JPS63268581A - 金属の爆発接着方法 - 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、化学反応容器や特殊センサー類等の用途に使
用されている接着金属体の接着加工に利用される金属の
爆発接着方法に関するものである。

（従来の技術） 同種又は異種の金属を火薬類として、ダイナマイトや、
粉状高性能爆薬を用い、その爆発の力を利用して、接着
する金属の爆発接着方法が、現在世界中に普及している
。

（発明が解決しようとする問題点） 同種又は異種金属の爆発接着方法で、ダイナマイトを用
いた場合、ダイナマイ）Ｋは、低速爆轟領域と高速爆轟
領域がある為、接着途中で爆速か変化し、かなりの高率
で、不均一接着などの接着不良が生じる。また粉状高性
能爆薬を用いた場合。

該爆薬は１８合成に非常に時間と労力がかかり、高コス
トとなる。さらに該粉状爆薬は厚みによって。

爆発速度が変化する為、均一に爆薬をセットするのが難
しく接着不良を生じ易く、工法自体も高いコストとなる
という問題があった。

（問題点を解決する為の手段） 本発明者等は、不均一接着などの接着不良を生じないで
、かつコストの安い爆発接着方法を求めて、鋭意研究を
重ねた結果、油中水滴型（以下Ｗ２Ｏ型という）エマル
ジョン爆薬を、金属接着用火薬類として使用すると、接
着不良が生じず、かつ、従来の方法に較べて低コストで
ある事を見い出したものである。即ち１本発明者等は、
Ｗ１０型工！ルジョン爆薬が、非常に安定な爆速を示す
事を見い出し、更にｗｌｏｌ二型エマルジョン爆薬中／
８θＣまで自由に調節できることを見い出し１本発明を
なしたものである。

第１表に、本発明者等が実際に実測したｗ１０型エマル
ジョン爆薬の比重と爆速の例を示す。

第　　１　　表 ０爆薬の組成　エマルジョン・・・・硝安７１チ、ｍ１
１０％。

水１３％、油類４％。

乳化剤２％ 微小中窒球体＋３Ｍ社Ｃ１５ガラスバプルス・・・・比
重忙応じてエマルジョンに添加０爆　速＋　３　Ｑａφ
の紙筒中でイオンギャップ法で測定第１表で判る様に、
Ｗ１０型エマルジョン爆薬は。

ソノ比重ニヨって、爆速が容易にコントロール出来る事
を見い出し、接着させる金属の種類にょつある。

第　　２　　表 ０爆薬としては、第１表の番号４の爆薬を使用した。

（）　Ｗ１０型エマルジョン爆薬を１幅５０ｍ１Ｉとし
。

厚さを変えてシート状に成型し、イオンギャップ法で爆
速を測定した。

更に、本発明者等は第２表忙示すように、ｗ１０型エマ
ルジョン爆薬の爆速かその厚み（薬径）によって、ごく
変化し難い事を見い出した。厚みによって爆速か変化し
にくいという特徴は、爆薬の厚みに少し位のムラがあっ
ても、接着不良を生じないという利点をもたらし、爆薬
セットの手間や時間を大幅に減らす事を可能とするもの
である。更に、接着する金属の厚みを変える場合には、
単純にｗ１０型エヤルジョン爆薬の厚みのみを変化させ
れば良いという事につながり、従って１作業の容易性、
又、接着設計の容易性等、従来の接着方法に較べて格段
に優れたものである事を示している。

又−１本発明者等は、第３表に示す様にｗ１０型エマル
ジョン爆薬の爆速の立ち上がりが著しく速い事を見い出
したものである。

第　　３　　表 ０爆速は３０鵡径の紙筒中で測定した。

Ｑ　ｌｉｌ、番号は、第１表中の該当番号のＷ１０エマ
ルジョン爆薬である事を示す。

０−２．各距離は、雷管々底よりの距離を示す。

１−の所の爆速は雷管々底からＩＣｒｎの新造の平均爆
速を、　２ｃｔｎの所の爆速は１需の所から２ＣＩｌ＋
の新造の平均爆速を・・・という様に順次平均爆速を示
す。

これは、爆発接着を実施する場合に、いわゆる助走部分
を考えなくて済むと言う事を示しており。

使用爆薬量を低減できるという効果がある。爆発接着す
る金属が、大きい場合はこの効果は太き（ないが、爆発
接着する金属が小さい場合、この効果は相対的に大きな
ものとなる。

