JPH0545675B2 - - Google Patents
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- JPH0545675B2 JPH0545675B2 JP60079579A JP7957985A JPH0545675B2 JP H0545675 B2 JPH0545675 B2 JP H0545675B2 JP 60079579 A JP60079579 A JP 60079579A JP 7957985 A JP7957985 A JP 7957985A JP H0545675 B2 JPH0545675 B2 JP H0545675B2
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Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、テルミツト反応を利用した金属−セ
ラミツク複合管の製造方法に関する。 （従来の技術） 管内面にセラミツク層を被覆形成せしめてなる
複合管は、セラミツク層が耐熱性、耐摩耗性、耐
食性等に良好な特性を発揮するため、各種流体の
輸送管や工業用配管部材として広汎な適用用途を
有している。 この種複合管の製造手段としては、従来種々の
方法が実施されてきているが、最近ではその好適
な製造手段として、遠心力とテルミツト反応を利
用するいわゆる遠心テルミツト法が提起されてい
る。すなわち、この方法は第３図に示すように、
鋼管等の母管１１内に、例えばAlとFe2O3の如き
金属還元剤と金属酸化物との一定比率の混合物か
らなるテルミツト剤を装填しテルミツト剤層１２
を形成し、これを高速回転による遠心力場内で着
火して、下記式に例示する如きテルミツト反応を
行わしめ、この発熱反応により生成される溶融金
属と溶融セラミツクとを比重分離して、第４図に
示すように母管１１内面に金属層１３を介して所
望のセラミツク層１４を被覆形成するものであ
る。 Fe2O3＋2Al→Al2O3＋2Fe ＋199kcal／Al2O31モル 斯かる母管１１の内面に金属層１３を介してセ
ラミツク層１４が被覆形成された複合管は、母管
１１がセラミツク層１４のバツクアツプとして機
能し、強度が要求される用途には好適なものであ
る。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、強度があまり要求されない場合
は、前記母管１１は必ずしも必要でないばかり
か、その分コスト的にも不利になるので、本発明
者等は母管１１を用いずに遠心テルミツト法を適
用して、テルミツト反応により形成された金属層
１３の内面にセラミツク層１４を形成することを
試みた。その結果、母管１１を用いない場合に
は、生成金属層が均一な一層となり難く、その表
面に凝固時間差の相違に起因する縞模様が形成さ
れ、その模様の境界でクラツクが発生しやすいと
いう問題が明らかとなつた。また、金属層自体も
セラミツクを含有するうえに、セラミツク層の被
覆により徐冷される結果、結晶粒が大きくなるの
で、材質的に脆くセラミツク層のバツクアツプ材
としては強度不足が著しいことが判つた。 本発明は、叙上の問題に鑑みなされたものであ
つて、実用に耐え得る金属−セラミツク複合管を
母管を用いることなく製造可能とする製造方法を
提供することを目的とする。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の特徴とする
ところは、遠心力成形用型の内面に粒径0.1〜５
mmの金属粒で形成された金属粒層を形成し、その
上に金属還元剤と金属酸化物との混合物からなる
テルミツト剤を装填して、テルミツト剤層を形成
し、遠心力場内で前記テルミツト剤層に着火して
テルミツト反応を行わせ、該反応により溶融金属
と溶融セラミツクとを生成させると共に比重分離
させ、かつ該溶融金属を前記金属粒層中へ浸透さ
せて該金属粒層を一体結合させ、得られた金属結
合層の内面に前記溶融セラミツクを凝固させてセ
ラミツク層を被覆形成する点にある。 （作用） 本発明の手段によれば、テルミツト剤は遠心力
成形用型に予め形成された金属粒層の上に装填さ
