JP2000343210A - 二重構造管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内周用金属円筒体または円筒状以外の形状の
接合用金属体と外周用金属円筒体とが冶金学的に強固に
接合されて後処理により破損することがなく、自由度が
高く、安価な設備で生産性良く製造することができる二
重構造管の製造方法およびその製造方法により得られる
二重構造管を提供する。 【解決手段】 鋼管１の外径側部に金属円筒体２を配置
し、この金属円筒体２の外径部に円筒ダイス３を配置さ
せるとともに、前記鋼管１と金属円筒体２との間に第３
の金属合金を挿入し、鋼管１の内部の高周波誘導コイル
４により内径部から加熱し、鋼管１の熱膨張力および円
筒ダイス３の反力によって鋼管１と金属円筒体２とが冶
金学的に強固に接合する。接合後の鋼管１と金属円筒体
２との隙間の組織において共晶組織が５体積％以上残留
しないようにされ、液相と共存する靭性に富んだ固相を
多く残留させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば各種軸受
け，耐摩耗熱交換器用部材や耐食性熱交換器用部材等と
して用いられる二重構造管およびその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、二重構造管は、各種の産業用部材
として広く用途に合わせて利用されており、例えば鋼管
の内周面部もしくは外周面部に銅系材料を接合してなる
摺動部材，外周面部に銅系材料を使って内周面部薄肉硬
質鋼管を配した耐摩耗熱鋼管器用部材や外周面部にアル
ミニウム系または銅系材料を使って内周面部に耐食性に
優れたチタン合金を配した耐食性熱交換器用部材などと
して多目的に利用されている。

【０００３】これら二重構造管を製造する代表的な方法
としては、内周用円筒状金属材料に外周用円筒状金属材
料を冶金学的に接合する方法が一般的であり、例えばＴ
ＩＧやＭＩＧ方式による肉盛法，ろう付け方法，焼結接
合法，鋳包み法が挙げられる。さらに、予め２種類の円
筒状金属材料を組立てた後に、熱間押し出し等の強加工
を行う方法も知られている。

【０００４】ところで、特公平６−７７８５５号公報に
は、外周用金属円筒体およびその外周用金属円筒体の内
径より小さな外径を有する内周用金属円筒体の一方を低
温靭性を有する低合金鋼管から、他方を高耐食性金属管
から構成し、前記内周用金属円筒体の外表面もしくは外
周用金属円筒体の内表面を３５μｍ以下の表面粗さに調
整した後低融点アモルファス系溶射材を所定厚さに溶射
し、次いで前記外周用金属円筒体内に内周用金属円筒体
を挿入して二重素管となした後、冷間にて縮径加工を行
い、これら外周用金属円筒体と内周用金属円筒体とを密
着させた後、加熱して外周用金属円筒体と内周用金属円
筒体のそれぞれ内面と外面とを液相拡散接合する二重構
造管の製造方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
二重構造管の製造方法である肉盛法においては、例えば
内周用金属円筒体として鋼管を用い、その鋼管と電極間
に飛ばしたアークによって外周用金属円筒体として用い
られる銅系材料を溶融し、冷却して肉盛させるようにし
て二重構造管が製造されているが、前記アークによって
不安定となった鋼管材料の融滴が銅系肉盛層中に分散し
て、時にはそれら焼き入れされた硬質なマルテンサイト
となり、後機械加工上での問題や破損，特性未達の原因
となることが避けられないため、極めて厳重な品質管理
が要求されるという問題点がある。

【０００６】また、前記肉盛法では、必ず鋼管の一部を
溶融させながら施工されることから、鋼管の一部（主と
してＦｅ）が肉盛の銅系材料と合金化して、本来必要と
する銅系材料の熱伝導度や柔らかさ等の特性が正確に制
御できない問題点があるとともに、溶融した後の鋼管と
肉盛層の境界面の位置制御が難しく、場合によっては二
重構造管の強度ばらつきの大きな原因となることが懸念
されるという問題点がある。

【０００７】さらに、内周用金属円筒体もしくは外周用
金属円筒体のいずれか一方が例えば熱伝導性が良く、良
好な摺動特性を持つ亜鉛を含有する銅合金（丹銅）とす
る二重構造管を前記肉盛法にて製造する場合には、丹銅
自身が高温で溶融される状態があるために、丹銅に含有
される蒸気圧の高い亜鉛がブローホールのガス欠陥形成
の原因になる等の問題点がある。このように肉盛法にお
いては、製造される二重構造管に用いることができる材
料が制限されてしまう問題点がある。さらに、この肉盛
法によれば、生産性が低く、製造コスト高を招くという
問題点がある。

【０００８】次に、従来のろう付け方法においても、通
常用いられるろう材の固相線と液相線との温度差を小さ
くするような成分、組成を選び、かつ、適正な隙間を選
定してろう材の濡れ性、流れ性（拡張性）および接合強
度が得られるようにしているが、ろう付け温度で適正な
隙間（０．００〜０．２５ｍｍ）（「ろう付、はんだ付
入門」恩沢，田中，松共著、日本溶接協会監修、廣済堂
産報出版、Ｐ１１５，表５．１ろう付温度における推奨
隙間）になるように組立時の隙間を管理することは、組
み合わせる材料によって不可能になる場合が多いという
問題点がある。例えば、外周用金属円筒体に熱膨張係数
が１８×１０^−６の丹銅と内周用金属円筒体に熱膨張係
数が１２×１０^−６の炭素鋼を黄銅ろう材を用いて９５
０℃でろう付けする時、接合面径が１００ｍｍの場合に
径方向に０．５６ｍｍの隙間が熱膨張差で生じ、室温で
の組立時の填め合い０．１ｍｍを考慮して合せると径方
向に０．６６ｍｍの隙間となり、上記適正な隙間０．０
５〜０．１３（径方向に０．１〜０．２６ｍｍに相当す
る）に対して広くなりすぎて、ろう付けに特徴的なろう
材の表面張力に起因するろう材の均一な拡張性が得られ
ず、ろう付けでの上記の十分な品質が得られないという
問題点があり、接合面径で４０ｍｍ以上の大径二重構造
管への適用が難しい問題点がある。とりわけ、製造時に
おいて内，外周用金属円筒体の同軸度がずれた場合には
最大で０．６６ｍｍの隙間ができ、ろう材の漏れがひど
くなり、製品だけでなく周辺治具等との固着を引き起こ
すという問題点がある。

【０００９】さらに、Ｐ，Ｂ，Ｓｎ等を多量に添加し
て、ろう材を低融点化し、ろう付け温度を下げることに
よって上述の適正な隙間の確保を図る場合が多いが、冷
却後は極めて脆化し易い金属間化合物が多量に形成され
た脆弱な金属層になるため、前述のように硬質な二重構
造管を得るための熱処理や例えば後の塑性加工等によっ
て接合面が破損する危険が高いという問題点がある。こ
のため、ろう付け部が割れないろう付け方法の開発が望
まれている。さらに、ろう材を金属間化合物の発生しに
くい融点の高いものとすると、一般的には濡れ性が悪く
なることと合わせて、ろう付け温度が高くなり、亜鉛濃
度の高い丹銅をろう付けする場合には発生する液相中に
亜鉛が溶解して前述と同じ原因によるブローホール欠陥
を発生するという問題点がある。この問題点は、黄銅ろ
う材を用いる場合であっても発生する。