例えば、長さ１０閑の金属板を接着する場合、第３表で
も判る様に、ｗｌｏ型エマルジョン爆薬は助走部分がゼ
ロで済むのに対し、新種ダイナマイトは４需必要であり
、著しい薬量増になるのは明白である。こういう小さな
金属板を複数枚、同時に爆発接着する場合、薬量低減に
よる騒音・振動低減効果もｗ１０型エマルジョン爆薬で
は著しいものがある。

更に１本発明者等はｗ１０型エフルジョン爆薬がダイナ
フィトと同じく薬質が可塑型であり、しかもニトログリ
セリンを含んでいないので頭痛を生じる等の薬害がなく
、従って爆発接着に用いると粉状爆薬では困難な１％殊
な形状でも容易に成型でき作業性が著しく向上する事を
見い出したものである。特に小さな金属の接着にも作業
性向上の効果が著しい。

又、本発明者等は、Ｗ１０型エマルジョン爆薬の外相が
油相である為、粉状の爆薬に比べて耐水性、性能が劣化
するという懸念もないし、又高湿度の条件下−例えば雨
中の屋外での爆発接着作業−でも問題なく使用できる事
も見い出した。

本発明者等は、更に、金属を爆発接着する場合に、好ま
しくは比重０．９以下さらに好ましくは比重０．８以下
最も好ましくは比重０．４〜０．７で、かつ、接着する
金属中の音速Ｖｍ　（下記の式による）の８０％以下の
爆速のｖｒ１０型エマルジョン爆薬を用いると接着効果
が均一で一段と優れたものＫなる事を見い出した。

ここで　Ｖｍ　＝金属中の音速 Ｋ　＝体積弾性率 Ｇ　＝ずれ弾性率 ρ　＝密度　　　　　　を示す。

従来ダイナマイトや粉状爆薬を用いて接着しようとする
場合、均一に接着する為に、その比重や厚みを高い精度
をもって、一定にするといつ非常に手間のかかる。又費
用のかかる方法が必要とされていた銅やチタンの様な特
殊な金属の接着も、好ましくは比重が０・９以下より好
ましくは比重が０．８以下最も好ましくは比重が０．４
〜０．７の範囲で金属中の音速の８０チ以下の爆速のｗ
１０型工ｉルジョン爆薬で容易に、しかも高い均一度で
接着できる。

灰中の音速の８０％以下の爆速のｗ１０型エマルジョン
爆薬を用いると、ごく小薬量で容易に均一に金属の接着
が可能な事も見い出した。

この様に金属中の音速の８０％以下の爆速であることが
好ましいが、銅、黄銅、鉄、アルミニウム、チタン、ス
テンレス、ニッケル、ハステロイ等においては接着効果
が均一で一段と優れたものにするために特に２０００〜
３５００　ｍ／θの爆速のＷ１０型エマルジョン爆薬を
用いることがさらに好ましい。

本発明に使用するｗ１０型エマルジョン爆薬は燃えに＜
＜、衝撃に対して鈍感であるので作業上非常に安全であ
るという特徴を有する。

さらに本発明の爆発接着法により得られたクラッド金属
は実施例３に示すように従来の爆発接着法によるクラッ
ド金属より剪断強度の大きいものが得られる。

本発明による爆発接着方法に用いられるＷ１０型エマル
ジョン爆薬は、酸化剤水溶液を不連続相として、油類を
乳化剤を用いて連続相としたエマルジョンを、微小中空
球体によシ感度を調整した爆薬であり、必要に応じて、
粉状爆発物質、固体酸化剤、固体燃料を加えたＷ１０型
エマルジョン爆薬である。

