JPS5841128B2 - フクゴウキンゾクカンノセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえば自動車用ブレーキ菅笠複合金属管の製
造方法に係わるものである。

一般にこの種金属管としては、軟鋼板の表面を薄く銅メ
ッキしてなる複合金属板を巻き加工により管状に成形し
、しかる後加熱してこの金属板の重ね合わせ部分を銅メ
ッキの溶融層を利用した冶金学接合により一体に接合さ
せて製造されるものがある。

このようにして製造された複合金属管は、銅メッキ鋼板
を用いることから銅層の厚さに乏しく、しかもその厚さ
はメッキによるものである以上おのずと限界があること
から重ね合わせ部分の接合に作用しても、耐食性の向上
にまでは期し難いという欠点がある。

また、同じ理由から、管同志の接続あるいは管と他の金
属部品との接続の際には、ロウ合金として非常に優秀で
はあるが高価な銀ロウを使用しなければならず、この点
非常に不利である。

これに対して鋼板の両面に銅板を結合一体化させて鋼と
銅の複合金属板を得、この複合金属板を用いての製造方
法の提案が考えられるが、これによれば厚さの大きい銅
板を用いることにより容易に以前の欠点を解消できるこ
とになるが、しかし一方では銅層の厚さが増加されるに
したがって重ね合わせ部分の加熱接合の際において表面
の銅層が溶融により下方へ流動してタレを生じさせるこ
とになり、このため外観を悪くシ、また銅層が偏向化さ
れて曲げに対する取扱いの自由性を失なうことになると
共に上方においては銅層が薄肉化されて耐食性が不足す
るという問題がある。

また、この種金属管においては銅層は製品としてみた場
合には耐食性を確保するものとして存在し、このことか
ら材質的にきわめて健全なものが要求されるが、厚さが
増加されるにしたがって加熱、冷却を経た銅層内部にボ
イドを生じさせる可能性が高くなり、このため材質を悪
質化させるという惧れがある。

本発明は、銅の融点以下の低温度における加熱拡散接合
により以上の問題を生じさせることなく銅層の厚さを確
実に増加させることができ、よって特性の優れたこの種
金属管を得ることができる有利な方法の提供を目的とし
てなされたもので、鋼板の層の間に挾んで上下に銅層を
有すると共に少なくともその片側もしくは両側の銅層上
に全体で厚さ０．３〜５μの錫メッキ層を有してなる複
合金属板を錫メッキ層を外側にして巻き加工により管状
に成形し、そしてこれを８５０〜１０５０℃銅の融点以
下の拡散温度に加熱してその重ね合わせ部分において銅
と錫の拡散層を形成させることによって該部分を冶金学
的に一体に接合させることを特徴とする複合金属管の製
造方法に係わるものである。

この発明において錫メッキ層を構成する錫金属は銅金属
に対して著しい拡散性を有し、銅の融点以下の拡散温度
において、通常溶融状態をもって容易に銅金属中へ拡散
していき、銅金属の中にＣｕ−８μ二元素状態図にもと
ずくａ相単独層からなる拡散層を形成せしめる。

このａ相からなる合金層は適度の延性をもつＣｕ−８ｎ
の合金相であり、本発明においてはとのａ相からなる合
金層を拡散層という。

錫メッキ層の厚さは、拡散接合にもとすく接合部分の強
度との関係からその部分０．３〜５μと定められる。

すなわち錫メッキ層の厚さは薄いと未発達状態の拡散層
の形成をもって早期に拡散が完了された場合には十分な
接着強度が得られず、また厚いと拡散層中に硬くて脆い
金属間化合物（ε相）を析出させてこれまた十分な接着
強度が得られないことになる。

