JP2017008379A - クラッドパイプ及びクラッドパイプの製造方法 - Google Patents
クラッドパイプ及びクラッドパイプの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】各層の材料の組み合わせ及び各層の厚みの組み合わせに制約を生じさせることなく、且つ複数の層の間における密着性が高く、長期間の使用に対する耐久性のあるクラッドパイプ等を提供する。【解決手段】第１の金属又は合金からなる筒状体１１と、該筒状体１１の内周面に設けられ、第１の金属又は合金と種類が異なる第２の金属又は合金からなり、径方向の厚みが少なくとも５０μｍである内周皮膜層１２とを備え、筒状体１１と内周皮膜層１２との境界面に、一方に対して他方の材料が食い込んだアンカー層が形成されている。【選択図】図１
Description
本発明は、複数種類の金属又は合金が厚み方向に積層されたクラッドパイプ及びその製造方法に関する。
複数種類の金属又は合金が厚み方向に積層されたクラッドパイプが知られている。クラッドパイプは、例えば、耐久性と耐食性、或いは装飾性と低コストといった複数の特性又は条件を満たすことが必要な場面で用いられることが多い。
従来、半導体製造装置を構成するチャンバに腐食性を有するガスを流出入させるパイプの材料として、ニッケル等の耐食性を有する金属が用いられていた。しかし、ニッケル等の金属は高価である。そのため、ステンレス等の安価な金属又は合金の内周面を、耐食性を有する金属又は合金で被覆したクラッドパイプを適用することができれば有用である。
金属表面を被覆する技術としては、めっき法が知られている。
また、特許文献１には、ニッケル基合金パイプの内側に鋼管を挿入して引き抜き加工を行って塑性変形させ、さらに傾斜圧延することにより、両パイプの接合面を密着させるクラッドパイプの製造方法が開示されている。
また、特許文献１には、ニッケル基合金パイプの内側に鋼管を挿入して引き抜き加工を行って塑性変形させ、さらに傾斜圧延することにより、両パイプの接合面を密着させるクラッドパイプの製造方法が開示されている。
さらに、特許文献２には、金属又は合金の板材を重ねて圧延圧接することにより二層クラッド材を作製し、この二層クラッド材をロールフォーミング機により筒状に成形加工するクラッドパイプの製造方法が開示されている。
しかしながら、めっき法を用いる場合、めっきによる被覆層の厚みは最大でも約２５μｍ以下と、被覆層をあまり厚くすることができない。そのため、被複層が剥げやすく、長期間の使用に対して耐久性が弱いという問題がある。また、めっき法においては被覆層にピットが発生し易いため、ピットの部分から浸食が始まってしまうという問題もある。
また、上記特許文献１の場合、異種の金属又は合金のバルク材を接合させるため、引き抜き加工や傾斜圧延加工により塑性変形させたとしても、接合面における密着強度には限界がある。特に、内周側の層の厚みが小さい場合、クラッドパイプに流す流体の流速が速かったり、内周側を減圧したりした場合には、剥離が生じてしまうおそれがある。そのため、やはり、長期間の使用に対する十分な耐久性を確保することは困難である。
また、上記特許文献２においては、重ね合わせる板材に展性や延性等の機械的特性に大きな差がある場合、板材間の密着強度を高めるために圧延加工を繰り返すと、二層クラッド材に大きな反りが生じてしまう。そして、この反りを抑制するために、各板材の厚みを調節したり、重ね合わせる板材の層数を増やしたりする必要が生じ、結果として、板材の材料の組み合わせや厚みの組み合わせに制約が生じてしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、各層の材料の組み合わせ及び各層の厚みの組み合わせに制約を生じさせることなく、複数の層の間における密着性が高く、且つ長期間の使用に対する耐久性のあるクラッドパイプ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るクラッドパイプは、第１の金属又は合金からなる第１の筒状体と、前記第１の筒状体の内周面に設けられ、前記第１の金属又は合金と種類が異なる第２の金属又は合金からなり、径方向の厚みが少なくとも５０μｍである第２の筒状体と、を備え、前記第１の筒状体と第２の筒状体とが接触する境界面に、一方に対して他方の材料が食い込んだアンカー層が形成されている、ことを特徴とする。
