CN1189798A - 包层材料 - Google Patents

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Abstract

一种包层材料,其中,金属板条网层叠于金属基层上,从金属基层的相对侧面覆层金属层层叠于此金属板条网上,再将这些金属基层、金属板条网以及覆层金属层接合为一体。在这里,金属板条网使用了将在板厚方向上穿通很多个全部成交错形排列的缝隙的金属板向与缝隙的交差方向变形,使这些缝隙向所变形的方向张口形成网孔的金属网。

Description

包层材料
技术领域
本发明涉及将覆层金属层，例如耐腐蚀性覆层金属层接合于金属基层上而构成的包层材料。
技术背景
以往以Fe，Cu，Al等为主成份的金属基层上接合具有耐腐蚀性的Ti，Zr等覆层金属层时所采用的方法是在金属基层和耐腐蚀覆层金属之间插入金属网，然后缝焊为一体的各种技术。例如，在Fe基金属基层和耐蚀金属层之间插入Cu薄板和不锈钢网后缝焊成一体的方法(实公昭57-24459号公报)；经过铅锡焊料涂覆处理的Cu金属基层上层叠Cu网和不锈钢网，然后再覆盖耐腐蚀金属层并缝焊成一体的方法(特公昭56-22422号公报)；还有在Al基金属基层和耐腐蚀金属层之间插挟不锈钢网并缝焊一体化的方法(特公昭60-38269号、以及特公昭61-7155号公报)等技术方案。
在上述的方法中所使用的金属网一般是由大致相互平行放置的很多金属线材和与其交差的方向大致相互平行放置的很多金属线材所构成。这样的金属网在制造过程中必须先将金属材料加工成线条状，然后再编织成网状，因而存在着制造工序多，成本高等不足点。
本发明的目的是通过使用以简便的方法即可制得的金属网从而提供一种具有良好的接合强度并且可以低价制造的包层材料。
发明的详细说明
为解决上述的课题，本发明的包层材料是由金属基层和层叠于金属基层上的金属网层，以及与金属基层一起挟着金属网层的形式层叠于此金属网上的覆层金属层相互接合成一体的构造。此金属网层中含有将沿着板厚方向打通很多全部成交错形排列的缝隙的金属板向与缝隙的交差方向伸展变形，使这些缝隙向所变形方向张口形成网孔的金属网(以下称为金属板条网)。
通过以上设计，覆层金属和金属基层之间通过金属网层的介入而坚固地结合，从而形成包层金属材料，并且金属网层中所含有的金属板条网在制作过程中与以往的制作编织金属线材而制得的金属网相比简便而又低廉，从而达到减低制造包层材料成本的目的。
上述所使用的金属板条网是将在金属板上形成的各个缝隙的两侧沿着板厚方向相互逆向变形，使缝隙张口形成网孔的金属网。另外。在金属板形成缝隙并使之张口后，也可经过压延处理之后再使用。
上述所构成的包层金属材料中金属基层、金属网层以及覆层金属层可通过电阻焊接部相互结合起来。此电阻焊接部可由缝焊接、点焊接等各种电阻焊接法来形成。其中，最适宜使用的为缝焊接法。具体而言，将金属网层、覆层金属层层叠于金属基层上，在层叠体上用滚动电极施加压力并通电，使层叠体电阻发热，并在此状态下让滚动电极在层叠体上来回滚动从而形成缝焊部。也可同时使用多副滚动电极挟着层叠体进行通电。还可使滚动电极不夹住层叠体而进行缝焊的方法。例如在覆层金属层面上配置滚动电极，而另一只电极也放置于同一侧面上，并且从一方的滚动电极上的电流路线至少要贯通覆层金属层和金属网层，顺着层叠面横向转弯后，再逆向贯通上述各层并连结于另一侧的电极而形成通电路径进行焊接，即所谓串联焊接法。通电电流可以是交流电也可以是直流电。
构成金属网层的金属板条网由于形成了网孔则通电横断面积小，从而使在其附近的电阻发热，温度上升，因此在本发明的包层金属材料中在多数情况下达到高温的金属网层，借助滚动电极施加的压力，至少挤入上述因发热而软化了的覆层金属层或者金属基层的某一方之中，从而提高覆层金属层和金属基层之间的结合力。
因此，如果构成金属网层材料的硬度在焊接温度附近大于覆层金属层的硬度，则使以上所述的金属网层挤入覆层金属层中的效果变大，从而可进一步提高接合强度。并且，通过调节金属网层以及与其接触部位的发热量，控制因发热而软化的覆层金属层的软化程度，促进金属网层向覆层金属层的挤入，就能提高两者之间的结合力，形成坚固的材料。另外，覆层金属层和金属网层由相互间亲和性良好的材料构成同样也可以提高两者之间的接合强度。在这里所谓“良好的亲和性”是指比如在接合温度附近相互间的扩散性良好，或者它们某一部分融化所形成的液相的浸润性良好。例如，基于所产生液相的钎焊效果，金属网层和覆层金属层或者金属基层之间的接合力有时可以提高。此时，金属网层即使不能挤入覆层金属层以及/或者金属基层中，也能得到比较良好的接合状态。其具体示例是：以Nb、Ta和Ni的任何一种为主成份的金属构成覆层金属层，而金属网层则由以Ni或者Cu之一为主成份的金属构成。
另外，也可用电阻焊接以外的方法使金属基层、金属网层以及覆层金属层一体化。例如，在金属基层上层叠金属网层以及覆层金属层，在其上面放置火药，通过火药爆炸产生的压力使两者压接成形的爆炸压接法；相互层叠的金属基层，金属网层以及覆层金属层用压延滚轴压延使其相互接合的压延法；还有压延后再进行扩散热处理的方法等等。
形成金属板条网的金属板可以使用由二种以上的金属板沿板厚方向层叠成的复合板。例如，使用由二张金属板形成的复合板时，构成复合金属板的一张使用与覆层金属层有良好亲和性的材料，而另一张则使用与金属基层有良好亲和性的材料，通过含有这种金属板条网的金属网层的介入可以大大提高上述两层之间的接合强度。
