JPS5813241B2 - 複合金属棒の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は，複合金属棒，詳しくは金属材料からなる棒状
芯金材の周囲に該芯金材の金属材料とは異なる材質の金
属材料が重層接着ざれてなる複合金属棒の製造法に係る
ものである。

上記の複合金属棒としては，例えば棒状芯金材の金属材
料として軟鋼材及びステンレススチール材等を用い、そ
の周囲に銅材．銅合金材及びニッケル合金材等を重層接
着したものがよく知られているが．これ以外にも金属棒
の用途毎に要求ざれる強度、耐蝕性等に応じて種々の金
属材料を組合せたものがある。

かかる複合金属棒の製法に当っては当然，異種金属材料
間の接着強度向上並びに製造コストの低廉化の二課題が
重要となる。

しかし，従来提案されている複合金属棒の製造法は数多
くあるが上記二課題を解決した方法はない。

即ち，従来の複合金属棒の製造法の代表的なものとして
次の三つか挙げられるが，それぞれ以下に詳述する欠点
を有するものである。

■．棒状芯金材の周囲に、該芯金材の金属材料とは異な
る材質の金属材料をメッキする方法。

■．棒状芯金材を，該芯金材の金属材料とは異なる材質
の金属材料からなるパイプ体に緩嵌し，芯金材とパイプ
体との間にロウ材を介在させ．非酸化性雰囲気においで
ロウ付けをした後、減面加工を施す方法。

■．棒状芯金材の周囲に、該芯金材の金属材料とは異な
る材質の金属材料からなるテープ体を全長にわたって巻
き付け．溶接し，絞り込みを行なった後，冷間伸線を行
なう方法。

上記Ｉの方法には．メッキ層と棒状芯金材との接着強度
が弱く，またメッキ層にピンホールやふくれ等の表面欠
陥が発生し易いという欠点かあり，更にメッキ層の厚み
には限度がある。

またメッキ技術の実施に当っては周知の通り，作業環境
の整備，廃液処理設備の設置等の所謂公害対策に多額の
費用を必要とするという問題がある。

上記■の方法には、ロウ接合部に部分的な接着不良個所
が発生することが避け難いという欠点があり、またロウ
材の使用によって製作工程が煩雑となり、ロウ材自身の
費用も必要であり、非酸化雰囲気を確保する為の製造設
備が必須となる等の原因によって、製品コストが高くつ
くという問題がある。

上記Ｎの方法は、製品コストの点では前二者の方法と比
較して有利なものではあるが、対象とする金属材料の種
類によっては、異種金属材料間の接着が充分に行えない
という欠点がある。

詳言すると、この種の複合金属棒に用いられる最も一般
的な金属材料の組合せである「鉄一銅」を用い、棒状芯
金材を鉄とし、銅をテープ体とする場合には、鉄面と銅
面との間で異種金属間結合が行われ難いこと、両者の加
工硬化特性に違いがあること等に起因して冷間伸線時に
剥離、断線等が生じるという欠点がある。

本発明は、上記■〜■の方法の如き欠点を有ざず前記二
課題を解決した新規な複合金属棒の製造法である。

即ち、本発明は．棒状芯金材さする金属材料と同じ材質
の金属材料からなる板状体と該板状体とは異なる材質の
金属材料からなる板状体とを密に重ね合せ、その接触辺
縁を溶着して接触面を外気から遮断した後．この積層板
状体を両金属材例の鍛設温度の下に圧延することによっ
て両板状体の接触面を冶金的に接着してクラツド板とし
（これまでの工程を第１工程と呼ぶ。

）、このクラッド板を．棒状芯金材とする金属材料と同
じ材質の金属材料の面が内側となるようＣこパイプ状物
に加工して．このパイプ状物に該パイプ状物の内径並び
に長さとほぼ等しい直径並びに最さを有する金属材料か
らなる棒状芯金材を密嵌し、その両端面を溶着して棒状
芯金材の外周とパイプ状物の内周との接触面を外気から
遮断した後、この棒状物を棒状芯金材とする金属材料の
鍛接温度の下に加圧による減面加工を施すことによって
その接触面を冶金的に接着して（これまでの工程を第２
工程と呼ぶ。

