JP2019034453A

JP2019034453A - 積層薄板の製造方法および積層薄板

Info

Publication number: JP2019034453A
Application number: JP2017156078A
Authority: JP
Inventors: 章博大森; Akihiro Omori; 英樹森; Hideki Mori
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2019-03-07

Abstract

【課題】従来よりも低コストで薄板化が可能であり、他部材との接着にも有利な、大量生産にも適している積層薄板およびその製造方法を提供することである。【解決手段】ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層と、前記内層の両面に接合された、フェライト系ステンレスから構成される外層とを備える、厚さ０．６〜４．０ｍｍの仕上冷間圧延用素材を準備した後、前記仕上冷間圧延用素材を、１パス当たりの圧下率を５０％以下、パス数を３パス以上の条件で冷間圧延を行う仕上冷間圧延工程を有し、厚さ０．０１〜０．５ｍｍ、板幅４００ｍｍ以上の積層薄板を得ることを特徴とする、積層薄板の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、積層薄板の製造方法および積層薄板に関する。

例えばノートパソコン等の電子機器に搭載されている電子部品の放熱性を向上させるために、従来よりＡｌやＣｕといった熱伝導率が高い材料を放熱板として搭載することで熱拡散を促進させる方法が採用されている。この放熱板の構成については様々な検討がなされており、例えば特許文献１では、軽量性及び放熱性を兼ね備え、十分な強度を有する金属積層材を得るために、ステンレス層／アルミニウム層の２層構造又は第１ステンレス層／アルミニウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材であって、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が、２００≦ＴＳ≦５５０であり、伸びＥＬが１５％以上であり、ステンレス層の表面硬度Ｈｖが３００以下である金属積層材について開示されている。

国際公開２０１７／０５７６６５

上述したような積層薄板（金属積層材）は、電子部品の点数増加に伴い放熱性・機械的特性の増々の向上、製品の小型化・低背化・低コスト化に対応するために、薄板化や広幅化が要求されている。一方で他部材との接着を行う用途では、密着性を高めるために積層薄板の平坦度を向上させることが有効であるが、広幅化が進行するにつれて形状調整が難しく、平坦度が劣化する傾向にある。特許文献１の発明は、放熱性・加工成型性を向上できる優れた発明であるが、上述した平坦度の向上については記載されておらず、検討の余地が残されている。また、特許文献１の発明は実施例により、あらかじめ０．４ｍｍ以下の薄い板材同士を接合することで積層薄板を得ているが、加工工数が多くなることによる量産性の低下が懸念される。
よって本発明の目的は、従来よりも低コストで薄板化が可能であり、他部材との接着にも有利な、大量生産にも適している積層薄板およびその製造方法を提供することである。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明の一態様は、ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層と、前記内層の両面に接合された、フェライト系ステンレスから構成される外層とを備える、厚さ０．６〜４．０ｍｍの仕上冷間圧延用素材を準備した後、
前記仕上冷間圧延用素材を、１パス当たりの圧下率を５０％以下、パス数を３パス以上の条件で冷間圧延を行う仕上冷間圧延工程を有し、厚さ０．０１〜０．５ｍｍ、板幅４００ｍｍ以上の積層薄板を得ることを特徴とする、積層薄板の製造方法である。

本発明の他の一態様は、ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層と、
前記内層の両面に接合された、フェライト系ステンレスから構成される外層と、
を備える積層基板であって、
前記積層基板の厚さは０．０１〜０．５ｍｍ、板幅は４００ｍｍ以上であり、
前記積層基板の８００ｍｍ長さにおける最大急峻度は、２．５％以下であることを特徴とする、積層薄板である。

本発明によれば従来よりも低コストで薄板化が可能であり、他部材との接着にも有利な、大量生産にも適している積層薄板およびその製造方法を得ることができる。

以下、本実施形態の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層と、前記内層の両面に接合された、フェライト系ステンレスから構成される外層とを備える、厚さ０．６〜４．０ｍｍの仕上冷間圧延用素材を準備した後、前記仕上冷間圧延用素材を、１パス当たりの圧下率を５０％以下、パス数を３パス以上の条件で冷間圧延を行う仕上冷間圧延工程を有し、厚さ０．０１〜０．５ｍｍ、板幅４００ｍｍ以上の積層薄板を得ることを特徴とする。

