JPH07252687A

JPH07252687A - チタンおよびチタン合金の接着処理方法

Info

Publication number: JPH07252687A
Application number: JP6045733A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hirota; 健二廣田; Yasuo Okuno; 泰生奥野; Toshiaki Nishioka; 敏明西岡; Teruhiko Inaba; 輝彦稲葉
Original assignee: MIKI NETSUREN KK
Current assignee: MIKI NETSUREN KK
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はチタンおよびチタン合金の接着処理
方法に関し、チタンおよびチタン合金の表面に前処理を
施すことにより接着剤による接着強度の著しい増加をは
かり、被着物を強固に接着するものである。【構成】チタンおよびチタン合金を火花放電発生電圧
以上の電圧で酸性電解溶液中で陽極酸化することにより
表面に酸化被膜を形成し、次いで真空雰囲気下で加熱す
ることにより前記酸化被膜を還元して金属状態の硬化層
を形成し、構造用接着剤を用いて被着物を接着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チタンおよびチタン合
金の接着処理方法に関し、チタンおよびチタン合金の表
面に前処理を施すことにより接着剤による接着強度の著
しい増加をはかり、被着物を強固に接着するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】チタンおよびチタン合金は、比強度（引
張強さ／比重）が高く耐食性に優れていることから、宇
宙、海洋といった特殊な分野のみならず、最近では一般
工業あるいは医療福祉分野においても注目され、その需
要は年毎に高まりつつある。また物品相互を固着するの
に、その一方法として接着剤を用いて接着する方法が行
われている。一方、接着剤には、長期間大きな荷重に耐
え、信頼できる接着剤として構造用接着剤（JIS K 680
0) といわれるものがあった。

【０００３】ところで金属同士の接着強度を高くするた
めには、接着する表面の、油脂分、錆、塗料等を除去す
る必要があるほか、接着表面に凹凸を形成したり、或い
は表面を改質する等の表面処理をすることによって接着
強度の増加をはかることも行われていた。このうち、代
表的な表面処理にはａ．機械的表面処理、ｂ．化学的表
面処理等がある。上記機械的表面処理は、研磨紙、ショ
ットブラストあるいはサンドブラストを用いて研摩する
ことにより、表面に微細な凹凸を形成させる方法があっ
た。そして化学的表面処理は、例えばアルミニウムおよ
びアルミニウム合金を表面処理する場合を例に採ると、
加熱した重クロム酸ナトリウム−濃硫酸水溶液中で数分
間エッチングする方法、また銅および銅合金において
は、加熱した水酸化ナトリウム−塩素酸ナトリウム−り
ん酸ナトリウム水溶液中で数十分間エッチングする方
法、その他、種々の酸浴を用いてエッチングする方法等
があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】チタンおよびチタン合
金は、上記従来のような長所および需要がある反面、鉄
鋼に比べ、イ．高価であること、ロ．機械的加工が困難
であること、ハ．異材との溶接や拡散接合においても、
チタンが他の金属と金属間化合物を形成する場合が多い
ことから焼き付き易く耐摩耗性に劣るので、歯車、ピス
トン、シリンダ等の摺動部品には適用することができな
い等の欠点があった。ところで金属同士の接着強度を高
くするために、その前処理として行われる上記従来の機
械的表面処理は、如何なる金属に対しても適用可能であ
るが、接着強度の増加に対する効果は顕著ではない。ま
た上記従来の化学的表面処理では、チタンおよびチタン
合金に対する好ましい方法は、未だ見出されてはいな
い。すなわちチタンおよびチタン合金を対象とした接着
においては、その接着強度の増加に著しく寄与する表面
処理方法はこれまで存在しなかった。

