シームレスパイプ及びその製造方法
【課題】本発明の目的は、複雑な工程や設備が必要なく、かつ、短時間で経済的に製造でき、かつ、貴金属の組成や組織が工程中で変化を受けることがなく、従来のシームレスパイプと同等の性能を有する貴金属製のシームレスパイプを提供することである。
【解決手段】本発明に係るシームレスパイプは、貴金属の薄板が筒状に巻き込まれ、かつ、該薄板の表面と裏面とが接し合わされており、前記薄板の表面と裏面とが接し合わされている部分が相互拡散で一体となって接合されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係るシームレスパイプは、貴金属の薄板が筒状に巻き込まれ、かつ、該薄板の表面と裏面とが接し合わされており、前記薄板の表面と裏面とが接し合わされている部分が相互拡散で一体となって接合されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高温反応器、ガラス溶解設備等の高温設備に使用する貴金属製のシームレスパイプに関する。詳しくは、安価で、かつ、製造が容易な貴金属製のシームレスパイプ及びその製造方法に関する。
【０００２】
従来、ガラス溶融装置等の高温設備に使用される貴金属製のパイプは、材料を丸めて突き合わせて接合部を溶接することによって製造されている。このようなパイプの溶接部は、溶接をしていない部分に比べて強度が低い、寿命が短い等の問題があった。特に、白金に酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化イットリウム等を含む酸化物分散型強化白金（以下、強化白金ともいう。）では、溶接によって一度溶解すると、分散していた酸化物が偏在化して白金を強化する機能を果たさなくなり、強度の低下が著しい。このためパイプの溶接部を二重にして厚くして溶接部を補強する方法が行われていた。
【０００３】
一方、溶接部を有さないシームレスパイプであれば、溶接部に起因する問題をなくすことができるため、多くの技術が提案されている。従来のシームレスパイプの製法には、溶解によってあらかじめパイプ形状を鋳造し、これを延伸する方法がある。この方法は、一般に入手しやすく、比較的安価な鉄鋼やステンレススチールパイプの場合が多く、需要も多いため、パイプ型に連続して鋳込み、それを延伸してシームレスパイプを製造することが広く行われている。例えば、特許文献１にはパイプを連続鋳造して圧延する方法が提案されている。
【０００４】
また予めブロックを作っておき、それを機械加工によって切り出して筒状の基材を作り、延伸することも行われており、例えば、特許文献２には、鋼片からシームレスパイプを製造するための穿孔方法が提案されている。
【０００５】
他のシームレスパイプの製造方法として、イオンプレーティング法によってコアとなる管の外周に金属層を形成してシームレスパイプとする方法があり、転写機の複写ローラー等の部材に使用する多重管をシームレス化することが行われている。例えば、特許文献３では、金属部分をコアの上にイオンプレーティング法によって形成する方法、また特許文献４では、多重管の表面にイオンプレーティング法によってシームレスパイプを形成する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０‐３２８８００号公報
【特許文献２】特開平７‐１４８５０７号公報
【特許文献３】特開２００２‐３１１７３８号公報
【特許文献４】特開２００３‐９１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、溶接部を厚くして補強する方法では、溶接部を二重にする工程が問題であるとともに、白金等の高価な貴金属材料をより多く使用する必要があり、経済性に問題があった。また、溶接部の強度と寿命の低下の問題を完全には解決できていなかった。さらに、水素フィルター等に使用されるパラジウム‐銀合金製のパイプでは、強化白金と同様に、溶接によって一度溶解すると、合金組成が変化し、溶接部が銀主体になると、水素フィルターの役目を果たさず、一方、溶接部がパラジウム主体になると、水素を吸い込むことによって水素脆化を生じ、変形して破壊に繋がるおそれがあった。このため水素フィルターの本来の寿命が得られず、比較的短期間に交換するか、負荷を低くして本数を増やして使用する必要があり、コストが上がる原因となっていた。
【０００８】
従来の溶解によって、あらかじめパイプ形状を鋳造し、これを延伸するシームレスパイプの製法では、鋳型が高価であるため、比較的少量の需要であり、大量生産を行わない貴金属製のパイプでは経済的に引き合わなく、また、強化白金のように中間の工程で一度溶解すると、材質が変わって強度低下してしまう材料には適用できなかった。例えば、強化白金では、粉末冶金等の溶解工程を経ないでパイプ形状を得る方法もあるが、均一な組織で、理論密度に近づけて作製することは困難であり、この方法ではパイプ形状の作製は殆ど不可能であった。
【０００９】
また、予めブロックを作っておき、それを機械加工によって切り出して筒状の材料を作り、延伸するシームレスパイプの製法では、多量の貴金属材料を必要とするともに、最終的に貴金属を回収するとしても、回収の歩留まりは極めて悪いため、製造コストが非常に高価となってしまい、貴金属製パイプの製法としては殆ど用いられていなかった。
【００１０】
さらに、イオンプレーティング法によってシームレスパイプを形成する方法では、金属層の形成速度が不十分であり、十分な厚みを持たせるためには、極めて長時間の処理と大きな設備を必要とする問題点があった。また厚みが不十分なパイプでは、機械的強度やその他の特性が不十分であることから、内部に液体又はガスを流すことができる独立したパイプとしての使用には困難であった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、複雑な工程や設備が必要なく、かつ、短時間で経済的に製造でき、かつ、貴金属の組成や組織が工程中で変化を受けることがなく、従来のブロックから切り出したパイプ基材を延伸させたシームレスパイプと同等の性能を有する貴金属製のシームレスパイプを提供することである。また、鋳型や機械加工等の複雑な工程や設備が必要なく、短時間に製造でき、かつ、製造時における貴金属素材の歩留まりが高いため、経済性が高く、かつ、溶接や鋳込み等の中間で溶解が入る工程がなく、貴金属の組織や組成を変化させることがないシームレスパイプの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、貴金属の薄板を筒状に巻き込んで積層させ、貴金属の融点未満の高温に加熱すると、空気中でも表面の酸化物が取り除かれて活性な金属表面が出てくると共に、接している金属表面同士では特別な圧力を必要とせずに相互拡散により一体化して、実質的に溶接部がないシームレスパイプが得られることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るシームレスパイプは、貴金属の薄板が筒状に巻き込まれ、かつ、該薄板の表面と裏面とが接し合わされており、前記薄板の表面と裏面とが接し合わされている部分が、相互拡散で一体となって接合されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るシームレスパイプでは、前記薄板の巻き込まれる方向が、前記筒状の周方向と一致している場合が含まれる。巻き込まれる薄板の枚数及び巻き回数によって、必要な厚みのシームレスパイプを得ることが容易である。また、シームレスパイプの主軸方向に沿って均一な厚みとすることができる。
