チタンまたはチタン合金からなる接触表面
本発明は、主に、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するための、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールの使用に関するものであり、また、そのような物品のそのような表面を形成するための方法に関するものである。特に、本発明は、固体状態でのチタンベース合金またはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成するに際しての、あるいは、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールの少なくとも１つの接触表面を形成するに際しての、そのような合金の使用に関するものである。本発明においては、チタンまたはチタン合金に対して接触し得るものとされた物品を形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本質的に、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールの使用に関するものであり、これを使用することによって、固体状態のチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成することに関するものであり、さらに、そのような物品の少なくとも１つの表面をそのようなスチールから形成するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプのスチールを原料として、高温成形モールドを使用してあるいはツールを使用して、チタンベースの合金部材またはチタン合金部材を形成することが、公知である。従来技術においては、モールドまたはツールのうちの、少なくとも、チタンまたはチタン合金に対して接触する部分は、選択されたスチールから形成されていた。その目的は、チタンやチタン合金に対しての表面拡散という実質的な反応を防ぐためである。
【０００３】
この認識のもとに、使用されるスチールは、粉末冶金によって形成されたカーボンスチールであり（ＭｄＰ）、回収し得るモールド部材のためのオーステナイトステンレススチールであり（ＭｄＰ）、マルエージングスチールであり、等温成形用のまたは可能であれば超塑性成形用の高ニッケル耐火スチール、である。
【０００４】
しかしながら、これらスチールでは、チタンやチタン合金に対する表面拡散を十分に制限することができない。
【０００５】
チタン合金に対して接触するモールドを形成するに際して、他のクラスのスチールが、また、使用される。これらスチールは、特に、クロムおよびモリブデンの含有量の大きな合金でありかつニッケルを含有していない合金であって、チタンとは反応しないい。しかしながら、これら合金は、ステンレススチールタイプのものである。この点が、本発明に基づいて製造される合金と相違している。
【０００６】
いずれの従来技術においても、特に、鉄が拡散して、合金領域を形成してしまう。このため、表面特性が、劣化してしまう。微小構造における表面の変化も、また、観察される。
【０００７】
これを改良するために、例えば部材の拡散防止コーティング処理や部材表面の化学的非処理といったような高価な追加的処理を行う必要がある。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主たる目的は、チタンやチタン合金に対して接触する表面として、スチールの含有成分が特に鉄がチタンやチタン合金に対して表面拡散してしまうという反応を実質的に（測定不可能な程度にまで）防止し得るようなスチールを選択するという、新たな技術的問題点を解決することである。
【０００９】
本発明の目的は、さらに、この新たな技術的問題点を、固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得る工業的規模でもって使用し得るようなかつ安価な解決手法に基づいて解決することである。
【００１０】
本発明により、初めて、上記新たな技術的問題点を、単純でありかつ安価でありかつ信頼性がありかつ再現性を有した態様で、解決することができる。本発明による方法は、工業的規模で使用することができる。
【００１１】
第１見地においては、本発明は、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールの使用に関するものであって、例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するに際して使用する。
【００１２】
本発明の第１実施形態においては、スチールを、固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成するために使用する。
【００１３】
本発明の第２実施形態においては、スチールを、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成するために使用する。
【００１４】
本発明の第３実施形態においては、スチールを、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成するために使用する。
【００１５】
有利には、形成は、『最終的な』部材の形成に限定されるものではなく、例えばブランクの形成にも適用することができる。このようなブランクに対しては、その後、可能であれば、例えば鍛造やスタンピングやローリングといったような他の処理を施すことができる。
【００１６】
有利には、低合金スチールは、鉄以外の合金構成要素を、合計で１０重量％未満しか含有しておらず、特に、低合金スチールは、
−２．５重量％以下という、好ましくは０．５重量％以下という、ニッケルと、
−０．５〜４重量％という、好ましくは０．８〜２重量％という、クロムと、
−１重量％以下という、好ましくは０．４重量％以下という、炭素と、
−不可避不純物と、
−残部をなす鉄と、
から構成される。
【００１７】
有利な実施形態においては、スチールは、０．１〜４重量％という、好ましくは０．１５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１５〜１重量％という、モリブデンを含有している。
【００１８】
さらに他の有利な実施形態においては、スチールは、０．０５〜４重量％という、好ましくは０．０５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１〜１重量％という、バナジウムを含有している。
【００１９】
本発明のさらに他の有利な実施形態においては、スチールは、１８ＣＤ４というグレードのスチールである。
【００２０】
本発明のさらに他の有利な実施形態においては、スチールは、１５ＣＤＶ６というグレードのスチールである。
【００２１】
