JPS6178633A - 複合管の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、テルミット反応を利用して母管内面にセラミ
ックス層を被覆形成する方法の改良に係り、より詳しく
は、テルミット反応を促進すると共に、セラミックス層
をより緻密化する方法に関する。

（従来の技術） 管内面にセラミックス層を被覆形成せしめてなる複合管
は、セラミックス層が耐熱性、耐摩耗性、耐食性等に良
好な特性を発揮するため、各種流体の輸送管や工業用配
管部材として広汎な通用用途ををしている。

この種複合管の製造手段としては、従来種々の方法が実
施されてきているが、最近ではその好適な製造手段とし
て、遠心力とテルミット反応を利用するいわゆる遠心テ
ルミット法が提起されている。すなわち、この方法は第
１図に示すように、母管１内に、例えばＡ２とＦｅ２Ｑ
□の如き金属還元剤と金属酸化物との一定比率の混合物
からなるテルミット剤を装堪しテルミット剤層２を形成
し、これを高速回転による遠心力場内で着火して、（１
）式に例示する如きテルミット反応を行わしめ、この発
熱反応により生成される溶融金属と熔融セラミックスと
を比重分離して、第２図に示すように母管ｌの内面に金
ＥＪ３３を介して所望のセラミックス層４を被覆形成す
るものである。

Ｆｅｚ　Ｃｈ　＋２Ａ　ｅ　　−＾β２０３＋　２Ｆｅ
＋１９９　ｋｃａｌ／八β２０へモル・−Ｔｌ）前記金
属酸化物と金属還元剤との混合比は、通常理論混合比に
調整されている。例えば、前記のＦｅ２Ｃｈと八Ｎとの
例では、モル比でＦｅｚＯｔ：　　Ａｊ！＝１　：　２ であり、重量比では Ｆｅｚ　Ｃｈ　：　　４６　＝２．９５９　　：　　ｌ
である。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、金庫酸化物と金属還元剤との比を理論混合比に
調整すると、反応生成物の純度が低下する。例えば、前
記テルミット剤にＦｅ２Ｑ３と八βとの混合物を用いた
場合、生成酸化物は、主としてＡｊ’２Ｃｈから成るが
ＦｅＯを１０ｗｔ％程度含有し、一方生成金属は、主と
してＦｅから成るがＡｊ２を５ｗｔ％程度含有するもの
となる。

そこで、ＦｅｚＣｈと＾βとの理論混合比を変え、ｆｆ
１ｌ比で、Ｆｅｚ　０３　：　　Ａｊ！　＝２．９５９
以下；ｌとなるようにＡｌを過配合すると、テルミット
剤中の金属還元剤Ａ１の還元力が高まり、テルミット反
応が、＋１１式の右辺側により移行するように作用する
のであるが、生成セラミックスの緻密さの改善には役立
たない。

本発明は、斯る問題点に鑑み、テルミット反応を促進す
ると共に、生成セラミックスを緻密化して、セラミック
スの品質を向上せしめた複合管の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 叙上の目的を達成するため、次の手段を講じる。

即ち、母管内面に、テルミット剤を装瞑し、遠心力場内
で該テルミット剤に着火し、テルミット反応を行わせて
溶融金属及び溶融セラミックスを生成させ、前記母管内
面に金Ｎ、Ｎを介してセラミ。

クス層を被覆形成する方法において、前記テルミット剤
として、金属還元剤と金庫酸化物とからなるテルミット
主剤に、還元力を高めるべく酸化性の高い物質と、セラ
ミックス層を緻密化するべくケイ素化合物とを添加して
なる添加テルミット剤を用いる。

（作用） 上記手段によれば、添加テルミット剤中の酸化性の高い
物質により、テルミット主剤中の金属酸化物の還元作用
が強められ、テルミット反応が促進されて、テルミット
主剤中の未反応金属酸化物乃至反応過程で生成する酸化
数の減少した金庫酸化物の残存が可及的に減少され、生
成セラミックス中にこれらが含有されるのを有効に防止
できる。

また、添加テルミット剤中のケイ素化合物により、生成
セラミックスの緻密化が図られ、前記酸化物の含有防止
と相まって、セラミ７・クスの品質向上を図ることがで
きる。

（実施例） 以下、本発明の実施例につき詳述する。′本発明におい
て使用される添加チルｉ　−７）剤は、テルミット反応
の主体をなすテルミット主剤に、酸化性の高い物質と、
ケイ素化合物とを添加したものである。

前記テルミット主剤は、金属酸化物と金泥還元剤との混
合物であり、金泥酸化物としてコまＦｅｚＣｈ、Ｆｅ５
Ｑ、、ＣｒｚＣｈ、ＮｉＯ、Ｍｎ０ｚ、Ｃｏｏ、Ｃｏｏ
、５ｎＱ２等が用いられ、金属還元剤としては強還元性
全屈のＡ７！、Ｍｇ、　Ｓｉなどが用いられる。これら
のｌ昆合比は、テルミット反応式から理論的に決定され
る。

チルミー／　）主剤に添加される酸化性の高い物質とし
ては、例えば、Ａｌ　、　Ｍｇ、　Ｓｉ、　Ｎａ、　Ｃ
，１、Ｔ１、Ｚｒ等の金泥、及びＣ等の非金泥を挙げる
ことかできる。

これらの添加物は、いずれもテルミット反応により酸化
物となり、セラミックスの成分となるものであるから、
Ｆｅ２Ｃｈ主体のセラミ、クスのセフ性を低下さセるも
のであってはならない。尤も、セラミックスの物性低下
の許容される範囲は、複合管に要求される特性、コスト
面等を勘案して決定されるものである。

前記添加物の添加率は、夫々の物質の分子量によって異
なるが、肖母％で１０％以下が最も効果的である。それ
以上の添加は、反応熱により蒸気化して気孔の原因とな
る場合がある。

ここで、前記酸化性の高い金泥のうちＳｉ又は？Ｉｇを
添加した場合について詳述する。

Ｓｉは、ｆｆｌｆｆｌ％で１θ％以下の添加が有効であ
るが、２〜４％の添加で十分である。２〜４％の添加で
、ｔ：　；’）　’ｚ　７クス中の＾６Ｃｈの純度は９
３〜９５％と飛翻的に向上する。このようにＳｉ添加に
より生成されたセラミックスは、高純度になるが故に、
硬度が１５００）１ν以上と高く、曲げ強度も従来のテ
ルミット主剤のみで生成されたものに対して１．５倍く
らい向上する。尚、Ｓｉは、反応後５ｉＱ２となり、セ
ラミックス中に２〜３％含まれ、一部のＳｉはそのまま
生成金属中へ含有される。

Ｍ［は、Ｓｉより酸化性が高いので、金泥酸化物として
鉄系のものを用いた場合、未還元のＦｅＯを減少させる
のに効果的である。ｉＩｌｇは、重量％で１５％以下の
添加が有効であるが、３〜５％で十分であり、３〜５％
の添加でＦｅＯを３〜４％に低減できる。但し、Ｍｇは
、酸化するとＭｇＯとなり、セラミックスの組成の一部
となる。ＭｇＯのセラミックス中の含有量は、Ｍｇの添
加量に比例し、例えば３〜５％のＭｇの添加により７〜
ｌＯ％ＭｇＯの組成となる。

また、ＭｇＯは、Ａ　１７２Ｃｈ中に含まれるとｈｇｏ
が８％以上ではα−八へ２０１とＭｇＯＡｆ２Ｃｈとの
共晶組織とならず、白色のＭｇＯ−Ａβ２０ススピ不ル
系セラミックスになる。それ故、物性面ではＭｇＯ−Ａ
β２０１スピネル系セラミックスの性質を示し、α−八
へ２０゜主体のセラミックスに比べ、硬度１０００）１
ν、曲げ強度１２００ｋｇ／ｃＪ程度とやや軟らかいセ
ラミックスとなるが、酸性溶液に対する耐久性は優れ、
従来のセラミックスの５倍程度、前記Ｓｉ添加のセラミ
ックスの１．５倍程度と極めて良好になる。

テルミット主剤には、上記酸化性の優れた物質が添加さ
れる他に、５ｉＱ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等のケイ素化
合物が添加される。これらの化合物は、溶融セラミック
スの流動性を下げ、セラミックスを緻密化する作用を有
する。しかし、多量の添加は、反応熱を過度に奪い、テ
ルミット反応を抑止するように作用するため好ましくな
い。５ｉＱ２の場合、添加量は、重量％で２０％以下に
押えられ、２〜８％で最良の効果が得られる。

