(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ａｌ：２．５〜６．５％、Ｍｏ：２〜７％、Ｃｒ：６〜１０％およびＳｎ：２〜７％を含有し、残部がチタンおよび不可避不純物からなる冷間加工性に優れた高電気抵抗β型チタン合金を、誘導加熱部の構成素材として用いたことを特徴とする電磁調理器。
【請求項２】
前記β型チタン合金の電気抵抗が１８０μΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の電磁調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁調理器用鍋などの誘導加熱部材として高い抵抗加熱効率を有すると共に、冷間加工性に優れたβ型チタン合金と、これを用いた電磁調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＴｉ−６Ａｌ−４ＶやＴｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖ等のチタン合金は、優れた比強度と耐食性を有しており、しかも電気抵抗が高くて優れた誘導加熱特性を示すことから、電磁調理器用の鍋素材などとしての実用化研究が進められている。ところが、これらのチタン合金はα＋β合金であって冷間加工性が非常に悪いため、板素材への加工を熱間で行なわなければならず、また冷間で鍋などの最終製品形状に加工することも極めて困難で加工に多大なコストがかかり、最終製品としての価格が高騰するので、電磁調理用の加熱部材等として広く実用化されるまでには至っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、チタン合金が本来有している優れた比強度や耐食性を備えると共に、特に電気抵抗が高くて誘導加熱特性に優れ、しかも冷間加工性が良好で電磁調理器用鍋等への加工を容易且つ安価に行なうことのできるチタン合金を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る冷間加工性に優れた高電気抵抗β型チタン合金は、質量％でＡｌ：２．５〜６．５％、Ｍｏ：２〜７％、Ｃｒ：６〜１０％、Ｓｎ：２〜７％を含有するところに特徴を有している。また本発明に係る電磁調理器は、上記高電気抵抗β型チタン合金の優れた電磁加熱特性を活かし、これを電磁誘導加熱部の構成素材として用いたところに特徴を有している。
【０００５】
【発明の実施の形態】
上記の様に本発明では、電気抵抗が高くて優れた誘導加熱特性を有し、且つ冷間加工性に優れたβ型チタン合金を提供するもので、具体的にはＴｉ中に含有させる合金元素の種類と各含有率を厳密に規定したところに特徴を有しており、含有元素の種類と含有率範囲を定めた理由は下記の通りである。
【０００６】
Ａｌ：２．５〜６．５％
Ａｌは、後述するＭｏやＣｒの如きβ安定化元素だけでβ相の安定化を図ると電気抵抗が低下し、誘導加熱特性が低下するのを補足し、比較的少ないβ安定化元素量でβ相を十分に安定化しつつ高い誘導加熱特性を確保するのに有効な元素であり、その効果を有効に発揮させるには２．５％以上含有させなければならない。しかしながら、Ａｌ含有量が多過ぎると冷間加工性が大幅に低下し、電磁調理器用鍋等としての加工が困難になるので、６．５％以下に抑えなければならない。誘導加熱特性と冷間加工性の兼ね合いを考慮してより好ましいＡｌ含有量の下限は４．０％、より好ましい上限は６．０％である。
【０００７】
Ｍｏ：２〜７％
Ｍｏは、β安定化元素であってβ相の体積比を増加させると共に、β相に固溶して強度上昇に寄与する。また、チタン中に固溶して微細な等軸晶組織を作り易くする性質もあり、冷間加工性の向上にも極めて有効に作用する。こうしたＭｏの作用を有効に発揮させるには２％以上、より好ましくは３．０％以上含有させるべきであるが、多過ぎるとチタン合金の電気抵抗が低下し、満足な誘電加熱特性が得られ難くなるばかりでなく、チタン合金全体の密度が増大し、チタン合金が本来有している高比強度という特性も損なわれるので、７％以下、より好ましくは６．０％以下に抑えなければならない。
【０００８】
Ｃｒ：６〜１０％
Ｃｒも上記Ｍｏと同様にβ安定化元素であって、β相の体積比を増加させると共にβ相に固溶して強度上昇に寄与し、且つチタン中に固溶して微細な等軸晶組織を作り易くする性質もあり、冷間加工性の向上にも極めて有効に作用する。こうしたＣｒの作用を有効に発揮させるには６％以上、より好ましくは７．０％以上含有させるべきであるが、多過ぎるとチタン合金の電気抵抗が低下し、満足な誘電加熱特性が得られ難くなるので、１０％以下、より好ましくは９．０％以下に抑えなければならない。
【０００９】
Ｓｎ：２〜７％
Ｓｎは上記Ａｌとほぼ同様の作用を有しており、前述したＭｏやＣｒの如きβ安定化元素だけでβ相の安定化を図ると電気抵抗が低下し、誘導加熱特性が乏しくなるのを補足し、比較的少ないβ安定化元素量で十分にβ相の安定化を実現しつつ高い誘導加熱特性を確保するのに欠くことのできない元素であり、その効果を有効に発揮させるには２％以上含有させなければならない。しかしながら、Ｓｎ含有量が多くなり過ぎると冷間加工性が大幅に低下してくるので、７％以下に抑えなければならない。誘導加熱特性と冷間加工性の兼ね合いを考慮してより好ましいＳｎ含有量の下限は２．５％、より好ましい上限は６％である。