【００１０】また、燐銅ろう材や青銅材のように固相線
と液相線の温度差が極めて大きい第３の金属合金を使っ
て、かつ、冷却時に脆化する液相を少なくする目的で、
固相と液相とが共存する温度域で接合に使うことも考え
られるが、このときの液相は加圧力の無い状態では接合
面に隙間無く広がることができず、プレス加圧力を施す
場合には極めて高価な製造コストが必要となる問題点が
ある。

【００１１】従来の鋳包み法においても、前記肉盛法と
同様に、蒸気圧の高いＺｎを含有する丹銅材を用いる場
合にはブローホールによるガス欠陥や接合不良等を発生
させるという問題点がある。

【００１２】さらに、従来の熱間押し出し加工法は、液
相を出す必要のない接合方法であるため、前述の問題点
の多くが解消されるものの、設備コストが極めて高く、
小ロット生産や部分的に円筒状複合材料化させるなどの
ニーズに応えられない等の問題点がある。

【００１３】また、特公平６−７７８５５号公報に記載
の二重構造管の製造方法においても、前述と同様に、外
周用金属円筒体もしくは内周用金属円筒体のいずれか一
方に蒸気圧が高い亜鉛を高度に含有する材料を用いた場
合に、ブローホールによるガス欠陥や接合不良等を発生
させるという問題点がある。さらに、外周用金属円筒体
の熱膨張率が内周用金属円筒体の熱膨張率よりも大きい
場合には、液相拡散接合する際の接合面間の隙間が拡大
して、十分な接合品質の確保が難しいという問題点があ
る。

【００１４】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、内周用金属円筒体または円筒状以
外の形状の接合用金属体と外周用金属円筒体とが冶金学
的に強固に接合されて後処理により破損することがな
く、例えば内周用金属円筒体の一部に効率的に外周用金
属円筒体を接合することができる等の自由度が高く、安
価な設備で生産性良く製造することができる二重構造管
の製造方法およびその製造方法により得られる二重構造
管を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、第１発明（請求項１に係る
発明）による二重構造管の製造方法は、内周用金属円筒
体の外径寸法よりわずかに大きい内径を有する外周用金
属円筒体の内部に内周用金属円筒体を挿入し、この内周
用金属円筒体をその内部からの高周波誘導加熱によって
加熱膨張させることによって前記外周用金属円筒体の内
径部に内接させ、その内接面に加圧力を作用させるよう
にして、前記内周用金属円筒体と外周用金属円筒体とを
冶金学的に接合させることを特徴とするものである。

【００１６】第１発明においては、外周用金属円筒体の
内部に内周用金属円筒体が配置され、この内周用金属円
筒体の内径部が高周波誘導加熱によって加熱される。こ
の加熱によって前記内周用金属円筒体が膨張し、この内
周用金属円筒体の外径部が接合用の外周用金属円筒体の
内径部に内接する。前記外周用金属円筒体には、内周用
金属円筒体の内径部から外径部を経て熱が伝達される
が、その温度勾配により外周用金属円筒体に比べて内周
用金属円筒体の熱膨張が大きいため、前記内接面に内径
部から外径部方向に加圧力が作用する。こうして接合界
面における酸化物皮膜が確実に破壊され、強固な冶金的
接合が行われて二重構造管が製造される。

【００１７】第１発明によれば、内周用金属円筒体の内
部から高周波誘導加熱によって安価な設備で生産性を良
く製造することができるとともに、例えば内周用金属円
筒体の一部に外周用金属円筒体を接合させることがで
き、自由度が大きいという効果を奏する。また、接合時
に加圧力を付加するようにして製造されるため、従来の
ように高価なろう材を必要とせず安価なランニングコス
トを実現できるとともに、従来接合が困難とされていた
亜鉛を含有する材料をブローホイール欠陥，接合不良を
発生させることなく接合させることができ、接合可能な
材料が制限されないという効果を奏する。このように製
造された二重構造管は、内周用金属円筒体と外周用金属
円筒体とが冶金学的に強固に接合されており、後処理等
により接合面が破損する恐れがない。また、内周用金属
円筒体の膨張により全体に加圧力が作用するため、強度
のばらつきを抑制することができる。

【００１８】なお、第１発明において、内、外周用金属
円筒体の肉厚が薄いために、内径部からの高周波加熱に
よる温度勾配が十分大きくとれない場合には、内周用金
属円筒体の内径よりも僅かに小さい外径を持つ加熱用金
属円筒体を配置してその内径部から高周波加熱すること
によって、内周用金属円筒体を外周用金属円筒体に押付
ける加圧力を発生させることができる。

【００１９】また、第２発明（請求項２に係る発明）に
よる二重構造管の製造方法は、加熱用金属円筒体の外径
寸法より大きい内径を有する外周用金属円筒体の内部に
前記加熱用金属円筒体を挿入し、それら加熱用金属円筒
体と外周用金属円筒体との間に断面略Ｃ字状の筒状体ま
たは複数の板状片からなる接合用金属体を配置して、前
記加熱用金属円筒体をその内径部から高周波誘導加熱に
よって加熱膨張させることによって、前記接合用金属体
を外周用金属円筒体の内径面に内接させ、その内接面に
加圧力を作用させるようにして、前記接合用金属体と外
周用金属円筒体とを冶金学的に接合させることを特徴と
するものである。

【００２０】第２発明においては、前記第１発明の内周
用金属円筒体に代えて板状金属材料を円筒状に曲げた断
面略Ｃ字状の筒状体や細かく切断した複数枚の板状片か
らなる接合用金属体を加熱用金属円筒体と外周用金属円
筒体の間に配置させて、前記加熱用金属円筒体内径部か
ら高周波誘導加熱によって加熱膨張させる。こうして前
記接合用金属体を外周用金属円筒体の内径面に押し付け
ながら接合することにより、接合界面における酸化物皮
膜が確実に破壊され、強固な冶金学的接合が行われ、前
記第１発明と同様の効果が得られる。