上記クラッドパイプにおいて、当該クラッドパイプの径方向の厚みに対する前記第２の筒状体の径方向の厚みの比率が１／３以下である、ことを特徴とする。
上記クラッドパイプにおいて、前記第２の筒状体は、前記第１の筒状体に対して前記材料の粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることによって形成され、前記第１の筒状体に、前記第１の金属又は合金からなり、長さ方向に延びる接合部が設けられ、前記第２の筒状体に、前記第２の金属又は合金からなり、長さ方向に延びる接合部が設けられている、ことを特徴とする。
上記クラッドパイプにおいて、前記第１の筒状体は、前記第２の筒状体に対して前記材料の粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることによって形成されている、ことを特徴とする。
上記クラッドパイプにおいて、前記第１の金属又は合金と第２の金属又は合金との組み合わせは、普通鋼又はステンレスとニッケル又はニッケル合金、普通鋼又はステンレスとアルミニウム又はアルミニウム合金、普通鋼又はステンレスと銅又は銅合金、普通鋼又はステンレスとチタン又はチタン合金、アルミニウム又はアルミニウム合金とニッケル又はニッケル合金、アルミニウム又はアルミニウム合金と銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金とチタン又はチタン合金、及び銅又は銅合金とチタン又はチタン合金、のうちのいずれかである、ことを特徴とする。
本発明に係るクラッドパイプの製造方法は、第１の金属又は合金からなる板状の基材に対し、前記第１の金属又は合金と種類が異なる第２の金属又は合金からなる粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることにより、板状の積層体を作製する積層体作製工程と、前記積層体を筒状に成形する筒状成形工程と、筒状に成形された前記積層体において対向する側端面同士を接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。
上記クラッドパイプの製造方法は、前記板状の積層体に対し、圧延処理を施す圧延工程をさらに含み、前記筒状成形工程は、前記圧延処理が施された前記板状の積層体を筒状に成形する、ことを特徴とする。
上記クラッドパイプの製造方法において、前記筒状成形工程は、前記基材が外側となるように前記積層体を成形する、ことを特徴とする。
上記クラッドパイプの製造方法において、前記筒状成形工程は、前記基材が内側となるように前記積層体を成形する、ことを特徴とする。
上記クラッドパイプの製造方法において、前記接合工程は、前記第１の金属又は合金からなる溶加材を用いて、前記基材の側端面同士を接合する第１の接合工程と、前記第２の金属又は合金からなる溶加材を用いて、前記基材上に堆積した前記第２の金属又は合金からなる堆積層の側端面同士を接合する第２の接合工程と、を含むことを特徴とする。
本発明に係るクラッドパイプの製造方法は、第１の金属又は合金からなる筒状の基材の外周面に、前記第１の金属又は合金と種類が異なる第２の金属又は合金からなる粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることにより、筒状の積層体を作製する積層体作製工程と、前記筒状の積層体に対し、引き抜き処理を施す引き抜き工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、第１及び第２の筒状体のうちの一方を、他方に対して材料の粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付けて堆積させる、所謂コールドスプレー法により形成するので、各層の材料の組み合わせ及び各層の厚みの組み合わせに制約を生じさせることなく、複数の層の間における密着性が高く、且つ長期間の使用に対する耐久性のあるクラッドパイプを提供することが可能となる。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るクラッドパイプの外観を示す斜視図である。図２は、図１に示すクラッドパイプの構造を示す横断面図である。図１及び図２に示すように、本実施の形態１に係るクラッドパイプ１は、筒状体（第１の筒状体）１１と、筒状体１１の内周面に形成された筒状の内周皮膜層（第２の筒状体）１２とを備える。クラッドパイプ１の一部には、長さ方向に延びる接合部１３が設けられている。クラッドパイプ１の断面形状は特に限定されず、図２に示すような円環形状であっても良いし、円環形状を扁平にした形状であっても良い。或いは、矩形状や六角形状等の多角形状であっても良い。