第２見地においては、本発明は、また、チタンまたはチタン合金の固体状態での成形に際して、あるいは、チタン粉末またはチタン合金粉末の高密度化および／または成形に際して、あるいは、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の成形に際して、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するための方法に関するものであって、上述したようにして、また、特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールによって表面を形成する。これにより、特に、固体状態のチタンやチタン合金に対しての、スチールの構成要素の表面拡散によるとりわけ鉄の表面拡散による実質的な（測定可能な）反応を、防止することができる。本発明によるスチールを使用すれば、特に、スチールの構成要素がチタンまたはチタン合金内へと侵入したり拡散したりすることを、防止することができる。従来技術によるスチールの場合に観測されるのとは異なり、表面の微小構造は、変化しない。有利には、本発明によるスチールを使用すれば、本発明による物品からの構成要素が、固体状態とされたチタンまたはチタンベース合金を、測定し得る程度に汚染してしまうことがない。
【００２２】
本発明の第１実施形態においては、固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成する。
【００２３】
本発明の第２実施形態においては、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成する。
【００２４】
本発明の第３実施形態においては、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成する。
【００２５】
上記２つの見地における特別の実施形態においては、５００℃〜１，０００℃という温度で、好ましくは、５００℃〜９８０℃という温度で、高温成形を行う。
【００２６】
特別の実施形態においては、ＴＡ６Ｖというグレードのチタンからなる部材のモールドを、形成する。
【００２７】
さらに他の特別の実施形態においては、チタンベースの合金から形成されたような特にＴＡ６Ｖというグレードのチタンから形成されたようなポンプ羽根車を、旋削またはミリングによって形成された低合金スチールによって、形成する。
【００２８】
第４見地においては、本発明は、例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した接触表面を備えてなる物品に関するものであって、物品の接触表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００２９】
第５見地においては、本発明は、また、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールに関するものであって、このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００３０】
第６見地においては、本発明は、さらに、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形するためのツールに関するものであって、このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００３１】
第７見地においては、本発明は、さらに、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を高温成形するためのモールドに関するものであって、このモールドのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００３２】
有利には、本発明は、熱処理のための支持ツールに関するものである。
【００３３】
特別の実施形態においては、本発明によるスチールは、クロム含有量が、０．５〜４重量％とされ、かつ、ニッケル含有量が、２．５重量％未満とされ、かつ、炭素含有量が、１重量％未満とされる。
【００３４】
本発明において使用するスチールは、鍛造やローリングを行った後に、機械加工や研削やキャストスチールを行うことによって、具現することができる。
【００３５】
好ましくは、本発明によるスチールは、アニールされた状態とされ、これにより、寸法の再現性を改良することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の他の目的や特徴点や利点は、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としてのいくつかの好ましい実験例を参照することにより、当業者には明瞭となるであろう。以下の実験例においては、比率は、重量比率として与えられ、温度は、摂氏温度で与えられる、あるいは、室温として与えられる。圧力は、雰囲気圧力とされる。特に言及しない場合には、雰囲気は、空気雰囲気とされる。
【００３７】
［実験例］
［実験例１〜７：本発明によるスチールに関する試験、および、比較例をなすスチールに関する試験］
本発明に関する市販のソフトな低合金スチール（実験例１、実験例２Ａ、および、実験例２Ｂ）、ならびに、従来技術に関する市販のソフトな低合金スチール（実験例３Ａ、実験例３Ｂ、実験例４、および、実験例５）（特に、１５ＣＤＶ６というグレードは、
THYSSEN FRANCE SA MANUFACTURERS 社から市販されており、１８ＣＤ４というグレードは、ASCOMETAL 社から市販されており、１００ＨＬＥＳというグレードは、TECPHY FIRMINY社から市販されている）は、それぞれ、実験例８の試験に供されるものであって、表Ｉにおいて重量比率で示すような元素分析結果を有している。残部は、鉄と、不可避不純物と、である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
［実験例８：表Ｉに記載されたような実験例１〜７によるスチール試料に関する試験］
Ａ 試料に関する試験
Ａ．１ ミリングにより機械加工された試料
試料は、直径が約５０ｍｍかつ高さが約７０ｍｍという円筒状容器を使用して、形成された。
【００４０】
容器を、標準的なＴＡ６Ｖ粉末によって充填し、粉末の内部には、ＸＥＳ、ＸＣ１８（バッチ２３７２９）、１８ＣＤ４（バッチＡ４７９１）、１５ＣＤＶ６（バッチ７８３８４）および１００ＨＬＥＳ（バッチＲ２４１７）という各グレードのソフトなスチールから形成されさらにミリングによって得られた２０×１０×１０ｍｍという大きさの直方体インサートを、配置した。
【００４１】
材料の特性は、スチール製インサートに関しては表Ｉに与えられており、標準的なＴＡ６Ｖチタン合金粉末に関しては表ＩＩに与えられている。
【００４２】
容器の密度は、９０２℃かつ１００ＭＰａでもって４時間にわたって高温等温圧縮によって高密度化された。スチールを、硝酸に溶かすことにより、除去した。高密度化の後に、以下の調査を行った。
・顕微鏡による断面の観察：走査型顕微鏡のＥＤＡＸプローブを使用して、ＴＡ６Ｖとスチールとの界面のところにおける拡散プロファイルを、顕微鏡的に観察しての決定した。
・硝酸内へのスチールの溶解後：走査型顕微鏡を使用して、ＴＡ６Ｖ内における拡散プロファイルを決定するとともに、表面幾何形状の決定および表面粗さの測定を行った。
【００４３】
【表２】
【００４４】
［製造］
・回転電極を使用した噴霧
・粒径（sieving）：３１５μｍ
【００４５】
検査結果は、以下の通りである。
【００４６】
１．ＸＥＳインサート（従来技術によるＡ４）
・連続的合金層の厚さが、約５μｍ。ＴＡ６Ｖ内へのＦｅの拡散は、約０．３ｍｍ。
・表面粗さ：Ｒａ＝１５μｍ
・スチール内における粉末粒子の大きな凹み。
・表面の微小構造が、不均一。
【００４７】
２．ＸＣ１８インサート（従来技術によるＡ３ＡおよびＡ３Ｂ）
・連続的合金層の厚さが、約５μｍ。ＴＡ６Ｖ内へのＦｅの拡散は、約０．３ｍｍ。
・表面粗さ：Ｒａ＝９〜１２μｍ
・スチール内における粉末粒子のかなりの凹み。
【００４８】
３．１８ＣＤ４インサート（本発明によるＩ１）
・合金層が一切存在しない。スチールからＴＡ６Ｖ内への元素の拡散が、一切存在しない。
・表面粗さ：Ｒａ＝５μｍ
・３ヶ所におけるダイヤモンドチップ形成により、スチール内における粉末の小さな凹み。
・表面の微小構造の不均一さが無い。
【００４９】
４．１５ＣＤＶ６インサート（本発明によるＩ２ＡおよびＩ２Ｂ）
・合金層が一切存在しない。スチールからＴＡ６Ｖ内への元素の拡散が、一切存在しない。
・表面粗さ：Ｒａ＝３〜４μｍ
・３ヶ所におけるダイヤモンドチップ形成により、スチール内における粉末の小さな凹み。
・表面の微小構造の不均一さが無い。
【００５０】
５．１００ＨＬＥＳインサート（従来技術によるＡ５）
・場所によって不均一な合金層が存在し、そのような合金層の厚さが、０〜２０μｍ。ＴＡ６Ｖ内へのＦｅの拡散は、約０．３ｍｍ。
・表面粗さ：Ｒａ＝２〜３μｍ
・スチール内における粉末の小さな凹み。
【００５１】
Ａ．２ ツールによる機械加工（旋削あるいはミリング）以外の技術によって製造されたインサート
スチール製インサートを形成するための方法に基づく影響を、以下のものの組合せに関して、調査した。
・標準のＴＡ６Ｖ：水ジェット切断によって機械加工された１８ＣＤ４（バッチＡ４７９１）
・標準のＴＡ６Ｖ：ロストワックスキャスティング（lost-wax casting）によってモールドされた２５ＣＤ４
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩ：スパーク機械加工 （spark-machining）（ワイヤ切断）によって得られた１５ＣＤＶ６（バッチ１４７０）。
【００５２】
高密度化は、いわゆる高温等温圧縮（ＨＩＣ）（９２０℃、１００ＭＰａ、４ｈ）によって行った。
【００５３】
スチールとＴＡ６Ｖとの界面を顕微鏡によって検査することにより、スチールとＴＡ６Ｖとの間にわたって拡散が起こったかどうかを検証した。最初の２つの組合せに関しては、拡散は、検出されなかった。これに対し、スパーク機械加工されたＴＡ６Ｖ ＥＬＩと１５ＣＤＶ６との組合せに関しては、場所によって拡散が起こったことが、明らかとなった。
【００５４】
Ｂ 部材に関する試験
Ｂ１． ＩＳＯＰＲＥＣ（登録商標）方法
ＩＳＯＰＲＥＣ（登録商標）方法を使用すれば、良好な寸法精度を有した形状の部材を得ることができ、その場合、表面の少なくとも一部は、機械的最終仕上げ処理を行う必要なく、形成される。その部分は、キャビティを備えた非ステンレススチールモールド内において、ステンレス製の予備合金化した粉末に対して、ＨＩＣ（高温等温圧縮）による高密度化処理を施すことにより、所望の最終幾何形状を得ることができるような計算済み寸法でもって、得られる。
【００５５】
ＩＳＯＰＲＥＣ（登録商標）方法を使用して、ＴＡ６Ｖを原料として、かつ、旋削およびミリングによって製造されたスチールツールを原料として、ポンプの羽根車を形成した。以下の組合せを形成した。
・標準のＴＡ６Ｖと、ＸＣ１８バッチ６９１８１と、の組合せ。
・標準のＴＡ６Ｖと、１８ＣＤ４バッチＡ４７９１（本発明によるＩ１）と、の組合せ。
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩと、１８ＣＤ４バッチＡ４７９１（本発明によるＩ１）と、の組合せ。
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩと、１５ＣＤＶ６バッチ７８３８４（本発明によるＩ２Ａ）と、の組合せ。
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩと、１５ＣＤＶ６バッチ１４７０（本発明によるＩ２Ｂ）と、の組合せ。
【００５６】
再確認として、使用された材料の特性は、表Ｉおよび表ＩＩに与えられている。
【００５７】
ＨＩＣ（９２０℃、１００ＭＰａ、４ｈ）による高密度化、および、硝酸内における溶解によるスチールツールの除去の後に、表面の特性付けを、表面粗さによって、および、鉄による汚染（０．２５％という検出限界）によって、行った。
【００５８】
試料上において得られた結果を、広い範囲にわたって確認した。表面粗さの少しだけより大きな分散が、容器の充填時における粉末粒子サイズの偏析に基づくものとして、注意することができる。
【００５９】
Ｂ２． 熱処理のための支持ツールによる半球の製造
この方法は、標準のＴＡ６Ｖ内に、厚さが５ｍｍでありかつ直径が５５０ｍｍであるような半球を支持することに関するものである。この半球は、同じ幾何形状の凹所を有しかつ１８ＣＤ４から形成されたツールによって保持されつつ、１時間にわたって真空中で約８７０℃とされる。
【００６０】
この処理の後に、得られた結果は、鉄による表面汚染も変形も全く存在しないことを示した。
【００６１】
これにより、熱処理のための支持ツールの製造に際してこのスチールを使用し得るとともに、拡散反応を特に鉄による拡散反応を抑制し得ることを、明確に確信した。
【００６２】
Ｂ３． 粉末の高密度化と鍛造とを行うことによるブランクの製造方法
粉末の高密度化によるブランクの製造を行い、その後、このブランクの鍛造を行った。
【００６３】
このブランクは、図１に示す円筒容器の高温等温圧縮（ＨＩＣ）（例えば、９２０℃、４時間、１００ＭＰａ）による高密度化によって、製造した。
【００６４】
円筒容器（１）は、中央コア（１０）、外容器（２０）、および、端部をシールするための部材（４０，４１）、を備えている。
【００６５】
この円筒容器（１）は、例えば粉末（５０）といったような充填材料を収集するための凹所（３０）を有している。外容器（２０）の厚さは、３ｍｍであった。
【００６６】
例示するならば、５０ｍｍという外径でありかつ３０ｍｍという内径でありかつ２００ｍｍという長さであるような円筒体が、ＨＩＣによってこの円筒容器（１）から製造された。
【００６７】
中央コアは、１８ＣＤ４から形成され、外容器は、びＸＣ１８から形成された。
【００６８】
この容器を、標準のＴＡ６Ｖ粉末によって充填した。得られた円筒体を、４５ｍｍという直径にまで薄肉化し、これにより、ＸＣ１８と、高密度化の際に形成された拡散領域と、を除去した。
【００６９】
このようにして得られたブランクを、３５ｍｍという高さを規定する２つのプレートの間において、直径を圧縮することにより、約９００〜９２０℃でもって鍛造した。１８ＣＤ４からなる中央コアは、硝酸に対する溶解によって除去した。
【００７０】
結果は、以下のような断面であることを示した。
−材料の変形が規則的であること。
−１８ＣＤ４コアに対して予め接触したＴＡ６Ｖ円筒体の表面のところにおいて、拡散が全く無いこと。
【００７１】
よって、拡散反応を防止するための１８ＣＤ４の使用の有効性は、また、ＴＡ６Ｖに対して接触することを意図した製造ツールまたはモールドに関しても、確認することができる。
【００７２】
