JP2016089269A - 多重壁管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、多重壁の管を製造する方法及びそれから製造された多重壁の管に関する。
【解決手段】
鋼帯は、金属帯の鋼出発層を構成し、当該鋼出発層上の少なくとも一面にはニッケル出発層が形成される。一面のニッケル出発層上あるいは両面の一方又は両方のニッケル出発層上には、半田出発層が形成される。巻くことによって金属帯から又は金属帯の一部から多重壁の管が成形される。管の壁部は、加熱することによって半田付けないし鑞付けされる。
【選択図】図４

Description

本発明は、多重壁の管を製造するための方法及び特に当該方法で製造されている多重壁の管に関する。

冒頭で述べた管の製造は基本的には公知である。ここで、鋼帯は、片面又は両面が銅に由来する半田層（Ｌｏｔｓｃｈｉｃｈｔ）（半田付け層又は鑞付け層ともいう。）で被覆される。鋼帯は、鋼出発層を構成し、銅は、金属帯の一層ないし二層の半田出発層を構成する。金属帯ないし金属帯の切断片（Ａｂｓｃｈｎｉｔｔｅ）（金属帯の部分ともいう。）は、それから幾重にも巻かれる。最終ステップでは、多重壁の管を加熱することで銅が溶融され、これにより、筒状に巻かれてなる管の壁部が互いに半田付けないし鑞付けされ、その結果、質の高い物質レベルでの結合が生じる。このようにして製造された管は、非常に丈夫である一方、他方では比較的経済的に製造することができる。

この方法の根本的な問題は、例えば、鋼帯を半田層で被覆することである。というのも、鋼帯の場合のように、大面積の被覆のためには、大抵は電気メッキによる方法（ガルバノ法（Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ）と呼ばれる）が問題になるからである。しかし、鋼上の半田層の十分な密着性は、経済的な観点を考慮すると、電気メッキの電解液（Ｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔｂａｄ）内にシアン化物を入れることでのみ唯一無二に実現される。実のところ、過去にも半田層の密着性を改善することにより、毒性の高いシアン化物を電解液に入れなくても済むようにするための一連の開発は存在した。しかしながら、全体のバランスを考えるとシアン化物を入れる公知の方法を今日まで定着させてきた欠点が、これらの開発のいずれにもからんでいる。その欠点とは、例えば、不十分な密着性、電解液が汚れに対してあまりにも敏感である点、危険なまでに強い酸化剤の添加、あるいはまた極めて面倒な方法のプロセスである。これら全ての欠点は、管の品質不足（特に半田層の密着不足）か、不経済な方法に帰結する。

したがって、本発明の課題は、上述の欠点が解消されるシアン化物を使わない方法を提供することにある。特に、本発明の技術的な課題は、極めて経済的でシアン化物を使わない方法であって、しかも同時に鋼帯上における半田層の良好な密着性を保証する方法を提供することにある。

この技術的な課題を解決するために、本発明は、多重壁の管（多重壁管）を製造する方法、とりわけ以下に記載の本発明による管を示し、このとき、鋼帯が金属帯の鋼出発層を構成し、鋼出発層の少なくとも一方の側にニッケル出発層が形成され、上記一方の側のニッケル出発層の上に、あるいは両側のニッケル出発層のうちの一方又は両方の上に半田出発層（鑞出発層ともいう。）が形成され、金属帯から又は金属帯の部分から筒状に巻くことによって多重壁管が成形されるとともに、加熱することによって管の壁部が半田付けないし鑞付けされる。

「金属帯」という概念は、全ての製造段階に関係するものである。したがって、この概念には、むき出しの鋼帯も後続の各被覆ステップの鋼帯も入る。鋼帯は、好ましくは２５０ｍｍから１５００ｍｍの幅を有し、特に好ましくは７００ｍｍから１１００ｍｍの幅を有する。有利には、鋼帯は、冷延板（Ｋａｌｔｂａｎｄ）である。鋼帯は、目的に適うものとして、加工硬化可能（ｋａｌｔｕｍｆｏｒｍｂａｒ）なものである。鋼帯は、鋼の種類ＤＣ又はＤＸ（ＤＩＮ規格）相当であることが理想である。特に相当好ましくは、鋼帯が鋼ＤＣ０３又はＤＣ０４（ＤＩＮ規格）相当からなる。鋼帯の厚さ、したがって鋼出発層の厚さもまた、目的に適うものとしては、１５０〜６００μｍであり、好ましくは２５０〜４２０μｍ、さらに特に好ましくは３００〜３７０μｍである。ニッケル出発層を形成する前に、有利には鋼帯は洗浄される。ニッケル出発層の厚さは、好ましくは４０〜８００ｎｍであり、特に好ましくは６０〜３００ｎｍであり、特に相当好ましくは７０〜２００ｎｍである。半田出発層の厚さは、これに対して好ましくは２〜１２μｍであり、さらに好ましくは３〜８μｍ、特に相当好ましくは４〜６μｍである。帯板（Ｓｔｒｅｉｆｅｎ）の巻付けは、好ましくはローラを用いて行われる。加熱は、第一の実施形態によれば、間接加熱炉（マッフル炉とも呼ばれる）を用いて行われる。他の実施形態によれば、加熱は、誘導炉を用いて行われるか、管そのものに高周波電流を誘起することにより行われる。

