JPH02205277A - 銅または銅合金を中間媒接材としたチタンクラッド薄鋼板の製造方法 - 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】 ＣＭ業上の利用分ツテ） 本発明は、チタンクラッド鋼板の製造方法に関するもの
である。

鋼は、・安価で良好な機械的、熱的、電気的特性を有し
ているため、古くから非常に広い用途に使用されてきた
。しかし、鋼にはそのまま使用すると短時間で錆びたり
腐食したりするという致命的な欠点がある。一方チタン
は、鋼に比べると著しく耐食性が優れているので、腐食
や防錆の問題は解決するが、他の特性、例えば熱伝導性
などは鋼とはかなり異なった特性を示すために、チタン
で完全に代替することは必ずしも容易ではないのである
。さらに、チタンは鋼に比べると著しく高価であるため
に、資源的、経済的にも困難といわざるをえないのが実
情である。

これらの問題を解決する方法として、表面をチタン、中
心部を鋼としたクラッド鋼が使用されている、クラッド
鋼は、母材に目的とする特性に合致した炭素鋼ないしス
テンレス鋼を利用し、表面に耐食性の優れたチタンを用
いることで、優れた耐食性を有しかつ目的とする特性を
満足する材料が得られるために、熱交換機などの化学装
置では広く利用されている。

本発明は、このようなチタンクラッド鋼を技術的に容易
に、そして安価に製造する方法を提供するものである。

（従来の技術） チタンクラッド鋼の製造は、チタンと鋼の界面に脆いＦ
ｅ−Ｔｌ金属間化合物やＴＩＣなどの層が生成すると界
面で剥離することから、溶鋼レベルで行なう鋳包み法は
適用できず、固相レベルでの接合が採用されている。中
でも爆着による方法は、中間媒接材を使用せずしかも接
合強度に対して信頼性が高いことから、現在量も広く使
用されている方法である。

また、圧接による方法は、生産性が高く板厚が比較的自
由にとれることや従来の製造工程が適用できることなど
から爆着法に比べて有利な方法である。しかし、圧接に
よる方法では接合界面に金属間化合物等の脆い層が生成
する可能性が非常に高い上に、界面に酸化物などが存在
すると接合が不可能になる。特に熱間圧接の場合、拡散
・速度や酸化速度がはやいので、これらの危険性は高く
なる。界面の脆い中間層の生成を抑制して接合させる方
法として、特開昭６２−６７８３号には熱延加熱条件の
限定が、また例えば特開昭５５−４８４６８号、特開昭
５７−１０９５８８号、特開昭５７−１１２９８５号や
特開昭５７−１９２２５６号には、クラッド界面に純鉄
やニッケル、銅などの板ないし箔を中間媒接材として挟
み込む方法が提案されている。しかしこれらの圧接によ
る方法は、いずれも接合する霊囲気が真空であることが
必須条件となっており、コスト的には致命的な欠点とな
っている。

これに対して本発明者らは、ＴｌとＣｕの金属間化合物
を積極的に利用することで大気中でクラッド鋼の製造が
可能な方法を発明したく特願昭６２−２７７８２６号）
、シかし、この方法では接合は容易であるものの、絞り
性などの加工性の要求される薄鋼板製造には不可欠な再
結晶焼鈍を行なうことによって、逆に加工性が劣化する
現象が認められた。このために、最終の再結晶焼鈍を必
要としない主として厚板用途にしか適用できなかった。

なお、本発明の合せ材がチタンと中間に銅の金属間化合
物と、母材が鋼からなる鋼板の焼鈍法に関する公知文献
はない。

（発明が解決しようとする課題） 本願発明は、安価に接合可能な母材と合せ材の間に銅ま
た銅を３０％以上含有する銅合金を中間媒接材として挟
んだチタンクラッド熱延鋼板を、冷延後加工性を劣化さ
せることなく再結晶焼鈍させる方法の関するものである
。