【００１４】
本発明に係るシームレスパイプでは、前記薄板がリボン状であり、該リボン状の薄板の巻き込まれる方向は、前記筒状の周方向に対して傾けられ、前記リボン状の薄板は、螺旋状に相互に重なって筒状に巻き込まれ、かつ、前記シームレスパイプの長さが前記リボン状の薄板の幅より長い場合が含まれる。リボン状の薄板を螺旋状に巻く回数によって、必要に応じた各種の長さのシームレスパイプが得られる。
【００１５】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、棒又は管を芯として、貴金属の薄板を筒状に巻き込んで、該薄板の表面と裏面とを接し合わせる巻き込み工程と、筒状の貴金属の薄板を前記貴金属の融点より低い温度下で保持し、前記薄板の表面と裏面とを接し合わせた部分を相互拡散で一体として接合する熱処理工程と、を有することを特徴とする。薄板を筒状に巻き込む場合、若しくはリボン状の薄板を螺旋状に重ねて筒状に巻く場合に、芯となる棒又は管を使用することによって目的とする径、長さのパイプ形状を容易に作製でき、かつ、薄板を隙間なく重ね合わせて薄板の表面と裏面を接し合わせた構造が容易に得られる。
【００１６】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記巻き込み工程において、前記棒又は管を曲げられた形状とし、前記薄板をリボン状とし、該リボン状の薄板の巻き込む方向を前記筒状の周方向に対して傾けることが好ましい。リボン状の薄板は、曲げられた棒又は管に螺旋状に相互に重なって隙間なく巻くことができるので、曲がった形状のシームレスパイプを製造することができる。
【００１７】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記熱処理工程を大気中で行うことが好ましい。貴金属は高温に加熱すると大気中であっても活性な金属表面を有して、接している貴金属同士が相互拡散で一体となって接合する。従って、熱処理工程では高真空等の特別な雰囲気条件を必要とせず、大気中で行えるため複雑な工程や設備が必要なく、経済性に優れる。
【００１８】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記貴金属が酸化物分散型強化白金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を１２００℃未満で行う場合が好ましい。白金の融点より低い温度で、強化白金中の酸化物の分散状態を破壊することなくシームレスパイプを製造することができる。
【００１９】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記貴金属がパラジウム‐銀合金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を４００〜８００℃で行うこと場合が好ましい。パラジウム‐銀合金を融点よりも低い温度で、相互拡散で一体となって接合させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、貴金属製のシームレスパイプは、製造に要する費用が安価であり、かつ、貴金属の組成や組織が工程中で変化を受けることがなく、従来のブロックから切り出したパイプ基材を延伸させたシームレスパイプと同等の性能を有することができる。また、本発明のシームレスパイプの製造方法によれば、鋳型や機械加工等の複雑な工程や設備が必要なく、かつ、製造時における貴金属素材の歩留まりをほぼ１００％にでき、短時間で経済的に貴金属製のシームレスパイプを製造できる。さらに、溶接や鋳込み等の中間で溶解が入る工程がなく、貴金属の組織や組成を変化させることなしにシームレスパイプを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。なお、同一部材・同一部位には同一符号を付した。
【００２２】
図１に、本発明の第１実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図、図２に図１のＡ‐Ａ´方向の断面図を示す。図１に示すように、第１実施形態に係るシームレスパイプ１は、貴金属の薄板３が筒状に巻き込まれており、薄板３の表面と裏面とが接し合わせられている。さらに、図２に示すように、薄板３の表面と裏面とが接し合わされている部分７は、相互拡散で一体となって接合されている。
【００２３】
薄板３を形成する貴金属としては、白金、金、銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム又はイリジウムであるが、貴金属基合金、酸化物を分散させた貴金属も含まれる。中でも、高温反応器やガラス溶解装置等高温下で使用されるパイプには、強化白金が広く使われている。強化白金は、金属酸化物を主体とする金属酸化物粒子が分散している白金若しくは白金基合金であり、分散される金属酸化物は、例えば、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。また、水素フィルターには、パラジウム‐銀合金が使われている。ここでパラジウム‐銀合金の組成（Ｐｄ／Ａｇ）は９５／５〜５０／５０であり、薄板３の厚みは１μｍ〜３ｍｍの範囲で、このうち１〜２００μｍの極薄板を箔ともいう。
【００２４】
薄板３が筒状に巻き込まれる方向は、図１では筒状の周方向と一致しているが、筒状に巻き込まれてシームレスパイプの形状が形成されていれば、どの方向に巻き込まれていてもよい。薄板３が筒状に巻き込まれる方向を筒状の周方向と一致させると、巻き込まれる薄板の枚数及び巻き回数によって、所望の厚みのシームレスパイプが容易に得られる。また、シームレスパイプの主軸方向に沿って厚みを均一にできる。図１では、１枚の薄板３が渦巻き状に巻き込まれ、薄板３の表面と裏面とが接し合わされているが、薄板３を２枚以上使用して同時に巻き込んで最上段の表面と最下段の裏面とが接し合わせられていてもよい。なお、重ね合わせた２枚以上の薄板同士は相互拡散で一体化する。薄板３の厚みは、５０μｍ〜１ｍｍが好ましいが、特に１００〜２００μｍの箔がより好ましい。また、巻き回数を多くすれば、その回数に応じてシームレスパイプ１の厚さが大きくなる。１枚の薄板３が１巻きして巻き込まれている場合は、薄板３の表面と裏面が接し合わされる部分を筒状の主軸方向の全てにわたって有している必要がある。薄板３の巻き回数はシームレスパイプに求められる強度によって決定されるが、通常は２〜１０回巻かれていることが好ましい。なお、薄板の圧延方向と出来上がりのシームレスパイプの軸方向との関係は特に制限はないが、シームレスパイプをその後の工程で軸方向に圧延する場合には、薄板はその圧延方向が出来上がりのシームレスパイプの周方向と一致するようにして巻き込まれることが好ましい。
