JPH0324317B2 - - Google Patents

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JPH0324317B2
JPH0324317B2 JP6194784A JP6194784A JPH0324317B2 JP H0324317 B2 JPH0324317 B2 JP H0324317B2 JP 6194784 A JP6194784 A JP 6194784A JP 6194784 A JP6194784 A JP 6194784A JP H0324317 B2 JPH0324317 B2 JP H0324317B2
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JP
Japan
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bonding
titanium clad
materials
steel
titanium
Prior art date
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Expired
Application number
JP6194784A
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English (en)
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JPS60203377A (ja
Inventor
Masahiro Aoki
Akyasu Ikeda
Takeshi Yoshida
Taiji Doi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Stainless Steel Co Ltd
Original Assignee
Nippon Stainless Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Stainless Steel Co Ltd filed Critical Nippon Stainless Steel Co Ltd
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Publication of JPH0324317B2 publication Critical patent/JPH0324317B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/16Non-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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
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)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
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挾むと共に、上記
合せ材と前記接合中間材との間に直径:数mm程度
の細径ワイヤーや粗目の金網などからなるフエラ
イト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼のス
ペーサーを介在させて、重ね合わせ、これに通常
の条件で熱間圧延(ロール法)を施してチタンク
ラツド材を製造すると、この結果製造されたチタ
ンクラツド材においては、上記接合中間材によつ
て、熱間圧延時に、Tiの合せ材と鋼材の母材と
の接合界面に脆弱な金属間化合物層が形成される
のが防止され、また、合せ材や母材の厚さが厚く
なり、長時間加熱を必要とする場合(例えば合せ
材と母材の合計厚が100mmの場合、少なくとも2
時間の加熱が必要である)にも、上記スペーサー
によつて、加熱時における合せ材と接合中間材の
接触が防止されるので、この間に接合中間材の構
成元素がTiの合せ材中へ拡散することにより形
成される脆弱な拡散遷移相の生成が皆無となり、
この結果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 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、およびスペーサ
ーとして、同じく第1表に示される組成をもつた
直径:2mmの線材を用意し、これらを第1図およ
び第2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、接合中間材とスペー
サーもアセトンにより脱脂して清浄化した状態
で、
【表】 1板の母材2の上下両面に、接合中間材3を挾ん
で合せ材1を第2表に示される組合せで、かつ前
記合せ材1と接合中間材3の間にスペーサー5を
介在させ、または介在させずに重ね合わせ、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4を用いて、パツク状に溶接組立て
し、ついでパツク材4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:900℃に第2表に
示される通りの1〜5時間の範囲内の所定時間保
持した後、全体厚さで、26.2mmまたは22.2mm→
16.5mm→12mm→9.5mmのパススケジユールで熱間
圧延を施すことにより本発明法1〜6および比較
法1〜7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、これら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
【表】 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:版厚×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。 評価は○印と×印で行ない、これらの結果を第
2表に示したが、○印は接合界面に剥離割れが発
生せず、接合強度が良好である場合、×印は接合
界面に剥離割れを生じ、接合強度が不良である場
合を示す。 また、第3図には比較法2によつて製造された
チタンクラツド材の接合部断面の顕微鏡組織(倍
率:100倍)を示し、第4図には本発明法4によ
つて製造されたチタンクラツド材の接合部断面の
顕微鏡組織(同じく倍率:100倍)を示した。 第2表に示される結果から、本発明法1〜6に
よれば、熱延時の加熱保持時間が5時間の長時間
になつても、合せ材の接合中間材との接合界面に
脆弱な拡散遷移相の形成がなく、また同じく接合
界面に脆弱な金属間化合物層の形成もなく、した
がつて優れた加工性を有すると共に、きわめて高
い接合強度をもつた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1〜7に見られ
るように、スペーサーを使用しないと、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
できるのは、熱延時の加熱保持時間が1時間以内
である場合に限られ、その加熱保持時間が2時間
以上になると、良好な接合状態を示すものの、側
曲げ試験ではいずれのチタンクラツド材にも界面
割れが発生するようになることが明らかである。 また、第3図に見られるように、比較法2で製
造されたチタンクラツド材においては、合せ材
(Ti)と接合中間材(SUS430)との界面に拡散
層が形成されており、一方第4図の本発明法4で
製造されたチタンクラツド材では、熱延時の加熱
保持時間が5時間に及んでも拡散相は認められな
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)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。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施態様を示す概略斜視
図、第2図は比較法の態様を示す概略斜視図、第
3図は比較法2で製造されたチタンクラツド材の
接合部断面の金属顕微鏡による組織写真図(倍
率:100倍)、第4図は本発明法4によつて製造さ
れたチタンクラツド材の接合部断面の金属顕微鏡
による組織写真図(倍率:100倍)である。 1…合せ材、2…母材、3…接合中間材、4…
パツク材、5…スペーサー、6…ノズル。

Claims (1)

  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挟むと共に、 上記合せ材と上記接合中間材との間にフエライ
    ト系またはマルテンサイト系ステンレス鋼からな
    るスペーサーを介在させて、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。
JP6194784A 1984-03-29 1984-03-29 チタンクラツド材の製造方法 Granted JPS60203377A (ja)

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JP6194784A JPS60203377A (ja) 1984-03-29 1984-03-29 チタンクラツド材の製造方法

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JPS60203377A JPS60203377A (ja) 1985-10-14
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6289588A (ja) * 1985-10-16 1987-04-24 Nippon Kokan Kk <Nkk> クラツド鋼の製造方法
JPS63180386A (ja) * 1987-01-22 1988-07-25 Nippon Steel Corp 軽量板材の製造法
JPS63317267A (ja) * 1987-06-18 1988-12-26 Nippon Steel Corp チタンクラッド鋼の製造方法
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
US6716554B2 (en) 1999-04-08 2004-04-06 Quallion Llc Battery case, cover, and feedthrough

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