JP2002239741A - 耐食性クラッド鋼板およびその製造方法 - Google Patents
耐食性クラッド鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 異種金属間の機械的接合力に優れ
た耐食性クラッド鋼板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 炭素鋼板１の片面または両面にバ
インダとして鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合
金の薄板ストリップ２，３を仮付け溶接した後、その上
にニッケル、チタンなどの耐食性金属板４を載せ、抵抗
シーム溶接して接合するか、炭素鋼板の片面または両面
に第１バインダとして鉄またはニッケルを主成分とする
非晶質合金の薄板ストリップ２を仮付け溶接し、再び前
記非晶質合金の薄板ストリップ２上に第２バインダとし
てニッケルまたはステンレス、銅合金の薄板ストリップ
３を仮付け溶接した後、その上にニッケル、チタンなど
の耐食性金属板４を載せ、抵抗シーム溶接して耐食性ク
ラッド鋼板を製造することを特徴とする方法と、その方
法から製造された耐食性クラッド鋼板を提供する。
た耐食性クラッド鋼板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 炭素鋼板１の片面または両面にバ
インダとして鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合
金の薄板ストリップ２，３を仮付け溶接した後、その上
にニッケル、チタンなどの耐食性金属板４を載せ、抵抗
シーム溶接して接合するか、炭素鋼板の片面または両面
に第１バインダとして鉄またはニッケルを主成分とする
非晶質合金の薄板ストリップ２を仮付け溶接し、再び前
記非晶質合金の薄板ストリップ２上に第２バインダとし
てニッケルまたはステンレス、銅合金の薄板ストリップ
３を仮付け溶接した後、その上にニッケル、チタンなど
の耐食性金属板４を載せ、抵抗シーム溶接して耐食性ク
ラッド鋼板を製造することを特徴とする方法と、その方
法から製造された耐食性クラッド鋼板を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性クラッド鋼
板およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、異種金
属間の機械的接合力に優れた耐食性クラッド鋼板に関す
る。
板およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、異種金
属間の機械的接合力に優れた耐食性クラッド鋼板に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般の金属とは異なり、チタン（Ｔ
ｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、およびニッケル合金などの耐食性素材は、
溶接が難しく、かつ高価であるという理由から産業一般
では多く使用されていない状況であるが、これら金属が
持つ耐食性、軽量性、高強度などの特徴から、その使用
範囲は限定的ではあるものの、多様な分野において用い
られている。特に、化学プラント類、環境設備などの優
秀な耐食性素材を要求する分野では低廉な炭素鋼板に耐
食性素材の接合されたクラッド鋼板が多く使用されてお
り、このようなクラッド鋼板が使用される理由は、経済
的で、使用上便利であり、且つその利用価値が大きいか
らである。かかるクラッド鋼板は、種々の方法によって
製造されており、代表的なものには、熱間圧延によるロ
ールボンドクラッド鋼板と爆発溶接による爆発クラッド
鋼板および抵抗シーム溶接方法によるクラッド鋼板があ
る。
ｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、およびニッケル合金などの耐食性素材は、
溶接が難しく、かつ高価であるという理由から産業一般
では多く使用されていない状況であるが、これら金属が
