TW494039B - Corrosion-resistant clad steel plate and its manufacturing method - Google Patents

Description

494039 A7 B7 五、發明說明（/ ) 發明背景 1. 發明領域 本發明關於一種耐融覆面鋼板’特別是於異質金屬中 具有優良之機械結合力的耐蝕覆面鋼板，以及關於其製造 方法。 2. 先前技藝之描述 相對於一般的金屬而言’耐鈾材料[例如欽（Ti)、錯 (Zr)、鉅(Ta)、鈮(Nb)和鎳(Ni)的合金]是難以焊接而又很貴 ，因此並未普遍地用於工業界。然而，雖然受限於其用途 的範圍，但是此種具有耐蝕性、重量輕、強度佳的金屬仍 可以用於多種領域。在需要優良耐蝕材料的領域中，例如 化學工廠、環境設施…等等，已經廣泛使用包括了結合至 不貴的碳鋼板之耐餓材料的覆面鋼板，因爲它們且有，經、濟 效益、使用方便以及多種用途。多種覆面鋼板是以幾種方 法所製造。舉例而言，熱滾乳法用於滾軋結合覆面板，而 ***焊接法用於***焊接覆面板。此外，電阻接縫焊接法 (resistance seam welding)可用於製造覆面板。 在以熱滾軋法製備滾軋結合覆面板的技術中，同時加 熱做爲基底金屬的碳鋼板與其上的耐蝕合金層，該層具有 優良耐蝕性並包括鎳合金、鎳銅合金或鈦合金，然後在高 溫下通過滾軋器做熱滾軋。如此，從製造成本的角度來看 ，並不偏好這種技術。 相對於以熱滾軋來製造滾軋結合覆面板而言，以*** 焊接法來形成覆面鋼板的技術係使用***粉末的***能量 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝.—.tf (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 丨線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494039 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（1 ) 來結合’因此具有稍優於滾軋結合的結合力。然而，此種 技術的缺點是製造成本比較昂貴，並且需要比滾軋結合更 長的準備時間，同時覆面鋼板的尺寸有所限制，以及*** 粉末爲工作場所帶來的危險。 爲了經濟地、簡單地解決上述的問題，已經發展一種 使用電阻接縫焊接的覆面鋼板製造方法。於此方法中，金 屬是使用當金屬中有大量電流時由電阻所產生的熱而焊接( 根據詹姆斯•焦耳所發現的定律）。已經有人提議嘗試以此 種電阻接縫焊接來結合異質金屬。舉例來說，做爲黏結劑 之銅合金與不鏽鋼的薄帶或網，乃居間***碳鋼板和耐蝕 鎳合金鋼板或鈦鋼板之間，然後做接縫焊接。因爲結合力 差’所以此方法在使用上受到限制。 發明綜述 據此’本發明爲了減輕上述問題的一個目的是要提供 一種覆面板’其由耐蝕材料與碳鋼所構成，不僅不貴，同 時於異質金屬中也具有優良的結合力，以及提供其製造方 法。 圖式簡述 由底下詳細的描述和伴隨的圖式，將會更淸楚地理解 本發明上面與其他的目的、特徵和其他優點，其中： 圖1是一示意圖解，其示範說明本發明的耐蝕覆面板 要由兩圓形電極所構成的電阻焊接器加以焊接。 圖2是本發明覆面板的剖面立體圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------.----裝.. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 詳： -丨線. 4940； η η 鐘

