JPH03504253A - チタン構造体の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 タン　口　の　　　゛ 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成るチタン基合金組成物から作られた構造体を処理する方法に関する 。特に本発明は、成るチタン基合金組成物から作られた構造体を化学的に処理す る方法に関し、その合金組成物は固有の性質として正の開回路電位を持つと共に 鉱酸環境中での腐食傾向が実質的に減少した組成物である。

〔従来の技術〕

チタン及びチタン合金から作られた製品を表面処理又は調整する方法はよく知ら れている。広義にはそのような既知の方法は、機械的及び化学的処理又は調整手 段の両方を含んでいる０例えば、ビレット及び厚板の如きチタンの大型の生産品 の表面を調整するため、強力な研磨及び旋盤回転が用いられて来ている。シート 、帯、棒、練製品等の如きチタンの小型の生産品の表面調整のためには、砂吹付 け、研磨、苛性錆取り、酸洗いを含めた機械的及び化学的調整法の両方が用いら れている。

今までチタンから製造された生産品の表面を処理或は調整するのに最も一般に用 いられている方法は、酸洗いの方法である。最も頻繁に用いられている酸洗い溶 液は、硝酸とフッ化水素酸との混合溶液である。一般にそのような溶液中の酸成 分の濃度は、硝酸については約１５〜３０重量％の範囲にあり、そのような溶液 中のフッ化水素酸成分については約２〜約４重量％であろう、カーク・オスマー 、（ＫｉｒｋＪｔｈｍｅｒ）エンサイクロペディア・オス・ケミカル・テクノロ ジー（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　ＣｈｅｍｉｅａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ）、（１９６９）第２版、第２０巻、第３５９頁によるとフッ化水素酸の濃度 によって酸洗い速度が決定されるが、水素吸収を最小にするため高い硝酸濃度が 用いられる。

上述の酸洗い溶液はそれらの目的用途、即ち殆どの商業的等級のチタンから作ら れた物品の製造中に用いられた加工及び焼鈍過程中に形成された表面酸化物スケ ールを除去するのに良く働くが、成るチタン基合金組成物から作られた物品の処 理又は調整でそれらを用いると有害であることが判明している６例えば、合金成 分として鉄及び銅を含むチタン基合金から作られた構造体の表面を処理或は調整 するのに硝酸及びフッ化水素酸からなる酸洗い溶液を使用すると、それら合金の 望ましい固有の性質の成るものを劣化させる傾向がある。特に、鉄及び銅の両方 を含むチタン合金から作られた構造体を硝酸／フッ化水素酸酸洗い溶液で処理或 は調整すると、それら合金に固有の正の開回路電位及び実質的に低い腐食速度の 重要な性質が、完全には失われないとしても、著しく劣化することが見出されて いる。

〔本発明の要約〕

本発明は、成るチタン基合金組成物で、固有の性質として正の開回路腐食電位を 有し、鉱酸環境に曝した時の腐食速度が実質的に低下しているチタン基合金組成 物から製造された構造体を処理するための新規な方法に関する。特に本発明は、 そのような製造された構造体を化学的に処理するための方法で、それら構造体が 作られたチタン基合金組成物の固有の性質が実質的に維持される化学的処理方法 に関する。

本発明の方法によれば、合金用成分として鉄及び銅を含むチタン基合金組成物か ら製造された構造体を、フッ化水素酸と硫酸との混合物からなる酸洗い水溶液と 接触させる。製造構造体とこの酸洗い水溶液とを接触させている間、その水溶液 を少なくともほぼ外囲温度の温度に維持する。この接触はその温度で製造構造体 の合金組成物の表面に付着した全ての有害な酸化物層を除去するのに充分な時− 維持する０合金酸分として鉄及び銅を含むチタン基合金組成物から製造された構 造体で、本発明の方法によって処理されたものは、これら合金組成物の上記固有 の性質を維持することが見出されている。

〔本発明の詳細な記述〕

ここに記述する如く、本発明の方法は、合金用成分として鉄と銅の両方を含んで いるチタン基合金組成物がら製造された構造体を処理するのに特に適している。

広義には、本発明の新規な方法は、本出願と同じ譲受は人に譲渡されている１９ ８６年１１月１８日に出願された係属中の米国特許出願Ｓ　ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、 ９３１，９９３に記載されたチタン基合金組成物から製造された構造体の処理に 適用することができる。

上記係属中の出願の教示は参考のためそれらの全体に互ってここに入れであるが 、そこには成る規定された量の鉄及び銅を含むチタン基合金組成物が記載されて いる。

特にこの係属中の出願に記載されているチタン基合金組成物で、本発明の方法に 従う処理に順応する構造体が製造される組成物は、約０．２５〜約１．５重量％ の鉄、約０，１〜約１．５重量％の銅を含むチタン基合金組成物である。鉄及び 銅の％は合金組成物全体の重量に基づいており、合金組成物の残余は、付随的不 純物を別にして、実質的にすべてがチタンである。鉄及び銅合金用成分のほかに 、そのチタン基合金組成物は更に合金用成分としてアルミニウム及び酸素を含ん でいてもよい、存在する場合、合金組成物の全重量に基づいて、酸素は約０．１ ５〜約０．５重量％の範囲にすることができ、アルミニウムは約０．０１重量％ までの範囲の量で存在させることができる。これらのチタン基合金は、特にそれ らの正の開回路腐食電位及び実質的に減少した腐食速度と言う固有の性質を特徴 とする。

