JP2011148164A

JP2011148164A - クラッド材及びその製造方法

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Publication number: JP2011148164A
Application number: JP2010010486A
Authority: JP
Inventors: Sanehiro Yamaguchi; 修弘山口; Tsutomu Sato; 努佐藤; Fuminobu Sato; 文信佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2011-08-04

Abstract

【課題】長手方向に二種類以上の金属材が並接されたクラッド材を効率良く製造することができ、接合強度の向上を図ると共に、生産性及び歩留まりの向上を図り、製造コストの低減化を図ることのできるクラッド材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、性質の異なる二種類以上の金属材１１，１２，３１，３２が長手方向に並接されるように接合されたクラッド材１０，３０であって、一方の金属材１１，３１の端部に凸部１３，３３が形成され、他方の金属材１２，３２に凸部１３，３３を上下から挟み込むように凹部１４，３４が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、性質の異なる二種類以上の金属材を接合して形成されるクラッド材及びその製造方法に関するものである。

一般に、電子部品の接点材等にクラッド材が幅広く使用されており、この種のクラッド材は、例えば銅とアルミニウムのように、性質の異なる二種類以上の金属材を重ね合わせ、貼り合わせて接合することにより形成されている（例えば、特許文献１参照）。

従来のクラッド材としては、例えば、図１４の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように一方の金属材１の表面に部分的に他方の金属材２が接合されたインレイクラッド材３や、図１５の（ａ）及び（ｂ）に示すように一方の金属材１の表面全体に他方の金属材２が接合されたオーバーレイクラッド材４や、図１６の（ａ）及び（ｂ）に示すように一方の金属材１の表面端部に他方の金属材２が接合されたエッジレイクラッド材５等が知られている。

また、従来のクラッド材の製造方法としては、例えば、二種類以上の金属材を重ね合わせて真空中で冷間圧延又は熱間圧延のいずれかで圧延してクラッド材を製造する方法（例えば、特許文献２参照）や、二種類以上の金属材を重ね合わせて火薬を爆発させて接着面を拡散接合させてクラッド材を製造する方法（例えば、特許文献３の背景技術の欄参照）や、ろう付け用クラッド材を使用してクラッド材を製造する方法（例えば、特許文献４参照）や、はんだクラッド材を使用してクラッド材を製造する方法（例えば、特許文献５参照）や、二枚の金属材の接触面の外周縁部を真空中において電子ビーム溶接により接合してクラッド材を製造する方法（例えば、特許文献６参照）等、種々の製造方法が知られている。

特開２００６−２１２６５９号公報特開２００５−６６６７７号公報特開２００５−２０５４４９号公報特開２００９−１９５９８１号公報特開２００７−１８５６８８号公報特開２００５−１６１３２１号公報

しかしながら、従来の二種の金属材を溶接等で接着する製造方法では、接合される金属材同士の相性や固有抵抗の違い等により接合不良が発生し、生産性の低下や歩留まりの低下を招き、コストアップの要因となるといった問題があった。

また、上記した従来のクラッド材の製造方法では、長手方向に二種類以上の金属材が並接されたクラッド材を製造することが難しく、例え製造できたとしても、作業効率が悪く、良好な接合強度を得られないといった問題があった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、長手方向に二種類以上の金属材が並接されたクラッド材を効率良く製造することができ、接合強度の向上を図ると共に、生産性及び歩留まりの向上を図り、製造コストの低減化を図ることのできるクラッド材及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、性質の異なる二種類以上の金属材が長手方向に並接されるように接合されたクラッド材であって、一方の金属材の端部に凸部が形成され、他方の金属材に前記凸部を上下から挟み込むように凹部が形成されていることを特徴とする。

そして、本発明に係るクラッド材において、前記一方の金属材の凸部は先端が拡幅された形状を有していてもよい。

また、本発明は、性質の異なる三種類の金属材が長手方向に並接されるように接合されたクラッド材であって、中央の金属材の両端部に凸部が形成され、両側の金属材に前記凸部を挟み込むように凹部が形成されていてもよい。

さらに、本発明に係るクラッド材において、前記凸部と前記凹部の間に別の金属材が中間層として介装されていてもよい。

さらにまた、本発明に係るクラッド材において、前記別の金属材は前記凸部と前記凹部のいずれか一方に予めメッキされていてもよい。

さらに、本発明に係るクラッド材において、前記二種類以上の金属材の境界部分に絶縁膜が形成されていてもよい。

また、本発明は、性質の異なる二種類以上の金属材が長手方向に並接されるように接合されたクラッド材を製造する方法であって、一方の金属材の端部に形成された凸部を他方の金属材の凹部で上下から挟み込む工程と、前記ニ種類以上の金属材を圧延する工程と、該圧延された二種類以上の金属材に熱処理を行う工程と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、長手方向に二種類以上の金属材が並接されたクラッド材を効率良く製造することができ、接合強度の向上を図ると共に、生産性及び歩留まりの向上を図り、製造コストの低減化を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材を示す断面図である。 (ａ)及び（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材の変形例を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材の別の変形例を示す断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材の製造方法を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材の製造方法により製造したクラッド材の断面写真である。本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材の製造方法により製造したクラッド材の曲げ試験後の境界部分を示す断面写真である。本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材の製造方法の変形例を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材を示す断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材の製造方法を示す断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材の製造方法の変形例を示す断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材の製造方法の別の変形例を示す断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材の製造方法のさらに別の変形例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係るクラッド材の金属材の境界部分に絶縁膜を形成させた例を示す断面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は従来のインレイクラッド材を示す断面図である。（ａ），（ｂ）は従来のオーバーレイクラッド材を示す断面図である。（ａ），（ｂ）は従来のエッジレイクラッド材を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

先ず、図１〜図７を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材及びその製造方法について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るクラッド材１０は、性質の異なる二種類の金属材１１，１２を接合して成るものであり、一方の金属材の端部１１には側方に延出するように凸部１３が形成されている。また、他方の金属材１２には、この凸部１３を上下から挟み込むように凹部１４が形成されており、凹部１４が凸部１３を挟持した状態で両金属材１１，１２を接合させることにより、長手方向に二種類の金属材１１，１２が並接されるようになっている。

なお、一方の金属材１１の凸部１３は、図２の（ａ），（ｂ）に示すように、先端が拡幅された形状を有していてもよく、これにより、両金属材１１，１２をより密着させ、接合強度を一段と高めることができる。

また、上記した実施の形態では、性質の異なる二種類の金属材１１，１２から成るクラッド材１０について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、例えば、図３に示すように、中央の金属材１５の両端部に凸部１６を形成し、性質の異なる両側の金属材１７，１８に凸部１６を挟み込むようにそれぞれ凹部１９，２０を形成させて三種類の金属材１５、１７，１８が長手方向に並接されるように構成する等、三種類以上の金属材が長手方向に並接されるように構成されていてもよい。

図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は凸部１３の先端が拡幅された形状を有する本実施の形態に係るクラッド材１０の製造方法を順に示している。先ず、図４（ａ）に示すように、一方の金属材１１（例えば、厚み２ｍｍの銅）の凸部１３を上下に均等に分割された他方の金属材１２ａ，１２ｂ（例えば、それぞれ厚み１ｍｍのアルミニウム）の各凹部１４ａ，１４ｂにより上下から挟み込み、組み付けたものを圧延機等により圧力を加えて初期の板厚の３０％以上の加工率で（例えば、厚み１．４ｍｍ程度まで）挟接する（図４（ｂ）参照）。

次いで、このように挟接した金属材１１，１２を冷間圧延及び熱間圧延により、所定の板厚（例えば、０．５ｍｍ）まで圧延する（図４（ｃ）参照）。

その後、このように圧延された金属材１１，１２それぞれの金属が合金層を形成できる温度と時間をかけて熱処理（例えば、２００℃以上の高温で３０分以上、より好ましくは、３００℃以上の高温で２時間以上の熱処理）を行い、密着力を高める。但し、用途によっては熱処理を行わなくてもよい場合もある。

図５はこのようにして製造した銅１１とアルミニウム１２とから成るクラッド材１０の接合部分（図４（ｄ）中の楕円印部分）の断面写真を示しており、この断面写真によれば、上下のアルミニウム１２同士の接合面が密着されて一体化されていると共に、銅１１とアルミニウム１２の接合面が一様に密着されていることが確認できる。

また、図６はこのようにして製造した銅１１とアルミニウム１２とから成るクラッド材１０を曲げ半径０．４ｍｍで９０度折り曲げて曲げ試験した後の境界部分２１の断面写真を示しており、この断面写真によれば、境界部分２１は強固に密着されており、剥がれもなく、良好な接合強度が得られることが確認できる。

なお、図７は本実施の形態に係るクラッド材１０の製造方法の変形例を示す断面図であり、図７に示すように、他方の金属材１２ａ，１２ｂは必ずしも上下に均等に分割されていなくてもよい。

次に、図８〜図１２を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材及びその製造方法について説明する。

図８に示すように、本実施の形態に係るクラッド材３０は、接合される一方の金属材３１の凸部３３と他方の金属材３２の凹部３４の間に別の金属材３５が中間層として介装されていることを特徴とするものであり、凹部３４が凸部３３を挟持した状態で両金属材３１，３２を接合させることにより、長手方向に二種類の金属材３１，３２が並接されるようになっている。

この場合の別の金属材３５は、例えば、一方の金属材３１がＳＰＣＣ等の鉄系の合金で、他方の金属材３２がステンレス鋼の場合のように、一方の金属材３１と他方の金属材３２との相性が悪く、密着強度が低い場合に、一方の金属材３１の凸部３３と他方の金属材３２の凹部３４の間に中間層として介装される。例えば、この中間層の金属材３５としては、ニッケルや銅等が使用される。