A A7 B7 五、發明説明（多） 圖式元件符號說明 1 基底金屬 2 非晶質鐵基薄帶 3 薄鎳帶 4 耐蝕金屬板 5 圓形電極 6 接縫焊珠 發明之詳細說明 根據本發明，將做爲黏結劑的鐵或氮基非晶質合金薄 帶縫焊(tack-welding)到碳鋼板的一或兩面上，以及將耐飩 金屬板（例如鎳或鈦合金）接縫焊接至黏結劑上，以製出耐 蝕覆面鋼板，而可以達成上述目的。 或者是說，將做爲第一黏結劑的鐵或氮基非晶質合金 薄帶縫焊到碳鋼板的一或兩面上，將做爲第二黏結劑之鎳 或不鏽鋼和銅合金的薄帶縫焊到前述薄帶上，以及將耐倉虫 金屬板(例如鎳或鈦合金）接縫焊接至黏結劑上，而可製出 耐蝕覆面鋼板。 鐵或氮基非晶質合金薄帶乃用做耐蝕材料和基底金屬( 通常是碳鋼）之間的中間層之黏結劑。據此，異質金屬可以 藉由非晶質合金的特徵而結合在一起，同時可以製造具有 優良結合力的覆面鋼板。 鐵或氮基非晶質合金用做第一黏結劑的S由是：因爲 鐵或氮基非晶質合金缺乏滑移系統(滑移系統經常見於結構 性晶體中），但是保有來自隨機原子排列的自由體積，所以 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0、〆297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

A7 B7 五、發明説明（斗） 它的強度高、韌性高，而且在接縫焊接時顯現出產生如此 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 筒熱的商電阻，即一種電阻焊接，藉此帶來優良的結合力 0 . 通常而言，鐵或氮基非晶質薄帶要比一般材料具有較 商的電阻以及較佳的韌性和流動性，所以當進行電阻接縫 焊接時，其可以被結合，而與材料的形狀或它們表面的形 式無關。同時，因爲鐵或氮基非晶質薄帶在常溫下不穩定 ，而於大約300〜500°C下結晶，所以當於大約…㈨^或更 尚的溫度下被接縫焊接時，其焊接部位形成穩定的結構， 藉此形成具有較佳結合力和機械強度的覆面板。 或者是說，爲了得到具有較佳結合力和機械強度的覆 面鋼板，具有高強度的第二黏結劑（其包括鎳或不鏽鋼）可 以同時層合於第一黏結劑上，然後再加以接縫焊接，以製 造包括異質金屬而具有高強度的覆面鋼板。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參看圖1，本發明之覆面鋼板的製造是將做爲第二黏 結劑的薄鎳帶3層合於做爲第一黏結劑的非晶質薄帶2上 ’將此層合層***耐蝕金屬板4和基底金屬1之間，然後 藉由圓形電極5做接縫焊接。本發明的方法莫有遠優於傳 統方法的結合力(後者僅接縫焊接一鎳合金薄帶，或者在進 行接縫焊接前，把金屬網、銅網、不鏽鋼網和類似者層合 於鎳合金薄帶上）。如此，可以根據耐飩材料、黏結劑和碳 鋼材料的種類與厚度，來適當控制加壓的壓力、電^和時 間’而可以進行最好的接縫焊接。 現在轉到圖2，顯示的是一種覆面鋼板，其包括結合 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） wr曰炉 at -- B7 _ 五、發明説明（Γ) 於基底金屬1的耐蝕金屬板4，或是基底金屬1介於耐蝕 金屬板4之間，其中於覆面鋼板的表面上提供有接縫焊珠 6 0 除了將耐蝕材料[例如鈦(Ti)、锆(Zr)、鉅(Ta)、鈮(Nb) 和鎳(Ni)]結合於碳鋼以外，耐蝕材料可以與不鏽鋼或銅、 鋁…等等結合。再者，可以結合其他異質的材料，包括鎳 合金與碳鋼、銅合金與碳鋼…等等。 當使用非晶質轉或氮基薄帶時，吾人預期藉由利用進 一步包括像是非鐵(Fe)之硼(B)或矽(Si)等元素的薄帶，來改 善焊接的容易性，以及因此增加結合強度。此外，爲了改 善覆面鋼板的結合力與機械強度，可以使用數層的第一黏 結劑和第二黏結劑來進行接縫焊接，並且當焊接時也可以 在黏結劑上塗佈熔接劑，以增加多種效果。 由以下例子的啓示可以更了解本發明，該等例子是要 做示範說明的’而非詮釋爲限制本發明。 範例1 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 數層黏結劑乃***做爲基底金屬的6公厘厚碳鋼 (SS400)與做爲耐蝕材料之1.6公厘厚的鈦兩者之間。在每 平方公厘20公斤的加壓壓力、15000〜40000安培的焊接電 流、5〜10小時的電阻焊接時間、5〜10小時的停止時間’的 條件下，以電阻焊接器將之結合’而得到覆面鋼板。經由 本發明方法所製造的鈦覆面鋼板和傳統者的機械強度’乃 呈現於底下的表1。於表1中發現本發明的產品具有優於 傳統者的剪切強度。

