JPS6055232B2 - クラツド材の製法 - Google Patents
クラツド材の製法Info
- Publication number
- JPS6055232B2 JPS6055232B2 JP4188881A JP4188881A JPS6055232B2 JP S6055232 B2 JPS6055232 B2 JP S6055232B2 JP 4188881 A JP4188881 A JP 4188881A JP 4188881 A JP4188881 A JP 4188881A JP S6055232 B2 JPS6055232 B2 JP S6055232B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- processing
- cladding
- cladding material
- temperature
- intermetallic compounds
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、Ni/Tiクラッド材に於るNi(5T
iとの間の接合強度の改良に関し、両者の金属間での金
属間化合物の生成する条件でクラッド材を製造した後該
Ni/Tiクラッド材を強加工することにより微細化し
再度、比較的低温で熱処理して、最終的に両材料間の接
合強度の優れたクラッド材を得ようとするものである。
iとの間の接合強度の改良に関し、両者の金属間での金
属間化合物の生成する条件でクラッド材を製造した後該
Ni/Tiクラッド材を強加工することにより微細化し
再度、比較的低温で熱処理して、最終的に両材料間の接
合強度の優れたクラッド材を得ようとするものである。
Tiの軽量性および耐触性と、Niの加工性、プレス
性、切削性、ろう付性等の表面処理性とを利用した両金
属から成るクラッド材料がめがねフレーム等の軽量金属
部材としての用途に提案され(実願昭54−13542
2号(実開昭56−5052時公報参照)、特願昭55
−7882時(特開昭57−5851号公報参照)各明
細書など)、且つ注目されている。しかしながら、この
Ni/Tiクラッド材を製造しまた利用する上ての問題
点として、両金属間の接合強度を改善するための加熱圧
接条件において、却って境界層にTi2NiNTiNi
)TiNi3等の脆いNi一Ti金属間化合物が生成し
、これが接合強度の向上のための障害となつている。ま
た、このような金属間化合物の生成は積極的な加熱を行
わない爆着(爆発圧着)の場合も同様である。なぜなら
、爆着の場合は積極的な加熱を行わなくても爆発エネル
ギーの変換により瞬間的には相当の加熱がなされている
からである。したがつて、このような金属間化合物の生
成を防止するために、低温ないし冷間加工を行つたり、
また両材料間に別の金属箔を介在させる方法等が従来提
案されている。しカルながら、低温ない冷間圧接には、
大きな圧力が必要であり、かつその加圧のために圧接の
可能な形状に制約が生ずる。また、箔を介在させる方法
では、箔の選択ならびに加工に問題がある。 この発明
では、従来技術による方法とは異る方法により、金属間
化合物の生成に伴う問題点を解決し、接合強度の高いN
i/Tiクラッド材を製造することを目的とする。 こ
の発明では、従来技術のようにNi−Ti金属間化合物
の発生を防止するのではなく、生成した金属間化合物を
比較的影響の少い状態でクラッド材中に存在せしめて、
接合強度を改善することを意図する。
性、切削性、ろう付性等の表面処理性とを利用した両金
属から成るクラッド材料がめがねフレーム等の軽量金属
部材としての用途に提案され(実願昭54−13542
2号(実開昭56−5052時公報参照)、特願昭55
−7882時(特開昭57−5851号公報参照)各明
細書など)、且つ注目されている。しかしながら、この
Ni/Tiクラッド材を製造しまた利用する上ての問題
点として、両金属間の接合強度を改善するための加熱圧
接条件において、却って境界層にTi2NiNTiNi
)TiNi3等の脆いNi一Ti金属間化合物が生成し
、これが接合強度の向上のための障害となつている。ま
た、このような金属間化合物の生成は積極的な加熱を行
わない爆着(爆発圧着)の場合も同様である。なぜなら
、爆着の場合は積極的な加熱を行わなくても爆発エネル
ギーの変換により瞬間的には相当の加熱がなされている
