JPH07197155A - ＴｉＡｌ系部材及びその製造方法 - Google Patents
ＴｉＡｌ系部材及びその製造方法Info
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- JPH07197155A JPH07197155A JP6285794A JP28579494A JPH07197155A JP H07197155 A JPH07197155 A JP H07197155A JP 6285794 A JP6285794 A JP 6285794A JP 28579494 A JP28579494 A JP 28579494A JP H07197155 A JPH07197155 A JP H07197155A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、これら問題を解決するためにな
されたもので、耐酸化性に優れた、高い寸法精度の金属
間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部材を提供するもの
で、更には、耐酸化性を改善するＴｉＡｌを主成分とす
る部材の表面処理方法を提供するものである。 【構成】 Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少なくと
も一つ含有するＴｉＡｌ系部材であって、前記部材外表
面の第３の元素の含有量が、前記部材の内部の第３の元
素の含有量より多いことを特徴とするＴｉＡｌ系部材で
ある。
されたもので、耐酸化性に優れた、高い寸法精度の金属
間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部材を提供するもの
で、更には、耐酸化性を改善するＴｉＡｌを主成分とす
る部材の表面処理方法を提供するものである。 【構成】 Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少なくと
も一つ含有するＴｉＡｌ系部材であって、前記部材外表
面の第３の元素の含有量が、前記部材の内部の第３の元
素の含有量より多いことを特徴とするＴｉＡｌ系部材で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属間化合物ＴｉＡｌ
（チタンアルミ）を主成分とする部材、更に詳しくは耐
酸化性に優れた金属間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部
材に関するものである。更に本発明は、金属間化合物Ｔ
ｉＡｌを主成分とする部材のその表面処理方法に関し、
さらに詳しくは耐酸化性を改善するＴｉＡｌを主成分と
する部材の表面処理方法に関するものである。
（チタンアルミ）を主成分とする部材、更に詳しくは耐
酸化性に優れた金属間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部
材に関するものである。更に本発明は、金属間化合物Ｔ
ｉＡｌを主成分とする部材のその表面処理方法に関し、
さらに詳しくは耐酸化性を改善するＴｉＡｌを主成分と
する部材の表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＴｉＡｌ系部材は、一般の金属材料に比
べると靭性に劣るものの、セラミックスに比べると一桁
高い靭性値を有する。更に比重が小さいこと、高温での
強度に優れることから主として高温、高速で回転するガ
スタービン、ターボチャージャ等のタービン材を始めと
して高温構造材料として極めて有望である。しかし、Ｔ
ｉＡｌ系部材は耐酸化性に劣るため、高温で使用したと
きに酸化スケールが厚く生成し、高温の大気中では実用
