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(In Japanese)Co基合金製機能部材及びその製造方法 commons

Patent code P110004133
File No. A281P19
Posted date Jul 7, 2011
Application number P2007-540225
Patent number P5144270
Date of filing Oct 11, 2006
Date of registration Nov 30, 2012
International application number JP2006320689
International publication number WO2007043688
Date of international filing Oct 11, 2006
Date of international publication Apr 19, 2007
Priority data
  • P2005-296848 (Oct 11, 2005) JP
Inventor
  • (In Japanese)石田 清仁
  • (In Japanese)山内 清
  • (In Japanese)貝沼 亮介
  • (In Japanese)須藤 裕司
  • (In Japanese)大森 俊洋
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title (In Japanese)Co基合金製機能部材及びその製造方法 commons
Abstract (In Japanese)Al:3~15%のCo-Al二元系を基本組成とし、f.c.c.構造のα相とβ(B2)相が互いに層状に重なり合ったラメラー組織を有するCo基合金であり、表層にあるα相,β相の何れか一方を選択除去することにより、薬液保留能,徐放性,生体親和性等に有効な多孔質表層域に改質している。第三成分としてNi,Fe,Mn,Ga,Cr,V,Ti,Mo,Nb,Zr,W,Ta,Hf,Si,Rh,Pd,Ir,Pt,Au,B,C,Pの一種又は二種以上を合計:0.001~60%の範囲で含むことができる。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


Co基合金は、耐食性,機械的強度に優れているので医療用器具,生体材料,耐摩耗材等、広範な用途で使用されている。耐食性や耐酸化性,α相の安定化,材料強化等、一層の特性向上を狙ってCr,Ni,Fe,Mo,C等が添加され、固溶強化,析出強化,加工硬化等、種々の強化法が提案されている。
従来の強化法は、何れもα単相又は第二相がα相に連続析出した金属組織を前提にしている(文献1,2)。第二相の析出により高強度がCo基合金に付与されるが、使用条件や細線化・小型化に関する要求が苛酷になるに伴い一層高い強度が必要になってきている。
他の合金系ではラメラー組織による強化も採用されており、代表的な例が鉄鋼材料にみられるパーライト変態である。パーライト変態によりフェライト,セメンタイトのラメラー組織が形成されると、鉄鋼材料が高強度化する。
ラメラー組織を利用した材質強化は、本発明者等も文献3でラメラー組織化したCu-Mn-Al-Ni系合金紹介しており、Co-Al二元合金のラメラー組織化も文献4で報告されている。Co-Al系合金は、微細間隙で軟質のα相と硬質のβ相が繰り返されるラメラー組織を有するため、細線化,小型化しても必要強度を維持する機器の素材として使用される。
文献1:JP7-179967A
文献2:JP10-140279A
文献3:JP5-25568A
文献4:P.Zieba,Acta mater.Vol.46,No.1(1998)pp.369-377

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、種々の機能を付与できる多孔質表層を有するCo基合金製機能部材及びその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
Al:3~15質量%のCo-Al二元合金を基材とし、
fcc構造のα相とB2型のβ相とが層間隔:100μm以下で層状に繰り返されるラメラー組織が30体積%以上の占有率で分布していて、
前記α相又は前記β相の選択除去によって基材表面が多孔質表層域に改質されている
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材。

【請求項2】
 
量比で
Ni:5~21.6%、Fe:2~10.6%、Mn:2~20%、Cr:5~19.4%、Mo:1~19.3%、W:1~24.6%、Zr:0.1~1.6%、Ta:0.1~6.2%、Hf:0.1~3.1%、Ga:5~6.2%、V:0.1~9.3%、Ti:0.1~7.5%、Nb:0.1~8.1%、C:0.05~0.7%、Rh:1~5.4%、Pd:1~5.6%、Ir:1~9.7%、Pt:1~15.6%、Au:1~9.9%、B:0.005~0.04%、P:0.01~0.02%から選ばれた一種を単独で、または、Ni:5~21.6%、Fe:2~10.6%、Mn:2~20%から選ばれた一種又は二種以上と、Cr:5~19.4%、Mo:1~19.3%、Ga:5~6.2%、V:0.1~9.3%、Ti:0.1~7.5%、Nb:0.1~8.1%、C:0.05~0.7%、B:0.005~0.04%から選ばれた一種又は二種以上との組み合わせを40%以下の添加元素を含むAl:3~15質量%のCo-Al二元合金を基材とし、
fcc構造のα相とB2型のβ相、L12型のγ´相、DO19型の析出物、M23C6型の炭化物からなる群から選択される少なくとも一つから形成される相とが層間隔:100μm以下で層状に繰り返されるラメラー組織が30体積%以上の占有率で分布していて、
前記α相又は前記B2型のβ相、L12型のγ´相、DO19型の析出物、M23C6型の炭化物からなる群から選択される少なくとも一つから形成される相の選択除去によって基材表面が多孔質表層域に改質されている
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材。

