CN107849676A - 层压管及其制造方法 - Google Patents

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平田浩郎
田代博文
刘华南
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Abstract

本发明提供一种层压管。该层压管(2)具有：第一层(21)，其由含钨的第一材料形成；第二层(22)，其形成在所述第一层的外周面，该第二层由具有下述特性的第二材料形成，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变；及第三层(23)，其形成在所述第二层的外周面，该第三层由具有下述特性的第三材料形成，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变。

Description

层压管及其制造方法
技术领域
本发明涉及层压管及其制造方法。
背景技术
作为能够与熔融金属直接接触地使用的零部件，公知有例如用于对金属进行成形的压铸机的零部件等。压铸机主要由柱塞、套筒、成形模具等零部件构成，压铸机能够在与处于熔融状态的金属(例如铝、锌、镁等)直接接触的状态下使用。因此，作为针对上述这样的零部件共同要求的特性，能够列举出下述特性：针对熔融金属的耐腐蚀性，即，能够防止被熔融金属烫化，能够防止因与熔融金属接触在表面形成反应层。
以往，作为能够与熔融金属直接接触地使用的零部件用的材料，也考虑到使用在机械零部件中广泛被使用的工具钢、热加工工具钢(SKD61等)，但是，存在这样的问题：上述这些材料针对熔融金属的耐腐蚀性不够。而且，虽然还公知有一种为了提高热加工工具钢的耐腐蚀性，对热加工工具钢实施氮化处理，在热加工工具钢形成氮化层的方法，但是，通过氮化处理形成的氮化层的厚度为20μm～30μm左右，较薄，即使使用该材料，也难以长久维持足够的耐腐蚀性。这样的话，在将耐腐蚀性不够的材料应用于压铸机的零部件的情况下，存在这样的问题：零部件在熔融金属的影响下容易老化，不得不频繁更换上述这样的零部件，压铸机的运行成本上升，而且，持续生产效率也会明显下降。
另一方面，作为上述这样的零部件用的材料，还公知有一种耐腐蚀性较优异，在常温和高温下具有较高的硬度的陶瓷材料(例如塞隆(SiAlON)等。)。然而，上述这样的陶瓷材料的制造成本较高，而且，可加工性也较弱，而且，由于硬度过高，因此，存在这样的问题：例如，在将该陶瓷材料用作压铸机的套筒的情况下，在套筒相对于像柱塞头这样的低硬度的材料滑动时，会使该低硬度的材料磨损。
相对于此，作为上述这样的、能够与熔融金属直接接触地使用的零部件用的材料，例如，专利文献1公开了一种在高温范围下具有较高的硬度，针对熔融金属的耐腐蚀性较高，且耐热冲击性和耐磨性都较优异的硼化物系钨基合金(含钨的硬质相分布在由三元复合硼化物等构成的结合相的基质中的合金)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第2967789号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述专利文献1所述的现有技术中，存在这样的问题：硼化物系钨基合金的烧结温度为1500℃～2000℃，较高，需要一边进行热冲压或一边在规定的气体环境下进行加压一边进行烧结，成形成零部件时的生产效率较低，不利于成本。
本发明的目的是，提供一种针对熔融金属的耐腐蚀性较优异且有利于成本的层压管。
用于解决问题的方案
本发明人等发现，通过用含钨的第一材料形成内层，并在该内层的外周面层叠具有规定的不同特性的两层，形成层压管，能够达到上述目的，直至完成了本发明。
即，采用本发明，能够提供一种层压管，该层压管具有：第一层，其由含钨的第一材料形成；第二层，其形成在所述第一层的外周面，该第二层由具有下述特性的第二材料形成，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变；及第三层，其形成在所述第二层的外周面，该第三层由具有下述特性的第三材料形成，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变。