からである。したがつて、このような金属間化合物の生
成を防止するために、低温ないし冷間加工を行つたり、
また両材料間に別の金属箔を介在させる方法等が従来提
案されている。しカルながら、低温ない冷間圧接には、
大きな圧力が必要であり、かつその加圧のために圧接の
可能な形状に制約が生ずる。また、箔を介在させる方法
では、箔の選択ならびに加工に問題がある。 この発明
では、従来技術による方法とは異る方法により、金属間
化合物の生成に伴う問題点を解決し、接合強度の高いN
i/Tiクラッド材を製造することを目的とする。 こ
の発明では、従来技術のようにNi−Ti金属間化合物
の発生を防止するのではなく、生成した金属間化合物を
比較的影響の少い状態でクラッド材中に存在せしめて、
接合強度を改善することを意図する。
すなわち、本発明者らの研究によれば、従来技術におい
てNi−Ti金属化合物の生成が問題であつたのは、そ
れが脆性の物質であるということもさることながら、そ
れが、Ti材とNi材の境界に連続層として存在し、そ
こではTiとNiの拡散による接合強度が有効に働かな
かつたことであると考えられた。しかして、一旦、この
ような脆性のNi−Ti金属間化合物が生成しても、ク
ラッド材を強加工すれば、この金属間化合物は脆いだけ
に機械的により容易に破壊され微細化してN1材とTi
材の境界近傍に分散する。そして、その後クラッド材を
金属間化合物が生成しない程度の比較的低温で熱処理す
れは境界層の微細化した金属間化合物の間隙に新たなN
i−Ti拡散層が形成され、一層改善された接合強度が
与えられる。この発明のクラッド材の製法は、このよう
な知見に基づくものであり、より詳しくは、Ni材とT
l材とを圧接し加熱することにより境界層にNi−Ti
金属間化合物の生成したNi−Tiクラッド材を製造し
、該クラッド材を50%以上の加工率て強加工して境界
層の金属間化合物を微細化した後、600′C以下の温
度て熱処理を行うことを特徴とするものである。以下、
この発明を更に詳しく説明する。
てNi−Ti金属化合物の生成が問題であつたのは、そ
れが脆性の物質であるということもさることながら、そ
れが、Ti材とNi材の境界に連続層として存在し、そ
こではTiとNiの拡散による接合強度が有効に働かな
かつたことであると考えられた。しかして、一旦、この
ような脆性のNi−Ti金属間化合物が生成しても、ク
ラッド材を強加工すれば、この金属間化合物は脆いだけ
に機械的により容易に破壊され微細化してN1材とTi
材の境界近傍に分散する。そして、その後クラッド材を
金属間化合物が生成しない程度の比較的低温で熱処理す
れは境界層の微細化した金属間化合物の間隙に新たなN
i−Ti拡散層が形成され、一層改善された接合強度が
与えられる。この発明のクラッド材の製法は、このよう
な知見に基づくものであり、より詳しくは、Ni材とT
l材とを圧接し加熱することにより境界層にNi−Ti
金属間化合物の生成したNi−Tiクラッド材を製造し
、該クラッド材を50%以上の加工率て強加工して境界
層の金属間化合物を微細化した後、600′C以下の温
度て熱処理を行うことを特徴とするものである。以下、
この発明を更に詳しく説明する。
この発明で用いるT1材としては、純Ti以外にも、T
iを主成分とするTi.(5A1..V,.Mn,.F
e1Cu..M0..Cr..W等の成分の1種又は2
種以上との合金を含むものであり、合金中のTi含量は
90%(重量%。
iを主成分とするTi.(5A1..V,.Mn,.F
e1Cu..M0..Cr..W等の成分の1種又は2
種以上との合金を含むものであり、合金中のTi含量は
90%(重量%。
以下、特に断らない限り同様とする)以上てあることが
好ましい。90%未満では塑性加工性が低下し、また添
加成分により比重が増加して軽金属としての特徴か損わ
れるからてある。
好ましい。90%未満では塑性加工性が低下し、また添
加成分により比重が増加して軽金属としての特徴か損わ
れるからてある。
またNl材としては、純Nl以外にも、N1を主成分と
するNi(5Cr,.Cu..Fe..Ag..Si.
S1Pb.,Pt..Au1希土類元素、Ti.sNb
,.Al、MOlSn.CO等の成分の1種又は2種以
上との合金を含むものであり、合金中のNl含量は80
%以上で.あることが好ましい。80%未満では、塑性
加工性が悪くなる。
するNi(5Cr,.Cu..Fe..Ag..Si.
