CN108481838B - 电子设备用轧制接合体及电子设备用壳体 - Google Patents

电子设备用轧制接合体及电子设备用壳体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电子设备用轧制接合体及电子设备用壳体,电子设备用轧制接合体具有较高的刚性及弹性率,适用于壳体用途。本发明是一种由不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体,其中,所述铝合金层的厚度TAl(mm)及表面硬度HAl(HV)、以及所述不锈钢层的厚度TSUS(mm)及表面硬度HSUS(HV)满足下式(1)。HSUSTSUS 2≥(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)。

Description

电子设备用轧制接合体及电子设备用壳体
技术领域
本发明涉及电子设备用轧制接合体(電子機器用圧延接合体)及电子设备用壳体(電子機器用筐体)。
背景技术
以手机等为代表的移动电子设备(移动终端)的壳体通过ABS等树脂、或者铝等金属材料来制作。近年来,随着电子设备的高功能化,设备内部的电池容量、安装件数增加,需要确保更多的安装空间。为了确保更多的安装空间,必须进行壳体的进一步的薄壁化。
专利文献1及2公开的是由树脂构成的电子设备的壳体。在使用树脂作为壳体的情况下,虽然轻量,但不能产生金属外观,所以存在显不出高档感之类的问题。另外,树脂的壳体因为拉伸强度、弹性率、耐冲击强度比金属壳体都差,所以为了提高这些特性,需要加厚壳体的厚度。但是,如上所述,当壳体变厚时,就会存在安装空间减小的问题。
另外,也有可能由于施加于壳体的载荷的大小而产生裂纹。在确保电磁波屏蔽性、采取电性接地方面还有问题,需要在树脂壳体的内侧蒸镀金属,或粘贴金属箔,再利用性也差。此外,散热性也比金属壳体差。
专利文献3公开的是由铝或铝合金构成的电子设备用壳体。通过使用铝,能够得到轻量且散热性优异,且具有金属外观的电子设备用壳体。作为由铝合金制作的壳体的加工方法,公知有对壳体的内面侧进行铝合金的切削。近年来,作为用于壳体的金属材料,要求的是进一步的轻量化、薄化、小型化。为了满足这种要求,作为铝合金,可使用难以变形的6000系或7000系的铝合金。但是,就这种难以变形的铝合金而言,冲压加工性极差,导致对壳体的加工方法仅限于切削,难以通过在成本、生产率等方面都比切削优异的冲压加工来加工。另外,壳体的外表面侧因为在为原封不动的铝时,耐腐蚀性较差,所以必须实施兼有着色的铝阳极化处理,在铝中,难以得到亮丽的光泽外观。另一方面,不锈钢虽然是可得到光泽外观的原材料,但因为重量过大,另外散热性也差,所以难以作为壳体来应用。
进而,作为用于壳体的金属材料,还已知层叠两种以上的金属板或金属箔而成的轧制接合体(金属层叠材、覆层材)。轧制接合体是具有在单独的材料中得不到的复合特性的高功能性金属材料,例如,正在研究层叠不锈钢和铝而成的轧制接合体。
专利文献4公开的是提高了拉伸强度且层叠不锈钢和铝而成的轧制接合体,具体地说,记载的是具有不锈钢层/铝层这2层构造或第一不锈钢层/铝层/第二不锈钢层这3层构造的金属层叠材,所述金属层叠材的拉伸强度Ts(MPa)为200≤TS≤550,延伸率EL为15%以上,不锈钢层的表面硬度Hv为300以下。
在专利文献4中,对不锈钢和铝的轧制接合体的拉伸强度等的提高进行了公开,但未对壳体用途进行具体研究。实际上,专利文献4具体记载的轧制接合体虽然拉伸强度较高,但刚性及弹性率不够充分,所以在从外部施加了载荷时,易弯曲,不适用于壳体用途。这样,关于不锈钢和铝的轧制接合体,用于得到具有较高的刚性及弹性率,且适用于壳体用途的轧制接合体的方法至今都未得知。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-149462号公报
专利文献2:日本专利第5581453号公报
专利文献3:日本特开2002-64283号公报
专利文献4:国际公开第2017/057665号
发明概要
发明所要解决的课题
如上所述,在现有的不锈钢和铝的轧制接合体中,刚性及弹性率的改善至今都未被研究。因此,本发明的目的在于,提供一种电子设备用轧制接合体及电子设备用壳体,其具有较高的刚性及弹性率,适用于壳体用途。
用于解决课题的技术方案
本发明人员为了解决上述课题,进行了深入研究,研究的结果发现,在由不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体中,以满足特定的关系式的方式控制铝合金层的厚度及表面硬度、和不锈钢层的厚度及表面硬度在提高刚性及弹性率方面很重要,从而完成了本发明。即,本发明的要旨如下所述。
(1)一种电子设备用轧制接合体,其由不锈钢层和铝合金层构成,其中,所述铝合金层的厚度TAl(mm)及表面硬度HAl(HV)、以及所述不锈钢层的厚度TSUS(mm)及表面硬度HSUS(HV)满足下式(1)。
HSUSTSUS 2≥(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
(2)根据(1)所述的电子设备用轧制接合体,其满足下式(2)。
HSUSTSUS 2≥(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
(3)根据(1)或(2)所述的电子设备用轧制接合体,其中,所述不锈钢层的厚度TSUS相对于所述轧制接合体的总厚度的比率为10%~85%。
(4)一种电子设备用壳体,其以金属为主体,其中,
至少背面包含由不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体,
所述铝合金层的厚度TAl(mm)及表面硬度HAl(HV)、以及所述不锈钢层的厚度TSUS(mm)及表面硬度HSUS(HV)满足下式(1)。
HSUSTSUS 2≥(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
(5)根据(4)所述的电子设备用壳体,其满足下式(2)。
HSUSTSUS 2≥(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
(6)根据(4)或(5)所述的电子设备用壳体,其中,
所述不锈钢层的厚度TSUS相对于所述电子设备用壳体的总厚度的比率为10%~85%。
发明效果
根据本发明,能够得到具有较高的刚性及弹性率,且适用于壳体用途的电子设备用轧制接合体。该轧制接合体能够利用较高的刚性及弹性率,而优选作为用于电子设备用的特别是智能手机或平板电脑等移动电子设备(移动终端)用的壳体、内部加强部件等电子设备的零件来使用。
附图简要说明
图1是从不锈钢层侧对实施例6的轧制接合体进行测定而得到的弯曲应力和弯曲形变的曲线图;
图2是表示不锈钢层的表面硬度HSUS及厚度TSUS为一定的两种情况的铝合金层的表面硬度HAl×厚度TAl 2和0.2%耐力时的载荷的关系的曲线图;