に耐えない。一般に金属材料は酸化雰囲気で用いた場
合、表面に酸化物層が生成する。多くの場合この酸化物
層が時間と共に成長し、母材を浸食する。すなわち酸化
腐食である。ところが場合によっては表面に薄い酸化物
層が生成してこれが保護被膜として作用し、母材の耐酸
化性を高めることがある。保護被膜として作用するもの
は例えばＮｉを母材に含有する場合のＮｉＯ、Ａｌを含
有する場合のＡｌ2Ｏ3 などである。ＴｉＡｌの場合、
酸化雰囲気であっては母材表面にＴｉＯ2（ルチル）層
が生成し、その後ＴｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 混合層が生成され
ることが知られている。このルチル層は保護被膜として
は作用しないため、ＴｉＡｌの耐酸化性を低下させる原
因となっていた。そして近年、ＴｉＡｌは耐酸化性に劣
るため、その耐酸化性向上について種々の方法が提案さ
れている。例えば表層に耐酸化性の優れたＴｉＡｌ3 層
を被覆する方法（特開平１−１１１８５８号公報）や、
Ｓｉ、Ｙ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏなどの第３の元素を添加する
方法（特公平１−２９８５８号公報、特開平１−２５９
１３号公報、特開平４−２８５１３８号公報）などが提
案されている。
べると靭性に劣るものの、セラミックスに比べると一桁
高い靭性値を有する。更に比重が小さいこと、高温での
強度に優れることから主として高温、高速で回転するガ
スタービン、ターボチャージャ等のタービン材を始めと
して高温構造材料として極めて有望である。しかし、Ｔ
ｉＡｌ系部材は耐酸化性に劣るため、高温で使用したと
きに酸化スケールが厚く生成し、高温の大気中では実用
に耐えない。一般に金属材料は酸化雰囲気で用いた場
合、表面に酸化物層が生成する。多くの場合この酸化物
層が時間と共に成長し、母材を浸食する。すなわち酸化
腐食である。ところが場合によっては表面に薄い酸化物
層が生成してこれが保護被膜として作用し、母材の耐酸
化性を高めることがある。保護被膜として作用するもの
は例えばＮｉを母材に含有する場合のＮｉＯ、Ａｌを含
有する場合のＡｌ2Ｏ3 などである。ＴｉＡｌの場合、
酸化雰囲気であっては母材表面にＴｉＯ2（ルチル）層
が生成し、その後ＴｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 混合層が生成され
ることが知られている。このルチル層は保護被膜として
は作用しないため、ＴｉＡｌの耐酸化性を低下させる原
因となっていた。そして近年、ＴｉＡｌは耐酸化性に劣
るため、その耐酸化性向上について種々の方法が提案さ
れている。例えば表層に耐酸化性の優れたＴｉＡｌ3 層
を被覆する方法（特開平１−１１１８５８号公報）や、
Ｓｉ、Ｙ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏなどの第３の元素を添加する
方法（特公平１−２９８５８号公報、特開平１−２５９
１３号公報、特開平４−２８５１３８号公報）などが提
案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ＴｉＡｌ
3 を被覆する方法は、酸化雰囲気で保護的Ａｌ2Ｏ3被膜
を形成するため、比較的良好な耐酸化性を有するが、下
記の課題を有する。被膜（ＴｉＡｌ3 ）は基材（ＴｉＡ
ｌ）に比べてＡｌ濃度が高いが、高温での使用中にＡｌ
が基材中へと拡散浸透してしまい、被膜が徐々に薄くな
る。最悪の場合被膜が消失し、ＴｉＡｌ単相となる。こ
うなると酸化雰囲気で酸化作用によりＴｉＯ2（ルチ
ル）が生成し、いわゆる高温腐食が進行する。一方、Ｔ
ｉＡｌ3 層を生成させるため、従来は、Ａｌ浸透法を用
