JP2017060978A - クラッド材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】性質の異なる二種類以上の金属材を長手方向に並列に接合し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１１ａ，１２ａを長手方向に並列に接合したクラッド材１０ａであって、一方の金属材１１ａの表面に部分的に他方の金属材１２ａが嵌め込まれたインレイクラッド材１５又は一方の金属材の表面端部に他方の金属材が嵌め込まれたエッジレイクラッド材を製作した後に、インレイクラッド材１５又は前記エッジレイクラッド材の底面を切削することで形成されることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、性質の異なる二種類以上の金属材を長手方向に並列に接合した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、銅と貴金属合金、銅とニッケル合金のように、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１０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が嵌め込まれたインレイクラッド材３や、図１１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１２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が嵌め込ま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を長手方向に並列に接合し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を長手方向に並列に接合し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を長手方向に並列に接合したクラッド材であって、前記一方の金属材の表面に部分的に前記他方の金属材が嵌め込まれたインレイクラッド材又は前記一方の金属材の表面端部に前記他方の金属材が嵌め込まれたエッジレイクラッド材を製作した後に、前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を切削することで形成されることを特徴とする。

本発明に係るクラッド材は、前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を全面的に切削することで形成されてもよい。

本発明に係るクラッド材は、前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材のインレイ材の底面を切削することで形成されてもよい。

本発明に係るクラッド材は、前記二種類以上の金属材の接合部分に傾斜面が形成されていてもよい。

本発明に係るクラッド材は、前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面に対して前記傾斜面が成す角度が５〜４５°の範囲であってもよい。

また、本発明は、性質の異なる二種類以上の金属材を長手方向に並列に接合したクラッド材を製造する方法であって、前記一方の金属材の表面に部分的に前記他方の金属材が嵌め込まれたインレイクラッド材又は前記一方の金属材の表面端部に前記他方の金属材が嵌め込まれたエッジレイクラッド材を製作する工程と、前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を切削する工程と、前記底面を切削した金属材を圧延する工程と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係るクラッド材の製造方法は、前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を切削する工程の前に該インレイクラッド材又は該エッジレイクラッド材に熱処理を行う工程を備えていてもよい。

本発明によれば、長手方向に二種類以上の金属材を長手方向に並列に接合し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。

（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。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第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）及び（ｂ）は本発明の第２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。 （１），（２），（３），（４），（５）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。 （１），（２），（３），（４），（５）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変形例の断面写真である。 （１），（２），（３），（４），（５）及び（５）’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。 （１），（２），（３），（４），（５）及び（５）’は本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材の変形例の製造方法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。
まず、図１〜図４を参照しつつ、本発明の第１及び第２の実施の形態に係るクラッド材について説明する。

図１（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１０ａ，１０ｂをそれぞれ示す断面図である。図１（ａ）に示すクラッド材１０ａは、性質の異なる二種類の金属材１１ａ，１２ａを長手方向に並列に接合したものであり、二種類の金属材１１ａ，１２ａの接合部分が鉛直面を形成している。また、図１（ｂ）に示すクラッド材１０ｂは、性質の異なる三種類の金属材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを長手方向に並列に接合したものであり、三種類の金属材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの接合部分がそれぞれ鉛直面を形成している。

図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るクラッド材２０ａ，２０ｂをそれぞれ示す断面図である。図２（ａ）に示すクラッド材２０ａは、性質の異なる二種類の金属材２１ａ，２２ａを長手方向に並列に接合したものであり、二種類の金属材２１ａ，２２ａの接合部分が傾斜面を形成している。また、図２（ｂ）に示すクラッド材２０ｂは、性質の異なる三種類の金属材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを長手方向に並列に接合したものであり、三種類の金属材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの接合部分がそれぞれ傾斜面を形成している。これらの場合、傾斜面の角度αは５〜４５°の範囲とするのが好ましい。このように傾斜面を形成することにより、側面の密着強度を向上させることができる。なお、図２（ａ）及び（ｂ）では、傾斜面を接合部分全体に形成しているが、傾斜面を接合部分の一部分に形成してもよい。

