JPH0323272B2 - - Google Patents
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- JPH0323272B2 JPH0323272B2 JP6034684A JP6034684A JPH0323272B2 JP H0323272 B2 JPH0323272 B2 JP H0323272B2 JP 6034684 A JP6034684 A JP 6034684A JP 6034684 A JP6034684 A JP 6034684A JP H0323272 B2 JPH0323272 B2 JP H0323272B2
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- steel
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- material made
- titanium clad
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
この発明は、接合強度が高く、かつ優れた加工
性を有するチタンクラツド材を、ロール法（熱間
圧延法）又は拡散接合法を用いて安定確実に製造
する方法に関するものである。 近年、チタン（Ti）の有する優れた耐食性に
注目し、比較的安価である割には機械的強度や加
工性が良好な炭素鋼や低合金鋼などの鋼材からな
る母材に、Tiをクラツドしたり、ライニングし
たりしてなるチタンクラツド材やチタンライニン
グ材の使用が、化学装置類を中心として益々増加
する傾向をみせている。 ところで、従来知られている鋼材を母材とした
チタンクラツド材の製造方法には、大別して、 (a) 爆着室内において爆薬を爆発させ、その衝撃
圧により対向配置した鋼材の母材とTiの合せ
材を接合する“爆着法”、 (b) 接合界面を清浄化した鋼材の母材とTiの合
せ材を重ね合わせて溶接組立てするか、あるい
はこれをパツクするかし、ついで接合界面を
0.1torr以下の真空に保持した状態で、Tiの熱
間圧延時における通常の加熱温度である700〜
950℃に加熱し、熱間圧延して接合する“ロー
ル法”、 (c) 接合界面を清浄化した鋼材の母材とTiの合
せ材とを重ね合わせ、これを真空度：10-3〜
10-4mmHgの真空炉において、界面に0.5Kg／cm2
前後の圧力を加えながら、700〜900℃の温度に
30分程度加熱保持の加熱処理を施して接合する
“拡散接合法”、 以上(a)〜(c)の３つの方法がある。 ところが、鋼材の構成元素であるFeやCr、さ
らにNiなどのTiに対する溶解度は比較的低く、
しかもTiは上記元素を含めて他の金属元素との
結合力（親和力）が強くて金属間化合物を形成し
易い上、形成された金属間化合物の殆んどは脆く
て加工性が著しく劣るものであることから、“ロ
ール法（熱間圧延法）”や“拡散接合法”などの
接合界面における元素の拡散により母材と合せ材
とを接合させるチタンクラツド材の製造方法で
は、鋼材を構成する元素がTi内部に拡散・侵入
するよりもTiと結合して脆弱な金属間化合物層
を形成する傾向の方が強く表われて、良好な接合
強度が得られないばかりか、加工性に著しく劣る
チタンクラツド材しか製造することができない。 このようなことから、チタンクラツド材をロー
ル法や拡散接合法で製造しようとする場合に問題
となる接合界面の脆弱な拡散層の生成を防止また
は制御するために、母材と合せ材との間に、Ag、
Cu、Nb、Ta、Ｖ、Mo、Cr、およびNiなどの薄
板材（箔材も含む）を接合中間材として挿入した
り、接合界面にこれらの金属のメツキ層を施した
りする方法も試みられたが、このような方法によ
つても、加工性および接合強度のいずれの点をも
十分に満足するチタンクラツド材を得ることがで
きず、未だ実用されるには至つていない。 これに対して、“爆着法”は、加熱による拡散
現象を利用するものではないので、金属間化合物
を主体とする脆弱な拡散層が形成されず、しかも
強大な衝撃圧によつて強固な接合状態が得られる
ことから、工業的に実用化されている唯一のチタ
ンクラツド材製造手段と云える。 しかしながら、爆着法においては、例えば薄板
材の製造ができないなど、種々の要因から製品寸
法（面積や板厚）に制限がある上、大量生産方式
の採用が不可能で、しかも製造コストも高いとい
う問題点があり、したがつてこれらの問題点を克
服したチタンクラツド材の製造方法が切望されて
いるのが現状である。 本発明者等は、上述のような観点から、母材が
炭素鋼、低合金鋼、またはオーステナイト系ステ
ンレス鋼からなり、また合せ材がTiからなるチ
タンクラツド材であつて、しかも優れた接合強度
や加工性を備えたチタンクラツド材を、形状や寸
