JP2007229794A

JP2007229794A - クラッド板の製造方法

Info

Publication number: JP2007229794A
Application number: JP2006057363A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kawabata; 博之川畑; Toshio Horie; 俊男堀江
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】少ない工程、且つ低コストで、クラッド板を製造することができるクラッド板の製造方法を提供すること。
【解決手段】二種以上の金属を重ね合わせたクラッド板１を製造する方法である。対向配置された一対の溶湯圧延ロール２４間に金属溶湯１１を流し込むと共に、少なくとも一方の溶湯圧延ロール２４と金属溶湯１１との間に金属板１２を送り込む。金属板１２に接触した状態で、金属溶湯１１を凝固させるクラッド形成工程を行う。クラッド形成工程では、一対の溶湯圧延ロール２４の両方と金属溶湯１１との間に、それぞれ金属板１２を送り込む。２枚の金属板１２の間に挟持した状態で、金属溶湯１１を凝固させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラッド板の製造方法に関する。

従来、クラッド板は複数の熱間圧延、冷間圧延、熱処理の工程を経て製造される。従来のクラッド板製造方法においては、工程が多くコスト高であること、比較的容易に圧延できる合金しか用いられないこと等の制限があった。

また、自動車などで軽量化を目的にマグネシウム合金が適用されてきており、今後も更に適用範囲が拡大されることが期待される。その用途の一つにボデー用板材がある。しかしながら、ボデー用板材には優れた成形性と耐食性が要求されるが、コストを考慮したうえで、成形性と耐食性を満足できるようなマグネシウム合金は得られていない。

従来のマグネシウム合金板材に対し、低コストの製造方法として、例えば、マグネシウム合金のストリップキャスティング（特許文献１）が報告されている。しかしながら、マグネシウム合金自体が耐食性に劣るためボデー用板材としては使用し難い。
また、耐食性と成形性を両立させるために、成形性の良いＭｇ−Ｌｉ合金を用いたクラッド板（特許文献２）が報告されているが、Ｌｉ添加によるコストアップ及びクラッド圧延によるコストアップという問題がある。このようなクラッド板に関する問題は、Ｍｇ合金に限らず、あらゆる合金のクラッド板に関わる問題である。

特開２００３−３４０５５２号公報特開２００５−２８１８２４号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、少ない工程、且つ低コストでクラッド板を製造することができるクラッド板の製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、二種以上の金属を重ね合わせたクラッド板を製造する方法であって、
対向配置された一対の溶湯圧延ロール間に金属溶湯を流し込むと共に、
少なくとも一方の上記溶湯圧延ロールと上記金属溶湯との間に金属板を送り込み、
該金属板に接触した状態で、上記金属溶湯を凝固させるクラッド形成工程を行うことを特徴とするクラッド板の製造方法にある（請求項１）。

本発明のクラッド板の製造方法は、上述したように、金属溶湯を対向配置された一対の溶湯圧延ロール間に金属溶湯を流し込むと共に、少なくとも一方の上記溶湯圧延ロールと上記金属溶湯との間に金属板を送り込む。そのため、上記金属溶湯が凝固する際に、クラッド板を形成することができる。つまり、溶融金属と固体の金属板とを組合せ、溶融金属の凝固時に一気にクラッド板を形成することができる。それ故、従来の固体の金属板同士を接合してクラッド板を形成する場合に比べて、少ない工程で、安価にクラッド板を製造することができる。

また、溶融金属の凝固時には、少なくともその一方の表面が上記金属板に覆われる。そのため、金属板の下層となる溶融金属の表面が、異物、例えば、ロール等に直接触れて傷つくことを防止することができる。それ故、品質に優れたクラッド板を得ることができる。

第２の発明は、第１の発明に記載のクラッド板の製造方法を用いて製造されることを特徴とするクラッド板にある（請求項８）。
本発明のクラッド板は、第１の発明に記載のクラッド板の製造方法を用いて製造されるため、上述したごとく、少ない工程、且つ低コストで製造することができる。そして、上述したごとく、高品質のクラッド板を得ることができる。

第１の発明のクラッド材の製造方法において、上記クラッド形成工程では、一対の上記溶湯圧延ロールの両方と上記金属溶湯との間に、それぞれ金属板を送り込み、該２枚の金属板の間に挟持した状態で、上記金属溶湯を凝固させることが好ましい（請求項２）。
この場合には、２枚の金属板に挟持された状態で上記金属溶湯が凝固するので、上記金属溶湯が凝固してなる芯材の両面を被覆したクラッド板を、従来に比べて、少ない工程、且つ低コストで得ることができる。そして、両面共に上記芯材の表面が直接異物に触れて、傷つくことを防止することができる。

