JPH02261415A - チタン製魔法瓶の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、軽重でかつ機械的強度に優れたチタン製魔
法瓶の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、金属製魔法瓶としては、高強度で保温性能の良好
なステンレス鋼を材料とするものが種々提案され、既に
実用化されている。

この種の金属製魔法瓶においては、保温性能を高めるた
めに、内瓶と外瓶の間に形成された空隙部からなる真空
断熱層に面した内瓶や外瓶の表面に銅、銀のような放射
率の小さい金属からなるメツキ層を形成し、さらに加熱
処理により上記空隙部に面した表面から脱ガスを行うと
共にこの空隙部内を真空排気することが一般的に行なわ
れている。

しかしながら、従来このような金属製魔法瓶の外瓶とし
ては、落下時等の衝撃に対する強度を上げるために０．
５〜０　、８　ａｓ程度の板厚を有するステンレス調板
が使用されており、このため金属製魔法瓶の重量が大き
くなり、持ち運びに不便なためステンレス鋼に替わる軽
量のチタンまたはチタン合金製の魔法瓶が望まれていた
。

［発明が解決しようとする課題］ ところがチタンは引っ張り強度が４０　ｋｇ／ｌｌ１ｍ
”であり、この値は１８−８ステンレス鋼の６３　ｋｇ
＃ｎＣに比較して小さく、これを魔法瓶として使用する
と、衝撃等の外部応力に対して弱いので、胴部にへこみ
等が発生しやすいなどの問題があった。

またこの逆に外瓶の強度を向上させる目的で、チタンに
アルミニウム、マンガン、銅、錫等を添加してチタン合
金とすると、硬度が過度に大きくなり、このチタン合金
を魔法瓶製造時に成形加工するとき裂が生じたりして加
工が困難となるという不都合もあった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたしので
あって、軽量でかつ機械的強度に優れたチタン製魔法瓶
を製造工程を容易にして製造する方法を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明のチタン製魔法瓶の製造方法は、チタン材料薄
板によって外瓶を成形し、このチタン製外瓶表面の少な
くとも一部に合金化のための金属層を設けた後、これを
加熱して金属層をチタン製外瓶表面に拡散させることに
よりチタン合金層を形成することを問題解決の手段とし
た。

［作用］ 所望形状にチタン製外瓶を成形した後、その表面に金属
層を形成しておき、真空断熱層形成時あるいはその前工
程にて、加熱することにより上記金属層を外瓶表面のチ
タン中に拡散させ合金化する。これにより高強度のチタ
ン会金製の魔法瓶を加工容易に製造可能とする。

［実施例］ 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の製造方法によって得られたチタン製
魔法瓶の一実施例を示したものである。

このチタン製魔法瓶は、外表面に保温層２か形成された
内瓶１を、その外表面にチタン合金層５が形成され、か
つ上記内瓶１よりも大径のチタン製外瓶３（以下、外瓶
と略称する。）の口部に嵌め込んだ状態でこれらの口部
を互いに接合して二重構造としたものであって、上記内
瓶１と外瓶３との間に設けられた空隙部を真空にして真
空断熱層４を形成してなるものである。

この有底筒状の内瓶１は、縮径された口部と、この口部
より大径の胴部とこの胴部に続く底部とからなり、この
内瓶１の外表面全面には、内瓶１の構成金属やステンレ
ス鋼の輻射率より小さい輻射率を存する銅あるいは銀な
どからなる保温層２が形成されている。内瓶ｌにこの保
温層２を形成することにより、内瓶ｌからの熱の輻射率
を小さく保つことができるので、魔法瓶の保温効果を向
上さ仕ることができる。

また外瓶３は、上記内瓶Ｉよりも大径の筒状の外瓶胴部
と、これに接続された外瓶底部とからなり、この外瓶胴
部の一端は縮径されて小径の口部となっており、この口
部は上記内瓶１の口部と接合されている。またこの外瓶
３の外表面には、チタンとの拡散係数の大きな金属とチ
タンとの合金からなる高強度のチタン合金層５が形成さ
れており、これによりチタン製魔法瓶の機械的強度を向
上させるようになっている。また外瓶底部の中心部には
、排気孔６が形成されており、この排気孔６は、封止板
７によって外方から封止されており、上記内瓶ｌと外瓶
３との間の空隙部を真空にし、真空断熱層４が形成され
るようになっている。

