JP2000315570A - 誘導加熱用クラッド材およびその製造方法 - Google Patents
誘導加熱用クラッド材およびその製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02P10/25—Process efficiency
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 感温磁性材が本来有している磁気特性を有効
に利用することができる、温度制御性に優れた誘導加熱
用クラッド材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の誘導加熱用クラッド材は、温度
によって透磁率が変化する感温磁性材２と良熱伝導金属
材３とが接合されたクラッド材１である。前記クラッド
材１を構成する感温磁性材２のキュリー点の前後におけ
る透磁率の最大値を１００、最小値を１としたとき、当
該感温磁性材２のキュリー点における透磁率の温度変化
率ｄμ／ｄＴが１０以上とされたものである。感温磁性
材２としてはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等のキュリー点が４
０〜６００℃のものがよく、一方良熱伝導金属材３とし
てはＡｌあるいはＣｕを主成分とする金属が好適であ
る。
に利用することができる、温度制御性に優れた誘導加熱
用クラッド材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の誘導加熱用クラッド材は、温度
によって透磁率が変化する感温磁性材２と良熱伝導金属
材３とが接合されたクラッド材１である。前記クラッド
材１を構成する感温磁性材２のキュリー点の前後におけ
る透磁率の最大値を１００、最小値を１としたとき、当
該感温磁性材２のキュリー点における透磁率の温度変化
率ｄμ／ｄＴが１０以上とされたものである。感温磁性
材２としてはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等のキュリー点が４
０〜６００℃のものがよく、一方良熱伝導金属材３とし
てはＡｌあるいはＣｕを主成分とする金属が好適であ
る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、感温磁性材と良熱
伝導金属材とをクラッドした誘導加熱用クラッド材およ
びその製造方法に関する。
伝導金属材とをクラッドした誘導加熱用クラッド材およ
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導加熱を利用した電磁調理器、加熱器
等に使用される加熱・保温プレート、鍋、内釜、容器等
は、例えば特開平４−２２０９９０号公報、特開平４−
２４２０９３号公報に記載されているように、温度によ
って透磁率が変化する感温磁性材と良好な熱伝導性を有
するアルミニウム等の金属材とが接合された誘導加熱用
クラッド材によって形成されており、このクラッド材は
７０％以上の圧下率で冷間圧接することにより製造され
ていた。
等に使用される加熱・保温プレート、鍋、内釜、容器等
は、例えば特開平４−２２０９９０号公報、特開平４−
２４２０９３号公報に記載されているように、温度によ
って透磁率が変化する感温磁性材と良好な熱伝導性を有
するアルミニウム等の金属材とが接合された誘導加熱用
クラッド材によって形成されており、このクラッド材は
７０％以上の圧下率で冷間圧接することにより製造され
ていた。
【０００３】前記感温磁性材は、キュリー点付近で透磁
率が急激に変化し、キュリー点を十分に超えた温度では
非磁性体化し、誘導加熱コイルからの交番磁界による渦
電流損が低減し、加熱出力が低下することから、自己温
度制御が可能であり、この種の加熱部材として好適な材
料である。もっとも、感温磁性材はそれ自体の熱伝導率
が低いため、単独で使用すると温度分布が不均一になる
ので、感温磁性材には熱伝導性に優れたアルミニウムな
どの金属材がクラッドされる訳である。因みに、３８wt
％Ｎｉ−８wt％Ｃｒ−Ｆｅ合金で形成された感温磁性材
の熱伝導率は０．０３cal/cm・s ・℃程度であり、一方
アルミニウムの熱伝導率は０．５６cal/cm・s ・℃程度
である。
率が急激に変化し、キュリー点を十分に超えた温度では
非磁性体化し、誘導加熱コイルからの交番磁界による渦
電流損が低減し、加熱出力が低下することから、自己温
度制御が可能であり、この種の加熱部材として好適な材
料である。もっとも、感温磁性材はそれ自体の熱伝導率
が低いため、単独で使用すると温度分布が不均一になる
ので、感温磁性材には熱伝導性に優れたアルミニウムな
どの金属材がクラッドされる訳である。因みに、３８wt
％Ｎｉ−８wt％Ｃｒ−Ｆｅ合金で形成された感温磁性材
の熱伝導率は０．０３cal/cm・s ・℃程度であり、一方
アルミニウムの熱伝導率は０．５６cal/cm・s ・℃程度
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、誘導加
熱部材の均熱性を確保するには、感温磁性材単独では無
理であり、これに良熱伝導金属材をクラッドすることが
必須となるのであるが、本発明者は誘導加熱用クラッド
材の品質を調査する過程で、クラッド後の感温磁性材は
クラッド前のものに比して温度制御性が急激に低下する
