JP2000192109A - 難加工性合金薄板の製造方法 - Google Patents

難加工性合金薄板の製造方法

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JP2000192109A
JP2000192109A JP37312598A JP37312598A JP2000192109A JP 2000192109 A JP2000192109 A JP 2000192109A JP 37312598 A JP37312598 A JP 37312598A JP 37312598 A JP37312598 A JP 37312598A JP 2000192109 A JP2000192109 A JP 2000192109A
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Tatsuya Tomioka
達也 冨岡
Hiroshi Omori
浩志 大森
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 加工性の低い組成の合金の薄板を特殊な装置
や材料を使用することなく製造でき難加工性合金の薄板
の製造方法を提供する。 【解決手段】 〜のいずれかにより、加工性の高い
金属または合金(以下「易加工性金属」)の基材の一方
又は両方の面に加工性の低い金属または合金(以下「難
加工性金属」)の粉末の層を所定の厚さで形成した複合
材を形成する。:易加工性金属で製造したシート状の
基材の上に難加工性金属の粉末に適宜のバインダーを加
えてなるスラリーを塗布し、圧延して一体化する、易
加工性金で製造したシート状の基材を介在させた状態
で、難加工性金属の粉末の粉末圧延を行なう、易加工
性金属金で製造したシート状の基材の上に難加工性金属
の溶湯の微細な液滴を噴霧する。ついでこの複合材を加
熱処理して、易加工性金属金の成分と難加工性金属の成
分とを拡散により混合させ、全体として加工性の低い組
成の合金の薄板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、難加工性合金薄板
の製造方法に関する。ここで、「難加工性」の語は、通
常の冷間圧延を行なったときに実用的な圧下率で圧延す
ることが困難であるとか、打ち抜き加工を施したときに
割れを生じ易いことを意味する。
【0002】
【従来の技術】たとえば変圧器の鉄心とする珪素鋼板
は、よく知られているように、Si含有量を6.5重量
%としたものが最小の磁歪を示し、一般にはこれがもっ
とも好ましい合金組成であるが、Fe−Si合金におい
てSiが4.5%を超えると、冷間圧延が困難になる。
さらにSi含有量を高めて行くと、電気抵抗が増大して
行き12〜13%において極大を示すから、鉄損を抑え
るという観点からは、6.5%より高いSi含有量のF
e−Si合金も有用である。そのような組成の合金の加
工性は、いっそう低い。
【0003】高いSi含有量をもつFe−Si合金の薄
板を製造する技術として、いわゆる浸珪法が提案され
た。これは、加工性のよい合金たとえばFe−3%Si
を圧延して薄板をつくり、SiCl4を使用したCVD
A法により表面のSi量を高め、続く加熱処理によって
Siを拡散させ、全体のSi量を6.5%近辺にする方
法である。この技術は、ごく薄い板の製造に適するが、
特殊な装置や材料を使用する必要があり、コスト高は免
れない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
したFe−6.5%Siに代表されるような、それ自体
は加工性の低い組成の合金の薄板を、特殊な装置や材料
を使用することなく製造でき、従って工業的な実施に適
する難加工性合金の薄板の製造方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の難加工性合金の
薄板の製造方法には、次の三つの態様がある。その一つ
は、図1Aに示すように、加工性の高い金属または合金
で製造したシート状の基材(3)の上に、加工性の低い
金属または合金の粉末に適宜のバインダーを加えてなる
スラリー(5)を塗布し、圧延して一体化することによ
り、図1Bに示すような、加工性の高い金属または合金
の基材(3)の一方または両方の面に加工性の低い金属
または合金の粉末の層(4)を所定の厚さで形成した複
合材(1)を形成し、この複合材を加熱処理して、加工
性の高い金属または合金の成分と加工性の低い金属また
は合金の成分とを拡散により混合させ、図1Cに示すよ
うな、全体として加工性の低い組成の合金の薄板(2)
を得ることからなる。
【0006】本発明の難加工性合金薄板の製造方法の別
の態様は、図2Aに示すように、加工性の高い金属また
は合金で製造したシート状の基材(3)を介在させた状
態で、加工性の低い金属または合金の粉末の粉末圧延を