本発明に用いられるＷ１０型エマルジョ／爆薬に使用さ
れる酸化剤水溶液は、硝酸アンモニウム。

アルカリ金属硝酸塩類、アルカリ土類金属硝酸塩類、ア
ルカリ金属塩素酸塩類、アルカリ土類金属塩素酸塩類、
アルカリ金属過塩素酸塩類、アルカリ土類金属過塩素酸
塩類及び過塩素酸アンモニウムを単独又は混合して水溶
させたものである。

又、酸化剤水溶液忙は、硝酸モノメチルアミン。

硝酸ヒドラジン等の水溶性の鋭感剤を使用する事が可能
である。酸化剤水溶液に於ける水の含有量は、７〜５０
重量％の範囲が好ましい。又、酸化剤水溶液の補助溶媒
としてメチルアルコール、エチレングリコール等の水溶
性有機溶剤が使用できる。

本発明によるＷ１０型エマルジョン爆薬に使用される酸
化剤水溶液は、Ｗ１０型エマルジョン爆薬全体に対して
３０〜９８重量−の範囲で使用される。

本発明によるＷｌｏ　聾工賃ルジョン爆薬に使用される
油類は、軽油、ミネラルオイル等の石油系油類、パラフ
ィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油
系ワックス類、その他、疎水性の植物油、動物油、植物
ワックス等の動植物油類、α−オレフィン重合体、ポリ
ブテン等の樹脂類の単独又は、２種以上の混合物が使用
される。

本発明のＷ１０型エマルジョン爆薬に用いる油類は、　
Ｗ１０型エマルジョン爆薬全体に対して０〜１０重量％
の範囲で使用される。

本発明のＷ１０型エマルジョン爆薬に用いる乳化剤は１
通常Ｗ１０型エマルジョン生成に使用される乳化剤１例
えばステアリン酸アルカリ金属塩、ステアリン酸アンモ
ニウム塩、ステアリン酸カルシウム塩、ポリオキシエチ
レンエーテル類、ンルビタン脂肪酸エステル類、ソルビ
トール脂肪酸エステル類等の１種又は、混合物が使用さ
れる。乳化剤の使用量は、全組成に対して０・５〜７重
量％の範囲が好ましい。本発明のｗｌｏ　Ｍｊｌエマル
ジョン爆薬では、油類を使用しないで、乳化剤のみで連
続相を形成させる事も可能である。

本発明のＷ１０型エマルジョン爆薬に、ＴＮＴ。

ベントリット等の固体爆発物質、プリル硝安、粉状硝酸
ソーダのような固体酸化剤、又、アルミ粉。

マグネシウム粉等の金属粉末、木粉、澱粉等の有機粉末
を添加する事が可能である。

本発明に用いられるＷ１０型工！ルジョン爆薬釦使用さ
れる微小中空球体は、密閉小空隙、空洞を包含するどん
な粒状材料も包含する。前記材料の各粒子は１つまたは
それ以上の密閉小空隙を含有することができ、その小空
隙は気体例えば空気を含有することも、真空または部分
的真空にすることもできる。

微小中空球体の原料としてはガラス・パーライト、シラ
スバルーン、サラン、ベークライト等力使用される。

好ましい微小中空球体は粒子寸法約１０〜約１７５ミク
ロンをもつ個別なガラス球である。一般にそのような粒
子の嵩密度は約０．１０〜約０．４０ｆ／ｃｃであるこ
とができる。

好ましいガラス微小中空体は５　Ｍ　　Ｃｏｍｐａｎｙ
で販売され１粒子寸法分布が約１０〜約１６０ミクロン
の範囲にあり、公称寸法約６０〜７０ミクロンであり、
密度的０・１０〜約口・４ｆ／（Ａの微小中微小中空球
体の添加量は添加する微小中空球体の比重と、得ようと
するＶｌＯ型エマルジョン爆薬の比重による。有機質微
小中空球体の比重が非常に軽い為、一般に微小中空球体
は０．１重量％から５０重量％と広い範囲で使用される
。

比重０．９以下のｗ１０型エマルジョン爆薬の場合。

その微小中空球体の添加量は、１・５〜５０重量−の範
囲で使用される。

又、比重０．４−〇・７のＷ１０型エマルジョン爆薬の
場合、その微小中空球体の添加量は、３〜５０重量−の
範囲で使用される。より好ましくは１３〜４０重量％範
囲で使用される。