ことを見い出した。磁気特性の観点から温度制御性の低
下の原因を述べたところ、キュリー点における透磁率の
温度変化率ｄμ／ｄＴがクラッドによって急激に低下す
ることがわかった。
熱部材の均熱性を確保するには、感温磁性材単独では無
理であり、これに良熱伝導金属材をクラッドすることが
必須となるのであるが、本発明者は誘導加熱用クラッド
材の品質を調査する過程で、クラッド後の感温磁性材は
クラッド前のものに比して温度制御性が急激に低下する
ことを見い出した。磁気特性の観点から温度制御性の低
下の原因を述べたところ、キュリー点における透磁率の
温度変化率ｄμ／ｄＴがクラッドによって急激に低下す
ることがわかった。
【０００５】すなわち、図３(A) 、(B) はクラッド前後
における感温磁性材の温度に対する透磁率の測定結果を
示すグラフであるが、図３(A) に示すように、クラッド
前ではキュリー点における透磁率μの温度変化率ｄμ／
ｄＴが大きいものでも、同図(B) に示すように、クラッ
ド後には前記ｄμ／ｄＴが急激に低下するようになる。
例えば、３８wt％Ｎｉ−８wt％Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる
感温磁性材の場合、クラッド前に加工歪みを除去する磁
性焼鈍を施した感温磁性材のキュリー点におけるｄμ／
ｄＴは１０以上であるが、従来レベルの圧下率で圧接し
たクラッド材を構成する感温磁性材のキュリー点におけ
るｄμ／ｄＴは６程度に低下してしまう。ただし、前記
ｄμ／ｄＴの値は、キュリー点の前後における透磁率の
最大値を１００、最小値を１としたときの相対的な透磁
率に対する値である。
における感温磁性材の温度に対する透磁率の測定結果を
示すグラフであるが、図３(A) に示すように、クラッド
前ではキュリー点における透磁率μの温度変化率ｄμ／
ｄＴが大きいものでも、同図(B) に示すように、クラッ
ド後には前記ｄμ／ｄＴが急激に低下するようになる。
例えば、３８wt％Ｎｉ−８wt％Ｃｒ−Ｆｅ合金からなる
感温磁性材の場合、クラッド前に加工歪みを除去する磁
性焼鈍を施した感温磁性材のキュリー点におけるｄμ／
ｄＴは１０以上であるが、従来レベルの圧下率で圧接し
たクラッド材を構成する感温磁性材のキュリー点におけ
るｄμ／ｄＴは６程度に低下してしまう。ただし、前記
ｄμ／ｄＴの値は、キュリー点の前後における透磁率の
最大値を１００、最小値を１としたときの相対的な透磁
率に対する値である。
【０００６】このように、クラッド後の感温磁性材はキ
ュリー点におけるｄμ／ｄＴが急激に低下し、感温磁性
材の温度変化に対する温度制御性が著しく劣化するよう
になり、本来の磁気特性を犠牲にした状態での使用を余
儀なくされている。
ュリー点におけるｄμ／ｄＴが急激に低下し、感温磁性
材の温度変化に対する温度制御性が著しく劣化するよう
になり、本来の磁気特性を犠牲にした状態での使用を余
儀なくされている。
【０００７】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、感温磁性材が本来有している磁気特性を有効に利用
することができる、温度制御性に優れた誘導加熱用クラ
ッド材、およびその製造方法を提供するものである。
で、感温磁性材が本来有している磁気特性を有効に利用
することができる、温度制御性に優れた誘導加熱用クラ
ッド材、およびその製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、感温磁性材と
良熱伝導金属材とを圧接する際の圧下率とキュリー点に
おけるｄμ／ｄＴとの関係について鋭意研究したとこ
ろ、従来レベルの圧下率では圧下に伴う加工歪によりｄ
μ／ｄＴが急激に劣化することが見い出された。本発明
はかかる知見に基づいて完成されてものである。すなわ
ち、請求項１に記載した本発明の誘導加熱用クラッド材
は、温度によって透磁率が変化する感温磁性材と良熱伝
導金属材とが接合されたクラッド材であって、前記クラ
ッド材を構成する感温磁性材のキュリー点の前後におけ
る透磁率の最大値を１００、最小値を１としたとき、当
該感温磁性材のキュリー点における透磁率の温度変化率
ｄμ／ｄＴが１０以上とされたものである。
良熱伝導金属材とを圧接する際の圧下率とキュリー点に
おけるｄμ／ｄＴとの関係について鋭意研究したとこ
ろ、従来レベルの圧下率では圧下に伴う加工歪によりｄ
μ／ｄＴが急激に劣化することが見い出された。本発明
はかかる知見に基づいて完成されてものである。すなわ
ち、請求項１に記載した本発明の誘導加熱用クラッド材
は、温度によって透磁率が変化する感温磁性材と良熱伝
導金属材とが接合されたクラッド材であって、前記クラ
ッド材を構成する感温磁性材のキュリー点の前後におけ
る透磁率の最大値を１００、最小値を１としたとき、当
該感温磁性材のキュリー点における透磁率の温度変化率
ｄμ／ｄＴが１０以上とされたものである。
【０００９】この発明のクラッド材によれば、クラッド
材を構成する感温磁性材のキュリー点における相対的な
透磁率の温度変化率すなわちｄμ／ｄＴが１０以上であ
るので、キュリー点付近での温度変化に対して透磁率が
速やかに変化するため、感温磁性材を通る磁束ひいては
渦電流損が速やかに変化し、これによって温度変化に対
する優れた応答性が得られるため、温度制御性に優れ
る。前記ｄμ／ｄＴは大きいほどよく、好ましくは１５