「ニッケル出発層」という概念は、純粋なニッケル層もニッケル合金も意味するものである。好ましくは、ニッケル出発層のニッケル割合は、相対最大値に相当する。特に好ましくは、ニッケル出発層のニッケル割合は、絶対最大値に相当する。特に相当好ましくは、ニッケル割合は少なくとも８０％になる。

「半田出発層」という概念は、半田付けないし鑞付けに適している金属及び金属合金を含む。半田出発層は、好ましくは、「鉛、錫、亜鉛、銀、銅」のグループから少なくとも一つの金属を有する。好ましくは、少なくとも一つの半田出発層は、少なくとも一つの硬鑞（硬質半田）を含む。硬鑞は、本発明の趣旨によれば、融点が４５０℃を超える金属である。

本発明の枠組で重要なのは、少なくとも一つのニッケル出発層、及び／又は、少なくとも一つの半田出発層が電気メッキによって形成されることである。目的に適うものとして、少なくとも一つのニッケル出発層の電気メッキ、及び／又は、少なくとも一つの半田出発層の電気メッキには、少なくとも一つの電解液（Ｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔｂａｄ）が用いられる。

好ましい実施形態によれば、少なくとも一つのニッケル出発層の電気メッキ、及び／又は、少なくとも一つの半田出発層の電気メッキは、電解質のフロー速度を一定に保てる少なくとも一つのセル内で行なわれる。電解質のフロー速度を一定に保てるセルはラジアルセル（Ｒａｄｉａｌｚｅｌｌ）であることが有利である。他の実施形態によれば、電解質のフロー速度を一定に保てるセルは、移動陽極を有するセルである。特に好ましくは、移動陽極を有するセルは、いわゆるグラビテルセル（Ｇｒａｖｉｔｅｌｚｅｌｌｅ）（グラビテル（Ｇｒａｖｉｔｅｌ）とは電気メッキのための重力を意味する。）である。第一の実施形態によれば、ラジアルセルは、金属帯を片面だけメッキ（被覆）する。第二の実施形態によれば、グラビテルセルは、鋼帯を両面ともメッキ（被覆）する。好ましくは、グラビテルセルは、鋼帯の両面にニッケル出発層を形成する。少なくとも一つの、電解質のフロー速度を一定に保てるセルを用いるのは、これを用いることで電流密度が複数のセルに亘って一定に保たれることが保証されるという知見に基づいている。これにより特に、ニッケルのとりわけ均一な分布が実現される。その結果、極めて薄いニッケル出発層が可能になる。

少なくとも一つの半田出発層の電気メッキは、少なくとも一つのラジアルセル内で行なわれることが有利である。好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの半田出発層の電気メッキは、少なくとも二つのラジアルセル内で行なわれ、さらに好ましくは少なくとも四つのラジアルセル内で行なわれる。目的に適うものとして、金属帯は、片面で接触面上に載っており、その結果、電解液が金属帯の他方の面とだけ接触するようになっている。好ましくは、接触面は、接触ドラムにより形成される。陽極は、金属帯に対し、すなわち接触面又は接触ドラムに対し、一定ないし略一定の距離を有して配設されていることが好ましい。電解質は、接触ドラムの両側でラジアルセル内に流入させることが目的に適う。接触ドラムの最下方に位置する領域に電解質排出部があることが理想的である。好ましくは、金属帯は、第一の方向変換ローラを経てラジアルセル内に導かれる。金属帯が第二の方向変換ローラを経てラジアルセルから導出されることが有利である。

