JPH1157810A - チタン合金シート材の製造方法 - Google Patents

チタン合金シート材の製造方法

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JPH1157810A
JPH1157810A JP9219529A JP21952997A JPH1157810A JP H1157810 A JPH1157810 A JP H1157810A JP 9219529 A JP9219529 A JP 9219529A JP 21952997 A JP21952997 A JP 21952997A JP H1157810 A JPH1157810 A JP H1157810A
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carbon steel
envelope
sheet material
release agent
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JP9219529A
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Hideaki Fukai
英明 深井
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面性状、加工性に優れたチタン合金シート
材を効率良く製造する方法を提供する。 【解決手段】 真空下の高エネルギー密度溶接を用いた
パック圧延スラブを使用するチタン合金シート材の製造
方法において、固形分として３２５mesh以下に制御した
粒径を有する金属酸化物または窒化物からなる剥離剤を
チタン合金の表面またはチタン合金を覆う炭素鋼のチタ
ン合金に相対する表面に塗布し、チタン合金の上下面お
よび４周側面を炭素鋼によって覆い、電子ビーム溶接に
よって、その内部が１０-2Ｔｏｒｒ以下のＺＴｏｒｒの
真空状態に調整され、そして、チタン合金が単数枚ある
いは複数枚収容された炭素鋼製封筒を作製し、炭素鋼製
封筒または炭素鋼製封筒に収容されたチタン合金の表面
に塗布された剥離剤が、剥離剤中の固形分をＸ％、剥離
剤の塗布量をＹｍｌ／m2とするとき、 ５０００≦Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）≦２５０００ の関係を満たしており、そして、このように真空状態の
炭素鋼製封筒内にチタン合金が存在する状態で、熱間圧
延を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、チタン合金シー
ト材の製造方法、特に、表面性状および加工性に優れた
チタン合金シート材の効率的な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、チタン合金シート材、特に、α＋
β型チタン合金シート材は、特開昭６１−２２４９１０
に開示されている方法を含み、厚板圧延機を用いるパッ
ク圧延によって製造されていた（以下、先行技術１とい
う）。
【０００３】従来用いられているパック圧延は、ミルス
ケール付きままの、または、脱スケール等の表面調整が
施されたチタン合金の少なくとも上下２面、または、図
１および図２に示すように、封筒のように、上下２面お
よび４周側面を炭素鋼によって覆い、そして、炭素鋼に
よって形成された封筒状の組立体（以下、炭素鋼製封筒
という）内部の空気を圧延中に排出するための排気用
穴、または、それと同等の効果を有する間隙を炭素鋼製
封筒に設け、次いで、このように炭素鋼製封筒によって
覆われたチタン合金（以下、スラブという）に熱間圧延
を施す方法である。なお、上述したスラブの組立に際し
て、炭素鋼製封筒とその中に収容されるチタン合金との
間の接合を抑制するために、これ等両者間に剥離剤を設
けることが行われている。
【０００４】先行技術１の方法によると、チタン合金は
炭素鋼によって挟み込まれているので、圧延中における
チタン合金の温度低下が小さく、チタン合金を高温域に
おいて圧延することができる。従って、板厚が薄くなる
ことに起因して圧延中の温度低下が大きく加工性の低下
があるチタン合金シート材の製造を、厚板圧延機等通常
の熱間圧延機を用いて行うことができる。
【０００５】更に、先行技術１の厚板圧延機を用いるパ
ック圧延によるチタン合金シート材の製造方法による
と、クロス圧延を適用することができるので、純チタン