斯かるケイ素化合物は、前記酸化性の優れた物質と共に
テルミット主剤に直接添加する他、母管内面に予め散布
しておき、その内面にチルミー／上主剤と酸化性の優れ
た物質とのｌ昆合物を散布することにより、テルミット
主剤に添加する方法がある。斯かる方法によれば、ケイ
素化合物層が断熱材の役目を果たし、生成セラミックス
の熔融状態を長く維持し、セラミックス中の気泡の排出
を促進し、気孔率の低い高品質のセラミックスを生成さ
せることかで゛きる。

本発明に通用する母管としては、テルミット反応に耐え
るものであれば、鋼Ｖ等の金属製管に限らずコンクリー
ト管等の非金属管であってもよい。

次により具体的な実Ｒ’６例を掲げて説明する。

（１）　　内径φ９３．２ｍ、長さ２５０１璽の鋼管を
母管とし、第１表の添加テルミット剤を母管内面に装填
した後、母管を１５００〜ＩＧＯＯｒ、ｐ、ｍ、で回転
させ、添加テルミット剤に着火し、テルミット反応を生
しさせた。

第１表 尚、第１表において、実施例３は、Ｆｅ２　Ｃｈ　’Ａ
　７！＝２．６６　：　１であり、理論配合比２．９６
　：　ｌよりＡｆｆ過配合となっている。また、実施例
１〜３は、各成分を一括して添加混合した添加テルミッ
ト剤を母管内面に散布したものであり、実施例４は、母
管内面にまず５ｉＱ２を散布した後、その上に他の成分
の混合物を散布して添加テルミット剤の装填としたもの
である。

（２）反応終了後、母管内面に約３．５〜３．６．−の
セラミックスがライニングされていた。

（３）■　実ｈト例１のセラミックスの組成を調べたと
ころ、８２％八ｊへ２ｃｈ　　５％５ｉＯ２−３％Ｆｅ
Ｏ−１０％ＭｇＯであった。また、このセラミックスを
Ｘ線回折したところ　Ｍ［０−Ａβ２０１スピネル結晶
相が同定された。

更にこのセラミックスを用いて、８０℃の硫酸液（濃度
１０％）に浸漬し、腐食実験を行なった・ その結果、腐食減量は、従来のチルミー／　ト主剤のみ
から得られたセラミックスの１７５と極めて少なかった
。

■　実施例２のセラミックスは、八β２０１が９０％以
上の組成をもち、結晶構造はα−へβ２Ｃｈが生体であ
り、緻密な組織であった。

■　実施例３のセラミックスは、Ａ６Ｃｈ９０％以上の
組成をもった、緻密なものであった。

■　実施例４のセラミックスは、Ａｊ？２Ｃｈ８Ｂ％、
５ｉ０２８％の緻密なものであった。　　　　　・（発
明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、テルミット反応の
主体となるテルミット玉剤に、酸化性の高い物質とケイ
素化合物とを添加したので、テルミット反応を促進させ
ることかでき、未反応乃至反応中間酸化物の残存を可及
的に減少させると共に、セラミックスを緻密化すること
により、母管にライニングさせるセラミックスの品質を
著しく向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は遠心テルミット法の製造工程における母管の断
面図であり、テルミット剤（本発明においては、添加テ
ルミット剤）層が形成された状態を示し、第２図は本発
明の製造目的である複合管の断面図であり、金属層を介
してセラミックス層が被覆形成されたものを示す。 １−母管、２−・テルミット剤層、３−金属層、４−セ
ラミックス層。 特　許　出　願　人　工業技術院長　用田裕部同　　　
上　　　　久保田鉄工株式会社第７　■ 第２図 手続ネ甫正書（自発） 昭和６０年ＩＯ月１６日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、母管内面に、テルミット剤を装填し、遠心力場内で
   該テルミット剤に着火し、テルミット反応を行わせて溶
   融金属及び溶融セラミックスを生成させ、前記母管内面
   に金属層を介してセラミックス層を被覆形成する方法に
   おいて、前記テルミット剤として、金属還元剤と金属酸
   化物とからなるテルミット主剤に、還元力を高めるべく
   酸化性の高い物質と、セラミックス層を緻密化するべく
   ケイ素化合物とを添加してなる添加テルミット剤を用い
   ることを特徴とする複合管の製造方法。