JPH09174255A - 炭素鋼へのチタンクラッド方法 - Google Patents
炭素鋼へのチタンクラッド方法Info
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- JPH09174255A JPH09174255A JP34015595A JP34015595A JPH09174255A JP H09174255 A JPH09174255 A JP H09174255A JP 34015595 A JP34015595 A JP 34015595A JP 34015595 A JP34015595 A JP 34015595A JP H09174255 A JPH09174255 A JP H09174255A
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Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素鋼の上に品質の良い膜厚のチタンクラッ
ドを形成する。 【解決手段】 母材である炭素鋼１の上にワイヤ状のチ
タン２を、約０．５ｍｍの隙間をとって配置する。電子
ビーム３によりチタン２を照射する。この場合、電子ビ
ーム３による照射エネルギー密度が３〜６Ｋｗ／ｃｍ2
程度となるように、ビームフォーカスをずらしつつ電子
ビーム３をオシレートする。これにより、チタン２は溶
融するとともに、炭素鋼１は予熱されて、ぬれ性がよく
なり、良好で膜厚の肉盛部４（チタンクラッド）ができ
る。
ドを形成する。 【解決手段】 母材である炭素鋼１の上にワイヤ状のチ
タン２を、約０．５ｍｍの隙間をとって配置する。電子
ビーム３によりチタン２を照射する。この場合、電子ビ
ーム３による照射エネルギー密度が３〜６Ｋｗ／ｃｍ2
程度となるように、ビームフォーカスをずらしつつ電子
ビーム３をオシレートする。これにより、チタン２は溶
融するとともに、炭素鋼１は予熱されて、ぬれ性がよく
なり、良好で膜厚の肉盛部４（チタンクラッド）ができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素鋼へのチタン
クラッド方法に関し、厚膜で品質の良いチタンクラッド
を得るよう工夫したものである。
クラッド方法に関し、厚膜で品質の良いチタンクラッド
を得るよう工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素鋼の耐食性を向上させるため、炭素
鋼上にチタンやチタン合金（以下両者を「チタン」で表
す）を被覆することが行われている。チタンの被覆方法
としては、イオンプレーティング法などのＰＶＤ法や、
プラズマ溶射法などが一般には知られている。
鋼上にチタンやチタン合金（以下両者を「チタン」で表
す）を被覆することが行われている。チタンの被覆方法
としては、イオンプレーティング法などのＰＶＤ法や、
プラズマ溶射法などが一般には知られている。
【０００３】イオンプレーティング法によれば、チタン
の膜厚は１０μｍ程度にしかならない。一方、プラズマ
溶射法によれば、膜厚を厚くすることはできるが、内部
に気孔ができるという欠点がある。
の膜厚は１０μｍ程度にしかならない。一方、プラズマ
溶射法によれば、膜厚を厚くすることはできるが、内部
に気孔ができるという欠点がある。
【０００４】廃棄物を充填して地層処分する容器には、
良好で且つ確実な耐食性を確保する必要がある。そこで
上記容器の部材として、炭素鋼の表面に気孔等のない良
好なチタンを約１ｍｍ以上の膜厚で被覆（クラッド）し
た部材を用いることが検討されている。
良好で且つ確実な耐食性を確保する必要がある。そこで
上記容器の部材として、炭素鋼の表面に気孔等のない良
好なチタンを約１ｍｍ以上の膜厚で被覆（クラッド）し
た部材を用いることが検討されている。
【０００５】気孔等のない良好なチタンを約１ｍｍ以上
の膜厚で被覆（クラッド）するためには、上述したイオ
ンプレーティング法などのＰＶＤ法や、プラズマ溶射法
は採用できない。つまりイオンプレーティング法では膜
厚が不足し、プラズマ溶射法では内部に気孔ができ被膜
の品質が悪く、両方法とも採用できないのである。
