JPS6356003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は腐食環境で使用され、導電性の要求さ
れる用途、例えば鋼板表面処理の不溶性電極ある
いは錫めつき、貴金属めつき等のめつき設備の電
極、通電体に用いられるチタンクラツド銅の平角
材の製造方法に関する。

（従来の技術） 腐食環境で使用される通電体には、耐腐食性と
導電性とが要求されるところから、外皮を耐腐食
性に優れた純チタンもしくはチタン合金（以下、
チタン材という。）で形成し、芯部を導電性に優
れた純銅もしくは銅合金（以下、銅材という。）
で形成し、両者を一体的に接合した断面平角状の
チタン銅複合材が使用されている。

このような複合材の接合方法として、チタン材
と銅材との両者を重ね合わせて抵抗溶接して、両
者を接合一体化する方法がある。

しかし、被溶接材の一方は導電性の良好な銅材
であるので、銅材とチタン材の平板どうしでは抵
抗溶接は困難である。抵抗溶接するためには、接
合界面に銅条もしくは銅網を介して溶接しなけれ
ばならず、この場合は、銅材とチタン材とは条部
もしくは網部の部分接合になり、品質上又生産上
問題がある。

また、銅材とチタン材とを接合する他の方法と
して、爆着による接合法があるが、この方法では
接合界面に局所的に脆弱な金属間化合物が生成し
易く、精整加工時に割れによる剥離が発生し易い
という問題がある。

このように、従来の接合方法には種々の問題が
あつたので、本発明者はこれらの方法から一歩進
めた接合手段で開発に取り組んだ。すなわち、高
温高圧の下で複合材の界面を拡散接合すると共に
押出し方向で複合材の面積割合を一様に保つこと
ができる熱間静水圧押出し法により、チタンクラ
ツド銅の丸棒の押出し技術の開発を進め、一応の
成果を得た。

そこで、この押出し技術を平角材の押出しに適
用できないものかと考え、種々の実験を行つたと
ころ、外皮に焼付が頻発し問題となつた。すなわ
ち、チタンは焼き付きが発生し易いので、面圧が
不均一となる型材のダイスを用いると、極めて焼
付き易いのである。この点、ダイス設計および潤
滑剤の開発が急がれるが、未だ完成に至つていな
い。また、押出し材のチタン材の外皮には肉厚分
布が生じ、厚さ方向の肉厚は薄く、幅方向のそれ
は厚くなる傾向が生じ品質上問題がある。

前記焼付の防止手段として、押出しビレツトを
焼付防止材となる銅もしくは銅合金の保護材で被
覆して平角材を押出すことが考えられる。しか
し、これも押出し材の最外層を形成する前記銅も
しくは銅合金の保護層を、押出し後に酸洗等によ
り溶解して、あるいはグラインダや切削等により
除去しなければならず、この除去が公害規制の関
係および生産性の面でコスト高になる等の問題が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） そこで、本発明者は、熱間静水圧押出しにより
得られた健全な丸棒の複合押出し材を、冷間圧延
により平角材にする方法が現実的に有効であると
考えるに至つたが、種々実験の結果、熱間静水圧
押出しした丸棒を冷間圧延で平角加工すると、前
記丸棒の接合界面が健全であつても、界面剥離を
生じる場合があり、製造条件の確立が切望されて
いる。

本発明はかかる点に鑑みなされたものであつ
て、熱間静水圧押出しして得られた丸棒の複合押
出し材を平角加工するに当り、割れ、剥離等の生
じない健全なチタンクラツド銅の平角材の製造条
件を明らかにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の特徴とする
手段は、銅材で形成された芯部材の外周面にチタ
ン材で形成された外皮筒が装着された複合ビレツ
トを熱間静水圧押出しし、前記銅材で形成された
芯部に前記Ti材で形成された外皮が拡散接合し
た棒状の複合押出し材を得た後、冷間圧延し、あ
るいは冷間圧延した後に軟化焼鈍して再圧延し、
前記複合押出し材を平角状に加工するに際し、複
合ビレツトを600〜750℃に加熱して、押出し比６
以上の高減面加工で熱間静水圧押出しし、冷間圧
延および再圧延の圧下率を60％以下とし、軟化焼
鈍を550〜650℃の温度域で行う点にある。

（実施例） 以下、本発明のチタンクラツド銅の平角材の製
造方法について詳述する。

まず、第１図および第２図のように、銅材で形
成された芯部材２の外周面にチタン材で形成され
た外皮筒３が装着された複合ビレツト１を、第３
図のようにコンテナ３１に装入して熱間静水圧押
出しする。

