本発明は、高性能銅／チタンバイメタルキャピラリーチューブの製造方法に関し、バイメタルキャピラリー材料の製造技術分野に属する。本発明では熱間スピニング工法を用いて、Φ（7.0～15.0）mm×（0.5～2.0）mm の寸法を有する冶金的結合銅／チタン複合管を作製する。内外表面を酸洗処理した後、直接多パス引抜加工を行い、中間焼鈍を併用することで、Φ（0.5～6.1）mm×（0.1～0.8）mm の寸法を有する銅／チタンバイメタルキャピラリーチューブを得る。本発明は熱間スピニングにより小型銅／チタン複合管を作製した後、直接引抜加工を行うため、プロセス及び装置が簡素で、金型寿命が長く、製造コストが低い。フローティングマンドレル引抜とエア引抜を組み合わせ、必要に応じて中間焼鈍を行うことで、銅層及びチタン層の変形加工がさらに容易となり、寸法精度が高く表面品質の良好な複合キャピラリーチューブが得られる。
銅及び銅合金キャピラリーチューブは、外径 × 肉厚が Φ（0.5～6.1）mm×（0.1～0.8）mm の範囲にある、比較的細径・薄肉の管である。これらは空調、家電、計測機器などに広く用いられる重要な原材料であり、加工難度が高く高付加価値であるという特徴を持つ。我国の機械製造、家電、海洋産業の急速な発展に伴い、銅及び銅合金キャピラリーチューブの市場需要は増加している。しかし、船舶、淡水化プラント、沿岸発電所などの強腐食性海水環境下では、海水腐食により銅及び銅合金キャピラリーチューブの寿命が短縮され、機器の信頼性が低下する。純チタンキャピラリーチューブは極めて優れた耐食性を有するが、チタンは熱伝導率が低く、厚肉チューブでは熱交換性能が劣り、薄肉チューブでは機械的特性が要求を満たしにくい。銅／チタンバイメタルキャピラリーチューブは、銅管の内壁にチタン層を被覆した新規複合キャピラリーチューブである。チタンの長所（低密度、高比強度、優れた耐食性）と銅の優れた熱伝導性を併せ持ち、総合的性能に優れる。このため、船舶機器、海洋産業、大型冷凍システム、家電産業、計測機器などの分野で幅広い応用が見込まれ、船舶機器及び産業機械の安全性・信頼性向上に重要な意義を有する。
現在、銅／チタン複合管の主な製造方法には、引抜複合、液圧バルジ複合、爆発溶接などがある。引抜や液圧バルジによる冷間複合法では、基材又は基材とクラッド材のわずかな塑性変形により締まりばめを得るため、界面結合強度が低く、2 層の変形協調性が悪く、キャピラリーチューブへの加工が困難である。爆発溶接は爆発圧力により界面で固相溶接を実現するため界面結合強度は高いが、作業の危険性が高く、生産効率が低く、チタン層の厚さが不均一になりやすく、キャピラリー加工後のチタン層厚さの保証が難しい。
上記の課題を解決するため、本発明は熱間スピニング（高温回転鍛造、以下「熱間スピニング」という）と引抜を組み合わせた銅／チタンバイメタルキャピラリーの製造方法を提供することを目的とする。本方法は、回転鍛造時に生じる三軸圧縮応力変形を利用して複数パスの変形を実現すると同時に、高温下で複合管の冶金的結合を達成する。その後、フローティングマンドレル引抜及び／又はエア引抜を行い、中間焼鈍を併用することで、高性能銅／チタンバイメタルキャピラリーを得る。
上記目的を達成するため、本発明の技術的手段は以下の通りである。熱間スピニング工法により、Φ（7.0～15.0）mm×（0.5～2.0）mm の冶金的結合銅／チタン複合管を作製する。内外表面を酸洗処理した後、直接多パス引抜加工を行い、中間焼鈍を併用することで、Φ（0.5～6.1）mm×（0.1～0.8）mm の銅／チタンバイメタルキャピラリーを得る。多パス引抜は、直接引抜又は盤引抜とし、フローティングマンドレル引抜及び／又はエア引抜を含む。1 パスあたりの断面減少率は 10～40％、累積断面減少率が約 70％に達した時点で中間焼鈍を行う。中間焼鈍条件は温度 500℃、保持時間 1 時間とする。引抜時には潤滑を行い、鉱油又は植物油を使用できる。引抜速度は 1～20 mm/min とする。
本発明は以下の利点を有する:
1. 熱間スピニングにより小型銅／チタン複合管を作製し、その後直接引抜を行うため、プロセス・装置が簡素で、金型寿命が長く、製造コストが低い。
2. 熱間スピニングで作製された銅／チタン複合管は界面が冶金的に結合し、脆性金属間化合物が生成しないため、引抜時の 2 層の変形協調性に優れ、界面結合強度の高い銅／チタンバイメタルキャピラリーが得られる。
3. フローティングマンドレル引抜とエア引抜の組合せ及び中間焼鈍により、銅層・チタン層の変形加工が容易となり、寸法精度が高く表面品質の良好な複合キャピラリーチューブが得られる。
