JPS63266077A - 複合金属材料の製造法 - Google Patents
複合金属材料の製造法Info
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- JPS63266077A JPS63266077A JP62097630A JP9763087A JPS63266077A JP S63266077 A JPS63266077 A JP S63266077A JP 62097630 A JP62097630 A JP 62097630A JP 9763087 A JP9763087 A JP 9763087A JP S63266077 A JPS63266077 A JP S63266077A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/123—Spraying molten metal
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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。
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、異種金属を接合した例えば、軟鋼とステンレ
ス鋼を接合したステンレスクラツド鋼板等の複合金属材
料の製造法に関するものである。
ス鋼を接合したステンレスクラツド鋼板等の複合金属材
料の製造法に関するものである。
（従来の技術）
従来、複合金属材料の製造法には、圧延法、爆着法、鋳
込み法、肉盛法、溶射法、及びこれらを組み合わせた方
法等があり、数多くの特許文献等においても提案されて
いる。これらの方法は工業的に実用化されており、それ
ぞれの目的にあわせて適用されているものの、何れの方
法にも一長一短があり、安価にしかも大量生産ができる
方法ではない。
込み法、肉盛法、溶射法、及びこれらを組み合わせた方
法等があり、数多くの特許文献等においても提案されて
いる。これらの方法は工業的に実用化されており、それ
ぞれの目的にあわせて適用されているものの、何れの方
法にも一長一短があり、安価にしかも大量生産ができる
方法ではない。
一般にステンレスクラツド鋼板のような複合金属材料は
、製造あるいは使用する際に、高温にさらされたり熱間
加工を受けたりするが、互いに接合した異種金属が、一
部の融合や拡散によって、脆弱なＵｌＶ６．を形成し接
合強度を弱めたりあるいは耐食性や溶接性や材料強度を
劣化させることがある。このような現象を防ぐため、接
合する金属の間に、中間材を介在させた複合金属材料が
多く製造されている。特にＮｉは、鋼のもつ経済性を生
かした複合金属材料において、鋼中の炭素の拡散を阻止
し、かつ境界層に有害な合金層を生成することもなく、
しかも熱間加工時の界面の変形を容易にする等の理由か
ら中間材として最も多く使用されている。
、製造あるいは使用する際に、高温にさらされたり熱間
加工を受けたりするが、互いに接合した異種金属が、一
部の融合や拡散によって、脆弱なＵｌＶ６．を形成し接
合強度を弱めたりあるいは耐食性や溶接性や材料強度を
劣化させることがある。このような現象を防ぐため、接
合する金属の間に、中間材を介在させた複合金属材料が
多く製造されている。特にＮｉは、鋼のもつ経済性を生
かした複合金属材料において、鋼中の炭素の拡散を阻止
し、かつ境界層に有害な合金層を生成することもなく、
しかも熱間加工時の界面の変形を容易にする等の理由か
ら中間材として最も多く使用されている。
また、先にあげた複合金属材料の製造方法のうち鋳込み
法は、金属板を鋳型内に入れて溶融金属を注入する方法
で、プロセスが単純で安価である特徴を持っている。し
かしながら、この方法では、例えば、ステンレスクラツ
ド鋼板の製造においてＮｉを被覆した金属板の中間材を
配置して溶融金属を注入する場合に、高温の溶融金属に
