JP6382436B1 - 電子機器用圧延接合体及び電子機器用筐体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ステンレス層とアルミニウム合金層からなる圧延接合体であって、前記アルミニウム合金層の厚みTAl(mm)及び表面硬度HAl(HV)、並びに前記ステンレス層の厚みTSUS(mm)及び表面硬度HSUS(HV)が下記式(1)を満たす電子機器用圧延接合体及び電子機器用筐体に関する。
HSUSTSUS 2≧(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
【選択図】図3
Description
(1)ステンレス層とアルミニウム合金層からなる電子機器用圧延接合体であって、前記アルミニウム合金層の厚みTAl(mm)及び表面硬度HAl(HV)、並びに前記ステンレス層の厚みTSUS(mm)及び表面硬度HSUS(HV)が下記式(1)を満たす電子機器用圧延接合体。
HSUSTSUS 2≧(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
(2)下記式(2)
HSUSTSUS 2≧(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
を満たす前記(1)に記載の電子機器用圧延接合体。
(3)前記圧延接合体の総厚みに対する前記ステンレス層の厚みTSUSの比率が、10%〜85%である前記(1)又は(2)に記載の電子機器用圧延接合体。
(4)金属を主体とする電子機器用筐体であって、
少なくとも背面がステンレス層とアルミニウム合金層からなる圧延接合体を含み、
前記アルミニウム合金層の厚みTAl(mm)及び表面硬度HAl(HV)、並びに前記ステンレス層の厚みTSUS(mm)及び表面硬度HSUS(HV)が下記式(1)を満たす電子機器用筐体。
HSUSTSUS 2≧(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
(5)下記式(2)
HSUSTSUS 2≧(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
を満たす前記(4)に記載の電子機器用筐体。
(6)前記電子機器用筐体の総厚みに対する前記ステンレス層の厚みTSUSの比率が、10%〜85%である前記(4)又は(5)に記載の電子機器用筐体。
1.圧延接合体
本発明の圧延接合体は、ステンレス層とアルミニウム合金層からなる。従って、本発明の圧延接合体は、2層以上からなり、好ましくは2〜4層からなり、より好ましくは2層又は3層からなり、特に好ましくは2層からなる。好ましい実施形態において、圧延接合体は、ステンレス層/アルミニウム合金層の2層からなる圧延接合体、又はステンレス層/アルミニウム合金層/ステンレス層の3層、もしくはアルミニウム合金層/ステンレス層/アルミニウム合金層の3層からなる圧延接合体である。圧延接合体を用いた筐体においては、ステンレス層またはアルミニウム合金層を筐体の外側として用いても金属光沢を有する外観を得られるが、より艶のある光沢を得たい場合は、筐体の外側をステンレス層とすることが好ましい。本発明において、圧延接合体の構成は、圧延接合体の用途や目的とする特性に応じて選択できる。
F=(−0.008×HSUSTSUS 2−0.03)×(HAlTAl 2)2+(0.061×HSUSTSUS 2+3.57)×HAlTAl 2+1.354×HSUSTSUS 2+0.04 (3)
HSUSTSUS 2≧(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
を満たす圧延接合体は、0.2%耐力時の荷重が35N/20mm以上と高くなり剛性が高く、弾性率も高いため、筐体の用途に特に適することを見出した。さらに、下記式(2)
HSUSTSUS 2≧(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
を満たす圧延接合体は、0.2%耐力時の荷重が45N/20mm以上とより高くなり、剛性がより高く、筐体の用途に特に適する。なお、この関係式はアルミニウム合金についてのものであり、アルミニウム材が純アルミニウムである場合にこの式を適用できるとは限らない。
本発明は、前記圧延接合体を用いた電子機器用筐体にも関する。電子機器用筐体は、金属を主体とし、背面及び/又は側面に前記圧延接合体を含み、すなわち、電子機器用筐体は、背面と側面又はその一部が前記圧延接合体を含む。本発明の電子機器用筐体は、基本的には前記の圧延接合体と同様の特性を有し、圧延接合体について記載した前記の特性や実施形態は、電子機器用筐体にも適用される。すなわち、本発明の電子機器用筐体は、アルミニウム合金層の厚みTAl(mm)と、アルミニウム合金層の表面硬度HAl(HV)と、ステンレス層の厚みTSUS(mm)と、ステンレス層の表面硬度HSUS(HV)が上記式(1)を満たす。
圧延接合体は、ステンレス板とアルミニウム合金板を用意し、以下のような圧延接合方法により得ることができる。
原板として以下の種類の材料を用意し、表面活性化接合法により圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.05mm)を用い、アルミニウム合金材としてアルミニウム合金A5052 H34(厚み0.8mm)を用いた。
SUS304及びA5052の接合する各々の面に対してスパッタエッチング処理を実施した。SUS304についてのスパッタエッチングは、スパッタガスとしてArを流入し、0.3Pa下で、プラズマ出力700W、12分間の条件にて実施し、A5052についてのスパッタエッチングは、スパッタガスとしてArを流入し、0.3Pa下で、プラズマ出力700W、12分間の条件にて実施した。
スパッタエッチング処理後のSUS304とA5052を、常温で、圧延ロール径100mm〜250mm、圧延線荷重0.5tf/cm〜5.0tf/cmの加圧力で、ステンレス層の圧下率0〜5%にてロール圧接により接合し、SUS304とA5052の圧延接合体を得た。この圧延接合体に対し、320℃、1時間の条件でバッチ熱処理を行い、総厚み0.786mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS316L 1/2H(厚み0.05mm)を用いた以外は、上記実施例1と同様にして総厚み0.799mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 1/2H(厚み0.103mm)を用いた以外は、上記実施例1と同様にして総厚み0.848mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 1/2H(厚み0.104mm)を用いた以外は、上記実施例1と同様にして総厚み0.798mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 1/2H(厚み0.201mm)を用いた以外は、上記実施例1と同様にして総厚み0.907mmの圧延接合体を製造した。
原板として以下の種類の材料を用意し、表面活性化接合法により圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.25mm)を用い、アルミニウム合金材としてアルミニウム合金A5052 H34(厚み0.8mm)を用いた。
SUS304及びA5052の接合する各々の面に対してスパッタエッチング処理を実施した。SUS304についてのスパッタエッチングは、スパッタガスとしてArを流入し、0.1Pa下で、プラズマ出力4800W、ライン速度4m/分の条件にて実施し、A5052についてのスパッタエッチングは、スパッタガスとしてArを流入し、0.1Pa下で、プラズマ出力6400W、ライン速度4m/分の条件にて実施した。
スパッタエッチング処理後のSUS304とA5052を、常温で、圧延線荷重3.0tf/cm〜6.0tf/cmにてロール圧接により接合し、SUS304とA5052の圧延接合体を得た。この圧延接合体に対し、300℃、8時間の条件でバッチ熱処理を行った。
続いて、上記圧延接合体についてテンションレベラーによる伸び率1〜2%程度の形状修正を実施した。これによって、圧延接合体の総厚みを1〜2%程度減少させ、アルミニウム合金層を硬化させて、総厚み0.97mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS316L 1/2H(厚み0.3mm)を用い、アルミニウム合金材としてアルミニウム合金A5052 H34(厚み0.8mm)を用いた以外は上記実施例6と同様にして総厚み1.025mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.3mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.3mm)を用いた以外は、上記実施例1と同様にして総厚み0.574mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.15mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.5mm)を用い、テンションレベラーによる形状修正の後、圧延接合体のA5052面を、所定の厚みとなるように、エメリー紙を用いて研削した以外は、上記実施例6と同様にして総厚み0.51mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.15mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.5mm)を用いた以外は、上記実施例6と同様にして総厚み0.59mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.25mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.8mm)を用いた以外は、上記実施例9と同様にして総厚み0.49mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.25mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.8mm)を用いた以外は、上記実施例9と同様にして総厚み0.58mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS316L BA(厚み0.1mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.5mm)を用いた以外は、上記実施例6と同様にして圧延接合体の総厚み0.60mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.2mm)を用いた以外は、上記実施例1と同様にして圧延接合体の総厚み0.952mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.101mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.3mm)を用いた以外は、上記実施例1と同様にして圧延接合体の総厚み0.4mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.15mm)を用いた以外は、上記実施例9と同様にして圧延接合体の総厚み0.28mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.15mm)を用いた以外は、上記実施例9と同様にして圧延接合体の総厚み0.39mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.25mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.8mm)を用いた以外は、上記実施例9と同様にして圧延接合体の総厚み0.29mmの圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.25mm)を用い、アルミニウム合金材としてA5052 H34(厚み0.8mm)を用いた以外は、上記実施例9と同様にして圧延接合体の総厚み0.39mmの圧延接合体を製造した。
圧延接合体の断面の光学顕微鏡写真を取得し、その光学顕微鏡写真において任意の10点におけるステンレス層又はアルミニウム合金層の厚みを計測し、得られた値の平均値を算出した。
圧延接合体上の任意の30点における厚みをマイクロメータなどで測定し、得られた測定値の平均値を算出した。
マイクロビッカース硬度計(荷重200gf)を用い、JIS Z 2244(ビッカース硬さ試験−試験方法)に準じて測定した。
マイクロビッカース硬度計(荷重50gf)を用い、JIS Z 2244(ビッカース硬さ試験−試験方法)に準じて測定した。
JIS K 7171(プラスチック−曲げ特性の求め方)及びJIS Z 2241(金属材料引張試験方法)に準じて求めた。本実施例では、圧延接合体のステンレス層側から測定を行った。