金属板条网由单一材料构成时，电阻率过高发热量过大，使金属板条网融化或者飞溅，或者覆层金属层或金属基层软化过度，使金属板条网淹没于某一方之中，导致覆层金属层和金属基层之间的结合力下降。因此，金属板条网应由电阻率相互不同的金属板材料构成复合板，以便能调节电阻发热量，从而使金属板条网挤入金属基层或者覆层金属层之中的挤入程度适中，达到良好的结合状态。
其次，金属网层可由含有金属板条网的金属网数张层叠而成。同时这些金属网也可以包括沿着所定的方向大致相互平行排列的很多根金属线材和与这些金属线材交差方向大致相互平行排列的很多根金属线材所构成的金属网。这些金属网可以是同一种类的复合层叠，也可以是二种以上金属网的相互层叠。
另外，金属基层和金属网层之间也可放置中间金属层。
金属基层具体可由以Fe、Cu以及Al中的任何一种为主成份来构成。金属板条网可以是由Fe、Ni、Cu、Ag、Ti和Zr其中之一为主成份的金属构成。覆层金属层则可以是以Ti、Zr、Nb、Ta和Ni其中的任何一种为主成份的金属，或者不锈钢构成的耐腐蚀覆层金属层。
更具体的构成实例是：金属基层由Cu或者Cu合金构成，在此金属基层上叠放比该金属基层低融点的金属所构成的中间金属层，同时金属网层至少其一部分由Ti或者Ti合金所构成的金属板条网(以下称为Ti基网)所组成。而覆层金属则是由Ti、Zr、Nb、Ta和Ni其中的一种为主成份的金属，或者不锈钢所构成的耐腐蚀覆层金属层。
在上述构成中金属网层是以Cu为主成份的金属所构成的Cu基网且紧接覆层金属层，而以上所言及的Ti基网则紧接中间金属层放置的二层构造，使用这样的金属网层更能提高接合强度，得到良好的包层金属材料。在这种构成中，由中间金属层的融化而生成的液相通过Ti基网的网孔浸透到位于覆层金属层侧的Cu基网中，使Cu基网与金属基层结合，同时Ti基网通过Cu基网的网孔介入而挤入或者焊接于覆层金属层，从而使金属基层和覆层金属层坚固地接合。特别是覆层金属层为Ti、Zr或者其中一种为主成份的合金所形成的时候，Ti基网和覆层金属层之间的成份扩散很活泼，从而使接合强度增大。另外，金属网层也可采用Ti基网置于中间，Cu基网置于其两侧的三层构造的金属网。
在上述构成中，中间金属层为含有Pb、Sn、Zn中的至少一种且含量合计在50重量％的合金构成时，为了能调节中间金属层的融点提高其强度，也可选用含由In、Ga、Ag以及Cu之中一种以上的材料添加其中。另外，除以上合金以外，以下的材料也可作为中间金属层的构成材料使用。●含Ag以及Cu，合计在50重量％以上的合金材料。●Cu含量为70重量％以上，P含量为3重量％以上的合金材料。
以上所说明的本发明的包层金属材料中，含Fe基金属基层的材料可适用于以下所列的器械或者结构物。●蒸留塔、反应器、反应塔、反应槽、药品贮存槽、搅拌槽、高压贮气塔、压
力水箱、分离装置等各种塔槽物的内层覆盖。●热交换器的内层覆盖。特别是管板部的覆盖。●油罐车的内面覆盖。●真空蒸发罐的内层覆盖。
另外，Cu基或者Al基金属基层的包层金属材料可有效地用于例如电镀以及各种电解处理时的电极或者导电排等。
以上所述的所有包层金属材料的构成中，覆层金属层不限于金属基层的一侧，也可以同样的方式接合于另一侧。并且，接合于金属基层两面的覆层金属层的接合方式或者材料也可不同。
图面的简单说明
图1是本发明的包层金属材料制造方法的概念示意图。
图2是本发明的包层金属材料上缝焊部位形成过程的透视图。
图3是图2的B-B剖面图。
图4是图2的A-A剖面图。
图5是在Fe基金属基层上叠放金属板条网和中间金属层，再将覆层金属层接合后的缝焊部的剖面模式图。
图6是金属板条网一例的平面示意图。
图7是金属板条网的制造装置概念图。
图8是金属板条网的制造过程说明图。
图9是说明使用一张和使用二张金属板条网时所产生不同效果的模式图。
图10是使用复合板所形成的金属板条网以及其作用的说明图。
图11是将金属基层做成圆筒状时的透视图。
图12是同样做成圆锥状时的透视图。
图13是同样做成扁平盖状时的透视图。
图14是缝焊部形成方式的模式图。
图15是将金属基层做成长方形状时的模式图。
图16是避开板面上的突起部位，形成缝焊部的平面图以及侧面图。
图17是只要覆层金属板的边缘部位形成缝焊部的平面图以及侧面剖面图。
图18是覆层金属板的板面上接合很多管道时的平面图和侧面图。
图19是使用Cu基金属基层的包层金属材料的第一构成剖面图以及其缝焊部的扩大剖面图。
图20是使用Cu基金属基层的包层金属材料的第二构成说明图。
图21是此第二构成中Ti基网和Cu基网层叠状态的扩大平面图。
图22是此第二构成的缝焊部的扩大剖面模式图。
图23是使用Cu基金属基层的包层金属材料的应用例的透视图和其C-C剖面图。
图24是使用Cu基金属基层的包层金属材料的其它应用例的透视图。
图25是用串联缝焊法形成缝焊部的方法示例说明图。
图26是用缝焊以外的方法接合金属基层、金属网层以及覆层金属层的示例说明图。
实施本发明的最佳形式
以下通过对使用Fe基或者Al基金属基层的包层金属材料的实施形式进行说明。
图1是本发明的包层金属材料的制造方法模式图，如(a)所示，在由碳钢、不锈钢等Fe基材料或者Al以及Al合金所构成的金属基层1上以序层叠不锈钢等Fe基材料构成的作为金属网层的金属板条网3和Ti、Zr等耐腐蚀性材料构成的作为覆层金属层的覆层金属板4。然后如(b)所示将层叠体5沿层叠方向用2只滚动电极6挟住，用没有图示的气压装置等负荷施压手段一边施加压力一边用交流电7通过滚动电极6向层叠体5通电。经过施压通电，层叠体5的通电部位电阻发热，在这样的形态下，电极6在层叠物5上沿着板面来回滚动，然后如图2所示金属基层1、金属板条网3以及覆层金属板4相互接合形成线条状的缝焊部8，构成本发明的包层金属材料10。在这里，缝焊部8在层叠体5的板面方向以所定的间隔形成很多条。向滚动电极6通电可连续进行也可断续进行。另外，在以下图面上，所描绘Ni基金属箔2、的金属板条网3以及覆层金属板4的厚度有所跨张，不一定是实际包层金属材料中的尺寸。