より、長時間高温にさらされ、Ｎｉ皮膜が溶解して均一
な中間層が形成されないという問題がある。さらに甚だ
しい場合には、金属板そのものが溶融されるため、金属
板の厚みが複合金属片の厚みに対しである程度以上なけ
ればならないという制約もある。同様に、鋳込む金属よ
りも融点の低い金属を金属板として使用することは困難
である。また、溶融金属の注入時に溶融金属の流動を伴
うため、接合界面が酸化したり、該界面に非金属介在物
が残りやすく、接合強度に問題を起こす可能性が大きい
欠点がある。一方、製造工程からみると、複合金属片の
製造ごとに金属板及び鋳型の組み立てを行なわねばなら
ず、大量生産は容易でない。
法は、金属板を鋳型内に入れて溶融金属を注入する方法
で、プロセスが単純で安価である特徴を持っている。し
かしながら、この方法では、例えば、ステンレスクラツ
ド鋼板の製造においてＮｉを被覆した金属板の中間材を
配置して溶融金属を注入する場合に、高温の溶融金属に
より、長時間高温にさらされ、Ｎｉ皮膜が溶解して均一
な中間層が形成されないという問題がある。さらに甚だ
しい場合には、金属板そのものが溶融されるため、金属
板の厚みが複合金属片の厚みに対しである程度以上なけ
ればならないという制約もある。同様に、鋳込む金属よ
りも融点の低い金属を金属板として使用することは困難
である。また、溶融金属の注入時に溶融金属の流動を伴
うため、接合界面が酸化したり、該界面に非金属介在物
が残りやすく、接合強度に問題を起こす可能性が大きい
欠点がある。一方、製造工程からみると、複合金属片の
製造ごとに金属板及び鋳型の組み立てを行なわねばなら
ず、大量生産は容易でない。
複合金属材料というのは、複合すべき二つの材料の長所
を引き出して使用するものであるから、もし安価に大量
生産できるならば、その用途及び使用範囲は急速に広ま
るのであるが、現在そのような技術が見出されていない
ため、特別な用途にしか使われていないのが実状である
。
を引き出して使用するものであるから、もし安価に大量
生産できるならば、その用途及び使用範囲は急速に広ま
るのであるが、現在そのような技術が見出されていない
ため、特別な用途にしか使われていないのが実状である
。
（発明が解決しようとする問題点）
従って本発明は、安価に大量生産が可能で、複合させる
金属の組み合わせおよび製造寸法の制約が少なく、中間
材の形成が容易で、かつ接合強度が高く境界層の特性が
良好な金属の接合法を含む複合金属材料の製造方法を提
供することを目的にしたものであって、その要旨は、接
合する面を機械加工または酸洗等により清浄にした後、
ＮｉまたはＮｉ系合金を０．０１ｍｍ以上、１ 、０ｍ
ｍ以下の膜厚に溶射またはメッキし、その上に径１ｍｍ
以下の微細粒子に分散させた溶融金属を半凝固状態で堆
積凝固させ、かくして得られた複合金属片を熱間加工す
る複合金属材料の製造法である。
金属の組み合わせおよび製造寸法の制約が少なく、中間
材の形成が容易で、かつ接合強度が高く境界層の特性が
良好な金属の接合法を含む複合金属材料の製造方法を提
供することを目的にしたものであって、その要旨は、接
合する面を機械加工または酸洗等により清浄にした後、
ＮｉまたはＮｉ系合金を０．０１ｍｍ以上、１ 、０ｍ
ｍ以下の膜厚に溶射またはメッキし、その上に径１ｍｍ
以下の微細粒子に分散させた溶融金属を半凝固状態で堆
積凝固させ、かくして得られた複合金属片を熱間加工す
る複合金属材料の製造法である。
以下本発明方法について詳しく説明する。
第１図は、本発明における複合金属片の接合法の説明図
である。
である。
この図において、ｌは他の金属と接合される金属板で１
．接合面にはＮｉまたはＮｉ−ＦｅのようなＮｉ系合金
を０．０１ｍｍ以上、１．０鶴以下の膜厚に溶射または
メッキする。２は金属板１を分散開始前は加熱し、その
後は水冷などで冷却する加熱・冷却装置である。３は金
属板１に接合させる溶融金属で、４の分散ノズルにより