以上、より好ましくは２０以上とするのがよい。
材を構成する感温磁性材のキュリー点における相対的な
透磁率の温度変化率すなわちｄμ／ｄＴが１０以上であ
るので、キュリー点付近での温度変化に対して透磁率が
速やかに変化するため、感温磁性材を通る磁束ひいては
渦電流損が速やかに変化し、これによって温度変化に対
する優れた応答性が得られるため、温度制御性に優れ
る。前記ｄμ／ｄＴは大きいほどよく、好ましくは１５
以上、より好ましくは２０以上とするのがよい。
【００１０】前記ｄμ／ｄＴは、キュリー点の前後にお
ける透磁率の最大値を１００、最小値を１としたときの
相対的な透磁率に対する値であり、最小値は非磁性状態
を示し、比透磁率が１であることに対応させたものであ
る。本発明において、ｄμ／ｄＴを透磁率の相対値に対
して求めることとしたのは、透磁率は感温磁性材の成
分、測定条件によって大きく異なり、また本発明は透磁
率の絶対値が問題なのではなく、温度に対する変化が問
題であるので、透磁率の相対値に対するｄμ／ｄＴを規
定することにしたものである。なお、透磁率の最大値、
最小値は通常（キュリー点−１００）℃から（キュリー
点＋５０）℃の温度範囲で現れるので、実際的には、こ
の温度範囲で測定すればよい。なお、本発明では感温磁
性材における温度変化に対する変化量として相対化した
透磁率を採ったが、磁束密度Ｂ、重量、あるいは電磁誘
導によって感温磁性材に誘導される電圧の最大値を１０
０、最小値を１とする相対値に対する温度変化率を採っ
ても同様である。
ける透磁率の最大値を１００、最小値を１としたときの
相対的な透磁率に対する値であり、最小値は非磁性状態
を示し、比透磁率が１であることに対応させたものであ
る。本発明において、ｄμ／ｄＴを透磁率の相対値に対
して求めることとしたのは、透磁率は感温磁性材の成
分、測定条件によって大きく異なり、また本発明は透磁
率の絶対値が問題なのではなく、温度に対する変化が問
題であるので、透磁率の相対値に対するｄμ／ｄＴを規
定することにしたものである。なお、透磁率の最大値、
最小値は通常（キュリー点−１００）℃から（キュリー
点＋５０）℃の温度範囲で現れるので、実際的には、こ
の温度範囲で測定すればよい。なお、本発明では感温磁
性材における温度変化に対する変化量として相対化した
透磁率を採ったが、磁束密度Ｂ、重量、あるいは電磁誘
導によって感温磁性材に誘導される電圧の最大値を１０
０、最小値を１とする相対値に対する温度変化率を採っ
ても同様である。
【００１１】また、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した誘導加熱用クラッド材において、感温磁性
材が４０〜６００℃のキュリー点を有する感温磁性金属
であり、良熱伝導金属材がＡｌを主成分とするＡｌ基金
属あるいはＣｕを主成分とするＣｕ基金属で形成された
ものである。
１に記載した誘導加熱用クラッド材において、感温磁性
材が４０〜６００℃のキュリー点を有する感温磁性金属
であり、良熱伝導金属材がＡｌを主成分とするＡｌ基金
属あるいはＣｕを主成分とするＣｕ基金属で形成された
ものである。
【００１２】この発明によると、感温磁性材としてその
キュリー点が４０〜６００℃のものを用いるので、調理
温度として好適な温度範囲での温度制御を実現すること
ができる。このようなキュリー点を備えた感温磁性材と
しては、例えばＦｅ−Ｎｉ合金（好ましくはＮｉ≧３０
wt％）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金（好ましくはＮｉ：３０
〜６５wt％、好ましくはＣｒ≦２０wt％）、Ｎｉ−Ｃｕ
合金（好ましくはＣｕ≧３５wt％以上）あるいは純Ｎｉ
をあげることができる。
キュリー点が４０〜６００℃のものを用いるので、調理
温度として好適な温度範囲での温度制御を実現すること
ができる。このようなキュリー点を備えた感温磁性材と
しては、例えばＦｅ−Ｎｉ合金（好ましくはＮｉ≧３０
wt％）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金（好ましくはＮｉ：３０
〜６５wt％、好ましくはＣｒ≦２０wt％）、Ｎｉ−Ｃｕ
合金（好ましくはＣｕ≧３５wt％以上）あるいは純Ｎｉ
をあげることができる。
【００１３】一方、Ａｌを主成分とするＡｌ基金属ある
いはＣｕを主成分とするＣｕ基金属は市場に多量に供給
され、低コストで熱伝導性に優れるため、これらの金属
を用いることにより、温度均一性に優れた、低コストの
クラッド材を容易に得ることができる。Ａｌ基金属の場
合は軽量化にも資することができる。前記Ａｌ基金属と
しては純Ａｌのほか、好ましくはＡｌを９０wt％以上含
有する各種のＡｌ合金を用いることができる。また、前
記Ｃｕ基金属としては、純Ｃｕのほか、好ましくはＣｕ
を９０wt％以上含有する各種のＣｕ合金を用いることが
できる。
いはＣｕを主成分とするＣｕ基金属は市場に多量に供給
され、低コストで熱伝導性に優れるため、これらの金属
を用いることにより、温度均一性に優れた、低コストの
クラッド材を容易に得ることができる。Ａｌ基金属の場
合は軽量化にも資することができる。前記Ａｌ基金属と
しては純Ａｌのほか、好ましくはＡｌを９０wt％以上含
有する各種のＡｌ合金を用いることができる。また、前
記Ｃｕ基金属としては、純Ｃｕのほか、好ましくはＣｕ