一般に圧着する金属の厚さは２ｗｍ〜２５ｍであり、接
着される同種又は異種金属の厚さは５關〜５０ｓ＋ｓで
ある。

特に比重０・１２−〇・２６のガラス微小中空球体を１
５〜４０重量％用゛いて比重を０・４〜０．７とじたｗ
１０型エマルジョン爆薬を火薬類として用いると２朋以
下の薄い金属板、さらに０．７関以下のごく薄い金属板
の接着に非常に有効である。

本発明の爆発接着方法に使用される金属は多種多様の金
属１例えばアルミニウム、鋼、鉄、チタン、ニオフ、ク
ロム、コバルト、モネル、ニッケル、ハステロイ、イン
コネル、ステンレス、ヘリリウム、マグネシウム、モリ
ブデン、タングステン、タンタル、ジルコニウム、銀、
白金、銅、黄銅、白銅、金及びそれらの合金等である。

各金属よ 層は単一な金属であることもでき１党だ２種あるいはそ
れ以上の個々の金属の合金であることもでき、または各
層のどちらかが２層またはそれ以上の層の複合物である
こともできる。

本発明の爆発圧接法は通常行われている方法はすべて採
用でき、一般的には圧着する金属Ｃ層）の上にＷ１０型
エマルジョジ爆薬を貼付し、該゛金属Ｃ層）の下Ｋ例え
ば平行スタンドオフを取り、その下に接着される同種又
は異種の金属（層）をセットする。セしてＷ１０型ヱマ
ルジョン爆薬の一端より雷管で起爆し、接着する金属（
（層）と接着される金属Ｃ層）を接着する。

（実施例） 次に本発明の実施列を挙げる。

実施例１ 第１図は本発明の実施の一例を示すもので１幅１００１
１！１１％長さ３００ｍｍ、厚さ５關のステンレス鋼板
２の上に、同じ幅、同じ長さで、厚さ５’、２ｍｍの形
に成型した下記のｗｌｏ型エマルジョン爆薬３を貼付し
、このステンレス鋼板２の下に５鼎の平行スタンドオフ
な取り１幅１００１１１１１．長さ２５０闘、厚さ３０
騙の軟鋼鉄板１をセットしたものである。Ｗ１０型エマ
ルジミン爆薬３の一端より６号雷管４で起爆し、ステン
レス鋼板２（音速５７９０ｍ／８）と軟鋼鉄板１を接着
した。

爆発後の接着状況は波形のムラのない均一な接着であっ
た。

〔Ｗ１０型エマルジョン爆薬の組成と製法〕：流動パラ
フィン０・５重量部、マイクロクリスタリンワックス（
エッソ石油社製、商品名ニスラックス１７２）２．０重
量部、パラフィンワックス（日本石油社製、商品名１４
５°パラフイン）１．０重量部を約ｑａ℃で加熱し、溶
解混合し、これに酸化剤水溶液として、硝酸アンモニウ
ム６７・５重量部、硝酸ナトリウム５．０重量部、水１
０．０重量部を予め約９０℃で加熱溶解したもの、及び
乳化剤としてソルビタンオレイン酸エステル５．ＯＭ量
部を加えて、攪拌混合しｗ１０型エマルジョンを得た。

これにガラス中空球体（３Ｍ社製、商品名Ｃ１５／２５
０）６・８重量部を加えて、混合し比重０．８９のＷ１
０型エマルジョン爆薬とした。

この爆薬は３０朋径の紙筒中で４０５０　ｍ　／　ｅの
爆速を示した。

比較例１ 爆薬として、新桐ダイナマイトを用いる他は実施例１と
全（同じ金属板、同じ形状、同じ方法で爆発接着を行っ
た。

新桐ダイナマイトは３０朋φの紙筒中で５６８０ｍ／日
の爆速を示した。

爆発後の接着状況は雷管の起爆端から５０ａｍの所で接
着ムラが見られ１部分的に接着しない所があった。

実施例２ 第２図は１本発明の実施の一例を示すもので幅２００ｍ
５＋、長さ３５０＋ａｍ、厚さ３Ｍの銅板２の上に、同
じ幅、同じ長さで厚さ２（１ｍｍの形に成型した下記の
Ｗ１０型エマルジョン爆薬３を貼付し、この銅板２の下
に２篩の平行スタンドオフを取り。

