CN110271244A - 包层材料与金属的复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的包层材料与金属的复合材料具有:由厚度为1mm以下的包层材料构成的包层材料部分,其中,包层材料是通过将第一层和第二层以及配置于第一层与第二层之间的第三层利用轧制接合而成;和与包层材料部分的在厚度方向(Z方向)上延伸的侧面和侧面接合且由与第一层和第二层同种的金属构成的接合材料部分和接合材料部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种包层材料与金属的复合材料。
背景技术
目前,例如已知有日本特开2005-134073号公报和日本专利第6237950号公报所公开的将异种金属与导热性或导电性良好的Cu(铜)接合而成的包层材料。
在日本特开2005-134073号公报中公开了一种由芯材和表皮材料构成的包层材料,芯材由不锈钢构成,表皮材料由Cu构成,通过轧制、扩散接合于芯材的厚度方向的两个表面。另外,在日本专利第6237950号公报中公开了一种由第一层和第二层、第三层构成的包层材料,第一层由Cu或Cu合金构成,第二层和第三层由不锈钢构成,通过轧制、扩散接合于第一层的厚度方向的两个表面。在这些包层材料中,在厚度方向上延伸的侧面,不锈钢和Cu或Cu合金的端面在任何情况下都露出到外部。
然而,在日本特开2005-134073号公报所记载的包层材料中,存在露出到外部的由Cu构成的表皮材料不仅在厚度方向的两个表面会发生腐蚀,而且在厚度方向上延伸的侧面都发生腐蚀这样的问题点。另外,在日本专利第6237950号公报所记载的包层材料中,利用与由Cu或Cu合金构成的第一层的厚度方向的两个表面接合的由不锈钢构成的第二层和第三层,第一层的厚度方向的两个表面的腐蚀被抑制,另一方面,由于在厚度方向上延伸的侧面、作为中间层的由Cu或Cu合金构成的第一层露出到外部,因此,存在由Cu或Cu合金构成的第一层在侧面发生腐蚀这样的问题点。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的发明,本发明的1个目的在于,提供一种在将异种金属与容易腐蚀的Cu或Al(铝)接合而成的包层材料中,能够抑制包层材料的厚度方向的两个表面和包层材料的在厚度方向上延伸的侧面发生腐蚀的材料(包层材料与金属的复合材料)。
本发明的一个方面的包层材料与金属的复合材料具有:由包层材料构成的包层材料部分,其中,包层材料的厚度为1mm以下,通过将由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层和第二层以及配置于第一层与第二层之间且由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层利用轧制接合而成;和与包层材料部分的在厚度方向上延伸的侧面接合且由与第一层和第二层同种的金属构成的接合材料部分。
其中,“Ti合金”是指通过含有50质量%以上的Ti(钛)而使得主要由Ti构成的合金。“Cu合金”是指通过含有50质量%以上的Cu(铜)而使得主要由Cu构成的合金。“Al合金”是指通过含有50质量%以上的Al(铝)而使得主要由Al构成的合金。另外,“由与第一层和第二层同种的金属构成的接合材料部分”是指,第一层和第二层由不锈钢构成时,接合材料部分由不锈钢构成;第一层和第二层由Ti或Ti合金构成时,接合材料部分由Ti或Ti合金构成。
在本发明的一个方面的包层材料与金属的复合材料中,如上所述,通过将由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层和第二层以及配置于第一层与第二层之间且由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层接合而形成包层材料,在由该包层材料构成的包层材料部分的在厚度方向上延伸的侧面接合由与第一层和第二层同种的金属(不锈钢、Ti或Ti合金)构成的接合材料部分。由此,耐腐蚀性低的由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层的厚度方向的两个表面被耐腐蚀性高的由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层和第二层覆盖,而且通过由耐腐蚀性高的不锈钢、Ti或Ti合金(与第一层和第二层同种的金属)构成的接合材料部分与包层材料部分的侧面接合,能够在包层材料部分的侧面利用接合材料部分覆盖作为中间层的第三层。作为该结果,能够提供一种不仅能够抑制包层材料(包层材料部分)的厚度方向的两个表面发生腐蚀,而且能够抑制包层材料(包层材料部分)的耐腐蚀性低的中间层(第三层)在厚度方向的侧面发生腐蚀的材料(包层材料与金属的复合材料)。