れるので、テルミツト反応により生成した高温の
溶融金属は、遠心力の作用で金属粒層の粒間空隙
中へ浸透していき、金属粒を強固に結合せしめて
強度的に優れた金属結合層を形成する。一方、テ
ルミツト反応により生成した溶融セラミツクは、
遠心力の作用で溶融金属と比重分離すると共に前
記金属結合層の上に強固に結合したセラミツク層
を被覆形成する。この際、前記金属粒層は粒径
0.1〜５mmの金属粒で形成されているので、層の
形成が容易であり、しかもテルミツト反応により
生成した溶融金属に溶解されにくいため、反応熱
が奪われにくく、溶融金属と溶融セラミツクの比
重分離が妨げられることがない。 （実施例） 本発明は、第１図のように遠心力成形用型１の
内面に予め金属粒層２を形成しておき、その上に
テルミツト剤を散布等によつて装填してテルミツ
ト剤層３を形成し、テルミツト反応を起させ、遠
心力の作用を利用して所期の金属−セラミツク複
合管を得る方法である。 本発明に使用するテルミツト剤は、金属酸化物
と金属還元剤との混合物であり、金属酸化物とし
てはFe2O3、Fe3O4、Cr2O3、NiO、MnO2、
CoO、CuO、SnO2等が用いられ、一方金属還元
剤としては強還元性金属であるAl、Mg、Siなど
が用いられる。これらの混合比は、原則的にはテ
ルミツト反応式から化学量論的に決定される。ま
た、使用する酸化物と還元剤の組み合わせは、目
的とする複合管の金属層及びセラミツク層に要求
される所期の性能により決定される。例えば、金
属層にNi、セラミツク層にMgO（マグネシア）
が要望される場合は、NiOとMgとの組み合わせ
となる。また、複数種類の金属酸化物と複数種類
の金属還元剤との組み合わせによつて、多成分の
セラミツクや生成金属を得ることができる。 尚、テルミツト剤には、テルミツト反応には直
接寄与しないがセラミツクの品質向上（主として
緻密化）のためにSiO2、Si3N4、SiC等のケイ素
化合物や生成金属の材質改良のためFe、Ni、Cr、
Mn等の金属を添加することができる。かかる物
質の添加手段として、テルミツト剤に直接混合す
るほか、遠心力成形用型１の内面に金属粒層２を
形成したのち、層状に散布形成しておけばテルミ
ツト反応時の反応系の保温及び前記成形用型１の
保護に役立ち好適である。 前記テルミツト剤の装填に先立ち遠心力成形用
型１に、テルミツト反応により生成する金属と同
種金属若しくは必要に応じて溶着容易な異種金属
の粒体を散布して金属粒層２を形成しておく。す
なわち、テルミツト剤の散布と同様、金属粒体を
収容した散布用樋を、回転する遠心力成形用型１
内に挿入、反転し、樋内の金属粒体を型１の内面
に落下する。型内面に落下した金属粒体は遠心力
により型内面に付勢された状態で付着し、金属粒
層２が形成される。 前記金属粒体としてはいかなる種類の金属でも
よく、その大きさとしては、直径0.1〜５mmのも
のを用いる。0.1mm未満であるとテルミツト反応
により生じた生成金属に溶解され易く、反応熱を
奪う傾向が有り、一方５mmを越えると金属粒層が
形成されにくい。また、金属粒層は厚さが５mm前
後なので、層厚と粒直径が近いのは望ましくな
い。金属粒体の散布量は、最大量として、テルミ
ツト剤重量の1/2である生成金属重量までは取れ
る。しかし、現実には、ここまで大量ではなくテ
ルミツト剤重量の1/2〜1/20の範囲で設定できる。 前記金属粒体やテルミツト剤が散布形成される
遠心力成形用型１としては、耐熱性があり高温強
度を有する材質で形成される。 遠心力成形用型として金型を用いる場合では内
面に鋳物工業で通常用いられる塗型材等の耐熱性
の離型剤を被覆形成しておくことが望ましい。ま
た黒鉛等の耐熱性に優れた非金属材質を用いるこ
ともできる。この場合は離型剤の塗布を必要とし
ない。尚、第１図中６は前記成形用型１の端末に
嵌着された耐火物製の蓋である。 また、遠心力成形用型の内面形状は、断面円形
に限らず多角形とすることもできる。この場合、
成形された複合管の外面形状は多角形となるが、
金属層とセラミツク層の境界やセラミツク層内面
は遠心力の作用で円形となる。 叙上の如く、所期の金属粒層２及びテルミツト
