JP3597684B2

JP3597684B2 - Manufacturing method of titanium honeycomb

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Publication number: JP3597684B2
Application number: JP32691297A
Authority: JP
Inventors: 克憲松岡; 順中島; 圭午吉成
Original assignee: Showa Aircraft Industry Co Ltd
Current assignee: Showa Aircraft Industry Co Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: JPH11147183A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタンハニカムの製造方法に関する。すなわち、純チタンやチタン合金を母材とすると共に、中空柱状の多数のセルの平面的集合体よりなる、チタンハニカムの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中空柱状の多数のセルの平面的集合体よりなるハニカムコアは、重量比強度に優れるのを始め各種の優れた特性を備えており、各種の構造材として広く用いられている。このようなハニカムコアの母材としては、用途に応じ金属，プラスチック，紙等が用いられているが、金属としてはアルミ（合金）が代表的である。そして、例えばアルミハニカムは、他の一般的なハニカムコアと同様、従来、展張方式やコルゲート方式にて製造されており、セル壁間の条線接合は、接着やろう付けにより行われていた。
展張方式では、まず、母材たるアルミ（合金）箔に条線状に接着剤又はろう材を塗布した後、多数枚を、塗布された接着剤又はろう材が半ピッチずつずれた位置関係で重積し、それから、加熱，加圧して相互間を接着又はろう付けした後、重積方向に引張力を加えて展張する。これにより、展張されたアルミ（合金）箔をセル壁とし、セル壁にて区画形成された中空柱状の多数のセルの平面的集合体よりなる、アルミハニカムを製造していた。
これに対しコルゲート方式では、まず、母材たるアルミ（合金）箔を波板に成形した後、多数枚の波板を、波の半ピッチ分ずつずらせ谷部と頂部とを合わせる位置関係で重積した後（なお、更にアルミ（合金）箔の平板が各波板間に介装されることもある）、加熱，加圧することにより、塗布，介装された接着剤又はろう材にて相互間を条線状に接着又はろう付けする。これにより、重積された波板をセル壁とし、セル壁にて区画形成された中空柱状の多数のセルの平面的集合体よりなる、アルミハニカムを製造していた。
【０００３】
ところで、このようなアルミハニカムその他の金属製ハニカムコアを構造材として用いる分野、例えば航空機の構造材，構造部品等の分野では、より一層の軽量化，高強度，耐食性，耐熱性等が求められている状況にある。
そこで、航空機等の分野では、これらの性能に極めて優れた母材として、アルミ（合金）やステンレス等に代え、チタン（合金）の採用が進展しつつある。しかしながら、純チタンやチタン合金を母材としたハニカムコア、つまりチタンハニカムコアについては、次に述べるように種々の問題が存し、現状では実用化に至ってない状況にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、チタンハニカムについては、従来、次のような問題が指摘されていた。まず、接着剤を用いて条線状に接着してから展張する、前述した展張方式にて製造されるチタンハニカムについては、次のとおり。
第１に、一般的に展張方式はコルゲート方式に比べ、加熱接着されるまで母材がブロック状に重積されているので、その分、スペースを取らずに製造可能であり、大型のチタンハニカムの製造やチタンハニカムの大量生産に適している、という利点がある。しかしながら、接着剤を用いる展張方式については、チタンハニカムの性能が接着剤の性能に支配されてしまう、という致命的な問題が指摘されていた。
すなわち、製造されたチタンハニカムの全体的な強度，耐熱性，耐食性等が、セル壁間の部分的な条線接着のために用いられた接着剤の強度，耐熱性，耐食性等にて、支配，決定されてしまっていた。このように、接着剤を用い展張方式にて製造されたチタンハニカムは、母材たる純チタンやチタン合金本来の基本性能、つまり優れた強度，耐熱性，耐食性等が生かされず、強度，耐熱性，耐食性等の性能面に難点が指摘されることになる。
【０００５】
第２に、この接着剤を用いた展張方式では、製造に際し、まず母材たる純チタンやチタン合金を、毒性が強く有害な有機溶剤，アルカリ，強酸等で、前処理洗浄することを要する。すなわち、事後の接着に備え、予め母材たる純チタン表面やチタン合金表面の油脂分やゴミ等を除去しておくために、毒性の強い有害物質を必須的に使用しなければならず、製造に危険が伴い、安全性に問題が指摘されることになる。更に、製造時の加熱，加圧による条線接着に際し、溶融，硬化された接着剤から有毒ガスが発生し、この面からも製造に危険が伴い、安全性に問題が指摘されることになる。
なお、このような接着剤を用い展張方式にて製造されるチタンハニカムに関する問題は、接着剤を用いコルゲート方式にて製造されるチタンハニカムに関しても、全く同様に指摘される。
【０００６】
接着剤を用いて条線状に接着されると共に、展張方式やコルゲート方式にて製造されるチタンハニカムについては、このように第１，第２の問題が指摘されており、もって、実用化には至っていなかった。（なお、このような第１，第２問題は、チタンハニカムに限らず、アルミハニカムその他の金属製ハニカムについて、一般的に指摘されていた問題でもある。）
次に、上述した接着剤に代えろう材を用いて条線状にろう付けされ、もって展
問題が指摘されていた。
【０００７】
まず第１に、このチタンハニカムは、ろう材を用いてセル壁間がろう付けされるが、ろう付けに際し、エロージョン現象や金属間化合物層が生じやすい、という問題が指摘されていた。
すなわち、製造時の加熱，加圧による条線ろう付けに際し、ろう付け対象の母材たる純チタンやチタン合金（そして波板やセル壁）について、ろう材に浸食されてエロージョン現象が発生し、表面に機械的な小片剥離，浸食，穴等が発生しやすくなる。更に、ろう付けに際し、ろう付け対象の母材たる純チタンやチタン合金（そして波板やセル壁）間に、母材とろう材が溶融，反応した脆い金属間化合物層が生成しやすくなる。
このように、ろう材を用いたチタンハニカムについては、展張方式であるとコルゲート方式であるとを問わず、製造時にそのセル壁について、エロージョン現象の問題や金属間化合物層の生成による脆化の問題があり、この面から強度そして品質に難点が生じやすくなる。つまり、チタンハニカムについて、母材たる純チタンやチタン合金の優れた基本性能の１例たる強度が生かされず、強度に問題が指摘されることになる。
【０００８】
第２に、このようなエロージョン現象や金属間化合物層の発生をおさえるためには、加熱，加圧によるろう付けを、極く短時間のうちに行わなければならなくなる。しかしながら、それではろう付けが不完全となりやすく、特に、展張方式にてチタンハニカムを製造する際は、加熱，加圧時にブロック状に重積された母材について、ブロック中心部がろう付け温度に達せず、ろう付けされなくなる事態も発生してしまう。
このように、ろう材を用いたチタンハニカムは、そのセル壁間の条線ろう付け不良，接合不良が発生しやすく、この面からも、強度そして品質に問題が指摘されることになる。
【０００９】
第３に、このようにろう材を用いて条線状にろう付けされたチタンハニカムについては、更に、耐食性にも問題が指摘される。
すなわち、母材たる純チタンやチタン合金とろう材とは異種の金属材料よりなるが、条線ろう付け箇所において、純チタンやチタン合金を母材としたセル壁間に、これとは異種金属たるろう材が介在し，接していることに起因して、耐食性に問題が生じることになる。つまりチタンハニカムについて、母材たる純チタンやチタン合金の優れた基本性能の１例たる耐食性が生かされず、耐食性に問題が指摘されることになる。
【００１０】
第４に、ろう材の母材に対する付着性を向上させる為に、有害物質たるバインダーが使用されることも多い。
そこで、バインダー自体が毒性を帯びた有害物質であることに加え、ろう付け時の加熱，加圧により、バインダーから有害物質や有毒ガスが発生することもあり、製造に危険が伴い、安全性にも問題が指摘されるようになる。
【００１１】
第５に、ろう材としては、粉末状やペースト状のろう材が使用されることが多いが、このようなろう材を、ろう付け対象の純チタンやチタン合金よりなる母材（そして波板）に塗布する際、条線状への位置決めや塗布量の制御が容易でない、という問題も指摘されていた。
すなわち、展張方式で製造する場合は、ペースト状のろう材が使用されることが多いが、このようなペースト状のろう材は流れやすく、純チタンやチタン合金よりなる母材に正確に条線状に塗布することが容易でないと共に、そのまま条線状に位置決め保持するのが非常に困難である。
又、コルゲート方式で製造する場合は、粉末状やペースト状のろう材を、純チタンやチタン合金を母材とした波板のろう付け対象部たる谷部や頂部に対し、条線状に正確，均一に塗布すること、つまりろう材の塗布量を制御することが容易でない。
このように、粉末状やペースト状のろう材を用いたチタンハニカムは、ろう材の条線位置決めや塗布量の制御が正確に行いにくく、ろう付け位置のコントロールが困難化し、品質が不安定化しやすい。
【００１２】
第６に、そこでろう材を用いつつコルゲート方式にてチタンハニカムを製造する場合は、このような粉末状やペースト状のろう材に代え、ブレージングシートつまり予め板状とされたろう付け用のろう材たるクラッド材を用い、これを母材間に介装することも考えられる。
しかしながらブレージングシートは、１００μｍ以下の肉厚のものが現状では得られがたく、重量が非常に重い。そこで、このようなブレージングシートをろう材として用い、コルゲート方式にて製造されるチタンハニカムについては、軽量化が困難であり、重量面に問題が指摘されることになる。
【００１３】
第７に、なおコルゲート方式にてチタンハニカムコアを製造する場合は、上述したようにろう材を用い条線状にろう付けするのではなく、スポット溶接を用いることも考えられる。
すなわち、純チタンやチタン合金よりなる母材を波板に成形した後、重積した波板間を条線方向に沿いスポット溶接して、チタンハニカムを製造することも可能であるが、スポット溶接箇所が非常に多くなるので、極めてコスト高になるという問題が生じることになる。
【００１４】
ろう材やスポット溶接等を用い、展張方式やコルゲート方式にて製造されるチタンハニカムについては、このように第１，第２，第３，第４，第５，第６，第７等の問題が指摘され、もって、前述した接着剤を用い展張方式やコルゲート方式にて製造されるチタンハニカムと同様、実用化されるには至っていなかった。（なお、このような第１，第２，第３，第４，第５，第６，第７の問題は、チタンハニカムに限らず、アルミハニカムその他の金属製ハニカムについて、一般的に指摘されていた問題でもある。）
【００１５】
ところで、ニッケル，ステンレス，純チタン，チタン合金等々に関し、その接合方法としては、前述した接着，ろう付け，スポット溶接等のほか、拡散接合も知られている。
そして、この拡散接合については、まず第１に、事前に、地肌表面の酸化皮膜を除去する厳格な表面洗浄を必須的に要し、例えばフッ素洗浄を必須的に要し、極めて手間がかかるという問題が知られている。
第２に、更に拡散接合は、極めて高温，高荷重，長時間，高真空等を、いずれも同時に必須的に要する、という問題も知られている。
例えば、板状の純チタンやチタン合金の拡散接合には、０．３ｋｇｆ／以ｍｍ^２上の高荷重が必要とされており、もって、高荷重用の外部油圧式のホットプレス真空炉（真空炉内にホットプレスが配設されているもの）や、不活性ガス雰囲気中での熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）装置等の特殊な設備が、必須的に用いられており、設備コスト，製造コストが極めて高額なものとなっていた。
又、拡散接合には、一般的に例えば数１０時間から数１００時間程度の長時間を要する、ということも知られている。更に、純チタンやチタン合金は、酸化されやすいので、１．０×１０^−７ｔｏｒｒ程度以上の高真空が必要であり、設備コスト，製造コストがかさむ、という状況にある。
このように、拡散接合には、厳格な表面洗浄や、極めて高温，高荷重，長時間，高真空等を要することが知られている。そこで従来、拡散接合を用いて、展張方式やコルゲート方式にてチタンハニカムを製造することは、開発に手が付けられていない状況にあった。
【００１６】
本発明に係るチタンハニカムの製造方法は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものであって、純チタンやチタン合金を母材として用い、そのβ変態点やβ変態域の温度に着目して加熱，加圧すると共に、母材たる純チタンやチタン合金について、肉厚を具体的に設定したり、用いられる離型剤について、潤滑性や粒径を具体的に設定し、もって、母材たる純チタンやチタン合金間を条線状に拡散接合して、展張方式によりチタンハニカムを製造する。
【００１７】
もって本発明は、第１に、純チタンやチタン合金の基本性能が十分に生かされ、強度，耐熱性，耐食性等に優れ、第２に、製造時に有害物質を使用せず有毒ガスも発生せず、安全性に優れ、第３に、エロージョン現象や金属間化合物層も発生せず、この面からも強度，品質に優れ、第４に、接合不良も防止され、この面からも品質が向上し、第５に、異種金属が介在せず、この面からも耐食性が向上し、第６に、正確，均一，簡単に接合位置がコントロールでき、この面からも品質が安定し、第７に、軽量化が促進され、第８に、コスト面にも優れ、第９に、拡散接合により一段と強度が向上し、第１０に、そして拡散接合は低荷重でも可能となると共に、第１１に、短時間でも可能となり、第１２に、接合強度にも優れ、第１３に、しかも事前の酸化皮膜除去のための表面洗浄も不要である、チタンハニカムの製造方法を提案することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。すなわち、このチタンハニカムの製造方法では、まず、肉厚が極薄の箔状の純チタンやチタン合金を母材として準備し、該母材について、離型剤を一定幅とピッチで、条線状に地肌を残しつつ所定間隔にて配設する。それから、複数枚の該母材を、該離型剤間に残された地肌が半ピッチずつずれた位置関係で重積してから、該母材間を、接触した地肌にて条線状に拡散接合する。
該拡散接合は、該母材が純チタンの場合はβ変態点以上、該母材がチタン合金の場合はβ変態域以上等、該母材が超塑性を示す温度以上により、真空や不活性ガス雰囲気等の低酸素濃度雰囲気中で、荷重を加えて加圧し、もって、該母材の地肌表面の酸化皮膜中の酸素が該母材中に拡散，固溶して、該酸化皮膜が分散，除去せしめられると共に、該母材のチタンや合金元素が地肌間で拡散移動することにより、行われる。
しかる後、重積方向に引張力を加えて展張することにより、該母材が、条線状の拡散接合面の縁に沿って折曲されると共に、条線状の該拡散接合面以外の箇所が分離，離隔される。もって、該母材をセル壁とし、該セル壁にて区画形成された中空柱状の多数のセルの平面的集合体たる、チタンハニカムを得る。
【００１９】
そして、請求項１については次のとおり。すなわち、この請求項１のチタンハニカムの製造方法では、上述したチタンハニカムの製造方法において、該母材として準備される純チタンやチタン合金は、肉厚が２００μｍ以下であること、を特徴とする。
請求項２については次のとおり。すなわち、この請求項２のチタンハニカムの製造方法では、上述したチタンハニカムの製造方法において、配設される該離型剤は、重積，接触せしめられた該母材の地肌表面間を滑らせることが可能な潤滑性を備えてなると共に、含有する粉末粒子の粒径が５μｍ以下のものよりなること、を特徴とする。
【００２０】
このチタンハニカムの製造方法は、このように構成されているので、次のようになる。まず、母材たる純チタンやチタン合金は、極薄の箔状をなし、条線状に離型剤が配設され、半ピッチずつずらして重積された後、拡散接合される。
そして拡散接合は、（１）母材が純チタンの場合はβ変態点以上、母材がチタン合金の場合はβ変態域以上の温度、つまり母材が超塑性を示す温度下で行われる。更に、（２）例えば０．００００１ｋｇｆ／ｍｍ^２（０．０１ｇｆ／ｍｍ^２）や０．００３ｋｇｆ／ｍｍ^２（３ｇｆ／ｍｍ^２）程度の低荷重にて、加圧することにより行われる。これと共に、（３）真空や不活性ガス雰囲気等の低酸素濃度雰囲気中で、（４）例えば３０分から２時間程度の時間をかけて行われる。
そして拡散接合は、請求項１では、（５）母材の肉厚が２００μｍ以下とされ、もって拡散接合面間の密着性が高められ、請求項２では、（６）離型剤の潤滑性により、拡散接合面間の間隙を無くすと共に、離型剤の粒径が５μｍ以下であることにより、拡散接合面間の接触が確実化される。
【００２１】
さて、このような条件下で拡散接合が行われ、まず、母材の離型剤間の地肌表面の酸化皮膜が、酸素が母材中に拡散，固溶することにより、分散，破壊，除去される。そこで、離型剤間の母材の地肌が条線状に露出し、各々拡散接合面となって接触，当接，密着し、もって、母材の純チタンや合金元素が拡散移動する。このようにして、重積された母材間が、条線状に直接，密に拡散接合される。