持つ耐食性、軽量性、高強度などの特徴から、その使用
範囲は限定的ではあるものの、多様な分野において用い
られている。特に、化学プラント類、環境設備などの優
秀な耐食性素材を要求する分野では低廉な炭素鋼板に耐
食性素材の接合されたクラッド鋼板が多く使用されてお
り、このようなクラッド鋼板が使用される理由は、経済
的で、使用上便利であり、且つその利用価値が大きいか
らである。かかるクラッド鋼板は、種々の方法によって
製造されており、代表的なものには、熱間圧延によるロ
ールボンドクラッド鋼板と爆発溶接による爆発クラッド
鋼板および抵抗シーム溶接方法によるクラッド鋼板があ
る。
【０００３】熱間圧延によるロールボンドクラッド板の
製作技術は、耐食性に優れたニッケル合金やニッケル−
銅合金またはチタン合金からなる耐食性合金層と母材の
炭素鋼を同時に加熱して高温でローラーで熱間圧延して
製作する技術であって、高い製造コストがかかるという
短所がある。
製作技術は、耐食性に優れたニッケル合金やニッケル−
銅合金またはチタン合金からなる耐食性合金層と母材の
炭素鋼を同時に加熱して高温でローラーで熱間圧延して
製作する技術であって、高い製造コストがかかるという
短所がある。
【０００４】爆発溶接によるクラッド板の製作は、前記
熱間圧延によるロールボンドクラッド鋼板とは違って、
接合のために火薬の爆発力を利用するという点にその特
徴があり、ロールボンドクラッド鋼板よりは接合力がや
や優秀であるが、製作コストがロールボンドより高く、
爆発による危険性が高く、製作期間、製作寸法の限界な
どの多くの問題点を抱えている。
熱間圧延によるロールボンドクラッド鋼板とは違って、
接合のために火薬の爆発力を利用するという点にその特
徴があり、ロールボンドクラッド鋼板よりは接合力がや
や優秀であるが、製作コストがロールボンドより高く、
爆発による危険性が高く、製作期間、製作寸法の限界な
どの多くの問題点を抱えている。
【０００５】かかる問題点をさらに経済的で、かつ簡便
に解決するために抵抗シーム溶接で溶接する方法が開発
されるようになった。この抵抗シーム溶接は、溶接した
い金属に大電流を通し、その際に発生する電気抵抗によ
る熱を利用する溶接方法であって、ジェームズ ジュー
ル（Ｊａｍｅｓ Ｊｏｕｌｅ）によって発明された原理
を利用した技術である。このような抵抗シーム溶接によ
って異種金属を接合する技術に対する様々な方法が紹介
されたが、その代表的な技術として炭素鋼板と耐食性の
ニッケル合金鋼板またはチタン鋼板などの間に銅および
ステンレス合金の箔または網からなるバインダを嵌め込
んで抵抗シーム溶接する方法が挙げられる。しかし、こ
の方法も同様に接合力が弱いため多くは使用されなかっ
た。
に解決するために抵抗シーム溶接で溶接する方法が開発
されるようになった。この抵抗シーム溶接は、溶接した
い金属に大電流を通し、その際に発生する電気抵抗によ
る熱を利用する溶接方法であって、ジェームズ ジュー
ル（Ｊａｍｅｓ Ｊｏｕｌｅ）によって発明された原理
を利用した技術である。このような抵抗シーム溶接によ
って異種金属を接合する技術に対する様々な方法が紹介
されたが、その代表的な技術として炭素鋼板と耐食性の
ニッケル合金鋼板またはチタン鋼板などの間に銅および
ステンレス合金の箔または網からなるバインダを嵌め込
んで抵抗シーム溶接する方法が挙げられる。しかし、こ
の方法も同様に接合力が弱いため多くは使用されなかっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、前
記問題点に鑑みてなされたものであって、耐食性素材と
炭素鋼からなる異種金属間の接合力が優秀な上に、経済
的なクラッド鋼板およびその製造方法を提供することに
その目的がある。
記問題点に鑑みてなされたものであって、耐食性素材と
炭素鋼からなる異種金属間の接合力が優秀な上に、経済
的なクラッド鋼板およびその製造方法を提供することに
その目的がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、炭素鋼板の片面または両面にバインダと
して鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合金の薄板
ストリップを仮付け溶接した後、その上にニッケル、チ
タンなどの耐食性金属板を載せ、抵抗シーム溶接して接
合するか、炭素鋼板の片面または両面に第１バインダと
して鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合金の薄板
ストリップを仮付け溶接し、再び前記非晶質合金の薄板
ストリップ上に第２バインダとしてニッケルまたはステ
ンレス、銅合金の薄板ストリップを仮付け溶接した後、
その上にニッケル、チタンなどの耐食性金属板を載せ、
抵抗シーム溶接して耐食性クラッド鋼板を製造すること
を特徴とする。
に、本発明は、炭素鋼板の片面または両面にバインダと
して鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合金の薄板
ストリップを仮付け溶接した後、その上にニッケル、チ
タンなどの耐食性金属板を載せ、抵抗シーム溶接して接
合するか、炭素鋼板の片面または両面に第１バインダと
して鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合金の薄板
ストリップを仮付け溶接し、再び前記非晶質合金の薄板
ストリップ上に第２バインダとしてニッケルまたはステ
ンレス、銅合金の薄板ストリップを仮付け溶接した後、
その上にニッケル、チタンなどの耐食性金属板を載せ、
抵抗シーム溶接して耐食性クラッド鋼板を製造すること
を特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明は、耐食性の素材と母材（主に、炭素鋼）
との間に鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合金の
ストリップの薄板を中間層のバインダとして使用するこ
とによって、非晶質合金の特性を生かして異種金属間の
接合を可能にする上に、接合力に優れたクラッド鋼板を
製造する。
する。本発明は、耐食性の素材と母材（主に、炭素鋼）
との間に鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合金の
ストリップの薄板を中間層のバインダとして使用するこ
とによって、非晶質合金の特性を生かして異種金属間の
接合を可能にする上に、接合力に優れたクラッド鋼板を
製造する。
【０００９】本発明で、Ｆｅ系非晶質合金とＮｉ系非晶
質合金を第１バインダとして使用したのは、Ｆｅ系また
はＮｉ系非晶質合金は構造上結晶から見られる滑り系が
存在しなく、ランダムな原子配置によって自由体積が存
在するため、強度が高いだけでなく、軟性にも富み、且
つ電気抵抗が高いため抵抗シーム溶接の際高い熱を発生
し、優秀な接合力を持ち得るからである。
質合金を第１バインダとして使用したのは、Ｆｅ系また
はＮｉ系非晶質合金は構造上結晶から見られる滑り系が
存在しなく、ランダムな原子配置によって自由体積が存
在するため、強度が高いだけでなく、軟性にも富み、且
つ電気抵抗が高いため抵抗シーム溶接の際高い熱を発生
し、優秀な接合力を持ち得るからである。
【００１０】即ち、鉄系非晶質薄板ストリップは、一般
の材料より電気抵抗が高く、軟性および流動性も高いた
め、抵抗シーム溶接する場合、材料の形状や表面の形態
に関わらずに接合可能な上に、常温では不安定な構造で
あるが、３００〜５００℃付近で結晶化がなされるた
め、約１０００℃以上の熱が加えられる抵抗シーム溶接
を行うと溶接部位が安定な構造となり、結果として、優
秀な接合力と機械的強度をもつ。
の材料より電気抵抗が高く、軟性および流動性も高いた
め、抵抗シーム溶接する場合、材料の形状や表面の形態
に関わらずに接合可能な上に、常温では不安定な構造で
あるが、３００〜５００℃付近で結晶化がなされるた
め、約１０００℃以上の熱が加えられる抵抗シーム溶接
を行うと溶接部位が安定な構造となり、結果として、優
秀な接合力と機械的強度をもつ。
【００１１】また、優れた接合力および機械的強度をも