図１は、本発明の実施の形態１に係るクラッドパイプの外観を示す斜視図である。図２は、図１に示すクラッドパイプの構造を示す横断面図である。図１及び図２に示すように、本実施の形態１に係るクラッドパイプ１は、筒状体（第１の筒状体）１１と、筒状体１１の内周面に形成された筒状の内周皮膜層（第２の筒状体）１２とを備える。クラッドパイプ１の一部には、長さ方向に延びる接合部１３が設けられている。クラッドパイプ１の断面形状は特に限定されず、図２に示すような円環形状であっても良いし、円環形状を扁平にした形状であっても良い。或いは、矩形状や六角形状等の多角形状であっても良い。
筒状体１１及び内周皮膜層１２は、互いに種類が異なる金属又は合金によって形成されている。筒状体１１及び内周皮膜層１２を構成する金属又は合金の組み合わせは特に限定されない。具体例として、普通鋼又はステンレスとニッケル又はニッケル合金、普通鋼又はステンレスとアルミニウム又はアルミニウム合金、普通鋼又はステンレスと銅又は銅合金、普通鋼又はステンレスとチタン又はチタン合金、アルミニウム又はアルミニウム合金とニッケル又はニッケル合金、アルミニウム又はアルミニウム合金と銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金とチタン又はチタン合金、及び銅又は銅合金とチタン又はチタン合金等の組み合わせが挙げられる。ここで、普通鋼とは、鉄と炭素との合金である鋼のうち、炭素含有量（質量％）が０．６％以下の鋼のことである。
これらの各組み合わせのうち、いずれで筒状体１１を形成し、いずれで内周皮膜層１２を形成するかについては、クラッドパイプ１の用途に応じて適宜決定すれば良い。例えば、半導体製造装置を構成するチャンバにおいて腐食性を有する流体（液体又は気体）を流す用途でクラッドパイプ１を製造する場合、筒状体１１をステンレスによって形成し、流体が接触する内周皮膜層１２をニッケルによって形成すると良い。また、海水淡水化プラント等において海水を流す用途でクラッドパイプ１を製造する場合、強度を確保するため筒状体１１を炭素鋼によって形成し、耐食性を付与するため内周皮膜層１２をステンレスによって形成すると良い。
内周皮膜層１２の径方向の厚みｄ12は、少なくとも５０μｍである。また、この厚みｄ12は、好ましくは、クラッドパイプ１の径方向の厚みｄtotalの１／３以下である。
筒状体１１及び内周皮膜層１２のうちの少なくとも一方は、他方を基材とするコールドスプレー法により形成されている。後述するように、本実施の形態１においては、内周皮膜層１２をコールドスプレー法により形成している。
ここで、コールドスプレー法とは、材料の粉末を、融点又は軟化点以下の状態の不活性ガスとともに末広（ラバル）ノズルから噴射し、固相状態のまま基材に衝突させることにより、基材の表面に皮膜を形成する方法である。コールドスプレー法においては、溶射法と比較して低い温度で成膜が行われるので、熱応力の影響が緩和される。そのため、相変態がなく酸化も抑制された金属又は合金の皮膜を得ることができる。特に、本実施の形態１のように、基材及び皮膜となる材料がともに金属又は合金である場合、金属又は合金の材料の粉末が基材（又は先に形成された皮膜）に衝突した際に粉末と基材との間で塑性変形が生じ、基材に皮膜の材料が食い込むアンカー効果と呼ばれる現象が生じる。このアンカー効果により形成される基材に皮膜の材料が食い込んだ領域はアンカー層と呼ばれる。アンカー層においては、基材及び皮膜の互いの酸化皮膜が破壊されて新生面同士による金属結合が生じるので、密着強度の高い積層体を得ることができる。
接合部１３は、アーク溶接、ガス溶接、プラズマ溶接等を含む融接（狭義の溶接）や、ろう接や、摩擦攪拌接合等の接合方法を用いて筒状体１１及び内周皮膜層１２を接合した痕跡である。本実施の形態１においては、溶加材を用いた融接により筒状体１１及び内周皮膜層１２をそれぞれ接合している。そのため、接合部１３は、内周側の接合部１４と、外周側の接合部１５とを含む２層構造をなしている。なお、内周側の接合部１４が、内周皮膜層１２の他の部分の外周面よりも外周側（即ち、接合部１５側）に多少盛り上がっていても良い。
