CN112020406B - 轧制接合体及轧制接合体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供控制了翘曲的轧制接合体及其制造方法。一种轧制接合体的制造方法，通过轧制接合第一金属板和第二金属板来制造具有第一金属层和第二金属层的双层结构的轧制接合体，其特征在于，所述第一金属板的表面硬度Hv比所述第二金属板的表面硬度Hv低，将所述第一金属层相对于所述第一金属板的伸长量设为ΔL1(mm)，将所述第二金属层相对于所述第二金属板的伸长量设为ΔL2(mm)，且将所述轧制接合体的总厚度设为T(mm)时，以满足下述式(1)的方式进行轧制接合。0＜(ΔL1/ΔL2)/T≤38 (1)。

Description

轧制接合体及轧制接合体的制造方法
技术领域
本发明涉及轧制接合体及轧制接合体的制造方法。
背景技术
轧制接合两种以上的金属板的轧制接合体(金属层叠材，包层材料)具有单一材料中不能得到的复合特性，因此，在各种领域被利用。作为这种轧制接合体，例如已知有由铜(Cu)或铝(Al)等软质层、不锈钢(SUS)或钛(Ti)等硬质层构成的轧制接合体。
SUS和Cu的包层材料在具备SUS的机械强度及成形加工性和Cu的散热性及导电率双方的特性的点上优选，例如用作移动电子设备等的电子设备用的内部的散热部件。作为SUS和Cu的包层材料，例如已知有专利文献1～2的包层材料。
专利文献1中公开有一种底座板(シャーシ)，其由将利用奥氏体系不锈钢形成的第一层、利用Cu或Cu合金形成且层叠于上述第一层的第二层、利用奥氏体系不锈钢形成且层叠于上述第二层的与上述第一层相反侧的第三层进行轧制接合而成的包层材料构成，上述第二层的厚度为上述包层材料的厚度的15％以上。
专利文献2中公开有一种包层材料，其具备利用不锈钢构成的第一层、利用Cu或Cu合金构成且与上述第一层轧制接合的第二层，通过JIS H 0501的比较法测定的上述第二层的晶粒度为0.150mm以下，实施例中公开有SUS/Cu/SUS的包层材料。
但是，例如专利文献1及2的实施例所记载的SUS/Cu/SUS那样的3层材料在接合后的轧制接合体难以产生翘曲，与之相对，在SUS/Cu那样由硬质层和软质层构成的双层材料中容易产生较大的翘曲。在接合后的轧制接合体中产生较大的翘曲的情况下，即使之后实施形状修正，也残留翘曲，因此，双层材料的实用化困难。3层材料中难以产生翘曲的原因是由于，正面和背面为对称的结构，在轧制时，正面和背面的伸长量没有变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5410646号公报
专利文献2:日本专利第6237950号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如所述，在具有软质层和硬质层那样由具有硬度差的两种金属层构成的双层结构的轧制接合体中，具有在接合后的轧制接合体容易产生翘曲的问题。而且，在接合后的轧制接合体中产生较大的翘曲的情况下，即使之后实施了形状修正，也残留翘曲，特别是在将轧制接合体用于要求平坦性的用途的情况下，不优选，但在具有由具有硬度差的两种金属层构成的双层结构的轧制接合体中难以控制翘曲，寻求具体的解决方法。因此，本发明的目的在于，提供控制了翘曲的轧制接合体及其制造方法。
用于解决问题的技术方案
本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，轧制接合中，通过将各金属层的伸长量的比率控制在特定的范围，能够控制翘曲，并完成了发明。即，本发明的要点如以下。
(1)一种轧制接合体的制造方法，通过轧制接合第一金属板与第二金属板来制造具有第一金属层和第二金属层的双层结构的轧制接合体，其特征在于，
所述第一金属板的表面硬度Hv比所述第二金属板的表面硬度Hv低，
将所述第一金属层相对于所述第一金属板的伸长量设为ΔL1(mm)，将所述第二金属层相对于所述第二金属板的伸长量设为ΔL2(mm)，且将所述轧制接合体的总厚度设为T(mm)时，以满足下述式(1)的方式进行轧制接合。
0＜(ΔL1/ΔL2)/T≤38 (1)
(2)根据上述(1)所记载的轧制接合体的制造方法，其中，所述轧制接合体的总厚度为0.1mm～0.5mm。
(3)根据上述(1)或(2)所记载的轧制接合体的制造方法，其中，所述第一金属层由铜、铝或其合金构成，所述第二金属层由不锈钢、钛、钛合金或镍合金构成。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所记载的轧制接合体的制造方法，其中，所述第一金属层由铜构成，所述第二金属层由不锈钢构成。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项所记载的轧制接合体的制造方法，其中，所述第二金属板的表面硬度Hv与所述第一金属板的表面硬度Hv的硬度差为35～305。
(6)一种轧制接合体，具有第一金属层和第二金属层的双层结构，其中，