【００２５】
薄板３の表面と裏面とが接し合わされている部分７は、図２に示すように、貴金属の原子が相互拡散して一体となって接合している層であり、接し合わされている面同士の境界面がなくなっている状態である。薄板３の表面と裏面とが接し合わされている部分７は、相互拡散によってどの部分も貴金属の組織が一体化して強固に接合しているため、シームレスパイプ１は、接合に伴って化学的、機械的に弱い部分がなく、従来の機械加工によってくりぬかれて形成されたシームレスパイプと同等の性能を有している。
【００２６】
図３に、第２実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図、図４に図３のＢ‐Ｂ´方向の断面図を示す。第２実施形態では、薄板５がリボン状であり、リボン状の薄板５の巻き込まれる方向は、筒状の周方向に対して傾けられており、この結果、リボン状の薄板５は螺旋状に相互に重なって筒状に巻き込まれている。また、シームレスパイプ１の長さは、螺旋状に巻く回数を増やすことによって長くなる。さらに、リボン状の薄板５を螺旋状に相互に重ねる部分を、リボン状の薄板の面積の５０％以上とすることが好ましい。より好ましくは５０〜９０％である。リボン状の薄板５が、シームレスパイプ１の主軸方向に沿って、すべて二重以上に重ねられた構造となり、シームレスパイプ１に必要な厚みを得ることができる。また、重ねる部分が１００％では、シームレスパイプ１の長さをリボンの幅以上に長くすることができないので、１００％より小さくする必要がある。なお、図４に示すように、リボン状の薄板５の表面と裏面の接し合わされた部分は、第１実施形態と同様に相互拡散で一体となって接合されている。
【００２７】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法の実施形態の例を説明する。本実施形態では、芯となる棒又は筒を使用して貴金属の薄板３又はリボン状の薄板５を筒状に巻き込み、薄板３又はリボン状の薄板５の表面と裏面とを接し合わせる巻き込み工程と、筒状の貴金属の薄板３又はリボン状の薄板５を貴金属の融点より低い温度下で保持し、薄板３又はリボン状の薄板５の表面と裏面とを接し合わせた部分を相互拡散で一体として接合する熱処理工程と、を有している。
【００２８】
巻き込み工程では、芯となる棒又は管の外径を、目的とするシームレスパイプの内径と一致させることによって、薄板３，５を巻き込んで所定の内径を有する筒状を得ることできる。また、芯があるために、薄板３，５の表面と裏面を隙間なく接し合わせて巻き込むことができる。
【００２９】
芯となる棒又は管の材質は、熱処理工程での相互拡散に要する温度に耐えられ、かつ、熱処理工程中に巻き込まれている貴金属と付着しない材料が好ましく、具体的にはセラミックスが好ましい。特に、熱膨張の少ない石英ガラス製の管を使用することが好ましい。
【００３０】
芯となる棒又は管は、曲げられた形状であってもよい。この場合、リボン状の薄板５を螺旋状に相互に重ねて隙間なく巻くことができる。この結果、曲がった形状の貴金属製のシームレスパイプを製造できる。
【００３１】
熱処理工程の処理温度は、貴金属によって異なるが、貴金属の融点よりも低い温度で、かつ、貴金属が相互拡散を生ずる温度である。貴金属は加熱されて、４００〜８００℃の温度範囲の中のいずれかの温度以上になると、大気中においても金属が安定化し、表面に付着した酸化物が還元されてなくなり、清浄な金属表面を有して、相互拡散が可能な表面が活性な状態に変化する。従って、巻き込み工程で得られた薄板３，５の表面と裏面とを接し合わせた部分７を、表面が活性となる温度より高く、かつ、融点より低い温度で熱処理を行うことによって、貴金属を溶解させずに相互拡散で一体となって接合することができる。また、熱処理雰囲気は、窒素ガス中、アルゴンガス中又は大気中であり、経済面を考慮すると、大気中で行うことが好ましい。貴金属は、高温であれば大気中でもその表面が安定し、相互拡散が可能となるからであり、かつ、大気中であれば、雰囲気を調整するための工程、設備を必要とせず、安価で容易に熱処理ができるからである。熱処理温度を例示すると、白金では、好ましくは７００〜１５００℃、より好ましくは７００〜１０００℃、銀では、好ましくは４００〜８００℃、より好ましくは５００〜７００℃、パラジウム‐銀合金では、好ましくは４００〜８００℃であり、より好ましくは５００〜７００℃、強化白金では６４０℃以上で１２００℃より低い温度が好ましい。
【００３２】
熱処理工程における熱処理時間は、接し合わせた部分７が、相互拡散で一体となって接合するために要する時間であって、使用する薄板３やリボン状の薄板５の厚みが厚いときは、相互拡散している深さを増加させるために時間を長くすることが望ましく、一方、薄いときには、時間を短くすることが望ましい。このように、制御したときの熱処理時間の範囲は、３０分から２時間程度であるが、処理時間は特に限定されない。熱処理工程では、相互拡散による一体化を行う、つまり液相を伴わない、いわゆる固相焼結によって金属組織自身を変えないで成形できる。
【００３３】
熱処理工程を終了すると、巻き込んだ薄板３では、巻き始めと巻き終わりの部分に見かけ上の段差が残るが、薄板３の表面と裏面とを接し合わせた部分７は、完全に一体化しており、シームレスパイプ１が完成する。このようにして製造されたシームレスパイプ１は、実質的に溶接部あるいは接合部を有さず、真の接合部は相互拡散により一体化していること、また、その接合部分の面積は、全周に渡っており、十分に大きいので、接合による化学的、機械的に弱い部分は無くなってしまい、真のシームレス化が完成する。更に、このようにして作製したパイプは、そのまま使用に供しても良いし、延伸して必要な径にしても良い。なお、段差の部分は、研磨して取り除いてもよい。また、リボン状の薄板５を使用した場合も、螺旋状に重なった段差が残るが、同様に研磨して取り除いてもよい。研磨して取り除いた箇所以外は、薄板はシームレスパイプを形成しているので、素材の歩留まりを実質的に１００％にできる。
【００３４】
