JPH026087A - 貴金属クラッドチタン線材の製造方法 - 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〕 本発明はチタン（Ｔｉ）又はチタン（ｒｉ）　基金金製
の芯材を金又は銀等の貴金属で被覆してなる貴金属クラ
ッドチタン線材の製造方法に関するものである。

〔従来技術〕

金、銀、又はこれらの合金等の貴金属は、装飾品、或い
は美術工芸品等の材料、又は被覆材料として用いられて
いる。ここで金、又は恨を被覆）オ料として使用する場
合には、比較的安価な金属材料（芯材）の表面に貴金属
を被覆した複合材として供給されている。このような複
合材において用いられる芯材としては、貴金属が剥離し
た場合に、美観が損なわれないように、例えばステンレ
ス釦１、洋白、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が用いられてきた。

しかしながら、このような複合材は、永年使用している
うちに点食を生じるという欠点があり、これを解決する
為に、Ｔｉ又はＴｉ基合金（以下、Ｔｉという）の表面
に貴金属メツキを施したり、１０〜２０μｍの貴金属箔
を被覆する方法（特開昭５５−７１５４７号）が提案さ
れた。ところが、この方法では、Ｔｉ表面と貴金属との
接合強度が十分でなく、そこで、貴金属メツキ性に擾れ
たＮｉ、Ｃｕ、又はこれらの合金にて被覆した複合線材
を用いて貴金属メツキする方法もあるが、やはり、永年
使用によって貴金属のメツキが剥離するという問題があ
り、依然、貴金属との接合強度という点では十分ではな
かった。

ｌｘ述の如く貴金属を被覆する複合材においては、貴金
属と芯）オとの接合強度を改善する必要力・あ２つ、そ
の為の提案が特開昭６１−４３７１７号及び特開昭６２
２１２１３ｆ１号等になされている。前者は、芯材がＴ
ｉ、外層４，４が貴金属から成るビレットを製作した後
、熱間静水圧押出しにて芯材と外層材とを拡散桜島させ
、ダイス伸線、メガネ部品への塑性加工を行うものであ
り、後者は、更に接合強度と耐蝕性とを改１りするもの
である。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、上記の従来例においては、接合界面の接合強
度という点では、優れた方法であるが、熱間静水圧押出
しを行っことによって貴金属層の厚みが円Ｒ１方向及び
長さ方向に不均一となり、また、熱間押出し時に用いる
潤滑剤により最外層の貴金属層に欠陥が発生する。貴金
属は高価である為、このような問題が発生することによ
って製造コストが非常に高くなっていた。これを解決す
る方法として、上記貴金属を更に炭素鋼、又は銅合金で
被覆したビレソＩ・を製作１．で、熱間静水圧押出しを
行うものが提案されているが（特開昭６２３３０７９号
）、製造途中において炭素鋼、又は銅合金を酸等で除去
する必要があり、製造コストが高・：なる。また、熱間
静水圧押出し工程では、必然的に先端部及び後端部にお
いて接合不良部が発生するので、ビし・ソト組立時に用
いた貴金属を１００″！６部品にすることが不可能であ
り、これによる製ａ：、Ｉストの上昇を避けることがで
きない。更に、ダイス伸線等の加工時には、外層材が剥
離する等の不良が発生する。

本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであって、本発
明者が既に提案している傾斜圧延によってＴｉとＮｉ又
はＮｉ基合金とを拡散接合してクラッドチタン線材を製
造する方法（特願昭６２−１６０４９１号）を利用し、
全長に亘って接合強度に優れた良好な接合界面を有する
貴金属クラッドチタン線材を、低コストに製造する方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る貴金属クラッドチタン線材の製造方法は、
Ｔｉ又はＴｉ基合金製の芯材を貴金属の外層材にて被覆
してなる貴金属クラッドチタン線材の製造方法において
、３個以上のコーン型ロールを有する傾斜圧延機にて前
記芯材の周面に、Ｎｉ又はＮｉ基合金を熱間傾斜圧延し
て拡散接合させ、２層複合材とする工程と、該２層複合
材を、貴金属製の管に挿入し、冷間抽伸して３層複合材
を形成する工程と、該３層複合材を加熱した後、熱間に
てダイス抽伸する工程と、ダイス抽伸した３層複合材を
冷間にてダイス伸線する工程とを含むことを特徴とする
。

