JPS5947081A - チタンまたはチタン合金クラツド鋼板の製造方法 - 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】 木Ｊｉ明は、中間煤状］Ａを用い、１］延圧γ１法４′
主たる製造方法とＪるチタンクラッド鋼板の製造方法に
関吏るものＣ゛ある１゜ チタンまたはチタン合金は優れＩＪ耐食性４右りるため
、各種の化学反応容器、７１１７洋）１１１造物、海水
を利用Ｊる機器等に利用されており、イ［年その需歎は
増大している。しかし、ｆタンｆＪ　ｎ”；属祠ねとし
て大量に使用するにｆ；Ｌ　Ｈ￥済的な制約が大きい。

このＪ、うなチタンの利用に苅し−（、耐食（Δ旧どじ
でのチタン、強度材料としての調料どを１校合しｌ〔チ
タンクラット鋼板の使用が増加しｌさている。。

近年、チタンクラッド鋼板の製３）５方法としく、従来
の爆発圧着法に加えて、几延圧沿法、拡１】ｋ接合法な
どの研究が進められ−Ｃいるが、例えば、圧延圧着法で
は熱間１延の際に脆弱な金属間化合物を生成しく良好な
接合部１腹が得られず、ま１５、拡散接合法でし、例え
ば化学成分を調整した母材鋼板を用いたり、中間媒接材
を挿入して行なう方法が提案されているが、面積的にも
小さく、工業的に利用されるにいたっていない。

したかつ−Ｃ，爆発圧着法にＪ、るブタンクラツド鋼板
のみが化学賃置！Ａ籾として多用されている。

例えば、特開１１ｉ１５６−１２２６８１号公報にＩＪ
、鋼中の炭素固定元素の含有量を限定しｌ、：特殊な調
料を１（」祠あるいは中間（Δどし°Ｕ　、　ＩＴ延延
圧演法Ｊ、す・−ｆ−タンクラット鋼を製造する方法が
開示されているし、特開昭５２−１３４！ｉ９３シ公報
、同１３４（ｉｆ１号公報には、１０−１ｍ１１１−ｌ
　！Ｊ以１艷の真空中で電子ビーム溶接により用人溶接
後、冷間あるいは１　（１８０℃の？昌間で圧延づるこ
とにより、チタンクラッド鋼を製造するｙｊ法が開示さ
れている。また、特開Ｉｆ！ｊ　５６−７４３９０号公
報、同７１５Ｈ号公報、同１２８７弓公報、同１２８Ｇ
弓公報には、Ｏｒ、Ｍ、Ｏ，Ｖ、Ｎ　ｉ　Ｓ（／１１あ
るいＩＪでれらの絹み合わｌ！祠を′中間媒接材としく
介在さけて拡ｊ１（接合法に、Ｊ、−）（ブタンクラツ
ド鋼を製造りる方法が開示され（いる。

これらの公報中には、ブタンど鋼（４とをｉ＋’、ｉ　
ｌ＞ｊかかる接合方法Ｃ作成りること（よ１月ｆｌｌ　
ｒ　（ｓうると明示しくある。さらに、本発明者にＪ、
る実験（つ）δ・１によれば、これらの方法にＪ：るｆ
タンクラット！岡は部分的には接合部が得られるが、」
−葉内なザイスで均一な接合を得られること（１なく、
接合部分のＷ面接合強１σは、Ｊ　Ｉ　Ｆう−（’３　
　、ｉ　ｎ０３チタンクラツド鋼の接合強電を’ａ’ｒ
’＋足りるどどはできなかった。。

Ｊ、ｌこ、現イ１のところ、かかる製）：−プｊ）人に
ｊ、るブタンクラット鋼は市販され４いない。

中間媒接材を用いないｈ法ζ゛、チタンクラッド鋼を製
造する場合に制約どなる基礎的な問題貞の１つは、合口
どなるブタンあるい１ｉＬ１９ン合金とｆ３１　＋４　
鋼板の間に、相Ｌｊ拡散現象に、Ｊ、るＩｌｆ＾弱な合
金層が牛成りることにある。したが−）Ｃ、ブタンクラ
ット５Ｎを！！７造りろ過程に、＋３いて、０１１）ホ
の合金層が生成づる条イ′１（例えば高温雰囲気等）を
経１．Ｋ　Ｕればならないにうイ「クラッド製造方法（
たとえば拡散接合法、圧延圧着法など）ｌ”は、１接接
合したチタンーｆＪ４クラッド鋼板の製造は困難と考え
られる。