本発明によれば、強化白金においては、酸化ジルコニウム等の安定な酸化物は還元されることがないので、酸化物をその白金内に保持したまま一体化させることができる。また熱処理温度が融点より低いので、相互拡散はするが、流動化をしないため、酸化物は元の位置に安定に保持され、強化白金全体が一体化して、しかも、酸化物の分散状態も保持された状態で、実質的に溶接面のないシームレスパイプを製造することができる。したがって、本発明は、強化白金のような部分的にも溶解させることができない貴金属のシームレスパイプを製造する際に特に有効である。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を示す。
【００３６】
（実施例１）
銀の薄板（厚み０．１ｍｍ、幅８０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ）を、石英ガラス管（外径１２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ）の外周に二重に巻いて（巻き方向は筒状の周方向と一致させた）、見かけの外径が１２．４〜１２．５ｍｍの筒状に成形した。成形した筒状を石英ガラス管に巻いたまま、５００℃のマッフル炉に入れて空気中で１時間保持した後、炉内で放冷し、石英ガラス管を取り除いて内径１２ｍｍ、外径１２．４ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、厚み０．２ｍｍのシームレスパイプを得た。
【００３７】
（実施例２）
強化白金（粒径０．０１〜１μｍの酸化ジルコニウムを０．１〜０．３質量％分散して含有する白金）のリボン状の薄板（厚み０．２ｍｍ、幅２０ｍｍ）を、予め５００℃のマッフル炉に入れて３０分間加熱処理を行い、表面を清浄化した後、石英ガラス管（外径２０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）の外周に、螺旋状に相互に７５％重なるように巻き（巻き方向は筒状の周方向に対して傾けた）、見かけの長さが１５０ｍｍの筒状に成形した。成形した筒状を石英ガラス管に巻いたまま、９００℃のマッフル炉に入れて空気中で２時間保持した後、炉内で放冷し、石英ガラス管を取り除いて、内径２０ｍｍ、外径２１．６ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、平均厚み０．８ｍｍのシームレスパイプを得た。
【００３８】
（実施例３）
パラジウム‐銀合金（パラジウム９０質量％、銀１０質量％）の薄板（厚み０．０５ｍｍ、幅６５ｍｍ、長さ２００ｍｍ）を、予めアルゴンガス雰囲気中で、４００℃、３０分の加熱処理を行い、表面を清浄化した後、石英ガラス管（外径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）の外周に二重に巻いて（巻き方向は筒状の周方向と一致させた）、見かけの外径が１０．２ｍｍの筒状に成形した。成形した筒状を石英ガラス管に巻いたまま、７００℃のマッフル炉に入れて空気中で１時間保持した後、炉内で放冷し、石英ガラス管を取り除いて、内径１０ｍｍ、外径１０．２ｍｍ、長さ２００ｍｍのシームレスパイプを得た。
【００３９】
（結果）
実施例１で得られたシームレスパイプの接合部分の物理的な力による引き剥がしの可能性をみるために、接合端部の段差にカッターナイフの刃を刺し入れる試みを行ったが、剥離はせず、作製したパイプ自身が変形した。このことから、薄板の表面と裏面は、相互拡散で一体となって接合されていることが確認できた。
【００４０】
実施例２で得られたシームレスパイプの接合部分を、実施例１と同様に接合部分の強度を確認したところ、接合部分がはっきりしない状態であり、一体化していることが確認できた。さらに、接合部分の表面の組織観察を行ったところ、結晶粒界に酸化ジルコニウムが存在するために、結晶粒の成長は、ほとんど見られず、また、酸化ジルコニウムの分散状態の変化もみられなかった。この結果、強化白金のパイプ状に一体化したシームレスパイプを、高価な白金材料をほとんど無駄にしないで得ることができた。また、くりぬき加工によって得られたシームレスパイプと同等の性能のシームレスパイプが得られた。
【００４１】
実施例３で得られたシームレスパイプも、実施例１と同様に薄板の表面と裏面は、相互拡散で完全に一体となって接合し、継ぎ目のないパイプとなっていた。さらに、銀とパラジウムの分布状態を非分散型分光装置の付いた走査型電子顕微鏡によって調べた結果、元の薄板材料と実質的に変わらず、加熱による金属組織への影響は無かったことが確認できた。なお、得られたシームレスパイプの水素吸収能力にも低下はみられなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ´方向の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図である。
【図４】図３のＢ‐Ｂ´方向の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ シームレスパイプ
３ 薄板
５ リボン状の薄板
７ 表面と裏面とが接し合わされた部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高温反応器、ガラス溶解設備等の高温設備に使用する貴金属製のシームレスパイプに関する。詳しくは、安価で、かつ、製造が容易な貴金属製のシームレスパイプ及びその製造方法に関する。
【０００２】
従来、ガラス溶融装置等の高温設備に使用される貴金属製のパイプは、材料を丸めて突き合わせて接合部を溶接することによって製造されている。このようなパイプの溶接部は、溶接をしていない部分に比べて強度が低い、寿命が短い等の問題があった。特に、白金に酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化イットリウム等を含む酸化物分散型強化白金（以下、強化白金ともいう。）では、溶接によって一度溶解すると、分散していた酸化物が偏在化して白金を強化する機能を果たさなくなり、強度の低下が著しい。このためパイプの溶接部を二重にして厚くして溶接部を補強する方法が行われていた。
【０００３】
一方、溶接部を有さないシームレスパイプであれば、溶接部に起因する問題をなくすことができるため、多くの技術が提案されている。従来のシームレスパイプの製法には、溶解によってあらかじめパイプ形状を鋳造し、これを延伸する方法がある。この方法は、一般に入手しやすく、比較的安価な鉄鋼やステンレススチールパイプの場合が多く、需要も多いため、パイプ型に連続して鋳込み、それを延伸してシームレスパイプを製造することが広く行われている。例えば、特許文献１にはパイプを連続鋳造して圧延する方法が提案されている。
【０００４】
また予めブロックを作っておき、それを機械加工によって切り出して筒状の基材を作り、延伸することも行われており、例えば、特許文献２には、鋼片からシームレスパイプを製造するための穿孔方法が提案されている。
【０００５】