S1Pb.,Pt..Au1希土類元素、Ti.sNb
,.Al、MOlSn.CO等の成分の1種又は2種以
上との合金を含むものであり、合金中のNl含量は80
%以上で.あることが好ましい。80%未満では、塑性
加工性が悪くなる。
この発明に従い、まずNl材とTl材を圧接し加熱する
ことによりクラッド化する。
ことによりクラッド化する。
原材料としてのN1材とTl材の形状は、ともに平板で
ある場合.等、任意であるが、一方(特にTj材)が他
方(特にNl材)に嵌挿された形態の積層筒状あるいは
棒状体であるのが一般的である。このようなNi材とT
l材との積層体を圧接し加熱してクラッド化する態様と
しては、熱間圧延、熱間押出、熱・間線引あるいは爆着
のように圧接と加熱とを同時に行う場合のみならず、一
旦積層体を冷間圧延、冷間線引などによりNl材とTl
材を密着させておいてから両者を加熱する場合もある。
これらの各種のクラッド化の態様を通じて温度および圧
力を規定することは困難であるが、一般には温度は70
0℃以上になるものと思われ、またいずれにしても有効
なりラット化が行われていることは両材料間の拡散なら
びにNi−Ti金属間化合物の生成(X線マイクロアナ
ライザーにより検出できる)により確認可能である。こ
の発明において強加工は、加工率の大きい加工法、具体
的には加工率が50%以上の加工法を指)し、特に加工
法の種類に限定されないが、例えば圧延、押出などの加
工方法により行なわれることができる。
ある場合.等、任意であるが、一方(特にTj材)が他
方(特にNl材)に嵌挿された形態の積層筒状あるいは
棒状体であるのが一般的である。このようなNi材とT
l材との積層体を圧接し加熱してクラッド化する態様と
しては、熱間圧延、熱間押出、熱・間線引あるいは爆着
のように圧接と加熱とを同時に行う場合のみならず、一
旦積層体を冷間圧延、冷間線引などによりNl材とTl
材を密着させておいてから両者を加熱する場合もある。
これらの各種のクラッド化の態様を通じて温度および圧
力を規定することは困難であるが、一般には温度は70
0℃以上になるものと思われ、またいずれにしても有効
なりラット化が行われていることは両材料間の拡散なら
びにNi−Ti金属間化合物の生成(X線マイクロアナ
ライザーにより検出できる)により確認可能である。こ
の発明において強加工は、加工率の大きい加工法、具体
的には加工率が50%以上の加工法を指)し、特に加工
法の種類に限定されないが、例えば圧延、押出などの加
工方法により行なわれることができる。
次いで、このようにして境界に金属間化合物の生成した
クラッド材に、圧延、押出等の加工法に・より強加工を
行い、金属間化合物を微細化する。
クラッド材に、圧延、押出等の加工法に・より強加工を
行い、金属間化合物を微細化する。
加工の程度としては、クラッド材の加工前の断面積をS
。、加工後のそれをS1としたときに、(SO−S1)
/SOで定まる加工率が50%以上である。この加工率
は1回の加工においては必要なものであるが、このよう
な強加工と別の弱い加工とを組み合せることはもちろん
可能である。上記クラッド材の強加工は、冷間で、ある
いは熱間で行える。熱間加工に際しての温度は、50℃
以下であることが好ましいが、短時間の加工であれば6
00℃以下の温度も使用可能てある。次いで、このよう
にして得られた加工後のクラッド材を、600℃以下、
好ましくは550℃〜450℃の温度で、たとえば1紛
〜2時間熱処理してNi材とTl材の境界に新たな拡散
を起させる。
。、加工後のそれをS1としたときに、(SO−S1)
/SOで定まる加工率が50%以上である。この加工率
は1回の加工においては必要なものであるが、このよう
な強加工と別の弱い加工とを組み合せることはもちろん
可能である。上記クラッド材の強加工は、冷間で、ある
いは熱間で行える。熱間加工に際しての温度は、50℃
以下であることが好ましいが、短時間の加工であれば6
00℃以下の温度も使用可能てある。次いで、このよう
にして得られた加工後のクラッド材を、600℃以下、
好ましくは550℃〜450℃の温度で、たとえば1紛
〜2時間熱処理してNi材とTl材の境界に新たな拡散
を起させる。
温度が比較的高ければ熱処理時間は短かくてすみ、具体
的な温度と時間の最適組合せについては、クラッド材の
接合強度を指標に機能的に決定することができる。上述
