JPH0970918A - フッ素加工性が優れたアルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フッ素加工膜が剥離しにくく、製造工程が簡
素で生産性が高いフッ素加工性が優れたアルミニウム合
金／ステンレス鋼クラッド材及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 冷間圧延又は熱間圧延により製造したア
ルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材は、フッ素加
工を施すべきアルミニウム合金側表面に厚さが１５ｎｍ
以上の表面酸化皮膜が形成されている。この酸化皮膜
は、冷間圧延又は熱間圧延により圧接したアルミニウム
合金／ステンレス鋼クラッド材に対し、その接合強度を
増大するために行う拡散焼鈍処理において、焼鈍温度を
１５０乃至４００℃にすることにより形成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス成形等により成
形される器物及びその応用製品に使用されるフッ素加工
性が優れたアルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材
及びその製造方法に関し、更に詳述すれば、器物の調理
中の焼きつき及びこげつきを防止するためにアルミニウ
ム合金表面に施されるフッ素加工において、フッ素加工
処理後の塗膜の接着強度が高く、かつ、ボイド及びピッ
ト等の表面欠陥を抑制することができるフッ素加工性が
優れたアルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、器物は、アルミニウム合金板又は
ステンレス鋼板を深絞り成形で加工することにより商品
化されてきた。アルミニウム合金製器物は、熱伝導性が
良いものの、強度が低く変形しやすいこと、及び外観が
悪いこと等の欠点があり、また、ステンレス製器物は、
外観性及び強度は良好であるが、熱伝導性が劣ること、
こげやすいこと等の欠点がある。そこで、従来、アルミ
ニウム合金とステンレス鋼とのクラッド板を使用し、器
物の内側をアルミニウム合金が占め、外側をステンレス
鋼が占めるようにして、器物形状に加工することによ
り、熱伝導性、保温性、強度及び外観性が良好な器物を
得ている。

【０００３】また、この従来のアルミニウム合金／ステ
ンレス鋼クラッド板は、焼きつき及びこげつきの防止の
ためにアルミニウム合金側の表面にフッ素加工を施して
いるが、アルミニウム合金側の表面が不均一であった
り、アルミニウム合金表面の酸化皮膜に安定性がない
と、フッ素加工後の塗膜の接着強度が低く、フッ素加工
膜が剥離してしまったり、フッ素加工膜の表面に、ボイ
ド及びピット等の表面欠陥が生ずるという問題点があっ
た。

【０００４】そこで、従来、このアルミニウム／ステン
レス鋼クラッド材のアルミニウム側表面層を機械的又は
化学的に除去し、その後、電気化学的又は化学的エッチ
ングによる粗面化処理を行い、この粗面上にフッ素樹脂
膜を形成することにより、フッ素樹脂膜の密着性を向上
させた技術が提案されている（特開平２−９５３１７号
公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の技術は、フッ素樹脂膜の密着性は良好になるもの
の、従前の製造工程に加えて、エッチング前の表面層の
機械的又は化学的除去工程が必要であると共に、更に機
械的研磨の研磨粉の除去及び化学的除去後の水洗等の付
帯的な処理工程も必要であり、このような工程の増加に
より生産性が阻害されるという難点がある。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、フッ素加工膜が剥離しにくく、製造工程が
簡素で生産性が高いフッ素加工性が優れたアルミニウム
合金／ステンレス鋼クラッド材及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るフッ素加工
性が優れたアルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材
は、冷間圧延又は熱間圧延により製造したアルミニウム
合金／ステンレス鋼クラッド材において、フッ素加工を
施すべきアルミニウム合金側表面に厚さが１５ｎｍ以上
の表面酸化皮膜が形成されていることを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係るフッ素加工性が優れた
アルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材の製造方法
は、冷間圧延又は熱間圧延により圧接したアルミニウム
合金／ステンレス鋼クラッド材に対し、１５０乃至４０
０℃の温度で拡散焼鈍熱処理することにより、フッ素加
工を施すべきアルミニウム合金側表面に厚さが１５ｎｍ
以上の表面酸化皮膜を形成することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本願発明においては、アルミニウム合金／ステ
ンレス鋼クラッド材のアルミニウム合金側の表面に、厚
い酸化皮膜を形成するものである。本願発明者等は、従
来技術の欠点を解消すべく種々実験研究を重ねた結果、
従来のアルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材は、
アルミニウム合金表面の表面酸化皮膜が不安定且つ不均
一であったために、フッ素加工後の塗膜の接着強度が低
く、ボイド及びピット等の表面欠陥が発生していたので
あり、フッ素加工膜の密着性には、アルミニウム合金表
面の酸化膜が多大の影響を及ぼしていることを知見し
た。そこで、従来、アルミニウム表面層を機械的又は化
学的に除去していたところを、本願発明者等は、このア
ルミニウム合金表面の酸化皮膜を逆に厚く形成すること
により、その安定化及び均一化を図った。その結果、フ
ッ素加工により形成されたアルミニウム合金表面のフッ
素加工皮膜は、その塗膜強度が向上し、剥離が殆ど発生
せず、表面欠陥も殆ど解消されることを見い出した。本
発明はかかる観点にたってなされたものである。