爆着法にＪ、るブタンクラツド鋼の製造り法にお（プる
制約どしては次のにうイアことがある。まり“、工業的
に製造され−Ｃいるチタン板は、幅が約２ｍ以下であり
、これ以上のものは市販され“Ｃいない。＝１、た、合
口であるチタンの板厚が約２龍以下の爆発圧着チタンク
ラッド鋼は、チタン板自身の歪や、爆薬のＩＩＩ光辻に
Ｊ、る損傷などの理由から、工業的には生産されていな
い。まｌご、母材が薄板の１１合にＬＬ　９ｇ光１１首
接に１１じる歪や母材の伸びの低下などからくる制限も
ある。

さらには、段１ｆｉ能力にＪ、る；Ｖ薬什）の制限しあ
り、面積の広いチタンクラッド鋼板については、市場の
要求に応えることができなか−）だ。

本発明者は以上の点に鑑み、チタンクラッド鋼板の製造
／Ｊ　ｒｈに関りる秒々の実験検器を実／Ｉ１１！した
結果ついに木弁明をなりに′Ｉゞ−）だ。

すなわ１５、木弁明はブタン；１、た（、１、ブクン含
６；からなる合４ＡどＮ月鋼板との間に二Ａ／、二Δ）
′合金、タンタル、タンタル合金の内のに）を中間媒接
材どしで介在さけ、母（Ａ鋼板ど中間媒接材と合材どの
接合面を化学的または（成域的に清浄面とし、てれらの
清浄面を密接さけ、四周を溶接し６４０１体を（１−１
成した１玲、該組合ｌ！１４〜内部を真空１良１０’　
−Ｔ−ｏｒｒ以十あるい（よ△トイ１どの小活性刀ス雰
囲気として保持し、該相合１！、陣を　７００　”Ｃ以
Ｌ８５０°Ｃ以下の濡Ｉσ範囲内に均一に加熱し、圧延
比２以−１に圧延りることにＪ、リチタンまたはチタン
合金クラツド鋼板を製造Ｊることを特徴どづるブタンま
たは−１−タン合金り一ンッド鋼板の製造方法を要旨と
づるものｃ”　ｉＺる。

以′ト、本ざｔ明について詳細に説明ｊＪる。

本発明に＋３Ｃノる鋼板とは、ＪＩＳに規定さ（しくい
るＳＳ祠、８１３祠、Ｓ　Ｍ　４Δ、Ｓ　Ｕ　Ｓ祠おＪ
、びこれらに類似しＩＪものであり、ブタン祠と（よ、
ｊ業用純ヂタン（１３Ｊ、びｌ　ｉ−０，！＋ｌ）ｄな
どのチタン合金１１Ｍ　（少なくとも　７３．０５　ｗ
ｔ％Ｔ１を含イｊりる）（・（１うり、文中で（はしば
しばブタンと称りる。

本５ｔ・明の中間媒１８月はチタンおＪ、び鋼板との間
Ｃ脆弱２ｉ金属間化合物を生成ぜり゛、展延性の’Ｊぐ
れた金属であることが要求される。種々倹ｉ・１の結果
、土業用純二Ａブ、Ｎｉ＋−１２１’、Ｎ１１−７−ｉ
などの−Δブ合金あるいｔ３１．土梨用糺９ンタル、ｌ
−ａ　−Ｎｂ　、　−１−ａ　−’ｌ’ｉ　などのタン
タル合金が最適でｄうることが判明り、、　ｌｔ　。

