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チタン合金複合材料およびその製造方法 実績あり 外国出願あり

国内特許コード P110005869
掲載日 2011年10月21日
出願番号 特願2005-259797
公開番号 特開2007-070697
登録番号 特許第5148820号
出願日 平成17年9月7日(2005.9.7)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
登録日 平成24年12月7日(2012.12.7)
発明者
  • 谷本 俊雄
  • 滝澤 秀一
出願人
  • 株式会社リョーマゴルフ
  • 長野県
発明の名称 チタン合金複合材料およびその製造方法 実績あり 外国出願あり
発明の概要 【課題】引張り強度、ヤング率、靱性、硬さなどの機械的特性に優れたチタン合金複合材料およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】炭素と反応して炭化物を生成する元素およびその炭化物を含む層で被覆された炭素繊維が、チタン合金の結晶粒内に分散されていることを特徴とするチタン合金複合材料である。この元素は、ケイ素(Si)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ホウ素(B)およびカルシウム(Ca)からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要


チタン合金は、比強度が高く、耐食性に優れるため、航空宇宙、深海探査、化学プラントなどの分野で主として使用されてきた。近年、チタン合金の有する特徴から、ゴルフクラブのヘッドやシャフト、時計や釣り具の部品、眼鏡のフレームなど民生用にも広く使われるようになってきている。
最近では、引張り強度、靭性などの機械的性質の更なる向上を目的として、チタン合金と炭素繊維とを組み合わせた複合材料が提案されている。例えば、特許文献1および2には、カーボンナノファイバーなどの炭素繊維を含有するチタン合金によって形成される自動車用部品が開示されている。さらに、これら特許文献には、カーボンナノファイバーに、酸素(O)、窒素(N)、塩素(Cl)、クロム(Cr)、炭素(C)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、リン(P)、アルミニウム(Al)等のイオンを注入することで、カーボンナノファイバーと金属との濡れ性や接着性が改善されることが記載されている。



【特許文献1】
特開2004-225084号公報
【特許文献2】
特開2004-225765号公報

産業上の利用分野


本発明は、チタン合金複合材料およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
炭素と反応して炭化物を生成する元素およびその炭化物を含む層で被覆されたカーボンナノチューブが、チタン合金の結晶粒内に分散されていることを特徴とするチタン合金複合材料。

【請求項2】
前記元素が、ケイ素(Si)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ホウ素(B)およびカルシウム(Ca)からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載のチタン合金複合材料。

【請求項3】
前記被覆層は、前記元素を高温真空下で昇華させることにより形成されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載のチタン合金複合材料。

【請求項4】
0.1質量%~10質量%の前記カーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のチタン合金複合材料。

【請求項5】
前記層の厚さが、少なくとも0.5nmであることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のチタン合金複合材料。

【請求項6】
炭素繊維と、炭素と反応して炭化物を生成する元素からなる粉末とを混合した後、高温真空下で前記元素を昇華させて、前記元素およびその炭化物を含む層で前記炭素繊維を被覆する工程、
前記工程で得られた炭素繊維と、チタン合金粉末とを混合し、この混合物に機械的衝撃力を加えることによって前記チタン合金粉末の表面に前記炭素繊維を固定化する工程、
前記工程で得られた炭素繊維固定化チタン合金粉末を焼結させる工程、および
前記工程で得られた焼結体に塑性加工を施して、チタン合金の結晶粒内に前記炭素繊維を分散させる工程
を含むことを特徴とするチタン合金複合材料の製造方法。

【請求項7】
前記塑性加工されたチタン合金複合材料を時効処理する工程をさらに含む請求項6に記載のチタン合金複合材料の製造方法。

【請求項8】
前記焼結が、パルス通電焼結法により行われることを特徴とする請求項6または7に記載のチタン合金複合材料の製造方法。

【請求項9】
前記塑性加工が、熱間圧延プロセスおよび恒温鍛造プロセスから選択される少なくとも1つにより行われることを特徴とする請求項6~8のいずれか一項に記載のチタン合金複合材料の製造方法。

【請求項10】
前記元素が、ケイ素(Si)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ホウ素(B)およびカルシウム(Ca)からなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項6~9のいずれか一項に記載のチタン合金複合材料の製造方法。

【請求項11】
前記炭素繊維が、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項6~10のいずれか一項に記載のチタン合金複合材料の製造方法。

【請求項12】
前記炭素繊維とチタン合金粉末との混合物中に前記炭素繊維が0.1質量%~10質量%含まれることを特徴とする請求項6~11のいずれか一項に記載のチタン合金複合材料の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005259797thum.jpg
出願権利状態 登録


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