JPH01313154A - 複合金属材料の連続製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属スラリー鋳造法を用いた複合金属材料の連
続製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年金属材料は用途が多様化して、種々の特性が要求さ
れるようになり、これに合金化で対処するのは困難な状
況にあり、異種金属を複合化した複合金属材料の開発が
活発になされるようになってきている。

上記複合金属材料の製造方法としては従来より金属パイ
プ内に別の金属を鋳造して複合する方法や異種金属板同
士を圧着し加熱して接合し複合する方法等が用いられて
いる。

しかしながらこのような従来の複合方法では、前者の場
合は異種金属同士の接合が十分になされず、又後者の場
合は十分な結合を得る為には双方を圧着したのち長時間
の加熱処理を要する等の問題があった。

又上記熱拡散による方法でも、拡散による接合領域が狭
いため、異種金属間の熱膨張差を吸収するのが困難で製
造中又は使用中に境界部分に亀裂を生じたり、或いは接
合不良により、繰り返し曲げたりすると双方が簡単に剥
離してしまう等の問題があった。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明はかかる
状況に鑑みなされたものでその目的とすると゛ころは、
接合領域が広く、組成的濃度変化がゆるやかな接合性に
優れた複合金属材料を連続製造する方法を提供すること
にある。

即ち本発明は組成の異なる少なくとも２種の金属スラリ
ーを同一鋳型内の異なる箇所に各々連続的に供給すると
ともに、上記鋳型内に供給された異種の金属スラリーの
境界部分を撹拌して、上記境界部分に組成的濃度勾配を
もたせて鋳造することを特徴とするものである。

本発明において金属スラリーとは、固液共存温度範囲に
ある金属を混練して得られるもので、液相金属に金属の
固体粒子が高濃度に懸濁した粘性の高い泥状のものであ
る。

本発明は上記の金属スラリーの高粘性の性質を利用して
なされたもので、組成の異なる複数の金属スラリーを鋳
型内の別々の箇所に供給し、上記金属スラリーが液相が
固化する前の泥状を呈している間に、上記異種金属スラ
リーの境界部分を撹拌して上記境界部分に組成的濃度勾
配をもたせ、しかるのち上記液相部分を冷却固化して複
合材となすものである。

本発明において複合される異種金属をスラリー状即ち高
粘性の泥状にして鋳型内に供給し、上記異種金属の境界
部分を撹拌するので上記境界部分は異種金属の成分が濃
度勾配をもって混在した状態となる。

本発明において撹拌により形成される組成的濃度勾配領
域幅は、金属スラリー中に占める固体粒子の割合（固相
率）はもとより撹拌棒の形状、撹拌速度等によって変化
するものである。又上記組成的濃度勾配領域幅を均一幅
にするには、撹拌棒の配置間隔を撹拌棒直径の１．５〜
３倍程度にし、撹拌棒の回転向きを全て同じ向きに揃え
るのが好ましい。

本発明において撹拌棒の形状等の撹拌条件は鋳塊サイズ
や用途に応じ任意に選定し得るものである。

〔実施例］ 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 第１図は本発明方法を実施する複合金属材料製造装置の
一例を示す要部説明図である。図において１は連続鋳造
機、２．１２は金属スラリーを貯留する為のタンデイラ
イシュ、３は異種金属スラリーを上記連続鋳造機の鋳型
上部で各々分離しておく為の分離板、４は異種金属スラ
リーの境界部分を撹拌する為の撹拌棒である。

上記の連続鋳造機１はツインベルト方式のもので、２本
のエンドレスベルト（以下ベルトと略記）５がそれぞれ
２本の駆動ロール６と１本のテンシッンロール７間に三
角形に張架され、上記三角形の一辺が相互に対向配置さ
れて鋳型８が形成され、上記の鋳型８を形成する三角形
の一辺のベルト５の裏面側にはバックアップロール９が
密に配列されており、このバックアップロール９及びベ
ルト５の鋳型３を形成する部分は冷却ノズル１０により
水をかけられ冷却される。又上記鋳型８は出口に向けて
順次幅狭になるように構成されており、金属スラリー１
３．１４が凝固とともに圧縮加工される様になっている
。