另外,在本发明的一个方面的包层材料与金属的复合材料中,由与包层材料的第一层和第二层同种的金属构成接合材料部分。由此,与接合材料部分由不同于包层材料的第一层和第二层的金属构成的情况相比,能够在包层材料部分的侧面将包层材料部分和接合材料部分牢固且容易地接合。作为该结果,能够在包层材料部分的侧面可靠地形成利用接合材料部分覆盖中间层(第三层)的状态。
另外,在本发明的一个方面的包层材料与金属的复合材料中,由导热性和导电性良好的Cu、Cu合金、Al或Al合金构成第三层,因此,能够提供包层材料部分的由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层和第二层以及接合材料部分具有耐腐蚀性并且包层材料部分的第三层的导热性和导电性良好的复合材料。由此,能够将具有耐腐蚀性的复合材料合适地用作要求导热性的散热器或要求导电性的导电部件。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,优选第一层、第二层和接合材料部分均由不锈钢构成,第三层由Cu或Cu合金构成。如此构成时,与第一层、第二层和接合材料部分均由Ti或Ti合金构成相比,熔接容易,并且能够利用由廉价的不锈钢构成的接合材料部分抑制第三层发生腐蚀,因此,能够容易且廉价地制作能够抑制中间层(第三层)的腐蚀的复合材料。另外,通过第三层优选由Cu或Cu合金构成,与第三层由Al或Al合金构成相比,能够进一步提高复合材料的包层材料部分的导热性和导电性。由此,能够将具有耐腐蚀性的复合材料更加合适地用作要求导热性的散热器或要求导电性的导电部件。
此时,优选第一层、第二层和接合材料部分均由奥氏体系不锈钢构成。如此构成时,由于第一层、第二层和接合材料部分不是由铁素体系等的具有磁性的不锈钢构成,而是由SUS316L等的不容易具有磁性的奥氏体系不锈钢构成,并且第三层由非磁性的Cu或Cu合金构成,能够抑制复合材料磁化。由此,能够抑制使用了复合材料的周围的电子部件等因复合材料的磁性而发生不良状况。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,优选利用熔接或钎焊使接合材料部分与包层材料部分的侧面接合。如此构成时,能够利用熔接或钎焊将接合材料部分与包层材料部分的侧面可靠地接合。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,包层材料部分为带状或四边形,接合材料部分能够沿着包层材料部分的与厚度方向正交的方向中相对的一对侧面被接合。如此构成时,能够在带状或四边形的包层材料部分的在厚度方向上延伸的4个侧面中的至少2个侧面(相对的一对侧面)抑制包层材料部分的中间层(第三层)发生腐蚀。由此,能够在复合材料的大的区域内抑制中间层(第三层)的腐蚀。另外,例如利用轧制连续地制作包层材料时,通过一边将接合材料部分与在长边方向上延伸的相对的一对侧面接合,一边运送轧制后的带状的包层材料,能够容易且有效地得到将接合材料部分与包层材料部分的在长边方向上延伸的相对的一对侧面接合而成的复合材料。其中,在带状或四边形(包括正方形状的长方形状)的包层材料中,长边方向例如可以是包层材料的轧制方向,短边方向例如可以是包层材料的与轧制方向正交的宽度方向。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,优选接合材料部分沿着包层材料部分的与厚度方向平行的全部侧面被接合。如此构成时,能够在全部侧面抑制中间层(第三层)发生腐蚀。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,优选还具有以能够将包层材料部分的侧面和外部热连接和电连接的的方式设置的连接部件。如此构成时,能够不经由接合材料部分而利用连接部件将包层材料部分和外部直接热连接或电连接,因此,能够抑制由于由与Cu、Cu合金、Al或Al合金相比导热性和导电性比较低的不锈钢、Ti或Ti合金构成的接合材料部分,复合材料的导热性和导电性下降。