【０００５】そこで本出願人、発明者等は、上記イ．〜
ハ．に掲げるチタンおよびチタン合金の欠点は、機械的
な接合や融着による接合よりも高強度の接着力を発揮す
る構造用接着剤のもつ接着技術を積極的に利用すること
により改善が可能であることに着目し、チタンおよびチ
タン合金を対象として接着を行う場合に、その接着強度
の増加に著しく寄与し得るチタンおよびチタン合金の接
着処理方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、チタンおよびチタン合金を火花
放電発生電圧以上の電圧で酸性電解溶液中で陽極酸化す
ることにより表面に酸化被膜を形成する工程と、次いで
真空雰囲気下で加熱して前記酸化被膜を還元し金属状態
にする工程を含むという手段を採用した。

【０００７】また本発明は、チタンおよびチタン合金を
火花放電発生電圧以上の電圧で酸性電解溶液中で陽極酸
化することにより表面に酸化被膜を形成する工程と、次
いで真空雰囲気下で加熱して前記酸化被膜を還元し金属
状態にする工程と、該酸化被膜の表面に形成した接着層
を介して被着物を接着する工程とから成るという手段を
採用した。

【０００８】本発明の概要を工程順に述べると、先ず第
１工程として、チタンおよびチタン合金を火花放電発生
電圧以上の電圧で酸性電解溶液中で陽極酸化すると、チ
タンおよびチタン合金の表面には酸化被膜が形成され、
この酸化被膜の表面には多数の微細孔または多数の溝が
形成される。この酸化被膜は、電気絶縁性の特性を有
し、陽極酸化する場合の電圧が高くなるのに伴ってその
膜厚が厚くなる。また火花放電発生電圧以上の電圧で前
記酸化被膜に形成される前記微細孔または溝が形成され
る凹凸による表面起伏は、従来の機械的表面処理または
化学的表面処理によって研摩される凹凸に比較して著し
く鋭い。

【０００９】次いで第２工程としてチタンおよびチタン
合金を真空雰囲気下で加熱し、前記酸化被膜を還元する
と、この酸化被膜は前記微細孔または無数の溝を保持し
たまま金属状態になる。しかもかかる還元により前記酸
化被膜から解離した酸素は一部がチタンおよびチタン合
金の内部に拡散し、表面から数十μｍの深さの硬化層が
形成される。

【００１０】その後、第３工程として長期間大きな荷重
に耐え得る信頼できる接着剤としての構造用接着剤[ JI
S K 6800] （以下、単に接着剤という）を使用し、この
接着剤を前記酸化被膜の表面に塗布することにより形成
すると、チタンおよびチタン合金の接着表面には上記陽
極酸化により形成した酸化被膜に微細孔または多数の溝
が形成されているので、接着剤はこの溝または微細孔内
に侵入して硬化する結果、被着物はチタンおよびチタン
合金に、機械的表面処理または化学的表面処理による従
来の研磨法に較べて投錨機能により機械的に強固に接着
し、接着強度が増加する。

【００１１】しかも接着表面は前記還元工程により表面
から数十μｍの深さの硬化層が形成されるので、被着物
の内部或いは接着部の周辺よりも変形抵抗が増加する。
すなわち、荷重負荷時の接着表面の歪みは減少し、これ
により接着層の接着強度は増加する。このように微細孔
または多数の溝による前記投錨機能と前記変形抵抗の増
加との相乗作用により接着層による接着強度（引張り剪
断接着強さ）は３割程度増加する。

【００１２】処理に供するチタンおよびチタン合金とし
て、チタンには純チタンが使用され、またチタン合金と
してはTi-5Al-2.5Sn，Ti-2.5Cu，Ti-8Mn，Ti-6Al-2Sn-4
Zr-6Mo，Ti-6Al-4V ，Ti-3Al-2.5V ，Ti-7Al-4Mo，Ti-8
Mn，Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo，Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al，Ti-15M
o-5Zr-3Al,Ti-22V-4Al,Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr,Ti-13V-
11Cr-3Al,Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al等が挙げられる。