在本发明中，优选的是，所述第二材料的热膨胀系数小于18×10－6/K，所述第三材料的热膨胀系数小于18×10－6/K。
在本发明中，优选的是，该层压管在所述第三层的外周面还具有通过热压配合形成的钢材层。
在本发明中，优选的是，所述第二材料为铁素体系不锈钢钢材，所述第三材料为马氏体系不锈钢钢材。
在本发明中，优选的是，所述层压管的长度L与所述第一层的内径D之比(L/D)大于或等于2。
而且，采用本发明，能够提供一种层压管的制造方法，该层压管的制造方法包括：第一工序，在该第一工序中，准备芯材；第二工序，在该第二工序中，向所述芯材的外周面喷镀含硼化物系钨的第一材料，形成第一层；第三工序，在该第三工序中，向所述第一层的外周面喷镀具有下述特性的第二材料，形成第二层，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变；第四工序，在该第四工序中，向所述第二层的外周面喷镀具有下述特性的第三材料，形成第三层，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变；及第五工序，在该第五工序中，将所述芯材去除。
在本发明的制造方法中，优选的是，所述第二材料为铁素体系不锈钢钢材，所述第三材料为马氏体系不锈钢钢材。
在本发明的制造方法中，优选的是，该制造方法还包括：第六工序，在通过所述第五工序去除所述芯材之后，再通过该第六工序，对钢材进行热压配合从而在所述第三层的外周面形成钢材层。
发明的效果
本发明中，用含钨的第一材料形成了内层，并在该内层的外周面形成有具有规定特性的第二层和第三层，因此，能够提供一种针对熔融金属的耐腐蚀性较优异且有利于成本的层压管。
附图说明
图1是表示压铸装置的一实施方式的剖视图，该压铸装置使用了通过应用本发明的层压管做成的套筒。
图2是表示本发明的层压管的一实施方式的立体图。
图3是表示图2所示的层压管的层结构的剖视图。
图4是用于说明制作本发明的层压管的方法的一例的图。
图5是表示对参考例中的各试样的、针对熔化的铝合金的耐腐蚀性进行评价后得到的结果的照片。
图6是表示对参考例和比较例的层压管的各层是否有发生裂缝和剥离的情况进行评价后得到的结果的照片。
图7是表示实施例的层压管的截面的照片。
具体实施方式
下面，基于附图，说明本发明的一实施方式。本发明的层压管能够用作要求在高温环境下具有耐腐蚀性且具有较高的硬度的零部件，例如，能够用作图1所示那样的压铸装置的套筒。下面，通过将本发明的层压管用于压铸装置的套筒的实施方式来说明本发明。
图1是表示压铸装置1的一实施方式的剖视图，该压铸装置1使用了通过应用本发明的层压管做成的套筒11。本实施方式的压铸装置1为用于对铝等的熔融金属进行成形的压铸装置。
图1所示的压铸装置1具有套筒11、柱塞12、流路13、模腔14、第一模具15和第二模具16。套筒11形成有用于供柱塞12移动的通路，套筒11所形成的通路与流路13和模腔14相连结。柱塞12能够在套筒11所形成的通路中前后地往复运动，从而能够使流入套筒11内的熔融金属从套筒11经流路13注射到模腔14内。
本实施方式的套筒11能够用图2所示的层压管2来形成。图2是表示本发明的层压管的一实施方式的立体图。图2中，用附图标记D表示层压管2的内径，用附图标记L表示层压管2的长度。如图3中的剖视图所示，本实施方式的层压管2具有三层构造，该三层构造是由构成内层的第一层21、形成在第一层21的外周面的第二层22以及形成在第二层22的外周面的第三层23形成的。
本实施方式的层压管2能够通过下述过程获得：如图4所示，通过喷镀，在由铁、铜、铝这样的较便宜且较容易加工的材料制成的芯材3上依次形成第一层21、第二层22和第三层23，之后，通过机械加工将芯材去除。
第一层21
构成内层的第一层21由含钨的第一材料构成。作为第一材料，能够列举出硼化物系钨基合金。硼化物系钨基合金由主要由钨形成的硬质相和主要由三元复合硼化物形成的结合相构成。