【請求項3】
 
請求項1又は2に記載のCo-Al合金製機能部材において、
前記Co-Al合金製機能部材の基材表面から500nm以上の深さの多孔質表層域を有し、
前記多孔質化前の表面積に対する多孔質表層域の表面積の比が1.5倍以上である
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材。

【請求項4】
 
請求項1記載の組成を有するCo-Al合金を溶解した後、
1500~600℃の温度域を平均冷却速度:500°C/分以下で冷却することにより、前記fcc構造のα相と前記B2型のβ相とが層状に繰り返すラメラー組織を30体積%以上の占有率で生成させ、
前記α相又は前記B2型のβ相の何れか一方をCo-Al合金基材の表層域から選択除去し、多孔質化前の表面積に対する多孔質層の表面積の比が1.5倍以上となるように基材表面から深さ:500nm以上を多孔質表層域に改質する
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材の製造方法。

【請求項5】
 
請求項1記載の組成を有するCo-Al合金を溶解した後、
900~1400°Cで溶体化処理し、500~900℃の時効処理により、前記fcc構造のα相と前記B2型のβ相とが層状に繰り返すラメラー組織を30体積%以上の占有率で生成させ、
前記α相又は前記B2型のβ相の何れか一方をCo-Al合金基材の表層域から選択除去し、多孔質化前の表面積に対する多孔質層の表面積の比が1.5倍以上となるように基材表面から深さ:500nm以上を多孔質表層域に改質する
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材の製造方法。

【請求項6】
 
請求項4又は5に記載のCo-Al合金製機能部材の製造方法において、
前記Co-Al合金製機能部材の製造方法は、物理的研磨、化学的研磨又は電気化学的研磨で前記α相又は前記B2型のβ相との何れか一方を選択除去する
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材の製造方法。

【請求項7】
 
請求項2に記載の組成を有するCo-Al合金を溶解した後、
1500~600℃の温度域を平均冷却速度:500°C/分以下で冷却することにより、前記fcc構造のα相と前記B2型のβ相、L12型のγ´相、DO19型の析出物、M23C6型の炭化物からなる群から選択される少なくとも一つから形成される相とが層状に繰り返すラメラー組織を30体積%以上の占有率で生成させ、
前記α相又は前記B2型のβ相、L12型のγ´相、DO19型の析出物、M23C6型の炭化物からなる群から選択される少なくとも一つから形成される相の何れか一方をCo-Al合金基材の表層域から選択除去し、多孔質化前の表面積に対する多孔質層の表面積の比が1.5倍以上となるように基材表面から深さ:500nm以上を多孔質表層域に改質する
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材の製造方法。

【請求項8】
 
請求項2に記載の組成を有するCo-Al合金を溶解した後、
900~1400°Cで溶体化処理し、500~900℃の時効処理により、前記fcc構造のα相と前記B2型のβ相、L12型のγ´相、DO19型の析出物、M23C6型の炭化物とからなる群から選択される相とが層状に繰り返すラメラー組織を30体積%以上の占有率で生成させ、
前記α相又は前記B2型のβ相、L12型のγ´相、DO19型の析出物、M23C6型の炭化物からなる群から選択される少なくとも一つから形成される相との何れか一方をCo-Al合金基材の表層域から選択除去し、多孔質化前の表面積に対する多孔質層の表面積の比が1.5倍以上となるように基材表面から深さ:500nm以上を多孔質表層域に改質する
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材の製造方法。

【請求項9】
 
請求項7又は8に記載のCo-Al合金製機能部材の製造方法において、
前記Co-Al合金製機能部材の製造方法は、物理的研磨、化学的研磨又は電気化学的研磨で前記α相又は前記B2型のβ相、L12型のγ´相、DO19型の析出物、M23C6型の炭化物からなる群から選択される少なくとも一つから形成される相との何れか一方を選択除去する
ことを特徴とするCo-Al合金製機能部材の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2007540225thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) CREST The Innovation of Simulation Technology and the Construction of Foundations for Its Practical Use AREA
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