所述第一金属层的表面硬度Hv比所述第二金属层的表面硬度Hv低，
通过下述翘曲试验测定的翘曲半径为43.8mm以上。
翘曲试验：将切出轧制接合体而得到的样品以第一金属层位于上表面的方式放置于水平面，将样品距水平面的高度成为最大的点的高度设为翘曲量，根据该翘曲量和相当于圆弧长的样品的长度求得相当于该圆弧的半径的翘曲半径r。
本说明书包含成为本申请优先权基础的日本国专利申请编号2018-075678号的公开内容。
发明效果
根据本发明，能够提供控制了翘曲的轧制接合体及其制造方法。
附图说明
图1是翘曲试验的侧面示意图。
图2是翘曲半径的算出方法的参考图。
图3是关于实施例1～17及比较例1的轧制接合体表示伸长比率/总厚度与翘曲半径的关系的图表。
图4是表示参考例的散热性的评价方法的图。
图5是表示参考例中的Cu/SUS的双层材料及SUS/Cu/SUS的3层材料的散热性的评价结果的图表。
具体实施方式
以下，详细地说明本发明。
本发明涉及通过轧制接合第一金属板与第二金属板，而制造具有第一金属层和第二金属层的双层结构的轧制接合体的方法。
轧制接合体由第一金属层和第二金属层两层构成。第一金属层的表面硬度Hv比第二金属层的表面硬度Hv低。
轧制接合体的第一金属层为软质层，表面硬度Hv比第二金属层的表面硬度Hv低。作为用于第一金属层的第一金属材料，没有特别限定，例如可举出铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)及它们的合金等，但优选为呈现高散热性的铜、铝及它们的合金。
在使用铜或铝作为第一金属材料的情况下，从进一步提高散热性的观点来看，优选为纯度高的纯铜或纯铝。具体而言，铜或铝的纯度优选为99.0质量％以上，更优选为99.5质量％以上。作为纯铜，例如能够使用JIS中规定的JIS-H3510(C1011)、JIS-H3100(C1020)中标准化的无氧铜、及JIS-H3100(C1100)中标准化的韧铜(タフピッチ銅)。纯铜中的、铜以外的添加金属元素的合计含量优选为0.5质量％以下，更优选为0.3质量％以下，特别优选为0.15质量％以下。另外，作为纯铝，例如可以用JIS中规定的1000系的纯铝。纯铝中的、铝以外的添加金属元素的合计含量优选为0.5质量％以下，更优选为0.3质量％以下，特别优选为0.15质量％以下。
作为铜合金，例如，可以使用添加金属元素的合计含量超过1质量％、含有选自Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Ni、Si、Mg及Ag的至少1种添加金属元素作为铜以外的金属元素的铜合金。
作为铝合金，可以使用添加金属元素的合计含量超过1质量％、含有选自Mg、Mn、Si及Cu的至少1种添加金属元素作为铝以外的金属元素的铝合金。作为铝合金，例如可以使用：JIS中规定的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)。
轧制接合体的第二金属层为硬质层，表面硬度Hv比第一金属层的表面硬度Hv高。作为用于第二金属层的第二金属材料，没有特别限定，例如，从薄型化和高强度化的观点来看，优选为不锈钢(SUS)、钛(Ti)(纯钛)或钛合金、镍合金等。另外，从散热性的观点来看，也可以使用铜合金等，从轻量性的观点来看，也可以使用铝合金、镁合金等。
作为不锈钢，可以使用SUS304、SUS201、SUS316、SUS316L及SUS430等。作为不锈钢，根据期望的表面硬度Hv，没有特别限定，可以使用BA材、1/2H材、3/4H材等。
在使用钛作为第二金属材料的情况下，从轧制接合体的翘曲的控制的观点来看，优选接合时的伸长量大、能够缩小与第一金属材料的伸长比率的、纯度高的纯钛。具体而言，钛的纯度优选为99.0质量％以上，更优选为99.5质量％以上。作为纯钛，优选钛以外的添加金属元素的合计含量为1质量％以下的纯钛。纯钛中的、钛以外的添加金属元素的合计含量优选为0.5质量％以下，更优选为0.3质量％以下，特别优选为0.15质量％以下。作为纯钛，例如可以使用JIS H 4600中规定的1～4种纯钛。
作为钛合金，可以使用添加金属元素的合计含量超过1质量％、含有选自V、Cr、Sn、Al、Mo、Zr、Pd的至少1种添加金属元素作为钛以外的金属元素的钛合金。作为钛合金，例如可以使用α型、β型、α+β型等，从强度的观点来看，优选为β型及α+β型，从加工性的观点来看，优选为α型及α+β型。
作为镍合金，可以使用添加金属元素的合计含量超过1质量％、含有选自V、Cr、Si、Al、Ti、Mo、Mn、Zn、Sn、Cu、Co、Fe的至少1种添加金属元素作为镍以外的金属元素的镍合金。作为镍合金，例如可以使用Hastelloy(ハステロイ，耐蚀耐热镍基合金)等。
作为铜合金，例如，可以使用添加金属元素的合计含量超过1质量％、含有选自Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Ni、Si、Mg及Ag的至少1种添加金属元素作为铜以外的金属元素的铜合金。