作为构成结合相的三元复合硼化物，不受特殊限定，但是，能够使用通过将下述物质中的一种或两种以上的物质混合起来得到的物质：Mo2FeB2、Mo2CoB2、Mo2NiB2、W2FeB2、W2CoB2、W2NiB2、MoCoB、WFeB、WCoB。
而且，结合相中除了含有上述三元复合硼化物之外，还可以含有二元硼化物。作为二元硼化物，能够使用通过将例如用MxBy来表示的硼化物(M例如是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr、V中的任一者，x＝1～2，y＝1～4。)中的一种或两种以上的物质混合起来得到的物质。
就结合相中的二元硼化物的含有比例而言，体积百分比优选为1％～20％，更优选为3％～15％。通过使结合相含有上述比例的二元硼化物，能够使得所获得的层压管2的第一层21的耐腐蚀性不会受损，且常温环境下和高温环境下的硬度较高，能够提高耐磨性。
而且，就含上述的三元复合硼化物、二元硼化物的结合相而言，第一层21中的结合相的含有比例的体积百分比优选为1％～30％，更优选为3％～20％。通过使第一层21中的结合相的含有比例为上述比例，能够使得所获得的第一层21中的钨所具有的较优异的耐腐蚀性和韧性不会受损，且常温环境下和高温环境下的硬度较高，并且能够提高耐磨性、抗粘着性、热冲击阻力和可加工性。
第二层22
能够通过在第一层21上喷镀具有下述特性的第二材料来形成第二层22，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至室温25℃的情况下不会发生伴有体积膨胀的相变。即，能够利用具有下述特性的第二材料形成第二层22，该特性为：在按照上述温度范围被冷却的期间里，不会因结晶构造、结晶粒度的变化引起伴有膨胀的相变。由此，能够抑制在通过喷镀在第一层21上形成第二层22时，第二材料在从喷镀温度(即高出熔点1000℃以上的温度)约2500℃左右被冷却至室温25℃的过程中膨胀，从而能够防止第一层21与第二层22之间的界面处发生剥离。另外，在形成第二层22的过程中，未必一定要将第二材料加热至高出熔点1000℃以上的温度，而且，也未必一定要将第二材料冷却至25℃以下。在本实施方式中，也可以是，例如，在形成第二层22时，使第二材料在熔点以上的温度且是在未高出熔点1000℃的温度下熔融后进行喷镀。而且，在本实施方式中，也可以是，不使通过喷镀形成的第二层22在喷镀之后冷却至25℃以下，而使其保持高于25℃的温度。在本实施方式中，作为第二材料，只要使用具有“在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变”这样的特性的材料即可。
在本实施方式中，通过将上述这样的第二层22和后述的第三层23组合起来，即，通过将分别具有规定的不同特性的第二层22和第三层23层叠起来，能够增加层压管2中的、第二层22和第三层23的总厚度，由此，能够提高所获得的层压管2的强度。
另外，在本实施方式中，就相变而言，能够列举出因结晶构造、结晶粒度的变化使得材料的构造发生变化的现象。本实施方式的第二材料既可以是在按照上述温度范围被冷却的过程中不会发生相变的物质，也可以是会发生相变但是体积没有实质性地膨胀的物质。即，对第二材料而言，若发生的是体积收缩这样的相变或体积几乎没变的相变，那么即使发生了也没有关系。或者说，对第二材料而言，若相变时的膨胀率(膨胀率(％)＝((膨胀后体积－膨胀前体积)÷膨胀前体积×100)小于或等于0.03％，为未伴有实质性的膨胀的相变的话，那么即使发生了也没有关系。
在本实施方式中，作为第二材料，优选的是，热膨胀系数高于构成第一层21的材料的热膨胀系数，且低于上述的构成图4所示的芯材3的材料的热膨胀系数。例如，在将SUS304、SUS316用作芯材3的情况下，由于SUS304、SUS316的热膨胀系数为约18×10－6/K(在形成第二层22时，被喷镀时的热量加热后所达到的温度区域条件下的热膨胀系数)，因此，第二材料的热膨胀系数优选为小于18×10－6/K。由此，能够防止在通过喷镀形成第二层22时，在喷镀之后对第二层22进行冷却的过程中，第二层22发生裂缝。