つクラッド鋼板を得るために第１バインダ上にニッケル
やステンレスなどの強度の高い第２バインダを同時に積
層して抵抗シーム溶接を行うことによって、強度の高い
異種金属間のクラッド鋼板を製造することもできる。
つクラッド鋼板を得るために第１バインダ上にニッケル
やステンレスなどの強度の高い第２バインダを同時に積
層して抵抗シーム溶接を行うことによって、強度の高い
異種金属間のクラッド鋼板を製造することもできる。
【００１２】本発明のクラッド鋼板製造は、図１に示す
ように、非晶質からなる薄板ストリップの上にニッケル
などの耐食性合金の薄板ストリップを積層して耐食性金
属板と母材との間に挟み込んで抵抗シーム溶接してな
る。このような方法によれば、既存の方法、すなわちニ
ッケル合金の薄板ストリップだけで抵抗シーム溶接した
ものや、ニッケル合金薄板の上に鉄網、銅網、ステンレ
ス網などを積層した後、抵抗シーム溶接する方法など、
過去の方法に比べて数倍優れた接合力を有することにな
る。このとき、抵抗シーム溶接の条件は、耐食性素材と
バインダおよび炭素鋼素材の材質および厚さにしたがっ
てその加圧力、電流および時間などを適宜調節して最適
の溶接条件が導き出せる。
ように、非晶質からなる薄板ストリップの上にニッケル
などの耐食性合金の薄板ストリップを積層して耐食性金
属板と母材との間に挟み込んで抵抗シーム溶接してな
る。このような方法によれば、既存の方法、すなわちニ
ッケル合金の薄板ストリップだけで抵抗シーム溶接した
ものや、ニッケル合金薄板の上に鉄網、銅網、ステンレ
ス網などを積層した後、抵抗シーム溶接する方法など、
過去の方法に比べて数倍優れた接合力を有することにな
る。このとき、抵抗シーム溶接の条件は、耐食性素材と
バインダおよび炭素鋼素材の材質および厚さにしたがっ
てその加圧力、電流および時間などを適宜調節して最適
の溶接条件が導き出せる。
【００１３】かかる本発明の構成によれば、単にチタン
（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、
ニオブ（Ｎｂ）、およびニッケルなどの耐食性素材を炭
素鋼に接合させるだけでなく、耐食性素材とステンレス
鋼または銅、アルミニウムなどとの接合も可能であり、
ニッケル合金と炭素鋼、銅合金と炭素鋼のようにその他
の異種素材間の接合も可能になる。
（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、
ニオブ（Ｎｂ）、およびニッケルなどの耐食性素材を炭
素鋼に接合させるだけでなく、耐食性素材とステンレス
鋼または銅、アルミニウムなどとの接合も可能であり、
ニッケル合金と炭素鋼、銅合金と炭素鋼のようにその他
の異種素材間の接合も可能になる。
【００１４】また、非晶質の鉄系薄板ストリップ使用時
に鉄（Ｆｅ）以外にホウ素（Ｂ）やシリコン（Ｓｉ）な
どの元素が追加された薄板ストリップを使用することに
よって溶接時の流動性を向上させて接合強度の増加効果
が得られ、接合力と機械的強度を向上させるために第１
バインダと第２バインダを多数枚積層して抵抗シーム溶
接を行うこともでき、バインダ上に溶接時の諸般効果を
高めるためにフラックスを塗布することも可能である。
に鉄（Ｆｅ）以外にホウ素（Ｂ）やシリコン（Ｓｉ）な
どの元素が追加された薄板ストリップを使用することに
よって溶接時の流動性を向上させて接合強度の増加効果
が得られ、接合力と機械的強度を向上させるために第１
バインダと第２バインダを多数枚積層して抵抗シーム溶
接を行うこともでき、バインダ上に溶接時の諸般効果を
高めるためにフラックスを塗布することも可能である。
【００１５】
【実施例】［実施例１］母材の厚さ６ｍｍの炭素鋼（Ｓ
Ｓ４００）と、耐食性素材の厚さ１．６ｍｍのチタンと
の間に種々のバインダを積み重ね、抵抗シーム溶接機か
ら加圧力２ｋｇ／ｍｍ2、溶接電流１５０００〜４００
００Ａ、通電時間５〜１０時間、休止時間５〜１０時間
の条件で接合してクラッド鋼板を得た。表１は、本発明
の方法と既存の種々の方法で製造されたチタンクラッド
鋼板の機械的強度を比較したものである。表１によれ
