JPS6088386A - 高わん曲低抵抗トリメタル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背原と目的〕 本発明は新規な特性を有する高わん曲低抵抗トリメタル
とその製造方法に関する。

従来、各釉サーモスイッチに使用されているバイメタル
及びトリメタルには、それぞれ要求特性に応じて種々の
ものが提供されているが、何れも製造可能な範囲のもの
に限られている。ノ々イメタル及びトリメタルの利用の
仕方としては、作動原理によって傍熱型と直熱型とに分
かれ、傍熱型は雰囲気の温度変化によってわん曲作動し
、直熱型は通電による自己発熱によってわん曲作動する
。

従って、それぞれの要求特性は傍熱型の場合にはわん曲
係数が主であるが、直熱型の場合、わん曲係数と体積抵
抗率が主である。

ところで、最近、直熱型のバイメタル及びトリメタルに
対して、大容量化と小型化という互いに相反するような
厳しい特性が要求されることがあリ、この傾向は今飲ま
すます強くなってくるものと思われる。大容量化という
のは、・々イメタル及びトリメタルに流れる通電電流が
これらを組込んだ装置との関係から大容量化されるとい
うことであり、小型化というのは、バイメタル及びトリ
メタルの厚さと長さ又は幅が小さくなるということであ
る。しかもこの場合、バイメタル及びトリメタルの応答
自体は従来通りのものが要求されるから、大電流の問題
に対しては発熱量の小さいもの、すなわち抵抗の低いも
の、小型化の問題に対してはわん曲係数が高いものがそ
れぞれ要求される。

これに対して、従来品は第１表に示すようにこのような
要求の満足するものはない。

（以下余白） 第１表　従来のバイメタル及びトリメタル（注）　ｔ：
厚さ　ｌ：長さ そこで、本発明者らはかがる要求に基づき、高わん曲低
抵抗／々イメタル及びトリメタルの開発について検討を
重ねだ結果、第２表に７Ｊｅず高わん曲低抵抗トリメタ
ルの基準特性全計算によって見出しだ。

（以ト余白） 第２表　高わん面抵抗トリメタルの基準特性このよ、う
な８１算結果にＩ゛づき、このような基準特性を有する
材料の製造を試みたが、所望の材料を得るのが難かしく
、とくに体積抵抗率が計算どおりにならず不良品が頻発
した。

本発明者らはこのような不良の原因を追求した結果、高
熱膨張側金属であるＭｎ　２０＝１６％０ｕ−１１１？
４％Ｎｉ合金と中間層のＯｕ又はＯｕ金合金の間で、加
熱拡散時間にもよるが、加熱温度が８５０℃以上になる
とＯｕがＭｎ−２０−１６％Ｏｕ　１Ｏ−６％Ｎｉ合金
中に容易に拡散して合金層を形成し、またこの合金層の
厚さが５μ以上になると体積抵抗率に影響を及ぼすこと
がわかった。１だ、この合金層は融点が下がっても溶融
化することがあり、この場合、合金層は側縁部から浸み
出て圧延品の形状及び特性を著しく害することがあるこ
とがわかった。合金層が１１！ｌ縁部から浸み出た圧延
品は、通常の圧延品が幅方向中央部にやや盛り上がるの
に対し、逆に中央部がへこんだものとなる。

一方、加熱拡散温度が７００℃以下の場合はＭｎ　２０
−１６％Ｏｕ　１０−６％Ｎｉ合金層が脆化相を呈１２
、機械的にもろくなる。脆化相は正孔な焼鈍が細目状の
相を呈するのに対し層状の相を呈するものである。

本発明者は種々検討を重ねた結果、上記のトリメタルに
おいて、Ｍｎ−２０〜１６係０ｕ−１０〜６チ唱合金層
とｌＪｕ又けＣｕ合金層の間に形成される合金層（許容
合金層）が５μ以下であるトリメタルかすぐれた高わん
曲性と低抵抗を有すること及びこのようなトリメタルが
、まず、Ｍｎ−２０〜１６％Ｏｕ　１０−６％Ｎｉ合金
板、Ｏｕ又はＣｕ合金板、及びＦｅ−３６％Ｎｉ合金板
を冷間圧接し、次いで特定な温度と時間で加熱拡散処理
することによって、上記のように許容合金層の厚さが５
μ以下の高わん面像抵抗トリメタルを得ることを見出し
、本発明を達成した。

