JPH07132510A - 容器内金属部品の熱間成形における区画用化合物及び区画用化合物の製造方法 - Google Patents
容器内金属部品の熱間成形における区画用化合物及び区画用化合物の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 区画用化合物が生成される鋳型を生成し、容
器内金属片の熱間成形が適正コストにて高品質の改質金
属片を生成する。 【構成】 容器内金属部品２の熱間成形のために単一部
品形状の区画用化合物３ａ，３ｂが使用される。この部
品は焼結によって強化される粉末粒子からなる。区画用
化合物材は周囲温度に脆く、金属部品の改質温度により
塑性変形を起こすか、又は高粘性を保持しつつ自由に流
動する。
器内金属片の熱間成形が適正コストにて高品質の改質金
属片を生成する。 【構成】 容器内金属部品２の熱間成形のために単一部
品形状の区画用化合物３ａ，３ｂが使用される。この部
品は焼結によって強化される粉末粒子からなる。区画用
化合物材は周囲温度に脆く、金属部品の改質温度により
塑性変形を起こすか、又は高粘性を保持しつつ自由に流
動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、容器内金属部品の熱間
成形用の区画用化合物、更には区画用化合物製造方法に
関するものである。
成形用の区画用化合物、更には区画用化合物製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】改質されるべき金属部品は特に反応性金
属製であり、高温下では腐食を受けやすく、フォイル状
にする必要がある。熱間成形は従来の熱間圧延装置によ
って好適に実施される。反応性金属はケース内において
区画用化合物と共にサンドイッチ状に保持されている。
ケースは少なくとも２部分（カバープレート）において
溶接され、反応性金属を気密式に密封する。区画用化合
物は反応性金属に比較して不活性であり、熱間成形中に
反応性金属とケースとの間で金属接合が生じないように
する。熱間圧延中、区画用化合物は生じた圧力下にて塑
性変形を起こしたり、或いは高粘性流体状に液化する。
この間、金属間に均一且つ密着性の高い分断層が常に存
在する。一方、区画用化合物は周囲温度に対して脆いた
め、改質された金属は互いに容易に剥離される。
属製であり、高温下では腐食を受けやすく、フォイル状
にする必要がある。熱間成形は従来の熱間圧延装置によ
って好適に実施される。反応性金属はケース内において
区画用化合物と共にサンドイッチ状に保持されている。
ケースは少なくとも２部分（カバープレート）において
溶接され、反応性金属を気密式に密封する。区画用化合
物は反応性金属に比較して不活性であり、熱間成形中に
反応性金属とケースとの間で金属接合が生じないように
する。熱間圧延中、区画用化合物は生じた圧力下にて塑
性変形を起こしたり、或いは高粘性流体状に液化する。
この間、金属間に均一且つ密着性の高い分断層が常に存
在する。一方、区画用化合物は周囲温度に対して脆いた
め、改質された金属は互いに容易に剥離される。
【０００３】前記のようなフォイル製造方法は欧州特許
公開第０３７４０９４号より公知である。シート状金属
片は２つのカバープレート及びフレーム形セパレータよ
りなるケースに囲まれている。この金属片が作られる反
応性金属は、例えばアルミ化チタン（Ｔｉ3 Ａｌベース
の合金）であり、約１０００℃で改質可能である。区画
用化合物用素材としてメタルハライドが提案されてい
て、チタンベースの合金に比較して不活性である。区画
用化合物はケースのカバープレートの空洞内に充填され
て、厚さ０．４〜２ｍｍの層が形成される。区画用化合
物材は粉末として存在し、好適には熱スプレー法（例え
ば大気プラズマスプレー）に利用される。この場合、空
気の含有は有利に回避される。他の用途においては空気
を含有する多孔性層が形成され、素材は水溶液状に、或
いはスラリーとして展着或いは吹き付けられる。
公開第０３７４０９４号より公知である。シート状金属
片は２つのカバープレート及びフレーム形セパレータよ
りなるケースに囲まれている。この金属片が作られる反
応性金属は、例えばアルミ化チタン（Ｔｉ3 Ａｌベース
の合金）であり、約１０００℃で改質可能である。区画
用化合物用素材としてメタルハライドが提案されてい
て、チタンベースの合金に比較して不活性である。区画
用化合物はケースのカバープレートの空洞内に充填され
て、厚さ０．４〜２ｍｍの層が形成される。区画用化合
物材は粉末として存在し、好適には熱スプレー法（例え
ば大気プラズマスプレー）に利用される。この場合、空
気の含有は有利に回避される。他の用途においては空気
を含有する多孔性層が形成され、素材は水溶液状に、或
いはスラリーとして展着或いは吹き付けられる。
【０００４】区画用化合物に関連して、改質過程におい
て重要な更なる機能を以下に述べる。区画用化合物は断
熱材として作用し、改質される金属片から圧延装置への
熱放散をある限度内で有利に抑制している。（米国特許
明細書第４，９６６，８１６号を参照されたい。断熱性
の繊維状中間層が記載され、区画用化合物に加えて設け
られている。）区画用化合物は、改質せん断力が高静水
圧にある金属片に静的に作用するという有利な作用も有
する。従って、亀裂がはいる危険は減少する。こうした
作用は厚い区画用化合物層の場合に特に明確に生じる。
周知の改質法において、厚い区画用化合物層はこの場合
の特殊な形成のために製造コストが高い。
て重要な更なる機能を以下に述べる。区画用化合物は断
熱材として作用し、改質される金属片から圧延装置への
熱放散をある限度内で有利に抑制している。（米国特許
明細書第４，９６６，８１６号を参照されたい。断熱性
の繊維状中間層が記載され、区画用化合物に加えて設け
られている。）区画用化合物は、改質せん断力が高静水
圧にある金属片に静的に作用するという有利な作用も有
する。従って、亀裂がはいる危険は減少する。こうした
作用は厚い区画用化合物層の場合に特に明確に生じる。
周知の改質法において、厚い区画用化合物層はこの場合
の特殊な形成のために製造コストが高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであって、その目的は、区
画用化合物を製造するための鋳型を作成し、容器内金属
片の熱間成形が高品質の改質金属片を生みだし、適正コ
ストにて実施可能である区画用化合物を提供することに
ある。
解決するためになされたものであって、その目的は、区
画用化合物を製造するための鋳型を作成し、容器内金属
片の熱間成形が高品質の改質金属片を生みだし、適正コ
ストにて実施可能である区画用化合物を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、本発明の区画用化合物は、単一部品形状をと
り、焼結によって強化される素材の粉末粒子からなり、
同素材は周囲温度に脆く、金属部品の変形温度にて塑性
変形が可能であるか、又は高粘性を保持しつつ自由に流
動する。
するため、本発明の区画用化合物は、単一部品形状をと
り、焼結によって強化される素材の粉末粒子からなり、
同素材は周囲温度に脆く、金属部品の変形温度にて塑性
変形が可能であるか、又は高粘性を保持しつつ自由に流
動する。
【０００７】区画用化合物は、例えばプレートのような
分離部品の形で製造される。従って、ケースのカバープ
レートはもはや区画用化合物を保持する凹部を有する必
要がなく、一定の厚みのシートから容易に作られる。従
って、区画用化合物により広い空間条件を供することを
可能とするには、より幅広なケースフレームを設けるだ
けでよい。本発明による区画用化合物は、例えばスリッ
プ鋳込法によって製造可能である。この方法において、
薄い区画用化合物層よりも厚い区画用化合物層の方が明
らかに生成が容易である。容器内金属片の熱間成形はワ
イヤの製造と同様に引抜き押型によっても実施可能であ
る。この場合、本発明に従って、区画用化合物には管状
部品を備える必要がある。
分離部品の形で製造される。従って、ケースのカバープ
レートはもはや区画用化合物を保持する凹部を有する必
要がなく、一定の厚みのシートから容易に作られる。従
って、区画用化合物により広い空間条件を供することを
可能とするには、より幅広なケースフレームを設けるだ
けでよい。本発明による区画用化合物は、例えばスリッ
プ鋳込法によって製造可能である。この方法において、
薄い区画用化合物層よりも厚い区画用化合物層の方が明
らかに生成が容易である。容器内金属片の熱間成形はワ
イヤの製造と同様に引抜き押型によっても実施可能であ
る。この場合、本発明に従って、区画用化合物には管状
部品を備える必要がある。
【０００８】離型剤として周知の素材の中からフッ化カ
ルシウム（ＣａＦ2 、融点は１４１８℃）が特に有利で
あることが判明した。フッ化カルシウムの熱伝導率は比
較的低い（３８℃にて９．２Ｗ／ｍ・Ｋ、１０００℃に
て３Ｗ／ｍ・Ｋ）。フッ化カルシウムは比較的高い熱膨
張率（２０・１０-6Ｋ-1）を有し、ケース材及び金属片
の熱膨張率よりも高い。熱膨張中の差異により、改質法
に必要な加熱処理の間、離型剤に所望の高圧が生じる。
ルシウム（ＣａＦ2 、融点は１４１８℃）が特に有利で
あることが判明した。フッ化カルシウムの熱伝導率は比
較的低い（３８℃にて９．２Ｗ／ｍ・Ｋ、１０００℃に
て３Ｗ／ｍ・Ｋ）。フッ化カルシウムは比較的高い熱膨
張率（２０・１０-6Ｋ-1）を有し、ケース材及び金属片
の熱膨張率よりも高い。熱膨張中の差異により、改質法
に必要な加熱処理の間、離型剤に所望の高圧が生じる。
【０００９】粉末状ＣａＦ2 は結晶水及び約６０００重
量ｐｐｍの酸素を有し、例えば区画用化合物の開始材料
として使用される。この粉末は蒸留水でスラリーに化成
され、形成されたスリップが鋳型に鋳込まれ、そこから
乾燥後に鋳造材が除去できる。乾燥された鋳造材は焼結
される。乾燥鋳造材はＣａＦ2 粉末より約５０％増しの
酸素含有量であるが、驚くべきことに、焼結されたＣａ
Ｆ2 では約５００ｐｐｍという大幅に減少した酸素含有
量となる。広汎な測定で示したように、酸素含有量は高
焼結温（８００℃以上）での焼結時間によって最小値を
通過するが、それは約１時間後である。焼結工程時間が
有利に選択され、区画用化合物の酸素含有量は最少或い
はほぼ最少となる。
量ｐｐｍの酸素を有し、例えば区画用化合物の開始材料
として使用される。この粉末は蒸留水でスラリーに化成
され、形成されたスリップが鋳型に鋳込まれ、そこから
乾燥後に鋳造材が除去できる。乾燥された鋳造材は焼結
される。乾燥鋳造材はＣａＦ2 粉末より約５０％増しの
酸素含有量であるが、驚くべきことに、焼結されたＣａ
Ｆ2 では約５００ｐｐｍという大幅に減少した酸素含有
量となる。広汎な測定で示したように、酸素含有量は高
焼結温（８００℃以上）での焼結時間によって最小値を
通過するが、それは約１時間後である。焼結工程時間が
有利に選択され、区画用化合物の酸素含有量は最少或い
はほぼ最少となる。
【００１０】酸素はフッ素の解放とともにカルシウムと
反応可能であるため、酸素含有量は可能な限り少ないこ
とが肝要である。改質されたアルミ化チタンの場合、フ
ッ素は腐食に至る可能性があることが示され、これは表
面上の品質が損傷することを意味する。更に、スラリー
（スリップ）に含有される気泡を吸気によって排気可能
な容器に除去すると有利である。
反応可能であるため、酸素含有量は可能な限り少ないこ
とが肝要である。改質されたアルミ化チタンの場合、フ
ッ素は腐食に至る可能性があることが示され、これは表
面上の品質が損傷することを意味する。更に、スラリー
（スリップ）に含有される気泡を吸気によって排気可能
な容器に除去すると有利である。
【００１１】乾燥鋳造材の強度特性を高めるべく、スラ
リーは結合剤と配合されることがある。この場合、焼結
中にこの結合剤は残留物なしに熱分解を経ることができ
るようにするか、或いは改質される金属片に対して不活
性であるようにする。
リーは結合剤と配合されることがある。この場合、焼結
中にこの結合剤は残留物なしに熱分解を経ることができ
るようにするか、或いは改質される金属片に対して不活
性であるようにする。
【００１２】セラミック構造物の製造から周知であるよ
うに、押出し、即ち押出成形法によって区画用化合物を
形成することも可能である。このために、押出し可能な
粉末パルプが必要であり、これは例えばスリップ鋳込み
法に供されるスラリーから水分除去によって得られる。
うに、押出し、即ち押出成形法によって区画用化合物を
形成することも可能である。このために、押出し可能な
粉末パルプが必要であり、これは例えばスリップ鋳込み
法に供されるスラリーから水分除去によって得られる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図３に従って説明する。図１において、サンドイッチ状
パケット１が示されている。パケット１はプレート形金
属片２としての反応性金属、ケース１０及び区画用化合
物３ａ，３ｂからなっている。ケース１０は２つのカバ
ープレート１０ａ，１０ｂ、更にフレーム状セパレータ
１０ｃからなり、これらは気密溶接継目１１ａ，１１ｂ
によって互いに接合されている。圧延による熱間成形
中、カバープレート１０ａ，１０ｂに改質力が付与され
る。区画用化合物３ａ，３ｂはスリップ鋳込み或いは押
出し法及び引き続く乾燥と焼結とによって製造される。
図３に従って説明する。図１において、サンドイッチ状
パケット１が示されている。パケット１はプレート形金
属片２としての反応性金属、ケース１０及び区画用化合
物３ａ，３ｂからなっている。ケース１０は２つのカバ
ープレート１０ａ，１０ｂ、更にフレーム状セパレータ
１０ｃからなり、これらは気密溶接継目１１ａ，１１ｂ
によって互いに接合されている。圧延による熱間成形
中、カバープレート１０ａ，１０ｂに改質力が付与され
る。区画用化合物３ａ，３ｂはスリップ鋳込み或いは押
出し法及び引き続く乾燥と焼結とによって製造される。
【００１４】図２の第２実施例において、パケット１及
び金属片２は円筒形である。区画用化合物３は管状であ
る。ケース１０は外板１００及び２つの閉塞プレート１
０１，１０２からなっている。外板１００は長方形板金
プレートによって円筒形に形成され、継目１１０に沿っ
て溶接されている。閉塞プレート１０１，１０２は継目
１１１，１１２を介して外板１００に溶接されている。
熱間成形は押出し、例えば引抜き押型によって実施され
る。前記２方法は区画用化合物３を製造すべく、再度、
利用される。金属片２を形成するのに、円形断面ではな
く異形断面も使用可能である。そして区画用化合物３及
びケース１０に対応する形成工程を採用すればよい。
び金属片２は円筒形である。区画用化合物３は管状であ
る。ケース１０は外板１００及び２つの閉塞プレート１
０１，１０２からなっている。外板１００は長方形板金
プレートによって円筒形に形成され、継目１１０に沿っ
て溶接されている。閉塞プレート１０１，１０２は継目
１１１，１１２を介して外板１００に溶接されている。
熱間成形は押出し、例えば引抜き押型によって実施され
る。前記２方法は区画用化合物３を製造すべく、再度、
利用される。金属片２を形成するのに、円形断面ではな
く異形断面も使用可能である。そして区画用化合物３及
びケース１０に対応する形成工程を採用すればよい。
【００１５】図３に示すように、金属片２はこの場合も
管状といえる。金属片２の内部はコア４にて充填されて
いる。このコア４は区画用化合物３と同一の素材で同様
の方法で製造することが可能である。しかし、コア４は
２つの部材から製造されるといえる。即ち、ケーシング
材製の「コア中のコア」と、このコアを取り巻く区画用
化合物層である。
管状といえる。金属片２の内部はコア４にて充填されて
いる。このコア４は区画用化合物３と同一の素材で同様
の方法で製造することが可能である。しかし、コア４は
２つの部材から製造されるといえる。即ち、ケーシング
材製の「コア中のコア」と、このコアを取り巻く区画用
化合物層である。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
区画用化合物が生成されるべき鋳型を生成し、容器内金
属片の熱間成形が高品質の改質金属片を生みだし、適正
コストにて実施できる優れた効果がある。
区画用化合物が生成されるべき鋳型を生成し、容器内金
属片の熱間成形が高品質の改質金属片を生みだし、適正
コストにて実施できる優れた効果がある。
【図１】本発明の第１実施例に従った区画用化合物を備
えた容器内金属片を示す斜視図である。
えた容器内金属片を示す斜視図である。
【図２】第２実施例を示す斜視図である。
【図３】第２実施例を精巧にすべく、部分的な長さ方向
の断面を有する側面図である。
の断面を有する側面図である。
２…金属部品、３ａ，３ｂ；３…区画用化合物、１０…
ケース材。
ケース材。
Claims (14)
- 【請求項１】 容器内金属部品（２）の熱間成形のため
の区画用化合物において、 単一部品（３ａ，３ｂ；３）の形状をなし、焼結によっ
て強化される素材の粉末粒子からなり、同素材は周囲温
度に脆く、金属部品の変形温度にて塑性変形が可能であ
るか、又は高粘性を保持しつつ自由に流動することを特
徴とする区画用化合物。 - 【請求項２】 前記単一部品（３ａ，３ｂ；３）は層
状、又は外板形状をなし、壁の厚みが約０．３ｍｍを上
回ることを特徴とする請求項１に記載の区画用化合物。 - 【請求項３】 前記素材は約１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝
導率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の
区画用化合物。 - 【請求項４】 前記素材は金属部品（２）及びケース材
（１０）以上の熱膨張率を有することを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか一項に記載の区画用化合物。 - 【請求項５】 前記素材はフッ化カルシウムよりなるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
区画用化合物。 - 【請求項６】 前記区画用化合物は約１００重量ｐｐｍ
以下の酸素不純物を有することを特徴とする請求項５に
記載の区画用化合物。 - 【請求項７】 前記単一部品（３ａ，３ｂ）はプレート
であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項
に記載の区画用化合物。 - 【請求項８】 前記単一部品（３）は管状であることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の区画
用化合物。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の
区画用化合物の製造方法において、 前記粉末粒子のスラリーはほぼ均一の厚みの層状に形成
され、同層はサポートにて乾燥されて乾燥後に同サポー
トから取り外され、乾燥された同層は焼結炉において硬
化されることを特徴とする区画用化合物の製造方法。 - 【請求項１０】 層の製造前に、スラリーに含有される
気泡が排気可能な容器に除去されることを特徴とする請
求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記スラリーは結合剤と配合され、同
結合剤は焼結中にいかなる残留物もなしに熱分解を経る
ことが可能であるか、又は改質される金属片に対して不
活性であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の
方法。 - 【請求項１２】 スラリーから形成される層はスリップ
鋳込法によって鋳造されることを特徴とする請求項９乃
至１１のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１３】 区画用化合物の形成は液体含有量が少
ないスラリー及び押出し法によってなされることを特徴
とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１４】 区画用化合物としてフッ化カルシウム
が使用され、スラリーは水を用いて生成され、焼結法の
工程長は製品の酸素含有量が最少限又はほぼ最少になる
ように選択されることを特徴とする請求項９乃至１３の
いずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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