上述の合金組成物から製造され、本発明に従う処理に順応する構造体は、例えば 、棒、板、平らなシート、線等の如きどのような形をしていてもよい。しかし、 上記合金組成物から製造することができる特に有用な構造体は陽ｉ楕遺体であり 、特にバッテリー級二酸化マンガンを製造するための電解槽に用いるための陽極 構造体である。上記合金組成物から製造されるそのような陽８ｉ楕遺体の一つは 、１９８６年８月１９日公告された米国特許第４．６０６，８０４号明細書に記 載された′ｆａ極構造体である。

ここに記載するように、本発明の実施に有用な酸洗い水溶液は、フッ化水素酸及 び硫酸の両方を含む。フッ化水素酸成分に関し、酸洗い水溶液中のこの酸の濃度 は溶液１１当たり少なくとも約５　ｇ＜ｇ／ｌ）の濃度であろう。一般にフッ化 水素酸の濃度は溶液１１当たり約５ｇ〜約ｚｏｏｇの範囲内に維持されるのが望 ましい。ここで規定する本発明の実施で、特に良好な結果は、溶液１１当たり約 ２０ｇ〜約５０ｇの範囲のフッ化水素酸濃度を有する酸洗い水溶液を使用するこ とによって達成することができる。

本発明を実施するのに有用な酸洗い水溶液の硫酸成分に関し、この酸成分は処理 溶液１１当たり少なくとも約２５、の濃度で存在するであろう、広義には、この 特別な酸成分の濃度は、溶液１１当なり約２５ｇ〜約５００ｇの範囲内に維持さ れるであろう。この場合も、特に良好な結果は、本発明の実施で用いられる酸洗 い水溶液の硫酸濃度が、溶液１１当たり約２５ｇ〜約２５０ｇの範囲内に維持さ れた場合に達成することができる。

ここに記載し且つ米国特許出願５ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、９３１，９９３に記載され たチタン基合金組成物から形成された製造構造体を処理するのに、その構造体と 酸洗い水溶液との接触は、数秒から数時間の範囲の時間維持されるであろう。

この接触時間の長さは、例えば溶液濃度、除去したい酸化物層の程度等の如き多 くの因子に依存するが、最も大きな影響を有する因子は温度条件である。例えば 、処理したい製造構造体と酸洗い水溶液との接触を外囲温度で行なった場合、望 ましい処理を行わせるのに２４時間まで必要になることが見出されている。後に 記述するような実質的に上昇させた温度を用いた場合、接触時間は約３０秒位の 短い時間にすることができる６本発明の好ましい態様として、下に記載する好ま しい温度範囲を用い、製造構造体と酸洗い水溶液との接触時間は、約０．５〜約 ５．０分の範囲になるであろう。

ここで論するように、処理を受ける製造構造体と溶液とを接触させている期間中 酸洗い水溶液が維持される温度は広く変えることができる。しかし、用いられる 最低温度は少なくとも外囲温度であろう、一般に本発明を実施する時に用いられ る温度は、はぼ外囲温度から約１５０℃の範囲であろう。好ましい温度、即ち上 記好ましい接触時間内で製造構造体を処理するために与えられる温度は、約り０ ０℃〜約１５０℃の範囲内の温度である。

製造構造体を本発明に従って処理し、表面に付着した有害な酸化物層を全て除去 した後、それを酸洗い水溶液との接触から取り出し、脱イオン水で完全に濯ぎ、 そして乾燥する。

ここに記載したように、本発明を構成する方法は、合金用成分として鉄及び銅の 両方を含んでいるチタン基合金組成物から製造された構造体の表面処理又は調整 に特に適している１本方法の特別な適合性は、従来の酸洗い溶液、例えばフッ化 水素酸／硝酸混合酸洗い溶液が鉄・銅含有チタン基合金組成物の望ましい固有の 性質を劣化させるのに対し、本方法で用いられる酸洗い水溶液は劣化させないと 言うことの観察に基づいている。

次の実施例は例示のためにのみ記載されている。これらの実施例は本発明の範囲 及び用途を限定するものと考えてはならない。

実施例１ 酸洗い溶液を次のようにして調製した。　４５０ｙ１の脱イオン水の入った体積 １１のフラスコに、２５０ｇの硫酸を徐々に添加する。硫酸の添加に続き、フッ 化水素酸２０ｇをフラスコへ添加した０次に溶液の全体を１１にするのに充分な 脱イオン水を更に添加した。

