JPH08336929A - 建築材料用チタン／アルミニウムクラッド板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チタンなみの優れた耐食性を有すると同時に
曲げ加工性にも優れ、かつ成形加工を施しても“ベコ”
のような平坦不良が生じにくい軽量で安価な建築用金属
材料を提供する。 【構成】 建築材料用金属板を、アルミニウム層の少な
くとも片面にチタン層を積層化したクラッド板であっ
て、全板厚に占めるチタン層の層厚比率ｒ_t が 0.05 ≦ ｒ_t ≦ 0.6 である如くに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、建築物の外装パネ
ル，屋根，シャッタ−，スパンドレル用等として好適
な、耐食性，曲げ加工性，表面平坦性，接合性に優れる
軽量で安価なチタン，アルミニウム複合板に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築物の高級化，高層化が著しく
進展しているが、これに伴って、耐食性等の耐久性に富
むことは勿論、より複雑なデザインにも対応できる優れ
た成形性を兼ね備えた建築素材に対する要望が一段と高
まってきている。

【０００３】もっとも、このような要望に対し、従来よ
りステンレス鋼板や純チタン板といった耐食性金属の薄
板材が適用されているが、これらステンレス鋼板や純チ
タン板は、特に建築物表面を構成する外装材や屋根材と
して優れた素材の一つと言えるものである。中でも、純
チタン板は、比類なき耐食性，比強度を有している上、
比重が軽いことから建築構造物の安全上からも有利な素
材であり、そのため最近急速に建築材料としての施工例
が増加してきている。

【０００４】しかしながら、このような用途に適用され
るチタン板は板厚が 0.3〜 0.5mmと比較的薄い範囲のも
のに限られるものであった。これは、チタン板が高価な
材料であることに加え、ステンレス鋼板等に比べると曲
げ加工性が著しく劣るためである。即ち、純チタン板の
ような耐食性金属の薄板材を例えば屋根材として使用す
る場合には、一般にはボルトやリベットを使わずとも接
合できる“一文字葺”の工法が最も広く採用されてい
る。この一文字葺とは、ふき板の周囲をはぜ折り加工
し、これらのはぜを引っかけて接合していく工法であ
る。従って、このような耐食性金属の薄板材を並べて使
用するような建築用途では“曲げ加工性”が非常に重要
な特性となる。なお、「曲げ加工性」とは具体的には
“折り曲げ成形加工時のスプリングバック”及び“曲げ
負荷荷重レベル”で評価されるものであるが、チタン板
ではステンレス鋼板に比べて生じるスプリングバックが
非常に大きいことは良く知られた事項である。

【０００５】ところで、曲げ加工後のスプリングバック
を低減するためには一般に次の２つの方法が採られる。 a) スプリングバックを考慮して予め所定以上の変形を
加える。 b) スプリングバックはダイスのクリアランスが大きい
と増大するため、素材板厚に応じてクリアランスを調整
したダイスを経験的に選択すると共に、ダイスと素材が
完全に密着した後、更に追加負荷を加えて一定時間保持
する。

【０００６】しかし、これら何れの方法も、素材に余分
な変形を加える必要があるため曲げ加工時の負荷は増大
し、しかも曲げ加工に際して板厚に応じた専用の冶工具
を必要とするなど、簡便かつ適当なスプリングバック低
減手段とは言い難い。

【０００７】また、建築用金属板の場合には必ずしも薄
い材料が望まれるとは限らず、重量感のある板厚が厚い
材料が求められる場合も多い。ところが、チタン板で
は、板厚が厚くなると当然のことながら曲げ負荷荷重は
更に増大して曲げ加工性は益々劣化することとなり、加
工機械もより強力かつ高価なものを必要とすることにな
る。

【０００８】更に、板厚が薄いものであっても、チタン
板（特に純チタン板）の場合には建築材料として成形加
工を施すと「波打ち状の表面平坦度不良（一般に "ベ
コ" と呼ばれる）」が生じやすいことが知られている
（例えば特公昭64−1546号公報参照) 。なお、この現象
は板厚が薄いほど顕著に現れる。そして、大きな面積が
要求されるような建築材料では意匠性の面から“成形加
工前の平坦度”だけでなく“成形加工後の平坦度”も重
視されるため、上述のような“ベコ”の発生は大きな問
題となった。

【０００９】このようなことから、本発明が目的とした
のは、チタンなみの優れた耐食性を有すると同時に曲げ
加工性にも優れ、かつ成形加工を施しても“ベコ”のよ
うな平坦不良が生じにくい軽量で安価な建築用金属材料
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく種々検討を重ね、まず次の如き基本着想を
整理した。 (a) 耐食性は表面現象であり、金属材料にチタンなみの
耐食性を確保するには材料表面をチタンで被覆すること
が簡便で十分な手段となり得る。 (b) また、この種の材料の特性を劇的に変える手立てと
しては“複合化”が最も適当であると考えられ、異種金
属層間のずれの防止には金属結合を選択すべきである。 (c) 複合化の結果としてチタンよりも軽量でかつ安価な
金属材料を実現するためには、比重がチタンより小さ
く、かつ一般に広く使用されていることから価格的にも
低廉なアルミニウムとの複合が最も好ましい。

【００１１】そこで、これら基本着想を基にチタンとア
ルミニウムとをクラッドした複合金属板（チタン／アル
ミニウムクラッド板）の曲げ成形性について鋭意研究を
行った結果、「アルミニウムの少なくとも片面にチタン
を圧延接合等により金属結合させて積層化するに際し、
クラッド板厚に占めるチタン層の層厚比率ｒ_t をある特
定の範囲に調整すると、 スプリングバックが極小となっ
て良好な曲げ加工性を確保できると同時に、 成形加工時
に生じがちな“ベコ”の如き平坦度不良も抑えられ、 建
築材料用として優れた性能を有するチタン／アルミニウ
ムクラッド板が得られる」との知見を得ることができ
た。

【００１２】本発明は、上記知見事項等に基づいてなさ
れたものであり、「建築材料用金属板を、 アルミニウム
層の少なくとも片面にチタン層を積層化したクラッド板
であって、 全板厚に占めるチタン層の層厚比率ｒ_t が 0.05 ≦ ｒ_t ≦ 0.6 である如くに構成することにより、軽量でかつ優れた曲
げ加工性と表面平坦性を確保できるようにした点」に大
きな特徴を有している。

【００１３】なお、本発明において「アルミニウム」と
は純アルミニウムやAl−Mn合金等の比較的軟らかいが耐
食性に優れるアルミニウム合金を指し、また「チタン」
とは純チタンの他にα型チタン合金やβ型チタン合金を
も含めて意味するものであるが、チタン合金の場合には
Ni，Co，白金族元素，Ta等を数％以下程度のレベルで含
有した耐食性に優れるチタン合金が望ましい。

【００１４】以下、本発明の作用及び効果について詳述
する。

【作用及び効果】本発明では、建築材料用金属板をアル
ミニウムにチタンをクラッドした構成としたので、表面
のチタン層によって優れた耐食性が確保される上、母材
に比較的安価で軽量のアルミニウムを適用したことで材
料全体の重量並びに価格を十分に低く抑えることができ
る。

【００１５】また、建築用材料の施工に冶金的な接合が
要求される場合があるが、例えばチタン板のみの場合に
は溶接に高度の技術が必要とされ、取付け施工時の如き
限定された機器及び場所において誰もが簡便に実施する
ことは困難である。これに対し、本発明に係る材料はア
ルミニウム層を有しているため、例え両面がチタン層で
覆われているものでも該アルミニウム層を一部剥き出し
にすれば“ろう付け”によって容易に接合施工を実施で
きる。なお、“ろう付け”には“軟ろう付け”と“硬ろ
う付けがあるが、本発明材料は何れのろう付けでも可能
であるので、軟ろう付け（はんだ付け）を適用すること
ができないチタン単味の材料にくらべて壁面等への取付
け施工（接合施工）時の作業性は飛躍的に向上する。