图3是表示实施例1~14及比较例1~5的轧制接合体、以及实施例15的电子设备用壳体的不锈钢层的表面硬度HSUS×厚度TSUS 2和铝合金层的表面硬度HAl×厚度TAl 2的关系的曲线图;
图4是表示本发明的电子设备用壳体的一个实施方式的立体图;
图5是本发明电子设备用壳体的第一实施方式的X-X’方向的剖面立体图。
符号说明
4电子设备用壳体 40背面 41侧面 A平面部分
发明实施方式
下面,对本发明进行详细说明。
1.轧制接合体
本发明的轧制接合体由不锈钢层和铝合金层构成。因此,本发明的轧制接合体由2层以上构成,优选由2~4层构成,更优选由2层或3层构成,特别优选由2层构成。在优选的实施方式中,轧制接合体为由不锈钢层/铝合金层这2层构成的轧制接合体、或由不锈钢层/铝合金层/不锈钢层这3层或者由铝合金层/不锈钢层/铝合金层这3层构成的轧制接合体。在使用轧制接合体的壳体中,即使将不锈钢层或铝合金层作为壳体的外侧来使用,也可得到具有金属光泽的外观,但在希望得到更加亮丽的一定光泽的情况下,优选将壳体的外侧设为不锈钢层。在本发明中,轧制接合体的结构可根据轧制接合体的作为用途、目的的特性而选择。
作为铝合金,可使用至少含有一种添加金属元素作为铝以外的金属元素的板材。添加金属元素优选为Mg、Mn、Si及Cu。铝合金中的添加金属元素的合计含量优选超过0.5质量%,更优选超过1质量%。铝合金优选以超过1质量%的合计含量而含有选自Mg、Mn、Si及Cu的至少一种添加金属元素。
作为铝合金,例如可使用JIS所规定的Al-Cu系合金(2000系)、Al-Mn系合金(3000系)、Al-Si系合金(4000系)、Al-Mg系合金(5000系)、Al-Mg-Si系合金(6000系)及Al-Zn-Mg系合金(7000系),从冲压加工性、强度、耐腐蚀性及弯曲刚性的观点来看,优选3000系、5000系、6000系及7000系的铝合金,特别是从它们的平衡和成本的观点来看,更优选5000系的铝合金。铝合金优选含有0.3质量%以上的Mg。
作为构成不锈钢层的不锈钢,没有特别限定,可使用SUS304、SUS201、SUS316、SUS316L及SUS430等板材。作为不锈钢,从在轧制接合前确保包覆接合时的贴紧强度的观点来看,优选退火材料(O材料)或1/2H材料。
在本发明中,作为轧制接合体的刚性指标,可使用0.2%耐力时(弹性域的最大应力时)的载荷。0.2%耐力时的载荷及弹性率可基于JIS K 7171(塑料-弯曲特性的求法)及JIS Z 2241(金属材料拉伸试验方法)而求出。具体地说,从轧制接合体制作宽度20mm的试验片(試験片),使用Tensilon万能材料试验机RTC-1350A(Orientec株式会社制,テンシロン万能材料試験機),基于JIS K 7171(塑料-弯曲特性的求法)及JIS Z 2248(金属材料弯曲试验方法),进行3点弯曲试验,测定弯曲载荷及弯曲位移。在3点弯曲试验中,参照JIS Z2248的图5,设按压件的半径为5mm、支承件的半径为5mm、支点间距离为40mm。接着,使用JISK 7171的术语及定义,根据所得到的弯曲载荷,通过公式:弯曲应力σ=3FL/2bh2(式中,F为弯曲载荷,L为支点间距离,b为试验片宽度,h为试验片厚度(总厚度)),计算弯曲应力σ,另外,根据所得到的弯曲位移,通过公式:弯曲形变ε=600sh/L2(式中,s为弯曲位移,h为试验片厚度(总厚度),L为支点间距离),计算弯曲形变ε,得到弯曲应力和弯曲形变的曲线图。在所得到的弯曲应力σ和弯曲形变ε的曲线图中,求出弯曲形变ε为0.0005~0.0025(0.05%~0.25%)的区间的弯曲应力的位移(斜度:Δσ/Δε),以此为弹性率。弹性率是在弹性域(弹性变形区域)内施加了一定载荷时的变形难度指标。当弹性率高时,即成为通过来自外部的载荷而发生弹性变形时的变形小的材料结构。反之,当弹性率过低时,变形就会增大,即使在卸载后变形消失,也有可能发生由施加有载荷期间的弹性域的变形引起的对内部电子元件的影响。弹性率优选为60GPa以上,更优选为以通常的A6061-T6类为高强度材料时的70GPa以上。而且,将使该弹性率的直线以弯曲形变量计平行移动了+0.002(+0.2%)所得的直线和弯曲应力曲线的交点处的弯曲应力设为0.2%耐力。使用所得到的0.2%耐力的值和公式:弯曲应力σ=3FL/2bh2(式中,F为弯曲载荷,L为支点间距离,b为试验片宽度,h为试验片厚度(总厚度)),求出0.2%耐力时的载荷F(参照图1)。由于0.2%耐力时的载荷F可看作是基于其材料结构的弹性域的最大载荷,因此该数值越大,越具有宽阔的弹性域。即,成为难以产生由来自外部的载荷引起的塑性变形的材料结构。只要优选为35N/20mm以上即可,更优选为45N/20mm以上。
本发明人员对由不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体中的特别有助于刚性及弹性率的要素进行了研究,发现通过使铝合金层的厚度TAl(mm)、铝合金层的表面硬度HAl(HV)、不锈钢层的厚度TSUS(mm)、不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)满足特定的关系式,可提高刚性及弹性率。
具体地说,用作刚性指标的0.2%耐力时的载荷F(N)在铝合金层的厚度TAl(mm)、铝合金层的表面硬度HAl(HV)、不锈钢层的厚度TSUS(mm)、不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)的关系中,用下式(3)表示。
F=(-0.008×HSUSTSUS 2-0.03)×(HAlTAl 2)2+(0.061×HSUSTSUS 2+3.57)×HAlTAl 2+1.354×HSUSTSUS 2+0.04 (3)
本发明人员从公式(3)发现,在由不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体中,铝合金层的厚度TAl(mm)、铝合金层的表面硬度HAl(HV)、不锈钢层的厚度TSUS(mm)、不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)满足下式(1)的轧制接合体因为0.2%耐力时的载荷高达35N/20mm以上,且刚性高,弹性率也高,所以特别适用于壳体用途。
HSUSTSUS 2≥(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
进而,满足下式(2)的轧制接合体因为0.2%耐力时的载荷进一步高达45N/20mm以上,且刚性更高,所以特别适用于壳体用途。此外,该关系式是关于铝合金的关系式,在铝材为纯铝的情况下,不一定能够应用该公式。
HSUSTSUS 2≥(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
在本发明中,通过以满足公式(1)的方式控制铝合金层的厚度TAl(mm)、铝合金层的表面硬度HAl(HV)、不锈钢层的厚度TSUS(mm)、不锈钢层的表面硬度HSUS(HV),既能够维持充分的接合强度,又能够得到具有较高的刚性及弹性率的轧制接合体。
