(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な機械加工処理のみによって、その材料特性を容易に調整し得るチタン合金基材を提供する。【解決手段】合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したチタン合金基材であって、長軸晶１１１組織を呈する構造形態で配列された少なくとも１つの第１構造層１１と、少なくとも１つの第１構造層１１に相対して相隣する一側に位置され、かつ等軸晶１２１組織を呈する構造形態で分布された少なくとも１つの第２構造層１２とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したチタン合金基材であって、
前記チタン合金基材は、
長軸晶組織を呈する構造形態で配列された少なくとも１つの第１構造層と、
前記少なくとも１つの第１構造層に相対して相隣する一側に位置され、かつ等軸晶組織を呈する構造形態で分布された少なくとも１つの第２構造層とを有することを特徴とする、チタン合金基材。
【請求項２】
前記チタン合金基材の厚さが３ｍｍより小さく、前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％以上を占めることを特徴とする、請求項１に記載のチタン合金基材。
【請求項３】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の８０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％を占めることを特徴とする、請求項２に記載のチタン合金基材。
【請求項４】
前記チタン合金基材の厚さが３ｍｍ〜８ｍｍの間にあり、前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％以上を占めることを特徴とする、請求項１に記載のチタン合金基材。
【請求項５】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の６０％を占めることを特徴とする、請求項４に記載のチタン合金基材。
【請求項６】
前記チタン合金基材の厚さが８ｍｍより大きく、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の５０％以上を占めることを特徴とする、請求項１に記載のチタン合金基材。
【請求項７】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の１０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の９０％を占めることを特徴とする、請求項６に記載のチタン合金基材。
【請求項８】
前記第２構造層は、前記第１構造層に相隣する一側の外表層に設けられることを特徴とする、請求項１に記載のチタン合金基材。
【請求項９】
前記第２構造層は、前記第１構造層に相隣する局部外表層に設けられることを特徴とする、請求項１に記載のチタン合金基材。
【請求項１０】
前記第２構造層は、前記第１構造層の内部の相隣側に設けられることを特徴とする、請求項１に記載のチタン合金基材。
【請求項１１】
合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したチタン合金基材であって、
前記チタン合金基材は、
長軸晶組織を呈する構造形態で配列された少なくとも１つの第１構造層と、
前記少なくとも１つの第１構造層に相対して相隣する一側に位置され、かつ等軸晶組織を呈する構造形態で分布された少なくとも１つの第２構造層とを有し、
その中、前記第１構造層と前記チタン合金基材の表面とに３０度〜９０度の挟角が形成されることを特徴とする、チタン合金基材。
【請求項１２】
前記第１構造層と前記チタン合金基材の表面とに８０度〜９０度の挟角が形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のチタン合金基材。
【請求項１３】
前記チタン合金基材の厚さが３ｍｍより小さく、前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％以上を占めることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載のチタン合金基材。
【請求項１４】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の８０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％を占めることを特徴とする、請求項１３に記載のチタン合金基材。
【請求項１５】
前記チタン合金基材の厚さが３ｍｍ〜８ｍｍの間にあり、前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％以上を占めることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載のチタン合金基材。
【請求項１６】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の６０％を占めることを特徴とする、請求項１５に記載のチタン合金基材。
【請求項１７】
前記チタン合金基材の厚さが８ｍｍより大きく、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の５０％以上を占めることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載のチタン合金基材。
【請求項１８】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の１０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の９０％を占めることを特徴とする、請求項１７に記載のチタン合金基材。
【請求項１９】
合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したチタン合金基材であって、
前記チタン合金基材は、