【００２１】第１もしくは第２発明においては、前記外
周用金属円筒体の外径部に、この外周用金属円筒体の外
径寸法よりわずかに大きい内径を有する略円筒状のダイ
スを配置させ、前記内周用金属円筒体または接合用金属
体の加熱接合時に前記ダイスにより内周用金属円筒体ま
たは接合用金属体に対する外周用金属円筒体のかしめ作
用を付加させるようにするのが好ましい（請求項３に係
る発明）。前記内周用金属円筒体または加熱用金属円筒
体の内径部を高周波誘導加熱によって加熱することによ
り、この内周用金属円筒体の内径部から外径部を経てま
たは加熱用金属円筒体から接合用金属体を経て外周用金
属円筒体に熱が伝達され、この外周用金属円筒体から前
記ダイスに熱が伝達される。しかし、このダイスにまで
熱は伝わりにくいため、少なくとも加熱接合が行われる
時点では外周用金属円筒体の外径部が前記ダイスに接触
してその温度上昇が抑制されるため、内周用金属円筒体
または接合用金属体の内径部から外周用金属円筒体の外
径部への温度勾配が大きくなり、外周用金属円筒体の熱
膨張が抑制されるとともに、ダイスからの直接の抵抗力
が内周用金属円筒体または接合用金属体と外周用金属円
筒体の接合部での互いに押し付け合う力として作用す
る。このように接合加熱途中の外周用金属円筒体の加熱
膨張を抑制して、内径部からの膨張力に対抗する収縮力
（反力，抵抗力）を有効に作用させて、より強固な冶金
学的接合を得ることができるという効果を奏する。ま
た、この作用は外周用金属円筒体の熱膨張率が内周用金
属円筒体または接合用金属体の熱膨張率よりも大きい材
料の組み合わせにおいても、両円筒体間の距離（第３の
金属合金層の厚さ：通常のろう付け厚さ０．４ｍｍ以
下）を小さくしながら強く接合（剪断強度）することを
可能にする大きな効果を奏する。

【００２２】なお、前記ダイスとして、冷却モールドも
しくは熱膨張率の小さな材料や熱伝導性の小さな材料、
熱伝達性を小さくした構造のものなどを用いることによ
り、より大きいかしめ力を得ることができ、内周用金属
円筒体−外周用金属円筒体間接合部でより大きな押し付
け合う力を得てより強固な冶金学的接合を図ることがで
きる。特に、生産性を高めるためにはダイスへの熱の拡
散が大きくなると高周波加熱電力が大きくなることや接
合サイクルが長くなること、さらには連続生産するため
にはダイスを所定の温度に冷却させるための待ち時間が
必要なことが問題となるので、ダイス材料の熱伝導性や
ダイスへの熱伝達性を小さくすることが重要である。ダ
イス用の材料としてセラミック材を使うことや金属ダイ
スの内径面にセラミックス溶射やセラミックス粉末の離
形材を厚く塗布することが好ましい。さらに、熱伝達性
を抑制する観点からは、ダイス内径面が凹凸を持つよう
な構造やダイス内周面部に複数本の棒材を配置させて外
周用金属円筒体をかしめるようにするなどの外周面用金
属円筒体との接触面積を減ずる手段が有効である。棒状
材料としては鋼等の金属であっても断熱効果が大きい
が、熱伝達性の少ないＳｉＯ２等のセラミックス材料が
より好ましい。

【００２３】また、前述のように最外周に焼きばめ力を
付加するダイスを用いることにより、外周用金属円筒体
の代わりに、板状金属材料を円筒状に曲げた断面略Ｃ字
形状の筒状体や細かく切断した複数枚の板状片等の接合
用金属体を内周用金属円筒体とダイスの間に配置するこ
とによって内周用金属円筒体の外径部にその接合用金属
体を押し付けながら接合することができる。

【００２４】また、第１もしくは２発明においては、前
記外周用金属円筒体の内径部と前記内周用金属円筒体ま
たは接合用金属体の外径部との組立隙間に第３の金属合
金を挿入し、前記内周用金属円筒体または加熱用金属円
筒体の内径部からの加熱により前記外周用金属円筒体と
内周用金属円筒体または接合用金属体とを前記第３の金
属合金を介して接合させるのが好ましい（請求項４に係
る発明）。前述のように内周用金属円筒体または加熱用
円筒体の内径部からの高周波誘導加熱により、この内周
用金属円筒体の内径部から外径部を経てまたは加熱用金
属円筒体から接合用金属体を経て外周用金属円筒体に熱
が伝達され、この第３の金属合金が外周用金属円筒体内
径部側と内周用金属円筒体または接合用金属体外径部側
との表面に濡れやすい液相を発生させる。さらに、前記
内周用金属円筒体または加熱用円筒体の膨張力および外
周用金属円筒体の収縮力によって第３の金属合金の液相
を隅々まで拡張させるとともに、余分な液相を排出させ
るようにして内周用金属円筒体または接合用金属体と外
周用金属円筒体とを冶金学的に接合することができる。
このように余分な液相が排出されるため、接合後に外周
用金属円筒体と内周用金属円筒体または接合用金属体と
の隙間に形成される金属層の脆化を抑制することができ
るという効果を奏し、さらに後述する熱処理などの急冷
によって発生する接合部での割れを防止することができ
る。また、前記外周用金属円筒体と内周用金属円筒体と
を組立てる際においても、それらの組立隙間に第３の金
属合金を介挿するため、これら外周用金属円筒体と内周
用金属円筒体との位置関係を正確に配置させることがで
きる。

【００２５】前記第３の金属合金は、前記内周用金属円
筒体または加熱用金属円筒体の内径部からの高周波誘導
加熱によって外周用金属円筒体と、内周用金属円筒体ま
たは接合用金属体とに液相を発生させない低温度域で、
接合性を高める液相を発生する合金成分を有するもので
あるのが好ましい（請求項５に係る発明）。また、前記
第３の金属合金は、前記高周波誘導加熱による接合時の
温度においてその全量が液相にならないようにすること
も好ましく、さらに接合後に内周用金属円筒体または接
合用金属体と外周用金属円筒体との間の領域に対して燐
化合物，硼化物，金属間化合物を含む共晶組織領域が５
体積％以下になるようにされるのが好ましい（請求項６
に係る発明）。

【００２６】この第３の金属合金は、少なくとも接合温
度において全量液相化した場合に液相が前述の膨張力や
ダイスによる収縮量によって外周用金属円筒体と内周用
金属円筒体との隙間を埋めて、余分な量が排出されるこ
とによる第３の金属合金部での応力集中の低減と接合強
度の向上および接合後の冷却過程で発生する熱応力や残
留応力などによる耐剥離性の改善が配慮されている。さ
らに、前述のようにＰ，Ｂ，Ｓｎを多量に含有するろう
材のように脆弱な金属間化合物との共晶組織からなる第
３の金属合金を使う場合においても、接合の際の膨張や
かしめ作用によって、接合後の外周用金属円筒体と内周
用金属円筒体との隙間の第３の金属合金組織において共
晶組織が所定量（好ましくは５体積％）以上残留しない
ように余分な液相を排出させ、かつ、より靭性に富んだ
固相を多く残留させる。また、接合後の熱処理時の急冷
による剥離を防止する。このことは、例えば高濃度に亜
鉛を含有した銅−亜鉛合金円筒体を内周用金属円筒体も
しくは外周用金属円筒体に第３の金属合金を介して接合
させる際や、第３の金属合金に黄銅ろう材（Ｃｕ−６０
重量％Ｚｎ）を使用する際に、接合に必要以上の蒸発し
やすい亜鉛を多く含む液相を排出することによってブロ
ーホール欠陥を防止するとともに、亜鉛酸化皮膜の破壊
排出を効率的にできてより強固な接合性が得られる効果
がある。なお、この時、銅−亜鉛合金円筒体の表面層を
脱亜鉛して前記接合方法を採ることによってより確実に
ろう付けできるようになることは明らかである。

