JPH09129363A

JPH09129363A - 電磁誘導発熱用複合材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09129363A
Application number: JP30658295A
Authority: JP
Inventors: Masaya Nishi; 雅也西; Kenichiro Shibata; 憲一郎柴田; Manabu Okui; 学奥井; Shinji Inasawa; 信二稲澤; Fumio Matsuyama; 文雄松山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】磁性金属板とアルミニウム板との間の接合強
度が顕著に改善された電磁誘導発熱用複合材及びその製
造方法を提供すること。【解決手段】磁性金属板とアルミニウム板とを各々の
片面に設けた金属メッキ層を介して接合してなる電磁誘
導発熱用複合材において、各金属メッキ層がニッケルメ
ッキ下地層とその上に施された銅メッキ層とからなるこ
とを特徴とする電磁誘導発熱用複合材。磁性金属板とア
ルミニウム板の各々の片面に、ニッケルメッキ下地層を
形成し、その上に銅メッキ層を形成した後、磁性金属板
とアルミニウム板とを銅メッキ層を介して接合すること
を特徴とする電磁誘導発熱用複合材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、電磁誘導加熱用
複合材に関し、更に詳しくは、電磁誘導加熱式調理器具
に用いられる器物の成形用に有用な複合材とその製造方
法に関する。本発明の電磁誘導発熱用複合材は、層間の
接合強度が高く、プレス加工性に優れ、電磁加熱式炊飯
器ジャー内釜や電磁調理器用鍋などの用途に好適であ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁加熱式調理器具に用いられる
電磁加熱式炊飯ジャー内釜や電磁調理器用鍋等の器物
は、発熱を受け持つ鉄、ステンレス等の磁性金属板と導
熱を受け持つアルミニウムやアルミニウム合金板（アル
ミニウム板）との複合材を基材とし、アルミニウム板を
内側として深絞り等のプレス成形加工により製造されて
いる。アルミニウム板の外表面側には、炊飯等のこびり
つきを防ぐために、通常、フッ素樹脂の被覆層が設けら
れている。

【０００３】電磁調理器では、トッププレートの下側に
コイルを配置し、コイルで生じた磁力線によりトッププ
レート上の鍋の底板内に渦電流を起こして発熱させるよ
うになっている。したがって、電磁加熱式炊飯ジャー内
釜や電磁調理器用鍋等の器物は、鉄、ステンレス、ニッ
ケル等の磁性金属により作成されている。しかし、磁性
金属は、熱伝導率が小さいため、内釜や鍋などの器物の
底部は加熱されるものの、側面の温度が低く、内容物
（調理物）の均一加熱が困難である。そこで、近年、磁
性金属板とアルミニウム板とを複合化した複合材を用い
て、深絞り等のプレス成形加工により、外面を磁性金属
により形成し、内面を熱伝導率の良いアルミニウムまた
はアルミニウム合金により形成した電磁調理器用器物が
開発されている。

【０００４】ところで、従来、このような構造の複合材
は、ロール圧延によって磁性金属板とアルミニウム板と
を複合化する方法により製造されていた（特公昭５４−
３４６８号公報、特公昭５４−９９８５号公報）。ロー
ル圧延法によれば、複合材を大量に生産することができ
るものの、アルミニウム板を圧縮して接合するため、板
厚のバラツキが大きく、このため、プレス成形時にしわ
や割れが生じやすいという欠点がある。また、ロール圧
延法では、磁性金属板とアルミニウム板との複合材を製
作した後、所定の形状に打ち抜き加工するが、このとき
多量に発生する打ち抜きロスもむろん複合材であり、金
属単体ではないためリサイクルが不可能で、それが高コ
ストにつながっていた。これは、産業資源の有効利用の
観点からも好ましいことではない。