本発明は、全体として上述した手段と同等であるような任意の技術的手段を備えている。加えて、従来技術に対して新規であるようなすべての特徴点は、本発明の一部であって、一般的態様でもって特許請求の範囲に規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】円筒容器を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 円筒容器
３０ 凹所
５０ 粉末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本質的に、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールの使用に関するものであり、これを使用することによって、固体状態のチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成することに関するものであり、さらに、そのような物品の少なくとも１つの表面をそのようなスチールから形成するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプのスチールを原料として、高温成形モールドを使用してあるいはツールを使用して、チタンベースの合金部材またはチタン合金部材を形成することが、公知である。従来技術においては、モールドまたはツールのうちの、少なくとも、チタンまたはチタン合金に対して接触する部分は、選択されたスチールから形成されていた。その目的は、チタンやチタン合金に対しての表面拡散という実質的な反応を防ぐためである。
【０００３】
この認識のもとに、使用されるスチールは、粉末冶金によって形成されたカーボンスチールであり（ＭｄＰ）、回収し得るモールド部材のためのオーステナイトステンレススチールであり（ＭｄＰ）、マルエージングスチールであり、等温成形用のまたは可能であれば超塑性成形用の高ニッケル耐火スチール、である。
【０００４】
しかしながら、これらスチールでは、チタンやチタン合金に対する表面拡散を十分に制限することができない。
【０００５】
チタン合金に対して接触するモールドを形成するに際して、他のクラスのスチールが、また、使用される。これらスチールは、特に、クロムおよびモリブデンの含有量の大きな合金でありかつニッケルを含有していない合金であって、チタンとは反応しないい。しかしながら、これら合金は、ステンレススチールタイプのものである。この点が、本発明に基づいて製造される合金と相違している。
【０００６】
いずれの従来技術においても、特に、鉄が拡散して、合金領域を形成してしまう。このため、表面特性が、劣化してしまう。微小構造における表面の変化も、また、観察される。
【０００７】
これを改良するために、例えば部材の拡散防止コーティング処理や部材表面の化学的非処理といったような高価な追加的処理を行う必要がある。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主たる目的は、チタンやチタン合金に対して接触する表面として、スチールの含有成分が特に鉄がチタンやチタン合金に対して表面拡散してしまうという反応を実質的に（測定不可能な程度にまで）防止し得るようなスチールを選択するという、新たな技術的問題点を解決することである。
【０００９】
本発明の目的は、さらに、この新たな技術的問題点を、固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得る工業的規模でもって使用し得るようなかつ安価な解決手法に基づいて解決することである。
【００１０】
本発明により、初めて、上記新たな技術的問題点を、単純でありかつ安価でありかつ信頼性がありかつ再現性を有した態様で、解決することができる。本発明による方法は、工業的規模で使用することができる。
【００１１】
第１見地においては、本発明は、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールの使用に関するものであって、例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するに際して使用する。
【００１２】
本発明の第１実施形態においては、スチールを、固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成するために使用する。
【００１３】
本発明の第２実施形態においては、スチールを、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成するために使用する。
【００１４】
本発明の第３実施形態においては、スチールを、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成するために使用する。
【００１５】
有利には、形成は、『最終的な』部材の形成に限定されるものではなく、例えばブランクの形成にも適用することができる。このようなブランクに対しては、その後、可能であれば、例えば鍛造やスタンピングやローリングといったような他の処理を施すことができる。
【００１６】
有利には、低合金スチールは、鉄以外の合金構成要素を、合計で１０重量％未満しか含有しておらず、特に、低合金スチールは、
−２．５重量％以下という、好ましくは０．５重量％以下という、ニッケルと、
−０．５〜４重量％という、好ましくは０．８〜２重量％という、クロムと、
−１重量％以下という、好ましくは０．４重量％以下という、炭素と、
−不可避不純物と、
−残部をなす鉄と、
から構成される。
【００１７】
有利な実施形態においては、スチールは、０．１〜４重量％という、好ましくは０．１５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１５〜１重量％という、モリブデンを含有している。
【００１８】
さらに他の有利な実施形態においては、スチールは、０．０５〜４重量％という、好ましくは０．０５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１〜１重量％という、バナジウムを含有している。
【００１９】
本発明のさらに他の有利な実施形態においては、スチールは、１８ＣＤ４というグレードのスチールである。
【００２０】
本発明のさらに他の有利な実施形態においては、スチールは、１５ＣＤＶ６というグレードのスチールである。
【００２１】
第２見地においては、本発明は、また、チタンまたはチタン合金の固体状態での成形に際して、あるいは、チタン粉末またはチタン合金粉末の高密度化および／または成形に際して、あるいは、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の成形に際して、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するための方法に関するものであって、上述したようにして、また、特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールによって表面を形成する。これにより、特に、固体状態のチタンやチタン合金に対しての、スチールの構成要素の表面拡散によるとりわけ鉄の表面拡散による実質的な（測定可能な）反応を、防止することができる。本発明によるスチールを使用すれば、特に、スチールの構成要素がチタンまたはチタン合金内へと侵入したり拡散したりすることを、防止することができる。従来技術によるスチールの場合に観測されるのとは異なり、表面の微小構造は、変化しない。有利には、本発明によるスチールを使用すれば、本発明による物品からの構成要素が、固体状態とされたチタンまたはチタンベース合金を、測定し得る程度に汚染してしまうことがない。
【００２２】
本発明の第１実施形態においては、固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成する。
【００２３】
本発明の第２実施形態においては、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成する。
【００２４】
本発明の第３実施形態においては、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成する。
【００２５】
上記２つの見地における特別の実施形態においては、５００℃〜１，０００℃という温度で、好ましくは、５００℃〜９８０℃という温度で、高温成形を行う。
【００２６】
特別の実施形態においては、ＴＡ６Ｖというグレードのチタンからなる部材のモールドを、形成する。
【００２７】
さらに他の特別の実施形態においては、チタンベースの合金から形成されたような特にＴＡ６Ｖというグレードのチタンから形成されたようなポンプ羽根車を、旋削またはミリングによって形成された低合金スチールによって、形成する。
【００２８】
第４見地においては、本発明は、例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した接触表面を備えてなる物品に関するものであって、物品の接触表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００２９】
第５見地においては、本発明は、また、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールに関するものであって、このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００３０】
第６見地においては、本発明は、さらに、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形するためのツールに関するものであって、このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００３１】
第７見地においては、本発明は、さらに、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を高温成形するためのモールドに関するものであって、このモールドのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面を、上述したようにしてまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、または、上述した方法によってまた特に断らない限り本発明の一部をなす様々な実験例に関して後述するようにして、非ステンレススチールの低合金スチールによって形成することを特徴とする。
【００３２】
有利には、本発明は、熱処理のための支持ツールに関するものである。
【００３３】
特別の実施形態においては、本発明によるスチールは、クロム含有量が、０．５〜４重量％とされ、かつ、ニッケル含有量が、２．５重量％未満とされ、かつ、炭素含有量が、１重量％未満とされる。
【００３４】
本発明において使用するスチールは、鍛造やローリングを行った後に、機械加工や研削やキャストスチールを行うことによって、具現することができる。
【００３５】
好ましくは、本発明によるスチールは、アニールされた状態とされ、これにより、寸法の再現性を改良することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の他の目的や特徴点や利点は、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としてのいくつかの好ましい実験例を参照することにより、当業者には明瞭となるであろう。以下の実験例においては、比率は、重量比率として与えられ、温度は、摂氏温度で与えられる、あるいは、室温として与えられる。圧力は、雰囲気圧力とされる。特に言及しない場合には、雰囲気は、空気雰囲気とされる。
【００３７】
［実験例］
［実験例１〜７：本発明によるスチールに関する試験、および、比較例をなすスチールに関する試験］
本発明に関する市販のソフトな低合金スチール（実験例１、実験例２Ａ、および、実験例２Ｂ）、ならびに、従来技術に関する市販のソフトな低合金スチール（実験例３Ａ、実験例３Ｂ、実験例４、および、実験例５）（特に、１５ＣＤＶ６というグレードは、
THYSSEN FRANCE SA MANUFACTURERS 社から市販されており、１８ＣＤ４というグレードは、ASCOMETAL 社から市販されており、１００ＨＬＥＳというグレードは、TECPHY FIRMINY社から市販されている）は、それぞれ、実験例８の試験に供されるものであって、表Ｉにおいて重量比率で示すような元素分析結果を有している。残部は、鉄と、不可避不純物と、である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
［実験例８：表Ｉに記載されたような実験例１〜７によるスチール試料に関する試験］
Ａ 試料に関する試験
Ａ．１ ミリングにより機械加工された試料
試料は、直径が約５０ｍｍかつ高さが約７０ｍｍという円筒状容器を使用して、形成された。
【００４０】
容器を、標準的なＴＡ６Ｖ粉末によって充填し、粉末の内部には、ＸＥＳ、ＸＣ１８（バッチ２３７２９）、１８ＣＤ４（バッチＡ４７９１）、１５ＣＤＶ６（バッチ７８３８４）および１００ＨＬＥＳ（バッチＲ２４１７）という各グレードのソフトなスチールから形成されさらにミリングによって得られた２０×１０×１０ｍｍという大きさの直方体インサートを、配置した。
【００４１】
材料の特性は、スチール製インサートに関しては表Ｉに与えられており、標準的なＴＡ６Ｖチタン合金粉末に関しては表ＩＩに与えられている。
【００４２】
容器の密度は、９０２℃かつ１００ＭＰａでもって４時間にわたって高温等温圧縮によって高密度化された。スチールを、硝酸に溶かすことにより、除去した。高密度化の後に、以下の調査を行った。
・顕微鏡による断面の観察：走査型顕微鏡のＥＤＡＸプローブを使用して、ＴＡ６Ｖとスチールとの界面のところにおける拡散プロファイルを、顕微鏡的に観察しての決定した。
・硝酸内へのスチールの溶解後：走査型顕微鏡を使用して、ＴＡ６Ｖ内における拡散プロファイルを決定するとともに、表面幾何形状の決定および表面粗さの測定を行った。
【００４３】
【表２】
【００４４】
［製造］
・回転電極を使用した噴霧
・粒径（sieving）：３１５μｍ
【００４５】
検査結果は、以下の通りである。
【００４６】
１．ＸＥＳインサート（従来技術によるＡ４）
・連続的合金層の厚さが、約５μｍ。ＴＡ６Ｖ内へのＦｅの拡散は、約０．３ｍｍ。
・表面粗さ：Ｒａ＝１５μｍ
・スチール内における粉末粒子の大きな凹み。
・表面の微小構造が、不均一。
【００４７】
２．ＸＣ１８インサート（従来技術によるＡ３ＡおよびＡ３Ｂ）