図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材３０ａ，３０ｂをそれぞれ示す断面図である。図３（ａ）に示すクラッド材３０ａは、性質の異なる二種類の金属材３１ａ，３２ａを長手方向に並列に接合したものであり、二種類の金属材３１ａ，３２ａの接合部分が鉛直面を形成している。このクラッド材３０ａは、一方の金属材３１ａの下面の一部分が他方の金属材３２ａに覆われた異型を成している。また、図３（ｂ）に示すクラッド材３０ｂは、性質の異なる二種類の金属材３１ｂ，３２ｂを長手方向に並列に接合したものであり、二種類の金属材３１ｂ，３２ｂの接合部分がそれぞれ鉛直面を形成している。このクラッド材３０ｂは、他方の金属材３２ａの下側の一部分が切り欠かれた異型を成している。

図４（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施の形態の変形例に係るクラッド材４０ａ，４０ｂをそれぞれ示す断面図である。図４（ａ）に示すクラッド材４０ａは、性質の異なる二種類の金属材４１ａ，４２ａを長手方向に並列に接合したものであり、二種類の金属材４１ａ，４２ａの接合部分が傾斜面を形成している。このクラッド材４０ａは、一方の金属材４１ａの下面の一部分が他方の金属材４２ａに覆われた異型を成している。また、図４（ｂ）に示すクラッド材４０ｂは、性質の異なる二種類の金属材４１ｂ，４２ｂを長手方向に並列に接合したものであり、二種類の金属材４１ｂ，４２ｂの接合部分がそれぞれ傾斜面を形成している。このクラッド材４０ｂは、他方の金属材４２ｂの下側の一部分が切り欠かれた異型を成している。これらの場合、傾斜面の角度αは５〜４５°の範囲とするのが好ましい。このように傾斜面を形成することにより、側面の密着強度を向上させることができる。なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、傾斜面を接合部分全体に形成しているが、傾斜面を接合部分の一部分に形成してもよい。

なお、上記した各実施の形態で、性質の異なる二種類又は三種類の金属材から成るクラッド材について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、性質の異なる四種類以上の金属材を長手方向に並列に接合してもよい。

次に、図５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１０ａの製造方法について説明する。図５（１）〜（５）は本発明の第１の実施の形態に係るクラッド材１０ａの製造方法の手順を示している。

まず、図５（１）に示すように、予めベース材である他方の金属材１２ａの表面に角柱形状の溝１４を形成し、図５（２）に示すように、この溝１４にインレイ材である一方の金属材１１ａを嵌め込んで冷間加工４０％以上でインレイクラッド材１５を製作する。
尚、インレイクラッド材を製作する際、予め材料に熱を加えることが好ましい。

次いで、図５（３）に示すように、インレイクラッド材１５に対して熱処理を行い、一方の金属材１１ａと他方の金属材１２ａとの境界部分の拡散結合を促す。例えば二種類の金属材１１ａ，１２ａが銅とアルミニウムの場合、この時の熱処理条件として、熱処理温度を３００〜５００℃、熱処理時間を１時間以上に設定するのが好ましいが、熱処理条件は、二種類の金属材１１ａ，１２ａの組み合わせによりそれぞれ最適条件となるように適宜設定されるのが好ましい。その後、図５（４）に示すように、インレイクラッド材１５のインレイ材である一方の部材１１ａの底面が露出するまで、インレイクラッド材１５の底面を全体的に切削する。

次いで、このように底面を切削したインレイクラッド材１５を圧延し、表面粗度を改善させて板厚のバラツキを抑止した後、図５（５）に示すように、一方の金属材１１ａの中央部分で垂直にインレイクラッド材１５を切断し、クラッド材１０ａを製造する。

次に、図６を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るクラッド材２０ａの製造方法について説明する。図６（１）〜（５）は本発明の第１の実施の形態の変形例に係るクラッド材２０ａの製造方法の手順を示している。