〔作用〕

貴金属とＮｉ又はＮｉｉｉ金とは、比較的容易に拡散接
合できる金属同士であり、またＮｉ又はＮｉ基合金とＴ
ｉ又はＴｉ基合金とは拡散接合できることにより、まず
、Ｔｉ又はＴｉ基合金は、Ｎｉ又はＮｉ基合金と拡散接
合されて２層の複合材が形成され、この外層のＮｉ又は
Ｎｉ基合金と貴金属とが拡散接合され、３層の貴金属ク
ラッドチタン線材が形成される。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明方法による主要な製造工程を示すブロッ
ク図であり、芯材のＴｉと、外層材のＮｉとから成る２
層クラッド素材を組立てる工程と、組立てた２層クラッ
ド素材を所定温度に加熱する工程と、加熱した２層クラ
ッド素材を３〜４個のコーン型ロールを有する傾斜圧延
機にて熱間延伸圧延する工程と、熱間延伸圧延した２層
クラツド材を外削する工程と、外削した２層クラツド材
と、貴金属管とを脱脂・洗浄する工程と、貴金属管に２
層クラツド材を挿入した後、冷間にて合せ引き抽伸して
３層クラッド素材を形成する工程と、該３層クラッド素
材を所定温度に加熱した後、熱間抽伸する一Ｌ程と、熱
間抽伸した３吋クラツド材をダイスを用いて冷間伸’ｆ
ｌ　、１ＪＩＪ　Ｅ−する工程とを含む。

以下各工程に勺い゛（説明する。

１）２層クラット素材の組立工程 第２図は本発明Ｇこ使用するクラッド素材の製作過程を
一部断面で示す説明閏である。

Ｔｉ又はＴｉ基合金製の芯材１１とＮｉ又はＮｉ基合金
製の筒状をなす外層材１２を重窓し、これら両材料をア
セトン等で脱脂、清浄後、芯材１１を外層材１２に挿入
し、Ｉ　Ｘ　１０”　’Ｔｏｒｒ以Ｆの真空度に保持（
７、）、二室内で外層材１２０両端に蓋材１゛スを、例
えば電子１；−・ム溶接等の手段乙こて気密状すぶに溶
接密閉ｔ２、外層（第１２の内部を１χＩＱ−１７，・
ｒｒ、を以下の良′二ｑ変とご保持し７た２層クラ・ト
）目；ｔ　１０４１’＋る。

真空度を１．　Ｘ　Ｈ）””　Ｔｏｒｒ、ｌ；λ下とし
たのはこね、を超えると後工程の傾斜圧延において芯材
１１と外層材１２との接合強度が極端に低下することに
よる。

なおここにＴｉ又はＴｉ１ｉ金にはＴｉ華体又はこれを
主成分とし、ＴｉとＩｆ、Ｖ、Ｍｎｓ　Ｆｅｓ　Ｃ１１
％　ＭＯ％Ｃｒ、　Ｗ等の成分の１種又は２種以上との
合金を△・むものであり、合金中のＴｉ含有量は９０％
（重量％、以下断らない限り同様とする）以上であるこ
とが好ましい、９０％未満では比重が増加して軽金属と
しての特徴が１１４なわれるから′である。