F=(−0.008×HSUSTSUS 2−0.03)×(HAlTAl 2)2+(0.061×HSUSTSUS 2+3.57)×HAlTAl 2+1.354×HSUSTSUS 2+0.04 (3)
が得られた。
HSUSTSUS 2≧(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1)
を満たせばよく、また、0.2%耐力時の荷重Fを45N/20mm以上とするためには、圧延接合体は、下記式(2)
HSUSTSUS 2≧(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
を満たせばよい。
ステンレス層/アルミニウム合金層よりなる圧延接合体から成形加工された電子機器用筐体を作製した。まず、原板として以下の種類の材料を用意し、表面活性化接合法により、圧延接合体を製造した。
ステンレス材としてSUS304 BA(厚み0.25mm)を用い、アルミニウム合金材としてアルミニウム合金A5052 H34(厚み0.8mm)を用いた。
SUS304及びA5052の接合する各々の面に対してスパッタエッチング処理を実施した。SUS304についてのスパッタエッチングは、スパッタガスとしてArを流入し、0.1Pa下で、プラズマ出力4800W、ライン速度4m/分の条件にて実施し、A5052についてのスパッタエッチングは、スパッタガスとしてArを流入し、0.1Pa下で、プラズマ出力6400W、ライン速度4m/分の条件にて実施した。
スパッタエッチング処理後のSUS304とA5052を、常温で、圧延線荷重3.0tf/cm〜6.0tf/cmにてロール圧接により接合し、SUS304とA5052の圧延接合体を得た。この圧延接合体に対し、320℃、8時間の条件でバッチ熱処理を行った。
続いて、上記圧延接合体についてテンションレベラーによる伸び率1〜2%程度の形状修正を実施した。これによって、圧延接合体の総厚みを1〜2%程度減少させ、アルミニウム合金層を硬化させ、総厚み0.970mmの圧延接合体を製造した。
得られた筐体背面の中央部を20mm×50mmのサイズに切り出した後、上述のステンレス層/アルミニウム合金層からなる圧延接合体の測定方法と同様にして、ステンレス層及びアルミニウム合金層の厚み、ステンレス層及びアルミニウム合金層の表面硬度、並びに0.2%耐力時の荷重及び弾性率を測定した。その結果を表1及び図3に示す。
表1及び図3に示すように、ステンレス層とアルミニウム合金層からなる圧延接合体を成形加工して得られた実施例15の電子機器用筐体は、実施例の圧延接合体と同様に上記式(1)を満たしており、35N/20mm以上の高い0.2%耐力時の荷重を有し、高い剛性を示した。また、実施例15の電子機器用筐体は、70GPa以上の高い弾性率を有していた。この0.2%耐力時の荷重及び弾性率は、電子機器の筐体背面として使用した場合に、筐体内部に実装される部品に悪影響を与えることが全くない範囲であり、電子機器全体の薄型化、電池容量の増加、実装容量の増加等を図ることができる。
40 背面
41 側面
A 平面部分
Claims (14)
- ステンレス層とアルミニウム合金層からなる電子機器用圧延接合体であって、前記アルミニウム合金層の厚みTAl(mm)及び表面硬度HAl(HV)、並びに前記ステンレス層の厚みTSUS(mm)及び表面硬度HSUS(HV)が下記式(1)を満たし、前記ステンレス層の厚みT SUS (mm)が0.05mm〜0.297mmである、電子機器用圧延接合体。
HSUSTSUS 2≧(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1) - 下記式(2)
HSUSTSUS 2≧(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
を満たす請求項1に記載の電子機器用圧延接合体。 - 前記圧延接合体の総厚みに対する前記ステンレス層の厚みTSUSの比率が、10%〜85%である請求項1又は2に記載の電子機器用圧延接合体。
- 弾性率が60GPa以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子機器用圧延接合体。
- 0.2%耐力時の荷重が35N/20mm以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子機器用圧延接合体。
- 前記ステンレス層の表面硬度H SUS (HV)が、350未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子機器用圧延接合体。
- 前記H SUS T SUS 2 が、28.37以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子機器用圧延接合体。
- 金属を主体とする電子機器用筐体であって、
背面及び/又は側面がステンレス層とアルミニウム合金層からなる圧延接合体を含み、
前記アルミニウム合金層の厚みTAl(mm)及び表面硬度HAl(HV)、並びに前記ステンレス層の厚みTSUS(mm)及び表面硬度HSUS(HV)が下記式(1)を満たし、前記ステンレス層の厚みT SUS (mm)が0.05mm〜0.297mmである、電子機器用筐体。
HSUSTSUS 2≧(34.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (1) - 下記式(2)
HSUSTSUS 2≧(44.96+0.03×(HAlTAl 2)2−3.57×HAlTAl 2)/(−0.008×(HAlTAl 2)2+0.061×HAlTAl 2+1.354) (2)
を満たす請求項8に記載の電子機器用筐体。 - 前記電子機器用筐体の総厚みに対する前記ステンレス層の厚みTSUSの比率が、10%〜85%である請求項8又は9に記載の電子機器用筐体。
- 前記圧延接合体の弾性率が60GPa以上である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の電子機器用筐体。
- 前記圧延接合体の0.2%耐力時の荷重が35N/20mm以上である、請求項8〜11のいずれか1項に記載の電子機器用筐体。
- 前記ステンレス層の表面硬度H SUS (HV)が、350未満である、請求項8〜12のいずれか1項に記載の電子機器用筐体。
- 前記H SUS T SUS 2 が、28.37以下である、請求項8〜13のいずれか1項に記載の電子機器用筐体。
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