まず、図６（１）に示すように、予めベース材である他方の金属材２２ａの表面に左右側面が傾斜した溝２４を形成し、図６（２）に示すように、この溝２４にインレイ材である左右側面が同様に傾斜した一方の金属材２１ａを嵌め込んで冷間加工４０％以上でインレイクラッド材２５を製作する。尚、インレイクラッド材２５を製作する際、予め材料に熱を加えることが好ましい。この場合、溝２４及び一方の金属材２１ａのそれぞれの左右側面は、同一水平面に対して補角の関係となる角度で傾斜しているが、溝２４の傾斜角度は４５°以上９０°未満の範囲とするのが好ましい。また、溝２４及び一方の金属材２１ａのそれぞれの左右側面は、同一水平面に対して補角の関係となる角度で傾斜していなくてもよく、例えば、一方の金属材２１ａが他方の金属材２２ａより硬い材料の場合には、溝２４の左右側面を鉛直面（すなわち、傾斜角度９０°）とし、一方の金属材２１ａの左右側面だけを傾斜させてもよい。

以降、このクラッド材２０ａの製造方法の手順は、上記した第１の実施の形態に係るクラッド材１０ａの製造方法の手順と同じであるので、詳細な説明は省略する。

図７は、このようにして製造したクラッド材２０ａの拡大断面写真を示しており、この断面写真によれば、二種類の金属材２１ａ，２２ａの接合面が密着されて一体化されており、一様な形態を示していることを確認することができる。

次に、図８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３０ａの製造方法について説明する。図８（１）〜（５）は本発明の第２の実施の形態に係るクラッド材３０ａの製造方法の手順を示している。

まず、図８（１）に示すように、予めベース材である他方の金属材３２ａの表面に角柱形状の溝３４を形成し、図８（２）に示すように、この溝３４にインレイ材である一方の金属材３１ａを嵌め込んで冷間加工４０％以上でインレイクラッド材３５を製作する。
尚、インレイクラッド材を製作する際、予め材料に熱を加えることが好ましい。

次いで、図８（３）に示すように、インレイクラッド材３５に対して熱処理を行い、一方の金属材３１ａと他方の金属材３２ａとの境界部分の拡散結合を促す。例えば二種類の金属材３１ａ，３２ａが銅とアルミニウムの場合、この時の熱処理条件として、熱処理温度を３００〜５００℃、熱処理時間を１時間以上に設定するのが好ましいが、熱処理条件は、二種類の金属材１１ａ，１２ａの組み合わせによりそれぞれ最適条件となるように適宜設定されるのが好ましい。

次いで、インレイクラッド材３５を圧延し、表面粗度を改善させて板厚のバラツキを抑止した後、図８（４）に示すように、一方の金属材３１ａの中央部分で垂直にインレイクラッド材３５を切断する。

その後、図８（５）に示すように、切断されたインレイクラッド材３５のインレイ材である他方の部材３１ａの底面が部分的に露出するまで、各インレイクラッド材３５の底面を切削する。これにより、一方の金属材３１ａの下面の一部分が他方の金属材３２ａに覆われた異型を成すクラッド材３０ａを製造することができる。

なお、この時、図８（５）’に示すように、切断されたインレイクラッド材３５のインレイ材である他方の部材３１ｂの底面が全面的に露出するまで、各インレイクラッド材３５の底面を切削することにより、他方の金属材３２ｂの下側の一部分が切り欠かれた異型を成すクラッド材３０ｂを製造することもできる。

次に、図９を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るクラッド材４０ａの製造方法について説明する。図９（１）〜（５）は本発明の第２の実施の形態の変形例に係るクラッド材４０ａの製造方法の手順を示している。

まず、図９（１）に示すように、予めベース材である他方の金属材４２ａの表面に左右側面が傾斜した溝４４を形成し、図９（２）に示すように、この溝４４にインレイ材である左右側面が同様に傾斜した一方の金属材４１ａを嵌め込んで冷間加工４０％以上でインレイクラッド材４５を製作する。尚、インレイクラッド材４５を製作する際、予め材料に熱を加えることが好ましい。この場合、溝４４及び一方の金属材４１ａのそれぞれの左右側面は、同一水平面に対して補角の関係となる角度で傾斜しているが、溝４４の傾斜角度は４５°以上９０°未満の範囲とするのが好ましい。また、溝４４及び一方の金属材４１ａのそれぞれの左右側面は、同一水平面に対して補角の関係となる角度で傾斜していなくてもよく、例えば、一方の金属材４１ａが他方の金属材４２ａより硬い材料の場合には、溝４４の左右側面を鉛直面（すなわち、傾斜角度９０°）とし、一方の金属材４１ａの左右側面だけを傾斜させてもよい。

