JPH0361305A - Manufacture of surface-coated metal - Google Patents

Manufacture of surface-coated metal

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JPH0361305A
JPH0361305A JP19253189A JP19253189A JPH0361305A JP H0361305 A JPH0361305 A JP H0361305A JP 19253189 A JP19253189 A JP 19253189A JP 19253189 A JP19253189 A JP 19253189A JP H0361305 A JPH0361305 A JP H0361305A
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JP
Japan
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metal
powder
vacuum
raw material
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP19253189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Miyasaka
明博 宮坂
Hiroyuki Ogawa
小川 洋之
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 Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0361305A publication Critical patent/JPH0361305A/en
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Abstract

PURPOSE:To coat the surface of raw material metal with a metal layer having excellent corrosion resistance, oxidizing resistance, wear resistance, etc., by heating in vacuum at the specific temp. after sticking the specific metal powder on the surface of raw material metal of carbon steel, etc., to form the coating layer and executing hot working in the air to draw this. CONSTITUTION:The metal raw material 1, such as carbon steel, alloy steel, stainless steel, is charged into a vessel 3, and the powder 2, such as Ni base alloy, Fe base alloy, Co base alloy, Ti base alloy, is charged into gap 2 between the vessel 3 and the metal raw material 1 and stuck on the surface of metal raw material 1 with a cold isostatic pressing to form the metal powder stuck layer having <30% void ratio. This is held at or below temp. (1050-1240 deg.C in the case of Ni, Fe, Co base alloy, 600-900 deg.C in the case of Ti base alloy) of solid phase temp. of the raw material metal and the stuck layer metal under reduced pressure atmosphere of <=1X10<-3>Torr for 1-10hr to form the coating layer. This is taken out in the air and the hot rolling is executed and by drawing, the metal raw material having excellent corrosion resistant, wear resistant and oxidizing resistant metal layer on the surface thereof, is manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は表面被覆金属の製造方法に係り、さらに詳しく
は耐食性、耐高温腐食性、耐酸化性、耐摩耗性などの特
性を有する層で金属の表面を被覆する方法に関するもの
である。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing a surface-coated metal, and more specifically, a method for producing a surface-coated metal, and more specifically, a method for producing a surface-coated metal. The present invention relates to a method of coating metal surfaces.

[従来の技術] 近年、産業の進歩と技術の発展により材料はますます厳
しい環境で使用されるようになってきた。例えば、エネ
ルギー資源開発では生産流体中に硫化水素や炭酸ガスを
多量に含む石油や天然ガス(いわゆるサワーオイルやサ
ワーガス)が開発されているが、開発に使用される油井
管やラインパイプなどの材料として低合金鋼では腐食や
割れを起こすため、ハステロイC−275やインコネル
625(いずれも商品名)といったニッケル合金が既に
使用されている。しかし、これら合金は非常に高価であ
ることが大きな難点である。従って、構造材の表面にの
みこれら合金を合わせ材として使用し、強度は下地の金
属(例えば低合金鋼〉で確保するいわゆるクラツド鋼の
使用が考えられた。
[Prior Art] In recent years, due to industrial progress and technological development, materials have come to be used in increasingly harsh environments. For example, in energy resource development, petroleum and natural gas (so-called sour oil and sour gas) containing large amounts of hydrogen sulfide and carbon dioxide are being developed as production fluids, and the materials used in the development, such as oil country tubular goods and line pipes, are being developed. Since low-alloy steels tend to corrode and crack, nickel alloys such as Hastelloy C-275 and Inconel 625 (both trade names) are already in use. However, a major drawback of these alloys is that they are very expensive. Therefore, it has been considered to use so-called clad steel, in which these alloys are used as a laminating material only on the surface of the structural material, and the strength is ensured by the underlying metal (for example, low-alloy steel).

クラツド鋼はその形状が管の場合には継目無管或いは溶
接管として、形状が板の場合には圧延板として種々の製
造方法が確立または提案されている。しかし、いずれも
製造プロセスが複雑で歩留りが悪いという難点に加えて
、ハステロイC−276やインコネル625といったニ
ッケル合金を合わせ材とするクラツド鋼、なかでもクラ
ツド鋼管は製造が非常に困難であって未だ実用化されて
いない。本発明者等の研究によればその理由は、これら
合金の熱間加工時の変形抵抗が母材となる低合金鋼や炭
素鋼のそれに比べて著しく大きいため、熱間圧延などの
通常の製造プロセスでは合わせ材と母材とを均一に加工
できず、両金属が独立に変形するので接合することが難
しいことにあると考えられる。
Various manufacturing methods have been established or proposed for clad steel, such as seamless pipe or welded pipe when the shape is a pipe, and rolled plate when the shape is a plate. However, in addition to the drawbacks of complicated manufacturing processes and low yields, clad steels made from nickel alloys such as Hastelloy C-276 and Inconel 625, and clad steel pipes in particular, are extremely difficult to manufacture and still remain undeveloped. Not put into practical use. According to the research conducted by the present inventors, the reason for this is that the deformation resistance of these alloys during hot working is significantly greater than that of the base material low alloy steel or carbon steel. This is thought to be due to the fact that the mating material and base metal cannot be processed uniformly in the process, and both metals deform independently, making it difficult to join them.

