JPH0441085A

JPH0441085A - アルミニウム積層鋼板の製造法

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Publication number: JPH0441085A
Application number: JP14871690A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kanda; 神田　勝美; Takushi Nakamura; 琢司中村; Masahiro Kai; 政浩甲斐; Keiji Yamane; 啓二山根; Yoshikazu Kondo; 近藤　嘉一
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1992-02-12
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2543430B2

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、ロール圧下と熱処理によりアルミニウム積層
鋼板を製造する方法に関する。

［従来の技術］アルミニウムは軽量かつ良好な加工性、高耐食性を示し
、また、他金属を含有することにより、その機械的特性
を改善できるなどの優れた性質を持つ一方、磁気的特性
９機械的強度の面では、鋼などの他の素材に劣る。この
アルミニウムに鋼の特性を付与するために、アルミニウ
ムと鋼とのクラツド材の開発が進められている。

アルミニウムと鋼とを接合する方法は、いくつかの方法
が知られているが、冷間圧延および熱間圧延による接合
は、板または箔の連続的な生産に適している。このうち
、冷間圧延による接合（特開昭５６−１０９１８３号、
特開昭５８−１４１．８８２号等）は、数多（検討され
ているが、接合強度を改善するため、あるいは機械的特
性を改善するために加熱処理を施すと、アルミニウムと
鉄からなる脆弱な合金層が成長し、加工性が低下する。

この欠点を解決する手法として、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
た後に圧下することにより、低圧下率で加熱拡散処理が
不要な方法（特開平１−２２４１８４号）や、熱処理時
に生成する脆弱な合金の生成を抑制するために、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下す
る方法、ニッケル、銅めっきを施して圧下する方法（特
願平１−２６４８５６号）、さらには、クロムを主成分
とする層（特願平２−１６０３８号）、モリブデンを主
成分とする層（特願平２−１６０３９号）を接合界面に
施して圧下する方法がある。

［発明が解決しようとする課題］塑性変形量の大きく異なるアルミニウムと鋼とを冷間圧
延法によって接合する場合、十分な接合力を得るために
は、圧延後、拡散処理としての加熱処理が必要であるが
、脆弱な合金が界面において成長し、積層鋼板の加工性
を劣化させる原因となる。この欠点を解消する手法のひ
とつに、合金生成の抑制にインサート材を用いる方法が
あるが、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。また、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し、
脆弱な合金生成の原因となる加熱拡散処理を不要とする
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。

さらに、接合界面に脆弱な合金の生成を抑制する目的で
圧着にさきだち、ニッケル、銅のめっき層を施す方法、
クロムを主成分とする層を施す方法、モリブデンを主成
分とする層を施す方法があるが、これらの方法は、原則
として軟化焼鈍後の冷延鋼板表面に以上の抑制層を施す
ものであり、積層鋼板を製造する全過程では、冷間圧延
後の鋼板の軟化焼鈍、積層の際の接合の均一性改善を目
的とした加熱処理、そして、接合強度を改善するための
加熱拡散処理の計３回以上の加熱処理が必要である。

［課題を解決するための手段］本発明は、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、圧着後、加熱拡散処理を行い製造
する方法において、軟化焼鈍と積層の際の接合の均一性
改善のための加熱処理とを同時に行うことにより、加熱
処理の工程を減じ、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、軟化焼鈍を行う前の冷延鋼板にニッケル、
ニッケルを主成分とした合金、クロムあるいはクロムを
主成分とした合金のいずれか、あるいは、複数を被覆し
た後、中性あるいは還元性雰囲気中において、軟化焼鈍
および積層後の接合の均一性改善の目的を兼ねた加熱処
理を行い、次いで、該鋼板に、アルミニウム箔あるいは
アルミニウム合金箔を重ね合わせ、全体を圧下、圧着し
た後に再度熱処理を施し、拡散接合により、片面あるい
は両面に、アルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔
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
。

本発明の冷延鋼板とは、熱延鋼板を冷間で圧延した鋼板
であり、たとえば、低炭素鋼板、クロム添加鋼板、窒素
添加鋼板が含まれる。また、板厚は製造後の使用用途に
応じて自由に選択できる。

一方、アルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔とは
、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
だ合金が含まれる。厚みを限定したのは、５μｍ未満の
箔では作業性が低下し、高速生産に不向きであり、また
２００μｍをこえると、材料費の面で不経済であるため
である。