以降、このクラッド材４０ａの製造方法の手順は、上記した第２の実施の形態に係るクラッド材３０ａの製造方法の手順と同じであるので、詳細な説明は省略する。また、この時、図９（５）’に示すように、切断されたインレイクラッド材４５のインレイ材である他方の部材４１ｂの底面が全面的に露出するまで、各インレイクラッド材４５の底面を切削することにより、他方の金属材４２ｂの下側の一部分が切り欠かれた異型を成すクラッド材４０ｂを製造することもできる。

上記したように本発明によれば、長手方向に二種類以上の金属材を長手方向に並列に接合し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、製造コストの低減を図ることができる。

なお、上記した本発明の実施の形態の説明では、インレイクラッド材１５，２５，３５，４５を製作した後に、その底面を切削することでクラッド材を製造しているが、インレイクラッド材１５，２５，３５，４５の代わりにエッジレイクラッド材を製作した後に、その底面を切削することでクラッド材を製造してもよい。これにより、図１（ｂ）や図２（ｂ）に示すように、性質の異なる三種類の金属材１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ又は２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを長手方向に並列に接合したクラッド材１０ｂ又は２０ｂを効率良く製造することができる。

また、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係るクラッド材における好適な実施の形態を説明しているため、形状や材質等において技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。

また、上記した本発明の各実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、且つ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の各実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

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の他、抵抗材用途に使用することができる。

１０ａ クラッド材
１１ａ 一方の金属材
１２ａ 他方の金属材
１０ｂ クラッド材
１１ｂ 一方の金属材
１２ｂ 他方の金属材
１５ インレイクラッド材
２０ａ クラッド材
２１ａ 一方の金属材
２２ａ 他方の金属材
２０ｂ クラッド材
２１ｂ 一方の金属材
２２ｂ 他方の金属材
２５ インレイクラッド材
３０ａ クラッド材
３１ａ 一方の金属材
３２ａ 他方の金属材
３０ｂ クラッド材
３１ｂ 一方の金属材
３２ｂ 他方の金属材
３５ インレイクラッド材
４０ａ クラッド材
４１ａ 一方の金属材
４２ａ 他方の金属材
４０ｂ クラッド材
４１ｂ 一方の金属材
４２ｂ 他方の金属材
４５ インレイクラッド材

Claims (7)

1. 性質の異なる二種類以上の金属材を長手方向に並列に接合したクラッド材であって、
   前記一方の金属材の表面に部分的に前記他方の金属材が嵌め込まれたインレイクラッド材又は前記一方の金属材の表面端部に前記他方の金属材が嵌め込まれたエッジレイクラッド材を製作した後に、前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を切削することで形成されることを特徴とするクラッド材。
2. 前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を全面的に切削することで形成される請求項１に記載のクラッド材。
3. 前記インレイクラッド材又は前記柄事例クラッド材のインレイ材の底面を切削することで形成される請求項１に記載のクラッド材。
4. 前記二種類以上の金属材の接合部分に傾斜面が形成されている請求項１〜３のいずれかの請求項に記載のクラッド材。
5. 前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面に対して前記傾斜面が成す角度が５〜４５°の範囲である請求項４に記載のクラッド材。
6. 性質の異なる二種類以上の金属材を長手方向に並列に接合したクラッド材を製造する方法であって、
   前記一方の金属材の表面に部分的に前記他方の金属材が嵌め込まれたインレイクラッド材又は前記一方の金属材の表面端部に前記他方の金属材が嵌め込まれたエッジレイクラッド材を製作する工程と、
   前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を切削する工程と、
   前記底面を切削した金属材を圧延する工程と、
   を備えていることを特徴とするクラッド材の製造方法。
7. 前記インレイクラッド材又は前記エッジレイクラッド材の底面を切削する工程の前に該インレイクラッド材又は該エッジレイクラッド材に熱処理を行う工程を備えている請求項６に記載のクラッド材の製造方法。
   

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