いていた。これは通常Ａｌ粉、アルミナ粉と浸透促進剤
である塩化アンモニウム粉を混合してなるＡｌ浸透材中
にＴｉＡｌを埋めこんで６００℃〜１０００℃、５〜１
５時間加熱することにより行なわれる。このＡｌ浸透法
の問題点は、処理時間が長いため製造コスト上不利であ
ること、更にＡｌ浸透層は処理面に対して垂直外方に成
長するため、角部を有する基材の場合、図６（ａ）に示
す様に角部４の被膜が極端に薄くなるか、あるいは図６
（ｂ）の様に被膜にクラックが発生してしまうことであ
る。更に、高い寸法精度を要求される部材であっては、
Ａｌ浸透層は処理面に対して垂直外方に成長するため
に、Ａｌ浸透層を被覆後の部材の寸法を管理（制御）す
るのが困難であった。
3 を被覆する方法は、酸化雰囲気で保護的Ａｌ2Ｏ3被膜
を形成するため、比較的良好な耐酸化性を有するが、下
記の課題を有する。被膜（ＴｉＡｌ3 ）は基材（ＴｉＡ
ｌ）に比べてＡｌ濃度が高いが、高温での使用中にＡｌ
が基材中へと拡散浸透してしまい、被膜が徐々に薄くな
る。最悪の場合被膜が消失し、ＴｉＡｌ単相となる。こ
うなると酸化雰囲気で酸化作用によりＴｉＯ2（ルチ
ル）が生成し、いわゆる高温腐食が進行する。一方、Ｔ
ｉＡｌ3 層を生成させるため、従来は、Ａｌ浸透法を用
いていた。これは通常Ａｌ粉、アルミナ粉と浸透促進剤
である塩化アンモニウム粉を混合してなるＡｌ浸透材中
にＴｉＡｌを埋めこんで６００℃〜１０００℃、５〜１
５時間加熱することにより行なわれる。このＡｌ浸透法
の問題点は、処理時間が長いため製造コスト上不利であ
ること、更にＡｌ浸透層は処理面に対して垂直外方に成
長するため、角部を有する基材の場合、図６（ａ）に示
す様に角部４の被膜が極端に薄くなるか、あるいは図６
（ｂ）の様に被膜にクラックが発生してしまうことであ
る。更に、高い寸法精度を要求される部材であっては、
Ａｌ浸透層は処理面に対して垂直外方に成長するため
に、Ａｌ浸透層を被覆後の部材の寸法を管理（制御）す
るのが困難であった。
【０００４】また一方、ＴｉＡｌに第３元素を添加する
方法は、上記の様な問題は発生しないが、耐酸化性向上
効果はＴｉＡｌ3で被覆した場合に及ばない。例えば、
９００℃×１００時間の酸化試験であって、ＴｉＡｌ3
で被覆した場合は、被覆しない場合に比べて２％以下に
酸化増量を低減できるが、第３元素を添加した場合のそ
れは約１０〜５０％程度である。本発明は、これら問題
を解決するためになされたもので、耐酸化性に優れた、
高い寸法精度の金属間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部
材を提供するもので、更には、耐酸化性を改善するＴｉ
Ａｌを主成分とする部材の表面処理方法を提供するもの
である。
方法は、上記の様な問題は発生しないが、耐酸化性向上
効果はＴｉＡｌ3で被覆した場合に及ばない。例えば、
９００℃×１００時間の酸化試験であって、ＴｉＡｌ3
で被覆した場合は、被覆しない場合に比べて２％以下に
酸化増量を低減できるが、第３元素を添加した場合のそ
れは約１０〜５０％程度である。本発明は、これら問題
を解決するためになされたもので、耐酸化性に優れた、
高い寸法精度の金属間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部
材を提供するもので、更には、耐酸化性を改善するＴｉ
Ａｌを主成分とする部材の表面処理方法を提供するもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】その第１の手段は、Ｔｉ
及びＡｌ以外の第３の元素を少なくとも一種を含有する
ＴｉＡｌ系部材であって、部材表面の第３の元素の含有
量が、部材内部の第３の元素の含有量より多いＴｉＡｌ
系部材である。その第２の手段は、Ｔｉ及びＡｌ以外の
