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銅／ステンレス鋼の複合材料の製造方法
JP2541377B2
Japan
Description
translated from
合材料の製造方法に関する。
オーステナイト系ステンレス鋼の複合材料は、例えばオ
ートマチック自動車のオイルクーラパンおよび電子材料
として使用されるなど比較的需要の多い複合材料である
が、高価な材料であり、一般的普及には材料コストの点
で問題が多い。なお、以下において適宜上複合板材を例
にとって本発明を説明するが、本発明はかならずしも複
合板材にのみ制限されるものではない。クラッド線につ
いても同様である。
ほぼ50℃までの常温で表面活性化および歪み付与を目的
に冷間ブラッシングを行ってから圧下率60％以上の冷間
圧延による冷間圧接を行っている。しかしながら、かか
る従来法にあっては、表面活性化を十分に実現しようと
してブラッシングを過度に行うと材料に疵を付け機械的
特性の劣化をもたらす恐れがあり、またブラッシングに
際してわずかだが生成した酸化皮膜の除去は困難であっ
て、これは接合界面に残留し、接合強度の悪化として現
れ、例えば電子部品用材料として利用する場合に性能劣
化は免れない。さらに、圧下率60％以上を確保するため
に非常に大きな圧延荷重を要し、そのため圧接材の幅寸
法は通常300mm 、最大600mm である。ところで、かかる
複合材料にあっては材料コストに占める加工コスト、つ
まり複合化への加工コストが大きく、その低減が強く求
められている。
的な目的は、より安価な銅／ステンレス鋼の複合材料の
製造方法を提供することである。本発明の具体的な目的
は、より少ない圧延荷重でもって効果的接合が可能とな
る銅／オーステナイト系ステンレス鋼の複合材料の安価
な製造方法を提供することである。
題を解決すべく、従来技術の内容について再検討を重ね
たところ、従来はむしろ表面酸化が生じるから接合強度
が劣化するとされてきた加熱状態での接合について着目
して、種々検討を重ね、次のような知見を得た。 (1) 銅はステンレス鋼に比較して酸化し易いが、100 ℃
以下の加熱では例えば１時間加熱しても接合を阻害する
ような厚膜の酸化皮膜の生成はしない。しかし150 ℃を
越えると接合を阻止する酸化皮膜が生成する。
のように150 ℃を越えて加熱したときに生成した酸化皮
膜も除去でき、しかも温間ブラッシングであれば短時間
で完了し、得られる表面の活性度も増大すること。 (3) 200 ℃以下の温間でブラッシングを行うと、銅の場
合、表面が硬くなり内部は軟らかい状態となり、この加
工硬化した表面に割れが多数生成してそこから内部の新
生面が露出し、接合時の接合力が増大すること。
ば、より少ない圧延荷重でもって効果的接合が達成でき
ることになり、このことはより幅の広い複合材料の圧延
による接合が可能となることを意味し、実際そのような
方法によれば従来全く不可能であった幅１メートルの幅
広複合材料の製造が可能となること。 (5) さらにステンレス鋼板も加熱しておくと温間ブラッ
シングとの相乗作用により接合強度の著しい改善が見ら
れること。 (6) また接合後加熱熱処理を行うと剥離強度があまり大
きくないものでも完全密着するが、圧延接合による剥離
強度が低いと巻き取り時に一部剥離するとか冷却あるい
は加熱時の熱膨張差により剥離が生じるため加熱熱処理
前の剥離強度はできるだけ大きく、望ましくは≧１kgf/
mm2 とする。
合すべき少なくとも銅の接合面を50〜200 ℃に加熱して
から温間ブラッシングを行い、次いで圧下率 Ｒ＝162.6×Tcu-0.0759×Tsus-0.263(%) ただし、Tcu : 銅の温度 (℃) 、 Tsus: ステンレス鋼の温度 (℃) 以上で圧延接合するこ
とを特徴とする銅／ステンレス鋼の複合材料の製造方法
である。本発明の好適態様にあっては、前記ステンレス
鋼がオーステナイト系ステンレス鋼であって、その接合
面を温間接合に先立って200 〜400 ℃に加熱する。な
お、本発明により得られる複合材料としては板材はもち
ろん、箔、薄板クラッドおよびクラッド線等も包含され
る。板材の場合、接合材である銅板の厚み、および通常
はオーステナイト系ステンレス鋼である母材としてのス
テンレス鋼板の厚みについては、特に制限はなく、圧下
率と目的複合材料における所要厚みから適宜決定すれば
よい。圧下率も20％以上の圧下率で十分な接合は行われ
るが、余り大きな圧下率ではそれを実現する圧延荷重が
過大となって幅広材の圧延が実現できないので、一般に
は20〜40％の圧下率で圧延接合が行われるように条件設
定を行うのが好ましい。
ついてさらに詳述する。図１は、本発明にかかる製造方
法の工程図であり、先ず、銅板は脱脂工程１において脱
