JPH0639564A - 異材継手 - Google Patents
異材継手Info
- Publication number
- JPH0639564A JPH0639564A JP4176298A JP17629892A JPH0639564A JP H0639564 A JPH0639564 A JP H0639564A JP 4176298 A JP4176298 A JP 4176298A JP 17629892 A JP17629892 A JP 17629892A JP H0639564 A JPH0639564 A JP H0639564A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joint
- stainless steel
- dissimilar materials
- tantalum
- dissimilar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の異材
継手に関する。 【構成】 金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の間
に、タンタル粉末または該粉末をバインダで固めたグリ
ーンシートを挿入し、ホットプレス法により固相接合し
てなる異材継手。
継手に関する。 【構成】 金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の間
に、タンタル粉末または該粉末をバインダで固めたグリ
ーンシートを挿入し、ホットプレス法により固相接合し
てなる異材継手。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属ジルコニウム材とス
テンレス鋼材の異材継手に関し、例えば原子力再処理施
設の溶解槽に適用される配管、原子力発電設備、火力発
電設備などに適用できる同異材継手に関する。
テンレス鋼材の異材継手に関し、例えば原子力再処理施
設の溶解槽に適用される配管、原子力発電設備、火力発
電設備などに適用できる同異材継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、原子力使用済燃料用溶解槽は腐
食雰囲気で使われるため、耐食性に優れた金属ジルコニ
ウムで作られる。溶解槽に接続される多数の配管も金属
ジルコニウムで作られるが、コストの点で、溶解槽から
離れた部分以降は安価なＳＵＳ３０４ステンレス鋼によ
る製作が考えられている。
食雰囲気で使われるため、耐食性に優れた金属ジルコニ
ウムで作られる。溶解槽に接続される多数の配管も金属
ジルコニウムで作られるが、コストの点で、溶解槽から
離れた部分以降は安価なＳＵＳ３０４ステンレス鋼によ
る製作が考えられている。
【０００３】しかしながら、これらの材の接合は難し
く、従来の金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の接合
法としてはＨＩＰ方式と爆着接合法が行なわれている。
ＨＩＰ方式は金属ジルコニウム材とステンレス鋼材をＨ
ＩＰ方式で拡散接合する方法で、これは高温中における
異材同志の拡散現象を利用したものである。爆着接合法
はインサート材としてタンタルと薄板を金属ジルコニウ
ム材とステンレス鋼材の間に挿入して爆着接合する方法
であって、これは火薬が爆発する際に瞬間的に発生する
極めて高いエネルギを利用して接合する方法である。
く、従来の金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の接合
法としてはＨＩＰ方式と爆着接合法が行なわれている。
ＨＩＰ方式は金属ジルコニウム材とステンレス鋼材をＨ
ＩＰ方式で拡散接合する方法で、これは高温中における
異材同志の拡散現象を利用したものである。爆着接合法
はインサート材としてタンタルと薄板を金属ジルコニウ
ム材とステンレス鋼材の間に挿入して爆着接合する方法
であって、これは火薬が爆発する際に瞬間的に発生する
極めて高いエネルギを利用して接合する方法である。
【０００４】また、この他にも熱間圧延法を利用する方
法もある。これは金属ジルコニウム材とステンレス鋼材
を重ね合わせ、真空パッケージ中に封入した後、熱間に
て圧延することによって接合する方法である。
法もある。これは金属ジルコニウム材とステンレス鋼材
を重ね合わせ、真空パッケージ中に封入した後、熱間に
て圧延することによって接合する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】熱間圧延接合（インサ
ート材あり）、爆着接合（インサート材あり）及び拡散
接合（ＨＩＰ方式、インサート材なし）のいずれでも異
材同志の接合は可能であり、また異材継手の引張強さも
ほぼ母材並み以上である。しかし継手の曲げ試験（曲げ
半径：５ｔ、曲げ角度：１８０°）では爆着継手のみ欠
陥なく曲げられた例はあるが、他の方法では上記曲げ試
験を満足できなかった。しかしながら、この爆着継手で
も継手界面に接合が不十分となるケースがあることが明
らかになってきた。爆着は火薬の爆発を利用するもので
あり、接合界面は波状であり、巻込みも生じている。す