【０００５】このようなロール圧延法による欠点を克服
する方法として、本出願人は、熱間等方向加圧法（特願
平３−５７１８４号）や熱間一軸加圧法（特願平６−１
５４６５号公報、特願平６−１７９０８３号公報）によ
り、磁性金属板とアルミニウム板とを接合する複合材の
製造方法を提案している。特に、熱間一軸加圧法によれ
ば、分離材を用いて基材となる複数組を同時に加熱・加
圧（ホットプレス）することができるため、大量生産が
可能であり、しかもプレス成形した際に、器物のしわや
割れ、層間剥離等の不良率の発生を極めて少ない複合材
を得ることができる。

【０００６】この熱間一軸加圧法によれば、磁性金属板
とアルミニウム板とを、中間層を介在させることなく直
接にホットプレスして接合することができるが、中間層
として、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇまたはこれらの合金な
どの金属層を介在させると、接合条件を低温、低圧側に
シフトさせることができる。そこで、前記各公開公報に
は、磁性金属板及び／またはアルミニウム板の接合面
に、これらの金属層を、メッキ、蒸着、イオン蒸着、溶
融金属浸漬などの方法により設けた後、熱間一軸加圧法
によりホットプレスする方法が開示されている。

【０００７】ホットプレスによる複合化法では、各金属
板を圧縮して接合しないため、板厚のバラツキが小さ
く、板厚のバラツキに起因するプレス成形工程での割れ
やシワの発生がロール圧延法による場合に比べて少な
い。しかも、各金属板の打ち抜き加工は、ホットプレス
による複合化加工の前に行われるため、リサイクルがロ
ール圧延と比較して容易である。しかしながら、ホット
プレス法により得られる複合材のプレス成型工程での不
良品の発生率を低下させ、あるいは成形品の耐久性を向
上させるには、磁性金属板とアルミニウム板との間の接
合強度を更に向上させることが望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁性
金属板とアルミニウム板との間の接合強度が顕著に改善
された電磁誘導発熱用複合材及びその製造方法を提供す
ることにある。従来、熱間一軸加圧法などのホットプレ
ス法において、磁性金属板とアルミニウム板とを金属メ
ッキを介して接合することにより、接合強度の良好な複
合材の得られることが知られている。金属メッキは、多
くの場合銅メッキである。すなわち、磁性金属板及びア
ルミニウム板のそれぞれの接合面に、銅メッキを施し、
これら銅メッキ層同士を重ね合わせて積層し、ホットプ
レスして接合すると、接合強度の良好な複合材を得るこ
とができる。しかしながら、この方法では、接合強度の
向上効果が十分ではなく、特にホットプレス条件が比較
的低温、低圧領域で行われる場合に、接合強度が不十分
となる傾向が見られる。

【０００９】そこで、本発明者らは、前記従来技術の問
題点を克服するために鋭意研究した結果、磁性金属板や
アルミニウム板の表面に直接銅メッキを施す従来の方法
では銅メッキ層の各金属板に対する密着強度の改善効果
に限界があることを見いだした。そこで、更に研究を重
ねた結果、各金属板に、ニッケルメッキを施して下地層
を形成しておき、その上に銅メッキを施すと、各金属板
に対する銅メッキ層の密着強度が飛躍的に高まり、その
結果、これらの金属メッキ層を介して接合した複合材の
接合強度が顕著に向上することを見いだした。本発明
は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁性金
属板とアルミニウム板とを各々の片面に設けた金属メッ
キ層を介して接合してなる電磁誘導発熱用複合材におい
て、各金属メッキ層がニッケルメッキ下地層とその上に
施された銅メッキ層とからなることを特徴とする電磁誘
導発熱用複合材が提供される。また、本発明によれば、
磁性金属板とアルミニウム板の各々の片面に、ニッケル
メッキ下地層を形成し、その上に銅メッキ層を形成した
後、磁性金属板とアルミニウム板とを銅メッキ層を介し
て接合することを特徴とする電磁誘導発熱用複合材の製
造方法が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、磁性金属板として、
鉄板、ステンレス板、ニッケル板などを使用するが、特
にフェライト系ステンレス板を用いると、電磁誘導加熱
方式での発熱が可能となるため好ましい。磁性金属板の
厚みは、通常、０．３〜１．０ｍｍ程度である。多くの
場合、０．５ｍｍ厚程度のステンレス板が用いられる。
本発明では、アルミニウム板として、アルミニウム単体
あるいはアルミニウム合金から形成された板を用いる。
特に、Ａｇ−Ｍｎ系アルミニウム合金板を用いると、耐
食性に優れた器物を得ることができるため好ましい。