従って、本発明は上記の点に鑑み、適切な加熱拡散処理
の把握に基づき、良好な特性を示す高わん面像抵抗トリ
メタルを提供することを目的としＣｕ合金層、及びＦｅ
−Ｎｉ合金層の三層よりなり、Ｍｎ−（１ｕ−Ｎｉ合金
層とＯｕ又はＣｕ合金層との間に形成される許容合金層
の厚さが５μ以上となるようなトリメタルの製造方法を
提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的は以下に記載の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、高熱膨張側金属としてのＭｎ−２
０〜１６％−１０〜６％Ｎｉ合金層と低熱膨張側金属と
してのＦｅ−３６％Ｎｉ合金層との間に銅又は銅合金の
中間層が設けられ、これら金属Ｊｉが互いに冷間圧接さ
れているトリメタルにおいて、前記Ｍｎ　２０〜１６％
０ｕ−１０〜６％Ｎ１合金層と銅又は銅合金層との間に
厚さ５μ以下の許容合金層を存在させたことを特徴とす
る高わん面像抵抗トリメタルである。

また、このような高わん面像抵抗トリメタルを作るには
本発明方法によって、Ｍｎ　２０〜１６％Ｏｕ　１０＝
６％Ｎ１合金板とｐｅ−３６％Ｎ１合金板との間に銅又
は銅合金板をはさみ、これらを５０ｔ以上の圧延率で冷
却Ｓ＝接し、次いでこれを拡散加熱炉中で３０〜８０秒
間、７００〜８５０℃に加熱することにより、Ｍｎ２０
〜１６チ（ｌｕ−１０〜６％Ｎｉ合金層と銅又は銅合金
層との間に厚さ５μ以下の許容合金層の存在する高わん
面像抵抗トリメタルを製造することができる。

本発明では各素材金属を冷間圧接した後に特定条件で熱
処理しているが、これに対して各素側金属を熱間圧接し
ては本発明のようなトリメタルを製造することは殆んど
不可能である。すなわち、Ｍｎ　２０−１６％Ｏｕ　１
０−６％Ｎｉ合金とＯｕは非常に拡散し易いために、熱
間圧接すると瞬時に拡散が進行してしまい、しかも熱間
圧接ではその拡散の進行を制御することが極めて困難で
ある。なお、ＯｕとＦａｒ−３６％Ｎｉ合金との間には
上記の如き問題は生じない。

本発明において生成する許容合金層の厚さは３〜５μ程
度であれば特性上何等問題はなく、従って、合金層の厚
さを５μ以下におさえることが重要である。

〔実施例〕

第１図は本発明によるトリメタルの製造方法の一実施例
を示す工程図であって、夫々コイル巻されたＭｎ−１８
ｆｐＯｕ　−８％Ｎ　＋合金板１．Ｏｕ板２、及びＦｅ
−３６％Ｎｉ合金板３を別々に洗滌槽４に供給してトリ
クレン５で超音波洗滌した因、両面をワイヤブラシ６ａ
＋６ｂによって処理して酸化皮膜を除去する。（図では
Ｑｕ板２を処理する状態のみが例示されている）。

上記のように処理された各金属板１．２及び３を次いで
図示の順序に重ねて冷間圧延ロール７に導き、５０％以
上の圧延率で冷間圧接し一体化する。

次いで、これを拡散加熱炉８で加熱した後にトリメタル
９として巻取る。

上記の方法で、試料としてそれぞれ厚さ２．０ｍｍのＭ
ｎ−１８％０ｕ−８％Ｎｉ合金板、厚さ０．３　ｍ＋ｎ
の銅板、及び厚さ２．０ｍのＦｅ　３６％Ｎｉ合金板を
用い、拡散加熱炉８で加熱温度と加熱時間を種々変えて
各４１１ｔ　）　Ｕメタルを製造し、Ｍｎ−１８チＣｕ
　８％Ｎｒ合金層と銅層との間の合金発生状況、及び加
熱湖瓜、加熱時間と１４ｔられたトリメタルの特性との
関係について検討した。なお、上記トリメタルは加熱後
８０℃の温水中へ入れて焼入れ処理した。結果を第３表
及び第２図に示した。第２図中○印は規格値を１７．８
６〜ｚｔ、５ａ（ｘｘｏ’／Ｃ）としたわん曲係敬を、
ｘ印は規格値を２３．０１−１８．８２（μΩ譚）とし
た体積抵抗率を示す。

（以下余白） 第３表　加熱温度・加熱時間と合金層の発生状況（備考
）（１）数値は測定値の平均値を示し、０内の数値は測
定値の最小・草大の幅を示す。

（２）液相台＜ｅについては９００℃に加熱されると、
Ｍ＋＋　１８％Ｏｕ　８％Ｎ１合金とＯ−カ間で同相拡
散が進行し、その合金層をＯｕ　−Ｍ　給金に近似して
考えると、Ｏｕ　３２％Ｍｎの溶融点は約８７０℃とな
り、低すぎることになる。このため合金層では局部的に
溶融点を越える場合があり、この状態では液相が形成さ
れ合金層が著しく成長する。このような合金層を液相合
金と称する。