一方、バルブのスピンドル部や往復動型ポンプのピスト
ンおよびシリンダーなどの慴動部、あるいはスラリー輸
送用パイプといった部材では耐摩耗性が必要であるため
、例えばステライト合金(商品名)などが、肉盛あるい
は溶射されて使用されている。さらに、高温で使用され
る圧力容器や鋼管には例えばN i−Cr合金やN i
−Cr−A I−Y合金やCo−Cr−A I−Y合金
といった耐酸化性材料が、肉盛あるいは溶射によって被
覆される場合がある。しかし、これらはいずれも最終製
品に対して肉盛あるいは溶射されるため非常にコストの
高いものとなっている。加えて、小径パイプの内面とい
った狭い部分には被覆できないと言う難点を有している
On the other hand, parts such as valve spindles, moving parts such as the pistons and cylinders of reciprocating pumps, and pipes for transporting slurry require wear resistance, so materials such as Stellite alloy (trade name) are used as overlay materials. Or it is used by thermal spraying. Furthermore, for pressure vessels and steel pipes used at high temperatures, for example, Ni-Cr alloys and Ni
An oxidation-resistant material such as -Cr-A I-Y alloy or Co-Cr-A I-Y alloy may be coated by overlay or thermal spraying. However, all of these materials are overlaid or thermally sprayed onto the final product, making them very costly. In addition, it has the disadvantage that it cannot coat narrow areas such as the inner surface of small-diameter pipes.

また、特開昭61−190006号公報には金属円筒と
それに同心をなす円筒内に粉末を充填して熱間押出する
ことによって金属円筒が加工された層および粉末層が転
化した充実層とが積層されたクラッド金属管を得る方法
が、特開昭61−190007号公報および特開昭61
−190008号公報には、金属円筒とそれと径を異に
する円筒内に粉末を充填して等方静水圧で圧縮してビレ
ットを作り、これを熱間押出することによって金属円筒
が加工された層および粉末層が転化した充実層とが積層
されたクラッド金属管を得る方法が、それぞれ開示され
ている。しかし、これらの方法によっても超合金などを
被覆した複合材において被覆金属内に割れや空隙などの
欠陥のない良好な表面被覆金属を得ることは必ずしも容
易ではなかった。
Furthermore, JP-A-61-190006 discloses a metal cylinder, a layer in which the metal cylinder is processed by filling powder into the cylinder concentric with the cylinder and hot extrusion, and a solid layer in which the powder layer is converted. A method for obtaining a laminated clad metal tube is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 61-190007 and Japanese Patent Application Laid-open No. 61-1900.
-190008 describes a metal cylinder and a cylinder having a different diameter, which is filled with powder and compressed with isostatic pressure to create a billet, which is then hot extruded to produce a metal cylinder. A method for obtaining a clad metal tube laminated with a layer and a solid layer in which the powder layer is converted is disclosed. However, even with these methods, it is not always easy to obtain a good surface coating of a composite material coated with a superalloy or the like without defects such as cracks or voids in the coating metal.

これに対して本発明者らは、特開昭64−202号公報
において、金属素材の表面に、他種金属の粉末を該他種
金属の固相線温度以下でガス圧を負荷する熱間静水圧プ
レス(HIP)によって被覆層として形成せしめた後に
、熱間加工を施して延伸する方法、さらに被覆層として
形成せしめた後に溶体化処理を施して熱間加工を施して
延伸する方法、あるいは均熱処理を加えた後直ちに熱間
加工を施して延伸する方法などを提案している。
On the other hand, the present inventors have proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-202 that a powder of another metal is applied to the surface of a metal material by applying a gas pressure at a temperature below the solidus temperature of the other metal. A method in which the material is formed as a coating layer by isostatic pressing (HIP) and then subjected to hot processing and then stretched; a method in which the material is further formed as a coating layer and then subjected to solution treatment and then subjected to hot processing and stretched; We are proposing a method in which the material is soaked and then immediately subjected to hot processing and stretched.

