JPS63238983A

JPS63238983A - チタンクラツド鋼の製造方法

Info

Publication number: JPS63238983A
Application number: JP7283987A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tanaka; 一雄田中; Yasuo Murai; 康生村井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-05

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）本発明はチタンクラッド鋼の製造に係り、特に接合強度
の優れたチタンクラッド鋼を安価に製造する方法に関す
る。

（従来の技術）チタンは極めて優れた耐食性を有することから、従来よ
り、耐食性が要求される塔槽類などの構造材として広く
利用されている。しかし乍ら、チタンは高価な材料であ
るため、チタンの薄板を合わせ材、５、Ｓ：ｈ’を鋼。

工材２．□合ゎ５え７．ツクラッド鋼が適用される場合
が多い。

従来、このチタンクラッド鋼は爆発圧接法により製造す
るのが主体であったが、生産性や製造コストの面、更に
は安全性の面で問題が残されている。特に、この方法で
は１合わせ材であるチタンの厚さが制約されること、火
薬を使用するために場所が制約されることや、制作費が
高くつくことから、製造されたクラツド鋼はかなり高価
なものになるという問題がある。

そこで、最近、これらの問題を解決するために圧延法に
よる製造が検討されている。この方法は。

チタンと鋼の間に中間材を配し、真空脱気処理を行った
後、熱間圧延する方法であるが、圧着部の接合強度面に
おいて未だ信頼できる状況には至っていないようである
。また、コスト面でも改善の余地が残されているようで
ある。

因に、圧延によるチタンクラッド法において、インサー
ト材としてニッケル箔を用い或いはニツケルメッキ等に
よる中間層を介することを試みたが、良好なりラッド化
がなされなかったという報告がある（特開昭６１−１４
０３９３号）。これは、熱間圧延における加熱温度、加
熱時間の関係で脆弱な金属間化合物が形成され、大きな
脆化を招くとされている。

（発明が解決しようとする問題点）一方、上記の方法に比べ、コスト、安全性の面で有利な
方法として抵抗溶接によるチタンクラッド鋼の製造も検
討されており、以下に示す■、■のような方法がある。

■　チタンの合わせ材と鋼母材の間に銅薄板を挟んで抵
抗溶接によりクラツド鋼を製造する方法（実公昭５４−
３１５９号）がある。

しかし乍ら、この方法により製造されたクラツド鋼は、
境界部に脆弱な金属間化合物が形成され、剥離し易い状
態となっているので、圧力が加わる圧力容器や接合後曲
げ加工を要する部材には適用が難しいという問題がある
。

■　チタンの合わせ材と鋼母材の間に銀又は銀合金の中
間材を挿入してから抵抗溶接により圧着する方法（特開
昭５８−５３３８７号）力別ある。

しかし乍ら、この方法の問題点として、中間材そのもの
が高価であること、並びに中間材の強度が低いために高
い接合強度を得ることが難しいこと等が挙げられる。

このように、従来の抵抗溶接によるチタンクラッド鋼の
製造方法は、接合部の延性、強度の面、或いはコスト面
で十分満足し得る方法とは云い難い。

本発明は、上記従来技術のうち、コスト及び安全性の面
で有利で問題のない抵抗溶接によるチタンクラッド鋼の
製造に関し、前記問題点である接合界面での金属間化合
物の生成、中間材の強度不足に起因する接合強度不足を
解決でき、かつ、比較的安価な中間材を使用してチタン
クラッド鋼を製造し得る方法を提供することを目的とす
るものである。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明者は、従来のチタンク
ラッド鋼の圧着手段についてその特性等を検討したとこ
ろ、抵抗溶接のように加熱時間が極度に短い圧着手段で
、かつ、中間材を使用した場合は、必ずしも、チタンと
中間材、鋼と中間材、或いはチタン、中間材、鋼の３者
が溶融し混合するとは限らないことを知見した。

そこで、この知見に基づき、従来一般的に望ましくない
と云われている金属同志の組合せであっても、良好な接
合部が得られるとの予測の下に、種々の中間材を用いて
チタンと鋼の抵抗溶接によるクラツド化の可能性を探索
した結果、ニッケルを中間材として用いる限り、抵抗溶
接による圧着で良好な接合強度が得られることを見い出
し、本発明をなしたものである。

以下に本発明を基礎試験並びに実施例に基づいて詳細に
説明する。

まず、本発明者は、基礎試験として、１ａ＋ｍ厚さのチ
タンの合わせ材と１．５ｍｍ厚さの軟鋼の間に。

銅箔、銀箔、ニッケル箔、純鉄箔などの種々の中間材を
挿入した後、抵抗スポット溶接し、接合強度を評価する
と共に界面の状況を調査した。

なお、接合強度は、第１図に示す形状１寸法の剪断引張
試験片及び第２図に示す形状１寸法の剥離試験片を採取
し、試験することによって評価した。

第３図は各中間材を用いた場合の接合強度の位置付けを
示すものである。

同図に示すように、従来法である銅箔（０，１ｍｍ厚さ
）を中間材として用いた場合は、スポット１煮出たりの
剪断引張強さが約４８０）ｃｇｆで、剥離強さが１５ｋ
ｇｆ程度と低い、これと併せて製作した接合部を光学顕
微鏡で観察した結果、中間材の位置する部分のほぼ全体
にわたり、金属間化合物状の組織となっており、しかも
、これらの部分の板厚方向に割れが発生していた。

このような金属間化合物の生成及び割れの存在が、主と
して剥離強度を低下せしめたものと推察される。

また、同じ〈従来法である銀箔（０、１ａｍ厚さ）を中
間材として用いた場合は、剥離強さは４０ｋｇｆ程度と
良好であるが、剪断引張強さが４３０ｋｇｆ程度と低い
。この場合の接合界面は、金属間化合物の生成がみられ
ず、割れ状の欠陥もない良好な接合状況を示していた。

したがって、この場合の剪断強さの低さは銀そのものの
強度が低いことに因るものと推察される。

一方、これらとは異なり、ニッケル箔（０，１ｍｍ厚さ
）を中間材として用いた場合は、引張剪断強さが約５７
０１Ｑｒｆ、剥離強さが約４０ｋｇｆで、ともに高い値
が得られている。この場合の接合界面は、中間材のチタ
ン側に０．０１ｍ＋＋程度のごく薄い金属間化合物の層
が形成されていたが、この部分を含め、接合界面には割
れがみられなかった。このように、ニッケル箔を中間材
として用いた場合、接合界面にごく薄い金属間化合物が
形成されるが、界面全体がこれで占められておらず、し
かも割れ状の欠陥が発生しないため、剪断、剥離強度と
もに高い値が得られたものと考えられる。

しかし、純鉄箔（０、１ｍｍ厚さ）を中間材として用い
た場合は、剪断引張強さは５５０ｋｇｆ程度で、ニッケ
ル箔によるものに近い強さが得られるが、剥離強さは２
０ｋｇｆ弱と低い値となっている。この場合の界面は、
中間材のチタン側に金属間化合物の厚い層が形成され、
この部分には、ｆＲを中間材として用いた場合と同様に
多くの割れが発生していた。

以上の基礎試験の結果から、ニッケルを中間材として用
いる限り、抵抗スポット溶接で極めて良好な接合強度が
得られることが明らかである。

なお、本発明では、圧着手段として用いる抵抗溶接法は
、上記抵抗スポット溶接のほか、抵抗シーム溶接等の他
の抵抗溶接も採用できることは云うまでもなく、特に抵
抗シーム溶接は実際のチタンクラッド鋼を製造する場合
に対応し易い方法であり、好ましい。

また、中間材として用いるニッケルは、ニッケル箔乃至
は箔様の厚さのものを用い、厚さ０．０３〜０．１５ｍ
ｍの範囲内のものが好ましい、なお、合わせ材としての
チタン、母材としての鋼は、それぞれ従来と同様、チタ
ンクラッド鋼の用途に応じた材質及び寸法のものを用い
ることは云うまでもない。

（実施例）次に本発明の実施例を示す。

大嵐災よ厚さ１ｍｍのチタンの台ねせ材と厚さ９ＩＩ１ｍの軟鋼
母材の間に厚さ０．１ｍｍのニッケル箔を中間材として
挿入して、抵抗シーム溶接により圧着した。

また、比較材として、従来法により鋼材（０，１ｍ厚さ
）及び銀材（０，１１１ｆｉｌ厚さ）をそれぞれ中間材
として挿入したものについても同様に抵抗シーム溶接を
行った。なお、溶接条件は第１表に示すとおりである。