このような構成のチタン製魔法瓶は、外瓶の外表面上に
、チタンへの拡散係数の高い金属層を設け、この金属層
を熱処理することによりチタン合金層を形成し、ついで
この内瓶と外瓶とを口部で接合して二重構造とし、内瓶
と外瓶との間に形成された空隙部内を真空排気して真空
断熱層を形成することにより製造することができる。

まずステンレス鋼を有底筒状に形成して内１１ｔｌを形
成し、この内瓶１の外表面に、ステンレス鋼よりら小さ
な輻射率を有する銅または銀、ニッケル等の金属膜から
なる保温層２を形成する。この保温層２は、電気メツキ
や銀鏡反応等の無電解メツキ等によって形成することが
でき、その膜厚は、１０〜２０μｍ程度が好適である。

また輻射率の小さな金属を内瓶１の表面に直接形成せず
に、下地層としてニッケル、クロム、白金、パラジウム
、ロジウム、鉄等のステンレス鋼との密着性Ｉこ侵れた
金属層を形成してもよい。このような下地層を形成する
と、内瓶Ｉと保温層２との密着性を向上させることがで
き、後述する加熱処理時の保温層２の剥離を防止するこ
とかでき、製品少滴を上昇させることができるとともに
、得られた製品の耐久性を向上させることができる。

ついで先に製造した内瓶ｌよりもやや大きい径を有し、
口部が内瓶ｌの口部の径と等しくなるように縮径され、
底部中心部に排気孔６が形成された存底筒状の外瓶３を
チタンを用いて成形する。

そしてこの外瓶３の外表面に、チタンに対する拡散係数
が大きく、かつチタンと合金化してその強度を向上させ
るような金属からなる図示せぬ金属層を形成する。この
金属層が形成された外瓶３を８００〜１０００℃の温度
で加熱し、上記金属層をチタン製の外瓶３の表面に拡散
させて高強度のチタン合金Ｊ！１５を形成する。この金
属層を形成する金属としては、加熱によってチタン中に
容易に拡散し、かつ合金化するように、チタンへの拡散
係数が大きな金属であって、しかも形成されたチタン合
金が高強度を示すものである必要があり、たとえばニッ
ケル、銅、コバルト、センガン、クロム等である。この
金属層の膜厚は用いる金属の拡散係数によって適宜選択
することができるが、通常は、５〜１０μｍ程度が好適
である。このようにすると、外瓶３の外表面に高強度の
チタン合金層５が形成されるので、外部応力に対して弱
いチタン製の外瓶３を補強することができる。

このようにして得られた外瓶３の口部に内瓶ｌの口部を
嵌合し、スポット溶接等？こより接合して二重構造容器
とする。

このようにして二重構造の瓶を形成した後、外瓶３の底
部の中心部に形成された排気孔６周辺の外表面上に固形
ろう材を介して封止板７を支持する。この場合、封止板
７は排気孔６に間隙を設けるように支持され、排気孔６
から真空断熱層４内のガスを排気し得るようにしておく
。このようにした状態で、この二重構造瓶を真空加熱炉
内に入れ、５００〜８００℃で５〜６０分間の加熱処理
を施す。この加熱処理により上記排気孔６と封止板７と
の間に設けられた空隙部から、真空断熱層４に面した内
瓶１１保温層２、外瓶３の内表面の脱ガスを行うと共に
、外瓶３の底部上の固形ろう材を溶融して封止板７と外
瓶３の底部とを接合し、排気孔６を真空封止して二重構
造を有するチタン魔法瓶を得ることができる。この際の
加熱温度を５００℃以下とすると、真空断熱層４内の脱
ガス処理を十分に行うことができなく、また８００℃以
上とすると内瓶１の外表面に形成された保温層２が、外
瓶３のチタン内に拡散し、内瓶ｌの輻射抑制を十分に行
えなくなる。加熱処理時間も同様の観点から、５分以下
であると排気を接合が不十分であり、６０分以上である
とチタンの合金化が進行するので好ましくない。また封
止板７を封止する固形ろう材としては、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉ
ｎ系、Ａｇ−Ｃｕ−９ｎ系、Ａｇ−Ｃｕ系、Ｃｕ−Ｐ系
等の固形ろう材を用いることができる。