[発明が解決しようとするilffl 本発明は、耐食性、耐高温腐食性、耐酸化性、耐摩耗性
など表面被覆が目的とする特性を母材に具備せしめた材
料を、−段と安価にかつ容易に製造する方法を提供する
ものである。
[ilffl to be solved by the invention] The present invention provides a material in which the base material has the properties desired by the surface coating, such as corrosion resistance, high-temperature corrosion resistance, oxidation resistance, and abrasion resistance, at a much lower cost. The present invention provides an easy manufacturing method.

[課題を解決するための手段] 本発明者等は上記の目的を達成するべく、その後も種々
実験と検討を重ねた結果、ついに他種金属の粉末をまず
金属素材(母材)の表面に冷間で成形かつ固着せしめて
から真空中で金属素材および他種金属の同相線温度以下
の高温に加熱し保持することによって他種金属被覆層を
形成する方法を見出すに至った。かかる方法で形成せし
めた他種金属被覆層は熱間加工に対して充分な熱間加工
性を持ち、被覆層(合わせ材)と金属素材(B)材)と
の間には充分な接合強度が付与されること、後続の熱間
加工において被覆層(合わせ材〉と金属素材(母材)と
を均一かつ同時は加工できること、得られた表面被覆金
属は被覆層(合わせ材〉と金属素材(母材)とのいずれ
も欠陥がなく肉厚などの寸法も均一であることがわかっ
た。従って、表面被覆金属を一段と安価に、迅速に、か
つ容易に製造することが可能である。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present inventors continued various experiments and studies, and finally applied powder of other metals to the surface of the metal material (base material). We have now discovered a method of forming a multi-metal coating layer by cold forming and fixing the material, then heating and holding it in a vacuum at a high temperature below the common phase temperature of the metal material and the other metal. The other metal coating layer formed by this method has sufficient hot workability for hot working, and there is sufficient bonding strength between the coating layer (laminated material) and the metal material (B). The coating layer (laminated material) and the metal material (base material) can be processed uniformly and simultaneously in the subsequent hot processing, and the obtained surface coated metal can be processed into the coating layer (laminated material) and the metal material (base material). It was found that there were no defects and dimensions such as wall thickness were uniform with respect to the (base material).Therefore, surface-coated metals can be manufactured more cheaply, quickly, and easily.

さらに本発明者らは真空中で加熱し保持する条件につい
て種々検討した結果、他種金属がニッケル基合金、鉄基
合金、コバルト基合金である場合には、1050℃〜1
240℃で1〜lOh保持すれば良く、他種金属がチタ
ン基合金からなりかつ金属素材が鉄基合金からなる場合
には、600℃〜900℃で1〜toh保持すれば良い
ことがわかった。
Furthermore, as a result of various studies on the conditions for heating and holding in vacuum, the present inventors found that when the other metal is a nickel-based alloy, iron-based alloy, or cobalt-based alloy,
It was found that it is sufficient to maintain the temperature at 240°C for 1 to lOh, and when the other metal is made of a titanium-based alloy and the metal material is an iron-based alloy, it is sufficient to maintain the temperature at 600°C to 900°C for 1 to toh. .

本発明者らは金属素材の表面に他種金属の粉末を冷間で
固着せしめる方法を検討した結果、冷間プレスあるいは
冷間静水圧プレスが上記の目的に適していることも見出
した。一方、他種金属の粉末を冷間で固着せしめた後の
該他種金属粉末層の空孔率を30%以下としておくと、
真空中で加熱し保持した後の他種金属層の熱間加工性が
一段と改善されること、また真空中において加熱し保持
するに際し、雰囲気の圧力をI X 10−’Torr
以下にしておくと、被覆層の熱間加工性が一段と良くな
ることを見出した。
The present inventors investigated methods for coldly fixing powders of other metals onto the surface of metal materials, and found that cold pressing or cold isostatic pressing is suitable for the above purpose. On the other hand, if the porosity of the other metal powder layer after cold fixing the other metal powder is 30% or less,
The hot workability of other types of metal layers after heating and holding in vacuum is further improved, and when heating and holding in vacuum, the atmospheric pressure is reduced to I
It has been found that the hot workability of the coating layer is further improved when the conditions are as follows.

