DE69320881T2

DE69320881T2 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes und eines Formteils aus dem Verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE69320881T2
Application number: DE69320881T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki C/O Osaka Works Of Sumitomo Osaka-Shi Osaka Hatta; Fumio C/O Osaka Works Of Sumitomo Osaka-Shi Osaka Matsuyama; Masahiro C/O Osaka Works Of Sumitomo Osaka-Shi Osaka Miyamoto; Masaya C/O Osaka Works Of Sumitomo Osaka-Shi Osaka Nishi; Manabu C/O Osaka Works Of Sumitomo Osaka-Shi Osaka Okui; Kenichiro C/O Osaka Works Of Sumitomo Osaka-Shi Osaka Sibata
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2013-06-30
Also published as: DE69320881D1; KR940005391A; EP0577069B1; EP0577069A1; TW286299B; US5485950A; KR100269824B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundform. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbundform, die, wenn auch nicht darauf beschränkt, als Behälter für Kochgeräte, insbesondere elektromagnetische Kocher, verwendet werden kann.
Bei Verfahren des Standes der Technik werden in elektromagnetischen Kochern zu verwendende Behälter, wie z. B. Innentöpfe von Reiskochern, aus einem Verbundplattenbasismaterial hergestellt, das aus einer wärmeerzeugenden magnetischen Metallplatte, wie z. B. Eisen, rostfreiem Stahl oder dergleichen, und einer wärmeleitenden Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte zusammengesetzt ist, indem das Grundmaterial einer Preßformbearbeitung, wie z. B. Tiefziehen, unterzogen wird, so daß die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nach innen weisend angeordnet wird. Die Innenoberfläche des Topfes wird im allgemeinen mit einem Fluorharz beschichtet, um zu vermeiden, daß gekochter Reis anklebt.
Im allgemeinen wird ein solches Verbundplattengrundmaterial hergestellt, indem eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte gewalzt werden, wodurch diese Platten in ein plattiertes Material, nämlich ein Verbundmaterial, wie z. B. in den JP-B-54-3468 und JP-B-54-9985 beschrieben, umgeformt werden. Der Ausdruck "JP-8" bedeutet hier "geprüfte japanische Patentveröffentlichung".
Das Walzen ist für die Massenherstellung von plattierten Materialien nützlich. Beim Walzen jedoch schwankt die Dicke der resultierenden Platten stark durch das Druckplattieren der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, wodurch schwerwiegende Probleme bei der Verarbeitung, wie z. B. Risse und Falten, die während dem Preßformen der plattierten Platten erzeugt werden, verursacht werden. Zusätzlich zu diesen Problemen begünstigen solche plattierten Platten das Anhaften von Fremdmaterialien und die Erzeugung von Rissen, was das Polieren der Oberfläche erforderlich macht. Die Plattierfestigkeit der Platten sinkt teilweise in einigen Fällen, was eine Trennung während der Preßbearbeitung verursacht.
In jüngerer Zeit schlugen die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Plattieren einer magnetischen Metallplatte und einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte mit Hilfe von isotropem Heißpressen, wie der JP-A-5-116244 beschrieben, vor. Der Ausdruck "JP-A" bedeutet hier "eine ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung". Beim isotropen Heißpreßverfahren wird eine Hochdruckerwärmung in einer Ultrahochdruck-Atmosphäre aus Inertgas (hauptsächlich Ar-Gas) unter Verwendung eines Druckkessels durchgeführt, der mit einem Heizsystem ausgestattet ist. Mit Hilfe dieser Behandlung wird eine synergistische Wirkung der Hochtemperaturerwärmung und des isotropen Drucks durch den Gasdruck auf die Platten ausgeübt, wodurch die Materialien, aus denen sich die Platten aufbauen, sich plastisch verformen und die Elemente eindiffundieren, die die Zusammensetzung bilden.
Die charakteristischsten Vorteile des isotropen Heißpressens bestehen darin, daß plattierte Plattenmaterialien erhalten werden können, ohne daß das Walzverfahren eingesetzt wird, das im allgemeinen bei diesen Verbundplattenmaterialien Anwendung findet, und daß eine magnetische Metallplatte, wie z. B. Eisen, rostfreier Stahl oder dergleichen, und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte direkt in eine plattierte Platte umgeformt werden können, ohne daß eine Diffusionsmetallschicht zwischen diesen angeordnet wird. Dieses Verfahren besitzt jedoch Nachteile, da es aufgrund der Verwendung eines Hochdruckgases hohe Betriebskosten verursacht und Einweg-Metallkapseln erfordert, die mit beträchtlichem Aufwand für das Vakuum abdichten, wobei die Entfernung der Kapseln einen Anstieg der Produktionskosten verursacht.
Die vorliegende Erfindung hat sich das Ziel gesteckt, die vorstehenden Probleme des Standes der Technik ebenso wie die Nachteile des isotropen Heißpressens zu bewältigen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Ausschuß bei der Formbearbeitung zu verringern, indem Verbundplattenmaterialien qualitätsmäßig verbessert werden und indem die Massenproduktivität der Verbundmaterialien erhöht wird. Andere Aufgaben und Wirkungen der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung schafft als einen ersten Gesichtspunkt ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, wie im Anspruch 1 definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner nach einem zweiten Gesichtspunkt ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundform, wie im Anspruch 20 definiert.
Die hier verwendete magnetische Platte kann aus Eisen oder rostfreiem Stahl hergestellt sein, ist aber nicht darauf begrenzt.
Fig. 1 und 2 sind schematische vertikale Aufsichten, die wesentliche Teile bei der gleichzeitigen Herstellung einer Vielzahl von kombinierten Einheiten aus Grundmaterialien zeigen, die in der Beschreibung der Beispiele der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des axialen Heißpressens.
Als praktische Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind die folgenden Verfahren und Verbundmaterialien exemplarisch dargestellt, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt ist.
(1) Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die magnetische Metallplatte mit der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte direkt durch axiales Heißpressen plattiert wird, ohne daß eine Zwischenschicht zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.
(2) Ein Verfähren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei eine Metallschicht auf der Oberfläche jeder oder einer magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte gebildet wird, wobei die Metallschicht einen Schmelzpunkt hat, der zwischen dem Schmelzpunkt der magnetischen Metallplatte und dem Schmelzpunkt der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegt, oder der so hoch wie der Schmelzpunkt der magnetischen Metallplatte oder der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte ist, und wobei die sich daraus ergebende magnetische Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die Metallschicht zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.
(3) Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach dem obigen ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei eine Metallschicht auf der Oberfläche jeder oder einer magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte gebildet wird, wobei die Metallschicht einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der magnetischen Metallplatte und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegt, und wobei die sich daraus ergebende magnetische Metallplatte und die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die Metallschicht zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.