しかる後、重積，拡散接合された母材について、引張力を加えて展張することにより、この母材をセル壁とし、セル壁にて区画形成された中空柱状の多数のセルの平面的集合体たる、チタンハニカムが得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示す発明の実施の形態に基づいて、詳細に説明する。図１，図２，図３，図４は、本発明の実施の形態の説明に供する。
そして、図１の斜視説明図において、（１）図は、準備された母材を、（２）図は、離型剤を配設した状態を、（３）図は、切断した状態を、（４）図は、重積した状態を、（５）図は、拡散接合した状態を、（６）図は、展張した状態をそれぞれ示す。図２は、チタンハニカムの斜視図である。
図３は原理説明図であり、（１）図は、接合対象の１対の母材を、（２）図はその重積状態を、（３）図は、その加熱，加圧状態を、（４）図は、拡散接合状態をそれぞれ示す。図４のグラフにおいて、（１）図は、温度と引張強度との関係を示し、（２）図は、温度と伸び率との関係を示す。
【００２３】
このチタンハニカム１の製造方法では、まず、図１の（１）図に示したように、帯状をなすと共に、肉厚が極薄の箔状の純チタンやチタン合金が、母材２として準備される。
この母材２について、更に詳述する。母材２として用いられるチタン材としては、純チタンＴｉのほかチタン合金が考えられ、チタン合金としては、α合金，α−β合金，β合金等が代表的であるが、ここでは、特にα合金，α−β合金が良い。
チタン合金において、純チタンＴｉに添加される合金元素としては、アルミＡｌ，バナジウムＶ，クロムＣｒ，マンガンＭｎ，鉄Ｆｅ，ジルコニウムＺｒ，モリブデンＭｏ，スズＳｎ等が、代表的である。
【００２４】
周知のごとく、純チタンは常温では稠密六方晶（以下単にα相という）であるが、昇温されて行くと、約８８５℃の温度（以下この温度を単にβ変態点という）で、体心六方晶（以下単にβ相という）に、同素変態する。そして、このような純チタンに合金元素を添加すると、添加される合金元素の種類や添加量により、α相からβ相に変態する温度域いわゆるα＋β相の温度域（以下単にβ変態域）が変化すると共に、α相とβ相の２相領域も出現する。
このようなチタン合金のうち、例えばＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎのように、常温においてα単相のものがα合金とされ、又、例えばＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖや、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のように、常温においてα相とβ相の２相が存在するものがα−β合金とされている。
いずれにしても上述したβ変態域とは、順次昇温されて行く過程において、最初に、常温におけるα相がβ相に変態を開始した後（低い方の温度から）、途中、順次含まれるα相がβ相に変態して行き（途中の温度を経て）、最後に、すべてのα相がβ相に変態し終わるまで（高い方の温度）の上下幅を持った温度域のことを言う。（このようにチタン合金の場合は、純チタンの場合とは異なり、８８５℃のβ変態点ではなく、幅を持ったβ変態域となる。）
【００２５】
さて、母材２としては、このような純チタンやチタン合金が準備される。そして、この純チタンやチタン合金よりなる母材２は、圧延されその肉厚が極薄の箔状をなし、具体的には肉厚（箔厚）が２００μｍ以下のものを用いるのがよく、又、その平均表面粗さ、例えばＲａが３μｍ以下のもの、例えばＲａが１μｍや０．２μｍ程度のものが望ましく、更に、その結晶粒径が５０μｍ以下、望ましくは２０μｍ以下のものが用いられる。
又、図３の（１）図に示したように、このように純チタンやチタン合金よりなる母材２の地肌３表面は、酸化皮膜４にて、強固かつ安定的に覆われている。すなわち、この地肌３表面は、通常、酸化皮膜４にて覆われており、機械的・化学的に磨いても、すぐに酸化されて酸化皮膜４が形成されるようになる。
【００２６】
ところで、このように準備された純チタンやチタン合金よりなる母材２については、適宜必要に応じ、洗浄が実施される。この洗浄として脱脂が代表的であり、脱脂は、アセトン，メチルエチルケトン（ＭＥＫ），アルコール等の非塩素系溶剤を使用して行われるが、その方法として蒸気脱脂，浸漬，超音波洗浄も考えられる。
更に、適宜必要に応じ、酸洗いによる洗浄も実施される。この酸洗いには、例えば２０％から５０％の硝酸や、２％のフッ化水素酸が用いられる。
なお、このような脱脂や酸洗い等の洗浄は、あくまでも必要に応じ特に必要な場合のみ実施されるものであり、この製造方法において必須的ではない。母材２は、このようになっている。
【００２７】
次に、この製造方法では、図１の（２）図に示したように、このような母材２に対し、離型剤５が、一定幅とピッチで条線状に地肌３を残しつつ、所定間隔にて配設される。
すなわち離型剤５は、図示例では純チタンやチタン合金よりなる母材２の片面に対し、地肌３を一定幅とピッチの条線状に残すように、間隔を存しつつ一定ピッチで、例えば塗布，スプレー，印刷等により配設される。
（なお離型剤５は、図示例によらず母材２の両面に配設される場合もあり、この場合は、このように両面に離型剤５が配設された母材２と、離型剤５が両面共に配設されない母材２とが、後述により順次重積，拡散接合，展張されるようになる。）
このような離型剤５としては、セラミックスの粉末スプレイ，窒化硼素粉末，その他狭義の離型剤５のほか、溶剤中に微粒子の黒鉛または窒化硼素の粉末を分散させた塗料、更にはビニールテープ，粘着テープ，油性インク，揮発性インク，カーボン紙，その他広義のマスキング用の離型剤５も、使用可能である。
【００２８】
しかしながら離型剤５としては、後述するように重積，接触せしめられることになる母材２の地肌３表面間を滑らせることが可能な潤滑性を備えてなると共に、含有する粉末粒子の粒径が５μｍ以下のものよりなること、が望ましい。
すなわち、純チタンやチタン合金よりなる母材２に条線状に配設される離型剤５は、事後に母材２がブロック状に重積，接触されることに鑑み、まず、母材２の地肌３相互間を滑らせて間隙を無くす潤滑性を、備えてなることが望ましい。
又、塗布等により配設される離型剤５の層厚が厚くなり過ぎると、後で詳述する事後の次の工程において、ブロック状に重積される母材２の地肌３相互間が、隣接する離型剤５の層厚に邪魔されて、接触しなくなるおそれもある。そこで、事後にブロック状に重積される母材２の地肌３間の接触を確実化させるため、離型剤５は、含有する粉末粒子の粒径が５μｍ以下のものを使用することによって、その配設された層厚を薄くしておくことが望ましい。
このような潤滑性や粒径を勘案すると、離型剤５としては、潤滑性があると共に含有する粉末粒子の粒径が５μｍ以下の黒鉛粉末塗料や窒化硼素粉末塗料を用いるのが望ましい。離型剤５は、このようになっている。
【００２９】
さて次に、この製造方法では、このように離型剤５が配設されると共に、地肌３が条線状に残された純チタンやチタン合金よりなる母材２が、図１の（３）図に示したように、帯状から一定長さ毎に切断される。
そして、図１の（４）図や図３の（２）図に示したように、このように切断された複数枚例えば多数枚の母材２は、離型剤５間に条線状に残された地肌３が半ピッチずつずれた位置関係で、ブロック状に重積される。すなわち図示例において、各母材２は、片面について条線状に残された地肌３が、上下間で左右に互い違いに半ピッチずつずれた位置関係で、ブロック状に上下に重積される。
【００３０】
しかる後、この製造方法では、図１の（５）図，図３の（３）図，（４）図等に示したように、加熱，加圧することにより、ブロック状に上下の縦方向に重積された母材２間が、横方向の離型剤５間に条線状に残されて接触した地肌３によって、条線状に拡散接合される。
そして、この拡散接合は、（１）母材２が純チタンの場合はβ変態点以上、母材２がチタン合金の場合はβ変態域以上等、母材２が超塑性を示す温度以上により、（３）真空や不活性ガス雰囲気等の低酸素濃度雰囲気中で、（４）所定時間、（２）荷重を加えて加圧すること、により行われる。そして、母材２の地肌３表面の酸化皮膜４中の酸素が母材２中に拡散，固溶して、酸化皮膜４が分散，除去せしめられると共に、母材２のチタンや合金元素が地肌３間で拡散移動すること、により行われる。
【００３１】
このような拡散接合について、更に詳述する。この拡散接合は、炉中等で、次の（１）温度，（２）圧力，（３）雰囲気，（４）時間、等の条件のもとで実施される。
まず（１）、温度条件（熱処理温度）は、β変態点以上やβ変態域以上の温度に設定される。すなわち、母材２が純チタンの場合は８８５℃のβ変態点以上の温度、母材２がチタン合金の場合はβ変態域（つまりα＋β相の温度域）以上の温度、例えば９００℃，１０００℃程度に、炉内等が保持される。
そして、このような温度の炉内等に収納されたブロック状に重積された母材２は、常温からの昇温の過程で、まず純チタンの場合は、８８５℃のβ変態点を通過するとα相からβ相に変態し、又、α合金やα−β合金等のチタン合金の場合は、β変態域の幅をもった温度帯を通過中に順次α相がβ相に変態する。
そして、母材２たる純チタンやチタン合金は、このようなβ変態点を通過する際やβ変態域を通過する際において、超塑性を示し、低荷重でも容易に変形可能となる。（これに対し、温度条件をβ変態点やβ変態域未満に設定すると、超塑性が生ぜず、（２）の圧力条件について極めて高荷重が要求されることになる。）
なお、拡散接合された母材２は、事後、常温下で展張されることになるが、その際５％以上の伸びが必要となる。そこでこれに備え、例えば純チタンの場合は、この拡散接合の温度を１１００℃以下に設定しておくと、事後の常温下で５％以上の伸びが確保されるようになる。
【００３２】
次に（２）、圧力条件、つまり重積されたブロック状の母材２を上下から加圧する荷重（接合荷重）は、他の（１）温度条件，（３）雰囲気条件，（４）時間条件によっても異なるが、０．００００１ｋｇｆ／ｍｍ^２（０．０１ｇｆ／ｍｍ^２）以上、例えば０．００３ｋｇｆ／ｍｍ^２（３ｇｆ／ｍｍ^２）程度に設定される。つまり、上述によりこの程度の低荷重でも拡散接合が可能となるが、０．００００１ｋｇｆ／ｍｍ^２（０．０１ｇｆ／ｍｍ^２）未満の極低荷重では、母材２間の密着性，接合強度が不足し、拡散接合が成立困難となる。
【００３３】
次に（３）、雰囲気条件としては、真空や不活性ガス雰囲気等の低酸素濃度雰囲気中で、全体的な酸化防止に留意しつつ実施される。真空による場合は、約１．０×１０^−３ｔｏｒｒ以上の真空、例えば約１．０×１０^−３ｔｏｒｒ程度の真空に設定される。
【００３４】
次に（４）、時間条件、つまり加圧，加熱処理時間は、５分から１０時間程度、例えば３０分間，１時間，２時間程度に設定される。すなわち、上述により母材２が超塑性を示すと共にβ相の自己拡散速度もあり、このように比較的短時間に設定可能となる。
処理時間の設定も、他の（１）温度条件，（２）圧力条件，（３）雰囲気条件次第ではあるが、処理時間が５分等短過ぎる場合には、拡散接合の前提となる酸化皮膜４の分散，破壊，除去が不足して、拡散接合が成立困難となり、処理時間が長過ぎる場合は、諸コストが上昇することになる。
【００３５】
このような、（１）温度，（２）圧力，（３）雰囲気，（４）時間、等の条件下で、純チタンやチタン合金よりなる母材２間の拡散接合が、行われる。各条件についての具体的な設定値は、適宜決定される。
ここで、このような拡散接合について、４つの具体例について述べておく。表１は具体例１（参考例）を示し、表２は具体例２（参考例）を示し、表３は具体例３（本発明の実施例）を示し、表４は具体例４（本発明の実施例）を示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
【表３】

【００３９】
【表４】

【００４０】
これらの具体例１，２，３，４では、母材２としては、共通の純チタンが用いられると共に、その肉厚（箔厚）が２００μｍ以下の所定値、結晶粒径も約２０μｍ、平均表面粗さもＲａで０．２μｍと共通であり、又、条線状に配設される離型剤５も、潤滑性で結晶粒径が５μｍ以下と共通のものが用いられている。更に、（１）温度，（２）圧力，（３）雰囲気，（４）時間等の条件の内、まず、（２）の圧力条件については荷重０．００３ｋｇｆ／ｍｍ^２（３ｇｆ／ｍｍ^２）で共通であると共に、（３）の雰囲気条件についても、約１．０×１０^−３ｔｏｒｒの真空と共通である。
これに対し、（１）の温度条件については、表１の具体例１（参考例）では８５０℃、表２の具体例２（参考例）では９００℃、表３の具体例３（実施例）では９００℃、表４の具体例４（実施例）では１０００℃に、それぞれ設定されている。
これと共に、（４）の時間条件については、表１の具体例１（参考例）では６０分、表２の具体例２（参考例）では５分、表３の具体例３（実施例）では３０分，６０分，１２０分の３通り、表４の具体例４（実施例）では６０分にそれぞれ設定されている。
【００４１】
そして、このような条件設定のもとで、それぞれブロック状の母材２の拡散接合を実施した後、確実かつ十分な拡散接合が行われた否かを、事後テストをしてみたところ、次の結果となった。
すなわち、ブロック状に重積，拡散接合，条線接合された、表１，表２，表３，表４の具体例１，２，３，４について（更にそれぞれを展張したチタンハニカム１についてでも可）、引張剥離試験（ピール試験）を行った所、具体例１，２（参考例）については、拡散接合が不確実，不十分であり、例えば接合強度が不足する結果となった。これに対し具体例３，４（実施例）については、拡散接合が確実かつ十分に行われており、例えば接合強度にも優れるという結果が出た。
【００４２】
つまり、表１の具体例１（参考例）では、（１）の温度条件が８５０℃に設定されており、純チタンよりなる母材２の前述したβ変態点たる８８５℃を越えないので、母材２が超塑性を示さなかったことと、α相中のチタン原子の移動が緩慢なことに起因して、拡散接合が不確実，不十分となったと判断される。又、表２の具体例２では、（４）の時間条件が最短の５分に設定されていることを主な原因としつつ、これに、（１）の温度条件が比較的低目の９００℃であり、その他（２）の圧力条件や（３）の雰囲気条件を勘案した結果、総合的にみて各条件の組み合わせから、拡散接合が不確実，不十分となったと判断される。
このような結果を、まとめたのが、次の表５である。この表５においては、横の列に（１）の温度条件を配すると共に、縦の行に（４）の時間条件を配し、縦横の交点に上述した表１，表２，表３，表４の具体例１，２，３，４が位置する。そして×の評価は、拡散接合が不確実，不十分であることを示し、○の評価は、拡散接合が確実かつ十分であることを示す。
【００４３】
【表５】

【００４４】
４つの具体例は、このような結果となる。すなわち、（１）温度，（２）圧力，（３）雰囲気，（４）時間等の各条件が、前述したように適切な組み合わせで設定されると、確実かつ十分に所期の拡散接合が実施されることになる。
【００４５】
さて、図示例では（図１の（１）図，（２）図，（３）図，（４）図等を参照）、各母材２は、その片面（例えば表面）には、離型剤５が配設され地肌３が条線状に残されているのに対し、他面（例えば裏面）には、離型剤５が配設されず全面が地肌３のままとなっている。そこで、重積，加圧された各母材２相互間は、片面の離型剤５間の条線状の地肌３と、他面全面の地肌３とが、直接接触，密着し、もって条線状の地肌３の所で拡散接合が行われるようになる（図１の（５）図を参照）。
そして、この拡散接合にあっては、まず母材２の地肌３表面の酸化皮膜４が、その酸素が母材２中に拡散，固溶することにより、分散，破壊，除去せしめられる（図３の（１）図，（２）図，（３）図を参照）。もって、母材２の地肌３については、離型剤５が配設されている部分を除き、それぞれ、母材２を構成する純チタンやチタン合金が無垢の状態で条線状に露出し、もって、このように純チタンやチタン合金が露出した母材２の地肌３が、条線状の拡散接合面６となって、加圧により接触，密着することにより、条線状に拡散接合される（図３の（３）図，（４）図を参照）。つまり、母材２の地肌３間は、純チタンや合金元素が粒界面で拡散移動することにより、密に拡散接合される。この製造方法において、拡散接合は、以上詳述したように行われる。
【００４６】
さてこの製造方法では、このようにして、ブロック状に重積された母材２たる純チタンやチタン合金について、拡散接合が行われる。
しかる後、この製造方法では、次に図１の（６）図に示したように、展張が行われる。すなわち、重積方向に引張力を加えて展張することにより、重積された各母材２は、条線状の各拡散接合面６を拡散接合箇所とし、条線状の各拡散接合面６の縁に沿って折曲されると共に、条線状の各拡散接合面６以外の箇所が分離，離隔される。
すなわち、前述によりブロック状に重積されると共に条線状に拡散接合された純チタンやチタン合金よりなる母材２は、矢示の上下の重積方向に沿い上下に引張力が加えられて、展張される。そこで各母材２は、条線状の拡散接合面６の縁にそって上下に折曲され、条線状の拡散接合面６間の箇所が上下に分離，離隔される。
【００４７】
この展張方式の製造方法では、このような各工程を辿ることにより、チタンハニカム１が製造される。すなわち図２に示したように、純チタンやチタン合金よりなる母材２をセル壁７とし、セル壁７にて区画形成された中空柱状の多数のセル８の平面的集合体たる、チタンハニカム１が得られる。
【００４８】