複合ビレツト１は、チタン管である外皮筒３の
一端に後蓋部材５をTIG溶接等により取り付け、
この中に芯部材２を嵌入した後、外皮筒３の他端
に先蓋部材４を溶接して作製されている。

複合ビレツト１は、通常、その内部が脱ガスさ
れて密封されるが、そのための排気管６が、第１
図のように先蓋部材４に貫通状に設けられ、脱ガ
ス後に封止される。また、第２図のように、脱ガ
ス密封を行わずに、先蓋部材４にビレツト内部に
連通する排気孔７を設ける場合もある。

前記先・後蓋部材４，５は、チタン材または銅
もしくは銅合金材で形成されるが、両者をチタン
材で形成すると、複合押出し材１１の芯部１２の
全面がチタン材の外皮１３で被包された複合押出
し材１１が得られる。

複合ビレツト１は、熱間静水圧押出しに際し
て、600〜750℃に加熱される。600℃未満では、
押出し材の界面接合が不十分となり、このような
押出し材を冷間圧延すると、複合押出し材の芯部
と外皮との間で界面剥離が生じ易い。一方、750
℃を越えると、押出し材の界面にチタンと銅との
金属間化合物が生成し易く、後の冷間圧延におい
て界面に割れが発生し易い。

加熱された複合ビレツト１は、第３図のよう
に、先蓋部材４をダイス３４側にして熱間静水圧
押出し機のコンテナ３１中に装入され、加圧ステ
ム３２により、加圧媒体３３を介して、丸穴型を
有するダイス３４より押出される。このさい、押
出し比は６以上とされる。６未満では、複合ビレ
ツトの温度を高くしても界面接合が不十分であ
り、複合押出し材の冷間圧延において界面剥離が
発生する。この理由は、押出し比が６未満と小さ
い場合は、高温高圧下で、異種材料の接合に好ま
しい条件下で熱間静水圧押出ししても、界面活性
すなわち新生面の生成が軽微であることによるも
のと推察される。

特定の押出し条件で熱間静水圧押出しして得ら
れた複合押出し材１１は、その芯部１２と外皮１
３との界面が健全であり、脆弱な金属間化合物の
生成はなく、拡散接合により一体化されたものと
なる。更に、複合押出し材１１は、押出し方向で
芯部１２と外皮１３との面積割合が保存されてい
る。前記芯部１２および外皮１３は複合ビレツト
１の芯部材２および外皮筒３が押出されて形成さ
れたものである。

次いで、この健全な複合押出し材１１に冷間圧
延を施して所望の厚さの平角材を得るが、通常、
目的とする厚さを得るには、冷間圧延した後に、
軟化焼鈍を行い、更に再圧延して目的とする厚さ
の平角材に加工される。

この際、冷間圧延および再圧延の圧下率は60％
以下にする。本発明者の圧延試験によると、圧下
率63％以上加工したものでは、超音波検査で剥離
エコーが検出されたが、60％以下のものでは、異
常はまつたく認められなかつたからである。実際
の操業においては、安全をみて、圧下率50％以下
で圧延することが好ましい。

冷間圧延後の軟化焼鈍は550〜650℃の温度範囲
で行う。550℃未満では、チタン材の軟化が少な
く、一方650℃を越えると、チタンと銅とが拡散
接合した接合界面において金属間化合物を生成
し、再圧延の工程において、界面に割れおよび剥
離が発生する。

ところで、腐食環境で使用される通電体とし
て、平角材のものに限らず板状のものが要求され
る場合があるが、これは、本発明により製造され
た平角材を幅方向に固着することにより容易に得
ることができる。

すなわち、第４図のとおり、銅材で形成された
芯部２２の外周面にチタン材で形成された外皮２
３が拡散接合されたチタンクラツド銅の平角材２
１を幅方向に２枚以上（第４図では３枚）当接さ
せ、当接部をチタン線を溶加材としてTIG溶接等
によつて溶着接続することにより、所望の幅を有
する板材が得られる。尚、接続した平角材の芯部
すなわち銅材の相互間においても、接続する必要
があるときは、平角材の幅方向両端のチタン外皮
部分を除去して溶接接合すればよい。また、平角
材の長さ方向の端部がチタン材で形成されている
場合、この端部のチタン材を除去して、芯部を長
さ方向に当接して溶接接続していけば、長寸の平
角材が得られ、またチタン材を除去した端部に銅
を埋込むこともできる。

次に具体的実施例、参考例を掲げる。

実施例 １ 板厚７mmの純チタン板を円筒状に曲げ加工して
合せ面を溶接し、外径144φの外皮筒を形成し、
その内部に128φの純銅棒を嵌入して、外皮筒の
両端をチタン材の蓋部材で覆つて複合ビレツトを
作成した。

