(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂｅを０．５〜２．０重量％含有するＢｅＣｕ合金を合せ材（１０）とし、合せ材（１０）の合せ面側に炭素鋼又は低合金鋼からなる母材（１１）が接合されるＢｅＣｕ合金クラッド鋼板であつて、合せ材（１０）の合せ面の上にＣｕメッキ層１、Ｎｉメッキ層２の順に、２重メッキ層が形成されていることを特徴とするＢｅＣｕ合金クラッド鋼板。
【請求項２】
Ｂｅを０．５〜２．０重量％含有するＢｅＣｕ合金を合せ材（１０）とし、合せ材（１０）の合せ面側に炭素鋼又は低合金鋼からなる母材（１１）が接合されるＢｅＣｕ合金クラッド鋼板の製造方法であつて、合せ材（１０）の合せ面の上に１００〜５００μｍの厚さでＣｕメッキ層（１）を形成し、該Ｃｕメッキ層（１）の上に２０〜１００μｍの厚さでＮｉメッキ層（２）を形成した後、合せ材（１０）のＮｉメッキ層（２）と母材（１１）とを重ね合わせた組合せ体に７５０〜８３０℃の温度で加熱圧延を行つて接合させ、その後、必要に応じて７８０〜８２０℃の温度で固溶化熱処理を施すことを特徴とするＢｅＣｕ合金クラッド鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＢｅＣｕ合金クラッド鋼板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来、発電所、海水淡水化プラント等の海水配管には、海生物の付着に起因する発電支障や機器障害を防止するため、塗装等による防汚対策を行つている。しかしながら、塗装等による防汚対策にあつては、メンテナンスの手間、付着物の処理、公害・環境等の問題がある。
そこで、例えばＣｕ−Ｎｉ合金（キュプロニッケル）を合せ材とし、鋼を母材とし、この合せ材と母材とを接合させて防汚対策を施したクラッド鋼板が提案されている。
【０００３】
しかしながら、このような従来のクラッド鋼板にあつては、比較的短期での海生物の付着防止効果が認められるが、長期になるとその持続性が低下し、防汚性が損なわれるので、定期的に清掃が必要とされていた。
【０００４】
このため、本発明者等は、Ｃｕ−Ｎｉ合金を使用せずに、海生物の付着しない防汚性に優れるクラッド鋼板の研究を種々行つた。そして、衝撃で火花の出ない安全工具やコネクター、リレーの接点、海底通信用中継器等に広く応用されているＢｅＣｕ合金が、長期防汚材として有望であることを見出した。
しかし、ＢｅＣｕ合金クラッド鋼板の場合、クラッド鋼板製造時に合せ材の接合面の酸化防止のため知られているＮｉメッキ適用のみでは、ＢｅとＮｉの金属間化合物が生じ易い。更に、クラッド鋼板の使用用途によつて焼きならし等の熱処理を必要とする母材を使用した場合、熱処理によつて脆弱な金属間化合物が成長して接合強度が低下し、実用に耐え得なくなるという技術的課題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、次の通りである。
請求項１の発明は、Ｂｅを０．５〜２．０重量％含有するＢｅＣｕ合金を合せ材１０とし、合せ材１０の合せ面側に炭素鋼又は低合金鋼からなる母材１１が接合されるＢｅＣｕ合金クラッド鋼板であつて、合せ材１０の合せ面の上にＣｕメッキ層１、Ｎｉメッキ層２の順に、２重メッキ層が形成されていることを特徴とするＢｅＣｕ合金クラッド鋼板である。
請求項２は、Ｂｅを０．５〜２．０重量％含有するＢｅＣｕ合金を合せ材１０とし、合せ材１０の合せ面側に炭素鋼又は低合金鋼からなる母材１１が接合されるＢｅＣｕ合金クラッド鋼板の製造方法であつて、合せ材１０の合せ面の上に１００〜５００μｍの厚さでＣｕメッキ層１を形成し、該Ｃｕメッキ層１の上に２０〜１００μｍの厚さでＮｉメッキ層２を形成した後、合せ材１０のＮｉメッキ層２と母材１１とを重ね合わせた組合せ体に７５０〜８３０℃の温度で加熱圧延を行つて接合させ、その後、必要に応じて７８０〜８２０℃の温度で固溶化熱処理を施すことを特徴とするＢｅＣｕ合金クラッド鋼板の製造方法である。
【０００６】
【作用】
請求項１の発明によれば、合せ材１０がＢｅＣｕ合金からなるので、長期防汚材が得られる。また、合せ材１０は、Ｂｅを０．５〜２．０重量％含有するＢｅＣｕ合金であるので、強固な酸化皮膜が生じ、耐食性に優れると共に、熱間加工性も良好であり、割れが防止できる。また、合せ材１０の合せ面の上にＣｕメッキ層１、Ｎｉメッキ層２の順に、２重メッキ層が形成されているで、Ｃｕメッキ層１によつて合せ材１０中のＢｅの拡散が抑制でき、Ｎｉメッキ層２とＢｅとが、固くて脆い金属間化合物相を作ることが良好に防止されると同時に、Ｃｕメッキ層１の酸化がＮｉメッキ層２によつて防止される。