およびチタン合金のシート材においてしばしば問題にな
る、強度の内面異方性を改善することができる。
【０００６】更に、1992年６月16日付のアメリカ特許N
o.5,121,535（対応日本出願：特開平２−２６３５０
４）には、下記工程からなる金属を成形する方法（以
下、先行技術２という）が開示されている。 （１）第１の金属を第２の金属内に封じ込んで複数層か
らなる金属組立体を形成する工程、前記金属組立体にお
いて、前記第１の金属に関して実質的に化学的に不活性
な剥離剤の層によって、前記第１の金属の主表面が前記
第２の金属から隔離されている、（２）前記金属組立体
を金属成形手段によって所定の形状に成形する工程、お
よび（３）前記第１の金属から前記第２の金属を取り除
く工程。
【０００７】上述した先行技術２の方法において、更
に、前記金属組立体を成形する工程は、（ａ）前記第２
金属からなる、窓を有する金属枠を形成する副工程と、
（ｂ）前記金属枠の前記窓に前記第１の金属を装着する
副工程と、（ｃ）前記金属枠に装着された前記第１の金
属を前記第２金属からなる２つの層の間に挟み込んでラ
ミネート状の金属組立体を形成する副工程と、そして、
（ｄ）前記第２金属からなる２つの層を前記金属枠に溶
接する副工程を含んでおり、そこでは、前記第２の金属
からなる層がその表面にくぼみを有しており、前記くぼ
みには前記剥離剤が挿入されている。
【０００８】先行技術２の方法において、更に、溶接す
る副工程は、真空下での電子ビーム溶接からなってい
る。先行技術２の方法をチタン合金シート材の製造に適
用した場合には、大気中での圧延においても、真空状態
下の金属組立体の中に収容されたままの状態でチタン合
金は圧延されるので、金属組立体の加熱中および圧延中
において、チタン合金の表面に強固な酸化スケールが形
成されるのを抑制することができる。従って、強固な酸
化皮膜を除去するための、板厚調整を兼ねたシートグラ
インダーによる過度の研磨および研削工程、または、シ
ョットおよび酸洗工程を省略または簡略化することがで
きる。
【０００９】更に、先行技術２の方法によると、真空下
での電子ビーム溶接を用いるため仮組みされた金属組立
体自体を真空チャンバー内に設置して、真空雰囲気にす
るので、チタン合金がその中に挿入されていることによ
って、内部の隙間が小さく、排気抵抗が大きい金属組立
体内を短時間で真空状態にすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パック圧延法を含み、先行技術１および２には次の問題
点がある。即ち、先行技術１においては、大気雰囲気で
圧延が行われるので、炭素鋼製封筒内のチタン合金がミ
ルスケール付きままの場合はもちろんのこと、脱スケー
ルを施されたものであってもスラブの加熱中または圧延
中に、チタン合金の表面に強固な酸化スケールが形成さ
れ、または、その下部に酸素が多量に固溶した変質層が
形成される。上述した酸化スケールおよび酸素が固溶し
た変質層は、製品としてのチタン合金シート材の表面性
状を劣化させるだけでなく、曲げ特性等の材料特性をも
著しく低下させるので、これ等の酸化スケールおよび変
質層を除去する必要がある。酸化スケールおよび変質層
を除去する方法として、通常、シートグラインダ等によ
って研磨および研削して、酸化スケールおよび変質層を
除去する方法と、ショットおよび酸洗によって、酸化ス
ケールおよび変質層を除去する方法とがある。シートグ
ラインダ等によって酸化スケールおよび変質層を除去す
る方法によると、板厚調整を兼ねることができるので、
板厚精度の高い、または、板ひずみが少ない良好なシー
ト材を製造することができるけれども、面積が大きく且
つ難加工性のチタン合金シート材を研磨または研削する
ので、上述した脱スケール工程に長時間を要し、製造コ
ストが高くなるという問題点がある。
【００１１】一方、ショットおよび酸洗によって酸化ス
ケールおよび変質層を除去する方法によると、短時間で
脱スケールを終了することができるけれども、ショット
によりシート材に板ひずみが発生するという問題があ
る。また、大気中における圧延によって製造したチタン
合金シート材に対して、ショットを省略し、酸洗のみに
よって酸化スケールおよび酸素の固溶した変質層を除去
する方法によると、圧延素材の加熱および圧延中に形成
された強固な酸化スケールおよび酸素の固溶した変質層
を完全に除去することができないので、シート材の曲げ
特性等の材料特性が著しく低下するという問題点があ
る。