）、金属材料からなる棒状芯金材の周囲に該芯金材の金
属材料とは異なる材質の金属材料が重層接着されてなる
複合金属棒状物を得ることからなる複合金属棒の製造法
である。

次に、本発明方法の構成、効果を説明する。

本発明は、基本的には周知の「圧延法を利用するクラツ
ド板の製造技術」を応用するものである。

即ち、周知の「圧延法を利用するクラツド板の製造技術
」とは．特公昭２４−３３１４号公報記載の技術に代表
ざれるものであって、重層接着せんとする二種の金属板
材料を密に重合し、その接触辺縁を溶着して接触面を外
気から遮断した後、この積層板状体を両金属材料の鍛接
温度の下に圧延することによって両板状体の接触面を冶
金的に接着してクラツド板を得るという技術であるが、
本発明においてはこの技術を第１工程及び第２工程にお
いて２回用いることによって前記二課題を解決したもの
である。

詳言すると、上記周知技術を異種金属材料間の接着に応
用する場合に、被圧延物の形状か棒状であるさきには加
圧による減面加工時に充分な異種金属間結合が行われ難
く．また一方の金属材料を棒状物とし、他方の金属材料
をパイプ状物とし．前者を後者に密嵌したものを被圧延
物とするときには、加熱時に熱膨張率の相違（例えば．
前者が鉄であるときの熱膨張係数が１１、７×１０−６
／゜Ｃであるのに対して後者が銅であるときの熱膨張係
数は１６．５×１Ｏ−６／℃である。

）によって接合面のすき間が大きくなり加圧による減面
加工を施しても充分な接着状態が得られないという問題
がある。

しかし上記周知技術を応用するに当って異種金属材料間
の接着を板状の形態で行なうときには、圧延によって容
易に充分な異種金属間結合を得ることができ、また同種
金属材料同士の場合には、被圧延物の形状が棒状であっ
ても加圧による減面加工時に元分な金属間結合を得るこ
とができるとともに、熱膨張係数の差による問題も生じ
ないのである。

従って本発明においでは．先づ第１工程において充分な
異種金属間結合を行った板状体を得、次いで第２工程に
おいて、板状体を材料としてパイプ状物に曲げ加工し、
該パイプ状物の内周面の金属材料と同種の金属材料によ
って製作された棒状物をパイプ状物に密嵌して加圧によ
る減面加工を施して同種金属材料間の元分な金属間結合
を行わしめることによって目的とする異なる材質の金属
材料か重層接着されてなる複合金属棒状物を得るのであ
る。

もつとも、第１工程で得た板状体を深絞り加工法によっ
て有底のパイプ状物を作製し．該パイプ状物の内周面と
同種の金属材料よりなる棒状物を密嵌して前述の方法で
両者を冶金的に接着させるといった方法も当然（こ可能
である。

今、本発明方法の構成を代表的な実施態様を挙げて詳述
すると次の通りである。

即ち、第１図は、本発明方法の代表的実施態様を模型的
に示した斜視工程説明図であり、本発明方法はＡ→Ｅの
順序で進行する。

尚、図中のＡ、Ｂは第１工程の態様を．Ｃ，Ｄ，Ｅは第
２工程の態様を示している。

先づ、図中、Ａに示す通り、棒状芯金材とする金属材料
と同じ材質の金属材料からなる板状体１と、該板状体１
とは異なる材質の金属材料からなる板状体２とを密に重
ね合せ、その接触辺縁を溶着して接触面を外気から遮断
した積層板状体を準備する（図中Ａ参照）。

この場合、板状体１，２の接触面はあらかじめ常法によ
って研磨．洗浄し不純物を取り除き清浄にして置く。

溶着は接触面を外気から遮断し酸化等を防止するために
行うものであるから板状体１、２の接触線を完全に被覆
するように行なう。

図中の３はこのように溶着された溶接部を示す。

尚、溶接手段は溶接棒を使用する周知の溶接法が適用さ
れる。

次いで、この積層板状体を板状体１、２の鍛接温度、望
ましくはこれより若干高い温度に加熱炉等によって加熱
し、当該温度近傍に保持した状態で加圧し、圧延して所
定の厚さのＢに示す通りの扁平状物とすることによって
両板状体１、２の接触面を冶金的に接着してクラツド板
を得る（図中Ｂ参照）。

圧延手段は周知の「圧延法を利用するクラツド板の製造
技術」に使用されている圧延ロールを備えた通常の圧延
機が適用される。

尚、圧延に当っては常法に従かい剥離剤を塗布した補助
板（図示せず。

）を使用することも勿論可能である。

本発明方法における第１工程は上述の通りであり、次い
で第２工程を説明する。

第２工程では、先づ．第１工程で得られたクラツド板を
必要に応じて所定の寸法に切断した後、板状体１の面が
内側となるようにパイプ状物に成形加工し．その長手方
向側縁部を溶着し このパイプ状物にＣに示す通りに、
該パイプ状物の内径並びに長さとほぼ等しい直径並びに
長さを有する金属材料（板状体１と同種の金属材料）か
らなる棒状芯金材４を密嵌する（図中Ｃ参照）。

尚．図中の５は溶接部を示すものである。

次に、Ｄに示す通りに、この棒状物の両端面を溶着して
棒状芯金材４の外周とパイプ状物の内周との接触面を外
気から遮断する（図中Ｄ参照）。

尚、図中の６は溶接部を示すものである。

この場合、棒状芯金材４の外周はあらかじめ常法によっ
て研磨、洗浄して不純物を取り除き清浄にして置くとと
もにパイプ状物の内周面も洗浄し不純物を取り除き清浄
にして置く。

溶着は第１工程の場合と同様に接触面を外気から遮断し
酸化等を防止するため（こ行うものである。

溶接手段は溶接棒を使用する周知の溶接法が適用される
。

尚．突き合せ部の溶接に当っては溶接棒として板状体２
と同種の金属を用いることが望ましい。

また、突き合せ部の溶接作業は棒状芯金材４を密嵌した
後で行ってもよい。

次いでＤに示される棒状物を板状体１及び棒状芯金材４
の鍛接温度．望ましくはこれより若干高い温度に加熱炉
等によって加熱し、当該温度近傍に保持した状態で周知
のロールキャリパー等を用いて加圧による減面加工を施
し所定の直径のＥに示す通りの棒状物とすることによっ
て板状体１及び棒状芯金材４の接面を冶金的に接着して
複合金属棒を得る（図中膳照）。

尚、ここに得られた複合金属棒は必要に応じて伸線加工
を施こし、更に小さい径のものとしてもよいことは当然
である。

次に本発明方法の実施に当って使用される金属材料の材
質について述べると、板状体１及び棒状芯金材４として
は、軟鋼材及びステンレススチール材のいづれかか好適
であり、板状体２としては銅材、銅合金材及びニッケル
合金材が好適である。

以上説明した通りの本発明によれば．その構成から明ら
かな通り、異種金属材料間の接着強度か極めで優れた複
合金属棒を既存の加熱炉、圧延機を用いて容易に得るこ
とができるのであり、本発明は複合金属棒の製造技術に
おける前記二課題を解決した産業上有益なものである。