【００１３】また第１工程の陽極酸化に用いる電解液と
しては、電解液の種類および処理に供するチタンやチタ
ン合金の種類が、その表面に多数の微細孔または多数の
溝を有する酸化被膜を形成するための要因になる。すな
わち電解液としては酸性電解液があり、これには例えば
硫酸水溶液、りん酸水溶液、しゅう酸水溶液、クロム酸
水溶液、マロン酸水溶液、コハク酸水溶液、またはこれ
らの混合水溶液がある。そしてこれらの電解液とチタン
およびチタン合金との組合せにおいて、火花放電発生電
圧以下の電圧による陽極酸化においては、チタンや合金
成分の少ないチタン合金の場合には、上記何れ酸性電解
液を用いても単なる酸化被膜を形成することが可能であ
る。

【００１４】しかしながら火花放電発生電圧以上の電圧
で陽極酸化を行う場合には、チタンまたはチタン合金に
はアノード溶解が優先的に進行する結果、上記酸性電解
液には微細孔または溝を有する酸化被膜を形成するの
に、困難な組合せがある。例えば純チタンを硫酸水溶液
中で陽極酸化する場合には、微細孔を有する酸化被膜が
表面に形成されるが、チタン合金の場合には合金成分が
増すのに伴って火花放電発生電圧まで昇圧するのが困難
になる。またしゅう酸水溶液あるいはしゅう酸と硫酸と
の混合水溶液では、火花放電発生電圧以上の電圧でチタ
ンを陽極酸化しても、微細孔を有した酸化被膜は形成さ
れ難い。さらにりん酸水溶液は、チタンまたはチタン合
金の全ての被処理材に対して用いることができるが、り
ん酸水溶液では、火花放電発生電圧が他に較べて高い電
圧になり、処理操作上の危険を伴う。従って基本的に
は、被処理材としてのチタンおよびチタン合金の種類に
応じて適宜電解液を選択すれば良いが、特にりん酸水溶
液と硫酸水溶液とを混合した水溶液は、チタンおよびチ
タン合金に対する火花放電発生電圧以上の全ての陽極酸
化に適用可能であること、並びに火花放電発生開始電圧
が低いことから最も好ましい。

【００１５】また陽極酸化に及ぼす電気条件として、使
用する電源の波形は、平滑直流波であっても整流波であ
ってかまわない。また昇圧は、定電流（電流密度一定）
で昇圧しても、或いは昇圧速度一定で昇圧してもかまわ
ない。何れにしても、火花放電発生後、酸化被膜に微細
孔が均一に多数、生成する電圧或いは多数の微細孔また
は多数の溝が生成する電圧まで昇圧することが接着強度
を増加する上で必要である。

【００１６】前記酸化被膜に多数の微細孔または多数の
溝を形成するのは、酸性電解溶液中で陽極酸化して電圧
を増加して行くと、チタンおよびチタン合金に生成した
絶縁性の酸化被膜が電場に耐えられなくなって酸化被膜
は局所的な絶縁破壊を起こし、酸化被膜を貫通して生じ
る酸性電解液とチタンおよびチタン合金との間に観察さ
れる多数の火花放電を生ずるが、この微細孔は多数の火
花（アーク）が貫通した痕跡といえる。

【００１７】一方、バナジウムを含有したチタン−バナ
ジウム合金では、火花放電が始まっても最初は酸化被膜
には表面から溝が多数形成されるが、さらに電圧を上げ
て行くと、純チタンと同様の微細孔に変化する。この溝
も純チタンの場合に生ずる微細孔のように、被着物に対
する接着剤の接着強度は増加する。このチタン−バナジ
ウム合金は、室温での加工性に富み、引張強さが約150k
g/mm²にもなることから、今後接着剤による接着強度の
増加がはかれれば福祉、住宅関連分野への利用度が高い
と思われる。チタン−バナジウム合金において酸化被膜
に多数の溝が形成されるのは、火花放電によって表面近
傍のバナジウムが不均一に溶出することによりそのバナ
ジウム濃度が減少するのに起因していると思われる。

【００１８】上記第２工程の真空加熱工程において、そ
の真空度、加熱温度が、接着層の接着強度を改善する上
で大きな要因になる。仮に酸化被膜が形成されたチタン
およびチタン合金に、加熱処理を施さずにそのまま接着
剤を使用して被着物を接着した場合には、酸化被膜と母
材であるチタンまたはチタン合金との界面で剥離が生ず
るため、接着層を介して被着物を接着した後の強度は陽
極酸化を施さない未処理の時よりも低下する。