法に制限されることなく、低コストにて量産し得
る方法を見出すべく、特に製品寸法などに対する
制限が比較的少ない上に、量産が可能なロール法
および拡散接合法に着目し研究を行なつた結果、 炭素鋼、低合金鋼、またはオーステナイト系ス
テンレス鋼からなる母材とTiからなる合せ材と
を、 間にフエライト系またはマルテンサイト系ステ
ンレス鋼からなる接合中間材を前記合せ材側に、
ニツケル（Ni）薄板材（Ni箔材も含む）を母材
側に挾んで、重ね合わせ、これに通常の条件で熱
間圧延（ロール法）または拡散接合（拡散接合
法）を施してチタンクラツド材を製造すること、
この結果製造されたチタンクラツド材において
は、Tiの合せ材と上記接合中間材との接合界面
に金属間化合物脆化層の生成がなく、また母材の
構成元素が上記接合中間材中へ拡散するのが、
Ni薄板材によつて阻止されるので、この間に脆
弱な拡散遷移相が形成されることもなく、しかも
これらが強固に結合して爆着法によるものに劣ら
ない優れた接合強度をもつことと相まつて、優れ
た加工性を示すようになるという研究結果を得た
のである。 ついで、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 実施例 １ 母材として、第１表に示される組成、並びに
幅：150mm×厚さ：10mm×長さ：200mmの寸法をも
つた板材、また接合中間材として、同じく第１表
に示される組成、並びに幅：150mm×厚さ：0.1mm
×長さ：200mmの寸法をもつた薄板材、さらに合
せ材として、Ｃ：0.01％以下、Ｈ：0.0046％、
Ｏ：0.063％、Ｎ：0.003％、Fe：0.03％を含有し、
残りがTiのその他の不純物からなる組成（以上
重量％）、並びに幅：150mm×厚さ：６mm×長さ：
200mmの寸法をもつた純Ti板材、およびNi薄板材
として、幅：150mm×厚さ：65μｍ×長さ：200mm
の寸法をもつた純度：99.9％の純度Ni箔材を用意
し、これらを第１図に概略斜視図で示される通
り、母材および合せ材の界面を、それぞれ予めバ
フ研磨した後、アセトンにより脱脂し、接合中間
材とNi薄板材の両面はアセトンにより脱脂して
清浄化した状態で、１板の母材２の上下面に、母
材側から
性を有するチタンクラツド材を、ロール法（熱間
圧延法）又は拡散接合法を用いて安定確実に製造
する方法に関するものである。 近年、チタン（Ti）の有する優れた耐食性に
注目し、比較的安価である割には機械的強度や加
工性が良好な炭素鋼や低合金鋼などの鋼材からな
る母材に、Tiをクラツドしたり、ライニングし
たりしてなるチタンクラツド材やチタンライニン
グ材の使用が、化学装置類を中心として益々増加
する傾向をみせている。 ところで、従来知られている鋼材を母材とした
チタンクラツド材の製造方法には、大別して、 (a) 爆着室内において爆薬を爆発させ、その衝撃
圧により対向配置した鋼材の母材とTiの合せ
材を接合する“爆着法”、 (b) 接合界面を清浄化した鋼材の母材とTiの合
せ材を重ね合わせて溶接組立てするか、あるい
はこれをパツクするかし、ついで接合界面を
0.1torr以下の真空に保持した状態で、Tiの熱
間圧延時における通常の加熱温度である700〜
950℃に加熱し、熱間圧延して接合する“ロー
ル法”、 (c) 接合界面を清浄化した鋼材の母材とTiの合
せ材とを重ね合わせ、これを真空度：10-3〜
10-4mmHgの真空炉において、界面に0.5Kg／cm2
前後の圧力を加えながら、700〜900℃の温度に
30分程度加熱保持の加熱処理を施して接合する
“拡散接合法”、 以上(a)〜(c)の３つの方法がある。 ところが、鋼材の構成元素であるFeやCr、さ
らにNiなどのTiに対する溶解度は比較的低く、
しかもTiは上記元素を含めて他の金属元素との
結合力（親和力）が強くて金属間化合物を形成し
易い上、形成された金属間化合物の殆んどは脆く
て加工性が著しく劣るものであることから、“ロ
ール法（熱間圧延法）”や“拡散接合法”などの
接合界面における元素の拡散により母材と合せ材
とを接合させるチタンクラツド材の製造方法で
は、鋼材を構成する元素がTi内部に拡散・侵入
するよりもTiと結合して脆弱な金属間化合物層
を形成する傾向の方が強く表われて、良好な接合
強度が得られないばかりか、加工性に著しく劣る
チタンクラツド材しか製造することができない。 このようなことから、チタンクラツド材をロー
ル法や拡散接合法で製造しようとする場合に問題
となる接合界面の脆弱な拡散層の生成を防止また
は制御するために、母材と合せ材との間に、Ag、
Cu、Nb、Ta、Ｖ、Mo、Cr、およびNiなどの薄
板材（箔材も含む）を接合中間材として挿入した
り、接合界面にこれらの金属のメツキ層を施した
りする方法も試みられたが、このような方法によ