行なって、図2Bに示すような、加工性の高い金属また
は合金の基材(3)の一方または両方の面に加工性の低
い金属または合金の粉末の層(4)を所定の厚さで形成
した複合材(1)を形成し、この複合材を加熱処理し
て、加工性の高い金属または合金の成分と加工性の低い
金属または合金の成分とを拡散により混合させ、図2C
に示すような、全体として加工性の低い組成の合金の薄
板(2)を得ることからなる。
【0007】本発明の難加工性合金薄板の製造方法のさ
らに別の態様は、図3Aに示すように、加工性の高い金
属または合金で製造したシート状の基材(3)の上に、
加工性の低い金属または合金の溶湯の微細な液滴(6)
を噴霧することにより、図3Bに示すような、加工性の
高い金属または合金の基材(3)の一方または両方の面
に加工性の低い金属または合金の粉末の層を所定の厚さ
で形成した複合材(1)を形成し、この複合材を直ち
に、または圧延した後、加熱処理して、加工性の高い金
属または合金の成分と加工性の低い金属または合金の成
分とを拡散により混合させ、図3Cに示すような、全体
として加工性の低い組成の合金の薄板(2)を得ること
からなる。
【0008】
【発明の実施の形態】加工性の高い金属または合金とし
ては、製造しようとする合金の組成に応じて、鉄、炭素
鋼、アルミニウム、銅、銀そのほか任意の材料を選択使
用することができる。シート状の基材の形態は、板、多
孔板、エキスパンデッドメタルまたは網のような、種々
の形態のものが使用できる。なるべく均一な合金組成を
達成しようとする場合、複合材の段階ですでに基材と粉
末とが断面上でよりよく混合したものが選られる点で、
基材としてエクスパンデッドメタルが適切である。
【0009】基材に粉末状態で組み合わせる、加工性の
低い金属または合金は、加工性の高い金属または合金
と、熱処理が引き起こす拡散によって、所望の組成の、
全体として加工性の低い組成の合金を形成することので
きるものを選択する。加熱拡散による所望の合金組成の
実現を容易にする上では、基材と粉末との成分の差異が
あまり大きくない方が、原理的に有利であるのはもちろ
んである。このことと、基材ができるだけ高い加工性を
もつことが好ましいという、これも原理的に明らかな事
項との調和において、基材および粉末のそれぞれの成分
組成を選択することが賢明である。
【0010】一例を挙げれば、加工性の高い金属の基材
として、Feまたは4.5%以下のSiを含有するFe
−Si合金のエクスパンデッドメタルを使用し、加工性
の低い合金として4.5%を超えるSiを含有するFe
−Si合金の粉末を使用し、全体として加工性の低い組
成の合金としてFe−(4.5〜13%)Si合金、とく
にFe−6.5%Si合金の薄板を得ることである。
【0011】別の例は、加工性の高い金属の基材として
Alの板を使用し、加工性の低い金属の粉末としてTi
粉末を使用し、全体として加工性の低い組成の合金とし
て、Ti−(48〜52原子%)Al合金、とくにTi−
50原子%Al合金を得ることである。
【0012】本発明の第一の態様に使用するバインダー
としては、水またはアルコールなどの液体に溶解したと
き溶液に適度の粘度を与え、金属粉末を混合してなるス
ラリーが、ドクターフレードなどを用いて所望の厚さに
塗布できるという機能を有し、かつ、バインダーとして
の役割を終えた後は、加熱により揮発または分解して去
り、残った金属または合金に悪影響を与えないものを選
択使用する。ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコ
ール、カルボキシメチルセルロース、そのほかの水溶性
の、またはアルコールなどの有機溶媒に可溶な有機高分
子化合物の中に、適切なものが見出せるであろう。スラ
リーを塗布し、乾燥した後、いったん冷間で圧延する
と、基材と粉末との間の接触が密になって、加熱拡散処
理が効率的に行なえる点で好ましい。
【0013】第二の態様においては、第一の態様の粉末
圧延により得られる効果が、複合材形成のための冷間圧
延によって既に得られている。 すなわち、加工性の低
い金属または合金の粉末圧延に加工性の高い金属または
合金の基材を介在させると、前者の表面に後者が食い込
んで、密な接触が実現する。
【0014】第三の態様においても、加工性の低い金属
または合金の溶湯の液滴を噴霧することにより基材への
食い込みが実現し、界面においては、ある程度の拡散も
すでに行なわれている。しかし、この場合も、拡散のた
めの熱処理に先立って冷間圧延を施すことは好ましい。
【0015】いずれの態様によるときでも、冷間圧延に
より加工硬化が生じて、それ以上の圧延が困難になった
場合は、焼き鈍しを行なうべきであり、焼き鈍しの条件
および回数は、必要に応じて選択すればよい。
【0016】本発明の難加工性合金の薄板の製造方法
は、以上の説明から容易に理解されるように、複合材の
段階で、加工性の高い金属または合金の基材の存在によ
り加工が可能な状態にある間に圧延を行なって所望の薄
さに到達しておき、以後は加熱による拡散で成分の均一
化をはかるという原理に立っている。拡散の程度は、最
終的な組成の合金を形成する成分元素の分布状況に加え
て、加熱温度および加熱時間の因子が加わって決定する
から、必要とする均一度合いに従って、十分な拡散を実
現する条件を与えるなり、適当な程度で止めるなりすれ
ばよい。
【0017】拡散が不十分な段階で加熱を止めると、た
とえば基材のままの組成をもった金属または合金の、連
続的または断続的な層が、製品薄板内部に(基材の両面
に粉末の層を設けた場合)、またはその一方の面に(基
材の片面に粉末の層を設けた場合)、残存したものが得
られることがある。製品薄板の用途によっては、それで
支障がない場合、さらには好ましい場合もあり、そうし
た製品も、本発明の製造方法の製品に包含される。
【0018】
【実施例1】〔実施例1〕加工性の低い合金の粉末を用
意するため、Fe−11.5%Siの合金組成をもつ溶
湯をガス噴霧法して、平均粒径約50ミクロンの粉末を
得た。加工性の高い合金の基材として、Fe−3%Si
合金の厚さ0.5ミリの板を使用した。上記の粉末を、
ポリビニルブチラールの1%エタノール溶液に重量比で
2:1の割合で混合し、スラリーとした。このスラリー
を、上記した基材の一方の面に塗布し、厚さ1.0ミリ
となるようにドクターブレードで掻きとって乾燥した。
ついで、他方の面にも、同じスラリー層を形成した。
【0019】このようにして得た複合材を常温で圧延
し、厚さ0.45mmとした。これを大気中で250℃
に加熱してバインダーを除去し、ついでアンモニア分解
ガス雰囲気下に1000℃に加熱することにより、粉末
を焼結した。焼結したシートを冷間圧延して、厚さ0.
38mmまで圧下した。これに、アンモニア分解ガス雰
囲気下に800℃に加熱する焼き鈍しを施し、再度冷間
圧延して、厚さを0.35mmとした。
【0020】続いて1200℃の加熱を1.5時間行な
い、焼き鈍しをかねた拡散処理をした。得られた薄板製
品は、全断面にわたってほぼ均質な合金組成(はぼFe
−6.5%Si)を示した。
【0021】〔実施例2〕加工性の低い合金の粉末とし
て、Fe−18%Siの合金組成をもつ溶湯をガス噴霧
法して、平均粒径約50μmの粉末を得た。加工性の高
い金属の基材として、純Feの厚さ0.3mmの板から製
造したエクスパンデッドメタル(切り込み長さ:0.1
5mm、間隔:1.5mm、引き延ばし率2倍)を使用し
た。前記したFe−18%Siの合金の粉末と、純Fe
の粉末(平均粒径約50μm)とを、重量比で1:1.
77の割合で混合したものを粉末圧延機に供給し、圧延
される粉末の中央にエクスパンデッドメタルを供給し
て、粉末がメタルを包んで一体になった粉末圧延シート
を製造した。このようにして得た複合材に対し、実施例
1と同じ条件で圧延、仮焼結、冷間圧延、焼き鈍し、再
度の冷間圧延、および焼き鈍しをかねた拡散処理を施し
た。得られた薄板製品は、全断面にわたってほぼ均質な
合金組成(はぼFe−6.5%Si)を示した。
【0022】実施例1および2の薄板製品を対象にして
引っ張り試験を行ない、靭性を調べた。あわせて、シー
トの磁気特性を測定した。比較のため、従来既知の粉末
焼結法によって製造した薄板製品についても、同様な試
験をした。それらの結果を、下にまとめて示す。
【0023】 区分 伸び 引張り強さ 磁気特性 (%) (kg/mm2 ) Bm f(KHz) 鉄損値(W/Kg) 実施例1 2 90 5000 10 482 実施例2 1 100 5000 10 351 比較例 0 60 5000 10 535
【0024】〔実施例3〕加工性の低い金属としてTi
を選び、その溶湯を不活性ガスで噴霧することにより液
滴の流れを生じさせ、これを、加工性の高い金属として
選んだAlの厚さ0.5mmの板の両面に吹き付けること
により、厚さがほぼ1.0mmの粉末付着板を得た。
【0025】これを冷間圧延により厚さ0.5ミリに圧
下し、400℃の焼き鈍し、冷間圧延、および450℃
の焼き鈍しをかねた拡散処理を施した。得られた薄板
は、全体がほぼTi−50重量%Alの組成であった。
【0026】
【発明の効果】本発明により難加工性合金薄板を製造す
れば、それ自体は加工性が低く、冷間圧延が困難であっ
たり、打ち抜き加工を施したとき割れを生じ易い合金で
あっても、材料の一部をなす加工性の高い金属または合
金の性質を利用して必要な加工を行なってしまい、その
後に施す拡散処理によって所期の組成をもったほぼ均一
の合金を得るという手法で、難加工性合金の薄板を、容
易に得ることができる。従って本発明は、Fe−6.5
%Siに代表される難加工性合金の薄板の製造方法とし