【００１６】ところで、チタン／アルミニウムクラッド
板であっても、一般には曲げ加工性はそれほど良好では
ないと考えられている。しかるに、本発明では、クラッ
ド板厚に占めるチタン層の層厚比率ｒ_t を特に「0.05≦
ｒ_t ≦ 0.6」に調整することで上記問題を見事に解決し
た。即ち、後述する表１からも明らかであるが、チタン
／アルミニウムクラッド板の全厚に占めるチタン層の層
厚比率ｒ_t が「ｒ_t ＞0.6 」であると純チタンなみのス
プリングバックが生じる上に、純チタン板の成形加工時
に起きるような平坦不良（ベコ）が目立つようになり、
一方、「ｒ_t ＜0.05」の場合には曲げ成形加工時にチタ
ン面に割れが生じるのに対して、ｒ_t を「0.05≦ｒ_t ≦
0.6」の範囲に選ぶことによって優れた曲げ加工性が確
保され、純チタンの成形加工時に見られるような平坦不
良（ベコ）が生じにくくなる。

【００１７】なお、先にも説明した通り、一般に建築材
料には意匠性が要求される。取り分け、建築物の外装材
には防眩性を主目的とした意匠が求められる場合が多
く、そのため防眩性に有効な各種の表面仕様が望まれて
いるが、本発明材料も当然のことながらこれら要望に対
処することができる。即ち、本発明材料に対しても、圧
延ロ−ルダル仕様，各種ショットブラスト仕様，陽極酸
化等による発色処理，塗装による着色処理等、チタン板
に対して通常実施されている表面処理法の何れもが適用
可能である。

【００１８】続いて、本発明を実施例によって説明す
る。

【実施例】図１は、本発明に係るチタン／アルミニウム
クラッド板を得るために使用した圧延装置例の原理図で
ある。この圧延装置は、圧延ロ−ル１と、アルミニウム
素材２を所定の温度まで加熱するための加熱手段３とを
有して成るものである。また、素材を圧延装置に供給す
べく、チタン素材４を所定の速度で送り出すチタンアン
コイラ−５と、アルミニウム素材２を所定の速度で送り
出すアルミニウムアイコイラ−６とが圧延装置入り側に
配置され、更にクラッド材７を所定の速度で巻き取るた
めのクラッド材コイラ−８が圧延装置出側に配置されて
いる。なお、上記加熱手段３はとしては電気抵抗式加熱
炉が好適であるが、アルミニウム素材２を所定温度に均
一に加熱できるものであればその種類は問われない。

【００１９】上記圧延装置を使用し、表１に示す各種チ
タン／アルミニウムクラッド板を作成した。

【００２０】

【表１】

【００２１】なお、チタン／アルミニウムクラッド板の
作成手法を上記表１のNo.5の材料を例に説明すると次の
通りである。即ち、板厚:1.0mm，板幅:720mmの純アルミ
ニウム（Ａ 1100 ）のコイルと、板厚:0.5mm，板幅:760
mmの純チタン（JIS １種）のコイルを素材とし、前記図
１の圧延装置により４５０℃に加熱した純アルミニウム
と常温のままの純チタンとを重ね合わせて接合圧延を行
い、板厚:1.0mmのチタン／アルミニウムクラッド板を得
た。そして、同様の方法により、素材たるチタンコイル
とアルミニウムコイルの板厚を適宜変化させた上でクラ
ッド板厚を 1.0mmに揃え、表１に示す各クラッド板の作
成を行った。

【００２２】次に、“上記方法により得られた各チタン
／アルミニウムクラッド板”と“比較材としての純チタ
ン板”とをJIS Ｚ２２０４に示される曲げ試験片に加工
し、JIS Ｚ２２４８のＶブロック法（ブロック角度：９
０°，ポンチ半径：１０mm，ポンチ面：アルミニウム，
曲げ方向：Ｌ方向）による曲げ試験を実施した。なお、
ここでは一定荷重印加（４９７０Ｎ）を行い、除荷後の
試験片の曲げ角度を測定した。そして、“スプリングバ
ック”は除荷後の試験片の曲げ角度とブロック角度９０
°との差により求めた。