轧制接合体的厚度TSUS+TAl没有特别限定,通常,上限为1.6mm以下,优选为1.2mm以下,更优选为1.0mm以下,进一步优选为0.8mm以下。下限为0.2mm以上,优选为0.3mm以上,更优选为0.4mm以上。轧制接合体的厚度优选为0.2mm~1.6mm,更优选为0.3mm~1.2mm,更优选为0.4mm~1.0mm,进一步优选为0.4mm~0.8mm。所谓轧制接合体的厚度,指的是不锈钢层和铝合金层的总厚度。厚度指的是在用千分尺等测定轧制接合体上的任意30点的厚度时,所得到的测定值的平均值。
不锈钢层的厚度TSUS通常只要为0.05mm以上即可应用,从成型性和强度的观点来看,下限优选为0.1mm以上。上限没有特别限制,但当相对于铝合金层过厚时,延伸率及成型性有可能会下降,所以优选为0.6mm以下,更优选为0.5mm以下,进而,当再加上轻量化的观点时,特别优选为0.4mm以下。不锈钢层的厚度TSUS优选为0.05mm~0.6mm,更优选为0.1mm~0.5mm,进一步优选为0.1mm~0.4mm。所谓不锈钢层的厚度,在轧制接合体具有2层以上的不锈钢层的情况下,指的是各不锈钢层的厚度。不锈钢层的厚度可与后述的铝合金层同样来确定。
不锈钢层的厚度相对于轧制接合体的厚度(总厚度)的比率TSUS/(TSUS+TAl)优选为10%~85%以下,更优选为10%~70%以下。当不锈钢层的厚度比率在该范围内时,弹性率就升高,更加适用于壳体用途。此外,所谓不锈钢层的厚度比率,在存在2层以上的不锈钢层的情况下,指的是不锈钢层的厚度的合计相对于轧制接合体的厚度的比率。
不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)优选为180以上,更优选为200以上。另一方面,从成型性的观点来看,不锈钢层的表面硬度优选较低一方。因而,不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)优选为350以下,更优选为330以下。不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)优选为180~350,更优选为200~330。当不锈钢层的表面硬度在该范围内时,能够在轧制接合体中兼得较高的刚性及弹性率和成型性两者。在本发明中,不锈钢层的表面硬度例如可使用显微维氏硬度计(载荷200gf),基于JIS Z 2244(维氏硬度试验-试验方法)来测定。在本发明的轧制接合体具有2层以上的不锈钢层的情况下,优选任何一层都具有上述的表面硬度。
铝合金层的厚度TAl通常只要为0.1mm以上即可应用,从机械强度及加工性的观点来看,优选为0.12mm以上,更优选为0.15mm以上。从轻量化、成本的观点来看,上限优选为1.1mm以下,更优选为0.9mm以下,进一步优选为0.72mm以下。铝合金层的厚度TAl优选为0.1mm~1.1mm,更优选为0.12mm~0.9mm,进一步优选为0.15mm~0.72mm。所谓轧制接合体的铝合金层的厚度,在具有2层以上的铝合金层的情况下,指的是各铝合金层的厚度。铝合金层的厚度在取得轧制接合体的截面的光学显微镜照片,且在其光学显微镜照片中测量了任意10点的铝合金层的厚度时,指的是所得到的值的平均值。
铝合金层的表面硬度HAl(HV)没有特别限制,优选为40~90,更优选为45~90。在本发明中,铝合金层的表面硬度可使用显微维氏硬度计(载荷50gf),基于JIS Z 2244(维氏硬度试验-试验方法)来测定。在本发明的轧制接合体具有2层以上的铝合金层的情况下,任何一层都具有上述的表面硬度。
轧制接合体具有优选为35N/20mm以上、更优选为45N/20mm以上的0.2%耐力时的载荷。0.2%耐力时的载荷指的是对来自轧制接合体的单面的载荷进行测定所得的值。这时,三点弯曲的按压件接触面是在壳体加工后成为外表面侧的面。
轧制接合体的弹性率优选为60GPa以上,更优选为70GPa以上。弹性率指的是对来自轧制接合体的单面的载荷进行测定所得的值。这时,三点弯曲的按压件接触面是在壳体加工后成为外表面侧的面。弹性率的上限没有特别限定,但因为不锈钢例如0.5mm厚度的SUS304(BA材料)的弹性率为175GPa左右,所以优选为175GPa以下。
2.电子设备用壳体
本发明也涉及使用上述轧制接合体的电子设备用壳体。电子设备用壳体以金属为主体,在背面及/或侧面包含上述轧制接合体,即,电子设备用壳体的背面和侧面或其一部分包含上述轧制接合体。本发明的电子设备用壳体基本上具有与上述的轧制接合体同样的特性,关于轧制接合体所记载的上述特性、实施方式也可应用于电子设备用壳体。即,就本发明的电子设备用壳体而言,铝合金层的厚度TAl(mm)、铝合金层的表面硬度HAl(HV)、不锈钢层的厚度TSUS(mm)、不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)满足上式(1)。
图4及图5表示的是使用本发明的轧制接合体的电子设备用壳体的第一实施方式。图4是表示使用本发明的轧制接合体的电子设备用壳体的第一实施方式的立体图,图5是使用本发明的轧制接合体的电子设备用壳体的第一实施方式的X-X’方向的剖面立体图。电子设备用壳体4由背面40和侧面41构成,背面40和侧面41或其一部分包含由上述的不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体。如图4所示,这里,背面40指的是构成智能手机等电子设备(移动终端)的壳体的、与设置显示部(显示屏,未图示)那一侧相反的一侧的面。此外,壳体4的内侧也可以层叠有不同于轧制接合体的金属材料或塑料材料等。此外,电子设备用壳体4在背面40包含轧制接合体的情况下,只要包含轧制接合体的背面40的整体或一部分(例如,如图4的平面部分A所示的2cm×2cm以上、例如25mm×25mm的平面部分)满足关于轧制接合体的上述厚度、表面硬度、0.2%耐力时的载荷、弹性率即可。另一方面,在制造壳体时,在对轧制接合体的特别是铝合金层实施了磨削等加工的情况下,或者在实施了抛光、涂装等表面处理的情况下,厚度、硬度、机械强度等有时与轧制接合体不同。下面,记载的是电子设备用壳体的优选的实施方式。此外,电子设备用壳体4采用的是其背面40包含轧制接合体的构造,但随着电子设备的构造不同而不限定于本构造,也可以为背面40和侧面41由轧制接合体构成的构造,另外,还可以为在侧面41包含轧制接合体的构造。
接着,对使用本发明的轧制接合体的电子设备用壳体的第二实施方式进行说明。在本实施方式中,表示的是由玻璃、树脂等的显示部及背面夹着中心框架即电子设备用壳体的电子设备构造,电子设备用壳体由侧面和与其侧面连接的内部加强框架(构成电子设备用壳体的背面)构成。就电子设备用壳体而言,侧面和内部加强框架或其一部分可包含由不锈钢层和不同于不锈钢的金属层构成的本发明的轧制接合体。这里,内部加强框架指的是位于智能手机等电子设备的内部,且可实现电子设备整体的刚性提高或者作为安装电池、印刷基板等零件的支承体发挥作用的支承板。内部加强框架通常具有用于连接或装配的孔。孔例如可通过冲压等来开孔。在本实施方式中,可一体地构成侧面和内部加强框架,但不局限于此,也可以不将侧面和内部加强框架一体化。另外,也可以仅在侧面应用轧制接合体。此外,关于本实施方式的电子设备用壳体,与上述的电子设备用壳体5同样,也可根据电子设备的构造而适当变形,不局限于如上所述的构造。