ば、本発明によるものが既存の製品に比べて優れたせん
断強度を有することが分かる。
Ｓ４００）と、耐食性素材の厚さ１．６ｍｍのチタンと
の間に種々のバインダを積み重ね、抵抗シーム溶接機か
ら加圧力２ｋｇ／ｍｍ2、溶接電流１５０００〜４００
００Ａ、通電時間５〜１０時間、休止時間５〜１０時間
の条件で接合してクラッド鋼板を得た。表１は、本発明
の方法と既存の種々の方法で製造されたチタンクラッド
鋼板の機械的強度を比較したものである。表１によれ
ば、本発明によるものが既存の製品に比べて優れたせん
断強度を有することが分かる。
【００１６】
【表１】 ＊母材ＳＳ４００厚さ６ｍｍ／チタン厚さ１．６ｍｍ
【００１７】［実施例２］耐食性素材としてニッケルお
よびニッケル合金を使用して、本発明と既存の方法など
によってクラッド鋼板を製造した。その結果、本発明に
よるものが既存のニッケルストリップだけを使用したも
のに比べて接合強度に優れていることが下記の表２から
分かる。
よびニッケル合金を使用して、本発明と既存の方法など
によってクラッド鋼板を製造した。その結果、本発明に
よるものが既存のニッケルストリップだけを使用したも
のに比べて接合強度に優れていることが下記の表２から
分かる。
【００１８】
【表２】 ＊母材ＳＳ４００厚さ６ｍｍ／耐食性金属厚さ１．６ｍ
ｍ
ｍ
【００１９】［実施例３］耐食性素材としてジルコニウ
ム、タンタル及びニオブを使用して本発明および既存の
方法によってクラッド鋼板を製造した。下記表３に表す
ように、本発明によるものがチタンなどとほぼ同じ強度
を示しており、本発明がこのような耐食性特殊金属のク
ラッド化にも優れていることが分かる。
ム、タンタル及びニオブを使用して本発明および既存の
方法によってクラッド鋼板を製造した。下記表３に表す
ように、本発明によるものがチタンなどとほぼ同じ強度
を示しており、本発明がこのような耐食性特殊金属のク
ラッド化にも優れていることが分かる。
【００２０】
【表３】 ＊母材ＳＳ４００厚さ６ｍｍ／耐食性金属厚さ１．０ｍ
ｍ
ｍ
【００２１】
【発明の効果】本発明の実施例で示すように、本発明の
方法で溶接したクラッド鋼板が既存の方法のクラッド鋼
板よりは一歩進んでいることが分かり、特に、接合力と
直接的な関係があるせん断強度では断然優れていること
が分かる。
方法で溶接したクラッド鋼板が既存の方法のクラッド鋼
板よりは一歩進んでいることが分かり、特に、接合力と
直接的な関係があるせん断強度では断然優れていること
が分かる。
【００２２】本発明によれば、大量生産が可能で、接合
性および強度に優れたクラッド鋼板製作が可能なので、
既存の高価な耐食性クラッド鋼板に代えて使用すること
や、耐食性装備などの使用年限を延ばすことができ、ま
た、強度が高いため、設備を製作する際に付随する資材
費の節減が図られ、従来の耐食性素材に比べてさらに経
済的で、広範に適用され得る効果がある。
性および強度に優れたクラッド鋼板製作が可能なので、
既存の高価な耐食性クラッド鋼板に代えて使用すること
や、耐食性装備などの使用年限を延ばすことができ、ま
た、強度が高いため、設備を製作する際に付随する資材
費の節減が図られ、従来の耐食性素材に比べてさらに経
済的で、広範に適用され得る効果がある。
【図１】本発明による耐食性クラッド鋼板が円形電極を
もつ抵抗シーム溶接装置で溶接される過程を示す模式
図。
もつ抵抗シーム溶接装置で溶接される過程を示す模式
図。
【図２】本発明によって完成されたクラッド鋼板の断面
斜視図。
斜視図。
１ 母材 ２ 非晶質の薄板ストリップ（バインダ１） ３ ニッケル薄板ストリップ（バインダ２） ４ 耐食性金属板 ５ 抵抗シーム溶接用電極 ６ 抵抗シーム溶接ビード