在本实施方式中，作为能够用作第二材料的具体材料，能够列举出SUS430、SUS429等铁素体系钢材。
第三层23
能够通过在第二层22上喷镀具有下述特性的第三材料形成第三层23，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至室温25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变。由此，能够防止在通过喷镀在第二层22上形成第三层23时，在喷镀之后，在第三材料从喷镀温度(即高出熔点1000℃以上的温度)约2500℃左右被冷却至室温25℃的过程中，第三层23相对于上述第二层22过度收缩，从而能够防止第三层23发生裂缝。而且，能够将第三层23的厚度形成得大于第二层22的厚度。另外，在形成第三层23的过程中，未必一定要将第三材料加热至高出熔点1000℃以上的温度，而且，也未必一定要将第三材料冷却至25℃以下。在本实施方式中，也可以是，例如，在形成第三层23时，使第三材料在熔点以上的温度且是在未高出熔点1000℃的温度下熔融后进行喷镀。而且，在本实施方式中，也可以是，不使通过喷镀形成的第三层23在喷镀之后冷却至25℃以下，而使其保持高于25℃的温度。在本实施方式中，作为第三材料，只要使用具有“在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变”这样的特性的材料即可。
另外，作为本实施方式的第三材料，能够列举出这样的物质：该物质在按照上述温度范围被冷却的过程中会发生相变，且相变时的膨胀率(膨胀率(％)＝(膨胀后体积－膨胀前体积)÷膨胀前体积×100)大于或等于0.8％。
在本实施方式中，作为第三材料，优选的是，热膨胀系数低于上述的构成图4所示的芯材3的材料的热膨胀系数。例如，在将SUS304、SUS316用作芯材3的情况下，与上述第二材料同样地优选的是，第三材料的热膨胀系数小于18×10－6/K。由此，能够防止在通过喷镀形成第三层23时，在喷镀之后对第三层23进行冷却的过程中，第三层23发生裂缝。
在本实施方式中，作为能够用作第三材料的具体材料，能够列举出SUS420、SUS403等马氏体系钢材。
能够通过上述方法构成本实施方式的层压管2。
另外，也可以是，本实施方式的层压管2在第三层23的外周面还具有通过热压配合形成的钢材层。作为能够热压配合在第三层23的外周面的钢材层，能够列举出例如由与日本工业标准(JIS G 4053)中规定的SCM440相当的铬钼钢钢材制成的管状构件。也可以是，钢材层通过螺栓紧固的方式或利用销等固接在第三层23的外周面。通过使层压管2具有钢材层，能够提高层压管2的强度。
层压管2的制造方法
接着，说明本实施方式的层压管2的制造方法。
首先，准备芯材3和用于形成第一层21的喷镀用粉末。喷镀用粉末例如能够通过下述方法形成。首先，将发挥硬质相的作用的钨粉末和发挥结合相的作用的三元复合硼化物和二元硼化物的粉末混合在一起，向该混合后的粉末中添加粘结剂和有机溶剂，之后，使用球磨机等粉碎装置对它们进行混合粉碎。接着，利用喷雾干燥机等对经混合粉碎后获得的粉末(数μm的初级粒子)进行造粒，形成数十μm的次级粒子，对该次级粒子进行热处理，之后进行分级，从而能够获得喷镀用粉末。
另外，作为对次级粒子进行热处理时所需的条件，优选下述条件：温度：1000℃～1400℃，烧结时间：30分钟～90分钟，升温速度：0.5K/分～60K/分。当针对次级粒子的热处理温度低于1000℃时，存在下述可能：初级粒子间的结合变弱，喷镀用粉末在喷镀时容易飞散，无法在喷镀架中充分加速，使得附着效率降低。当针对次级粒子的热处理温度超过1400℃时，在烧结进行的过程中粉末间的结合变得过于牢固，难以使烧结体粉碎，从而难以获取喷镀用粉末。
接着，将通过上述方法准备好的喷镀用粉末喷镀在芯材3上，从而形成第一层21。作为用于形成第一层21的喷镀方法，不受特殊限定，但是，从适合对熔点较高的材料进行喷镀这样的观点出发，优选等离子喷镀。