剤層３が形成された遠心力成形用型１は、所期の
回転（ＧNo.10〜200）とされた後、テルミツト剤
層３に着火してテルミツト反応を起こさせる。該
反応によつて生じた溶融金属は、第２図の如く遠
心力の作用で金属粒層２の粒間空隙中へ浸透して
いき、微細な粒体は溶融して一体となり、また金
属粒子相互を鋳ぐるみ結合されて強度的に優れた
金属結合層４を形成する。一方、テルミツト反応
により生成した溶融セラミツクは、遠心力の作用
で溶融金属と比重分離すると共に前記金属結合層
４の上に強固に結合したセラミツク層５を被覆形
成する。尚、遠心力成形用型１の内面に形成され
た金属粒層２は遠心力の作用で、型内面に付勢さ
れた状態にあるので、テルミツト反応により散逸
するおそれはない。 次に具体的実施例について説明する。 (1) 内径100mm、有効長さ250mmの黒鉛製の遠心力
成形用型を準備し、第１図の如く、その内面に
第１表の金属粒子を散布し、その上に同表のテ
ルミツト剤を散布した。
ラミツク複合管の製造方法に関する。 （従来の技術） 管内面にセラミツク層を被覆形成せしめてなる
複合管は、セラミツク層が耐熱性、耐摩耗性、耐
食性等に良好な特性を発揮するため、各種流体の
輸送管や工業用配管部材として広汎な適用用途を
有している。 この種複合管の製造手段としては、従来種々の
方法が実施されてきているが、最近ではその好適
な製造手段として、遠心力とテルミツト反応を利
用するいわゆる遠心テルミツト法が提起されてい
る。すなわち、この方法は第３図に示すように、
鋼管等の母管１１内に、例えばAlとFe2O3の如き
金属還元剤と金属酸化物との一定比率の混合物か
らなるテルミツト剤を装填しテルミツト剤層１２
を形成し、これを高速回転による遠心力場内で着
火して、下記式に例示する如きテルミツト反応を
行わしめ、この発熱反応により生成される溶融金
属と溶融セラミツクとを比重分離して、第４図に
示すように母管１１内面に金属層１３を介して所
望のセラミツク層１４を被覆形成するものであ
る。 Fe2O3＋2Al→Al2O3＋2Fe ＋199kcal／Al2O31モル 斯かる母管１１の内面に金属層１３を介してセ
ラミツク層１４が被覆形成された複合管は、母管
１１がセラミツク層１４のバツクアツプとして機
能し、強度が要求される用途には好適なものであ
る。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、強度があまり要求されない場合
は、前記母管１１は必ずしも必要でないばかり
か、その分コスト的にも不利になるので、本発明
者等は母管１１を用いずに遠心テルミツト法を適
用して、テルミツト反応により形成された金属層
１３の内面にセラミツク層１４を形成することを
試みた。その結果、母管１１を用いない場合に
は、生成金属層が均一な一層となり難く、その表
面に凝固時間差の相違に起因する縞模様が形成さ
れ、その模様の境界でクラツクが発生しやすいと
いう問題が明らかとなつた。また、金属層自体も
セラミツクを含有するうえに、セラミツク層の被
覆により徐冷される結果、結晶粒が大きくなるの
で、材質的に脆くセラミツク層のバツクアツプ材
としては強度不足が著しいことが判つた。 本発明は、叙上の問題に鑑みなされたものであ
つて、実用に耐え得る金属−セラミツク複合管を
母管を用いることなく製造可能とする製造方法を
提供することを目的とする。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の特徴とする
ところは、遠心力成形用型の内面に粒径0.1〜５
mmの金属粒で形成された金属粒層を形成し、その
上に金属還元剤と金属酸化物との混合物からなる
テルミツト剤を装填して、テルミツト剤層を形成
し、遠心力場内で前記テルミツト剤層に着火して
テルミツト反応を行わせ、該反応により溶融金属
と溶融セラミツクとを生成させると共に比重分離
させ、かつ該溶融金属を前記金属粒層中へ浸透さ
せて該金属粒層を一体結合させ、得られた金属結
合層の内面に前記溶融セラミツクを凝固させてセ
ラミツク層を被覆形成する点にある。 （作用） 本発明の手段によれば、テルミツト剤は遠心力
成形用型に予め形成された金属粒層の上に装填さ
れるので、テルミツト反応により生成した高温の
溶融金属は、遠心力の作用で金属粒層の粒間空隙
中へ浸透していき、金属粒を強固に結合せしめて
強度的に優れた金属結合層を形成する。一方、テ
ルミツト反応により生成した溶融セラミツクは、
遠心力の作用で溶融金属と比重分離すると共に前
記金属結合層の上に強固に結合したセラミツク層
を被覆形成する。この際、前記金属粒層は粒径
0.1〜５mmの金属粒で形成されているので、層の
形成が容易であり、しかもテルミツト反応により
生成した溶融金属に溶解されにくいため、反応熱
が奪われにくく、溶融金属と溶融セラミツクの比
重分離が妨げられることがない。 （実施例） 本発明は、第１図のように遠心力成形用型１の
内面に予め金属粒層２を形成しておき、その上に
テルミツト剤を散布等によつて装填してテルミツ
ト剤層３を形成し、テルミツト反応を起させ、遠
心力の作用を利用して所期の金属−セラミツク複
合管を得る方法である。 本発明に使用するテルミツト剤は、金属酸化物
と金属還元剤との混合物であり、金属酸化物とし
てはFe2O3、Fe3O4、Cr2O3、NiO、MnO2、
CoO、CuO、SnO2等が用いられ、一方金属還元
剤としては強還元性金属であるAl、Mg、Siなど
が用いられる。これらの混合比は、原則的にはテ
ルミツト反応式から化学量論的に決定される。ま
た、使用する酸化物と還元剤の組み合わせは、目
的とする複合管の金属層及びセラミツク層に要求
される所期の性能により決定される。例えば、金
属層にNi、セラミツク層にMgO（マグネシア）
が要望される場合は、NiOとMgとの組み合わせ
となる。また、複数種類の金属酸化物と複数種類
の金属還元剤との組み合わせによつて、多成分の
セラミツクや生成金属を得ることができる。 尚、テルミツト剤には、テルミツト反応には直
接寄与しないがセラミツクの品質向上（主として
緻密化）のためにSiO2、Si3N4、SiC等のケイ素
化合物や生成金属の材質改良のためFe、Ni、Cr、
Mn等の金属を添加することができる。かかる物
質の添加手段として、テルミツト剤に直接混合す
るほか、遠心力成形用型１の内面に金属粒層２を
形成したのち、層状に散布形成しておけばテルミ
ツト反応時の反応系の保温及び前記成形用型１の
保護に役立ち好適である。 前記テルミツト剤の装填に先立ち遠心力成形用
型１に、テルミツト反応により生成する金属と同
種金属若しくは必要に応じて溶着容易な異種金属
の粒体を散布して金属粒層２を形成しておく。す
なわち、テルミツト剤の散布と同様、金属粒体を
収容した散布用樋を、回転する遠心力成形用型１
内に挿入、反転し、樋内の金属粒体を型１の内面
に落下する。型内面に落下した金属粒体は遠心力
により型内面に付勢された状態で付着し、金属粒
層２が形成される。 前記金属粒体としてはいかなる種類の金属でも
よく、その大きさとしては、直径0.1〜５mmのも
のを用いる。0.1mm未満であるとテルミツト反応
により生じた生成金属に溶解され易く、反応熱を
奪う傾向が有り、一方５mmを越えると金属粒層が
形成されにくい。また、金属粒層は厚さが５mm前
後なので、層厚と粒直径が近いのは望ましくな
い。金属粒体の散布量は、最大量として、テルミ
ツト剤重量の1/2である生成金属重量までは取れ
る。しかし、現実には、ここまで大量ではなくテ
ルミツト剤重量の1/2〜1/20の範囲で設定できる。 前記金属粒体やテルミツト剤が散布形成される
遠心力成形用型１としては、耐熱性があり高温強
度を有する材質で形成される。 遠心力成形用型として金型を用いる場合では内
面に鋳物工業で通常用いられる塗型材等の耐熱性
の離型剤を被覆形成しておくことが望ましい。ま
た黒鉛等の耐熱性に優れた非金属材質を用いるこ
ともできる。この場合は離型剤の塗布を必要とし
ない。尚、第１図中６は前記成形用型１の端末に
嵌着された耐火物製の蓋である。 また、遠心力成形用型の内面形状は、断面円形
に限らず多角形とすることもできる。この場合、
成形された複合管の外面形状は多角形となるが、
金属層とセラミツク層の境界やセラミツク層内面
は遠心力の作用で円形となる。 叙上の如く、所期の金属粒層２及びテルミツト