前記した値は、下限を越えると銅金属中鍋原子濃度が不
足して未発達状態の拡散層を形成せしめ、接合を不完全
なものとする。

このとき接着強度が十分に得られないことはもちろんで
ある。

一方、上限を越えると錫の過剰層が加熱により流動して
タレを生じさせると共に拡散層中にきわめて硬くて脆い
金属間化合物（ε相）を析出させ、この金属間化合物に
よって接着強度を低下させると共に剥れやすくなる。

拡散による接合状態を顕微鏡写真をもって説明すると、
第７図〜第１０図は夫々鋼層と銅層からなり銅層の表面
を錫メッキしてなる複合金属板を、錫メツキ側を相接さ
せて重ね合わせると共にこれを１０００℃、３分間加熱
してなるものの接合部断面を４００倍に拡大して示した
ものである。

第７図は、錫メッキ層の厚さが全体で０．２μのものの
場合であり、この錫メッキ層を介して相接してなる銅層
中に拡散層の存在がみられず、接触界面Ｓがはっきりわ
かるほどであり、従って接合はきわめて不完全な状態に
ある。

第８図は錫メッキ層の厚さが全体で０．３μのものの場
合であり、この錫メッキ層を介して相接してなる銅層の
中央部位に黒っぽい層として存在するのが拡散層（ａ層
）であり、ここにおいて接合が完全に行なわれているこ
とがわかる。

第９図は、錫メッキ層の厚さが全体で５μのものの場合
であり、この錫メッキ層を介して相接してなる銅層の中
で白くぬけたところが拡散層であり、前回とくらべて拡
散層が広く存在していることがわかる。

第１０図は、錫メッキ層の厚さが全体で７μのものの場
合であり、この錫メッキ層を介して相接してなる銅層の
中に白くぬけた拡散層（ａ相）と共に黒く写しだされた
金属間化合物（ε相）が存在していることがわかる。

金属間化合物の付近には一部亀裂が入っている。

以上第７図−第１０図から明らかなように、接合部にお
ける錫メッキ層の厚さが所定の数値範囲を越えるものは
、接合が不完全になることがわかる。

つぎに拡散温度について説明すると、良好な拡散温度は
第１１図において斜線で示された枠の中である。

この図の意味するところは、比較的厚い銅層の表面を１
μの厚さをもって錫メッキしてなるものの拡散温度と加
熱時間との関係についてであり、○は完全な接着状態、
△は不完全な接着状態、×は接合するも甚だ不完全な接
着状態といった試験結果を表わすものである。

すなわち、銅と錫の拡散接合に対する良好な加熱温度範
囲は加熱時間とも多少関係するがおよそ８５０〜１０５
０℃であり、錫の融点よりやや高いことがわかる。

鋼板の層は、管全体からみて機械的強度を確保するもの
であり、一般に軟鋼板をもって形成される。

銅層は、金属管の表面にあっては耐食性を確保すると共
に管同志の接続あるいは管と他の金属部品との接続の際
にはロウ接合金の一部またはそれを助長する接着金属と
して作用し、また金属管の材料内部にあっては錫メッキ
層とともに管製造時において金属板の重ね合わせ部分の
接合の際の接着金属として作用するものであり、これま
た貴重な存在である。

銅に対する拡散金属として錫の存在は、この点について
他の同種の金属と比較して著しく優れていると共にそれ
自身および銅合金の形にあって優れた耐食、耐摩耗性を
有することによって理由がある。

事実錫の拡散金属としての優秀性は、低融点ハンダなど
において使用されていることからも明らかである。

次に添付図面第１図〜第５図により本発明複合金属管の
製造方法の一実施例を説明すると、第１図において、軟
鋼板１の上下に夫々一様厚さの銅板２，２を配置し、こ
れらをたとえば圧延ロールの間を通して結合一体化させ
、第２図に示されるように鋼層１０を間に挾んで上下に
夫々厚さ２０μの銅層２０，２０を有する複合金属板３
を得る。