なお、本実施の形態に係るクラッド材３０において、一方の金属材３１の凸部３３の先端が拡幅された形状を有していてもよいことや、三種類以上の金属材が長手方向に並接されるように構成されていてもよいことは、上記した本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材１１の場合と同様である。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は凸部３３の先端が拡幅された形状を有する本実施の形態に係るクラッド材３０の製造方法を順に示している。先ず、図９（ａ）に示すように、一方の金属材３１の凸部３３と、上下に均等に分割された他方の金属材３２ａ，３２ｂの各凹部３４ａ，３４ｂとの間にそれぞれ別の金属材３５を介装した上で、凸部１３を各凹部３４ａ，３４ｂによって上下から挟み込み、組み付けたものを圧延機等により圧力を加えて初期の板厚の３０％以上の加工率で（例えば、厚み１．４ｍｍ程度まで）挟接する（図９（ｂ）参照）。

次いで、このように挟接した金属材３１，３２を冷間圧延及び熱間圧延により、所定の板厚（例えば、０．５ｍｍ）まで圧延する（図９（ｃ）参照）。

その後、圧延された金属材３１，３２それぞれの金属が合金層を形成できる温度と時間をかけて熱処理（例えば、２００℃以上の高温で３０分以上、より好ましくは、３００℃以上の高温で２時間以上の熱処理）を行い、密着力を高める。但し、用途によっては熱処理を行わなくてもよい場合もある。

なお、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本実施の形態に係るクラッド材３０の製造方法の変形例を示す断面図であり、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、他方の金属材３２ａ，３２ｂは上下に均等に分割されていなくてもよい。

また、中間層としての別の金属材３５は、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように一方の金属材３１の凸部３３に予めメッキしておいたり、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように他方の金属材３２ａ，３２ｂの凹部３４ａ，３４ｂに予めメッキしておいたりしてもよい。これにより、クラッド材３０の製造工数を削減することができ、製造作業の簡素化を図ることができると共に、凸部１３と凹部３４ａ，３４ｂの間に別の金属材３５を確実に介装することができる。

さらに、上記した本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材１０及び第２の実施の形態に係るクラッド材３０のいずれの場合においても、接合する二種以上の金属材１１，１２，３１，３２間の標準起電力差が著しく大きく、実際の使用環境上、電池反応による腐食が発生する可能性がある場合には、上記したようにクラッド材１０、３０を製造後、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、クラッド材１０，３０の金属材１１，１２，３１，３２の境界部分に絶縁膜４０を形成させてもよい。なお、絶縁膜４０を形成する方法としては、エポキシ樹脂等の有機系樹脂をコーティングする方法や絶縁テープを巻く方法等がある。

上記したように本発明の第１及び第２の実施の形態によれば、長手方向に二種類以上の金属材１１，１２，３１，３２が並接されたクラッド材１０，３０を効率良く製造することができ、接合強度の向上を図ると共に、生産性及び歩留まりの向上を図り、製造コストの低減化を図ることができる。

本発明は、民生用二次電池や車載用ハイブリッドカー用バッテリー或いはキャパシタ等の電極材料等に使用することができる。

１０クラッド材
１１一方の金属材
１２他方の金属材
１３凸部
１４凹部
１５中央の金属材
１７，１８両側の金属材
３０クラッド材
３１一方の金属材
３２他方の金属材
３３凸部
３４凹部
３５別の金属材
４０絶縁膜

Claims

性質の異なる二種類以上の金属材が長手方向に並接されるように接合されたクラッド材であって、
一方の金属材の端部に凸部が形成され、他方の金属材に前記凸部を上下から挟み込むように凹部が形成されていることを特徴とするクラッド材。
前記一方の金属材の凸部は先端が拡幅された形状を有している請求項１に記載のクラッド材。
性質の異なる三種類の金属材が長手方向に並接されるように接合されたクラッド材であって、
中央の金属材の両端部に凸部が形成され、両側の金属材に前記凸部を挟み込むように凹部が形成されている請求項１又は２に記載のクラッド材。
前記凸部と前記凹部の間に別の金属材が中間層として介装されている請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のクラッド材。
前記別の金属材は前記凸部と前記凹部のいずれか一方に予めメッキされている請求項４に記載のクラッド材。
前記二種類以上の金属材の境界部分に絶縁膜が形成されている請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載のクラッド材。
性質の異なる二種類以上の金属材が長手方向に並接されるように接合されたクラッド材を製造する方法であって、
一方の金属材の端部に形成された凸部を他方の金属材の凹部で上下から挟み込む工程と、
前記二種類以上の金属材を圧延する工程と、
該圧延された二種類以上の金属材に熱処理を行う工程と、
を備えていることを特徴とするクラッド材の製造方法。