【０００７】
請求項２によれば、請求項１と同様の作用が得られる他、次の作用が得られる。すなわち、合せ材１０の合せ面の上に形成するＣｕメッキ層１が１００〜５００μｍの厚さを有するので、無益なメッキ作業を抑制しながら、圧延加熱中に合せ材１０中のＢｅがＣｕメッキ層１を拡散貫通し、Ｎｉメッキ層２と反応して脆弱な金属間化合物を作り、接合性が低下することが良好に防止される。また、Ｃｕメッキ層１の上に形成するＮｉメッキ層２が２０〜１００μｍの厚さを有するので、Ｃｕメッキ層１の酸化が良好に防止される。
【０００８】
更に、合せ材１０のＮｉメッキ層２と母材１１とを重ね合わせた組合せ体に、溶解温度以下である７５０〜８３０℃の温度で加熱圧延を行つて接合させるので、所定のクラッド比が容易に得られると共に、合せ材１０を形成するＢｅＣｕ合金の結晶粒が粗大化し、圧延後、表面肌荒れを起こすことが良好に防止される。ＢｅＣｕ合金クラッド鋼板に固溶化熱処理を施し、硬化させる必要がある場合には、７８０〜８２０℃の温度で処理する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１，図２に示すサンドイッチ方式に係るクラッド鋼板の製造方法に使用する組合せ体に基づいて、本発明の第１実施の形態について説明する。
【００１０】
図中において符号１０は合せ材を示し、合せ材１０は耐食性を有する軟質材よりなり、具体的にはＢｅを０．５〜２．０重量％含有するＢｅＣｕ合金である。この合せ材１０の合せ面側には、予め、Ｃｕメッキ層１及びＮｉメッキ層２からなる２重メッキ層を形成する。Ｃｕメッキ層１は、合せ材１０の合せ面に直接形成し、Ｎｉメッキ層２は、Ｃｕメッキ層１の上に形成する。
【００１１】
ここで、Ｃｕメッキ層１の厚さは、１００〜５００μｍとし、また、Ｎｉメッキ層２の厚さは、２０〜１００μｍとする。圧延加熱時に合せ材１０の接合面が酸化されることを防止するためだけであるなら、合せ材１０の合せ面に界面酸化防止のために直接Ｎｉメッキを施せば良い。しかしながら、クラッド化に際して界面酸化防止のために用いるＮｉメッキと合せ材１０中のＢｅとが、固くて脆い金属間化合物相を作るため、バッファ層が必要となつた。そこで、合せ材１０の合せ面にＣｕメッキを施せば、合せ材１０中のＢｅの拡散が抑制でき、金属間化合物の生成を良好に防止できることが分かつた。このため、合せ材１０の合せ面には、Ｃｕメッキ層１の上にＮｉメッキ層２を形成し、Ｂｅの拡散を抑制しながらＣｕメッキ層１の酸化を防止する。
【００１２】
Ｃｕメッキ層１の厚さは、１００μｍ以下では圧延加熱中に合せ材１０中のＢｅがＣｕメッキ層１を拡散貫通し、Ｎｉメッキ層２と反応して上記金属間化合物を作り、接合性が低下する。一方、Ｃｕメッキ層１の厚さが５００μｍ以上になると、Ｂｅの拡散の抑制にとつて過剰厚さとなり、メッキ作業の無駄となる。そこで、Ｃｕメッキ層１の厚さは、１００〜５００μｍとする。また、Ｎｉメッキ層２は、界面酸化防止の目的から、その厚さは２０〜１００μｍとする。更に、合せ材１０中のＢｅの含有量については、０．５重量％以下では、強固な酸化皮膜ができずらく、耐食性に劣ることになる一方、２．０重量％以上では、熱間加工性が低下し、割れが発生しやすくなる。そこで、合せ材１０は、Ｂｅを０．５〜２．０重量％含有するＢｅＣｕ合金（ベリリュウム−銅合金）とする。
【００１３】
１１は母材を示し、実用鋼である炭素鋼又は低合金鋼からなる。この母材１１と合せ材１０のＮｉ（ニッケル）メッキ層２とを密着させた重合板を２組用意し、各合せ材１０を内側として対向させ、サンドイッチ状に組合せる。この合せ材１０と合せ材１０との間には、分離剤Ｓを予め塗布してあり、分離剤Ｓはサンドイッチ状に組合せる前に十分乾燥させる。
【００１４】
次に、両母材１１，１１間に通気孔１４を有する接合板１５を溶接固定する。具体的には、合せ材１０，１０の四周を囲むように、母材１１，１１間に接合板１５を溶接固定し、合せ材１０，１０の周囲に、接合板１５によつて区画され、通気孔１４によつて外気と連通する空間１６を形成する。この組合せ体には、通気孔１４を通して真空処理を施し、通気孔１４を溶接等の手段によつて閉塞させる。なお、分離剤Ｓの種類によつては、この真空処理工程を省略することが可能である。
【００１５】
このようにして製作した組合せ体は、溶解温度以下の温度、具体的には７５０〜８３０℃の範囲の圧延温度に加熱する。所定温度に加熱した組合せ体は図外の圧延機によつて所定の圧延比にて圧延し、各組合せ体の合せ材１０と母材１１とを接合する。圧延後に、接合板１５付近となる母材１１の周縁部を切断除去し、２枚のクラッド鋼板を得る。分離剤Ｓの機能により、合せ材１０，１０の間の剥離面は容易に分離する。