の膜厚で被覆（クラッド）するためには、上述したイオ
ンプレーティング法などのＰＶＤ法や、プラズマ溶射法
は採用できない。つまりイオンプレーティング法では膜
厚が不足し、プラズマ溶射法では内部に気孔ができ被膜
の品質が悪く、両方法とも採用できないのである。
【０００６】そこで、肉厚が１ｍｍ程度以上で欠陥のな
いチタンクラッド方法としては、図４に示す多層肉盛法
や、図５に示す爆着法（または圧延法）を採用せざるを
えなかった。
いチタンクラッド方法としては、図４に示す多層肉盛法
や、図５に示す爆着法（または圧延法）を採用せざるを
えなかった。
【０００７】図４に示す多層肉盛法では、チタン１との
間で脆弱な金属間化合物を形成しない金属の組み合わせ
とするため、炭素鋼１の上に銅５を肉盛し、さらにバナ
ジウム６を肉盛した後、チタン２を最終肉盛する。図５
に示す爆着法（または圧延法）では、メタルジェットの
作用で脆弱な金属間化合物を残さない施工法で、炭素鋼
１の上にチタン２をクラッドすることが実用化されてい
る。
間で脆弱な金属間化合物を形成しない金属の組み合わせ
とするため、炭素鋼１の上に銅５を肉盛し、さらにバナ
ジウム６を肉盛した後、チタン２を最終肉盛する。図５
に示す爆着法（または圧延法）では、メタルジェットの
作用で脆弱な金属間化合物を残さない施工法で、炭素鋼
１の上にチタン２をクラッドすることが実用化されてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
多層肉盛法では、施工方法が複雑であり、また高価なバ
ナジウム６を用いるためコスト高となる欠点がある。ま
た、図５に示す爆着法（または圧延法）では、曲面，コ
ーナ部などの局部施工には適さず、また、補修等には利
用できない。
多層肉盛法では、施工方法が複雑であり、また高価なバ
ナジウム６を用いるためコスト高となる欠点がある。ま
た、図５に示す爆着法（または圧延法）では、曲面，コ
ーナ部などの局部施工には適さず、また、補修等には利
用できない。
【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑み、欠陥（気
孔等）がなく、局部的にも施工でき，信頼性の高い，肉
厚が１ｍｍ程度以上の厚肉にチタンをクラッドすること
のできる、炭素鋼へのチタンクラッド方法を提供するも
のである。
孔等）がなく、局部的にも施工でき，信頼性の高い，肉
厚が１ｍｍ程度以上の厚肉にチタンをクラッドすること
のできる、炭素鋼へのチタンクラッド方法を提供するも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、母材である炭素鋼の上に、ワイヤ状または短冊状
の複数のチタンを微小な隙間をとって配置し、電子ビー
ムの焦点を前記チタンからずらした状態で、電子ビーム
をオシレートさせつつ真空中で前記チタンに照射して溶
融肉盛溶接を行うことを特徴とする。前記隙間の長さは
約０．５ｍｍとしたり、電子ビームによる前記チタンへ
の照射エネルギー密度が３〜６Ｋｗ／ｃｍ2 の均一分布
となる程度に、前記電子ビームの焦点を前記チタンから
はずした状態で照射することを特徴とする。
明は、母材である炭素鋼の上に、ワイヤ状または短冊状
の複数のチタンを微小な隙間をとって配置し、電子ビー
ムの焦点を前記チタンからずらした状態で、電子ビーム
をオシレートさせつつ真空中で前記チタンに照射して溶
融肉盛溶接を行うことを特徴とする。前記隙間の長さは
約０．５ｍｍとしたり、電子ビームによる前記チタンへ
の照射エネルギー密度が３〜６Ｋｗ／ｃｍ2 の均一分布
となる程度に、前記電子ビームの焦点を前記チタンから
はずした状態で照射することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図１及び図２に示すように本実施の形態で
は、真空中において、母材となる炭素鋼１の上に、ワイ
ヤ状のチタン２を微小な隙間（約０．５ｍｍ）をとって
配置する。そして、真空中において電子ビーム３を、デ
ィフォーカス状態でオシレートさせつつチタン２の表面
に照射する。つまり、電子ビーム３の焦点をチタン２の
表面からずらし、チタン２への照射エネルギー密度が３
