(57)【要約】【課題】アルミニウムをチタン製品またはチタンアルミニウム製品の代用として用いることを可能にしたアルミニウム製品とその製造方法を提供する。【解決手段】チタン３層にて被覆されているアルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を被覆形成し、合成樹脂を熱処理によって除去してチタンアルミ合金層５をアルミニウム母材２表面に一体形成する。また、チタン３層にて被覆されているアルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を塗布または吹き付ける被膜材付着工程と、該被膜材４を熱処理して合成樹脂を除去することでアルミニウム母材２にチタンアルミ合金層５を一体形成する熱処理工程とによりアルミニウム製品１を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン層にて被覆されているアルミニウム母材の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材を被覆形成し、合成樹脂を熱処理によって除去してチタンアルミ合金層をアルミニウム母材表面に一体形成して成ることを特徴とするアルミニウム製品。
【請求項２】
チタン層にて被覆されているアルミニウム母材の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材を塗布または吹き付ける被膜材付着工程と、該被膜材を熱処理して合成樹脂を除去し、アルミニウム母材にチタンアルミ合金層を一体化する熱処理工程とから成ることを特徴としたアルミニウム製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばノズル等の一般工業用部品、エンジン等の内燃機関部品、航空機等における軽量で強度の耐食性と耐熱性とを有する部品、装飾品、生体親和性を必要とする医療部品、身体内の整形補助部品、各種試験機器、試験設備の部品等、各種の部品として用いるアルミニウム製品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウムの加工容易性と、このアルミニウムよりも１．５倍重く、且つアルミニウムより約６倍の硬度を有するチタンの耐食性という特殊な性質を利用する方法として、チタンを蒸着またはスパッタリング等により、他の金属として例えばアルミニウム等に付着させる技術が存在する。また、チタンアルミ金属間化合物として、二種類の相から成るラメラと称する層状組織粒を形成することが近年の軽量耐熱合金技術として知られている。
【特許文献１】特になし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、チタンまたはチタンアルミ合金は加工性が悪く、材料が高価な上、複雑な形状の製品や部品を作製するのに非常な困難を伴う。しかも、チタンは加工時に発生する熱により、酸化が進行し易く、このため製品や部品を設計通りに完成させるには高度の技術や熟練を必要とする。特にチタンアルミ合金はアルミニウムが２０％を超える異方性の強いγチタンとなると、正確な切削面や切断面の形成加工が殆ど不可能である。これらの困難がチタン素材の高価格にも増して、チタンまたはチタンアルミ合金の広範囲な利用を妨げる原因ともなっていた。
【０００４】
また、従来のチタンアルミ合金を、例えば医療、装飾、機械部品等の産業用に利用するには、アルミニウム母材とチタンとの密着性が十分でなく、物理的な力、化学的な力、熱変化による力等に耐えられずに剥離されてしまう。これはチタンの酸化力が強いためにチタン表面には酸化被膜が容易に形成されるからである。このような酸化皮膜によるチタンの防食、耐薬品性等の安定性が他の金属との密着を阻害し、アルミニウム母材とチタンとの剥離を起こし易くしている。さらにアルミニウムもチタンと同様に表面に形成される酸化皮膜がアルミニウム母材の安定性を増している。すなわち、アルミニウムとチタンとは軽いという共通点を持ちながらも、これら相互間に十分な密着性を持たせるのは非常に困難なものである。
【０００５】
そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、アルミニウムをチタン製品またはチタンアルミニウム製品の代用として用いることを可能にしたアルミニウム製品とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係るアルミニウム製品１にあっては、チタン層３にて被覆されているアルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を被覆形成し、合成樹脂を熱処理によって除去してチタンアルミ合金層５をアルミニウム母材表面に一体形成して成るものである。
また、本発明に係るアルミニウム製品１の製造方法にあっては、チタン３層にて被覆されているアルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を塗布または吹き付ける被膜材付着工程Ａと、該被膜材４を熱処理して合成樹脂を除去し、アルミニウム母材２にチタンアルミ合金層５を一体化する熱処理工程Ｂとから成るものである。
【０００７】
以上のように構成された本発明に係るアルミニウム製品１にあって、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４は、熱処理によって合成樹脂を除去することで、チタンアルミ合金層５を形成させ、これによりアルミニウム母材２に対しチタンアルミ合金層５を一体化させる。
一方、本発明に係るアルミニウム製品１の製造方法にあって、被膜材付着工程Ａにおける被膜材４は、熱処理工程Ｂにおける熱処理によって当該被膜材４の合成樹脂を除去することで、アルミニウム母材２と強固に密着されたチタンアルミ合金層５を形成させる。しかもチタン３の割合を高めることで、チタン３と同様な性質を維持可能としたアルミニウム製品１を形成させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アルミニウム母材を基材とする各種製品をチタン製品またはチタンアルミニウム製品の代用として用いることを可能にする。
【０００９】
すなわちこれは、本発明が、アルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を被覆形成し、合成樹脂を熱処理によって除去してチタンアルミ合金層５を形成して成るからであり、これにより、アルミニウム母材２に対しチタンアルミ合金層５が一体化して成るアルミニウム製品１が容易に得られ、チタン製品またはチタンアルミニウム製品の代用として幅広く活用することができる。
【００１０】