本発明はL記の知見に基いてなされたものでその要旨と
するところは、金属素材の表面に他種金属の粉末を冷間
で固着せしめかつ粉末層として形成せしめた後に、真空
中において金属素材および他種金属の固相線温度以下の
高温に加熱し保持して被覆層として形成せしめた上で冷
却し、真空外へ取り出して熱間加工を施して延伸するこ
とを特徴とする表面被覆金属の製造方法にあり、さらに
上記方法において、他種金属粉末層の空孔率が30%以
下にまで冷間で低減すること、冷間プレスもしくは冷間
静水圧プレスで他種金属の粉末を固着せしめかつ粉末層
として形成せしめること、雰囲気の圧力がI X 1O
−3Torr以下の真空中で加熱し保持すること、他種
金属がニッケル基合金、鉄基合金、コバルト基合金であ
る場合には真空中で1050℃〜1240℃で1〜io
h保持し、他種金属がチタン基合金からなりかつ金属素
材が鉄基合金からなる場合には、真空中で600℃〜9
00℃で1〜10h保持すること、を随時組み合わせ適
用した表面被覆金属の製造方法にもある。
The present invention was made based on the knowledge described in Section L, and its gist is that powder of other metals is cold-adhered to the surface of a metal material and formed as a powder layer, and then the metal is placed in a vacuum. A surface coating characterized by heating and holding the material to a high temperature below the solidus temperature of the material and other metals to form a coating layer, cooling it, taking it out of the vacuum, subjecting it to hot working, and stretching it. In the method for manufacturing metal, the method further includes reducing the porosity of the other metal powder layer to 30% or less by cold, and applying the other metal powder by cold pressing or cold isostatic pressing. The pressure of the atmosphere is I
- Heating and holding in a vacuum of 3 Torr or less; if the other metal is a nickel-based alloy, iron-based alloy, or cobalt-based alloy, the temperature is 1 to io at 1050°C to 1240°C in a vacuum.
h, and when the other metal is made of a titanium-based alloy and the metal material is made of an iron-based alloy, the temperature is 600°C to 90°C in a vacuum.
There is also a method for producing a surface-coated metal in which holding at 00° C. for 1 to 10 hours is applied in combination as needed.

ここで「母材」となる金属素材および「合わせ材」とな
る他種金属の種類については格別に制限されるものでは
なく、例えば金属素材としては炭素鋼、低合金鋼、ステ
ンレス鋼、ニッケル及びニッケル合金、コバルト及びコ
バルト合金、チタン及びチタン合金などが挙げられる。
There are no particular restrictions on the metal material that will be the "base material" and the types of other metals that will be the "laminating material." For example, the metal materials may include carbon steel, low alloy steel, stainless steel, nickel, etc. Examples include nickel alloys, cobalt and cobalt alloys, titanium and titanium alloys, and the like.

一方、合わせ材としては耐食性、耐高温腐食性、耐酸化
性、耐摩耗性などの機能のうち、必要な機能に応じて選
択すればよく、例えばハステロイ、ステライト。
On the other hand, the laminating material may be selected depending on the required functionality, such as corrosion resistance, high-temperature corrosion resistance, oxidation resistance, and abrasion resistance, such as Hastelloy and Stellite.

Ni−Cr合金、ステンレス鋼、Fe基超超合金ニッケ
ル及びニッケル合金、コバルト及びコバルト合金、チタ
ン及びチタン合金などを挙げることができる。
Examples include Ni-Cr alloy, stainless steel, Fe-based superalloy nickel and nickel alloy, cobalt and cobalt alloy, titanium and titanium alloy.

以下本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

[作用] まず本発明においては金属素材の表面に他種金属の粉末
を冷間で固着せしめるのであるが、他種金属は粉末を用
いて、例えば第1図に示す要領で金属素材1と他種金属
粉末2とを容器3内に充填し、次いで冷間で容器の外部
から圧縮して他種金属粉末を凝集させるとともに予備成
形し、他種金属粉末層の金属素材の表面に固着せしめる
。このとき容器内は必ずしも真空である必要はなく、大
気ままでも良い。勿論真空としても良い。冷間で固着せ
しめる方法としては、例えば冷間プレスあるいは冷間静
水圧プレスなどを適用することができる。冷間での固着
を冷間静水圧プレスで行なう場合には、容器内は密閉す
る必要がある。なお、本発明において冷間とは金属素材
および他種金属の再結晶温度以下を指す。容器は必ずし
も剛性の高いものである必要はなく、他種金属粉末の充
填と冷間での固着に際し取扱いに支障のない程度に軟ら
かい材料であっても良い。
[Function] First, in the present invention, the powder of the other metal is fixed to the surface of the metal material in a cold manner. The seed metal powder 2 is filled into a container 3, and then cold compressed from the outside of the container to agglomerate the other metal powders and preform them, so that they are fixed to the surface of the metal material of the other metal powder layer. At this time, the inside of the container does not necessarily need to be in a vacuum, and may be left in the atmosphere. Of course, a vacuum may be used. As a method for cold fixing, for example, cold pressing or cold isostatic pressing can be applied. When cold fixing is performed using a cold isostatic press, the inside of the container must be sealed tightly. In the present invention, cold refers to a temperature below the recrystallization temperature of the metal material and other metals. The container does not necessarily have to be highly rigid, and may be made of a material that is soft enough to handle the filling and cold fixing of other metal powders.