またＮｉ又はＮｉ基合金にはＮｉ単体又はこれを主成分
とし、ＮｉとＣｒｌＣＬＩ％　Ｆｅ−、八ｇ、　Ｓｉ、
、Ｓ、、Ｐｂ、　Ｉ’ｔ。

Δｕ１希土類元素、Ｔｉ、　Ｎｂ、　　Ａｆｆ、ＭＯ％
　５ｎ−＝　ＣＯ等の成分の１種又は２種以Ｊ二との合
金を田舎すイ、ものである。

２）２層クラ　ド素材の加ｐ冒り程 得られた２層りラッド素＋Ａ’ＩＯを８５０℃以下の温
度に加熱する。クラッド素材１０の加熱温度を８５０°
Ｃ以下とするのは次の理由によろ。

通常チタンとニソテルとの金属間化合物は９５５’ｃ　
Ｔ：溶融し始めるが次工程の熱間延伸圧延工程で施され
る傾斜圧延は加工度（減面率）を大きくすると加工熱が
発生して１００℃程度材料温度が上昇するから、金属間
化合物が溶融しないよう安全を見込んで８５０″Ｃ以下
としである。加熱温度の下型は熱間圧延（もしくは温間
圧延）が可能な瞑り、特に制限はないが、望ましくは４
００℃以上である。

これを下回る加熱温度では傾斜圧延機の必要能力が非常
に大きくなることによる。

３）２層クラッド素材の熱間延伸圧延工程熱間延伸圧延
には第３．４．５図に示す如き３個以上のコーン型ロー
ルを有する傾斜圧延機を用いて延伸圧延を行う。２個の
ロールを有する傾斜圧延機では、所謂マンネスマン破壊
現象が生じ、圧延材中心部に割れが発生するからである
。傾斜圧延機としては交叉型の傾斜圧延機を用いるのが
望ましい。

第３図は本発明に使用する傾斜圧延機４による圧延状態
を示す正面図、第４図は第３図のＴＶ−ＴＶ線による断
面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線方向からみた側面図で
ある。傾斜圧延ｍ４はパスライン周りに臨んで３個のコ
ーン型ロール１，２．３を有し、３個のロール１，２．
３は２層クランド素材１０の出側端寄りの位置にゴージ
部１ａ、２ａ、３ａを備え、ゴージ部１ａ、２ａ、３ａ
を境にして２層クラッド素材１０の入側は軸端に向けて
漸次直径を縮小され、また出側は拡大されて円錐台形を
なす入口面１ｂ。

２ｂ、３ｂ及び出口面１ｃ、２ｃ、３ｃを備えており、
出口面ｌｃ、２ｃ、３ｃはパスラインとの距離をゴージ
部１ａ、２ａ。

３ａとパスラインＸ−Ｘとの距離に一致させである。

このようなコーン型のロール１．２．３はいずれもその
入口面１ｂ、２ｂ、３ｂを２層クラッド素材１０の移動
方向上流側に位置させた状態とし、また軸心線Ｙ−Ｙと
、ゴージ部１ａ、２ａ、３ａを含む平面との交点０（以
下ロール設定中心という）を、２層クラッド素材１０の
パスラインＸ−Ｘと直交する同一平面上にてバスライン
Ｘ−Ｘ周りに略等間隔に位置せしめて配設されている。

そして各ロール１，２゜３の軸心線Ｙ−Ｙはロール設定
中心０回りに、２層クラッド素材１０のパスラインＸ−
Ｘとの関係において第３．４図に示すように前方の軸端
がパスラインＸ−Ｘに向けて接近するよう交叉角Ｔだけ
交叉（傾斜）せしめられ、且つ第４図、第５図に示すよ
うに前方の軸端が２層クラッド素材１０の周方向の同じ
側に向けて傾斜角βだけ傾斜せしめられている。

交叉角γ及び傾斜角βは０’＜ｒ＜１５°　３　ｅくβ
〈２０°及び５°くγ＋β〈３０６を満足するように設
定する。

各ロールｌ、２．３は図示しない駆動源に連繋されてお
り、第４図に矢符で示す如く同方向に回転駆動され、こ
れらのロール間に噛み込まれた熱間の２層クラッド素材
１０はその軸心線周りに回転駆動されつつ軸長方向に移
動される、所謂螺進移動せしめられつつ延伸圧延される
。