上記酸洗い溶液の一部分を５０１のプラスチック　ビーカー中へ注ぎ、それを１ ０４℃の温度に維持した０組成物の全重量に基づき０．６重量％の鉄と０，５重 量％の銅を含み、残余は実質的にチタンであるチタン基合金組成物の０．５ｉｎ Ｘ　１．Ｏｉｎの大きさの試験片を、この酸洗い溶液中に１分間浸漬した。この 時間が終わった時、それを酸洗い溶液から取り出し、脱イオン水で完全に濯ぎ、 そして空気乾燥した。

上述の酸洗い工程に続き、試験片を変動電位差試験に掛けた。この試験のために 、試験片を、電解液が硫酸マンガン／硫酸溶液からなるプリンストン・アプライ ド・リサーチ（Ｐｒｉｎｓｔｏｎ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ）腐食試 験槽中の陽極として用いた。電解液は３７．３ｇ／ｌのＭ　ｎ　２”イオン及び 約３０．７９７１のＨ２ＳＯ，を含んでいた。この電解液を約９５℃の温度に維 持した。陰極は黒鉛であった。電位差計走査速度は１０＋ｅＶ　７秒であった。

試験片を、それへ電流を流した時その試験片の開回路腐食電位を測定するためポ テンショスタットへ接続した０次に開回路腐食電位、即ち陽極分極曲線をヒユー レット・パラカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）　Ｘ　−Ｙ記録器に記 録した。上記手順に従い、上述の如く調製した酸洗い溶液を用いて処理した試験 片は、標準カロメル電極に対し＋２１０ｍＶの開回路腐食電位を示した。

実施例２ ０．６重量％の鉄及び０．５重量％の銅を含むチタン基合金組成物の第二の試験 片を、実施例１に記載したのと同じ手順を用いて処理し、試験した。実施例２は 、用いた酸洗い溶液の組成構成の点で実施例１とは異なっているだけであった。

この実施例２では酸洗い水溶液は、その溶液１ｒ当たり１００ｇの硫酸と３０２ フツ化水素酸を含んでいた。

この酸洗い溶液で処理した試験片は、標準カロメル電極に対し＋１８０ｍＶの開 回路腐食電位を示した。

比較例 比較の目的で、再び実施例１の手順に従い、上記チタン基合金組成物の別の試験 片を処理し、試験した。但し硝酸とフッ化水素酸の一層慣用的な混合溶液を酸洗 い水溶液として用いた。この溶液は、溶液１１当たり３５０ｇの硝酸と、５０ｇ のフッ化水素酸を含んでいた。酸洗い処理は３８℃でこの場合も１分間行われた 。

この一層慣用的な酸洗い水溶液を用いて処理した試験片は、標準カロメル電極に 対し一７１０ｍＶの開回路電位を示していた。

上記実施例１及び２は、本発明の新規な方法の効果を明確に示している。各々の 場合について鉄及び銅を含むチタン基合金組成物から作られ、本発明に従って処 理された試験片は、その合金の正の開回路腐食電位特性を維持していた。これに 対し同じチタン基台金組成物から作られ、一層慣用的な硝Ｍ／フッ化水素酸酸洗 い溶液を用いて処理した試験片はこの特性を維持していなかった。

即ち、この試験片の開回路腐食電位は負になった。

本発明をその好ましい態様として考えられるものについて記述してきたが、特許 請求の範囲に規定した発明の本質及び範囲から離れることなく種々の変更及び修 正を行えることは分かるであろう。

補正書の翻訳文提出書　（特許ｉｔ［１８４条）８）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．組成物の重量に基づいて約０．２５〜約１．５重量％の鉄、及び約０．１〜 約１．５重量％の銅、及び付随的不純物を除いて実質的に全てチタンである残余 から本質的になるチタン基合金組成物から製造された荷造体を処理する方法にお いて、 少なくとも約５ｇ／ｌのフッ化水素酸、及び少なくとも約２５ｇ／４ｌの硫酸を 含む酸洗い水溶液を与え、前記水溶液と前記製造構造体とを接触させ、そして前 記製造構造体と接触させながら前記水溶液を少なくともほぼ外囲温度の温度に維 持し、前記接触を前記温度で約２４時間までの範囲の時間継続する、ことからな る処理方法。
2. ２．酸洗い水溶液が約５〜約２００ｇ／ｌのフツ化水素酸と、約２５〜約２５０ ｇ／ｌの硫酸を含む請求項１に記載の方法。
3. ３．酸洗い水溶液を製造構造体と接触させながらほぼ外囲温度から約１５０℃の 温度に維持し、前記接触をその温度で約０．５分〜約２４時間の時間継続する請 求項１に記載の方法。
4. ４．水溶液を約１００℃〜約１２５℃の温度に維持し、接触をその温度で約０． ５〜約５．０分の時間継続する請求項３に記載の方法。