如图25所示，滚动电极6不挟在层叠体5的两面而进行缝焊的方法，例如也可使用串联缝焊法。即覆层金属板4的板面上放置滚动电极6，相对应的另一只电极6也放置在同一侧面上。然后向滚动电极6通电，从一方滚动电极6上的通电线路至少要穿通覆层金属板4和金属板条网3，沿着层叠体5横向转弯，再逆向穿过上述各层并联结于另一侧电极6形成通电路经I，从而形成缝焊部。
如图26(a)所示，电极81的前端做成一定的形状挟着层叠体5，然后向电极81上通电就可形成点焊部的点焊接等不同于缝焊的电阻焊接法，在实际中也可采用。图26(b)所示，在金属基层1上层叠金属板条网3以及覆层金属板4，然后在其上面放置火药82，利用火药的爆炸力量压紧接合层叠体的爆炸压接法；或者如图(c)所示，相互层叠的金属基层1、金属板条网3以及覆层金属板4用压延滚轴83压延使之接合的压延法；也可采用压延后施行扩散热处理等方法。
图6所示，金属板条网3是在板厚方向穿通很多缝隙，并使这些缝隙形成交错状排列，然后将金属板在这些缝隙形成的交错方向变形，经缝隙在变形方向张口形成网孔45，即构成金属板条网使用。这种金属板条网3也可以图7所示的装置34来制造。装置34是由支撑放置金属板35的台面36和台面36的端面上对应设定的可以沿着端面升降的升降刀37所组成。同时还具备了没有图示的以下构成要素。●使升降刀37能升降的升降装置。●使升降刀37能对应于台面36上的金属板35横向移动的横向移动装置。●将台面36上的金属板35向升降刀37所配置的端部以所定的螺距间断性地
运送的金属板运送装置。
升降刀37的下端有形成波状的多数个刀刃部39。沿着台面36的上缘部、在上述的刀刃部39之间形成剪切金属板35的直线状刀刃部38。40是防止金属板35向上浮起的接压部件。
此装置的操作，如图8(a)所示，将金属板35突出于台面36的端部1个螺距，在此状态下降下升降刀37，金属板35在台面36侧面上的刀刃部38和升降刀37上的刀刃部39所对应的内缘部之间沿板厚方向被剪切形成虚线状的缝隙41，同时通过缝隙41的形成，从金属板35主体上分割出的突出部42被刀刃部39下推。被下推的突出部42从缝隙41部位向下方变形并张口。
其次，如图8(b)所示，提升升降刀37以相当于缝隙41长度的一半的距离横向移动，同时把金属板35再从台面36端部向外突出一个螺距。然后降下升降刀37，同图(a)一样的机理在与已经形成的缝隙41大致平行，且与各个缝隙41错开其一半长度的位置上(即形成交错状)切割新的缝隙43，同时突出部44被向下方下推。经过如此操作，如图(c)所示，由于此突出部44和刚才形成的突出部42在沿着台面36的幅度方向形成一列连续的菱形状网孔45。然后再提升升降刀37，使升降刀37沿着与上述相反方向横向移动，回到原来位置，即回复到如图(a)所示的装置34的状态。以下，通过重复同样的工序，就可形成如图6所示的金属板条网3。另外，如图8(d)所示，也可对制得的金属板条网3用压延滚轴33a施以压延后再使用。
图3以及图4是如图2所示的包层金属材料10的剖面构造推测模式图(图3是B-B剖面图，图4是A-A剖面图)。金属板条网3由于网孔的形成使其通电截面积变小，并且与其邻接的金属基层1以及覆层金属板4之间的接触面积也变小，因此电阻发热特别在其附近变大。通过发热，由Ti或者Zr等构成的覆层金属板4适度地变软，同时金属板条网3由于滚动电极6的加压使其能比较深地挤入软化了覆层金属板4之中。同时，在金属基层1和金属板条网3的接触部位出现因通电发热而形成的成份扩散层13，使两者在此接触部位相结合，如上所述，通过金属板条网3的介入，使金属基层1和覆层金属板4接合为一体。在金属板条网3的网孔中，与覆层金属板4和金属基层1直接接触的部位有时也生成少许成份扩散层11。在金属板条网3挤入覆层金属板4的部位周边也可能生成成份扩散层12。另外，如图4所示，在层叠体5上没有形成缝焊部8的部分则金属基层1、金属板条网3以及覆层金属板4之间不发生结合。
因此，包层金属材料10整体上的覆层金属板4和金属基层1之间的结合力可通过改变缝焊部8形成的条数，形成间隔以及形成宽度来加以适当的调节。另外，缝焊部8宽度可通过变换滚动电极6的宽度来进行调节。特别是需要大宽度的缝焊部8(或者是面状的缝焊部)时则可将相隔的缝焊部8相互连接或者将其一部分相互重叠便可形成。
覆层金属板4除Ti，Zr(包括合金)以外，也可以由Nb、Ta、Ni(或者以它们中的一种主成份的合金)，或者不锈钢等材料构成。由这些材料构成覆层金属板4时，金属板条网3则以Fe、Ni、Ag、Ti、Zr中的任何一种为主成份的金属(例如不锈钢等)来构成，使与Fe基金属基层1之间能达到良好的接合性。
