JPH0387384A

JPH0387384A - チタンまたはチタン合金製素材の加工方法

Info

Publication number: JPH0387384A
Application number: JP22044389A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Hihara; 日原　政彦; Takao Tsuruta; 鶴田　孝夫
Original assignee: Yamanashi Prefecture
Current assignee: Yamanashi Prefecture
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-04-12

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〉この発明は、靭性が非常に大きいため、従来切削、刻印
、研磨等の処理が困難であったチタンまたはチタン合金
製素材の加工方法に関するものである。

更に詳しくは、チタンまたはチタン合金製素材に、水素
化処理、フォトリゾグラフィー手法、ショツトブラスト
処理、エツチング処理等を適宜組み合わせて適用し、印
材、ネームプレート等を製作するためのチタンまたはチ
タン合金製素材の加工方法に関するものである。

〈従来の技術と発明が解決しようとする問題点〉チタン
またはチタン合金製素材は、比強度（引張り強さ／比重
）が高いので、工業的に有望な素材であるが、次の（１
）〜（３）に示すような加工上の問題点を有し、印材、
ネームプレート等の開発にとっても大きな障害となって
いる。

（１）靭性（ねばさ）が高いので切削加工が非常に難し
い。

（２）そのため、印材のような微細加工においては、切
削バイトの摩耗及び破損等が多く、切削工具の寿命低下
が著しい。

（３）従って、加工工数が増加するので、製造コスト、
ひいては市場コストも高くなり未だ実用化されていない
。

発明者等は、以上の問題点を解決するために鋭意研究し
た結果、チタンまたはチタン合金製素材に、水素化処理
、フォトリゾグラフィー手法、ショツトブラスト処理、
エツチング処理等を適宜組み合わせて適用すれば、従来
非常に困難であったチタンまたはチタン合金製素材を容
易に加工することができることを知り本発明を完成した
。

本願発明に係るチタンまたはチタン合金製素材の加工方
法は、これらの素材を、従来の象牙に替わる印材の素材
に変えることを可能にする点で特に意義があるものであ
る。

〈問題点を解決するための手段〉すなわち、本願は前記した欠点を解決するためになされ
たもので、下記（１）及び（２）の請求項から構成され
ている。

（１）次の（Ａ）〜（Ｃ）工程を順次経た後、必要に応
じて、更に（Ｄ）の工程を経ることを特徴とするチタン
またはチタン合金製素材の加工方法。

（Ａ）チタンと水素の原子数の比率が、２〜０．６　（
Ｔｉ　Ｈｏ、ｓ〜Ｔ　ｉ　）（＋、ｓ　）となるように
、チタンまたはチタン合金製素材を高温で水素化する工
程（Ｂ）フォトリゾグラフィー手法を用いて加工部にマス
キング像を形成する工程（Ｃ）加工部に、ショツトブラスト処理、またはエツチ
ング処理を施して、切削加工、または化学的に研磨加工
する工程（Ｄ）チタンまたはチタン合金製素材を高温に保持して
脱水素処理する工程（２）次の（Ａ）及び（Ｂ）工程を順次経ることを特徴
とするチタンまたはチタン合金製素材の加工方法。

（Ａ）チタンまたはチタン合金製素材の加工部に、フォ
トリゾグラフィー手法を用いてマスキング像を形成する
工程（Ｂ）加工部に、エツチング処理を施して化学的に研磨
加工する工程次に、本発明の工程を夫々詳細に説明する。

（イ）水素化工程チタンまたはチタン合金製素材をチタンの水素化物とし
て脆弱素材とする工程である。

通常の真空熱処理炉に水素ガスの置換可能な回路を付設
した装置を使用する。炉内にチタンまたはチタン合金製
素材を置き、装置内を１０−４〜１０−’トール（Ｔｏ
ｒｒ）程度の真空に保持する。

その後温度を上昇させ通常７３０〜７８０℃の温度領域
を選択し、水素ガスを炉内に入れる。

水素を添加する際の加熱温度と熱処理の関係を第３図（
１）、（２）、（３）に図示する。この第３図（１）、
（２）、（３）の条件により、得られる水素化チタンは
、およそ次のような組成を有している。

（Ｌ）Ｔ　ｉＨｌ、ｘ　　（Ｈ：　５４．５％）（２）
　Ｔ　ｉ　Ｈｏ、ｓ　　（Ｈ：　３３．３％）（３）　
Ｔ　ｉ　Ｈｏ、＊ｓ　（Ｈ：　２０．０％）本願のチタ
ンまたはチタン合金製素材の加工方法に最も適している
水素化チタンの組成は、ＴｉＨｚ、。〜ＴｉＨ＋、ｓで
ある。この組成の水素化チタンは、素材１グラム当たり
１５０　ｍ　Ａ〜２００ｍｌ２（０℃、１気圧）の水素
が添加（付加）されている。従って、装置内（炉内）に
導入する水素ガス量を前記の値により調節する。

水素の添加量が前記した量より少ないと、チタンの水素
化率が小さくなる。

チタンの水素化が、ＴｉＨｏ、ｓ以下となると、脆化機
能が発現し難く後に詳述するようショツトブラスト法を
適用しても刻印等が困難となる。

（ロ）フォトリゾグラフィー手法（第１図（３）、（４
）、（５）、及び第２図（２）、（３）、（４）参照）チタンまたはチタン合金製素材の加工部の非刻印部をマ
スキングするために行うものである。