上記装置を用いてＡｆｆｉ−０，０５％５ｉ−０，１０
％Ｆ　ｅ　−１，０％Ｍｇの５００５相当合金（以下５
００５合金と略記）と／ｌ−０，１１％５ｔ−０，２１
％Ｆｅ−０，４２％Ｍ　ｎ　−４，２％Ｍｇ−０，１８
％Ｃｒの５０８６相当合金（以下５０８６合金と略記）
からなる複合金属材料を下記により製造した。

先ずタンデイツシュ２より６５１　’Ｃに保温した５０
０５合金スラリー１３を又タンデイツシュ１２より６５
３°Ｃに保温した５０８６合金スラリー１４をそれぞれ
ノズル１５．１６を介して鋳型内に供給した。

鋳型内に供給された上記２種の金属スラリー１３．１４
は外側がベルト５により冷却されて固化をし始め、内側
は幅２ｍｍ、高さ２０ｍｍ、巾２００印の黒鉛製の分離
板３に仕切られスラリー状のまま下降し、上記２種の金
属スラリー１３．１４は分離板３下方で接触すると同時
に、上記分離板３の下端に取付けられた撹拌棒４により
撹拌されて、双方の境界に組成的濃度勾配領域が形成さ
れ、引き続き上記複合スラリーを鋳型８内で冷却し圧縮
し、図示していないピンチロールで４８０　ｍｒａ　／
　ｍｉｎの速度で引き抜いて１０ｍｍ’　Ｘ　２００ａ
ｎｎ’の複合金属板材１１を製造した。

上記において撹拌棒４は最大部面径３酎、長さ３０Ｉｆ
ｉＩＩｌのＡｎ、Ｏ，製のものを用いこれを約６ｆｆＩ
ｆ１１間隔に３０本分離板３下端に取付けて２３０ｒｐ
ｍの速度で全て時計回りに回転させた。

実施例２ 第２図に示した鋳型内径６０■のホットトップ式水冷連
続鋳造機２１により、実施例１と同じ２種の金属スラリ
ー１３．１４を用いて複合金属棒材３１を製造した。

分離板２３として内径４０■、肉厚２＋ｍａ、高さ３０
ｍの黒鉛製円筒２３を用いこの黒鉛製円筒２３の下端に
直径２ｍ、長さ２０ｍのアルミナ製撹拌棒２４を約４ｍ
間隔に４６本配置し全て時計方向回りに２０　Ｏｒｐｍ
の速度で回転させた。

上記装置を用いて芯材が５０８６合金、外被が５００５
合金の複合金属棒材３１を下記手順により製造した。

先ずタンデイツシュ１２から６５３°Ｃに保温した５０
８６合金スラリー１４を黒鉛製円筒２３内に、又１８０
″対称に配置した２箇のタンデイツシュ２から６５１°
Ｃに保温した５００５合金スラＩＪ−１３を鋳型２８上
部のホットトップゾーン１５に供給した。ホットトップ
ゾーン１５は鋳型とほぼ同じ内径の黒鉛筒２７からなり
黒鉛筒２７は埋設されたヒーター２９により加熱されて
おり、上記２種の金属スラリー１３．１４はそれぞれほ
ぼ上記温度を保持したまま下降して上記黒鉛製円筒２３
下方で相互に接触すると同時に、上記円筒２３下端に取
付けられた撹拌棒２４により撹拌されて双方の境界に組
成的濃度勾配領域が形成され、しかるのち水冷鋳型２８
により冷却されて金属スラリーの液相部分が固化し、こ
れを図示していないピンチロールで３０　ｎｎ／ｗｉｎ
の速度で引抜いて複合金属棒材３１を製造した。