第１表溶接後、溶接部からＪＩＳＧＯ６０１による剪断試験片
と第４図に示す剥離試験片をそれぞれ採取し、接合強度
を調べた。第２表にそれぞれの中間材を用いた場合の剪
断強度及び剥離強さを示す。

第２表同表に示すように、従来法により銅箔を中間材として用
いた場合には、剪断強度は　１３〜１５ｋｇｆ／ｍｍ”
で、ＪＩＳＧ３６０３に規定する強度程度は得られてい
るが、剥離強さは約１５０ｋｇｆ程度しか得られていな
い。

また、従来法で銀箔を中間材として用いた場合は、４５
０ｋｇｆ程度の高い剥離強さが得られるものの、剪断強
度は１１〜１３ｋｇｆ／ａｍ”程度で、前述の規格値ま
では達していない値となっている。

これらに対して、本発明法によりニッケルを中間材とし
て用いた場合は、剪断強度が１７〜１９ｋｇｆ／ｍｍ”
、剥離強さが約４５０ｋｇｆで、双方とも優れた強度を
示しており、抵抗シーム溶接によっても極めて良好な接
合状態が得られることが確認された。

大】Ｕ引４厚さｉｎ＋ｍのチタンの合わせ材と厚さ９ｍｍの軟鋼母
材の間に種々の厚さのニッケル箔を中間材として挿入し
、抵抗シーム溶接により圧着し、得られた各溶接部の接
合強度を調べた。なお、溶接条件は第１表に示したもの
と同様であるが、溶接電流のみ同表に示した範囲外まで
変化させた。また、接合強度の評価として、剪断強度が
１４　ｋｇｆ／Ｉｌ＋ｏ”以上で、かつ剥離強さが３０
０ｋｇｆ以上得られたものを便宜的に合格とした。試験
結果を第３表に示す。

同表に示すとおり、中間材のニッケルの厚さがＱ、Ｑ３
ｍａ＋からＯ，１５ｍｍの範囲内において、剪断強度及
び剥離強さがともに良好な接合部が得られることがわか
る。中間材厚さがこの範囲より小さい場合は、界面の観
察結果から界面のほぼ全体が金属間化合物で占められて
いることが判明し、これにより剥離強さが低下したもの
と推測された。

また、中間材厚さが上記範囲より大きい場合には。

接合するために溶接電流を高める必要が生じ、その結果
として、界面における金属間化合物の生成幅が増大し、
かつ、この部分に割れがみられるようになる。このため
、剥離強さが低下したものと考えられる。

（発明の効果）以上詳述したように１本発明によれば、チタンの合わせ
材と鋼母材との間にニッケルを中間材として抵抗溶接に
より圧着するので、従来の抵抗溶接によるチタンクラッ
ド鋼の製造における問題点点、すなおち、接合界面にお
ける金属間化合物及び割れの生成、或いは中間材の強度
不足に起因するクラツド鋼の強度不足を解決でき、剪断
強度及び剥離強さ共に優れ、しかも安価なりラッド鋼を
製造することが可能となる。勿論、生産性もよく。

安全性の面で問題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は剪断試験片の形状１寸法（ｍ＋＊）を示す図で
、同図（、）は平面図、（ｂ）は側断面図であり、第２
図は剥離試験片の形状、寸法（ａｍ）を示す図で、同図
（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図であり、第３図は各
種の中間材を用いた場合のチタンクラッド鋼の剪断引張
強さと剥離強さの関係位置付けを示す図であり、第４図は第２図の試験片とは異なる形状１寸法（ａｍ）
の剥離試験片を示す図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は
側面図である。第１図（Ｇ）第２図（Ｃ１）（ｂ）第３図剥離強−ｙ（すｆ）第４図（Ｏ）（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）チタンからなる合わせ材と鋼からなる母材との間
に中間材としてニッケルを挿入した後、抵抗溶接により
圧着することを特徴とするチタンクラッド鋼の製造方法
。
（２）前記中間材として用いるニッケルが厚さ０．０３
ｍｍから０．１５ｍｍの範囲内の箔である特許請求の範
囲第１項記載の方法。