【００１０】
本発明にかかるチタン合金における必須の合金元素は上記の４種であり、残部は実質的にＴｉであるが、上記ＭｏやＣｒと同様の作用を示す元素として、ＦｅやＶの如きＭｏ，Ｃｒ以外のβ安定化元素を少量含有させることも有効である。
【００１１】
本発明のチタン合金に許容される不可避不純物元素としては、たとえばＯ，Ｎ，Ｈ，Ｃ，Ｓｉ等があり、これらの元素は上記本発明チタン合金の特性を阻害しない限り微量の含まれていても構わない。
【００１２】
既存のβ型チタン合金の中で代表的なのは、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金であるが、該チタン合金の電気抵抗は室温で１６２．５μΩ・ｃｍ程度であって、電磁調理器用の誘導加熱部材としては誘導加熱特性が十分とは言えない。ところが本発明の上記規定要件を満たすβ型チタン合金の電気抵抗は、後記実施例でも明らかにする如く１８０μΩ・ｃｍ程度以上の高い値を示し、こうした高い電気抵抗により、電磁調理器用素材として使用したときの誘導加熱特性が飛躍的に高められる。しかも本発明のβ型チタン合金は、冷間加工性においても非常に優れたものであり、冷間での圧延加工、鍛造加工、プレス成形等によって容易に加工することができる。
【００１３】
従って上記本発明のβ型チタン合金は、様々の電磁調理器の電磁加熱部材として有効に活用することができ、具体的には、電磁調理器用の鍋部材として使用し、或いは鍋底部材として優れた性能を発揮する。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明の構成と作用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受ける訳ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００１５】
実施例
真空アーク溶解により溶製した表１に示す成分組成のチタン合金を用いて１２０ｇのチタン合金鋳塊を製造し、これを１０００℃加熱で厚さ４ｍｍにまで熱間圧延した後、８５０℃で３０分間加熱（焼鈍）し、次いでショットブラスト処理および酸洗を行なって表面の脱スケールを行なった。
【００１６】
脱スケールの後、冷間で６０％圧延を行なって冷間加工性を評価すると共に、該６０％冷間圧延で「良好」の評価を得たものについては、常温での電気抵抗を測定した。尚、冷間加工性および電気抵抗の評価法は下記と通りとした。
【００１７】
［冷間加工性］
サイズ４ｍｍt×３０ｍｍw×５０ｍｍLの試料を使用し、圧延機を用いて厚さ１．６ｍｍ（６０％）まで冷延したときの割れ発生の有無により冷間加工性を評価した。
【００１８】
［電気抵抗］
寸法１．５ｍｍt×２．０ｍｍw×２５．０Lｍｍの試料片を使用し、直流四端子法により測定電流４００ｍＡ、測定温度２０±１℃で測定した。
【００１９】
結果は表１に示す通りであり、この表より次の様に考察できる。
【００２０】
Ｎｏ．１〜５は本発明の規定要件を全て満たす実施例であり、冷間加工性が良好でしかも高い電気抵抗を示しており、電磁調理器用の素材として非常に優れたものであることが分かる。これらに対しＮｏ．５〜１３は、本発明で定めるいずれかの要件を欠く比較例であり、下記の様に冷間加工性不足であるか或いは電気抵抗値が低く、電磁加熱器用素材としての適性を欠く。
【００２１】
Ｎｏ．６，８：ＭｏまたはＣｒの含有量が不足する比較例であり、何れも冷間加工性が不良であり、電気抵抗値を測定するまでもない。
【００２２】
Ｎｏ．７，９：ＭｏまたはＣｒの含有量が多過ぎる比較例であり、何れも冷間加工性は良好であるが、電気抵抗値が本発明で意図するレベルにまで上がっていない。
【００２３】
Ｎｏ．１０，１１：Ｓｎ量が不足するか或いは多過ぎる比較例であり、いずれも冷間加工性が不良で電気抵抗値を測定するまでもない。
【００２４】
Ｎｏ．１２，１３：Ａｌ含有量が規定範囲を外れる比較例であり、Ａｌ不足のＮｏ．１２では、冷間加工性は良好であるものの電気抵抗値が低く、一方Ａｌ過剰のＮｏ．１３では、冷間加工性が劣悪である。
【００２５】
なおＮｏ．１４は代表的なβ型チタン合金であり、冷延性は良好であるが電気抵抗が低く、電磁調理器用としては明らかに性能不足であることが分かる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、β型チタン合金中に含まれるＡｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｓｎ量を特定することによって、優れた冷間加工性を有すると共に、電気抵抗値が高く電磁誘導加熱特性に優れたβ型チタン合金を提供し得ることになった。そしてこのβ型チタン合金を電磁調理器の誘導加熱部材として使用すれば、比強度の高く耐熱性に優れたチタン合金本来の特性を活かし、軽量で加熱特性に優れた電磁調理器を得ることができる。