・連続的合金層の厚さが、約５μｍ。ＴＡ６Ｖ内へのＦｅの拡散は、約０．３ｍｍ。
・表面粗さ：Ｒａ＝９〜１２μｍ
・スチール内における粉末粒子のかなりの凹み。
【００４８】
３．１８ＣＤ４インサート（本発明によるＩ１）
・合金層が一切存在しない。スチールからＴＡ６Ｖ内への元素の拡散が、一切存在しない。
・表面粗さ：Ｒａ＝５μｍ
・３ヶ所におけるダイヤモンドチップ形成により、スチール内における粉末の小さな凹み。
・表面の微小構造の不均一さが無い。
【００４９】
４．１５ＣＤＶ６インサート（本発明によるＩ２ＡおよびＩ２Ｂ）
・合金層が一切存在しない。スチールからＴＡ６Ｖ内への元素の拡散が、一切存在しない。
・表面粗さ：Ｒａ＝３〜４μｍ
・３ヶ所におけるダイヤモンドチップ形成により、スチール内における粉末の小さな凹み。
・表面の微小構造の不均一さが無い。
【００５０】
５．１００ＨＬＥＳインサート（従来技術によるＡ５）
・場所によって不均一な合金層が存在し、そのような合金層の厚さが、０〜２０μｍ。ＴＡ６Ｖ内へのＦｅの拡散は、約０．３ｍｍ。
・表面粗さ：Ｒａ＝２〜３μｍ
・スチール内における粉末の小さな凹み。
【００５１】
Ａ．２ ツールによる機械加工（旋削あるいはミリング）以外の技術によって製造されたインサート
スチール製インサートを形成するための方法に基づく影響を、以下のものの組合せに関して、調査した。
・標準のＴＡ６Ｖ：水ジェット切断によって機械加工された１８ＣＤ４（バッチＡ４７９１）
・標準のＴＡ６Ｖ：ロストワックスキャスティング（lost-wax casting）によってモールドされた２５ＣＤ４
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩ：スパーク機械加工 （spark-machining）（ワイヤ切断）によって得られた１５ＣＤＶ６（バッチ１４７０）。
【００５２】
高密度化は、いわゆる高温等温圧縮（ＨＩＣ）（９２０℃、１００ＭＰａ、４ｈ）によって行った。
【００５３】
スチールとＴＡ６Ｖとの界面を顕微鏡によって検査することにより、スチールとＴＡ６Ｖとの間にわたって拡散が起こったかどうかを検証した。最初の２つの組合せに関しては、拡散は、検出されなかった。これに対し、スパーク機械加工されたＴＡ６Ｖ ＥＬＩと１５ＣＤＶ６との組合せに関しては、場所によって拡散が起こったことが、明らかとなった。
【００５４】
Ｂ 部材に関する試験
Ｂ１． ＩＳＯＰＲＥＣ（登録商標）方法
ＩＳＯＰＲＥＣ（登録商標）方法を使用すれば、良好な寸法精度を有した形状の部材を得ることができ、その場合、表面の少なくとも一部は、機械的最終仕上げ処理を行う必要なく、形成される。その部分は、キャビティを備えた非ステンレススチールモールド内において、ステンレス製の予備合金化した粉末に対して、ＨＩＣ（高温等温圧縮）による高密度化処理を施すことにより、所望の最終幾何形状を得ることができるような計算済み寸法でもって、得られる。
【００５５】
ＩＳＯＰＲＥＣ（登録商標）方法を使用して、ＴＡ６Ｖを原料として、かつ、旋削およびミリングによって製造されたスチールツールを原料として、ポンプの羽根車を形成した。以下の組合せを形成した。
・標準のＴＡ６Ｖと、ＸＣ１８バッチ６９１８１と、の組合せ。
・標準のＴＡ６Ｖと、１８ＣＤ４バッチＡ４７９１（本発明によるＩ１）と、の組合せ。
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩと、１８ＣＤ４バッチＡ４７９１（本発明によるＩ１）と、の組合せ。
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩと、１５ＣＤＶ６バッチ７８３８４（本発明によるＩ２Ａ）と、の組合せ。
・ＴＡ６Ｖ ＥＬＩと、１５ＣＤＶ６バッチ１４７０（本発明によるＩ２Ｂ）と、の組合せ。
【００５６】
再確認として、使用された材料の特性は、表Ｉおよび表ＩＩに与えられている。
【００５７】
ＨＩＣ（９２０℃、１００ＭＰａ、４ｈ）による高密度化、および、硝酸内における溶解によるスチールツールの除去の後に、表面の特性付けを、表面粗さによって、および、鉄による汚染（０．２５％という検出限界）によって、行った。
【００５８】
試料上において得られた結果を、広い範囲にわたって確認した。表面粗さの少しだけより大きな分散が、容器の充填時における粉末粒子サイズの偏析に基づくものとして、注意することができる。
【００５９】
Ｂ２． 熱処理のための支持ツールによる半球の製造
この方法は、標準のＴＡ６Ｖ内に、厚さが５ｍｍでありかつ直径が５５０ｍｍであるような半球を支持することに関するものである。この半球は、同じ幾何形状の凹所を有しかつ１８ＣＤ４から形成されたツールによって保持されつつ、１時間にわたって真空中で約８７０℃とされる。
【００６０】
この処理の後に、得られた結果は、鉄による表面汚染も変形も全く存在しないことを示した。
【００６１】
これにより、熱処理のための支持ツールの製造に際してこのスチールを使用し得るとともに、拡散反応を特に鉄による拡散反応を抑制し得ることを、明確に確信した。
【００６２】
Ｂ３． 粉末の高密度化と鍛造とを行うことによるブランクの製造方法
粉末の高密度化によるブランクの製造を行い、その後、このブランクの鍛造を行った。
【００６３】
このブランクは、図１に示す円筒容器の高温等温圧縮（ＨＩＣ）（例えば、９２０℃、４時間、１００ＭＰａ）による高密度化によって、製造した。
【００６４】
円筒容器（１）は、中央コア（１０）、外容器（２０）、および、端部をシールするための部材（４０，４１）、を備えている。
【００６５】
この円筒容器（１）は、例えば粉末（５０）といったような充填材料を収集するための凹所（３０）を有している。外容器（２０）の厚さは、３ｍｍであった。
【００６６】
例示するならば、５０ｍｍという外径でありかつ３０ｍｍという内径でありかつ２００ｍｍという長さであるような円筒体が、ＨＩＣによってこの円筒容器（１）から製造された。
【００６７】
中央コアは、１８ＣＤ４から形成され、外容器は、びＸＣ１８から形成された。
【００６８】
この容器を、標準のＴＡ６Ｖ粉末によって充填した。得られた円筒体を、４５ｍｍという直径にまで薄肉化し、これにより、ＸＣ１８と、高密度化の際に形成された拡散領域と、を除去した。
【００６９】
このようにして得られたブランクを、３５ｍｍという高さを規定する２つのプレートの間において、直径を圧縮することにより、約９００〜９２０℃でもって鍛造した。１８ＣＤ４からなる中央コアは、硝酸に対する溶解によって除去した。
【００７０】
結果は、以下のような断面であることを示した。
−材料の変形が規則的であること。
−１８ＣＤ４コアに対して予め接触したＴＡ６Ｖ円筒体の表面のところにおいて、拡散が全く無いこと。
【００７１】
よって、拡散反応を防止するための１８ＣＤ４の使用の有効性は、また、ＴＡ６Ｖに対して接触することを意図した製造ツールまたはモールドに関しても、確認することができる。
【００７２】
本発明は、全体として上述した手段と同等であるような任意の技術的手段を備えている。加えて、従来技術に対して新規であるようなすべての特徴点は、本発明の一部であって、一般的態様でもって特許請求の範囲に規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】円筒容器を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 円筒容器