このようにして製造された複合金属板３は、表面を銅メ
ッキしてなるものと比較して銅層の厚さを無限に大きく
することができる。

さらに、第３図に示されるようにこの複合金属板３の銅
層２０．２０上に夫々厚さ０．３〜５μの錫メッキ層４
０．４０を設けて所定の複合金属板３０を得る。

ついで、これを第４図に示されるように二重巻きに巻き
加工して管状に底形し、しかるのち約９００℃に加熱す
ることによって重ね合わせ部分４において錫メッキ層４
０，４０を介して相接してなる銅層２０．２０を両金属
の拡散により冶金学的に一体に接合する。

このとき、重ね合わせ部分に形成された拡散層５は、ａ
相からなる銅と錫の合金層である。

第５図は、以上の方法により二重巻きされた金属板３０
の重ね合わせ部分が一体に接合されてなる複合金属管を
示すものであり、その構造は鋼層１０の両側に銅と錫の
拡散層５を形成させての二重壁構造である。

この例は錫メッキ層４０，４０が両面に形成された場合
であるが、重ね合わせ部分４における二つの錫メッキ層
４０．４０を一層と見做すならば、複合金属板３０に形
成される錫メッキ層は片面だけけであっても良いことに
なる。

この場合は錫メッキ層を外側にして巻き加工する必要が
ある。

なお、第６図は錫メッキ層を有しない前記複合金属板３
を同じように二重巻きし、これを加熱して銅を溶融化さ
せて接合した複合における表面銅層のタレ現象を示すも
のである。

斯様に遂行される本実施例複合金属管の製造方法によれ
ば、鋼層１０を間に挾んで上下に銅層２０．２０を有す
ると共に少なくともその片側もしくは両側の銅層２０，
２０上に全体で厚さ０．３〜５μの錫メッキ層４０．４
０を有してなる複合金属板３０を用い、これを錫メッキ
層を外側にして巻き加工してさらに８５０〜１０５０℃
の度において管接合するものであることから、銅層２０
゜２０が溶融化されることがないためにタレを生じそれ
によって厚さを変化させることがなく、又、銅層内部に
おいて材質を悪質化させる惧れがなくなり、従って品質
、構造ともにきわめて優れたこの種複合金属管を得るこ
とができると共に銅層の厚さを厚くすることによりその
耐食性、ろう抜性を確実に向上させることが可能となる
。

また、従来よりも加熱温度が低温化されるために、熱エ
ネルギーの消費が節減できると共に製造装置の耐用年数
が伸びるなどの効果がある。

以上のように本発明は、銅層の厚さを増加させることが
できる有利な複合金属管の製造方法を提供したものであ
り、その工業的価値はきわめて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は夫々順に本発明複合金属管の製造方法
の一実施例を説明するものにして、第１図は鋼板と銅板
の説明図、第２図は鋼板と銅板を結合一体化させてなる
複合金属板の説明図、第３図は前記複合金属板の表面を
錫メッキしてなる金属板の説明図、第４図は二重巻きさ
れた複合金属板の断面図、第５図は加熱接合により完成
された複合金属管の断面図であり、第６図は複合金属管
の比較参考図、第７図〜第１０図は顕微鏡写真による拡
散接合の状態図、第１１図は接合状態からみた良好な拡
散温度の範囲を示す説明図である。 １０：鋼層、２０：銅層、３０：複合金属板、４０：錫
メッキ層、 ４：重ね合わせ部分、 ５：拡 散層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼板の層を間に挾んで上下に銅層を有すると共に少
   なくとも、その片側もしくは両側の銅層上に全体で厚さ
   ０．３〜５μ、の錫メッキ層を有してなる複合金属板を
   、錫メッキ層を外側にして巻き加工により管状に成形し
   、そしてこれを８５０〜１０５０℃の温度に加熱して、
   その重ね合わせ部分において銅と錫の拡散層を形成させ
   ることによって該部分を冶金学的に一体に接合させるこ
   とを特徴とする複合金属管の製造方法。