Studies on high efficiency sintering of Ti-6Al-4V powder

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K04168
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 池田 周之 摂南大学, 理工学部, 教授 (50845724)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三宅 修吾 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60743953)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: Ti-6Al-4V / 純Al / 粉末 / 圧粉成形 / 焼結

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではAl元素のチタン合金粉末（Ti-6Al-4V）への高温での拡散挙動およびチタン合金粉末の合体、結晶粒成長の抑制効果を解明すると共に、実証実験によりチタン合金（Ti-6Al-4V）の粉末焼結の短時間化、低コスト化に向けた焼結プロセスの確立を目的とする。2023年度は前年度までと同じ大阪チタニウムテクノロジーズ社製TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）およびCPT粉末（純チタン粉末）を供試材として使用し、量産プロセスのコスト低下を第一目標に（１）金属箔による大気遮断と（２）より低コストなガラス等の無機材料コーティングによる大気遮断と酸化防止を検討した。圧粉体は2022年度の研究結果から空隙率が最小となる条件で製作した。CPT粉末（純チタン粉末）については純Al粉末6%添加、室温、600MPaで空隙率約12%、TILOP64粉末（Ti-6Al-4V合金）については純Al粉末13%添加、室温、600MPaで空隙率約20%である。
（１）金属箔にはステンレス箔（株式会社畑電気製作所、エレパック）を使用し、真空ポンプ（大阪真空機器製作所、VRD-4）で脱気、真空引きを行った。その結果、1000℃以上で加熱しても大気遮断ができ酸化防止が可能であることがわかった。一方、加熱後の鍛造については加熱炉から取り出した後の冷却速度が速く、狙いとする温度域での熱間鍛造は実現できなかった。
（２）ガラス等の無機材料コーティングにはケイ酸ナトリウム液（林純薬工業株式会社）を使用し、原液および複数の希釈条件で加水した液を圧粉体に塗布して加熱実験を行った。しかしながらいずれのコーティング条件でも圧粉体が酸化したため、健全な焼結体を得ることができなった。