次に真空中において、金属素材および他種金属の固相線
温度以下の高温に加熱し保持するのであるが、この結果
として後の熱間加工によって他種金属を緻密化させなが
ら金属素材に接合させることが可能になる。加熱温度は
母材金属と合わせ材金属との種類によって異なるが、熱
間加工性を良好に保つためには両方の金属の固相線温度
以下でなければならない。それは、固相線温度を超えて
加熱すると一部あるいは全部が溶融し、冷却時に成分元
素の偏析を生じ熱間加工性が低下するためである。但し
、加熱温度は金属素材および他種金属の固相線温度以下
の範囲で高いほど効果的である。真空中での加熱・保持
が終了したら、取扱いに支障のない程度の温度まで冷却
した後に真空外へ取り出す。
Next, in a vacuum, the metal material and other metals are heated to a high temperature below the solidus temperature and held. As a result, the other metals are densified and bonded to the metal material through subsequent hot processing. It becomes possible to do so. The heating temperature varies depending on the types of base metal and composite metal, but in order to maintain good hot workability, it must be below the solidus temperature of both metals. This is because when heated above the solidus temperature, part or all of the material melts, causing segregation of component elements during cooling, resulting in reduced hot workability. However, the higher the heating temperature, the more effective it is within the range below the solidus temperature of the metal material and other metals. After heating and holding in vacuum is completed, cool it down to a temperature that does not pose a problem in handling, and then take it out of the vacuum.

他種金属がニッケル基合金、鉄基合金、コバルト基合金
のいずれかからなる場合には、真空中での加熱温度は1
050℃〜1240℃の範囲とし、加熱時間は1〜10
hとすることが好ましい。加熱温度が1050℃未満で
は非常に長い時間の処理が必要となるためであり、加熱
温度が1240℃を超えると他種金属粉末層の熱間加工
性が低下するため、いずれも後続の熱間加工が困難にな
るためである。
When the other metal is made of nickel-based alloy, iron-based alloy, or cobalt-based alloy, the heating temperature in vacuum is 1.
The temperature range is 050°C to 1240°C, and the heating time is 1 to 10°C.
It is preferable to set it to h. This is because if the heating temperature is less than 1050°C, a very long treatment time will be required, and if the heating temperature exceeds 1240°C, the hot workability of the other metal powder layer will decrease, so in both cases, the subsequent hot working This is because processing becomes difficult.

方、加熱時間を上記の範囲とするのは、加熱時間が1h
未満では上記の温度範囲でいかに加熱温度を高くしても
その効果が不充分であり、加熱時間をtohを超えてさ
らに長くしてもその効果は飽和しているからである。
On the other hand, if the heating time is within the above range, the heating time is 1 hour.
This is because if the heating temperature is less than toh, the effect is insufficient no matter how high the heating temperature is in the above temperature range, and even if the heating time is further extended beyond toh, the effect is saturated.

他種金属がチタン基合金からなり金属素材が鉄基合金か
らなる場合には、真空中で600 ”C:〜900℃の
範囲とし、加熱時間は1〜lOhとすることが好ましい
。加熱温度が600℃未満では非常に長い時間の処理が
必要となるためであり、加熱温度が900℃を超えると
チタンと鉄とが反応するために、いずれも後続の熱間加
工が困難になるためである。一方、加熱時間を上記の範
囲とするのは、加熱時間か1h未満では上記の温度範囲
でいかに加熱温度を高くしてもその効果が不充分であり
、加熱時間をtohを超えてさらに長くしてもその効果
は飽和しているからである。
When the other metal is a titanium-based alloy and the metal material is an iron-based alloy, it is preferable that the temperature is 600°C to 900°C in vacuum and the heating time is 1 to 1Oh. This is because if the heating temperature is lower than 600°C, a very long processing time is required, and if the heating temperature exceeds 900°C, titanium and iron will react, making subsequent hot processing difficult. On the other hand, the reason why the heating time is set in the above range is that if the heating time is less than 1 hour, no matter how high the heating temperature is in the above temperature range, the effect will be insufficient. However, the effect is saturated.

真空中で加熱し保持する際の真空が真空度の高い、即ち
雰囲気の圧力が低いほど好ましい。雰囲気の圧力がI 
X 10’″3Torr以下であれば良好な熱間加工性
を有する被覆層を形成することができる。
It is preferable that the degree of vacuum during heating and holding in vacuum is high, that is, the pressure of the atmosphere is low. The pressure of the atmosphere is I
If X 10''' is 3 Torr or less, a coating layer having good hot workability can be formed.