次に、本実施の形態１に係るクラッドパイプ１の製造方法を説明する。図３は、クラッドパイプ１の製造方法を示すフローチャートである。図４、図６、及び図７はクラッドパイプ１の製造方法を説明するための模式図である。図５は、コールドスプレー法による成膜装置の構成例を示す模式図である。
まず、工程Ｓ１１において、図４に示すように、基材１６上にコールドスプレー法で皮膜１７を形成することにより、板状の積層体１８を作製する。基材１６は、クラッドパイプ１において筒状体１１となる部分である。例えば、筒状体１１をステンレスによって形成する場合、基材１６としてステンレスからなる矩形状の板材を用意する。ステンレスの板材の製造方法は特に限定されず、圧延板であっても良いし、コールドスプレー法により作製した板材であっても良い。基材１６の径方向の厚みは、クラッドパイプ１の用途に応じて適宜決定する。
一方、皮膜１７は、内周皮膜層１２となる部分である。内周皮膜層１２を例えばニッケルによって形成する場合、ニッケル粉末を材料としてコールドスプレー法を行うことにより皮膜１７を形成する。
図５に示すコールドスプレー装置１００は、圧縮ガスを加熱するガス加熱器１０１と、皮膜１７の材料の粉末１９を収容してスプレーガン１０３に供給する粉末供給装置１０２と、スプレーガン１０３に供給された粉末１９を、加熱された圧縮ガスと共に基材１６に向けて噴射するガスノズル１０４と、ガス加熱器１０１及び粉末供給装置１０２に対する圧縮ガスの供給量をそれぞれ調節するバルブ１０５及び１０６とを備える。
圧縮ガスとしては、ヘリウム、窒素、空気などが使用される。ガス加熱器１０１に供給された圧縮ガスは、材料の粉末の融点よりも低い範囲の温度に加熱された後、スプレーガン１０３に供給される。圧縮ガスの加熱温度は、好ましくは３００〜１０００℃である。
一方、粉末供給装置１０２に供給された圧縮ガスは、粉末供給装置１０２内の粉末１９をスプレーガン１０３に所定の吐出量となるように供給する。
加熱された圧縮ガスは、末広形状をなすガスノズル１０４を通過することにより超音速流（約３４０ｍ／ｓ以上）となって噴射される。この際の圧縮ガスのガス圧力は、１〜５ＭＰａ程度とすることが好ましい。圧縮ガスの圧力をこの程度に調整することにより、基材１６に対する皮膜１７の密着強度の向上を図ることができるからである。より好ましくは、２〜５ＭＰａ程度の圧力で処理すると良い。
このようなコールドスプレー装置１００において、基材１６（例えばステンレス板）をスプレーガン１０３に向けて配置すると共に、皮膜１７の材料の粉末（例えばニッケル粉末）１９を粉末供給装置１０２に投入し、ガス加熱器１０１及び粉末供給装置１０２への圧縮ガスの供給を開始する。それにより、スプレーガン１０３に供給された粉末１９が、この圧縮ガスの超音速流の中に投入されて加速され、スプレーガン１０３から噴射される。この粉末１９が、固相状態のまま基材１６に高速で衝突して堆積することにより、皮膜１７が形成される。この際の衝突により、基材１６と皮膜１７との境界面にアンカー層が形成され、皮膜１７が基材１６に強く密着する。工程Ｓ１１においては、この皮膜１７を所望の厚さとなるまで堆積させる。
なお、コールドスプレー法による成膜装置としては、材料の粉末１９を基材１６に向けて固相状態で衝突させて皮膜１７を形成できる装置であれば、図５に示すコールドスプレー装置１００の構成に限定されるものではない。
続く工程Ｓ１２において、基材１６に皮膜１７が形成された積層体１８に圧延処理を施す。この圧延処理は、皮膜１７の表面を滑らかに整えると共に、皮膜１７の密度を高め、積層体１８の厚みを微調整する目的で行う。そのため、従来の圧延処理のように繰り返し処理を行って積層体１８を大きく引き伸ばす必要はない。例えば、積層体１８の厚みを最大でも５０％圧縮する程度の圧をかければ良い。
続く工程Ｓ１３において、矩形の板状をなす積層体１８の対向する側端面１８ａを斜めにカットし、図６に示すように、これらの側端面１８ａ同士が向かい合うように、ロールフォーミング機を用いて積層体１８を筒状に成形する。この際、皮膜１７が内周側となるように成形を行う。側端面１８ａをカットする際には、内周面（皮膜１７の表面）に対して外周面（基材１６の表面）が短くなるように側端面１８ａを傾斜させる。それにより、積層体１８を筒状に成形した際に、外周側に向かって開くＶ字状の溝が形成される。
