JPH06322511A

JPH06322511A - Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の表面処理方法

Info

Publication number: JPH06322511A
Application number: JP10957693A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kumagai; 正樹熊谷; Kazuhisa Shibue; 和久渋江; Bokujiyun Kin; 睦淳金
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】耐酸化性に優れたＴｉ−Ａｌ系金属間化合物
を製造することができるＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の表
面処理方法を提供すること。【構成】Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉのハロゲンのうち少なく
とも１種以上を容積基準で２ppm〜１％含むとともに、
酸素を０．１％以上含む混合ガス中で、Ｔｉ−Ａｌ系金
属間化合物の表面を７００〜１１２５℃に加熱すること
により、該表面に緻密なＡｌ₂Ｏ₃皮膜を形成することを
特徴とするＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の表面処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車分野，航空宇宙
分野，産業機械分野等に使用されるＴｉ−Ａｌ系金属間
化合物に関し、特に軽量，高温強度，高比剛性，耐酸化
性が要求されるＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の表面処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば自動車等の分野において
は、軽量化や高性能化が求められ、特にエンジン用部品
においても軽量化が要求されている。例えばエンジンバ
ルブにおいては、従来より鋼或はＮｉ合金が使用されて
いるが、これらは密度が大きなものであるので慣性質量
が大きく、エンジンの高回転化の妨げになっていた。よ
って、このバルブを軽量化すれば、バルブの慣性質量を
小さくすることができるので、エンジンの高回転化が可
能となり、よって自動車の高性能化が図られるものと期
待されている。そこで、軽量でしかも耐熱性等の優れた
性質を備えた材料として、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物が
注目されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｔｉ−
Ａｌ系金属間化合物は、主に以下の理由によりその実用
化が阻害されている。常温延性が乏しいこと。

【０００４】難加工材のため、部品への形状付与が困
難であること。耐酸化性が必ずしも十分ではないこと。これらの課題を克服するために、近年では下記に示す様
な種々の研究開発が行われている。

【０００５】常温延性については、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ等
の添加によって改善されることが明らかになっている。難加工性については、Ｔｉ或はＴｉ合金粉末とＡｌ或
はＡｌ合金粉末とを混合、脱気、真空封入した後に、反
応合成温度以下で塑性変形し、得られた混合体を反応合
成温度以上に加熱することを特徴とする反応焼結法によ
って改善されることが明らかになっている（特公平１−
３０８９８号公報参照）。

【０００６】耐酸化性については、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｓｉ等の添加によってある程度は改善されることが明ら
になったが必ずしも十分でない。尚、前記添加物による改善の研究については、下記の文
献を参照されたい。（Ｎｂ）：鶴見ら：学振耐熱材料第123委員会研究報
告、29(1988)、77 （Ｍｏ）：穴田ら：日本金属学会秋期大会講演概要、(1
990)、274 （Ｗ）：穴田ら：日本金属学会秋期大会講演概要、(1
991)、561 （Ｓｉ）：笠原ら：日本金属学会秋期大会講演概要、54
(1990)、948 本発明は、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の特性の改善につ
いて多面的に研究を実施した結果として得られたもので
あり、その目的は、耐酸化性に優れたＴｉ−Ａｌ系金属
間化合物を製造することができるＴｉ−Ａｌ系金属間化
合物の表面処理方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の請求項１記載の発明は、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉのハロゲ
ンのうち少なくとも１種以上を容積基準で２ppm〜１％
含むとともに、酸素を０．１％以上含む混合ガス中で、
Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の表面を７００〜１１２５℃
に加熱することにより、該表面に緻密なＡｌ₂Ｏ₃皮膜を
形成することを特徴とするＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の
表面処理方法を要旨とする。

【０００８】ここで、前記数値を規定する理由を説明す
る。１）ハロゲン量下限値未満では、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜厚さが不均一で耐酸化性
が十分でない。また、上限値を超えると、健全なＡｌ₂
Ｏ₃皮膜が形成されず、耐酸化性が十分でない。

【０００９】２）酸素量下限値未満では、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜が薄く耐酸化性が十分で
ない。３）処理温度下限値未満では、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜が薄く耐酸化性が十分で
ない。また、上限値を超えると、酸化し易いα相が生成
するためＡｌ₂Ｏ₃皮膜が不均一になり、耐酸化性が十分
でない。

【００１０】また、前記混合ガス中に、更に窒素ガス又
はその他の不活性ガスを含んでいてもよく、この混合ガ
ス中には、不可避不純物が含まれていてもよい。また、
前記その他の不活性ガスとしては、Ａｒガス等があげら
れるが、混合ガス中に複数の種類の不活性ガスが含まれ
ていてもよい。

