JP2000094162A - 異種金属の真空圧延接合方法 - Google Patents
異種金属の真空圧延接合方法Info
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- JP2000094162A JP2000094162A JP26988098A JP26988098A JP2000094162A JP 2000094162 A JP2000094162 A JP 2000094162A JP 26988098 A JP26988098 A JP 26988098A JP 26988098 A JP26988098 A JP 26988098A JP 2000094162 A JP2000094162 A JP 2000094162A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】加熱真空圧延による異種金属の直接接合を実現
する。 【解決手段】真空中で加熱し２枚の異種金属４，５を重
ね合わせて圧延する際に、その異種金属のうちの一方の
金属４の接合面を粗さに関して表面処理する。他方の金
属５の接合面も粗さに関して表面処理することが有効で
ある。その粗さは、表面処理を行った後に、３．０Ｓ以
下であることが好ましく、２．２Ｓ以下であることが更
に好ましい。アルミニウム合金と溶接用構造用炭素鋼と
の直接接合では、その両接合面の粗さが２．２Ｓ以下で
あることが特に好ましい。凹凸嵌合による接合面積の増
大、楔効果接合などを期待しうる圧延接合の性質から考
えて、当初は表面粗さはある程度に大きいことが好まし
いと思われたが、粗さをある上限値以下に抑えることに
よって初めて直接接合が可能になる。
する。 【解決手段】真空中で加熱し２枚の異種金属４，５を重
ね合わせて圧延する際に、その異種金属のうちの一方の
金属４の接合面を粗さに関して表面処理する。他方の金
属５の接合面も粗さに関して表面処理することが有効で
ある。その粗さは、表面処理を行った後に、３．０Ｓ以
下であることが好ましく、２．２Ｓ以下であることが更
に好ましい。アルミニウム合金と溶接用構造用炭素鋼と
の直接接合では、その両接合面の粗さが２．２Ｓ以下で
あることが特に好ましい。凹凸嵌合による接合面積の増
大、楔効果接合などを期待しうる圧延接合の性質から考
えて、当初は表面粗さはある程度に大きいことが好まし
いと思われたが、粗さをある上限値以下に抑えることに
よって初めて直接接合が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異種金属の真空圧
延接合方法に関し、特に、一方の金属がアルミニウム合
金であり他方の金属が溶接用構造用炭素鋼でありそれぞ
れの金属が他の部材に溶接されて用いられる異種金属の
真空圧延接合方法に関する。
延接合方法に関し、特に、一方の金属がアルミニウム合
金であり他方の金属が溶接用構造用炭素鋼でありそれぞ
れの金属が他の部材に溶接されて用いられる異種金属の
真空圧延接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】異種金属の溶接が様々の分野で行われて
いる。高速艇の鉄製の甲板上にアルミニウム合金製の居
住空間室が形成される場合、アルミニウム合金と鉄の間
の接合が行われる。図３に示されるように、甲板上の支
持体３１の上面にアルミニウム合金の居住空間室の壁３
２を接合する場合、支持体３１の上端面と壁３２の下端
面との間に溶接用補助材が介設される。その補助材は、
溶接を容易にするために、２層から形成され、その上層
の材料としてアルミニウム合金３３が選択され、その下
層の材料として規格表示がＳＭ４００Ｂである溶接用構
造用炭素鋼３４が選択される。このような２層構造材
は、２層が強固に接合されていなければならない。
いる。高速艇の鉄製の甲板上にアルミニウム合金製の居
住空間室が形成される場合、アルミニウム合金と鉄の間
の接合が行われる。図３に示されるように、甲板上の支
持体３１の上面にアルミニウム合金の居住空間室の壁３
２を接合する場合、支持体３１の上端面と壁３２の下端
面との間に溶接用補助材が介設される。その補助材は、
溶接を容易にするために、２層から形成され、その上層
の材料としてアルミニウム合金３３が選択され、その下
層の材料として規格表示がＳＭ４００Ｂである溶接用構
造用炭素鋼３４が選択される。このような２層構造材
は、２層が強固に接合されていなければならない。
【０００３】異種金属の接合方法として、爆着方法が知
られている。爆着方法では、アルミニウム合金と溶接用
構造用炭素鋼との直接接合が不可能である。それらの接
合を間接接合によって爆着する方法が知られている。こ
の公知の間接爆着方法では、アルミニウム合金と溶接用
構造用炭素鋼との間に介在体が介設され、その介在体の
好適な材料としてチタン合金が知られている。チタン合
金は高価であるから、その使用の回避が求められてい
る。
られている。爆着方法では、アルミニウム合金と溶接用
構造用炭素鋼との直接接合が不可能である。それらの接