【００１２】先行技術２のように、その内部が真空状態
のままで金属組立体に圧延を施す場合には、先行技術１
における強固な酸化スケールおよび酸素の固溶した変質
層に起因する種々の問題点を解決することはできるけれ
ども、上述した真空状態における圧延中に、新生面が生
じて、金属組立体の第２の金属と第１の金属（即ち、チ
タン合金）との間、または、チタン合金を２つ以上重ね
て挿入した場合には、チタン合金シート材同士の間に圧
下による接合が起きる。上述した接合を防止するため
に、剥離剤を使用するが、剥離剤塗布後の金属組立体の
形成およびパック圧延時に剥離剤が脱落して、上述した
接合が生じたり、または、剥離剤が凝集して、チタン合
金シート材の表面に押し疵等が生じたりし、その結果、
シート材の表面性状が著しく劣化して、調製されたシー
ト材を圧延製品として使用することができないという問
題点がある。更に、先行技術２の方法によると、第２の
金属にくぼみを設ける特別な加工が必要であり、またそ
のくぼみに剥離剤を挿入するので、金属組立体内には第
１の金属を１枚しか挿入することができない。従って、
１回の圧延によって複数枚の金属を形成する等の効率的
な方法を採用することができない。
【００１３】従って、この発明の目的は、上述した先行
技術の問題点を克服して、表面性状および加工性に優れ
たチタン合金シート材を効率的に製造する方法を提供す
ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その
結果、酸化スケールおよび酸素の固溶した変質層の除去
作業が容易にできる真空状態におけるパック圧延におい
て、チタン合金同士の間の接合、および、チタン合金と
炭素鋼製封筒との間の接合を防止するために剥離剤を使
用するに際して、その内部が真空状態の炭素鋼製封筒内
に単数または複数枚のチタン合金が収容されたままの状
態で圧延を施すときに、剥離剤の固形分をＸ％、塗布量
をＹml/m 2 、圧延時の炭素鋼製封筒内の真空度をＺTorr
とするとき、Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）で表される値が所定
の範囲内にあるように、剥離剤の適用を制御することに
よって、圧延後に炭素鋼製封筒とその中にあるチタン合
金シート材、または、チタン合金シート材同士を容易に
分離することができることを知見した。
【００１５】即ち、パック圧延によるチタン合金シート
材の製造において、チタン合金を覆う炭素鋼製封筒とチ
タン合金との間、または、合金同士の間の接合を抑制す
るためには、炭素鋼製封筒内の真空度に応じて、剥離剤
の塗布量の下限値を制御する必要がある。
【００１６】即ち、剥離剤の他にチタン合金の表面に形
成される酸化層が剥離作用を有しているので、炭素鋼製
封筒内の真空度が、剥離剤の塗布量に影響を及ぼす。炭
素鋼製封筒内の真空状態が悪い場合には、封筒内に残存
した酸素などのガス元素によって、チタン合金表面およ
び圧延によって形成される新生面が若干酸化される。こ
のようにして形成された酸化層は接合を抑制する働きが
あるので、真空状態が相対的に悪い場合には、剥離剤の
必要量は少なくなる。しかしながら、炭素鋼製封筒内の
真空度が所定値より過度に低い、真空状態が悪い場合に
は、チタン合金の表面に酸化スケールおよび酸素の固溶
した変質層が形成されて、チタン合金シート材の加工性
が低下するとともに、過度のシートグラインディング等
が必要になるので、脱スケールを含む表面手入れ工程に
要する時間・労力が著しく大きくなり、経済的に不利で
ある。従って、炭素鋼製封筒内の真空度を所定の範囲内
の値に制御するとともに、真空度に応じて、剥離剤の塗
布量の下限値を制御する必要がある。
【００１７】更に、剥離剤の凝集によって生じるチタン
合金シート材の押し疵を改善するためには、炭素鋼製封
筒内の真空度に応じて、剥離剤の塗布量の上限値を制御
する必要がある。即ち、チタン合金を覆う炭素鋼製封筒
とチタン合金との間、または、チタン合金同士の間の接
合を抑制するために、所定量を超える多量の剥離剤を塗
布すると、剥離剤が凝集して、チタン合金シート材に押
し疵が生じる。他方、所定量に満たない少量の剥離剤を
塗布すると、剥離剤の凝集によって生じる押し疵は抑制
できるけれども、炭素鋼製封筒とチタン合金との間、ま
たは、チタン合金同士の間に接合が生じる。
【００１８】更に、パック圧延を施した後、炭素鋼製封
筒からチタン合金シート材を取り出して、熱処理やクリ
ープ矯正を施すと、たとえ、真空雰囲気下で圧延を施し