本発明の枠組みで重要なのは、少なくとも一つのニッケル出発層の電気メッキ、及び／又は、少なくとも一つの半田出発層の電気メッキが、不溶性の陽極を用いて行なわれることである。不溶性の陽極は、好ましくは鉛又は鉛合金を含む。鉛合金は、有利には銀又は錫を含有する。他の実施形態によれば、不溶性の陽極は、被覆されたチタンを含む。コーティングとして、例えばルテニウム（Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ）、プラチナ（Ｐｌａｔｉｎ）、あるいはイリジウム（Ｉｒｉｄｉｕｍ）が設けられている。

好ましい実施形態によれば、少なくとも一つのニッケル出発層の電気メッキは、５０〜５５０Ａ／ｄｍ^２の電流密度、好ましくは８０〜３５０Ａ／ｄｍ^２の電流密度、特に好ましくは８０〜２２０Ａ／ｄｍ^２の電流密度で行なわれる。電解液は、好ましくは硫酸を含む。硫酸の割合は、１〜２０ｇ／ｌ、好ましくは２〜１３ｇ／ｌ、特に好ましくは４〜８ ｇ／ｌである。目的に適うものとして、電解液は、硫酸ニッケル（Ｎｉｃｋｅｌｓｕｌｆａｔ）を含む。電解液のｐＨ値を安定化させるためにホウ酸（Ｂｏｒｓaｕｒｅ）が意図されている。ホウ酸の割合は、好ましくは２５〜８０ｇ／ｌ、特に好ましくは３０〜７０ｇ／ｌ、さらに特に相当好ましくは４０〜６０ｇ／ｌである。好ましい実施形態によれば、電解液は、より高い伝導性を得るために硫酸ナトリウム（Ｎａｔｒｉｕｍｓｕｌｆａｔ）を含む。硫酸ナトリウムの割合は、好ましくは２０〜７０ｇ／ｌ、さらに好ましくは３０〜６５ｇ／ｌそして特に好ましくは４０〜５５ｇ／ｌである。有利には、半田付け特性が悪くなってしまうので、これ以上に他の添加物は電解液には入れられない。電解液のニッケルの割合は、有利には、５０〜１３０ｇ／ｌの間、さらに有利には７０〜１００ｇ／ｌの間、特に有利には、８０〜９０ｇ／ｌの間の値に該当する。電解液のフロー速度は、好ましくは１〜１０ｍ／ｍｉｎ、さらに好ましくは２〜５ｍ／ｍｉｎ、特に好ましくは２．５〜３．５ｍ／ｍｉｎである。

本発明の枠組みで重要なのは、少なくとも一つの半田出発層の電気メッキが、３０〜５００Ａ／ｄｍ^２の間の電流密度、好ましくは４０〜３２５Ａ／ｄｍ^２の間の電流密度、特に好ましくは４０〜２００Ａ／ｄｍ２の間の電流密度で行なわれることである。有利には、電解液は硫酸を含む。さらに有利には、硫酸の割合は、８０〜１２０ｇ／ｌ、特に有利には９０〜１１０ｇ／ｌである。電解液内の半田・ろう材の割合（半田割合）は、目的に適うものとして、電解液内の硫酸の割合に合わせられる。好ましくは、半田割合は、硫酸により最大限溶かすことのできる電解液内の分量に相当する。これ以上他の添加物が電解液に加えられないことが好ましい。特に好ましくは、とりわけホウ酸は一切加えられない。ｐＨ値がこれ以上の操作を必要としないためである。

半田出発層が銅を含むことが好ましい。好ましくは、半田出発層が少なくとも３０％の銅、特に好ましくは少なくとも５０％の銅、さらに特に相当好ましくは少なくとも７０％の銅を含む。好ましい実施形態によれば、半田出発層は少なくとも９０％の銅を含む。

特に好ましい実施形態によれば、鋼出発層の両面にはそれぞれ一層のニッケル出発層が形成される。好ましくは、ニッケル出発層は、電解質のフロー速度が一定のセルを用いて形成される。特に好ましくは、ニッケル出発層は、電解質のフロー速度が一定のセル内で両面に形成される。特に相当に好ましくは、両面に形成されるニッケル出発層は、グラビテルセル内で鋼出発層上に形成される。