电子设备用壳体的厚度TSUS+TAl没有特别限定,从增加内部的安装容量的观点来看,通常,上限为1.2mm以下,优选为1.0mm以下,更优选为0.8mm以下,进一步优选为0.7mm以下。下限为0.2mm以上,优选为0.3mm以上,更优选为0.4mm以上。电子设备用壳体的厚度指的是壳体的背面部分的、包含轧制接合体的所有层的厚度(其中,如图4的平面部分A所示的2cm×2cm以上、例如25mm×25mm的平面部分的厚度)。电子设备用壳体的厚度在用千分尺测定背面的任意30点的厚度时,指的是所得到的测定值的平均值。
不锈钢层的厚度TSUS通常只要为0.05mm以上即可应用,从成型性和强度的观点来看,下限优选为0.1mm以上。上限没有特别限制,但当相对于铝合金层过厚时,延伸率及成型性有可能会下降,所以优选为0.6mm以下,更优选为0.5mm以下,当再加上轻量化的观点时,特别优选为0.4mm以下。不锈钢层的厚度TSUS优选为0.05mm~0.6mm,更优选为0.1mm~0.5mm,进一步优选为0.1mm~0.4mm。
不锈钢层的厚度相对于电子设备用壳体的厚度(总厚度)的比率TSUS/(TSUS+TAl)优选为10%~85%,更优选为10%~70%。
不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)优选为180以上,更优选为200以上。另一方面,从成型性的观点来看,不锈钢层的表面硬度优选较低的一方。因而,不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)优选为350以下,更优选为330以下。不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)优选为180~350,更优选为200~330。当不锈钢层的表面硬度在该范围内时,能够在电子设备用壳体中兼得较高的刚性及弹性率和成型性两者。
铝合金层的厚度TAl通常只要为0.1mm以上即可应用,从机械强度及加工性的观点来看,优选为0.12mm以上,更优选为0.15mm以上。从轻量化、成本的观点来看,上限优选为1.1mm以下,更优选为0.9mm以下,进一步优选为0.72mm以下。铝合金层的厚度TAl优选为0.1mm~1.1mm,更优选为0.12mm~0.9mm,进一步优选为0.15mm~0.72mm。
铝合金层的表面硬度HAl(HV)没有特别限制,但优选为40~90,更优选为45~90。
电子设备用壳体具有优选为35N/20mm以上、更优选为45N/20mm以上的0.2%耐力时的载荷。
电子设备用壳体的弹性率优选为60GPa以上,更优选为70GPa以上。
3.轧制接合体及电子设备用壳体的制造方法
轧制接合体可通过准备不锈钢板和铝合金板,且利用如下这种轧制接合方法而得到。
在冷接合法的情况下,可通过在对不锈钢板和铝合金板的接合面实施了抛光刷抛光(ブラシ研磨)等以后,将两者重叠,然后边进行冷轧边进行接合,进而实施退火处理来制造。冷轧的工序可以多阶段地进行,另外,也可以在退火处理后加以调质轧制。在该方法中,在作为最终压下率(根据接合前原板和轧制接合体的厚度所计算出的压下率)为20~90%的范围内进行轧制接合。在用冷接合法进行制造的情况下,当考虑上述压下率时,原板的厚度是,不锈钢板为0.0125~6mm,优选为0.056~5mm,更优选为0.063~4mm,铝合金板为0.063~25mm,优选为0.13~17mm,更优选为0.25~11mm。
在热接合法(温間接合法)的情况下,可通过在与冷接合法同样地对接合面实施了抛光刷抛光等以后,将两者或一方加热到200~500℃而重叠,然后进行热轧接合来制造。在该方法中,最终的压下率成为15~40%左右。在用热接合法进行制造的情况下,当考虑上述压下率时,原板的厚度是,不锈钢板为0.012~1mm,优选为0.053~0.83mm,更优选为0.059~0.067mm,铝合金板为0.059~4.2mm,优选为0.19~2.8mm,更优选为0.24~1.8mm。
在真空表面活性化接合法(以下,表面活性化接合法也是同样的意思)的情况下,可通过包含如下工序的方法来制造:对不锈钢板及铝合金板的接合面进行溅射蚀刻的工序、以成为不锈钢层的压下率为0%~25%的轻轧的方式将溅射蚀刻后的表面彼此压接而接合的工序、进行200℃~400℃的间歇热处理(バッチ熱処理)或300℃~890℃的连续热处理的工序。在该制造方法中,可根据进行溅射蚀刻处理工序及接合工序的次数,来改变要得到的轧制接合体具有的层数,例如,由2层构成的轧制接合体可通过在进行了一次溅射蚀刻处理工序及接合工序的组合以后,再进行热处理来制造,由3层构成的轧制接合体可通过在重复进行了2次溅射蚀刻处理工序及接合工序的组合以后,再进行热处理来制造。
如上所述,得到接合体的接合方法没有限制,但因为当不锈钢的硬度过高时,随着韧性的下降而易产生不锈钢的损坏,并且在铝合金和不锈钢的接合体中,难以在接合后的退火中进行不锈钢的软化退火,所以在任一种接合方法中,最终的压下率都优选为40%以下。更优选为30%以下,进一步优选为25%以下。特别是不锈钢层当压下率过高时,就会产生显著的加工硬化,韧性会下降,所以在轧制接合时、其操作或用作壳体时,有可能在不锈钢层上产生裂纹,不锈钢层的压下率优选为35%以下。下面,对即使压下率低也易接合的表面活性化接合的制造方法进行说明。
能够使用的不锈钢板是关于轧制接合体的上述不锈钢板材。
接合前的不锈钢板的厚度通常只要为0.045mm以上即可应用,从采用轧制接合体时的操作性或在有某种程度不锈钢的厚度时对最大弯曲应力有利之类的观点来看,另外从在制成了壳体以后确保装饰或镜面加工时的抛光余量之类的观点来看,下限优选为0.06mm以上,更优选为0.1mm以上。上限由于不锈钢比率高时最大弯曲应力更高,因此没有特别限制,但因为当不锈钢厚度过厚时,重量就会增大,所以从作为壳体时的轻量性的观点来看,优选为0.6mm以下,更优选为0.5mm以下,进一步优选为0.4mm以下。接合前的不锈钢板的厚度可通过千分尺等来测定,指的是在从不锈钢板的表面上随机选择的10点中测定出的厚度的平均值。
接合前的不锈钢板的表面硬度(HV)优选为160以上,更优选为180以上。在本发明中,考虑到轧制接合体的不锈钢层的硬度会影响到刚性及弹性率,但由即将接合之前的状态及接合时产生的形变引起的不锈钢的硬化的影响较大,所以即使在接合前的不锈钢板中,也优选将其硬度控制到某种程度。因而,不锈钢板的表面硬度(HV)优选为350以下,更优选为330以下。从能够兼得刚性及弹性率和成型性两者之类的观点来看,不锈钢板的表面硬度(HV)优选为160~350,更优选为180~330。
能够使用的铝合金板是关于轧制接合体的上述铝合金板材。