【００１６】
加熱圧延温度については、７５０℃未満では、母材１１の熱間変形能が著しく低下し、所定のクラッド比（板厚比）を得ることが困難になる。一方、加熱圧延温度が８３０℃を超えた場合には、合せ材１０を形成するＢｅＣｕ合金の結晶粒が粗大化し、圧延後、表面肌荒れを起こす。
このようにして２枚のクラッド鋼板が得られたなら、その後、必要に応じて７８０〜８２０℃で固溶化熱処理を施し、硬化させる。
【００１７】
表１には、メッキ層１，２の種類及び厚さを異ならせた本発明材▲１▼〜▲３▼及び比較材▲４▼〜▲６▼に対する、圧延後のＵＴ（超音波探傷試験）、圧延まま材及び固溶化熱処理材のせん断強さ試験（Ｎ／ｍｍ２  ）及び側曲げ試験（２ＴＲ）の結果を示す。せん断強さ試験の規格は、ＪＩＳ  Ｇ３６０４  ＞９８Ｎ／ｍｍ２  である。母材１１は、ＳＭ４００Ａ（３７ｍｍ〔ｔ〕×１３０ｍｍ〔ｗ〕×１８０ｍｍ〔Ｌ〕）とし、合せ材１０，１０（Ｂｅ２．０重量％）は、それぞれＢ３１３０Ｃ１７２０（９ｍｍ〔ｔ〕×１２０ｍｍ〔ｗ〕×１７０ｍｍ〔Ｌ〕）とした。
圧延条件は、次の通りである。
加熱条件：８００℃×３ｈｒｓ
圧延比  ：２．５
圧下率  ：１パス当たり５〜１５％
また、固溶化熱処理の条件は、８００℃×３０ｍｉｎ、空冷とした。
【００１８】
【表１】
0003574836.tif 000002
【００１９】
表１から、本発明材▲１▼〜▲３▼は比較材▲４▼〜▲６▼と比較して、次のことが分かる。すなわち、本発明材▲１▼〜▲３▼は、圧延後のＵＴ（超音波探傷試験）の結果、未接合部が形成されず接合状態が良好である。圧延まま材及び固溶化熱処理材のせん断強さ共に、良好である。圧延まま材及び固溶化熱処理材の側曲げ試験の結果についても、はく離を生ずることなく良好である。
【００２０】
次に、第３，４図に示す犠牲板方式に係るクラッド鋼板の製造方法に使用する組合せ体に基づいて、本発明の第２実施の形態について説明する。但し、第１実施の形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００２１】
この実施の形態にあつては、犠牲板１７を使用し、１枚の合せ材１０及び母材１１からなる重合板に対し、加熱圧延を行う。この合せ材１０の母材１１との合せ面側には、Ｃｕメッキ層１、Ｎｉメッキ層２の順に、２重メッキ層が第１実施の形態と同一厚さで形成されている。合せ材１０の合せ面と反対面は、犠牲板１７に対向させ、母材１１−合せ材１０−犠牲板１７の順に組合せる。合せ材１０と犠牲板１７との間の剥離面には、予め、分離剤Ｓを塗布し、乾燥させる。更に、母材１１と犠牲板１７との間に通気孔１４を有する接合板１５を溶接固定する。
【００２２】
このような組合せ体は、必要に応じて真空処理を施し、第１実施の形態と同様の圧延温度（７５０〜８３０℃）にまで加熱し、その後圧延機によつて所定の圧延比にて圧延し、合せ材１０と母材１１とを２重メッキ層を介して接合させる。圧延後には、接合板１５付近となる母材１１及び犠牲板１７の周縁部を切断除去し、犠牲板１７を取り除いて１枚のクラッド鋼板を得る。クラッド鋼板には、必要に応じて７８０〜８２０℃で固溶化熱処理をする。
しかして、この実施の形態によつても、第１実施の形態と同様の作用を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明によつて理解されるように、本発明によれば、長期の防汚機能に優れるＢｅＣｕ合金クラッド鋼板が提供される。また、このＢｅＣｕ合金クラッド鋼板は、高い接合強度が得られ、剥離が発生し難いと共に、曲げ延性が良好であることもあつて、加工性に優れる。加えて、実用上の接合強度を確保しながら、固溶化熱処理を施し、硬化させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る組合せ体を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る組合せ体を示す断面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【符号の説明】
１：Ｃｕメッキ層、２：Ｎｉメッキ層、１０：合せ材、１１：母材、１５：接合板、１７：犠牲板、Ｓ：分離剤。
【図１】
0003574836.tif 000003
【図２】
0003574836.tif 000004
【図３】
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【図４】
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