JPH04147712A - 貴金属クラッドチタン線材の製造方法 - 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、チタン又はチタン基合金製の芯材を金、又は
金基合金等の貴金属で被覆してなる貴金属クラッドチタ
ン線材の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

金、銀、又はこれらの合金等の貴金属は、装飾品或いは
美術工芸品等の材料、又は被覆材料として用いられてい
る。

金又は金基合金等を被覆材料として使用する場台には比
較的安価な金属材料（芯材）表面に貴金属を被覆した複
合材として供給され、複合材の芯材としては、貴金属が
剥離した場合にも美観が損なわれないように、例えばス
テンレス鋼、洋白。

Ｎｉ−Ｃｒ合金等が用いられてきた（特公昭６０−３８
２６８号公報）。

また最近、めがねフレーム用材料として軽量であり、し
かも耐食性及び加工性に優れているチタン線材を芯材と
し、最外層を貴金属とする複合材がめがねフレーム用材
料として提案されている（特開昭６０−１４９７８９号
公報、特開昭６３−７８７４１号公報）が、これらはチ
タンを貴金属で直接被覆又はメツキした場合の接合界面
における接合強度を高めるべくニッケル合金又はＮｂと
Ｎｉ又はＮｉ基合金を中間材として多重構造の複合材と
したものである。

この複合材はそれなりの優位性は認められるけれども、
三層又は四層の多重構造であることからその製造が面倒
となり、量産に適したものではなかった。この問題点を
解決する方法として、熱間静水圧押出法を用いて貴金属
と芯材のチタンとを直接拡散接合させて複合材を製造す
る方法が提案されている　（特開昭６１−４３７１７号
公報、特開昭６２３３０７９号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、めがね枠はレンズ用溝の形成１顔面保持用偏平
断面形状のスウェージ加工及びプレス加工のようにいず
れも高加工度の加工が不可欠であり１．シかも各部材組
立時にはロー付による局所加熱が避けられないことから
、めがねフレームの製造には接合界面、特にチタンと他
の金属との界面での接合強度が十分とはいえなかった。

本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところはチタン又はチタン基合金の芯材とこ
れを被覆する金又は金基合金等の貴金属との接合性を高
め、高加工度１局所加熱に耐え、しかも低コストで効率
的に貴金属クラフトチタン線材を製造する方法を提供す
るにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る第１の貴金属クラッドチタン線材の製造方
法はニッケルメッキを施したチタン又はチタン基合金製
の芯材を貴金属製の管に挿入し、更にこれらを鋼管に挿
入した後、該網管内を脱気し、両端を密閉して多重クラ
ッド素材を製作する工程と、該多重クラッド素材に熱間
押出、又は熱間静水圧押出にて延伸加工を施し、多重ク
ラッド材とする工程と、該多重クラッド材を冷間加工に
て縮径する工程と、最外層の鋼を酸溶解にて除去する工
程と、最外層を除去した後、ダイスにて仕上伸線を行う
工程とを含むことを特徴とする。

また本発明に係る第２の貴金属クランドチタン線材の製
造方法は、前記ニッケルメッキを施したチタン又はチタ
ン基合金製の芯材は、チタン棒材の表面を電解研磨し、
硝酸にて活性化した後、ニッケルメッキを施して形成す
る。

更に本発明に係る第３の貴金属タラノドチタン線材の製
造方法は、前記最外層の綱を除去した多重クラッド材の
伸線工程において、減面率が５０％以下のダイス伸線と
軟化焼鈍とを、繰り返し行う。

〔作用〕

本発明にあっては接合強度の大きいニッケルメッキチタ
ン芯材の使用により、クラッド素材の組立性が高く、複
合材としても強い接合強度が得られる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明方法による主要な製造工程を示すブロッ
ク図である。本発明方法はＴｉ　（チタン）又はＴｉ基
会合金製棒材１にＮｉ　にニッケル）メツキを施し、Ｎ
ｉメツキＴｉ芯材２を得、これを別途用意した貴金属管
３に挿入し、更に炭素網管４に挿入して炭素鋼管４内を
脱気した後、両端を密閉して多重クランド素材５を組立
てる工程（ステップＳｔ）と、この多重クラッド素材５
を所定温度に加熱した後（ステップＳ２）、熱間押出に
て延伸加工を施多重クラッド材６を形成する工程（ステ
ップＳ３）と、形成した多重クラッド材６の外径を冷間
加工にて外径絞り（縮径）して複合材７を得る工程（ス
テップＳ４）と、複合材７の最外層をなす炭素鋼層を酸
により溶解除去して複合材８を得る工程（ステップＳ５
）と、炭素鋼層除去後の複合材８を仕上ダイスにて仕上
伸線（縮径）し、貴金属クラッドチタン線材９を得る工
程（ステップＳ６）　とを含む。

以下各工程について説明する。

（１）　　ＮｉメツキＴｉ芯材の製作工程Ｔｉ又はＴｉ
基合金を用いて形成したＴｉ棒材１の外周面を電解研磨
した後、硝酸にて表面を活性化してＮｉメツキを施す。

Ｔｉ又はＴｉ基合金として、Ｔｉ単体又はこれを主成分
とし、ＴｉとＡ１、■、Ｍｎ、　Ｆｅ、　Ｃｕ、　Ｍｏ
、　Ｃｒ、　Ｗ等の成分の１種又は２種以上との合金で
あり、合金中のＴｉ含有量は９０％（重量％、以下断ら
ない限り同様とする）以上であることが好ましい。なお
９０％未満では比重が増加して軽金属としての特徴が損
なわれるからである。

Ｎｉ被覆Ｔｉ芯材にＮｉメツキを施したＴｉ又はＴｉ基
合金の棒材を用いるのは、Ｔｉ又はＴｉ合金棒材の外周
面を活性化した後Ｎｉメツキを施せば接合強度に優れた
Ｎｉ被覆Ｔｉ棒材を得られ、メツキ時間を制御するだけ
で任意の厚みのＮｉ層厚を効率良く得られるからである
。

なお、ＮｉメツキとＴｉ芯材との接合性について、上記
条件で製作した試料と他の条件で製作した試料とについ
ての比較試験を行った。

試験はＴｉ材として純Ｔｉ　（ＪＩＳ　２種）製であっ
て外径２ｆｌ、長さ１５抛ｍの線材を用い、下記■、■
■の条件のもとて外周面にＮｉメツキを施してＮｉとＴ
ｉとの接合性について調査した。

■　外周面を電解研磨後、硝酸にて表面を活性化した。

■　酸洗後、脱脂、洗浄した。

■　グラインダーにて外周面を研磨した。

上記条件でメツキを施し、得られたＮｉメツキＴｉ線を
用いて捩り試験にてＮｉとＴｉの接合性を評価した。

なお、Ｎｉメツキ膜厚は１０μｍとした。捩り試験は線
材両端をチャックで固定し、片端を３回転させ、更に３
回転戻すという方法によって行った。

結果は■、■の条件で得たＮｉメツキＴｉ線では最初の
半回転でメツキが剥がれてしまったが、■の条件で得た
ＮｉメツキＴｉ線では３回転後、３回転戻してもメツキ
が剥がれることもなく良好であった。

これより、Ｔｉ表面を電解研磨後活性化させることによ
って、接合強度に優れたＮｉメツキＴｉ棒を得られるこ
とが解った。

（２）多重クラッド素材組立工程（ステップＳｌ）第２
図は、多重クラッド素材の組立ての状態を示す模式図で
あり、Ｔｉ又はＴｉ基会合金製棒材１にＮｉメツキを施
して得たＮｉメツキＴｉ芯材２を金又は金基合金等から
なる貴金属管３に挿入し、これを更に炭素鋼管４に挿入
した後、炭素鋼管４内を脱気し、両端に炭素鋼製の蓋部
材４ａを嵌合し、炭素鋼管４と全周溶接して多重クラフ
ト素材５を得る。

芯材としてＮｉメツキＴｉ芯材２を用いるのは、後工程
において拡散接合を行わせたとき、実質的に三つの層を
接合させた方が四つ以上の層を接合させた場合に比べよ
り接合強度に優れた多重クラッド材６を得られるからで
ある。

最外層に炭素鋼管及び炭素鋼製の蓋４ａを用いるのは、
後の工程において酸溶解にてこれらの層を除去するので
酸溶解の容易さ及び低価格性を考慮したことによる。こ
こで酸溶解の容易さという観点から考えると銅又は銅合
金の適用が考えられるが、クラッド素材５の組立て時の
密閉溶接が簡単にはできないし、ロー付けにて密閉して
も後工程で８００℃前後まで加熱するのでロー付は部が
溶は初めて密閉が損なわれてしまう。

（３）多重クラッド素材の熱間押出工程（ステ、プＳ３
）多重クラッド素材５は、これを所定温度に加熱した後
、第３図に示すように押出装置１０を用いて延伸加工を
施す。これは軸対称加工法であるので貴金属層の肉厚変
動が抑制され、金属同士の拡散接合を効率的に行い得る
からである。

第３図は本発明に使用する押出装置１０による押出状態
を示す模式図である。押出装置１０はコンテナ１１、ポ
ンチ１２、ダイス１３から構成されている。

多重クラッド素材５は所定の温度に加熱された後、澗滑
荊を塗布されてコンテナ１１に装入され、ポンチ１２に
よって加圧され、ダイス１３によって目標とする外径に
押出される延伸加工により相互に拡散接合された多重ク
ランド材６を得る。

なお熱間押出法に代えて熱間静水圧押出法を用いても同
様の効果が得られる。

（４）冷間外径絞り工程（ステップＳ４）前工程の熱間
押出工程においては、通常装置能力から外径を１（ｔｉ
ｎ以下に押出すことは困難であるので、冷間加工にて外
径を絞る。

第４図はダイス２１を用いた冷間伸線状態を示す模式図
であり、熱間押出にて得られた多重クラフト材６を冷間
伸線することによって複合材７を得る。ダイス２１を用
いるのは軸対称加工法であるから加工中の各層の厚みの
変動を極力抑えることが可能であり、しかも複合材７の
最外層は炭素鋼層にて構成され、冷間加工中に貴金属層
が破損するのを防止できるからである。この冷間外径絞
り工程には、孔型圧延法やローラダイス伸線法を用いて
もよいが、上述のように各層の厚みの変動を極力抑える
という点ではダイス伸線法が望ましい。

このダイス伸線法にあっては多数のダイスを用いて順次
複合材７の外径を絞り、複合線材８を得る。

（５）炭素鋼層除去工程（ステップＳ５）前工程にて得
られた複合材７を酸洗し、最外層の炭素鋼層を溶解除去
することによって貴金属層を露出させた複合材８を得る
。酸洗により炭素鋼層を除去するのは貴金属層が非常に
薄く、機械加工等では貴金属層まで除去してしまう戊が
あること、また外径が細くなると機械加工等による外削
自体が困難となることによる。

（６）仕上ダイス伸線工程（ステップＳ６）前工程にて
得られた複合材８の表面を滑らかにすると共に貴金属光
沢を出すために仕上ダイス伸線を行う。

このダイス伸線工程にあっては多数のダイスを用いて順
次複合材８の外径を絞るが、減面率５０％を越えるダイ
ス伸線を行うと、貴金属層表面に小さな割れが発生する
ため、減面率５０％以下で伸線した後、５００℃〜７０
０℃の間で軟化焼鈍を行う過程を繰返すことにより、貴
金属層に割れの発生がない良好な貴金属クラッドチタン
線材９が得られる。

〔試験例〕

金クラッドチタン線材を次の２種類の多重クラフト素材
を用いて製造し、その評価を行った。

素材Ｉ　（本発明で使用しない素材） 低炭素アルミキルド鋼管 直径６７ＷＭ±０．１　　　内径６００：ｆ！−”金基
合金管（１２に、　５０％Ａｕ　−４０％Ｃｕ−６％Ｎ
ｉ−４％Ｚｎ）外径６０ｔａ±０．１　　　肉厚０．６
　ｍ純Ｎｉ管（Ｎｉ　２００） 外径５８．５寵±０．１　　内径５２　ｔｍ　：：・２
純Ｔｉ棒（ＪＩＳ　２種） 直径５２ｍ：ｇ、ｚ 素材■（本発明で使用する素材） 低炭素アルミキルド鋼管 直径６７１ｕ±０．１　　　　内径６０ｗ二ｇ−ｚ金基
合金管（１２に、　５０％Ａｕ　　４０％Ｃｕ−６％Ｎ
ｉ−４％Ｚｎ）外径６０鶴±０．１　　　肉厚０．６ｆ
ｌＮｉメツキＴｉ芯材（メツキ厚＝３鶴、Ｔｉ：ＪＩＳ
２種）直径５８．５ｍ±０．１ 長さ１８５ｍｍの素材１．ｎを（２〜３　）　Ｘ　１０
−’Ｔｏｒｒの真空チャンバー内で両端を電子ビーム溶
接して第２図に示す如き多重クラッド素材を製作した。

次に素材１．ＩＩを８００℃に加熱した後、第３図に示
す如き態様で熱間押出にて直径２５ｆｌ（押出比＝７．
２）の多重クラッド材６を押し出し成形した。

この多重クラッド材６の接合強度を第５図に示す如き剪
断試験方法により評価した。

第５図は剪断試験に用いた試料、治具の断面形状及び寸
法例を示す説明図であり、第５図（ａ）は試料の、また
第５図（ｂｌは治具の、更に第５図（Ｃ１は試験態様を
示している。試料３０は多重クランド材６を長さｈ＋ｗ
で切り取り、その長さＷの範囲について炭素鋼管、金基
合金管、　Ｎｉ層を除去し、更にＴｉ棒材も薄く切削し
て直径ｄ２の円柱に仕上げた。

一方治具３１は管材の一端側の内径を所定長さにわたっ
てＤ２とし、他端側の内径をｄｚ（Ｄｚ＞ｄＳ）として
構成しである。このような治具３１の大径端側に第５図
（Ｃ１に示す如く試料を挿入載置し、試料の上端部に荷
重を付与し、下式に従って剪断強さ（ｋｇｆ／ｍ”）を
求めた。

接合強度は素材１を用いた場合は１４ｋｇｆ／ｍｍ”素
材■を用いた場合は２３ｋｇｆ／ｍｓ”となり、素材■
の方が接合強度に優れた多重クラッド材６であることが
わかった。

次に、素材１．ｎ両方より得られた直径２５＋＋ｎの多
重クラッド材６をダイス伸線にて縮径し、直径７．０〜
７．２　ｍの複合材７とした。ダイスによる１回当たり
の減面率を１０〜１５％の範囲で４段階に変化させ、軟
化焼鈍を５７０℃×１０分で行った。直径７Ｉｎまで伸
線後、硝酸にて最外層の炭素鋼層を除去し、その時の１
２に層の状態を観察した。その結果を素材１．ＩＩにつ
いてのスケジュールと共に表１に示す。

表１中○印は表面性状良好、Δ印は表面に割れが発生、
Ｘ印は１２に層が破断したことを示す。

表１から明らかなように素材■を用いると良好な金クラ
ッドチタン線材が得られることが解った。

次に素材■について寸法スケジュール１でダイス伸線と
軟化焼鈍を繰り返して縮径した後、最外層材を除去した
直径６．３鶴の複合線材を用いて仕上ダイス伸線による
縮径加工を施した。

この時、ダイスによる１回当たりの減面率を前回同様１
０〜１５％とし、軟化焼鈍を５７０℃で３分間行った。

そして軟化焼鈍までの減面率を４段階で変化させた。そ
の時の１２にの評価を寸法スケジュールと共に表２に示
す。表２から明らかな如く炭素鋼除去後は５０％以下の
減面率に抑えて軟化焼鈍を行えば良好な金タラソドチタ
ン線材が得られることが解った。

なお素材■を用いて寸法スケジュール１．５にて製造し
た金タラソドチタン線材を用いて、めがねフレーム部材
に加工した後、めがねフレームを組み立てた。めがねフ
レーム部材への加工中１２に層の欠損等のトラブルはな
く、フレーム組み立て時のロー付けに際しても接合界面
の剥離等のトラブルもなく、良好なめがねフレームを組
み立てることが出来た。

〔効果〕

以上の如く本発明にあってはＮｉメツキＴｉ芯材を用い
て多重クラッド素材を組み立て、熱間押出しによって、
拡散接合させた後、冷間加工にて縮径し、更に５０％以
下の減面率でのダイス伸線法による縮径と、軟化焼鈍と
を繰り返し行って、貴金属クラッドチタン線材を得るこ
ととしているから素材組立が簡略化できることは勿論、
接合性も著しく向上する等本発明は優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要製造工程を示すブロック図、第２
図は本発明において用いる多重クラフト素材の模式的断
面図、第３図は本発明方法における熱間押出工程の模式
図、第４図は本発明方法を用いるダイス伸線工程の模式
図、第５図は剪断試験態様を示す説明図である。 １・・・Ｔｉ棒材　２・・・ＮｉメツキＴｉ芯材　３・
・・貴金属管　４・・・炭素鋼管　　４ａ・・・蓋部材
　　５・・・多重クラッド素材　６・・・多重クラッド
材　７・・・複合材８・・・複合材　９・・・貴金属ク
ラッドチタン線材１０・・・押出装置　１１・・・コン
テナ　１２・・・ポンチ１３・・・ダイス　　２１・・
・ダイス特　許　出願人

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．ニッケルメッキを施したチタン又はチタン基合金製
   の芯材を貴金属製の管に挿入し、更にこれらを鋼製の管
   に挿入した後、該鋼製の管内を脱気し、両端を密閉して
   多重クラッド素材を製作する工程と、 該多重クラッド素材に熱間押出，又は熱間静水圧押出に
   て延伸加工を施し、多重クラッド材とする工程と、 該多重クラッド材を冷間加工にて縮径する工程と、 最外層の鋼を酸溶解にて除去する工程と、 最外層を除去した後、ダイスにて仕上伸線を行う工程と
   、 を含むことを特徴とする貴金属クラッドチタン線材の製
   造方法。
2. ２．前記ニッケルメッキを施したチタン又はチタン基合
   金製の芯材は、チタン棒材の表面を電解研磨し、硝酸に
   て活性化した後、ニッケルメッキを施して形成する請求
   項１記載の貴金属クラッドチタン線材の製造方法。
3. ３．前記最外層の鋼を除去した多重クラッド材の伸線工
   程において、減面率が５０％以下のダイス伸線と軟化焼
   鈍とを繰り返し行う請求項１記載の貴金属クラッドチタ
   ン線材の製造方法。