長軸晶組織を呈する構造形態で配列され、かつ体積がチタン合金基材全体の１０％以上を占める少なくとも１つの第１構造層と、
等軸晶組織を呈する構造形態で分布され、かつ体積がチタン合金基材全体の２０％以上を占める少なくとも１つの第２構造層とを有することを特徴とする、チタン合金基材。
【請求項２０】
前記チタン合金基材の厚さが３ｍｍより小さく、前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％以上を占めることを特徴とする、請求項１９に記載のチタン合金基材。
【請求項２１】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の８０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％を占めることを特徴とする、請求項２０に記載のチタン合金基材。
【請求項２２】
前記チタン合金基材の厚さが３ｍｍ〜８ｍｍの間にあり、前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％以上を占めることを特徴とする、請求項１９に記載のチタン合金基材。
【請求項２３】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の６０％を占めることを特徴とする、請求項２２に記載のチタン合金基材。
【請求項２４】
前記チタン合金基材の厚さが８ｍｍより大きく、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の５０％以上を占めることを特徴とする、請求項１９に記載のチタン合金基材。
【請求項２５】
前記第１構造層の体積がチタン合金基材全体の１０％を占め、前記第２構造層の体積がチタン合金基材全体の９０％を占めることを特徴とする、請求項２４に記載のチタン合金基材。
【請求項２６】
前記第２構造層は、前記第１構造層に相隣する一側の外表層に設けられることを特徴とする、請求項１９に記載のチタン合金基材。
【請求項２７】
前記第２構造層は、前記第１構造層に相隣する局部外表層に設けられることを特徴とする、請求項１９に記載のチタン合金基材。
【請求項２８】
前記第２構造層は、前記第１構造層の内部の相隣側に設けられることを特徴とする、請求項１９に記載のチタン合金基材。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、チタン合金基材の構造改良に係り、特に、簡単な機械加工処理のみによって、その材料特性を容易に調整し得るチタン合金基材を提供することを旨としたものである。
【背景技術】
【０００２】
一般の運動器材（ゴルフクラブヘッド、打撃面）、殻状構造（電子部品筐体、時計ケース）、小型金物部品、や自動車・オートバイ部品などの小型金属付属品は、所望の構造強度を得るために、及び加工コスト及び生産能力などの条件要求に合致させるために、精密鋳造または精密型鍛造の工芸方式を採用して生産されることがある。
【０００３】
例えば、精密鋳造または精密型鍛造方式により、金属材料を、所定形状を有する粗成形体に予作製し、前記粗成形体から所定規格完成品の基材に加工されるか、または粗成形体にさらに少なくとも一回の表面加工プロセスを施して所定規格の基材に加工されることで、さらに各タイプの完成品（合金製品）に加工することができる。
【０００４】
現有の金属材料において、チタン合金は、多種の貴金属及び卑金属の長所（例えば強度が高く、耐腐食、質量が軽く、生物の適合性に優れ、熱伝導性が低く、延展性に優れ、人体に対して無害であることなどの良好な機械性質）を集めるので、特に、精密型鍛造の工芸方式により、ゴルフクラブヘッド、打撃面、電子部品筐体、時計ケース、小型金物部品、自動車・オートバイ部品もしくは人工インプラントなどのチタン合金製品に加工されることに適している。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
さらに、チタン合金製品の機能、用途の違いに応じて、チタン合金基材は、チタン合金製品の加工製造応用側において、さらにプレス、切削、研磨もしくは表面処理などの加工工程を利用して、チタン合金製品の外形、寸法を確定することが多い。相対的に、チタン合金基材は、その最終のチタン合金製品は必要な構造強度を備えているほか、同時に便利に加工できる長所を備えていることが最も好ましい。従って、如何にして応用側は便利に加工でき、簡単な機械加工処理によって、自らの要求に沿ってその材料特性を容易に調整し得るチタン合金基材を提供するかが、長期に渡って産業界や学術界において極力に解決しようとする課題となる。
【０００６】
本考案は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な機械加工処理によって、その材料特性を容易に調整し得るチタン合金基材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の目的に従って、本考案は、チタン合金基材を提供するものである。このチタン合金基材は、合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したものであって、長軸晶組織を呈する構造形態で配列された少なくとも１つの第１構造層と、少なくとも１つの第１構造層に相対して相隣する一側に位置され、かつ等軸晶組織を呈する構造形態で分布された少なくとも１つの第２構造層とを有することを特徴とする。
【０００８】
本考案の目的に従って、本考案は、また別のチタン合金基材を提供するものである。このチタン合金基材は、合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したものであって、長軸晶組織を呈する構造形態で配列された少なくとも１つの第１構造層と、少なくとも１つの第１構造層に相対して相隣する一側に位置され、かつ等軸晶組織を呈する構造形態で分布された少なくとも１つの第２構造層とを有し、その中、第１構造層と基材の表面とに３０度〜９０度の挟角が形成されることを特徴とする。
【０００９】