まず、本発明の中間媒接材の両面及び０４４となるチタ
ン、１１４，１と＜ｆる鋼板の接着しＪ、うどりる而を
清浄にりる。これらの接着面は醇洗又（よ電解１１１１
１脂智の化学的ｆ段又はグラインダーＩＩ磨等のＩ成域
的仙磨にＪ、す、表面酸化膜を除去し、かつ、アレ１〜
ン、１〜リクｌ」ル土ブレンあるいはフッ素系溶剤等に
より充ブフにｎ）２脂し−Ｃ清浄面にりる。

これらの接着面の最大粗さく、１２５μｍ−１ｍ１ｌｘ
以ト、りＩましくは、３μＬ１ｍａｘ以］・（ある１）
か接合がより均一どなる。

次に母料、中間媒＋１ｊ　）ｔＡ　、合４Δの組合Ｕ体
に゛）いて述ぺる。

合材の清浄面と１１１４４４７４仮の清浄面との間に中
１１Ｕ媒接祠の両清浄面がＵいに密接りるＪ、うに相合
１！、イの組合μ面を密封りる／ｊめに、外周に軟鋼の
接合板を当てて溶接し、絹み０け体を）ｌ′４成りる。

この時、接合板の１個所には軟６１Ｌ１、／Ｌｌは低合
金鋼からなる吸引パイプを取（：Ｉ　＋−Ｊる。

第１図、負′１２図におい（，１はＩ！Ｊ　４４６目楡
、２（，１１本発明の中間媒接月、３は合材Ｃあイ）チ
タン、／１は接合板、ｂは溶接ビルド、６（よ吸引バｒ
−ｆ、７は分離オＪ１３１．１ダミー板Ｃある１、第１
図は同　刈払のブタンクラッドｔＭ板２枚を１回のロー
ル圧接により得る場合の組合１．！陣ひある。

この、去うイｉ男合１．Ｊ、、ブタンど一１タンの間１
．．１１．１゜分肉１１月７を塗１０しくｚ　ｌ：Ｊれ
ぽならない。第２図は、１’Ｊ７仮クラツｌ”　！１′
４仮あるいは非定尺のクラッド…を少■生産”（〕るの
に適しくいる。

溶接が完了した組合せ休の吸引バイブロを真１／−’ボ
ン−１に連結ｌノＣ１へ空間部及び接着面の隙間を１丁
Ｏｒｒりｒま（）＜（よ１０’　−１’　ｏｒｒ以下に
減圧りる。あるいは１．＋、ｊ　７’、ｆＪボン−）の
排気系に）すｌ結（）１５不活性万ス（例えば、）」ｅ
１Δ１・等）にＪ、す、相合１！体内部のカズ麗操を実
施した後、絹ｆ）ｕ体内部を１　ｒ　ｏｒｒ　！ＩＩ’
ましく（、上１０−１以下に）酸性すイ）１．かかる減
珪王Ｌｌｊｌの後、１妓引バｒプロを鍛接等により密閉
しり断りる。

減ｙ［された相合せ１ホを　７　ｈ　（１”Ｃ以上　８
８０℃以１・の温度範囲内で均一に加熱した後、直ちに
圧延１　（７Ｕ　＋Ｆｔ　？’　／　製＋’ｉｉ’＋　
ＩＶ！Ｊ’Ｆ　）　２　（ｒ５　ＪＪ、十の熱間ｒｉ延
を行なう。

加熱温度が８１８０℃を越えると、ブタンの結晶系が稠
密六方系から体心立方系へ変化し、かつ、相わ“１化す
ることに伴う表面肌荒れが著しくなるし、また、７００
℃未満の加熱）黒度で（ま、１回の加熱圧延で所定のハ
延比を１１？ることが困ｙ・１１で′ある。圧延１幾能
力にＪ、す、１回の加熱圧延で（Ｊ所定の刈払に圧延′
Ｃさない場合に（ま、多数回の加熱圧延を実施し′Ｃし
接合強電の低ドは認めらＩしない。

中間媒接４Ａの厚さは、ｊ王延後の製品【こ、１３い−
Ｃ１１０ミク１」ン以上あれば媒１８祠としての効果、
］（１１ら、接合強１．（１の低１・かないことがＭｒ
　ｒｉｂされた。

１０ミク［１ンより下になると、若−■接合強ｉｐが１
１（］・する傾向にあり々ｆましく４１い、。

第５図、ａ１６図に中間媒接（）１の厚さと前面接合力
の関係並びにハ延比、減ＪＵ一度と１ｆν面１８合力の
関係を図示りる。

このＪ、うにしζ製造されたＬタンク−ノット指は１９
れた接合力をｒｉ　ｔ、、　’ｖ　ａ３す、朝断試験を
実ｆ進したどころ、ＪＩＳＯ：参６０３（）Ｎ２１８化
さｔｔ　’Ｃいるチタンクラット鋼板の規格ｉ＋ｒｉ　
（１４ｋｇ　７脂イ）を充分に満足するＷｉ　’Ｃあっ
た。

また、このチタンクラッド鋼板を更に熱処即しく剪１９
ｉ試験を行なった結果′ｃ６．１＼）はり前記ＪＩＳ規
格１ｉｒＪ以−Ｌの接合力が確認され、引張６１（！１
０）及び曲げ試験の結果から強い接合力と曲げ加Ｌ性の
優れたチタンクラッド鋼板であることが＋１１「、Ｊ！
された。

：１、ｌこ、り！３図、第１図に示づように、本発明に
より製ｊ市されたチタンクラッド鋼板のチタン而に更に
ブタン３−を、あるいはｒｔ口Ａ　１　（／、）　１８
４板而に更にｆＮ仮゛１″を１．あるい（よＪ：ｌこ、
ぞれらの両者を、従来公知の接合技術、例えば爆Ｗｅ　
１］−描法、拡散接合法、圧延圧着法、肉盛り溶接法等
により、接合して所定の＝Ｊ法のチタンクラッド鋼を製
造すること６可能である。

父、かかる多１ｆＱのブタンクラツド鋼を加熱１１゜延
することにＪ、−）η、より薄板あるいは版板の１−タ
ンクランド鋼（灰を製造覆ることも可能である。

以下、本発明の実施例を承り。

実施例１ 合材どし、”ＣＩｆ）ｍｍ　Ｉ　Ｘ　　１００ｎｎｉ　
Ｗ　Ｘ　２００ｍｍ　ｌ−の紳チタン板（＋１３１種）
を、 母材どして３０陥Ｌ　Ｘ　１００關Ｗ　Ｘ　２０５ｍｌ
１ｌｌ−のＪＩＳ　　ＳＦ３　　Ａ２鋼板を、 中間媒接材とし−（（１，５ｍｍ１　Ｘ　　１（１０ｍ
ｌｌＷＸ　　２００ＩＮ１１１−の」タ業用純二Ａブ板
（Ｎ：）含有量　９９．！１（ｉｗｔ　％ムス」ニ）　
を 使用しく、１１−延圧着払にＪ、す（２−１０、１＋（
ｉ　）ＩＮａｎ　ｔ　Ｘ　　１００ｍｍ　Ｗ　Ｘ　１０
００龍］−のチタンクラット８Ｎ板を作成した。

まづ゛、二Ａブ１反の両面を４１１５０　’？丁゛バノ
（ＩＪＩ　１−Ｌ）１．１：た、この二Ａブ板と接りる
チタン及び鋼板の表面はグラインダ（１１１話を実施し
た１綬、７１而とｂ脱脂しＣ）＾か而とした。

この後、該−Ａブ板をチタンと６Ｍ　４ｆｉの間ｆ、Ｔ
ｈ　ｉ、Ｉ。

さみ組合ぜた後、第２図に示づＪ、うにタミー板Ｆ３及
び１妓引バーｒプロを取りイ」りたＩＰ、合ｉｋ　４を
用いてアーク溶接により組合１１体を作成した。この時
、チタン仮３どタミー板Ｅ３どの間にはグｊ　１Ｍ１１
月　７　を　塗　イｌｉ　　シｌご　。

王の俊、吸引パイ１Ｇを真空ポンｆに接わ°１；シ、１
１４Ｊ合ｉ！体の内８１１を真空度　１０−３丁０１’
　Ｉ”にした後、吸引パイゾロの１部を鍛接することに
より密閉した。

比較のため、中間媒接月て・ある二Ａブを挿入せず、同
様の条１７１でチタンクラッド鋼を作成しＩこ　。

両者の１１−延ままの状態及び！ｉ　４　（１℃、Ｇ　
２　！ｉ　’（’、　Ｃ熱処理を茄した状Ω門の界面接
合力の試験をｉ−１な−）ｌこ。

その結果を表１に承り。

本発明にＪ、る中間媒接材方式の−ｆチタンクラッド鋼
、前）小のＪＩＳ規格埴を１−分満足覆る強い界面接合
力を０している０、まＩこ、ＸＦＡマイク［１アナライ
ザーによる１８着界面の分析の結果では、二Ａブ／鋼界
面の鋼の脱炭現象も認められず、良好な１と合界面を有
している事が確認された。

実施例２ 合材として１０ＩＩＢ　Ｉ　Ｘ　　１００＋ｎＩＩＷ　
Ｘ　２（１０龍りの純チタン板（Ｊ　Ｉ　Ｓ　’Ｉ　ｆ
重）を、Ｉｕ　ｌ、Ｊとし１３（１ｍｍｔ　Ｘ　１０（
１ｍｍＷＸ　２０５ｍｍ１−のＪＩＳ　　ＳＦ３　４２
鋼板を、 中間媒接材どしｒ　Ｏ，５ｕ　ｔ　ｘ　　Ｈ）Ｏｍｍ　
Ｗ　ｘ　２００ｍ＋＋　１−の工業用純タンタル板（゛
「ａ含有ｆｆｉ、　　９９，９Ｗ［％以上）を 使用して、ＬＴ延延圧着法より（２斗　０．１−Ｌ　　
Ｇ）ｍｍ　ｔ　ｘ　　１００ｖｎ　Ｗ　Ｘ　１０００ｍ
ｍ　ｌ−−のチタンクラッドｆｌ’ｌ板を作成した。

まず、タンタル板の両面を＃　　１！ｉ０で八ツωｌ　
ＩＦＩ１１ノ、また、この二Ａブ板と接するチタン及び
鋼板の表面＋、Ｌグラインタ１ｕｌｌ　Ｉ（ζを実施し
た後、／ｌ　ｉｎｉとム１１（）脂し−Ｃ）へ澤面とし
た。

この後、該タンタル板をチタン（！鋼板の間に（まさみ
組合せた後、ダミー板８及び吸引バイブ（３を取り（Ｊ
　ｌノだ接合板４を用いτノ′−り７′１１接にＪ、り
組合１体を作成しｌζ。この時、−ｆタン板こ〕どダミ
ー板と３との間には分Ｎ［＋Δを塗イＩｉ　した、１て
の（Ｃ１吸引パイノ゛６を真空ポンプに接続し、組合１
体の内部を真空度　１０’　−１−ｏ＋・１・しｌど１
糸、（吸引パイプ０の１部を鍛接ＪることにＪ、す１°
１τ閉しＩこ。

ｃ−（７）組合Ｕ体ヲ８５（１’ｃ　”Ｃ’　Ｉ　Ｉｆ
；’ｔ　Ｒｉｌ　１１１１　熱Ｌ　’１：、１パス当り
　７へ−０，５＋情の圧下帛で、ｙ王延比５、即ら最終
板厚１ｔ、ｌ■まＣ′月延した。

両者のｊ］：ＩＪＬままの状態及び５４　Ｉ）”Ｃ１６
２５℃で熱処（１を施しＩこ状態の界面接合力の試験を
ｉ’Ｊ”ｔ＜つた。

そのＩＩＪ１里を表２に示づ。

本弁明による中間媒接材方式のチタンクラッド鋼は、前
述のＪ　Ｉ　Ｓ規格１ホ１を一１分渦足りる強い界面接
合力をイｊＬ＝−（いる。ン１：た、Ｘ線マ−イクＤア
ノーライリ“−による接着界面の分析の結果では、二Ａ
ブ／′６岡界面の鋼の脱炭現象も認めりれり゛、良好な
接合界面を有している事が確認されＩＬ　　。

実ｌバ１１例３ 実施例２ど全く同一の方法で作成したチタンクラッド鋼
（２−１−ｏ、ｉｌ−Ｇ）肝ｔ　Ｘ　　１００闘Ｗ×１
（）（ンＯｍ＋＋　Ｉ−から　７００ｎＩＩｌｌＶｌ／
　Ｘ　２０［）ｓ　ｌを切り出り、　Ｔ、このチタンク
ラッド鋼の母料鋼側（４二更に、３０ｉＩＩｌｌ＋　ｘ
　　１００ｍｍＷＸ　２０（１＋＋ｍＬのＳ［３４２５
Ｍ板を、また、今月チタン側に更に、１０ＩｌｌｌＩｔ
　ｘ　　１００ｍ＋＋Ｗ×２００祁・Ｌの紳ブータン（
Ｊ　Ｉ　Ｓ　’１種〉を爆芹斥１１法により接合した。

このチタンクラッド鋼を　８５０°Ｃ×１時間加熱した
後、直！うに熱間Ｊ■延し、最終製品リーイズ、９．６
２鉗１　ｘ　　１００ｍ＋ｎ　Ｗ　ｘ　１０００ｕ　Ｌ
、のチタンクラッド鋼を作成した。

このチタンクーシッド鋼の物性につい−ＣＩ［６：ｊ　
、１、まの状態及び、５７１ｔｌ　’０１６２５°Ｃの
熱処理を施した状態（・・試験し！、、：結宋を結果に
１〕１記りる。

水ブと明にＪ：る中間媒接材１）式のチタンクラッド鋼
は、前ｊホのＪ　Ｉ　Ｓ　）！を格１１ｎを一１分満足
覆る強い界面接合力をイ］ηる事がＵｌｒ　２　’ｉ：
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図【３１ホγを明の実施例の説明図、第ζ
３図、第４図は他の実施例のル；１明図、第５図（ま申
間媒接Ｉの厚さど界面接合力との関係を承すグラノ、第
６図（よ、Ｆ［延圧、減ｆ［痘と弄面接Ａ力との関係を
示Ｊグラノである。 １・・８１　　月　　　　２・・・中間媒接祠３・・・
合　月　　　　３−・・・チタン４・・・接合板　　　
　５・・・溶接ビードＣ）・・・吸引パイ／　　７・・
・分随目イ８・・・ダミー板 特Ｗ１出願人　旭化成−ｒ業株式会ネ１代理人　弁理士
　小　松　秀　岳

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　チタンまたはチタン合金からなる合材と母材
   ｍ４反との１７４１に二Ａプ、ニオブ合金、タンタル、
   タンタル合金の内の１つを中間煤状祠どして介在させ、
   ｆｉｌ祠鋼板と中間煤状月ど０祠どの接合面を化学的ま
   た【よ（成域的に清浄面とし、ぞれＩうの清浄面を密接
   さけ、四周を溶接して組合１体を１１４成した後、該相
   合Ｕ体内部を真空度１Ｏ−ＩＴ−ｏｒｒ以Ｆあるい（よ
   △ｒなどの小′／ｉＩｇ刀ス雰ＩＪ１１気としＣ保持し
   、該相合μ体を７００°Ｃ以上８５０　’Ｃ以Ｆの濡１
   哀範囲内に均一に加熱し、圧延比２以上に斤延刀ること
   にＪ。 リチタンまたはチタン合金クラツド鋼板を製造すること
   を特１１りどりるチタンま１１＝はチタン合金クラツド
   鋼板の製造方法。 ＋２１　　ｆＪＪ祠鋼側に１１４板を、更に合材測にチ
   タン仮を接合し、あるいはイれらを更に加熱１１延１Ｊ
   ることよりなる特ム′１品求の範囲第１項記載のチタン
   クラッド鋼板の製造り法。