覆层金属板4的材料以及厚度是根据包层金属材料被使用的环境来加以设定的。而且金属板条网3的厚度以及网孔的大小则是根据覆层金属板4的材料和厚度来设定，以便与金属基层1之间得到最佳的接合力。然后对应于上述内容合理地设定缝焊条件，即通过焊接电流值，滚动电极6施加的压力，恰到好处地设定焊接速度，通电时间，停止时间等等。例如，调节焊接电流值在适当的范围不会因电阻发热过大而使金属板条网3融化，或者发热过小使各层板之间的接合强度不足等。另外，通过滚动电极6施加的压力。例如在使金属板条网3挤入覆层金属板4(或者金属基层1)之中接合起来时，不使此挤入程度过深或过浅，并且不使电极滚轴6过分地挤入层叠体5的表层等，将施加的压力调节在一定范围内，例如Ti或者Zr制成的覆层金属板4和碳钢制得的金属基层1之间通过金属板条网3(例如Fe基金属板条网)来加以接合时，设覆层金属板4的厚度为T，金属板条网3的厚度为M，则设定M/T值在0.1～0.6范围内为佳。如果M/T值不满0.1则金属板条网3挤入覆层金属板4中的程度不足会使接合强度下降。反之，如果超过0.6值，则使挤入程度过大，使金属板条网3的网孔浮现在覆层金属板4的表层而影响美观，甚至会使部分的金属板条网3刺穿覆层金属板4的表层而形成裂缝，失去保护金属基层1防止其被腐蚀的效果。理想的M/T值在0.2～0.5之间为佳。
另外，如图6所示，菱形状网孔45的间隔D定义为其长对角线的长度R和短对角线的长度S的平均值(即(R+S)/2)时，D/M值设定在1.1～40之间为佳。如果D/M值不满1.1则网孔的间隙太小使金属板条网3的挤入深度不足，导致接合强度下降。反之，D/M值超过40时，则使挤入覆层金属板4中的网孔的密度过稀，同样导致接合效果的下降。理想的D/M值在2～30之间。
另外，作为金属板条网3也可使用在缝焊时能使其一部分融化产生液相的材料，通过生成的液相以一种钎焊的作用将覆层金属板4和金属基层1接合起来。具体而言，一组合示例是金属板条网3由Ni或者Cu为主成份的金属构成，覆层金属板4由Nb、Ta、Ni为主成份的金属、或者不锈钢构成。在这种构成中，Ni或者Cu基金属板条网3融化生成液相，对上述的构成覆层金属板的材料有着良好的浸润性，能使覆层金属板4和金属基层1坚固地接合起来。在这里，上述的M/T以及D/M值有时不一定是在上述言及的理想值范围内，也能得到良好的接合效果。
其次，使用金属板条网3，将特别厚的覆层金属板4接合于金属基1上时，为确保缝焊时必要的电流密度，根据覆层金属板4的厚度提高焊接电流或者加长通电时间。但是由于金属板条网3与覆层金属板4的接触面积小，随着焊接电流的增大在金属板条网3的附近容易产生过度的热量。其结果如图9(a)所示覆层金属板4过度软化使金属板条网3完成埋没于覆层金属板4之中，失去了用金属板条网3挤入而提高接合效果的目的。在这种情况下，如图9(b)所示，如使用二张或者二张以上的层叠金属板条网3，即使发生上述的埋没，这些多张金属板条网3的一部分也能横跨于金属基层1和覆层金属板4之间，从而确保了所定的结合力。也可将金属板条网与金属线材编织制得的通常的金属网层叠起来使用。
制作金属板条网3的金属板也可将二张以上沿板厚方向层叠起来成复合板使用。如图10(a)及(b)所示不同材料的二张金属板103a以及103b形成复合板103。这种复合板103，例如将金属板103a和103b层叠后进行压延的压延法，在层叠状态进行热处理的扩散接合法，或者压延接合后再进行热处理的方法，或者如(b)所示，通过钎焊层103c进行钎焊的方法，还有爆炸压接法等等，用各种方法均可制得。在图8中，通过使用代替金属板35的复合板103，如图10(c)所示形成网孔的线条部分104分成104a和104b两部分，这两部分104a和104b由相互不同的材料构成复合网105。
图10(c)为使用上述复合网105所制得的包层金属材料10的缝焊部8的剖面构造示意图，其形成线条状部分104分为二部分，一部分104a主要接合于覆层金属板4的侧面，而另一部分104b主要面向金属基层1接合起来。在这里104a部分所选用的材料要与构成覆层金属板4的材料之间有着良好的亲和性，而另一部分104b的材料则与金属基层1之间有着良好的亲和性，介入如此复合网105的这两层1和4的接合强度将被提高。
其具体示例是：以Ti或者Zr为主体材料构成覆层金属板4，以碳钢或其它Fe基材料构成金属基层1，复合网105的104a部分用不锈钢材(SUS304，SUS316等)构成，104b部分则用Fe、Ni、Cu其中之一为主成份的金属构成的样式示例。
如果金属板条网3由单一材料构成时，电阻率太高，发热量变大，使金属板条网3融化或飞溅，或者是覆层金属板4或金属基层1过度软化，发生上述的金属板条网3埋设于某一方之中的现象。因此将金属板条网3用电阻率相互不同的金属材料构成，从而可以调节电阻发热量，控制金属板条网3挤入金属基层1或者覆层金属板4之中的程度，得到良好的结合效果。举一具体示例，相对于不锈钢，则可选用由Fe、Ni、Cu其中之一为主成份的金属组合构成复合板。
其次，关于Fe基金属基层1和以Ti、Zr、Nb、Ta、Ni其中之一为主成份的金属或不锈钢构成的覆层金属板4之间的组合上，如图1所示金属基层1和金属板条网3之间可放置由Ni基或Cu基构成的中间金属层2。通过此金属层的介入，也能得到更具接合强度的包层金属材料。
通过使用中间金属层来提高接合强度的机理可如下推测。即Ni基或Cu基中间金属层2由于电阻发热至少其自身一部分融化，或者与金属基层1或金属板条网3的一部分一起融化生成液相，此液相可供给予与金属板条网3和金属基层1的接触部位。金属层2的主要成份Ni或者Cu与构成金属基层1的Fe基材料之间有着良好的浸润性和相互扩散性，因此生成的液相起到一种焊料的作用，从而提高金属板条网3和金属基层1之间的结合力。
经过如此工序，如图5所示金属板条网3的挤入效果和中间金属层2起到钎焊或者成份扩散效果的复合作用，使覆层金属板4和金属基层1之间更加坚固地结合起来。另外，在金属板条网3和覆层金属板4之间的挤入部分也可出现因两者之间的成份扩散而形成的扩散层3a。
