JPH03221275A

JPH03221275A - アルミニウム積層鋼板の製造法

Info

Publication number: JPH03221275A
Application number: JP1604090A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kanda; 神田　勝美; Takushi Nakamura; 琢司中村; Yoshikazu Kondo; 近藤　嘉一
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-09-30
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2543421B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ツ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５８１４１８８
２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ツ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６
３２６９５４５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、加熱拡散処理が不要な、イオン
エツ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、ケイ酸イオン、オルトケイ酸イオン　リン
酸イオン、リン酸１水素イオン、リン酸２水素イオン、
しゅう酸イオン、モリブデン酸イオンあるいはクロム酸
イオンのいずれか、または複数を含んだアルカリ性溶液
中において、鋼板を陰極として電解処理を行った後、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の箔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、以後の化成皮膜の密着性が悪く十分な接合力をもっ
たアルミ積層鋼板が得られにくい。

次に、ケイ酸イオン　オルトケイ酸イオン、リン酸イオ
ン　リン酸１水素イオン、リン酸２水素イオン７しゅう
酸イオン、モリブデン酸イオンまたはクロム酸イオンの
いずれか、または複数を１〜２０ｇ／ｎ含む、温度１０
〜９０℃のアルカリ性液溶において、鋼板を陰極として
５００〜１００００ク一ロン／ｍ２通電し、表面にケイ
酸、リン酸、リン酸１水素。

リン酸２水素、しゅう酸、モリブデン酸またはクロム酸
の化合物の皮膜を形成させ、その後、水洗乾燥を行う。

処理時間はとくに制限されるものではないが、処理電流
密度が高すぎると水素を共析し、接合の均一性を損なう
原因となる。また、この時、溶液中に存在する金属イオ
ンが金属あるいは化合物となって、皮膜中に析出しても
差しつかえない。

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２
００〜８００℃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、接合の均一性が改善されにくい。ま
た、６００秒をこえては効果は飽和し、経済性が劣る。

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１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％をこえて圧延率を高くするとしわなどの発生の
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℃未満て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秒未満ては、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表面には拡散
を妨げる安定な酸化膜が存在するが、これらを取り除く
前処理をする必要がない。それは、鋼板と重ね合わせて
圧延をすることにより、接合面では、酸化膜が破壊され
、新生面が出現するためと考えられる。また、鋼板表面
に処理された化成皮膜も圧延により容易に破壊されるが
、あわせて、表面の表面欠陥部を覆う働きがある。この
出現した新生面により加熱処理による拡散が促進され、
鋼板とアルミニウムあるいはアルミニウム合金を接合さ
せ、接合力および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。さらに、ケイ酸、
リン酸、リン酸１水素。

リン酸２水素、しゅう酸、モリブデン酸あるいはクロム
酸の化合物が鉄、アルミニウムの接合面に存在すること
によって、脆弱な金属間化合物である鉄−アルミニウム
合金の形成を抑制し、上記の接合力および加工密着性に
すぐれたアルミニウム積層鋼板を得ることができる拡散
処理の加熱条件を拡大することができる。これにより、
圧延にともない劣化したエリクセン張り出し特性あるい
は曲げ特性などの機械加工特性を軟化焼鈍により圧延前
の特性まで改善させることが可能であり、加工性にすぐ
れたアルミニウム積層鋼板を容易に製造することができ
る。

［実施例コ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０．２ｍｍの鋼板を
、ケイ酸ナトリウムを１０ｇ／４１’含んだ温度６０℃
のアルカリ性溶液中で、鋼板を陰極として、電流密度１
００Ａ／ｍ２で５秒間電解処理した後、厚み１５μｍの
アルミニウム箔を重ね、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通常の脱脂、酸洗処理を施した厚み０．２５ｍｍの鋼板
を、オルトケイ酸ナトリウムを２０ｇ／ｎ含んだ温度４
０℃のアルカリ性溶液中で、鋼板を陰極として、電流密
度１０００　Ａ／ｍ２で１０秒間電解処理した。