また、本発明に係るアルミニウム製品１の製造方法にあっては、アルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を塗布または吹き付ける被膜材付着工程Ａと、該被膜材４を熱処理して合成樹脂を除去し、アルミニウム母材２にチタン３を一体化する熱処理工程Ｂとから成るので、アルミニウム母材２とチタンアルミ合金層５との密着性の高いアルミニウム製品１を容易に形成することができる。
【００１１】
例えば、ノズル等の一般工業用部品、エンジン等の内燃機関部品、航空機等における軽量で強度の耐食性と耐熱性とを有する部品、装飾品、生体親和性を必要とする医療部品、内の整形補助部品、各種試験機器、試験設備の部品、海洋での利用物等、軽さ、強さ、耐薬品性、耐熱性、防食性等を要し且つ複雑な形態を有し、しかもチタン製品またはチタンアルミニウム製品と類似した性質を有する各種部品を大量に作製することができる。
【００１２】
ところで内燃機関の燃焼排ガスの処理には、強度の酸性を示す酸化物が発生し易く、しかも排ガスの温度が高温であるため、エンジン等の排ガス関連部品は酸化が激しい。従来では鋳鉄等を利用することが多く、エンジンの軽量化の妨げとなっている。これらの部分にチタンアルミ合金層５で覆われた部品を利用することでエンジン排ガス部分の耐食性を高めた軽量化が可能となる。
【００１３】
また、軽量で強度の耐食性と、複雑な形状を有し且つアルミニウムと同程度の耐熱性とを要求する航空機等の部品にも、本発明によるチタンアルミ合金層５で覆われた部品を使用することができる。
【００１４】
特に、アルミニウム母材２の外面をチタンアルミ合金層５で覆ったアルミニウム製品１は、アルミニウム母材２、チタン３それぞれが有する性能・機能に差を生じさせないため、当該アルミニウム製品をチタン製品またはチタンアルミニウム製品の代用として効果的に活用することができる。
【００１５】
従来では、チタン３はその加工性の困難さから、衣料品、ハンドバッグ、小物雑貨類の留め金、装飾部品等として使用されることは殆ど無かった。本発明によるチタンアルミ合金層５は、熱処理の程度、酸化の程度によって異なった色調を呈することができるため、アルミニウム製品１毎に特有の色調を付与させることができ、装飾品としての需要を高めることができる。
【００１６】
チタンアルミ合金層５はチタン３と類似の生体親和性を有しており、生体内の整形補助部品として利用できる。さらにチタンアルミ合金層５は優れた耐食性を有し、耐薬品性、特に耐酸性に優れており、各種試験機器、試験設備等の部品としても有効である。
【００１７】
尚、上記の課題を解決するための手段、発明の効果の項夫々において付記した符号は、図面中に記載した構成各部を示す部分との参照を容易にするために付したもので、図面中の符号によって示された構造・形状に本発明が限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の一形態を説明すると、図において示される符号１は、チタン３またはチタンアルミ合金と類似した性質を備えたアルミニウム製品である。該アルミニウム製品１は、図１に示すように、アルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を被覆形成し、合成樹脂を熱処理によって除去してチタンアルミ合金層５を形成することで、アルミニウム母材２に対しチタンアルミ合金層５が一体化されるようにしてある。
【００１９】
アルミニウム製品１の具体的な製造工程としては、図２に示すように、切削、鋳造等で加工された各種の形態のアルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を例えば塗布または吹き付けにより付着させる被膜材付着工程Ａと、該被膜材４を例えば溶解温度が約６００℃〜７００℃の範囲内で熱処理して合成樹脂を除去することで、アルミニウム母材２に対しチタンアルミ合金層５を一体形成させる熱処理工程Ｂとから成る。
【００２０】
そして、被膜材４としては例えば有限会社ラーラアヴィス製の特殊皮膜材ＲＡＶ１０１を使用している。このときチタンアルミ合金層５は、被膜材４の合成樹脂を熱処理によって除去した際に当該被膜剤４のアルミニウムとチタン３とが熱反応することで形成され、この場合の合成樹脂はチタンアルミ合金層５を形成するための触媒として機能する。また、チタンアルミ合金層５自体は、アルミニウム母材２の表面に対するチタン３の被着量に応じて皮膜状あるいは多重積層状に形成される。
【００２１】
次に、アルミニウム製品１の製造方法の一例について説明すると、先ず、被膜材付着工程Ａにおいて、切削、鋳造等で加工された各種の形態のアルミニウム母材２の表面に、アルミニウムと合成樹脂とから成る被膜材４を例えば塗布または吹き付け等によって被覆する。
【００２２】
そして、アルミニウム母材２の被膜材４で被覆された表面にチタン３を被着し、熱処理工程Ｂにおいて、被着したチタン３の表面を被膜材４と共に例えば６００℃〜７００℃の温度で加熱する。このとき、被膜材４の合成樹脂が熱分解により除去されてチタンアルミ合金層５が形成されるものとなり、これによってアルミニウム母材２に対しチタンアルミ合金層５が一体的に密着された状態で形成される。
【００２３】
また、アルミニウム母材２の表面に被着されるチタン３の割合を高めておくことで、チタンアルミ合金層５自体をチタン３と略同様な性質を維持した状態にしても良い。さらに、アルミニウム製品１毎に特有の色調を付与する場合には、熱処理工程Ｂにおいて、熱処理の温度や時間等を任意に変え、酸化の程度に応じてチタンアルミ合金層５自体の色調を変えれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を実施するための最良の形態におけるアルミニウム製品の具体的な製造工程を示すもので、（ａ）はアルミニウム母材の表面に被膜材を塗布または吹き付けた状態の断面図、（ｂ）は被膜材の上からチタンを被着した状態の断面図、（ｃ）は被着したチタンの表面を被膜材と共に熱処理してチタンアルミ合金層を形成した状態の断面図である。
【図２】同じくアルミニウム製品の製造工程を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ…被膜材付着工程                      Ｂ…熱処理工程
１…アルミニウム製品                    ２…アルミニウム母材
３…チタン                              ４…被膜材
５…チタンアルミ合金層
【図１】
2007169668.tif 000003
【図２】
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