特に好ましい実施形態によれば、鋼出発層の片側において、一面のニッケル出発層上又は両面のニッケル出発層のうち一方のニッケル出発層上に半田出発層が形成される。好ましくは、上記の一面の半田出発層だけがローラ加工時に（ｂｅｉｍ Ｗａｌｚｅｎ）管の内面を形成する。目的に適うものとして、半田出発層は、ラジアルセルを用いて形成される。特に好ましくは、半田出発層は、複数のラジアルセルを用いて形成される。好ましい実施形態によれば、半田出発層は、少なくとも二つのラジアルセルを用いて形成される。他の実施形態によれば、半田出発層は、少なくとも四つのラジアルセルを用いて形成される。

鋼帯の洗浄は、脱脂及び／又は酸洗いを含むことが好ましい。好ましくは、脱脂は二段階式である。特に好ましくは、第一脱脂段階では、鋼帯は、アルカリ浴中でブラシを用いて脱脂される。第二脱脂段階では、鋼帯は、アルカリ浴中で気泡（Ｇａｓｂｌａｓｅｎ）で脱脂される。脱脂の各段階（Ｔｅｉｌｓｃｈｒｉｔｔ）の後に水洗、それも好ましくは多段水洗が行われることが好ましい。酸洗いは、有利には酸、それも特に有利には硫酸を用いて行われる。その後、好ましくは水洗、それも特に好ましくは多段水洗が、有利にはブラシを用いて行われる。

また、本発明は、多重壁の管、特に本発明による方法を用いて製造された管を教示し、ここで、当該管は、少なくとも一つの多重層の金属帯ないしは少なくとも一つの多重層の金属帯の切断片（一部分）から、巻くことにより形成されており、管の壁のそれぞれは、一つの鋼層を備え、その鋼層が片面又両面で半田層により被覆されており、鋼層は、半田層の方向に一定体積中のニッケル量（Ｎｉｃｋｅｌｋｏｎｚｅｎｔｒａｔｉｏｎ）が増えていく領域を有するとともに、半田層は、鋼層の方向に一定体積中のニッケル量が増えていく領域を有している。

好ましくは、管は、少なくとも二重壁で形成されている。さらに好ましくは、多重壁管の壁部は、整数回の巻き付けによる巻き加工（Ａｕｆｒｏｌｌｅｎ）で出来上がる。好ましくは、管は、複数の半田層の少なくとも一つにより半田付け（鑞付け）される。半田付け（鑞付け）は、少なくとも管の一部領域において、鉄原子、ニッケル原子及び半田原子（半田・鑞の成分原子）の拡散を引き起こす。したがって、半田付け（鑞付け）前に存在する鋼出発層、一又は複数のニッケル出発層及び一又は複数の半田出発層の層間のはっきりした境界は、ぼやける。こういった理由から、半田付け（鑞付け）後は、もはや鋼層、ニッケル層ないし半田層しか問題にならない。ここで、「鋼層」という概念は、当該層内において鉄原子の割合が半田原子の割合より多いことを意味する。「半田層」という概念は、鋼層の概念と同様に定められる。したがって、鉄原子及び半田原子がかつてのニッケル出発層の全領域に存在し、その結果、定義に従うと、かつてのニッケル出発層の領域が鋼層かそれとも半田層かに数え上げられてしまうがために、半田付け（鑞付け）の後ではニッケル層が全く存在しないということも起こり得る。鉄原子も半田原子も入り込んでいないような領域部分がニッケル出発層の中にまだある―、つまり、もとのニッケル出発層が領域としてまだ存在している場合に限り、ニッケル層が問題にされる。

好ましくは、鋼層は、鋼帯に由来する。鋼帯は、柔らかくかつ特に加工硬化によく合う鋼を含むことがさらに好ましい。特に好ましくは、鋼層の鋼又は鋼帯の鋼は、ＤＣ又はＤＸ（ＤＩＮ）相当の鋼種に該当するものにできる。特に相当に好ましくは、鋼層の鋼又は鋼帯の鋼は、鋼材ＤＣ０３又はＤＣ０４（ＤＩＮ）相当の鋼種に該当するものにできる。好ましくは、鋼層の厚さは１５０μｍ〜６００μｍであり、さらに好ましくは２５０μｍ〜４２０μｍであり、さらに特に好ましくは３００μｍ〜３７０μｍである。好ましくは、半田層は、厚さ２μｍ〜１２μｍ、さらに好ましくは厚さ３μｍ〜８μｍ及び特に好ましくは、厚さ４μｍ〜６μｍを有している。管の直径が２ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは３ｍｍ〜１５ｍｍ、さらに特に相当に好ましくは４ｍｍ〜１２ｍｍであることは、本発明の範囲にある。