【００１２】本発明の電磁誘導発熱用複合材は、磁性金
属板とアルミニウム板の各片面にニッケルメッキ下地層
を有する銅メッキ層を形成した後、各銅メッキ層同士を
重ね合わせるようにして磁性金属板とアルミニウム板と
を積層し、次いで、ホットプレス法などにより各層を接
合する方法により製造する。ホットプレスする方法とし
ては、熱間等方向加圧法や熱間一軸加圧法などが採用さ
れる。熱間等方向加圧法は、加熱機構を内蔵した高圧容
器を使用し、超高圧の不活性ガス雰囲気中で高圧加熱す
ることにより、磁性金属板とアルミニウム板とを接合す
る方法である。

【００１３】本発明では、熱間一軸加圧法によりホット
プレスすることが好ましい。この熱間一軸加圧法は、従
来よりセラミックス等の無機質粉末原料を高密度に燒結
するための方法として知られており、臼と杵よりなる型
内に原料粉末を入れ、加熱炉と油圧プレスを備えた装置
で、温度と一軸圧力を同時に加える方法である。本発明
の複合材を製造する場合には、粉末原料が入る型内に各
素材板を重ね合わせて入れ、これを熱間一軸加圧して、
接合する。各素材板（磁性金属板、銅板、及びアルミニ
ウム板）の組は、必要に応じて分離材を介して多数組を
積層して型内に入れ、同時にホットプレスすれば、複合
材の大量生産が可能である。

【００１４】熱間一軸加圧法の条件は、通常、温度１８
０〜６００℃、圧力２００〜１０００ｋｇ／ｃｍ²、及
び加圧時間１０分間〜３時間である。熱間一軸加圧法に
おける雰囲気としては、大気中、非酸化性ガス中でもよ
いが、接合界面へのガス分子の介在を低減し、接合金属
同士の拡散を促進するためには、減圧または１０ｔｏｒ
ｒ以下の真空にすることが好ましい。熱間一軸加圧法に
よれば、加熱下に、積層した板素材の上下から加圧し金
属拡散によって各層を接合することができ、従来のロー
ル圧延による製造方法にくらべて、板厚ばらつきが小
さい、材料ロスが少ない等の利点が得られる。分離材
としては、アルミナ等のセラミックシート、カーボンシ
ートなどのシート状のもの、ガラスクロスなどの織物や
布状のもの、粉末状のものなどが使用できる。分離材の
材質は、磁性金属やアルミニウムまたはアルミニウム合
金よりも融点の高いものが使用される。

【００１５】磁性金属板及びアルミニウム板の接合面側
には、予めニッケルメッキを施した後、その上に銅メッ
キを施す。これによって、銅メッキ層の各金属板に対す
る密着強度が飛躍的に増大する。また、銅メッキ層を設
けることにより、ホットプレスした場合、比較的穏やか
な条件で、各層間の接合が可能となる。具体的には、銅
メッキを施すことにより、１８０〜２８０℃、好ましく
は２００〜２６０℃程度の低温で強固な接合が可能とな
る。