なわち温度、圧力の条件が必ずしも均一ではなく、また
これらの値を制御することもかなり難しいという問題点
がある。
ート材あり）、爆着接合（インサート材あり）及び拡散
接合（ＨＩＰ方式、インサート材なし）のいずれでも異
材同志の接合は可能であり、また異材継手の引張強さも
ほぼ母材並み以上である。しかし継手の曲げ試験（曲げ
半径：５ｔ、曲げ角度：１８０°）では爆着継手のみ欠
陥なく曲げられた例はあるが、他の方法では上記曲げ試
験を満足できなかった。しかしながら、この爆着継手で
も継手界面に接合が不十分となるケースがあることが明
らかになってきた。爆着は火薬の爆発を利用するもので
あり、接合界面は波状であり、巻込みも生じている。す
なわち温度、圧力の条件が必ずしも均一ではなく、また
これらの値を制御することもかなり難しいという問題点
がある。
【０００６】また、インサート材であるタンタル薄板の
挿入は第一に金属ジルコニウム材とステンレス鋼材同志
の接合界面の合金層が使用環境である硝酸雰囲気で耐食
性が悪いことから、直接接合をやめ、ジルコニウム／タ
ンタルあるいはタンタル／ステンレス鋼の接合界面とし
て、耐食性の改善をはかったものであり、第二に中間の
線膨張率を入れることによって接合時及び使用時の熱応
力を下げ割れにくくできることなどの利点をねらってい
るものである。しかしながら、インサート材として板を
用いると、そこでの均一負荷はかなり難しいこと、した
がってかなり、温度、圧力条件を上げる必要が生じ、金
属ジルコニウム材とステンレス鋼材の良好な組織を損な
う可能性が出てくる欠点があった。
挿入は第一に金属ジルコニウム材とステンレス鋼材同志
の接合界面の合金層が使用環境である硝酸雰囲気で耐食
性が悪いことから、直接接合をやめ、ジルコニウム／タ
ンタルあるいはタンタル／ステンレス鋼の接合界面とし
て、耐食性の改善をはかったものであり、第二に中間の
線膨張率を入れることによって接合時及び使用時の熱応
力を下げ割れにくくできることなどの利点をねらってい
るものである。しかしながら、インサート材として板を
用いると、そこでの均一負荷はかなり難しいこと、した
がってかなり、温度、圧力条件を上げる必要が生じ、金
属ジルコニウム材とステンレス鋼材の良好な組織を損な
う可能性が出てくる欠点があった。
【０００７】本発明は上記技術水準に鑑み、接合性の向
上した金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の異材継手
を提供しようとするものである。
上した金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の異材継手
を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は金属ジルコニウ
ム材とステンレス鋼材の間に、タンタル粉末または該粉
末をバインダで固めたグリーンシートを挿入し、ホット
プレス法により固相接合してなる異材継手である。
ム材とステンレス鋼材の間に、タンタル粉末または該粉
末をバインダで固めたグリーンシートを挿入し、ホット
プレス法により固相接合してなる異材継手である。
【０００９】本発明で用いるタンタル粉末は一般的に３
０〜４０μｍの粒径のものが用いられ、グリーンシート
として用いられる場合は該粒径のタンタル粉末を有機バ
インダで固めて１〜２ｍｍ厚さにしたものが用いられ
る。
０〜４０μｍの粒径のものが用いられ、グリーンシート
として用いられる場合は該粒径のタンタル粉末を有機バ
インダで固めて１〜２ｍｍ厚さにしたものが用いられ
る。
【００１０】
【作用】本発明におけるように、インサート材としてタ
ンタル粉末または該粉末をグリーンシートにしたものを
用いると、表面積は広く活性であり反応性がよく、塑性
変形しやすいので接合界面の密着性がよくなる。また接
合表面の粗さの調整が可能であり、接合性がよいという
効果を奏する。
ンタル粉末または該粉末をグリーンシートにしたものを
用いると、表面積は広く活性であり反応性がよく、塑性
変形しやすいので接合界面の密着性がよくなる。また接
合表面の粗さの調整が可能であり、接合性がよいという
効果を奏する。
【００１１】さらに、ホットプレス法で一方向に圧縮す
ると塑性変形しやすく密着性も高くなる。またＨＩＰ
（等３軸圧縮）に比べると、温度、圧力が制御しやすい
という効果が奏される。
ると塑性変形しやすく密着性も高くなる。またＨＩＰ
（等３軸圧縮）に比べると、温度、圧力が制御しやすい
という効果が奏される。
【００１２】
（実施例１）本発明の一実施例を図１によって説明す
る。金属ジルコニウム材１とステンレス鋼材２の間にイ
ンサート材として粒径３０〜４０μｍの粉末状のタンタ
ル粉末３を１ｍｍ厚さに挿入し、ホットプレス法を用い
て温度：約１０００℃、圧力：１０００気圧以上の条件
で圧縮接合させた。その結果、タンタル粉末３の紛状の
形は消失し、良好な金属ジルコニウム材１とステンレス
鋼材２の異材継手が得られた。
る。金属ジルコニウム材１とステンレス鋼材２の間にイ
ンサート材として粒径３０〜４０μｍの粉末状のタンタ
ル粉末３を１ｍｍ厚さに挿入し、ホットプレス法を用い
て温度：約１０００℃、圧力：１０００気圧以上の条件