【００２７】なお、前記かしめ用のダイスや加熱用金属
円筒体を使っての接合において、とりわけ外周用金属円
筒体の熱膨張率が内周用金属円筒体の熱膨張率よりも大
きい材料系を組み合わせた二重構造管の製造を可能にす
ることは材料系の自由度を高める効果がある。

【００２８】第１発明においては、前記内周用金属円筒
体もしくは外周用金属円筒体のいずれか一方を鋼管と
し、これら内周用金属円筒体と外周用金属円筒体との接
合完了後に続いてもしくは別工程において、その鋼管に
熱処理が施されるのが好ましい（請求項７に係る発
明）。

【００２９】また、第１および第２発明においては、前
記高周波誘導加熱時に、被加熱物全体を回転させるのが
好ましい（請求項８に係る発明）。このように少なくと
も外周用金属円筒体と内周用金属円筒体または接合用金
属体および加熱用金属円筒体とからなる被加熱物を高周
波誘導加熱時に回転させることにより、加熱の均一化を
図ることができる。

【００３０】第１発明においては、前記内周用金属円筒
体または接合用金属体と外周用金属円筒体との接合反応
が不活性ガス，還元ガスもしくは真空雰囲気下で行われ
るのが好ましい（請求項９に係る発明）。前述のように
内周用金属円筒体の内径部から高周波誘導加熱を用いる
ことによって、内周用金属円筒体が内周用金属円筒体外
径部での接合反応への空気接触遮断のための容器として
利用され、かつ外周用金属円筒体外径部に接触させるダ
イスにより接合時の雰囲気制御空間を極めて少なくでき
るため、生産設備の簡素化，生産性の向上，ランニング
コストの低減等の点で極めて有効であるという効果を奏
する。また、黒鉛等のような還元剤となる材料を前記ダ
イスとして用いることや、わずかなフラックス剤を外周
用金属円筒体の内径面，内周用金属円筒体または接合用
金属体の外径面，第３の金属合金の１つ以上に塗布する
ことで、特別な雰囲気制御をしないでも空気による酸化
反応を防止することができ、さらなる生産性の向上，ラ
ンニングコストの低減に有効であるという効果を奏す
る。

【００３１】次に、第３発明（請求項１０に係る発明）
による二重構造管は、内周用金属円筒体の外径部とその
内周用金属円筒体の外径寸法よりわずかに大きい内径を
有する外周用金属円筒体の内径部とが第３の金属合金を
介して接合される二重構造管において、前記第３の金属
合金中の共晶組織領域が、内周用金属円筒体と外周用金
属円筒体との間の領域に対して５体積％以下であること
を特徴とするものである。

【００３２】第３発明においては、内周用金属円筒体と
外周用金属円筒体との組立隙間に第３の金属合金が配置
された状態で、前記内周用金属円筒体や加熱用金属円筒
体の内径部から高周波加熱されて第３の金属合金に液相
が発生するとともに、内周用金属円筒体の膨張および／
または前記ダイスによるかしめ力によって前記液相を接
合面の隅々にまで拡張されるとともに、その膨張力およ
び／またはかしめ力によって余分な液相が前記内周用金
属円筒体と外周用金属円筒体との隙間から排出され、接
合後の内周用金属円筒体と外周用金属円筒体との隙間の
組織において共晶組織が５体積％以上残留しないように
され、靭性に富んだ固相を多く残留させるように構成さ
れている。

【００３３】第３発明によれば、前記膨張力および／ま
たはかしめ力によって前記内周用金属円筒体と外周用金
属円筒体との隙間を、前記ろう付けにおける適正な隙間
である０．３ｍｍ以下にせばめる効果があり、第３の金
属合金部での応力集中の低減と接合強度の向上および接
合後の冷却過程で発生する熱応力や残留応力によって耐
剥離性の改善を図ることができるという効果を奏する。

【００３４】第３発明において、前記内周用金属円筒体
は、その熱膨張率が外周用金属円筒体の熱膨張率よりも
大きいものでもよく（請求項１１に係る発明）、前記外
周用金属円筒体は、その熱膨張率が内周用金属円筒体の
熱膨張率よりも大きいものでもよい（請求項１２に係る
発明）。前記内周用金属円筒体と外周用金属円筒体との
接合部にかしめ力を発生させるために、外周用金属円筒
体の外周側に配置させるダイスや内周用金属円筒体の内
周側に配置させる加熱用金属円筒体を用い、かつ、それ
ら内周用金属円筒体と外周用金属円筒体との間に第３の
金属合金を介しての接合において、外周用金属円筒体の
熱膨張率が内周用金属円筒体の熱膨張率よりも大きい材
料系を組み合わせた二重構造管の製造を可能にすること
は材料系の自由度を高める効果を奏する。

【００３５】第３発明においては、前記内周用金属円筒
体もしくは外周用金属円筒体のいずれか一方を鋼管と
し、これら内周用金属円筒体と外周用金属円筒体との接
合完了後に続いてもしくは別工程において、その鋼管に
熱処理が施されたものであるのが好ましい（請求項１３
に係る発明）。こうすることにより強度や硬さを高める
ことができる。

【００３６】次に、第４発明（請求項１４に係る発明）
による二重構造管においては、外周用金属円筒体の内径
部に、第３の金属合金を介して断面略Ｃ字状の筒状体ま
たは複数の板状片からなる接合用金属体が接合されてな
る二重構造管において、前記第３の金属合金中の共晶組
織領域が、接合用金属体と外周用金属円筒体との間の領
域に対して５体積％以下であることを特徴とするもので
ある。

【００３７】第４発明においては、内周側に加熱用金属
円筒体を用いてその内径部から加熱による膨張力をその
加熱用金属円筒体の外周側に配される金属体に伝える場
合には、内径用金属体は円筒形状であることに限らず、
例えば、高価な黄銅系薄肉金属円筒体の代わりに、安価
な黄銅系板状金属材料を円筒状に曲げた断面略Ｃ字状の
円筒体や細かく切断した複数枚の板状片からなる接合用
金属体を前記加熱用金属円筒体と外周用金属円筒体の間
に配置することによって、外周用金属円筒体の内径部に
その接合用金属体を押し付けながら第３の金属合金を介
して接合した二重構造管を製造することができ、安価で
高機能な軸受け部材などを製造できるなどの効果を奏す
る。また、このことは外周用金属円筒体外周側に配さ
れ、かしめ力を与えるダイスを利用することによって、
外周用金属円筒体に対しても上述の内周用金属円筒体と
同様に接合用金属体を第３の金属合金を介して接合でき
ることは明らかである。

【００３８】第３および第４発明においては、前記第３
の金属合金層の厚さを０．３ｍｍ以下とするのが好まし
い（請求項１５に係る発明）。前述のように内周用金属
円筒体と外周用金属円筒体との接合部にかしめ力を発生
させるために、従来組み合わせる材料によって不可能に
なる場合が多い組立時の隙間を適正に管理することがで
き、第３の金属合金の表面張力に起因する均一な拡張性
が得られて、十分な品質を得ることができるという効果
を奏する。