接合前的铝合金板的厚度通常只要为0.05mm以上即可应用,下限优选为0.1mm以上,进一步优选为0.2mm以上。从轻量化、成本的观点来看,上限通常为3.3mm以下,优选为1.5mm以下,更优选为1.0mm以下。接合前的铝合金板的厚度可与上述不锈钢板同样地确定。
在溅射蚀刻处理中,分别对不锈钢板的接合面和铝合金板的接合面进行溅射蚀刻。
具体地说,溅射蚀刻处理通过如下操作来进行,即,准备不锈钢板和铝合金板,并将其制成宽度100mm~600mm的长线圈,将具有接合面的不锈钢板和铝合金板分别设为接地的一个电极,在与被绝缘支承的另一个电极之间附加1MHz~50MHz的交流,产生辉光放电,且将在通过辉光放电而产生的等离子体中露出的电极的面积设为上述另一电极的面积的1/3以下。在溅射蚀刻处理中,接地的电极采取冷却辊的形状,以防各输送材料的温度上升。
在溅射蚀刻处理中,通过在真空中利用惰性气体对不锈钢板和铝合金板的进行接合的面进行溅射,来完全去除表面的吸附物,且去除表面的氧化膜的一部分或全部。氧化膜不必完全去除,即使是一部分残留的状态,也能够得到充分的接合力。通过使氧化膜残留一部分,与完全去除的情况相比,能够大幅度地减少溅射蚀刻处理时间,能够提高金属层叠材料的生产率。不管是可使用氩气、氖气、氙气、氪气等或至少含有1种这些气体的混合气体作为惰性气体的不锈钢板和铝合金板中的哪一种,表面的吸附物都能够以约1nm左右(SiO2换算)的蚀刻量而完全去除。
不锈钢板的溅射蚀刻处理例如在单板的情况下,可在真空下以例如100W~1KW的等离子体输出进行1~50分钟,另外,例如在线材那样的长材料的情况下,可在真空下以例如100W~10KW的等离子体输出、1m/分~30m/分的线速度进行。这时的真空度为防止向表面的再吸附物而优选高的一方,例如只要为1×10-5Pa~10Pa即可。在溅射蚀刻处理中,从防止铝合金板软化的观点来看,不锈钢板的温度优选保持在常温~150℃。
表面上残留有一部分氧化膜的不锈钢板可通过将不锈钢板的蚀刻量形成为例如1nm~10nm来得到。根据需要,也可以设为超过10nm的蚀刻量。
铝合金板的溅射蚀刻处理例如在单板的情况下,可在真空下以例如100W~1KW的等离子体输出进行1~50分钟,另外,例如在如线材那样的长材料的情况下,可以以100W~10KW的等离子体输出、1m/分~30m/分的线速度进行。这时的真空度为防止向表面的再吸附物而优选高的一方,但只要为1×10-5Pa~10Pa即可。
表面上残留有一部分氧化膜的铝合金板可通过将铝合金板的蚀刻量形成为例如1nm~10nm来得到。根据需要,也可以设为超过10nm的蚀刻量。
如上所述,以成为不锈钢层的压下率为0%~25%、优选为0%~15%的轻轧的方式将溅射蚀刻后的不锈钢板及铝合金板的接合面例如通过辊压接进行压接,从而使不锈钢板和铝合金板接合。
不锈钢层的压下率根据接合前的不锈钢板的厚度和最终的轧制接合体的不锈钢层的厚度而求出。即,不锈钢层的压下率通过下式而求出:(接合前的材料的不锈钢板的厚度-最终的轧制接合体的不锈钢层的厚度)/接合前的材料的不锈钢板的厚度。
在不锈钢层和铝合金层的接合中,大多是铝合金层易变形,不锈钢层的压下率低于铝合金层的压下率。不锈钢层因为当压下率高时易产生加工硬化,所以优选为15%以下,更优选为10%以下,进一步优选为8%以下。此外,因为厚度也可以在压接的前后不变化,所以压下率的下限值为0%,但在不锈钢板的硬度较低的情况下,也可通过主动进行加工硬化,来提高刚性及弹性率。在这种情况下,优选为0.5%以上,更优选为2%以上,进一步优选为3%以上。从兼得较高的刚性及弹性率和抑制加工硬化这两者的观点来看,不锈钢层的压下率优选为0%~15%。另外,在表面活性化接合法中,可特别设为10%以下,更能够抑制不锈钢的硬化。
在本发明的制造方法中,铝合金层的压下率没有特别限制,但为了确保扩散热处理前的接合力,优选为5%以上,更优选为10%以上,进一步优选为12%以上。当铝合金层的压下率为5%以上时,热处理后的剥离强度就会提高。铝合金层的压下率根据接合前的铝合金板的厚度和最终的轧制接合体的铝合金层的厚度而求出。即,铝合金层的压下率通过下式而求出:(接合前的材料的铝合金板的厚度-最终的轧制接合体的铝合金层的厚度)/接合前的材料的铝合金板的厚度。
铝合金层的压下率的上限没有特别限定,例如不管是不是表面活性化接合法,都为70%以下,优选为50%以下,更优选为40%以下。当铝合金层的压下率的上限在该范围内,既易保持厚度精度,又易确保接合力。另外,在表面活性化接合法中,可特别设为18%以下,能够进一步维持铝合金层的平坦性。
轧制接合体的压下率在表面活性化接合法的情况下,也优选为40%以下,更优选为15%以下,进一步优选为14%以下。此外,下限没有特别限制,但从接合强度的观点来看,优选为4%以上,更优选为5%以上,进一步优选为6%以上,特别优选为7.5%以上。在表面活性化接合法中,可特别将上限设为15%以下,将下限设为4%以上,容易更稳定地得到特性。轧制接合体的压下率根据接合前的材料的不锈钢板及铝合金板的总厚度、和最终的轧制接合体的厚度而求出。即,轧制接合体的压下率通过下式而求出:(接合前的材料的不锈钢板及铝合金板的总厚度-最终的轧制接合体的厚度)/接合前的材料的不锈钢板及铝合金板的总厚度。
辊压接的轧制线载荷没有特别限定,以实现铝合金层及轧制接合体的规定压下率的方式设定,例如在表面活性化接合的情况下,可设定在1.6tf/cm~10.0tf/cm的范围内。例如在压接辊的辊直径为100mm~250mm时,辊压接的轧制线载荷优选为1.9tf/cm~4.0tf/cm,更优选为2.3tf/cm~3.0tf/cm。其中,在辊直径较大的情况、接合前的不锈钢板或铝合金板的厚度较厚的情况等下,为了实现规定的压下率,有时需要为确保压力而提高轧制线载荷,不局限于该数值范围。
接合时的温度没有特别限定,例如在表面活性化接合的情况下,为常温~150℃。
在表面活性化接合的情况下,关于接合,为了防止两者间的接合强度因向不锈钢板和铝合金板表面再吸附氧而下降,优选在非氧化气氛中,例如在Ar等惰性气体气氛中进行。
如上所述,对使不锈钢板和铝合金板接合而得到的轧制接合体进行热处理。通过热处理,能够提高各层之间的密合性而得到充分的接合力。该热处理可兼作轧制接合体的特别是铝合金层的退火。
热处理温度例如在间歇热处理的情况下,为200℃~400℃,优选为200℃~370℃,进一步优选为250℃~345℃。另外,例如在连续热处理的情况下,为300~890℃,优选为300℃~800℃,进一步优选为350℃~550℃。在该热处理温度中,不锈钢为未再结晶温度范围,几乎不软化,在铝合金中,是消除加工形变而软化的温度范围。此外,热处理温度指的是进行热处理的轧制接合体的温度。
另外,在该热处理中,至少不锈钢所含的金属元素(例如,Fe、Cr、Ni)热扩散在铝合金层中。另外,也可以使不锈钢所含的金属元素和铝相互进行热扩散。