作为铝合金，可以使用添加金属元素的合计含量超过1质量％、含有选自Mg、Mn、Si及Cu的至少1种添加金属元素作为铝以外的金属元素的铝合金。作为铝合金，例如，可以使用JIS中规定的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)。
作为轧制接合体的第一金属层与第二金属层的组合，优选第一金属层由铜、铝或其合金构成，第二金属层由不锈钢、钛、钛合金或镍合金构成的组合(Cu/SUS，Cu/Ti，Cu/Ni，Al/SUS，Al/Ti，Al/Ni)，更优选为第一金属层由铜构成，且第二金属层由不锈钢构成的组合。
本发明的轧制接合体的制造方法中，通过准备第一金属板和第二金属板，且将它们轧制接合，而制造具有第一金属层和第二金属层两层结构的轧制接合体。
本发明的轧制接合体的制造方法中使用的第一金属板(原板)是与轧制接合体的第一金属层有关的上述第一金属材料的板材。
第一金属板的厚度没有特别限定，通常为0.01mm～0.8mm，下限优选为0.025mm以上，进一步优选为0.05mm以上，作为散热部件用特别优选为0.075mm以上。上限更优选为0.5mm以下，进一步优选为0.45mm以下，特别优选为0.4mm以下。第一金属板的厚度可利用测微计等测定，是指在从第一金属板的表面上随机地选择的10个点测定的厚度的平均值。
第一金属板的表面硬度Hv只要比第二金属板的表面硬度Hv低即可，没有特别限定，例如下限为19以上，从抑制翘曲的观点来看，优选为30以上。从成形加工性及接合强度的观点来看，上限为200以下，优选为170以下。表面硬度Hv可以使用例如微型维氏硬度计(マイクロビッカース硬度計)，根据JIS Z 2244(维氏硬度试验-试验方法)进行测定。
本发明的轧制接合体的制造方法中使用的第二金属板(原板)是与轧制接合体的第二金属层有关的上述第二金属材料的板材。
第二金属板的厚度没有特别限定，通常为0.01mm～0.5mm，下限优选为0.025mm以上，进一步优选为0.05mm以上，上限优选为0.45mm以下，更优选为0.4mm以下。第二金属板的厚度可以与上述的第一金属板一样地测定。
第二金属板的表面硬度Hv除了比第一金属板的表面硬度高以外，没有特别限定，例如从机械强度的观点来看，下限为50以上，优选为60以上。从成形加工性及接合强度的观点来看，上限为400以下，优选为370以下。例如不锈钢时，表面硬度Hv优选为180～400，钛或钛合金时，表面硬度Hv优选为110～380。第二金属板的表面硬度Hv可以与上述的第一金属板一样地测定。
第二金属板的表面硬度Hv与第一金属板的表面硬度Hv的硬度差优选为35～305，更优选为35～260。从轧制接合体中的控制翘曲的观点来看，硬度差越低越好。当硬度差为该范围内时，轧制接合体中能够充分控制翘曲，能够确保良好的平坦性。此外，接合后的轧制接合体的第一金属层及第二金属层各自的表面硬度Hv具有如下倾向，原板的第一金属板及第二金属板的调质为硬质(例如H材)时，与各个原板大致相等，调质为软质(例如O材，退火材)时，比各个原板高。
本发明的方法中，轧制接合体能够通过将第一金属板及第二金属板通过冷轧接合、热轧接合、表面活性化接合等的各种方法相互接合而制造。
本发明的方法的特征在于，以将轧制接合体的第一金属层相对于第一金属板的伸长量设为ΔL1(mm)，将轧制接合体的第二金属层相对于第二金属板的伸长量设为ΔL2(mm)，且将轧制接合体的总厚度设为T(mm)时，以满足下述式(1)的方式，轧制接合第一金属板及第二金属板。此外，下述式(1)中，ΔL1/ΔL2)/T的下限没有特别限定，但比0大。(ΔL1/ΔL2)/T优选为35以下，更优选为33以下，进一步优选为28以下。
0＜(ΔL1/ΔL2)/T≤38 (1)
轧制接合体的第一金属层的伸长量ΔL1(mm)与第二金属层的伸长量ΔL2(mm)的伸长比率(ΔL1/ΔL2)优选为1.1～38，更优选为1.1～19，特别优选为1.1～13。
本发明的方法中，通过以满足式(1)的方式轧制接合第一金属板和第二金属板，得到的轧制接合体中能够控制翘曲。
轧制接合体的第一金属层的伸长量ΔL1(mm)是指轧制接合导致的、从原板的第一金属板伸长的伸长量。就伸长量ΔL1(mm)而言，例如标点间距离150mm时，为0.11mm～25.0mm，优选为0.11mm～15.0mm。伸长量ΔL1可以通过例如在第一金属板上以规定的标点间距离(例如150mm)及规定的间隔(例如10mm间隔)画线，对轧制接合后的第一金属层测定从第一金属板的伸长量(mm)而决定。在标点间距离为100～250mm的期间，伸长量与标点间距离大致成比例。
轧制接合体的第二金属层的伸长量ΔL2(mm)是指，通过轧制接合导致的、从原板的第二金属板伸长的伸长量。就伸长量ΔL2(mm)而言，例如标点间距离150mm时，为0.1mm～20.0mm，优选为0.1mm～10.0mm。伸长量ΔL2能够与上述的伸长量ΔL1一样地测定。伸长量ΔL2通常比伸长量ΔL1小。