（課題を解決するための手段及び作用）薄板として必要
な深絞り性等の加工性は再結晶焼鈍の条件を適切に選択
することで向上することは鋼等で認められている。Ｔｌ
クラッド鋼板の場合、母材と合せ材両者の加工性が全体
としての加工性を決定する。従って、絞り加工の要求さ
れる薄板には鋼の場合と同様に冷延再結晶材で適用する
必要がある。

Ｔｌクラッド鋼板を冷延後前結晶焼鈍を施すと、曲げ・
試験でＴｉ面に割れを生ずることが多い、当然曲げ半径
が小さくなると割れ発生傾向が多くなることが認められ
ている。

本発明者らは、この割れの原因を調査検討した結果、従
来考えられていた機構とは異なる原因で加工性が劣化す
ることが判明した。すなわち、加工性劣化の原因は、焼
鈍の熱処理によってＴｉとＣｕの界面に生成する金属間
化合物やＴｉｃ等の非金属化合物ではなく、表面および
界面から浸入するＴｌｌ中の酸素含有量に依存すること
が判フた。

ＴＩは含有酸素量が増加することによって延性が急激に
低下する。焼鈍によフてＴｌ中に酸素が吸収されると、
軟化再結晶によって延性が回復向上する母材とは逆に低
下することになる。第１図は、７１層が３０〜４０μｍ
全厚が０．５ｍｍの純Ｃｕを媒接材としたＴＩクラッド
冷延鋼板を冷延後種々の雰囲気中で６５０〜７００℃−
１〜４　ｗｉｎの焼鈍を行なった際の、曲げ性の結果と
Ｔｉ中の酸素量との関係を示した図である。この温度お
よび時間範囲では、合せ材のチタンも母材の炭素鋼も軟
化再結晶しそれぞれ単独の薄板では％を曲げが全く問題
なく可能であることは、従来知見から明らかである。第
１図の結果から、同じ温度および時間の焼鈍であっても
、Ｔｉ層中に浸入した酸素量の増加に伴って曲げ性が劣
化する傾向が認められる。すなわち、同じ焼鈍温度およ
び時間であっても雰囲気の違いによって延性が大きく異
なること、Ｔｉ層中への酸素吸収を抑制することで延性
を損うことなく焼鈍が可能なことがわかる。

次に、本発明の限定条件を示す。

焼鈍の温度は、加工性の点から適切な再結晶に必要な温
度域であるので、６００℃以上８００℃以下に限定する
。６００℃未満では軟化再結晶に長時間を要する上に、
再結晶後の深絞り性が母材合せ材ともに劣るため除外し
た。また、８００℃を超えるとＴＩおよび母材の結晶粒
が粗大化する上に母材の深絞り性が劣化するので除外し
た。

焼鈍時・間は雰囲気によって異なり、大気ないし酸素を
２％以上含む雰囲気中では０．２ｍｉｎ以上１０ｍｍｉ
ｎ以下、酸素含有量が２％未満である雰囲気中では０．
２ｍｉｎ以上１５ｈ以下とする。　０．２ｍｉｎ未満で
は、上述した温度域に達しても再結晶が不十分であるか
局所的に未再結晶部分が残留する可能性があることから
、０．２ｍｉｎを下限とした。雰囲気により１０ｍｍｉ
ｎないし１．５ｈを超える焼鈍ではＴｉ層中への酸素浸
入が過大となり著しく曲げ加工性を劣化せしめるため、
それぞれ１０ｍｍｉｎないし１．５ｈを上限した。

ＴＩクラッド鋼板を再結晶焼鈍する場合、再結晶の駆動
力となる歪を合せ材のＴｉと母材の炭素鋼の両者に事前
に賦与しておく必要がある。すなわち、焼鈍前の冷間加
工が１０％未満の場合、表層のＴｉ層のみに歪が蓄積す
る結果母材の良好な軟化再結晶が起こらず、局所的に硬
化部分が残留するため曲げ性の改善が期待できない。１
０％以上の加工を行なうと、表層のＴ１層のみならず母
材にも歪が蓄積するので、合せ材母材共に良好な軟化再
結晶が生じ曲げ加工性が向上する。このために焼鈍前の
冷間加工率の下限を１０％とした。