本考案の目的に従って、本考案は、さらに別のチタン合金基材を提供するものである。このチタン合金基材は、合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したものであって、長軸晶組織を呈する構造形態で配列され、かつ体積がチタン合金基材全体の１０％以上を占める少なくとも１つの第１構造層と、等軸晶組織を呈する構造形態で分布され、かつ体積がチタン合金基材全体の2０％以上を占める少なくとも１つの第２構造層とを有することを特徴とする。
【００１０】
上述した構造特徴を利用して、本考案のチタン合金基材は、製品供給または加工の要望に沿って予め設定された厚さの板材、塊材形態で表されるか、または予め設定された形状の成形体形態で表される。使用時、チタン合金基材全体は、応用されるチタン合金製品の実際要求に応じて全ての第１構造層を選択的に保留したり、または簡単な研磨、切削加工処理やスプルー設計などによって、チタン合金製品の特定要求部位に一部または全ての第１構造層を除去したりするため、その材料特性を容易に調整できる目的が達成される。
【００１１】
上述した構造特徴に従って、チタン合金基材の厚さが３ｍｍより小さくてもよく、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％以上を占めてもよい。
【００１２】
上述した構造特徴に従って、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の８０％を占めてもよく、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％を占めてもよい。
【００１３】
上述した構造特徴に従って、チタン合金基材の厚さが３ｍｍ〜８ｍｍの間にあってもよく、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％以上を占めてもよい。
【００１４】
上述した構造特徴に従って、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％を占めてもよく、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の６０％を占めてもよい。
【００１５】
上述した構造特徴に従って、チタン合金基材の厚さが８ｍｍより大きくてもよく、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の５０％以上を占めてもよい。
【００１６】
上述した構造特徴に従って、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の１０％を占めてもよく、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の９０％を占めてもよい。
【００１７】
上述した構造特徴に従って、第２構造層は、第１構造層に相隣する一側の外表層に設けられてもよい。
【００１８】
上述した構造特徴に従って、第２構造層は、第１構造層に相隣する局部外表層に設けられてもよい。
【００１９】
上述した構造特徴に従って、第２構造層は、第１構造層の内部の相隣側に設けられてもよい。
【考案の効果】
【００２０】
上記説明したとおり、応用側にとっては、本考案のチタン合金基材は、その材料特性を容易に調整できる長所を備えているので、その結果、応用側の加工難度及び加工コストを低減させることができる。とりわけ、本考案のチタン合金基材は、製造時、さらに異なるチタン合金製品の加工の要望に沿って予め異なる厚さスケールのチタン合金基材が作製され、及び異なる厚さスケールに対応する第２構造層の比例のチタン合金基材が作製され、それによって、応用側は便利に適当な厚さスケールのチタン合金基材を直接に選択して使用することが可能となり、相対的により積極的な、より信頼性のある手段により、チタン合金製品の加工コストを低減させることができると同時に、チタン合金製品が持つべき加工品質も確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案のチタン合金基材の構造模式図である。
【図２】本考案のチタン合金基材の構造断面図である。
【図３】本考案のチタン合金基材の各種の構造態様に適した各種類の製品を示す模式図である。
【図４】本考案のチタン合金基材をゴルフクラブの打撃面に加工した形式のチタン合金製品を示す第１局部断面図である。
【図５】本考案のチタン合金基材をゴルフクラブの打撃面に加工した形式のチタン合金製品を示す第２局部断面図である。
【図６】本考案のチタン合金基材を時計ケースに加工した形式のチタン合金製品を示す局部断面図である。
【図７】本考案のチタン合金基材を携帯電話筐体に加工した形式のチタン合金製品を示す局部断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
本考案をより完全に理解するために、本考案の技術特徴、内容と長所及びそれが達成できる作用効果については、添付図面を参照して、実施例の表現形式で以下のように詳細に説明される。しかし、図示された図面は、単に例示または明細書内容を補助する目的としたものであって、本考案の実施後の原寸に比例したものや精確に配置したものには何ら拘束されない。よって、図示された図面は、添付図面の比例と配置関係で解釈されてはならず、本考案を実際に実施する権利範囲に制限することを意図したものではないことについて先に説明しておきたい。
【００２３】
図１及び図２を参照し、それぞれは本考案のチタン合金基材の構造模式図及び構造断面図である。図１に示すように、このチタン合金基材１０は、合金化されたチタニウムに少なくとも一回の鋳造・鍛造加工による塑性成形を施したもので、簡単な機械加工処理によって、その材料特性を容易に調整することができる。チタン合金基材１０は、長軸晶１１１組織を呈する構造形態で配列された少なくとも１つの第１構造層１１と、少なくとも１つの第１構造層１１に相対して相隣する一側に位置され、かつ等軸晶１２１組織を呈する構造形態で分布された少なくとも１つの第２構造層１２とを有する。さらに、このチタン合金基材１０は、第１構造層１１と基材の表面とに挟角を形成させるように加工成形されてもよく、図２に示すように、その中、前記挟角が３０度〜９０度であることが好ましく、但し、これに限られたものではない。また、構造配置において、第１構造層１１の体積がチタン合金基材１０全体の１０％以上を占めることが好ましく、第２構造層１２の体積がチタン合金基材１０全体の２０％以上を占めることが好ましい。