さて、このようにして得られたチタンハニカム１は、次のようになっている。すなわち図２に示したように、このチタンハニカム１は、条線状に接合されたセル壁７にて区画形成された、中空柱状の多数のセル８の平面的集合体よりなる。そして、セル壁７の母材２として、純チタンやチタン合金が用いられると共に、セル壁７は、その母材２たる純チタンやチタン合金が、加熱，加圧による拡散接合にて条線状に接合されている。そして、この拡散接合は、母材２たる純チタンやチタン合金のβ変態点やβ変態域に着目し、その超塑性を利用すると共に、母材２の地肌３表面の酸化皮膜４中の酸素が母材２中に拡散，固溶し、もって酸化皮膜４が分散，破壊，除去せしめられることにより行われている。
又、セル壁７そしてセル８の断面形状は、図示の正六角形状のものが代表的であるが、これによらず、縦長や横長の六角形状，台形状，略四角形状，その他各種形状のものも可能である。
そして、このチタンハニカム１は、一般のハニカムコアと同様に、重量比強度に優れ、軽量であると共に高い剛性・強度を備え、又、整流効果，平面精度，保温性，遮音性にも優れ、単位容積当たりの表面積が大である、等々の特性を備え、広く各種の構造材として使用される。そして通常は、その開口端面たるセル端面に、それぞれ表面板が、接着，ろう付け，溶接，拡散接合等にて接合され、もってハニカムサンドイッチパネルとして、使用に供される。チタンハニカム１は、このようになっている。
【００４９】
このチタンハニカムの製造方法は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
まず、この製造方法において、母材２たる純チタンやチタン合金は、肉厚が極薄の箔状をなし、肉厚が２００μｍ以下とされる。そして、このような母材２について、条線状に離型剤５が配設され、例えば潤滑性を備え粒径が５μｍ以下の離型剤５が用いられる。
それから、この製造方法では、このような母材２を、半ピッチずつずらして重積した後、加熱，加圧することにより、離型剤５間の地肌３間が、条線状に拡散接合される（図１の（１）図，（２）図，（３）図，（４）図，（５）図等を参照）。
【００５０】
そして、この製造方法において拡散接合は、（１）母材２が純チタンの場合はβ変態点たる８８５℃以上の温度、母材２がチタン合金の場合はβ変態域以上の温度、つまり母材２が極端に変形容易となる超塑性を示す温度下で行われる。更にこれに加え、１１００℃以下つまり事後常温に戻した際に５％以上の伸びが確保される温度下で行われる。
又、この拡散接合は、（２）例えば０．００００１ｋｇｆ／ｍｍ^２（０．０１ｇｆ／ｍｍ^２）や０．００３ｋｇｆ／ｍｍ^２（３ｇｆ／ｍｍ^２）程度の比較的低荷重にて、加圧することにより行われる。これと共に拡散接合は、（３）真空や不活性ガス雰囲気等の低酸素濃度雰囲気中で、（４）例えば３０分から２時間程度の時間をかけて、行われる。
更に拡散接合は、（５）母材２の肉厚が２００μｍ以下とされると共に平均表面粗さがＲａで３μｍ以下とされ、もって、母材２の地肌３の拡散接合面６間の密着性が高められ、又、（６）母材２の結晶粒径が５０μｍ以下とされ、もって超塑性が生じやすく密着性が確実化され、更に、（７）離型剤５の潤滑性により、母材２の地肌３の拡散接合面６間の間隙を無くすと共に、離型剤５の粒径が５μｍ以下であることにより、離型剤５の層厚を薄くして隣接する拡散接合面６間の接触が確実化されるようになっている。
【００５１】
さて、この製造方法では、このような（１），（２），（３），（４），更には（５），（６），（７）の条件下で、拡散接合が行われ、もって、まず母材２の離型剤５間の条線状の地肌３表面を覆っていた酸化皮膜４が、その酸素が母材２中に拡散，固溶することにより、分散，破壊，除去せしめられる。
そこで、重積されていた母材２の地肌３が無垢の状態で条線状に露出し、各々拡散接合面６となって接触，当接，密着し、もってこのような地肌３の拡散接合面６間で、母材２の純チタンや合金元素が拡散移動する。
このようにして、重積された母材２間が、条線状に直接，密に，強力に拡散接合される（図３の（１）図，（２）図，（３）図，（４）図等を参照）。
【００５２】
しかる後、この製造方法では、このように重積，拡散接合，条線接合された母材２について、常温下で重積方向に引張力を加えて展張することにより、母材２間が折曲，分離，離隔される（図１の（６）図を参照）。
この製造方法では、このような各工程を辿ることにより、このような母材２をセル壁７とし、セル壁７にて区画形成された中空柱状の多数のセル８の平面的集合体たる、チタンハニカム１が得られる（図２を参照）。このように、このチタンハニカム１は、接着剤やろう材を用いることなく、セル壁７間が拡散接合により、条線接合されてなる。
さてそこで、このような展張方式のチタンハニカム１の製造方法にあっては、次の第１，第２，第３，第４，第５，第６，第７，第８，第９，第１０，第１１，第１２，第１３，第１４のようになる。
【００５３】
第１に、この製造方法にて得られたチタンハニカム１は、セル壁７間が拡散接合により、条線接合されている。つまり、このチタンハニカム１は、母材２たる純チタンやチタン合金のみにて構成されており、他の異種金属，樹脂等は一切用いられていない。従って、このチタンハニカム１は、母材２たる純チタンやチタン合金の基本性能を、そのまま全体的に備えており、優れた強度，耐熱性，耐食性等を具備してなる。
【００５４】
第２に、このチタンハニカム１の製造方法において、セル壁７の母材２たる純チタンやチタン合金は、接着によらず拡散接合されるので、拡散接合に備え、予め有害物質を使用する前処理洗浄を必須的に実施する必要もなく、圧延された状態のまま使用に供することが可能である。又、拡散接合は、母材２たる純チタンやチタン合金を対象とした加熱，加圧により行われ、その際、有毒ガスが発生することもない。
又、セル壁７の母材２たる純チタンやチタン合金は、ろう付けによらず拡散接合されるので、通常ろう付け時に使用される有害物質たるバインダーは使用されず、又、加熱，加圧時にこれらから有害物質や有毒ガスが発生することもない。更に、接合後にこれらの除去のため、有害物質たるアルカリ等で洗浄する後処理も不用である。
【００５５】
第３に、このチタンハニカム１の製造方法において、セル壁７間は、ろう付けによらず拡散接合により条線接合される。このように、このチタンハニカム１は、母材たる純チタンやチタン合金のみを用いて製造され、他の金属は一切介在しないので、加熱，加圧による拡散接合，条線接合に際し、エロージョン現象や脆い金属間化合物層が生成されるようなこともない。
【００５６】
第４に、このように、エロージョン現象や金属間化合物層の生成がないので、これをおさえるべく、拡散接合，条線接合のための加熱，加圧を、無理に極く短時間に限定，設定する必要もない。
つまり、このチタンハニカム１の製造方法においては、必要十分な時間をかけて、セル壁７間を拡散接合，条線接合することができる。すなわち、展張方式にてチタンハニカム１を製造する際、ブロック状に重積された母材２について、ブロック中心部が短時間の加熱のため所定温度に達せず、結局、接合不良となってしまうようなこともない。つまりブロック中心部まで、確実に拡散接合，条線接合され、もって製造されたチタンハニカム１について、セル壁７間に接合不良が生じるようなことは、確実に防止される。
【００５７】
第５に、この製造方法によると、チタンハニカム１のセル壁７間は、ろう付けによらず拡散接合，条線接合される。そこで、純チタンやチタン合金を母材２としたセル壁７間に、ろう材等の異種金属は介在せず、このような異種金属の介在に起因した、チタンハニカム１の耐食性の低下は回避される。
【００５８】
第６に、このチタンハニカム１の製造方法にあっては、離型剤５を利用することにより、所期のごとく一定幅とピッチの条線状に地肌３を残しつつ、事後の加熱，加圧により正確，均一，簡単に、純チタンやチタン合金よりなる母材２間を、条線状に拡散接合することができる。
このように、この製造方法においてチタンハニカム１は、拡散接合を採用したことにより、セル壁７間が正確，均一，簡単に、所期のごとく接合位置をコントロールされつつ、条線接合される。
【００５９】
第７に、この製造方法にて得られたチタンハニカム１は、セル壁７間が拡散接合により条線接合されており、母材２たる純チタンやチタン合金のみを用いて、構成されている。このように、このチタンハニカム１は、母材以外の金属や樹脂等を一切使用しないので、その分、重量が軽減されてなる。
【００６０】
第８に、同様にこの製造方法にて得られたチタンハニカム１は、セル壁７間が拡散接合により条線接合されており、母材２たる純チタンやチタン合金のみにて構成されている。つまり、このチタンハニカム１は、拡散接合を採用し、条線接合のため母材２以外の金属や樹脂等を一切使用しないので、その分、コスト安でもある。
更に、展張方式を利用してチタンハニカム１を製造するので、展張方式の利点たる製造スペースを取らず、大型のものでも大量生産することが可能であり、この面からもコスト面に優れつつ、チタンハニカム１を製造可能である。
【００６１】
第９に、このチタンハニカム１の製造方法にあっては、母材２たる純チタンやチタン合金の拡散接合，条線接合に際し、それまでその地肌３表面を覆っていた酸化皮膜４中の酸素が、母材２たる純チタンやチタン合金中に、拡散，固溶する。もって、このような酸素の拡散，固溶により、純チタンやチタン合金を母材２としたセル壁７の強度、そしてチタンハニカム１の強度が、より一層向上するようになる。
【００６２】
第１０に、このチタンハニカム１の製造方法では、母材２たる純チタンやチタン合金のβ変態点やβ変態域に着目し、その超塑性を利用して、母材２の地肌３表面の拡散接合面６間の密着性が高められている。
特に、母材２たる純チタンやチタン合金について、肉厚を２００μｍ以下に設定したことによって、拡散接合面６間の密着性が高められている。
更に、潤滑性を備えると共に粒径が５μｍ以下の離型剤５を用いてなるので、母材２の地肌３の拡散接合面６間の間隙を無くすと共に、拡散接合面６間の接触そして密着が、より確実化されるようになっている。
これらにより、このチタンハニカム１の製造方法において実施される拡散接合は、０．００００１ｋｇｆ／ｍｍ^２（０．０１ｇｆ／ｍｍ^２）から０．００３ｋｇｆ／ｍｍ^２（３ｇｆ／ｍｍ^２）程度の低荷重でも、実施可能となる。
【００６３】
第１１に、このチタンハニカム１の製造方法では、母材２が純チタンの場合はβ変態点以上の温度で、母材２がチタン合金の場合はβ変態域以上の温度で、それぞれ拡散接合が行われる。そこで、α相からβ相への変態が進むほど、変態して現れたβ相により、チタンや合金元素の自己拡散速度が、極めて大となるようになる。
例えば純チタンにあっては、自己拡散係数がα相では、次のように表される。すなわち、α−Ｔｉ：８．６×１０−^１０ｍ^２／ｓ（６９０℃から８８５℃）。これに対し、β相における自己拡散係数は、次のように表される。すなわち、β−Ｔｉ：１．０×１０^−４から２．０×１０^−４ｍ^２／ｓ（９００℃から１５４０℃）。
そこで、このようなα相とβ相の自己拡散係数を比較すると、β相の方が約４００倍以上、大きいことになる。この製造方法では、このようなβ変態点以上やβ変態域以上の温度に設定，保持したことにより、母材２の地肌３表面の拡散接合面６間において、チタンや合金元素の拡散移動が、スピード化され促進される。もって、この製造方法では、前述した母材２の超塑性の点もあいまって、拡散接合のための時間が、大幅に短縮されるようになる。
【００６４】
第１２に、このチタンハニカム１の製造方法によると、上述したように拡散接合が短時間化される。そこで、拡散接合が長時間化した場合において発生する現象、つまり、母材２たる純チタンやチタン合金の結晶粒径が粗大化する現象が、防止される。
すなわち、結晶粒径がもしも大きく粗大化するようなことがあると、前述した超塑性が生じにくくなり密着性が低下すると共に、前述したように低荷重で拡散接合を実施すると、拡散接合面６にボイドが残存し、結局、拡散接合による接合強度が低下してしまうことになる。
【００６５】
これに対し、この製造方法によると、拡散接合の短時間化により、このような結晶粒径の粗大化は防止され、接合強度に優れたチタンハニカム１が得られるようになる。
又、このようなチタンハニカム１の母材２間つまりセル壁７間の接合強度は、更に、母材２たる純チタンやチタン合金について、β変態点以上やβ変態域以上での加熱や、２００μｍ以下の肉厚設定、更には離型剤５の潤滑性や５μｍ以下の粒径設定等々によって、確実かつ十分に拡散接合が行われることによっても、裏付けられている。
因に図４の（１）図は、拡散接合における温度設定と、事後の常温時における（チタンハニカムコア１の）引張強度との関係を示すグラフであり、純チタンの母材２について６０分間実施した結果を示す。同図からも明らかなように、β変態点たる８８５℃以上で加熱された場合に、引張強度が急激に上昇する。つまり、この製造方法によると、接合強度に優れたチタンハニカム１が得られるようになる。
【００６６】
第１３に、このチタンハニカム１の製造方法によると、母材２たる純チタンやチタン合金の地肌３表面を覆っている酸化皮膜４は、これを除去するための表面洗浄を特に必須的に実施することなく、拡散接合に際し、酸化皮膜４中の酸素が母材２中に拡散，固溶することにより、分散，破壊，除去される。
【００６７】
第１４に、このようにブロック状に重積，拡散接合，条線接合された、純チタンやチタン合金よりなる母材２は、事後、常温下で重積方向に引張力を加えて展張され、もって母材２間が折曲，分離，離隔される。そして、このような展張に際しては、母材２について５％以上の伸びが必要とされている。
図４の（２）図は、拡散接合における温度設定と、事後の常温時における母材２の伸び率との関係を、母材２が純チタンの場合について示したグラフである。同図からも明らかなように、純チタンを母材２とした場合、事後に常温に戻した場合に５％以上の伸びが確保されるようになる拡散接合時の温度設定は、１１００℃以下である。１１００℃を越えた温度にて拡散接合が行われると、事後、５％未満の伸びとなってしまう。
従って、母材２が純チタンの場合は、１１００℃以下で拡散接合を実施することにより、事後の展張が確実にスムーズ化される。これを前述したβ変態点と組み合わせると、母材２が純チタンの場合は、８８５℃以上で１１００℃以下の温度で、拡散接合を行うのがよい。
【００６８】
なお、この母材２は純チタンやチタン合金よりなるので、周知のごとく酸化されやすい。そこで、加熱，加圧による拡散接合も、酸化防止に留意し、前述したように真空や不活性ガス雰囲気等の低酸素濃度雰囲気中で、実施される。
そして、例えば１．０×１０^−７ｔｏｒｒ以上程度の超高真空で拡散接合を行えば、純チタンやチタン合金よりなる母材２の酸化は確実に防止されるが、これでは、その設備コスト，製造コストがかかり過ぎる、という難点を生じる。（勿論、本発明の製造方法も、このような超高真空中で拡散接合を行うようにしてもよい。）
そこで、例えばブロック状に重積された純チタンやチタン合金よりなる母材２について、上下，左右，前後等の外表面・外表層部分を、予め犠牲酸化域として、見込んでおくとよい。つまり、例えば１．０×１０^−２ｔｏｒｒから１．０×１０^−３ｔｏｒｒ程度の比較的低真空で、加熱，加圧による拡散接合を行い、その結果、外表面・外表層の犠牲酸化域に発生した酸化皮膜等を、事後、切断，除去するようにするとよい。
このようにすることにより、比較的低真空のもとでも、設備コスト，製造コストに優れつつ拡散接合が可能となる。つまり、コスト面に優れつつチタンハニカム１を製造可能となる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明に係るチタンハニカムの製造方法は、以上説明したように、純チタンやチタン合金を母材として用い、そのβ変態点やβ変態域の温度に着目して加熱，加圧すると共に、母材たる純チタンやチタン合金について、肉厚を具体的に設定したり、用いられる離型剤について潤滑性や粒径を具体的に設定し、もって、母材たる純チタンやチタン合金間を条線状に拡散接合して、展張方式によりチタンハニカムを製造する。
もって本発明は、次の効果を発揮する。
【００７０】
第１に、純チタンやチタン合金の基本性能が十分に生かされ、強度，耐熱性，耐食性等に優れた、チタンハニカムが得られる。
すなわち、この製造方法により得られたチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、セル壁間が接着やろう付けにて条線接合されている訳ではない。このように、このチタンハニカムは、例えばより低い温度で溶融する等、強度，耐熱性，耐食性等に劣る接着剤や、異種金属たるろう材が一切使用されず、母材たる純チタンやチタン合金のみにて構成されているので、純チタンやチタン合金本来の基本性能が十分に生かされており、優れた強度，耐熱性，耐食性等を備える等、性能面に優れている。
【００７１】
第２に、この製造方法にあっては、製造時に有害物質を使用せず、有毒ガスが発生することもなく、安全性に優れている。
すなわち、このチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、接着により条線接合されている訳ではない。従って、製造に際し母材たる純チタンやチタン合金は、この種従来例のように、接着に備え表面の油脂分やゴミ等を必須的に除去する必要はなく、毒性が強い有機溶剤，アルカリ，強酸等の有害物質を必須的に使用して、前処理洗浄することを要しない。更に、製造時の加熱，加圧による条線接合に際し、この種従来例のように、接着剤から有毒ガスが発生するようなこともない。