上述的效果在选用Ni基金属为中间金属层2时尤为显著。特别是含有Cr、B、Si、C、P、Mo、W、Fe之中至少一种的Ni合金，更进一步而言，以Ni为主成份，Cr含5～16重量％，B含2～4重量％，Si含3.5～5.5重量％以及Fe含2～5重量％的合金，其由电阻发热而生成的液相的流动性以及浸润性更好，更适宜使用。
Ni基或Cu基中间金属层2可以是以Ni或Cu为主成份的金属箔。也可以是镀于金属基层上的镀层。镀层可由电解镀，非电解镀，以及蒸镀、阴极真空喷镀等各种气相制膜法制作而成。也可是Ni、Cu或者以它们其中之一为主成份的合金的粉末。此粉末层的制作方法是，把粉末与稀释剂等混炼成浆状涂于金属基层1之上等范例，另外，也可把金属粉末喷射于金属基板1上形成Ni基或Cu基中间金属层2等。
以下解说以Fe基金属基层制得的包层金属材料的使用范例。
图11为金属基层1做成圆筒状的包层金属材料10的示例。此时覆层金属层4位于圆筒的内层(或者在外层：如图11上所示的金属基层1和覆层金属板4的位置关系反置而得)，缝焊部8如(a)所示沿着圆筒的圆周方向形成，并顺着圆筒的轴方向以所定的间隔形成很多条，或者如(b)所示形成螺旋状，或者如(c)所示沿圆筒轴方向形成很多直线条并以圆周方向按所定间隙形成。这样形状的物体，例如覆盖于塔槽类以及热交换器的中间圆筒体的内外层，或者管道的内外层等用金属覆层为佳。
图12是金属基层1形成中空圆锥状或者圆锥状时的示例图，覆层金属板4配置于其圆锥状的内侧。其缝焊部8如(a)所示沿着锥体的圆周方向形成，或者如(b)所示沿着汇流线形成。这样形状的物体可用作塔槽类的顶部或底部的径口收缩部。
图13所示的金属基层1做成圆形平面形，其中间部位膨起成凸曲面构成盖状，覆层金属板4覆盖于其内侧(凹部侧面)。此种形状的物体可适用于塔槽类或热交换器等物体的盖板。图14示例其缝焊部8的形成的形式，(a)、(b)是形成同心圆状，(c)、(d)形成放射形状，(e)则是同心圆状和放射形状的组合，(f)是以所定的间隔相互平行地沿着直径方向伸展的直线形状。
覆层金属板4可予先分割成几部分，然后再焊接(如TIG焊接)接合覆盖于物体的内面。图14(g)则是将覆层金属板4分割成放射形状的示例图，这些放射状的汇合点由相连焊接部9接合而成一体，再由缝焊部8接合于金属基层1上。此时缝焊部8远离相连焊接部9形成同心圆状。(e)以及(h)所示例的是将覆层金属板4分割为圆形的内则部分4a和其外侧的环圈状4b，此环圈4b再分割成放射形状，它们的各个汇合部位通过相连焊接部9接合起来。另外，金属基层1也可分割成对应于覆层金属板4内侧部4a的内侧部分和别的部分(外侧部分)。对应于分割的内侧部分和外侧部分，予先将覆层金属板4的各部分通过缝焊部8接合上去，然后把它们的内侧部分以及外侧部分按金属基层1之间以及覆层金属板4之间相互接合起来。
图15示例将金属基层1制成方形板状的包层金属材料，(a)是沿着包层金属材料10的一边伸展制得的缝焊部8很多条，这些缝接部8沿其交叉的方向以所定的间隔平行，(b)是在形成平行缝焊部8的两端与它们垂直的方向伸展形成的缝焊部8的示例图，(c)则是从板面的中间部向外围伸展形成的放射形状缝焊部8的示例图。还有，如图16所示在金属基层1的板面上有突起部10b时则可避开以突起部10b形成缝焊部8。
图17中构成厚板状的金属基层1的板面上形成浅凹处1a，将相应形状的覆层金属板4嵌入其中，然后只在覆层金属板4的边缘部形成缝焊部8的示例图。图18是表示包层金属材料10适用于热交换器上的管道板71的示例。关于其制造方法，予先在金属基层1以及覆层金属板4上的穿通很多管道孔40a，将覆层金属板4层叠于金属基层1上，在其重叠部位形成缝焊部8，其次将金属基层1焊接于圆筒状躯干50上成一体。然后把管道40插入金属基层1上的各个管道孔40a中，吻合各个边缘把管道40周边部与覆层金属板4固定、焊接起来。
以上对含有Fe基以及Al基金属基层的包层金属材料的实施形式进行了说明，以下则对含有Cu基金属基层的包层金属材料的实施形式加以说明。
首先关于Cu基包层金属材料的制造方法，同与图1以及图2所说明的关于含有Fe基金属基层的包层金属材料大致相同的原理方法来制得，在这里只着重说明它们的不同点。
首先，如图19(a)所示的形式下，在Cu基金属基层51上面形成中间金属层52，再在其上层叠金属板条网53和由Ti、Zr等构成的覆层金属板54，形成层叠体55。金属板条网53与图10(c)的复合网105有相同的构成，即如图19(b)所示，通过使用不锈钢板和Cu板的复合板使其一部分104a由不锈钢材，而另一部分104b则由Cu来构成。
中间金属层52所用的材料至少是与Cu基金属基板51之间有着良好的浸润性，并且随着电阻发热能产生充足的液相，且融点在1000℃以下，理想值是在950℃以下。相反，如果使用融点低于70℃的合金，则如果包层金属材料的使用环境温度稍微有所上升便使中间金属层52软化，导致金属基层51和金属板条网53之间的接合强度迅速下降，因此必须使用在此融点以上的材料。理想的是使用融点在100℃以上的材料。
在这里金属板条网53是不锈钢和Cu制成的复合网，相应的中间金属层52也需要使用与Cu(或者Cu合金)有着良好浸润性的金属或合金，例如Pb、Sn、Zn之中至少含有一种且它们的合计含量在50重量％以上的材料来构成，从而能提高金属板条网53和Cu基金属基层51之间的接合强度。其中以Pb-Sn基为基础的合金(例如各种焊锡)特别适宜使用。将这种中间金属层52制成在金属基层51上的方法除使用构成金属或合金的金属箔的方法之外，还可采用形成的金属粉末与助溶剂一起混炼成浆状涂于物体表层上的方法，或者将金属融化后涂于金属基层51表面上的方法(例如热浸镀等)等等。