製造にあたって、冷間圧延直後の圧延油等で汚染された
鋼板の接合面を脱脂および酸洗し、清浄にする。脱脂は
、アルカリ性の溶液で、浸漬処理、または、陰極あるい
は陽極電解処理により行う。

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るものではないが、連続的な処
理には電解処理が適している。酸洗は、鋼板表面のスケ
ールを取り除く処理であるが、この酸洗の条件も特に制
限されるものではない。しかし、過度の処理は、鋼板中
への水素吸蔵の原因となり、圧着後の拡散加熱時にふく
れ等が発生し、接合の均一性を阻害する。また、これら
の脱脂。

酸洗の処理が不十分であると、以後の処理皮膜の密着性
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。

この鋼板の接合面にニッケル、ニッケルを主成分とする
合金、クロムあるいはクロムを主成分とする合金のいず
れか、あるいは、複数を被覆する。

被覆する方法は特に制限されないが、連続的な処理には
電気めっきによる方法が適当かつ経済的である。ニッケ
ルを主成分とした合金とは、ニッケルとリン、コバルト
、銅、亜鉛、スズあるいは鉄の合金めっきあるいは複合
めっきを含み、クロムを主成分とした合金には、クロム
と亜鉛あるいは鉄の合金めっきあるいは複合めっきを含
み、クロム酸化物、クロム水和酸化物が含まれていても
さしつかえない。この時の皮膜量は、全体で０．０５〜
３０ｇ／ｍ２が適当である。ここで皮膜量を限定したの
は、０．０５ｇ／ｍ２未満では、十分な改善効果が認め
られないし、３０ｇ／ｍ２をこえては、接合力を減少さ
せるためである。

次いで、水素、窒素あるいはアルゴンに代表される非酸
化性の雰囲気中において、当該鋼板を５００〜８００℃
、１０〜２００秒間または、４００〜７００°Ｃ，１〜
１５時間の均熱条件をもつ熱処理を行う。前者は連続焼
鈍炉的な加熱手段を用いるものであり、後者は箱型バッ
チ式焼鈍炉的な加熱手段を用いるものである。この加熱
処理は、冷間圧延により劣化した鋼板の機械的特性を改
善するための軟化焼鈍であるが、あわせて、積層時の接
合の均一性の改善を兼ねている。接合の均一性の改善と
は、電気めっき法でニッケル、ニッケル合金、クロムあ
るいはクロム合金を鋼板に被覆した場合、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、鋼板を加熱
し、脱離させることにより、圧着後の加熱拡散処理時に
発生するふ（れの生成を抑制するものである。また、本
加熱処理によりニッケルあるいはクロムが鋼中へ拡散し
、積層後、アルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔
に存在する微小なピンホール部からの腐食を抑制する。

気体または液体の脱離は、記載の温度１時間に満たない
条件で熱処理を行っても可能であるが、鋼板の機械的特
性の改善、ニッケル、ニッケル合金、クロムあるいはク
ロム合金の拡散処理を行うには十分でない。また、加熱
条件が、記載の範囲をこえると効果は飽和する。

この熱処理を施した鋼板とアルミニウム箔あるいはアル
ミニウム合金箔とを重ね合わせ、全体を圧下率１〜８０
％でロール圧下する。圧下率は使用する鋼板およびアル
ミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔の厚さ、硬度に
よってことなるが、１％以下の圧下率では十分な接合力
を得ることができない。また、８０％以上に圧下率を高
くすると、箔のしわ、やぶれなどの原因となる。積層鋼
板が良好な加工特性を要求される場合、圧下率は１０％
以下が適している。１５％以上の圧下では、積層鋼板全
体を圧延して薄くする効果が太き（なる。所定の圧下率
を得るために、複数回の圧下を行ってもさしつかえない
。また、この際、アルミニウム箔あるいはアルミニウム
合金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、圧着時の塑性変
形率あるいは加熱時の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、圧下により接合した積層鋼板に良好な密着性を
付与するために、３５０°Ｃから被覆したアルミニウム
箔あるいはアルミニウム合金箔の融点未満の温度で１〜
６００秒の加熱拡散処理を施す。３５０℃未満、１秒未
満では密着性改善の効果は薄い。

６００秒をこえても接合するが、効果は飽和する。

連続的な高速生産を行う場合、６０秒以下が好ましい。

この加熱処理の雰囲気は特に制限されず、空気中で加熱
を行ってもよい。また、加熱時の加圧力は特に制限され
ない。

［作用］アルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔の表面には
強固な酸化膜が存在するが、鋼板と重ね合わせて圧下を
することにより、接合面において、この酸化膜が破壊さ
れ新生面が露出するため、前処理を行い酸化膜を取り除
く必要がない。また、鋼板に被覆されたニッケル、クロ
ムは、鋼板表面の欠陥部を覆うとともに、加熱時に生成
する脆弱な鉄−アルミニウムの合金の成長を抑制するた
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。さらに、圧着にさきだち行う加
熱処理は、鋼板の機械的特性を改善する軟化焼鈍に加え
、電気的処理により吸蔵あるいは吸着された水素などの
気体あるいは液体の脱離のための予備加熱、および、ア
ルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔のピンホール
発生時に耐食性を増大させるニッケルまたはクロムの鋼
中への拡散の３つの作用を兼ねており、軟化焼鈍と予備
加熱を個々に行っていた従来の方法と比較して、加熱処
理工程を減じることが可能であり、より経済的な製造が
可能となった。

［実施例コ本発明を実施例で具体的に説明する。

実施例１通常の冷間圧延により製造した軟化焼鈍前の厚み０．３
０−の冷延鋼板を、水酸化ナトリウムを主成分とする水
溶液中で脱脂、硫酸水溶液中で酸洗後、無水クロム酸を
１００ｇ／Ｉ２．　　フッ化ナトリウムを５ｇ／ｆ含ん
だ温度５０℃の溶液中で、電流密度４０００Ａ／ｍ２の
条件で鋼板を陰極として、金属クロム。

クロム水和酸化物がクロム量にして０．１ｇ／ｍ２とな
るよう処理した。この処理を施した鋼板を窒素９５％と
水素５％を含んだ雰囲気中で、板の温度６００℃の条件
で６０秒間加熱し、次いで、厚み２０μｍのアルミニウ
ム箔を重ね、５％の圧下率で圧着後、空気中で板の温度
４００℃の条件で６０秒間の加熱処理を施し、アルミニ
ウム積層鋼板を得た。

実施例２通常の冷間圧延により製造した軟化焼鈍前の厚み０．６
０　ｍｍの冷延鋼板を、オルトケイ酸ナトリウムを主成
分とする水溶液中で脱脂、硫酸水溶液中で酸洗後、ワッ
ト浴（硫酸ニッケル２４０ｇ／ｆ、塩化ニッケル４５ｇ
／Ｖ、ホウ酸３０ｇ／ｊりを用い、温度５０℃，電流密
度１０００Ａ／ｍ２の条件でニッケルを１ｇ　７ｍ２め
っきし、窒素ガス９５％と水素ガス５％を含んだ雰囲気
中で、板の温度７００℃で２０秒間の均熱条件で加熱処
理を施した。次いで、厚み６０μｍのアルミニウム合金
箔（ＪＩＳ　−３００４）を重ね、１０％の圧下率で圧
着後、空気中で板の温度５００℃の条件で３０秒間の加
熱処理を施し、アルミニウム積層鋼板を得た。

実施例３通常の冷間圧延により製造した軟化焼鈍前の厚み０．２
０　ｍｍの冷延鋼板に、通常の脱脂、酸洗をほどこした
後、塩化ニッケル３０ｇ、＃、次亜リす酸ナトリウム３
０ｇ／４７　　、酢酸ナトリウム１０ｇ／Ａを含んだ温
度９０℃の溶液に浸漬し、ニッケルーリン合金めっきを
ニッケルに換算して１０ｇ７ｍ２めっきした後、アルゴ
ンガス雰囲気中で、板の温度５５０°Ｃの条件で２００
秒間加熱処理した。次いで、厚み５μｍのアルミニウム
箔を重ねあわせ、３％の圧下率で圧着後、アルゴンガス
雰囲気中で板の温度６００℃の条件で２０秒間の加熱処
理を施し、アルミニウム積層鋼板を得た。