又、このチタンハニカムは、このようにセル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、ろう付けにより条線接合されている訳ではない。そこで製造に際し、ろう材の付着性向上のためのバインダーは使用されない。もって、接合時の加熱，加圧によりバインダーから有害物質や有毒ガスが発生することもなく、更に接合後に、有害物質たるアルカリ等で洗浄する後処理も不要である。
このように、このチタンハニカムの製造方法にあっては、製造時に有害物質は使用されず、有毒ガスが発生することもなく、危険が回避されており、製造時の安全性に優れている。
【００７２】
第３に、エロージョン現象や脆い金属間化合物層も発生せず、この面からも強度，品質に優れたチタンハニカムが得られる。
すなわち、このチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、ろう付けにて条線接合されている訳ではない。従って、製造時の加熱，加圧による条線接合に際し、接合対象たる母材の純チタンやチタン合金そしてセル壁について、この種従来例のようにエロージョン現象が生じることはなく、表面に機械的な小片剥離，浸食，穴、等が発生することはない。更に条線接合に際し、母材たる純チタンやチタン合金そしてセル壁に、この種従来例のように、脆い金属間化合物層が生成されることもない。
このように、このチタンハニカムの製造方法にあっては、エロージョン現象の問題や金属間化合物層による脆化の問題が回避されており、この面からも、母材たる純チタンやチタン合金の基本性能たる強度が生かされ、強度そして品質に優れたチタンハニカムが得られる。
【００７３】
第４に、接合不良も防止される。すなわち、この製造方法により得られたチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、ろう付けにて条線接合されている訳ではない。
従って、この種従来例のように、上述したエロージョン現象や金属間化合物層の発生をおさえるべく、製造時に加熱，加圧を極く短時間に限定，設定する必要はなく、条線接合が不完全となる事態は発生しない。つまり、展張方式にて製造する際、ブロック状に重積された純チタンやチタン合金よりなる母材の中心部が、この種従来例のように加熱不足で接合不良となるようなことはなく、中心部まで確実に拡散接合されるようになる。
このように、この製造方法にて得られたチタンハニカムは、そのセル壁間が確実に拡散接合されており、接合不良は防止され、この面からも品質が向上する。
【００７４】
第５に、異種金属が介在せず、この面からも耐食性が向上したチタンハニカムが得られる。
すなわち、この製造方法にて得られたチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、ろう付けにて条線接合されている訳ではない。従って、条線接合箇所において、純チタンやチタン合金を母材としたセル壁間に、ろう材等の異種金属が介在し接してはおらず、もって、異種金属の介在に起因した耐食性の低下は回避される。
この製造方法にて得られたチタンハニカムは、この面からも、母材たる純チタンやチタン合金の基本性能たる耐食性が生かされる等、耐食性に優れている。
【００７５】
第６に、正確，均一，簡単に接合位置がコントロールでき、この面からも品質が安定したチタンハニカムが得られる。
すなわち、このチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、粉末状やペースト状のろう材を用いて条線接合されている訳ではない。
従って、この製造方法によると、粉末状やペースト状のろう材を用いつつ展張方式にて製造した場合のように、ろう材を純チタンやチタン合金よりなる母材に正確に条線状に塗布すべく苦慮したり、そのまま条線状に位置決め保持すべく特に配慮する必要はなく、離型剤を用いることにより、接合位置を正確，均一，簡単にコントロールしつつ、拡散接合，条線接合が実現される。又、粉末状やペースト状のろう材を用いてコルゲート方式にて製造した場合のように、波板の谷部や頂部に条線状に正確，均一にろう材を塗布するのが困難で、塗布量の制御が容易でなかったような事態も発生せず、正確，均一な拡散接合，条線接合が簡単に実現される。
このように、この製造方法にて得られたチタンハニカムは、そのセル壁間が正確，均一，簡単に接合位置をコントロールされつつ拡散接合，条線接合されており、この面からも品質が極めて安定している。
【００７６】
第７に、軽量化も促進される。すなわち、この製造方法にて得られたチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、接着やろう付けにて条線接合されている訳ではない。従って、接着剤やろう材を使用しない分だけ軽量化が促進され、特に、前述したブレージングシートを用いつつコルゲート方式にて製造した場合に比べると、重量が大幅に軽減される。このように、この製造方法にて得られたチタンハニカムは、ハニカムコアとしての特性を生かしつつ更に軽量化が促進される等、重量面に優れている。
【００７７】
第８に、コスト面にも優れたチタンハニカムが得られる。すなわち、この製造方法にて得られたチタンハニカムは、セル壁間が拡散接合により条線接合されており、前述したこの種従来例のように、接着やろう付けにて条線接合されている訳ではないので、接着剤やろう材を使用しない分だけコスト安となる。更に、前述したスポット溶接を用いたこの種従来例のように、スポット溶接箇所が多く、もって極めてコスト高となることもない。
そして更に、このチタンハニカムの製造方法にあっては、展張方式の利点を生かし、加熱，加圧により拡散接合されるまで母材がブロック状に重積されており、スペースを取らず製造可能であり、もって大型のチタンハニカムの製造や、チタンハニカムの大量生産が容易であり、この面からも、コスト面に優れたチタンハニカムが得られる。
【００７８】
第９に、拡散接合により、一段と強度が向上したチタンハニカムが得られる。すなわち、このチタンハニカムの製造方法にあっては、母材たる純チタンやチタン合金間が拡散接合，条線接合されるが、この拡散接合に際し、地肌表面の酸化皮膜中の酸素が、母材たる純チタンやチタン合金中に拡散，固溶する。従って、このような母材よりなるこのチタンハニカムのセル壁は、圧延，供給されたままの純チタン材やチタン合金材に比し、一段と強度が向上してなる。
【００７９】
第１０に、そして拡散接合は、低荷重でも可能となる。すなわち、このチタンハニカムの製造方法にあっては、純チタンのβ変態点やチタン合金のβ変態域の温度に着目し、母材たる純チタンやチタン合金の超塑性を利用して、拡散接合面間の密着性が高められている。そして請求項１では、母材たる純チタンやチタン合金について、その肉厚を２００μｍ以下に設定することによって、更に拡散接合面間の密着性が高められている。又請求項２では、潤滑性を備えると共に粒径が５μｍ以下の離型剤を用いることにより、拡散接合面間の間隙を無くすと共に、拡散接合面間の接触が確実化する。
これらにより、このチタンハニカム製造方法における拡散接合は、０．００００１ｋｇｆ／ｍｍ^２（０．０１ｇｆ／ｍｍ^２）から０．００３ｋｇｆ／ｍｍ^２（３ｇｆ／ｍｍ^２）程度の低荷重でも実施可能である。（前述したようにこの種従来例において、純チタンやチタン合金の拡散接合には、一般的に０．３ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の高荷重が必要とされていた。）
このように、低荷重でも拡散接合が可能となるので、高荷重用の外部油圧式のホットプレス真空炉や、不活性ガス雰囲気中での熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）装置等の特殊な設備を、必須的に用いる必要はなくなる。つまり、このチタンハニカムの製造では、一般的なホットプレス装置を使用可能となり、設備コスト，製造コストが低減され、安価にチタンハニカムを製造可能となる。
【００８０】
第１１に、更に拡散接合は、短時間でも可能となる。すなわち、このチタンハニカムの製造方法にあっては、純チタンの場合はβ変態点以上の温度で拡散接合が行われ、チタン合金の場合はβ変態域以上の温度で拡散接合が行われるので、β相により純チタンや合金元素の自己拡散速度が極めて大となる。
このようにこの製造方法では、母材間つまり地肌の拡散接合面間におけるチタンや合金元素の拡散移動が促進され、更に前述した母材の超塑性の点もあいまって、拡散接合が、例えば５分から１０時間程度、多くの場合は３０分間，１時間，２時間程度の短時間の内に行えるようになる。（前述したようにこの種従来例において、拡散接合には、一般的に数１０時間から数１００時間程度の長時間を要するとされていた。）
【００８１】
第１２に、接合強度に優れたチタンハニカムが得られる。すなわち、このチタンハニカムの製造方法によると、上述した第１１のように拡散接合が短時間のうちに行えるので、拡散接合が長時間化した場合に生じる、母材たる純チタンやチタン合金の結晶粒径の粗大化が防止される。
つまり、もしも結晶粒径が大きいと前述した超塑性が生じにくく密着性が低下し、低荷重で拡散接合を実施すると、拡散接合面にボイドが残存し、結局、拡散接合による接合強度が低下することになる。これに対し、この製造方法によると結晶粒径の粗大化は防止され、拡散接合により、接合強度に優れたチタンハニカムが得られるようになる。
又、このような接合強度は、純チタンやチタン合金について、β変態点やβ変態域以上での加熱や、２００μｍ以下の肉厚設定、更には離型剤の潤滑性や５μｍ以下の粒径設定、等々によっても裏付けられ、もって優れた接合強度のチタンハニカムが得られることになる。
【００８２】
第１３に、しかもこの拡散接合に際しては、事前の酸化皮膜除去のための表面洗浄も不要化される。
すなわち、このチタンハニカムの製造方法によると、母材たる純チタンやチタン合金の地肌表面を覆っている酸化皮膜は、拡散接合に際し、酸化皮膜中の酸素が母材中に拡散，固溶することにより、分散，破壊，除去される。（前述したように、この種従来例では拡散接合に際し、事前に母材の地肌表面の酸化皮膜の除去が必要とされており、フッ素洗浄等の表面洗浄が必須的に実施されていた。）
このように、この製造方法によると、事前の酸化皮膜の除去，表面洗浄が必須的とはされず（勿論、適宜必要に応じ実施してもよい）、その分、工程が簡単容易化される。
このように、この種従来例に存した課題が全て解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチタンハニカムの製造方法について、発明の実施の形態の説明に供する斜視説明図であり、（１）図は、準備された母材を、（２）図は、離型剤を配設した状態を、（３）図は、切断した状態を、（４）図は、重積した状態を、（５）図は、拡散接合した状態を、（６）図は、展張した状態をそれぞれ示す。
【図２】同発明の実施の形態の説明に供し、チタンハニカムの斜視図である。
【図３】同発明の実施の形態の説明に供する原理説明図であり、（１）図は、接合対象の１対の母材を、（２）図は、その重積状態を、（３）図は、その加熱，加圧状態を（４）図は、拡散接合状態をそれぞれ示す。
【図４】同発明の実施の形態の説明に供するグラフであり、（１）図は、温度と引張強度との関係を示し、（２）図は、温度と伸び率との関係を示す。
【符号の説明】
１チタンハニカム
２母材
３地肌
４酸化皮膜
５離型剤
６拡散接合面
７セル壁
８セル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a titanium honeycomb. That is, the present invention relates to a method for manufacturing a titanium honeycomb using pure titanium or a titanium alloy as a base material and a planar aggregate of a large number of hollow columnar cells.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART A honeycomb core formed of a planar aggregate of a large number of hollow columnar cells has various excellent characteristics including excellent strength by weight, and is widely used as various structural materials. As a base material of such a honeycomb core, metal, plastic, paper, or the like is used depending on the application, and aluminum (alloy) is a typical metal. And, for example, aluminum honeycomb has been conventionally manufactured by a stretching method or a corrugation method like other general honeycomb cores, and the striations between the cell walls have been performed by bonding or brazing.
In the stretching method, first, an adhesive or brazing material is applied to aluminum (alloy) foil, which is a base material, in a striped manner, and then a large number of sheets are applied in a positional relationship in which the applied adhesive or brazing material is shifted by a half pitch. After stacking and then bonding or brazing each other by applying heat and pressure, a tensile force is applied in the stacking direction to expand. As a result, the expanded aluminum (alloy) foil is used as a cell wall, and an aluminum honeycomb is produced which is a planar aggregate of a large number of hollow columnar cells defined by the cell wall.
On the other hand, in the corrugated method, first, an aluminum (alloy) foil as a base material is formed into a corrugated sheet, and then a large number of corrugated sheets are shifted by a half pitch of a wave so that the valley portion and the top portion are overlapped. After stacking (furthermore, a flat plate of aluminum (alloy) foil may be interposed between the corrugated sheets), and heated and pressurized, and the coated or interposed adhesive or brazing material is used for mutual interaction. Glue or braze the space between the lines. As a result, an aluminum honeycomb having a planar aggregate of a large number of hollow columnar cells partitioned by the cell walls and using the stacked corrugated sheets as cell walls has been manufactured.
[0003]
By the way, in the field of using such an aluminum honeycomb or other metal honeycomb core as a structural material, for example, in the fields of structural materials and structural parts of aircraft, further reduction in weight, high strength, corrosion resistance, heat resistance and the like are required. Is in a situation.
Therefore, in the field of aircraft and the like, the use of titanium (alloy) in place of aluminum (alloy), stainless steel, or the like as a base material having extremely excellent performance has been progressing. However, a honeycomb core made of pure titanium or a titanium alloy as a base material, that is, a titanium honeycomb core has various problems as described below, and has not been put into practical use at present.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
That is, the following problems have been conventionally pointed out for titanium honeycomb. First, a titanium honeycomb manufactured by the above-described stretching method, which is stretched after being bonded in a strip shape using an adhesive, is as follows.
First, since the base material is generally piled up in a block shape until it is bonded by heating, the expansion method is generally more compact than the corrugated method, so that it can be manufactured without taking up much space. It has the advantage of being suitable for the production of titanium honeycomb and mass production of titanium honeycomb. However, regarding the stretching method using an adhesive, a fatal problem has been pointed out that the performance of the titanium honeycomb is dominated by the performance of the adhesive.
In other words, the overall strength, heat resistance, corrosion resistance, etc. of the manufactured titanium honeycomb is controlled by the strength, heat resistance, corrosion resistance, etc. of the adhesive used for the partial striation between the cell walls. , Had been decided. As described above, the titanium honeycomb manufactured by the stretching method using the adhesive does not make use of the original basic performance of pure titanium or a titanium alloy as a base material, that is, excellent strength, heat resistance, corrosion resistance, etc. However, difficulties are pointed out in terms of performance such as corrosion resistance.
[0005]
Secondly, in the stretching method using the adhesive, it is necessary to pretreat and clean pure titanium or a titanium alloy as a base material with a highly toxic and harmful organic solvent, alkali, strong acid or the like at the time of production. In other words, in order to prepare for subsequent bonding, in order to remove oils and fats and dust on the surface of pure titanium or titanium alloy as a base material in advance, a highly toxic harmful substance must be used indispensably. Is accompanied by danger, and safety issues will be pointed out. In addition, toxic gas is generated from the melted and cured adhesive during striation by heating and pressurizing during production, and this aspect also poses a danger to production, and points to problems in safety. .
In addition, the problem regarding the titanium honeycomb manufactured by the spreading method using such an adhesive is pointed out in the same manner for the titanium honeycomb manufactured by the corrugating method using the adhesive.
[0006]
The first and second problems have been pointed out with respect to titanium honeycombs which are bonded in a strip shape using an adhesive, and which are manufactured by a stretching method or a corrugation method. Was not reached. (Note that such first and second problems are not limited to titanium honeycombs, but are also generally pointed out for aluminum honeycombs and other metal honeycombs.)
Next, it is brazed in a line shape using a brazing material instead of the above-mentioned adhesive, and the
The problem was pointed out.
[0007]
First, the titanium honeycomb is brazed between the cell walls using a brazing material, but it has been pointed out that the brazing tends to cause an erosion phenomenon and an intermetallic compound layer.
In other words, when brazing wire by heating and pressurizing during production, the erosion phenomenon occurs due to the erosion of the pure titanium or titanium alloy (and corrugated sheet or cell wall) as the base metal to be brazed, Mechanical delamination, erosion, holes, etc. are likely to occur on the surface. Further, during brazing, a brittle intermetallic compound layer in which the base material and the brazing material are melted and reacted easily between pure titanium or a titanium alloy (and corrugated plate or cell wall) as the base material to be brazed.
As described above, regardless of whether the titanium honeycomb using the brazing filler metal is of the expanded type or the corrugated type, the cell walls of the titanium honeycomb at the time of manufacturing may suffer from the problem of erosion and embrittlement due to the formation of an intermetallic compound layer. There is a problem, and from this aspect, strength and quality are likely to be difficult. That is, with respect to the titanium honeycomb, the strength, which is one example of the excellent basic performance of the pure titanium or the titanium alloy as the base material, cannot be utilized, and a problem is pointed out in the strength.
[0008]
Secondly, in order to suppress such an erosion phenomenon and the generation of an intermetallic compound layer, it is necessary to perform brazing by heating and pressurizing in an extremely short time. However, the brazing tends to be incomplete, and especially when manufacturing titanium honeycomb by the stretching method, when the base material stacked in a block shape at the time of heating and pressing, the center of the block reaches the brazing temperature. In some cases, brazing is not possible.
As described above, the titanium honeycomb using the brazing material is liable to cause poor brazing of the cell lines between the cell walls and poor bonding, and from this aspect, problems in strength and quality are pointed out.
[0009]
Thirdly, with the titanium honeycomb brazed in a strip shape using the brazing material, a problem is further pointed out in the corrosion resistance.
In other words, pure titanium or a titanium alloy, which is a base material, and a brazing filler metal are made of different kinds of metal materials. Due to the presence and contact of the brazing filler metal, a problem occurs in the corrosion resistance. In other words, with respect to titanium honeycomb, corrosion resistance, which is an example of excellent basic performance of pure titanium or titanium alloy as a base material, cannot be utilized, and a problem is pointed out in corrosion resistance.
[0010]
Fourth, a binder, which is a harmful substance, is often used to improve the adhesion of the brazing material to the base material.
Therefore, in addition to the binder itself being a toxic harmful substance, harmful substances and toxic gases may be generated from the binder due to heating and pressurization during brazing, which may be dangerous in manufacturing and increase safety. Problems will also be pointed out.
[0011]
Fifth, as a brazing material, a powdery or paste-like brazing material is often used, and such a brazing material is used as a base material made of pure titanium or a titanium alloy to be brazed (and a corrugated sheet). ), It has been pointed out that it is not easy to perform positioning in the form of a stripe and control the amount of application.
In other words, in the case of manufacturing by the stretching method, a paste-like brazing material is often used, but such a paste-like brazing material is easy to flow, and a straight line is accurately formed on a base material made of pure titanium or a titanium alloy. It is not easy to apply in a shape, and it is very difficult to position and maintain the shape as it is.
When manufacturing by the corrugation method, the powdery or paste-like brazing material is applied to the corrugated sheet made of pure titanium or titanium alloy as the base material in the form of a striped line. It is not easy to apply uniformly, that is, to control the amount of brazing material applied.
In this way, titanium honeycombs using powdered or paste-like brazing material make it difficult to accurately control the alignment of the brazing wire and the amount of application, making it difficult to control the brazing position and destabilizing the quality. Cheap.
[0012]
Sixth, in the case where a titanium honeycomb is manufactured by a corrugation method using a brazing material therefor, instead of such a powdery or paste-like brazing material, a brazing sheet, that is, a brazing material for brazing previously formed into a plate shape, is used. It is also conceivable to use a clad material and interpose it between base materials.
However, a brazing sheet having a thickness of 100 μm or less is difficult to obtain at present, and is very heavy. Therefore, it is difficult to reduce the weight of titanium honeycombs manufactured by a corrugation method using such a brazing sheet as a brazing material, and a problem in weight is pointed out.
[0013]
Seventh, when the titanium honeycomb core is manufactured by the corrugation method, spot welding may be used instead of brazing in a striped shape using a brazing material as described above.
In other words, after forming a base material made of pure titanium or a titanium alloy into a corrugated sheet, it is possible to produce a titanium honeycomb by spot welding between the piled corrugated sheets along the striated line direction. Since the number of locations is very large, there is a problem that the cost becomes extremely high.
[0014]
As described above, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, etc. problems of the titanium honeycomb manufactured by the spreading method or the corrugating method using the brazing material, the spot welding, and the like. Therefore, it has not been put to practical use as in the case of the titanium honeycomb manufactured by the spreading method or the corrugating method using the adhesive described above. (Note that such first, second, third, fourth, fifth, sixth, and seventh problems are generally pointed out not only for titanium honeycombs but also for aluminum honeycombs and other metal honeycombs. Was also a problem.)
[0015]
Incidentally, as for the joining method of nickel, stainless steel, pure titanium, titanium alloy, etc., diffusion bonding is also known in addition to the above-mentioned bonding, brazing, spot welding and the like.
And, about this diffusion bonding, firstly, it is necessary to strictly clean the surface in advance to remove the oxide film on the surface of the ground, for example, fluorine cleaning is required, which is extremely time-consuming. The problem is known.
Secondly, it is also known that diffusion bonding requires an extremely high temperature, a high load, a long time, a high vacuum, and the like, all of which are required at the same time.
For example, for diffusion bonding of plate-like pure titanium or titanium alloy, 0.3 kgf / mm ² The above high load is required. Therefore, the external hydraulic hot press vacuum furnace for high load (the hot press is arranged in the vacuum furnace) or the heat in inert gas atmosphere Special equipment such as a hot isostatic press (HIP) device is indispensably used, and the equipment cost and the manufacturing cost are extremely high.
It is also known that diffusion bonding generally requires a long time, for example, about several tens to several hundreds of hours. Furthermore, since pure titanium and titanium alloy are easily oxidized, 1.0 × 10 ^-7 A high vacuum of about torr or more is required, and equipment costs and manufacturing costs increase.
As described above, it is known that diffusion bonding requires strict surface cleaning, extremely high temperature, high load, long time, high vacuum, and the like. Therefore, conventionally, development of manufacturing a titanium honeycomb by a spreading method or a corrugated method using diffusion bonding has not been performed.
[0016]
In view of such circumstances, the method for manufacturing a titanium honeycomb according to the present invention has been made to solve the problems of the above-described conventional example, and uses pure titanium or a titanium alloy as a base material, and has a β transformation point and Focusing on the temperature in the β transformation zone, heat and pressurize, and specifically set the thickness of the base material, such as pure titanium and titanium alloy, and specify the lubricity and particle size of the release agent used. In this way, pure titanium or a titanium alloy as a base material is diffusion-bonded in a striped manner, and a titanium honeycomb is manufactured by a stretching method.
[0017]
Therefore, the present invention firstly makes full use of the basic performance of pure titanium and titanium alloys and is excellent in strength, heat resistance, corrosion resistance, and the like. Secondly, it does not use harmful substances during production and generates toxic gas. Third, there is no erosion phenomenon or intermetallic compound layer, excellent strength and quality from this aspect, and fourthly, poor bonding is prevented and quality is improved from this aspect. Fifth, there is no intervening dissimilar metal, and the corrosion resistance is improved from this surface. Sixth, the joining position can be controlled accurately, uniformly and easily, and the quality is stable from this surface. Eighth, the cost is improved, ninth, the strength is further improved by diffusion bonding, tenth, and diffusion bonding becomes possible even with a low load, and eleventh, It is possible even in a short time, twelfth, it has excellent bonding strength, and thirteenth, and It is also unnecessary surface cleaning for the front of the oxide film removal, and an object thereof is to propose a method for producing a titanium honeycomb.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The technical means of the present invention for solving such a problem is as follows. That is, in this method for manufacturing a titanium honeycomb, first, pure titanium or a titanium alloy in the form of a foil having an extremely thin thickness is prepared as a base material, and a release agent is applied to the base material at a constant width and pitch. It is arranged at a predetermined interval while leaving the ground in a shape. Then, after stacking the plurality of base materials in a positional relationship in which the background remaining between the release agents is shifted by half a pitch, the base materials are formed into a line shape by the contacted background. Diffusion bonding.
The diffusion bonding is carried out under a temperature above the β transformation point when the base material is pure titanium and above the β transformation range when the base material is a titanium alloy. In a low oxygen concentration atmosphere such as a gas atmosphere, a load is applied and pressurized, whereby oxygen in the oxide film on the base surface of the base material diffuses and dissolves in the base material to disperse the oxide film. , And at the same time, titanium and alloy elements of the base material are diffused and moved between the backgrounds.
Thereafter, by applying a tensile force in the direction of stacking and expanding the base material, the base material is bent along the edge of the linear diffusion bonding surface, and other than the linear diffusion bonding surface. The parts are separated and separated. Thus, the base material is used as a cell wall, and a titanium honeycomb, which is a planar assembly of a large number of hollow columnar cells defined by the cell wall, is obtained.
[0019]
And about claim 1, it is as follows. That is, in the method for manufacturing a titanium honeycomb according to claim 1, in the above-described method for manufacturing a titanium honeycomb, pure titanium or a titanium alloy prepared as the base material has a thickness of 200 µm or less. .
Claim 2 is as follows. That is, in the method for manufacturing a titanium honeycomb according to the second aspect, in the above-described method for manufacturing a titanium honeycomb, the release agent disposed is caused to slide between the ground surfaces of the stacked and contacted base materials. It is characterized by having lubricating properties capable of being used and having a particle size of powder particles of 5 μm or less.
[0020]
Since the method for manufacturing the titanium honeycomb is configured as described above, the method is as follows. First, pure titanium or a titanium alloy as a base material is formed into an ultrathin foil, a release agent is arranged in a striped form, and is stacked by being shifted by a half pitch, and then diffusion bonded.
Diffusion bonding is performed at (1) a temperature equal to or higher than the β transformation point when the base material is pure titanium and higher than the β transformation range when the base material is a titanium alloy, that is, at a temperature at which the base material exhibits superplasticity. Further, (2) for example, 0.00001 kgf / mm ² (0.01 gf / mm ² ) And 0.003kgf / mm ² (3 gf / mm ² This is performed by applying pressure with a low load of about). At the same time, the process (3) is performed in a low oxygen concentration atmosphere such as a vacuum or an inert gas atmosphere over a period of (4), for example, about 30 minutes to about 2 hours.
In the diffusion bonding, in claim 1, (5) the thickness of the base material is 200 μm or less, whereby the adhesion between the diffusion bonding surfaces is enhanced. In claim 2, (6) the lubricity of the release agent Thereby, the gap between the diffusion bonding surfaces is eliminated, and the particle diameter of the release agent is 5 μm or less, so that the contact between the diffusion bonding surfaces is ensured.
[0021]
Diffusion bonding is performed under these conditions. First, an oxide film on the ground surface between the release agents of the base material is dispersed, destroyed, and removed by diffusion and solid solution of oxygen into the base material. Is done. Therefore, the background of the base material between the release agents is exposed in the form of striations, and the surfaces of the base material contact, abut, and adhere to each other as diffusion bonding surfaces, whereby pure titanium and alloy elements of the base material diffuse and move. In this way, the stacked base materials are directly and densely diffusion-bonded in the form of striations.
After that, the stacking and diffusion-bonded base material is expanded by applying a tensile force, so that the base material is used as a cell wall, and a planar collection of a large number of hollow columnar cells defined by the cell wall. A titanium honeycomb is obtained.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the invention shown in the drawings. 1, 2, 3, and 4 provide an explanation of an embodiment of the present invention.
In the perspective explanatory view of FIG. 1, (1) shows the prepared base material, (2) shows the state where the release agent is provided, (3) shows the cut state, FIG. 4 (4) shows the stacked state, FIG. 5 (5) shows the diffusion bonded state, and FIG. 6 (6) shows the expanded state. FIG. 2 is a perspective view of a titanium honeycomb.
FIG. 3 is a view for explaining the principle, (1) FIG. 3 shows a pair of base materials to be joined, (2) FIG. 3 shows its stacked state, (3) FIG. (4) The figure shows the respective diffusion bonding states. In the graph of FIG. 4, (1) shows the relationship between temperature and tensile strength, and (2) shows the relationship between temperature and elongation.
[0023]
In the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, first, as shown in FIG. 1A, pure titanium or a titanium alloy having a belt shape and an extremely thin wall thickness is prepared as a base material 2. Is done.
The base material 2 will be described in further detail. The titanium material used as the base material 2 may be titanium alloy in addition to pure titanium Ti. Typical titanium alloys include α alloy, α-β alloy, β alloy, etc. Alloy and α-β alloy are good.
In a titanium alloy, as an alloy element added to pure titanium Ti, aluminum Al, vanadium V, chromium Cr, manganese Mn, iron Fe, zirconium Zr, molybdenum Mo, tin Sn and the like are typical.