を９０wt％以上含有する各種のＣｕ合金を用いることが
できる。
【００１４】また、請求項３に記載した発明は、請求項
１または２に記載した誘導加熱用クラッド材において、
感温磁性材の厚さが０．０３〜０．５mmであり、良熱伝
導金属材の厚さが０．３〜６．０mmとされたものである
１または２に記載した誘導加熱用クラッド材において、
感温磁性材の厚さが０．０３〜０．５mmであり、良熱伝
導金属材の厚さが０．３〜６．０mmとされたものである
【００１５】前記感温磁性材の厚さは、薄過ぎると漏れ
磁束が多くなって有効磁束が減少し、発熱量が不足する
ようになり、また加工コスト高を招来する。このため、
感温磁性材の厚さの下限を０．０３mm、好ましくは０．
１mmとする。一方、磁束は表皮効果により表層部に集中
するため、磁束が通る浸透深さ以上の厚さは不要であ
り、また素材コスト高を招来する。このため、感温磁性
材の厚さの上限を０．５mm、好ましくは０．３mmとす
る。
磁束が多くなって有効磁束が減少し、発熱量が不足する
ようになり、また加工コスト高を招来する。このため、
感温磁性材の厚さの下限を０．０３mm、好ましくは０．
１mmとする。一方、磁束は表皮効果により表層部に集中
するため、磁束が通る浸透深さ以上の厚さは不要であ
り、また素材コスト高を招来する。このため、感温磁性
材の厚さの上限を０．５mm、好ましくは０．３mmとす
る。
【００１６】一方、良熱伝導金属材の厚さは、薄過ぎる
と大気中へ逸散する熱量に比して伝導する熱量が少ない
ため、熱伝導が不十分となり、クラッド材の温度均一性
が劣化するようになる。このため、良熱伝導金属材の厚
さの下限を０．３mm、好ましくは０．６mmとする。一
方、厚過ぎると、均熱性は向上するが、圧接が困難にな
り、また材料コストも上昇する。このため、良熱伝導金
属材の厚さの上限を６．０mm、好ましくは４．０mmとす
る。
と大気中へ逸散する熱量に比して伝導する熱量が少ない
ため、熱伝導が不十分となり、クラッド材の温度均一性
が劣化するようになる。このため、良熱伝導金属材の厚
さの下限を０．３mm、好ましくは０．６mmとする。一
方、厚過ぎると、均熱性は向上するが、圧接が困難にな
り、また材料コストも上昇する。このため、良熱伝導金
属材の厚さの上限を６．０mm、好ましくは４．０mmとす
る。
【００１７】請求項４〜７は、前記誘導加熱用クラッド
材の好適な製造方法を示すものであり、請求項４に記載
された誘導加熱用クラッド材の製造方法は、温度によっ
て透磁率が変化する感温磁性材に対してその再結晶温度
以上、融点未満の温度で加熱して加工歪を除去する磁性
焼鈍を施した後、この感温磁性材と良熱伝導金属材とを
圧下率１〜１５％で１×１０-1Torr以下の真空下で圧接
するものである。
材の好適な製造方法を示すものであり、請求項４に記載
された誘導加熱用クラッド材の製造方法は、温度によっ
て透磁率が変化する感温磁性材に対してその再結晶温度
以上、融点未満の温度で加熱して加工歪を除去する磁性
焼鈍を施した後、この感温磁性材と良熱伝導金属材とを
圧下率１〜１５％で１×１０-1Torr以下の真空下で圧接
するものである。
【００１８】この発明によると、感温磁性材は圧接前に
再結晶温度以上、融点未満の温度で加熱して加工歪を除
去する磁性焼鈍が施されているので、キュリー点におけ
る透磁率の温度変化率ｄμ／ｄＴの劣化のない、その感
温磁性材の本来有する磁気特性を利用することができ
る。そして、この感温磁性材と良熱伝導金属材とを圧下
率１〜１５％で真空下で圧接するので、圧接による加工
歪が加わっても、その量が少ないので、透磁率の最小値
〜最大値を１〜１００に相対化した透磁率のキュリー点
における温度変化率ｄμ／ｄＴが１０以上の良好な磁気
特性を備えたクラッド材を容易に製造することができ
る。
再結晶温度以上、融点未満の温度で加熱して加工歪を除
去する磁性焼鈍が施されているので、キュリー点におけ
る透磁率の温度変化率ｄμ／ｄＴの劣化のない、その感
温磁性材の本来有する磁気特性を利用することができ
る。そして、この感温磁性材と良熱伝導金属材とを圧下
率１〜１５％で真空下で圧接するので、圧接による加工
歪が加わっても、その量が少ないので、透磁率の最小値
〜最大値を１〜１００に相対化した透磁率のキュリー点
における温度変化率ｄμ／ｄＴが１０以上の良好な磁気
特性を備えたクラッド材を容易に製造することができ
る。
【００１９】本発明で行う圧接方法としては、一対のロ
ール間に重ね合わせた素材を通すことによって圧接する
ロール圧接が実施容易で、生産性に優れるため、好適で
ある。圧接の際の圧下率は、１％未満では真空下といえ
ども接合力が不足し、接合が困難になる。一方、１５％
を超えると、冷間での圧下であるため、加工歪が増大
し、増大した加工歪により前記ｄμ／ｄＴが１０未満に
低下するようになる。このため、圧下率の下限を１％、
好ましくは２％、より好ましくは４％とし、またその上
限を１５％、好ましくは１３％、より好ましくは１０％
とする。また、圧接の際の圧力（真空度）は、素材の圧
接界面を清浄にすると共に圧接時に酸素等の気体の巻き
込みを防止して良好な接合を得るには低い程良いが、必
要以上に低くすることは設備コストの上昇を招く割りに
は接合力が向上しない。このため、本発明では圧接中の
圧力を１×１０-1Torr以下、好ましくは１×１０-2Torr