幅２０（Ｉ門、長さ５ＱＱＩｍ、厚さ３０闘のステンレ
ス鋼板１をセットしたものである。Ｗ１０型エマルジョ
ン爆薬３の一端より６号雷管４で起爆し。

銅板２（音速５０１０ｍ／８）とステンレス板１を接着
した。

金属の接着状況は波形のムラのない均一な接着であった
。

（Ｗｌｏ　Ｗエマルジョン爆薬の組成と製法〕８実施例
１に記載されたＷ１０型エマルジョンと同じ組成、同じ
製法でｗ１０型エマルジョンを製造した後、ガラス中空
球体（商品名Ｃ１５／２５０）７．０重量部を加えて混
合し、比重０．８７のＷ１０型エマルジョン爆薬とした
。

この爆薬は３０朋径の紙筒中で５９９０　ｍ　／　８の
爆速を示した。

比較例２−１ 幅２００Ｍ、長さ５５ａｖｔｓ、厚さ１０闘の形にボー
ル紙で箱形を成型し、この中に粉状の爆薬ＲＤＸを均一
にならして入れた。このポール紙箱人爆薬を用いる他は
実施例２と同じ条件でセットし、１端から６号雷管で起
爆した。

ＲＤＸは５ＯＩＩｓφの紙筒中で４９５０　ｍ　／　８
ｅＣの爆速を示した。

爆発接着後の金属の接着状況は、全体に接着のムラが見
られ、又１部分的な接着不良があった。

比較例２−２ 爆薬として折胴ダイナマイトを用いる他は、実施例２と
全く同じ金属板、同じ条件で爆発接着を行った。折胴ダ
イナマイトは２０鵡φの紙筒中で３７５０　ｍ７８＠Ｏ
ｆ）爆速を示した。

この比較例２−２は爆速の低い折胴ダイナマイトを使用
したが部分的に接着不良があった。

とれはダイナマイトの低爆速域が不安定で時々高爆速域
に達するためと思われる。

実施例Ｓ 第３図は、本発明の実施の一例を示すもので内径２５關
、長さ５５０ｍ５．厚さ５ｎのチタン管２Ｃ音速ｓ９９
ｏｍ７’ｓ）の外側に厚さｌＯ闘ｓ長さ３５０闘の実施
例２と同じＷ１０型エマルジョン爆薬３を貼付し、この
管の中心に漬って、直径２０酩、長さ４ＱＱＩＩＩｌの
鋼柱１を宙吊りとした。

ＶｌＯ型工ｉルジョン爆薬の一端から６号雷管で起爆し
チタン管（音速５９９０　ｍ　／　ｓ　）を接着した。

５は吊ヒモである。

爆発接着後の金属の接着状況は均一なムラのない波形の
接着であった。

このチタン−鋼クラッド材の接合面は鋼部剪断になって
おり剪断強度は２２．２　Ｍｙ　／　ｍａｒ２で、従来
の粉状爆薬によるチタン−銅クラツド材の剪断強度１７
・５　Ｍｙ　／　ｍｒ２より非常にすぐれていた。

比較例５ ｗ１０型エマルジョン爆薬の代わりに折胴グイナマイト
を使用した以外は、実施例３と同じ条件。

方法で爆発接着を行った。

折胴ダイナマイトは１５ＩＩＩＩφの紙筒中で３２４０
ｍ　／　ｓの爆速を示した。

爆発接着後の金属の接着状況は部分的に接着していない
所があった。

実施例４ 第４図は１本発明の実施の一例を示すもので。

幅５０耀、長さ２００＃！１ｍ、厚さ０＋２篩のステン
レス鋼板２の上に、同じ幅、同じ長さで、厚さ１０謡の
形に成型した下記のＷ１０型エマルジョン爆薬５を貼付
し、このステンレス鋼板２の下に１朋の平行スタンドオ
フを取り１幅５０−１長さ２００朋、厚さ５ｅｔｓのネ
ーバル黄銅板１をセットしたものである。

