JP3245477B2 - 厚板クラッド材 - Google Patents
厚板クラッド材Info
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Description
気密性が要求される機器の、異種金属間の継ぎ手に用い
られる厚板クラッド材に関するものである。
ムと鋼、チタニウムと鋼、アルミニウムと銅等、溶融に
より脆い金属間化合物を生成する金属組合せが多く、こ
れらの金属間の接合には加熱の影響が最も少ない固相接
合法(爆発圧着法,拡散接合法,超音波溶接法等)が採
用されている。しかし、これらの方法でも接合過程でい
ずれも接合界面部が加熱され、熱による影響を皆無には
できず、程度の差はあっても接合界面部には脆い金属間
化合物が連続して生成される。
手の製造技術に関しては、特公昭54−12903号公
報「管継ぎ手」,特開平3−234970号公報「超高
真空容器のフランジ取付方法」,特開平4−13489
号公報「金属複合材の製造方法」に開示されている。特
公昭54−12903号公報及び特開平3−23497
0号公報では、異種金属間の接合に関して、接合が不可
能な組合せの場合、または接合しても製品の要求性能を
満足しない場合は、両方の金属に冶金的に適合性のある
第3の金属または複数の金属層を挟んで、多層のクラッ
ドとする方法が紹介されている。この方法に於いては、
中間材の種類を適当に選ぶことによって、接合界面部に
生成する金属間化合物を少量に抑えることができ、かつ
熱応力を緩和し接合強度や気密性の良い継ぎ手を製造す
ることが可能であることが示されている。しかし、この
方法では、選択できる中間金属の種類は冶金的な適合性
のある金属材料に限られているという大きな制約があ
り、通常選択できる実用金属材料では、中間金属との間
に生成する金属間化合物層をなくす事はできない。また
特開平4−13489号公報には、爆着方法を工夫する
事で接合界面部に生成する金属間化合物を抑え、従来接
合不可能であった金属組合せの接合を可能にする方法が
開示されている。これらの方法は、いずれも素材条件や
製造条件を厳しくコントロールして金属間化合物の生成
を抑えているが、金属間化合物に発生したクラックを通
してリークが生じる懸念があった。更に、従来異種金属
継ぎ手に対する気密性の要求レベルは低く、ヘリウムリ
ーク試験に於いて最大リーク量で10-7atm.cc/
sec程度が一般的であった。
耐える異種金属間の継ぎ手の要求が多くなり、粒子加速
器等のように超高真空を必要とする機器に於いては、接
合界面部に生成した僅かな金属間化合物も問題とされる
ようになった。特にこれらの機器では、継ぎ手の製造過
程や装置への溶接取り付け時または装置のベーキング処
理がなされる際に熱応力の発生等により、金属間化合物
内にクラック等が生成し、継ぎ手の形状(界面のラップ
幅)とも関係するが、その部分が貫通孔となる場合はリ
ークの原因となることも懸念される
点を解決するために、異種金属間に、有害な金属間化合
物を充分細かく分散させた高真空用異種金属継ぎ手用厚
板クラッド材を提供するものである。即ち、本発明は、
異種金属のクラッド材をインサート材として、それぞれ
同種材料を該クラッドの両側に接合してなる厚板クラッ
ド材において、異種金属接合面に非連続的に金属間化合
物が存在していることを特徴とする厚板クラッド材及
び、該厚板クラッド材の製造方法であって、爆発圧着、
拡散接合等の固相接合法により接合した異種金属のクラ
ッドを、3倍以上圧延もしくは抽伸し、その両側に、そ
れぞれ同種材料を接合することを特徴とする前記厚板ク
ラッド材の製造方法である。
材/母材)としては、アルミ又はアルミ合金/銅又は銅
合金、アルミ又はアルミ合金/ステンレス鋼、アルミ又
はアルミ合金/チタン、チタン/ステンレス鋼などが挙
げられる。爆発圧着,拡散接合,超音波接合等の固相接
合法により接合した異種金属クラッドの界面部に生成し
た金属間化合物を細かく分散させるためには、化合物層
の生成状況にもよるが、通常3倍以上、好ましくは5倍
以上の圧延または抽伸加工を行えばよい。この加工によ
り、延性の乏しい界面部の金属間化合物層はバラバラに
破壊し、微細な塊として界面部に分散する。金属間化合
物の微細な塊の周囲は、延性のある金属部に包み込まれ
た状態となり、金属間化合物は不連続に点在する。従っ
て、このクラッドが大きな変形を受けた場合でも、延性
のない金属間化合物の微細な塊は周囲の延性の有る金属
部に包まれた状態で移動するのみか、極端に大きな変形
を受け、金属間化合物の塊にクラックが入った場合で
も、クラックは金属間化合物内で留まり界面を貫通する
事はない。
に有害な金属間化合物を生成することのない同種の金属
材料を接合し、厚板のクラッド材を製造する。接合方法
は、異種金属のクラッドを製造する時と同様、爆発圧
着、拡散接合等の固相接合法を用いることができるが、
爆発圧着による接合が好ましい。また、本発明ではイン
サート材の両側に接合する同種の金属として、例えば、
クラッドの一方がアルミの場合、アルミの他にアルミ合
金など、アルミを主成分とする合金を用いることもでき
る。
の機械加工を施すことにより得られるが、一般的には、
継ぎ手の寸法形状にあわせて適当に厚板を切り、これを
施盤加工する方法が用いられる。この際、接合界面部の
幅(ラップ幅)は、気密性能に大きな影響を与えるの
で、通常は12mm以上である。図1は高真空用異材継
ぎ手の製造方法について示したものである。(a)は
(イ)拡散法、(ロ)爆発圧着法による固相接合後の状
態,(b)は圧延または抽伸加工により金属間化合物が
バラバラに分散した状態,(c)は同種材料の接合,
(d),(e)は機械加工により製作した継ぎ手の形状