【００１１】

【作用】本発明は、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の耐酸化
性の改善について多面的に研究を実施した結果として得
られたものであり、特にハロゲン（ハロゲン化物）を添
加することにより、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の耐酸化
性が著しく改善されることを見いだしてなされたもので
ある。

【００１２】つまり、本発明では、Ｔｉ−Ａｌ系金属間
化合物を加熱する際の周囲雰囲気中に、Ｆ，Ｃｌ，Ｂ
ｒ，Ｉのハロゲンのうち少なくとも１種以上を容積基準
で２ppm〜１％含んでいる。このハロゲンは、７００〜
１１２５℃の温度範囲にて加熱を行なう場合に、Ｔｉ−
Ａｌ系金属間化合物の表面に侵入する。それとともに、
この表面に侵入したハロゲンの存在により、前記温度範
囲にて加熱を行なう際に、表面に緻密でマトリクスと密
着性のよいＡｌ₂Ｏ₃皮膜が形成される。これによって、
Ｔｉ系酸化物の成長が抑制されるので、耐酸化性が向上
することになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を、比較例
とともに説明する。（実施例１）Ｔｉ及びＡｌの地金を、Ｔｉ−３６重量％
Ａｌとなる様に配合し、プラズマアーク溶解により３回
反転し溶解して、インゴットを作製した。そして、この
インゴットから、７mm×７mm×７mmの試験片を削り出
し、表面を＃８００のエメリー紙で研磨した。次に、こ
の研磨した試験片を、フッ素：５０ppm，酸素：２０
％，残部窒素の雰囲気中にて、８７５℃で１２時間加熱
し、試験片の表面に耐酸化性を有するＡｌ₂Ｏ₃皮膜を形
成した。その後、このＡｌ₂Ｏ₃皮膜を形成した試験片
（No.１）に対し、雰囲気を空気に換えて、９５０℃で
２４時間加熱して、加熱前後の酸化増量を測定した。こ
の実験条件及び結果を下記表１に記す。

【００１４】（実施例２）Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｎの地金を、
Ｔｉ−３３．５重量％Ａｌ−２．５重量％Ｍｎとなる様
に配合し、前記実施例１と同様にして、インゴットを作
製した。そして、このインゴットから、φ４mm×５mmの
試験片を削り出し、表面を＃８００のエメリー紙で研磨
した。次に、この研磨した試験片を、塩素：２００pp
m，酸素２０％，残部窒素の雰囲気中にて、９５０℃で
４時間加熱し、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜を形成した。その後、この
皮膜を形成した試験片（No.２）に対し、前記実施例１
と同様にして、加熱前後の酸化増量を測定した。この実
験条件及び結果を同じく下記表１に記す。

【００１５】（実施例３）Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒの地金を、
Ｔｉ−３４重量％Ａｌ−２重量％Ｃｒとなる様に配合
し、前記実施例２と同様にして、インゴットを作製し、
インゴットから試験片を削り出して表面を研磨した。次
に、この研磨した試験片を、臭素：５００ppm，残部酸
素の雰囲気中にて、１０００℃で３０分加熱し、Ａｌ₂
Ｏ₃皮膜を形成した。その後、この皮膜を形成した試験
片（No.３）に対し、前記実施例１と同様にして、加熱
前後の酸化増量を測定した。この実験条件及び結果を同
じく下記表１に記す。

【００１６】（実施例４）Ｔｉ，Ａｌ，Ｖの地金を、Ｔ
ｉ−３３．０重量％Ａｌ−３．０重量％Ｖとなる様に配
合し、前記実施例２と同様にして、インゴットを作製
し、インゴットから試験片を削り出して表面を研磨し
た。次に、この研磨した試験片を、ヨウ素：８０００pp
m，酸素１００ppm，残部窒素の雰囲気中にて、７５０℃
で３０時間加熱し、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜を形成した。その後、
この皮膜を形成した試験片（No.４）に対し、前記実施
例１と同様にして、加熱前後の酸化増量を測定した。こ
の実験条件及び結果を同じく下記表１に記す。

【００１７】（実施例５）Ｔｉ及びＡｌの地金を、Ｔｉ
−３６重量％Ａｌとなる様に配合し、前記実施例２と同
様にして、インゴットを作製し、インゴットから試験片
を削り出して表面を研磨した。次に、この研磨した試験
片を、フッ素：２０ppm，塩素１０００ppm，酸素１％，
残部窒素の雰囲気中にて、１０００℃で１００分間加熱
し、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜を形成した。その後、この皮膜を形成
した試験片（No.５）に対し、前記実施例１と同様にし
て、加熱前後の酸化増量を測定した。この実験条件及び
結果を同じく下記表１に記す。