以下とする。
ール間に重ね合わせた素材を通すことによって圧接する
ロール圧接が実施容易で、生産性に優れるため、好適で
ある。圧接の際の圧下率は、１％未満では真空下といえ
ども接合力が不足し、接合が困難になる。一方、１５％
を超えると、冷間での圧下であるため、加工歪が増大
し、増大した加工歪により前記ｄμ／ｄＴが１０未満に
低下するようになる。このため、圧下率の下限を１％、
好ましくは２％、より好ましくは４％とし、またその上
限を１５％、好ましくは１３％、より好ましくは１０％
とする。また、圧接の際の圧力（真空度）は、素材の圧
接界面を清浄にすると共に圧接時に酸素等の気体の巻き
込みを防止して良好な接合を得るには低い程良いが、必
要以上に低くすることは設備コストの上昇を招く割りに
は接合力が向上しない。このため、本発明では圧接中の
圧力を１×１０-1Torr以下、好ましくは１×１０-2Torr
以下とする。
【００２０】また、請求項５に記載された誘導加熱用ク
ラッド材の製造方法は、温度によって透磁率が変化する
感温磁性材に対してその再結晶温度以上、融点未満の温
度で加熱して加工歪を除去する磁性焼鈍を施した後、こ
の感温磁性材と良熱伝導金属材とを圧下率１０〜４０％
で、かつ２００〜５００℃の温度下で圧接するものであ
る。
ラッド材の製造方法は、温度によって透磁率が変化する
感温磁性材に対してその再結晶温度以上、融点未満の温
度で加熱して加工歪を除去する磁性焼鈍を施した後、こ
の感温磁性材と良熱伝導金属材とを圧下率１０〜４０％
で、かつ２００〜５００℃の温度下で圧接するものであ
る。
【００２１】この発明によると、感温磁性材は圧接前に
再結晶温度以上、融点未満の温度で加熱して加工歪を除
去する磁性焼鈍が施されているので、キュリー点におけ
る透磁率の温度変化率ｄμ／ｄＴの劣化のない、その感
温磁性材の本来有する磁気特性を利用することができ
る。そして、この感温磁性材と良熱伝導金属材とを圧下
率１０〜４０％で所定温度の下で温間圧接するので、圧
接による加工歪が加わっても、加熱下の圧下であり、加
工歪の生成が抑制されるため、透磁率の最小値〜最大値
を１〜１００に相対化した透磁率のキュリー点における
温度変化率ｄμ／ｄＴが１０以上の良好な磁気特性を備
えたクラッド材を容易に製造することができる。
再結晶温度以上、融点未満の温度で加熱して加工歪を除
去する磁性焼鈍が施されているので、キュリー点におけ
る透磁率の温度変化率ｄμ／ｄＴの劣化のない、その感
温磁性材の本来有する磁気特性を利用することができ
る。そして、この感温磁性材と良熱伝導金属材とを圧下
率１０〜４０％で所定温度の下で温間圧接するので、圧
接による加工歪が加わっても、加熱下の圧下であり、加
工歪の生成が抑制されるため、透磁率の最小値〜最大値
を１〜１００に相対化した透磁率のキュリー点における
温度変化率ｄμ／ｄＴが１０以上の良好な磁気特性を備
えたクラッド材を容易に製造することができる。
【００２２】本発明で行う圧接方法としては、一対のロ
ール間に重ね合わせた素材を通すことによって圧接する
ロール圧接が実施容易で、生産性に優れるため、好適で
ある。圧接の際の圧下率は、１０％未満では加熱下とい
えども接合力が不足し、接合が困難になる。一方、４０
％を超えると、温間圧接であっても、加工歪が過大にな
り、前記ｄμ／ｄＴが１０未満に低下するようになる。
このため、圧下率の下限を１０％、好ましくは１５％、
より好ましくは２０％とし、またその上限を４０％、好
ましくは３５％、より好ましくは３０％とする。また、
圧接の際の温度は、２００℃未満では４０％の圧下率で
も圧接が困難であり、一方５００℃を超えると接合力が
劣化するようになったり、接合力の向上効果が飽和する
ようになる。例えば、良熱伝導金属材としてＡｌを主成
分とするＡｌ基金属（Ａｌ≧９０wt％）を用いる場合で
はＦｅＡｌ3 などの金属間化合物を生成し、接合力が劣
化するようになり、またＣｕを主成分とするＣｕ基金属
（Ｃｕ≧９０wt％）を用いる場合では加熱による接合力
の向上効果が飽和するようになる。このため、圧接温度
の下限を２００℃、好ましくは３００℃とし、その上限
を５００℃、好ましくは４５０℃とする。なお、良熱伝
導金属材として前記Ａｌ基金属を用いる場合、高温では
表面酸化が促進されるため、４００℃超の温度下での圧
接を行う場合、窒素ガス等の非酸化性雰囲気下で行うの
がよい。
ール間に重ね合わせた素材を通すことによって圧接する
ロール圧接が実施容易で、生産性に優れるため、好適で
ある。圧接の際の圧下率は、１０％未満では加熱下とい
えども接合力が不足し、接合が困難になる。一方、４０
％を超えると、温間圧接であっても、加工歪が過大にな
り、前記ｄμ／ｄＴが１０未満に低下するようになる。
このため、圧下率の下限を１０％、好ましくは１５％、
より好ましくは２０％とし、またその上限を４０％、好
ましくは３５％、より好ましくは３０％とする。また、
圧接の際の温度は、２００℃未満では４０％の圧下率で
も圧接が困難であり、一方５００℃を超えると接合力が
劣化するようになったり、接合力の向上効果が飽和する
ようになる。例えば、良熱伝導金属材としてＡｌを主成
分とするＡｌ基金属（Ａｌ≧９０wt％）を用いる場合で
はＦｅＡｌ3 などの金属間化合物を生成し、接合力が劣
化するようになり、またＣｕを主成分とするＣｕ基金属
（Ｃｕ≧９０wt％）を用いる場合では加熱による接合力