特に相当に好ましい実施形態によれば、ニッケル含有領域が４０〜８００ｎｍ、好ましくは６０〜３００ｎｍ、さらに特に好ましくは７０〜２００ｎｍの一又は複数のニッケル出発層の厚さに相当する。「ニッケル含有領域」という概念は、一定体積中のニッケルの量が増えていく領域及び／又はニッケル層（単層又は複層）を意味する。ニッケル含有領域の一定体積中のニッケルの量を積分することで、もとのニッケル出発層の厚さを計算することができる。したがって、もとのニッケル出発層（単層又は複層）の厚さを特定するためには、管の径方向に沿った一定体積中のニッケルの量を知る必要がある。

極めて有利な実施形態によれば、管の最内層が半田層のうちの一つである。さらに有利には、管の最外層は、半田を含まない。目的に適うものとして、管のベースになっている金属帯は、片面側だけに上記の一の半田出発層を有している。このことは、管の外面上には半田が現れないことを意味する。というのも、例えば亜鉛により腐食防止層が管の外側に形成されると、半田のために腐食防止作用が減殺されることが見いだされたからである。加えて、亜鉛と結びついた半田は、管の外側をより一層脆いものにする。これは、後続の曲げ工程には危機的である。

特に好ましい実施形態によれば、最も外側の鋼層は、その外側面において、一定体積中のニッケル量が増えていく領域を有する。目的に適うものとして、全ての鋼層は、その両側の境界面において、それぞれの境界面に向かって一定体積中のニッケルの量が増えていく領域を有する。好ましくは、管は、両側面にニッケル出発層を備えた金属帯をベースにしている。このことは、亜鉛による腐食防止層が、より一層優れた特性を備えるという利点を提供する。というのも、亜鉛浴内での亜鉛メッキの際に、表面に形成された亜鉛層内に鉄原子が拡散し、そのために亜鉛被膜の腐食特性が劣化するからである。これに対してニッケルは、亜鉛よりも高いその融点の故に、上記のような拡散を阻止する。そのため、亜鉛と鉄の相互の拡散が低減された状態になり、いわゆる純亜鉛層（鉄原子が拡散により侵入していない亜鉛層）の厚みが増す。したがって、外側のニッケル層によって、後からその上に形成される亜鉛層が、その腐食特性の面においてより優れたものとされる。

有利には、半田層は銅を含有する。好ましくは、半田層における銅の割合は、少なくとも３０％、さらに好ましくは少なくとも５０％、そして特に好ましくは少なくとも７０％である。特に好ましい実施形態において、銅の割合は少なくとも９０％である。

本発明は、ニッケルが、鋼上の半田のための接合仲介物質（Ｈａｆｔｖｅｒｍｉｔｔｌｅｒ）として、特に適しており、その結果、電解液へのシアン化物の添加を回避できるという知見に基づいている。さらに、ニッケルと半田は、電解質のフロー速度を一定にできるセルを用いると、極めて効率的に付着させることもできるということが見いだされた。これは、特にラジアルセルやグラビテルセルにより可能になる。さらに、特に良好に接合を仲介するためには、ニッケル出発層は、有利なことに極めてコンパクトであることが見いだされた。これは、極めて高い電流密度が用いられることにより実現される。この高い電流密度のためには、陽極が不溶性であることが好ましい。また、有利であるのは、電解液を適宜繊細にバランスを取って配合することである。本発明は、さらに、ニッケルが非常に優れた拡散バリアを形成し、これが鋼出発層ないし鋼層内への半田原子の拡散を低減するという知見に基づいている。これにより、鋼の脆さが低減される。管は、これにより、後続の曲げ工程の際に一層価値の高いものとなる。さらに、本発明は、ニッケルが亜鉛ないし亜鉛合金からなる腐食防止被覆の特性を向上させるという知見に基づいている。加えて、半田は、亜鉛ないし亜鉛合金の腐食防止特性を低下させる。そのため、金属帯の片側面だけにおいて、半田層が管の最内層を形成することが有利である。この場合、ニッケルは、両面形成時には、管の外皮上に存在することになる。

以下に、二つの実施例を示すに過ぎない図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

本発明による管のための金属帯を製造する装置の一部を示す概略図。 図１の装置のラジアルセルの詳細を示す図。 図１の装置を用いて製造される金属帯を示す図。 図３の金属帯から製造された本発明による管を断面で示す図。 図４の本発明による管の壁部の拡大断面図。 本発明による管の第二の実施例の壁部の拡大断面図。

図１及び図２は、本発明による多重壁管１を製造するための本発明による方法の基本的な部分を具体的に示す。図３乃至図５Ａは、本発明による第一実施例の管１の層構造を示す。最後に、図５Ｂは、本発明による第二実施例の管１の層構造を示す。

図１には、本発明による管１のための金属帯３を製造する装置の一部が示されている。出発材料として鋼帯１９が用いられ、その幅は、好ましくは７００ｍｍ〜１１００ｍｍである。鋼帯１９は、金属帯３の鋼出発層２を構成する。鋼出発層２は、好ましくは厚さ３００〜３７０μｍを有し、柔らかくかつ加工硬化によく適したＤＣ０３又はＤＣ０４（ＤＩＮ）相当の鋼種からなる。

鋼帯１９は、第一のステップにおいて洗浄される。洗浄は、アルカリ浴内での二段階の脱脂工程を有し、一回はブラシにより、また、一回は気体の吹き込み（Ｇａｓｂｌａｓｅｎ）により適切な脱脂が保証される。脱脂の部分段階（Ｔｅｉｌｓｃｈｒｉｔｔ）の間に、鋼帯１９は水により多段式のすすぎが施される。脱脂の後、引き続き硫酸による酸洗いが行われ、ここでもまた、後から多段水洗が行われる。洗浄後、鋼帯１９は、ニッケルと銅とによる被覆のための準備が完了する。

図１には、鋼帯１９が紙面左から右に向かって（ｉｎ Ｌｅｓｅｒｉｃｈｔｕｎｇ）先ずグラビテルセル１２を通過し、次に二つのラジアルセル１３を通過する様子が示されている。それゆえ、金属帯３は、図面の左端では、先ずは金属帯３の単独の層としての鋼帯１９ないし鋼出発層２により構成されている。グラビテルセル１２内でニッケル被覆が行われ、その際に、両面にそれぞれ７０〜２００ｎｍのニッケルが鋼出発層２上に形成される。したがって、金属帯３は、ニッケル出発層４の分だけ両側表面のそれぞれの上において拡張されることになる。

グラビテルセル１２は、移動陽極２０を備えている。移動陽極２０は不溶性であり、鉛−錫合金からなり、電解液に浸漬されている。電解液内における電流密度は、好ましくは８０〜２２０Ａ／ｄｍ^２の間にある。電解液は硫酸を含み、このとき硫酸は電解液の４〜８ｇ／ｌに相当する。さらに、電解液にはホウ酸が混入される。電解液におけるホウ酸の割合は、４０〜６０ｇ／ｌに相当する。その上、電解液中には、４０〜５５ｇ／ｌの割合の硫酸ナトリウムが存在する。その他の添加物は含まれていない。電解液のニッケル割合は、８０〜９０ｇ／ｌの間の量になる。電解液のフロー速度は、２．５〜３．５ｍ／ｍｉｎが得られるように調整されている。

グラビテルセル１２を出た後、金属帯３はさらに二つのラジアルセル１３内に走入するが、これらラジアルセルは、二段階で金属帯３の下面上に少なくとも９０％の銅を有する半田出発層５を形成する。半田出発層５の全体厚さは、二つのラジアルセル１３の後では、好ましくは４〜６μｍになる。ラジアルセル１３を分かりやすく説明するために、図２には、斯かるラジアルセル１３の拡大図が示されている。金属帯３（鋼出発層２の一層とニッケル出発層４の二層とを含んでいる。）が図中左上において先ず方向変換ローラ１４を回り込み、それから接触ドラム１６上に案内される。接触ドラム１６との接触箇所の直ぐ後のところで、電解液（Ｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔｂａｄ）が第一の電解液入口１５においてラジアルセル１３内に導入される。接触ドラム１６と接触しているために、金属帯３の下面だけがこのとき電解液に触れることになる。不溶性の陽極１７は、金属帯３の下面に向けてメッキ物質（Ｌｏｔｉｏｎ）流が流れるようにする。ここで、陽極１７は、接触ドラム１６までの距離、したがって金属帯３の下面までの距離が大体常に一定であるように配置されている。ラジアルセル１３の最下部には、電解液出口１８があり、この出口において、それまでに幾分かメッキ物質に関して乏しくなったラジアルセル１３の電解流（Ｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔ）が排出され、不図示の装置においてメッキ物質が補充される。その後、金属帯３は、電解液の流れに相対的に逆らうようにして先ず第二の電解液入口１５を通過し、続いて第二の方向変換ローラ１４を経てラジアルセル１３から外に案内される。この過程が、第二のラジアルセル１３においても繰り返され、半田出発層５の形成が終了する。

ラジアルセル１３には、４０〜２００Ａ／ｄｍ２の極めて高い電流密度が存在する。陽極１７は不溶性であり、鉛−亜鉛合金を含む。電解液は、９０〜１１０ｇ／ｌの硫酸と最大可溶限度の半田とを含む。例えばホウ酸といったその他の添加物は、含まれていない。半田被覆の各段階の後には、金属帯３はすすがれる。金属帯３の製造はこうして終了する。

分かりやすく説明するために、図３において金属帯３が斜視断面図で示されている。厚さが３００〜３７０μｍの鋼出発層２と、これに隣接した厚さが７０〜２００ｎｍのニッケル出発層４と、金属帯３の下面上の、厚さが４〜６μｍの半田出発層５とが明らかに看て取れる。個々の層の厚さ間の違いが大きいために、金属帯は図３においては実寸では示されていない。

金属帯３は、さらなる工程段階において切断片（金属体の部分）に分割され、これらがローラによって筒状に巻かれる。本実施例において、切断片はローラによって二回巻かれるので、管１は二重の壁部６を有している。ローラ加工の後、管は誘導炉（Ｉｎｄｕｋｔｉｏｎｓｏｆｅｎ）によって加熱され、これにより半田出発層５は溶融する。このようにして、二つの壁部６が互いに半田付け・鑞付けされ、管１が密閉される。二回の巻き付け加工のため、そしてニッケル原子、鉄原子及び半田原子の拡散過程のために、半田付け・鑞付けの後は、もはや出発層２，４，５というものは問題にならず、その代りに鋼層８と半田層９（図４参照）というものだけが問題になる。管１の二重壁構造に由来して、二重の鋼層８と二重の半田層９とが存在する。ローラ加工時に、半田出発層５が最終的には管１の内側を形成するよう留意される。したがって、半田付け・鑞付けの後には、内側の半田層９は管１の最内層を形成し、これに内側の鋼層８が続き、これに外側の半田層９が続き、最後には、外側の鋼層８が続く。継ぎ目７で、金属帯切断片の端部がつなぎ合わされる。

このことは、分かりやすく説明するために管１の壁部断面を拡大して示す図５Ａにおいてはっきりと看取できる。半田付け・鑞付け過程における拡散のために、図５Ａの実施例においては、ニッケル出発層４のニッケルは、鋼出発層２内と半田出発層５内にも広がってしまっている。したがって、はっきりとした層構造は半田付け・鑞付けにより失われ、そのために、鋼層８と半田層９との間の境界面では、ニッケルが概ねガウス分布により存在している。図５Ａに記載の半田付け・鑞付け過程が、もとニッケル出発層４内への鉄原子と半田原子の拡散をももたらした。このため、「鋼層」という概念は、鋼の割合が半田の割合よりも多いのであればいつも、鋼層が存在するものとして定義される。「半田層」の概念も同様に定義されている。図５Ａの実施例においては、もともとニッケル出発層４であった全ての領域に、鉄原子及び／又は半田原子が存在する。この領域１０は、鋼層８か、半田層９かの部類に入れられ、一定体積中のニッケルの量が境界面に向かって増えて行く領域１０として特徴付けられるものである。境界面は、その片側では一定体積中の鉄原子の量が半田原子のそれより多いものとして定義される。

第二の実施例（図５Ｂ参照）においては、半田付け・鑞付け過程は、より少ない熱エネルギー量で行われるため、もともとニッケル出発層４であった全ての領域に異原子が入り込んで来ているというわけではない。この場合には、もともとのニッケル出発層４が、ニッケルの一定体積中の量が１００％であるニッケル層１１のまま維持されている。隣接する領域１０というのは、鋼層８ないしは半田層９に分類されると同時にニッケルも含んでいるというような領域である。この領域１０では、ニッケル層１１に向かって一定体積中のニッケルの量が増えていく。一定体積中のニッケルの量が増えていく領域１０及び／又はニッケル層１１がニッケル含有領域２１を形成する。

最後に、図５Ａと図５Ｂに記載の実施例の混合型も考えられる。例えば、幾つかの半田付け・鑞付け工程においては、なかんずく管１の外側の領域が暖められる。その場所では、それに応じてより強い拡散が引き起こされ、その結果、壁部６の外側の領域ではニッケル層１１が存在しない代わりに、一定体積中のニッケルの量が増えていく領域１０がより一層広がって存在する。これに対して管１の内側の部分においては、ニッケル出発層４が単層又は複層のニッケル層１１のまま維持されるが、ただし、隣接する領域１０の広がり方はむしろ小さくなる。

Claims (15)

1. 多重壁の管（１）を製造するための方法、特に請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の管（１）を製造するための方法であって、
   鋼帯（１９）が金属帯（３）の鋼出発層（２）を構成し、
   前記鋼出発層（２）の少なくとも一面にニッケル出発層（４）が形成され、
   少なくとも一つの半田出発層（５）が前記一面のニッケル出発層（４）上、又は、前記両面のうちの一方又は両方のニッケル出発層（４）上に形成され、
   巻くことによって前記金属帯（３）から、又は、前記金属帯（３）の部分から前記多重壁の管が成形され、
   前記管の壁部（１）が加熱によって半田付けないし鑞付けされる方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記ニッケル出発層（４）及び／又は前記半田出発層（５）は、電気メッキにより形成される方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記少なくとも一つのニッケル出発層（４）の電気メッキ及び／又は前記少なくとも一つの半田出発層（５）の電気メッキは、電解質のフロー速度を一定にできる少なくとも一つのセル（１３，１４）内で行われる方法。
4. 請求項２又は３のいずれかに記載の方法であって、前記少なくとも一つの半田出発層（５）の電気メッキは、少なくとも一つのラジアルセル（１３）内で行われる方法。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法であって、前記少なくとも一つのニッケル出発層（４）の電気メッキ及び／又は前記少なくとも一つの半田出発層（５）の電気メッキは、不溶性の陽極を用いて行われる方法。
6. 請求項２乃至５のいずれか一項に記載の方法であって、前記少なくとも一つのニッケル出発層（４）の電気メッキは、５０〜５５０Ａ／ｄｍ^２の間の電流密度、好ましくは８０〜３５０Ａ／ｄｍ^２の間の電流密度、特に好ましくは８０〜２２０Ａ／ｄｍ^２の間の電流密度で行なわれる方法。
7. 請求項２乃至６のいずれか一項に記載の方法であって、前記少なくとも一つの半田出発層の電気メッキ（５）は、３０〜５００Ａ／ｄｍ^２の間の電流密度、好ましくは４０〜３２５Ａ／ｄｍ^２の間の電流密度、特に好ましくは４０〜２００Ａ／ｄｍ２の間の電流密度で行なわれる方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項の記載の方法であって、前記半田出発層（５）は、銅を含む方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項の記載の方法であって、前記鋼出発層（２）の両面のそれぞれに一つのニッケル出発層（４）が形成される方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法であって、前記鋼出発層（２）の片側だけにおいて、前記半田出発層（５）が前記一面のニッケル出発層（４）上、又は、前記両面のうち一方のニッケル出発層（４）上に形成されるとともに、好ましくは前記ただ一つの半田出発層（５）は、前記管（１）の内面を形成する方法。
11. 多重壁の管（１）、特に請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法により製造された管（１）であって、
    前記管（１）は、少なくとも一つの多重層の金属帯（３）から、又は、多重層の金属帯（３）の少なくとも一つの部分から巻くことにより成形されており、
    前記管（１）の各壁部（６）は、鋼層（８）を含み、当該鋼層（８）が片面又は両面で半田層（９）により被覆されており、
    前記鋼層（８）は、前記半田層（９）の方に向かって、一定体積中のニッケルの量が増えて行く領域（１０）を有しており、
    前記半田層（９）は、前記鋼層（８）の方に向かって、一定体積中のニッケルの量が増えて行く領域（１０）を有している管。
12. 請求項１１に記載の多重壁の管（１）であって、ニッケル含有領域（２１）が、４０〜８００ｎｍ、好ましくは６０〜３００ｎｍ、特に好ましくは７０〜２００ｎｍのニッケル出発層（４）の厚さに相当する管。
13. 請求項１１又は１２に記載の多重壁の管（１）であって、前記管（１）の最内層は、複数の前記半田層（９）の一つである管。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の多重壁の管（１）であって、最も外側の前記鋼層（８）は、その外側に、一定体積中のニッケルの量が増えて行く領域（１０）を有している管。
15. 請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の多重壁の管（１）であって、前記半田層（９）は、銅を含む管。

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