轧制接合体的总厚度T(mm)没有特别限定，通常为0.05mm～1.0mm，优选为0.1mm～0.5mm。总厚度T的下限优选为0.1mm以上，进一步优选为0.15mm以上，上限优选为0.5mm以下，更优选为0.45mm以下。轧制接合体的总厚度T是指，利用测微计等测定轧制接合体上的任意30个点的厚度而得到的测定值的平均值。特别是作为散热部件用途，从高强度化及轻量化、薄壁化的观点来看，优选为上述范围。
如上述，作为接合方法，可以使用冷轧接合、热轧接合、表面活性化接合等。
在冷轧接合法的情况下，能够对第一金属板和第二金属板的接合面实施刷抛光(ブラシ研磨)等之后，使两者重合，一边冷轧一边接合，而制造轧制接合体。冷轧的工序也可以通过多个阶段进行。该方法中，作为最终的压下率(由接合前原板和轧制接合体的厚度算出的压下率)，以20％～90％的范围进行轧制接合。在冷轧接合的情况下，优选在接合后实施稳定化热处理。
在温轧接合法(温間圧延接合法)的情况下，能够与冷轧接合法一样对接合面实施刷抛光等之后，使两者或一方加热成200℃～500℃进行重合并温轧接合，由此，制造轧制接合体。该方法中，最终的压下率成为15％～40％左右。
在表面活性化接合法(真空表面活性化接合法也同义)的情况下，通过溅射蚀刻接合面，并将溅射蚀刻的表面彼此进行轧制接合，能够制造轧制接合体。
如以上，得到轧制接合体的接合方法没有限定，但在轧制载荷较低的表面活性化接合中，可制造没有翘曲或翘曲较小的轧制接合体，因此，作为接合方法，优选表面活性化接合。因此，本发明的轧制接合体的制造方法优选包含：溅射蚀刻第一金属板及第二金属板的接合面的工序；以满足式(1)的方式轧制接合进行了溅射蚀刻的表面彼此的工序。以下，对表面活性化接合法进行说明。
溅射蚀刻处理中，分别溅射蚀刻第一金属板的接合面和第二金属板的接合面。
溅射蚀刻处理如下进行，具体而言，作为宽度100mm～600mm的长条卷材准备第一金属板和第二金属板，将具有接合面的第一金属板和第二金属板设为分别接地的一个电极，在与绝缘支承的另一电极之间施加1MHz～50MHz的交流而产生辉光放电，且将暴露于通过辉光放电产生的等离子中的电极的面积设为上述的另一电极的面积的1/3以下。溅射蚀刻处理中，接地的电极采取冷却辊的形式，防止各输送材料的温度上升。
溅射蚀刻处理中，在真空中通过惰性气体溅射第一金属板与第二金属板接合的面，由此，完全除去表面的吸附物，且除去表面的氧化膜的一部分或全部。氧化膜未必需要完全除去，即使是局部残存的状态，也能够得到充分的接合力。通过使氧化膜局部残存，与完全除去的情况相比，能够大幅减少溅射蚀刻处理时间，并提高轧制接合体的生产力。作为惰性气体，可以应用氩气、氖气、氙气、氪气等或将包含它们中至少1种的混合气体。对于第一金属板和第二金属板中的任一项，表面的吸附物都能够以蚀刻量约1nm程度(SiO2换算)完全除去。
就对于第一金属板的溅射蚀刻处理而言，例如在单板的情况下，可以在真空下，通过例如100W～1KW的等离子输出进行1～50分钟，另外，例如在线材那样的长条材料的情况下，可以在真空下，通过例如100W～10KW的等离子输出、线速度1m/分钟～30m/分钟进行。就此时的真空度而言，为了防止向表面的再吸附物，越高越好，例如可以为1×10-5Pa～10Pa。溅射蚀刻处理中，第一金属板的温度优选保持成常温～150℃。
氧化膜局部残存于表面的第一金属板通过将第一金属板的蚀刻量设为例如1nm～10nm而得到。也可以根据需要，设为超过10nm的蚀刻量。此外，在第一金属板为Cu的情况下，当氧化膜的残存量过多时，接合力可能不充分，另外，特别是要求强度的用途中，为了防止铜的软化而不实施之后的扩散退火工序的情况下，设为没有氧化膜的状态，由此，也可以提高接合力，因此，优选为2～30nm程度的蚀刻。
就对于第二金属板的溅射蚀刻处理而言，在例如单板的情况下，能够在真空下，通过例如100W～1KW的等离子输出进行1～50分钟，另外，在例如线材那样的长条的材料的情况下，能够通过100W～10KW的等离子输出、线速度1m/分钟～30m/分钟进行。此时的真空度为了防止向表面的再吸附物，越高越好，但可以为1×10-5Pa～10Pa。溅射蚀刻处理中，第二金属板的温度优选保持成常温～150℃。
表面的氧化膜局部残存的第二金属板通过将第二金属板的蚀刻量设为例如1nm～10nm而得到。也可以根据需要，设为超过10nm的蚀刻量。
将以上那样溅射蚀刻的第一金属板及第二金属板的接合面以满足式(1)的方式，通过例如辊压接进行轧制接合，将第一金属板与第二金属板接合，得到具有第一金属层和第二金属层两层结构的轧制接合体。
轧制接合中，轧制接合体的压下率优选为15％以下，更优选为10％以下，进一步优选低于5％。第一金属层的压下率优选为20％以下，更优选为15％以下，进一步优选为10％以下。第二金属层的压下率优选为14％以下，更优选为9％以下，进一步优选低于5％。此外，下限没有特别限制，压下率较小的一方容易抑制翘曲，因此，优选为0％以上。在Cu/SUS的情况下，就压下率而言，优选第一金属层(Cu)为10％以下，第二金属层(SUS)为5％以下，整体为10％以下。轧制接合体的压下率根据接合前的材料的第一金属板及第二金属板的总厚度和最终的轧制接合体的厚度求得。
通过辊压接进行的轧制接合中，辊压接的轧制线载荷没有特别限定，以满足式(1)的方式设定。通过调整辊压接的轧制线载荷，能够调整第一金属层和第二金属层的伸长量的比率(ΔL1/ΔL2)(本说明书中，也记载为伸长比率。)。辊压接的轧制线载荷可以设定为例如0.2tf/cm～10.0tf/cm的范围。例如压接辊的辊直径为100mm～250mm时，辊压接的轧制线载荷优选为0.5tf/cm～5.0tf/cm，更优选为0.8tf/cm～4.0tf/cm。但是，在辊直径变大的情况或接合前的第一金属板及第二金属板的厚度较厚的情况下等，为了确保用于达成规定的压下率的压力，有时需要提高轧制线载荷，该数值范围没有限定。
接合时的温度没有特别限定，为常温～150℃。
就接合而言，为了防止由于氧向第一金属板和第二金属板表面的再吸附，而两者间的接合强度降低，优选在非氧化气氛中、例如Ar等的惰性气体气氛中进行。
对于以上那样接合第一金属板和第二金属板而得到的轧制接合体，能够根据需要进行热处理。通过热处理，能够提高各层之间的密合性并设为充分的接合力。该热处理以高温长时间进行时，具有在界面生成金属间化合物，且密合性(剥离强度)降低的倾向，因此，需要在适当的条件下进行。例如，优选若是铜层与不锈钢层的轧制接合体，则以500℃～1000℃进行5分钟～10小时的热处理，若是铝层与不锈钢层的轧制接合体，则以200℃～600℃进行5分钟～10小时的热处理，若是铜层与钛层的轧制接合体，则以500℃～1000℃进行5分钟～10小时的热处理，若是铝层与钛层的轧制接合体，则以200℃～600℃进行5分钟～10小时的热处理。
另外，接合后，也可以根据情况不同对于热处理后的轧制接合体，以成为1～2％左右的伸长率的方式利用张力矫直机实施形状修正。通过该形状修正，能够修正轧制接合体的翘曲。通过本发明的方法制造的轧制接合体没有翘曲或充分较小，因此，通过利用张力矫直机实施形状修正，能够确保充分的平坦性。
本发明还涉及上述那样制造的轧制接合体。
具体而言，本发明的轧制接合体具有第一金属层和第二金属层的双层结构，第一金属层的表面硬度Hv比第二金属层的表面硬度Hv低。
轧制接合体的总厚度、第一金属层的种类及表面硬度、以及第二金属层的种类及表面硬度在轧制接合体的制造方法中如上所述。
轧制接合体的第一金属层的厚度没有特别限定，通常为0.01mm～0.5mm，下限优选为0.025mm以上，进一步优选为0.05mm以上，上限优选为0.45mm以下，更优选为0.4mm以下。轧制接合体的第一金属层的厚度是指，获取轧制接合体的截面的光学显微镜照片，在该光学显微镜照片中测量任意的10个点的第一金属层的厚度而得到的值的平均值。
轧制接合体的第二金属层的厚度没有特别限定，通常为0.01mm～0.5mm，下限优选为0.025mm以上，进一步优选为0.05mm以上，上限优选为0.45mm以下，更优选为0.4mm以下。轧制接合体的第二金属层的厚度能够与第一金属层一样地测定。
第二金属层的厚度相对于轧制接合体的总厚度的比率的上限优选为74％以下，更优选为65％以下，进一步优选为50％，下限优选为15％以上。第二金属层的厚度的比率优选为15％～74％，更优选为30％～70％，进一步优选为35％～65％，特别优选为35％～50％。
第一金属层的表面硬度Hv比第二金属层的表面硬度Hv低。第一金属层的表面硬度Hv没有特别限定，例如下限为19以上，从抑制翘曲的观点来看，优选为30以上。从成形加工性及接合强度的观点来看，上限为200以下，优选为170以下。表面硬度Hv能够与原板一样地测定。
第二金属层的表面硬度Hv除了比第一金属层的表面硬度Hv高以外，没有特别限定，例如从机械强度的观点来看，下限为50以上，优选为60以上。从成形加工性及接合强度的观点来看，上限为400以下，优选为375以下。例如第二金属层为不锈钢时，表面硬度Hv优选为180～400，为钛或钛合金时，表面硬度Hv优选为110～380。第二金属层的表面硬度Hv能够与原板一样地测定。
第二金属层的表面硬度Hv与第一金属层的表面硬度Hv的硬度差优选为35～305，更优选为35～260。从控制轧制接合体的翘曲的观点来看，硬度差越低越好。当硬度差为该范围内时，轧制接合体中能够充分控制翘曲，能够确保良好的平坦性。
本发明的轧制接合体被控制翘曲，没有翘曲或即使有也非常小。具体而言，本发明的轧制接合体的通过翘曲试验测定的翘曲半径为43.8mm以上。
参照图1、2说明轧制接合体的翘曲半径的求法。就轧制接合体的翘曲半径而言，以下的翘曲试验：即，如图1所示，使将轧制接合体切出特定的尺寸(例如宽度100mm×长度100mm)而成的样品以第一金属层位于上表面的方式放置于平台的水平面，并将样品距平台的水平面的高度成为最大的点的高度设为翘曲量。根据该翘曲量(图2中，相当于拱高(矢高)h)和样品长(图2中，相当于圆弧长L)求得相当于该圆弧半径的翘曲半径r。翘曲半径r能够使用公式：L＝rθ，d＝2r sin(θ/2)，h＝r(1-cos(θ/2))，并通过牛顿-拉夫逊法(ニュートン·ラフソン法)计算。在上述圆弧的中心角超过180°的情况下，较短地测定样品长。此外，翘曲半径的值越小，翘曲越大。翘曲半径43.8mm是轧制工序后的通过形状修正工序产生的具有翘曲矫正功绩的最小值。也就是，翘曲半径43.8mm以上的样品，在制造经验上具有通过翘曲矫正工序得到充分的平坦性的功绩，翘曲半径43.8mm以下的样品即使经由翘曲矫正工序，也得不到充分的平坦性。
因此，翘曲半径43.8mm以上的本发明的轧制接合体没有形状修正，或能够通过形状修正来矫正翘曲，能够提供具有高平坦性的轧制接合体。
本发明的轧制接合体控制翘曲，没有翘曲，或即使具有翘曲也非常小，且通过形状修正能够矫正翘曲，因此，特别适用于要求平坦性的用途。作为这种用途，例如能够用作电子设备用的内部部件(例如内部加强部件)，特别是能够用作移动电子设备(移动终端)用的内部部件。
另外，例如与SUS/Cu/SUS那样的3层材料相比，具有双层结构的本发明的轧制接合体的散热性优异，因此，也适于散热材用途。认为这是由于，例如在Cu/SUS的双层材料的情况下，热传导率比SUS大的Cu层存在于轧制接合体的表层，由此，热扩散速度变大。在此，近年来，移动电子设备中，随着IC芯片的高性能化及通信的高速化，在设备内部的发热量的增大成为问题，例如，专利第5410646号公报及专利第6237950号公报中，通过将SUS/Cu/SUS的3层材料应用至电子设备内部的底座板，能够使底座板具有散热性。但是，近年来，由于下一代通信标准的导入及进一步的小型化·薄型化等，发热量处于进一步增大倾向，结果与3层材料相比，散热性优异的本发明的双层材料(特别是SUS/Cu)能够解决提高散热性这样的关于3层材料的课题。
另外，本发明的轧制接合体具有优异的平坦性及散热性，因此，能够适用作设备内部的散热部件(例如散热加强部件)。
实施例
以下，基于实施例及比较例更详细地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
(实施例1)
作为第一金属板，使用表面硬度Hv为108.2的C1020-H(厚度0.248mm)，作为第二金属板，使用表面硬度Hv为184的SUS304 BA(厚度0.098mm)，如以下，通过表面活性化接合法制造由Cu和SUS构成的轧制接合体。
相对于C1020-H及SUS304 BA的各个接合面实施溅射蚀刻处理。就对于C1020-H的溅射蚀刻而言，作为溅射气体流入Ar，在0.3Pa下以等离子输出700W、11分钟的条件实施，就对于SUS304 BA的溅射蚀刻而言，作为溅射气体流入Ar，在0.3Pa下以等离子输出700W、11分钟的条件实施。
将溅射蚀刻处理后的C1020-H和SUS304 BA在常温下，以轧辊径100mm～250mm、轧制线载荷0.5tf/cm～5.0tf/cm的加压力利用辊压接进行接合，得到总厚度0.339mm的轧制接合体。
(实施例2)
除了使用表面硬度Hv为365.5的SUS304 3/4H(厚度0.098mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.345mm的轧制接合体。
(实施例3)
除了使用表面硬度Hv为64.2的C1020-O(厚度0.248mm)作为第一金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.332mm的轧制接合体。
(实施例4)
除了使用表面硬度Hv为64.2的C1020-O(厚度0.248mm)作为第一金属板，且使用表面硬度Hv为365.5的SUS304 3/4H(厚度0.098mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.336mm的轧制接合体。
(实施例5)
除了将接合时的轧制线载荷设为1.0tf/cm～5.0tf/cm以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.332mm的轧制接合体。
(实施例6)
除了将接合时的轧制线载荷设为1.0tf/cm～5.0tf/cm以外，与上述实施例2一样地进行，制造总厚度0.341mm的轧制接合体。
(实施例7)
除了将接合时的轧制线载荷设为1.0tf/cm～5.0tf/cm以外，与上述实施例3一样地进行，制造总厚度0.331mm的轧制接合体。
(实施例8)
除了将接合时的轧制线载荷设为1.0tf/cm～5.0tf/cm以外，与上述实施例4一样地进行，制造总厚度0.339mm的轧制接合体。
(实施例9)