热处理时间可根据热处理方法(间歇热处理或连续热处理)、热处理温度、进行热处理的轧制接合体的尺寸而适当设定。例如,在间歇热处理的情况下,在轧制接合体的温度达到规定的温度以后,将轧制接合体均热保持0.5~10小时,优选均热保持2~8小时。此外,如果不形成金属互化物,则即使进行10小时以上的间歇热处理也没有问题。另外,在连续热处理的情况下,在轧制接合体的温度达到规定的温度以后,将轧制接合体均热保持20秒~5分钟。此外,热处理时间指的是进行热处理的轧制接合体达到规定的温度以后的时间,不包含轧制接合体的升温时间。例如关于A4版(纸张尺寸)程度的较小的材料,在间歇热处理中,热处理时间为1~2小时程度即足够,关于长材料,例如宽度100mm以上、长度10m以上的线圈材料等较大的材料,在间歇热处理中,需要2~8小时程度。
作为用于以轧制接合体的铝合金层的表面硬度满足规定的关系式的方式进行控制的手段,例如可举出如下方法,即,暂时制作出铝合金层比目标厚度还厚的轧制接合体,然后对轧制接合体的铝合金层进行磨削,减薄厚度,最后精加工到目标厚度。通过磨削铝合金层,能够使铝合金层硬化,提高硬度。另外,也可以对进行接合且进行热处理而得到的轧制接合体,以达到1~2%程度的延伸率的方式实施由张力矫直机实现的形状修正。通过该形状修正,能够使厚度减小1~2%程度,且使铝合金层硬化,提高表面硬度。这些手段也可以适当组合,例如可在实施了由张力矫直机实现的形状修正以后,进行铝合金层的磨削。
另外,作为以提高轧制接合体的不锈钢层的表面硬度而满足规定的关系式的方式进行控制的手段,例如可举出如下方法,即,准备表面硬度高的原材料(按照硬度从高到低的顺序,调质符号H>3/4H>1/2H>BA),然后将该原材料接合,制作轧制接合体。其中,当不锈钢层的表面硬度过高时,加工困难,所以要注意。或者,也可以通过提高接合时的载荷,来提高接合后的轧制接合体的不锈钢层的表面硬度。例如,通过以不锈钢层的压下率达到0.5~10%的方式进行接合,不锈钢层的表面硬度可从200(Hv)增加到270(Hv)左右。
上述那样制造出的轧制接合体通过由冲压实现的拉深加工而形成外轮廓,对包含背面在内的外侧进行抛光、化学转化处理、涂装等表面处理。另外,内面侧主要用于内部零件的组装,也可以根据需要,进行切削、磨削形成凹凸。另外,也可根据需要,进行树脂的嵌件成型,在内外表面形成金属和树脂的复合部。通过上述方法,能够加工成壳体,但不局限于此。
因为所制造出的轧制接合体具有较高的刚性和弹性率,且具有较高的形状保持性,所以能够用作电子设备用的壳体,特别是移动电子设备(移动终端)用的壳体。在使用轧制接合体的壳体中,为了得到具有金属光泽的外观,优选将壳体的外侧设为不锈钢层。此外,在设为壳体时,也可以实施抑制变色或以装饰为目的的处理。即使是在壳体成型后的工序中对铝合金材及不锈钢材实施了抛光或磨削等加工之后,也只要满足本发明的特定的关系式就没有问题。另外,轧制接合体也能够优选用作内部加强部件等电子设备所使用的零件。
[实施例]
下面,基于实施例及比较例对本发明进一步进行详细说明,但本发明不局限于这些实施例。
(实施例1)
准备以下种类的材料作为原板,通过表面活性化接合法,制造出轧制接合体。
作为不锈钢材,使用SUS304BA(厚度0.05mm),作为铝合金材,使用铝合金A5052H34(厚度0.8mm)。
对SUS304及A5052的进行接合的各自的面实施溅射蚀刻处理。SUS304的溅射蚀刻在使Ar作为溅射气体流入,0.3Pa下且等离子体输出700W、12分钟的条件下进行实施,A5052的溅射蚀刻在使Ar作为溅射气体流入,0.3Pa下且等离子体输出700W、12分钟的条件下进行实施。
在常温下,且在轧制辊径100mm~250mm、轧制线载荷0.5tf/cm~5.0tf/cm的加压力下,通过辊压接,以不锈钢层的压下率0~5%将溅射蚀刻处理后的SUS304和A5052接合,得到SUS304和A5052的轧制接合体。在320℃、1小时的条件下,对该轧制接合体进行间歇热处理,制造出总厚度为0.786mm的轧制接合体。
(实施例2)
除使用SUS316L 1/2H(厚度0.05mm)作为不锈钢材以外,其余都与上述实施例1同样,制造出总厚度为0.799mm的轧制接合体。
(实施例3)
除使用SUS304 1/2H(厚度0.103mm)作为不锈钢材以外,其余都与上述实施例1同样,制造出总厚度为0.848mm的轧制接合体。
(实施例4)
除使用SUS304 1/2H(厚度0.104mm)作为不锈钢材以外,其余都与上述实施例1同样,制造出总厚度为0.798mm的轧制接合体。
(实施例5)
除使用SUS304 1/2H(厚度0.201mm)作为不锈钢材以外,其余都与上述实施例1同样,制造出总厚度为0.907mm的轧制接合体。
(实施例6)
准备以下种类的材料作为原板,通过表面活性化接合法,制造出轧制接合体。
作为不锈钢材,使用SUS304BA(厚度0.25mm),作为铝合金材,使用铝合金A5052H34(厚度0.8mm)。
对SUS304及A5052的进行接合的各自的面实施溅射蚀刻处理。SUS304的溅射蚀刻在使Ar作为溅射气体流入,0.1Pa下且等离子体输出4800W、线速度4m/分的条件下进行实施,A5052的溅射蚀刻在使Ar作为溅射气体流入,0.1Pa下且等离子体输出6400W、线速度4m/分的条件下进行实施。
在常温下,且在轧制线载荷3.0tf/cm~6.0tf/cm下,通过辊压接,将溅射蚀刻处理后的SUS304和A5052接合,得到SUS304和A5052的轧制接合体。在300℃、8小时的条件下,对该轧制接合体进行间歇热处理。
接下来,对上述轧制接合体实施由张力矫直机实现的延伸率1~2%程度的形状修正。由此,使轧制接合体的总厚度减小1~2%程度,且使铝合金层硬化,制造出总厚度为0.97mm的轧制接合体。
(实施例7)
除使用SUS316L 1/2H(厚度0.3mm)作为不锈钢材,且使用铝合金A5052H34(厚度0.8mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例6同样,制造出总厚度为1.025mm的轧制接合体。
(实施例8)
除使用SUS304BA(厚度0.3mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.3mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例1同样,制造出总厚度为0.574mm的轧制接合体。
(实施例9)
使用SUS304BA(厚度0.15mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.5mm)作为铝合金材,在进行了由张力矫直机实现的形状修正以后,使用金刚砂纸,以成为规定厚度的方式对轧制接合体的A5052面进行磨削,除此以外,其余都与上述实施例6同样,制造出总厚度为0.51mm的轧制接合体。
(实施例10)
除使用SUS304BA(厚度0.15mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.5mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例6同样,制造出总厚度为0.59mm的轧制接合体。
(实施例11)