中间金属层52由Pb、Sn、Zn中选用至少一种且合计含量在50重量％以上的合金构成时，为了调节中间金属层52的融点以及提高其强度，也可选用含有In、Ga、Zn、Ag以及Cu其中一种以上的合金。除这些合金以外，以下合金也可作为中间金属层52的构成材料使用。●Ag以及Cu的含量合计在50重量％以上的合金。●Cu含量在70重量％以上，P含量在3重量％以上的合金。
向含有这种金属板条网53的层叠体55上通电后形成的缝焊部58的构造大体上可推测为如图19(b)所示的形式。即金属板条网53中的不锈钢部分104a借助滚动电极6(图1等)的施压较深地挤入因电阻发热而软化的覆层金属板54之中，同时Cu部分104b被因电阻发热而融化的中间金属层52以钎焊的形式接合于Cu基金属基层51上。经过这样的过程，覆层金属板54和Cu基金属基层51之间通过金属板条网53和中间金属层52的介入相互接合，形成具有良好接合强度的包层材料20。
例如，以Ti或者Zr基覆层金属板54与Cu金属材料1相接合时，设覆层金属板54的板厚度为T，金属板条网53的厚度为M。网孔的间隔为D(＝(R+S)/2)，单位mm，参照图6)时，与使用Fe基金属基层的包层金属材料一样，存在着理想的M/T值以及D/M值的范围。在这里M/T值的范围是0.1～0.6，理想范围是0.2～0.5之间，D/M值的范围是1～50，理想范围则是2～30之间。
其次，图20所示的形式中，在覆层金属板54侧面上配置Cu基网61，中间金属层52侧面上置放Ti基网62。在这里Cu基网61是由Cu线材编织而成，Ti基网62则使用在图6中所引用的金属板条网。另外，Cu基网61也可是金属板条网。
如此构成的包层金属材料20的缝焊部58的构造可推测如下。即如图22所示，通过电阻发热融化的中间金属层52起着焊料的作用，通过Ti基网62的网孔62a将Cu基网61钎焊于金属基层51上，同时Ti基网62介入于Cu基网61的网孔61a之中，或者与Cu基网61的一部分一起挤入覆层金属板54之中，或者通过溶敷接合于金属基层51和覆层金属板54之上。然后覆层金属板54由于是由Ti或Zr构成，与Ti基网62之间发生活泼的成份扩散，其结合能提高相互间的结合力。在这里，为了提高有中间金属层52介入的Cu基网61和金属基层51之间的接合力，如图21所示，有效的办法是将Ti基网62的网孔间隔设定成大于Cu基网61的网孔间隔，为了得到更好的接合力，Ti基网62的网孔间隔D(＝(R+S)/2)和Cu基网61的网孔间隔(邻接着的线材的内侧之间，即空隙的间隔)H之间的比率D/H值设定为5～15，理想范围是8～12之间。
以下对含有Cu基金属基层的上述包层金属材料的使用示例加以说明。首先，如图23(a)所示例中，金属基层51是由构成长方形的主体部分51a和从主体部51a的两端向上突出形成突出部51b的部分和从各个突出部51b的顶端部位横向向外伸展的板状外伸部51c所组成，包括这两张外伸部51c板面的整体均由Ti、Zr等覆层金属板54加以覆盖，并且在主体部51a和外伸部51c上形成缝焊部58。
图23(b)表示其主体部分51a的剖面图，即金属基层51的两面上都形成中间金属层52。在其上层叠如图19所示的金属板条网53(或者如图22所示的Cu基网61和Ti基网62的层叠体)，然后再整体上覆盖覆层金属板54。覆层金属板54在金属基板51的一端的边侧部相连接并通过焊接部59连成一体包住金属基层51。然后在此状态下用滚动电极6实施缝焊，以同时在金属基层51的两面上形成缝焊部8。此缝焊部58在主体部分51a上沿着长的方向伸展，在外伸部51c上向着伸出的方向伸展，并按所定的间隔相互平行形成很多条。此种形状的包层金属材料20适用于电镀和各种电解处理中使用的各种电极以及供电用的导电排等等。例如，将外伸部51c放置于电解液外作为供电用的端子部，将主体部51a浸入电解液中，这样可作为吊挂被电镀材料以及存放电镀材料用的容器的吊挂部使用，即适用所谓的浸液型导电排。
其次，如图24(a)～(d)所示，也可将金属基层51加工成其剖面形状为圆形或者方形的棒状或杆状，然后在它们的外围面上覆盖覆层金属板54形成缝焊部58。此缝焊部58沿着棒状或杆状的金属基层51的纵向伸展，并沿着剖面周方向按所定的间隔形成很多条。其中(b)、(d)的金属基层51形成中空状。这样形状的材料适用于电极基体或者导电排等等。
实施例1
形成宽50cm，长50cm，厚12mm的板状Fe基金属基层(表1，试样序号1～14)以及Al基金属基层(表2试样序号60～65)上层叠各种金属网(金属板条网：厚度0.1～0.6mm，网孔的长对角线间的长度R为6.0mm，短对角线间的长度S为3.2mm，参照图6)以及覆层金属板(厚度0.5～1.5mm)，用图1中所示的方法沿着金属基层的长的方向形成伸展的缝焊部且以25mm的间隔相互平行从而构成包层金属材料。在试样序号12～14中金属基层和金属网层之间放置各种金属箔(厚度10～100μm)作为中间金属层。另外，作为比较，不使用金属网层以及中间金属层而直接将覆层金属板和金属基层层叠形成缝焊部的包层金属材料也同样制得用作试样(表1以及表2中的试样序号20～25，66～71)。各部所用的材料如下：●金属基层：碳钢(SS400)，不锈钢(SUS304)，铝材(A1070P)。●耐腐蚀覆层金属板：Ti、Zr、Nb、Ta、Ti-Pd合金(Pd：0.15wt％，其余为Ti、wt％表示重量百分数)，不锈钢(SUS304)、Ni合金(HastelloyC276，Fe：5wt％、Cr：16wt％、Mo：16wt％、其余为Ni)。●金属板条网：不锈钢(SUS304)、Ni、Ag、不锈钢和碳钢的复合材料构成的复合网、不锈钢(SUS304)和Ni复合材料构成的复合网。●金属箔：Ni、Cu。缝焊条件调节在以下范围：●焊接电流：5000～25000A●通电时间：5～50周期●停止时间：5～50周期●施加压力：500～1500Kg●电极宽度：5～20mm●焊接速度：500～1500mm/分
然后对所制得的包层金属材料进行弯曲试验(内侧弯曲半经：包层金属材料厚度的2倍、弯曲角度：180°)，并对覆层金属板和金属基层之间有无发生剥落即接合状态的好坏加以判断。其结果如表1和表2所示。
本发明的包层金属材料的接合状态，均表现良好，而作为比较的包层材料均发生剥落现象。
表1
序号 金属基层   覆层金属板     金属网层 中间金属层 试验结果
实施例     1   SS400     Ti   SUS304     无 无剥落
    2   SS400     Ti-0.15wt％Pd   SUS304     无 无剥落
    3   SUS304     Ti   SUS304/Ni复合材料     无 无剥落
    4   SUS304     Nb     Cu     无 无剥落
    5   SS400     Ti   SUS304/碳钢复合材料     无 无剥落
    6   SS400     Zr   SUS304/碳钢复合材料     无 无剥落
    7   SS400     Nb     Ni     无 无剥落
    8   SS400     Nb   SUS304     无 无剥落
    9   SS400     Ta     Ni     无 无剥落
   10   SS400   SUS304     Ni     无 无剥落
   11   SUS304 哈斯特洛伊C276     Ni     无 无剥落
   12   SS400     Ti   SUS304   Ni箔 无剥落
   13   SUS304     Ti   SUS304/碳钢复合材料   Cu箔 无剥落
   14   SUS304     Zr   SUS304   Ni箔 无剥落
比较例    20   SS400     Ti     无     无 发生剥落
   21   SUS304     Zr     无     无 发生剥落
   22   SS400     Nb     无     无 发生剥落
   23   SUS304     Ta     无     无 发生剥落
   24   SUS304     Ni     无     无 发生剥落
   25   SS400   SUS304     无     无 发生剥落
表2
序号   金属基层   覆层金属板     金属网层 中间金属层 试验结果
实施例   60     Al     Ti     SUS304     无   无剥落
  61     Al     Zr     SUS304     无   无剥落
  62     Al     Nb  SUS304/Ni复合材料     无   无剥落
  63     Al     Ta  SUS304/Ni复合材料     无   无剥落
  64     Al     Ni     SUS304     无   无剥落
  65     Al     SUS304  SUS304/Ni复合材料     无   无剥落
比较例   66     Al     Ti     无     无 发生剥落
  67     Al     Zr     无     无 发生剥落
  68     Al     Nb     无     无 发生剥落
  69     Al     Ta     无     无 发生剥落
  70     Al     Ni     无     无 发生剥落
  71     Al     SUS304     无     无 发生剥落
实施例2
宽5cm，长100cm，厚6mm的成板状的Cu基金属层上层叠中间金属层(厚度10～100μm)，其上再层叠金属网以及覆层金属板(厚度0.5～1.5mm)。用图1中所示的方法，沿着金属基层的长的方向伸展且相互紧密相连形成缝焊部制得包层金属材料(表3，试样序号31～44)。另外，作为比较，只使用中间金属层的试样(表3、试样序号45)以及金属网和中间金属层均不使用而直接将覆层金属板和金属基层层叠后施加缝焊的试样(表3，试样序号46～50)也一同制得。各部分所用的材料如下：●金属基层：无氧铜。●覆层金属板：Ti、Zr、Nb、Ta、不锈钢(SUS304)、Ni。●覆层金属板：Ti、Zr、Nb、Ta、不锈钢(SUS304)、Ni。●金属网：使用由不锈钢(SUS304)和Cu的复合板制得的复合网(金属板条网：厚度0.6mm、网孔的长对角线的长度R为6mm，短对角线的长度S为3.2mm)、Cu网(铜丝直径：0.1～0.5mm、网孔间隔：16～100网目)、Ti网(金属板条网：厚度0.6mm，网孔的长对角线长度R为10mm，短对角线的长度S为5mm)。●中间金属层：锡焊料(组成：Sn-37wt％Pb、Sn-47wt％Pb-3wt％Cu以及Sn-50wt％Pb、融化涂敷于金属基层上)。另外，缝焊条件调整在以下范围：●焊接电流：5000～25000A●通电时间：5～50周期●停止时间：5～50周期●施加压力：500～1500Kg●电极宽度：5～20mm●焊接速度：500～1500mm/分
然后对所制得的包层金属材料进行弯曲试验(内侧弯曲半径：包层金属材料厚度的2倍、弯曲角度：180°)，并对覆层金属板和金属基层之间有无发生剥落即接合状态的好坏加以判断。其结果如表3所示。
实施例的包层金属材料的接合状态均表现良好，而作为比较例的包层材料均发生剥落现象。
表3
序号 金属基层 覆层金属板     金属网层     中间金属层 试验结果
实施例   31     Cu     Ti   SUS304/Cu复合板条网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  32     Cu     Ti   SUS304/Cu复合板条网 Sn-47wt％Pb-3wt％Cu   无剥落
  33     Cu     Ti   SUS304/Cu复合板条网     Sn-50wt％Pb   无剥落
  34     Cu     Zr   SUS304/Cu复合板条网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  35     Cu     Nb   SUS304/Cu复合板条网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  36     Cu     Ta   SUS304/Cu复合板条网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  37     Cu     Ni   SUS304/Cu复合板条网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  38     Cu   SUS304   SUS304/Cu复合板条网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  39     Cu     Ti     Ti网、  Cu网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  40     Cu     Ti  Cu网、Ti板条网、Cu网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  41     Cu     Zr     Ti板条网、Cu网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  42     Cu     Nb     Ti板条网、Cu网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  43     Cu     Ta     Ti板条网、Cu网     Sn-37wt％Pb   无剥落
  44     Cu     Ni     Ti板条网、Cu网     Sn-37wt％Pb   无剥落
比较例   45     Cu     Ti     无     Sn-37wt％Pb 发生剥落
  46     Cu     Ti     无     无 发生剥落
  47     Cu     Zr     无     无 发生剥落
  48     Cu     Nb     无     无 发生剥落
  49     Cu     Ta     无     无 发生剥落
  50     Cu     Ni     无     无 发生剥落

Claims (7)

1.一种包层材料，其特征在于，其由金属基层和层叠于此金属基层上的金属网层、即将在板厚方向上打通很多个全部成交错形排列的缝隙的金属板向与缝隙的交差方向变形、使这些缝隙向所变形的方向张口形成网孔的金属网(以下称为金属板条网)所构成的金属网层和从前述金属基层的相对侧面层叠于此金属网层上的覆层金属所构成，并将这些金属基层、金属网层以及覆层金属接合为一体。
2.根据权利要求1所述的包层材料，其特征在于，其形成将前述的金属基层、金属网层以及覆层金属层相互结合起来的电阻焊接部。
3.根据权利要求1或2所述的包层材料，其特征在于，其中形成前述金属板条网的金属板是由二种以上的金属板沿板厚方向层叠成的复合板。
4.根据权利要求1、2或3所述的包层材料，其特征在于，其中前述的金属网层是由二个以上且包括至少一个前述金属板条网的金属网层叠起来而形成的。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的包层材料，其特征在于，其中在前述金属基层和前述金属网层之间放置中间金属层。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的包层材料，其特征在于，其中前述金属基层由Fe、Cu以及Al之中任何一种为主成分金属所组成，前述金属网层中至少其一部分是由Fe、Ni、Cu、Ag、Ti、Zr之中的任何一种为主成分金属的前述金属板条网所构成，
前述覆层金属层是由Ti、Zr、Nb、Ta、Ni中的任何一种为主成分的金属、或者不锈钢所构成的耐腐蚀覆层金属层。
7.根据权利要求6所述的包层材料，其由Cu或者Cu合金所构成的前述金属基层和由层叠于此金属基层上，并且比该金属基层低融点的金属所构成的前述中间金属层和至少其中一部分是由Ti或者Ti合金所构成的前述金属板条网的前述金属网层和从前述中间金属层的相对侧面层叠于此金属网层上，由Ti、Zr、Nb、Ta、Ni中的任何一种为主成分的金属或者不锈钢所构成的前述耐腐蚀覆层金属层所构成。
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