JPH03285763A

JPH03285763A - 鉄とアルミニウムとの複合板の製造方法

Info

Publication number: JPH03285763A
Application number: JP8710690A
Authority: JP
Inventors: Tomiyoshi Kanai; 金井　富義
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-16

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】産業上の利用分野この発明は、電磁調理用鍋等の器物類、異材継手、ディ
スクブレーキ、機械部品、熱交換部材等に用いられる鉄
とアルミニウムとの複合板の製造方法、特に両板材の接
合による複合材の製造方法に関する。

なお、この明細書において、鉄の語は純鉄のみならずス
テンレス鋼、普通鋼その地鉄系合金を含む意味で用いる
。また、アルミニウムの語はアルミニウム合金を含む意
味で用いる。

従来の技術鉄板例えばステンレス鋼板とアルミニウム板とを接合し
て複合板を製造する方法として、従来、熱間あるいは冷
間圧延による圧延法や、爆薬の爆発エネルギを利用して
圧着する爆接法などが採用されており、殊に圧延法が主
流になっている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記の圧延法や爆接法では、製造設備が
大規模、高額であるとか、安定した接合がむずかしく、
接合部剥離が発生し易いというような欠点があった。

この発明は、このような問題を解決し、鉄板とアルミニ
ウム板との接合による複合板の製造に関して、簡易低置
な設備で安定した複合を可能とすることを目的とする。

課題を解決するだめの手段上記目的は、鉄板とアルミニウム板とを接合して複合板
を製作するに際し、接合予定の界面にＡρ−８１−Ｚｎ
系フィラーを介在させたのち、５７０℃以下の温度に加
熱して前記フィラを溶融ないし半溶融状態とし、この状
態で鉄板とアルミニウム板とを加圧ロールに通して加圧
することにより両部材を接合することを特徴とする鉄と
アルミニウムとの複合板の製造方法によって達成される
。

この発明に用いる鉄板はその組成が具体的に限定される
ことはなく、用途に応じて炭素鋼、オーステナイト系あ
るいはフェライト系ステンレス鋼等を適宜用いれば良い
。またアルミニウム板の組成も限定されるものではなく
、純アルミニウムの外、へρ−Ｍｎ系その他の各種合金
を用いつる。

鉄板とアルミニウム板との接合予定の界面に介在させる
フィラーは、例えばＳｉを０．５〜１２ｗｔ％程度、Ｚ
ｎを１５〜８０ｗｔ％程度含有するへρ−８ｉ−Ｚｎ系
合金からなるものである。このように、Ｚｎ含有フィラ
ーを用いることによりフィラーの低融点化が可能となり
、ひいては後述のように５７０℃以下の温度での接合が
可能となる。フィラーの具体的組成の一例を挙げると次
のとおりである。

即ち、基本的には、Ｓ　ｉ　：　０．　５〜ｌ　２ｗｔ
％、Ｚｎ：１５〜８０ｖｔ％を含有し、残部アルミニウ
ム及び不可避不純物からなるフィラーを用いれば良い。

上記において、Ｓｉはフィラーの融点を低下させるのに
必要なものである。しかしその含有量が０．５ｗｔ％未
満ではその効果に乏しくなる虞れがある。一方、１２ｗ
ｔ％を超えて含有されると却って融点の急激な増大を招
き、接合不良を招く虞れがある。Ｓｉの特に好ましい含
有量は４ｖｔ％以上殊に５〜８ｗｔ％である。

前記Ｚｎはフィラーの低融点化に極めて有効な元素であ
る。しかし、その含有量が１５ｗｔ％未満てはその効果
に乏しくなる虞れがあり、一方８０ｗｔ％を超えると加
工性の悪化を来す虞れかある。特に好ましいＺｎの含有
量は５５ｗｔ％以下殊に２０〜５０ｖｔ％程度である。