除使用SUS304BA(厚度0.25mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.8mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例9同样,制造出总厚度0.49mm的轧制接合体。
(实施例12)
除使用SUS304BA(厚度0.25mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.8mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例9同样,制造出总厚度为0.58mm的轧制接合体。
(实施例13)
除使用SUS316L BA(厚度0.1mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.5mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例6同样,制造出轧制接合体的总厚度为0.60mm的轧制接合体。
(实施例14)
除使用SUS304BA(厚度0.2mm)作为不锈钢材以外,其余都与上述实施例1同样,制造出轧制接合体的总厚度为0.952mm的轧制接合体。
(比较例1)
除使用SUS304BA(厚度0.101mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.3mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例1同样,制造出轧制接合体的总厚度为0.4mm的轧制接合体。
(比较例2)
除使用SUS304BA(厚度0.15mm)作为不锈钢材以外,其余都与上述实施例9同样,制造出轧制接合体的总厚度为0.28mm的轧制接合体。
(比较例3)
除使用SUS304BA(厚度0.15mm)作为不锈钢材以外,其余都与上述实施例9同样,制造出轧制接合体的总厚度为0.39mm的轧制接合体。
(比较例4)
除使用SUS304BA(厚度0.25mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.8mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例9同样,制造出轧制接合体的总厚度为0.29mm的轧制接合体。
(比较例5)
除使用SUS304BA(厚度0.25mm)作为不锈钢材,且使用A5052H34(厚度0.8mm)作为铝合金材以外,其余都与上述实施例9同样,制造出轧制接合体的总厚度为0.39mm的轧制接合体。
关于实施例1~14及比较例1~5的轧制接合体,测定不锈钢层及铝合金层的厚度、表面硬度、轧制接合体的厚度,另外,求出0.2%耐力时的载荷及弹性率。
[不锈钢层·铝合金层的厚度]
取得轧制接合体的截面的光学显微镜照片,在其光学显微镜照片中,测量任意10点的不锈钢层或铝合金层的厚度,计算出所得到的值的平均值。
[轧制接合体的厚度(总厚度)]
用千分尺等,测定轧制接合体上的任意30点的厚度,计算出所得到的测定值的平均值。
[不锈钢层的表面硬度]
使用显微维氏硬度计(载荷200gf),基于JIS Z 2244(维氏硬度试验-试验方法)进行测定。
[铝合金层的表面硬度]
使用显微维氏硬度计(载荷50gf),基于JIS Z 2244(维氏硬度试验-试验方法)进行测定。
[0.2%耐力时的载荷·弹性率]
基于JIS K 7171(塑料-弯曲特性的求法)及JIS Z 2241(金属材料拉伸试验方法)而求出。在本实施例中,从轧制接合体的不锈钢层侧进行测定。
首先,从轧制接合体制作宽度20mm的试验片,使用Tensilon万能材料试验机RTC-1350A(Orientec株式会社制),基于JIS K 7171(塑料-弯曲特性的求法)及JIS Z 2248(金属材料弯曲试验方法),进行3点弯曲试验,得到弯曲载荷和弯曲位移(挠曲)的曲线图。在3点弯曲试验中,参照JIS Z 2248的图5,设按压件的半径为5mm、支承件的半径为5mm、支点间距离为40mm。
使用JIS K 7171的术语及定义,根据所得到的弯曲载荷,通过公式:弯曲应力σ=3FL/2bh2(式中,F为弯曲载荷,L为支点间距离,b为试验片宽度,h为试验片厚度(总厚度)),计算弯曲应力σ,另外,根据所得到的弯曲位移,通过公式:弯曲形变ε=600sh/L2(式中,s为弯曲位移,h为试验片厚度(总厚度),L为支点间距离),计算弯曲形变ε。
在所得到的弯曲应力σ和弯曲形变ε的曲线图(参照图1)中,求出弯曲形变ε为0.0005~0.0025(0.05%~0.25%)的区间的弯曲应力的位移(斜度:Δσ/Δε),以此为弹性率。然后,将使该弹性率的直线平行移动了以形变量计+0.002(+0.2%)的直线(图1中,“耐力”的直线)和弯曲应力曲线的交点的弯曲应力设为0.2%耐力。使用所得到的0.2%耐力的值和公式:弯曲应力σ=3FL/2bh2(式中,F为弯曲载荷,L为支点间距离,b为试验片宽度,h为试验片厚度(总厚度)),求出0.2%耐力时的载荷F。
表1表示的是实施例1~14及比较例1~5的轧制接合体的结构及评价结果。
[表1]
认为不锈钢层及铝合金层的厚度及表面硬度会影响到轧制接合体的刚性,另外,根据以下说明的图2的关系式,0.2%耐力时的载荷F用下式(3):F=(a×z+b)×x2+(c×z+d)×x+e×z+f(式中,x为铝合金层的表面硬度HAl(HV)×(厚度TAl(mm))2,z为不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)×(厚度TSUS(mm))2)来表示。而且,关于不锈钢层的表面硬度及厚度均为一定的两种情况,求出HAlTAl 2和0.2%耐力时的载荷F的关系式。图2表示的是不锈钢层的表面硬度HSUS及厚度TSUS均为一定的两种情况的HAlTAl 2和0.2%耐力时的载荷的关系。如图2所示,关于HSUS为280HV,且TSUS为0.15mm的情况(实施例9、10及比较例2、3),HAlTAl 2和载荷F用下式(5):F=-0.0785×x2+3.9503×x+8.5741来表示,关于HSUS为280HV,且TSUS为0.24mm的情况(实施例11、12及比较例4、5),HAlTAl 2和载荷F用下式(6):F=-0.1627×x2+4.5512×x+21.88来表示。因而,当使用公式(5)及(6)而求出公式(3)的a、b、c、d、e、f时,关于0.2%耐力时的载荷F,可得到公式(3)。
F=(-0.008×HSUSTSUS 2-0.03)×(HAlTAl 2)2+(0.061×HSUSTSUS 2+3.57)×HAlTAl 2+1.354×HSUSTSUS 2+0.04 (3)
根据上式(3),为了将0.2%耐力时的载荷F设为壳体所要求的35N/20mm以上,轧制接合体只要满足下式(1)即可,
HSUSTSUS 2≥(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
另外,为了将0.2%耐力时的载荷F设为45N/20mm以上,轧制接合体只要满足下式(2)即可。
HSUSTSUS 2≥(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
图3表示的是实施例1~14及比较例1~5的轧制接合体的、不锈钢层的表面硬度HSUS×厚度TSUS 2和铝合金层的表面硬度HAl×厚度TAl 2的关系。在图3中,“载荷35N/20mm”的实线表示的是在式(1)中0.2%耐力时的载荷成为35N/20mm时的关系式,“载荷45N/20mm”的虚线表示的是在式(2)中0.2%耐力时的载荷成为45N/20mm时的关系式。由表1及图3可知,铝合金层的厚度TAl(mm)及表面硬度HAl(HV)、以及不锈钢层的厚度TSUS(mm)及表面硬度HSUS(HV)满足公式(1)的实施例1~14的轧制接合体都具有35N/20mm以上的较高的0.2%耐力时的载荷,呈现较高的刚性。进而,铝合金层的厚度TAl(mm)及表面硬度HAl(HV)、以及不锈钢层的厚度TSUS(mm)及表面硬度HSUS(HV)满足公式(2)的实施例1~7、10、12~14的轧制接合体都具有45N/20mm以上的特别高的0.2%耐力时的载荷,呈现更高的刚性。另一方面,关于不满足公式(1)的比较例1~5的轧制接合体,0.2%耐力时的载荷停留在小于35N/20mm,不足以作为壳体用的轧制接合体。另外,通过满足上式(1)且将不锈钢层的厚度比率设为10%以上,可得到除具有较高的刚性以外,还具有70GPa以上的高弹性率的轧制接合体(实施例1、2和实施例3~14的比较)。
(实施例15)
制作出从由不锈钢层/铝合金层构成的轧制接合体进行成型加工所得到的电子设备用壳体。首先,准备以下种类的材料作为原板,通过表面活性化接合法,制造出轧制接合体。
作为不锈钢材,使用SUS304BA(厚度0.25mm),作为铝合金材,使用铝合金A5052H34(厚度0.8mm)。
对SUS304及A5052的进行接合的各自的面实施溅射蚀刻处理。SUS304的溅射蚀刻在使Ar作为溅射气体流入,0.1Pa下且等离子体输出4800W、线速度4m/分的条件下进行实施,A5052的溅射蚀刻在使Ar作为溅射气体流入,0.1Pa下且等离子体输出6400W、线速度4m/分的条件下进行实施。
在常温下,且在轧制线载荷3.0tf/cm~6.0tf/cm下,通过辊压接,将溅射蚀刻处理后的SUS304和A5052接合,得到SUS304和A5052的轧制接合体。在320℃、8小时的条件下,对该轧制接合体进行间歇热处理。
接下来,对上述轧制接合体实施由张力矫直机实现的延伸率1~2%程度的形状修正。由此,使轧制接合体的总厚度减小1~2%程度,且使铝合金层硬化,制造出总厚度为0.970mm的轧制接合体。
接下来,以纵向150mm×横向75mm、深度10mm对所得到的轧制接合体进行拉深加工。接着,对不锈钢层进行抛光,且对铝合金层进行磨削,制造出成为电子设备的背面的总厚度为0.551mm的壳体。
[不锈钢层·铝合金层的厚度等的测定]
在将所得到的壳体背面的中央部切成20mm×50mm的尺寸以后,与上述的由不锈钢层/铝合金层构成的轧制接合体的测定方法同样地,测定不锈钢层及铝合金层的厚度、不锈钢层及铝合金层的表面硬度、以及0.2%耐力时的载荷及弹性率。将其结果表示在表1及图3中。
[评价结果]
如表1及图3所示,对由不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体进行成型加工而得到的实施例15的电子设备用壳体与实施例的轧制接合体同样,满足上式(1),具有35N/20mm以上的较高的0.2%耐力时的载荷,呈现较高的刚性。另外,实施例15的电子设备用壳体具有70GPa以上的较高的弹性率。该0.2%耐力时的载荷及弹性率在用作电子设备的壳体背面的情况下,为完全不会给安装于壳体内部的零件带来不良影响的范围,能够实现电子设备整体的薄型化、电池容量的增加、安装容量的增加等。

Claims (14)

1.一种电子设备用轧制接合体,其由不锈钢层和铝合金层构成,其中,所述铝合金层的厚度TAl(mm)及表面硬度HAl(HV)、以及所述不锈钢层的厚度TSUS(mm)及表面硬度HSUS(HV)满足下式(1),所述不锈钢层的厚度TSUS(mm)为0.05mm~0.297mm,
HSUSTSUS 2≥(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)。
2.根据权利要求1所述的电子设备用轧制接合体,其满足下式(2),
HSUSTSUS 2≥(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备用轧制接合体,其中,
所述不锈钢层的厚度TSUS相对于所述电子设备用轧制接合体的总厚度的比率为10%~85%。
4.根据权利要求1或2所述的电子设备用轧制接合体,其中,
所述电子设备用轧制接合体的弹性率为60GPa以上。
5.根据权利要求1或2所述的电子设备用轧制接合体,其中,
所述电子设备用轧制接合体的0.2%耐力时的载荷为35N/20mm以上。
6.根据权利要求1或2所述的电子设备用轧制接合体,其中,
所述不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)小于350。
7.根据权利要求1或2所述的电子设备用轧制接合体,其中,
所述HSUSTSUS 2为28.37以下。
8.一种电子设备用壳体,其以金属为主体,其中,
所述电子设备用壳体的背面和/或侧面包含由不锈钢层和铝合金层构成的轧制接合体,
所述铝合金层的厚度TAl(mm)及表面硬度HAl(HV)、以及所述不锈钢层的厚度TSUS(mm)及表面硬度HSUS(HV)满足下式(1),所述不锈钢层的厚度TSUS(mm)为0.05mm~0.297mm,
HSUSTSUS 2≥(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)。
9.根据权利要求8所述的电子设备用壳体,其满足下式(2),
HSUSTSUS 2≥(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2-3.57×HAlTAl 2)/(-0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)。
10.根据权利要求8或9所述的电子设备用壳体,其中,
所述不锈钢层的厚度TSUS相对于所述电子设备用壳体的总厚度的比率为10%~85%。
11.根据权利要求8或9所述的电子设备用壳体,其中,
所述轧制接合体的弹性率为60GPa以上。
12.根据权利要求8或9所述的电子设备用壳体,其中,
所述轧制接合体的0.2%耐力时的载荷为35N/20mm以上。
13.根据权利要求8或9所述的电子设备用壳体,其中,
所述不锈钢层的表面硬度HSUS(HV)小于350。
14.根据权利要求8或9所述的电子设备用壳体,其中,
所述HSUSTSUS 2为28.37以下。
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