したように、この発明のクラッド材の製法によれば、N
i材とTj材とのクラッド化に際して拡散構造を与える
ための加熱により必然的に生成する脆いNi−Ti金属
間化合物を機械加工により微細化して再度比較的低温で
熱処理する方法を採ることにより、クラッド化時の温度
的制約が著しく緩和され、全体として改善された接合強
度のNi−Tiクラッド材が得られる。
的な温度と時間の最適組合せについては、クラッド材の
接合強度を指標に機能的に決定することができる。上述
したように、この発明のクラッド材の製法によれば、N
i材とTj材とのクラッド化に際して拡散構造を与える
ための加熱により必然的に生成する脆いNi−Ti金属
間化合物を機械加工により微細化して再度比較的低温で
熱処理する方法を採ることにより、クラッド化時の温度
的制約が著しく緩和され、全体として改善された接合強
度のNi−Tiクラッド材が得られる。
このようにして得られたNi−Tiクラッド材はその軽
量性、機械的特性等の優れた特性を生かして、めがねフ
レーム材料等の用途に軽金属耐蝕性材料として広く利用
可能である。以下、実施例、比較例によりこの発明を更
に具体的に説明する。
量性、機械的特性等の優れた特性を生かして、めがねフ
レーム材料等の用途に軽金属耐蝕性材料として広く利用
可能である。以下、実施例、比較例によりこの発明を更
に具体的に説明する。
例1
径35朋×長さ400w0nの純Ti棒(JIS2種)
の外面を研摩後、同様に内面を研摩した外径38wn×
肉厚1.4晒×長さ40c)Tnlnの純Niバイブ中
に挿入し、この積層バイブの外周に、更に内面に離型剤
(アルミナ粉末)を塗布した同じ長さの鉄バイブ(外径
47T0n×肉厚4.577!7りをはめ合わせた。
の外面を研摩後、同様に内面を研摩した外径38wn×
肉厚1.4晒×長さ40c)Tnlnの純Niバイブ中
に挿入し、この積層バイブの外周に、更に内面に離型剤
(アルミナ粉末)を塗布した同じ長さの鉄バイブ(外径
47T0n×肉厚4.577!7りをはめ合わせた。
この積層バイブを内径467!77!のダイスにより外
径を引き、NiとTiを密着させた。次いでN雰囲気中
で、この密着積層バイブの両端に、Ni板を溶接してT
iの酸化を防止した後、更にN雰囲気中で700℃×2
hrの熱処理を行つた。得られたクラッド材について、
NiとTiの境界をX線マイクロアナライザで調べた所
、金属間化合物Tl2Ni,.TiNi.sTiNi3
の層がそれぞれ0.5μMllμMlO.3μm程度生
成していることが認められた。
径を引き、NiとTiを密着させた。次いでN雰囲気中
で、この密着積層バイブの両端に、Ni板を溶接してT
iの酸化を防止した後、更にN雰囲気中で700℃×2
hrの熱処理を行つた。得られたクラッド材について、
NiとTiの境界をX線マイクロアナライザで調べた所
、金属間化合物Tl2Ni,.TiNi.sTiNi3
の層がそれぞれ0.5μMllμMlO.3μm程度生
成していることが認められた。
次いて外周の鉄バイブを除去後、500℃及び室温で外
径19w0nまて押出加工し更に繰返し線引加工を行い
外径10WrInの線材を作つた。
径19w0nまて押出加工し更に繰返し線引加工を行い
外径10WrInの線材を作つた。
両材の境界には金属間化合物に破片が見られたが、剥離
は見られなかつた。この線材について更に冷間で線引加
工を行い径3Tr0nの線材とした。この線材を最終的
に510℃×1hr..Ar中て熱処理した。本材料を
スパン300TnInでねじり試験(10回ねじソー1
0回もどし)を行い、その断面を顕微鏡観察を行つたが
境界でのはくりは認められなかつた。例2例1において
、純NIバイブを内側に約10P7nのNiメッキした
ニクロム合金(Ni89.5%、CrlO%、AgO.
5%)のバイブに置き換えた以外は例1と同様にして密
着積層バイブを得、Ar雰囲気中、700℃×1hrの
熱処理を行いクラッド化した。
は見られなかつた。この線材について更に冷間で線引加
工を行い径3Tr0nの線材とした。この線材を最終的
に510℃×1hr..Ar中て熱処理した。本材料を
スパン300TnInでねじり試験(10回ねじソー1
0回もどし)を行い、その断面を顕微鏡観察を行つたが
境界でのはくりは認められなかつた。例2例1において
、純NIバイブを内側に約10P7nのNiメッキした
ニクロム合金(Ni89.5%、CrlO%、AgO.