第３の元素を少なくとも一種を含有する基材部上にＡｌ
６０〜７０重量％を含有する被覆部を有するＴｉＡｌ系
部材であって、被覆部の第３の元素の含有量が、基材部
の第３の元素の含有量より多いＴｉＡｌ系部材である。
その第３の手段は、Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少
なくとも一種を含有するＴｉＡｌ系部材であって、部材
表面の被覆部の厚さが角部と角部近傍とで近似している
ＴｉＡｌ系部材である。その第４の手段は、Ｔｉ及びＡ
ｌ以外の第３の元素を少なくとも一種を含有する基材部
上にＴｉＡｌ3からなる被覆部を有するＴｉＡｌ系部材
であって、前記被覆部の第３の元素の含有量が、前記基
材部の第３の元素の含有量より多いＴｉＡｌ系部材であ
る。その第５の手段は、Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素
を少なくとも一種を含有する部材を、前記基材のＴｉと
反応物を生成する雰囲気中で熱処理する表面処理された
ＴｉＡｌ系部材の製造方法である。
及びＡｌ以外の第３の元素を少なくとも一種を含有する
ＴｉＡｌ系部材であって、部材表面の第３の元素の含有
量が、部材内部の第３の元素の含有量より多いＴｉＡｌ
系部材である。その第２の手段は、Ｔｉ及びＡｌ以外の
第３の元素を少なくとも一種を含有する基材部上にＡｌ
６０〜７０重量％を含有する被覆部を有するＴｉＡｌ系
部材であって、被覆部の第３の元素の含有量が、基材部
の第３の元素の含有量より多いＴｉＡｌ系部材である。
その第３の手段は、Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少
なくとも一種を含有するＴｉＡｌ系部材であって、部材
表面の被覆部の厚さが角部と角部近傍とで近似している
ＴｉＡｌ系部材である。その第４の手段は、Ｔｉ及びＡ
ｌ以外の第３の元素を少なくとも一種を含有する基材部
上にＴｉＡｌ3からなる被覆部を有するＴｉＡｌ系部材
であって、前記被覆部の第３の元素の含有量が、前記基
材部の第３の元素の含有量より多いＴｉＡｌ系部材であ
る。その第５の手段は、Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素
を少なくとも一種を含有する部材を、前記基材のＴｉと
反応物を生成する雰囲気中で熱処理する表面処理された
ＴｉＡｌ系部材の製造方法である。
【０００６】ここで角部は、主に２面より形成される稜
線部であるが、その稜線部は、なめらかに連なっても、
鋭利に連なってもどちらでもよい。ここで、Ｔｉ及びＡ
ｌ以外の第３の元素とは、不可避不純物ではなく、耐酸
化性を向上させる元素である。例えば、Ｓｉ、Ｎｂ、
Ｙ、Ｗ、Ｍｏ等である。この第３の元素は、その部材の
使用される条件に合わせ、１つでも複数でもよく適宜選
択する。前記基材のＴｉと反応物を生成する雰囲気と
は、ＴｉＡｌのＴｉと反応して、表面のＴｉの含有量を
減らすことができれば、どのような雰囲気でもよい。そ
して、「還元性でかつ硫黄を含む雰囲気」とは、たとえ
ばＨ2Ｓ雰囲気、Ｈ2−Ｈ2Ｓ混合雰囲気などであり、Ｈ2
とＳ（硫黄）の割合は、ＴｉＡｌと反応してＴｉＳを生
成できれば、どのような割合でもよい。また、「熱処
理」とは、雰囲気成分とＴｉＡｌの反応が始まる温度以
上、ＴｉＡｌの融点（１４６０℃）以下の温度で加熱す
ることをいう。安定した効果を得るためには８００℃〜
１２００℃程度が好ましく、特に好ましくは９００℃〜
１１００℃の範囲である。処理時間は温度により異なる
が、１０分間以上が好ましい。
線部であるが、その稜線部は、なめらかに連なっても、
鋭利に連なってもどちらでもよい。ここで、Ｔｉ及びＡ
ｌ以外の第３の元素とは、不可避不純物ではなく、耐酸
