JPS5915306B2 - 熱間圧延法によるチタンクラツド鋼の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来、チタンクラッド鋼板を得る方法としてよく知られ
ているのは、接合面の周辺を密封溶接した組立スラブを
加熱圧延して接合せしめる熱間圧延法と、冷間で火薬の
爆発による衝撃力によつて圧着させる爆着法とが代表的
なものである。

このうち熱間圧延法はステンレスクラッド鋼板などの製
造法としてよりー般的で、大量生産に適した方法ではあ
るが、チタンクラッド鋼板の場合、その製造にあたつて
は母材と合材との間に特殊な中間材を必要とするとされ
ている。その理由として、チタンは、高温では活性な金
５ 層でＯ２、Ｎ２、Ｈ２等のガスを吸収しやすいこと
、Ｆｅと結びついてＦｅ−Ｔｉの低融点（１０８５℃）
で極めて脆い金属間化合物を作ること等を挙げることが
できる。

このため中間材としてはＦｅおよびＴｉのそれぞれと相
互に完全固溶するよう１０な金属が好ましく、このよう
な条件に合致する金属として、Ｖ、Ａｇ等が用いられて
いる。しかし、これらの金属は非常に高価であるので製
造されるクラッド鋼も比較的高くなつていて、しかも接
着強度はそれ程高くない（１８〜２０１５に’／ ｍ７
ｌＬ″程度）、その上、り板は工業的にはせいぜい巾１
５〜２０（Ｖ７ｌのものしか得ることができないので、
大形状の複合スラブ組立てには手数がかかる。

さらにこの熱間圧延法におけるもう１つの問題２０とし
て、上述の如くチタンが高温でＯ２、Ｎ２、Ｈ２等のガ
スを吸収しやすく、その場合Ｔｉが脆くなり、接着性を
著しく妨げることである。

また、爆着法では爆音等のために工業化する場合、大損
りな設備を必要とし、場所的にも限られ、２５しかも市
販されるＴｉ板の寸法制限により大きな形状のものは製
造できにくい。本発明は銅と鋼とが比較的接合しやすい
こと、合材であるチタンにメッキする場合、銅メッキが
最も安定にメッキしやすいことなどに注目して、３０従
宋法で使われているＶ、Ａ９配の高価な中間材なしに、
安価で良質のチタンクラッド鋼を工業的に製造できるよ
うに開発したものである。

ところで、充分な考慮をはられなければチタンに銅メッ
キしたクラッド鋼板の接着強度は殆んど３５の場合十分
でない。

その理由について詳細は不明であるが、その圧延結果で
圧延鋼板をハンマーで軽くたたいた程度でチタンがはく
りしたこと、またそのチタンが脆くて壊れてしまつたこ
と等から考え合せると以下のように判定できる。

すなわち、同じように銅メツキしたチタンを使用してい
ても主に加熱時にチタン板がＮ２，Ｏ２，Ｈ２等のガス
を吸収して脆くなつたと考えられ？これは接合面間の空
気等を排除していないのではないかと思われる。

もちろんチタン板は加熱前にすでに銅メツキされて上記
のガスと接雌をかなり妨げられてはいるが、周知の如く
、通常のメツキでは１０％程度の気孔率があり９００〜
１０００℃前後に加熱した場合、これらの気孔もしくは
Ｃｕメツキ層を通して上記のガスがＴ！板に吸収された
と考えてもおかしくはない。それ故、チタンもしくはこ
れを銅メツキしたものと鋼を重ねて密封溶接する場合、
その接合面間を真空に保つ必要があり、少なくともチタ
ン板を活性ガス雰囲気中で加熱したり、高温状態に保つ
てはならないと考えられる。本発明の特徴はかかる状況
をふまえた上で、チタンクラツド鋼板の製造法を提供す
るものであり、チタン板と鉄系母材の接合面側の一方も
しくは両方の面全面に対し鋼メツキを施し、更に重ね合
せた接合面部内の活性ガスを１０−１關Ｈ９以下に排除
して、重ね合せ面の外周部を密封溶接した後に、１００
０℃以下の温度に加熱圧延することにより、安価で接着
力の優れたクラツド鋼板を得ようとするものである。

以下にその詳細を述べる〇 素材としては、母材には炭素鋼、低合金鋼等工業的に入
手可能なあらゆる鋼材を使用でき、形状も組立、加熱、
圧延等の設備的な制限がない限りほとんど制限はなく、
熱延スラブ、熱延鋼板等、工業的に入手可能な種々の状
態でこれにあてることができる。