【００１０】具体的には、アルミニウム合金側の表面
に、厚さが１５ｎｍ以上の安定した表面酸化皮膜を得る
のであるが、そのために、クラッド材の製造工程におい
て、アルミニウム合金とステンレス鋼との接合強度を高
くするために実施されている拡散焼鈍処理を利用する。
即ち、この拡散焼鈍処理の条件を１５０乃至４００℃と
いう温度に適切に規定することにより、酸化皮膜厚さを
その安定性及び均一性を確保できるものに調整すること
ができる。その後、アルミニウム側表面をエッチングす
ると、均一にエッチングすることができ、更にその後、
フッ素加工することにより、密着性が優れ、皮膜強度が
高く、表面欠陥が少ないフッ素加工膜を形成することが
できる。このようにして、製造工程を追加及び複雑化す
ることなく、フッ素加工皮膜の密着性を向上させること
ができるクラッド板を製造することができる。

【００１１】なお、酸化皮膜の厚さは以下のように定義
される。本発明においては、酸化皮膜厚さは以下のよう
にして求めた。先ず、オージェ分光分析装置を使用し
て、極表面の分析を行い、一例を図１に示すような結果
を得る。図１は横軸にアルミニウム合金表面からの深さ
をとり、縦軸に各分析成分の原子％をとって、各分析成
分の深さ方向濃度分布を示す図である。このような分析
結果から明らかなように、表面においてはＡｌＯがＡｌ
に比して圧倒的に多いが、この表面から内部に進むにつ
れてＡｌの量が増大し、ＡｌＯが少なくなっていく。そ
こで、表面から深さ方向に向かうにつれて、初めて、ア
ルミニウム合金母材（Ａｌ）と表面酸化物（ＡｌＯ：Ａ
ｌ₂Ｏ₃）との原子％の比が３：１になる深さ位置を酸化
皮膜の厚さとする。

【００１２】次に、本発明における酸化皮膜厚さの限定
理由及び拡散焼鈍処理温度の限定理由について説明す
る。

【００１３】アルミニウム合金表面の酸化皮膜厚さ アルミニウム合金表面の酸化皮膜の厚さは、フッ素加工
の表面性状を左右する重要な因子であり、この酸化皮膜
厚さが１５ｎｍ未満では、フッ素加工処理の前処理であ
るエッチング処理性が劣り、アルミニウム表面に充分な
凹凸をつけることができないために、フッ素加工処理後
のフッ素加工塗膜の接着強度が低下し、表面欠陥が発生
する。従って、アルミニウム合金表面の酸化皮膜の厚さ
は１５ｎｍ以上とする。

【００１４】拡散焼鈍処理温度 前述の酸化皮膜厚さは、アルミニウム合金／ステンレス
鋼クラッド材を冷間圧延又は熱間圧延によりクラッド化
し、その後、接合強度増加のために拡散焼鈍処理すると
きの焼鈍温度により変化する。つまり、拡散焼鈍処理温
度を適切に規定することにより酸化皮膜の厚さを調節す
ることができる。

【００１５】この焼鈍温度が１５０℃未満の場合は、ア
ルミニウム合金表面に充分な酸化皮膜を生成させること
ができず、その厚さが１５ｎｍ未満になる。このため、
エッチング性が劣化し、それに伴いフッ素加工膜の表面
性状が劣化する。また、拡散焼鈍温度が４００℃を超え
ると、アルミニウム合金が再結晶化され、成形加工時に
おいて、マイナス耳となり、成形性劣化の原因となる。
更に、焼鈍温度が４００℃を超えると、成形後の表面性
状（横なみ及び肌荒れ）が発生する原因となる。このた
め、拡散焼鈍温度は１５０乃至４００℃とすることが必
要である。これにより、表面酸化皮膜の厚さを１５ｎｍ
以上とする。

【００１６】このようにして、アルミニウム合金側の表
面酸化皮膜の厚さを１５ｎｍ以上にしたアルミニウム合
金／ステンレス鋼クラッド材は、フッ素加工性が極めて
優れており、このようなクラッド材を、クラッド化後の
拡散焼鈍処理を１５０乃至４００℃とすることにより、
格別の工程を付加することなく容易に製造することがで
きる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例についてその比較例と
比較して説明する。実施例１ アルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材を使用し、
そのアルミニウム合金側の表面酸化皮膜を５〜２０ｎｍ
まで変化させた材料のエッチング処理性とフッ素加工後
の表面性状を調査した結果を下記表１に示す。この表１
から明らかなように、表面酸化皮膜が１５ｎｍ未満の材
料はエッチング処理性が悪く、それと共に、フッ素加工
後の表面性状が劣っている。しかし、酸化皮膜が１５ｎ
ｍ以上の材料は、均一なエッチング処理が施され、フッ
素加工後の表面性状が優れていることがわかる。

【００１８】

【表１】

【００１９】実施例２ アルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材を使用し、
拡散焼鈍処理を無しの場合と１００〜４２０℃の種々の
温度で拡散焼鈍処理した種々の材料について、フッ素加
工性等を試験した。なお、アルミニウム合金側の表面酸
化皮膜は５〜２０ｎｍまで変化していた。

【００２０】その後、エッチング処理及びフッ素加工処
理を施した結果得られたエッチング性及びフッ素加工皮
膜性状を下記表２に示す。また、器物加工の加工性とそ
の後の肌荒れ性を調査した結果も下記表２に併せて示
す。

【００２１】この表２から明らかなように、拡散焼鈍処
理温度を行わない材料は、酸化皮膜が５ｎｍと薄く、エ
ッチング処理性が著しく悪いものであった、また、フッ
素加工後の表面性状も著しく劣るものである。更に、低
温の１００℃及び１２０℃で拡散焼鈍処理した場合の酸
化皮膜も８〜１２ｎｍと足りず、エッチング処理性及び
フッ素加工性が劣っている。しかし、本発明の実施例の
ように、焼鈍温度が１５０〜４００℃の範囲になると、
酸化皮膜が１５ｎｍ以上となり、エッチング性及びフッ
素加工性が優れたものとなる。しかし、この焼鈍温度範
囲より高温の４２０℃になると、エッチング性及びフッ
素加工性は良好なものの、再結晶組織が大きくなるた
め、成形後に肌荒れが発生し、表面性状が劣化してしま
う。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るアル
ミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材によれば、アル
ミニウム合金側の酸化皮膜の厚さを１５ｎｍ以上にした
ので、酸化皮膜が安定に且つ均一に形成され、フッ素加
工前のエッチング処理においてその均一性を著しく向上
させることができ、これにより、フッ素加工膜の密着性
を著しく向上させることができる。また、本発明方法に
よれば、この酸化皮膜を得るために、何等格別の工程を
付加することなく、従来クラッド材の接合強度増大のた
めに実施されている拡散焼鈍処理の温度を１５０乃至４
００℃に規定するだけで、上述の優れた効果を奏する酸
化皮膜を形成することができる。

【００２４】このように、本発明によれば、エッチング
処理性及びフッ素加工性が優れたクラッド材を簡素な工
程で容易に製造することができ、生産性が高いという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における酸化皮膜の計測方法を説明する
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷間圧延又は熱間圧延により製造したア
   ルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材において、フ
   ッ素加工を施すべきアルミニウム合金側表面に厚さが１
   ５ｎｍ以上の表面酸化皮膜が形成されていることを特徴
   とするフッ素加工性が優れたアルミニウム合金／ステン
   レス鋼クラッド材。
2. 【請求項２】 冷間圧延又は熱間圧延により圧接したア
   ルミニウム合金／ステンレス鋼クラッド材に対し、１５
   ０乃至４００℃の温度で拡散焼鈍熱処理することによ
   り、フッ素加工を施すべきアルミニウム合金側表面に厚
   さが１５ｎｍ以上の表面酸化皮膜を形成することを特徴
   とするフッ素加工性が優れたアルミニウム合金／ステン
   レス鋼クラッド材の製造方法。