JPH05154690A - チタン材料刃物とその製造方法 - Google Patents

チタン材料刃物とその製造方法

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JPH05154690A
JPH05154690A JP32077891A JP32077891A JPH05154690A JP H05154690 A JPH05154690 A JP H05154690A JP 32077891 A JP32077891 A JP 32077891A JP 32077891 A JP32077891 A JP 32077891A JP H05154690 A JPH05154690 A JP H05154690A
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titanium
blade
overlay
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titanium material
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JP32077891A
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English (en)
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Saburo Kitaguchi
三郎 北口
Toru Saito
齋藤  亨
Isamu Takayama
勇 高山
Yasuo Tsukahara
靖夫 塚原
Yasutoshi Nakada
康俊 中田
Keiichi Kamata
啓一 鎌田
Genichi Sakai
源一 坂井
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SAKAGEN KK
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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SAKAGEN KK
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はチタン材料からなる刃物類の刃先面
に肉盛硬化処理を施し、使用耐久性の維持を図り従来鋼
による切れ味を確保できるチタン材料刃物を提供する。 【効果】 硬化肉盛材料としてTi材料とCoもしくは
Co基合金材料またはTi材料とNiもしくはNi基合
金材料からなる肉盛材料で肉盛し硬化層を形成したチタ
ン材料刃物。あるいは刃物肉盛後時効処理して製造され
たものであるチタン材料刃物にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチタン材料からなる刃物
の刃先部の表面硬化肉盛により、耐久性向上を図ったチ
タン材料刃物及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】チタン材料による刃物類の特徴は軽量・
錆びないことから潜在的実用性を保有している。しかし
ながらチタン材料のみで形成された刃先は、長期の使用
に耐えられないことから広く波及することができなかっ
た。このために、例えば花鋏のように長期にわたり愛用
品として用いるものにはこれまで適用対象外であった。
本課題を解決するために、従来刃物に用いられている鉄
基材料を刃先部に張り合わせる方法が考えられるが、使
用中での剥離の問題があり実用上の困難さがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はチタン材料か
らなる刃物類の刃先面に肉盛硬化処理を施し、使用耐久
性の維持を図り、従来鋼による切れ味を確保できるチタ
ン材料刃物を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】従来鋼との張り合わせ構
造では剥離が生じることから、刃先部の製造方法として
溶融結合型の肉盛処理が適している。しかしながら従来
用いられている鉄基材料を肉盛した場合には、チタン材
料との間に顕著な脆化層の生成によりワレが発生し適用
するに至らない。
【0005】本発明者等は種々検討を重ねた結果チタン
材料からなる素材表面上に、Ti材料とCo,Ti材料
とCo基合金材料、またはTi材料とNi,Ti材料と
Ni基合金材料からなる粉末のいずれかを用いてプラズ
マ肉盛溶接して刃物を製造するか、プラズマ肉盛溶接
後、時効処理して刃物を製造することにより、従来の鉄
基材料による刃物と同等の切れ味、耐久性が得られると
の知見を得た。
【0006】本発明の要旨はTi材料からなる刃物の刃
先上に硬化肉盛材料としてTi材料とCoもしくはCo
基合金材料からなる肉盛材料で、またはTi材料とNi
もしくはNi基合金材料からなる肉盛材料で肉盛し硬化
層を形成することを特徴とするチタン材料刃物である。
また刃物肉盛後、時効処理し、さらに、肉盛用粉末は予
め溶融合金化して刃物上に肉盛を施すことを特徴とする
チタン刃物にある。
【0007】
【作用】本発明で刃物素材を構成するTi材料として
は、純TiもしくはTi合金が用いられ得るものである
が、一般には比較的に安価な純Ti材料が適している。
肉盛材料として用いられるCo基合金としては、ステラ
イト合金(商品名)がある。
【0008】代表的な呼称と主な成分はステライト合金
No.6(28Cr−1.1C−1Mo−3Fe−3Ni