３０ 凹所
５０ 粉末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールの使用であって、
例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するに際して使用することを特徴とする使用。
【請求項２】
請求項１記載の使用において、
前記スチールを、固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成するために使用することを特徴とする使用。
【請求項３】
請求項１記載の使用において、
前記スチールを、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成するために使用することを特徴とする使用。
【請求項４】
請求項１記載の使用において、
前記スチールを、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成するために使用することを特徴とする使用。
【請求項５】
請求項１記載の使用において、
前記低合金スチールが、鉄以外の合金構成要素を、合計で１０重量％未満しか含有しておらず、
特に、前記低合金スチールが、
−２．５重量％以下という、好ましくは０．５重量％以下という、ニッケルと、
−０．５〜４重量％という、好ましくは０．８〜２重量％という、クロムと、
−１重量％以下という、好ましくは０．４重量％以下という、炭素と、
−不可避不純物と、
−残部をなす鉄と、
から構成されていることを特徴とする使用。
【請求項６】
請求項１または２記載の使用において、
前記スチールが、０．１〜４重量％という、好ましくは０．１５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１５〜１重量％という、モリブデンを含有していることを特徴とする使用。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の使用において、
前記スチールが、０．０５〜４重量％という、好ましくは０．０５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１〜１重量％という、バナジウムを含有していることを特徴とする使用。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の使用において、
前記スチールが、１８ＣＤ４というグレードのスチールであることを特徴とする使用。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の使用において、
前記スチールが、１５ＣＤＶ６というグレードのスチールであることを特徴とする使用。
【請求項１０】
チタンまたはチタン合金の固体状態での成形に際して、あるいは、チタン粉末またはチタン合金粉末の高密度化および／または成形に際して、あるいは、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の成形に際して、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するための方法であって、
請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの前記低合金スチールによって前記表面を形成することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の方法において、
チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の方法において、
バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の方法において、
５００℃〜１，０００℃という温度で、好ましくは、５００℃〜９８０℃という温度で、高温キャスティングを行うことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１０または１１記載の方法において、
部材のモールドを、ＴＡ６Ｖというグレードのチタンから形成することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の方法において、
チタンベースの合金から形成されたような特にＴＡ６Ｖというグレードのチタンから形成されたようなポンプ羽根車を、旋削またはミリングによって形成された前記低合金スチールによって、形成することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の方法において、
前記スチールのアニールを行い、これにより、寸法の再現性を改良することを特徴とする方法。
【請求項１８】
例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した接触表面を備えてなる物品であって、
前記接触表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とする物品。
【請求項１９】
チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールであって、
このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とするツール。
【請求項２０】
バルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形するためのツールであって、
このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とするツール。
【請求項２１】
チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を高温成形するためのモールドであって、
このモールドのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とするモールド。
【請求項１】
実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの低合金スチールの使用であって、
例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するに際して使用することを特徴とする使用。
【請求項２】
請求項１記載の使用において、
前記スチールを、固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成するために使用することを特徴とする使用。
【請求項３】
請求項１記載の使用において、
前記スチールを、チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成するために使用することを特徴とする使用。
【請求項４】
請求項１記載の使用において、
前記スチールを、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成するために使用することを特徴とする使用。
【請求項５】
請求項１記載の使用において、