該複合ビレツトを750℃に加熱して、熱間静水
圧押出しし、外径38φの複合押出し材を得て、こ
れを厚さ20mmまで冷間圧延したところ、幅41.5mm
の平角材が得られた。この平角材を超音波探傷し
た結果、異常はなく健全であつた。

なお、この実施例で圧延による平角材の厚さと
幅との関係式が下記のとおり見出された。

Ｗ＝3D−Ｔ／2.15 但し、Ｗ：圧延後の平角材の幅 Ｔ：圧延後の平角材の厚さ Ｄ：圧延前の複合押出し材の直径 前記平角材を継続して14mm厚まで冷間圧延して
超音波探傷したところ、剥離エコーが検出され
た。

そこで、前記20mm厚の平角材を630℃×15分の
軟化焼鈍を行つた後、14mm厚まで冷間圧延して超
音波探傷したが、剥離エコーは認められず、健全
な平角材が得られた。

実施例 ２ 実施例１と同様の複合ビレツトを作成し、750
℃に加熱して熱間静水圧押出しし、外径50φの複
合押出し材を得た。この押出し材を冷間圧延し、
25mm厚の時点で600℃×30分の軟化焼鈍を行い、
20mm厚まで再度圧延して幅61.5mm×厚さ20mmの平
角材を得た。この平角材を超音波探傷したところ
健全であつた。

前記平角材の側面を切削除去し、チタンの溶接
により幅120mm×厚さ20mmのチタンクラツド銅板
を得た。

参考例 板厚６mmのチタン板を曲げ加工し、合せ面を溶
接して外径128φの外皮筒を形成し、その内部に
114φの純銅棒を内嵌した二重構造材を外径143φ
内径129φの銅合金製の後蓋部材付の保護円筒に
内嵌し、中心に5φの排気孔を有する先蓋部材を
前記保護円筒の開口端に溶接して複合ビレツトを
作成した。

該複合ビレツトを700℃に加熱して熱間静水圧
押出しし、幅80mm×厚さ15mmの平角材の複合押出
し材を得た。該押出し材の保護層（前記保護円筒
の押出し部分に相当）を硝酸で溶解除去し、チタ
ンクラツド銅の平角材を得、これを冷間圧延で幅
79mm×厚さ６mmに形成した。圧延された平角材５
枚をチタン線の溶加材を用いて、順次幅方向に溶
接して幅390mm×厚さ６mm×長さ1000mmの幅広の
チタンクラツド銅板を得た。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、銅材で形
成された芯部材の外周面にチタン材で形成された
外皮筒が装着された複合ビレツトを600〜750℃に
加熱して押出し比６以上で熱間静水圧押出しする
ので、押出し方向で面積割合が一定とされ、かつ
外皮と芯部との界面に脆弱な金属間化合物の生成
のない健全な複合押出し材が得られる。そして、
この複合押出し材を圧下率60％以下の冷間圧延に
より、あるいは前記冷間圧延した後に550〜650℃
での軟化焼鈍を行い更に前記圧下率で再圧延する
ので、外皮と芯部との界面に割れを生じさせるこ
となく、チタンの肉厚分布がほぼ一定した、断面
形状の良好な所要の厚さの平角材を得ることがで
きる。また、かかる平角材を溶接接続することに
より任意幅、長さのチタンクラツド銅板を容易に
得ることができる。更にまた、本発明の手段は、
熱間静水圧押出し、冷間圧延、焼鈍の組み合せプ
ロセスにより容易に実施できるものであり、工業
的生産性にも優れ実用的価値が著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に用いる複合ビレ
ツトの二例の断面図、第３図は複合ビレツトの熱
間静水圧押出し状態を示す断面説明図、第４図は
チタンクラツド銅の平角材を用いて形成した板材
の構造を示す断面図である。 １……複合ビレツト、２……芯部材、３……外
皮筒、１１……複合押出し材、１２……芯部、１
３……外皮。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 銅材で形成された芯部材の外周角にチタン材
   で形成された外皮筒が装着された複合ビレツトを
   熱間静水圧押出しし、前記銅材で形成された芯部
   に前記Ti材で形成された外皮が拡散接合した棒
   状の複合押出し材を得た後、冷間圧延し、あるい
   は冷間圧延した後に軟化焼鈍して再圧延し、前記
   複合押出し材を平角状に加工するに際し、複合ビ
   レツトを600〜750℃に加熱して、押出し比６以上
   の高減面加工で熱間静水圧押出しし、冷間圧延お
   よび再圧延の圧下率を60％以下とし、軟化焼鈍を
   550〜650℃の温度域で行うことを特徴とするチタ
   ンクラツド銅の平角材の製造方法。