ｗｌｏ　ｇエマルジョン爆薬３の一端より６号雷管４で
起爆し、ステンレス鋼板２（音速５７９０ｍ／Ｂ）とネ
ーバル黄銅板１（音速４７００　ｍｌＢ　）を接着した
。

爆発後の接着状況は波形のムラのない均一な接着であっ
た。

〔Ｗ１０型エマルジョン爆薬の組成と製法〕：流動パラ
フィン０・３重量部、マイクロクリスタリンワックス（
エッソ石油社！Ｒ，商品名ニスラックス１７２）２．４
重量部を約９０℃で加熱し、溶解混合し、これに酸化剤
水溶液として、硝酸アンモニウム６１・８重量部、硝酸
ナトリウム９．０重量２．９重量部を加えて、攪拌混合
し、Ｗ１０型エマルジョンを得た。これに比重０・１５
のガラス中空球体Ｃ５Ｍ社製、商品名Ｃｉ　５　／　２
５０　）　１３重量部を加えて混合し、比重０．６６の
ｗｌｏ型エマルジョン爆薬とした。この爆薬は３０鼎径
の紙筒中で２９８０　ｍ７８１３０の爆速を示した。

比較例４ 爆薬として折胴ダイナヤイトを用いる他は、実施例４と
全く同じ金属板、同じ条件で爆発接着を行った。雷管の
近辺は折胴ダイナマイトの爆発が認められたが途中で爆
轟が中断し、このためステンレス鋼板はと（一部しか接
着していなかった。

実施例５ 第５図は１本発明の実施の一例を示すもので。

幅１００鴎、長さ３００縞、厚さ０．５Ｒ貫のステンレ
ス鋼板２の上に同じ幅、同じ長さで、厚さ１０関の形に
成型した下記のｗｌｏ型工′？ルジョン爆薬Ｓを貼付し
、このステンレス鋼板２の下に２　Ｊｌｌｌｌの平行ス
タンドオフを取り１幅１ＱＯＩＩＩＩ１１．長さ３００
關、厚さ５Ｍのアルミ板１をセットしたものである。

Ｗｌｏ　ｎエマルジョン爆薬３の一端より６号雷管４で
起爆し、ステンレス鋼板２とアルミ板１（音速６４２０
　ｍ　／　ｓ　）を接着した。

爆発後の接着状況は波形のムラのない均一な接着であっ
た。

〔Ｗ１０型エマルジョン爆薬の組成と製法〕：実施例４
に記載されたＷｌＯ型工フルジョンと同じ組成、同じ製
法で、　Ｗ１０型エマルジョンを製造した後、比重０・
１５のガラス中空球体（商品名Ｃ１５／２５０）２０重
量−を加えて混合し、比重０．５２のＷ１０型エフルジ
ョン爆薬とした。この爆薬は３０關径の紙筒中で２４５
　Ｃ１ｍ／Ｂｅｃの爆速を示した。

比較例５ ４薬として粉状の硝安爆薬（５号硝爆）を用いる他は実
施例５と全く同じ金属板、同じ条件で爆発接着を行った
。

雷管の近辺は硝安爆薬の爆発が認められたが途中で中断
し、このためステンレス鋼板はごく一部しか接着してい
なかった。

（発明の効果） 本発明によるｗ１０型工フルジョン爆薬を使用しての爆
発接着方法は、従来のダイナマイト、粉状爆薬による爆
発接着方法に比べ均一でムラのない波形でしかも剪断強
度の大きい金属接着が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の種々の実施例を示す説明図で
ある。 ３・・・・・・Ｗ１０型エマルジ：ｉ／爆薬第　１　図 第２図 第３図 １．＠本生 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）火薬類を用いて、同種又は異種金属を接着する金
   属の爆発接着方法に於て、使用する火薬類が油中水滴型
   エマルジョン爆薬である事を特徴とする金属の爆発接着
   方法。