つても、加工性および接合強度のいずれの点をも
十分に満足するチタンクラツド材を得ることがで
きず、未だ実用されるには至つていない。 これに対して、“爆着法”は、加熱による拡散
現象を利用するものではないので、金属間化合物
を主体とする脆弱な拡散層が形成されず、しかも
強大な衝撃圧によつて強固な接合状態が得られる
ことから、工業的に実用化されている唯一のチタ
ンクラツド材製造手段と云える。 しかしながら、爆着法においては、例えば薄板
材の製造ができないなど、種々の要因から製品寸
法（面積や板厚）に制限がある上、大量生産方式
の採用が不可能で、しかも製造コストも高いとい
う問題点があり、したがつてこれらの問題点を克
服したチタンクラツド材の製造方法が切望されて
いるのが現状である。 本発明者等は、上述のような観点から、母材が
炭素鋼、低合金鋼、またはオーステナイト系ステ
ンレス鋼からなり、また合せ材がTiからなるチ
タンクラツド材であつて、しかも優れた接合強度
や加工性を備えたチタンクラツド材を、形状や寸
法に制限されることなく、低コストにて量産し得
る方法を見出すべく、特に製品寸法などに対する
制限が比較的少ない上に、量産が可能なロール法
および拡散接合法に着目し研究を行なつた結果、 炭素鋼、低合金鋼、またはオーステナイト系ス
テンレス鋼からなる母材とTiからなる合せ材と
を、 間にフエライト系またはマルテンサイト系ステ
ンレス鋼からなる接合中間材を前記合せ材側に、
ニツケル（Ni）薄板材（Ni箔材も含む）を母材
側に挾んで、重ね合わせ、これに通常の条件で熱
間圧延（ロール法）または拡散接合（拡散接合
法）を施してチタンクラツド材を製造すること、
この結果製造されたチタンクラツド材において
は、Tiの合せ材と上記接合中間材との接合界面
に金属間化合物脆化層の生成がなく、また母材の
構成元素が上記接合中間材中へ拡散するのが、
Ni薄板材によつて阻止されるので、この間に脆
弱な拡散遷移相が形成されることもなく、しかも
これらが強固に結合して爆着法によるものに劣ら
ない優れた接合強度をもつことと相まつて、優れ
た加工性を示すようになるという研究結果を得た
のである。 ついで、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 実施例 １ 母材として、第１表に示される組成、並びに
幅：150mm×厚さ：10mm×長さ：200mmの寸法をも
つた板材、また接合中間材として、同じく第１表
に示される組成、並びに幅：150mm×厚さ：0.1mm
×長さ：200mmの寸法をもつた薄板材、さらに合
せ材として、Ｃ：0.01％以下、Ｈ：0.0046％、
Ｏ：0.063％、Ｎ：0.003％、Fe：0.03％を含有し、
残りがTiのその他の不純物からなる組成（以上
重量％）、並びに幅：150mm×厚さ：６mm×長さ：
200mmの寸法をもつた純Ti板材、およびNi薄板材
として、幅：150mm×厚さ：65μｍ×長さ：200mm
の寸法をもつた純度：99.9％の純度Ni箔材を用意
し、これらを第１図に概略斜視図で示される通
り、母材および合せ材の界面を、それぞれ予めバ
フ研磨した後、アセトンにより脱脂し、接合中間
材とNi薄板材の両面はアセトンにより脱脂して
清浄化した状態で、１板の母材２の上下面に、母
材側から
【表】
【表】
Ni薄板材４、接合中間材３、および合せ材１の
順にそれぞれ第２表に示される組合せで重ね合わ
せ、これを上記合せ材と同じ材質の厚さ：２mmの
純Ti板材製パツク材５を用いて、パツク状に溶
接組立てし、ついでパツク材５の１箇所に取り付
けておいたノズル６から真空引きして、内部を
0.1torr以下として封止し、これに温度：850℃お
よび950℃にそれぞれ１〜５時間の範囲内の所定
時間保持した後、全体厚さで、22mm→16.5mm→12
mm→9.5mmのパススケジユールで熱間圧延するこ
とにより本発明法１〜５および比較法１〜３をそ
れぞれ実施し、チタンクラツド材を製造した。 引続いて、この結果得られた各種のチタンクラ
ツド材を、超音波探傷試験に付して接合面の接合
状況を観察したところ、いずれも良好な接合状況
を示し、また、上記の通り熱延温度がそれぞれ
850℃の場合と950℃の場合のチタンクラツド材に
ついて、熱延ままの状態、並びに700℃に30分間
保持の条件で焼鈍を施した状態で、それぞれ３個
の試料を用いて側曲げ試験（曲げ半径：板厚×３
のローラー曲げ）を行ない、接合強度と加工性を
評価した。 評価した〇印と×印で行ない、これらの結果を
第２表に示したが、〇印は接合界面に剥離が発生
せず、接合強度が良好である場合、×印は接合界
面に剥離が生じ、接合強度が不良である場合を示
す。 実施例 ２ Ni薄板材として厚さ：40μｍを有する純度：
99.9％以上の純Ni箔材を用いる以外は、実施例１
で用いたと同じ母材、接合中間材、および合せ材