合を間接接合によって爆着する方法が知られている。こ
の公知の間接爆着方法では、アルミニウム合金と溶接用
構造用炭素鋼との間に介在体が介設され、その介在体の
好適な材料としてチタン合金が知られている。チタン合
金は高価であるから、その使用の回避が求められてい
る。
【０００４】異種金属の他の接合方法として、加熱圧延
方法が知られている。この公知方法によっても、アルミ
ニウム合金と溶接用構造用炭素鋼との直接接合に関して
は不可能であることが知られている。
方法が知られている。この公知方法によっても、アルミ
ニウム合金と溶接用構造用炭素鋼との直接接合に関して
は不可能であることが知られている。
【０００５】コスト等の点で有利な点が多い加熱圧延方
法を異種金属特にアルミニウム合金と溶接用構造用炭素
鋼との直接接合に適用することにより、高価なチタンを
用いないでコストの上昇を低減することが強く望まれて
いる。
法を異種金属特にアルミニウム合金と溶接用構造用炭素
鋼との直接接合に適用することにより、高価なチタンを
用いないでコストの上昇を低減することが強く望まれて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
技術的背景のもとで次のような課題を解決する。本発明
の課題は、加熱圧延方法により異種金属を接合すること
ができる異種金属の真空圧延接合方法を提供することに
ある。本発明の他の課題は、加熱圧延方法により異種金
属を直接接合することができる異種金属の真空圧延接合
方法を提供することにある。本発明の更に他の課題は、
加熱圧延方法により異種金属を直接接合することができ
コストの上昇を招かない異種金属の真空圧延接合方法を
提供することにある。本発明の更に他の課題は、異種金
属特にアルミニウム合金と溶接用構造用炭素鋼との直接
接合を加熱圧延方法により実現することができる異種金
属の真空圧延接合方法を提供することにある。
技術的背景のもとで次のような課題を解決する。本発明
の課題は、加熱圧延方法により異種金属を接合すること
ができる異種金属の真空圧延接合方法を提供することに
ある。本発明の他の課題は、加熱圧延方法により異種金
属を直接接合することができる異種金属の真空圧延接合
方法を提供することにある。本発明の更に他の課題は、
加熱圧延方法により異種金属を直接接合することができ
コストの上昇を招かない異種金属の真空圧延接合方法を
提供することにある。本発明の更に他の課題は、異種金
属特にアルミニウム合金と溶接用構造用炭素鋼との直接
接合を加熱圧延方法により実現することができる異種金
属の真空圧延接合方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による異種金属の
真空圧延接合方法は、真空中で加熱し２枚の異種金属を
重ね合わせて圧延することによりその２枚の異種金属を
接合する異種金属の真空圧延接合方法において、その異
種金属のうちの一方の金属の接合面を粗さに関して表面
処理することを特徴としている。その異種金属のうちの
他方の金属の接合面も粗さに関して表面処理することが
特に有効である。
真空圧延接合方法は、真空中で加熱し２枚の異種金属を
重ね合わせて圧延することによりその２枚の異種金属を
接合する異種金属の真空圧延接合方法において、その異
種金属のうちの一方の金属の接合面を粗さに関して表面
処理することを特徴としている。その異種金属のうちの
他方の金属の接合面も粗さに関して表面処理することが
特に有効である。
【０００８】その粗さは、表面処理を行った後に、３．
０Ｓ以下であることが好ましく、２．２Ｓ以下であるこ
とが更に好ましい。アルミニウム合金と溶接用構造用炭
素鋼との直接接合では、その接合面の粗さが２．２Ｓ以
下であることが特に好ましい。凹凸嵌合による接合面積
の増大、楔効果接合などを期待しうる圧延接合の性質か
ら考えて、当初は表面粗さはある程度に大きいことが好
ましいと思われたが、粗さをある上限値以下に抑えるこ
とによって初めて直接接合が可能になることが見出され
た。ある下限位置以上（推定値としては０．５Ｓ）の粗
さを積極的に与えることも有効であると推定される。
０Ｓ以下であることが好ましく、２．２Ｓ以下であるこ
とが更に好ましい。アルミニウム合金と溶接用構造用炭
素鋼との直接接合では、その接合面の粗さが２．２Ｓ以
下であることが特に好ましい。凹凸嵌合による接合面積
の増大、楔効果接合などを期待しうる圧延接合の性質か
ら考えて、当初は表面粗さはある程度に大きいことが好
ましいと思われたが、粗さをある上限値以下に抑えるこ
とによって初めて直接接合が可能になることが見出され
た。ある下限位置以上（推定値としては０．５Ｓ）の粗
さを積極的に与えることも有効であると推定される。
【０００９】このような表面粗さの程度を抑え、ある程
度にそれを積極的に与えることは、真空中での圧延を必
要としている。真空中の加熱方法としては、高周波加熱
が好ましい。
度にそれを積極的に与えることは、真空中での圧延を必
要としている。真空中の加熱方法としては、高周波加熱