【００１９】また酸化被膜を加熱して還元する場合の加
熱温度が低すぎる場合には、接着強度が著しく低下する
ことがあるが、これは加熱により生ずるアモルファスTi
O₂の結晶化に一因があると考えられる。そのため加熱を
ある程度の高温度で行う必要がある。従って還元処理を
行う場合の加熱温度は、処理すべき酸化被膜の厚みに依
存するが、酸化被膜の厚みが薄い場合には、比較的低温
の加熱で酸化被膜は還元されるが、約３〜４μｍの厚み
の酸化被膜を完全に還元するためには、９００℃で約１
時間程度の加熱が必要になる。しかしながらこれよりも
１００〜２００℃低い温度、すなわち７００〜８００℃
で加熱を施すことにより酸化被膜が完全に還元されない
場合であっても、酸化処理を施さないチタンおよびチタ
ン合金よりも接着強度が得られる。

【００２０】前記真空雰囲気における真空度は、チタン
自体１０^-2torr程度の真空雰囲気で加熱しても雰囲気中
の酸素を吸収して還元処理すべき酸化被膜の表面に酸化
膜を形成する特性を有するので、酸化被膜を還元処理す
るためには、少なくとも１０ ^-3torr以下の高真空が望ま
しい。

【００２１】かかる真空雰囲気において上記したように
９００℃前後の加熱温度によって酸化被膜を還元する
と、酸化被膜から遊離した酸素は母材としてのチタンま
たはチタン合金に吸収され、硬化層を形成する。この硬
化層の深さは、酸素の供給源である酸化被膜の厚みおよ
び加熱温度、時間に依存する。例えば純チタンを陽極酸
化して約４μｍの酸化被膜を形成した場合には、真空中
で９００℃の加熱温度で約１時間、加熱すると、約６０
μｍ程度の深さの硬化層が生成する。

【００２２】さらに被着物を接着するために使用する前
記接着剤としては、強固な接着特性を持ついわゆる構造
用接着剤が使用されることは既述の如くであるが、これ
には引張り剪断接着強さで表現すると、チタンおよびチ
タン合金の接着においてはおよそ３００kg/cm²以上の特
性をもつ接着剤を使用の対象にする。これには例えば住
友スリーエム株式会社製のエポキシ系構造用接着剤（商
品名SW2214) がある。

【００２３】

【作用】チタンおよびチタン合金を酸性電解溶液中で火
花放電発生電圧以上の電圧にて陽極酸化すると、表面に
酸化被膜が形成され、この酸化被膜には微細孔または多
くの溝が形成される。その後、真空雰囲気下で前記酸化
被膜を還元することにより、前記酸化被膜を金属状態に
する前処理を行うと、接着層による被着物に対する接着
強度の増加がはかれる。

【００２４】

【実施例】以下、図を参照しながら実施例につき詳述す
る。（実施例１）本発明の第１実施例を図１および図２を参
照しながら述べると、まず、少量の不純物〔Fe:0.05,N
＜0.01,O:0.08, H:0.002 (mass ％) 〕を含み、その形
状寸法が幅20mm×長さ48mm×厚み1mm の純チタンを、室
温において組成および濃度として、りん酸(0.26kmol ・
m^-3 )−硫酸(0.36kmol ・ m^-3) 水溶液の酸性電解液中
で、電気条件として整流直流波を使用し、昇圧条件が電
流密度が0.05A ・cm ^-2で一定に実効電圧180Vまで昇圧す
ることにより、火花放電発生電圧以上の電圧にて処理時
間として約１〜２分、陽極酸化する。

【００２５】すると、試供品としての純チタンの表面に
は酸化被膜が形成され、この酸化被膜の表面には多数の
微細孔が形成される。この微細孔は、火花放電発生電圧
の近傍では、形成される数が少なく、しかも周囲に盛り
上がりの少ない孔が形成される。そして電圧が高くなる
につれて微細孔の数は増加し、孔径も粗大なものを生ず
る。この孔径の大きいものの形状は、電子顕微鏡写真に
よると、いわゆるクレータ状をなす。