【００２４】
実施時、まず、金属モールドを提供して鋳造室内に取り付けられてから、合金化されたチタニウム材料を溶錬室に置き、かつ真空状態下、溶錬室内の合金化されたチタニウム材料に対して加熱を行い、溶錬室内の金属材料が溶融状に形成される時、かつ鋳造室に対して真空引きを行った後、溶融状の合金化されたチタニウム材料を金属モールドに充填してから、プレスシステムを起動させて金属モールドを連動して、溶融状の合金化されたチタニウム材料に対して圧力を加えると、上述した鋳造・鍛造加工を経て合金化されたチタニウムを塑性成形し、冷却した後、図１に示すチタン合金基材が完成する。
【００２５】
原則として、本考案のチタン合金基材は、製品供給または加工の要望に沿って予め設定された厚さの板材、塊材形態で表されるか、または予め設定された形状の成形体形態で表される。使用時、チタン合金基材全体は、応用されるチタン合金製品の実際要求に応じて全ての第１構造層を選択的に保留したり、または簡単な研磨、切削加工処理やスプルー設計などによって、チタン合金製品の特定要求部位に一部または全ての第１構造層を除去したりするため、その材料特性を容易に調整できる目的が達成される。
【００２６】
例えば、加工を完成しようとするチタン合金製品は、比較的に高い機械構造強度を必要とする場合、チタン合金基材の全ての第２構造層を選択的に保留してから、機械切削加工方式により、チタン合金基材が予め設定された寸法のチタン合金製品に加工され、例えば、図４及び図５に示すゴルフクラブの打撃面、図６に示す時計ケース、や図７に示す携帯電話筐体などが挙げられる。
【００２７】
さらに、加工を完成しようとするチタン合金製品も、チタン合金の機械構造強度を特別に重視する必要がなく、チタン合金のその他の材料長所を重視する状況において、簡単な研磨または切削加工処理によって、一部または全ての第２構造層を除去するため、チタン合金基材は、さらに比較的に低い運動エネルギーのプレス、板金加工設備に適した加工によって、予め設定された寸法のチタン合金製品が作製される。
【００２８】
特に言及すべきことは、本考案のチタン合金基材の製造時、さらに異なるチタン合金製品の加工の要望に沿って予め異なる厚さスケール、第２構造層の設置位置、及び異なる厚さスケールに対応する第２構造層の比例のチタン合金基材が作製され、それによって、応用側は便利に適当なチタン合金基材を直接に選択して使用することが可能となる。例を挙げて言えば、図３に示すように、チタン合金基材が携帯電話筐体や時計ケースなどの高圧縮応力の耐圧性、変形抵抗特性を必要とする製品に応用されようとする場合、チタン合金基材の構造態様としては、厚さが３ｍｍより小さく、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％以上を占めるものであってもよく、より好ましい比例として、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の８０％を占め、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％を占める。また、チタン合金基材の構造態様としては、厚さが３ｍｍ〜８ｍｍの間にあり、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の２０％以上を占めるものであってもよく、より好ましい比例として、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の４０％を占め、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の６０％を占める。さらに、チタン合金基材の構造態様としては、厚さが８ｍｍより大きく、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の５０％以上を占めるものであってもよく、より好ましい比例として、第１構造層の体積がチタン合金基材全体の１０％を占め、第２構造層の体積がチタン合金基材全体の９０％を占める。また、第２構造層の構造配置において、第２構造層は、第１構造層に相隣する一側の外表層に設けられてもよく、第１構造層に相隣する局部外表層に設けられてもよく、または第１構造層の内部の相隣側に設けられてもよく、但し、これに限られたものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
従来の構造に比べて、応用側にとっては、本考案が開示されたチタン合金基材は、その材料特性を容易に調整できる長所を備えているので、その結果、応用側の加工難度及び加工コストを低減させることができる。とりわけ、本考案のチタン合金基材の製造時、さらに異なるチタン合金製品の加工の要望に沿って予め異なる厚さスケールのチタン合金基材が作製され、及び異なる厚さスケールに対応する第２構造層の比例のチタン合金基材が作製され、それによって、応用側は便利に適当な厚さスケールのチタン合金基材を直接に選択して使用することが可能となり、相対的により積極的な、より信頼性のある手段により、チタン合金製品の加工コストを低減させることができると同時に、チタン合金製品が持つべき加工品質も確保できる。
【００３０】
以上は実施例の列挙であり、本考案になんらの制限を加わるものではない。本考案の精神と範囲を逸脱しない限り、その等効果修正又は変更は、なお、本明細書の実用新案登録請求範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３１】
１０：チタン合金基材
１１：第１構造層
１１１：長軸晶
１２：第２構造層
１２１：等軸晶
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003201576.tif 000005
【図４】
0003201576.tif 000006
【図５】
0003201576.tif 000007
【図６】
0003201576.tif 000008
【図７】
0003201576.tif 000009