〜６Ｋｗ／ｃｍ2 程度となるように焦点をずらして照射
する。このようにすることにより、チタン２は真空中で
溶融して肉盛溶接がおこなわれる。この場合、溶融速度
は１００ｍｍ／ｍｉｎ程度とする。かくて肉盛部４が形
成され、肉厚が１ｍｍ程度以上のチタンクラッドが形成
される。
て説明する。図１及び図２に示すように本実施の形態で
は、真空中において、母材となる炭素鋼１の上に、ワイ
ヤ状のチタン２を微小な隙間（約０．５ｍｍ）をとって
配置する。そして、真空中において電子ビーム３を、デ
ィフォーカス状態でオシレートさせつつチタン２の表面
に照射する。つまり、電子ビーム３の焦点をチタン２の
表面からずらし、チタン２への照射エネルギー密度が３
〜６Ｋｗ／ｃｍ2 程度となるように焦点をずらして照射
する。このようにすることにより、チタン２は真空中で
溶融して肉盛溶接がおこなわれる。この場合、溶融速度
は１００ｍｍ／ｍｉｎ程度とする。かくて肉盛部４が形
成され、肉厚が１ｍｍ程度以上のチタンクラッドが形成
される。
【００１２】本実施の形態では、真空中で電子ビーム３
により肉盛溶接をするので、チタン２の酸化が防止さ
れ、酸化による脆弱な皮膜（脆化層）の発生を防止でき
る。
により肉盛溶接をするので、チタン２の酸化が防止さ
れ、酸化による脆弱な皮膜（脆化層）の発生を防止でき
る。
【００１３】また、ディフォーカス状態で電子ビーム３
をチタン２に照射して、チタン２への照射エネルギー密
度を３〜６Ｋｗ／ｃｍ2 程度と小さくして、即ち、入熱
を低くしているため、炭素鋼１とチタン２との間に脆弱
な金属間化合物は形成されない。また入熱を低くしてい
るので、母材である炭素鋼１の溶融は極力小さくなり母
材の希釈化が防止でき且つチタン２を選択的に溶融でき
る。
をチタン２に照射して、チタン２への照射エネルギー密
度を３〜６Ｋｗ／ｃｍ2 程度と小さくして、即ち、入熱
を低くしているため、炭素鋼１とチタン２との間に脆弱
な金属間化合物は形成されない。また入熱を低くしてい
るので、母材である炭素鋼１の溶融は極力小さくなり母
材の希釈化が防止でき且つチタン２を選択的に溶融でき
る。
【００１４】更に、チタン２の相互間に隙間をあけてい
るので、炭素鋼１は、隙間を介して照射された電子ビー
ム３により加熱（予熱）されたり、溶融したチタン２か
らの熱伝導により加熱（予熱）され、予熱状態となる。
このように炭素鋼１が予熱されるので、チタン２の「ぬ
れ性」が改善され良好な肉盛溶接が行なわれる。
るので、炭素鋼１は、隙間を介して照射された電子ビー
ム３により加熱（予熱）されたり、溶融したチタン２か
らの熱伝導により加熱（予熱）され、予熱状態となる。
このように炭素鋼１が予熱されるので、チタン２の「ぬ
れ性」が改善され良好な肉盛溶接が行なわれる。
【００１５】なお、チタン２としては図３に示すような
短冊状のものを用いることもできる。短冊状のチタン２
を用いたときにも、上述したのと同様な状態（隙間状態
や電子ビームの照射状態）にして溶融肉盛をする。
短冊状のものを用いることもできる。短冊状のチタン２
を用いたときにも、上述したのと同様な状態（隙間状態
や電子ビームの照射状態）にして溶融肉盛をする。
【００１６】また、ワイヤ状や短冊状のチタン２を、予
め炭素鋼１の上に設置するなく、送給装置（図示省略）
により適当な隙間を保持した状態でチタン２を炭素鋼１
の上に連続供給して、肉盛溶接を得るようにしてもよ
い。
め炭素鋼１の上に設置するなく、送給装置（図示省略）
により適当な隙間を保持した状態でチタン２を炭素鋼１
の上に連続供給して、肉盛溶接を得るようにしてもよ
い。
【００１７】なお、炭素鋼１の希釈が多い場合には、本
方法を繰り返し施工して、高純度の肉盛層を得て耐食性
を向上させることも可能である。
方法を繰り返し施工して、高純度の肉盛層を得て耐食性
を向上させることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤ状または短冊状
のチタンを隙間をあけて炭素鋼上に配置して、電子ビー
ムをディフォーカス状態で真空中で照射するようにした
ため、チタンは加熱溶融するとともに炭素鋼は高温に予
熱され、予熱された炭素鋼上に溶融されたチタンがあた
かも真空ロウ付けのような状態で肉盛溶接されるので、
母材である炭素鋼の希釈は少なく品質の良いチタンクラ
ッドが形成できる。また本発明によれば、局部的にチタ
ンクラッドを施すことや補修等にも利用できる。
のチタンを隙間をあけて炭素鋼上に配置して、電子ビー
ムをディフォーカス状態で真空中で照射するようにした
ため、チタンは加熱溶融するとともに炭素鋼は高温に予
熱され、予熱された炭素鋼上に溶融されたチタンがあた
かも真空ロウ付けのような状態で肉盛溶接されるので、
母材である炭素鋼の希釈は少なく品質の良いチタンクラ
ッドが形成できる。また本発明によれば、局部的にチタ
ンクラッドを施すことや補修等にも利用できる。
【図１】本発明方法を示す斜視図。
【図２】ワイヤ状のチタン及びチタンの配置状態を示す
断面図。
断面図。
【図３】短冊状のチタン及びチタンの配置状態を示す断
面図。
面図。
【図４】多層肉盛法によるチタンクラッドを示す断面
図。
図。
【図５】爆着法によるチタンクラッドを示す断面図。
１ 炭素鋼 ２ チタン ３ 電子ビーム ４ 肉盛部 ５ 銅 ６ バナジウム
Claims (3)
- 【請求項１】 母材である炭素鋼の上に、ワイヤ状また
は短冊状の複数のチタンを微小な隙間をとって配置し、 電子ビームの焦点を前記チタンからずらした状態で、電
子ビームをオシレートさせつつ真空中で前記チタンに照
射して溶融肉盛溶接を行うことを特徴とする炭素鋼への
チタンクラッド方法。 - 【請求項２】 前記隙間の長さは約０．５ｍｍであるこ
とを特徴とする請求項１の炭素鋼へのチタンクラッド方
法。 - 【請求項３】 電子ビームによる前記チタンへの照射エ
ネルギー密度が３〜６Ｋｗ／ｃｍ2 の均一分布となる程
度に、前記電子ビームの焦点を前記チタンからはずした
状態で照射することを特徴とする請求項１の炭素鋼への
チタンクラッド方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34015595A JPH09174255A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 炭素鋼へのチタンクラッド方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34015595A JPH09174255A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 炭素鋼へのチタンクラッド方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09174255A true JPH09174255A (ja) | 1997-07-08 |
Family
ID=18334261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34015595A Withdrawn JPH09174255A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 炭素鋼へのチタンクラッド方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09174255A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107999949A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种钛合金多层钣材的电子束焊接封装方法 |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34015595A patent/JPH09174255A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107999949A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种钛合金多层钣材的电子束焊接封装方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |