JPS6178585A - ジルコニウム及びジルコニウム合金クラツド鋼およびその製造法 - Google Patents
ジルコニウム及びジルコニウム合金クラツド鋼およびその製造法Info
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- JPS6178585A JPS6178585A JP19947784A JP19947784A JPS6178585A JP S6178585 A JPS6178585 A JP S6178585A JP 19947784 A JP19947784 A JP 19947784A JP 19947784 A JP19947784 A JP 19947784A JP S6178585 A JPS6178585 A JP S6178585A
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- zirconium
- steel
- alloy
- clad steel
- zirconium alloy
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
- B32B15/013—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
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、化学反応容器やガス石油プラント用モジュー
ルなどに適用されろジルコニウム及びジルコニウム合金
クランド鋼およびその製造法に関する。
ルなどに適用されろジルコニウム及びジルコニウム合金
クランド鋼およびその製造法に関する。
ジルコニウム（Ｚｒ） 及ヒジルコニウム合金（Ｚｒ合
金）は、耐食性、耐熱性がすぐれている為に、化学反応
容器、原子炉材料などとして多く用いられているが、価
格が高いので、必要な部分のみにＺｒ及びＺｒ合金を使
用し、他の部分には安価な炭素鋼などｔ使用することが
要求されていた。この要求に対応するものとして、爆着
製のＺｒクラッド鋼が開発され、実用化されているが、
これは、第６図に示すよ５ｉＣ，２工程で製作されてい
る。即ち、第１工程〔に）→０３）〕では、母材である
鋼材１の上にチタン（Ｔ１）２を爆着で接合し、表面を
研磨した後、第２工程〔幹）→（Ｃ）〕とし１℃この上
にＺｒまたはＺｒ合金３を爆着で接合するものである。
金）は、耐食性、耐熱性がすぐれている為に、化学反応
容器、原子炉材料などとして多く用いられているが、価
格が高いので、必要な部分のみにＺｒ及びＺｒ合金を使
用し、他の部分には安価な炭素鋼などｔ使用することが
要求されていた。この要求に対応するものとして、爆着
製のＺｒクラッド鋼が開発され、実用化されているが、
これは、第６図に示すよ５ｉＣ，２工程で製作されてい
る。即ち、第１工程〔に）→０３）〕では、母材である
鋼材１の上にチタン（Ｔ１）２を爆着で接合し、表面を
研磨した後、第２工程〔幹）→（Ｃ）〕とし１℃この上
にＺｒまたはＺｒ合金３を爆着で接合するものである。
この工法では、爆着工程が２回に及ぶ為に工数がかがり
、コスト高になると共に、火薬の爆発力を利用するので
危＠を伴なうとい５欠点があった。
、コスト高になると共に、火薬の爆発力を利用するので
危＠を伴なうとい５欠点があった。
本発明の目的は、ｚｒおよびＺｒクランド鋼を提供する
にあたり、１工程で安価に、なおかつ安全に製作するこ
とにある。
にあたり、１工程で安価に、なおかつ安全に製作するこ
とにある。
本発明は、ジルコニウムまたはジルコニウム合金と鋼と
の間に、ジルコニウムまたはジルコニウム合金の側より
、チタニウム、モリブデン、ニッケルの順に設けたイン
サート材を介在させてジルコニウムまたはジルコニウム
合金と鋼と？拡散溶接により接合してなることｔ特徴と
するジルコニウム及びジルコニウム合金クランド鋼に関
する。
の間に、ジルコニウムまたはジルコニウム合金の側より
、チタニウム、モリブデン、ニッケルの順に設けたイン
サート材を介在させてジルコニウムまたはジルコニウム
合金と鋼と？拡散溶接により接合してなることｔ特徴と
するジルコニウム及びジルコニウム合金クランド鋼に関
する。
また、本発明は、ジルコニウムまたはジルコニウム合金
と鋼のクラッドｔｓ’ｉｔｍ作するにあたり、ジルコニ
ウムまたはジルコニウム合金の側より、インサート材と
してチタニウム、モリブデン、ニッケルをこの願に積層
し、その周囲にＭｇ、 Ｚｒ、 ’ｒｉ およびこれら
を主成分とする合金のうちの１種または２種以上よりな
る酸素吸収剤を配置し、雰囲気中の酸素濃度を低下させ
ながら、前記金属の拡散溶接を行って接合体を得ること
を特徴とするジルコニウム及びジルコニウム合金クラン
ド鋼の製造法に関する。
と鋼のクラッドｔｓ’ｉｔｍ作するにあたり、ジルコニ
ウムまたはジルコニウム合金の側より、インサート材と
してチタニウム、モリブデン、ニッケルをこの願に積層
し、その周囲にＭｇ、 Ｚｒ、 ’ｒｉ およびこれら
を主成分とする合金のうちの１種または２種以上よりな
る酸素吸収剤を配置し、雰囲気中の酸素濃度を低下させ
ながら、前記金属の拡散溶接を行って接合体を得ること
を特徴とするジルコニウム及びジルコニウム合金クラン
ド鋼の製造法に関する。
以下に、本発明を図面く基づき説明する。
第１図は、本発明によるＺｒおよびＺｒクランド鋼の構
成を示す。図において、ｚｒまたはＺｒ合金５と鋼材１
０間にインサート材として、ＺｒまたはＺｒ合金６の側
から、Ｔｉ ２ 、 Ｍｏ４． Ｎｉ５の順で挿入する
。これらインサート材の挿入方法としては、それぞれの
インサート材の箔を挿入してもよいし、蒸着、メッキ、
溶射等のコーティング方法により、鋼材１又はＺｒまた
はＺｒ合金の表面（被覆してもよい。インサート材とし
て使用するＴ１は、０．０５〜１０ ＋ａ、Ｍ。
成を示す。図において、ｚｒまたはＺｒ合金５と鋼材１
０間にインサート材として、ＺｒまたはＺｒ合金６の側
から、Ｔｉ ２ 、 Ｍｏ４． Ｎｉ５の順で挿入する
。これらインサート材の挿入方法としては、それぞれの
インサート材の箔を挿入してもよいし、蒸着、メッキ、
溶射等のコーティング方法により、鋼材１又はＺｒまた
はＺｒ合金の表面（被覆してもよい。インサート材とし
て使用するＴ１は、０．０５〜１０ ＋ａ、Ｍ。
げα０１〜１０目、Ｎ１はα０１〜１０鴫の厚さが好ま
しい。いずれも下限値以下の簿いものは、圧延でも製作
が不可能で、メッキ、溶射などのコーティングでも膜厚
が均一にならず拡散溶接時に接合強度のばらつき？米た
す。また上限より厚いものは製作は可能であるが、本発
明の一目的である安価なりラッド鋼が提供できないから
である。このように準備されたものを第２図に示すよう
に、拡散溶接機６の中にセントし、その周囲に〜Ｉｇ、
Ｚｒ、 Ｔｉ およびこれらχ生成分とする合金
のうちの１種または２種以上の板、箔、棒、線などの形
状の酸素吸収剤７を配置する。これら全体を、真空中ま
たは不活性ガス雰囲気中で加熱、加圧し、固相状態のま
まで所望のり２ツド鋼を１工程で拡散溶接により製作す
る。
しい。いずれも下限値以下の簿いものは、圧延でも製作
が不可能で、メッキ、溶射などのコーティングでも膜厚
が均一にならず拡散溶接時に接合強度のばらつき？米た
す。また上限より厚いものは製作は可能であるが、本発
明の一目的である安価なりラッド鋼が提供できないから
である。このように準備されたものを第２図に示すよう
に、拡散溶接機６の中にセントし、その周囲に〜Ｉｇ、
Ｚｒ、 Ｔｉ およびこれらχ生成分とする合金
のうちの１種または２種以上の板、箔、棒、線などの形
状の酸素吸収剤７を配置する。これら全体を、真空中ま
たは不活性ガス雰囲気中で加熱、加圧し、固相状態のま
まで所望のり２ツド鋼を１工程で拡散溶接により製作す
る。
なお、第２図において、８はヒータ、９は上加圧体、１
０は下加圧体、１１はバルブ、１２は真空ポンプを示す
。
０は下加圧体、１１はバルブ、１２は真空ポンプを示す
。
本発明では、Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｎλの５膚インサート法
を特徴とし℃いるが、これは、Ｚｒ−’ｒｉ。
を特徴とし℃いるが、これは、Ｚｒ−’ｒｉ。
Ｔｉ−Ｍｏ、 Ｍｏ−Ｎｉ、 Ｎｉ−Ｆｅ というそ
れぞれの界面での原子の組合わせｔ考慮し、脆い金属間
化合物な生成せず、良好な冶金的結合ｔなす作用を有す
る。また、周囲に配置されたＭｇ、Ｚｒ。
れぞれの界面での原子の組合わせｔ考慮し、脆い金属間
化合物な生成せず、良好な冶金的結合ｔなす作用を有す
る。また、周囲に配置されたＭｇ、Ｚｒ。
Ｔ１等の活性金属は、酸素との親和力が強い為に、拡故
溶接時に雰囲気中の酸Ｘｔ吸収し、酸素＠度を低下させ
る作用がある。
溶接時に雰囲気中の酸Ｘｔ吸収し、酸素＠度を低下させ
る作用がある。
Ｚｒ クラッド鋼は、従来は爆着のみでしか製作できな
かったのであるが、本発明により、拡散溶接による製作
が可能となった。即ち、ｚｒと鉄鋼材料は、脆い金属間
化合物を生成するので、直接に接合するのは不可能であ
るが、Ｔｉ−ｂｌｏ−Ｎｉ の３層インサート法によ
り、金属間化合物層の生成を防止し、強固な冶金的接合
がなされる。これらのインサート材は、箔または表面被
覆法で使用されるので、Ｚｒ または鉄鋼材料の上に
順次積層するのみでより、ｚｒ−インサート材−鉄鋼材
料の接合が１工程で同時に完成する。従来のｇＡ層着法
２工程で行なっていたのと比較すると、大幅な工数削減
であり、安価な乙ｒ クランド鋼を供給するのが可能と
なった。
かったのであるが、本発明により、拡散溶接による製作
が可能となった。即ち、ｚｒと鉄鋼材料は、脆い金属間
化合物を生成するので、直接に接合するのは不可能であ
るが、Ｔｉ−ｂｌｏ−Ｎｉ の３層インサート法によ
り、金属間化合物層の生成を防止し、強固な冶金的接合
がなされる。これらのインサート材は、箔または表面被
覆法で使用されるので、Ｚｒ または鉄鋼材料の上に
順次積層するのみでより、ｚｒ−インサート材−鉄鋼材
料の接合が１工程で同時に完成する。従来のｇＡ層着法
２工程で行なっていたのと比較すると、大幅な工数削減
であり、安価な乙ｒ クランド鋼を供給するのが可能と
なった。
また、ｚｒは酸素との親和力が強い金属であるので、拡
散浴接時に真空中で加熱する際、雰囲気中にわずかに存
在する酸素が接合面を酸化させ、接合力を低下させるが
、周囲く配置されたＭｇ、 Ｚｒ、 Ｔｉ およびこ
れらの合金は、被接合材であるＺｒまたはＺｒ合金と同
等、あるいはそれ以上に酸素との親和力を有するので、
雰囲気中のは素？吸収して鍍素濃度？低下させることに
より、被接合材の酸化を防止し、充分な接合力を確保す
る。
散浴接時に真空中で加熱する際、雰囲気中にわずかに存
在する酸素が接合面を酸化させ、接合力を低下させるが
、周囲く配置されたＭｇ、 Ｚｒ、 Ｔｉ およびこ
れらの合金は、被接合材であるＺｒまたはＺｒ合金と同
等、あるいはそれ以上に酸素との親和力を有するので、
雰囲気中のは素？吸収して鍍素濃度？低下させることに
より、被接合材の酸化を防止し、充分な接合力を確保す
る。
次に、実施例を示す。
実施例１
被接合材として、板厚２ｍ、大きさ１００×１００ｍｍ
のＺｒ と、板厚６ｍ、大きさ１１００Ｘ１００の５Ｓ
４１を用い、その中間にインサート材としてＺｒ 側か
ら、板厚０．１瓢のＴ１、板厚α０５ｍのＭＯ１板厚α
０５ｍのＮ１ で大きさで、それぞれ１００Ｘ１００ｍ
の箔を順次積層した。このよう罠組み合わせたものヲ、
５Ｘ １０’ Ｔｏｒｒ、の真空中で、８５０℃に加熱
し、２ ｋｇ／ｍ”の加圧力で２時間加圧し、拡散溶接
を行なった。接合後、接合強度を調査したところ、せん
断試験で１７ｋｇ／■２が得られ、ミクロ組織観察でも
欠陥のない良好な接合体が得られていることが判明した
。
のＺｒ と、板厚６ｍ、大きさ１１００Ｘ１００の５Ｓ
４１を用い、その中間にインサート材としてＺｒ 側か
ら、板厚０．１瓢のＴ１、板厚α０５ｍのＭＯ１板厚α
０５ｍのＮ１ で大きさで、それぞれ１００Ｘ１００ｍ
の箔を順次積層した。このよう罠組み合わせたものヲ、
５Ｘ １０’ Ｔｏｒｒ、の真空中で、８５０℃に加熱
し、２ ｋｇ／ｍ”の加圧力で２時間加圧し、拡散溶接
を行なった。接合後、接合強度を調査したところ、せん
断試験で１７ｋｇ／■２が得られ、ミクロ組織観察でも
欠陥のない良好な接合体が得られていることが判明した
。
実施例２
被接合材として、板厚４鱈、大きさ１５０Ｘ１００簡の
Ｚｒ で、その片面にＴｉ ｆα０２ｍの厚さに真空蒸
着したものと、板厚１０ ｙｍ、大きさ１５０×１００
ｍの５ＵＳ４１０で、その片面にＮｉ ｆｊ（α０２ｍ
の厚さにメンキしたものｔ用いた。Ｔ１蒸着した面とＮ
１Ｙメンキした面？向かい合わせ、その中間にインサー
ト材として、厚さＱ、０５圏大きさ＋ ５０Ｘ１００鴫
のＶ、ｏ箔を挿入して重ね合わせ、その周囲を厚さ１鴎
のＴｌ 板で囲み、拡散溶接を行なった。接合条件は、
真空度５ Ｘ １０−４Ｔｏｒｒ、９含湿度８００℃、
加圧力１５ ｋｇ／ａｓ” 、接合時間１時間である。
Ｚｒ で、その片面にＴｉ ｆα０２ｍの厚さに真空蒸
着したものと、板厚１０ ｙｍ、大きさ１５０×１００
ｍの５ＵＳ４１０で、その片面にＮｉ ｆｊ（α０２ｍ
の厚さにメンキしたものｔ用いた。Ｔ１蒸着した面とＮ
１Ｙメンキした面？向かい合わせ、その中間にインサー
ト材として、厚さＱ、０５圏大きさ＋ ５０Ｘ１００鴫
のＶ、ｏ箔を挿入して重ね合わせ、その周囲を厚さ１鴎
のＴｌ 板で囲み、拡散溶接を行なった。接合条件は、
真空度５ Ｘ １０−４Ｔｏｒｒ、９含湿度８００℃、
加圧力１５ ｋｇ／ａｓ” 、接合時間１時間である。
接合後、超音波探傷検査を行なったところ、欠陥はな（
、せん断強朋２２ゆ／簡２を有する良好な接合体が得ら
れていることが判明した０実施例６ 被接合材とし℃、ジルカロイ−２（Ｚｒ−１５％。
、せん断強朋２２ゆ／簡２を有する良好な接合体が得ら
れていることが判明した０実施例６ 被接合材とし℃、ジルカロイ−２（Ｚｒ−１５％。
Ｓｎ−α１％、Ｆｅ−０，１％、Ｃｒ−０，０５％Ｎ１
ンで、板厚α５ＩＩＩ１１１大きさ５０Ｘ１００＋ａ
ｓ＋のものと、片面ＩｃＮＩ 乞２０μ蒸着した５ＵＳ
５０４で、板厚１２鱈、大きさ５０Ｘ１００瓢のものを
用いた。
ンで、板厚α５ＩＩＩ１１１大きさ５０Ｘ１００＋ａ
ｓ＋のものと、片面ＩｃＮＩ 乞２０μ蒸着した５ＵＳ
５０４で、板厚１２鱈、大きさ５０Ｘ１００瓢のものを
用いた。
その中間にインサート材として、ジルカロイ側から板厚
０．２■、大きさ５０Ｘ１００園のＴ１、板厚０．１１
１ＩＩ１１太ぎさ５０Ｘ１００＋ｍのＭＯを順次積層し
た。この周囲に、厚さα１瓢のＭｇ箔を設置し、拡散溶
接を行なった。接合条件は、Ａｒ １気圧中で、接合
温度８５０℃、加圧力２ｋｌｉｌ／ａｓ” 、接合時間
２時間である。かくして、実施例１及び２と同様に、欠
陥のない良好な接合体が得られた。
０．２■、大きさ５０Ｘ１００園のＴ１、板厚０．１１
１ＩＩ１１太ぎさ５０Ｘ１００＋ｍのＭＯを順次積層し
た。この周囲に、厚さα１瓢のＭｇ箔を設置し、拡散溶
接を行なった。接合条件は、Ａｒ １気圧中で、接合
温度８５０℃、加圧力２ｋｌｉｌ／ａｓ” 、接合時間
２時間である。かくして、実施例１及び２と同様に、欠
陥のない良好な接合体が得られた。
なお、上ｂピ実施例におけるＭｇ箔の代り罠、Ｚｒ、
Ｔｉ箔を設けて実施したところ、同様の結果が得られた
。
Ｔｉ箔を設けて実施したところ、同様の結果が得られた
。
第１図は、本発明によるＺｒおよびＺｒ合金クランド鋼
の構成を示し、第２図は、本発明によるＺｒおよびＺｒ
合金クランド鋼を裏作するために用いる拡散溶接機の構
成を示す。第５図は、従来のＺｒ クラッド鋼ヲ製作す
るための工程の説明図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 −
の構成を示し、第２図は、本発明によるＺｒおよびＺｒ
合金クランド鋼を裏作するために用いる拡散溶接機の構
成を示す。第５図は、従来のＺｒ クラッド鋼ヲ製作す
るための工程の説明図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 −
Claims (2)
- （１）ジルコニウムまたはジルコニウム合金と鋼との間
に、ジルコニウムまたはジルコニウム合金の側より、チ
タニウム、モリブデン、ニッケルの順に設けたインサー
ト材を介在させてジルコニウムまたはジルコニウム合金
と鋼とを拡散溶接により接合してなることを特徴とする
ジルコニウム及びジルコニウム合金クラッド鋼。 - （２）ジルコニウムまたはジルコニウム合金と鋼のクラ
ッド鋼を製作するにあたり、ジルコニウムまたはジルコ
ニウム合金の側より、インサート材としてチタニウム、
モリブデン、ニッケルをこの順に積層し、その周囲にＭ
ｇ、Ｚｒ、Ｔｉおよびこれらを主成分とする合金のうち
の１種または２種以上よりなる酸素吸収剤を配置し、雰
囲気中の酸素濃度を低下させながら、前記金属の拡散溶
接を行って接合体を得ることを特徴とするジルコニウム
及びジルコニウム合金クラッド鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19947784A JPS6178585A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | ジルコニウム及びジルコニウム合金クラツド鋼およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19947784A JPS6178585A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | ジルコニウム及びジルコニウム合金クラツド鋼およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6178585A true JPS6178585A (ja) | 1986-04-22 |
Family
ID=16408450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19947784A Pending JPS6178585A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | ジルコニウム及びジルコニウム合金クラツド鋼およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6178585A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8025983B2 (en) * | 2008-11-20 | 2011-09-27 | Min Ku Lee | Joining method between Fe-based steels and Ti/Ti-based alloys having joint strength higher than those of base metals by using interlayers and the joints produced using the method |
-
1984
- 1984-09-26 JP JP19947784A patent/JPS6178585A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8025983B2 (en) * | 2008-11-20 | 2011-09-27 | Min Ku Lee | Joining method between Fe-based steels and Ti/Ti-based alloys having joint strength higher than those of base metals by using interlayers and the joints produced using the method |
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