【００３９】また、第３および第４発明においては、前
記内周用金属円筒体または接合用金属体と外周用金属円
筒体とのいずれか一方が銅系合金材料であるのが好まし
い（請求項１６に係る発明）。また、その前記銅系合金
材料が蒸気圧の高い亜鉛を含有する銅系合金材料である
のが好ましい（請求項１７に係る発明）。このように従
来接合が困難とされていた蒸気圧の高い亜鉛を含有する
銅系合金材料（丹銅材）をブローホール欠陥や接合不良
を抑制しつつ接合することができるという効果を奏す
る。なお、本発明は、内周用金属円筒体もしくは外周用
金属円筒体のいずれか一方が丹銅材である場合に極めて
有効であるが、亜鉛と同様に酸化物形成傾向の強い元素
であるアルミニウム，シリコン，クロム，ベリリウム，
チタン，マンガン，マグネシウム等を含有するものや、
亜鉛等と同様に蒸気圧の高い鉛，砒素，マグネシウム，
カドミウム等を含有する銅系材料に対しても極めて効果
的であることは明らかである。

【００４０】また、前記内周用金属円筒体および外周用
金属円筒体は、第３の金属合金よりも高融点を持つアル
ミニウム系材料，銅系材料，鉄系材料，ニッケル系材
料，チタン系材料，黒鉛，タングステンおよび超硬等の
組み合わせに広く適用することができることが明らかで
あるとともに、溶製材料であったり、焼結材料であって
も適用できることは明らかである。

【００４１】前記第３の金属合金として、内，外周用金
属円筒体材料に応じた市販の各種ろう材、例えば黄銅ろ
う材（ＢＣｕＺｎ：４０〜６０ｗｔ％Ｚｎに０．５〜
４．５ｗｔ％Ｓｎ，０〜１．２５ｗｔ％Ｆｅ，〜１ｗｔ
％Ａｇ，〜１ｗｔ％Ｍｎ，９〜１１ｗｔ％Ｎｉの元素が
適時添加された材料），硬質銀ろう（ＢＡｇ１〜８：Ａ
ｇ−１４〜３１ｗｔ％Ｃｕ−１４〜３０ｗｔ％Ｚｎ−１
５〜２５ｗｔ％Ｃｄ−０〜３．５ｗｔ％Ｎｉ−０〜５．
５ｗｔ％Ｓｎ）および燐銅ろう（ＢＣｕＰ１〜５：Ｃｕ
−４．８〜７．７ｗｔ％Ｐ−０〜１５．５ｗｔ％Ａｇ）
等は鋼管とのろう付けでは略全てが液相化して、前述の
ように適正の隙間を越えて接合する場合には、前述のよ
うな欠陥を含む不均一な接合が得られるだけであるが、
前述のような膨張力やかしめ力を発生させる加熱用金属
円筒体や焼きばめ用のダイスを適時配置させて接合する
本発明では、内，外周用金属円筒体の隙間を０．３ｍｍ
以下の適正な隙間にして、欠陥の少ない均一な接合が得
られる。また、内，外周用金属円筒体の同軸性が大きく
ずれ易い場合には、前述のように第３の金属合金を両円
筒体の隙間に挿入して、かつ、第３の金属合金が全量液
化しないことが好ましく、接合時の濡れ性とかしめ力や
熱膨張力による隙間への充填性を勘案した場合には５０
体積％液相以下が好ましいと考えられる。なお、５０体
積％液相と固相の温度と組成の関係は状態図の固相線と
液相線の中間線（Ｔｏ線）として求めることができるの
で、例えば銅系ろう材を用いて接合した二重構造鋼管の
鋼管部を熱処理で強化する場合には、少なくとも銅系ろ
う材の固相線が焼入れ温度の８００℃以上になる組成
（状態図の固相線上の組成）であって、接合時の温度で
は液相量が５０体積％になる組成の銅系ろう材を選定す
ることが必要である。

【００４２】第３の金属合金として、銅系を使う場合に
は銅の融点１０８３℃、合金元素量（Ｃｉ：ｗｔ％），
Ｔｏ線に対する合金元素の影響（ｄＴｏ／ｄＣｉ：℃／
ｗｔ％）、接合温度を８５０℃とすると、 １０８３−８００＝Σ（ｄＴｏ／ｄＣｉ）・Ｃｉ の関係から適正な第３の銅系合金組成をほぼ求めること
ができる。より具体的には下記のようになる。 ２３３＝７．６ＣＡｇ＋５．２ＣＺｎ＋１５．２ＣＳｎ
＋１２．３ＣＴｉ＋７３ＣＰ＋３８．５ＣＳｉ＋５８Ｃ
Ｍｇ＋３．３ＣＡｌ＋１０ＣＭｎ＋２１ＣＳｂ＋１６．
８ＣＣｄ−３．７ＣＮｉ−２．７５ＣＦｅ−５．４ＣＣ
ｏ なお、少なくとも１種以上の合金元素の添加によって２
３３以下となるように合金元素量が調整されることが望
ましい。また銅に固溶せず、化合物を形成しないＰｂは
前述のように接合時の加圧力によって排出されるので、
約７５ｗｔ％Ｐｂまで最大添加（Ｃｕ−Ｐｂ二元系）す
ることができるが、多量の添加は強度劣化に繋がり、か
つ環境上からは１０ｗｔ％Ｐｂ以下が好ましい。Ｃｄ，
Ｓｂに付いても環境上添加しないことが好ましく、Ａｇ
に付いてはコスト的な観点から５ｗｔ％以下、Ｚｎは蒸
気圧の観点から２０ｗｔ％以下、さらに鋼との化合物を
形成しやすいＰは１ｗｔ％以下、酸化物傾向の強いＡ
ｌ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｔｉは５ｗｔ％以下に抑えることが通
常好ましい。上述のことはＡｌ，Ｎｉ系などの各種の第
３の金属合金についても同様に適用できることは明らか
である。

【００４３】

【実施例】次に、本発明による二重構造管およびその製
造方法の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説
明する。

【００４４】本実施例においては、内周用金属円筒体と
して鋼管（ＳＣＭ４２０，熱膨張係数：１１．９×１０
^−６）１が用いられ、外周用金属円筒体（以下、金属円
筒体という。）２として純銅（熱膨張係数：１７．６×
１０^−６），Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｚｎ（熱膨張係数：１
８．４×１０^−６），Ｃｕ−８ｗｔ％Ｚｎ−５ｗｔ％Ｓ
ｎ（熱膨張係数：１８．７×１０^−６）の銅合金の溶製
材料と純鉄（１１．７×１０^−６）とが用いられてい
る。図１には、前記鋼管１，金属円筒体２，円筒状のダ
イス（以下、円筒ダイスという）３および高周波誘導コ
イル４の組立て断面図が示されている。なお、本実施例
においては、純鉄の金属円筒体２を除いて、金属円筒体
２の熱膨張係数が鋼管１の熱膨張係数がより大きくされ
ている。

【００４５】本実施例の第３の金属合金としては、Ｃｕ
−８ｗｔ％Ｓｎと、Ｃｕ−１２．８ｗｔ％Ｓｎ−０．３
６ｗｔ％Ｐ合金（燐青銅）の０．２ｍｍ板の他に、＃３
５０メッシュアンダーのアトマイズＣｕ−２０ｗｔ％Ｓ
ｎ，アトマイズＣｕ−５．１ｗｔ％Ｐ，アトマイズＣｕ
を用いて混合し、組成調整した混合粉末１〜４が用いら
れる。表１には、前記混合粉末１〜４の合金組成が示さ
れている。