接着，准备上述第二材料，将第二材料喷镀在第一层21上，从而形成第二层22。然后，准备上述第三材料，将第三材料喷镀在第二层22上，从而形成第三层23。由此，能够像图4所示的那样，在芯材3上依次形成第一层21、第二层22和第三层23。另外，作为用于形成第二层22和第三层23的喷镀方法，不受特殊限定，但是，在将上述钢材用作构成第二层22的第二材料、构成第三层23的第三材料的情况下，优选电弧喷镀。
在本实施方式中，还可以是，通过将管状钢材热压配合在第三层23的外周面，从而在第三层23的外周面形成钢材层。由此，能够加强层压管2，从而能够提高层压管2的强度。
接着，使用钻床、BTA(Boring and Trepanning Association)深孔加工机等对芯材3进行切削。由此，能够将图4所示的芯材3去除，从而能够获得图2所示那样的层压管2，具体地讲，能够获得这样的层压管2：该层压管2的内层为第一层21，在第一层21上形成有第二层22和第三层23。
能够通过上述方法制造本实施方式的层压管2。
另外，如图2所示，本实施方式的层压管2中，层压管2的长度L与第一层21的内径D之比(L/D)优选为大于或等于2。在该情况下，特别是，第一层21的内径D优选为40mm～160mm，更优选为40mm～120mm。采用本实施方式的制造方法，使长度L与内径D之比(L/D)处于上述范围，即使层压管2的形状比较细长，也能够良好地制造层压管2。
即，作为制造仅内层由含钨的材料形成的层压管的方法，考虑到一种向预先准备好的管状构件的内表面喷镀含钨的材料的方法。然而，在内径D较小，或长度L较长的条件下制造长度L与内径D之比(L/D)在上述范围内的层压管的情况下，存在这样的问题：喷镀用的火炬无法进入上述管状构件的内部，无法进行喷镀。
喷镀距离为100mm～150mm时较恰当，但即使使用了内径火炬，也无法对内径为100mm以下的管状构件的内表面进行喷镀。因此，在内径为100mm以下的情况下，不得不从层压管的两端侧采取一定角度来进行喷镀，然而，一般情况下，当喷镀角度小于45°时，覆膜特性会急剧降低，因此，在通过对管状构件的内表面进行喷镀的方法制造层压管的情况下，存在这样的问题：若L/D的值大于或等于2，就无法获得优质的喷镀覆膜。
相对于此，在本实施方式中，如图4所示，在芯材3上形成第一层21、第二层22和第三层23，之后再将芯材3去除，因此，能够良好地制造长度L与内径D之比(L/D)处于上述范围的、形状较细长的层压管。
另外，在本实施方式中，含钨的第一层21的厚度优选为0.5mm～2mm，更优选为1mm～1.5mm。通过使第一层21的厚度处于上述范围，能够使得所获得的层压管2针对熔融金属的耐腐蚀性较优异，而且，能够抑制较昂贵的钨的使用量，从而能够降低喷镀钨时所需的能源使用量，从上述这样的观点来看，有利于成本。
而且，在本实施方式中，第二层22的厚度优选为0.1mm～0.9mm。通过使第二层22的厚度处于上述范围，能够防止第二层22因在喷镀之后被冷却时发生收缩导致裂缝。
而且，第三层23的厚度优选为1.0mm～5.0mm。通过使第三层23的厚度处于上述范围，能够提高层压管2的强度。
如上所述，本实施方式的层压管2以含钨的第一层21为内层，并在该第一层上具有第二层22和第三层23，因此，针对熔融金属的耐腐蚀性较优异，而且，也有利于成本。即，如果用含钨的材料(硼化物系钨基合金等)形成整个层压管2的话，虽然能够提高针对熔融金属的耐腐蚀性，但存在这样的问题：含钨的材料较昂贵，成形加工时较花成本。相对于此，本实施方式的层压管2中，仅内层由含钨的层(第一层21)构成，并用由钢材等形成的第二层22和第三层23来形成该第一层21的外装，因此，能够提高针对熔融金属的耐腐蚀性，另一方面，能够以较低的价格进行制造。除此之外，还有，本实施方式的层压管2能够利用第二层22和第三层23来增加其总厚度，因此，能够提高层压管2的强度。而且，通过增加第二层22和第三层23的总厚度，能够像上述那样地通过热压配合在第三层23的外周面形成钢材层，从而，还能够进一步提高层压管2的强度。
实施例