一方、熱間加工後に良好な被覆金属を得るためには、加
熱前に冷間で固着された他種金属粉末層の相対密度が高
いほどよく、空孔率が30%以下であれば真空中での加
熱によって他種金属粉末層を金属素材に接合させること
が可能であり、合わせて、良好な熱間加工性を有する被
覆層を形成することかできる。
On the other hand, in order to obtain a good coated metal after hot working, the higher the relative density of the other metal powder layer cold-fixed before heating, the better; if the porosity is 30% or less, It is possible to bond the other metal powder layer to the metal material by heating at , and at the same time, it is possible to form a coating layer having good hot workability.

次に本発明においては被覆層形成後熱間加工を行なうの
であるが、上記の条件で被覆層を形成した場合には複合
材であっても通常と同様にして熱間加工することができ
る。本発明における熱間加工の目的は被覆した金属素材
を延伸することによって長尺の表面被覆金属を製造した
り、或いは複雑な形状の表面被覆金属を製造することに
有り、製品の形状に応じて熱間圧延、熱間鍛造、熱間押
出などの熱間加工法を適用することができる。
Next, in the present invention, hot working is performed after the coating layer is formed, and when the coating layer is formed under the above conditions, even a composite material can be hot worked in the same manner as usual. The purpose of hot working in the present invention is to produce a long surface-coated metal or a complex-shaped surface-coated metal by stretching the coated metal material. Hot processing methods such as hot rolling, hot forging, and hot extrusion can be applied.

尚、本発明において熱間加工とは母材である金属素材及
び合わせ材である被覆金属が成型等の目的で通常加工さ
れる温度範囲での加工を指すが、加工温度の選定に際し
ては母材及び被覆層の両方に対して適切な温度を選定す
る必要がある。
In the present invention, hot working refers to processing in the temperature range in which the metal material as the base material and the coating metal as the bonding material are normally processed for purposes such as forming, but when selecting the processing temperature, Appropriate temperatures need to be selected for both the temperature and the coating layer.

本発明においては金属素材の形状が板或いはバイブの場
合には被覆層を一つの面、例えば板の上面、バイブの内
面、バイブの外面としても良く、両市即ち板の七・F両
面、バイブの内・外画面とすることも可能である。製品
が使用される状況に応じて、−面あるいは両面のうち適
切なほうを選択すれば良い。
In the present invention, when the shape of the metal material is a plate or a vibrator, the coating layer may be formed on one surface, for example, the upper surface of the plate, the inner surface of the vibrator, or the outer surface of the vibrator. It is also possible to have an inside/outside screen. Depending on the situation in which the product is used, either the - side or both sides may be selected as appropriate.

その地熱間加工を行なった後に、例えば母材の強度、靭
性等を調質する目的で行なう焼き入れ、焼き戻し、焼き
ならし等の熱処理、被覆層の耐食性を更に改善させる目
的で行なう溶体化熱処理や焼き鈍し等の熱処理、製品の
形状を調整するなどの目的で行なう冷間加工など必要に
応じてさらに他の加工を加えることもできる。いずれも
必要な強度、靭性、耐食性等に応じて選択することがで
きる。
After the geothermal processing, heat treatments such as quenching, tempering, and normalizing are performed for the purpose of refining the strength and toughness of the base metal, and solution treatment is performed for the purpose of further improving the corrosion resistance of the coating layer. Other processing may be added as necessary, such as heat treatment such as heat treatment and annealing, and cold processing for the purpose of adjusting the shape of the product. Any of them can be selected depending on the required strength, toughness, corrosion resistance, etc.

本発明は腐食性物質に対する抵抗を必要とする製品、高
温酸化に対する抵抗を必要とする製品及び耐摩耗性を必
要とする製品などを製造するために応用することかでき
、例えば管、容器、板および棒など種々の形状に応用す
ることができる。あるいはさらに成形、溶接などを行な
って製品を製造するための素材として使用することも可
能であることはいうまでもない。
The present invention can be applied to manufacture products that require resistance to corrosive substances, products that require resistance to high temperature oxidation, and products that require wear resistance, such as pipes, containers, plates, etc. It can be applied to various shapes such as rods and rods. It goes without saying that it can also be used as a material for manufacturing products by further molding, welding, etc.

以下に本発明の実施例について説明する。Examples of the present invention will be described below.