【表１】

【００４６】（第１実施例）第１実施例においては、純
銅，Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｚｎ，Ｃｕ−８ｗｔ％Ｚｎ−５ｗ
ｔ％Ｓｎの銅合金を用いた内径φ１４４ｍｍ×長さ３５
ｍｍ×外径φ１６４ｍｍの金属円筒体２をそれぞれ鋼管
（内径φ１２４ｍｍ×長さ７０ｍｍ×外径φ１４３．８
ｍｍ）１の外径側を覆うように配置させ、前記鋼管１内
径部から高周波誘導コイル４により高周波誘導加熱させ
て前記金属円筒体２と鋼管１とを接合させる。前記高周
波誘導加熱は、３ｋＨｚ，５０ｋＷの電極を用いて、図
１に示されるようにＡｒガスをわずかに流入させなが
ら、鋼管１内径温度が１０４０℃以上にならないように
電力を自動投入させながら加熱して、金属円筒体の外径
表面温度がそれぞれ１０００℃，９００℃，９００℃に
なった時点で加熱を中断して、Ａｒガスを吹付けてガス
冷却する。なお、図１中の円筒ダイス３は、第１実施例
では用いられていない。

【００４７】こうして得られた二重構造管は、Ｎ_２ガス
雰囲気中で８５０℃×３０分加熱した後に８０℃の焼入
れ油中に焼入れ、続けて４００℃で１時間焼戻しが行わ
れた。これら二重構造管の接合品質について、接合性の
観察および剪断強度の測定を行い、それら結果が表２に
示されている。なお、剪断強度の測定は、接合性が認め
られたものについてのみ行われている。

【表２】

【００４８】この表２から明らかに、純銅の円筒体２お
よびＣｕ−１０ｗｔ％Ｚｎの円筒体２ではほとんどの接
合性が認められなかったが，Ｓｎを含有するＣｕ−８ｗ
ｔ％Ｚｎ−５ｗｔ％Ｓｎの円筒体２では鋼管１との接合
面での剪断強度が７〜１０ｋｇ／ｍｍ^２と良好な結果が
得られ、Ｃｕ−８ｗｔ％Ｚｎ−５ｗｔ％Ｓｎの円筒体２
がわずかではあるが接合時に界面近傍で液相が発生した
ことによることが分かった。また、超音波検査の結果、
熱処理による接合界面の割れ発生は認められなかった。

【００４９】（第２実施例）第２実施例においては、純
銅，Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｚｎ，Ｃｕ−８ｗｔ％Ｚｎ−５ｗ
ｔ％Ｓｎの銅合金を用いた内径φ１４４ｍｍ×長さ３５
ｍｍ×外径φ１６４ｍｍの金属円筒体２をそれぞれ鋼管
１の外径側を覆うように配置させ、それら金属円筒体２
の外径を覆うように内径φ１６４ｍｍ×外径２０４ｍｍ
×長さ５０ｍｍの冷しがね用のＳＵＳ３０４製円筒ダイ
ス３をそれぞれ配置させて、Ａｒガス流入下で前記実施
例１と同じ形状の鋼管１内径部からの高周波誘導加熱に
よって前記金属円筒体２と鋼管１とをそれぞれ接合させ
る。また、前記円筒ダイス３の内径面には、アルミナ粉
末を水−１ｗｔ％ＰＶＡ溶液でスラリー化させたものを
厚く塗布して離形剤と断熱材の役割にした。なお、金属
円筒体２と円筒ダイス３との隙間に流し込んで、前記ア
ルミナを充填する方法であっても同じ効果が得られた。

【００５０】この場合の加熱条件は、内径表面温度が１
０４０℃になるようにして、円筒ダイス３の外径部から
挿入した熱電対で金属円筒体２の外径温度が第１実施例
と同様に１０００℃，９００℃，９００℃になる時点で
加熱を中断し、接合後第１実施例と同様の熱処理を行っ
た。これら二重構造管の接合品質について、接合性の観
察および剪断強度の測定を行い、それら結果が表３に示
されている。なお、剪断強度の測定は、接合性が認めら
れたものについてのみ行われている。

【表３】

【００５１】この表３から明らかに、純銅の金属円筒体
２およびＣｕ−１０ｗｔ％Ｚｎの円筒体２では十分では
ないが接合性が認められ、Ｃｕ−８ｗｔ％Ｚｎ−５ｗｔ
％Ｓｎの金属円筒体２では鋼管１との接合面での剪断強
度が１５〜１７ｋｇ／ｍｍ^２と極めて良好な結果が得ら
れ、先と同様に熱処理による割れは認められなかった。

【００５２】（第３実施例）第３実施例においては、純
銅，Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｚｎ，Ｃｕ−８ｗｔ％Ｚｎ−５ｗ
ｔ％Ｓｎの銅合金を用いた内径φ１４４．６ｍｍ×外径
φ１６４ｍｍ×長さ３５ｍｍの金属円筒体２がそれぞれ
鋼管（内径φ１２４ｍｍ×外径φ１４３．８ｍｍ×長さ
７０ｍｍ）１の外径側を覆うように配置され、それら金
属円筒体２の外径側を覆うように前記第２実施例と同様
の離形剤、断熱材としてのアルミナ処理を施したＳＵＳ
３０４製の円筒ダイス３が配置される。また、前記各金
属円筒体２と鋼管１との組立隙間には、前述の第３の金
属合金がそれぞれ挿入されており、第２実施例と同じ条
件でＡｒガスを流入しつつ鋼管１内径部から高周波誘導
加熱接合と、その後の熱処理を実施した。これら二重構
造管の接合品質について、接合性の観察および剪断強度
の測定を行い、それら結果が表４に示されている。な
お、剪断強度の測定は、接合性が認められたものについ
てのみ行われている。

【表４】

【００５３】この表４から明らかに、純銅およびＣｕ−
１０ｗｔ％Ｚｎの金属円筒体２が鋼管１に極めて強固に
接合されていることが分かる。但し、従来の燐銅ろう材
（粉末）を挿入したものだけは、ろう材の略全量が接合
界面から排出されておりＦｅ _２Ｐの金属間化合物が接合
界面に析出したために、熱処理後に割れたことが明確に
認められた。また、Ｃｕ粉末と混合してＰ添加量を１ｗ
ｔ％にした場合には熱処理後の割れが防止できることが
分かったが、接合したろう材部分の組織は液相量が５体
積％以下と極めて少なくなっており、液相が前述の鋼管
１の膨張，ダイス３からの反力によるろう材への加圧力
の発生によるものであることが確認された。