中間媒接材の銅または銅合金は、合せ材のチタンと拡散
固溶して溶融する必要があるので、銅の含有率を３０％
以上とした。

（実　施　例） 合せ材としての３．０ｍｍ厚の、＋夏ｓｉ種の純チタン
板を、中間媒接材として９９．９％以上の純度を持つ０
．７ｍｍ厚の銅板を、母材として０．１２％のＣを含有
する３０＋ａｍ厚の５ＰＩＩＣ鋼の鋳片をサンドイッチ
状に重ね、さらにチタンの上からＺｒＯ２系分離材を介
して１．ｈｓ厚の母材とほとんど同じ成分組成の鋼板で
覆い、母材側面の約半分を溶接して固定した。この素材
を、　９２０℃に加熱して８７０〜９２０℃で１パス圧
下接合し、次いでａＳＯ℃から７３０℃の間で全板厚が
３１１ＩＩになるまで熱間圧延しＴｉクラッド熱延鋼板
を製造した。

この熱延クラッド鋼板　（重ね面を分離し脱スケール後
、２．５ｍｍ厚となった。）を４％、４４％および８°
０％の圧下率で冷延し、種々の条件の焼鈍を実施した。

この結果を第１表に示した。

本発明方法による焼鈍板は、延性曲げ性深絞り性共に優
れていることがわかる。

ｔ：板厚寸法値の曲げ半径 第 表 さらに、合せ材として６．０ｍｍ厚の、＋ｔｓｔｆｌの
純チタン板を、中間媒接材として９９．９％以上の純度
を持つ１．０ｍｍ厚の銅板を、母材として０．００２％
のＣを含有する５０ｍｍ厚の炭素鋼の鋳片をサンドイッ
チ状に重ね、さらにチタンの上からへ２２０°、系剥離
材を介して同じ組合せのチタン、銅および炭素鋼を重ね
、端面および側面に２．０ｍｍ厚の母材と同じ成分組成
の鋼板を当て端面および側面のそれぞれ約半分を溶接し
て固定し、しかる後、　９０５℃に加熱して　８８０〜
９０５℃で１３％の圧下を１パス行ない、さらに８５０
℃から７３０℃の間で全板厚が４．２ｍｍになるまで熱
間圧延しＴｉクラッド熱延鋼板を製造した。この熱延ク
ラッド鋼板（重ね面を分離し脱スケール後、２■厚とな
った。）を５０％の圧下率で冷延し、種々の条件の焼鈍
を実施した。この結果を第２表に示す。本発明方法によ
る焼鈍板は、延性曲げ性深絞り性共に優れていることが
わかる。

第 表

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＴＩクラッド鋼板の曲げ性に及ぼすＴｉ中の
酸素量の影響を示した図である。 ＨＮｘ　：　５％水素＋９５％窒素の混合ガスで酸素は
１　ｐｐｍ以下。 ｔ：板厚寸法値の曲げ半径 （発明の効果） 本発明により、加工性の優れたチタンクラッド薄鋼板を
容易に製造することが可能となり、この結果、コスト的
に安価なチタンクラッド鋼を深絞り加工を行なうような
用途に適用することが可能となるので、チタンの優れた
耐食性を低コストで享受することができ、資源的、経済
的な利益も大きい等顕著な効果を蔓らすものでる。 他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　母材が鋼、合せ材がチタンないしチタン合金である
   クラッド鋼板の製造において、母材と合せ材の間に銅ま
   たは銅を３０％以上含有する銅合金を中間媒接材として
   挟んだチタンクラッド熱延鋼板を少なくとも１０％以上
   の冷間加工を実施した後、大気ないし酸素を ２％以上含む雰囲気中で６００℃以上８００℃以下の温
   度０．２ｍｉｎ以上１０ｍｉｎ以下の時間焼鈍すること
   を特徴とする銅または銅合金を中間媒接材としたチタン
   クラッド薄鋼板の製造方法。 ２　雰囲気中の酸素含有量が２％未満である時、０．２
   ｍｉｎ以上１５ｈ以下の時間焼鈍する請求項１記載の銅
   または銅合金を中間媒接材としたチタンクラッド薄鋼板
   の製造方法。