剤層３が形成された遠心力成形用型１は、所期の
回転（ＧNo.10〜200）とされた後、テルミツト剤
層３に着火してテルミツト反応を起こさせる。該
反応によつて生じた溶融金属は、第２図の如く遠
心力の作用で金属粒層２の粒間空隙中へ浸透して
いき、微細な粒体は溶融して一体となり、また金
属粒子相互を鋳ぐるみ結合されて強度的に優れた
金属結合層４を形成する。一方、テルミツト反応
により生成した溶融セラミツクは、遠心力の作用
で溶融金属と比重分離すると共に前記金属結合層
４の上に強固に結合したセラミツク層５を被覆形
成する。尚、遠心力成形用型１の内面に形成され
た金属粒層２は遠心力の作用で、型内面に付勢さ
れた状態にあるので、テルミツト反応により散逸
するおそれはない。 次に具体的実施例について説明する。 (1) 内径100mm、有効長さ250mmの黒鉛製の遠心力
成形用型を準備し、第１図の如く、その内面に
第１表の金属粒子を散布し、その上に同表のテ
ルミツト剤を散布した。
【表】
(2) 遠心力成形用型を1400rpmとして、テルミツ
ト剤に着火し、テルミツト反応を生起させた。 (3) 得られた複合管を成形用型から取り出して観
察した。複合管の外径は100mmであり、その表
面は鉄粒子が鋳ぐるまれていて強固な金属結合
層が形成されていた。断面観察した結果を第２
表に示す。
ト剤に着火し、テルミツト反応を生起させた。 (3) 得られた複合管を成形用型から取り出して観
察した。複合管の外径は100mmであり、その表
面は鉄粒子が鋳ぐるまれていて強固な金属結合
層が形成されていた。断面観察した結果を第２
表に示す。
【表】
（発明の効果）
以上説明した通り、本発明によれば、テルミツ
ト剤の装填に先立ち、遠心力成形用型内に金属粒
層を形成するだけで、テルミツト反応により生じ
た溶融金属がバインダーの役目を果たし、前記金
属粒層を強固な金属結合層とし、その上に遠心力
の作用でセラミツク層を強固に被覆形成すること
ができる。この際、前記金属粒層は粒径0.1〜５
mmの金属粒で形成されているので、層の形成が容
易であり、しかもテルミツト反応により生成した
溶融金属に溶解されにくいため、反応熱が奪われ
にくく、溶融金属と溶融セラミツクの比重分離が
妨げられることがない。このように、本発明によ
れば母管を有しないにも拘らず、十分実用に耐え
得る金属−セラミツク複合管を容易に製造するこ
とができる。
ト剤の装填に先立ち、遠心力成形用型内に金属粒
層を形成するだけで、テルミツト反応により生じ
た溶融金属がバインダーの役目を果たし、前記金
属粒層を強固な金属結合層とし、その上に遠心力
の作用でセラミツク層を強固に被覆形成すること
ができる。この際、前記金属粒層は粒径0.1〜５
mmの金属粒で形成されているので、層の形成が容
易であり、しかもテルミツト反応により生成した
溶融金属に溶解されにくいため、反応熱が奪われ
にくく、溶融金属と溶融セラミツクの比重分離が
妨げられることがない。このように、本発明によ
れば母管を有しないにも拘らず、十分実用に耐え
得る金属−セラミツク複合管を容易に製造するこ
とができる。
第１図は金属粒層及びテルミツト剤層が形成さ
れた遠心力成形用型の縦断面図、第２図はテルミ
ツト反応後の前記成形用型の横断面図、第３図及
び第４図は母管を有する従来の遠心テルミツト法
の製造過程を示し、第３図はテルミツト剤層のみ
が形成された母管の断面図、第４図はテルミツト
反応後の母管の断面図である。 １……遠心力成形用型、２……金属粒層、３…
…テルミツト剤層、４……金属結合層、５……セ
ラミツク層。
れた遠心力成形用型の縦断面図、第２図はテルミ
ツト反応後の前記成形用型の横断面図、第３図及
び第４図は母管を有する従来の遠心テルミツト法
の製造過程を示し、第３図はテルミツト剤層のみ
が形成された母管の断面図、第４図はテルミツト
反応後の母管の断面図である。 １……遠心力成形用型、２……金属粒層、３…
…テルミツト剤層、４……金属結合層、５……セ
ラミツク層。
Claims (1)
- １ 遠心力成形用型の内面に粒径0.1〜５mmの金
属粒で形成された金属粒層を形成し、その上に金
属還元剤と金属酸化物との混合物からなるテルミ