の向上効果が飽和するようになる。このため、圧接温度
の下限を２００℃、好ましくは３００℃とし、その上限
を５００℃、好ましくは４５０℃とする。なお、良熱伝
導金属材として前記Ａｌ基金属を用いる場合、高温では
表面酸化が促進されるため、４００℃超の温度下での圧
接を行う場合、窒素ガス等の非酸化性雰囲気下で行うの
がよい。
【００２３】また、請求項６に記載した発明は、請求項
４または５に記載した製造方法において、感温磁性材が
４０〜６００℃のキュリー点を有する感温磁性金属であ
り、良熱伝導金属材がＡｌを主成分とするＡｌ基金属あ
るいはＣｕを主成分とするＣｕ基金属で形成されたもの
である。この発明によると、請求項２で記載したよう
に、調理温度として好適な温度範囲で温度制御すること
ができ、また低コストで、温度均一性に優れたクラッド
材を製造することができる。
４または５に記載した製造方法において、感温磁性材が
４０〜６００℃のキュリー点を有する感温磁性金属であ
り、良熱伝導金属材がＡｌを主成分とするＡｌ基金属あ
るいはＣｕを主成分とするＣｕ基金属で形成されたもの
である。この発明によると、請求項２で記載したよう
に、調理温度として好適な温度範囲で温度制御すること
ができ、また低コストで、温度均一性に優れたクラッド
材を製造することができる。
【００２４】本発明の感温磁性材、Ａｌ基金属、Ｃｕ基
金属の具体例は請求項２と同様である。Ｆｅ−Ｎｉ合
金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｕ合金あるいは純
Ｎｉの場合、再結晶温度は７００℃以上であり、融点は
概ね１４５０℃超であるので、感温磁性材に施す磁性焼
鈍の焼鈍温度は下限を７００℃、好ましくは８００℃と
し、上限を１４５０℃、好ましくは１３５０℃とすれば
よい。磁性焼鈍の焼鈍時間は、加工歪が除去された再結
晶組織が得られるように設定すればよく、好ましくは１
０min 以上、より好ましくは１５min 以上にするのがよ
い。また、生産性向上の観点からは、４ｈｒ以内、好ま
しくは３ｈｒ以内とするのがよい。なお、感温磁性材お
よび良熱伝導金属材の厚さは、好ましくは圧接後の厚さ
が、請求項３に記載したように、感温磁性材では０．０
３〜０．５mm、良熱伝導金属材では０．３〜６．０mmに
なるように、圧下率を考慮して素材厚さを設定すればよ
い。
金属の具体例は請求項２と同様である。Ｆｅ−Ｎｉ合
金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｕ合金あるいは純
Ｎｉの場合、再結晶温度は７００℃以上であり、融点は
概ね１４５０℃超であるので、感温磁性材に施す磁性焼
鈍の焼鈍温度は下限を７００℃、好ましくは８００℃と
し、上限を１４５０℃、好ましくは１３５０℃とすれば
よい。磁性焼鈍の焼鈍時間は、加工歪が除去された再結
晶組織が得られるように設定すればよく、好ましくは１
０min 以上、より好ましくは１５min 以上にするのがよ
い。また、生産性向上の観点からは、４ｈｒ以内、好ま
しくは３ｈｒ以内とするのがよい。なお、感温磁性材お
よび良熱伝導金属材の厚さは、好ましくは圧接後の厚さ
が、請求項３に記載したように、感温磁性材では０．０
３〜０．５mm、良熱伝導金属材では０．３〜６．０mmに
なるように、圧下率を考慮して素材厚さを設定すればよ
い。
【００２５】また、請求項７に記載した発明は、請求項
４〜６のいずれか１項に記載した製造方法において、感
温磁性材と良熱伝導金属材とを圧接後、前記感温磁性材
あるいは前記良熱伝導金属材のうちの低い方の融点未満
の温度にて拡散焼鈍するものである。
４〜６のいずれか１項に記載した製造方法において、感
温磁性材と良熱伝導金属材とを圧接後、前記感温磁性材
あるいは前記良熱伝導金属材のうちの低い方の融点未満
の温度にて拡散焼鈍するものである。
【００２６】この発明によると、感温磁性材と良熱伝導
金属材とは、圧接後さらに拡散焼鈍されるので、接合力
が向上し、製造したクラッド材のプレス成形性が優れた
ものになる。なお、拡散焼鈍は、通常のように、圧接後
の複合材を搬送する際、搬送ラインに設けたトンネル炉
にて実施すればよく、加熱時間は搬送速度にもよるが、
概ね３min 以下とされる。
金属材とは、圧接後さらに拡散焼鈍されるので、接合力
が向上し、製造したクラッド材のプレス成形性が優れた
ものになる。なお、拡散焼鈍は、通常のように、圧接後
の複合材を搬送する際、搬送ラインに設けたトンネル炉
にて実施すればよく、加熱時間は搬送速度にもよるが、
概ね３min 以下とされる。
【００２７】
【実施例】感温磁性金属（３８wt％Ｎｉ−８wt％Ｃｒ−
Ｆｅ合金、キュリー点１７２℃）のフープ材をバッチ式
焼鈍炉にて１０００℃にて３０min 保持する磁性焼鈍を
行い、加工歪みを完全に除去して再結晶組織とした後、
感温磁性材に、９９．９％の純Ａｌあるいは９９．９％
の純Ｃｕのフープ材を重ね合わせて、下記表１の接合方
法、圧下率にてロール圧接を行い、その後、同表に示す
所定の試料に対して焼鈍を行い、図１に示すように、
０．１mm厚さの感温磁性材２に１．０mm厚さの良熱伝導
金属材（実施例では純Ａｌ又は純Ｃｕ）３が接合された
誘導加熱用クラッド材１を製造した。また、比較のた
め、前記感温磁性材に純Ａｌ板をろう付けしたクラッド
材も製造した。なお、圧接後の焼鈍について、試料No.