[実施例] 実施例! 第1表に示す材料及び製造条件で熱間加工に供する素材
を製造した。ここで、本発明例&1〜2は中空ビレット
の内面に被覆層を形成した例、本発明例h3〜4は中空
ビレットの内外面に被覆層を形成した例、本発明例&5
〜6はスラブの上面に被覆層を形成した例、本発明例魚
7〜8はスラブの両面に被覆層を形成した例、本発明例
瓜9は丸棒の外面に被覆層を形成した例である。いずれ
も被覆層用の金属粉末を冷間で固着せしめた後に真空中
で高温に加熱し保持して被覆層として形成せしめた。各
々の形状を第2図、第3図、第4図、第5図及び第6図
にそれぞれ示す。第2図は中空ビレット4の内面に被覆
層5を形成した例である。第3図は中空ビレット4の内
面及び外面に被覆層5を形成した例である。第4図はス
ラブ6の上面に被覆層5を形成した例である。第5図は
スラブ6の上面および下面に被覆層5を形成した例であ
る。第6図は丸棒(中実ビレット)7の外面に被覆層5
を形成した例である。
[Example] Example! Materials to be subjected to hot working were manufactured using the materials and manufacturing conditions shown in Table 1. Here, present invention examples &1 to 2 are examples in which a coating layer is formed on the inner surface of a hollow billet, present invention examples h3 to 4 are examples in which a coating layer is formed on the inner and outer surfaces of a hollow billet, and present invention examples &5
- 6 are examples in which a coating layer was formed on the upper surface of the slab, Examples 7 and 8 of the present invention were examples in which a coating layer was formed on both sides of the slab, and Example 9 of the present invention was an example in which a coating layer was formed on the outer surface of a round bar. It is. In each case, the metal powder for the coating layer was fixed in a cold state, and then heated and held at a high temperature in a vacuum to form the coating layer. The respective shapes are shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6, respectively. FIG. 2 shows an example in which a coating layer 5 is formed on the inner surface of a hollow billet 4. FIG. 3 shows an example in which a coating layer 5 is formed on the inner and outer surfaces of the hollow billet 4. FIG. 4 shows an example in which the coating layer 5 is formed on the upper surface of the slab 6. FIG. 5 shows an example in which a coating layer 5 is formed on the upper and lower surfaces of the slab 6. Figure 6 shows a coating layer 5 on the outer surface of a round bar (solid billet) 7.
This is an example of forming a .

一方、比較例X、tOは合金粉末を冷間で中空ビレット
の内面に固着した後そのまま熱間加工した例であり、比
較例Allは粉末層の性状及び真空焼結条件が不適切た
った例であり、また比較例&、12は他種金属として板
を用いて組み立てスラブを製造した後に熱間加工する従
来法である。熱間加工は次にこれらの材料を第2表に示
す条件で熱間加工して表面被覆金属を製造した。その結
果を第2表に合わせて示す。また良好に熱間加工できた
ものについては、各種試験を行なった結果も併せて第2
表に示した。第2表で曲げ試験はJIS G 0601
およびJIS Z 3124に準じて行ない、超音波探
傷試験LLJIS G 0601およびJIS Z 3
124ニ準じて行なった。第2表中の曲げ試験結果でO
は割れ、剥離とも発生しなかったことを示す。
On the other hand, Comparative Examples Comparative Examples 12 and 12 are conventional methods in which a slab is assembled using plates as other metals and then hot worked. These materials were then hot worked under the conditions shown in Table 2 to produce surface coated metals. The results are also shown in Table 2. In addition, for those that have been successfully hot worked, the results of various tests are also included in the second report.
Shown in the table. In Table 2, the bending test is JIS G 0601.
and JIS Z 3124, ultrasonic flaw detection test LLJIS G 0601 and JIS Z 3
The procedure was carried out in accordance with 124-2. O in the bending test results in Table 2
indicates that neither cracking nor peeling occurred.

第2表のうち比較例である&lO〜11はいずれも被覆
層に微小割れを生じている。また、比較例のン12は金
属素材(母材)と他種金属(合わせ材)とか均一に加工
されず、ましてや両者を接合することもできなかったも
のである。
In Table 2, Comparative Examples &lO~11 all had microcracks in the coating layer. Further, in Comparative Example No. 12, the metal material (base material) and the other metal (laminated material) were not uniformly processed, much less could not be joined together.