【００２３】また、これとは別に、前記各チタン／アル
ミニウムクラッド板と純チタン板に対して冷間ロ−ル成
形を施し、この冷間ロ−ル成形により発生した“ベコ”
の急峻度λを形状測定装置により測定した。ここで、急
峻度λは、図２に示す“波高さδ”と“ピッチL ”によ
り λ＝δ／L として求めた。

【００２４】これらの試験結果を表１に併せて示した
が、この表１には曲げ加工性の総合評価結果も併記し
た。なお、曲げ加工性の総合評価は次の定義に従って実
施した。 A) スプリングバックが板厚:1.0mmの純チタン材の値で
ある１２°以下であるか否か。これは、スプリングバッ
クが１２°より大きくなると冷間ロ−ル成形時にスプリ
ングバックが原因で成形不能となるからである。 B) 急峻度が 1.0％以下であるか否か。これは、急峻度
が 1.0％より大きくなると目視観察でも“ベコ”発生が
顕著に認められるためである。 C) チタン表面に割れが生じるか否か。 そして、上記３条件を全て満たすものを本発明の目的に
合致した曲げ成形性良好なものと判断して表１中に記号
“○”で表記し、それ以外は曲げ成形不良と判断して表
１中には記号“×”で表記した。

【００２５】上記表１に示される結果からも、チタン／
アルミニウムクラッド板の全厚に占めるチタン層の層厚
比率ｒ_t が「0.05≦ｒ_t ≦ 0.6」を満足した場合に優れ
た曲げ加工性が確保されることが分かる。

【００２６】ところで、次に示す表２は「作成されたチ
タン／アルミニウムクラッド板の代表例と純チタン板と
の比重を測定して比較したもの」であるが、この表２か
らは「チタン／アルミニウムクラッド板の比重は純チタ
ン板のそれよりも小さくなっており、 本発明の目的に沿
った軽量化を実現できていること」が確認される。

【００２７】

【表２】

【００２８】更に、次に示す表３は「作成されたチタン
／アルミニウムクラッド板の代表例と純チタン板との耐
食性を塩水噴霧試験により測定して比較したもの」であ
る。ここで、塩水噴霧試験はJIS Ｚ２３７１に従って実
施し、３３６時間の試験時間後にチタン表面の発錆状況
を観察して１０段階に評価した。なお、耐食性評価の結
果を示す数値はレイティングナンバ−と呼ばれているも
のであり、全面発錆した場合を“レイティングナンバ−
１”、肉眼で全く発錆の認められない場合を“レイティ
ングナンバ−10”とした。表３からも、当然のことなが
ら、チタン／アルミニウムクラッド板のチタン面は純チ
タン板と同様な優れた耐食性を示していることを確認す
ることができる。

【００２９】

【表３】

【００３０】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、耐食性に優れ、また優れた曲げ加工性を有していて
純チタンの成形加工時に見られる平坦不良が生じにくい
だけでなく、冶金的接合性も良好な安価でかつ軽量の建
築用金属材料を提供することができるなど、産業上有用
な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で使用したクラッド板の製造装置に係る
原理図である。

【図２】急峻度の測定手法を説明した図面である。

【符号の説明】

１ 圧延ロ−ル ２ アルミニウム素材 ３ 加熱手段 ４ チタン素材 ５ チタンアンコイラ− ６ アルミニウムアンコイラ− ７ クラッド材 ８ クラッド材コイラ−

フロントページの続き (72)発明者 土井 大治 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム層の少なくとも片面にチタ
   ン層を積層化したクラッド板であって、全板厚に占める
   チタン層の層厚比率ｒ_t が 0.05 ≦ ｒ_t ≦ 0.6 であることを特徴とする、軽量でかつ優れた曲げ加工性
   と表面平坦性を有する建築材料用チタン／アルミニウム
   クラッド板。