【００１６】アルミニウム板の接合面側には、亜鉛置換
メッキ処理を行った後、その上にニッケルメッキを施
し、さらにその上に銅メッキを施すと、ニッケルメッキ
及び銅メッキの密着力が増大するため、より好ましい。
亜鉛置換では、通常、０．１μｍ未満の層が形成され
る。ニッケルメッキの場合、通常、０．１〜５μｍ、好
ましくは０．１〜１μｍ、より好ましくは０．１〜０．
５μｍ程度の薄いメッキ層を形成することが望ましい。
銅メッキでは、通常、１〜２０μｍ、好ましくは５〜１
５μｍ程度のメッキ層を形成することが望ましい。

【００１７】磁性金属板及びアルミニウム板は、メッキ
処理等を施す前に、十分に洗浄処理を行ったり、電解エ
ッチング処理やサンドブラスト処理等による粗面化処理
を行うことが好ましい。本発明では、片面にそれぞれニ
ッケルメッキの下地層を有する銅メッキが施された磁性
金属板とアルミニウム板の各銅メッキ層が重なるように
して、磁性金属板とアルミニウム板を積層し、次いで、
熱間一軸加圧法などによりホットプレスして各層を接合
し、電磁誘導発熱用複合材を製造する。

【００１８】本発明の電磁誘導発熱用複合材は、アルミ
ニウム板の側を器物の内面にして、電磁加熱式炊飯ジャ
ー内釜、電磁調理器用鍋等の器物にプレス成形加工され
る。この場合、器物内面に非粘着性を持たせるために、
アルミニウム板の接合面とは反対側の面に、フッ素樹脂
の被覆層を形成することが好ましい。本発明の複合材へ
のフッ素樹脂の被覆層は、予めフッ素樹脂を被覆したア
ルミニウム板を用いるか、あるいは各層を接合した後、
該面にフッ素樹脂を被覆することにより形成することが
できる。フッ素樹脂層は、場合によっては、複合材を各
種器物の形状にプレス成形加工した後、その内面にフッ
素樹脂のコーティングを施すことによって、形成しても
よい。予めフッ素樹脂を被覆したアルミニウム板を用い
ると、接合時の加圧によってフッ素樹脂層の表面がより
平滑になり、非粘着性が向上するので好ましい。フッ素
樹脂層の厚みは、通常、５〜５０μｍ、好ましくは１０
〜３０μｍ程度である。

【００１９】また、本発明の複合材を炊飯器内釜などの
耐食性が要求される用途に用いる場合には、磁性金属板
の非接合面に、クロムメッキやクロメート処理被膜、あ
るいは亜鉛メッキ等の耐食性金属層を形成することが好
ましい。特に、磁性金属として、鉄系合金やニッケル系
合金を用いる場合には、クロム及びクロム酸化物を含有
する被膜処理を施すことが望ましい。また、使用温度に
もよるが、磁性金属板の非接合面に、フッ素樹脂やアラ
ミド、アミド、イミド系の耐熱樹脂を被覆してもよい。

【００２０】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明に
ついてより具体的に説明する。

【００２１】［実施例１］アルミニウム板として、材質
がＪＩＳ３００４系アルミニウム合金ＭＧ−１１０（住
友軽金属社製；Ｍｇ０．６〜０．８％及びＭｎ０．９〜
１．１％を含有）で、板厚が１．５ｍｍ、径３６０ｍｍ
φのアルミニウム合金板（サークル板）を用いた。アル
ミニウム合金板の表面には、ＮａＣｌ水溶液中、２０ク
ーロン／ｃｍ²の電気量で電解エッチングを施し、表面
に微細な凹凸を設けた後、その片面に、四フッ化エチレ
ン樹脂分散液を２層にコートし、焼き付けてフッ素樹脂
被覆層（厚み２０μｍ）を形成した。フッ素樹脂被覆層
を形成したアルミニウム合金板の他面には、亜鉛置換メ
ッキ処理（厚み０．１μｍ未満）を行った後、その上に
ニッケルメッキ（厚み０．５μｍ）を施し、さらにその
上に銅メッキ（厚み８μｍ）を施した。一方、磁性金属
板として、材質がＳＵＳ４３０で、板厚が０．５ｍｍ、
径３６０ｍｍφのステンレス板（サークル板）を用い
た。ステンレス板の片面に、ニッケルメッキ（厚み０．
５μｍ）を施した後、その上に銅メッキ（厚み８μｍ）
を施した。

【００２２】上記アルミニウム板と上記ＳＵＳ板を、そ
れぞれの銅メッキ面を合わせて積層した。この積層品を
１セットとし、各セット間には、カーボン薄板を分離材
として配置して、１００セットを積み重ねた。この１０
０セットの積層品をカーボン製の型の臼に入れ、杵を入
れて、型全体を熱間一軸加圧装置の真空炉にセットし
た。そして、圧力６００ｋｇ／ｃｍ²、温度２４０℃、
真空度１ｔｏｒｒにて１時間加圧し、１００セットの複
合材を得た。各複合材の層間の接合強度は、アルミニウ
ム板／ＳＵＳ板間で２０〜４０ｋｇ／ｃｍ（幅１ｃｍの
複合材の引き剥し強度）であった。このようにして得ら
れた複合材を、深絞り成形加工により、フッ素樹脂被覆
層を内面側にして電磁加熱（ＩＨ）ジャー炊飯器内釜
（底面の径約２３０ｍｍφ、側面の高さ約１４０ｍｍ）
に成形加工した。

【００２３】［実施例２〜７、比較例１〜２］表１に示
すように、ホットプレス温度を種々に変化させ、あるい
は更に各メッキ層を種々に変化させたこと以外は、実施
例１と同様にして複合材を作成し、同様にして接合強度
を評価した。結果を表１に一括して示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の結果から明らかなように、磁性金属
板及びアルミニウム板の各々に、ニッケルメッキの下地
層の上に銅メッキを施した場合には、比較的低いホット
プレス温度でも、極めて高い接合強度の得られることが
分かる。これに対して、いずれか一方の金属板にニッケ
ルメッキの下地層を形成しなかった場合（比較例１〜
２）には、接合強度の劣悪な複合材しか得ることができ
ない。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、磁性金属板とアルミニ
ウム板との間の接合強度が顕著に改善された電磁誘導発
熱用複合材及びその製造方法が提供される。本発明の電
磁誘導発熱用複合材は、層間の接合強度が高く、プレス
加工性に優れ、耐久性の良好な電磁加熱式炊飯器ジャー
内釜や電磁調理器用鍋などの用途に好適である。また、
本発明の製造方法によれば、比較的低温のホットプレス
条件でも層間の接合強度に優れた複合材を得ることがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 20/00 ３１０Ｂ２３Ｋ 20/00 ３１０Ｈ // Ａ４７Ｊ 27/00 １０３Ａ４７Ｊ 27/00 １０３Ａ (72)発明者稲澤信二大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者松山文雄大阪府泉南郡熊取町大字野田950番地住友電気工業株式会社熊取製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性金属板とアルミニウム板とを各々の
片面に設けた金属メッキ層を介して接合してなる電磁誘
導発熱用複合材において、各金属メッキ層がニッケルメ
ッキ下地層とその上に施された銅メッキ層とからなるこ
とを特徴とする電磁誘導発熱用複合材。
【請求項２】アルミニウム板の接合面とは反対側の面
に、フッ素樹脂層が更に形成されている請求項１記載の
電磁誘導発熱用複合材。
【請求項３】磁性金属板とアルミニウム板の各々の片
面に、ニッケルメッキ下地層を形成し、その上に銅メッ
キ層を形成した後、磁性金属板とアルミニウム板とを銅
メッキ層を介して接合することを特徴とする電磁誘導発
熱用複合材の製造方法。
【請求項４】アルミニウム板の接合面とは反対側の面
に、フッ素樹脂層を形成したアルミニウム板を用いる請
求項３記載の電磁誘導発熱用複合材の製造方法。