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 20/00 ３６０ Ｂ２３Ｋ 20/00 ３６０Ｅ ３６０Ｈ Ｂ３２Ｂ 15/01 Ｂ３２Ｂ 15/01 Ｃ // Ｂ２３Ｋ 103:24 Ｂ２３Ｋ 103:24 Ｆターム(参考） 4E067 AA02 AA07 AA09 AA12 AA13 AB02 AB05 AC03 AC07 AD03 BM00 DA17 EB11 EC02 4F100 AB01D AB01E AB02B AB02C AB07A AB12D AB12E AB16B AB16C AB16D AB16E AB17D AB17E AB19D AB19E AB31D AB31E AB40D AB40E BA03 BA05 BA06 BA07 BA10D BA10E GB90 JA12B JA12C JB02D JB02E JL11B JL11C
Claims (11)
- 【請求項１】 炭素鋼板の片面または両面に第１バイン
ダとして鉄またはニッケルを主成分とする非晶質合金の
薄板ストリップを仮付け溶接した後、 その上に耐食性金属板を載せ、抵抗シーム溶接して接合
することを特徴とするクラッド鋼板の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１バインダとして鉄またはニッケ
ルを主成分とする非晶質合金の薄板ストリップ上に第２
バインダとしてニッケルを主成分とする薄板ストリップ
が仮付け溶接されていることを特徴とする請求項１記載
のクラッド鋼板の製造方法。 - 【請求項３】 前記第２バインダは、ステンレスまたは
銅合金の薄板ストリップであることを特徴とする請求項
２記載のクラッド鋼板の製造方法。 - 【請求項４】 前記耐食性金属板は、チタン、ジルコニ
ウム、タンタル、ニオブ、ニッケル、銅およびそれらの
合金のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項
１または２記載のクラッド鋼板の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１バインダおよび第２バインダに
はフラックスが塗布されていることを特徴とする請求項
１または２記載のクラッド鋼板の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１バインダと第２バインダが多数
枚交互に積層されていることを特徴とする請求項２記載
のクラッド鋼板の製造方法。 - 【請求項７】 炭素鋼板の片面または両面に耐食性金属
板が接合されているクラッド鋼板において、 炭素鋼板と耐食性金属板との間に第１バインダとして鉄
またはニッケルを主成分とする非晶質合金の薄板ストリ
ップが溶接されていることを特徴とするクラッド鋼板。 - 【請求項８】 前記第１バインダとして鉄またはニッケ
ルを主成分とする非晶質合金の薄板ストリップの上に第
２バインダとしてニッケルを主成分とする薄板ストリッ
プがさらに溶接されていることを特徴とする請求項７記
載のクラッド鋼板。 - 【請求項９】 前記第２バインダは、ステンレスまたは
銅合金の薄板ストリップであることを特徴とする請求項
８記載のクラッド鋼板。 - 【請求項１０】 前記耐食性金属板は、チタン、ジルコ
ニウム、タンタル、ニオブ、ニッケル、銅およびそれら
の合金のうちいずれか一つであることを特徴とする請求
項７または８記載のクラッド鋼板。 - 【請求項１１】 前記第１バインダと第２バインダが多
数枚交互に積層されていることを特徴とする請求項８記
載のクラッド鋼板。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000071864A KR100365646B1 (ko) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 내식성 클래드 강판 및 그 제조방법 |
| KR2000-071864 | 2000-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002239741A true JP2002239741A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=19702414
Family Applications (1)
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