[0024]
As is well known, pure titanium is a dense hexagonal crystal (hereinafter simply referred to as α-phase) at room temperature, but as the temperature is increased, it reaches a temperature of about 885 ° C. (hereinafter this temperature is simply referred to as β-transformation point). Allotropic transformation to hexagonal (hereinafter simply referred to as β phase). When an alloying element is added to such pure titanium, the temperature range in which the α phase is transformed into a β phase, that is, the temperature range of the so-called α + β phase (hereinafter simply referred to as the β transformation range), is determined depending on the type and amount of the added alloying element. Along with the change, a two-phase region of the α phase and the β phase also appears.
Among such titanium alloys, a single-phase α-phase alloy at room temperature, such as Ti-5Al-2.5Sn, is used as an α-alloy. For example, Ti-3Al-2.5V or Ti-6Al-4V An alloy having two phases, ie, an α phase and a β phase at normal temperature, is referred to as an α-β alloy.
In any case, the above-mentioned β transformation region is included in the process of sequentially increasing the temperature after the α-phase at normal temperature starts to be transformed into the β-phase (from a lower temperature) and then in the middle. The temperature range that has an upper and lower width until the α phase transforms to the β phase (after the temperature in the middle) and finally all the α phases have transformed to the β phase (the higher temperature) To tell. (Thus, in the case of a titanium alloy, unlike the case of pure titanium, a β transformation region having a width is formed instead of the β transformation point at 885 ° C.)
[0025]
Now, as the base material 2, such pure titanium or titanium alloy is prepared. The base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy is rolled to form a foil having an extremely thin thickness, and specifically, a material having a thickness (foil thickness) of 200 μm or less is preferably used. Further, it is desirable that the average surface roughness, for example, Ra is 3 μm or less, for example, Ra is about 1 μm or 0.2 μm, and further, the crystal grain size is 50 μm or less, preferably 20 μm or less.
Further, as shown in FIG. 3A, the surface 3 of the base material 2 of the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy is firmly and stably covered with the oxide film 4. That is, the surface of the ground 3 is usually covered with the oxide film 4, and even if it is polished mechanically and chemically, it is immediately oxidized and the oxide film 4 is formed.
[0026]
By the way, the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy prepared as described above is appropriately cleaned as necessary. Degreasing is typical of this cleaning, and degreasing is performed using a non-chlorine-based solvent such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), and alcohol. As the method, steam degreasing, immersion, and ultrasonic cleaning may be considered.
Further, if necessary, washing by pickling is also performed. For this pickling, for example, 20% to 50% nitric acid or 2% hydrofluoric acid is used.
Note that such cleaning such as degreasing and pickling is performed only when necessary and particularly necessary, and is not essential in this manufacturing method. The base material 2 is like this.
[0027]
Next, in this manufacturing method, as shown in FIG. 1 (2), the release agent 5 is applied to such a base material 2 while leaving the background 3 in a line shape at a constant width and pitch. Are arranged at predetermined intervals.
That is, in the illustrated example, the release agent 5 is spaced at a constant pitch on one side of the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy so as to leave the ground 3 in a streak shape having a constant width and pitch. For example, it is provided by coating, spraying, printing, or the like.
(Note that the release agent 5 may be provided on both surfaces of the base material 2 regardless of the illustrated example. In this case, the base material 2 having the release agent 5 provided on both surfaces, (The base material 2 on which the release agent 5 is not disposed on both sides is sequentially stacked, diffusion-bonded, and spread as described later.)
Examples of the release agent 5 include ceramic powder spray, boron nitride powder, other release agents 5 in a narrow sense, a paint in which fine particles of graphite or boron nitride are dispersed in a solvent, and a vinyl tape. , Adhesive tape, oil-based ink, volatile ink, carbon paper, and other release agents 5 for masking in a broad sense can also be used.
[0028]
However, the release agent 5 has a lubricating property capable of sliding between the surfaces of the base 3 of the base material 2 to be stacked and contacted as described later, It is desirable that the diameter be 5 μm or less.
That is, in view of the fact that the base material 2 is piled up and brought into contact with the base material 2 in a block shape after the fact, first, the base material 2 It is desirable to provide a lubricating property that slides between the grounds 2 to eliminate gaps.
Also, if the layer thickness of the release agent 5 provided by coating or the like becomes too thick, in the next step, which will be described in detail later, the space between the ground surfaces 3 of the base material 2 stacked in a block shape will be described. However, there is a possibility that the layer may be disturbed by the layer thickness of the adjacent release agent 5 so that it does not come into contact. Therefore, in order to ensure the contact between the ground 3 of the base material 2 to be piled up in a block shape after the fact, the release agent 5 uses a powder particle having a particle diameter of 5 μm or less. It is desirable to reduce the thickness of the layer provided.
In consideration of such lubricity and particle size, it is preferable to use a graphite powder paint or a boron nitride powder paint having lubricity and having a particle diameter of 5 μm or less as the release agent 5. The release agent 5 is configured as described above.
[0029]
Next, in this manufacturing method, while the release agent 5 is provided in this manner, the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy in which the background 3 is left in the form of striations is formed as shown in FIG. ) As shown in the figure, the strip is cut at regular intervals.
Then, as shown in FIG. 1 (4) and FIG. 3 (2), a plurality of, for example, a large number of base materials 2 cut in this manner are formed between the release agents 5 in a line shape. The remaining ground surfaces 3 are stacked in a block shape with a positional relationship shifted by a half pitch. That is, in the illustrated example, in each of the base materials 2, the ground 3 that is left in the form of a stripe on one surface is vertically stacked in a block shape in a positional relationship in which the upper and lower sides are alternately shifted by half a pitch from side to side.
[0030]
Thereafter, in this manufacturing method, as shown in FIG. 1 (5), FIG. 3 (3), and FIG. The stacked base materials 2 are diffusion-bonded in the form of striations by the ground 3 which remains in the form of striations between the release agents 5 in the lateral direction and is in contact therewith.
Then, this diffusion bonding is performed by (1) when the base material 2 is a pure titanium, when the base material 2 is a titanium alloy, when the base material 2 is a titanium alloy, the β transformation range or higher, and the like. And (3) pressurizing under a low oxygen concentration atmosphere such as a vacuum or inert gas atmosphere by applying (4) a load for a predetermined time and (2) applying a load. Then, the oxygen in the oxide film 4 on the surface of the base material 3 of the base material 2 diffuses and forms a solid solution in the base material 2 to disperse and remove the oxide film 4 and the titanium and alloy elements of the base material 2 3 by diffusion movement.
[0031]
Such diffusion bonding will be described in more detail. This diffusion bonding is performed in a furnace or the like under the following conditions (1) temperature, (2) pressure, (3) atmosphere, (4) time.
First, (1), the temperature condition (heat treatment temperature) is set to a temperature equal to or higher than the β transformation point or equal to or higher than the β transformation range. That is, when the base material 2 is pure titanium, the temperature is equal to or higher than the β transformation point of 885 ° C., and when the base material 2 is a titanium alloy, the temperature is equal to or higher than the β transformation range (that is, the temperature range of α + β phase), for example, 900 ° C., 1000 The inside of the furnace is kept at about ° C.
In the process of raising the temperature from room temperature, the base material 2 stacked in the form of a block housed in a furnace or the like at such a temperature first passes through the β transformation point of 885 ° C. in the case of pure titanium. Then, the α phase is transformed into the β phase, and in the case of a titanium alloy such as an α alloy or an α-β alloy, the α phase is sequentially transformed into the β phase while passing through a temperature zone having a width of the β transformation region. .
And, when passing through such a β transformation point or a β transformation region, the pure titanium or the titanium alloy as the base material 2 exhibits superplasticity and can be easily deformed even under a low load. (On the other hand, if the temperature condition is set below the β transformation point or the β transformation region, superplasticity does not occur and an extremely high load is required under the pressure condition (2).)
The diffusion-bonded base material 2 is to be stretched at room temperature after the fact, and in this case, elongation of 5% or more is required. Therefore, in preparation for this, for example, in the case of pure titanium, if the temperature of the diffusion bonding is set to 1100 ° C. or less, the elongation of 5% or more at the normal temperature after the fact is secured.
[0032]
Next, (2) the pressure condition, that is, the load (joining load) for pressing the stacked block-shaped base material 2 from above and below is the other (1) temperature condition, (3) atmosphere condition, (4) time 0.00001 kgf / mm ² (0.01 gf / mm ² ) Above, for example, 0.003 kgf / mm ² (3 gf / mm ² ) Is set to about. That is, diffusion bonding can be performed even with such a low load as described above, but 0.00001 kgf / mm ² (0.01 gf / mm ² If the load is extremely low, the adhesion between the base materials 2 and the bonding strength are insufficient, and it is difficult to achieve diffusion bonding.
[0033]
Next, (3) as an atmosphere condition, a low oxygen concentration atmosphere such as a vacuum or an inert gas atmosphere is used while paying attention to the overall prevention of oxidation. When using vacuum, about 1.0 × 10 ^-3 Torr or higher vacuum, for example, about 1.0 × 10 ^-3 The vacuum is set to about torr.
[0034]
Next, (4) the time condition, that is, the pressure and heat treatment time is set to about 5 minutes to 10 hours, for example, about 30 minutes, 1 hour, and 2 hours. That is, as described above, the base material 2 exhibits superplasticity and also has a self-diffusion rate of the β phase, and thus can be set in a relatively short time.
The setting of the processing time also depends on other (1) temperature conditions, (2) pressure conditions, and (3) atmosphere conditions, but if the processing time is too short, such as 5 minutes, an oxide film which is a prerequisite for diffusion bonding Insufficient dispersion, destruction, and removal of No. 4 make it difficult to establish diffusion bonding. If the processing time is too long, various costs will increase.
[0035]
Under such conditions of (1) temperature, (2) pressure, (3) atmosphere, and (4) time, diffusion bonding between the base materials 2 made of pure titanium or a titanium alloy is performed. Specific setting values for each condition are determined as appropriate.
Here, four specific examples of such diffusion bonding will be described. Table 1 shows Example 1 (Reference Example), Table 2 shows Example 2 (Reference Example), Table 3 shows Example 3 (Example of the present invention), and Table 4 shows Example 4 (Example). (Example of the invention) is shown.
[0036]
[Table 1]

[0037]
[Table 2]

[0038]
[Table 3]

[0039]
[Table 4]

[0040]
In these specific examples 1, 2, 3, and 4, a common pure titanium is used as the base material 2, the thickness (foil thickness) is a predetermined value of 200 μm or less, the crystal grain size is about 20 μm, and the average The surface roughness is also common with Ra of 0.2 μm, and the release agent 5 arranged in a striped form is also lubricating and has a common crystal grain size of 5 μm or less. Further, among the conditions such as (1) temperature, (2) pressure, (3) atmosphere, and (4) time, first, regarding the pressure condition of (2), the load is 0.003 kgf / mm. ² (3 gf / mm ² ), And the ambient condition (3) is about 1.0 × 10 ^-3 It is common with the vacuum of torr.
On the other hand, as for the temperature condition (1), 850 ° C. in Specific Example 1 (Reference Example) of Table 1, 900 ° C. in Specific Example 2 (Reference Example) of Table 2, and Specific Example 3 (Example in Table 3). ) Is set at 900 ° C., and in Example 4 (Example) of Table 4, the temperature is set at 1000 ° C.
At the same time, the time condition of (4) is 60 minutes in Specific Example 1 (Reference Example) in Table 1, 5 minutes in Specific Example 2 (Reference Example) in Table 2, and Specific Example 3 (Example) in Table 3. Are set to 30 minutes, 60 minutes, and 120 minutes, respectively, and are set to 60 minutes in Specific Example 4 (Example) of Table 4.
[0041]
After the diffusion bonding of the block-shaped base material 2 was performed under these conditions, a post-test was performed to determine whether reliable and sufficient diffusion bonding was performed. Was the result.
That is, the concrete examples 1, 2, 3, and 4 of Tables 1, 2, 3, and 4 which were stacked, diffusion-bonded, and strip-wire-bonded in a block shape (also for the titanium honeycomb 1 in which each was expanded) OK), when a tensile peel test (peel test) was performed, the specific examples 1 and 2 (reference examples) showed that the diffusion bonding was uncertain and insufficient, for example, the bonding strength was insufficient. On the other hand, in Examples 3 and 4 (Examples), it was found that diffusion bonding was performed reliably and sufficiently, and for example, that the bonding strength was excellent.
[0042]
That is, in the specific example 1 (reference example) of Table 1, the temperature condition of (1) is set to 850 ° C., and does not exceed the aforementioned β transformation point of 885 ° C. of the base material 2 made of pure titanium. It is determined that diffusion bonding was uncertain and insufficient due to the base material 2 not exhibiting superplasticity and the slow movement of titanium atoms in the α phase. Further, in the specific example 2 of Table 2, the main reason is that the time condition of (4) is set to the shortest of 5 minutes, and the temperature condition of (1) is relatively low. ° C, and considering the pressure condition of (2) and the atmosphere condition of (3), it is judged that diffusion bonding is uncertain or insufficient from the combination of each condition as a whole.
Table 5 below summarizes these results. In Table 5, the temperature condition of (1) is arranged in a horizontal column, the time condition of (4) is arranged in a vertical row, and the above-mentioned Table 1, Table 2, Table 3, Specific examples 1, 2, 3, and 4 in Table 4 are located. The evaluation of x indicates that the diffusion bonding is uncertain or insufficient, and the evaluation of o indicates that the diffusion bonding is reliable and sufficient.
[0043]
[Table 5]

[0044]
The four embodiments have such a result. That is, when the conditions such as (1) temperature, (2) pressure, (3) atmosphere, and (4) time are set in appropriate combinations as described above, the intended diffusion bonding can be performed reliably and sufficiently. Will be implemented.
[0045]
Now, in the illustrated example (see FIGS. 1 (1), (2), (3), and (4) in FIG. 1), each base material 2 has a mold release surface on one side (for example, the surface). While the agent 5 is provided and the background 3 is left in a streak shape, the release agent 5 is not provided on the other surface (for example, the back surface) and the entire surface remains as the background 3. Therefore, between the stacked and pressurized base materials 2, the striped background 3 between the release agents 5 on one side and the background 3 on the entire other side are in direct contact and close contact with each other. Diffusion bonding is performed at the linear ground 3 (see FIG. 1 (5)).
In this diffusion bonding, first, the oxide film 4 on the surface of the base 3 of the base material 2 is dispersed, destroyed, and removed by the diffusion and solid solution of oxygen in the base material 2 (FIG. 3). (See (1), (2) and (3) in FIG. 1). Accordingly, with respect to the ground 3 of the base material 2, the pure titanium and the titanium alloy constituting the base material 2 are exposed in the form of striations in a pure state, except for the portion where the release agent 5 is provided. Thus, the ground 3 of the base material 2 where the pure titanium or the titanium alloy is exposed becomes the striped diffusion bonding surface 6, and is contacted and adhered by pressurization, whereby the striped diffusion bonding is performed. (Refer to (3) and (4) of FIG. 3). In other words, between the background 3 of the base material 2, pure titanium and alloy elements diffuse and move at the grain boundary, so that the diffusion bonding is performed densely. In this manufacturing method, the diffusion bonding is performed as described in detail above.
[0046]
Now, in this manufacturing method, diffusion bonding is performed on the pure titanium or titanium alloy as the base material 2 stacked in the block shape in this manner.
Thereafter, in this manufacturing method, expansion is performed as shown in FIG. 1 (6). That is, by applying a tensile force in the stacking direction and expanding, each of the stacked base materials 2 uses the linear diffusion bonding surfaces 6 as diffusion bonding portions, and the linear diffusion bonding surfaces 6. Are bent along the edges of the ridges, and the portions other than the diffusion bonding surfaces 6 in the form of stripes are separated and separated.
That is, the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy that has been stacked in the form of a block and that has been diffusion-bonded in the form of a strip as described above is subjected to a tensile force in the vertical direction along the vertical direction indicated by the arrow. , Will be expanded. Therefore, each base material 2 is bent up and down along the edge of the linear diffusion bonding surface 6, and the portion between the linear diffusion bonding surfaces 6 is vertically separated and separated.
[0047]
In the manufacturing method of the stretching method, the titanium honeycomb 1 is manufactured by following each of the steps. That is, as shown in FIG. 2, a titanium honeycomb, which is a planar aggregate of a large number of hollow columnar cells 8 defined by the cell wall 7 and the cell wall 7 made of the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy. 1 is obtained.