(4) Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einer der obigen Ausführungen (2) oder (3), wobei die Metallschicht wenigstens ein Element aus der Gruppe Cu, Al, Ni, Ag, Lötmetall, Sn und deren Legierungen umfaßt. Die Metallschicht umfaßt vorzugsweise eine Cu-Plattierungsschicht mit einer Ni- Plattierungsunterschicht.
(5) Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einer der obigen Ausgestaltungen (2) oder (3), wobei die Metallschicht durch Metallplattieren, Dampfabscheidung, Ionenabscheidung oder Tauchen in Metallschmelze gebildet wird. Die Metallschicht wird vorzugsweise durch Metallplattieren gebildet und umfaßt eine Cu-Plattierungsschicht mit einer Ni-Plattierungsunterschicht.
(6) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einer der obigen Ausgestaltungen (2) oder (3), wobei die Metallschicht vorab auf die magnetische Metallplatte, die z. B. aus Eisen oder aus freiem Stahl besteht, mit Hilfe von gleichzeitigem Walzen plattiert wird.
(7) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einer der obigen Ausgestaltungen (1), (2) oder (3), wobei die Oberflächenrauhigkeit jeder oder einer magnetischen Metallplatte oder Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens, wie z. B. des Sandstrahlens, erhöht wird und die sich ergebende magnetische Metallplatte und die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die aufgerauhte Oberfläche zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.
(8) Verfahren zur Herstellung einer Form aus dem Verbundmaterial nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte
- Plattieren einer magnetischen Metallplatte und einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte durch axiales Heißpressen;
- Beschichten einer Oberfläche der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte mit Fluorharz und
- Preßformen und/oder Stanzen und Trennen des sich ergebenden Verbund- Plattenmaterials.
(9) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte übereinander angeordnet als eine kombinierte Einheit verwendet werden und eine Vielzahl dieser kombinierten Einheiten mit Hilfe eines Ablösematerials übereinander angeordnet wird, das zur Bildung eines Laminats einen höheren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt jeder magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte besitzt, woraufhin das Laminat durch axiales Heißpressen plattiert wird.
(10) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach einer obigen Ausgestaltung (2) oder (3), wobei eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte übereinander angeordnet als eine kombinierte Einheit verwendet werden, wenigstens eine magnetische Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte auf deren Oberfläche die Metallschicht aufweist und wobei zur Bildung eines Laminats eine Vielzahl der kombinierten Einheiten übereinander angeordnet wird, ohne daß ein Ablösematerial dazwischen angeordnet wird, woraufhin das Laminat durch axiales Heißpressen plattiert wird.
(11) Verfahren zur Herstellung einer Form aus Verbundmaterial nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei die Verbundform ein Bauteil eines elektromagnetischen Kochers ist.
(12) Ein Verbundmaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach einem ersten oder zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei das axiale Heißpressen bei einer Temperatur in einem Bereich von 250 bis 600ºC ausgeführt wird;
(13) ein Verbundmaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach einem ersten oder zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei das axiale Heißpressen bei einem Druck in einem Bereich von 200 bis 1000 kg/cm² durchgeführt wird;
(14) ein Verbundmaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach einem ersten oder einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei das axiale Heißpressen während einer Preßzeit in einem Bereich von 10 Minuten bis 3 Stunden ausgeführt wird;
(15) Verbundmaterial, Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials oder Verfahren zum Herstellen einer Verbundform nach einem ersten oder zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei das axiale Heißpressen in einer Atmosphäre unter einem gesenkten Druck von 10&supmin;¹ Torr oder darunter ausgeführt wird;
(16) ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach der obigen Ausgestaltung (1), wobei das axiale Heißpressen zum direkten Plattieren, ohne eine Zwischenschicht zwischen zu ordnen, bei einer Temperatur in einem Bereich von 450 bis 600ºC unter einem Druck von 400 kg/cm² oder darüber und während einer Dauer von 30 Minuten oder länger durchgeführt wird;
(17) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach der obigen Ausgestaltung (2) oder (3), wobei das Plattieren mit Hilfe des axialen Heißpressens bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 450ºC und einem Druck von 250 kg/cm² oder darüber und während einer Dauer von 30 min oder länger durchgeführt wird;
(18) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach der obigen Ausgestaltung (2) oder (3), wobei die Metallschicht auf der Oberfläche der Platten durch Metallplattieren auf eine Dicke von 5 bis 20 um ausgebildet wird und die sich ergebenden Platten durch axiales Heißpressen plattiert werden;
(19) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach der obigen Ausgestaltung (9), wobei das Ablösematerial eine Dicke von 3 mm oder weniger besitzt;
(20) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach der obigen Ausgestaltung (9), wobei das Ablösematerial in Form eines Bleches, einer dünnen Platte, eines Gewirkes, eines Gewebes oder eines Pulvers vorliegt;
(21) Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach der obigen Ausgestaltung (9), wobei das Ablösematerial wenigstens ein Element aus der Gruppe Molybdän, Wolfram, Alumit, Kohlenstoff und Keramiken, wie z. B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid und Siliciumnitrid, umfaßt.
(22) Verbundmaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach dem obigen ersten oder zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei eine Preßformanordnung zur Verwendung beim axialien Heißpressen eine Eisenbasislegierung, eine Verbundkeramik oder Kohlenstoff umfaßt;
(23) Verbundmaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials oder ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach dem obigen ersten oder zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wobei das Verbundmaterial eine Plattierfestigkeit von 3 kg oder mehr pro 5 mm Breite besitzt;
(24) Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach der obigen Ausgestaltung (11), wobei die magnetische Metallplatte eine ferritische, rostfreie Stahlplatte ist;
(25) Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach der obigen Ausgestaltung (11), wobei die Aluminiumlegierungsplatte eine Mg-Mn-Serie (Mg-Mn-series)- Aluminiumlegierungsplatte ist, und
(26) Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach der obigen Ausgestaltung (11), wobei die Verbundform eine Fluorharzbeschichtung auf der Oberfläche der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsgegenseite der magnetischen Metallplatte besitzt.
Bei einem elektromagnetischen Kocher z. B. wird die magnetische Metallplatte aus Eisen, rostfreiem Stahl oder dergleichen, als Außenmaterial eines Behälters und als wärmeerzeugende Schicht beim Induktionserwärmen verwendet. Die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte wird als Innenmaterial eines Behälters und als hervorragende Wärmeleitschicht zur Verteilung der Wärme aus der Wärmeerzeugungsschicht verwendet.
Die Dicke der magnetischen Metallplatte beträgt im allgemeinen 0,1 mm oder mehr und vorzugsweise von 0,5 bis 0,6 mm. Die Dicke der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte beträgt im allgemeinen von 0,5 bis 3,0 mm und vorzugsweise von 1,0 bis 2,0 mm.