第３表及び第２図の結果から合金層の生成についてまと
めると次の如くである。

１）加熱処理が８００℃の場合、８０秒から合金層の生
成が認められ、１２０獣は層状（３７〜８８μ）の合金
層が生成している。

２）８５０℃の場合、６０秒で１２〜２０μ程度の合金
厚さが点在し、８０秒から層状の合金層が明瞭になって
くる。

３）９００℃の場合、４０秒で液相拡散によると、しわ
れる合金層が認められ、６０抄では１．５〜２６μ厚さ
の合金層が生成し、以後加熱時間が長くなるにつれて合
金層も厚くなイ）。

４）９５ｆ）℃の加熱温度では、２０秒ですでに融和拡
散による合金層が生じ、４０秒でこの合金層が更に大き
くなり、Ｏｕ側側面面ＩＸ（〜３．３μの層状の合金層
が見られるよ：）になる。加熱時間が更に増加−オるに
つれて合金層の成長は著しく、１２０秒では１１．８〜
１８．６μの犀さとなる。

以上の結果から、９００℃及び９５０℃晶温処理の場合
は、短時間の加熱で合金ツメが生成し易くなることがわ
かる。従って、合金層の発生状況からみると、拡散加熱
温度は３０〜８０秒の加熱時間で８５０℃以下が望まし
く、一方脆化相の出現を併せ考えると、７００〜８５０
℃の範囲が望ましい。

第３図より加熱条件と特性についてまとめると次の通り
である。

（ａ）　加熱条件とわん曲係数についてみると、いずれ
の加熱温度でも２０秒と１２０秒間加熱したものが、４
０秒、６０秒、８０秒間加熱したものとくらべて高目に
なっている。なお、熱処理を行わ々い製品と比較して各
条件とも大差はない。

（ｂ）　加熱条件と体積抵抗率の関係をみると、いずれ
の加熱温度でも加熱時間が長くなるに従って合金層の厚
さが増すためである。この場合、合金層の厚さを何の程
度におさえるかにより作業条件を決定する。

〔発明の効果〕 本発明によるときは、トリメタルのＭｎ−２０〜１６％
Ｏｕ　１０〜６％Ｎ「合金層のＯｕ又はＯｕｕ金層との
間に生成される許容合金層の厚さを５μ以下にすること
より隔わん面像抵抗のトリメタルを得ることができ、そ
のトリメタルの特性を信頼性のあるものにすることがで
きる。

さらに、熱間圧延を行わず冷却圧接を行った後に特定の
加熱拡散条件下に加熱処理を行うことにより、上記特性
を治するトリメタルを工業的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトリメタルの製造の一例を示す工
程図、第２図は加熱条件とわん曲係数及び体積抵抗率と
の関係を示す特性図である。 １　・−Ｍｎ−０ｕ−Ｎ　ｉ合金板、２−Ｏｕ板、３−
Ｆｅ−Ｎｉ合金板、４・・・洗滌槽、７・・・冷間圧延
ロール、８・・・拡散加熱炉、９・・・トリメタル。 手続補正書（方ヘリ ５９．２．０６ 昭牙０　年　月　日 特許庁　よ官　殿 ■事件の表示 昭和　５ｒ　住　后許　願第　ｔ７ｔぐ７♂　号ａ　補
正をする者 ４−　代　Ｊｆ　人〒１００ 電話　東京（２１Ｇ）　１６１１　（大代表）附λｌｌ
　５フ　年　′　月　５１　日−；−−ｂ’Ａ、Ｚ＝−
髪へ６　扉区・プ４ｔｔ　１軸） ７　榊′王の＋１０１２　ず１ｊ怠のユ１１Ｆ、５俸、
を十−８４号 ＬＩＪ　訂正　刈　４田ニオト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　高熱膨張側金属としてのＭ　ｎ　−２０〜１６
   ％０ｕ−１０〜６％Ｎｉ合金層と低熱膨張側金属として
   のＦｅ−３６％Ｎｉ合金層との間に銅又は銅合金の中間
   層が設けられ、これらの金属層が互いに冷間圧接されて
   いるトリメタルにおいて、前記Ｍ　ｎ　−２０−１６％
   Ｏｕ　１０〜６％Ｎｉ合金層と銅又は銅合金層との間に
   厚さ５μ以下の許容合金層を存在させたことを特徴とす
   る高わん曲低抵抗トリメタル。
2. （２）　Ｍｎ−２０−１６％０ｕ−１０〜６％Ｎｉ合金
   板とＦ　ｅ　−３６％　Ｎ　ｉ合金板との間に銅または
   銅合金板をはさみ、これらを５０％以上の圧延率で冷間
   圧接し、次いでこれを拡散加熱炉中で３０〜８０秒間、
   ７００〜８５０℃に加熱することを特徴とするＭｎ−２
   ０−１６％Ｏｕ　１０−６％Ｎｉ合金層と銅又は銅合金
   層との間に厚さ５μ以下の許容合金層が生成された高わ
   ん曲低抵抗トリメタルの製造方法。