を用い、これらを第２図に概略斜視図で示される
通り、純Tiの合せ材７の上面に、接合中間材９、
Ni薄板材１０、ついで母材８の順にそれぞれ第
３表に示される組合せで重ね合わせ、これを真空
炉に装入し、この上に荷重：0.5Kg／cm2に相当す
る重り１１を乗せ、真空炉内を10-3〜10-4mmHg
に真空引きし、温度：750℃に30分間保持の条件、
および温度：850℃に30分間保持の条件でそれぞ
れ拡散接合を行なうことにより本発明法ａ〜ｅお
よび比較法ａ〜ｃを実施し、チタンクラツド材を
順にそれぞれ第２表に示される組合せで重ね合わ
せ、これを上記合せ材と同じ材質の厚さ：２mmの
純Ti板材製パツク材５を用いて、パツク状に溶
接組立てし、ついでパツク材５の１箇所に取り付
けておいたノズル６から真空引きして、内部を
0.1torr以下として封止し、これに温度：850℃お
よび950℃にそれぞれ１〜５時間の範囲内の所定
時間保持した後、全体厚さで、22mm→16.5mm→12
mm→9.5mmのパススケジユールで熱間圧延するこ
とにより本発明法１〜５および比較法１〜３をそ
れぞれ実施し、チタンクラツド材を製造した。 引続いて、この結果得られた各種のチタンクラ
ツド材を、超音波探傷試験に付して接合面の接合
状況を観察したところ、いずれも良好な接合状況
を示し、また、上記の通り熱延温度がそれぞれ
850℃の場合と950℃の場合のチタンクラツド材に
ついて、熱延ままの状態、並びに700℃に30分間
保持の条件で焼鈍を施した状態で、それぞれ３個
の試料を用いて側曲げ試験（曲げ半径：板厚×３
のローラー曲げ）を行ない、接合強度と加工性を
評価した。 評価した〇印と×印で行ない、これらの結果を
第２表に示したが、〇印は接合界面に剥離が発生
せず、接合強度が良好である場合、×印は接合界
面に剥離が生じ、接合強度が不良である場合を示
す。 実施例 ２ Ni薄板材として厚さ：40μｍを有する純度：
99.9％以上の純Ni箔材を用いる以外は、実施例１
で用いたと同じ母材、接合中間材、および合せ材
を用い、これらを第２図に概略斜視図で示される
通り、純Tiの合せ材７の上面に、接合中間材９、
Ni薄板材１０、ついで母材８の順にそれぞれ第
３表に示される組合せで重ね合わせ、これを真空
炉に装入し、この上に荷重：0.5Kg／cm2に相当す
る重り１１を乗せ、真空炉内を10-3〜10-4mmHg
に真空引きし、温度：750℃に30分間保持の条件、
および温度：850℃に30分間保持の条件でそれぞ
れ拡散接合を行なうことにより本発明法ａ〜ｅお
よび比較法ａ〜ｃを実施し、チタンクラツド材を
【表】
製造した。
この結果得られたチタンクラツド材について
も、実施例１における同一の条件で側曲げ試験を
行ない、この結果を第３表に示した。 第２、３表に示される結果から、本発明法１〜
５および本発明法ａ〜ｅによれば、接合界面が健
全であり、非常に良好な接合強度と加工性を有す
るチタンクラツド材を製造することができるのに
対して、比較法１〜３および比較法ａ〜ｃに見ら
れるように、接合中間材として純Ni薄板材やオ
ーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）薄板材
を用いた場合や、接合中間材が存在しない場合に
は、接合強度が弱く、加工で接合界面に剥離割れ
が発生するチタンクラツド材しか製造することが
できないことが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、製品
寸法などに対する制限が比較的少ない上に量産が
可能なロール法（熱間圧延法）および拡散接合法
を用いて、接合界面に脆弱な金属間化合物層およ
び拡散遷移相の形成なく、したがつて接合強度が
高く、かつ優れた加工性を有するチタンクラツド
材をコスト安く製造することができるなど工業上
有用な効果がもたらされるのである。
も、実施例１における同一の条件で側曲げ試験を
行ない、この結果を第３表に示した。 第２、３表に示される結果から、本発明法１〜
５および本発明法ａ〜ｅによれば、接合界面が健
全であり、非常に良好な接合強度と加工性を有す
るチタンクラツド材を製造することができるのに
対して、比較法１〜３および比較法ａ〜ｃに見ら
れるように、接合中間材として純Ni薄板材やオ
ーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）薄板材
を用いた場合や、接合中間材が存在しない場合に
は、接合強度が弱く、加工で接合界面に剥離割れ
が発生するチタンクラツド材しか製造することが
できないことが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、製品
寸法などに対する制限が比較的少ない上に量産が
可能なロール法（熱間圧延法）および拡散接合法
を用いて、接合界面に脆弱な金属間化合物層およ
び拡散遷移相の形成なく、したがつて接合強度が
高く、かつ優れた加工性を有するチタンクラツド
材をコスト安く製造することができるなど工業上
有用な効果がもたらされるのである。
第１図はロール法によるこの発明の実施態様を
示す概略斜視図、第２図は拡散接合法によるこの
発明の実施態様を示す概略斜視図である。 １，７……合せ材、２，８……母材、３，９…
…接合中間材、４，１０……Ni薄板材、５……
パツク材、６……ノズル、１１……重り。
示す概略斜視図、第２図は拡散接合法によるこの
発明の実施態様を示す概略斜視図である。 １，７……合せ材、２，８……母材、３，９…
…接合中間材、４，１０……Ni薄板材、５……
パツク材、６……ノズル、１１……重り。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素鋼、低合金鋼、またはオーステナイト系
ステンレス鋼からなる母材とチタンからなる合せ
材とを、 間にフエライト系またはマルテンサイト系ステ
ンレス鋼からなる接合中間材を上記合せ材側に、
ニツケル薄板材を上記母材側に挟んで、重ね合わ
せ、これに熱間圧延を施すことを特徴とするチタ
ンクラツド材の製造方法。 ２ 炭素鋼、低合金鋼、またはオーステナイト系
ステンレス鋼からなる母材とチタンからなる合せ
材とを、 間にフエライト系またはマルテンサイト系ステ
ンレス鋼からなる接合中間材を上記合せ材側に、
ニツケル薄板材を上記母材側に挟んで、重ね合わ
せ、これに拡散接合を施すことを特徴とするチタ
ンクラツド材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6034684A JPS60203376A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | チタンクラツド材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6034684A JPS60203376A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | チタンクラツド材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203376A JPS60203376A (ja) | 1985-10-14 |
| JPH0323272B2 true JPH0323272B2 (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=13139509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6034684A Granted JPS60203376A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | チタンクラツド材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203376A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63177979A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チタン系金属クラツド鋼の製法 |
| JPS62227586A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | チタン系金属クラツド鋼とその製法 |
| JPH0780061B2 (ja) * | 1988-06-06 | 1995-08-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 接合性の優れたチタンクラッド鋼板の製造方法 |
| GB9121147D0 (en) * | 1991-10-04 | 1991-11-13 | Ici Plc | Method for producing clad metal plate |
| JP2896489B2 (ja) * | 1995-12-13 | 1999-05-31 | 武生特殊鋼材株式会社 | チタンクラッド鋼刃物の製造方法 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP6034684A patent/JPS60203376A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60203376A (ja) | 1985-10-14 |
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