Die Innenfläche des Behälters, nämlich die Fläche der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, die gegenüber der magnetischen Metallplatte liegt, kann mit einem Fluorharz beschichtet sein, um zu verhindern, daß Lebensmittel, wie z. B. gekochter Reis, haften bleiben.
Die Beschichtugsverfahren und Materialien des Fluorharzes sind nicht begrenzt und herkömmliche Techniken, wie z. B. in der JP-A-3-57184 offenbart, können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Der Aufbau der Fluorharzschicht, mit der die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte beschichtet ist, ist nicht im besonderen begrenzt. Beispiele des Fluorharzes umfassen ein Polytetrafluorethylenharz, ein Tetrafluorethylen-perfluoralkylvinylester-Copolymer und Mischungen daraus. Die Fluorharzschicht kann eine einfache Schicht sein oder einen vielschichtigen Aufbau besitzen. Vor der Beschichtung mit dem Fluorharz kann eine an sich bekannte Erstschicht auf der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte vorgesehen werden. Die Oberfläche der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, die mit dem Fluorharz beschichtet werden soll, kann einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wie z. B. elektrochemischem Ätzen oder Strahlen.
Erfindungsgemäß wird das Plattieren der magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte durch axiales Heißpressen anstelle des bekannten isotropen Heißpressens bewirkt.
Das axiale Heißpressen ist ein an sich bekanntes Verfahren. Beim herkömmlichen axialen Heißpressen wird ein pulverförmiges Material, wie z. B. eine keramische Verbindung, auf eine hohe Dichte gesintert, indem das Pulver in eine Formanordnung gegeben wird, die aus einer Form und einem Stempel besteht, und wobei gleichzeitig Wärme und axialer Druck auf das Pulver unter Verwendung einer Vorrichtung einwirken, die mit einem Wärmeofen und einer ölhydraulischen Presse ausgerüstet ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Platten, d. h. eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, und ein Ablösematerial, falls vorhanden, in mehreren Lagen in der Form laminiert, in der das pulverförmige Material bei dem herkömmlichen Verfahren angeordnet ist, und das Laminat wird durch axiales Heißpressen plattiert.
Eine schematische Ansicht des axialen Heißpreßverfahrens der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt, in der das Bezugszeichen 21 ein Laminat aus Platten und Ablösematerial, Bezugszeichen 22 einen Ofen, Bezugszeichen 23 eine Heizvorrichtung, Bezugszeichen 24 eine Form, Bezugszeichen 25 einen Stempel, Bezugszeichen 26 eine Hydraulikpreßvorrichtung, Bezugszeichen 27 eine Vakuumpumpe, Bezugszeichen 28 eine Thermokopplung und Bezugszeichen 29 ein wärmeisolierendes Material bezeichnen.
Gemäß dem axialen Heißpreßverfahren der vorliegenden Erfindung sind die Kosten der Vorrichtung und des Betriebs niedrig, da kein Hochdruckgas verwendet wird. Weiter vorteilhaft ist, daß keine Kapseln erforderlich sind und die Formanordnung wiederholt verwendet werden kann. Im Vergleich zu einer kompresserunterstützten Anwendung des Gasdruckes, wie sie im Stand der Technik verwendet wird, können Erhöhung und Senkung des Druckes durch Verwendung der Ölpumpe bei der vorliegenden Erfindung schnell erfolgen und die Zykluszeit kann ferner verkürzt werden. Die Erfinder fanden heraus, daß selbst bei einem solchen einfachen und leichten axialen Heißpressen Diffusion zwischen den plattierten Metallen oder durch eine Zwischenmetallschicht bewirkt und eine praktisch ausreichende Plattierfestigkeit erhalten werden kann.
Der Erfinder fanden ferner heraus, daß Abnahme der Plattendicke kaum auftritt, die Änderung der Plattendicke deshalb deutlich gering ist, die Haftung von Fremdmaterialien und die Erzeugung von Rissen nicht auftritt und die sich ergebende Platte Preßbearbeitung aufgrund ihrer gleichmäßigen und ungewöhnlich hohen Plattierfestigkeit aushält.
Hinsichtlich der Atmosphäre des axialen Heißpressens kann das Verfahren an Luft oder in einem nichtoxidierenden Gas, wie z. B. Ar, N&sub2;, He, CO&sub2; oder dergleichen, aber vorzugsweise bei einem gesenkten Druck von 10&supmin;¹ Torr oder darunter, weiter vorzugsweise bei 10&supmin;² Torr oder weniger unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Diffusion zwischen den Plattiermetallen durch Senken des Einflusses der Gasmoleküle auf die Plattierzwischenflächen ausgeführt werden. Obwohl eine möglichst große Zunahme des Vakuumgrades erwünscht ist, fanden die Erfinder heraus, daß unter einem wirtschaftlichen Gesichtspunkt praktisch eine hervorragende Haftungsfestigkeit bei einem Vakuumgrad von etwa 10&supmin;² Torr erhalten werden kann, was leicht mit Hilfe einer Drehkolbenpumpe erreicht werden kann.
Das axiale Heißpressen kann vorzugsweise bei einer Temperatur von 250 bis 600ºC durchgeführt werden. Wenn die Temperatur weniger als 250ºC beträgt, ist die Diffusion der Metallatome zwischen den zu plattierenden Metallen oder in einer Zwischenmetallschicht gewöhnlich nicht ausreichend, was eine ungenügende Plattierfestigkeit zur Folge hat. Wenn die Temperatur höher als 600ºC ist, neigen kristalline Körner zum Wachsen in der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, wodurch Probleme verursacht werden, wie z. B. abnehmende Festigkeit und die Bildung rauher Oberflächen während eines Ziehschrittes.
Wenn das Plattieren der Metallplatten durch axiales Heißpressen direkt, ohne eine Zwischenschicht zwischenzuordnen, ausgeführt wird, kann das axiale Heißpressen vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 450 bis 600º unter einem Druck von 400 kg/cm² oder mehr und während einer Dauer von 30 min oder länger durchgeführt werden. Eine höhere Temperatur und ein höherer Druck sind für die gegenseitige Diffusion zwischen Al-Atomen und Fe-, Ni- und Cr-Atomen bevorzugt. Der Grund dafür kann darin liegen, daß die Diffusion durch die Oberflächenoxidschicht auf der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte und der magnetischen Metallplatte auftreten muß.
Wenn das Plattieren der Metallplatten durch axiales Heißpressen ausgeführt wird, indem eine Metallschicht, wie z. B. Cu, Ni, Al, Ag, Lötmittel, Sn und deren Legierungen, als eine Zwischenschicht zwischengeordnet wird, kann das axiale Heißpressen vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 450ºC und einem Druck von 250 kg/cm² oder darüber und während einer Dauer von 30 min oder länger durchgeführt werden. Wenn das axiale Heißpressen nach dem Auftragen einer Metallschicht, wie z. B. Cu, Ni, Al, Ag, Lötmittel, Sn und deren Legierungen, durch Metallplattierung oder eine ähnliche Technik auf die Plattenoberfläche, durchgeführt wird, geht man davon aus, daß die Metallschicht als ein Bindemittel durch Diffundieren sowohl in die magnetische Metallplatte als auch in die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte selbst bei einer relativ niedrigen Temperatur und einem relativ niedrigen Druck wirken kann. Wenn die Temperatur zu hoch ist, würde die Metallschicht aufgrund übermäßiger Dispersion verschwinden, wodurch die Plattierfestigkeit abnehmen würde. Dadurch würde ferner die Bildung eines spröden Verbundes zwischen den Metallen bewirkt werden, was ebenfalls nicht wünschenswert ist.
Wenn ein plattiertes Material, das aus einer magnetischen Metallplatte und einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte durch erfindungsgemäßes axiales Heißpressen hergestellt wurde, für Kochgeräte und dergleichen eingesetzt wird, kann ein dreilagiges Verbundmaterial, das sich aus der magnetischen Metallplatte, der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte und einer Fluorharzschicht zusammensetzt, direkt hergestellt werden, wobei die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, die vorab durch Beschichten ihrer Oberfläche mit einer Fluorharzschicht vorbereitet wurde, verwendet wird und wobei die harzbeschichtete Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte und die magnetische Metallplatte durch axiales Heißpressen plattiert werden.