−4W−Ba1.Co)、ステライト合金No.12(2
9Cr−1.4C−1.4Si−1Mn−1Mo−3F
e−3Ni−8W−Bal.Co)、ステライト合金N
o.21(27Cr−0.25C−2Si−1Mn−
5.5Mo−2Fe−2.8Ni−Bal.Co)等で
ある。他のCo合金としては、CoCrAlY合金(例
えば、32Ni−21Cr−8Al−0.5Y−Ba
l.Co)等のMCrAlX合金が挙げられる。
【0009】また、Ni基合金としては、デロロ合金
(商品名)がある。代表的な呼称と主な成分はデロロ合
金No.50(11Cr−0.45C−4Si−3Fe−
2.4B−Bal.Ni)、デロロ合金No.60(1
5.5Cr−0.8C−4.3Si−4Fe−3.5B
−Bal.Ni)等である。他のNi基合金としては、
NiCrAlY合金(例えば、0.17Cr−6Al−
0.6Y−Bal.Ni)等のMCrAlX合金が挙げ
られる。
【0010】本発明者らはチタン材料を用いた刃物に肉
盛する際に生じる結合部の劣化は、化合物相の生成に起
因するものと考え、劣化を抑制し得る材料について前述
のCoもしくはCo基合金、NiもしくはNi基合金材
料とチタン材料とで作成した肉盛材料による混合系で肉
盛すれば、結合部に劣化が生ずることなく刃先の切れ味
が従来鋼なみに得られるという知見を得た。また、本法
により肉盛製造した刃物を時効処理することにより硬度
の上昇が図れるという知見を得た。
【0011】次に本発明の肉盛用材料としては粉末によ
る単なる混合による方法でもよいが、大量生産で多量の
肉盛材料を必要とする場合には、予め真空溶解または不
活性雰囲気中での溶解法により、複数の材料を溶融合金
化することが成分偏析をなくす点からも好ましい。
【0012】また、本発明に係わる肉盛用粉末のTi材
料に対するCoまたはCo基合金もしくはNiまたはN
i基合金の混合成分比率の範囲であるが、いずれも含有
率が70wt%を超えると、刃物材料であるチタンもしく
はチタン合金との接合部にてワレが発生する。同様に1
wt%未満においては刃物の切れ味を確保する硬度が不足
する。なお、ここでいう切れ味とは直径5mmのアルミ線
を、刃先を用いて切断する際の切断能力をさす。
【0013】さらに本発明に係わる肉盛用粉末による刃
物上肉盛後に時効処理を施すと、肉盛部の硬度を上昇さ
せることを発見した。具体的には時効処理温度450
℃、時効処理時間2時間においてビッカース硬度で肉盛
ままHv400のものが、Hv480程度に顕著な硬度
上昇が図れた。時効処理に用いる加熱源は真空炉が刃物
表面での酸化防止に効果的ではあるが、大気炉を用いて
も性能上問題はない。
【0014】他方、肉盛溶接法としてプラズマアーク肉
盛法の他にTIG肉盛法、レーザ肉盛法等があり、いず
れも本発明の肉盛溶接方法として適用できる。いうまで
もないがいずれの肉盛方法においても、通常のチタン溶
接の場合と同様に、溶融中での大気とのシールドに充分
な配慮を行う必要がある。
【0015】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に
説明する。本発明の効果を確認するために、予め素材と
して純チタン材を用い熱間型鋳造により成形された花鋏
の刃先を、プラズマアーク肉盛により刃先面上を硬化肉
盛した。図1は本発明の全体説明図、図2は図1の部分
拡大図である。製造に用いた条件を以下に示す。
【0016】
【実施例】
(実施例1) 1)肉盛材料成分;純Ti材料80wt% Co基合金材料(ステライト合金No.21)20wt% 2)肉盛用粉末供試条件;溶融合金化法、平均粒径15
0μm 3)肉盛条件;肉盛溶接電流 50A 肉盛溶接速度 450mm/min プラズマ作動ガス量 3l/min シールドガス量 30l/min 肉盛粉末供給量 10g/min 4)時効処理条件(大気炉) 時効処理温度 450℃ 保定時間 120分 本製造条件下で肉盛厚さ1.5mm、平均硬度としてHv
480のものが刃先面上に確保できた。なお、時効前の
平均硬度はHv420である。
【0017】(実施例2) 1)肉盛材料成分;純Ti材料 80wt% Co材料 20wt% 2)肉盛用粉末供試条件;溶融合金化法、平均粒径15
0μm 3)肉盛条件;肉盛溶接電流 50A 肉盛溶接速度 450mm/min プラズマ作動ガス量 3l/min シールドガス量 30l/min 肉盛粉末供給量 10g/min 4)時効処理条件(大気炉) 時効処理温度 450℃ 保定時間 120分 本製造条件下で肉盛厚さ1.5mm、平均硬度としてHv
450のものが刃先面上に確保できた。なお、時効前の
平均硬度はHv400である。
【0018】(実施例3) 1)肉盛材料成分;純Ti材料 90wt% Ni材料 10wt% 2)肉盛用粉末供試条件;溶融合金化法、平均粒径15
0μm 3)肉盛条件;肉盛溶接電流 50A 肉盛溶接速度 450mm/min プラズマ作動ガス量 3l/min シールドガス量 30l/min 肉盛粉末供給量 10g/min 4)時効処理条件(大気炉) 時効処理温度 450℃ 保定時間 120分 本製造条件下で肉盛厚さ1.5mm、平均硬度としてHv
460のものが刃先面上に確保できた。なお、時効前の
平均硬度はHv400である。
【0019】(実施例4) 1)肉盛材料成分;純Ti材料90wt% Ni基合金材料(デロロ合金No.50)10wt% 2)肉盛用粉末供試条件;溶融合金化法、平均粒径15