他のシームレスパイプの製造方法として、イオンプレーティング法によってコアとなる管の外周に金属層を形成してシームレスパイプとする方法があり、転写機の複写ローラー等の部材に使用する多重管をシームレス化することが行われている。例えば、特許文献３では、金属部分をコアの上にイオンプレーティング法によって形成する方法、また特許文献４では、多重管の表面にイオンプレーティング法によってシームレスパイプを形成する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０‐３２８８００号公報
【特許文献２】特開平７‐１４８５０７号公報
【特許文献３】特開２００２‐３１１７３８号公報
【特許文献４】特開２００３‐９１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、溶接部を厚くして補強する方法では、溶接部を二重にする工程が問題であるとともに、白金等の高価な貴金属材料をより多く使用する必要があり、経済性に問題があった。また、溶接部の強度と寿命の低下の問題を完全には解決できていなかった。さらに、水素フィルター等に使用されるパラジウム‐銀合金製のパイプでは、強化白金と同様に、溶接によって一度溶解すると、合金組成が変化し、溶接部が銀主体になると、水素フィルターの役目を果たさず、一方、溶接部がパラジウム主体になると、水素を吸い込むことによって水素脆化を生じ、変形して破壊に繋がるおそれがあった。このため水素フィルターの本来の寿命が得られず、比較的短期間に交換するか、負荷を低くして本数を増やして使用する必要があり、コストが上がる原因となっていた。
【０００８】
従来の溶解によって、あらかじめパイプ形状を鋳造し、これを延伸するシームレスパイプの製法では、鋳型が高価であるため、比較的少量の需要であり、大量生産を行わない貴金属製のパイプでは経済的に引き合わなく、また、強化白金のように中間の工程で一度溶解すると、材質が変わって強度低下してしまう材料には適用できなかった。例えば、強化白金では、粉末冶金等の溶解工程を経ないでパイプ形状を得る方法もあるが、均一な組織で、理論密度に近づけて作製することは困難であり、この方法ではパイプ形状の作製は殆ど不可能であった。
【０００９】
また、予めブロックを作っておき、それを機械加工によって切り出して筒状の材料を作り、延伸するシームレスパイプの製法では、多量の貴金属材料を必要とするともに、最終的に貴金属を回収するとしても、回収の歩留まりは極めて悪いため、製造コストが非常に高価となってしまい、貴金属製パイプの製法としては殆ど用いられていなかった。
【００１０】
さらに、イオンプレーティング法によってシームレスパイプを形成する方法では、金属層の形成速度が不十分であり、十分な厚みを持たせるためには、極めて長時間の処理と大きな設備を必要とする問題点があった。また厚みが不十分なパイプでは、機械的強度やその他の特性が不十分であることから、内部に液体又はガスを流すことができる独立したパイプとしての使用には困難であった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、複雑な工程や設備が必要なく、かつ、短時間で経済的に製造でき、かつ、貴金属の組成や組織が工程中で変化を受けることがなく、従来のブロックから切り出したパイプ基材を延伸させたシームレスパイプと同等の性能を有する貴金属製のシームレスパイプを提供することである。また、鋳型や機械加工等の複雑な工程や設備が必要なく、短時間に製造でき、かつ、製造時における貴金属素材の歩留まりが高いため、経済性が高く、かつ、溶接や鋳込み等の中間で溶解が入る工程がなく、貴金属の組織や組成を変化させることがないシームレスパイプの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、貴金属の薄板を筒状に巻き込んで積層させ、貴金属の融点未満の高温に加熱すると、空気中でも表面の酸化物が取り除かれて活性な金属表面が出てくると共に、接している金属表面同士では特別な圧力を必要とせずに相互拡散により一体化して、実質的に溶接部がないシームレスパイプが得られることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るシームレスパイプは、貴金属の薄板が筒状に巻き込まれ、かつ、該薄板の表面と裏面とが接し合わされており、前記薄板の表面と裏面とが接し合わされている部分が、相互拡散で一体となって接合されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るシームレスパイプでは、前記薄板の巻き込まれる方向が、前記筒状の周方向と一致している場合が含まれる。巻き込まれる薄板の枚数及び巻き回数によって、必要な厚みのシームレスパイプを得ることが容易である。また、シームレスパイプの主軸方向に沿って均一な厚みとすることができる。
【００１４】
本発明に係るシームレスパイプでは、前記薄板がリボン状であり、該リボン状の薄板の巻き込まれる方向は、前記筒状の周方向に対して傾けられ、前記リボン状の薄板は、螺旋状に相互に重なって筒状に巻き込まれ、かつ、前記シームレスパイプの長さが前記リボン状の薄板の幅より長い場合が含まれる。リボン状の薄板を螺旋状に巻く回数によって、必要に応じた各種の長さのシームレスパイプが得られる。
【００１５】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、棒又は管を芯として、貴金属の薄板を筒状に巻き込んで、該薄板の表面と裏面とを接し合わせる巻き込み工程と、筒状の貴金属の薄板を前記貴金属の融点より低い温度下で保持し、前記薄板の表面と裏面とを接し合わせた部分を相互拡散で一体として接合する熱処理工程と、を有することを特徴とする。薄板を筒状に巻き込む場合、若しくはリボン状の薄板を螺旋状に重ねて筒状に巻く場合に、芯となる棒又は管を使用することによって目的とする径、長さのパイプ形状を容易に作製でき、かつ、薄板を隙間なく重ね合わせて薄板の表面と裏面を接し合わせた構造が容易に得られる。
【００１６】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記巻き込み工程において、前記棒又は管を曲げられた形状とし、前記薄板をリボン状とし、該リボン状の薄板の巻き込む方向を前記筒状の周方向に対して傾けることが好ましい。リボン状の薄板は、曲げられた棒又は管に螺旋状に相互に重なって隙間なく巻くことができるので、曲がった形状のシームレスパイプを製造することができる。
【００１７】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記熱処理工程を大気中で行うことが好ましい。貴金属は高温に加熱すると大気中であっても活性な金属表面を有して、接している貴金属同士が相互拡散で一体となって接合する。従って、熱処理工程では高真空等の特別な雰囲気条件を必要とせず、大気中で行えるため複雑な工程や設備が必要なく、経済性に優れる。