が好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による異種金属の
真空圧延接合方法の実施の形態を示し、断面図である。
真空容器１が、仮想線で示されている。真空容器１の中
を真空にする真空装置（図示せず）が設けられている。
真空容器１中に１対のロール対２が回転自在に支持され
ている。ロール対２の間で異種金属層３が往復移動す
る。異種金属層３は、幅が長さに比較して狭い帯状体で
ある。
真空圧延接合方法の実施の形態を示し、断面図である。
真空容器１が、仮想線で示されている。真空容器１の中
を真空にする真空装置（図示せず）が設けられている。
真空容器１中に１対のロール対２が回転自在に支持され
ている。ロール対２の間で異種金属層３が往復移動す
る。異種金属層３は、幅が長さに比較して狭い帯状体で
ある。
【００１１】異種金属層３は、第１金属層４と第２金属
層５とが重ねあわされている。第１金属層としては、ア
ルミニウム合金が選択されている。第２金属層５として
は、溶接用構造用炭素鋼が選択され、ＳＭ４００Ｂとし
て規格表示化されている金属である。
層５とが重ねあわされている。第１金属層としては、ア
ルミニウム合金が選択されている。第２金属層５として
は、溶接用構造用炭素鋼が選択され、ＳＭ４００Ｂとし
て規格表示化されている金属である。
【００１２】第１高周波加熱コイル６と第２高周波加熱
コイル７とが、それぞれに異種金属層３を囲んで配置さ
れ真空容器１に支持されている。第１高周波加熱コイル
６と第２高周波加熱コイル７は、異種金属層３の同一送
り方向に関して前後に２体が設けられることが好まし
い。
コイル７とが、それぞれに異種金属層３を囲んで配置さ
れ真空容器１に支持されている。第１高周波加熱コイル
６と第２高周波加熱コイル７は、異種金属層３の同一送
り方向に関して前後に２体が設けられることが好まし
い。
【００１３】第１金属層４の第２金属層５に対向する側
の第１接合面８は、圧延中は第２金属層５に圧着する。
第２金属層５の第１金属層４に対向する側の第２接合面
９は、圧延中は第１金属層４に圧着する。第１金属層４
の第１接合面８は、異種金属層３として重ね合わされる
前に、表面処理が施されている。その表面処理は、粗さ
に関する処理である。
の第１接合面８は、圧延中は第２金属層５に圧着する。
第２金属層５の第１金属層４に対向する側の第２接合面
９は、圧延中は第１金属層４に圧着する。第１金属層４
の第１接合面８は、異種金属層３として重ね合わされる
前に、表面処理が施されている。その表面処理は、粗さ
に関する処理である。
【００１４】その粗さは、記号で示せば、３．０Ｓより
小さい値であり、上述のように選択された材料に関して
は、２．２Ｓ以下であることが特に好ましい。２．２Ｓ
は、第１接合面８である凹凸面の谷と山の間の平均高さ
幅が、図２に示すように、２．２μｍであることを示し
ている。
小さい値であり、上述のように選択された材料に関して
は、２．２Ｓ以下であることが特に好ましい。２．２Ｓ
は、第１接合面８である凹凸面の谷と山の間の平均高さ
幅が、図２に示すように、２．２μｍであることを示し
ている。
【００１５】第２金属層５の第２接合面９は、異種金属
層３として重ね合わされる前に、表面処理が施されてい
ることが好ましい。その表面処理は、粗さに関する処理
である。その粗さは、粗さ記号で示せば、３．０Ｓより
小さい値であり、上述のように選択された材料に関して
は、２．２Ｓ以下であることが特に好ましい。このよう
な粗さは、両金属に関して、鏡面研磨といわれる研磨方
法により得られ、処理後の面はいわゆる鏡面に仕上がっ
ている。このような表面処理は、各種研磨材で研磨され
る物理的慣用方法により行われる。その表面処理又は界
面処理は、このような研磨剤による表面処理とは別個
に、その表面を洗浄液で洗浄する化学的洗浄方法によっ
ても行うことができ、更には、このような物理的処理と
化学的処理を併用することも好ましい。化学的処理に用
いる洗浄液としては、アセトンが好ましい。
層３として重ね合わされる前に、表面処理が施されてい
ることが好ましい。その表面処理は、粗さに関する処理
である。その粗さは、粗さ記号で示せば、３．０Ｓより
小さい値であり、上述のように選択された材料に関して
は、２．２Ｓ以下であることが特に好ましい。このよう
な粗さは、両金属に関して、鏡面研磨といわれる研磨方
法により得られ、処理後の面はいわゆる鏡面に仕上がっ
ている。このような表面処理は、各種研磨材で研磨され
る物理的慣用方法により行われる。その表面処理又は界
面処理は、このような研磨剤による表面処理とは別個
に、その表面を洗浄液で洗浄する化学的洗浄方法によっ
ても行うことができ、更には、このような物理的処理と
化学的処理を併用することも好ましい。化学的処理に用
いる洗浄液としては、アセトンが好ましい。
【００１６】ローラ対２により圧延される異種金属層３
は、硬度が低い第１金属層４が薄くなるように成形され
るが、硬度がより高い第２金属層５は第１金属層４に比
べて殆ど変形しない。圧延を受ける前に、第１金属層４
と第２金属層５は、共に、第１高周波加熱コイル６と第
２高周波加熱コイル７とにより、５００度前後の温度ま
で加熱される。第１金属層４と第２金属層５は、正逆回
転するローラ対により駆動され、接合面同士の強力な摩
擦摺動により圧着される。
は、硬度が低い第１金属層４が薄くなるように成形され
るが、硬度がより高い第２金属層５は第１金属層４に比
べて殆ど変形しない。圧延を受ける前に、第１金属層４
と第２金属層５は、共に、第１高周波加熱コイル６と第
２高周波加熱コイル７とにより、５００度前後の温度ま
で加熱される。第１金属層４と第２金属層５は、正逆回
転するローラ対により駆動され、接合面同士の強力な摩
擦摺動により圧着される。
【００１７】真空中であるので、図２に示す第１金属層
４の第１接合面８と第２金属層５の第２接合面９は、圧
延を受ける直前までそのままの鏡面構造を維持してい
る。その鏡面構造は、熱膨張により微細に変化すると推
定される。鏡面構造の接合面層どうしが圧延されて圧着
し、第１金属層４と第１金属層５の強固な接合が行われ
る。このように直接接合する異種金属板を用いて居住室
が形成される実船のコストが軽減され、その重量も軽減
する。
４の第１接合面８と第２金属層５の第２接合面９は、圧
延を受ける直前までそのままの鏡面構造を維持してい
る。その鏡面構造は、熱膨張により微細に変化すると推
定される。鏡面構造の接合面層どうしが圧延されて圧着
し、第１金属層４と第１金属層５の強固な接合が行われ
る。このように直接接合する異種金属板を用いて居住室
が形成される実船のコストが軽減され、その重量も軽減
する。
【００１８】図４は、本発明による実施の形態の実施例
の実験結果を示し、概ね等しい目標の引張強さを得るこ
とができる圧延条件を示す表である。この表は、比較対
照試験の結果を示すものではなく、満足な強度を得るた
めの最も好ましい実施条件を示している。満足な結果を
得るための重要な条件は、圧延温度と界面処理後の粗さ
である。その好ましい圧延温度は、一方の金属であるＡ
ｌ合金の溶融温度に近い温度である。圧延中にＡｌの接
合面近傍層は、溶融温度を越えていると推定される。表
面粗さの最適値は２．２Ｓである。表中の圧下率は、圧
下量を圧延前の板厚（Ａｌの板厚）で割った比である。
表に示す条件特に圧延温度と表面粗さを変えると、結果
は急速に悪化する。
の実験結果を示し、概ね等しい目標の引張強さを得るこ
とができる圧延条件を示す表である。この表は、比較対
照試験の結果を示すものではなく、満足な強度を得るた
めの最も好ましい実施条件を示している。満足な結果を
得るための重要な条件は、圧延温度と界面処理後の粗さ
である。その好ましい圧延温度は、一方の金属であるＡ
ｌ合金の溶融温度に近い温度である。圧延中にＡｌの接
合面近傍層は、溶融温度を越えていると推定される。表
面粗さの最適値は２．２Ｓである。表中の圧下率は、圧
下量を圧延前の板厚（Ａｌの板厚）で割った比である。
表に示す条件特に圧延温度と表面粗さを変えると、結果
は急速に悪化する。
【００１９】図５は、従来の間接接合圧延方法による製
品（Ａ３００３Ｐ／ＴＰ／ＳＭ４００Ｂの３層構造）の
規格値（運輸省船舶局の規格値）と本発明による直接接
合圧延方法の製品の対照値との比較を示す表である。縦
軸はせん断力、引張り強度を示している。規格値とそれ
に対応する対照値である本発明値が、丸棒引張り強度試
験、せん断強さ試験、突き合わせ溶接クラッド材の引張
り試験についてそれぞれに示されている。全ての点で、
本発明値は規格値を越えているので、本発明の実用化
（実施化）が可能である。
品（Ａ３００３Ｐ／ＴＰ／ＳＭ４００Ｂの３層構造）の
規格値（運輸省船舶局の規格値）と本発明による直接接
合圧延方法の製品の対照値との比較を示す表である。縦
軸はせん断力、引張り強度を示している。規格値とそれ
に対応する対照値である本発明値が、丸棒引張り強度試
験、せん断強さ試験、突き合わせ溶接クラッド材の引張
り試験についてそれぞれに示されている。全ての点で、
本発明値は規格値を越えているので、本発明の実用化
（実施化）が可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明による異種金属の真空圧延接合方
法は、異種金属の直接接合が可能である。
法は、異種金属の直接接合が可能である。
【図１】図１は、本発明による異種金属の真空圧延接合
方法の実施の形態を示す断面図である。
方法の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、異種金属層を顕微鏡的に拡大した断面
図である。
図である。
【図３】図３は、本発明の接合体が適用される利用状態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】図４は、試験結果を示すデータ表である。
【図５】図５は、本発明による実施品の性能値とその対
照値である規格値の比較を示すデータ表である。
照値である規格値の比較を示すデータ表である。