続く工程Ｓ１４において、筒状に成形した積層体１８の対向する側端面１８ａ同士を接合する。工程Ｓ１４における接合方法は特に限定されず、アーク溶接、ガス溶接、プラズマ溶接等を含む融接（狭義の溶接）や、ろう接や、摩擦攪拌接合等の公知の方法を用いることができる。融接に用いる溶加材やろう接に用いるろう材は、接合する材料に応じて適宜選択すれば良い。
一例として、融接により接合する場合、まず、図７の（ａ）に示すように、皮膜１７と同じ材料（例えばニッケル）からなる溶加材を用いて皮膜１７の側端面同士を接合する（接合部１４参照）。続いて、図７の（ｂ）に示すように、基材１６と同じ材料（例えばステンレス）からなる溶加材を用いて基材１６の側端面同士を接合する（接合部１５参照）。それにより、図１に示すクラッドパイプ１が完成する。
以上説明したように、本実施の形態１によれば、基材１６上に皮膜１７をコールドスプレー法によって形成した積層体１８を筒状に成形し、側端面１８ａを接合することにより２層からなるクラッドパイプ１を製造するので、筒状体１１と内周皮膜層１２との間で強い密着強度を得ることができる。従って、長期間の使用に対して耐久性のあるクラッドパイプ１を製造することが可能となる。
また、本実施の形態１においては、上述したように、皮膜１７の表面を滑らかにし、皮膜１７の密度を高め、積層体１８の厚みを微調整する目的で圧延処理を行うだけであり、従来のように、層間の密着性を高めるために複数回の圧延処理を行い、積層体１８を大きく引き伸ばす必要はない。そのため、基材１６と皮膜１７との間で展性や延性等の機械的特性が大きく異なる場合であっても、圧延処理の繰り返しに起因する反りの発生を防ぐことができる。また、圧延処理における反りの発生を防ぐために、基材１６と皮膜１７との厚みのバランスを制限する必要もない。従って、基材１６及び皮膜１７（筒状体１１及び内周皮膜層１２）の材料の組み合わせや、厚みの組み合わせの自由度を、従来と比べて格段に高くすることができる。
例えば、従来においては、延伸処理における反りの発生を防ぐため、積層体１８の厚み、即ちクラッドパイプ１の径方向の厚みｄtotalに対し、皮膜１７、即ち内周皮膜層１２の径方向の厚みｄ12の比率を１／３以下にすることは困難であった。しかし、本実施の形態１においては、基材１６と皮膜１７との間で厚みが大きく異なる積層体１８を、反りを生じさせることなく作製することが可能となる。
また、本実施の形態１においては、コールドスプレー法を用いることにより、メッキ法においては困難であった厚みｄ12が５０μｍ以上の内周皮膜層１２を形成することが可能である。従って、長期間の使用に対し、内周皮膜層１２の耐久性を高めることが可能となる。さらに、メッキ法において生じやすいピットを防ぐことができるので、ピットに起因する浸食の発生を防ぐこともできる。
なお、上記実施の形態１においては、２層からなるクラッドパイプ１を作製したが、３層以上のクラッドパイプを作製しても良い。この場合、コールドスプレー法により、基材１６上に複数の層を形成した積層体を筒状に成形し、各層の側端面同士を融接やろう接、摩擦攪拌接合等により接合すれば良い。
（変形例）
次に、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。図８は、本変形例に係るクラッドパイプを示す斜視図である。
次に、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。図８は、本変形例に係るクラッドパイプを示す斜視図である。
上記実施の形態１においては、皮膜１７が内側（基材１６が外側）となるように積層体１８を筒状に成形したが、反対に、皮膜１７が外側（基材１６が内側）となるように積層体１８を筒状に成形しても良い。この場合、図８に示すように、基材１６を筒状にした筒状体２１と、筒状体２１の外周面に設けられた外周皮膜層２２とからなるクラッドパイプ２を作製することができる。
このように、コールドスプレー法により作製した積層体１８を筒状に成形する向きは、クラッドパイプの用途、耐食性や装飾性など皮膜１７に要求される機能等に応じて、適宜決定すれば良い。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係るクラッドパイプの外観を示す斜視図である。図９に示すように、本実施の形態２に係るクラッドパイプ３は、筒状体（第２の筒状体）３１と、筒状体３１の外周面に形成された筒状の外周皮膜層（第１の筒状体）３２とを備える。クラッドパイプ３の断面形状は特に限定されず、図９に示すような円環形状であっても良いし、円環形状を扁平にした形状であっても良いし、矩形状や六角形状等の多角形状であっても良い。
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係るクラッドパイプの外観を示す斜視図である。図９に示すように、本実施の形態２に係るクラッドパイプ３は、筒状体（第２の筒状体）３１と、筒状体３１の外周面に形成された筒状の外周皮膜層（第１の筒状体）３２とを備える。クラッドパイプ３の断面形状は特に限定されず、図９に示すような円環形状であっても良いし、円環形状を扁平にした形状であっても良いし、矩形状や六角形状等の多角形状であっても良い。
筒状体３１及び外周皮膜層３２は、互いに異なる金属又は合金によって形成されている。筒状体３１及び外周皮膜層３２の材料の組み合わせは、実施の形態１において列挙したものと同様であり、各組み合わせのうち、いずれで筒状体３１を形成し、いずれで外周皮膜層３２を形成するかについても、クラッドパイプ３の用途に応じて適宜決定すれば良い。
筒状体３１の径方向の厚みは、少なくとも５０μｍである。また、この厚みは、好ましくは、クラッドパイプ３の径方向の厚みの１／３以下である。
次に、本実施の形態２に係るクラッドパイプ３の製造方法を説明する。図１０は、クラッドパイプ３の製造方法を示すフローチャートである。図１１及び図１２は、クラッドパイプ３の製造方法を説明するための模式図である。
まず、工程Ｓ２１において、筒状の基材の外周面にコールドスプレー法で皮膜を形成することにより、筒状の積層体を作製する。図１１に示すように、筒状の基材としては、筒状体３１そのものを用いる。また、コールドスプレー法において使用する原料の粉末３３としては、外周皮膜層３２を構成する金属又は合金の粉末を用意する。例えば、筒状体３１をニッケルにより形成し、外周皮膜層３２をステンレスにより形成する場合には、ニッケルパイプの外周面にステンレス粉末を吹き付けることにより、ステンレスの皮膜を形成する。
粉末３３を粉末供給装置１０２（図５参照）に投入してガスノズル１０４から噴射し、基材である筒状体３１に吹き付けることにより、図１２に示すように、筒状体３１の外周面に皮膜３４を堆積させる。この粉末３３を筒状体３１に吹き付けた際の衝突により、筒状体３１と皮膜３４との境界面にアンカー層が形成され、皮膜３４が筒状体３１に強く密着する。
続く工程Ｓ２２において、基材である筒状体３１に皮膜３４を形成した筒状の積層体に対し、引き抜き加工を施す。この引き抜き加工は、皮膜３４の表面を滑らかに整えると共に、皮膜３４の密度を高め、皮膜３４の厚みを微調整する目的で行う。そのため、従来の引き抜き加工のように繰り返し処理を行う必要はない。また、筒状の積層体の厚みを最大でも５０％圧縮する程度の圧をかければ良い。それにより、図９に示すクラッドパイプ３が完成する。
以上説明したように、本実施の形態２によれば、筒状をなす基材の外周面にコールドスプレー法により皮膜を形成するので、接合の跡のような継ぎ目のないクラッドパイプ３を作製することが可能となる。
１、２、３ クラッドパイプ
１１、２１、３１ 筒状体
１２ 内周皮膜層
１３、１４、１５ 接合部
１６ 基材
１７、３４ 皮膜
１８ 積層体
１８ａ 側端面
１９ 粉末
２２、３２ 外周皮膜層
３３ 粉末
１００ コールドスプレー装置
１０１ ガス加熱器
１０２ 粉末供給装置
１０３ スプレーガン
１０４ ガスノズル
１０５、１０６ バルブ
１１、２１、３１ 筒状体
１２ 内周皮膜層
１３、１４、１５ 接合部
１６ 基材
１７、３４ 皮膜
１８ 積層体
１８ａ 側端面
１９ 粉末
２２、３２ 外周皮膜層
３３ 粉末
１００ コールドスプレー装置
１０１ ガス加熱器
１０２ 粉末供給装置
１０３ スプレーガン
１０４ ガスノズル
１０５、１０６ バルブ
Claims (11)
- 第１の金属又は合金からなる第１の筒状体と、