で圧縮接合させた。その結果、タンタル粉末３の紛状の
形は消失し、良好な金属ジルコニウム材１とステンレス
鋼材２の異材継手が得られた。
【００１３】タンタル粉末に代え、上記のタンタル粉末
に２０％程度の有機バインダ（商品名：セランダー）を
添加し、１ｍｍ厚のグリーンシート３′をインサート材
として挿入し、同様の条件でホットプレス法を用いて圧
縮接合した結果、上記とほゞ同様の良好な異材継手が得
られた。但し、固相接合後には薄いタンタル層が残こっ
た。
に２０％程度の有機バインダ（商品名：セランダー）を
添加し、１ｍｍ厚のグリーンシート３′をインサート材
として挿入し、同様の条件でホットプレス法を用いて圧
縮接合した結果、上記とほゞ同様の良好な異材継手が得
られた。但し、固相接合後には薄いタンタル層が残こっ
た。
【００１４】（実施例２）本発明の他の実施例を図２，
図３によって説明する。図２は該実施例による製作前の
配管異材継手の一部切りかき斜視図、図３は該継手の製
作方法の説明図である。金属ジルコニウム製配管要素１
１とＳＵＳ３０４製配管要素１２の間に、粒径３０〜４
０μｍのタンタル粉末１３が配してある。これを高温真
空雰囲気で上下から荷重Ａにより加圧する。加圧により
配管要素が変形するのを防ぐため、中子１５および外枠
１４を設置し、配管要素を内外より支持する。
図３によって説明する。図２は該実施例による製作前の
配管異材継手の一部切りかき斜視図、図３は該継手の製
作方法の説明図である。金属ジルコニウム製配管要素１
１とＳＵＳ３０４製配管要素１２の間に、粒径３０〜４
０μｍのタンタル粉末１３が配してある。これを高温真
空雰囲気で上下から荷重Ａにより加圧する。加圧により
配管要素が変形するのを防ぐため、中子１５および外枠
１４を設置し、配管要素を内外より支持する。
【００１５】この実施例においては直径３０ｍｍ、板厚
３ｍｍ、高さ３０ｍｍの配管要素を用い、粒径４０μｍ
のタンタル粉末を厚さ１ｍｍとし、１０００℃の真空中
で１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で２時間加圧したとこ
ろ、タンタル粉末が高密度焼結するとともに金属ジルコ
ニウム材およびＳＵＳ３０４材とも良好に接合し、接合
面に材料欠陥は見られなかった。また、表面の仕上げ加
工は必要であったが、大巾な機械加工を必要としない配
管異材継手を得ることができた。
３ｍｍ、高さ３０ｍｍの配管要素を用い、粒径４０μｍ
のタンタル粉末を厚さ１ｍｍとし、１０００℃の真空中
で１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で２時間加圧したとこ
ろ、タンタル粉末が高密度焼結するとともに金属ジルコ
ニウム材およびＳＵＳ３０４材とも良好に接合し、接合
面に材料欠陥は見られなかった。また、表面の仕上げ加
工は必要であったが、大巾な機械加工を必要としない配
管異材継手を得ることができた。
【００１６】上記、実施例におけるタンダル粉末に代
え、実施例１で述べたグリーンシートを用いても同様な
結果が得られた。
え、実施例１で述べたグリーンシートを用いても同様な
結果が得られた。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、インサート材として板状
のタンタルの代りに粉末状のタンタルまたはグリーンシ
ートを用いたことにより、接合界面の活性は高くなり、
その接合性が非常によい異材継手となった。また、ホッ
トプレス法を用いることにより、一方向圧縮で密着性も
よくなり、特に温度、圧力の制御精度が向上し、従来の
爆着接合法に比し、良好な異材継手が得られた。以上の
利点に加えて、プロセスが比較的単純であり、低コスト
で金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の異材継手が得
られた。
のタンタルの代りに粉末状のタンタルまたはグリーンシ
ートを用いたことにより、接合界面の活性は高くなり、
その接合性が非常によい異材継手となった。また、ホッ
トプレス法を用いることにより、一方向圧縮で密着性も
よくなり、特に温度、圧力の制御精度が向上し、従来の
爆着接合法に比し、良好な異材継手が得られた。以上の
利点に加えて、プロセスが比較的単純であり、低コスト
で金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の異材継手が得
られた。
【図１】本発明の一実施例の説明図。
【図２】本発明の他の実施例の接合前の状態の説明図。
【図３】図２の接合前の状態のものより異材継手を製作
する説明図。
する説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 金属ジルコニウム材とステンレス鋼材の
間に、タンタル粉末または該粉末をバインダで固めたグ
リーンシートを挿入し、ホットプレス法により固相接合
してなる異材継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4176298A JPH0639564A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 異材継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4176298A JPH0639564A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 異材継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0639564A true JPH0639564A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=16011142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4176298A Withdrawn JPH0639564A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 異材継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639564A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6974070B2 (en) * | 2001-08-07 | 2005-12-13 | University Of Chicago | Joining of advanced materials by superplastic deformation |
| JP2009090121A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Zimmer Inc | コバルト合金基板にタンタル構造体を結合する方法 |
| JP2010024545A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-02-04 | Kurimoto Ltd | 長尺合金ビレットの製造方法 |
| US7918382B2 (en) | 2002-06-18 | 2011-04-05 | Zimmer Technology, Inc. | Method for attaching a porous metal layer to a metal substrate |
| CN113814550A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-21 | 中国核动力研究设计院 | 一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法 |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP4176298A patent/JPH0639564A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6974070B2 (en) * | 2001-08-07 | 2005-12-13 | University Of Chicago | Joining of advanced materials by superplastic deformation |
| US7918382B2 (en) | 2002-06-18 | 2011-04-05 | Zimmer Technology, Inc. | Method for attaching a porous metal layer to a metal substrate |
| US8191760B2 (en) | 2002-06-18 | 2012-06-05 | Zimmer Technology, Inc. | Method for attaching porous metal layer to a metal substrate |
| US8985430B2 (en) | 2002-06-18 | 2015-03-24 | Zimmer, Inc. | Method for attaching a porous metal layer to a metal substrate |
| US9656358B2 (en) | 2002-06-18 | 2017-05-23 | Zimmer, Inc. | Method for attaching a porous metal layer to a metal substrate |
| JP2009090121A (ja) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Zimmer Inc | コバルト合金基板にタンタル構造体を結合する方法 |
| JP2010024545A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-02-04 | Kurimoto Ltd | 長尺合金ビレットの製造方法 |
| CN113814550A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-21 | 中国核动力研究设计院 | 一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |