JP2543420B2

JP2543420B2 - アルミニウム積層鋼板の製造法

Info

Publication number: JP2543420B2
Application number: JP2016039A
Authority: JP
Inventors: 勝美神田; 琢司中村; 嘉一近藤
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPH03221274A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ロール加圧と加熱によりアルミニウムと鋼
板を接合したアルミニウム積層鋼板の製造法に関する。

［従来の技術］アルミニウムは軽量で、耐食性にも優れ、また、加工
硬化が少ないため、加工性に優れるなど、金属として多
くの優れた性質を持つ。このアルミニウムにさらに鋼板
の特性を付与するために、アルミニウム板と鋼板とのク
ラッド材の開発が進められている。アルミニウム板と鋼
板を接合する方法には、従来から冷間圧延による接合法
（特開昭53−85759号，特開昭55−68195号，特開昭56−
109183号，特開昭58−141882号，特開昭61−67581号
等）が、数多く検討されているが、一般に20％以上の圧
延率を必要とし、アルミニウム箔の接合時には技術的困
難を伴う。また、接合強度を改善するために加熱処理を
施すと、アルミニウムと鉄からなる脆い合金層が成長
し、加工性を低下させる。

これらの欠点を解決するために、アルゴンなどの非酸
化性の低圧気体でイオンエッチングを行い酸化物を除去
した後に圧延することにより、低圧延率で加熱拡散処理
が不要な方法や、接合界面にニッケル，銅などのインサ
ート材を挿入して圧延し、熱処理時に生成する脆弱な合
金を抑制する方法がある。また、鋼板とアルミニウム箔
の界面に銅を介在させ、塑性変形以下の加圧，加熱処理
を行うことにより、両者を接合させる方法（特願昭63−
269545号）がある。さらに、接合界面にニッケルまたは
銅のめっきを施した後圧延し、脆弱な合金の生成を抑制
する方法（特願平１−264856号）がある。

［発明が解決しようとする課題］アルミニウム積層鋼板の製造法において、従来の冷間
圧延による方法では、一般に20％以上の圧延率を必要と
するが、アルミニウムと鋼とでは塑性変形量が異なるた
め、アルミニウム箔の接合においては技術的な困難を伴
う。また、接合強度を改善するために加熱拡散処理を行
うと脆弱な合金が界面において生成し加工性が低下す
る。合金生成の抑制にインサート材を用いる方法では、
インサート材の取り扱いに厚み10μｍ以上を必要とし、
経済性が劣る。さらに、加熱拡散処理が必要な、イオン
エッチングによりアルミニウム箔または板および鋼板の
酸化物を除去する方法は、真空装置および真空技術を必
要とし、連続性，経済性の面で問題がある。

［課題を解決するための手段］本発明はアルミニウム積層鋼板の製造法において、低
圧延率により、密着性，加工性，加工密着性にすぐれた
アルミニウム積層鋼板を連続的かつ経済的に提供するこ
とを目的とするものである。

その要旨は、モリブデン酸イオンを含む酸性溶液中に
おいて、鋼板を浸漬処理あるいは鋼板を陰極または陽極
として電解処理を行いモリブデンの酸化皮膜を表面に形
成させた後、水洗，乾燥を行うか、あるいは、水洗，乾
燥後さらに中性あるいは還元性雰囲気中において、加熱
処理を行った後に、アルミニウムあるいはアルミニウム
合金の箔を重ね合わせ、全体を圧下，圧着した後に熱処
理を施し、拡散接合により、片面あるいは両面に、アル
ミニウムあるいはアルミニウム合金を被覆したアルミニ
ウム積層鋼板を製造することである。

本発明のアルミニウム積層鋼板に使用される鋼板と
は、圧延法により製造された冷延鋼板である。一方、ア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる箔は、圧
延法により製造された厚さ５〜200μｍのアルミニウム
あるいはアルミニウム合金である。アルミニウム合金に
は、マグネシウム，マンガン，ケイ素，銅を含んだ合金
が含まれ、使用用途に応じて選択することができる。厚
みが５μｍ未満の箔では作業性が低下し、高速生産に不
向きである。また、厚みが200μｍをこえると、材料費
の面で不経済である。

製造にあたって、まず、鋼板の接合面をアルカリ性の
溶液を用いて、浸漬処理、または、陰極あるいは陽極処
理し脱脂を行う。この場合の液組成，液濃度，処理温
度，処理時間などの処理条件は特に制限されない。ま
た、必要に応じて、酸洗処理を行い、鋼板表面の酸化物
を取り除く。酸洗の条件も特に制限されるものではない
が、過度の処理は、水素吸蔵の原因となり、接合の均一
性を阻害する原因となる。これらの脱脂，酸洗の処理を
施さないと、化成皮膜の密着性が悪く十分な接合力をも
ったアルミニウム積層鋼板が得られにくい。