合材には工業用チタン板あるいは種々のチタン合金板が
使用可能で、その寸法的な制限は母材と同程度である。

母材および合材の接合すべき面は種々の方法によつて清
浄にすればよいが、その程度は少なくとも肉眼で見て酸
化層がほぼ完全に除去されている程度にする必要がある
。

次に、合材または母材少なくともどちらか一方の接合す
べき面を銅メツキするが、これは通常の電気メツキ法な
どによつて行なえばよい。

合材であるチタン板に銅メツキ処理を行えば、チタンと
銅を結合させ、しかもその後の加熱圧延工程においてチ
タンが０２，Ｎ２，Ｈ２等のガスを吸収することを完全
ではないがかなり妨げることができるし、さらに合材の
方が軽くて取扱いやすい場合がほとんどであるので、合
材側に銅メツキ処理した方が好ましい。

このようにして表面仕上げを行なつた素材を重ね合わせ
て、四周を密封溶接するが、その際すでに述べた理由か
ら接合面の接着性をよりよくするために空気等は１０−
ＲｌＨ９以下のできるだけ少ない方が望ましい。

その１つの方法として、真空ポンプで空気を除去する方
法があるが、電子ビーム溶接の如く、通常１０−ＲｍＨ
ｆ！以下の真空室内で溶接封入する方法がより好ましい
。

また必要に応じて、接合面の間隔を少なくするためにブ
レスや仮付の工程を通すこともできる。

母材と合材およびその他の重ね方はすでに一般化されて
いるような方法で十分である。このようにして組立てた
積層鋼板は１０００℃以下の温度で加熱し、これに適当
な圧力を加えて母材と合材とを接合させる。

圧着後、溶接ビード部の内側を切断して必要に応じて保
護板を取除き、また表面の精整を行ない、チタンクラツ
ド鋼板を製品として得ることができる。以上のような工
程で、従来の方法に対し安価で良質のチタンクラツド鋼
板を製造することができるが、以下実施例によつてさら
に具体的に説明する。

表１に示す母材および合材等を使用して第１図のように
組立てて、９００℃１時間の加熱を行ない圧延した。

図中１は母材、２は銅メツキ（厚さ１０μ）した母材、
２は合材、３は保護板、４はデスタントピース、５は剥
離剤、６は電子ビーム密封溶接ビード（真空度１０−１
ｍｍＨ９）を示す。これらの実施例かられかるように、
チタンに銅メツキ処理を施すことによつてチタンと銅を
ある程度結合させ、しかも加熱圧延の際にチタンが０２
，Ｎ２，Ｈ２等のガスを吸収して、合材と母材の接着性
を低下させるのを、完全ではないがかなり妨げることが
できるので、母材と合材の接着性．加工性共にすぐれて
しかも比較的安価なチタンクラツド鋼板を得ることがで
きる。さらに、本実施例では銅メツキ厚さは１０〜２０
μであるが、その必要厚さについてはとくに問わず、工
業的にメツキ可能でかつチタンと鋼の接着に効果ある厚
さであればよい。

１圧下比は３で仕上げ温度は７５０℃である。

圧延後溶接ビード内側を四周切断して、超音波探傷で全
面の接着を確認した後、顕微鏡観察、せノ ん断、側曲
げ、硬度試験を行なつた。その結果を表２に示す。実施
例 ２ 母材および合材等は表１と同じものを用いて、やはり第
１図と同じように溶接組立てを行なつた。

但し、この場合ハクリ剤は有機塗料＋Ａｌ２Ｏ３を用い
た。加熱条件は９００℃、１時間で、その後圧延した。
圧下比は５で、実施例１と同じく圧延後溶接ビードの内
側を四周切断して、表３のごとき試験結果を得た。結
果 さらに圧延終了温度および圧下率について特に指定はし
ないが、本実施例に示す如く仕上げ温度７５０℃、圧下
率５前後が望ましい。

【図面の簡単な説明】

図面はチタンクラツド組立例を説明する断面図である。 １・・・・・・銅メツキした母材、２・・・・・・合材
、３・・・・・・保護板、４・・・・・・デイスタント
ピース、５・・・・・・ハクリ剤、６・・・・・・電子
ビーム密封溶接ビード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｔｉに対し活性なガスを含む高温雰囲気下で加熱及
   び又は高温の被圧延材を該活性ガスを含む雰囲気下で圧
   延してチタンクラッド鋼を製造するに当り、ＴｉがＯ＿
   ２、Ｎ＿２、Ｈ＿２等のガスを吸収して母材との接着が
   低下を受けないようにチタンと鉄系母材との接合面側の
   一方もしくは両方の面全体に対し銅メッキを施し、更に
   重ね合せた接合面部内の活性ガスを１０＾−＾１ｍｍＨ
   ｇ以下に可及的に除去すると共に重ね合せ面の外周縁部
   のみを溶接して密封した後、加熱し熱間圧延することを
   特徴とする熱間圧延方法によるチタンクラッド鋼の製造
   方法。