第２図および第３図は、いずれもこの発明の製造方法に
よって製造されたチタン製魔法瓶の他の実施例を示した
ものであって、第２図に示した魔法瓶が第１１図に示し
たものと異なるところは、外瓶３の内表面にもチタン合
金層５を形成したところであり、第３図に示した魔法瓶
が第１図に示したらのと異なるところは、外瓶３の胴部
にのみチタン合金層５を形成したところである。第２図
に示したように、外瓶３の内外表面の全面にチタン合金
層５．５を形成すると、外瓶３の機械的強度をより一層
向上さけることができるので、外部応力に対して非常に
強いチタン製魔法瓶を得ることができる。また第３図に
示したように、外部衝撃に対して高強度が要求される外
瓶３の胴部外表面にのみチタン合金層５を形成すると、
チタン合金層５を形成するのに必要とする金属層の量が
少なくてすむので、チタン製魔法瓶の製造コストを低減
さけることができる。　第２図または第３図に示したよ
うなチタン製魔法瓶は、第１図に示した魔法瓶を製造す
る場合と全く同様に、チタンへの拡散係数の大きな金属
からなる金属層を外瓶３の表面に形成することにより製
造することができる。

またこの発明の製造方法は上記第１図ないし第３図に示
したチタン製魔法瓶を製造するのにのみ適用されるもの
ではなく、たとえば真空断熱層４を形成するには、外瓶
３の底部にチップ管８を接続し、これを通して脱ガスを
行うこともできる。

第４図はこのようにして製造されたチタン製魔法瓶の一
実施例である。このようなチタン製魔法瓶を製造するに
は、外瓶３０部内へ内瓶１０部を嵌合した後、これらを
加熱しつつ、チップ管８を通して内瓶１と外瓶３との間
に形成された空隙部内の排気を行い、脱ガス終了後に、
チップ管８を圧切して、これを封止すること？こより製
造する。

なお第１図ないし第４図に示したチタン製魔法瓶では、
いずれも外瓶３の表面にチタン合金層５となる金属層を
形成し、加熱処理を施して金属層をチタン合金化させた
後に、外瓶３と内瓶１とを接合して、真空断熱層４を形
成したが、この発明の製造方法はこれに限られるもので
はなく、真空断熱層４を形成する際の加熱処理と金属層
をチタン合金化させる際の加熱処理とを同時に行ってら
よい。さらに、チタン合金層５を外瓶３の外表面に形成
する場合には、真空断熱層４を形成した後に、外瓶３の
外表面に金属層を形成し、これを加熱してチタン合金層
５としてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明のチタン製魔法瓶の製造
方法は、チタン材料薄板で外瓶を成形し、このチタン製
外瓶表面の少なくとも一部に合金化のための金属層を設
けた後、これを加熱して金属層をチタン製外瓶表面に拡
散させることによりチタン合金層を形成するものである
ので、外瓶を損傷せずに極めて加工を容易にして、軽量
で高強度のチタン製魔法瓶を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はいずれもこの発明の製造方法によ
って得られたチタン製造魔法瓶の一実施例を示した概略
断面図である。 ■・・・内瓶、　　３・・・チタン製外瓶、４・・・真
空断熱層、　　５・・・チタン合金層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　金属製の内瓶とチタン製の外瓶とからなり、これら内
   外瓶間の空隙部を真空断熱層としたチタン製魔法瓶の製
   造方法であって、 チタン材料薄板で外瓶を成形し、このチタン製外瓶表面
   の少なくとも一部に合金化のための金属層を設けた後、
   これを加熱して金属層をチタン製外瓶表面に拡散させる
   ことによりチタン合金層を形成することを特徴とするチ
   タン製魔法瓶の製造方法