ても、圧延後の処理においてチタン合金シート材に表面
酸化が起こる。表面酸化による酸化皮膜を除去するため
には、ショット・酸洗を施すことが必要になり、ショッ
トを施す際に、ひずみが発生する。従って、パック圧延
を施した後、炭素鋼製封筒からチタン合金シート材を取
り出すことなく、そのままの状態で熱処理を施すことに
よって、酸化を防止して、加工性を向上し、そして、更
に、炭素鋼製封筒に収容されたままの状態で、クリープ
矯正を行うことによって、ひずみの発生を防止し、且
つ、加工性および延性を向上することができることを知
見した。
【００１９】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明のチタン合金シート材の製造方
法は、真空下での高エネルギー密度溶接を用いたパック
圧延スラブを使用するチタン合金シート材の製造方法に
おいて、固形分として３２５mesh以下に制御した粒径を
有する金属酸化物または窒化物からなる剥離剤を前記チ
タン合金の表面または前記チタン合金を覆う炭素鋼の前
記チタン合金に相対する表面に塗布し、前記チタン合金
の上下面および４周側面を前記炭素鋼によって覆い、真
空下での高エネルギー密度溶接によって、その内部が１
０-2Ｔｏｒｒ以下のＺＴｏｒｒの真空状態に調整され、
そして、前記チタン合金が単数枚あるいは複数枚収容さ
れた炭素鋼製封筒を作製し、前記炭素鋼製封筒または前
記炭素鋼製封筒に収容された前記チタン合金の表面に塗
布された前記剥離剤が、前記剥離剤中の固形分をＸ％、
前記剥離剤の塗布量をＹｍｌ／m2とするとき、 ５０００≦Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）≦２５０００ の関係を満たしており、そして、このように真空状態の
前記炭素鋼製封筒内に前記チタン合金が存在する状態
で、熱間圧延を施すことを特徴とするものである。
【００２０】更に、この発明のチタン合金シート材の製
造方法は、前記熱間圧延後、熱処理を施し、その後、前
記合金シート材を前記炭素鋼製封筒から取り出すことを
特徴とするものである。
【００２１】更に、この発明のチタン合金シート材の製
造方法は、前記熱処理がクリープ矯正からなっているこ
とを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、この発明の方法を説明す
る。この発明のチタン合金シート材の製造方法は、３２
５mesh以下に制御した粒径を有する金属酸化物または窒
化物からなる固形分を有する剥離剤を前記チタン合金の
表面または前記チタン合金を覆う炭素鋼製封筒の前記チ
タン合金に相対する表面に塗布し、チタン合金の上下面
および４周側面を炭素鋼で覆い、その内部が１０-2Ｔｏ
ｒｒ以下のＺＴｏｒｒのより良い真空状態に調整して、
真空下での高エネルギー密度溶接によって前記チタン合
金が単数枚あるいは複数枚収容された炭素鋼の封筒を作
製し、前記炭素鋼の封筒に収容された前記チタン合金の
表面または前記チタン合金を覆う炭素鋼製封筒の前記チ
タン合金に相対する表面に塗布された前記剥離剤が、前
記剥離剤中の固形分をＸ％、前記剥離剤の塗布量をＹｍ
ｌ／m2とするとき、５０００≦Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）≦
２５０００の関係を満たしており、そして、このように
前記炭素鋼の封筒内に収容された前記チタン合金に、熱
間圧延を施すことからなっている。
【００２３】図３および図４を参照して、この発明の炭
素鋼製封筒の作製方法の一例を説明する。図３は、この
発明の方法における電子ビーム溶接を用いた炭素鋼製封
筒の作製方法の１つの実施態様を示す概略説明図であ
る。図４は、図３におけるこの発明の炭素鋼製封筒を仮
組立する前の状態を示す図である。図３において、１は
炭素鋼、２は仮付溶接部、３は脱気部を示す。図４にお
いて、４はチタン合金を示す。図３および図４に示すよ
うに、その中にチタン合金を収容した炭素鋼製封筒を作
製する。炭素鋼板の間を仮付け溶接し、このように仮組
立され、その内部にチタン合金を単数枚あるいは複数枚
収容した炭素鋼製封筒を真空チャンバーの中に挿入し、
４周側面の脱気部から真空引き後、高エネルギー密度溶
接を行って、その内部にチタン合金が収容された炭素鋼
製封筒を作製する。図１は、従来の方法による炭素鋼製
封筒の作製方法を示す概略説明図である。図２は、図１
における従来の方法による炭素鋼製封筒を仮組立する前
の状態を示す図である。図１に示した方法によると、炭
素鋼製封筒の側面に設けられた穴５から、大気雰囲気下
での圧延時に、炭素鋼製封筒の内部から空気が排出され
る。
【００２４】本発明において、チタン合金の上下面およ
び４周側面を覆うように、炭素鋼製封筒を作製し、次い
で、炭素鋼製封筒の内部を真空状態にし、そして、次い
でこのようにその内部が真空状態である炭素鋼製封筒に
よって覆われたチタン合金にパック圧延を施す理由は、
圧延中にチタン合金の表面上に、強固な酸化スケールが
形成されること、ならびに、酸素の拡散による変質層が
成長することを抑制するためである。
【００２５】この際、炭素鋼製封筒の組立に真空下の高
エネルギー密度溶接を用いる理由は、炭素鋼製封筒の４
周側面からの脱気を容易に行うことができるので、排気
抵抗を低減でき、短時間で所定の真空度を得ることがで
きるからである。更に、高エネルギー密度の溶接によっ
て炭素鋼製封筒を作製するので、溶接開先の工程を省略
することができる。更に、炭素鋼製封筒の内部の真空度
を制御して、１０-2Ｔｏｒｒ以下の真空度にすることに
よって、パック圧延スラブを加熱中に、チタン合金表面
が酸化され、そして、酸化スケールおよび変質層が形成
されることを一層抑制することができる。その結果、圧
延によって製造されたチタン合金シート材における加工
性が改善される。更に、圧延後炭素鋼製封筒から取り出
されたチタン合金シート材に関しては、過度のシートグ
ラインディング等が不要になり、表面手入れの工程を大
幅に簡略化することができるので、従来の方法と比較し
て、材料特性において優れているばかりでなく経済的に
も有利である。
【００２６】その内部が真空状態の炭素鋼製封筒に収容
されたままの状態で圧延を施すとき、チタン合金同士の
間の接合、チタン合金と炭素鋼製封筒との間の接合を防
ぐためには、剥離剤が必要になる。圧延後の炭素鋼製封
筒とチタン合金シート材、または、チタン合金シート材
同士の接合、および、剥離剤のチタン合金シート材表面
上での凝集を共に抑制するためには、剥離剤中の固形分
の量を制御することが必要である。上述した接合および
凝集を共に防止するための剥離剤の量は、圧延時の炭素
鋼製封筒内の真空度によって影響を受ける。即ち、炭素
鋼製封筒内の真空度が比較的低いときには、圧延によっ
て新生面が形成されても、炭素鋼製封筒内部の酸素によ
ってチタン合金の表面が若干酸化され、圧延時におい
て、酸化皮膜がチタン合金と炭素鋼製封筒の間、また
は、チタン合金同士の間の接合を抑制する。その結果、
剥離剤中の固形分の量を低減することができる。従っ
て、チタン合金の表面またはチタン合金と相対する炭素
鋼製封筒への剥離剤の塗布は、剥離剤中の固形分の量、
剥離剤の塗布量および圧延時の炭素鋼製封筒内の真空度
によって制御する。
【００２７】即ち、固形分として粒径を３２５mesh（JI
S K 6900に準拠）以下の細かい粒径に制御した金属酸化
物または窒化物からなる剥離剤を、剥離剤中の固形分を
Ｘ％、剥離剤の塗布量をＹｍｌ／m2、圧延時の炭素鋼製
封筒内の真空度をＺｔｏｒｒとするとき、５０００≦Ｘ
・Ｙ／（１−√Ｚ）≦２５０００の関係を満たすよう
に、チタン合金の表面またはチタン合金と相対する炭素
鋼製封筒の表面に塗布することによって、圧延中に剥離
剤が凝集して、押し疵となるのを抑制し、且つ、圧延後
に炭素鋼製封筒とその中に収容されたチタン合金シート
材とを、または、チタン合金シート材同士を容易に分離
することができる。
【００２８】金属酸化物または窒化物の粒径が３２５me
shを超えて大きいと、目詰まりが生じて、スプレーなど
によって剥離剤を均一に塗布することができず、また、
チタン合金シート材の表面に、剥離剤中の金属酸化物ま
たは窒化物それ自体による押し疵が発生し易い。また、
Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）の値が２５０００を超えて大きい
とき、剥離剤の固形分が多く、チタン合金シート材の表
面に、剥離剤の凝集による押し疵が発生し易い。逆に、
Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）の値が５０００未満と小さいと
き、剥離剤の絶対量が少なく、分離すべき面同士が圧延
中に接合して、圧延後に炭素鋼製封筒とその中に収容さ
れたチタン合金シート材とを、または、チタン合金シー
ト材同士を容易に分離することができない。その結果、
製造されたチタン合金シート材の表面が劣化するばかり