１…真空容器 ２…ロール対 ３…異種金属層 ４…第１金属層 ５…第２金属層 ６…第１高周波加熱コイル ７…第２高周波加熱コイル ８…第１接合面 ９…第２接合面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 103:20 (74)上記２名の代理人 100102864 弁理士 工藤 実 (72)発明者 岩本 清文 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 河野 隆之 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 井上 好章 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 川市 克己 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 迎 静雄 福岡県北九州市小倉南区朽網西５丁目43− ７ (72)発明者 西尾 一政 福岡県北九州市八幡西区鷹の巣２−４−38 Ｆターム(参考） 4E067 AA02 AA05 AA26 BD02 DA00 DB01 DC04
Claims (4)
- 【請求項１】真空中で加熱し２枚の異種金属を重ね合わ
せて圧延することにより前記２枚の異種金属を接合する
異種金属の真空圧延接合方法において、 前記異種金属のうちの一方の金属の接合面を粗さに関し
て表面処理することを特徴とする異種金属の真空圧延接
合方法。 - 【請求項２】請求項１において、 前記異種金属のうちの他方の金属の接合面を粗さに関し
て表面処理することを特徴とする異種金属の真空圧延接
合方法。 - 【請求項３】請求項１において、 前記表面処理を行った後の粗さは３．０Ｓ以下であるこ
とを特徴とする異種金属の真空圧延接合方法。 - 【請求項４】請求項１において、 前記一方の金属はアルミニウムを主成分とする金属であ
り、 前記異種金属の内の他方の金属は溶接用構造用炭素鋼で
あり、 前記一方の金属の前記表面処理を行った後の粗さは３．
０Ｓ以下であることを特徴とする異種金属の真空圧延接
合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26988098A JP2000094162A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 異種金属の真空圧延接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26988098A JP2000094162A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 異種金属の真空圧延接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000094162A true JP2000094162A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17478503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26988098A Withdrawn JP2000094162A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 異種金属の真空圧延接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000094162A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007094203A1 (ja) | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 異材接合用フラックスコアードワイヤおよび異材接合方法 |
| US7700198B2 (en) | 2004-06-11 | 2010-04-20 | Kobe Steel, Ltd. | Dissimilar material weld joint formed by joining iron type material and aluminum type material, and weld joining method |
| CN104741772A (zh) * | 2013-12-27 | 2015-07-01 | 北京有色金属研究总院 | 一种连接不锈钢与铝合金的焊接方法 |
| KR20230054157A (ko) | 2021-10-15 | 2023-04-24 | 주식회사 포스코 | 전기차 배터리팩 냉각수로용 이종소재 접합방법 |
-
1998
- 1998-09-24 JP JP26988098A patent/JP2000094162A/ja not_active Withdrawn
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