前記第１の筒状体の内周面に設けられ、前記第１の金属又は合金と種類が異なる第２の金属又は合金からなり、径方向の厚みが少なくとも５０μｍである第２の筒状体と、
を備え、
前記第１の筒状体と第２の筒状体とが接触する境界面に、一方に対して他方の材料が食い込んだアンカー層が形成されている、
ことを特徴とするクラッドパイプ。 - 当該クラッドパイプの径方向の厚みに対する前記第２の筒状体の径方向の厚みの比率が１／３以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のクラッドパイプ。
- 前記第２の筒状体は、前記第１の筒状体に対して前記材料の粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることによって形成され、
前記第１の筒状体に、前記第１の金属又は合金からなり、長さ方向に延びる接合部が設けられ、
前記第２の筒状体に、前記第２の金属又は合金からなり、長さ方向に延びる接合部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッドパイプ。 - 前記第１の筒状体は、前記第２の筒状体に対して前記材料の粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることによって形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッドパイプ。
- 前記第１の金属又は合金と第２の金属又は合金との組み合わせは、
普通鋼又はステンレスとニッケル又はニッケル合金、
普通鋼又はステンレスとアルミニウム又はアルミニウム合金、
普通鋼又はステンレスと銅又は銅合金、
普通鋼又はステンレスとチタン又はチタン合金、
アルミニウム又はアルミニウム合金とニッケル又はニッケル合金、
アルミニウム又はアルミニウム合金と銅又は銅合金、
アルミニウム又はアルミニウム合金とチタン又はチタン合金、及び
銅又は銅合金とチタン又はチタン合金、
のうちのいずれかである、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のクラッドパイプ。 - 第１の金属又は合金からなる板状の基材に対し、前記第１の金属又は合金と種類が異なる第２の金属又は合金からなる粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることにより、板状の積層体を作製する積層体作製工程と、
前記積層体を筒状に成形する筒状成形工程と、
筒状に成形された前記積層体において対向する側端面同士を接合する接合工程と、
を含むことを特徴とするクラッドパイプの製造方法。 - 前記板状の積層体に対し、圧延処理を施す圧延工程をさらに含み、
前記筒状成形工程は、前記圧延処理が施された前記板状の積層体を筒状に成形する、
ことを特徴とする請求項６に記載のクラッドパイプの製造方法。 - 前記筒状成形工程は、前記基材が外側となるように前記積層体を成形する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のクラッドパイプの製造方法。
- 前記筒状成形工程は、前記基材が内側となるように前記積層体を成形する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のクラッドパイプの製造方法。
- 前記接合工程は、
前記第１の金属又は合金からなる溶加材を用いて、前記基材の側端面同士を接合する第１の接合工程と、
前記第２の金属又は合金からなる溶加材を用いて、前記基材上に堆積した前記第２の金属又は合金からなる堆積層の側端面同士を接合する第２の接合工程と、
を含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のクラッドパイプの製造方法。 - 第１の金属又は合金からなる筒状の基材の外周面に、前記第１の金属又は合金と種類が異なる第２の金属又は合金からなる粉末をガスと共に固相状態のまま吹き付け、堆積させることにより、筒状の積層体を作製する積層体作製工程と、
前記筒状の積層体に対し、引き抜き処理を施す引き抜き工程と、
を含むことを特徴とするクラッドパイプの製造方法。
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