JPH0459954A - チタン合金材の表面処理方法 - Google Patents

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、摺動部、はめ合部等の７レツテイング、コロ
ージ１ンの防止対策等に適用されるチタン合金材の表面
処理方法に関する。

〔従来の技術〕

チタン及びチタン合金の表面硬化方法としては、従来メ
ツキ、溶射及びある種の硬質焼付塗装が用いられている
が、これらは、いずれもはく離しやすく、長期間の使用
には耐えられない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のチタン又はチタン合金に於ける表面硬化方法では
、前記のように、メツキ、溶射又は硬質焼付塗装等の方
法によｐ、チタン又はチタン合金表面に硬い異種材料の
皮膜を密着させている。しかし、チタン材は異種材料と
のなじみが悪（、密着不良やはく離等を生じ、今日迄決
定的な硬化処理方法はない。

また、チタン合金線硬化処理として一定温度に熱処理す
ることによって硬度が上昇するが、十分な硬度を得るこ
とはできない。

本発明は、以上に鑑みはく離の問題が発生せず十分な硬
度をもつ硬化層を表面に形成することができるチタン合
金の表面処理方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のチタン合金材の表面処理方法は、チタン合金材
の表面に通常の熱処理温度より低温の時効処理を行ない
、同チタン合金材の表面に硬化層を形成させるようにし
た。

〔作用〕

本発明では、チタン合金材の表面に通常の熱処理温度よ
り低く、かつ長時間の低温時効処理を行なうことによっ
て、チタン合金材の表面に硬化層が析出され、硬度の高
い硬化層が形成される。この硬化層は母材と同じくチタ
ン合金であるために、はく離の問題が生じない。

また、硬化処理するチタン合金材の表面以外の温度を低
く保つ場合には、チタン合金内部にじん性を保持させて
表面に硬化層を形成することもできる。

〔実施例〕

本発明の方法に用いられる装置の１例を第１図ｔ″）′
Ｔ。

ピ仮勤する。

ｌは処理されるチタン合金材で、硬化層２を形成すべき
一方の表面１ａの部分に接して、ヒータ。

高周波加熱装置、バーナ等の加熱装置３を備えておル、
反対側の他方の表面ｌｂは適宜冷却されて、その温度が
室温に保たれるようになっている。加熱装置３を、平面
形状として平板状のチタン合金材１を加熱するようにす
ることができ、また円筒状内面として円筒状のチタン合
金部材１の表面を処理するようにすることもできる。

本発明の方法に用いられる装置の他の例を、第２図によ
って説明する。

本装置は、前記第１図に示す装置のチタン合金材１の一
方の表面１ａに接する加熱装置を冷却装置３′に代え、
他方の表面に接する加熱装置４を設けた。

本発明の第１の実施例では、前記第１図に示される装置
を用い、チタン合金材１としてＴ１−１０Ｖ　−２Ｆｅ
　−３ＡＡ’　　の溶体化処理材を用い、表面１ｂは室
温に保ち加熱装置３によりて表面１ａを通常の熱処理温
度４５０℃より低い３００℃〜４００℃の範囲で均一に
４時間加熱して時効処理を行なう。

本実施例においては、上記時効硬化処理によって、チタ
ン合金材１の一方の表面１ａ上に硬化層２が形成され、
それ以外の部分はチタン合金材１は影響を受けることな
くじん性が保持されると共に、形成された硬化層２とチ
タン合金材１の他の部分の母材は同じくチタン合金であ
るために、はく離の問題が生ずることがない。

本発明の第２の実施例では、チタン合金材１として第１
の実施例と同様にＴｉ　−１０Ｖ　−２Ｆｅ　−３ＡＪ
の溶体化処理材を用い、第２図に示される装置によって
、チタン合金材１の他方の表面１ｂを加熱装置４によっ
てチタン合金材１の硬化処理が行なわれる５２５℃に加
熱し、一方の表面１ａを第１の実施例と同様に３００℃
〜４００℃の範囲の均一ガ温度となるように冷却装置３
′によって冷却し、この処理を４時間行なった。

本実施例では、時効効果処理によって、表面１ａに硬化
層２が形成されると共に、同硬化層２以外の部分は硬化
処理が行なわれる。しかも、硬化層２と他の部分は同じ
くチタン合金であるために、はく離の問題が生ずること
がない。