次に、上記金属溶湯としてＭｇ合金を用い、上記金属板としてＡｌ合金板を用いることが好ましい（請求項３）。
上記Ｍｇ合金は、容易に圧延できない金属であるため、溶湯圧延工程を行い、微細な鋳造組織を加工することにより、微細な圧延組織を有する板材を得ることができる。また、凝固と圧延が同時に行われるので、Ｍｇ合金の延性が顕著に向上する。本発明においてＭｇ合金を用いる場合には、Ｍｇ合金の組成を制限することなく使用することができるため、低コストで行うことができる。

また、上記金属板として耐食性に優れたＡｌ合金を用いることで、耐食性に劣るＭｇ合金の表面にＡｌ合金を被覆したクラッド板が製造されるため、クラッド板の耐食性が向上する。
それ故、耐食性を有するＭｇを主体とするクラッド板を、比較的容易に、少ない工程で安価に得ることができる。
なお、本発明の方法では、ＭｇとＡｌの組合せに限らない。例えば、後述するごとく、金属溶湯としてのＡＺ６０６３合金と、金属板としてのＳＵＳ３０４を組み合わせることもできる。

上記溶湯圧延ロールの直後に設けた圧延ロールを用いて、上記クラッド形成工程直後に連続的に圧延工程を行うことが好ましい（請求項４）。
この場合には、クラッド形成工程直後のクラッド板は高温なので、その余熱を用いて熱間圧延あるいは温間圧延を行うことができる。そのため、再加熱をすることなくクラッド板を圧延し、板厚を調整することができる。また、上記クラッド板を構成する金属が動的再結晶化して高強度延性化することができる。

上記クラッド形成工程の後、あるいは上記圧延工程の後に、冷間圧延工程を有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、冷間圧延によって、クラッド板に加工歪が付与される。そのため、クラッド板の組織の微細化や、板厚、調質を制御することができ、また、再結晶のための歪エネルギーを付与することができる。

上記クラッド形成工程、上記圧延工程、上記冷間圧延工程のいずれかの後に、熱処理を施すことが好ましい（請求項６）。
上記熱処理は、所定のタイミングに１回のみ行っても良いし、異なるタイミングで複数回行っても良い。例えば、冷間圧延工程の前後にそれぞれ熱処理を行っても良い。また、複数回行う場合には、各熱処理の条件を変更しても良い。そして、この熱処理によって、金属の再結晶、集合組織の解消、クラッド板の組織の微細化等ができるため、クラッド板の調質を制御することができる。

上記クラッド形成工程における、上記金属溶湯の凝固速度が１℃／ｓｅｃ以上であることが好ましい（請求項７）。
この場合には、微細な組織構造を有するクラッド板を得ることができる。
上記凝固速度が１℃／ｓｅｃ未満である場合には、微細な組織構造を有するクラッド板を得ることができないおそれや、上記金属板が溶融するおそれがある。

（実施例１）
本発明のクラッド板の製造方法にかかる実施例について、図１を用いて説明する。
本例の製造方法は、図１に示す製造装置２を用いて、対向配置された一対の溶湯圧延ロール２４間に金属溶湯１１を流し込むと共に、上記一対の溶湯圧延ロール２４の両方と金属溶湯１１との間に、それぞれ金属板１２を送り込む。その金属板１２に接触した状態で、上記金属溶湯１１を凝固させるクラッド形成工程を行う。その後、連続的に圧延工程、冷間圧延工程、熱処理を施す。

具体的には、Ａｌ合金とＭｇ合金を重ね合わせたクラッド板１を製造する。まず、溶解炉２１において、汎用Ｍｇ合金であるＡＺ８０合金を溶解し、金属溶湯１１として保持する。溶解及び保持の温度は６５０℃である。上記金属溶湯１１の上面２３側の雰囲気はＡｒガス雰囲気とする。金属板コイル１３として、厚さ１００μｍのＡ１１００アルミニウム合金箔からなるコイル二つを用い、それぞれをアンコイラー２５に設置する。

まず、上記クラッド形成工程について説明する。
上記金属溶湯１１を溶解炉２１からノズル２２を介して溶湯圧延ロール２４に流し込むと共に、上記金属板コイル１３から、金属板１２として、Ａ１１００アルミニウム合金箔を溶湯圧延ロール２４に送り込む。
上記溶湯圧延ロール２４は、１ｍ／ｍｉｎの周速で回転させる。上記金属溶湯１１は溶湯圧延ロール２４間で凝固速度は５℃／ｓｅｃで凝固させ、上記金属板１２とクラッド板１を形成する。

次に、圧延工程について説明する。
上記クラッド板１を、溶湯圧延ロール２４から直下に設けられた圧延ロール２６へと供給し、上記クラッド工程直後に連続的に圧延を行う。圧延ロール２６に供給されるときのクラッド板１の温度は、３００〜３５０℃とする。圧延ロール２６により圧延されるクラッド板１４の厚さは３ｍｍとする。

上記一対の圧延ロールによる圧延工程の後には、更に、図示しない冷間圧延機を用いて、冷間圧延を施す。この冷間圧延では、上記クラッド板１４を１ｍｍの厚さにした後、３００℃で２時間熱処理を行う。このようにして、ＡＺ８０の両面をＡ１１００で被覆したクラッド板が得られる。

（実施例２）
本例の製造方法は、図２に示すごとく、製造装置５を用いて、対向配置された一対の溶湯圧延ロール５４間に金属溶湯４１を流し込むと共に、上記一対の溶湯圧延ロール５４の両方と金属溶湯４１との間に、それぞれ金属板４２を送り込む。その金属板４２に接触した状態で、上記金属溶湯４１を凝固させるクラッド形成工程を行う。この製造方法を行うことで、Ｆｅ合金とＡｌ合金とを重ね合わせたクラッド板４を製造する。

具体的には、まず、溶解炉５１において、汎用Ａｌ合金であるＡ６０６３合金を溶解し、金属溶湯４１として保持する。溶解及び保持の温度は７００℃であり、金属溶湯４１の上面５３は、大気雰囲気とした。また、厚さ１００μｍのＳＵＳ３０４のコイルを金属板コイル４３としてアンコイラー５５に設置する。

上記金属溶湯４１を、上記溶解炉５１からノズル５２を介して溶湯圧延ロール５４に流し込むと共に、上記金属板コイル４３から、金属板４２として、厚さ１００μｍのＳＵＳ３０４を溶湯圧延ロール５４に送り込んだ。ノズル５２の出口の厚さは１０ｍであり、該ノズルはウールを用いて作製する。また、上記溶湯圧延ロール５４は、０．５ｍ／ｍｉｎの周速で回転し、該溶湯圧延ロール５４間の距離は５ｍｍである。

上記金属溶湯４１は、圧延ロール５４間において、凝固速度は１℃／ｓｅｃで凝固させ、上記金属板４２とクラッド板４を形成した後、該クラッド板４を巻き取る。このようにして、Ａ６０６３の表面をＳＵＳ３０４で被覆したクラッド板４が得られる。

実施例１における製造装置を示す説明図。実施例２における製造装置を示す説明図。

符号の説明

１クラッド板
１１金属溶湯
１２金属板
１３金属板コイル
１４クラッド板
２製造装置
２１溶解炉
２２ノズル
２３上面
２４溶湯圧延ロール
２５アンコイラー
２６圧延ロール

Claims

二種以上の金属を重ね合わせたクラッド板を製造する方法であって、
対向配置された一対の溶湯圧延ロール間に金属溶湯を流し込むと共に、
少なくとも一方の上記溶湯圧延ロールと上記金属溶湯との間に金属板を送り込み、
該金属板に接触した状態で、上記金属溶湯を凝固させるクラッド形成工程を行うことを特徴とするクラッド板の製造方法。
請求項１において、上記クラッド形成工程では、一対の上記溶湯圧延ロールの両方と上記金属溶湯との間に、それぞれ金属板を送り込み、該２枚の金属板の間に挟持した状態で、上記金属溶湯を凝固させることを特徴とするクラッド板の製造方法。
請求項１又は２において、上記金属溶湯としてＭｇ合金を用い、上記金属板としてＡｌ合金板を用いることを特徴とするクラッド板の製造方法。
請求項１〜３のいずれか一項において、上記溶湯圧延ロールの直後に設けた圧延ロールを用いて、上記クラッド形成工程直後に連続的に圧延工程を行うことを特徴とするクラッド板の製造方法。
請求項１〜４のいずれか一項において、上記クラッド形成工程の後、あるいは上記圧延工程の後に、冷間圧延工程を有することを特徴とするクラッド板の製造方法。
請求項５において、上記クラッド形成工程、上記圧延工程、上記冷間圧延工程のいずれかの後に、熱処理を施すことを特徴とするクラッド板の製造方法。
請求項１〜６のいずれか一項において、上記クラッド形成工程における、上記金属溶湯の凝固速度が１℃／ｓｅｃ以上であることを特徴とするクラッド板の製造方法。
請求項１〜７のいずれか一項に記載のクラッド板の製造方法を用いて製造されることを特徴とするクラッド板。