また、他のＺｎ含有フィラーとして、上記Ｓｉ、Ｚｎに
加えてＢｅを０．０２−１．０ｗｔ％の範囲で含有した
ものを用いても良い。ＢｅはＳｉ、Ｚｎの低融点効果を
損うことなくフィラの強度、伸び等の機械的性質の向上
に寄与するものであり、ひいては接合後における接合部
の機械的性質を向上させる作用効果がある。しかし、０
，０２ｖｔ％未満では上記効果を発揮できない虞れがあ
り、一方１．Ｏｗｔ％を超えても効果が飽和することか
ら経済的な無駄を招く虞れがある。Ｂｅを含有する場合
の特に好ましい範囲は０．１０〜０．　５ｖｔ％である
。

さらに、他のＺｎ含有フィラーとして、上記Ｓｉ、Ｚｎ
に加えて、Ｃｕ　：　０．　２〜２．　　Ｏｖｔ％を含
有したものを用いても良い。ＣｕはＺｎの含有により接
合後において接合部の自然電極電位が卑となるのを防止
し、電位を責側にシフトさせることにより接合部の腐食
を防止する役割を果す。しかし、その含有量が０．　２
ｗｔ％未満では上記効果に乏しくなる虞れがあり、２゜
０ｗｔ％を超えると加工性の劣化を派生する危険がある
。Ｃｕを含有する場合の好ましい範囲は０．５〜１．５
ｗｔ％である。なお、Ｃｕを含有する場合、接合部の機
械的性質の改善のためにｌｖｔ％程度以下の範囲でＢｅ
を含有せしめても良い。

さらに他のＺｎ含有フィラーとして、」１記Ｓｉ、Ｚｎ
とともにＩ　ｎ　：　０．　０２−０．　２ｖｔ％、Ｓ
ｎ　：　０．　０５−０．４ｗｔ％、Ｂｉ：０．０５〜
０．４ｖｔ％の１種または２種以上を含有するものを挙
げつる。上記において、■ｎ　ＳＳ　ｎ　ｓＢｉは接合
時に溶融あるいは半溶融したフィラーが濡れ拡がるとき
、表面の酸化膜を弱く欠陥あるものにして良好な接合を
達成するのに有効な元素である。かかる効果の点でこれ
らはいずれも均等物として評価されるものであり、少な
くとも１種が含有されれば足りる。しかし、Ｉｎが０．
０２ｗｔ％未満、Ｓｎが０．０５ｗｔ％未満、Ｂ１が０
．０５ｗｔ％未満では上記効果を発揮できない虞れがあ
る。一方、Ｉｎが０．　２ｗｔ％を超え、Ｓｎが０．４
ｗＬ％を超え、Ｂｉが０゜４ｗＬ％を超えても効果が飽
和することから経済的な無駄を招く危険がある。Ｉｎ、
Ｓｎ、Ｂｉのコ種または２種以上を含有する場合の特に
好ましい含有範囲はＩ　ｎ　：　０．　０３−０．　１
５ｗｔ％、Ｓｎ　：　０．　１０−０．　３０ｗｔ％、
Ｂｉ：０゜１０〜０．３０ｗｔ％である。

なお、フィラーの製造方法については特に限定するもの
ではなく、例えば常法に従う押出法や、常法に従う熱間
圧延、冷間圧延によって板材等に製作すれば良く、その
他任意の製造手段を適用できる。

上記フィラーは第１図に示すように、これを接合に際し
て鉄板（１）とアルミニウム板（２）との接合子宝部位
の界面に介在状態に配置する。

この場合、フィラー（３）は単体の形で配置しても良く
、あるいはアルミニウム板（２）を心材としフィラー（
３）を皮材とするプレージングシートの形で介在させて
も良い。

上記によりフィラー（３）を接合予定の界面に介在させ
たのち５７０℃以下の温度に加熱し、フィラー（３）を
溶融ないし半溶融状態とする。

ここに、加熱温度を５７０℃以下に規定するのは、５７
０℃を超えると接合界面にＦｅＡΩ３系の脆い合金層が
形成され、接合部の強度を劣化させるからである。もと
より、フィラー（３）の半溶融温度よりも低い温度では
接合自体が不可能となることから、加熱温度はフィラー
の半溶融温度以上かつ５７０℃以下の範囲（フィラの組
成に応じて例えば４００〜５３０℃程度）に設定しなけ
ればならない。また、合金層は時間と共に成長するため
、加熱保持時間は良好な接合が得られる範囲で極力短く
するのが好ましい。特に５４０〜５７０℃の高温側では
保持時間を１０分以下、好ましくは５分以下にするのが
良い。上記のような加熱は、例えば、鉄板（１）、フィ
ラー（３）、アルミニウム板（２）の積層体を炉中にセ
ットして雰囲気温度を５７０℃以下に設定することによ
り行いつる。

こうしてフィラー（３）が溶融ないし半溶融状態となっ
たのち、鉄板（１）とアルミニウム板（２）とを加圧ロ
ール（５）（５）に通して連続的に加圧する。この発明
において鉄板（１）とアルミニウム板（２）との接合は
溶融ないし半溶融状態となっているフィラー（３）を介
して行われものであり、強制圧着するのではないから、
加圧ロール（５）（５）による加圧の程度はスキンバス
程度のわずかな力で良く、圧延のような塑性変形するほ
どの加圧力は不要である。この加圧により、界面の残存
空気が順次送り出されるとともに、フィラー（３）は鉄
板（１）とアルミニウム板（２）との隙間に充填され、
両者は接合される。同時に余剰のフィラーも端部に押や
られ、最終的に両者の端部側面の隙間から外部に押出さ
れる。この際に、フィラー（３）を半溶融状態にとどめ
るとともに、その量を最小必要量に設定しておけばフィ
ラが側面から排出されるのを可及的防止できる。

また、上記の加熱と加圧を効率的に行なうための好まし
い態様として、加圧ロール（５）（５）自体を加熱して
おき、この加圧ロールを通過させることにより、加熱と
加圧を同時的に進行せしめるものとすることも推奨され
る。この場合、加圧ロール（５）（５）の温度は、伝熱
損失を考慮してフィラーの設定加熱温度よりもやや高め
（例えば６００°Ｃ）程度に設定するのが良い。

上記により鉄板（１）とアルミニウム板（２）とを接合
して製作した複合板（４）は、これを要すれば焼鈍した
のち、製品形状に応じてプレスによる深絞り加工等を実
施する。ところで、複合板製作後に焼鈍を実施した場合
、鉄板（１）が加工硬化を受けていると焼鈍により接合
界面にやはり脆い合金層が生成され、その後のプレス加
工時に剥離発生の問題を生じる場合がある。

０そこで、このようなｍＪ届をなくし接合強度向上の完全
を期すべく、鉄板（１）の焼鈍はこれをアルミニウム板
（２）との接合前に予め行っておき、複合板製造後の焼
鈍を避けるのが好ましい。

なお、第１図では、アルミニウム板（２）の両面に鉄板
（１）を複合したものを示しているが、鉄板の両面にア
ルミニウム板を複合させても良く、あるいは片面どうし
あるいは４層以上に亘って複合させるものとしても良い
。

実施例次にこの発明の詳細な説明する。

Ａ　１１００からなる厚さ１、”３ｍｍのアルミニウム
板の両面に、厚さ０．０８ｍのフィラーを介して厚さ０
．５＃の５ＵＳ３０４板を配置した。フィラーとしては
下記第１表に示す各種組成のものを用いた。各フィラー
はいずれもアルミニウム板を心材とするブレージングシ
ー１・とじて供給した。なお、フィラー単独の液相線温
度を調べたところ第１表のとおりであった。