前記第１及び第２の実施例における硬化層２の硬さと処
理時間との関係を、通常の同チタン合金材の熱処理の場
合と共に第３図に示す。第３図には、前記実施例におい
て、チタン合金材１の一方の表面１ａの温度を均一に３
００℃、３７５℃、４００℃とした場合が示されている
。４時間以上これら温度で時効処理した場合、通常の熱
処理条件（第３図では４５０℃、５２５℃の場合を示す
）の場合に比較して、硬化層２の硬さが十分に高められ
ることが示されている。

また、通常の熱処理の場合では、処理時間が１時間程度
以後は、処理時間を長くしても硬化層の硬さの増加は見
られないが、本発明の時効処理の場合には、処理時間の
増加と共に硬化層の硬さが増大し、処理時間の長さを適
当に選定することによりて、所望の硬さをもつ硬化層を
得ることができることが第３図に示されている。

また更に、第３図には、２００℃で時効処理した場合が
示されているが、２００℃の処理では、所定の硬度を得
るだめの処理時間を長（必要とし、時間の短縮の観点か
らは３００℃±５０℃〜４００℃での時効処理を行なう
ことが有利である。

本発明を、Ｔｉ　−１１，５Ｍｏ−６Ｚｒ　−４，５８
ｎ　（β１型）合金材に適用した場合の、硬化層の硬さ
と処理時間の関係を、通常の同チタン合金の熱処理（４
５０℃〜５３８℃）の場合と共に第４図に示す。

第４図においても、適当な処理時間をとれば、通常の熱
処理（第４図では４５５℃、５３８℃の場合を示す）の
場合より硬化層の硬さを高くすることが示されている。

なお、前記第１及び第２の実施例で用いられたｆｌ１７
合金材はＴｉ　−１０Ｖ　−２Ｆｅ　−３ｋｌであシ、
第４図に示す場合には、Ｔｉ　−１１，５Ｍｏ　−６２
ｒ　−４，５８ｎ　（β■型）を用いているが、その他
、例えば下記の材料の析出硬化型のチタン合金材に本発
明を適用することが可能である。

ａ）　　Ｔｉ　−６ＡＩ　−６Ｖ　−２Ｓｌ）ｂ）　　
Ｔｉ　−８Ｍｏ　−ｓｖ−２Ｆｅ　−３ＡＪ？ｃ）　　
Ｔｉ　−６ＡＩ　−２８ｎ　−４Ｚｒ　−６Ｍ。

ａ）　　Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３ＡＡ！ｅ）　　Ｔ
ｉ−５ＡＪ−２ＳＴｉ−５ＡＪ−２Ｓｎ−２Ｚｒ−４−
１７）ｆ）　　ＩＭＩ８２９（Ｔｉ−５，５ＡＪ−３，
５Ｓｎ−３Ｚｒ−ＩＮｂ−０，３Ｍｏ−０，３Ｓｉ）（
ｇ）　ＩＭＩ８３４（Ｔｉ−５，５ＡＪ−４−５Ｓｎ−
４２ｒ　−０，４Ｍｏ−０，８Ｎｂ−０，４Ｓｉ）（ｈ
）　　その他α＋β型及びβ型合金で溶体化処理及び時
効処理の可能なチタン合金。

々おまた、本発明において、各チタン合金材に対して時
効処理を行なう温度は、当該チタン合金材の通常の熱処
理温度より低く選定され、またその処理時間は求められ
る硬化層の硬さに応じて選定されるが、第３図及び第４
図に示されるように、処理時間を長くすることによって
硬化層の硬さを高くすることができ、広い範囲にわたり
て所望の硬さをもつチタン合金材の硬化層を得ることが
できる。

〔発明の効果〕

チタン合金材は表面硬化を行なうことが困難であるため
回転部位や摺動部位には使用することができなかったが
、本発明によって、はく離することがない硬化層をチタ
ン合金材の所望の部分に形成することができ、回転部位
や摺動部位にチタン合金材を使用することができるよう
になり、製品の軽量化及び耐食性の向上等を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するだめの装置の１例の説明図、
第２図は本発明を実施するための装置の他の例の説明図
、第３図は本発明の第１及び第２の実施例による硬化層
の硬さと処理時間の関係を通常の熱処理条件の場合と共
に示すグラフ、第４図は本発明による他の硬化層の硬さ
と処理時間の関係を通常の熱処理条件の場合と共に示す
グラフである。 １・・・チタン合金材、　　Ｉａ、ｌｂ・・・チタン合
金材の表面。 ２・・・硬化層、　　　　　　３・・・加熱装置。 ３・・・冷却装置、　　　　　４・・・加熱装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チタン合金材の表面に通常の熱処理温度より低温の時効
   処理を行ない、同チタン合金材の表面に硬化層を形成さ
   せることを特徴とするチタン合金の表面処理方法。