[0048]
Now, the titanium honeycomb 1 thus obtained is as follows. That is, as shown in FIG. 2, the titanium honeycomb 1 is formed of a planar aggregate of a large number of hollow column-shaped cells 8 defined by cell walls 7 joined in a stripe shape. The base material 2 of the cell wall 7 is made of pure titanium or a titanium alloy, and the cell wall 7 is formed by forming the base material 2 of pure titanium or a titanium alloy into a linear shape by diffusion bonding by heating and pressing. Is joined to. This diffusion bonding focuses on the β transformation point and the β transformation region of pure titanium or a titanium alloy as the base material 2, utilizes its superplasticity, and uses the oxygen in the oxide film 4 on the surface 3 of the base 3 of the base material 2. Is diffused and dissolved in the base material 2, and the oxide film 4 is dispersed, destroyed, and removed.
The cross-sectional shape of the cell wall 7 and the cell 8 is typically a regular hexagonal shape as shown in the figure. Things are also possible.
And, like the general honeycomb core, the titanium honeycomb 1 is excellent in weight ratio strength, lightweight and has high rigidity and strength, and is excellent in rectification effect, flatness accuracy, heat insulation, and sound insulation. It has properties such as a large surface area per unit volume and is widely used as various structural materials. Usually, a surface plate is bonded to the cell end surface, which is the opening end surface, by bonding, brazing, welding, diffusion bonding, or the like, and is used as a honeycomb sandwich panel. The titanium honeycomb 1 is configured as described above.
[0049]
The method for manufacturing this titanium honeycomb is configured as described above. Then, it becomes as follows.
First, in this manufacturing method, the pure titanium or the titanium alloy as the base material 2 is formed in an extremely thin foil shape with a thickness of 200 μm or less. A release agent 5 is disposed on the base material 2 in a striped manner. For example, the release agent 5 having lubricity and having a particle size of 5 μm or less is used.
Then, in this manufacturing method, after stacking such base materials 2 while shifting them by a half pitch, heating and pressurizing, the background 3 between the release agents 5 is diffusion-bonded in a line shape. (See FIG. 1, (1), (2), (3), (4), (5), etc.).
[0050]
In this manufacturing method, diffusion bonding is performed by (1) a temperature of 885 ° C. or more, which is a β transformation point when the base material 2 is pure titanium, and a temperature of a β transformation range or more when the base material 2 is a titanium alloy, that is, The process is performed at a temperature at which the material 2 exhibits superplasticity at which the material 2 becomes extremely easy to deform. In addition, the heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C. or less, that is, a temperature at which elongation of 5% or more is secured when the temperature is returned to room temperature after the fact.
Also, this diffusion bonding can be performed by (2) for example, 0.00001 kgf / mm ² (0.01 gf / mm ² ) And 0.003kgf / mm ² (3 gf / mm ² This is performed by applying pressure with a relatively low load of the order of (1). At the same time, diffusion bonding is performed in (3) a low oxygen concentration atmosphere such as a vacuum or an inert gas atmosphere, and (4) a time period of, for example, about 30 minutes to about 2 hours.
Further, in the diffusion bonding, (5) the thickness of the base material 2 is set to 200 μm or less and the average surface roughness is set to 3 μm or less in Ra, so that the adhesion between the diffusion bonding surfaces 6 of the base 3 of the base material 2 is improved. And (6) the crystal grain size of the base material 2 is set to 50 μm or less, so that superplasticity is easily generated and the adhesion is ensured. Further, (7) the lubricating property of the release agent 5 The gap between the diffusion bonding surfaces 6 of the base 3 of the material 2 is eliminated, and the particle size of the release agent 5 is 5 μm or less. Contact is ensured.
[0051]
In this manufacturing method, diffusion bonding is performed under the conditions of (1), (2), (3), (4), and further (5), (6), (7), First, the oxide film 4 covering the surface of the striped base 3 between the mold release agents 5 of the base material 2 is dispersed, broken, and removed by the diffusion and solid solution of the oxygen in the base material 2. I'm sullen.
Therefore, the background 3 of the stacked base material 2 is exposed in a solid state in the form of striations, and each becomes a diffusion bonding surface 6 to contact, abut and adhere to each other. Pure titanium and alloy elements of the base material 2 diffuse and move between the surfaces 6.
In this way, the stacked base materials 2 are directly and densely and strongly diffusion-bonded between the base materials 2 (FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D). 4) See figures etc.).
[0052]
Thereafter, in this manufacturing method, the base material 2 thus bonded, diffusion-bonded, and strip-wire-bonded is stretched at room temperature by applying a tensile force in the direction of the stacking, whereby the base material 2 is folded. The music is separated, separated, and separated (see FIG. 1 (6)).
In this manufacturing method, by following such steps, such a base material 2 is used as the cell wall 7, and is a planar aggregate of a large number of hollow column-shaped cells 8 defined by the cell wall 7. A titanium honeycomb 1 is obtained (see FIG. 2). As described above, in the titanium honeycomb 1, the cell walls 7 are formed by the strip bonding without the use of the adhesive or the brazing material by the diffusion bonding.
Therefore, in such a manufacturing method of the expansion-type titanium honeycomb 1, the following first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, and ninth The tenth, eleventh, twelfth, thirteenth and fourteenth are as follows.
[0053]
First, in the titanium honeycomb 1 obtained by this manufacturing method, the cell walls 7 are joined in a strip line by diffusion joining. That is, the titanium honeycomb 1 is formed only of the pure titanium or the titanium alloy as the base material 2, and does not use any other dissimilar metals, resins, or the like. Therefore, this titanium honeycomb 1 has the basic performance of pure titanium or a titanium alloy as the base material 2 as a whole, and has excellent strength, heat resistance, corrosion resistance, and the like.
[0054]
Second, in the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, pure titanium or a titanium alloy, which is the base material 2 of the cell wall 7, is diffusion-bonded without using adhesion. It is not necessary to carry out the treatment cleaning essentially, and it is possible to use the rolled state. Further, the diffusion bonding is performed by heating and pressurizing the pure titanium or titanium alloy as the base material 2, and at this time, no toxic gas is generated.
Further, since pure titanium or titanium alloy as the base material 2 of the cell wall 7 is diffusion-bonded without using brazing, a binder which is a harmful substance usually used at the time of brazing is not used. Sometimes no harmful substances or toxic gases are generated from them. Further, for the purpose of removing these after bonding, a post-treatment of washing with a harmful substance such as alkali is unnecessary.
[0055]
Third, in the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, the cell walls 7 are joined by diffusion bonding not by brazing but by diffusion bonding. As described above, the titanium honeycomb 1 is manufactured using only the pure titanium or the titanium alloy as the base material and does not include any other metal. There is no generation of a brittle intermetallic compound layer.
[0056]
Fourth, since there is no erosion phenomenon and no formation of an intermetallic compound layer, the heating and pressurization for diffusion bonding and striation bonding are forcibly limited to a very short time in order to suppress this phenomenon. No need to set.
That is, in the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, the diffusion bonding and the strip bonding between the cell walls 7 can be performed in a necessary and sufficient time. That is, when manufacturing the titanium honeycomb 1 by the stretching method, the base material 2 stacked in a block shape does not reach a predetermined temperature due to the short-time heating of the base material 2, resulting in poor bonding. Nothing like that. That is, diffusion bonding and striation bonding are reliably performed up to the block central portion, and the occurrence of poor bonding between the cell walls 7 in the thus manufactured titanium honeycomb 1 is reliably prevented.
[0057]
Fifth, according to this manufacturing method, diffusion bonding and striation bonding are performed between the cell walls 7 of the titanium honeycomb 1 without using brazing. Therefore, no dissimilar metal such as brazing material is interposed between the cell walls 7 made of pure titanium or a titanium alloy as the base material 2, and a decrease in the corrosion resistance of the titanium honeycomb 1 due to the interposition of such dissimilar metals is avoided. Is done.
[0058]
Sixth, in the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, the release and subsequent use of the release agent 5 leave the ground 3 in the form of stripes having a constant width and pitch as expected, and the subsequent heating and heating. By pressure, the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy can be diffusion bonded in a linear manner accurately, uniformly and easily.
As described above, in this manufacturing method, the titanium honeycomb 1 is bonded to the cell walls 7 accurately, uniformly, and easily by using the diffusion bonding, while the bonding position is controlled as expected and the striations are bonded.
[0059]
Seventh, in the titanium honeycomb 1 obtained by this manufacturing method, the cell walls 7 are joined in a strip line by diffusion bonding, and are configured using only the base material 2 of pure titanium or a titanium alloy. . Thus, since the titanium honeycomb 1 does not use any metal or resin other than the base material, the weight is reduced accordingly.
[0060]
Eighth, similarly, the titanium honeycomb 1 similarly obtained by this manufacturing method is formed such that the cell walls 7 are strip-wire bonded by diffusion bonding, and is composed of only the base material 2 as pure titanium or a titanium alloy. . In other words, the titanium honeycomb 1 employs diffusion bonding and does not use any metal or resin other than the base material 2 for the striation bonding, so that the cost is reduced accordingly.
Furthermore, since the titanium honeycomb 1 is manufactured by using the expansion method, it is possible to mass-produce even a large-sized one without taking up the manufacturing space, which is an advantage of the expansion method. The titanium honeycomb 1 can be manufactured.
[0061]
Ninth, in the method of manufacturing the titanium honeycomb 1, in the diffusion bonding and the striation bonding of the pure titanium or the titanium alloy as the base material 2, the oxygen in the oxide film 4 which had covered the surface Is diffused and dissolved in the pure titanium or titanium alloy as the base material 2. Thus, by the diffusion and solid solution of oxygen, the strength of the cell wall 7 made of pure titanium or a titanium alloy as the base material 2 and the strength of the titanium honeycomb 1 are further improved.
[0062]
Tenth, in the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, attention is paid to the β transformation point and the β transformation region of the pure titanium or the titanium alloy as the base material 2, and the superplasticity of the base material 2 is used to improve the surface of the surface 3 of the base material 2. The adhesion between the diffusion bonding surfaces 6 is enhanced.
In particular, the adhesion between the diffusion bonding surfaces 6 is enhanced by setting the thickness of the base material 2 such as pure titanium or titanium alloy to 200 μm or less.
Furthermore, since the release agent 5 having lubricity and having a particle size of 5 μm or less is used, a gap between the diffusion bonding surfaces 6 of the base 3 of the base material 2 is eliminated, and contact and adhesion between the diffusion bonding surfaces 6 are achieved. Has become more secure.
Thus, the diffusion bonding performed in the method for manufacturing the titanium honeycomb 1 is 0.00001 kgf / mm. ² (0.01 gf / mm ² ) To 0.003 kgf / mm ² (3 gf / mm ² ) Can be performed even with a low load.
[0063]
Eleventh, in the method of manufacturing the titanium honeycomb 1, the diffusion bonding is performed at a temperature equal to or higher than the β transformation point when the base material 2 is pure titanium, and at a temperature equal to or higher than the β transformation range when the base material 2 is a titanium alloy. Is performed. Therefore, as the transformation from the α phase to the β phase progresses, the self-diffusion rate of titanium or an alloy element becomes extremely large due to the β phase transformed and appearing.
For example, in the case of pure titanium, when the self-diffusion coefficient is α phase, it is expressed as follows. That is, α-Ti: 8.6 × 10 − ¹⁰ m ² / S (690 ° C to 885 ° C). On the other hand, the self-diffusion coefficient in the β phase is expressed as follows. That is, β-Ti: 1.0 × 10 ^-4 From 2.0 × 10 ^-4 m ² / S (900 ° C to 1540 ° C).
Therefore, when the self-diffusion coefficients of the α phase and the β phase are compared, the β phase is about 400 times or more larger. In this manufacturing method, by setting and maintaining the temperature at or above the β transformation point or the β transformation region, the diffusion movement of titanium and alloy elements between the diffusion bonding surfaces 6 on the surface of the base 3 of the base material 2 is prevented. , Speeded and promoted. Therefore, in this manufacturing method, the time for the diffusion bonding can be greatly reduced in combination with the superplasticity of the base material 2 described above.
[0064]
Twelfth, according to the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, diffusion bonding is shortened as described above. Therefore, a phenomenon that occurs when the diffusion bonding is performed for a long time, that is, a phenomenon that the crystal grain size of the pure titanium or the titanium alloy as the base material 2 becomes coarse is prevented.
That is, if the crystal grain size is large and coarse, the above-described superplasticity is unlikely to occur and the adhesion is reduced, and when the diffusion bonding is performed with a low load as described above, the diffusion bonding surface 6 Voids remain, and eventually the bonding strength by diffusion bonding is reduced.
[0065]
On the other hand, according to this manufacturing method, by shortening the diffusion bonding, such coarsening of the crystal grain size is prevented, and a titanium honeycomb 1 having excellent bonding strength can be obtained.
Further, the bonding strength between the base material 2 of the titanium honeycomb 1, that is, between the cell walls 7, is further determined by heating pure titanium or a titanium alloy as the base material 2 at a β transformation point or more or a β transformation region or more. This is supported by the fact that the thickness is set to 200 μm or less, the lubricating property of the release agent 5 and the particle size is set to 5 μm or less, etc., so that diffusion bonding can be performed reliably and sufficiently.
Incidentally, FIG. 4A is a graph showing the relationship between the temperature setting in diffusion bonding and the tensile strength (of the titanium honeycomb core 1) at room temperature after the fact. The results of the implementation are shown. As is clear from the drawing, when heated at 885 ° C. or more, which is the β transformation point, the tensile strength sharply increases. That is, according to this manufacturing method, a titanium honeycomb 1 having excellent bonding strength can be obtained.
[0066]
Thirteenth, according to the method for manufacturing the titanium honeycomb 1, the oxide film 4 covering the surface 3 of the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy is particularly indispensably subjected to the surface cleaning for removing the same. Without diffusion, the oxygen in the oxide film 4 diffuses and dissolves in the base material 2 during diffusion bonding, so that it is dispersed, destroyed, and removed.
[0067]
Fourteenthly, the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy, which has been stacked, diffusion-bonded, and strip-wire-joined in a block shape in this manner, is later expanded by applying a tensile force in the direction of stacking at room temperature. Thus, the base materials 2 are bent, separated, and separated. In such a stretching, the elongation of the base material 2 is required to be 5% or more.
FIG. 4 (2) is a graph showing the relationship between the temperature setting in the diffusion bonding and the elongation percentage of the base material 2 at normal temperature after the case where the base material 2 is pure titanium. As is clear from the figure, when pure titanium is used as the base material 2, the temperature setting at the time of diffusion bonding at which the elongation of 5% or more is secured when the temperature is returned to room temperature after the fact is 1100 ° C. or less. It is. If diffusion bonding is performed at a temperature exceeding 1100 ° C., elongation will be less than 5% after the fact.
Therefore, when the base material 2 is pure titanium, by performing the diffusion bonding at 1100 ° C. or less, the subsequent expansion is reliably smoothed. When this is combined with the aforementioned β transformation point, when the base material 2 is pure titanium, it is preferable to perform diffusion bonding at a temperature of 885 ° C. or more and 1100 ° C. or less.
[0068]
Since the base material 2 is made of pure titanium or a titanium alloy, it is easily oxidized as is well known. Therefore, diffusion bonding by heating and pressurizing is also performed in a low oxygen concentration atmosphere such as a vacuum or an inert gas atmosphere, as described above, while paying attention to oxidation prevention.
And, for example, 1.0 × 10 ^-7 If diffusion bonding is performed in an ultra-high vacuum of about torr or more, oxidation of the base material 2 made of pure titanium or a titanium alloy is surely prevented. However, this has a disadvantage that the equipment cost and the manufacturing cost are too high. Occurs. (Of course, in the manufacturing method of the present invention, diffusion bonding may be performed in such an ultra-high vacuum.)
Therefore, for example, in the base material 2 made of pure titanium or titanium alloy stacked in a block shape, the outer surface / outer surface portion such as up and down, right and left, front and back, etc. may be considered as a sacrificial oxidation region in advance. That is, for example, 1.0 × 10 ^-2 1.0 × 10 from torr ^-3 It is preferable to perform diffusion bonding by heating and pressurizing under a relatively low vacuum of about torr, and then cut and remove an oxide film and the like generated on the sacrificial oxidation region on the outer surface and outer surface layer.
In this way, even under a relatively low vacuum, diffusion bonding can be performed while being excellent in equipment cost and manufacturing cost. That is, the titanium honeycomb 1 can be manufactured while being excellent in cost.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, the method for manufacturing a titanium honeycomb according to the present invention uses pure titanium or a titanium alloy as a base material, heats and pressurizes the base material while paying attention to the β transformation point and the temperature of the β transformation region. For the pure titanium or titanium alloy, the thickness is specifically set, and for the release agent used, the lubricating property and the particle size are specifically set. The titanium honeycomb is manufactured by a diffusion method.
The present invention has the following effects.
[0070]
First, the basic performance of pure titanium or a titanium alloy is fully utilized, and a titanium honeycomb having excellent strength, heat resistance, corrosion resistance, and the like can be obtained.
In other words, in the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method, the cell walls are bonded by the wire by diffusion bonding, and the cell walls are bonded by bonding or brazing as in the above-described conventional example. It is not being done. As described above, this titanium honeycomb does not use any adhesive having inferior strength, heat resistance, corrosion resistance, etc., such as melting at a lower temperature, and no brazing material as a dissimilar metal. Since it is composed only of titanium, the original basic performance of pure titanium or a titanium alloy is fully utilized, and it is excellent in performance, such as having excellent strength, heat resistance, corrosion resistance and the like.
[0071]
Second, in this manufacturing method, no harmful substances are used at the time of manufacturing, no toxic gas is generated, and safety is excellent.
That is, in this titanium honeycomb, the cell walls are striation-bonded by diffusion bonding, and are not necessarily striation-bonded by adhesion as in the above-described conventional example. Therefore, in the production, pure titanium or titanium alloy which is a base material does not need to remove essential oils, dirt, etc. on the surface in preparation for bonding as in the conventional example of this type, and has strong toxic organic solvents, alkalis, Pretreatment cleaning is not required by using harmful substances such as strong acids. Further, in the case of the striation bonding by heating and pressurizing at the time of manufacturing, no toxic gas is generated from the adhesive unlike the conventional example of this kind.
In addition, in this titanium honeycomb, the cell walls are bonded in a striped manner by diffusion bonding, and are not necessarily bonded by brazing as in the above-described conventional example. Therefore, a binder for improving the adhesion of the brazing material is not used in the production. Therefore, no harmful substance or toxic gas is generated from the binder due to heating and pressurizing at the time of joining, and post-treatment of washing with harmful substance such as alkali after joining is unnecessary.
As described above, in this method for manufacturing a titanium honeycomb, no harmful substances are used during the manufacturing, no toxic gas is generated, danger is avoided, and safety during the manufacturing is excellent.
[0072]
Third, an erosion phenomenon and a brittle intermetallic compound layer do not occur, and a titanium honeycomb excellent in strength and quality can be obtained from this aspect.
That is, in the titanium honeycomb, the cell walls are joined by the striations by diffusion joining, and are not necessarily joined by the brazing as in the above-described conventional example. Therefore, in the case of wire bonding by heating and pressurizing at the time of manufacturing, the erosion phenomenon does not occur in the pure titanium or titanium alloy as the base material to be bonded and the cell wall unlike the conventional example of this type, and the surface is mechanically bonded. No small delamination, erosion, holes, etc. occur. Further, in the case of the wire bonding, a brittle intermetallic compound layer is not formed on pure titanium or a titanium alloy as a base material or on a cell wall unlike the conventional example of this kind.
As described above, in the method for manufacturing the titanium honeycomb, the problem of the erosion phenomenon and the problem of the embrittlement due to the intermetallic compound layer are avoided. Titanium honeycomb excellent in strength and quality can be obtained by utilizing the strength of performance.
[0073]
Fourth, bonding failure is also prevented. That is, in the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method, the cell walls are striation-bonded by diffusion bonding, and are not necessarily striation-bonded by brazing as in the above-described conventional example. .
Therefore, unlike the conventional example of this type, it is not necessary to limit and set the heating and pressurizing in a very short time at the time of production in order to suppress the erosion phenomenon and the generation of the intermetallic compound layer described above. No perfect situation occurs. In other words, when manufacturing by the stretching method, the central portion of the base material made of pure titanium or titanium alloy stacked in a block shape does not cause poor bonding due to insufficient heating as in this conventional example. As a result, diffusion bonding is reliably performed up to the center.
As described above, in the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method, the cell walls are securely diffusion-bonded, the bonding failure is prevented, and the quality is improved from this aspect.
[0074]
Fifth, a titanium honeycomb having no corrosion metal and improved corrosion resistance is obtained from this aspect.
That is, in the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method, the cell walls are joined by the striations by diffusion bonding, and the striations are not joined by brazing as in the above-described conventional example. Absent. Therefore, at the striation joint, a dissimilar metal such as a brazing filler metal is interposed between and not in contact with the cell walls made of pure titanium or a titanium alloy as a base material. Be avoided.
The titanium honeycomb obtained by this manufacturing method is also excellent in corrosion resistance from this aspect, for example, making use of the corrosion resistance, which is the basic performance of pure titanium or titanium alloy as a base material.
[0075]
Sixth, the bonding position can be controlled accurately, uniformly and easily, and a titanium honeycomb having a stable quality can be obtained from this aspect.
In other words, in this titanium honeycomb, the cell walls are bonded by wire bonding by diffusion bonding, and the wire bonding is not performed by using powdered or paste-like brazing material as in the above-described conventional example. Absent.
Therefore, according to this manufacturing method, the brazing material is precisely applied to the base material made of pure titanium or a titanium alloy in a linear manner, as in the case where the brazing material is manufactured by using a powdery or paste-like brazing material. There is no need to worry about as much as possible, nor do you need to pay special attention to keeping the alignment in the form of a line. Diffusion bonding and line bonding can be performed while using a release agent to control the bonding position accurately, uniformly and easily. Is achieved. In addition, it is difficult to apply the brazing material accurately and uniformly to the valleys and tops of the corrugated sheet, as in the case of manufacturing with a corrugated method using a powdery or paste-like brazing material. A situation where the control of the amount of application was not easy does not occur, and accurate and uniform diffusion bonding and striation bonding can be easily realized.
As described above, the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method is diffusion-bonded and strip-wire bonded while controlling the bonding position between the cell walls accurately, uniformly and easily, and the quality is extremely high from this aspect as well. stable.
[0076]
Seventh, weight reduction is promoted. That is, in the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method, the cell walls are bonded by the wire by diffusion bonding, and are bonded by bonding or brazing as in the above-described conventional example. Not in translation. Therefore, the weight is reduced by the amount of no adhesive or brazing material used, and the weight is significantly reduced as compared with the case of manufacturing by the corrugated method using the above-mentioned brazing sheet. As described above, the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method is excellent in terms of weight, such as further promoting weight reduction while making use of the characteristics as a honeycomb core.
[0077]
Eighth, a titanium honeycomb excellent in cost can be obtained. That is, in the titanium honeycomb obtained by this manufacturing method, the cell walls are bonded by the wire by diffusion bonding, and are bonded by bonding or brazing as in the above-described conventional example. Since it does not mean that the adhesive and the brazing material are not used, the cost is reduced. Further, unlike the prior art of this type using the spot welding described above, there are many spot welds, so that the cost is not significantly increased.
Further, in this method for manufacturing a titanium honeycomb, the base material is stacked in a block shape until diffusion bonding is performed by heating and pressing, taking advantage of the stretching method, and the manufacturing can be performed without taking up space. Therefore, it is easy to manufacture a large titanium honeycomb and mass-produce titanium honeycomb, and from this aspect, a titanium honeycomb excellent in cost can be obtained.
[0078]
Ninth, a titanium honeycomb having further improved strength can be obtained by diffusion bonding. That is, in the method for manufacturing a titanium honeycomb, diffusion bonding and striation bonding are performed between pure titanium or a titanium alloy as a base material. In this diffusion bonding, oxygen in an oxide film on a ground surface is reduced by the base material. Diffuses and dissolves in pure titanium or titanium alloy. Therefore, the cell wall of this titanium honeycomb made of such a base material has a much higher strength than a pure titanium material or a titanium alloy material as rolled and supplied.
[0079]
Tenth, and diffusion bonding is possible even at low loads. In other words, in this method for manufacturing a titanium honeycomb, diffusion bonding is performed by using the superplasticity of pure titanium or a titanium alloy as a base material by focusing on the β transformation point of pure titanium or the temperature of the β transformation region of a titanium alloy. Adhesion between surfaces is enhanced. According to the first aspect, the adhesion between the diffusion bonding surfaces is further enhanced by setting the thickness of the base material of pure titanium or titanium alloy to 200 μm or less. According to the second aspect, by using a release agent having lubricity and having a particle size of 5 μm or less, the gap between the diffusion bonding surfaces is eliminated and the contact between the diffusion bonding surfaces is ensured.
Thus, the diffusion bonding in the titanium honeycomb manufacturing method is 0.00001 kgf / mm. ² (0.01 gf / mm ² ) To 0.003 kgf / mm ² (3 gf / mm ² ) Can be performed even with a low load. (As described above, in the conventional example of this type, diffusion bonding of pure titanium or a titanium alloy is generally performed at 0.3 kgf / mm. ² The above high load was required. )
As described above, since diffusion bonding can be performed even with a low load, special equipment such as an external hydraulic hot press vacuum furnace for a high load and a hot isostatic press (HIP) device in an inert gas atmosphere is used. Need not always be used. That is, in the production of the titanium honeycomb, a general hot press apparatus can be used, the equipment cost and the production cost are reduced, and the titanium honeycomb can be produced at low cost.
[0080]
Eleventh, diffusion bonding is possible even in a short time. That is, in the method for manufacturing a titanium honeycomb, diffusion bonding is performed at a temperature equal to or higher than the β transformation point in the case of pure titanium, and diffusion bonding is performed at a temperature equal to or higher than the β transformation region in the case of a titanium alloy. Due to the β phase, the self-diffusion speed of pure titanium and alloy elements becomes extremely high.
As described above, in this manufacturing method, the diffusion and transfer of titanium and alloy elements between the base materials, that is, between the diffusion bonding surfaces of the background are promoted. It can be performed within a short period of time from about a minute to about 10 hours, often about 30 minutes, 1 hour, or 2 hours. (As described above, in this type of conventional example, diffusion bonding is generally said to require a long time of about several tens to several hundreds of hours.)
[0081]
Twelfth, a titanium honeycomb having excellent bonding strength can be obtained. That is, according to the method for manufacturing a titanium honeycomb, the diffusion bonding can be performed in a short time as described in the eleventh embodiment. Therefore, when the diffusion bonding is performed for a long time, a crystal of pure titanium or a titanium alloy as a base material is generated. The coarsening of the particle size is prevented.
In other words, if the crystal grain size is large, the above-described superplasticity is unlikely to occur and the adhesion decreases, and if diffusion bonding is performed with a low load, voids remain on the diffusion bonding surface, and eventually, the bonding strength due to diffusion bonding decreases. Will be. On the other hand, according to this manufacturing method, coarsening of the crystal grain size is prevented, and a titanium honeycomb having excellent bonding strength can be obtained by diffusion bonding.
Further, such a bonding strength is determined by heating the pure titanium or titanium alloy at the β transformation point or the β transformation region or higher, setting the thickness to 200 μm or less, further, the lubricity of the release agent, and the particle size of 5 μm or less. This is supported by the setting, etc., and thus a titanium honeycomb having excellent bonding strength can be obtained.
[0082]
Thirteenth, and in this diffusion bonding, the surface cleaning for removing the oxide film in advance is not required.
In other words, according to this method for manufacturing a titanium honeycomb, the oxide film covering the base surface of pure titanium or a titanium alloy as a base material is such that oxygen in the oxide film diffuses and dissolves in the base material during diffusion bonding. Disperse, destroy and remove. (As described above, in this type of conventional example, prior to diffusion bonding, it is necessary to remove an oxide film on the base surface of the base material in advance, and surface cleaning such as fluorine cleaning was essentially performed.)
As described above, according to this manufacturing method, the removal of the oxide film and the cleaning of the surface in advance are not indispensable (of course, they may be performed as needed), and the process is simplified and simplified accordingly. .
As described above, the effects exhibited by the present invention are remarkable and large, for example, all the problems existing in this type of conventional example are solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective explanatory view for explaining an embodiment of a method for manufacturing a titanium honeycomb according to the present invention. FIG. 1A is a perspective view of a prepared base material, and FIG. FIG. 3 (3) shows a cut state, FIG. 4 (4) shows a stacked state, FIG. 5 (5) shows a diffusion bonded state, and FIG. The expanded state is shown.
FIG. 2 is a perspective view of a titanium honeycomb for describing the embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams illustrating the principle of the embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a pair of base materials to be joined, and FIG. 3) shows the state of heating and pressurizing, and FIG. 3 (4) shows the state of diffusion bonding.
FIGS. 4A and 4B are graphs for explaining the embodiment of the present invention. FIG. 4A shows the relationship between temperature and tensile strength, and FIG. 4B shows the relationship between temperature and elongation.
[Explanation of symbols]
1 titanium honeycomb
2 Base material
3 Ground
4 Oxide film
5 Release agent
6 Diffusion bonding surface
7 Cell Wall
8 cells

Claims

First, a foil-like pure titanium or titanium alloy having an extremely thin wall thickness is prepared as a base material, and a mold release agent is provided at a predetermined width and pitch at a predetermined interval while leaving a ground line in the base material. After arranging,
After stacking a plurality of the base materials in a positional relationship in which the background remaining between the release agents is shifted by half a pitch, the base materials are diffusion-bonded to each other at the contacted background in the form of striations. And
The diffusion bonding is carried out under a temperature above the β transformation point when the base material is pure titanium and above the β transformation range when the base material is a titanium alloy. In a low oxygen concentration atmosphere such as a gas atmosphere, a load is applied and pressurized, whereby oxygen in the oxide film on the base surface of the base material diffuses and dissolves in the base material to disperse the oxide film. , Is removed, and the titanium and alloy elements of the base material are diffused and moved between the backgrounds,
Thereafter, by applying a tensile force in the direction of stacking and expanding the base material, the base material is bent along the edge of the linear diffusion bonding surface, and other than the linear diffusion bonding surface. Parts are separated and separated,
Thus, a method for manufacturing a titanium honeycomb, wherein the base material is a cell wall, and a titanium honeycomb is obtained as a planar aggregate of a large number of hollow columnar cells partitioned by the cell wall.
A method for producing a titanium honeycomb, wherein pure titanium or a titanium alloy prepared as the base material has a thickness of 200 μm or less.

First, a foil-like pure titanium or titanium alloy having an extremely thin wall thickness is prepared as a base material, and a mold release agent is provided at a predetermined width and pitch at a predetermined interval while leaving a ground line in the base material. After arranging,
After stacking a plurality of the base materials in a positional relationship in which the background remaining between the release agents is shifted by half a pitch, the base materials are diffusion-bonded to each other at the contacted background in the form of striations. And
The diffusion bonding is carried out under a temperature above the β transformation point when the base material is pure titanium and above the β transformation range when the base material is a titanium alloy. In a low oxygen concentration atmosphere such as a gas atmosphere, a load is applied and pressurized, whereby oxygen in the oxide film on the base surface of the base material diffuses and dissolves in the base material to disperse the oxide film. , Is removed, and the titanium and alloy elements of the base material are diffused and moved between the backgrounds,
Thereafter, by applying a tensile force in the direction of stacking and expanding the base material, the base material is bent along the edge of the linear diffusion bonding surface, and other than the linear diffusion bonding surface. Parts are separated and separated,
Thus, a method for manufacturing a titanium honeycomb, wherein the base material is a cell wall, and a titanium honeycomb is obtained as a planar aggregate of a large number of hollow columnar cells partitioned by the cell wall.
The release agent provided has lubricating properties capable of sliding between the ground surfaces of the base material that has been stacked and brought into contact with each other, and the particle size of the contained powder particles is 5 μm or less. A method for producing a titanium honeycomb.