て、工業的な実施に適する方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の態様を説明する図であって、
Aは加工性の高い金属または合金の基材の一方の面に、
加工性の低い金属または合金の粉末の層に適宜のバイン
ダーを加えてなるスラリーを塗布している段階を示し、
Bはそれにより形成された複合材を示し、Cは製品難加
工性薄板を示す、いずれも断面図。
【図2】 本発明の第二の態様を説明する図であっ
て、Aは加工性の高い金属または合金で製造したシート
状の基材を介在させた状態で、加工性の低い金属または
合金の粉末の粉末圧延を行なっている段階を示し、Bは
それにより形成された複合材を示し、Cは製品難加工性
薄板を示す、いずれも断面図。
【図3】 本発明の第三の態様を説明する図であっ
て、Aは加工性の高い金属または合金で製造したシート
状の基材の上に、加工性の低い金属または合金の溶湯の
微細な液滴を噴霧している段階を示し、Bはそれにより
形成された複合材を示し、Cは製品難加工性薄板を示
す、いずれも断面図。
【符号の説明】
1 複合材 2 加工性の低い組成の合金の薄板 3 シート状の基材加工 4 加工性の低い金属または合金の粉末の層 5 スラリー 6 液滴

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工性の高い金属または合金で製造した
    シート状の基材の上に、加工性の低い金属または合金の
    粉末に適宜のバインダーを加えてなるスラリーを塗布
    し、圧延して一体化することにより、加工性の高い金属
    または合金の基材の一方または両方の面に加工性の低い
    金属または合金の粉末の層を所定の厚さで形成した複合
    材を形成し、この複合材を加熱処理して、加工性の高い
    金属または合金の成分と加工性の低い金属または合金の
    成分とを拡散により混合させ、全体として加工性の低い
    組成の合金の薄板を得ることからなる難加工性合金薄板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 加工性の高い金属または合金で製造した
    シート状の基材を介在させた状態で、加工性の低い金属
    または合金の粉末の粉末圧延を行なって、加工性の高い
    金属または合金の基材の一方または両方の面に加工性の
    低い金属または合金の粉末の層を所定の厚さで形成した
    複合材を形成し、この複合材を加熱処理して、加工性の
    高い金属または合金の成分と加工性の低い金属または合
    金の成分とを拡散により混合させ、全体として加工性の
    低い組成の合金の薄板を得ることからなる難加工性合金
    薄板の製造方法。
  3. 【請求項3】 加工性の高い金属または合金で製造した
    シート状の基材の上に、加工性の低い金属または合金の
    溶湯の微細な液滴を噴霧することにより、加工性の高い
    金属または合金の基材の一方または両方の面に加工性の
    低い金属または合金の粉末の層を所定の厚さで形成した
    複合材を形成し、この複合材を直ちに、または圧延した
    後、加熱処理して、加工性の高い金属または合金の成分
    と加工性の低い金属または合金の成分とを拡散により混
    合させ、全体として加工性の低い組成の合金の薄板を得
    ることからなる難加工性合金薄板の製造方法。
  4. 【請求項4】 加工性の高い金属または合金ので製造し
    たシート状の基材として、板、エキスパンデッドメタル
    または網を使用する請求項1ないし3のいずれかの製造
    方法。
  5. 【請求項5】 加工性の高い金属としてFeまたは4.
    5%以下のSiを含有するFe−Si合金を使用し、加
    工性の低い合金として4.5%を超えるSiを含有する
    Fe−Si合金を使用し、全体として加工性の低い組成
    の合金としてFe−(4.5〜13%)Si合金を得る、
    請求項1ないし3のいずれかの製造方法。
  6. 【請求項6】 加工性の高い金属としてAlを使用し、
    加工性の低い金属としてTiを使用し、全体として加工
    性の低い組成の合金としてTi−(48〜52at.%)
    Al合金を得る請求項1ないし3のいずれかの製造方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022568A1 (en) * 2003-08-27 2005-03-10 Showa Denko K.K. Sheet for capacitor electrodes, method and apparatus for manufacturing the same, and electrolytic acpacitors
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