除了使用表面硬度Hv为106.3的C1020-H(厚度0.122mm)作为第一金属板，使用表面硬度Hv为195.8的SUS304 BA(厚度0.05mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.169mm的轧制接合体。
(实施例10)
除了使用表面硬度Hv为58.2的C1020-O(厚度0.122mm)作为第一金属板，且使用表面硬度Hv为258的SUS316L 1/2H(厚度0.05mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.168mm的轧制接合体。
(实施例11)
除了使用表面硬度Hv为195.8的SUS304 BA(厚度0.05mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.29mm的轧制接合体。
(实施例12)
除了使用表面硬度Hv为258的SUS304 1/2H(厚度0.05mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.297mm的轧制接合体。
(实施例13)
除了使用表面硬度Hv为64.2的C1020-O(厚度0.248mm)作为第一金属板，使用表面硬度Hv为258的SUS304 1/2H(厚度0.05mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.287mm的轧制接合体。
(实施例14)
除了使用表面硬度Hv为105.3的C1020-H(厚度0.1mm)作为第一金属板，使用表面硬度Hv为196的SUS304 BA(厚度0.1mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.192mm的轧制接合体。
(实施例15)
除了使用表面硬度Hv为55.7的A1050-H18(厚度0.25mm)作为第一金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.33mm的由Al和SUS构成的轧制接合体。
(实施例16)
除了使用表面硬度Hv为150.4的纯Ti(两种)(厚度0.098mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.336mm的由Cu和Ti构成的轧制接合体。
(实施例17)
除了使用表面硬度Hv为55.7的A1050-H18(厚度0.245mm)作为第一金属板，使用表面硬度Hv为150.4的纯Ti(两种)(厚度0.098mm)作为第二金属板以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.329mm的由Al和Ti构成的轧制接合体。
(比较例1)
除了使用表面硬度Hv为64.2的C1020-O(厚度0.248mm)作为第一金属板，使用表面硬度Hv为365.5的SUS304 3/4H(厚度0.098mm)作为第二金属板，且将接合时的轧制线载荷设为2.0tf/cm～5.0tf/cm以外，与上述实施例1一样地进行，制造总厚度0.331mm的轧制接合体。
对实施例1～17及比较例1的轧制接合体测定以下的特性。
[轧制接合体的总厚度T]
利用测微计等测定轧制接合体上的任意30个点的厚度，算出得到的测定值的平均值。
[轧制接合体的第一·第二金属层的厚度]
获取轧制接合体的截面的光学显微镜照片，测量该光学显微镜照片中任意的10个点的厚度，求出得到的值的平均值。
[硬度]
使用微型维氏硬度计，根据JIS Z 2244(维氏硬度试验-试验方法)测定第一·第二金属板及轧制接合体的第一·第二金属层的硬度。
[压下率]
对于第一金属层、第二金属层及轧制接合体(整体)，根据接合前的原板的厚度和最终的轧制接合体的厚度求得。
[伸长量]
在第一金属板(原板)及第二金属板(原板)各自上，以标点间距离150mm及10mm间隔画线，对于接合后的轧制接合体的第一金属层及第二金属层，分别测定从原板的伸长量(mm)。
[翘曲量及翘曲半径]
进行翘曲试验，测定轧制接合体的翘曲量。图1中表示翘曲试验的侧面示意图。如图1所示，使将轧制接合体切出宽度100mm×长度100mm所得到的样品以第一金属层位于上表面的方式放置于平台的水平面，测定样品距平台的水平面的高度成为最大的点的高度，并将其设为翘曲量。
接着，根据翘曲量算出翘曲半径。具体而言，使用翘曲量(mm)(图2中，相当于拱高h)和样品长100mm(图2中，相当于圆弧长L)，利用式：L＝rθ，d＝2r sin(θ/2)，h＝r(1-cos(θ/2))，通过牛顿-拉夫逊法计算相当于该圆弧半径的翘曲半径r。翘曲半径r的值越小，翘曲较大。
表1中表示实施例1～17及比较例1的轧制接合体的结构、各层的特性及评价结果，表2中表示实施例1～17及比较例1中制造的轧制接合体的第一·第二金属层的硬度、厚度及压下率。另外，图3中表示与实施例1～17及比较例1的轧制接合体有关的伸长比率/总厚度((ΔL1/ΔL2)/T)与翘曲半径的关系。
Figure BDA0002717186230000191
Figure BDA0002717186230000201
【表2】
Figure BDA0002717186230000211
根据表1及图3，伸长比率/总厚度为38以下(即，0＜(ΔL1/ΔL2)/T≤38)的实施例1～17的轧制接合体即使在Cu/SUS、Al/SUS、Cu/Ti及Al/Ti的任一构成的情况下，翘曲半径也为翘曲矫正功绩的某个最小值即43.8mm以上，充分地控制了翘曲。另一方面，在伸长比率/总厚度超过38的比较例1的轧制接合体中，翘曲半径低于43.8mm，产生了即使实施形状修正也不能矫正的较大的翘曲。
(参考例)
散热性的评价
评价Cu/SUS双层材料和SUS/Cu/SUS 3层材料的散热性。
作为Cu/SUS双层材料，使用了由C1020-H(厚度0.1mm)和SUS304BA(厚度0.1mm)构成的双层材料(实施例14)。另外，使用C1020-H(厚度0.125mm)和SUS304 H(厚度0.072mm)(双层材料1)，还使用C1020-H(厚度0.1mm)和SUS304H(厚度0.072mm)(双层材料2)，与实施例1一样地进行，制造SUS和铜的厚度比率不同的双层材料。就各双层材料的厚度而言，实施例14的厚度为0.192mm，双层材料1的厚度为0.195mm，双层材料2为0.171mm，双层材料1及双层材料2中的SUS的压下率均低于1％。
SUS/Cu/SUS的3层材料通过如下制造，使用C1020-H(厚度0.10mm)和SUS304(3/4H)(厚度0.05mm)，与实施例1一样地进行，制造双层材料，并将该双层材料和SUS的接合与双层材料的制造一样地进行。3层材料的总厚度为0.200mm。3层材料中的SUS的压下率均低于1％。
Cu/SUS的双层材料及SUS/Cu/SUS的3层材料的散热性通过如下评价，如图4所示，将切出60mm×140mm的大小而得到的样品板，以对于双层材料将Cu面设为加热器侧的方式放置于加热器下，使加热器的温度上升，测定加热器(发热部)的温度的经时变化。图5中表示Cu/SUS的双层材料及SUS/Cu/SUS的3层材料的散热性的评价结果。
如图5所示，就600秒后的加热器的温度而言，实施例14的Cu/SUS的双层材料中为48.0℃，双层材料1中为47.1℃，双层材料2中为47.5℃，3层材料中为52.0℃。此外，在没有双层材料或3层材料而加热加热器的情况下，600秒后的加热器的温度上升至95℃前后。因此，与SUS/Cu/SUS的3层材料相比，Cu/SUS的双层材料会呈现：加热器的经时温度上升较小，散热性更高。认为这是由于，Cu的热传导率(391W/m·K)比SUS的热传导率(16.3W/m·K)高很多，Cu/SUS的双层材料中，能够使热传导率高的Cu与作为发热源的加热器接触，因此，得到较高的散热性。
本说明书中引用的所有出版物、专利及专利申请均通过直接引用而并入本说明书。

Claims (6)

1.一种轧制接合体的制造方法，通过轧制接合第一金属板与第二金属板来制造具有第一金属层和第二金属层的双层结构的轧制接合体，其特征在于，
所述第一金属板的表面硬度Hv比所述第二金属板的表面硬度Hv低，
将所述第一金属层相对于所述第一金属板的伸长量设为ΔL1(mm)，将所述第二金属层相对于所述第二金属板的伸长量设为ΔL2(mm)，且将所述轧制接合体的总厚度设为T(mm)时，以满足下述式(1)的方式进行轧制接合，
0＜(ΔL1/ΔL2)/T≤38 (1)。
2.根据权利要求1所述的轧制接合体的制造方法，其中，
所述轧制接合体的总厚度为0.1mm～0.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的轧制接合体的制造方法，其中，
所述第一金属层由铜、铝或其合金构成，所述第二金属层由不锈钢、钛、钛合金或镍合金构成。
4.根据权利要求1或2所述的轧制接合体的制造方法，其中，
所述第一金属层由铜构成，所述第二金属层由不锈钢构成。
5.根据权利要求1或2所述的轧制接合体的制造方法，其中，
所述第二金属板的表面硬度Hv与所述第一金属板的表面硬度Hv的硬度差为35～305。
6.一种轧制接合体，通过轧制接合第一金属板与第二金属板来制造，具有第一金属层和第二金属层的双层结构，其中，
所述第一金属层的表面硬度Hv比所述第二金属层的表面硬度Hv低，
将所述第一金属层相对于所述第一金属板的伸长量设为ΔL1(mm)，将所述第二金属层相对于所述第二金属板的伸长量设为ΔL2(mm)时，ΔL1/ΔL2为1.1～38，
通过下述翘曲试验测定的翘曲半径为43.8mm以上，
翘曲试验：将切出轧制接合体而得到的样品以第一金属层位于上表面的方式放置于水平面，将样品距水平面的高度成为最大的点的高度设为翘曲量，根据该翘曲量和相当于圆弧长的样品的长度求得相当于该圆弧的半径的翘曲半径r。
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