下面，通过列举实施例来更具体地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
参考例1
首先，按照下述方式制成喷镀用粉末：所形成的第一层中的组成是：二元硼化物(TiB2)：5.0体积％、三元复合硼化物(Mo2NiB2)：10.5体积％、钨：剩余部分。具体地讲，按照下述比例将物质混合起来做成原料：B：0.8重量％、Mo：3.5重量％、Ni：1.1重量％、Ti：0.9质量％、W：剩余部分，向100重量份的该原料中加入5重量份的石蜡，然后将其置入丙酮中，使用振动球磨机进行25个小时的湿式粉碎后，制成碎粉。接着，使制好的碎粉在氮环境中在150℃下干燥18个小时。然后，将经过干燥后的碎粉和丙酮按照1：1的重量比进行混合，之后，利用喷雾干燥机进行造粒，将经过造粒而成的粉末在真空中在1100℃下保持1个小时，对粉末进行烧结，然后对粉末进行分级，从而制成硼化物系钨基合金的喷镀用粉末。
接着，准备50mm×50mm×10mm的SKD61钢，作为用于进行喷镀的基材。然后，利用等离子喷镀机(日本ユテク社制，EUTRONIC PLASMA SYSTEM5000)，对基材喷镀上述喷镀用粉末，从而，在基材上形成硼化物系钨基合金的喷镀层。接着，将该物体加工成4mm×4mm×20mm的块形状，制成试验品。
接着，准备石墨制的模具，将上述试验品和ADC12铝合金(Cu：1.5重量％～3.5重量％，Si：9.6重量％～12重量％，Al：剩余部分)放入该模具中，在真空中加热至700℃，使铝合金熔化，并直接在700℃下保持1个小时。接着，将试验品和铝合金冷却至室温，将冷却后的试验品和铝合金切断，利用SEM观察截面，并测量由熔化后的铝合金形成在试验品的表面的反应层的厚度。图5的(A)和表1表示结果。
参考例2
将通过对表面实施氮化处理后在表面形成有氮化层的SKD61钢(SKD61氮化材料)加工成4mm×4mm×20mm的块形状，做成试验品，并以与参考例1同样的方式对其进行了评价。图5的(B)和表1表示结果。
参考例3
按照下述配合组成来配合原料粉末：B：4.7重量％、Mo：40重量％、Cr：8重量％、Ni：3重量％、Fe：剩余部分，接着，向100重量份的该原料粉末中加入5重量份的石蜡，然后将其置入丙酮中，使用振动球磨机进行25个小时的湿式混合粉碎。接着，将进行过湿式混合粉碎的原料粉末在氮环境中在150℃下干燥18个小时，获得碎粉末。然后，对所获得的碎粉末进行冲压成形，获得成形体，将所获得的成形体在1473K～1573K的温度下烧结20分钟，从而，获得由硬质烧结合金制成的试样。另外，使烧结时的升温速度为10K/分。接着，将所获得的试样加工成4mm×4mm×20mm的块形状，做成试验品，并以与参考例1同样的方式对其进行了评价。图5的(C)和表1表示结果。
表1
如图5的(A)和表1所示，能够确认的是，在表面形成有由硼化物系钨基合金形成的层的参考例1中，由熔化后的铝合金形成的反应层的厚度只有8μm，针对熔融金属的耐腐蚀性较优异。
另一方面，如图5的(B)、图5的(C)和表1所示，能够确认的是，参考例2中的SKD61氮化材料上的由熔化后的铝合金形成的反应层的厚度为70μm(参考例2)，参考例3中的硬质烧结合金上的由熔化后的铝合金形成的反应层的厚度为130μm(参考例3)，都较厚，针对熔融金属的耐腐蚀性较差。
参考例4
准备由SUS316制成的、外径为39mm的管状构件作为芯材。接着，通过等离子喷镀，在准备好的芯材的外周面形成与上述参考例1同样的组成的硼化物系钨基合金的喷镀层作为第一层。另外，使硼化物系钨基合金的喷镀层的厚度为1.5mm。接着，通过电弧喷镀，在第一层上喷镀奥氏体系钢材SUS316(喷镀时的温度范围下的热膨胀系数为约18×10－6/K，较高，在从喷镀温度约2500℃被冷却至室温25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变的材料。)，形成厚度为0.3mm的第二层，制成试样。用肉眼确认制好的试样中的第二层是否有发生裂缝，之后，将试样切断，用光学显微镜观察截面，观察第一层与第二层之间的界面处是否发生了剥离。表2表示结果。