ツト剤を装填して、テルミツト剤層を形成し、遠
心力場内で前記テルミツト剤層に着火してテルミ
ツト反応を行わせ、該反応により溶融金属と溶融
セラミツクとを生成させると共に比重分離させ、
かつ該溶融金属を前記金属粒層中に浸透させて該
金属粒層を一体結合させ、得られた金属結合層の
内面に前記溶融セラミツクを凝固させてセラミツ
ク層を被覆形成することを特徴とする金属−セラ
ミツク複合管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7957985A JPS61238976A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 金属−セラミツク複合管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7957985A JPS61238976A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 金属−セラミツク複合管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61238976A JPS61238976A (ja) | 1986-10-24 |
| JPH0545675B2 true JPH0545675B2 (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=13693892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7957985A Granted JPS61238976A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 金属−セラミツク複合管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61238976A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108788640A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-13 | 四川惊雷科技股份有限公司 | 双金属复合焊管制造工艺 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2727450B2 (ja) * | 1987-10-06 | 1998-03-11 | 第一高周波工業株式会社 | 内外面金属ライニング管の製造方法 |
| CN103231036A (zh) * | 2013-05-02 | 2013-08-07 | 昆明理工大学 | 一种离心内表面复合过流件及其制备工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027462A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 複合構造管の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP7957985A patent/JPS61238976A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027462A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 複合構造管の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108788640A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-13 | 四川惊雷科技股份有限公司 | 双金属复合焊管制造工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61238976A (ja) | 1986-10-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |