JPH0820860A - チタン−アルミニウム合金のボロン拡散方法 - Google Patents
チタン−アルミニウム合金のボロン拡散方法Info
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- JPH0820860A JPH0820860A JP15631094A JP15631094A JPH0820860A JP H0820860 A JPH0820860 A JP H0820860A JP 15631094 A JP15631094 A JP 15631094A JP 15631094 A JP15631094 A JP 15631094A JP H0820860 A JPH0820860 A JP H0820860A
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 チタン−アルミニウム合金の耐摩耗性を向上
する。 【構成】 Na2O, K2O, B2O3 を主成分とするボロン塩を
７５０〜８００℃に加熱して溶融塩とし、チタン−アル
ミニウム合金を１〜３時間浸漬する。
する。 【構成】 Na2O, K2O, B2O3 を主成分とするボロン塩を
７５０〜８００℃に加熱して溶融塩とし、チタン−アル
ミニウム合金を１〜３時間浸漬する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチタン−アルミニウム合
金の表面にボロンを拡散させて耐摩耗性を向上させるチ
タン−アルミニウム合金のボロン拡散方法に関する。
金の表面にボロンを拡散させて耐摩耗性を向上させるチ
タン−アルミニウム合金のボロン拡散方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタン−アルミニウム合金はチタンより
軽くて、強度があり、７００〜８００℃で使用できる
が、耐摩耗性が低いため、タングステンカーバイトなど
を溶射し、耐摩耗性を向上させてガスタービンやジェッ
トエンジンの低圧タービンブレードなどに使用されてい
る。チタン−アルミニウム合金としては６Al−４Ｖ合金
（重量％でAl６％，Ｖ４％，Ti９０％の合金）が用いら
れているが、最近３０％Al，７０％Tiのチタン−アルミ
ニウム合金が市販されており、Alの％が多いため、重量
が６Al−４Ｖに比べ軽いので特に航空機エンジン用とし
ての利用が期待されている。耐摩耗性については６Al−
４Ｖ合金と同程度であるのでこれを向上させる処理が必
要とされる。耐摩耗性を向上させるためには、表面に固
い被膜を生成させることが必要で、鉄の場合表面にボロ
ンを拡散させ、固い被膜を生成することが行われてい
る。
軽くて、強度があり、７００〜８００℃で使用できる
が、耐摩耗性が低いため、タングステンカーバイトなど
を溶射し、耐摩耗性を向上させてガスタービンやジェッ
トエンジンの低圧タービンブレードなどに使用されてい
る。チタン−アルミニウム合金としては６Al−４Ｖ合金
（重量％でAl６％，Ｖ４％，Ti９０％の合金）が用いら
れているが、最近３０％Al，７０％Tiのチタン−アルミ
ニウム合金が市販されており、Alの％が多いため、重量
が６Al−４Ｖに比べ軽いので特に航空機エンジン用とし
ての利用が期待されている。耐摩耗性については６Al−
４Ｖ合金と同程度であるのでこれを向上させる処理が必
要とされる。耐摩耗性を向上させるためには、表面に固
い被膜を生成させることが必要で、鉄の場合表面にボロ
ンを拡散させ、固い被膜を生成することが行われてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】チタン−アルミニウム
合金にタングステンカーバイトなどを溶射して溶射コー
テイングした場合、母材との密着性が十分でなく、剥離
する場合が発生している。本発明は上述の問題点に鑑み
てなされたもので、チタン−アルミニウム合金にボロン
を拡散させることにより表面硬度を高くするチタン−ア
ルミニウム合金のボロン拡散方法を提供することを目的
とする。
合金にタングステンカーバイトなどを溶射して溶射コー
テイングした場合、母材との密着性が十分でなく、剥離
する場合が発生している。本発明は上述の問題点に鑑み
てなされたもので、チタン−アルミニウム合金にボロン
を拡散させることにより表面硬度を高くするチタン−ア
ルミニウム合金のボロン拡散方法を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、Na2O, K2O, B2O3 を主成分とするボロン塩を７５０
〜８００℃に加熱して溶融塩とし、チタン−アルミニウ
ム合金を１〜３時間浸漬する。
め、Na2O, K2O, B2O3 を主成分とするボロン塩を７５０
〜８００℃に加熱して溶融塩とし、チタン−アルミニウ
ム合金を１〜３時間浸漬する。
【０００５】
【作用】ボロン塩を７５０〜８００℃に加熱すると溶融
塩となる。この中にチタン−アルミニウム合金を１〜３
時間浸漬すると母材にボロンが拡散し、硬度の高い拡散
層（硬化層）が形成され、その上に軟らかい複合層、そ
の上に加熱温度に応じて酸化膜が形成される。硬化層は
面分析データによるとチタン−ボロンまたはチタン−ボ
ロン−アルミニウムの化合物で、硬度はビッカース硬度
ＨＶ0.025 で９００〜１３００、厚み１０〜１５μｍが
得られる。複合層は面分析データよりチタン−アルミニ
ウム−ケイ素−カリウムなどの化合物層で、硬度はビッ
カース硬度ＨＶ0.025 で２００〜４００であり、母材の
チタン−アルミニウムの硬度３００〜４００よりも低い
が、厚みは１０〜６０μｍになる。酸化膜は８００℃の
加熱で３〜１０μｍ程度であり、８５０℃以上となると
発生しない。複合層は硬度が母材よりも劣るので酸化膜
と共にブラスト処理などにより除去して使用する。
塩となる。この中にチタン−アルミニウム合金を１〜３
時間浸漬すると母材にボロンが拡散し、硬度の高い拡散
層（硬化層）が形成され、その上に軟らかい複合層、そ
の上に加熱温度に応じて酸化膜が形成される。硬化層は
面分析データによるとチタン−ボロンまたはチタン−ボ
ロン−アルミニウムの化合物で、硬度はビッカース硬度
ＨＶ0.025 で９００〜１３００、厚み１０〜１５μｍが
得られる。複合層は面分析データよりチタン−アルミニ
ウム−ケイ素−カリウムなどの化合物層で、硬度はビッ
カース硬度ＨＶ0.025 で２００〜４００であり、母材の
チタン−アルミニウムの硬度３００〜４００よりも低い
が、厚みは１０〜６０μｍになる。酸化膜は８００℃の
加熱で３〜１０μｍ程度であり、８５０℃以上となると
発生しない。複合層は硬度が母材よりも劣るので酸化膜
と共にブラスト処理などにより除去して使用する。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。テストサ
ンプルとしてはガスタービンやジェットエンジンの低圧
タービンブレードなどに用いることのできる耐熱温度７
００〜８００℃を有するチタン−アルミニウム合金（３
０Al, ７０Ti) を使用する。これは重量％でAl３０％，
チタンが残量の７０％よりなる合金である。ボロン塩は
Na2O, K2O, B2O3 を主成分とするもので、「ハイボロン
処理剤」の商品名で販売されている岩手製鉄株式会社
（電話番号０１９７−６３−４５８２）製のものを使用
する。これは鉄へのボロン拡散用に市販されている。実
験は加熱温度を８００℃，８５０℃，９００℃とし、８
００℃では１時間，３時間，５時間，７時間の浸漬を行
い、850 ℃,900℃では１時間, ３時間，５時間の浸漬を
行った。
ンプルとしてはガスタービンやジェットエンジンの低圧
タービンブレードなどに用いることのできる耐熱温度７
００〜８００℃を有するチタン−アルミニウム合金（３
０Al, ７０Ti) を使用する。これは重量％でAl３０％，
チタンが残量の７０％よりなる合金である。ボロン塩は
Na2O, K2O, B2O3 を主成分とするもので、「ハイボロン
処理剤」の商品名で販売されている岩手製鉄株式会社
（電話番号０１９７−６３−４５８２）製のものを使用
する。これは鉄へのボロン拡散用に市販されている。実
験は加熱温度を８００℃，８５０℃，９００℃とし、８
００℃では１時間，３時間，５時間，７時間の浸漬を行
い、850 ℃,900℃では１時間, ３時間，５時間の浸漬を
行った。
【０００７】図１は８００℃の処理結果、図２は８５０
℃の処理結果、図３は９００℃の処理結果を示す。各図
において、（Ａ）は組織の構成を示し（Ｂ）は処理結果
を示す。硬度はヴィッカース硬度ＨＶ0.025 で表し、0.
025 は２５ｇの荷重を示す。厚みはμ（μｍ）で示す。
図１において、母材の硬度は処理時間にかかわりなく３
５０程度である。硬化層の１時間処理で９４５，３時間
処理で１２８７と大きくなるが、５時間処理では低下し
て１１８６となり、７時間処理では１４０１となり再び
上昇している。硬化層の厚みは、１時間処理で５〜１０
μｍ，３時間処理では３〜８μｍと減少し、５時間処理
と７時間処理では５〜１５μｍとなっている。複合層の
硬度は１時間処理で３２１となり母材と近くなっている
が、３時間処理となると２８５，５時間処理で２２０と
低下し、７時間処理で２７４とやや上昇する。複合層の
厚みは、１時間処理で５〜１７μｍ，３時間処理で１０
〜２５μｍ，５時間処理で２０〜２５μｍ，７時間処理
で３２〜５５μｍと上昇してゆく。酸化膜は１時間処理
で３μｍ，３時間処理で４μｍ，５時間処理で８μｍ，
７時間処理で１２μｍと処理時間の長さに応じて厚くな
っている。
℃の処理結果、図３は９００℃の処理結果を示す。各図
において、（Ａ）は組織の構成を示し（Ｂ）は処理結果
を示す。硬度はヴィッカース硬度ＨＶ0.025 で表し、0.
025 は２５ｇの荷重を示す。厚みはμ（μｍ）で示す。
図１において、母材の硬度は処理時間にかかわりなく３
５０程度である。硬化層の１時間処理で９４５，３時間
処理で１２８７と大きくなるが、５時間処理では低下し
て１１８６となり、７時間処理では１４０１となり再び
上昇している。硬化層の厚みは、１時間処理で５〜１０
μｍ，３時間処理では３〜８μｍと減少し、５時間処理
と７時間処理では５〜１５μｍとなっている。複合層の
硬度は１時間処理で３２１となり母材と近くなっている
が、３時間処理となると２８５，５時間処理で２２０と
低下し、７時間処理で２７４とやや上昇する。複合層の
厚みは、１時間処理で５〜１７μｍ，３時間処理で１０
〜２５μｍ，５時間処理で２０〜２５μｍ，７時間処理
で３２〜５５μｍと上昇してゆく。酸化膜は１時間処理
で３μｍ，３時間処理で４μｍ，５時間処理で８μｍ，
７時間処理で１２μｍと処理時間の長さに応じて厚くな
っている。
【０００８】図２において、硬化層のデータは、３時間
処理で硬度１６８１，厚み１５〜３５μｍ，５時間処理
で硬度１０１７，厚み２５〜５２μｍとなり硬度は、３
時間処理の方が大きくなっている。また図３において、
硬化層について、１時間処理で硬度は７２４であり、こ
れは８００℃の場合の９４５よりも低下し、３時間処理
での硬度は１３３１で、８００℃の場合の１２８７とほ
ぼ同じくなっている。５時間処理では硬度１６８１，厚
み２５〜８０μｍで、８００℃や８５０℃の場合に比べ
良好な値となっている。なお、８５０℃，９００℃とな
ると酸化膜は生成しなくなる。
処理で硬度１６８１，厚み１５〜３５μｍ，５時間処理
で硬度１０１７，厚み２５〜５２μｍとなり硬度は、３
時間処理の方が大きくなっている。また図３において、
硬化層について、１時間処理で硬度は７２４であり、こ
れは８００℃の場合の９４５よりも低下し、３時間処理
での硬度は１３３１で、８００℃の場合の１２８７とほ
ぼ同じくなっている。５時間処理では硬度１６８１，厚
み２５〜８０μｍで、８００℃や８５０℃の場合に比べ
良好な値となっている。なお、８５０℃，９００℃とな
ると酸化膜は生成しなくなる。
【０００９】図４はサンプルの塩浴処理前と処理後の厚
みの変化データを示す。（Ａ）はサンプルの形状を示
す。形状は低圧タービンブレードの加工前の形状を示
し、（Ｂ）は処理前後の板厚の変化を示す。サンプルは
処理前に平面研磨して、処理前後の寸法の計測を示し、
処理前後の単位はｍｍ、変化量はμｍである。変化量は
処理温度が高くなると増加するが、１時間処理、３時間
処理ではあまり増加しない。
みの変化データを示す。（Ａ）はサンプルの形状を示
す。形状は低圧タービンブレードの加工前の形状を示
し、（Ｂ）は処理前後の板厚の変化を示す。サンプルは
処理前に平面研磨して、処理前後の寸法の計測を示し、
処理前後の単位はｍｍ、変化量はμｍである。変化量は
処理温度が高くなると増加するが、１時間処理、３時間
処理ではあまり増加しない。
【００１０】以上の結果より、硬化層について、硬度を
１３００前後，厚み１０〜１５μｍ程度とすれば、処理
温度は８００℃、処理時間は３時間でよく、これらの硬
度や厚みを薄くすれば１時間処理でもよい。また処理温
度も７５０℃としてもよい。なお、チタン−アルミニウ
ム合金の耐熱温度は８００℃以下であるので、８００℃
