ガ
    ス内の酸素に対するゲッターを形成するチタン層と接触
    させることによって低減させることを特徴とする請求の
    範囲第１２項に記載の方法。
  14. １４．上記層がチタン電極間にアークを飛ばすことによ
    って付着される蒸気であることを特徴とする請求の範囲
    第１項に記載の方法。
  15. １５．上記チタン層が、（ａ）段階にて用いられた、そ
    してチタンからなる電極の１つを用いて、アークを飛ば
    すことによって付着されることを特徴とする請求の範囲
    第１４項に記載の方法。
  16. １６．上記減圧空間における酸素含量を酸素を排気する
    ことによつて１０＾−＾７トルの圧力まで低減する段階
    を追加含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
    方法。
  17. １７．上記の減圧空間の表面をチタンで被覆して、酸素
    に対するゲッターを形成する段階を追加してなることを
    特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。 Ｉ８．上記減圧空間を、アークにより付着形成されたチ
    タン層を含み、かつ１０＾−＾７トル以下の圧力に排気
    された追加空間と連通させることによつて、上記の減圧
    空間内の酸素を減少させる段階を追加含むことを特徴と
    する請求の範囲第１項に記載の方法。
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