前記低合金スチールが、鉄以外の合金構成要素を、合計で１０重量％未満しか含有しておらず、
特に、前記低合金スチールが、
−２．５重量％以下という、好ましくは０．５重量％以下という、ニッケルと、
−０．５〜４重量％という、好ましくは０．８〜２重量％という、クロムと、
−１重量％以下という、好ましくは０．４重量％以下という、炭素と、
−不可避不純物と、
−残部をなす鉄と、
から構成されていることを特徴とする使用。
【請求項６】
請求項１または２記載の使用において、
前記スチールが、０．１〜４重量％という、好ましくは０．１５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１５〜１重量％という、モリブデンを含有していることを特徴とする使用。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の使用において、
前記スチールが、０．０５〜４重量％という、好ましくは０．０５〜２重量％という、さらに好ましくは０．１〜１重量％という、バナジウムを含有していることを特徴とする使用。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の使用において、
前記スチールが、１８ＣＤ４というグレードのスチールであることを特徴とする使用。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の使用において、
前記スチールが、１５ＣＤＶ６というグレードのスチールであることを特徴とする使用。
【請求項１０】
チタンまたはチタン合金の固体状態での成形に際して、あるいは、チタン粉末またはチタン合金粉末の高密度化および／または成形に際して、あるいは、バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の成形に際して、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した物品の少なくとも１つの表面を形成するための方法であって、
請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの前記低合金スチールによって前記表面を形成することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
固体状態でのチタンまたはチタン合金の高温成形用モールドの少なくとも１つの接触表面を形成することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の方法において、
チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールを形成することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の方法において、
バルク状チタンまたはバルク状チタン合金の固体状態での成形のためのツールを形成することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の方法において、
５００℃〜１，０００℃という温度で、好ましくは、５００℃〜９８０℃という温度で、高温キャスティングを行うことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１０または１１記載の方法において、
部材のモールドを、ＴＡ６Ｖというグレードのチタンから形成することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の方法において、
チタンベースの合金から形成されたような特にＴＡ６Ｖというグレードのチタンから形成されたようなポンプ羽根車を、旋削またはミリングによって形成された前記低合金スチールによって、形成することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の方法において、
前記スチールのアニールを行い、これにより、寸法の再現性を改良することを特徴とする方法。
【請求項１８】
例えばチタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を形成し得るよう、チタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した接触表面を備えてなる物品であって、
前記接触表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、実質的にニッケルを含有しておらずかつ非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とする物品。
【請求項１９】
チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化するためのおよび／または成形するためのツールであって、
このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とするツール。
【請求項２０】
バルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形するためのツールであって、
このツールのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とするツール。
【請求項２１】
チタン粉末またはチタン合金粉末を高密度化することおよび／または成形することによってあるいはバルク状チタンまたはバルク状チタン合金を成形することによって固体状態でもってチタンまたはチタン合金を高温成形するためのモールドであって、
このモールドのうちの、固体状態とされたチタンまたはチタン合金に対して接触することを意図した少なくとも１つの表面が、請求項１〜９のいずれか１項に記載されているようにしてまたは請求項１０〜１７のいずれか１項に記載されているようにして、非ステンレススチールの前記低合金スチールによって形成されていることを特徴とするモールド。
【図１】
【公表番号】特表２００７−５０１３２６（Ｐ２００７−５０１３２６Ａ）
【公表日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２１６３１（Ｐ２００６−５２１６３１）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００４／００２０５４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１２５８６
【国際公開日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５０６０３４７５４）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００４／００２０５４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１２５８６
【国際公開日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５０６０３４７５４）
【Ｆターム（参考）】
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