以下の塩浴処理を採用する。なお、実施例は３０％Al,
７０％Ti合金について実施したが、6Al −４Ｖ合金につ
いても同様にボロン処理を実施することができる。
１３００前後，厚み１０〜１５μｍ程度とすれば、処理
温度は８００℃、処理時間は３時間でよく、これらの硬
度や厚みを薄くすれば１時間処理でもよい。また処理温
度も７５０℃としてもよい。なお、チタン−アルミニウ
ム合金の耐熱温度は８００℃以下であるので、８００℃
以下の塩浴処理を採用する。なお、実施例は３０％Al,
７０％Ti合金について実施したが、6Al −４Ｖ合金につ
いても同様にボロン処理を実施することができる。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、チタン−アルミニウム合金をボロン溶融塩に浸漬す
ることにより表面にボロンを拡散させ、表面の硬度を高
くし、耐摩耗性を向上させることができる。これにより
チタン−アルミニウム合金の低圧タービンブレードな
ど、高温耐摩耗部への利用範囲が拡大する。
は、チタン−アルミニウム合金をボロン溶融塩に浸漬す
ることにより表面にボロンを拡散させ、表面の硬度を高
くし、耐摩耗性を向上させることができる。これにより
チタン−アルミニウム合金の低圧タービンブレードな
ど、高温耐摩耗部への利用範囲が拡大する。
【図１】８００℃でのボロン塩浴処理結果を示す図であ
る。
る。
【図２】８５０℃でのボロン塩浴処理結果を示す図であ
る。
る。
【図３】９５０℃でのボロン塩浴処理結果を示す図であ
る。
る。
【図４】サンプルの塩浴処理前と処理後の厚みの変化デ
ータを示す図である。
ータを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 Na2O, K2O, B2O3 を主成分とするボロン
塩を７５０〜８００℃に加熱して溶融塩とし、チタン−
アルミニウム合金を１〜３時間浸漬することを特徴とす
るチタン−アルミニウム合金のボロン拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15631094A JPH0820860A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | チタン−アルミニウム合金のボロン拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15631094A JPH0820860A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | チタン−アルミニウム合金のボロン拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0820860A true JPH0820860A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15625010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15631094A Pending JPH0820860A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | チタン−アルミニウム合金のボロン拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820860A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506525A (ja) * | 2002-11-15 | 2006-02-23 | ユニバーシティ・オブ・ユタ・リサーチ・ファウンデーション | チタン表面上の一体型ホウ化チタンコーティングおよび関連方法 |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP15631094A patent/JPH0820860A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506525A (ja) * | 2002-11-15 | 2006-02-23 | ユニバーシティ・オブ・ユタ・リサーチ・ファウンデーション | チタン表面上の一体型ホウ化チタンコーティングおよび関連方法 |
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