本紙 494039 A7 B7 五、發明說明（) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 鈦1 1面鋼板之機械強度的比較 製造方 法 耐倉虫金屬 黏結劑 1 黏結劑 2 剪切強度 (kg/mm2) 抗張強度 (kg/mm2) 降服強度 (kg/mm2) 電阻接 縫焊接（ 本發明） Ti-Gr.2 非晶質 鐵帶 鎳帶 20.5 47.5 35.6 Ti-Gr.2 非晶質 鐵帶 不鏽鋼 帶 19 47 35 Ti-Gr.2 非晶質 鐵帶 17.8 46.2 33 電阻接 縫焊接（ 傳統的） Ti-Gr.2 銅網 鎳帶 15.2 45 30 Ti-Gr.2 鐵網 鎳帶 15.2 45、 30 Ti-Gr.2 不鏽鋼 網 鎳帶 16 47 32 滾軋結 合 Ti-Gr.2 - - 14.8 45 - ***焊 接 Ti-Gr.2 - 15 45 - 國際標 準JIS 0601 Ti-Gr2+SS400 - - $13.98 ^39.18 - 電阻接 縫焊接（ 本發明） Ti-Gr.l 非晶質 鐵帶 鎳帶 18.4 40.0 30.5 Ti-Gr.l 非晶質 鐵帶 不鏽鋼 帶 17.5 41.0 30.8 電阻接 縫焊接（ 傳統的） Ti-Gr.l 銅網 鎳帶 14 39 27.3 Ti-Gr.l 鐵網 鎳帶 14 39 27 Ti-Gr.l 不鏽鋼 網 鎳帶 16 40 28 滾軋結 合 Ti-Gr.l - - 14.5 40 - *基底金屬SS400 6公厘厚/鈦1.6公厘厚 8 --------------裝.4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 丨線' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五 A7 ____B7 發明說明（π ) 使用鎳和鎳合金做爲_材料，以本發明的方法和傳 _方法_造__ ’並且測量其麵強度。從底下 表2所示的結果，可以看出：根據本發明方法所製造的板 子具有優於傳統板子的焊接強度(其中後者僅使用鎳帶）。 表2 鎳和鎳合金覆面鋼板之機械強彦的 比較 製造方 法 耐蝕金屬 黏結劑 1 黏結劑 2 剪切強度 (kg/mm2) 抗張強度 (kg/mm2) 降服強度 (kg/mm2) 電阻接 縫焊接（ 本發明） Ni200 非晶質 鎳帶 鎳帶 30 54 33 Ni400 非晶質 鎳帶 不鏽鋼 帶 30 51 33 C—276 非晶質 鎳帶 鎳帶 36 58 38.7 Ni200 非晶質 鎳帶 - 28.5 52.2 30.3 Ni400 非晶質 鎳帶 - 28.5 49.7 30.3 C—276 非晶質 鎳帶 - 33.7 57.3 36 電阻接 縫焊接（ 傳統的） Ni200 - 鎳帶 25.5 51 28.9 Ni400 不鏽鋼 帶 26 50 30 C 276 • 鎳 30 54 35.7 國際標 準 ASTM Α265 $14.06 ^49.21 ^28.12 *基底金屬SS400 6公厘厚/耐蝕金屬1.6公厘厚 --------------裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· ί線· 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 494039 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、 A7 B7 -_發明說明（$ ) 範例3 使用錯、錯和鈮做爲耐触材料，以本發明的方法和傳 統的方法來製造覆面板，並且測量其機械強度。結果列於 表3。從此表可以看出：覆面板具有類似於鈦覆面板的強 度，因此已藉由本發明的方法有效地進行此種耐蝕金屬的結合。 