すなわち、まずチタンまたはチタン合金製素材の加工部
に紫外線硬化樹脂を塗布する。その後、印字用写真原版
をその樹脂上に置き紫外線を照射する。このとき写真原
版（印字原版）の感光部（白部、または印字部）が紫外
線を透過し、紫外線が下層の紫外線硬化樹脂に照射され
る。その結果、この部分の樹脂だけが紫外線により硬化
し、前記写真原版（印字原版）の感光部の下層だけにマ
スキング部が形成されることとなる。

この際の紫外線の照射は、例えばｌｋｗの紫外線源（主
波長３６５　ｎｍ）と感光部距離を、３０〜６０ｃｍに
調節して２０〜６０秒程度行う。

その後写真原版を取り除き、感光部を（紫外線硬化樹脂
によって異なるが）、例えば弱アルカリ液、温水、及び
アルコール等により洗浄すると、非感光部の樹脂（非硬
化樹脂）のみが除去され、感光部（白部、または印字部
）の下層の樹脂が残留することとなり、加工部にマスキ
ング部（印材においては印字部）を有する素材を得るこ
とができる。

（ハ）ショツトブラスト法（第１図（６−１）参照）フォトリゾグラフィー手法によって形成したチタンまた
はチタン合金製素材の加工部の非マスキング部（非感光
部）を除去（刻印）するために行うものである。

ショツトブラスト法は、例えば、■不二製作所製のショ
ツトブラスト機を使用し、１５０〜３００ｔＬｍの粒度
を持つ金剛砂、またはアルミナ粒子を用い、射出圧力４
．０〜５．０ｋｇ／ｍｍ”の圧力で加工部に吹き付ける
。吹き付は時間と吹き付は距離によって非マスキング部
（非感光部）の除去深さが異なるが、例えば、ＴｉＨ＋
、ｚ組成の素材へ、距離１０〜２０ｃｍで、２０〜３０
分間吹き付けると、約０．３〜０．８ｍｍの深さの除去
が可能である。

その後、マスキング部の樹脂を除去すると、マスキング
部が突設した素材が得られる。すなわち、加工目的物が
印材である場合には、印面部の字体部が突設した印材が
得られる（加工目的物がネームプレートにおいても同様
である。）。

（ニ）エツチング処理（化学研磨法）（第１図（６−２
）、第２図（５）参照）前記ショツトブラスト法と同様に、フォトリゾグラフィ
ー手法によって形成したチタンまたはチタン合金製素材
の加工部の非マスキング部（非感光部）を除去するため
に行うものである。

この処理は、例えば、２０％フッ化水素酸、ｌＯ％硝酸
水溶液からなるエツチング液内に、前記（ロ）の加工部
が樹脂によりマスキングされた素材を浸漬する。常温で
１０〜２０分の処理を行うと、約０．１〜０．２ｍｍの
非マスキング部（非感光部）の除去が可能となる。

その後、水洗を行い、マスキング部の樹脂を除去すると
、マスキング部が突設した素材が得られる。すなわち、
加工目的物が印材である場合には、印面部の字体部が突
設した印材が得られる（加工目的物がネームプレートに
おいても同様である。）。

なお、このエツチング処理により、チタン合金製素材の
加工部の非マスキング部（非感光部）を除去（刻印）す
る場合には、前記（イ）に記載した水素化処理工程は必
ずしも必要としない。

（ホ）脱水素処理工程（第１図（８）参照）前記（イ）
により水素添加した後、加工部の非マスキング部（非感
光部）を除去（刻印）した場合には、引火防止等のため
に脱水素処理をすることが望ましい。脱水素処理工程は
、例えば７００〜８００℃の真空の炉内で３時間程度加
熱することにより行われる。

脱水素した素材は、その後製品の付加価値を高めるため
に貴石類（メノウ、サファイア等）と複合化して、また
チタンの酸化の程度を調節することにより、黄金色、灰
色等にカラー化することが可能である。

〈発明の効果〉本願発明は以上の様に構成したので、従来加工（刻印）
が困難であった、チタンまたはチタン合金製素材を容易
に加工することができるようになるという効果を有する
。

また、特にチタンまたはチタン合金製素材を、従来の象
牙に替わる印材の素材に変えることを可能にするという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

（１）次の（Ａ）〜（Ｃ）工程を順次経た後、必要に応
じて、更に（Ｄ）の工程を経ることを特徴とするチタン
またはチタン合金製素材の加工方法。（Ａ）チタンと水素の原子数の比率が、２〜０．６（Ｔ
ｉＨ＿０＿．＿５〜ＴｉＨ＿１＿．＿５）となるように
、チタンまたはチタン合金製素材を高温で水素化する工
程（Ｂ）フォトリゾグラフィー手法を用いて加工部にマス
キング像を形成する工程（Ｃ）加工部に、ショットブラスト処理、またはエッチ
ング処理を施して、切削加工、または化学的に研磨加工
する工程（Ｄ）チタンまたはチタン合金製素材を高温に保持して
脱水素処理する工程
（２）次の（Ａ）及び（Ｂ）工程を順次経ることを特徴
とするチタンまたはチタン合金製素材の加工方法。（Ａ）チタンまたはチタン合金製素材の加工部に、フォ
トリゾグラフィー手法を用いてマスキング像を形成する
工程（Ｂ）加工部に、エッチング処理を施して化学的に研磨
加工する工程