径１ｍｍ以下の微細粒子に分散させて、金属板１の上面
に半凝固状態で堆積凝固させる。
．接合面にはＮｉまたはＮｉ−ＦｅのようなＮｉ系合金
を０．０１ｍｍ以上、１．０鶴以下の膜厚に溶射または
メッキする。２は金属板１を分散開始前は加熱し、その
後は水冷などで冷却する加熱・冷却装置である。３は金
属板１に接合させる溶融金属で、４の分散ノズルにより
径１ｍｍ以下の微細粒子に分散させて、金属板１の上面
に半凝固状態で堆積凝固させる。
本発明方法では、図に示すように非酸化性雰囲気（減圧
状態を含む）に保持されたチャンバー５内に、接合され
る金属板１をＮｉまたはＮｉ系合金を０．０１ｍｍ以上
、１．０龍以下の膜厚に溶射またはメッキした接合面を
上側にして中間材として設置し、接合する溶融金属３゜
を分散ノズル４により径１ｍｌ１１以下に微細分散させ
て、接合面上に半凝固状態で堆積凝固させる。この時、
半凝固状態で堆積凝固させる理由は、溶融金属を微細分
散する際に半凝固状態まで冷却することにより、溶融金
属のもつ熱量を奪い、接合させられる金属板を高温にさ
らす時間を短くし、また半凝固状態で堆積凝固させるこ
とで溶融金属の流動をなくすことにより、Ｎｉ皮膜が溶
解したり、不均一になることを防ぐためである。微細分
散された溶融金属が落下中に十分冷却されない状態で接
合面上に堆積した場合は、溶融金属の流動が起こったり
、接合される金属板に与える熱量が大きいためＮｉを溶
解させる等、界面の性状に悪影響を及ぼし、また冷却さ
れ過ぎた場合は堆積した金属が多くの空孔を含んで、そ
の後の材質に悪影響を及ぼす。また、半凝固状態で堆積
凝固させた場合は、溶融金属は微細に分散された粒子径
を単位として凝固するため、溶融金属を注入して凝固さ
せたものより組織が微細になり、その後の加工熱処理が
簡略化できる。溶融金属を粒子径１ｍｍ以下に微細分散
する理由は、粒子径が１ｍｍよりも大きいと粒子のもつ
熱容量が大きく、体積に対する表面積の比が小さくなる
ため、分散及び落下中の冷却が行なわれ難く、また凝固
単位も大きいため接合する金属の組織が粗大となるため
である。中間材としてＮｉまたはＮｉ系合金を溶射また
はメッキするのは、接合すべき金属が半凝固状態で冷却
されているものの、接合後高温にさらされても、上述し
たような境界相の特性を損なうことなく、異種金属を接
合しうるようにするためである。中間材のＮｉまたはＮ
ｉ系合金膜厚が、０．０１ｎｕｎよりも薄い場合は該中
間材が熱間加工中などに不均一となり必要な役割を果た
さない。また１、０龍よりも厚い場合は、中間材の強度
が接合する金属よりも低いとき、せん断強度が劣化する
ため好ましくない。なお、分散初期の接合する金属のち
密化を促進するため、接合される金属板を予め加熱して
おくことが望ましい。ただし、分散開始後は冷却により
半凝固状態で堆積凝固するようにコントロールする必要
がある。
状態を含む）に保持されたチャンバー５内に、接合され
る金属板１をＮｉまたはＮｉ系合金を０．０１ｍｍ以上
、１．０龍以下の膜厚に溶射またはメッキした接合面を
上側にして中間材として設置し、接合する溶融金属３゜
を分散ノズル４により径１ｍｌ１１以下に微細分散させ
て、接合面上に半凝固状態で堆積凝固させる。この時、
半凝固状態で堆積凝固させる理由は、溶融金属を微細分
散する際に半凝固状態まで冷却することにより、溶融金
属のもつ熱量を奪い、接合させられる金属板を高温にさ
らす時間を短くし、また半凝固状態で堆積凝固させるこ
とで溶融金属の流動をなくすことにより、Ｎｉ皮膜が溶
解したり、不均一になることを防ぐためである。微細分
散された溶融金属が落下中に十分冷却されない状態で接
合面上に堆積した場合は、溶融金属の流動が起こったり
、接合される金属板に与える熱量が大きいためＮｉを溶
解させる等、界面の性状に悪影響を及ぼし、また冷却さ
れ過ぎた場合は堆積した金属が多くの空孔を含んで、そ
の後の材質に悪影響を及ぼす。また、半凝固状態で堆積