【００５４】図２に、円筒体３ａの上端面に内径側に向
けて鍔３ｂが突設されてなるダイス３’が示されてい
る。前述のように鋼管１の外径部側にＣｕ−１０ｗｔ％
Ｚｎ円筒体２を配置させ、このＣｕ−１０ｗｔ％Ｚｎ円
筒体２の外径側に前記ダイス３’を鍔３ｂの先端部が前
記鋼管１の外径部に略接触するように配置させ、前記鋼
管１とＣｕ−１０ｗｔ％Ｚｎ円筒体２との接合面にＡｒ
ガスを流入しないで加熱接合を行った。この結果、接合
部両端面部についても極めて良好な接合状態が得られ，
鋼管１との接合界面での剪断強度も１５〜１７ｋｇ／ｍ
ｍ^２と極めて良好な結果が得られた。

【００５５】（第４実施例）第４実施例においては、内
周用金属円筒体としてＣｕ−２７．５ｗｔ％Ｚｎ−３．
７ｗｔ％Ａｌ−３．１ｗｔ％Ｎｉ−０．７５ｗｔ％Ｓｉ
−０．６８ｗｔ％Ｆｅ（特殊高力黄銅）の溶製材料を用
い、外周用金属円筒体として鋼管を用いて、第３実施例
と同様に、内周用金属円筒体と外周用金属円筒体との隙
間にＣｕ−１２ｗｔ％Ｓｎ合金ろう材を挿入してＡｒガ
ス気流中で内周用金属円筒体内径部からその内径表面温
度が８８０℃を越えないように高周波誘導加熱して、外
周用金属円筒体外径部表面温度が７５０℃になった時点
で加熱を中断して冷却し、接合品質を調査した結果、接
合面での剪断強度が１５〜２０ｋｇ／ｍｍ^２の優れた接
合性が確認された。

【００５６】（第５実施例）第５実施例においては、Ｃ
ｕ−２３ｗｔ％Ｚｎ−３．２ｗｔ％Ａｌ−３．０ｗｔ％
Ｎｉ−０．７５ｗｔ％Ｓｉ−０．５１ｗｔ％Ｆｅ特殊高
力黄銅の厚さ１ｍｍの溶製板材を外径１４３．８ｍｍに
なるように曲げ加工した断面略Ｃ字状の筒状体１’（本
発明における接合用金属体に相当する。）が前記内周用
金属円筒体に代えて用いられている。図３に本実施例の
組立断面図（ａ）および筒状体１’の斜視図（ｂ）が示
されるように、この筒状体１’を外径φ１６４ｍｍ，内
径φ１４４．４ｍｍ，長さ５０ｍｍのＳＵＳ３０４製外
周用金属円筒体２の内部に配置し、これら筒状体１’と
外周用金属円筒体２との間に０．２ｍｍ厚さのＣｕ−１
２ｗｔ％Ｓｎを第３の金属合金５として挿入して、さら
に前記アルミナ処理したＳＵＳ３０４製の円筒ダイス３
を外周用金属円筒体２の外径部に配置するとともに、前
記筒状体１’の内径部に外径１４１．５ｍｍ，内径１２
０ｍｍ，長さ５０ｍｍのＳＵＳ３０４製の加熱用金属円
筒体６を配置して、その加熱用金属円筒体６の内径部か
ら前記実施例４とほぼ同じ条件で高周波誘導コイル４を
用いて加熱を行ない、筒状体１’と外周用金属円筒体２
との接合を行なった。この接合品質を調査した結果、前
記筒状体１’は前記加熱用金属円筒体６とかしめ力を発
生させる冷しがね用の円筒ダイス３に挟まれ、精度良く
円筒状に接合され、接合面での剪断強度が１４〜２２ｋ
ｇ／ｍｍ^２の優れた接合性が確認された。なお、本実施
例においては、図３（ｂ）に示されるように断面略Ｃ字
形状の筒状体１’が用いられているが、これに限らず、
例えば図４（ａ）（ｂ）に示されるように両端部が接触
するように曲げ加工された筒状体１ａ’または両端部が
重なり合うように曲げ加工された筒状体１ｂ’を用いて
もよく、前述と同等の効果が得られる。

【００５７】前記第２〜第５実施例において、外周用金
属円筒体２の外径部にかしめ力を作用させるＳＵＳ３０
４製の円筒状のダイス３が配されているが、材質および
形状はこれに限るものではなく、かしめ力をより大きく
作用させるダイスとしては冷却モールドもしくは熱膨張
率の小さな材料や熱伝導性の小さな材料、熱伝達性を小
さくした構造のもの等を用いるのが好ましい。すなわ
ち、ダイスの材料としては、セラミック材を使うことや
内径面にセラミックス溶射やセラミックス粉末の離形材
を厚く塗布することが望ましい。さらに、図５に示され
る構造のダイスを用いて、外周用金属円筒体２からの熱
伝達性を抑制するのが望ましい。なお、図５（ａ）〜
（ｃ）には各種ダイスの１／４の断面図が、図５
（ａ’）〜（ｃ’）には図５（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ
対応する縦断面図がそれぞれ示されている。図５（ａ）
のダイス３Ａは、その内周面が断熱コーティング皮膜３
ａで覆われた円筒状であり、外周用金属円筒体２の熱が
その断熱コーティング皮膜３ａにより遮断されて伝達さ
れない構造である。図５（ｂ）のダイス３Ｂは、その内
周面が凹凸形状にされた略円筒状であり、外周用金属円
筒体２外径面との接触面積を少なくして外周用金属円筒
体２からの熱の伝達が抑制される構造である。図５
（ｃ）のダイス３Ｃは円筒状であり、その内周面部に複
数本の棒材３ｃが配置され、前記外周用金属円筒体２の
外径面にそれら棒材３ｃが接触する構造とされており、
外周用金属円筒体２の外径面と棒材３ｃとの接触面積お
よびダイス３Ｃと棒材３ｃとの接触面積が極めて小さく
されて、ダイス３Ｃへの熱の伝達を極めて抑制できる。
なお、前記棒材３の材料としては、鋼等の金属であって
も断熱効果が大きいが、熱伝導性の少ないＳｉＯ_２等の
セラミックス材料がより好ましい。このようなダイス３
Ａ〜３Ｃを用いれば、生産性を高めることができ、連続
生産が可能となる。

【００５８】前記各実施例は、内周用金属円筒体（鋼管
１）１”または加熱用金属円筒体６の内径部から高周波
加熱によって二重構造管を製造するものであるが、さら
に本発明の原理を適用して、図６に示されるような外周
用金属円筒体２と内周用金属円筒体１”との間に中空部
分を形成させた二重構造管も容易に製造できることが明
らかである。図６（ａ）の二重構造管は、外周用金属円
筒体２の内周面に複数の突出部２ａを一体に備え、その
突出部２ａの内周面と内周用金属円筒体１”の外周面と
を前述のように接合して、前記突出部２ａの間の外周用
金属円筒体２と内周用金属円筒体１”との間に中空部７
を形成させたものである。図６（ｂ）の二重構造管は、
外周用金属円筒体２の内周面と内周用金属円筒体１”の
外周面との間に略四角柱状の支柱金属体８を適宜間隔で
配置して、その支柱金属体８の外径面および内径面をそ
れぞれ外周用金属円筒体２内径面および内周用金属円筒
体１”外径面に接合して、それら外周用金属円筒体２と
内周用金属円筒体１”との間に中空部７を形成させたも
のである。図６（ｃ）の二重構造管は、外周用金属円筒
体２の内周面と内周用金属円筒体１”の外周面との間に
円柱状の支柱金属体８’を適宜間隔で配置して、それら
外周用金属円筒体２と内周用金属円筒体１”とを前記支
柱金属体８’を介して前述のように接合して中空部７を
形成させたものである。このような種々の変形、変更
は、本発明の精神及ぶ範囲に反することなく、また当業
者にとって明瞭な全てのこのような変形、変更は請求の
範囲に含められるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、鋼管，金属円筒体，円筒ダイスおよび
高周波誘導コイルを組立て断面図である。