５および６は接合力の向上を企図した拡散焼鈍である。
Ｆｅ合金、キュリー点１７２℃）のフープ材をバッチ式
焼鈍炉にて１０００℃にて３０min 保持する磁性焼鈍を
行い、加工歪みを完全に除去して再結晶組織とした後、
感温磁性材に、９９．９％の純Ａｌあるいは９９．９％
の純Ｃｕのフープ材を重ね合わせて、下記表１の接合方
法、圧下率にてロール圧接を行い、その後、同表に示す
所定の試料に対して焼鈍を行い、図１に示すように、
０．１mm厚さの感温磁性材２に１．０mm厚さの良熱伝導
金属材（実施例では純Ａｌ又は純Ｃｕ）３が接合された
誘導加熱用クラッド材１を製造した。また、比較のた
め、前記感温磁性材に純Ａｌ板をろう付けしたクラッド
材も製造した。なお、圧接後の焼鈍について、試料No.
５および６は接合力の向上を企図した拡散焼鈍である。
【００２８】各クラッド材１から幅２０mm、長さ３０mm
の条材を切り取り、その回りに測定用コイル（１次コイ
ル、２次コイル）を付設し、これを加熱炉内に設置し、
室温からキュリー点＋５０℃まで温度を徐々に上げ、１
次コイルに基準電流を流した際に２次コイルに誘導され
た電圧を各温度ごとに測定し、この電圧を基にして透磁
率を求め、その最大値を１００、最小値を１としてキュ
リー点における相対的な透磁率の温度変化率ｄμ／ｄＴ
を求めた。
の条材を切り取り、その回りに測定用コイル（１次コイ
ル、２次コイル）を付設し、これを加熱炉内に設置し、
室温からキュリー点＋５０℃まで温度を徐々に上げ、１
次コイルに基準電流を流した際に２次コイルに誘導され
た電圧を各温度ごとに測定し、この電圧を基にして透磁
率を求め、その最大値を１００、最小値を１としてキュ
リー点における相対的な透磁率の温度変化率ｄμ／ｄＴ
を求めた。
【００２９】また、上記クラッド材１を２００φmmの大
きさに切断し、これを用いて温度制御試験を以下の要領
で実施した。図２に示すように、高周波コイル１１の上
に前記クラッド材１からなる加熱保温プレートを設置
し、その上に非磁性容器（ステンレス鋼容器）１２を載
置した。この容器１２に食用油１３を満たし、前記コイ
ル１１に周波数３０ｋＨｚ、最大電力１２００Ｗのイン
バータ電源を接続し、容器１２内の食用油１３の温度を
測定した。電圧印加直後は食用油１３の温度は急速に上
昇するが、やがてキュリー点付近で一定温度に落ちつ
く。この定常状態における温度制御範囲を測定し、±５
℃内に温度制御された場合を優良◎、±１０℃内に温度
制御された場合を良○、±１０℃内から外れた場合を不
良×とした。これらの測定結果を表１に併せて示す。
きさに切断し、これを用いて温度制御試験を以下の要領
で実施した。図２に示すように、高周波コイル１１の上
に前記クラッド材１からなる加熱保温プレートを設置
し、その上に非磁性容器（ステンレス鋼容器）１２を載
置した。この容器１２に食用油１３を満たし、前記コイ
ル１１に周波数３０ｋＨｚ、最大電力１２００Ｗのイン
バータ電源を接続し、容器１２内の食用油１３の温度を
測定した。電圧印加直後は食用油１３の温度は急速に上
昇するが、やがてキュリー点付近で一定温度に落ちつ
く。この定常状態における温度制御範囲を測定し、±５
℃内に温度制御された場合を優良◎、±１０℃内に温度
制御された場合を良○、±１０℃内から外れた場合を不
良×とした。これらの測定結果を表１に併せて示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１より、発明例のクラッド材では、キュ
リー点におけるｄμ／ｄＴが２５以上であり、圧接後に
磁性焼鈍を施すことなく、良好な温度制御性が得られて
おり、特に低圧下率で真空圧接したものでは優れた温度
制御性が得られた。
リー点におけるｄμ／ｄＴが２５以上であり、圧接後に
磁性焼鈍を施すことなく、良好な温度制御性が得られて
おり、特に低圧下率で真空圧接したものでは優れた温度
制御性が得られた。
【００３２】一方、比較例のNo. ４〜６は、圧下率が７
０％と高いため、ｄμ／ｄＴが６程度に止まり、温度制
御性もよくない。なお、ろう付けにより接合したNo. ７
は、ｄμ／ｄＴは高い値が得られ、温度制御性も優れて
いるが、発明例に比して製造コストが高く、生産性に劣
る。
０％と高いため、ｄμ／ｄＴが６程度に止まり、温度制
御性もよくない。なお、ろう付けにより接合したNo. ７
は、ｄμ／ｄＴは高い値が得られ、温度制御性も優れて
いるが、発明例に比して製造コストが高く、生産性に劣
る。
【００３３】
【発明の効果】本発明の誘導加熱用クラッド材によれ
ば、感温磁性材のキュリー点における相対的な透磁率の
ｄμ／ｄＴを１０以上としたので、感温磁性材の本来の
磁気特性を有効に利用することができ、良好な温度制御
性を得ることができる。また、本発明の製造方法によれ
ば、磁性焼鈍を施した感温磁性材と良熱伝導金属材とを
所定の圧下率にて圧接すればよいので、製造が容易で、
量産性、生産性にも優れる。