凝固させた場合は、溶融金属は微細に分散された粒子径
を単位として凝固するため、溶融金属を注入して凝固さ
せたものより組織が微細になり、その後の加工熱処理が
簡略化できる。溶融金属を粒子径１ｍｍ以下に微細分散
する理由は、粒子径が１ｍｍよりも大きいと粒子のもつ
熱容量が大きく、体積に対する表面積の比が小さくなる
ため、分散及び落下中の冷却が行なわれ難く、また凝固
単位も大きいため接合する金属の組織が粗大となるため
である。中間材としてＮｉまたはＮｉ系合金を溶射また
はメッキするのは、接合すべき金属が半凝固状態で冷却
されているものの、接合後高温にさらされても、上述し
たような境界相の特性を損なうことなく、異種金属を接
合しうるようにするためである。中間材のＮｉまたはＮ
ｉ系合金膜厚が、０．０１ｎｕｎよりも薄い場合は該中
間材が熱間加工中などに不均一となり必要な役割を果た
さない。また１、０龍よりも厚い場合は、中間材の強度
が接合する金属よりも低いとき、せん断強度が劣化する
ため好ましくない。なお、分散初期の接合する金属のち
密化を促進するため、接合される金属板を予め加熱して
おくことが望ましい。ただし、分散開始後は冷却により
半凝固状態で堆積凝固するようにコントロールする必要
がある。
上記方法によって接合した複合金属片を、一般に行なわ
れているように、加工に適した温度に加熱し、熱間加工
し、あるいはさらに冷間加工、熱処理を施して板状物あ
るいは、その他の形状物の複合金属材料に形成する。
れているように、加工に適した温度に加熱し、熱間加工
し、あるいはさらに冷間加工、熱処理を施して板状物あ
るいは、その他の形状物の複合金属材料に形成する。
本発明の実施に際して、非酸化性雰囲気のチャンバー内
で接合を行なうと、鋳込み法で問題となりやすい接合面
の酸化が防止され、酸化防止のみを目的とした接合面へ
の金属の被覆または酸化防止剤の塗布が不要となる。ま
た、鋳込み法では、金属板の厚みがある程度なければな
らないが、本発明法では接合される金属板に与えられる
熱量が小さいため、金属板の厚みを薄くできる。一方、
接合する金属の厚みも、微細粒子の分散により均一で薄
いものが可能であるため、接合後の金属厚が、接合され
る金属と接合する金属のどちらとも非常に薄い複合金属
片が製造できる。さらに、溶融金属に比べて融点の低い
金属板との組み合わせも可能である。接合後、熱間圧延
する場合には、接合する金属の組織が微細で材質が均一
であるため、圧下量を小さくでき、異なる変形抵抗材の
圧延時に起りやすい問題が軽減できる。
で接合を行なうと、鋳込み法で問題となりやすい接合面
の酸化が防止され、酸化防止のみを目的とした接合面へ
の金属の被覆または酸化防止剤の塗布が不要となる。ま
た、鋳込み法では、金属板の厚みがある程度なければな
らないが、本発明法では接合される金属板に与えられる
熱量が小さいため、金属板の厚みを薄くできる。一方、
接合する金属の厚みも、微細粒子の分散により均一で薄
いものが可能であるため、接合後の金属厚が、接合され
る金属と接合する金属のどちらとも非常に薄い複合金属
片が製造できる。さらに、溶融金属に比べて融点の低い
金属板との組み合わせも可能である。接合後、熱間圧延
する場合には、接合する金属の組織が微細で材質が均一
であるため、圧下量を小さくでき、異なる変形抵抗材の
圧延時に起りやすい問題が軽減できる。
一方、本発明法は、溶融金属の微細分散装置と接合され
る金属板を互いに固定する必要がないため、接合される
金属板を連続的に供給する装置と組み合わせれば、接合
が連続的に行なえ、−Ｎ歩留りのよい、安価な大量生産
が可能となる。
る金属板を互いに固定する必要がないため、接合される
金属板を連続的に供給する装置と組み合わせれば、接合
が連続的に行なえ、−Ｎ歩留りのよい、安価な大量生産
が可能となる。
以下に実施例を示す。
表−１は本発明法で接合させた複合金属片の製造条件で