【図２】図２は、本実施例の別形状のダイスの断面図で
ある。

【図３】図３は、第５実施例の組立断面図（ａ）および
筒状体の斜視図（ｂ）である。

【図４】図４は、第５実施例の筒状体の変形例を説明す
る説明図である。

【図５】図５は、ダイスの変形例を説明する断面図
（ａ）〜（ｃ）および縦断面図（ａ’）〜（ｃ’）であ
る。

【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、二重構造管の変形例を
説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 鋼管（内周用金属円筒体） ２ 金属円筒体（外周用金属円筒体） ３ 円筒ダイス ４ 高周波誘導コイル ５ 第３の金属合金 ６ 加熱用金属円筒体 ７ 中空部 ８ 支柱金属体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 義清 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所生産技術開発センタ内 Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA01 BA02 BA05 BA34 CA14 DA08 DA10 DB19 EA12 EA13 EA14 EA18

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周用金属円筒体の外径寸法よりわずか
   に大きい内径を有する外周用金属円筒体の内部に内周用
   金属円筒体を挿入し、この内周用金属円筒体をその内径
   部からの高周波誘導加熱によって加熱膨張させることに
   よって前記外周用金属円筒体の内径面に内接させ、その
   内接面に加圧力を作用させるようにして、前記内周用金
   属円筒体と外周用金属円筒体とを冶金学的に接合させる
   ことを特徴とする二重構造管の製造方法。
2. 【請求項２】 加熱用金属円筒体の外径寸法より大きい
   内径を有する外周用金属円筒体の内部に前記加熱用金属
   円筒体を挿入し、それら加熱用金属円筒体と外周用金属
   円筒体との間に断面略Ｃ字状の筒状体または複数の板状
   片からなる接合用金属体を配置して、前記加熱用金属円
   筒体をその内径部から高周波誘導加熱によって加熱膨張
   させることによって、前記接合用金属体を外周用金属円
   筒体の内径面に内接させ、その内接面に加圧力を作用さ
   せるようにして、前記接合用金属体と外周用金属円筒体
   とを冶金学的に接合させることを特徴とする二重構造管
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記外周用金属円筒体の外径部に、この
   外周用金属円筒体の外径寸法よりわずかに大きい内径を
   有する略円筒状のダイスを配置させ、前記内周用金属円
   筒体または接合用金属体の加熱接合時に前記ダイスによ
   り内周用金属円筒体または接合用金属体に対する外周用
   金属円筒体のかしめ作用を付加させるようにする請求項
   １または２に記載の二重構造管の製造方法。
4. 【請求項４】 前記外周用金属円筒体の内径部と前記内
   周用金属円筒体または接合用金属体の外径部との組立隙
   間に第３の金属合金を挿入し、前記内周用金属円筒体ま
   たは加熱用金属円筒体の内径部からの加熱により前記外
   周用金属円筒体と内周用金属円筒体または接合用金属体
   とを前記第３の金属合金を介して接合させる請求項１〜
   ３のうちのいずれかに記載の二重構造管の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第３の金属合金は、前記内周用金属
   円筒体または加熱用金属円筒体の内径部からの高周波誘
   導加熱によって外周用金属円筒体と、内周用金属円筒体
   または接合用金属体とに液相を発生させない低温度域
   で、接合性を高める液相を発生する合金成分を有するも
   のである請求項４に記載の二重構造管の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第３の金属合金は、前記高周波誘導
   加熱による接合時の温度においてその全量が液相になら
   ないようにされ、接合後に内周用金属円筒体または接合
   用金属体と外周用金属円筒体との間の領域に対して共晶
   組織領域が５体積％以下になるようにされる請求項５に
   記載の二重構造管の製造方法。
7. 【請求項７】 前記内周用金属円筒体もしくは外周用金
   属円筒体のいずれか一方を鋼管とし、これら内周用金属
   円筒体と外周用金属円筒体との接合完了後に続いてもし
   くは別工程において、その鋼管に熱処理が施される請求
   項１，３〜６のうちのいずれかに記載の二重構造管の製
   造方法。
8. 【請求項８】 前記高周波誘導加熱時に、被加熱物全体
   を回転させる請求項１〜７のうちのいずれかに記載の二
   重構造管の製造方法。
9. 【請求項９】 前記内周用金属円筒体または接合用金属
   体と外周用金属円筒体との接合反応が不活性ガス，還元
   ガスもしくは真空雰囲気下で行われる請求項１〜８のう
   ちのいずれかに記載の二重構造管の製造方法。
10. 【請求項１０】 内周用金属円筒体の外径部とその内周
    用金属円筒体の外径寸法よりわずかに大きい内径を有す
    る外周用金属円筒体の内径部とが第３の金属合金を介し
    て接合される二重構造管において、前記第３の金属合金
    中の共晶組織領域が、内周用金属円筒体と外周用金属円
    筒体との間の領域に対して５体積％以下であることを特
    徴とする二重構造管。
11. 【請求項１１】 前記内周用金属円筒体は、その熱膨張
    率が外周用金属円筒体の熱膨張率よりも大きいものであ
    る請求項１０に記載の二重構造管。
12. 【請求項１２】 前記外周用金属円筒体は、その熱膨張
    率が内周用金属円筒体の熱膨張率よりも大きいものであ
    る請求項１０に記載の二重構造管。
13. 【請求項１３】 前記内周用金属円筒体もしくは外周用
    金属円筒体のいずれか一方を鋼管とし、これら内周用金
    属円筒体と外周用金属円筒体との接合完了後に続いても
    しくは別工程において、その鋼管に熱処理が施されたも
    のである請求項１０〜１２のうちのいずれかに記載の二
    重構造管。
14. 【請求項１４】 外周用金属円筒体の内径部に、第３の
    金属合金を介して断面略Ｃ字状の筒状体または複数の板
    状片からなる接合用金属体が接合されてなる二重構造管
    において、 前記第３の金属合金中の共晶組織領域が、接合用金属体
    と外周用金属円筒体との間の領域に対して５体積％以下
    であることを特徴とする二重構造管。
15. 【請求項１５】 前記第３の金属合金層の厚さを０．３
    ｍｍ以下とする請求項１０〜１４のうちのいずれかに記
    載の二重構造管。
16. 【請求項１６】 前記内周用金属円筒体または接合用金
    属体と外周用金属円筒体とのいずれか一方が銅系合金材
    料である請求項１０〜１５のうちのいずれかに記載の二
    重構造管。
17. 【請求項１７】 前記銅系合金材料が蒸気圧の高い亜鉛
    を含有する銅系合金材料である請求項１６に記載の二重
    構造管。