【００１８】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記貴金属が酸化物分散型強化白金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を１２００℃未満で行う場合が好ましい。白金の融点より低い温度で、強化白金中の酸化物の分散状態を破壊することなくシームレスパイプを製造することができる。
【００１９】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法では、前記貴金属がパラジウム‐銀合金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を４００〜８００℃で行うこと場合が好ましい。パラジウム‐銀合金を融点よりも低い温度で、相互拡散で一体となって接合させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、貴金属製のシームレスパイプは、製造に要する費用が安価であり、かつ、貴金属の組成や組織が工程中で変化を受けることがなく、従来のブロックから切り出したパイプ基材を延伸させたシームレスパイプと同等の性能を有することができる。また、本発明のシームレスパイプの製造方法によれば、鋳型や機械加工等の複雑な工程や設備が必要なく、かつ、製造時における貴金属素材の歩留まりをほぼ１００％にでき、短時間で経済的に貴金属製のシームレスパイプを製造できる。さらに、溶接や鋳込み等の中間で溶解が入る工程がなく、貴金属の組織や組成を変化させることなしにシームレスパイプを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。なお、同一部材・同一部位には同一符号を付した。
【００２２】
図１に、本発明の第１実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図、図２に図１のＡ‐Ａ´方向の断面図を示す。図１に示すように、第１実施形態に係るシームレスパイプ１は、貴金属の薄板３が筒状に巻き込まれており、薄板３の表面と裏面とが接し合わせられている。さらに、図２に示すように、薄板３の表面と裏面とが接し合わされている部分７は、相互拡散で一体となって接合されている。
【００２３】
薄板３を形成する貴金属としては、白金、金、銀、パラジウム、ロジウム、ルテニウム又はイリジウムであるが、貴金属基合金、酸化物を分散させた貴金属も含まれる。中でも、高温反応器やガラス溶解装置等高温下で使用されるパイプには、強化白金が広く使われている。強化白金は、金属酸化物を主体とする金属酸化物粒子が分散している白金若しくは白金基合金であり、分散される金属酸化物は、例えば、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。また、水素フィルターには、パラジウム‐銀合金が使われている。ここでパラジウム‐銀合金の組成（Ｐｄ／Ａｇ）は９５／５〜５０／５０であり、薄板３の厚みは１μｍ〜３ｍｍの範囲で、このうち１〜２００μｍの極薄板を箔ともいう。
【００２４】
薄板３が筒状に巻き込まれる方向は、図１では筒状の周方向と一致しているが、筒状に巻き込まれてシームレスパイプの形状が形成されていれば、どの方向に巻き込まれていてもよい。薄板３が筒状に巻き込まれる方向を筒状の周方向と一致させると、巻き込まれる薄板の枚数及び巻き回数によって、所望の厚みのシームレスパイプが容易に得られる。また、シームレスパイプの主軸方向に沿って厚みを均一にできる。図１では、１枚の薄板３が渦巻き状に巻き込まれ、薄板３の表面と裏面とが接し合わされているが、薄板３を２枚以上使用して同時に巻き込んで最上段の表面と最下段の裏面とが接し合わせられていてもよい。なお、重ね合わせた２枚以上の薄板同士は相互拡散で一体化する。薄板３の厚みは、５０μｍ〜１ｍｍが好ましいが、特に１００〜２００μｍの箔がより好ましい。また、巻き回数を多くすれば、その回数に応じてシームレスパイプ１の厚さが大きくなる。１枚の薄板３が１巻きして巻き込まれている場合は、薄板３の表面と裏面が接し合わされる部分を筒状の主軸方向の全てにわたって有している必要がある。薄板３の巻き回数はシームレスパイプに求められる強度によって決定されるが、通常は２〜１０回巻かれていることが好ましい。なお、薄板の圧延方向と出来上がりのシームレスパイプの軸方向との関係は特に制限はないが、シームレスパイプをその後の工程で軸方向に圧延する場合には、薄板はその圧延方向が出来上がりのシームレスパイプの周方向と一致するようにして巻き込まれることが好ましい。
【００２５】
薄板３の表面と裏面とが接し合わされている部分７は、図２に示すように、貴金属の原子が相互拡散して一体となって接合している層であり、接し合わされている面同士の境界面がなくなっている状態である。薄板３の表面と裏面とが接し合わされている部分７は、相互拡散によってどの部分も貴金属の組織が一体化して強固に接合しているため、シームレスパイプ１は、接合に伴って化学的、機械的に弱い部分がなく、従来の機械加工によってくりぬかれて形成されたシームレスパイプと同等の性能を有している。
【００２６】
図３に、第２実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図、図４に図３のＢ‐Ｂ´方向の断面図を示す。第２実施形態では、薄板５がリボン状であり、リボン状の薄板５の巻き込まれる方向は、筒状の周方向に対して傾けられており、この結果、リボン状の薄板５は螺旋状に相互に重なって筒状に巻き込まれている。また、シームレスパイプ１の長さは、螺旋状に巻く回数を増やすことによって長くなる。さらに、リボン状の薄板５を螺旋状に相互に重ねる部分を、リボン状の薄板の面積の５０％以上とすることが好ましい。より好ましくは５０〜９０％である。リボン状の薄板５が、シームレスパイプ１の主軸方向に沿って、すべて二重以上に重ねられた構造となり、シームレスパイプ１に必要な厚みを得ることができる。また、重ねる部分が１００％では、シームレスパイプ１の長さをリボンの幅以上に長くすることができないので、１００％より小さくする必要がある。なお、図４に示すように、リボン状の薄板５の表面と裏面の接し合わされた部分は、第１実施形態と同様に相互拡散で一体となって接合されている。
【００２７】
本発明に係るシームレスパイプの製造方法の実施形態の例を説明する。本実施形態では、芯となる棒又は筒を使用して貴金属の薄板３又はリボン状の薄板５を筒状に巻き込み、薄板３又はリボン状の薄板５の表面と裏面とを接し合わせる巻き込み工程と、筒状の貴金属の薄板３又はリボン状の薄板５を貴金属の融点より低い温度下で保持し、薄板３又はリボン状の薄板５の表面と裏面とを接し合わせた部分を相互拡散で一体として接合する熱処理工程と、を有している。
【００２８】