表3 锆、鉅1 ]鈮覆面鋼板之機械強度的 比較 製造方 法 耐貪虫金屬 黏結劑 1 黏結劑 2 剪切強度 (kg/mm2) 抗張強度 (kg/mm2) 降服強度 (kg/mm2) 電阻接 縫焊接（ 本發明） Zr702 非晶質 鐵帶 鎳帶 20.2 47.1 31.2 Ta 非晶質 鐵帶 鎳帶 12.4 40 35 Nb 非晶質 鐵帶 鎳帶 12.4 40 35 Zr702 非晶質 鐵帶 - 18.0 45.2 27.8 Ta 非晶質 鐵帶 - 10.6 38.1 31.6 Nb 非晶質 鐵帶 - 10.6 38.1 31.6 電阻接 縫焊接（ 傳統的） Zr702 銅網 鎳P 15.2 45 30 Ta 銅網 鎳帶 10.5 35 30 Nb 銅網 鎳帶 11 34 30 *基底金屬SS400 6公厘厚/耐蝕金屬1.0公厘厚 --------------裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 丨線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494039 Α7

五、發明說明（7 ) 如以上範例所不，可以看出：以本發明方法所製造的 板子優於傳統者，並且具有優良的剪切強度，其直接關聯 到它們的結合力。 本發明具有較佳結合性質的覆面鋼板可以大規模地生 產，並且可以用做傳統昂貴之耐軸材料的良好取代品。此 外，於工作場所使用具有高強度的覆面鋼板，不僅可以延 長耐蝕裝備的期望壽命，而且也降低設施準備上偶發的材 料花費。據此，本發明的覆面鋼板期望具有比傳統耐蝕覆 面鋼板更多的經濟利益，並且具有多種領域的用途。 本發明已以示範說明的方式加以描述，並且ί了解： 所用的語彙是要在敘述的性質，而非在限制的性質。鑒於 上述的教導，本發明可能有許多的修改和變化。因此要了 解：在所附的申請專利範圍當中，可以實施本發明而非特 定地敘述本發明。. 裝·#-----t?---------線---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1·一種製造耐蝕覆面鋼板的方法，其中將做爲第一黏 結劑的鐵或氮基非晶質合金薄帶縫焊(tack-wddlng)到碳鋼 板的一或兩面上’然後將耐蝕金屬板接縫焊接（seam-welding)至黏結劑上。 2.根據申請專利範圍第1項的方法，其中將做爲第二 |(黏Ια Μίί的鎳基薄帶縫焊到做爲第一黏結劑的鐵或氮基非晶 質合金薄帶上。 3·根據申請專利範圍第2項的方法，其中第二黏結劑 是不鏽鋼或銅合金的薄帶。 4.根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中耐蝕金 屬板是選自鈦、錯、飽、鈮、鎳、銅及其合金。 5·根據申請專利範圍第1或2項的方法，其中熔接劑 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 訂·· 乃施加於第 f第二黏結劑 % 6. 根據申請專利範圍第2項的方法，其中交替地層合 數層的第一黏結劑和第二黏結劑。 7. —種覆面鋼板，其包括結合於碳鋼板之一或兩面上 的耐蝕金屬板，其中做爲第一黏結劑的鐵或氮基非晶質合 金薄帶乃焊接於碳鋼板和耐蝕金屬板之間。 8. 根據申請專利範圍第7項的覆面鋼板，其中做爲第 二黏結劑的鎳基薄帶乃進一步焊接到做爲第一黏結劑的鐵 或氮基非晶質合金薄帶上。 9. 根據申請專利範圍第8項的覆面鋼板，其中第二黏 結劑是不鏽鋼或銅合金的薄帶。 10. 根據申請專利範圍第7或8項的覆面鋼板，其中耐 tiTi尺度適用中國]家標準（CNS)A4規格⑽x 297公釐) 494039 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 蝕金屬板是選自鈦、锆、钽、鈮、鎳、銅及其合金。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11.根據申請專利範圍第8項的覆面鋼板，其中交替地 層合數層的第一黏結劑和第二黏結劑。 <1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） H.