Bei einer solchen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, die Beeinträchtigung des Fluorharzes zu verhindern, indem die Preßtemperatur auf eine geringe Höhe eingestellt wird. Aus diesem Grund wird vorzugsweise eine Metallschicht zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- und Aluminiumlegierungsplatte angeordnet. Ferner wird aufgrund der niedrigen Preßtemperatur vorzugsweise ein Ablösematerial verwendet, daß dem Zweck dient, das Haften des Fluorharzes an der magnetischen Metallplatte und die Bildung rauher Flecken auf der Oberfläche des Fluorharzes zu verhindern. Ein Material mit einem Schmelzpunkt, der gleich oder niedriger ist als der Schmelzpunkt der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, wie z. B. eine dünne Aluminiumplatte, Folie oder dergleichen, kann verwendet werden. Bei diesem Beispiel kann das axiale Heißpressen vorzugsweise bei einer Temperatur von 450ºC oder darunter ausgeführt werden. Eine Temperatur höher als 450ºC würde eine Beeinträchtigung des Fluorharzes verursachen, mit dem die Oberfläche der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte beschichtet ist.
Obwohl der geeignete Druck für das axiale Heißpressen in Abhängigkeit von anderen Bedingungen, wie oben beschrieben, variiert, kann er vorzugsweise 200 kg/cm² oder mehr und weniger als 1000 kg/cm² betragen. Ein Druck niedriger als der obige Bereich erfordert üblicherweise eine unwirtschaftlich verlängerte Zeitdauer für das Erreichen einer ausreichenden Diffusion und ein Druck höher als der obige Bereich erfordert üblicherweise unwirtschaftliche Ausstattungen und verursacht Schwierigkeiten beim Ablösen des resultierenden Produktes aus der Formanordnung, da ein solch hoher Druck eine unnötige Verformung (Verminderung der Dicke) der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte verursachen kann.
Ein charakteristischer Vorteil des Plattierens durch das erfindungsgemäße axiale Heißpressen besteht darin, daß eine praktische Plattierfestigkeit, unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Zwischenschicht, erhalten werden kann, wenn die Bedingungen optimiert sind. Die Verwendung der Zwischenschicht ist vorteilhaft, da sie es gestattet, das Plattieren bei niedrigen Temperatur und niedrigeren Drücken durchzuführen und eine deutlich erhöhte Plattierfestigkeit bei optimalen Bedingungen zu erhalten. Angesichts dessen ist es wichtig, Materialien der Zwischenschicht auszuwählen.
Die Erfinder untersuchten verschiedene Zwischenschichtmaterialien und fanden heraus, daß Cu, Ni, Al, Ag, Lötmittel, Sn und dergleichen als solche Materialien nützlich sind. Die Diffusionskoeffizienten dieser Metalle hinsichtlich der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte sind in der Literatur nicht vollständig erfaßt. Es ist jedoch offensichtlich, daß jedes dieser Metalle einen Schmelzpunkt besitzt, der zwischen den Schmelzpunkten der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegt oder diesem entspricht. Der Ausdruck "diesem entspricht", wie hier verwendet, bedeutet, daß das Plattieren nach dem Ausbilden einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschicht auf der magnetischen Metallplatte durchgeführt wird.
Die Koordination der Zwischenschicht hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist ebenfalls ein wichtiger Faktor. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegen weit, fast doppelt so weit auseinander. Selbst wenn diese Platten bei einer hohen Temperatur plattiert werden, neigen sie folglich dazu, sich aufgrund der Erzeugung von Spannung in der Zwischenfläche zum Zeitpunkt der Abkühlung zu trennen. Da jedes der obengenannten Zwischenschichtmetalle einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der zwischen denen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegt, scheint es, daß die Anwesenheit dieser Metalle in der Zwischenfläche wirksam die Spannung in der Zwischenfläche kompensiert und die Plattierfestigkeit durch das axiale Heißpressen verbessert.
Es ist nicht wesentlich, daß die Zwischenschicht einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der zwischen dem der magnetischen Metallplatte und dem der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegt. Wenn die Zwischenschicht einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt; der im wesentlichen dem der magnetischen Metallplatte oder dem der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte entspricht, kann eine überlegene Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
Die Zwischenmetallschicht kann Aluminium einer Aluminiumlegierung umfassen, sollte sich aber im Material von der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte unterscheiden.
Wenn eine Zwischenmetallschicht auf der Oberfläche einer Platte vorab ausgebildet wird, kann dies durch ein Naßverfahren, wie z. B. Metallplattieren, Auftragen einer Paste oder dergleichen oder durch ein Trockenverfahren durchgeführt werden, wie z. B. Vaku umabscheidung, Ionenabscheidung, Aufstäuben oder dergleichen, ebenso wie durch Flammensprühen, Tauchen in Metallschmelze oder dergleichen. Mit Hilfe des Metallplattierungsverfahrens können Cu, Ni, Ag oder ähnliche Metalle in eine Beschichtung mit einer Dicke von einigen um bis mehreren 10 um relativ billig umgewandelt werden. Mit Hilfe des Trockenverfahrens, wie z. B. der Vakuumabscheidung, der Ionenabscheidung oder dergleichen, können Al, Cu, Ni, Ag oder ähnliche Metalle in eine Beschichtung mit einigen um bis einigen 10 um in der Dicke, mit hervorragender Reinheit und Haftung umgewandelt werden, ohne Umweltprobleme zu verursachen.
Wenn eine Zwischenmetallschicht ausgebildet wird, ist es, ungeachtet der obigen Beschichtungsverfahren, für die Verbesserung der Haftung wirkungsvoll, Verunreinigungen vollständig aus der beschichtungsbildenden Oberfläche der Platte vorab durch Waschen oder ähnliche Reinigungsvorgänge zu entfernen. Beim Metallplattieren wird vorzugsweise eine Vorbehandlung zur Entfernung von Oxiden aus der Plattenoberfläche eingesetzt. Bei der Abscheidung wird vorzugsweise die Plattenoberfläche vorab durch Glühentladung oder ähnliche Vorgänge gereinigt.
Es ist ferner wirksam, die Oberflächenrauheit einer oder jeder magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte durch geeignete Maßnahmen, wie z. B. Sandstrahlen, zu erhöhen. Die Oberflächenrauheit bewirkt eine verbesserte Haftung einer Zwischenschicht oder eine verbesserte Plattierfestigkeit, selbst bei direktem Plattieren ohne Ausbildung einer Zwischenschicht. Solchen Wirkungen werden als Ergebnis der Oberflächenreinigung und Aufrauhung (Ankerwirkung) der Zwischenschicht und/oder der zu plattierenden Gegenplatte zum Zeitpunkt des axialen Heißpressens angesehen.
Bei einer Alternative des obigen Verfahrens, bei dem die Oberfläche der Platte mit einer Zwischenschicht beschichtet wird, kann ein Material verwendet werden, das vorab durch Plattieren einer als eine Zwischenschicht zu verwendenden dünnen Metallschicht auf einer magnetischen Metallplatte, z. B. aus Eisen oder rostfreiem Stahl, durch ein gleichzeitiges Walzverfahren erhalten wird. Da z. B. Plattiermaterialien, wie z. B. Kupfer/rostfreier Stahl und dergleichen, kommerziell durch gleichzeitiges Walzen hergestellt werden, können solche Plattiermaterialien, wenn sie in Scheiben gestanzt sind, direkt axial heißgepreßt werden, ohne Schritte, wie das Metallplattieren, Abscheidung oder dergleichen, einzusetzen.