脂後、50〜200 ℃への加熱工程２を経て加熱してからブ
ラッシング工程３で温間ブラッシングを行い、接合面の
活性化を図る。一方、オーステナイト系ステンレス鋼板
も同様の工程を経て、脱脂後、その好適態様によれば加
熱してから温間ブラシングを行う。ここに、温間ブラッ
シングとは、表面活性化と加工硬化層の付与を目的に実
施するものであり、ワイヤーブラシ等で板表面を研削す
る操作をいい、ブラッシング時の温度が50〜200 ℃と異
なるだけで、従来の冷間ブラッシングと同じ操作を行え
ばよく、その限りでは何ら制限されない。
４で温間接合を行う。温間接合時の温度は銅板の加熱温
度と同じ50〜200 ℃であれば十分であるが、通常は100
〜200 ℃の範囲内でより高い温度が好ましい。ステンレ
ス鋼板がオーステナイト系ステンレス鋼の場合にあって
はその接合面を200 〜400 ℃に加熱することで温間接合
がより効率的に行われる。温間圧延は少なくとも20％の
圧下率、一般には20〜40％の圧下率で行うのが好まし
い。このような少ない圧下率でも本発明に従えば良好な
接合が可能となり、したがってそれに要する圧延荷重も
少なくてすみ、その結果、広幅の圧延複合材が得られる
のである。特に、本発明によれば、従来実現されなかっ
たような幅1mの広幅材が得られる。
えて合わせ材と母材との間の相互拡散を行わせ、接合を
より完全なものとしてもよい。このときの加熱熱処理条
件は、600 〜1040℃×0.01〜15時間であり、完全密着し
た複合材が得られるのであって、特に広幅材が得られる
ことから、製造コスト低減に大きく寄与することができ
る。しかしながら、本発明により圧延接合された複合材
の剥離強度は１kgf/mm2 以上あるから、圧延接合後その
まま巻取っても、またその後プレス加工等の加工を行っ
てから熱処理を加え、接合を完全なものとしてもよい。
トリップ12との連続的複合化工程の模式的説明図であ
り、図中、それぞれコイルから巻戻された銅ストリップ
10とステンレス鋼ストリップ12とは、少なくとも銅スト
リップ10が加熱炉14によって50〜200 ℃、ステンレス鋼
ストリップ12の場合は好ましくは200 〜400℃に加熱さ
れてからワイヤ16による温間ブラッシングを受け、次い
で連続的に温間圧延工程20に送られ、20％以上の圧下率
で温間圧延を受け、温間接合される。このとき温間ブラ
ッシングに使用したワイヤ16は、従来冷間ブラッシング
に使用されてきたものと同一のものであった。温間接合
後は、必要により加熱熱処理装置22において適宜熱処理
を加え、相互拡散によって両ストリップの接合強度の一
層の改善を図る。熱処理後はロール24に巻取る。このよ
うに、本発明によれば接合に要する圧延荷重の低下が図
れることから広幅材ばかりでなく連続接合も可能にな
る。
的に説明する。
て、板厚１mmの銅板(JIS C-1020R) と板厚１mmのオース
テナイト系ステンレス鋼板とを用意し、銅板を180 ℃に
加熱し、接合面を温間ブラシングした。このときブラシ
ングのために使用したブラシは、ワイヤ直径0.25mm、長
さ30mmのものであって、これを回転速度400rpmで回転し
ながら銅板の接合面の表面を温間ブラッシングして活性
化した。オーステナイト系ステンレス鋼板は、350 ℃に
加熱してから同じく温間ブラッシングを行ったものを用
意し、圧下率28％での温間圧延を行った。なお式Ｒの計
算値は23.5であった。圧延温度は、270 ℃であり、その
時の剥離強度は1.8kgf/mm2であった。このように温間接
合を行ってから、得られた複合材料に、900 ℃で５分間
の加熱処理を行い、完全密着させた。
温間ブラッシングの有無、圧下率等の加工条件を変えて
接合試験を行った。ブラッシングは銅板のみに行った。
結果を表１にまとめて示す。本発明にかかる条件で製造
した複合材はいずれも剥離強度１kgf/mm2 を有している
のが分かる。
温間接合に要する圧延荷重を半分以下に低下できるた
め、広幅材の複合材料の製造が可能となり、歩留向上が
期待でき、製造コストの低減に大きく寄与する。
鋼ストリップとを連続的にクラッド化する工程図であ
る。
Claims (2)
Hide Dependent
translated from
- 【請求項１】 接合すべき少なくとも銅の接合面を50〜
200 ℃に加熱してから温間ブラッシングを行い、次いで
圧下率 Ｒ＝162.6×Tcu-0.0759×Tsus-0.263(%) ただし、Tcu : 銅の温度 (℃) 、 Tsus: ステンレス鋼の温度 (℃) 以上で圧延接合するこ
とを特徴とする銅／ステンレス鋼の複合材料の製造方
法。 - 【請求項２】 前記ステンレス鋼がオーステナイト系ス
テンレス鋼であって、圧延接合に先立ってその接合面を
200 〜400 ℃に加熱する請求項１記載の方法。