実施例４通常の冷間圧延により製造した軟化焼鈍前の厚み０．５
０　ｍｍの冷延鋼板に、通常の脱脂、酸洗を施した後、
ニッケルを５ｇ／ｍ２．　　クロムを０．１ｇ／ｍ２順
次めっきした。次いで、該鋼板を窒素雰囲気中で、板の
温度５００℃の条件で２００秒間加熱処理し、冷却後、
厚み１００μｍのアルミニウム合金箔（ＪＩＳ　−５０
５２）を重ねあわせ、３回のロール圧下を連続的に行い
、３０％の圧下率で圧着した。次いで、水素雰囲気中で
板の温度３５０°Ｃの条件で２００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通常の冷間圧延により製造した軟化焼鈍前の厚み１．０
　ｍｍの冷延鋼板に、通常の脱脂、酸洗をほどこした後
、クロムを０．１ｇ／ｍ２めっき後、５ｇ／ｍ２のニッ
ケルー亜鉛の複合めっきを施した。この鋼板を窒素９５
％と水素５％を含んだ雰囲気中で、板の温度６００℃で
１０秒間の均熱条件で加熱処理し、冷却後、厚み２００
μｍのアルミニウム箔を重ねあわせ、５回のロール圧下
を施し、７０％の圧下率で圧着した。次いで、窒素９５
％と水素５％を含んだ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６通常の冷間圧延により製造した軟化焼鈍前の厚み０．８
０　ｍｍの冷延鋼板に、通常の脱脂、酸洗処理後、ニッ
ケルー銅の複合めっきを５　ｇ　７ｍ　２施し、次いで
、窒素９５％と水素５％を含んだ雰囲気中で、板の温度
５５０℃、５時間の均熱条件で加熱、冷却後、厚み３０
μｍのアルミニウム箔を重ねあわせ、７％の圧下率で圧
着した。次いで、窒素９５％と水素５％を含んだ雰囲気
中で板の温度４００°Ｃ１６０秒間の加熱処理を施し、
アルミニウム積層鋼板を得た。

実施例７通常の冷間圧延により製造した軟化焼鈍前の厚み０．６
０　ｍｍの冷延鋼板に、通常の脱脂、酸洗を施した後、
ニッケルめっきを１５０ｇ／ｍ２めっき後、アルゴン雰
囲気中で、板の温度４００℃，１５時間の均熱条件で加
熱処理し、冷却後、厚み１００μｍのアルミニウム合金
箔（ＪＩＳ　−３００４）を重ねあわせ、５％の圧下率
で圧着した。次いで、空気中で板の温度６００℃の条件
で６０秒間の加熱処理を施し、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、箔にカッターで１ｍ
ｍ平方の基盤目を鋼板に達するまでつけた後、密着性の
評価ではそのまま、加工密着性の評価ではエリクセン試
験機でアルミニウム側を６ｍｍあるいは８謳張り出した
後、それぞれ、粘着テープでアルミニウム箔あるいはア
ルミニウム合金箔を強制的に剥離して試験した。

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、アルミニウム箔あるいはアルミニウム
合金箔の鋼板からの剥離は認められなかった。

［発明の効果コ本発明によるアルミニウム積層鋼板の製造法により、ア
ルミニウム箔あるいはアルミニウム合金箔と鋼板とが均
一に接合し、また、冷延鋼板の軟化焼鈍、積層後の接合
の均一性改善のための予備加熱処理、および、箔のピン
ホール部分の耐食性向上の意味をもつニッケル、クロム
の鋼中への拡散処理の３種の加熱処理が同時に可能とな
り、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る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム積層鋼板を製造するにあたり、軟化
焼鈍前の冷間圧延鋼板にニッケル，ニッケル合金，クロ
ム，クロム合金のいずれか、または複数を０．０５〜３
０ｇ／ｍ＾２被覆した後に、中性あるいは還元性雰囲気
中で、５００〜８００℃，１０〜２００秒の均熱条件で
熱処理を行い、次いで、アルミニウム箔あるいはアルミ
ニウム合金箔を重ね合わせ、全体を圧着した後、加熱拡
散処理を行うことを特徴とするアルミニウム積層鋼板の
製造法。
（２）アルミニウム積層鋼板を製造するにあたり、軟化
焼鈍前の冷間圧延鋼板にニッケル，ニッケル合金，クロ
ム，クロム合金のいずれか、または複数を０．０５〜３
０ｇ／ｍ＾２被覆した後に、中性あるいは還元性雰囲気
中で、４００〜７００℃，１〜１５時間の均熱条件で熱
処理を行い、次いで、アルミニウム箔あるいはアルミニ
ウム合金箔を重ね合わせ、全体を圧着した後、加熱拡散
処理を行うことを特徴とするアルミニウム積層鋼板の製
造法。