Das Verfahren zur Schaffung einer Zwischenschicht und deren Dicke sind nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Die Zwischenschicht kann z. B. eine durch Dampfabscheidung hergestellte Dünnschicht mit einer Dicke von im allgemeinen 10 um oder weniger, vorzugsweise 1 um oder weniger, eine durch Metallplattieren ausgebildete Dünnschicht mit einer Dicke von im allgemeinen 30 um oder weniger, vorzugsweise von 5 bis 20 um, eine durch Pastenbeschichtung ausgebildete Dickschicht mit einer Dicke von im allgemeinen 100 um oder weniger, vorzugsweise 30 bis 50 um, eine dünne Platte, wie z. B. eine Folie mit einer Dicke von 150 um oder weniger, vorzugsweise ungefähr 50 um, und eine dünne Metallplatte mit einer Dicke von 150 um oder mehr sein.
In der vorliegenden Erfindung ist die Zwischenschicht vorzugsweise durch Metallplattierung ausgebildet und umfaßt vorzugsweise eine Cu-Plattierungsschicht mit einer N1- Unterplattierungsschicht.
Die Erfinder fanden heraus, daß das folgende Verfahren eine wirksame Maßnahme ist, das axial-heißpreß-unterstützte Plattieren in einem billigen und effizienten Großproduktionsverfahren einzusetzen.
Wenn das Plattieren durch axiales Heißpressen durchgeführt wird, werden eine magnetische Metallplatte als ein Blech und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte als ein Blech übereinander angeordnet als eine kombinierte Einheit verwendet und eine Vielzahl dieser kombinierten Einheiten wird mit Hilfe eines Ablösematerials übereinander angeordnet, das zur Bildung eines Laminats einen höheren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt jeder magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte besitzt, woraufhin die laminierten Platten in einer geeigneten Form axial heißgepreßt werden. Ein höherer Schmelzpunkt des Ablösematerials bedeutet, daß das Material einen kleineren Diffusionskoeffizienten besitzt. Ein Material mit einem kleinen Diffusionskoeffizienten kann wirksam als ein Ablösematerial fungieren, da es weder mit der magnetischen Metallplatte noch mit der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte reagiert, wenn diese axial heißgepreßt werden.
Gemäß dem obigen Verfahren kann mit Hilfe des Ablösematerials eine Vielzahl dieser kombinierten Einheiten zu plattierten Platten aus jeweiligen kombinierten Einheiten gemacht werden.
Beispiel des Ablösematerials umfassen blechartige Materialien, wie z. B. Keramikbleche (z. B. Aluminiumoxidbleche), Kohlenstoffbleche und dergleichen, Gewirkmaterialien, wie z. B. Glasgewebe, gewebeartige Materialien und Pulvermaterialien. Als Ablösematerial ist ferner ein Material verwendbar, das Molybdän, Wolfram, Alumit, Kohlenstoff oder Keramiken, wie z. B. Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Siliciumnitrid, umfaßt.
Das Ablösematerial besitzt im allgemeinen eine Dicke von 3 mm oder weniger und vorzugsweise von 2 mm oder weniger. Das Ablösematerial sollte so dünn, aber doch so haltbar wie möglich sein. Ein dickes Ablösematerial ist aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht wünschenswert, da es die Anzahl der aus zu laminierenden Platten kombinierten Einheiten in der Form verringert. Ferner ist ein Ablösematerial mit zu geringer Dicke oder niedriger Festigkeit von einem wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht wünschenswert, da solche Materialien nicht wiederholt verwendet werden können.
Wenn eine Metallzwischenschicht auf einer Oberfläche einer Platte ausgebildet wird, kann eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte als Blech für eine kombinierte Einheit verwendet und so miteinander laminiert werden, daß die Metallzwischenschicht zwischen den beiden Platten angeordnet ist. Dann kann selbst ohne ein Ablösematerial aus plattierten Platten eine Vielzahl von kombinierten Einheiten, die zu Einheiten kombiniert sind, hergestellt werden, wenn das axiale Heißpressen bei einer relativ niedrigen Temperatur (250 bis 400ºC) durchgeführt wird.
Die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte kann mit einem Fluorharz beschichtet werden. Wenn die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte mit einem Fluorharz beschichtet wird, wird in den meisten Fällen vorzugsweise ein Ablösematerial verwendet, da der direkte Kontakt der Fluorharzschicht mit der magnetischen Metallplatte aufgrund der Abwesenheit des Ablösematerials in Abhängigkeit von den axialen Heißpreßbedingungen eine starke Haftung zwischen der Fluorharzschicht und der magnetischen Metallplatte oder die Bildung rauher Stellen auf der Oberfläche der Fluorharzschicht beim Ablösen verursacht.
Eine Form der Preßformanordnung zur Verwendung beim axialen Heißpressen wirkt als eine Führung, um zu verhindern, daß die in der Form laminierten Platten und das Ablösematerial während der Druckbeaufschlagung zerbröselt. Die oberen und unteren Stempel übertragen Hochdruck eines Hydraulikzylinders auf die Platten. Deshalb sollten diese Stempel aus einem hochtemperatur- und hochdruckbeständigen Material, wie z. B. aus einer wärmebeständigen Legierung auf Eisenbasis, Keramiken, Kohlenstoff und dergleichen, hergestellt sein.
Die optimale Plattierfestigkeit der Verbundplatte, die durch das erfindungsgemäße axiale Heißpressen erreicht wird, kann, abhängig von der Verwendung und den erforderlichen Eigenschaften der Verbundplatte, gewählt werden. Beim Einsatz in einem elektromagnetischen Kocher, der im allgemeinen bei der Nachbearbeitung das Tiefziehen erforderlich macht, beträgt die minimale Plattierfestigkeit, bei der Abplatzen und dergleichen kaum verursacht wird, in Form einer Abplatzfestigkeit bei einer Verbundplatte mit einer Breite von 5 mm 3 kg oder mehr.
Erfindungsgemäß kann die Erzeugung der Wärme durch elektromagnetische Induktionserwärmung durch die Verwendung einer ferritischen, rostfreien Stahlplatte als magnetische Metallplatte erreicht werden und das sich ergebende Verbundmaterial kann deshalb im Innentopf eines elektromagnetischen Reiskochers oder in Behältern von elektromagnetischen Kochern eingesetzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Behälter mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit erhalten werden, wenn eine Ag-Mn-Serien-Aluminiumlegierungsplatte als Aluminiumlegierungsplatte verwendet wird.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter erläutern. Es wird jedoch betont, daß die Beispiele nur dem Zweck der Darstellung dienen und den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen.
Fig. 1 ist eine schematische, vertikale Aufsicht zur Verwendung der Beschreibung der Beispiele 1 bis 35 der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine magnetische Metallplatte, z. B. aus Eisen, rostfreiem Stahl oder dergleichen. Be zugszeichen 2 bezeichnet eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte. Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Ablösematerial mit einem Schmelzpunkt höher als die Schmelzpunkte des magnetischen Metalls, Aluminiums und der Aluminiumlegierung. Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Form und Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Stempel. Eine Formanordnung zur Verwendung beim axialen Heißpressen besteht aus einer Form 4 und einem Stempel 5.
Fig. 2 ist ferner eine schematische, vertikale Aufsicht zur Verwendung in der Beschreibung der Beispiele 36 bis 61 der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 11 eine magnetische Metallplatte, wie z. B. aus Eisen, rostfreiem Stahl oder dergleichen, bezeichnet Bezugszeichen 12 eine Metallschicht, Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte, Bezugszeichen 14 bezeichnet Fluorharz, Bezugszeichen 15 bezeichnet ein Ablösematerial und Bezugszeichen 16 und 17 bezeichnen eine Form und einen Stempel, aus denen sich eine Formanordnung zur Verwendung beim axialen Heißpressen aufbaut.

Beispiel 1

Eine kreisförmige Platte aus einer JIS 3004-Aluminiumlegierung, MG-110 (enthaltend 0,6 bis 0,8% Mg und 0,9 bis 1,1% Mn; ein Produkt der Sumitomo Light Metal Industries, Ltd.) mit einer Dicke von 1,5 mm und einem Durchmesser von 425 mm wurde als Aluminiumplatte 2, wie in Fig. 1 gezeigt, verwendet und eine SUS 430-kreisförmige Platte mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 425 mm wurde als rostfreie Stahlplatte verwendet. Nach dem Waschen der Oberflächen dieser Platten (jeweils zehn Stück) mit Alkali wurden diese wechselweise übereinander angeordnet. Ein Kohlenstoffblech 3 wurde als Ablösematerial zwischen den kombinierten Einheiten angeordnet, wobei jede kombinierte Einheit, die als eine Einheit eines Verbundplattenmaterials verwendet werden sollte, aus einer Aluminiumplatte in Form eines Bleches und einer rostfreien Stahlplatte in Form eines Bleches bestand.
Das resultierende Laminat wurde als Ganzes in eine Form gelegt. Nachdem ein Stempel angeordnet wurde, wurde die Formanordnung in einen Vakuumofen der axialen Heißpreßvorrichtung gestellt. In einem Vakuum von 5 · 10&supmin;² Torr wurde die Temperatur im Ofen auf 500ºC und der Druck im Ofen auf 500 kg/cm² durch Verwendung eines Hydrauliksystems gebracht, und diese Bedingungen wurden für zwei Stunden beibehalten, gefolgt von Drucksenkung und Kühlen. So wurden Teile einer aus Aluminium und rostfreiem Stahl plattierten Platte erhalten.
Die Plattierfestigkeit der plattierten Aluminium/rostfreien Stahlplatte betrug 3 bis 7 kg pro 5 mm Breite und war im Gegensatz zu plattierten Materialien, die mit dem herkömmlichen Walzverfahren erhalten wurden, gleichförmig und stabil ohne Zonen mit teilweise verringerter Plattierfestigkeit. Jedes Teil der plattierten Platte besaß eine Dicke von 2 mm ohne durch das Plattieren verursachte Dickenänderungen. Anhaftendes Fremdmaterial und die Bildung von Rissen wurden nicht entdeckt.
Die Aluminiumseitenoberflächen der plattierten Platte wurden in einer wäßrigen Natriumchloridlösung bei einer elektrischen Ladung von 20 Coulomb/cm² elektrolytisch geätzt, wodurch winzige Unebenheiten auf der Aluminiumoberfläche ausgebildet wurden, die durch Auftrag einer Harzemulsion nachfolgend mit einer Fluorharzschicht beschichtet wurde. Die so beschichtete Platte wurde in einen Innentopf eines Reiskochers mit einer Tiefe von 146 mm und einem Innendurchmesser von 221 mm unter Verwendung einer ölhydraulischen Presse umgeformt, wodurch ein erfindungsgemäßer Behälter erhalten wurde. Der Behälter zeigte keine Brüche, Falten oder dergleichen.

Beispiele 2 bis 35

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Platten unterschiedlichen Arten der Oberflächenbehandlung unterzogen wurden oder daß Temperatur, Druck und Dauer des axialen Heißpressens geändert wurden. Die Plattierfestigkeiten und Tiefzieheigenschaften der resultierenden Produkte wurden bewertet. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Ergebnissen aus Beispiel 1 in den Tabellen 1, 2 und 3 gezeigt. Tabelle 1
(*): +++, hervorragend; ++, sehr gut; +, gut Tabelle 2
(*): +++, hervorragend; ++, sehr gut; +, gut Tabelle 3
(*): +++, hervorragend; ++, sehr gut; +, gut

Beispiel 36

Eine kreisförmige Platte aus einer JIS 3004-Aluminiumlegierung, MG-110 (enthaltend 0,6 bis 0,8% Mg und 0,9 bis 1,1% Mn, ein Produkt der Sumitomo Light Metal Industries, Ltd.) mit einer Dicke von 1,5 mm und einem Durchmesser von 360 mm wurde als Aluminiumplatte 13, wie in Fig. 2 gezeigt, verwendet, und eine Oberfläche der Aluminiumplatte wurde in einer wäßrigen Natriumchloridlösung bei einer elektrischen Ladung von 20 Coulomb/cm² elektrolytisch geätzt, wodurch winzige Unebenheiten auf der Oberfläche ausgebildet wurden, auf die nachfolgend eine Emulsion aus einem fluorierten Ethylenharz aufgetragen wurde, um die Oberfläche mit der Fluorharzschicht 14 zu beschichten. Eine SUS 430-kreisförmige Platte mit einer Dicke von 0,5 mm und einem Durchmesser von 360 mm wurde als rostfreie Stahlplatte 11 verwendet und die aus Cu zusammengesetzte Metallschicht 12 wurde auf der Oberfläche der zu plattierenden rostfreien Stahlplatte ausgebildet. Die so behandelten Platten (jeweils 10 Stück) wurden wechselweise zueinander mit Hilfe des Ablösematerials angeordnet.
Das resultierende Laminat wurde als Ganzes in eine Form einer aus Kunststoff hergestellten Formanordnung gestellt. Nachdem ein Stempel in Position gebracht wurde, wurde die Formanordnung in einem Vakuumofen der axialen Heißpreßvorrichtung gestellt. In einem Vakuum von 2 · 10&supmin;&sup4; Torr wurde die Temperatur im Ofen auf 400ºC und der Druck im Ofen auf 344 kg/cm² unter Verwendung eines Hydrauliksystems gebracht und diese Bedingungen wurden für 2 Stunden beibehalten, gefolgt von Drucksenkung und Kühlen. Auf diese Weise wurden aus Aluminium und rostfreiem Stahl plattierte Platten erhalten.
Die Plattierfestigkeit der aus Aluminium und rostfreiem Stahl plattierten Platten betrug 6 bis 8 kg bei einer Breite von 5 mm und war im Gegensatz zu den mit Hilfe des üblichen Walzverfahrens erhaltenen plattierten Materialien gleichmäßig und stabil ohne Zonen mit teilweise verminderter Plattierfestigkeit. Jede Probe der plattierten Platte besaß eine Dicke von 2,0 mm, ohne daß, verursacht durch das Plattieren, Änderungen in der Dicke aufgetreten wären. Anhaftende Fremdmaterialien und die Bildung von Schnitten wurde nicht beobachtet.
Die resultierende plattierte Platte wurde zu einem Innentopf eines Reiskochers mit Hilfe einer ölhydraulischen Presse umgeformt, um einen erfindungsgemäßen Behälter zu erhalten. Der Behälter zeigte keine Brüche, Falten oder dergleichen.

Beispiele 37 bis 61

Das Verfahren aus Beispiel 36 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Platten unterschiedlichen Arten von Oberflächenbehandlungen unterzogen wurden, oder Temperatur, Druck und Dauer des axialen Heißpressens variiert wurden, und die Plattierfestigkeit und Tiefzieheigenschaften der resultierenden Produkte wurden bewertet. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Ergebnissen aus Beispiel 36 in den Tabellen 4, 5 und 6 gezeigt. Tabelle 4
(*): Eine Seite der Aluminium(legierungs)platte ist bereits mit einer Fluorharzschicht beschichtet.
(**): ++, hervorragend; +, gut Tabelle 5
(*): Eine Seite der Aluminium(legierungs)platte ist bereits mit einer Fluorharzschicht beschichtet.
(**): ++, hervorragend; +, gut Tabelle 6
(*): Eine Seite der Aluminium(legierungs)platte ist bereits mit einer Fluorharzschicht beschichtet.
(**): ++, hervorragend; +, gut

Beispiele 62 bis 66

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Platten unterschiedlichen Arten von Oberflächenbehandlungen unterzogen wurden, oder Temperatur, Druck und Dauer des axialen Heißpressens variiert wurden und die Plattierfestigkeit und Tiefzieheigenschaften der resultierenden Produkte wurden bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.