ば、感温磁性材のキュリー点における相対的な透磁率の
ｄμ／ｄＴを１０以上としたので、感温磁性材の本来の
磁気特性を有効に利用することができ、良好な温度制御
性を得ることができる。また、本発明の製造方法によれ
ば、磁性焼鈍を施した感温磁性材と良熱伝導金属材とを
所定の圧下率にて圧接すればよいので、製造が容易で、
量産性、生産性にも優れる。
【図１】本発明にかかる誘導加熱用クラッド材の要部断
面図である。
面図である。
【図２】実施例で行った、誘導加熱用クラッド材の温度
制御試験の実施要領説明図である。
制御試験の実施要領説明図である。
【図３】クラッド前の感温磁性材の透磁率の温度による
影響を説明したグラフ(A) 、および従来の誘導加熱用ク
ラッド材を構成する感温磁性材の透磁率の温度による影
響を示すグラフ(B) である。
影響を説明したグラフ(A) 、および従来の誘導加熱用ク
ラッド材を構成する感温磁性材の透磁率の温度による影
響を示すグラフ(B) である。
１ クラッド材 ２ 感温磁性材 ３ 良熱伝導金属材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０３ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０３Ｚ Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｃ２２Ｆ 1/04 Ａ 1/08 1/08 Ａ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ ６６０ ６６０Ｄ ６９１ ６９１Ｂ ６９４ ６９４Ａ Ｂ２３Ｋ 103:10 103:12 (72)発明者 野田 英利 大阪府吹田市南吹田２丁目19番１号 住友 特殊金属株式会社吹田製作所内 Ｆターム(参考） 3K051 AB04 AC34 AD02 AD04 AD26 CD44 4B055 AA09 BA09 BA22 CA01 CB16 CC43 FB02 FB05 FB06 FC06 FC08 FC16 FE04 FE06 4E067 AA05 AA07 BB02 BD02 DB01 DC05 EA00 EB11
Claims (7)
- 【請求項１】 温度によって透磁率が変化する感温磁性
材と良熱伝導金属材とが接合されたクラッド材であっ
て、 前記クラッド材を構成する感温磁性材のキュリー点の前
後における透磁率の最大値を１００、最小値を１とした
とき、当該感温磁性材のキュリー点における透磁率の温
度変化率ｄμ／ｄＴが１０以上である誘導加熱用クラッ
ド材。 - 【請求項２】 感温磁性材が４０〜６００℃のキュリー
点を有する感温磁性金属であり、良熱伝導金属材がＡｌ
を主成分とするＡｌ基金属あるいはＣｕを主成分とする
Ｃｕ基金属である請求項１に記載した誘導加熱用クラッ
ド材。 - 【請求項３】 感温磁性材の厚さが０．０３〜０．５mm
であり、良熱伝導金属材の厚さが０．３〜６．０mmであ
る請求項１又は２に記載した誘導加熱用クラッド材。 - 【請求項４】 温度によって透磁率が変化する感温磁性
材に対してその再結晶温度以上、融点未満の温度で加熱
して加工歪を除去する磁性焼鈍を施した後、この感温磁
性材と良熱伝導金属材とを圧下率１〜１５％で１×１０
-1Torr以下の真空下で圧接する誘導加熱用クラッド材の
製造方法。 - 【請求項５】 温度によって透磁率が変化する感温磁性
材に対してその再結晶温度以上、融点未満の温度で加熱
して加工歪を除去する磁性焼鈍を施した後、この感温磁
性材と良熱伝導金属材とを圧下率１０〜４０％で、かつ
２００〜５００℃の温度下で圧接する誘導加熱用クラッ
ド材の製造方法。 - 【請求項６】 感温磁性材が４０〜６００℃のキュリー
点を有する感温磁性金属であり、良熱伝導金属材がＡｌ
を主成分とするＡｌ基金属あるいはＣｕを主成分とする
Ｃｕ基金属である請求項４または５に記載した誘導加熱
用クラッド材の製造方法。 - 【請求項７】 感温磁性材と良熱伝導金属材とを圧接
後、前記感温磁性材あるいは前記良熱伝導金属材のうち
の低い方の融点未満の温度にて拡散焼鈍する請求項４〜
６のいずれか１項に記載した誘導加熱用クラッド材の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12429399A JP3725730B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 誘導加熱用クラッド材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12429399A JP3725730B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 誘導加熱用クラッド材の製造方法 |
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