参考例5
通过电弧喷镀，形成厚度为1.0mm的铁素体系钢材SUS430(喷镀时的温度范围下的热膨胀系数为约10×10－6/K，较低，在从喷镀温度约2500℃被冷却至室温25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变的材料。)的喷镀层作为第二层，除此以外，其他方面与参考例4相同，以该方式制成试样，并以与参考例4同样的方式对试样进行了评价。表2和图6的(A)表示结果。
比较例1
通过电弧喷镀，形成厚度为5.0mm的马氏体系钢材SUS420(喷镀时的温度范围下的热膨胀系数为约10×10－6/K，较低，在从喷镀温度约2500℃被冷却至室温25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变的材料。)的喷镀层作为第二层，除此以外，其他方面与参考例4相同，以该方式制成试样，并以与参考例4同样的方式对试样进行了评价。表2和图6的(B)表示结果。
表2
如表2所示，在将热膨胀系数比较高的SUS316用作第二层的参考例4中，在通过喷镀形成第二层的期间里，第二层在厚度为0.3mm的时候发生了裂缝。
同样地，如表2和图6的(A)所示，即使在将热膨胀系数比较低的SUS430用作第二层的情况下，在通过喷镀形成第二层的期间里，第二层的厚度增至1.0的参考例5在第二层发生了裂缝。
而且，如表2和图6的(B)所示，在将热膨胀系数比较低但是在从约2500℃被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变的SUS420用作第二层的比较例1中，即使第二层的厚度形成至5.0mm，第二层也没有发生裂缝，但是，第一层(硼化物系钨基合金)与第二层之间的界面处发生了剥离。
实施例1
准备由SUS304制成的、外径为39mm的管状构件作为芯材。接着，通过等离子喷镀，在准备好的芯材的外周面形成与上述参考例1同样的组成的硼化物系钨基合金的喷镀层作为第一层。另外，使硼化物系钨基合金的喷镀层的厚度为1.5mm。接着，通过电弧喷镀，在第一层上喷镀SUS430(喷镀时的温度范围下的热膨胀系数为约10×10－6/K，较低，在从喷镀温度约2500℃被冷却至室温25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变的材料。)，直到喷镀的厚度变为0.5mm，形成第二层。然后，用肉眼确认所形成的第二层是否有发生裂缝。
接着，通过电弧喷镀，在第二层上喷镀SUS420(喷镀时的温度范围下的热膨胀系数为约10×10－6/K，较低，在从喷镀温度约2500℃被冷却至室温25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变的材料。)，形成厚度为3.5mm的第三层，制成试样。用肉眼确认制好的试样中的第三层是否有发生裂缝，然后，将试样切断，用光学显微镜观察截面，分别观察第一层与第二层之间的界面处以及第二层与第三层之间的界面处是否发生了剥离。表3和图7表示结果。
比较例2
通过电弧喷镀，将SUS420的喷镀层形成至厚度为5.0mm，并将其作为第二层，但没有形成第三层，除此以外，其他方面与实施例1相同，以该方式制成试样，并以与实施例1同样的方式对试样进行了评价。表3表示结果。
参考例6
通过电弧喷镀，将SUS304(喷镀时的温度范围下的热膨胀系数为约18×10－6/K，较高，在从喷镀温度约2500℃被冷却至室温25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变的材料。)的喷镀层形成至厚度为0.3mm，并将其作为第二层，但没有形成第三层，除此以外，其他方面与实施例1相同，以该方式制成试样，并以与实施例1同样的方式对试样进行了评价。表3表示结果。
参考例7
通过电弧喷镀，将SUS430的喷镀层形成至厚度为1.0mm，并将其作为第二层，但没有形成第三层，除此以外，其他方面与实施例1相同，以该方式制成试样，并以与实施例1同样的方式对试样进行了评价。表3表示结果。