次に、モリブデン酸イオンを含む酸性溶液中におい
て、鋼板を浸漬処理あるいは鋼板を陰極または陽極とし
て電解処理を行い、表面にモリブデンの酸化皮膜を形成
させ、その後、水洗，乾燥を行う。処理液の濃度，処理
温度，処理時間，処理電流などの処理条件はとくに制限
されるものではないが、皮膜量は、モリブデンとして0.
01〜1g/m²が適当である。皮膜量を限定したのは、0.01g
/m²未満では、十分な改善効果が認められないし、また1
g/m²をこえては、接合力を減少させるためである。この
時、皮膜中にモリブデンが金属として析出しても差しつ
かえない。

とくに、鋼板の表面を電気的に処理した場合、鋼板に
熱処理を施すと、電気的処理により吸蔵あるいは吸着さ
れた水素などの気体あるいは液体を脱離させることがで
き、接合の均一性が改善される。脱離処理の雰囲気は非
酸化性の雰囲気であればよい。たとえば、水素，窒素あ
るいはアルゴンからなる雰囲気が好ましい。また、これ
らのガスからなる混合ガス雰囲気でもよい。この雰囲気
中において、被覆した鋼板を200〜800℃の板温で熱処理
を行う。加熱温度は200℃未満でも脱離処理は可能であ
るが処理時間が長くなり作業性を悪くする。また、耐熱
性に乏しい化成皮膜の場合、必要以上の加熱は、スケー
ル形成の原因となる。加熱時間は１〜600秒の範囲でよ
いが、吸蔵あるいは吸着された気体，液体の量によって
異なる。１秒未満では、800℃の加熱温度でも脱離処理
の効果は認められず、600秒をこえては効果は飽和す
る。好ましくは、60秒であるが、機械的特性を改善する
ためには600秒を要する場合がある。

次に、以上の処理を施した鋼板とアルミニウムあるい
はアルミニウム合金の箔を重ね合わせ、全体を圧延率１
〜15％で圧着する。圧延率は使用する鋼板およびアルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金の箔の厚さ，硬度によ
ってことなる。焼鈍処理を施していない鋼板では、１％
程度の圧延率で十分な接合力を得ることができる。ま
た、15％以上に圧延率を高くするとしわ発生などの原因
となる。アルミニウムあるいはアルミニウム合金の箔は
鋼板の両面あるいは片面に被覆することができるが、対
称的に積層して圧下した場合、塑性変形量および線膨張
率の差に起因する反りを解消することができる。

次いで、圧延により仮接合した鋼板およびアルミニウ
ムあるいはアルミニウム合金の箔に400℃から被覆した
アルミニウムあるいはアルミニウム合金の融点未満の温
度において加熱処理を施す。400℃未満では鋼板とアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金の箔との密着性が劣
る。加熱時間は１〜600秒の範囲でよいが、処理条件あ
るいは皮膜の種類，厚みにより加減する必要がある。１
秒未満では、鋼板とアルミニウムあるいはアルミニウム
合金の箔とが均一に接合しにくい。600秒をこえても接
合するが、連続的な高速生産を行う場合60秒以下が好ま
しい。もちろん、一定温度以上の拡散処理は、軟化焼鈍
を兼ねることができる。

加熱時の雰囲気は制限されず、水素，窒素あるいはア
ルゴンからなる雰囲気、または、これらのガスからなる
混合ガス雰囲気でもよい。また、空気中で加熱処理を行
ってもよい。加熱時の加圧力は特に制限されない。

［作用］アルミニウムあるいはアルミニウム合金の箔の表面に
は強固な酸化膜が存在するが、鋼板と重ね合わせて圧延
をすることにより、接合面において、この酸化膜が破壊
され、新生面が出現するため酸化膜を取り除く必要がな
い。また、鋼板表面に処理されたモリブデン化成皮膜は
圧延により容易に破壊され、表面の表面欠陥部を覆うと
ともに、この出現した新生面により促進される加熱処理
時の脆弱な鉄−アルミニウムの金属間化合物成長を抑制
する働きがある。このため、加工密着性にすぐれたアル
ミニウム積層鋼板が得られるものと考えられる。また、
モリブデン酸化物の層がアルミニウム，鉄間に存在する
ことにより、浸炭層の形成が抑制され、圧延にともない
劣化した機械加工特性を改善できる条件で加熱処理を施
すことができるようになった。