例を示している。
明する。また、実施例1において行った爆発圧着法及び
拡散接合法は、以下に示す条件で行った。 爆発圧着法:硝安を主成分とする爆速2300m/sの
粉状爆薬を用い、爆薬量は、銅板の質量に対し、0.6
倍に設定した。銅板とアルミ板を数mmの間隔で平行に
セットし、電気***により片側から起爆し、接合した。 拡散接合法:真空雰囲気下(10-4Torr)、加熱温
度380±20℃、加圧力0.1kg/mm2 、加圧時
間15〜20分の条件で接合を行った。
mの純アルミ板(母材)を上記の爆発圧着法及び拡散接
合法により接合した。これらのクラッドの接合界面部を
光学顕微鏡により観察した結果、爆着クラッドは界面波
形の巻き込み部に波形に沿って連続的に金属間化合物が
生成していた。また拡散接合法では、10数μmの金属
間化合物が接合部全域に亘って生成していた。これらの
クラッドをそれぞれ6.0倍、5.8倍に冷間圧延した
結果、延性の低い金属間化合物はバラバラに破断し、延
性の高い銅及びアルミニウム部に包まれるように存在し
ていた。金属間化合物の分散の程度は圧延倍率によって
変わり、2倍以下の圧延では金属間化合物は大部分で連
続しており、金属間化合物が破断し、両金属が直接接合
した長さが金属間化合物の長さより大きくなるために
は、少くとも3倍以上の圧延が必要であった。
図2に示すが、金属間化合物は大きいもので最大径が数
10μmの大きさに破断分散していた。このクラッドを
インサートメタルとして、両側にそれぞれ15mmの同
種材料を爆着し、厚板のクラッドとした。本クラッドに
対し接合部のラップ幅(図1、l)が12mmのリング
状継ぎ手(図1の(e))を機械加工により製作し、ヘ
リウムリークテストにより調査した結果、検出感度3.
1×10-10 atm.cc/secに於いてリークは検
出されなかった。
って接合を行い、各種金属組合せのクラッドを作成し
た。これらの金属組合せは接合界面部に金属間化合物を
生成し易く、比較的大きな化合物となり、化合物内部に
はミクロクラックも見られた。これらの材料組合せは物
性差が大きいので圧延加工は難しいが、表2に示す通
り、約4倍に圧延後、界面を観察した結果、合金は数1
0μmまで破断し界面部に分散していた。
種材を爆着し、機械加工により図1(e)に示すような
継ぎ手に加工した。この継ぎ手に対し、接合界面部のラ
ップしている幅を12mmから4mmまで変えて気密性
を測定した。その結果表2に示すように3.0〜5.2
×10-10atm.cc/secの検出感度でリークは
検出されなかった。
く分散しているため、金属間化合物にクラックが発生し
た場合でもリークが生じることのない、気密性の優れた
厚板クラッド材を提供することができる。
用いた継ぎ手の製造方法の一例を示す図。
面部の金属組織の状態を示す光学顕微鏡写真。
Claims (2)
- 【請求項1】 異種金属のクラッドをインサート材とし
て、それぞれ同種材料を該クラッドの両側に接合してな
る厚板クラッド材において、異種金属接合面に非連続的
に金属間化合物が存在していることを特徴とする厚板ク
ラッド材。 - 【請求項2】 請求項1に記載の厚板クラッド材を製造
する方法であって、爆発圧着、拡散接合等の固相接合法
により接合した異種金属のクラッドを、3倍以上圧延も
しくは抽伸し、その両側に、それぞれ同種材料を接合す
ることを特徴とする前記厚板クラッド材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08972693A JP3245477B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 厚板クラッド材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08972693A JP3245477B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 厚板クラッド材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06297162A JPH06297162A (ja) | 1994-10-25 |
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Family
ID=13978774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08972693A Expired - Lifetime JP3245477B2 (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 厚板クラッド材 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
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JP2015187909A (ja) * | 2012-08-09 | 2015-10-29 | 三洋電機株式会社 | 電池パック及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置 |
-
1993
- 1993-04-16 JP JP08972693A patent/JP3245477B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06297162A (ja) | 1994-10-25 |
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