JPH08332580A - チタン−クラッド−アルミニウム線素材の製造方法 - Google Patents

チタン−クラッド−アルミニウム線素材の製造方法

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JPH08332580A
JPH08332580A JP14321495A JP14321495A JPH08332580A JP H08332580 A JPH08332580 A JP H08332580A JP 14321495 A JP14321495 A JP 14321495A JP 14321495 A JP14321495 A JP 14321495A JP H08332580 A JPH08332580 A JP H08332580A
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博健 木村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工性の良いチタン−クラッド−アルミニウ
ム線素材の製造 【構成】 アルミニウム又はアルミニウム合金からなる
芯材1の周囲を、チタン又はチタン合金からなる被覆層
2、3で被覆し、被覆層の互いに隣接する面の少なくと
も1つの面に、芯材であるアルミニウム又はアルミニウ
ム合金に対する拡散防止層としてチタン又はチタン合金
の酸化膜3aを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン−クラッド−ア
ルミニウム線素材の製造方法、特に、眼鏡枠、時計バン
ド、アクセサリー等の材料として有用なチタン−クラッ
ド−アルミニウム線製造のための加工性に優れた素材の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知のように、チタン又はチタン合金
は、比較的軽くて耐食性が強く、かつ非アレルギー性の
点で優れているために、眼鏡枠、時計バンド、アクセサ
リー等の材料として広く使用されている。ところが、純
チタンは強度上、またチタン合金は加工性にそれぞれ問
題がある。このため、市場は、純チタンより軽く、強く
て加工性の良い材料を求めている。この要求に対し、例
えば公開実用新案公報昭64-6621のようなチタン−クラ
ッド−アルミニウム線素材が提案されているが、芯材と
被覆層との間に単に異種の金属又は合金を介在させるだ
けでは、以下に記載するような問題を解決することがで
きなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】発明者が数多くの実験
を重ねた結果、次のことが明らかになった。すなわち、
チタン−クラッド−アルミニウム線素材は、線材への加
工工程において500℃前後での加熱を含む強度の加工を
繰り返し受けるために、芯材であるアルミニウム又はア
ルミニウム合金をただ1層のチタン又はチタン合金で被
覆した場合には、芯材を構成するアルミニウムもしくは
アルミニウム合金成分(Al, Mg, Cu, Si等)が活性化し、
被覆層のチタンもしくはチタン合金中に急速に拡散して
チタンと結合し、ここに脆い金属間化合物を作るか、又
は加工中にチタンもしくはチタン合金中に生じたクラッ
ク等の欠陥部に不均一に拡散、浸透して前記化合物を生
成する。このために、組織が不均一となって加工性が悪
く、線材とするのは困難である。さらに、細いクラッド
線材がたとえ製造できたとしても、眼鏡枠、時計バン
ド、アクセサリー等の製造工程には、スポット溶接加
工、ろう付け加工等が必要不可欠で、線材をこのときの
加工温度(800〜900℃)に耐えるようにすることは難し
い。本発明の目的は、これらの問題を解決し、軽くて加
工性の良いチタン−クラッド−アルミニウム線素材を製
造するための方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によるチタン−ク
ラッド−アルミニウム線素材の製造方法は、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金からなる芯材の周囲を、チタン
又はチタン合金からなる複数層の被覆層で被覆し、かつ
被覆層の互いに隣接する面の少なくとも1つの面に、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金に対する拡散防止層を
設けることを特徴とする。
【0005】本発明による方法の実施に際しては、被覆
層を、芯材の外側に隣接する第1の被覆層と、この被覆
層の外側に隣接する第2の被覆層とから形成し、かつ拡
散防止層を、第1の被覆層の外側面と第2の被覆層の内
側面の少なくともいずれか一方の面に設けるようにする
ことができる。この場合に、第1の被覆層の層厚を、第
2の被覆層の層厚よりも薄く形成することが好ましい。
拡散防止層は、被覆層の当該面の酸化によって形成する
ことができる。
【0006】
【発明の作用・効果】上記のように、本発明の素材はア
ルミニウム又はアルミニウム合金からなる芯材と、この
周囲を被覆するチタン又はチタン合金からなる複数層の
被覆層から構成され、素材の線材への圧延加工中におけ
る芯材のアルミニウム又はアルミニウム合金成分の被覆
層中への拡散、浸透は拡散防止層によって阻止される。
このため、金属間化合物の生成は、この被覆層の内部に
限定され、かつこの被覆層内の組織は一様となる。ま
た、この被覆層の外側に位置する被覆層の組成や組織に
は拡散の影響は及ばない。したがって、素材全体として
の加工性は良く、細い直径まで圧延することができ、ま
た線材のスポット溶接、ろう付け加工等の際にも異常変
形等の発生はない。拡散防止層は、被覆層の当該面の酸
化によって簡単に形成することができる。
【0007】
【実施例】本発明の方法の実施例について、図1ないし
図4に基づいて説明する。芯材1とするために、市販の
アルミニウム合金丸棒(外径11mm、Mg 0.63, Cu 4.6, Si
0.46, Mn 0.7wt%)を長さ970mmに切断した。また、内側
の被覆層2とするために、市販の肉薄チタンパイプ(外
径13mm、内径12mm、肉厚0.5mm、Ti 99.7wt%以上)を長さ
970mmに切断後、アルゴンガス雰囲気中で600℃で30分間
加熱した。さらに、外側の被覆層3とするために、市販
の肉厚チタンパイプ(外径20mm、内径13.5mm、肉厚約3.3
mm、Ti 99.5wt%以上)を長さ1000mmに切断後、アルゴン
ガス雰囲気中で600℃で30分間加熱した。次に、この肉
厚パイプの表面、特に内周面に後記の拡散防止層として
作用するチタン酸化物の皮膜を形成するために、大気中
で300℃で10分間加熱した。形成された酸化膜3aの厚
さは約12μmであった。ついで、この肉厚パイプの両端
の内周面に、それぞれ長さ約15mmのねじ目3b,3cを
設けた。
【0008】上記のようにして準備した芯材1、内側の
被覆層2及び外側の被覆層3を適宜の洗剤を用いてそれ
ぞれ洗浄して、付着している油分やごみ等を除去した。
次に、図1に示すように、芯材1を被覆層2内に挿入
し、これを被覆層3内に挿入して3者を合体させ、つい
で図3に示すように、チタン製押しねじ4,5を被覆層
3を構成するパイプの両端に設けたねじ目3b,3cに
螺着することによって、芯材1及び被覆層2を被覆層3
内に固定した。
【0009】このように、芯材1、被覆層2及び被覆層
3を合体して構成したチタン−クラッド−アルミニウム
線素材の直径を、スエージング(すえ込み)機による冷
間すえ込み圧延と焼なましを加えながら順次細めていっ
た。すなわち、まずいったん直径16mmまで圧延したの
ち、アルゴンガス雰囲気中で480℃で30分間焼なましを
行った。ついで、ダイスを変えて直径5mmまで冷間圧延
したのち、アルゴンガス雰囲気中で480℃で30分間再び
焼なましを行った。直径5mm以下の加工はローラダイス
によって行い、製品として直径3mmのクラッド線材を得
た。
【0010】この線材について調査した結果、密度3.91
g/cm3、機械的性質として引張り強さ581MPa、伸び20.5
%、絞り60.5%で、軽量、高強度のうえ、加工性も極めて
優れていた。加工性が良いのは、芯材にアルミニウムを
用いた効果が大きい。引張り試験の際に、芯材と被覆層
との界面の剥離とすべりによるいわゆるすっぽ抜け現象
は認められず、各層は互いによく密着していた。
【0011】線材の長手方向に直角な断面の顕微鏡組織
においては、線材の中心から、芯材1、被覆層2、被覆
層3の3層が認められ、芯材1と被覆層2との界面から
被覆層2の内部にかけては、芯材中のアルミニウム等が
拡散浸透して脆い金属間化合物を形成していたが、この
拡散は被覆層3の内周面に予め形成させた拡散防止層に
よって防止されていることが分かった。これは、図4に
示す線材の中心からの距離によるビッカース硬さ(Hv)(1
00gf)の変化の測定結果からも明らかである。すなわ
ち、被覆層3では拡散防止層の効果によってアルミニウ
ムの拡散がないためにチタンのみとなり、硬さの低下は
見られない。マイクロアナライザーによれば、被覆層2
にはアルミニウムとチタンを主成分とする金属間化合物
の存在が認められ、硬さもアルミニウムとチタンの中間
の値となっている。ここで注目すべきことは、拡散防止
層の存在によって、内側の被覆層2内のアルミニウム等
の浸透が均一化されることで、このため線材断面の組織
構成が一様になり、スポット溶接加工、ろう付け加工等
の際に異常変形等が生じ難い原因となっていると考えら
れる。
【0012】上記実施例では、芯材にアルミニウム合金
を使用したが、場合により、純アルミニウムを用いるこ
ともでき、また、被覆層には純チタンのほかチタン合金
を使用することもでき、これによって線材の特性を必要
に応じて大きく変化させることができる。また、被覆層
の層数も3層以上とすることができる。上記実施例のよ
うに被覆層の層数が2層の場合には、内側の被覆層2は
芯材1中のアルミニウム等が拡散して金属間化合物がで
きる脆い部分であるので、加工性の点からできるだけ薄
いほうがよく、通常は外側の被覆層3よりも薄くするの
が望ましい。
【0013】拡散防止層は、被覆層が2層の場合には、
内側の被覆層2の外周面に形成させることもでき、また
被覆層が3層以上のときには、被覆層の互いに隣接する
面の少なくとも1つの面に設けることができるが、この
場合には、最も内側の被覆層の外周面か、この外側に隣
接する被覆層の内周面のいずれかに設けるのが好まし
い。被覆層がチタン合金からなる場合にも、拡散防止層
の形成は必要とする面を酸化させればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による製造方法において、芯材及び2
層からなる被覆層を合体させたときの略縦断面図であ
る。
【図2】 図1の線II−IIに沿った拡大略横断面図
である。
【図3】 図1に示す合体後、外側の被覆層の両端に押
しねじを螺着したときの略縦断面図である。
【図4】 製品である線材の横断面における硬さ分布を
示すグラフである。
【符号の説明】
1…芯材、2…第1(内側)の被覆層、3…第2(外
側)の被覆層、3a…拡散防止層(酸化膜)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02C 13/00 G02C 13/00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
    なる芯材の周囲を、チタン又はチタン合金からなる複数
    層の被覆層で被覆し、かつ前記被覆層の互いに隣接する
    面の少なくとも1つの面に、前記アルミニウム又はアル
    ミニウム合金に対する拡散防止層を設けることを特徴と
    するチタン−クラッド−アルミニウム線素材の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記被覆層を、前記芯材の外側に隣接す
    る第1の被覆層と、この被覆層の外側に隣接する第2の
    被覆層とから形成し、かつ前記拡散防止層を、前記第1
    の被覆層の外側面と前記第2の被覆層の内側面の少なく
    ともいずれか一方の面に設けることを特徴とする請求項
    1に記載のチタン−クラッド−アルミニウム線素材の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の被覆層の層厚を、前記第2の
    被覆層の層厚よりも薄く形成することを特徴とする請求
    項2に記載のチタン−クラッド−アルミニウム線素材の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 前記拡散防止層を、前記被覆層の当該面
    の酸化によって形成することを特徴とする請求項1又は
    2に記載のチタン−クラッド−アルミニウム線素材の製
    造方法。
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