表3
如表3和图7所示，能够确认的是，在将在从约2500℃被冷却至25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变的材料用作构成第二层的材料，且将在从约2500℃被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变的材料用作构成第三层的材料的实施例1中，第二层没有发生裂缝，且第一层与第二层之间的界面处以及第二层与第三层之间的界面处都没有发生剥离。由此，能够防止第二层和第三层发生裂缝以及能够防止第二层处和第三层处发生剥离，并且能够增加第二层和第三层的层厚，从而能够提高所获得的层压管的强度。
另一方面，如表3所示，在将热膨胀系数比较高的SUS304用作第二层的参考例6中，在通过喷镀形成第二层的期间里，第二层在厚度为0.3mm的时候发生了裂缝。
同样地，如表3所示，即使在将热膨胀系数比较低的SUS430用作第二层的情况下，在通过喷镀形成第二层的期间里，第二层的厚度增至1.0的参考例7在第二层发生了裂缝。
而且，如表3所示，在将在冷却过程中会发生伴有膨胀的相变的SUS420用作第二层的比较例2中，虽然即使将第二层形成至厚度为5.0mm也没有发生裂缝，但是，在第一层与第二层之间的界面处发生了剥离。
附图标记说明
1、压铸装置；11、套筒；12、柱塞；13、流路；14、模腔；15、第一模具；16、第二模具；2、层压管；21、第一层；22、第二层；23、第三层；3、芯材。

Claims (8)

1.一种层压管，其中，
该层压管具有：
第一层，其由含钨的第一材料形成；
第二层，其形成在所述第一层的外周面，该第二层由具有下述特性的第二材料形成，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变；及
第三层，其形成在所述第二层的外周面，该第三层由具有下述特性的第三材料形成，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变。
2.根据权利要求1所述的层压管，其中，
所述第二材料的热膨胀系数小于18×10－6/K，
所述第三材料的热膨胀系数小于18×10－6/K。
3.根据权利要求1或2所述的层压管，其中，
该层压管在所述第三层的外周面还具有通过热压配合形成的钢材层。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的层压管，其中，
所述第二材料为铁素体系不锈钢钢材，
所述第三材料为马氏体系不锈钢钢材。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的层压管，其中，
所述层压管的长度L与所述第一层的内径D之比(L/D)大于或等于2。
6.一种层压管的制造方法，其中，
该层压管的制造方法包括：
第一工序，在该第一工序中，准备芯材；
第二工序，在该第二工序中，向所述芯材的外周面喷镀含钨的第一材料，形成第一层；
第三工序，在该第三工序中，向所述第一层的外周面喷镀具有下述特性的第二材料，形成第二层，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下不会发生伴有膨胀的相变；
第四工序，在该第四工序中，向所述第二层的外周面喷镀具有下述特性的第三材料，形成第三层，该特性为：在从高出熔点1000℃以上的温度被冷却至25℃的情况下会发生伴有膨胀的相变；及
第五工序，在该第五工序中，将所述芯材去除。
7.根据权利要求6所述的层压管的制造方法，其中
所述第二材料为铁素体系不锈钢钢材，
所述第三材料为马氏体系不锈钢钢材。
8.根据权利要求6或7所述的层压管的制造方法，其中，
该层压管的制造方法还包括：第六工序，在通过所述第五工序去除所述芯材之后，再通过该第六工序，对钢材进行热压配合从而在所述第三层的外周面形成钢材层。
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