Beispiele 67 bis 70

Das Verfahren aus Beispiel 36 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Platten unterschiedlichen Arten von Oberflächenbehandlungen unterzogen, oder Temperatur, Druck und Dauer des axialen Heißpressens variiert wurden und Plattenfestigkeiten und Tiefzieheigenschaften der resultierenden Produkte wurden bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
(*): +++, hervorragend; ++, sehr gut; +, gut
In den Beispielen 67 bis 70 wurde eine Seite der Aluminium(legieruns)platte mit einer Fluorharzschicht beschichtet.
Obwohl die vorliegende Erfindung hauptsächlich mit Bezug auf Behälter für elektromagnetische Kocher und einen Innentopf eines Reiskochers in den obigen Beispielen beschrieben wurde, ist diese Erfindung auf diese Beispiele nicht begrenzt und kann auf eine Vielzahl von Verbundmaterialformen angewendet werden.
Wie vorstehend erörtert, zeigen ferner erfindungsgemäß durch Preßformen hergestellte Behälter keine Brüche, Falten und dergleichen und die Verbundplattenmaterialien verursachen kein Abplatzen und dergleichen, was einen sehr kleinen Anteil an Ausschuß zur Folge hat.
Ferner kann erfindungsgemäß eine kreisförmige Platte aus Aluminium leichter mit einem Fluorharz beschichtet werden als ein plattiertes Material, wodurch Ausschuß vermindert und Produktionskosten gesenkt werden können.
Ferner kann in großem Maßstab und mit verminderten Kosten produziert werden, wenn eine Vielzahl von kombinierten Einheiten aus dem Grundmaterial entweder mit oder ohne Ablösematerial axial heißgepreßt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, umfassend den Schritt des Plattierens einer magnetischen Metallplatte mit einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte durch axiales Heißpressen, wobei die Platten mit Hilfe eines Stempels zusammengepreßt und gleichzeitig in einer Form in einem Vakuumofen gehalten werden.

2. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 1, wobei die magnetische Metallplatte Eisen oder rostfreien Stahl umfaßt.

3. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 1, wobei die magnetische Metallplatte mit der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte direkt durch axiales Heißpressen plattiert wird, ohne daß eine Zwischenschicht zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 1, wobei eine Metallschicht auf der Oberfläche jeder oder einer magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte gebildet wird, wobei die Metallschicht einen Schmelzpunkt hat, der zwischen dem Schmelzpunkt der magnetischen Metallplatte und dem Schmelzpunkt der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegt, oder der so hoch wie der Schmelzpunkt der magnetischen Metallplatte oder der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte ist, und wobei die sich daraus ergebende magnetische Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die Metallschicht zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 1, wobei eine Metallschicht auf der Oberfläche jeder oder einer magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte gebildet wird, wobei die Metallschicht einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der magnetischen Metallplatte und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte liegt, und wobei die sich daraus ergebende magnetische Metallplatte und die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die Metallschicht zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 4, wobei die Metallschicht wenigstens ein Element aus der Gruppe Cu, Al, Ni, Ag, Lötmetall, Sn und deren Legierungen umfaßt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 5, wobei die Metallschicht wenigstens ein Element aus der Gruppe Cu, Al, Ni, Ag, Lötmetall, Sn und deren Legierungen umfaßt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 7, wobei die Metallschicht eine Cu-Plattierungsschicht mit einer Ni-Plattierungsunterschicht umfaßt.

9. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 4, wobei die Metallschicht durch Metallplattieren, Dampfabscheidung, Ionenabscheidung oder Tauchen in Metallschmelze gebildet wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 5, wobei die Metallschicht durch Metallplattieren, Dampfabscheidung, Ionenabscheidung oder Tauchen in Metallschmelze gebildet wird und die Metallschicht die Form einer dünnen Schicht oder einer dicken Schicht hat.

11. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 10, wobei die Metallschicht durch Metallplattieren gebildet wird und eine Cu-Plattierungsschicht mit einer Ni-Plattierungsunterschicht umfaßt.

12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 4, wobei die Metallschicht vorab auf die magnetische Metallplatte mit Hilfe von gleichzeitigem Walzen plattiert wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 5, wobei die Metallschicht vorab auf die magnetische Metallplatte mit Hilfe von gleichzeitigem Walzen plattiert wird.

14. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 3, wobei die Oberflächenrauhigkeit jeder oder einer magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte erhöht wird und die sich ergebende magnetische Metallplatte und die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die aufgerauhte Oberfläche zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 4, wobei die Oberflächenrauhigkeit jeder oder einer magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte erhöht wird und die sich ergebende magnetische Metallplatte und die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die aufgerauhte Oberfläche zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.

16. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 5, wobei die Oberflächenrauhigkeit jeder oder einer magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte erhöht wird und die sich ergebende magnetische Metallplatte und die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte nachfolgend durch axiales Heißpressen so plattiert werden, daß die aufgerauhte Oberfläche zwischen der magnetischen Metallplatte und der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte angeordnet wird.

17. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 1, wobei eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte übereinander angeordnet als eine kombinierte Einheit verwendet werden und eine Vielzahl dieser kombinierten Einheiten mit Hilfe eines Ablösematerials übereinander angeordnet wird, das zur Bildung eines Laminats einen höheren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt jeder magnetischen Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte besitzt, woraufhin das Laminat durch axiales Heißpressen plattiert wird.

18. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 4, wobei eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte übereinander angeordnet als eine kombinierte Einheit verwendet werden, wenigstens eine magnetische Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte auf deren Oberfläche die Metallschicht aufweist und wobei zur Bildung eines Laminats eine Vielzahl der kombinierten Einheiten übereinander angeordnet wird, ohne daß ein Ablösematerial dazwischen angeordnet wird, woraufhin das Laminat durch axiales Heißpressen plattiert wird.

19. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials nach Anspruch 5, wobei eine magnetische Metallplatte und eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte übereinander angeordnet als kombinierte Einheit verwendet werden, wenigstens eine magnetische Metallplatte und Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte auf deren Oberfläche die Metallschicht aufweist und wobei zur Bildung eines Laminats eine Vielzahl der kombinierten Einheiten übereinander angeordnet wird, ohne daß ein Ablösematerial dazwischen angeordnet wird, woraufhin das Laminat durch axiales Heißpressen plattiert wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei zur Herstellung einer Verbundform das erhaltene Verbund-Plattenmaterial preßgeformt und/oder gestanzt und getrennt wird.

21. Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach Anspruch 20, umfassend die Schritte

- Plattieren einer magnetischen Metallplatte und einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte durch axiales Heißpressen;

- Beschichten einer Oberfläche der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsplatte mit Fluorharz und

- Preßformen und/oder Stanzen und Trennen des sich ergebenden Verbund- Plattenmaterials.

22. Verfahren zur Herstellung einer Verbundform nach Anspruch 20, wobei die Verbundform ein Bauteil eines elektromagnetischen Kochers ist.