JP6686744B2 - チタン合金板およびその製造方法。 - Google Patents
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Description
そのため、焼鈍は大気雰囲気での連続焼鈍ラインによる焼鈍が望ましい工程である。
この酸化物は、フッ硝酸での酸洗により除去されるが、多量の酸化物除去は製造効率の悪化につながる。
また、チタン合金の焼鈍温度と耐食性の関係について一部の知見がある(例えば、特許文献5参照)。
また、特許文献5には、表面近傍の元素分布と冷間圧延率の関係について記載されていない。
発明者らは、まず酸化物増大による製造効率悪化について、詳細に調査した。一般的には、酸化物は焼鈍温度が高く、保持時間が長いほど多量に形成する。しかし、700℃以下の温度で焼鈍した場合には、保持時間を長時間化しても酸化物形成量はほとんど増大しない。これは表面に形成する酸化物の直下にNiが濃縮することに起因している。なお、酸化物の直下とは、酸化物と金属の界面を起点として金属側へ1μmの範囲内を意味する。
[白金族元素:0.005〜2.0mass%]
白金族元素は水素過電圧の低い元素であり、チタン中に添加することで不動態化を促進し、耐食性を向上させる。この効果をもたらすためには、少なくとも0.005mass%の添加が必要である。白金族元素は高価であるため、多量の添加は素材コストの増大をもたらすことになり好ましくない。そのため、添加量の上限は2.0mass%とした。望ましい下限は0.008mass%、望ましい上限は1.6mass%である。なお、本発明のチタン合金板に添加される白金族元素は、単独の元素であっても、複数の種類の元素であってもよい。
Niは水素過電圧の低い元素であり、チタン中に添加することで不動態化を促進し、耐食性を向上させる。また、上述したように表面酸化物の直下に濃縮し酸化物生成を抑制する。これらの効果をもたらすためには、少なくとも0.1mass%の添加が必要である。Niは他の白金族元素に比べると安価ではあるが、多量の添加は素材コストの増大をもたらすため好ましくない。また、多量の添加により金属間化合物Ti2Niが多量析出し、熱間および冷間での製造性を劣化させる。そのため、添加量の上限は1.0mass%とした。望ましい下限は0.15mass%、望ましい上限は0.90mass%である。
上述した機構により、焼鈍時に酸化物の直下にNiが濃化し、酸化物形成を抑制する。この効果を充分にもたらすためには、少なくとも10.0mass%のNi濃化が必要である。また、酸化物の直下にNiが濃化し過ぎるとTi2Ni析出量が減少するとともにβ相率が増大し、充分な耐食性を示さない。そのため、酸化物の直下に濃化するNiの上限は30.0mass%とする。望ましい下限は12.0mass%、望ましい上限は26.0mass%である。
[酸洗後における酸化物の直下の平均Ni量:0.1〜5.5mass%]
図1に示すように、酸洗前の表面酸化物厚さは酸化物直下におけるNi量が多いほど薄くなる。すなわち、酸化物直下におけるNiは表面酸化物の成長を抑制し、酸洗による歩留低下を改善し酸洗後の酸化物残りを防止する。
また、図2に示すように、腐食速度は酸洗後酸化物直下における平均Ni量が5.5mass%を超えると急激に劣化する。
[α+Ti2Ni、α+β+Ti2Ni、α+Ti2Ni+TiCまたはα+β+Ti2Ni+TiC組織]
Niは水素過電圧の小さい元素であり、チタンの耐食性向上に寄与するが、その効果は固溶状態のNiよりもTi2Niを形成した場合の方が大きい。また、圧延油との反応により形成されるTiCにも耐食性向上効果がある。それぞれの望ましい体積率は、Ti2Niは0.1〜10.0%、TiCは0.01〜1.00%である。
本発明の特性を発揮するためには、酸洗液の温度は20〜60℃、浸漬時間は20〜300秒、酸洗液の組成としてフッ素は3〜10mass%、硝酸は1〜5mass%とすることが望ましい。酸洗されたチタン合金板を水で洗浄後、大気中に放置することにより厚さ30nm以下の酸化物を形成することができる。30nm以下の酸化物は極めて薄い被膜であるため、チタン合金板の品質に悪影響を及ぼすものではない。
以上の結果を表2、3にまとめた。
Claims (2)
- mass%で、Ru:0.005〜2.0%、Ni:0.1〜1.0%、C:0.001〜0.1%を含有し、残部がTiおよび不可避的不純物からなるチタン合金板であって、チタン合金板の表面を覆う酸化物の厚さが30nm以下、酸化物の直下における平均Ni量が0.1〜5.5mass%、さらに酸化物の直下の金属組織にTi2Niが含まれることを特徴とするチタン合金板。
- mass%で、Ru:0.005〜2.0%、Ni:0.1〜1.0%を含有し、残部がTiおよび不可避的不純物からなるチタン合金板素材を、Cを含有する潤滑剤を用いて冷間圧延率10%以上で冷間圧延することによって、チタン合金板素材の内部にCを0.001〜0.1mass%導入する第1のステップと、
前記チタン合金板素材を焼鈍温度650℃〜700℃の条件で焼鈍することによって、チタン合金板素材の表面に酸化物を形成し、酸化物の直下の平均Ni量を10.0〜30.0mass%とし、酸化物の直下の金属組織にTi2Niを含有するNi濃化層を形成する第2のステップと、
前記チタン合金板素材を酸洗することによって、酸化物を除去すると共にNi濃化層の一部を除去し、チタン合金板素材表面の直下におけるNi濃化層の平均Ni量を0.1〜5.5mass%に低減する第3のステップと、
前記チタン合金板素材に厚さ30nm以下の酸化物を形成する第4のステップと、
を順次処理することを特徴とするチタン合金板の製造方法。
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