でなく、圧延製品として使用できなくなることがある。
【００２９】なお、金属酸化物または窒化物からなる剥
離剤としては、金属同士間に挿入されて、圧延された後
においても剥離性を有する物質からなっていることが必
要があり、具体的には、アルミナ、ジルコニア、ＢＮ、
チタニア等がある。
【００３０】また、パック圧延後にチタン合金シート材
を炭素鋼製封筒から取り出さずに、そのまま熱処理を施
すと、封筒内部は真空状態のままであるので、大気中で
熱処理をしても、封筒内のチタン合金シート材の表面に
酸化スケールが形成されることなく、焼鈍により組織の
制御ができ、強度と延性との間のバランスを改善するこ
とができる。
【００３１】更に、チタン合金シート材が炭素鋼製封筒
に収容されたままの状態でクリープ矯正を施すと、上述
したと同様に、チタン合金シート材の表面に強固な酸化
スケールが形成されずに、板ひずみを改善することがで
き、同時に、加熱によって組織を制御することができる
ので、強度と延性との間のバランスを改善することがで
きる。パック圧延後にチタン合金シート材を炭素鋼製封
筒から取り出した後、チタン合金シート材に上述した熱
処理またはクリープ矯正を施すと、チタン合金シート材
の表面上に形成された酸化皮膜をショット・酸洗によっ
て除去しなければならず、ショット・酸洗を行うとひず
みが発生する。また、大気中における熱処理およびクリ
ープ矯正によってチタン合金シート材表面上に酸化皮膜
が形成された場合には、過度のシートグラインディング
等の表面手入れを施す必要が生じると共に、その酸化に
よって加工性も低下するので、材料特性において劣化す
るとともに経済的にも不利である。
【００３２】
【実施例】次に、本発明の方法を、実施例によって説明
する。 実施例１ チタン合金として、Ｔｉ−４．５％Ａｌ−３％Ｖ−２％
Ｍｏ−２％Ｆｅ合金を用いて、表１に示す条件で、真空
中において高エネルギー密度溶接として電子ビーム溶接
を用いて、チタン合金がその内部に３枚収容された炭素
鋼製封筒を組立て、そして、このように組立られたパッ
ク圧延スラブに、厚板圧延機によってクロス圧延を伴う
パック圧延を施して、２０ｍｍ厚ｘ１００ｍｍ幅ｘ１５
０ｍｍ長のチタン合金から２ｍｍ厚ｘ２５０ｍｍ幅ｘ５
００ｍｍ長の本発明供試体Ｎｏ．Ａ０１〜Ａ０４を調製
した。
【００３３】比較のために、Ｔｉ−４．５％Ａｌ−３％
Ｖ−２％Ｍｏ−２％Ｆｅ合金を用いて、表１に示す条件
で、本発明供試体Ｎｏ．Ａ０１〜Ａ０４と同様に、真空
中において電子ビーム溶接によって、チタン合金がその
内部に３枚収容された炭素鋼の封筒を組立て、そして、
このように組立られたパック圧延スラブに、厚板圧延機
によってクロス圧延を伴うパック圧延を施して、２０ｍ
ｍ厚ｘ１００ｍｍ幅ｘ１５０ｍｍ長のチタン合金から２
ｍｍ厚ｘ２５０ｍｍ幅ｘ５００ｍｍ長の比較用供試体Ｎ
ｏ．Ａ０５を調製した。
【００３４】なお、本発明供試体および比較用供試体の
何れにおいても、パック圧延スラブ組立の際、チタン合
金の表面に、粒径３２５meshのアルミナを固形分として
５０％含有する、３００ｍｌ／m2の量の剥離剤を塗布し
た。なお、炭素鋼製封筒内の真空度は、真空引きの時間
によって制御した。
【００３５】本発明供試体Ｎｏ．Ａ０１〜Ａ０４および
比較用供試体Ｎｏ．Ａ０５のそれぞれにパック圧延を施
した後、炭素鋼製封筒から取り出し、断面ミクロ組織観
察によって、酸化スケールおよび変質層の状態を調査し
た。その結果を表１に示す。次いで、更にショットブラ
ストを施さないで、酸洗後、曲げ試験によって加工性を
調査した。その結果も表１に併記する。
【００３６】
【表１】
【００３７】表１から明らかなように、炭素鋼製封筒内
の真空度が本発明の範囲内の１×１０-2Torr以下の良好
な真空状態である本発明供試体Ｎｏ．Ａ０１〜Ａ０４に
おいては、スラブ加熱時および圧延中において、炭素鋼
製封筒の内部に残存したガス元素による表面スケールお
よび変質層の形成が著しく抑制された。これに伴い、本
発明供試体Ｎｏ．Ａ０１〜Ａ０４における臨界曲げ半径
は４以下であり、曲げ加工性が良好であった。これに対
して、比較用供試体Ｎｏ．Ａ０５においては、炭素鋼製
封筒の真空度が本発明の範囲外の５×１０-2Torrである
ことに起因して、スラブ加熱時および圧延中に、その表
面に厚い酸化スケールおよび変質層が形成された。これ
に伴い、比較用供試体Ｎｏ．Ａ０５における臨界曲げ半
径は８であり、曲げ加工性が劣っていた。
【００３８】実施例２ チタン合金として、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ合金を用い
て、表２に示す条件で、真空中において高エネルギー密
度溶接として電子ビーム溶接を用いて、チタン合金がそ
の内部に１枚収容された炭素鋼製封筒を組立て、そし
て、このように組立られたパック圧延スラブに、厚板圧
延機によってクロス圧延を伴うパック圧延を施して、２
０ｍｍ厚ｘ１００ｍｍ幅ｘ１５０ｍｍ長のチタン合金か
ら２ｍｍ厚ｘ２５０ｍｍ幅ｘ５００ｍｍ長の本発明供試
体Ｎｏ．Ｂ０１〜Ｂ０４を調製した。
【００３９】比較のために、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ合
金を用いて、表２に示す条件で、本発明供試体Ｎｏ．Ｂ
０１〜Ｂ０４と同様に、真空中において電子ビーム溶接
によって、チタン合金がその内部に１枚収容された炭素
鋼製封筒を組立て、そして、このように組立られたパッ
ク圧延スラブに、厚板圧延機によってクロス圧延を伴う
パック圧延を施して、２０ｍｍ厚ｘ１００ｍｍ幅ｘ１５
０ｍｍ長のチタン合金から２ｍｍ厚ｘ２５０ｍｍ幅ｘ５
００ｍｍ長の比較用供試体Ｎｏ．Ｂ０５を調製した。
【００４０】なお、本発明供試体および比較用供試体の
何れにおいても、パック圧延スラブ組立の際、チタン合
金の表面に、粒径３２５meshのアルミナを固形分として
５０％含有する、３００ｍｌ／m2の量の剥離剤を塗布し
た。なお、炭素鋼製封筒内の真空度は、真空引きの時間
によって制御した。
【００４１】本発明供試体Ｎｏ．Ｂ０１〜Ｂ０４および
比較用供試体Ｎｏ．Ｂ０５のそれぞれにパック圧延を施
した後、炭素鋼製封筒から取り出し、断面ミクロ組織観
察によって、酸化スケールおよび変質層の状態を調査し
た。その結果を表２に示す。次いで、更にショットブラ
ストを施すことなく、酸洗後、曲げ試験によって加工性
を調査した。その結果も表２に併記する。
【００４２】
【表２】
【００４３】表２から明らかなように、炭素鋼製封筒内
の真空度が本発明の範囲内の１×１０-2Torr以下の良好
な真空状態である本発明供試体Ｎｏ．Ｂ０１〜Ｂ０４に
おいては、スラブ加熱時および圧延中において、炭素鋼
製封筒の内部に残存したガス元素による表面スケールお
よび変質層の形成が著しく抑制された。これに伴い、本
発明供試体Ｎｏ．Ｂ０１〜Ｂ０４における臨界曲げ半径
は４以下であり、曲げ加工性が良好であった。これに対
して、比較用供試体Ｎｏ．Ｂ０５においては、炭素鋼製
封筒の真空度が本発明の範囲外の５×１０-2Torrである
ことに起因して、スラブ加熱時および圧延中に、その表
面に厚い表面スケールおよび変質層が形成された。これ
に伴い、比較用供試体Ｎｏ．Ｂ０５における臨界曲げ半
径は８であり、曲げ加工性が劣っていた。
【００４４】実施例３ チタン合金として、Ｔｉ−４．５％Ａｌ−３％Ｖ−２％
Ｍｏ−２％Ｆｅ合金を用いて、表３に示す条件で、真空
中において高エネルギー密度溶接として電子ビーム溶接
を用いて、チタン合金がその内部に２枚収容された炭素
鋼製封筒を組立て、そして、このように組立られたパッ
ク圧延スラブに、厚板圧延機によってクロス圧延を伴う
パック圧延を施して、２０ｍｍ厚ｘ１００ｍｍ幅ｘ１５
０ｍｍ長のチタン合金から２ｍｍ厚ｘ２５０ｍｍ幅ｘ５
００ｍｍ長の供試体Ｎｏ．Ｃ０１〜Ｃ１１を調製した。
上述した供試体Ｎｏ．Ｃ０１〜Ｃ１１は、炭素鋼製封筒
から取り出す前に、７２０℃の温度で１ｈｒ熱処理を施
し、炭素鋼製封筒から取り出した後、酸洗を施した。な
お、炭素鋼製封筒内の真空度は、真空引きの時間によっ
て制御した。
【００４５】このように調製した供試体の炭素鋼製封筒
からの分離の状況、チタン合金シート材同士の分離の状
況、および、分離後の供試体の表面における疵の有無を
調査した。その結果を表３に併記する。表３、接合欄に
おいて、○は接合が起きず容易に分離が可能であった場
合、×は接合が起きて容易に分離が出来なかった場合を
それぞれ示す。表３、表面疵欄において、○は大きな表
面疵が無い場合、×は大きな表面疵が発生した場合を示
す。
【００４６】
【表３】
【００４７】表３から明らかなように、固形物の粒径が
本発明の範囲内の３２５mesh以下であり、且つ、炭素鋼
の封筒内部の真空度ＺＴｏｒｒ、剥離剤中の固形分をＸ
％、剥離剤の塗布量をＹｍｌ／m2とするとき、 ５０００≦Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）≦２５０００ の関係を満たしている本発明供試体Ｎｏ．Ｃ０１、Ｃ０
３、Ｃ０５〜Ｃ０９、Ｃ１１においては、接合が生じる
ことなく容易に分離することができ、且つ、押し疵は発
生しなかった。
【００４８】これに対して、比較用供試体Ｎｏ．Ｃ０２
においては、剥離剤中の固形分の粒径が本発明の範囲外
である２７０meshであることに起因して、剥離剤中の固
形分自身による大きな押し疵が発生した。比較用供試体
Ｎｏ．Ｃ０４においては、Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）が本発
明の範囲外の４０５７であることに起因して、圧延中に
炭素鋼製封筒とチタン合金供試体ならびにチタン合金供
試体同士とが接合して、圧延後の分離が困難であった。
比較用供試体Ｎｏ．Ｃ１０においては、Ｘ・Ｙ／（１−
√Ｚ）が本発明の範囲外の２５３５９であることに起因
して、剥離剤が凝集して、供試体の表面に大きな押し疵
が発生した。
【００４９】なお、本願発明の実施例においては、供試
体として、Ｔｉ−４．５％Ａｌ−３％Ｖ−２％Ｍｏ−２
％Ｆｅ合金およびＴｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ合金を用いた
が、これに限るものではなく、その他のＴｉ−６％Ａｌ
−２％Ｓｎ−４％Ｚｒ−６％Ｍｏ合金、Ｔｉ−８％Ａｌ
−１％Ｍｏ−１％Ｖ、Ｔｉ−５％Ａｌ−２．５％Ｓｎ合
金等のチタン合金を用いてもよい。また、高エネルギー
密度溶接として電子ビーム溶接を用いたがこれに限るも
のではなく、レーザー溶接などの適用によっても本願発
明は有効であり、また炭素鋼製封筒内に収容されるチタ
ン合金の枚数にもよらない。
【００５０】
【発明の効果】本発明の方法によると、表面性状、加工
性に優れたチタン合金シート材を効率良く製造すること
ができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の方法における炭素鋼製封筒の作
製方法を示す概略説明図である。
【図２】図２は、図１における従来の方法による炭素鋼
製封筒を仮組立する前の状態を示す図である。
【図３】図３は、この発明の方法における電子ビーム溶
接を用いた炭素鋼製封筒の作製方法の１つの実施態様を
示す概略説明図である。
【図４】図４は、図３におけるこの発明の炭素鋼製封筒
を仮組立する前の状態を示す図である。
【符号の説明】
1. 炭素鋼 2. 仮付溶接部 3. 脱気部 4. チタン合金 5. 脱気用の穴 6. 開先部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 真空下での高エネルギー密度溶接を用い
    たパック圧延スラブを使用するチタン合金シート材の製
    造方法において、 固形分として３２５mesh以下に制御した粒径を有する金
    属酸化物または窒化物からなる剥離剤を前記チタン合金
    の表面または前記チタン合金を覆う炭素鋼の前記チタン
    合金に相対する表面に塗布し、 前記チタン合金の上下面および４周側面を前記炭素鋼に
    よって覆い、 真空下での高エネルギー密度溶接によって、その内部が
    １０-2Ｔｏｒｒ以下のＺＴｏｒｒの真空状態に調整さ
    れ、そして、前記チタン合金が単数枚あるいは複数枚収
    容された炭素鋼製封筒を作製し、 前記炭素鋼製封筒または前記炭素鋼製封筒に収容された
    前記チタン合金の表面に塗布された前記剥離剤が、前記
    剥離剤中の固形分をＸ％、前記剥離剤の塗布量をＹｍｌ
    ／m2とするとき、 ５０００≦Ｘ・Ｙ／（１−√Ｚ）≦２５０００ の関係を満たしており、そして、 このように真空状態の前記炭素鋼製封筒内に前記チタン
    合金が存在する状態で、熱間圧延を施すことを特徴とす
    るチタン合金シート材の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記熱間圧延後、熱処理を施し、その
    後、前記合金シート材を前記炭素鋼製封筒から取り出す
    ことを特徴とする、請求項１に記載のチタン合金シート
    材の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記熱処理はクリープ矯正からなってい
    ることを特徴とする、請求項２に記載のチタン合金シー
    ト材の製造方法。
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