従来例１ ５００５合金と５０８６合金の厚さ５ｍｍの板材をプレ
ス圧着したのち、Ａｒ気流中５５０　”Ｃで１０時間加
熱して拡散接合した。

従来例２ 外径６０閣、肉厚９ｍｓの５００５合金パイプに５０８
６合金の溶湯を鋳造した。

斯くの如くして得られた各々の複合金属材料について断
面Ｍ＃ｓを調査したところ、本発明方法品（実施例１．
２）はいずれも空孔等の全く存在しない緻密な組織から
なり、又ＥＰＭＡにより板材（実施例１）は鋳塊中央部
分に巾２．０　ｍの又棒材（実施例２）は鋳塊中央部分
に直径４１ａｍ、巾３゜０ｆｆｉＩ１１のドーナツ状の
組成的濃度勾配領域が形成され接合されていることが認
められた。

これに対し従来品は接合部分の拡散層の厚さが板材（従
来例１）の場合で３μ、棒材（従来例２）の場合で０．
５μ程度の掻く薄いものであった。

次いで上記各々の複合金属材料を板材は厚さ４■に圧延
し、又棒材はローラーダイスにより直径ｌｏｗの丸棒に
引抜加工したのち、板材は幅４ｍｍに切り出し、棒材は
そのままで１８０＠繰り返し捻回試験を行った。

繰り返し数３００回のところで接合部分を調べたところ
、本発明品（実施例１．２）はいずれも健全であったの
に対し、従来品は板材（従来例１）の場合で局部的に、
又棒材（従来例２）ではほとんど全面に亘って接合部が
剥離していた。

本実施例では、鋳型上部に分離板を配置して鋳造したが
、これは組成的濃度勾配領域幅を出来るだけ精度よく制
御するためであって、鋳型上部に直接撹拌棒を配置して
撹拌しても差支えない。

又本実施例ではＡ１合金について説明したが、Ｃｕ合金
等他の金属にも適用されるものである。

〔効果〕

以上述べたように本発明方法によれば、接合領域が広く
、組成的濃度変化がゆるやがな接合性に優れた複合金属
材料が効率よく製造し得るので、工業上顕著な効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１．　２図は本発明方法を実施する複合金属材料製造
装置の例を示す要部説明図である。 １．２１・・・連続鋳造機、　２，１２・・・タンデイ
ツシュ、　３．２３・・・分離板、　４，２４・・・撹
拌棒、　　１３．１４・・・金属スラリー、　　８．２
８・・・鋳型。 特許出願人　　　古河電気工業株式会社手続補正書（自
発） １．事件の表示　　特願昭６３−１４２８３９号２、発
明の名称　　複合金属材料の連続製造方法３６補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　〒１００東京都千代田区丸の内２丁目６番１
号４、補正の対象　　　明細書の「発明の詳細な説明」
の欄。 ５、補正の内容 （１）明細書の第５頁第１２行に「鋳型３を形成する」
とあるを「鋳型８を形成する」と訂正する。 （２）明細書の第６頁第４行にｒ５００５合金スラリー
」とあるをｒ５００５合金の金属スラリー」と訂正する
。 （３）明細書の第６頁第５行にｒ５０８６合金スラリー
」とあるをｒ５０　Ｂ　６合金の金属スラリー」と訂正
する。 （４）明細書の第６頁第１０行に「内側は幅２胴」とあ
るを「内側は厚さ２ｍ」と訂正する。 （５）明細書の第７頁第１８行にｒ５０８６合金スラリ
ー」とあるをｒ５０Ｂ６合金の金属スラリー」と訂正す
る。 （６）明細書の第７頁第２０行〜第８頁第１行に「５０
０５合金スラリー」とあるをｒ５００５合金の金属スラ
リー」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 組成の異なる少なくとも２種の金属スラリーを同一鋳型
   内の異なる箇所に各々連続的に供給するとともに、上記
   鋳型内に供給された異種の金属スラリーの境界部分を撹
   拌して、上記境界部分に組成的濃度勾配をもたせて鋳造
   することを特徴とする複合金属材料の連続製造方法。