0μm 3)肉盛条件;肉盛溶接電流 50A 肉盛溶接速度 450mm/min プラズマ作動ガス量 3l/min シールドガス量 30l/min 肉盛粉末供給量 10g/min 4)時効処理条件(大気炉) 時効処理温度 450℃ 保定時間 120分 本製造条件下で肉盛厚さ1.5mm、平均硬度としてHv
460のものが刃先面上に確保できた。なお、時効前の
平均硬度はHv400である。
【0020】さらに、肉盛用粉末供試条件として溶融合
金化法によらない、粉末混合製造した肉盛材料を用いた
場合の粉末平均粒径として、Ti粉末が70μmで以下
Co粉末、Co基合金粉末(ステライトNo.21)、N
i粉末、Ni基合金粉末(デロロ合金No.50)につい
ては50μmを用いた。一般のVミル混合器により所定
の重量比配分で調合された粉末総重量300gに対し
て、120分の混合処理時間で肉盛用粉末材料として供
試し、先述の実施例条件で同一の結果を得た。
【0021】次に本製造法により得られた花鋏について
繰り返し切れ味試験を行った。直径3mmのアルミ線を用
い切断面ならびに刃先損傷に関する調査を行ったとこ
ろ、1000回の繰り返しに対して損傷することなく従
来鋼と同等の切断面が維持することができた。
【0022】
【発明の効果】本発明を用いればチタン材料を用いた刃
物に肉盛処理することにより、従来鋼なみに長期の使用
に耐え得る刃物を製造することが可能となり、軽量・錆
びないことから生活用品としての効果は極めて大きいも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】純チタン材料を素材とした花鋏の刃先面上に肉
盛溶接を施した概略説明図である。
【図2】刃先面上肉盛部の拡大断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23P 15/40 A 7041−3C C22C 14/00 Z 8825−4K 19/07 G 8928−4K C23C 4/08 (72)発明者 齋藤 亨 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 高山 勇 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 塚原 靖夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 中田 康俊 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 鎌田 啓一 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 坂井 源一 三条市大字金子新田丙646番地7 株式会 社坂源内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン材料を母材とし、その表面をTi
    材料と1wt%以上70wt%以下のCoもしくはCo基合
    金材料からなる肉盛材料で肉盛し、硬化層を形成したこ
    とを特徴とするチタン材料刃物。
  2. 【請求項2】 チタン材料を母材とし、その表面をTi
    材料と1wt%以上70wt%以下のNiもしくはNi基合
    金材料からなる肉盛材料で肉盛し、硬化層を形成したこ
    とを特徴とするチタン材料刃物。
  3. 【請求項3】 時効処理された肉盛硬化層を有すること
    を特徴とする請求項1,2のいずれかに記載のチタン材
    料刃物。
  4. 【請求項4】 チタン材料を母材とし、その表面にTi
    材料と1wt%以上70wt%以下のCoもしくはCo基合
    金材料との混合粉末、あるいはTi材料と1wt%以上7
    0wt%以下のNiもしくはNi基合金材料との混合粉末
    を肉盛し、硬化層を形成したことを特徴とするチタン材
    料刃物製造方法。
  5. 【請求項5】 チタン材料を母材とし、その表面にTi
    材料と1wt%以上70wt%以下のCoもしくはCo基合
    金材料とを溶融合金化して製造された肉盛用粉末、ある
    いはTi材料と1wt%以上70wt%以下のNiもしくは
    Ni基合金材料とを溶融合金化して製造された肉盛用粉
    末を肉盛し、硬化層を形成したことを特徴とするチタン
    材料刃物製造方法。
JP32077891A 1991-12-04 1991-12-04 チタン材料刃物とその製造方法 Withdrawn JPH05154690A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007524520A (ja) * 2004-02-18 2007-08-30 ソシエテ デクスプロワタシオン タレリア ボンジャン 切断刃の製造方法及び切断刃
CN102794573A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 宁夏天地奔牛实业集团有限公司 制备钛镍合金焊层的方法及耐磨耐蚀工件
JP2014172057A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Daido Steel Co Ltd 粉末肉盛溶接方法

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KR101251386B1 (ko) * 2004-02-18 2013-04-05 쏘시에떼 덱스플로아씨옹 따레리아 봉쟝 절삭 블레이드 제조방법 및 이에 의해 제조된 절삭블레이드
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