ある。溶融金属を微細分散する方法は、ガスアトマイズ
法によりＡｒガスを用いて行なった。
ある。溶融金属を微細分散する方法は、ガスアトマイズ
法によりＡｒガスを用いて行なった。
このとき溶融金属の分散粒子径の平均は約２００μｍで
あった。接合される金属板には、一部を除いてＮｉを０
．２ｍｍ程度の膜厚になるように溶射、あるいは０．０
２ｍｍの膜厚になるようメッキした。比較材として３０
０ ｋｇベインットを用いて鋳込み法による複合金属片
を製造した。このようにして得られた複合金属片を９５
０℃〜１１００℃に加熱し、それぞれの板厚に熱間圧延
した。
あった。接合される金属板には、一部を除いてＮｉを０
．２ｍｍ程度の膜厚になるように溶射、あるいは０．０
２ｍｍの膜厚になるようメッキした。比較材として３０
０ ｋｇベインットを用いて鋳込み法による複合金属片
を製造した。このようにして得られた複合金属片を９５
０℃〜１１００℃に加熱し、それぞれの板厚に熱間圧延
した。
表−２は、表−１の複合金属片の圧延後の機械的性質と
接合状態の試験結果である。Ａ、Ｂ、Ｃ。
接合状態の試験結果である。Ａ、Ｂ、Ｃ。
Ｄ、Ｅは本発明法により製造した鋼板であり、Ｆは従来
法により製造した鋼板である。Ａ、Ｂ、Ｃ。
法により製造した鋼板である。Ａ、Ｂ、Ｃ。
Ｄ、ＥのＵＳＴ欠陥率は０または０．５であり、Ｆの１
５に比べて著しく良好であった。またせん断強さ試験の
結果から、接合強度も本発明材は、従来材に比べて著し
く高い値を示した。
５に比べて著しく良好であった。またせん断強さ試験の
結果から、接合強度も本発明材は、従来材に比べて著し
く高い値を示した。
（発明の効果）
以上の如く、本発明法によれば接合強度の高い複合金属
材料を安価に大量生産することが可能である。
材料を安価に大量生産することが可能である。
第１図は本発明による複合金属片の接合法の説明図であ
る。
る。
Claims (1)
- 接合する面を機械加工または酸洗等により清浄にした後
、ＮｉまたはＮｉ系合金を０．０１ｍｍ以上、１．０ｍ
ｍ以下の膜厚に溶射またはメッキし、その上に径１ｍｍ
以下の微細粒子に分散させた溶融金属を半凝固状態で堆
積凝固させ、かくして得られた複合金属片を熱間加工す
ることを特徴とする複合金属材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097630A JPS63266077A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 複合金属材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097630A JPS63266077A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 複合金属材料の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63266077A true JPS63266077A (ja) | 1988-11-02 |
Family
ID=14197486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097630A Pending JPS63266077A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 複合金属材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63266077A (ja) |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62097630A patent/JPS63266077A/ja active Pending
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