１］方、ＳＵＳ板は鈍し材を用いた。

次に、上記の積層体を炉中に配置したのち、雰囲気温度
を第１表に示す値に設定してフィラーを溶融ないし半溶
融状態とした。この状態で１対の加圧ロールに通して、
０．５に９ｆ／−の荷重を加えた。

その後、複合板を炉中から取出したところ、いずれもア
ルミニウム板（１２）とＳＵＳ板（Ｉｌ、）とは完全に
接合されていた。次いで、この複合板を円形ブランクに
切断したのちプレスにより鍋形状に深絞り加工した。

［以下余白］］　２３上記により製作した複数の成形体を部分的に切断し、ア
ルミニウム板とＳＵＳ板との界面を顕微鏡写真で調べた
ところ、ＦｅＡｎ３系の脆い合金層や残存空気の存在は
全く認められなかった。また、プレス加工による接合面
の剥離も全く認められなかった。

また、Ａｎ−８ｗｔ％Ｓｉ−２０ｗｔ％Ｚｎ、ＡＡ−７
ｗｔ％Ｓｉ　　３０ｗｔ％Ｚ　ｎ　−１ｗｔ％Ｂｅ。

Ａｆｌ　１０ｗｔ％Ｓｉ−２５ｗｔ％Ｚｎ−０，５ｗｔ
％Ｃｕ　％　Ａ　ｎ　　４　ｖ　ｔ％Ｓｉ−５０ｗｔ％
Ｚｎ−０゜１５ｗｔ％Ｓｎの各組成からなるフィラーを
用いて５４０〜５５０℃の温度で上記実施例と同様の成
形体を作製したところ、接合界面のＦｅＡΩ３系合金層
はやはり認められなかった。

発明の効果この発明は、上述の次第で、接合界面に介在した溶融な
いし半溶融状態のＡｎ−３ｉ−Ｚｎ系フィラーを介して
鉄板とアルミニウム板とを接合するものであるから、従
来の圧延法や爆接法により接合する場合に較べて、製造
設備が小４規模安価で済む。しかも、溶融ないし半溶融状態のフィ
ラーが接合界面のすみずみまで浸透するとともに、ロー
ル加圧により界面の残存空気が外部に排出されることと
も相俟って、鉄系材料とアルミ：、ラム材とを確実かつ
安定して接合することができ、優れた接合強度を保証し
うる。

加えて、加熱接合温度を５７０℃以下に規定したから、
接合界面におけるＦｅＡρ３系の脆い合金層の形成を抑
制ないしはなくすことができ、従って該合金層の存在に
よる両部材の接合強度の低ドを防止しえて、愈々接合強
度に優れた複合材となしうる。さらには、加圧ロールに
より加圧接合するから、複合板のコイルへの連続的製造
が可能となり、製造効率の向上を図りうる。

また、請求項２に記載の方法によれば、上記効果に加え
て、鉄板を予め焼鈍しておくため、複合板製造後に焼鈍
した場合に認められる接合界面の脆い合金層の発生を防
止でき、その後のプレス加工等によっても剥離の危険の
ない益々高接合強度の複合板を製作しうる効果がある。

５

【図面の簡単な説明】

第１図は複合板の横断面図である。（１）・・・鉄板、（２）・・・アルミニウム板、（３
）・・・フィラー　（４）・・・複合板。以上］−６

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄板とアルミニウム板とを接合して複合板を製作
するに際し、接合予定の界面にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系フィ
ラーを介在させたのち、５７０℃以下の温度に加熱して
前記フィラーを溶融ないし半溶融状態とし、この状態で
鉄板とアルミニウム板とを加圧ロールに通して加圧する
ことにより両部材を接合することを特徴とする鉄とアル
ミニウムとの複合板の製造方法。
（２）鉄板に予め焼鈍を行っておく請求項１に記載の鉄
とアルミニウムとの複合板の製造方法。