これに対して本発明に従って製造した例NCL1〜9の
各材料は曲げ試験特性に優れており、超音波探傷試験で
も非接合部などの欠陥は全く検出されなかった。また、
熱間加工後の断面のミクロ観察結果から、被覆層には気
孔は全くなく、かつ均一で良好な接合界面が得られてい
ることが確かめられた。
On the other hand, the materials of Examples NCL1 to NCL9 manufactured according to the present invention had excellent bending test characteristics, and no defects such as non-bonded parts were detected even in the ultrasonic flaw detection test. Also,
From the results of microscopic observation of the cross section after hot working, it was confirmed that there were no pores in the coating layer and that a uniform and good bonding interface was obtained.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば優れた特性を有する表
面被覆金属を安価にして容易に製造することか可能であ
り、産業の発展に貢献するところ極めて大である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to easily produce a surface-coated metal having excellent properties at a low cost, and it greatly contributes to the development of industry.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は金属素材の表面に他種金属の粉末を固着するた
めの冷間予備成形における充填要領を示1−断面図であ
る。第2図、第3図、第4図、第5図及び第6図はいず
れも本発明方法に従う加工素材の積層要領を示す断面図
である。 l・・・金属素材、2・・・他種金属粉末、3・・・容
器、4・・・中空ビレット、5・・・被覆層、6・・・
スラブ。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a filling procedure in cold preforming for fixing powder of another metal onto the surface of a metal material. FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are all cross-sectional views showing the procedure for laminating processed materials according to the method of the present invention. l... Metal material, 2... Other metal powder, 3... Container, 4... Hollow billet, 5... Covering layer, 6...
Slab.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、金属素材の表面に他種金属の粉末を冷間で固着せし
めかつ粉末層として形成せしめた後に、真空中において
金属素材および他種金属の固相線温度以下の高温に加熱
し保持して被覆層として形成せしめた上で冷却し、真空
外へ取り出して熱間加工を施して延伸することを特徴と
する表面被覆金属の製造方法。 2、他種金属がニッケル基合金からなり、真空中におい
て加熱し保持するに際して1050℃〜1240℃で1
〜10h保持する請求項1記載の表面被覆金属の製造方
法。 3、他種金属が鉄基合金からなり、真空中において加熱
し保持するに際して1050℃〜1240℃で1〜10
h保持する請求項1記載の表面被覆金属の製造方法。 4、他種金属がコバルト基合金からなり、真空中におい
て加熱し保持するに際して1050℃〜1240℃で1
〜10h保持する請求項1記載の表面被覆金属の製造方
法。 5、他種金属がチタン基合金からなり、かつ金属素材が
鉄基合金からなり、真空中において加熱し保持するに際
して600℃〜900℃で1〜10h保持する請求項1
記載の表面被覆金属の製造方法。 6、金属素材の表面に他種金属の粉末を冷間で固着せし
める手段が冷間プレスである請求項1〜5のいずれか1
項記載の表面被覆金属の製造方法。 7、金属素材の表面に他種金属の粉末を冷間で固着せし
める手段が冷間静水圧プレスである請求項1〜5のいず
れか1項記載の表面被覆金属の製造方法。 8、金属素材の表面に他種金属の粉末を冷間で固着せし
めた後の該他種金属粉末層の空孔率が30%以下である
請求項1〜7のいずれか1項記載の表面被覆金属の製造
方法。 9、真空中において加熱保持するに際し、雰囲気の圧力
が1×10^−^3Torr以下であることを特徴とす
る請求項1〜8のいずれか1項記載の表面被覆金属の製
造方法。
[Claims] 1. After coldly adhering the powder of another metal to the surface of the metal material and forming a powder layer, the powder is heated in a vacuum to a high temperature below the solidus temperature of the metal material and the other metal. 1. A method for producing a surface-coated metal, which comprises heating and holding the layer to form a coating layer, cooling it, taking it out of a vacuum, subjecting it to hot working, and stretching it. 2. The other metal is made of a nickel-based alloy, and when heated and held in a vacuum, it has a temperature of 1050°C to 1240°C.
2. The method for producing a surface-coated metal according to claim 1, wherein the surface-coated metal is maintained for 10 hours. 3. The other metal is made of an iron-based alloy, and when heated and held in vacuum, the temperature is 1 to 10 at 1050℃ to 1240℃
The method for producing a surface-coated metal according to claim 1, wherein the surface-coated metal is maintained at 4. The other metal is made of a cobalt-based alloy, and when heated and held in vacuum, the temperature of 1050°C to 1240°C
2. The method for producing a surface-coated metal according to claim 1, wherein the surface-coated metal is maintained for 10 hours. 5. Claim 1, wherein the other metal is made of a titanium-based alloy, and the metal material is made of an iron-based alloy, and when heated and held in vacuum, the material is held at 600°C to 900°C for 1 to 10 hours.
A method for manufacturing the surface-coated metal described above. 6. Any one of claims 1 to 5, wherein the means for coldly fixing the powder of another metal to the surface of the metal material is cold pressing.
The method for producing the surface-coated metal described in Section 1. 7. The method for manufacturing a surface-coated metal according to any one of claims 1 to 5, wherein the means for coldly adhering the powder of the other metal to the surface of the metal material is cold isostatic pressing. 8. The surface according to any one of claims 1 to 7, wherein the porosity of the other metal powder layer after cold fixing the other metal powder to the surface of the metal material is 30% or less. Method for producing coated metal. 9. The method for producing a surface-coated metal according to any one of claims 1 to 8, wherein the pressure of the atmosphere is 1 x 10^-^3 Torr or less when heating and holding in vacuum.
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