巻き込み工程では、芯となる棒又は管の外径を、目的とするシームレスパイプの内径と一致させることによって、薄板３，５を巻き込んで所定の内径を有する筒状を得ることできる。また、芯があるために、薄板３，５の表面と裏面を隙間なく接し合わせて巻き込むことができる。
【００２９】
芯となる棒又は管の材質は、熱処理工程での相互拡散に要する温度に耐えられ、かつ、熱処理工程中に巻き込まれている貴金属と付着しない材料が好ましく、具体的にはセラミックスが好ましい。特に、熱膨張の少ない石英ガラス製の管を使用することが好ましい。
【００３０】
芯となる棒又は管は、曲げられた形状であってもよい。この場合、リボン状の薄板５を螺旋状に相互に重ねて隙間なく巻くことができる。この結果、曲がった形状の貴金属製のシームレスパイプを製造できる。
【００３１】
熱処理工程の処理温度は、貴金属によって異なるが、貴金属の融点よりも低い温度で、かつ、貴金属が相互拡散を生ずる温度である。貴金属は加熱されて、４００〜８００℃の温度範囲の中のいずれかの温度以上になると、大気中においても金属が安定化し、表面に付着した酸化物が還元されてなくなり、清浄な金属表面を有して、相互拡散が可能な表面が活性な状態に変化する。従って、巻き込み工程で得られた薄板３，５の表面と裏面とを接し合わせた部分７を、表面が活性となる温度より高く、かつ、融点より低い温度で熱処理を行うことによって、貴金属を溶解させずに相互拡散で一体となって接合することができる。また、熱処理雰囲気は、窒素ガス中、アルゴンガス中又は大気中であり、経済面を考慮すると、大気中で行うことが好ましい。貴金属は、高温であれば大気中でもその表面が安定し、相互拡散が可能となるからであり、かつ、大気中であれば、雰囲気を調整するための工程、設備を必要とせず、安価で容易に熱処理ができるからである。熱処理温度を例示すると、白金では、好ましくは７００〜１５００℃、より好ましくは７００〜１０００℃、銀では、好ましくは４００〜８００℃、より好ましくは５００〜７００℃、パラジウム‐銀合金では、好ましくは４００〜８００℃であり、より好ましくは５００〜７００℃、強化白金では６４０℃以上で１２００℃より低い温度が好ましい。
【００３２】
熱処理工程における熱処理時間は、接し合わせた部分７が、相互拡散で一体となって接合するために要する時間であって、使用する薄板３やリボン状の薄板５の厚みが厚いときは、相互拡散している深さを増加させるために時間を長くすることが望ましく、一方、薄いときには、時間を短くすることが望ましい。このように、制御したときの熱処理時間の範囲は、３０分から２時間程度であるが、処理時間は特に限定されない。熱処理工程では、相互拡散による一体化を行う、つまり液相を伴わない、いわゆる固相焼結によって金属組織自身を変えないで成形できる。
【００３３】
熱処理工程を終了すると、巻き込んだ薄板３では、巻き始めと巻き終わりの部分に見かけ上の段差が残るが、薄板３の表面と裏面とを接し合わせた部分７は、完全に一体化しており、シームレスパイプ１が完成する。このようにして製造されたシームレスパイプ１は、実質的に溶接部あるいは接合部を有さず、真の接合部は相互拡散により一体化していること、また、その接合部分の面積は、全周に渡っており、十分に大きいので、接合による化学的、機械的に弱い部分は無くなってしまい、真のシームレス化が完成する。更に、このようにして作製したパイプは、そのまま使用に供しても良いし、延伸して必要な径にしても良い。なお、段差の部分は、研磨して取り除いてもよい。また、リボン状の薄板５を使用した場合も、螺旋状に重なった段差が残るが、同様に研磨して取り除いてもよい。研磨して取り除いた箇所以外は、薄板はシームレスパイプを形成しているので、素材の歩留まりを実質的に１００％にできる。
【００３４】
本発明によれば、強化白金においては、酸化ジルコニウム等の安定な酸化物は還元されることがないので、酸化物をその白金内に保持したまま一体化させることができる。また熱処理温度が融点より低いので、相互拡散はするが、流動化をしないため、酸化物は元の位置に安定に保持され、強化白金全体が一体化して、しかも、酸化物の分散状態も保持された状態で、実質的に溶接面のないシームレスパイプを製造することができる。したがって、本発明は、強化白金のような部分的にも溶解させることができない貴金属のシームレスパイプを製造する際に特に有効である。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を示す。
【００３６】
（実施例１）
銀の薄板（厚み０．１ｍｍ、幅８０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ）を、石英ガラス管（外径１２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ）の外周に二重に巻いて（巻き方向は筒状の周方向と一致させた）、見かけの外径が１２．４〜１２．５ｍｍの筒状に成形した。成形した筒状を石英ガラス管に巻いたまま、５００℃のマッフル炉に入れて空気中で１時間保持した後、炉内で放冷し、石英ガラス管を取り除いて内径１２ｍｍ、外径１２．４ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、厚み０．２ｍｍのシームレスパイプを得た。
【００３７】
（実施例２）
強化白金（粒径０．０１〜１μｍの酸化ジルコニウムを０．１〜０．３質量％分散して含有する白金）のリボン状の薄板（厚み０．２ｍｍ、幅２０ｍｍ）を、予め５００℃のマッフル炉に入れて３０分間加熱処理を行い、表面を清浄化した後、石英ガラス管（外径２０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）の外周に、螺旋状に相互に７５％重なるように巻き（巻き方向は筒状の周方向に対して傾けた）、見かけの長さが１５０ｍｍの筒状に成形した。成形した筒状を石英ガラス管に巻いたまま、９００℃のマッフル炉に入れて空気中で２時間保持した後、炉内で放冷し、石英ガラス管を取り除いて、内径２０ｍｍ、外径２１．６ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、平均厚み０．８ｍｍのシームレスパイプを得た。
【００３８】
（実施例３）
パラジウム‐銀合金（パラジウム９０質量％、銀１０質量％）の薄板（厚み０．０５ｍｍ、幅６５ｍｍ、長さ２００ｍｍ）を、予めアルゴンガス雰囲気中で、４００℃、３０分の加熱処理を行い、表面を清浄化した後、石英ガラス管（外径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）の外周に二重に巻いて（巻き方向は筒状の周方向と一致させた）、見かけの外径が１０．２ｍｍの筒状に成形した。成形した筒状を石英ガラス管に巻いたまま、７００℃のマッフル炉に入れて空気中で１時間保持した後、炉内で放冷し、石英ガラス管を取り除いて、内径１０ｍｍ、外径１０．２ｍｍ、長さ２００ｍｍのシームレスパイプを得た。
【００３９】
（結果）