化性を向上させる元素である。例えば、Ｓｉ、Ｎｂ、
Ｙ、Ｗ、Ｍｏ等である。この第３の元素は、その部材の
使用される条件に合わせ、１つでも複数でもよく適宜選
択する。前記基材のＴｉと反応物を生成する雰囲気と
は、ＴｉＡｌのＴｉと反応して、表面のＴｉの含有量を
減らすことができれば、どのような雰囲気でもよい。そ
して、「還元性でかつ硫黄を含む雰囲気」とは、たとえ
ばＨ2Ｓ雰囲気、Ｈ2−Ｈ2Ｓ混合雰囲気などであり、Ｈ2
とＳ（硫黄）の割合は、ＴｉＡｌと反応してＴｉＳを生
成できれば、どのような割合でもよい。また、「熱処
理」とは、雰囲気成分とＴｉＡｌの反応が始まる温度以
上、ＴｉＡｌの融点（１４６０℃）以下の温度で加熱す
ることをいう。安定した効果を得るためには８００℃〜
１２００℃程度が好ましく、特に好ましくは９００℃〜
１１００℃の範囲である。処理時間は温度により異なる
が、１０分間以上が好ましい。
【０００７】
【作用】本願発明のＴｉＡｌ系部材は、部材の表面に第
３の耐酸化性を向上させる元素が、部材の表面の内部よ
り多く存在するため、ＴｉＡｌ系部材の高靭性、低比
重、高温を維持しつつ、部材の表面の耐酸化性を向上さ
せることができる（図４）。 また、被覆部がＡｌ６０
〜７０重量％又はＴｉＡｌ3 からなるため、一層耐酸化
性が向上する（図４）。本願発明のＴｉＡｌ系部材は、
被覆部の厚さが角部と角部近傍とで近似しているため、
一般的に酸化しやすい角部４でも酸化しにくい（図
１）。更に、表面のＴｉＡｌ3 層は酸化雰囲気で表面に
Ａｌ2Ｏ3 層を生成し、ルチル層の生成はみられない。
従って、表面のＡｌ2Ｏ3 被膜が保護被膜として作用
し、耐酸化性が向上するものである。
３の耐酸化性を向上させる元素が、部材の表面の内部よ
り多く存在するため、ＴｉＡｌ系部材の高靭性、低比
重、高温を維持しつつ、部材の表面の耐酸化性を向上さ
せることができる（図４）。 また、被覆部がＡｌ６０
〜７０重量％又はＴｉＡｌ3 からなるため、一層耐酸化
性が向上する（図４）。本願発明のＴｉＡｌ系部材は、
被覆部の厚さが角部と角部近傍とで近似しているため、
一般的に酸化しやすい角部４でも酸化しにくい（図
１）。更に、表面のＴｉＡｌ3 層は酸化雰囲気で表面に
Ａｌ2Ｏ3 層を生成し、ルチル層の生成はみられない。
従って、表面のＡｌ2Ｏ3 被膜が保護被膜として作用
し、耐酸化性が向上するものである。
【０００８】本願発明の製造方法は、短時間で、容易に
第３の元素の含有量を減少させることなくＴｉＡｌ上に
ＴｉＡｌ3 を皮覆し、更に角部であっても均一な厚みを
有するＴｉＡｌ3 を生成させ、耐酸化性に優れたＴｉＡ
ｌ系部材を得ることができる。本願発明の製造方法は、
ＴｉＡｌの表面に簡便にＴｉＡｌ3 層を得ることがで
き、更に第３の元素の含有量を部材内部より部材外表面
の方を多くすること若しくは更に第３の元素の含有量を
減らすことなく、ＴｉＡｌの耐酸化性を簡単に向上させ
ることができる。またＴｉの欠乏によりＴｉＡｌ3 を生
成させるのであるから、ＴｉＡｌ3 の成長は基材表面に
対して垂直に内方へ進行する。このためＡｌ拡散浸透法
でみられた角部の皮膜欠乏、クラック等の発生もなく、
良好な厚さの被膜を生成することができる。更に、部材
の寸法を管理（制御）し易い。還元性硫化雰囲気で熱処
理すると、Ｔｉが選択的に表面に拡散して硫化し、表面
にＴｉ硫化物（ＴｉＳ）５（反応物）が生成される（図
２、図３）。この結果ＴｉＡｌ基材部表面近傍ではＴｉ
が欠乏し、基材の内側よりＡｌが見かけ上移動し、Ｔｉ
Ａｌ3 ３が生成される。また、表面にＴｉＳ層が付着し
たままだと実用に適さないが、ＴｉＳは脆く、密着も弱
いので簡単に除去できる。例えば単純形状であればサン
ドペーパーで磨く、また複雑形状であればサンドブラス
トなどで表面の硫化物を除去することができる。中間組
成層６は、ＴｉＡｌ基材部のＡｌ３６重量％からＴｉＡ
ｌ3 被覆部Ａｌ６０重量％に至る中間組成であり、Ａｌ
３６重量％〜６０重量％の合金層である。図２及び図３
のＴｉＳの左側は、試料観察のために使用する埋め込み
樹脂７である。また、被覆部が基材表面より内側に生成
されていくため、部材の寸法管理が容易で、寸法精度の
要求の高い部材を得るのに好適である。
第３の元素の含有量を減少させることなくＴｉＡｌ上に
ＴｉＡｌ3 を皮覆し、更に角部であっても均一な厚みを
有するＴｉＡｌ3 を生成させ、耐酸化性に優れたＴｉＡ
ｌ系部材を得ることができる。本願発明の製造方法は、
ＴｉＡｌの表面に簡便にＴｉＡｌ3 層を得ることがで
き、更に第３の元素の含有量を部材内部より部材外表面
の方を多くすること若しくは更に第３の元素の含有量を
減らすことなく、ＴｉＡｌの耐酸化性を簡単に向上させ
ることができる。またＴｉの欠乏によりＴｉＡｌ3 を生
成させるのであるから、ＴｉＡｌ3 の成長は基材表面に
対して垂直に内方へ進行する。このためＡｌ拡散浸透法
でみられた角部の皮膜欠乏、クラック等の発生もなく、
良好な厚さの被膜を生成することができる。更に、部材
の寸法を管理（制御）し易い。還元性硫化雰囲気で熱処
理すると、Ｔｉが選択的に表面に拡散して硫化し、表面
にＴｉ硫化物（ＴｉＳ）５（反応物）が生成される（図
２、図３）。この結果ＴｉＡｌ基材部表面近傍ではＴｉ
が欠乏し、基材の内側よりＡｌが見かけ上移動し、Ｔｉ
Ａｌ3 ３が生成される。また、表面にＴｉＳ層が付着し
たままだと実用に適さないが、ＴｉＳは脆く、密着も弱
いので簡単に除去できる。例えば単純形状であればサン
ドペーパーで磨く、また複雑形状であればサンドブラス
トなどで表面の硫化物を除去することができる。中間組
成層６は、ＴｉＡｌ基材部のＡｌ３６重量％からＴｉＡ
ｌ3 被覆部Ａｌ６０重量％に至る中間組成であり、Ａｌ
３６重量％〜６０重量％の合金層である。図２及び図３
のＴｉＳの左側は、試料観察のために使用する埋め込み
樹脂７である。また、被覆部が基材表面より内側に生成
されていくため、部材の寸法管理が容易で、寸法精度の
要求の高い部材を得るのに好適である。
【０００９】
【実施例】表１に示す組成の合金を真空アーク溶解で作
成した。尚、組成均質化のため、真空中で１１００℃×
５０時間の均質化焼鈍を行なった。得られたインゴット
から１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの試験片を切り出し、
酸化試験片とした。これをＨ2 −Ｈ2 Ｓ混合ガス（混合
比はＨ2 Ｓ１０体積％）気流中で１０００℃×４時間保
持して熱処理を行った。なお、生成した硫化物はサンド
ペーパーで除去した。
成した。尚、組成均質化のため、真空中で１１００℃×
５０時間の均質化焼鈍を行なった。得られたインゴット
から１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの試験片を切り出し、
酸化試験片とした。これをＨ2 −Ｈ2 Ｓ混合ガス（混合
比はＨ2 Ｓ１０体積％）気流中で１０００℃×４時間保
持して熱処理を行った。なお、生成した硫化物はサンド
ペーパーで除去した。
【表１】 このようにして得られた試験片を大気中で９００℃×１
００時間保持し、前後の重量を測定して酸化増量を測定
した。尚、比較例として、実施例と同一のインゴットか
ら採取して上記処理をしないものについても同様に酸化
試験を行った。また、酸化試験終了後、実施例の試験片
を切断し、断面の元素分布をＥＰＭＡ（電子プローブマ
イクロアナライザ）にて測定した。Ｔｉ−Ａｌ２元合金
の未処理の試験片（Ｎｏ.１６）は、酸化増量が極めて
大きく、第３元素を添加した試験片（Ｎｏ.１１〜Ｎｏ.
１６）も大きな酸化増量を示した。一方、硫化処理した
試験片は、酸化（Ｎｏ.１〜Ｎｏ.６）増量が著しく低下
しており、また第３元素を添加した硫化処理した試験片
は、更に酸化増量が少ないことがわかる。Ｎｏ.１〜Ｎ
ｏ.６結果を図５（１）〜（６）に示す。いずれも外層
部でＡｌ濃度が高くなっており、定量分析の結果ＴｉＡ
ｌ3 相であることが確認できた。また、第３元素の濃度
も外層部で高くなっており、これが耐酸化性向上に寄与
した。また試料端部を観察、分析したところ、ＴｉＡｌ
3 相は角部でも均一に生成されており、皮膜の欠乏、脱
落、クラック等は認められなかった。
００時間保持し、前後の重量を測定して酸化増量を測定
した。尚、比較例として、実施例と同一のインゴットか
ら採取して上記処理をしないものについても同様に酸化
試験を行った。また、酸化試験終了後、実施例の試験片
を切断し、断面の元素分布をＥＰＭＡ（電子プローブマ
イクロアナライザ）にて測定した。Ｔｉ−Ａｌ２元合金
の未処理の試験片（Ｎｏ.１６）は、酸化増量が極めて
大きく、第３元素を添加した試験片（Ｎｏ.１１〜Ｎｏ.
１６）も大きな酸化増量を示した。一方、硫化処理した
試験片は、酸化（Ｎｏ.１〜Ｎｏ.６）増量が著しく低下
しており、また第３元素を添加した硫化処理した試験片
は、更に酸化増量が少ないことがわかる。Ｎｏ.１〜Ｎ
ｏ.６結果を図５（１）〜（６）に示す。いずれも外層
部でＡｌ濃度が高くなっており、定量分析の結果ＴｉＡ
ｌ3 相であることが確認できた。また、第３元素の濃度
も外層部で高くなっており、これが耐酸化性向上に寄与
した。また試料端部を観察、分析したところ、ＴｉＡｌ
3 相は角部でも均一に生成されており、皮膜の欠乏、脱
落、クラック等は認められなかった。
【００１０】
【発明の効果】本発明により、耐酸化性に優れた、高い
寸法精度の金属間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部材を
得ることができ、更には、耐酸化性を改善するＴｉＡｌ
を主成分とする部材の表面処理方法を得ることができ
る。
寸法精度の金属間化合物ＴｉＡｌを主成分とする部材を
得ることができ、更には、耐酸化性を改善するＴｉＡｌ
を主成分とする部材の表面処理方法を得ることができ
る。
【図１】本願発明のＴｉＡｌ系部材の断面模式図であ
る。
る。
【図２】本願発明のＴｉＡｌ系部材の断面をＥＰＭＡ
（電子プローブマイクロアナライザ）にて測定した金属
組織の写真図である。
（電子プローブマイクロアナライザ）にて測定した金属
組織の写真図である。
【図３】図２の模式図である。
【図４】本願発明のＴｉＡｌ系部材におけるＴｉとＡｌ
の分布を表すグラフである。
の分布を表すグラフである。
【図５】実施例Ｎｏ.１〜Ｎｏ.６のＴｉとＡｌの分布を
表すグラフである。
表すグラフである。
【図６】従来のＡｌ浸透法で表面処理したＴｉＡｌ系部
材の断面模式図である。
材の断面模式図である。
１ ＴｉＡｌ系部材 ２ 基材部（ＴｉＡｌ），部材内部 ３ 被覆部（ＴｉＡｌ3 ，Ａｌ６０〜７０重量％のＴｉ
Ａｌ金属間化合物）部材表面 ４ 角部（２面より形成される稜線部） ５ Ｔｉ硫化物（ＴｉＳ） ６ 中間組成層
Ａｌ金属間化合物）部材表面 ４ 角部（２面より形成される稜線部） ５ Ｔｉ硫化物（ＴｉＳ） ６ 中間組成層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正也 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少なく
とも一種を含有するＴｉＡｌ系部材であって、部材表面
の第３の元素の含有量が、部材内部の第３の元素の含有
量より多いことを特徴とするＴｉＡｌ系部材。 - 【請求項２】 Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少なく
とも一種を含有する基材部上にＡｌ６０〜７０重量％を
含有する被覆部を有するＴｉＡｌ系部材であって、被覆
部の第３の元素の含有量が、基材部の第３の元素の含有
量より多いことを特徴とするＴｉＡｌ系部材。 - 【請求項３】 Ａｌ６０〜７０重量％を含有する被覆部
の厚さが、ＴｉＡｌ系部材の角部と角部近傍とで近似し
ていることを特徴とする請求項２記載のＴｉＡｌ系部
材。 - 【請求項４】 Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少なく
とも一種を含有するＴｉＡｌ系部材であって、部材表面
の被覆部の厚さが角部と角部近傍とで近似していること
を特徴とするＴｉＡｌ系部材。 - 【請求項５】 Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少なく
とも一種を含有する基材部上にＴｉＡｌ3からなる被覆
部を有するＴｉＡｌ系部材であって、前記被覆部の第３
の元素の含有量が、前記基材部の第３の元素の含有量よ
り多いことを特徴とするＴｉＡｌ系部材。 - 【請求項６】 ＴｉＡｌ3からなる被覆部の厚さが、Ｔ
ｉＡｌ系部材の角部と角部近傍とで近似していることを
特徴とする請求項５記載のＴｉＡｌ系部材。 - 【請求項７】 Ｔｉ及びＡｌ以外の第３の元素を少なく
とも一種を含有する部材を、前記部材のＴｉと反応物を
生成する雰囲気中で熱処理することを特徴とする表面処
理されたＴｉＡｌ系部材の製造方法。 - 【請求項８】 基材のＴｉと反応物を生成する雰囲気中
が、還元性でかつ硫黄を含む雰囲気中であることを特徴
とする請求項７記載の表面処理されたＴｉＡｌ系部材の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6285794A JPH07197155A (ja) | 1993-08-27 | 1994-08-26 | ＴｉＡｌ系部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-235331 | 1993-08-27 | ||
| JP23533193 | 1993-08-27 | ||
| JP6285794A JPH07197155A (ja) | 1993-08-27 | 1994-08-26 | ＴｉＡｌ系部材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07197155A true JPH07197155A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=26532057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6285794A Pending JPH07197155A (ja) | 1993-08-27 | 1994-08-26 | ＴｉＡｌ系部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07197155A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000045973A1 (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-10 | Metal Casting Technology, Incorporated | Passivated titanium aluminide tooling |
-
1994
- 1994-08-26 JP JP6285794A patent/JPH07197155A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000045973A1 (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-10 | Metal Casting Technology, Incorporated | Passivated titanium aluminide tooling |
| US6283195B1 (en) * | 1999-02-02 | 2001-09-04 | Metal Casting Technology, Incorporated | Passivated titanium aluminide tooling |
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