２層クラッド素材１０はロール間を螺進移動せしめられ
る間に、第４図に示す如くロールハイド部へにて外径を
絞られて、例えば最大減面率が８０〜９０％の高圧下を
受け、２層クラッド素材１０の圧下面Ｌ３が円錐台形状
に成形された後、ゴージ部１ａ＋２ａ、３ａ　、出口面
１ｃ、　２ｃ、　３ｃにて所定外径の断面円形の２層ク
ラツド材１４に加工される。

４）冷間合せ引き抽伸工程 第６図はダイスを用いた冷間合せ引き抽伸状態を示す模
式図であり、熱間延伸圧延工程にて得られた２層りラソ
ｉ・材１４をセンターレスグラインダ等によって外削し
、表面のスケール、疵等を除去した後、脱脂・洗浄し、
同しく内周面を脱脂・洗浄した貴金属管１５に挿入して
、冷間合せ引き抽伸を行い、３層クラッド素材１６を得
る。

冷間合せ引き抽伸は、次工程で貴金属とＮｉとの拡散接
合が良好に行われる為に必要であり、この合せ引きでは
、ＮｉクラッドＴｉ材よりも変形抵抗が小さい貴金属の
方がより延伸する。そして次の熱間抽伸での拡散接合を
考慮すると、貴金属管の減面率が５０％以上となるよう
に冷間合せ引きを施すことが必要であり、これ以下であ
ると、熱間抽伸での拡散接合は不完全なものとなる。

５）熱間抽伸工程 第７図は同じくダイスを用いた熱間抽伸状態を示す模式
図であり、前工程にて得られた３層クラッド素材１６を
加熱して、熱間ダイス抽伸を行い、３層クラツド材１７
を得る。

ここで、３層クラッド素材１６は、７３０℃以下の温度
に加熱する。これは第８図のグラフに示す、２層クラツ
ド材１４を用いて、５５０°Ｃ〜８００℃の各温度で３
０分保持し、空冷するという熱処理を施した場合の接合
界面の剪断強度を求めた結果に基づいて決めたものであ
り、加熱温度が７３０　’Ｃを越えると急激に剪断強さ
が低下する為である。剪断強さが急激に低下するのは、
外層材（Ｎｉ）と芯材（Ｔｉ）とが剥離する為であると
いうことが、電子顕微鏡観察によって判明した。３層ク
ラツド材の場合、中間層と芯材とが剥離してしまうと、
最外層と中間層とで接合しても良品でないのは明らかで
ある。従って熱間抽伸工程では、７３０℃以下に加熱す
る必要がある。また、加熱温度の下限は望ましくは４０
０°Ｃ以上である。これ以下では、最外層と中間層とで
十分拡散接合が行われない為である。

このように３層クラッド素材１６は、上述の如き範囲の
加熱温度で加熱されて熱間ダイス抽伸が行われるが、１
パスの減面率（減面率／ダイス）及び全減面率を次に示
す範囲に設定する。まず減面率／ダイスは５〜１５％と
する。上限を１５％とじているのは、１５％を越えると
最外層の減面率が過渡になり、ダイス入側に最外層が留
り、抽伸できなくなる為である。また下限を５％とした
のは、これ以下では最外層と中間層とで拡散接合が十分
に行われない為である。また全減面率は３０％以上とし
、これ以下では同様に最外層と中間層との拡散接合が不
十分になるのである。

６）冷間ダイス伸線工程 熱間抽伸工程にて最外層と、中間層とが拡散接合して貴
金属クラッドチタン線材が形成されるが、表面は熱間の
ままなので、平滑でなく、光沢がない。そこで表面平滑
化の為に冷間加工を施す。この加工は表面が平滑化され
るだけで十分なので、減面率は１０％程度あれば良い。

〔数値例〕

まず、第１表に示す如き成分組成を有する純Ｎｉ材、純
Ｔｉ材を用いて、外層材に純旧材を、また芯材に純Ｔｉ
材を用いた２層クラツド材（ＮｉクラッドＴｉ）を得る
過程につき具体的に数値を掲げて説明する。

第１表 外周を研だ仕上げした外径５４．６１Ｗ、長さ８００ｍ
ｍの挿Ｔｉ製の芯材と、同様に内面を研磨した外径６０
．３１、厚さ２，８１１、長さ８０６龍の純Ｎ＋製の外
層材とを用意し、双方の接触する面を脱脂、清浄した後
、芯材にクト層材を被せ、３　Ｘ　１ＯＩＴｏｒｒの真
空ｒヤンハー内において外層材の両端面をＮｉ板にて電
ｒビーム溶接を行い密閉した。

このようにして得た２層クラッド素材を１３０Ｆｃに加
熱した後、３個のコーン型ロールを有する交叉型のｊ頃
斜圧延機を用い、次に示す圧延条件にて傾斜圧延を行っ
た。

〔傾斜圧延条件〕

交叉角Ｔ：　３゜ （頃斜角β：１３゜ ロールゴージ部直径：１１７１謙 ロール材質：　ＳＣＭ４４０ ロール回転数：　３Ｏｒｐｍ 減面率：８８．５％（６０，３ｍｍφ−２０，５龍ψ）
傾斜圧延して得られた２層クラツド材を矯正後、センタ
・−レスグラインダにて０．５■−の外削を行−１゜た
。貴金属を最外層に被せる前に、超音波探傷にて接合部
における欠陥の有無を検査したと、二ろ、欠陥は認めら
れなかった。

次に上述の如くして得られた外径２０龍の２層クラツド
材に対し７て、鈍角ｇ、又は１８Ｋ　　（７５Ａ＋＋−
２２ＡｇＣｕ）の貴金属管を最外層として拡散接合させ
た。

ここで各貴金属管は、外径２２　、５　ｆｆ１ｌ、内径
２０．５ｍｍ、厚さ１■とした。

まず、純Ａｇの場合について説明する。第２表ば、冷間
合せ引き抽伸後の純Ａｇの寸法値を示しており、純Ａｇ
の減面率を４６．４％、　５１．９％、　６２．７％の
３通りに設定して、夫々Ａ、Ｂ、Ｃの３部材を得た。次
にこれらの３部材について３層クラッド線材を製造した
場合の検討結果について示す。

第２表 はじめにＡ、Ｂ、Ｃ材共、６５０℃に加熱して減面率／
ダイスが１６％になるように抽伸したところ、抽伸途中
で純Ａｇがダイス前に留って破断してしまった。

次に芯材を用いて、６５０℃に加熱し、減面率／ダイス
を夫々５％、１０％、１５％とし、熱間での全減面率が
約１０〜４０％となる範囲で熱間抽伸を行い、更に冷間
ダイス伸線で外径２．５１の３層クラッド線材とし、６
００℃の温度で５分保持し、空冷するという熱処理を行
った。この３層クラッド線材の品質評価結果を第９図に
示す。ここで縦軸は熱間での全減面率、横軸は減面率／
ダイスを示す。図中Ｘ印は、最終の熱処理において最外
層の純Ａｇが部分的に２１１離していたものを示し、Ｏ
印は、Ｍ！Ｉ′Ｒすることなく、良好な接合状態にある
ものを示す。

このグラフより、減面率／ダイスが５〜１５％、全減面
率が３０％以上の範囲で良好な３層クランド線材が得ら
れることが分かる。更に減面率／ダイスを４％とし、全
減面率が３６％の場合についても行ったが、最終の熱処
理において純Ａｇが部分的に剥離した。

次にＡ材及びＣ材を用いて、加熱′温度を６５０℃、減
面率／ダイスを１０％、熱間での全減面率を３４．７％
として最終外径２．５１簡の３層クラッド線材を製造し
た。この場合、Ｃ材は良好であったが、Ａ材は最終の熱
処理において最外層の純Ａｇが部分的に剥離した。これ
より冷間合せ引き抽伸では、最外層の貴金属の減面率が
５０％以上必要であるということが分かる。

さて、次は、１８Ｋを最外層として３層クラッド線材を
製造した場合を示す。まず、冷間合せ引き抽伸で、外径
を２０．７ｍｍとし、熱間抽伸では加熱温度を６５０℃
、減面率／ダイスを１０％、全減面率を４１％とし、冷
間ダイス抽伸では減面率／ダイスを約１５％として最終
外径２．５ｍｍの３層クラッド線材を得た。そしてこれ
に６００°Ｃの温度で５分保持し、空冷するという熱処
理を施した。

第１０図は、ＥＰＭＡ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂ
ｅ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙ−ｓｉｓ　）によるＡｕｓ
　Ｎｉｓ　Ｔｊのライン分析結果を示す。

これにより各層は十分拡散接合しているのが確認できる
。

〔効果〕

以上の如く本発明方法にあっては、熱間静水圧押出しを
行うことなく、まず、ＮｉクラッドＴｉ材を製造し、こ
れの最外層に貴金属を拡散接合して３層クラッド線材を
得ることとしているので、貴金属層の厚みが均一となり
、全長に亘って良好な接合強度が得られ、更に製造コス
トの大幅な低減が図れるなど本発明は優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法における主要な製造工程を示すブロ
ック図、第２図は本発明方法における２層クラッド素材
の組立態様を示す説明図、第３図は本発明方法における
傾斜圧延機による熱間延伸圧延工程を示す正面図、第４
図は第３図のＩＶ−ＩＶ線による断面図、第５図は第３
図のＶ−Ｖ線による側面図、第６図は本発明方法におけ
る冷間合せ引き工程を示す模式図、第７図は本発明方法
における熱間抽伸工程を示す模式図、第８図はＮｉクラ
ッドＴｉ材の接合界面の剪断強さと加熱温度との関係を
示すグラフ、第９図は３層クラツド材における１ダイス
毎の減面率と熱間での全減面率との関係を示すグラフ、
第１０図は本発明方法により得た金クラッドチタン線材
のＥＰＭＡ分析結果を示す図である。 １．２．３・・・圧延ロール　１３．２ａ、３ａ・・・
ゴージ部ｌｂ、２ｂ、３ｂ−・・入口面　１ｃ、　２ｃ
、　３ｃｍ出口面　１０−２層クラッド素材　１１・・
・芯材　１２・・・外層材　１３・・・蓋材　１４・・
・２層クラツド材　１５・・・貴金属　１６・・・３層
クラッド素材　１７・・・３層りラッド材特　許　出願
人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　　河　　
野　　登　　夫図 図 図 加熱１度 （℃） 図 、広　ｃｉ　卒／夕゛イス 〔γ・） 苑 圓 第 圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｔｉ又はＴｉ基合金製の芯材を貴金属の外層材にて
   被覆してなる貴金属クラッドチタン線材の製造方法にお
   いて、 ３個以上のコーン型ロールを有する傾斜圧 延機にて前記芯材の周面に、Ｎｉ又はＮｉ基合金を熱間
   傾斜圧延して拡散接合させ、２層複合材とする工程と、 該２層複合材を、貴金属製の管に挿入し、 冷間抽伸して３層複合材を形成する工程と、該３層複合
   材を加熱した後、熱間にてダイ ス抽伸する工程と、 ダイス抽伸した３層複合材を冷間にてダイ ス伸線する工程と を含むことを特徴とする貴金属クラッドチタン線材の製
   造方法。