実施例１で得られたシームレスパイプの接合部分の物理的な力による引き剥がしの可能性をみるために、接合端部の段差にカッターナイフの刃を刺し入れる試みを行ったが、剥離はせず、作製したパイプ自身が変形した。このことから、薄板の表面と裏面は、相互拡散で一体となって接合されていることが確認できた。
【００４０】
実施例２で得られたシームレスパイプの接合部分を、実施例１と同様に接合部分の強度を確認したところ、接合部分がはっきりしない状態であり、一体化していることが確認できた。さらに、接合部分の表面の組織観察を行ったところ、結晶粒界に酸化ジルコニウムが存在するために、結晶粒の成長は、ほとんど見られず、また、酸化ジルコニウムの分散状態の変化もみられなかった。この結果、強化白金のパイプ状に一体化したシームレスパイプを、高価な白金材料をほとんど無駄にしないで得ることができた。また、くりぬき加工によって得られたシームレスパイプと同等の性能のシームレスパイプが得られた。
【００４１】
実施例３で得られたシームレスパイプも、実施例１と同様に薄板の表面と裏面は、相互拡散で完全に一体となって接合し、継ぎ目のないパイプとなっていた。さらに、銀とパラジウムの分布状態を非分散型分光装置の付いた走査型電子顕微鏡によって調べた結果、元の薄板材料と実質的に変わらず、加熱による金属組織への影響は無かったことが確認できた。なお、得られたシームレスパイプの水素吸収能力にも低下はみられなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ´方向の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るシームレスパイプの斜視概略図である。
【図４】図３のＢ‐Ｂ´方向の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ シームレスパイプ
３ 薄板
５ リボン状の薄板
７ 表面と裏面とが接し合わされた部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貴金属の薄板が筒状に巻き込まれ、かつ、該薄板の表面と裏面とが接し合わされており、前記薄板の表面と裏面とが接し合わされている部分が、相互拡散で一体となって接合されていることを特徴とするシームレスパイプ。
【請求項２】
前記薄板の巻き込まれる方向が、前記筒状の周方向と一致していることを特徴とする請求項１に記載のシームレスパイプ。
【請求項３】
前記薄板がリボン状であり、該リボン状の薄板の巻き込まれる方向は、前記筒状の周方向に対して傾けられ、前記リボン状の薄板は、螺旋状に相互に重なって筒状に巻き込まれ、かつ、前記シームレスパイプの長さが、前記リボン状の薄板の幅より長いことを特徴とする請求項１に記載のシームレスパイプ。
【請求項４】
棒又は管を芯として、貴金属の薄板を筒状に巻き込んで、該薄板の表面と裏面とを接し合わせる巻き込み工程と、筒状の貴金属の薄板を前記貴金属の融点より低い温度下で保持し、前記薄板の表面と裏面とを接し合わせた部分を相互拡散で一体として接合する熱処理工程と、を有することを特徴とするシームレスパイプの製造方法。
【請求項５】
前記巻き込み工程において、前記棒又は管を曲げられた形状とし、前記薄板をリボン状とし、該リボン状の薄板の巻き込む方向を前記筒状の周方向に対して傾けたことを特徴とする請求項４に記載のシームレスパイプの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理工程を大気中で行うことを特徴とする請求項４又は５に記載のシームレスパイプの製造方法。
【請求項７】
前記貴金属が酸化物分散型強化白金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を１２００℃未満で行うことを特徴とする請求項４、５又は６に記載のシームレスパイプの製造方法。
【請求項８】
前記貴金属がパラジウム‐銀合金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を４００〜８００℃で行うことを特徴とする請求項４、５又は６に記載のシームレスパイプの製造方法。
【請求項１】
貴金属の薄板が筒状に巻き込まれ、かつ、該薄板の表面と裏面とが接し合わされており、前記薄板の表面と裏面とが接し合わされている部分が、相互拡散で一体となって接合されていることを特徴とするシームレスパイプ。
【請求項２】
前記薄板の巻き込まれる方向が、前記筒状の周方向と一致していることを特徴とする請求項１に記載のシームレスパイプ。
【請求項３】
前記薄板がリボン状であり、該リボン状の薄板の巻き込まれる方向は、前記筒状の周方向に対して傾けられ、前記リボン状の薄板は、螺旋状に相互に重なって筒状に巻き込まれ、かつ、前記シームレスパイプの長さが、前記リボン状の薄板の幅より長いことを特徴とする請求項１に記載のシームレスパイプ。
【請求項４】
棒又は管を芯として、貴金属の薄板を筒状に巻き込んで、該薄板の表面と裏面とを接し合わせる巻き込み工程と、筒状の貴金属の薄板を前記貴金属の融点より低い温度下で保持し、前記薄板の表面と裏面とを接し合わせた部分を相互拡散で一体として接合する熱処理工程と、を有することを特徴とするシームレスパイプの製造方法。
【請求項５】
前記巻き込み工程において、前記棒又は管を曲げられた形状とし、前記薄板をリボン状とし、該リボン状の薄板の巻き込む方向を前記筒状の周方向に対して傾けたことを特徴とする請求項４に記載のシームレスパイプの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理工程を大気中で行うことを特徴とする請求項４又は５に記載のシームレスパイプの製造方法。
【請求項７】
前記貴金属が酸化物分散型強化白金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を１２００℃未満で行うことを特徴とする請求項４、５又は６に記載のシームレスパイプの製造方法。
【請求項８】
前記貴金属がパラジウム‐銀合金であり、前記熱処理工程における熱処理温度を４００〜８００℃で行うことを特徴とする請求項４、５又は６に記載のシームレスパイプの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２３３６７１（Ｐ２００９−２３３６７１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８９７４（Ｐ２００８−７８９７４）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（３９９０２７７８３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（３９９０２７７８３）
【Ｆターム（参考）】
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