この処理を施した鋼板と厚み２０μｍのアルミニウム合
金箔（ＪＩＳ−１０７０）を重ね、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、リン酸亜鉛、リン酸２水素亜鉛をそれぞれ１５ｇ／
Ａ　、　１５ｇ／ｌ含んだ温度９０℃のアルカリ性溶液
中で、鋼板を陰極として、電流密度１００Ａ／ｍ２で５
秒間電解処理した。この鋼板と厚み５０μｍのアルミニ
ウム合金箔（ＪＩＳ−３００３）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０．６ｍｍの鋼板を
、リン酸ｌ水素アンモニウム、しゅう酸アンモニウムを
それぞれ５　ｇ／ｌ　、　Ｌｏｇ／ｌ含んだアルカリ性
溶液中で、温度５０℃、電流密度４００　Ａ／ｍ２の条
件で、鋼板を陰極として１０秒間処理した。この処理を
施した鋼板を、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、厚み２００μ
ｍのアルミニウム合金箔（ＪＩＳ−１１００）を重ね、
１０％の圧下率で圧延後、水素ガス雰囲気中で板の温度
６５０℃の条件で１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５通常の脱脂、酸洗処理を行った厚み１．０ｍｍの鋼板を
、しゅう酸ナトリウムを１０ｇ／ｌ含んだアルカリ性溶
液中で、温度７０℃、処理電流密度５００Ａ／ｍ２の条
件で、鋼板を陰極として２０秒間処理し、水洗、乾燥後
、アルゴンガス雰囲気中で、板の温度８００℃の条件で
１秒間加熱処理した。次いでこの鋼板と厚み２００μｍ
のアルミニウム合金箔（、Ｈ３５０５２）を重ね、１５
％の圧下率で圧延後、アルゴンガス雰囲気中で板の温度
５００℃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。

実施例６通常の脱脂、酸洗処理を行った厚み０．８＋ｎｍの鋼板
を、モリブデン酸ナトリウムを１０ｇ／ｌ含んだアルカ
リ性溶液中で、温度１０℃、電流密度５００Ａ／ｍ２の
条件で、鋼板を陰極として５秒間処理し、水洗。

乾燥後、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。この鋼板と厚み３０μｍのアルミニウム箔を重ね、
全体を７％の圧下率で圧延後、窒素ガス９５％と水素ガ
ス５％を含んだ雰囲気中で、板の温度５００℃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
。

実施例７厚み０．３ｍｍで、軟化焼鈍処理を行っていない鋼板を
通常の脱脂、酸洗後、クロム酸ナトリウムを１５ｇ／／
！、モリブデン酸ナトリウムを５　ｇ／１２それぞれ含
んだアルカリ性溶液中で、温度６０℃、電流密度４００
Ａ／ｍ２の条件で、鋼板を陰極として２０秒間処理した
後、窒素雰囲気中で、板の温度４００℃の条件で１０秒
間加熱処理をした。次いで、当鋼板と厚み１００μｍの
アルミニウム合金箔（ＪＩＳ−３００４）を重ね、２％
の圧下率で全体を圧延後、空気中で板の温度６００℃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１　ｍｍ平方の基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６　ｍ
ｍあるいは８　ｍｍ張り出し、セロ／’％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１〜７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。

Claims

【特許請求の範囲】

（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
をケイ酸イオン、オルトケイ酸イオン、リン酸イオン、
リン酸１水素イオン、リン酸２水素イオン、しゅう酸イ
オン、モリブデン酸イオンまたはクロム酸イオンの一種
類以上を１〜２０ｇ／ｌ含んだ温度１０〜９０℃のアル
カリ性溶液中において、鋼板を陰極として電流を５００
〜１００００クーロン／ｍ＾２通電した後、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。
（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
をケイ酸イオン、オルトケイ酸イオン、リン酸イオン、
リン酸１水素イオン、リン酸２水素イオン、しゅう酸イ
オン、モリブデン酸イオンまたはクロム酸イオンの一種
類以上を１〜２０ｇ／ｌ含んだ温度１０〜９０℃のアル
カリ性溶液中において、鋼板を陰極として電流を５００
〜１００００クーロン／ｍ＾２通電した後、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％で圧着した後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。