JP2015196179A - 金属積層材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)前記熱拡散させる工程では、少なくともステンレス鋼に含まれるFe元素が、接合界面からアルミニウム方向に5nmの地点で8原子%以上拡散している(1)の金属積層材の製造方法。
(3)前記熱拡散させる工程が、仮接合した積層材をステンレス鋼の再結晶温度未満で熱処理してステンレス鋼に含まれる金属元素とアルミニウムとを相互に熱拡散させる(1)又は(2)の金属積層材の製造方法。
(4)熱処理温度が100℃〜500℃である(1)〜(3)のいずれかの金属積層材の製造方法。
(5)熱処理温度が200℃〜400℃である(1)〜(4)のいずれかの金属積層材の製造方法。
(6)ステンレス鋼の接合面の表面のエッチング量が1nm〜10nmである(1)〜(5)のいずれかの金属積層材の製造方法。
(7)アルミニウムの接合面の表面のエッチング量が1nm〜10nmである(1)〜(6)のいずれかの金属積層材の製造方法。
(8)(1)〜(7)のいずれかの製造方法で得られた金属積層材。
本発明の金属積層材は、ステンレス鋼とアルミニウムを積層した金属積層材である。本発明の金属積層材は、アルミニウムの片面のみにステンレス鋼を積層させたものでもよいし、アルミニウムの両面にステンレス鋼を積層させたもの、又はステンレス鋼の両面にアルミニウムを積層させたものでもよい。
本発明の一つの実施形態において、本発明の金属積層材は、ステンレス鋼とアルミニウムの各接合面を酸化膜が残存するようにスパッタエッチングする工程と、前記ステンレス鋼と前記アルミニウムの接合面をロール圧接により仮接合する工程と、仮接合した積層材を100℃〜500℃、好ましくは200℃〜400℃の温度で熱処理する工程とを含む製造方法によって得られる。
ステンレス鋼としてSUS304−BA(厚さ0.05mm)を用い、アルミニウムとしてA1050−H18(厚さ0.18mm)を用いた。SUS304−BA及びA1050−H18の表面について走査型オージェ電子分光分析装置(AES)により測定を行ったところ、SUS304−BAの酸化膜の厚さは10〜15nmであり、A1050−H18の酸化膜の厚さは80〜150nmであった。SUS304−BAとA1050−H18に対してスパッタエッチング処理を施した。SUS304−BAについてのスパッタエッチングは、0.1Pa下で、プラズマ出力800W、ライン速度3.5m/分にて実施し、A1050−H18についてのスパッタエッチングは、0.1Pa下で、プラズマ出力2600W、ライン速度3.5m/分にて実施し、SUS304−BA及びA1050−H18の表面の吸着物を完全に除去した。SUS304−BAのエッチング量は約2nmであり、A1050−H18のエッチング量は約6nmであった。スパッタエッチング処理後のSUS304−BAとA1050−H18を、常温で圧延線荷重2tf/cm(圧延荷重0.4MN)にてロール圧接により仮接合して積層材を形成させた。
仮接合した積層材の熱処理を行わない以外は実施例1と同様にした。
スパッタエッチング処理を行わない以外は実施例1と同様にした。仮接合後の積層材の界面において、SUS304−BAとA1050−H18のそれぞれの表面には酸化膜と吸着物が存在したままであった。
ステンレス鋼としてSUS304−BA(厚さ0.05mm)を用い、アルミニウムとしてA1050−H18(厚さ0.17mm)を用いた。SUS304−BAとA1050−H18に対してスパッタエッチング処理を施した。SUS304−BAについてのスパッタエッチングは、0.1Pa下で、プラズマ出力を700W、接合面へのスパッタ照射時間を180分として実施し、A1050−H18についてのスパッタエッチングは、0.1Pa下で、プラズマ出力を700W、接合面へのスパッタ照射時間を180分(板は動かさずに止まった状態でスパッタエッチングを実施した。実施例1のようにラインを通しながらだと、ライン速度はライン速度5.6×10−3m/分に換算できる。)として実施し、SUS304−BA及びA1050−H18の表面の吸着物及び酸化膜を完全に除去した。SUS304−BAのエッチング量は約600nmであり、A1050−H18のエッチング量は約460nmであった。スパッタエッチング処理後のSUS304−BAとA1050−H18を常温で圧延線荷重2tf/cm(圧延荷重0.4MN)にてロール圧接により仮接合して積層材を形成させた。得られた仮接合した積層材のピール強度(90°)を測定した。
比較例3と同様にして得られた仮接合した積層材を240℃で30分間熱処理した。得られた金属積層材のピール強度を測定した。
実施例2−6及び比較例5、6において、仮接合した積層材に対する熱処理温度の、得られる金属積層材のピール強度及び硬度に対する影響を調べた。
ステンレス鋼(SUS316)及びアルミニウム(A1050)のそれぞれについて、スパッタエッチング量と表面の吸着物層についての関係を調べた。図4にステンレス鋼における結果を示し、図5にアルミニウムにおける結果を示す。図4及び図5より、ステンレス鋼及びアルミニウムのいずれにおいても、約1nm程度のエッチングで表面の吸着物層は完全に除去された。
2 アルミニウム
3 酸化膜
4 積層材
5 金属積層材
Claims (8)
- ステンレス鋼とアルミニウムの各接合面を酸化膜が残存するようにスパッタエッチングする工程と、
前記ステンレス鋼と前記アルミニウムの接合面をロール圧接により仮接合する工程と、
仮接合した積層材をステンレス鋼の再結晶温度未満で熱処理して、少なくともステンレス鋼に含まれる金属元素をアルミニウムに熱拡散させる工程と、
を含む金属積層材の製造方法。 - 前記熱拡散させる工程では、少なくともステンレス鋼に含まれるFe元素が、接合界面からアルミニウム方向に5nmの地点で8原子%以上拡散している請求項1の金属積層材の製造方法。
- 前記熱拡散させる工程が、仮接合した積層材をステンレス鋼の再結晶温度未満で熱処理してステンレス鋼に含まれる金属元素とアルミニウムとを相互に熱拡散させる請求項1又は2の金属積層材の製造方法。
- 熱処理温度が100℃〜500℃である請求項1〜3のいずれか1項の金属積層材の製造方法。
- 熱処理温度が200℃〜400℃である請求項1〜4のいずれか1項の金属積層材の製造方法。
- ステンレス鋼の接合面の表面のエッチング量が1nm〜10nmである請求項1〜5のいずれか1項の金属積層材の製造方法。
- アルミニウムの接合面の表面のエッチング量が1nm〜10nmである請求項1〜6のいずれか1項の金属積層材の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項の製造方法で得られた金属積層材。
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