【００１８】（実施例６〜８）Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合
物の組成と表面処理雰囲気を下記表１の試料No.６〜８
に示す通りとし、その他の条件は前記実施例１と同様に
して、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜を形成し、加熱前後の酸化増量を測
定した。この実験条件及び結果を同じく下記表１に記
す。

【００１９】（比較例１）Ｔｉ及びＡｌの地金を、Ｔｉ
−３６重量％Ａｌとなる様に配合し、前記実施例２と同
様にして、インゴットを作製し、インゴットから試験片
を削り出して表面を研磨した。次に、この研磨した試験
片を、フッ素：１ppm，残部酸素の雰囲気中にて、１０
００℃で６時間加熱し、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜を形成した。その
後、この皮膜を形成した試験片（No.９）に対し、前記
実施例１と同様にして、加熱前後の酸化増量を測定し
た。この実験条件及び結果を同じく下記表１に記す。

【００２０】（比較例２）Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｎの地金を、
Ｔｉ−３３．５重量％Ａｌ−２．５重量％Ｍｎとなる様
に配合し、前記実施例２と同様にして、インゴットを作
製し、インゴットから試験片を削り出して表面を研磨し
た。次に、この研磨した試験片を、塩素：１．１％，酸
素２０％，残部窒素の雰囲気中にて、８５０℃で１０時
間加熱し、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜を形成した。その後、この皮膜
を形成した試験片（No.１０）に対し、前記実施例１と
同様にして、加熱前後の酸化増量を測定した。この実験
条件及び結果を同じく下記表１に記す。

【００２１】（比較例３）Ｔｉ及びＡｌの地金を、Ｔｉ
−３６重量％Ａｌとなる様に配合し、前記実施例２と同
様にして、インゴットを作製し、インゴットから試験片
を削り出して表面を研磨した。次に、この研磨した試験
片を、臭素：５００ppm，酸素５ppm，残部窒素の雰囲気
中にて、７２５℃で２時間加熱し、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜を形成
した。その後、この皮膜を形成した試験片（No.１１）
に対し、前記実施例１と同様にして、加熱前後の酸化増
量を測定した。この実験条件及び結果を同じく下記表１
に記す。

【００２２】（比較例４）Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｎの地金を、
Ｔｉ−３３．５重量％Ａｌ−２．５重量％Ｍｎとなる様
に配合し、前記実施例２と同様にして、インゴットを作
製し、インゴットから試験片を削り出して表面を研磨し
た。次に、この研磨した試験片を、酸素２０％，残部窒
素の雰囲気中にて、９００℃で２０時間加熱し、Ａｌ₂
Ｏ₃皮膜を形成した。その後、この皮膜を形成した試験
片（No.１２）に対し、前記実施例１と同様にして、加
熱前後の酸化増量を測定した。この実験条件及び結果を
同じく下記表１に記す。

【００２３】

【表１】

【００２４】この表１から明らかな様に、本実施例の試
料No.１〜８のものは、酸化増量が１０［g/m³］以下と
極めて少なく、耐酸化性に優れているので好適である。
それに対して比較例の試料No.９〜１２のものは、酸化
増量が５９［g/m³］以上と多く、耐酸化性に劣り好まし
くない。

【００２５】尚、本発明は、上記実施例に何等限定され
ず、本発明の要旨の範囲内において各種の態様で実施で
きることは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかな様に、本
発明のＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の表面処理方法では、
前記所定量のハロゲンと酸素とを含む混合ガス中で、前
記所定温度にて加熱するので、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合
物の表面の表面に緻密なＡｌ₂Ｏ₃皮膜を形成できる。よ
って、この皮膜によって、Ｔｉ系酸化物の成長を抑制で
きるので、Ｔｉ−Ａｌ系金属間化合物の耐酸化性を向上
させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉのハロゲンのうち少
なくとも１種以上を容積基準で２ppm〜１％含むととも
に、酸素を０．１％以上含む混合ガス中で、Ｔｉ−Ａｌ
系金属間化合物の表面を７００〜１１２５℃に加熱する
ことにより、該表面に緻密なＡｌ₂Ｏ₃皮膜を形成するこ
とを特徴とするＴｉ−Ａｌ系金属間化合物の表面処理方
法。