まず本実施形態の製造方法では、厚さが０．６ｍｍ〜４ｍｍである仕上冷間圧延用素材を準備する。この仕上冷間圧延用素材とは、コイル状に巻き回されている鋼帯や、その鋼帯を切断して作製された矩形状の薄板も含み、ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層材（例えば、厚さを０．１ｍｍ〜２ｍｍと設定することができる）と、フェライト系ステンレスから構成される外層材（例えば、一方の厚さを０．１ｍｍ〜１．５ｍｍと設定することができる）とが接合された構造である。この仕上冷間圧延用素材を製造する方法としては、レーザー接合等の融接、クラッド接合等の圧接、ロウ付け等のろう接を適用することができる。好ましくは、接合強度が高く、容易に大量の積層材を得ることが可能な圧接を用いた仕上冷間圧延用素材を適用する。この仕上冷間圧延用素材は、接合後に冷間圧延を施されていてもよい。なお本実施形態におけるＡｌ基合金とは、Ａｌを質量％で５０％より多く含む合金を示す。また本発明におけるフェライト系ステンレスとは、例えばＪＩＳ−Ｇ−４３０５に示されるものの他に、これらの改良鋼等、そして、従来提案されてきたものも適用できる。好ましくは、ＳＵＳ４３０を適用する。

続いて仕上冷間圧延用素材を厚さ０．０１〜０．５ｍｍまで冷間圧延する、仕上冷間圧延工程を行う。この仕上冷間圧延は、１パス当たりの圧下率を５０％以下、かつパス数を３パス以上の条件で行うことが、本発明の特徴である。圧下率を５０％超に設定した場合、外層のフェライト系ステンレスと内層のＡｌとの圧延方向の伸び差が過大となるため、接合部の剥離が生じる可能性がある。またフェライト系ステンレスの加工硬化により、伸び差がより助長される可能性がある。従来ではこのような加工硬化した板材を軟化させる目的で再結晶焼鈍を行うが、本実施形態の製造方法によれば、再結晶焼鈍を省略することも可能である。本実施形態では内層に融点が低いＡｌまたはＡｌ基合金を使用しているため、フェライト系ステンレスの再結晶温度以上に加熱する再結晶焼鈍を行った場合、Ａｌの形状が大幅に劣化して所望の積層薄板が得られない可能性がある。上述した本実施形態の圧延条件によれば、過大な伸び差を抑制することができるため、剥離等の接合不良を抑制して積層薄板を得ることが可能である。また、圧下率が強すぎると圧延荷重の増加により圧延ロールの変形量が大きくなり、積層薄板の平坦性が劣化しやすくなるが、本実施形態によれば上記の平坦性劣化を抑制することができる傾向にある。なお、例えば仕上冷間圧延工程の前や、仕上冷間圧延のパス間に、仕上冷間圧延用素材をフェライト系ステンレスの再結晶温度未満（例えば、３００〜６５０℃）で加熱する歪取り焼鈍を導入してもよい。好ましい歪取り焼鈍の下限は、４００℃である。なおこの歪取り焼鈍は、例えば、仕上冷間圧延用素材がロール状に巻かれた状態から引き出し、加熱炉に通板させ、コイル状に巻き取る方法で行うことができる。

続いて、本発明の実施形態である積層薄板について説明する。本実施形態の積層薄板は、ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層と、前記内層の両面に接合された、フェライト系ステンレスから構成される外層と、を備える積層基板であって、
前記積層基板の厚さは０．０１〜０．５ｍｍ、板幅は４００ｍｍ以上であり、
前記積層基板の８００ｍｍ長さにおける最大急峻度は、２．５％以下であることを特徴とする。本実施形態の積層基板は、放熱板として適しているが、その他の用途に用いることもできる。

本実施形態の積層薄板は内層にＡｌまたはＡｌ基合金を適用している。内層にＡｌまたはＡｌ基合金を適用することで、良好な加工性と優れた放熱性を得ることができる。さらにＡｌはＡｌと同様に熱伝導率が高い材料のひとつであるＣｕよりも軽量であり、本実施形態の積層薄板は様々な用途に使用することができる。また外層に使用しているフェライト系ステンレスは、従来使用されていたオーステナイト系ステンレスよりも加工硬化係数が小さいため、オーステナイト系ステンレスと比較して加工硬化しにくく、圧延の回数を少なくすることが可能であるため、薄板化が容易といった利点がある。なお内層で使用しているＡｌおよびＡｌ基合金は厚みを積層薄板総厚の８０％以下に抑えることによって、剛性を低下させずに良好な放熱性を得ることができる傾向にある。内層の厚み下限は特に限定しないが、薄すぎると放熱性が損なわれるため、例えば積層薄板総厚の１０％以上と設定することができる。なお本実施形態の仕上冷間圧延用素材の接合方法に圧接を適用した場合、互いの成分が拡散した拡散層が接合界面に形成される。この拡散層を有することで、内層と外層とは強固に接合される。また、フェライト系ステンレスから構成される外層は均等な厚さは、一方と他方で厚さを変えても良いが、同じ厚さとしておくことが好ましい。

本実施形態の積層薄板は、例えば樹脂、ドライフィルム等様々な部材との密着性を向上させるために、８００ｍｍ長さにおける最大急峻度を２．５％以下に設定する。この最大急峻度は、仕上冷間圧延後、所定の製品幅で製品の長さを８００ｍｍに切断した際の、薄板を水平定盤に置いた状態の浮上り高さで評価することができる。急峻度が２．５％を超える場合、他部材との密着性が低下するため好ましくない。より好ましい最大急峻度は２.０％以下であり、さらに好ましい最大急峻度は１．５％以下である。なお、急峻度の下限は特に限定しないが、全く平坦な形状（急峻度０．００％）であることが最良であるが、全く平坦な形状を製造することは極めて困難であるため、現実的な急峻度の下限は０．０１％程度と設定することができる。

本実施形態の積層薄板は、特許文献１の実施例等で適用されているオーステナイト系ステンレスよりも安価なフェライト系ステンレスを適用しているため、経済的に生産することができる。さらに生産コストを下げるためには広幅な薄板に適用することが好ましく、本実施形態の積層薄板の板幅は、４００ｍｍ以上である。好ましい板幅の上限は、１２００ｍｍと設定することができる。なお本実施形態での薄板とは、コイル状に巻き回されている鋼帯や、その鋼帯を切断して作製された矩形状の薄板も含む。矩形状薄板の場合、「板幅」とは短辺のことを示す。このように広幅化が進行すると薄板の剛性は低下する傾向にあり、外層にＡｌやＣｕを適用している従来材ではしわ等の形状不良が発生する可能性があったが、本実施形態では軟質な内層を、比較的剛性が高い外層で挟んでいる構造であるため、しわ等の形状不良の発生を抑制できる傾向にある。また製品の低背化要求に対応するためにも、本実施形態の積層薄板の板厚は０．５ｍｍ以下に設定する。好ましくは０．２ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。一方、薄すぎると製造が困難なため、板厚の下限は０．０１ｍｍとする。

Claims

ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層と、前記内層の両面に接合された、フェライト系ステンレスから構成される外層とを備える、厚さ０．６〜４．０ｍｍの仕上冷間圧延用素材を準備した後、
前記仕上冷間圧延用素材を、１パス当たりの圧下率を５０％以下、パス数を３パス以上の条件で冷間圧延を行う仕上冷間圧延工程を有し、厚さ０．０１〜０．５ｍｍ、板幅４００ｍｍ以上の積層薄板を得ることを特徴とする、積層薄板の製造方法。
ＡｌまたはＡｌ基合金から構成される内層と、
前記内層の両面に接合された、フェライト系ステンレスから構成される外層と、
を備える積層基板であって、
前記積層基板の厚さは０．０１〜０．５ｍｍ、板幅は４００ｍｍ以上であり、
前記積層基板の８００ｍｍ長さにおける最大急峻度は、２．５％以下であることを特徴とする、積層薄板。