【００２６】次いで真空度が、5 ×10^-6torrの真空炉内
の高真空雰囲気下において、純チタンの表面に前工程に
おいて形成された以上の余分の酸化被膜が形成されるの
を防止しながら、８００〜９００℃の加熱温度により、
約１時間程度、加熱をすることにより、前工程にて純チ
タンの表面に形成された酸化被膜は還元され、金属状態
になる。

【００２７】一方、このように真空雰囲気において酸化
被膜を加熱して還元していくと、酸化被膜から遊離した
酸素は母材としての純チタンに吸収されることにより、
硬化層が形成される。この硬化層の深さは、酸素の供給
源である酸化被膜の厚みおよび加熱温度に依存するが、
仮に純チタンを陽極酸化して約４μｍの酸化被膜が形成
されたものである場合には、５×１０^-6torrの真空雰囲
気下において９００℃の加熱温度で１時間、加熱する
と、約６０μｍ程度の深さの硬化層が形成される。

【００２８】この硬化層の硬さ（Ｈｖ）を表面からの距
離（μｍ）との関係において測定すると、図１に示すよ
うな特性を有する測定結果が得られた。これによると、
硬化層の表面からの距離が約６０μｍまでは表面に近
く、浅い硬化層である場合には比例的に硬度（Ｈｖ）が
増加して行く。そして約６０μｍを過ぎて硬化層が深く
なると、硬度は約２００（Ｈｖ）付近で略平衡状態にな
る。

【００２９】そして住友スリーエム株式会社製のエポキ
シ系構造用接着剤（商品名SW2214)を上記のように還元
処理した純チタンの表面に、その塗布厚が50〜130 μm
にて、しかも塗布長さが６ mm にて塗布し、１３０℃の
加熱で約６０分かけて硬化した後、インストロン材料試
験機により、接着層の引張り剪断接着強さを測定する
と、真空中で８００℃の加熱温度で加熱し、酸化被膜を
還元処理して硬化した場合には約４０９．９kg/cm²であ
り、また真空中で９００℃の加熱温度で加熱して硬化し
た場合には５０４．５kg/cm²の引張り剪断強さであると
いう測定値が得られた。

【００３０】この比較例として何等の表面処理を施さな
い未処理の純チタンと、また＃150のサンドペーパーを
用いて表面を研摩した純チタンと、バレル研磨した純チ
タンとにそれぞれ住友スリーエム株式会社製の同一の構
造用接着剤を同一条件に塗布してその引張り剪断接着強
さを測定した場合には、それぞれ３８１．４kg/cm²、４
１４．２kg/cm²、４０６．３kg/cm²を得た。

【００３１】そして前述のように、火花放電発生電圧以
上の電圧にて陽極酸化して酸化被膜を形成し、その後に
真空雰囲気下で加熱して還元処理した酸化被膜を有する
純チタンにおける還元時の加熱温度と接着層の引張り剪
断強さとの関係を測定することにより図２を得た。この
結果、還元時の酸化被膜に対する加熱温度が６００℃か
ら９００℃にわたり前記構造用接着剤にて形成される接
着層は、約３００〜５００（kg/cm²) もの引張り剪断接
着強さがあり、従来の未処理やサンドペーパーにより、
またはバレル研摩した純チタンに較べて接着剤による増
加が著しいことがわかった。

【００３２】これは１つには純チタンの表面の酸化被膜
に塗布した構造用接着剤にて形成される塗布層が、酸化
被膜に形成される多数の微細孔内に侵入して従来の機械
的表面処理または化学的表面処理によって形成した凹凸
の場合以上に機械的に強固に接着することにより、投錨
効果により機械的強度が増加するものであるからであ
る。

【００３３】しかも第２には接着層の純チタンの接着表
面は、前述のように還元処理によって硬化層を形成する
ので、接着層を介しての被着材の内部或いは接着部の周
辺よりも変形抵抗が増加する。すなわち、荷重負荷時の
接着表面の歪みは減少し、これにより接着層による接着
強度が増加するからであると考える。このように２つの
上記理由からの相乗作用により、構造用接着剤の接着層
の接着強度（引張り剪断接着強さ）は従来に較べ３割り
程度増加した。

【００３４】（実施例２）さらに本発明の第２実施例を
図３を参照し、処理すべき供試材としてチタン合金とし
てTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金を使用した場合につき述べ
る。まず、少量の不純物〔C:0.009, Fe:0.15, N:O.006,
O:0.113, H:0.014, V:14.9, Cr:2.94, Sn:2.84, Al:2.
97(mass ％)]を含み、その形状寸法が幅20mm×長さ48mm
×厚み1mm のTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金を、前記実施例１
と同様の組成および濃度の酸性電解水溶液中で、電気条
件として整流直流波形を使用して昇圧条件として前記実
施例と同様の電流密度にて実効電圧147Vまで昇圧するこ
とにより火花放電発生電圧以上の電圧にて処理時間とし
て約４分、陽極酸化すると、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al合金の
表面には、溝が多数生成された酸化被膜が形成される。

【００３５】この酸化被膜にはまず火花放電発生電圧よ
りも若干高い電圧で、先ず表面に多数の溝が形成され、
引き続いて電圧を高めると、酸化被膜に形成された前記
溝は前記実施例の純チタンに形成される場合と同様に、
多数の微細孔に変化する。これはTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合
金表面に形成される酸化被膜における表面近傍のバナジ
ウムの濃度が火花放電により溶出し、減少することによ
り、溝から微細孔に変化するものと考える。

【００３６】次いで前記実施例１と同様の５×１０^-6to
rrの真空度の真空雰囲気下で、９００℃の加熱温度によ
り、１時間加熱して酸化被膜を還元し、硬化層を形成し
た。そしてこの硬化層の硬さ（Ｈｖ）を表面からの距離
（μｍ）との関係は、硬化層の表面からの距離が約２０
０μm までは、表面に近くなるに従って比例的に硬度
（Ｈｖ）が増加する。そして約２００μm を過ぎて表面
からの距離が深くなると、硬度は約２６０（Ｈｖ）付近
で略平行状態になることがわかった。

【００３７】さらに前記第１実施例と同様に住友スルー
エム株式会社製のエポキシ系構造用接着剤を還元した酸
化被膜の表面に塗布し、インストロン材料試験機によ
り、接着層の引張り剪断接着強さを測定すると、４６
０．４kg/cm² であった。また７００℃の加熱温度によ
り還元する場合の引張り剪断接着強さは４０５．６kg/c
m²であり、８００℃の加熱温度により還元する場合の引
張り剪断接着強さは４７１．９kg/cm²であった。

【００３８】また何等の表面処理を施さない未処理のTi
-15V-3Cr-3Sn-3Al合金と、＃150 のサンドペーパーを用
いたり、バレル研摩により表面を研摩したTi-15V-3Cr-3
Sn-3Al合金とに同様の構造用接着剤を同一条件により塗
布してその引張り剪断接着強さを測定すると、それぞれ
３６８．９kg/cm² ,４１０．７kg/cm², ３９２．０ kg/
cm²を得た。

【００３９】そして火花放電発生電圧以上の電圧にて陽
極酸化して酸化被膜を形成し、その後に真空雰囲気下で
還元処理するTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金における還元時の
加熱温度を接着層の引張り剪断強さとの関係を測定する
ことにより図３を得た。この結果、還元時の酸化被膜に
対する加熱温度が６００℃から９００℃にわたり前記構
造用接着剤にて形成される接着層は、約３００〜５００
（kg/cm²) もの引張り剪断接着強さがあり、従来の未処
理やサンドペーパーにより、またはバレル研磨したTi-1
5V-3Cr-3Sn-3Al合金に較べて接着剤の接着強度の増加が
はかれる。

【００４０】これは前記第１実施例の場合と同様に、Ti
-15V-3Cr-3Sn-3Al合金の表面に火花放電発生電圧以上の
電圧により形成される酸化被膜の表面の溝や微細孔に対
する接着剤の投錨効果による機械的強度の増加と、酸化
被膜を真空雰囲気下において加熱して還元処理すること
により形成される硬化層による接着強度の増加とによる
相乗効果の結果、構造用接着剤の接着層の接着強度（引
張り剪断強さ）は、従来の未処理の場合と較べ約１００
kg/cm²程度の強度増加になる。またサンドペーパーを用
いたり、バレル研磨等の従来の機械的研摩と較べても接
着剤による接着層の接着強度は著しく高くなることがわ
かった。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、チタンおよびチ
タン合金を酸性電解溶液中で火花放電発生電圧以上の電
圧により陽極酸化して形成される酸化被膜の表面に、多
数の微細孔または多数の溝が形成され、その後、真空雰
囲気下において還元処理して酸化被膜に硬化層を形成し
たので、前記微細孔または溝による構造用接着剤の接着
層に対する投錨機能により、接着強度の著しい増加がは
かれる。

【００４２】従ってチタンまたはチタン合金と同材或い
は異材の被着物との固着を、従来工法の溶接による融着
や、またはリベット、ボルト・ナット等の固定部品を用
いた機械的な接合手段よりも部品点数が少なく、且つボ
ルト孔等を設置する等の加工を要さずに工程の簡素化が
はかれ、簡単な取扱により構造的に強固に固着できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示し、純チタンを陽極酸
化した酸化被膜を還元処理して形成される硬化層の硬さ
と表面からの距離との関係の測定結果を示す特性図であ
る。

【図２】同じく陽極酸化後の還元時の加熱温度と接着層
の引張り剪断接着強さとの関係の測定結果を示す特性図
である。

【図３】本発明の第２実施例を示し、チタン合金を陽極
酸化後の還元時の加熱温度と接着層の引張り剪断接着強
さとの関係の測定結果を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591020515 稲葉輝彦兵庫県三木市緑が丘町中２丁目８番地の10 (72)発明者廣田健二兵庫県三木市別所町高木638番地三木ネツレン株式会社内 (72)発明者奥野泰生兵庫県姫路市土山６丁目９番34号 (72)発明者西岡敏明兵庫県神戸市北区鈴蘭台北町４丁目５番１号 (72)発明者稲葉輝彦兵庫県三木市緑が丘町中２丁目８番地の10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタンおよびチタン合金を火花放電発生
電圧以上の電圧で酸性電解溶液中で陽極酸化することに
より表面に酸化被膜を形成する工程と、次いで真空雰囲
気下で加熱して前記酸化被膜を還元し金属状態にする工
程とを含むチタンおよびチタン合金の接着処理方法。
【請求項２】チタンおよびチタン合金を火花放電発生
電圧以上の電圧で酸性電解溶液中で陽極酸化することに
より表面に酸化被膜を形成する工程と、次いで真空雰囲
気下で加熱して前記酸化被膜を還元し金属状態にする工
程と、該酸化被膜の表面に形成した接着層を介して被着
物を接着する工程とから成ることを特徴とするチタンお
よびチタン合金の接着処理方法。
【請求項３】前記火花放電発生電圧以上の電圧が、14
7 〜180Vまで順次昇圧して陽極酸化することを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載のチタンおよびチタン
合金の接着処理方法。
【請求項４】前記酸性電解溶液が、りん酸（0.26kmol
・m ^-3）−りゅう酸（0.36kmol・m ^-3）水溶液であるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチタン
およびチタン合金の接着処理方法。
【請求項５】前記真空雰囲気の真空度が少なくとも１
０^-3torr〜１０^-5torrであることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載のチタンおよびチタン合金の接着
処理方法。
【請求項６】真空雰囲気下での酸化被膜の還元時の加
熱温度が、７００〜９００℃であることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載のチタンおよびチタン合金
の接着処理方法。