［実施例］本発明を実施例で具体的に説明する。

実施例１通常の脱脂，酸洗処理を施した厚み0.6mmの鋼板を、
モリブデン酸アンモニウムを5g/含んだ温度60℃の酸
性溶液中で、鋼板を陰極として、モリブデン酸化物量が
モリブデンとして0.1g/m²となるように処理した。次い
で、厚み５μｍのアルミニウム箔を重ね、全体を５％の
圧下率で圧延後、水素ガス雰囲気中で板の温度400℃の
条件で30秒間加熱処理を施し、アルミニウム積層鋼板を
得た。

実施例２厚み0.25mmの鋼板を、通常の脱脂，酸洗処理した後、
モリブデン酸ナトリウムを20g/m²含んだ温度95℃の酸性
溶液中に浸漬し、モリブデン酸化物量がモリブデンとし
て1g/m²となるように処理した。この処理鋼板と厚み20
μｍのアルミニウム合金箔（JIS−1070）を重ね合わ
せ、４％の圧下率で圧延後、空気中で板の温度500℃の
条件で30秒間加熱処理を施し、アルミニウム積層鋼板を
得た。

実施例３通常の脱脂，酸洗処理を施した厚み0.10mmの鋼板を、
モリブデン酸ナトリウムを10g/含んだ温度60℃の酸性
溶液中で、鋼板を陰極としてモリブデン酸化物量がモリ
ブデンとして0.01g/m²となるように処理し、次いで、窒
素ガス95％と水素ガス５％を含んだ雰囲気中で、板の温
度300℃の条件で30秒間加熱処理をした。この処理を施
した鋼板と厚み30μｍのアルミニウム合金箔（JIS−300
3）を重ね、１％の圧下率で圧延後、窒素ガス雰囲気中
で板の温度500℃の条件で30秒間加熱処理を施し、アル
ミニウム積層鋼板を得た。

実施例４通常の脱脂，酸洗処理を行った厚み1.0mmの鋼板を、
モリブデン酸ナトリウムを10g/を含んだ酸性溶液中
で、温度40℃、電流密度100A/m²の条件で、モリブデン
酸化物の量がモリブデンとして0.5g/m²となるよう処理
した。この鋼板を、水素ガス雰囲気中で、板の温度200
℃の条件で60秒間加熱処理をし、次いで、この処理鋼板
と厚み200μｍのアルミニウム合金箔（JIS−3004）を重
ね、５％の圧下率で圧延後、アルゴン雰囲気中での板の
温度550℃の条件で60秒間加熱処理を施し、アルミニウ
ム積層鋼板を得た。

得られたアルミニウム積層鋼板は、アルミニウム表面
にカッターで1mm平方の碁盤目を地鉄部に達するまでつ
けた後、エリクセン試験機でアルミニウム側を6mmある
いは8mm張り出し、セロハンテープで強制的に剥離し、
加工密着性を試験した。

その結果、実施例１〜４の本発明によるアルミニウム
積層鋼板において、アルミニウムあるいはアルミニウム
合金の箔の鋼板からの剥離は認められなかった。

［発明の効果］本発明によるアルミニウム積層鋼板の製造法により、
アルミニウムあるいはアルミニウム合金の箔と鋼板とが
低い圧延率で均一に接合し、また拡散処理が軟化焼鈍を
兼ねることができ、密着性，加工性および加工密着性に
優れたアルミニウム積層鋼板が経済的に得られた。

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−128180（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−102840（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−40689（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−120258（ＪＰ，Ａ) 特公昭34−5408（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭37−70（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】厚み５〜200μｍのアルミニウムあるいは
アルミニウム合金の箔を鋼板に積層する方法において、
鋼板をモリブデン酸イオンを含んだ酸性溶液中で、浸漬
処理あるいは電解処理を行い化成皮膜の皮膜量をモリブ
デンとして0.01〜1g/m²形成後、アルミニウムあるいは
アルミニウム合金の箔を積層し、圧下率１〜15％で圧着
し、次いで、400℃からアルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金の融点未満の温度で、加熱時間１〜600秒の熱
処理をすることを特徴とするアルミニウム積層鋼板の製
造法。
【請求項２】厚み５〜200μｍのアルミニウムあるいは
アルミニウム合金の箔を鋼板に積層する方法において、
鋼板をモリブデン酸イオンを含んだ酸性溶液中で、浸漬
処理あるいは電解処理を行い化成皮膜の皮膜量をモリブ
デンとして0.01〜1g/m²形成後、中性あるいは還元雰囲
気中で、加熱温度200〜800℃，加熱時間１〜600秒の熱
処理を行い、次いで、該処理鋼板にアルミニウムあるい
はアルミニウム合金の箔を積層し、圧下率１〜15％で圧
着後、400℃からアルミニウムあるいはアルミニウム合
金の融点未満の温度で、加熱時間１〜600秒の熱処理を
することを特徴とするアルミニウム積層鋼板の製造法。