次に、本発明の実施例を挙げる。

実施例 厚ざ１３ｍｍ．巾２５０ｍｍ．長ざ３００ｍｍの軟鋼材
からなる板状体と．厚さ２ｍｍ、巾２４０ｍｍ、長さ２
９０ｍｍの銅材からなる板状体とを準備し．前者の上面
及び後者の両面を研磨．脱脂．洗浄した後、前者の上面
に後者を密に重ね合せ．更にその上面にＡｌ２０３及び
ラツカーからなる剥離剤を介して厚さ８ｍｍ×巾２５０
ｍｍ×長さ２９０ｍｍの補助板をあてがい、三者の接触
辺縁を密封溶接する。

次いでこのものを加熱炉において８５０〜９００℃に加
熱し、この温度を保持した状態で圧延ロールによって目
的材が厚さ５ｍｍ、巾２３０ｍｍ、長さ８００ｍｍとな
るまで３０ｋｇ／ｍｍ２の圧加で圧延してクラツド板を
得る。

このクラツド板の銅材層の厚みは０．７ｍｍであった。

次いで、上記のクラツド板を巾１５７ｍｍ，長さ２２０
ｍｍに切断し、軟銅材が内面となるようにその長手方向
両側端部を突き合せる曲げ加工を施してパイプ状物とし
、突き合せ部に銅を薄く肉盛って溶接し、外径５５ｍｍ
、肉厚５ｍｍ、長さ２２０ｍｍのパイプとする。

このパイプの内面をペーパー研磨し、脱脂、洗浄した後
、その内部にあらかじめ表面を研磨、脱脂、洗浄してお
いた直径４９ｍｍ、長さ２００ｍｍの軟鋼材からなる芯
金丸棒材を密嵌挿入し、その両端面を密封溶接する。

次いでこのものを加熱炉において８５０℃〜９００°Ｃ
に加日熱し、この温度を保持した状態でロールキャリパ
ーにて順次減面加工を施して直径１１ｍｍ、長さ１１０
０ｍｍの軟鋼一銅複合金属丸棒を得る。

このものの銅材層の厚みは０．１４ｍｍであった。

尚、ここに得られた軟鋼一銅複合金属丸棒を光学顕微鏡
によって観察したところ、酸化物の介入もなく軟鋼材層
間は勿論、軟鋼材層と銅層間も強固に接着しでおり、各
種の接合強度試験によっても極めて良好な結果が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の代表的実施態様を模型的に示し
た斜視工程説明図であり、図中のＡ，Ｂは第１工程の態
様を、Ｃ，Ｄ，Ｅは第２工程の態様を示している。 尚、図中のＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅはいずれもその一部を切断し
て省略している。 図において、１は棒状芯金材と同じ材質の金属材料から
なる板状体、２は板状体１とは異なる材質の金属材料か
らなる板状体、３、５、６は溶接部、４は棒状芯金材で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属材料からなる棒状芯金材の周囲に該芯金材の金
   属材料とは異なる材質の金属材料が重層接着されてなる
   複合金属棒の製造法において、棒状芯金材とする金属材
   料と同じ材質の金属材料からなる板状体と該板状体とは
   異なる材質の金属材料からなる板状体とを密に重ね合せ
   ，その接触辺縁を溶着して接触面を外気から遮断した後
   ．この積層板状体を両金属材料の鍛接温度の下に圧延す
   ることによって両板状体の接触面を冶金的に接着してク
   ラツド板とし、このクラツド板を，棒状芯金材とする金
   属材料と同じ材質の金属材料の面が内側となるようにパ
   イプ状物に加工して．このパイプ状物に，該パイプ状物
   の内径並びに長さと略等しい直径並びに長さを有する金
   属材料からなる棒状芯金材を密嵌し，その両端面を溶着
   して棒状芯金材の外周とパイプ状物の内周との接触面を
   外気から遮断した後，この棒状物を棒状芯金材とする金
   属材料の鍛接温度の下に加圧による減面加工を施すこと
   によってその接触面を冶金的に接着して金属材料からな
   る棒状芯金材の周囲に該芯金材の金属材料とは異なる材
   質の金属材料が重層接着されてなる複合金属棒状物を得
   ることを特徴とする複合金属棒の製造法。