5%)のバイブに置き換えた以外は例1と同様にして密
着積層バイブを得、Ar雰囲気中、700℃×1hrの
熱処理を行いクラッド化した。
外周のバイブを除去後600℃で例1と同様に押出なら
びに線引加工を行い、外径107n!nの線材とし、境
界を観察したが例1と同様の化合物が見られた。以後、
例1と同様にして外径3w!nの線材を得、同様に51
0℃×1hr..Ar中で熱処理した。得られたクラッ
ド材について例1と同様の条件でねじり試験を行つたが
境界のはくりは認められなかつた。例3 2t×100W×40σの純Niの板を4(1y×10
伊×40σのTiの両面に合せ、側面全周にNj板(2
t×44”)をそれぞれN雰囲気中で溶接した。
びに線引加工を行い、外径107n!nの線材とし、境
界を観察したが例1と同様の化合物が見られた。以後、
例1と同様にして外径3w!nの線材を得、同様に51
0℃×1hr..Ar中で熱処理した。得られたクラッ
ド材について例1と同様の条件でねじり試験を行つたが
境界のはくりは認められなかつた。例3 2t×100W×40σの純Niの板を4(1y×10
伊×40σのTiの両面に合せ、側面全周にNj板(2
t×44”)をそれぞれN雰囲気中で溶接した。
同材を700℃に加熱し、圧延率55%(44t→19
.8′)で1回圧延を行つた。
.8′)で1回圧延を行つた。
これを冷却後圧延率10〜80%で加工を行ない、さら
に低温焼鈍(500℃または450℃×1hr)を行な
い、これを剥離試験に供した。
に低温焼鈍(500℃または450℃×1hr)を行な
い、これを剥離試験に供した。
剥離試験は、第1図に図示のように得られたNi/Ti
接合材についてそれぞれ横巾20mn、縦巾1070F
7!の接合部を形成し、残る耳をなす、Ni材とTi材
を逆方向に引つ張つて剥離に要する力を測定することに
より行つた。
接合材についてそれぞれ横巾20mn、縦巾1070F
7!の接合部を形成し、残る耳をなす、Ni材とTi材
を逆方向に引つ張つて剥離に要する力を測定することに
より行つた。
剥離力を接合面積(200i)で割つて得たせん断強度
を、加工率に対してプロットしたのが添付の第2図であ
る。第2図を見ると、加熱、圧接によるクラッド化後の
強加工のNi−Ti間接合強度の改善に及ぼす効果、特
に50%以上の加工率の必要性が明瞭に理解できる。
を、加工率に対してプロットしたのが添付の第2図であ
る。第2図を見ると、加熱、圧接によるクラッド化後の
強加工のNi−Ti間接合強度の改善に及ぼす効果、特
に50%以上の加工率の必要性が明瞭に理解できる。
第1図はせん断強度測定方法の概略を示す図、第2図は
、最終Ni−Tiクラッド材の接合強度に及ぼす、強加
工の効果を示すグラフである。
、最終Ni−Tiクラッド材の接合強度に及ぼす、強加
工の効果を示すグラフである。
Claims (1)
- 1 境界層にNiTi金属間化合物の生成したNiとT
iとから成るクラッド材を、50%以上の加工率で強加
工して境界層の金属間化合物を微細化した後、600℃
以下の温度で熱処理を行うことを特徴とするクラッド材
の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4188881A JPS6055232B2 (ja) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | クラツド材の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4188881A JPS6055232B2 (ja) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | クラツド材の製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57156879A JPS57156879A (en) | 1982-09-28 |
JPS6055232B2 true JPS6055232B2 (ja) | 1985-12-04 |
Family
ID=12620811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4188881A Expired JPS6055232B2 (ja) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | クラツド材の製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6055232B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4899923A (en) * | 1988-01-14 | 1990-02-13 | Electric Power Research Institute, Inc. | High pressure bonding process |
JPH03162532A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-12 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | NiTi金属間化合物の製造法 |
-
1981
- 1981-03-23 JP JP4188881A patent/JPS6055232B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57156879A (en) | 1982-09-28 |
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