另外,上述连接部件优选由与由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层同种的金属构成,能够具有与第三层实质上同等的导热性和导电性。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,优选在包层材料部分与接合材料部分的接合界面和接合界面的附近,接合材料部分形成为与包层材料部分的厚度方向的一侧的表面相比不向一侧更突出,并且形成为与包层材料部分的厚度方向的另一侧的表面相比不向另一侧更突出。如此构成时,能够使接合材料部分的厚度成为包层材料部分的厚度以下,并且能够抑制接合材料部分的表面从包层材料部分的表面更突出,因此,能够抑制复合材料的厚度变大。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,优选接合材料部分包含弯曲变形而成的弯曲部分。如此构成时,在相对于其他的部件对接合材料部分进行熔接等的情况下,由于能够对弯曲变形而成的弯曲部分进行熔接等,例如其他的部件为在厚度方向上延伸的部件时,能够使弯曲部分以沿着其他的部件的方式配置,这样,能够相对于其他的部件对接合材料部分容易地进行熔接等。
在上述一个方面的包层材料与金属的复合材料中,优选在存在包层材料部分和接合材料部分的与厚度方向正交的方向上,包层材料部分的长度为复合材料的长度的1/2以上。换言之,在包层材料与金属的复合材料中,优选在存在包层材料部分和接合材料部分的与厚度方向正交的方向上,相对于包层材料部分的长度和接合材料部分的长度的合计,包层材料部分的长度的比例为50%以上。如此构成时,在复合材料中,能够充分地确保由导热性和导电性良好的Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层所位于的包层材料部分,因此,复合材料能够充分地发挥导热性和导电性。
附图说明
图1是使用了本发明的第一实施方式的包层材料与金属的复合材料的移动设备的示意分解立体图。
图2是沿着图1的600-600线的截面图。
图3是用于对本发明的第一实施方式的包层材料与金属的复合材料的制造方法进行说明的示意图。
图4是用于对本发明的第一实施方式的包层材料与金属的复合材料的制造方法中的接合工序进行说明的示意立体图。
图5是本发明的第二实施方式的包层材料与金属的复合材料的立体图。
图6是沿着图5的610-610线或620-620线的截面图。
图7是用于对本发明的第二实施方式的包层材料与金属的复合材料的制造方法进行说明的示意图。
图8是表示为了确认本发明的效果而进行的熔接试验的观察结果的照片。
图9是第一实施方式的变形例的包层材料与金属的复合材料的截面图。
具体实施方式
以下,基于附图对将本发明具体化的实施方式进行说明。
[第一实施方式]
首先,参照图1,对具有本发明的第一实施方式的包层材料与金属的复合材料4(以下,称为复合材料4)的移动设备100的概略构成进行说明。
(移动设备的构成)
如图1所示,从Z方向俯视时,第一实施方式的移动设备100形成为在X方向(长边方向)上长且在Y方向(短边方向)上短的矩形状。移动设备100具有上侧筐体1、作为发热源的显示器2、包含电池和基板等发热源的电子部件3、复合材料4和下侧筐体5。上侧筐体1、显示器2、电子部件3、复合材料4和下侧筐体5从Z1侧向着Z2侧依次叠层。上侧筐体1为在Z2侧具有开口的框状。下侧筐体5为在Z1侧具有开口的箱状。作为该结果,下侧筐体5具有在Z方向上延伸的侧面部。另外,下侧筐体5将显示器2、电子部件3和复合材料4收纳在与上侧筐体1之间的内部。
显示器2由液晶显示器或有机EL显示器等构成,具有在Z1侧的表面(上表面)显示图像的功能。另外,上侧筐体1和下侧筐体5由金属、玻璃或树脂等构成。
(复合材料的构成)
复合材料4具有移动设备100所需的规定的形状尺寸,至少具有确保移动设备100的机械强度的功能以及将显示器2和电子部件3所产生的热释放至外部的功能。即,复合材料4能够兼具作为底板的功能和作为散热器的功能。复合材料4利用熔接等被固定于下侧筐体5的Y1侧的内侧面5a。
如图2所示,复合材料4的厚度(Z方向的长度)t1为1mm以下。由此,能够抑制移动设备100在Z方向上变大(实现低剖面化)。另外,为了使移动设备100进一步低剖面化,复合材料4的厚度t1优选为0.5mm以下,更优选为0.3mm以下,进一步优选为0.2mm以下。另外,为了抑制复合材料4的制造变困难,复合材料4的厚度t1优选为0.03mm以上,更优选为0.05mm以上。
其中,在第一实施方式中,图1和图2所示的复合材料4包含由3层结构的包层材料6构成的包层材料部分41、与包层材料部分41的在长边方向(X方向)上延伸的Y1侧的侧面41a接合的接合材料部分42和与包层材料部分41的在长边方向(X方向)上延伸的Y2侧的侧面41b接合的接合材料部分43。即,接合材料部分42和接合材料部分43沿着包层材料部分41的与厚度方向(Z方向)正交的侧面中与Y方向相对的一对侧面(侧面41a和侧面41b)被分别接合。
另外,在第一实施方式中,图1和图2所示的包层材料部分41由3层结构的平板状的包层材料6构成。由于该包层材料部分41的平板状部分的厚度与包层材料6的平板状部分的厚度实质上相等,以下,将包层材料部分41的厚度(Z方向的长度)和包层材料6的厚度(Z方向的长度)都标记为t2。
在复合材料4中,如图1所示,可以遍及包层材料部分41的侧面41a的X方向的大致全部,利用激光熔接将包层材料部分41和接合材料部分42接合。作为该结果,包层材料部分41与接合材料部分42的接合界面F1和接合界面F1的附近(接合部位B1)形成为沿着包层材料部分41的侧面41a在X方向上延伸。另外,如图2所示,包层材料部分41与接合材料部分42的接合部位B1形成为在复合材料4的厚度方向上延伸。作为该结果,包层材料部分41的第一层61和第二层62与接合材料部分42牢固地接合。
同样在复合材料4中,如图2所示,可以遍及包层材料部分41的侧面41b的X方向的大致全体,利用激光熔接将包层材料部分41和接合材料部分43接合。作为该结果,包层材料部分41与接合材料部分43的接合界面F2和接合界面F2的附近(接合部位B2)形成为沿着包层材料部分41的侧面41b在X方向上延伸。另外,如图2所示,包层材料部分41与接合材料部分43的接合部位B2形成为在复合材料4的厚度方向上延伸。作为该结果,包层材料部分41的第一层61和第二层62与接合材料部分43牢固地接合。
另外,在复合材料4的与厚度方向正交的方向中的Y方向(短边方向)上,包层材料部分41的长度L2优选为复合材料4的长度L1的1/2以上。即,在Y方向上,接合材料部分42的长度L3和接合材料部分43的长度L4的合计优选为复合材料4的长度L1的1/2以下。换言之,相对于包层材料部分41的长度L2和接合材料部分42的长度L3以及接合材料部分43的长度L4的合计,优选包层材料部分41的长度L2的比例为50%以上。即,在Y方向上,相对于复合材料的长度L1,接合材料部分42的长度L3和接合材料部分43的长度L4的合计的比例优选为50%以下。其中,包层材料部分41的长度L2更优选为复合材料4的长度L1的4/5以上。换言之,相对于包层材料部分41的长度L2和接合材料部分42的长度L3以及接合材料部分43的长度L4的合计,包层材料部分41的长度L2的比例更优选为80%以上。
包层材料6具有利用轧制将第一层61、第二层62和第三层63接合而成的3层结构,第一层61位于Z1侧且由不锈钢、Ti或Ti合金构成,第二层62位于Z2侧且由不锈钢、Ti或Ti合金构成,第三层63为被配置于第一层61与第二层62之间的中间层且由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成。其中,第一层61和第二层62由同种的金属构成。例如,第一层61由不锈钢构成时,第二层62也由不锈钢构成。
包层材料6可以使用重叠(overlay)型。即,在包层材料6中,第一层61可以扩散接合于第三层63的Z1侧的表面的大致全部表面,并且第二层62可以扩散接合于第三层63的Z2侧的表面的大致全部表面。其中,在第一层61与第三层63的界面和第三层63与第二层62的界面,利用扩散退火使彼此的构成元素向彼此的层扩散,由此能够形成原子间接合。作为该结果,第一层61与第三层63牢固接合,并且第三层63与第二层62牢固接合。
另外,包层材料6的厚度(Z方向的长度)t2可以与复合材料4的厚度t1大致相同。
如上所述,第一层61和第二层62由不锈钢、Ti或Ti合金构成。例如使用不锈钢构成第一层61和第二层62时,从耐腐蚀性良好的观点考虑,可以根据需要选定不锈钢的种类。作为不锈钢,可以使用奥氏体系、奥氏体-铁素体系、铁素体系或马氏体系等。另外,由不锈钢构成第一层61和第二层62时,优选由非磁性的奥氏体系不锈钢构成,更优选由SUS316、SUS316L、SUS304或SUS305等SUS300系列(JIS标准)的奥氏体系不锈钢构成,其中进一步优选SUS316L。在含有18质量%的Cr、12质量%的Ni、2.5质量%的Mo、包含C的不可避免的杂质等和剩余部分Fe(铁)的奥氏体系不锈钢中,SUS316L是降低了C的含量的奥氏体系不锈钢,即使进行轧制加工等,也能够具有充分的非磁性。
另外,例如使用Ti或Ti合金构成第一层61和第二层62时,从耐腐蚀性良好的观点考虑,可以根据需要选定Ti或Ti合金的种类。作为Ti(纯钛),在JIS标准中,可以使用成型加工性良好的1类,成型加工性和机械强度的平衡良好的2类,以及机械强度高的3类和4类等。作为Ti合金,以质量%计,可以使用熔接性良好的Ti-5%Al-2.5%Sn系,熔接性和机械强度的平衡良好的60类和61类(JIS标准),以及机械强度高的80类(JIS)和Ti-15%V-3%Cr-3%Sn-3%Al系(质量%)等。另外,由Ti或Ti合金构成第一层61和第二层62时,更优选由成型加工性和机械强度的平衡良好的2类的Ti、或者熔接性和机械强度的平衡良好的60类或61类的Ti合金构成。
如上所述,第三层63由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成。例如使用Cu或Cu合金构成第三层63时,从导热性良好的观点考虑,可以根据需要选定Cu或Cu合金的种类。作为Cu(纯铜),可以使用具有高的导热性和导电性的C1000系列(JIS标准),例如无氧铜(C1020)、韧铜(C1100)和磷脱氧铜(C1201、C1220、C1221)等。作为Cu合金,在JIS标准中,可以使用成型加工性(延展性)良好的C2000系列、耐腐蚀性良好的C3000系列和导电性良好的C5000系列等。另外,由Cu或Cu合金构成第三层63时,更优选由具有高的导热性和导电性的无氧铜、磷脱氧铜、韧铜等Cu构成。
另外,例如使用Al或Al合金构成第三层63时,从导热性良好的观点考虑,以及从与使用Cu或Cu合金构成的情况相比,比重更小且能够轻质化的观点考虑,可以根据需要选定Al或Al合金的种类。作为Al(纯铝),可以使用具有高的导热性和导电性的A1000系列(例如A1050、JIS标准)等。作为Al合金,可以使用A3003(JIS标准)等的Al-Mn合金、A5052(JIS标准)等的Al-Mg合金和A6061(JIS标准)等的Al-Mg-Si合金等。另外,由Al或Al合金构成第三层63时,优选由具有高的导热性和导电性且在Al中成型加工性也比较良好的A1050构成。
另外,一般而言,在包层材料6中,构成第三层63的Cu、Cu合金、Al或Al合金与构成第一层61和第二层62的不锈钢、Ti或Ti合金相比,导热性和导电性更高。
另外,为了提高复合材料4的作为散热器的导热性,在包层材料部分41中,第一层61的厚度t11和第二层62的厚度t12均优选小于第三层63的厚度t13。此时,第三层63的厚度t13更优选为包层材料部分41的厚度t2(在移动设备100的图2所示的截面图中,与复合材料4的厚度t1相同)的1/2以上。即,更优选满足t13≥t2/2的厚度的关系。另一方面,为了提高复合材料4的作为底板的机械强度,在包层材料部分41中,第一层61的厚度t11和第二层62的厚度t12均优选为第三层63的厚度t13以上。即,优选满足t11≥t13的厚度的关系,并且优选满足t12≥t13的厚度的关系。另外,为了容易轧制,第一层61的厚度t11和第二层62的厚度t12优选大致相等。
接合材料部分42和接合材料部分43均由作为与第一层61和第二层62同种的金属的不锈钢、Ti或Ti合金构成。例如,接合材料部分42和接合材料部分43均由作为与第一层61和第二层62相同的不锈钢的奥氏体系不锈钢构成。另外,从第一层61和第二层62与接合材料部分42和接合材料部分43的接合性(熔接性等)以及物理性质(有无磁性等)的观点考虑,第一层61、第二层62、接合材料部分42和接合材料部分43优选均由相同的不锈钢(在JIS标准中标注相同的JIS标号的不锈钢)构成。
接合材料部分42的Y2侧的侧面42a可以遍及X方向的大致全部,利用熔接与包层材料部分41的侧面41a接合。同样地,接合材料部分43的Y1侧的侧面43a可以遍及X方向的大致全部,利用熔接与包层材料部分41的侧面41b接合。
另外,接合材料部分42的厚度(Z方向的长度)t3和接合材料部分43的厚度(Z方向的长度)t4可以与包层材料部分41(包层材料6)的厚度t2大致相同。另外,接合材料部分42的Z1侧的表面42b、接合材料部分43的Z1侧的表面43b和包层材料部分41的Z1侧的第一层61的表面41c可以大致为同一水平面。即,接合材料部分42的Z1侧的表面42b和接合材料部分43的Z1侧的表面43b可以形成为与包层材料部分41的厚度方向(Z方向)的Z1侧的第一层61的表面41c相比不向Z1侧更突出。同样地,接合材料部分42的Z2侧的表面42c、接合材料部分43的Z2侧的表面43c和包层材料部分41的Z2侧(第二层62)的表面41d可以大致为同一水平面。即,接合材料部分42的Z2侧的表面42c和接合材料部分43的Z2侧的表面43c可以形成为与包层材料部分41的厚度方向(Z方向)的Z2侧的第二层62的表面41d相比不向Z2侧更突出。作为该结果,接合材料部分42遍及包层材料部分41的侧面41a的大致全部,并且接合材料部分43遍及包层材料部分41的侧面41b的大致全部,分别以覆盖第三层63的方式与包层材料部分41接合。
如图2所示,接合材料部分42可以具有形成于Y1侧的端部附近的弯曲部分42d。通过在接合材料部分42的Y1侧的端部附近以约90度进行弯折,可以形成弯曲部分42d。作为该结果,在弯曲部分42d中可以形成沿着下侧筐体5的在Z方向上延伸的内侧面5a延伸的接合部42e。并且,可以在接合部位B3,遍及X方向的大致全部,将弯曲部分42d的接合部42e和下侧筐体5的内侧面5a熔接。由此,复合材料4被固定于下侧筐体5。另外,与图1和图2所示的第一实施方式不同,在接合材料部分42的Y1侧的端部附近,可以代替上述的熔接,在接合部位B3利用铆接加工或螺钉紧固等进行接合。另外,在接合材料部分43的Y2侧的端部附近,与接合材料部分42的Y1侧的端部附近同样,也可以代替上述的熔接,利用铆接加工或螺钉紧固等进行接合。
接着,参照图1~图4,对本发明的第一实施方式的复合材料4的制造方法进行说明。
(包层材料的制造)
首先,希望制作运送方向(X方向)长的平板状(称为带状)的包层材料6。作为具体的包层材料6的制作工序的一个例子,如图3所示,准备带状的一对第一金属板161和第二金属板162以及带状的第三金属板163。其中,第一金属板161和第二金属板162由不锈钢、Ti或Ti合金构成,第一金属板161和第二金属板162由同种的金属构成。第三金属板163由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成。另外,第一金属板161的厚度、第二金属板162的厚度和第三金属板163的厚度根据所制作的包层材料6的第一层61、第三层63和第二层62的厚度比率(t11:t13:t12、参照图2)适当选择。
然后,希望使用轧辊201对第一金属板161、第三金属板163和第二金属板162以依次叠层的状态连续进行轧制、接合的包层轧制(轧制工序)。由此,制作第一金属板161、第三金属板163和第二金属板162以在厚度方向依次叠层的状态彼此接合(轧制接合)而成的带状的压接材料106。其中,包层轧制的道次数(轧制次数)可以适当选择。
然后,希望使用设定成合适的退火温度的退火炉202,连续进行扩散退火(退火工序)。由此,在第一金属板161与第三金属板163的界面和第三金属板163与第二金属板162的界面,利用扩散处理彼此的层形成原子间接合而牢固地接合。作为该结果,制作图2所示的第一层61、第三层63和第二层62以在厚度方向上依次叠层的状态彼此扩散接合而成的带状的包层材料6。
(复合材料的制造方法)
另外,希望准备由与第一金属板161和第二金属板162同种的金属的板材构成的带状的接合材料142和接合材料143。希望该带状的接合材料142的厚度和接合材料143的厚度与带状的包层材料6的厚度t2(参照图2)大致相等。并且,希望一边将带状的包层材料6向运送方向(X方向)运送,一边使接合材料142的侧面42a和接合材料143的侧面43a分别与带状的包层材料6的侧面41a和侧面41b(参照图2)抵接。此时,施加轻微的压力,使得接合材料142和接合材料143分别被压附到包层材料6的侧面41a和侧面41b,由此可以在接合材料142与包层材料6的侧面41a之间和接合材料143与包层材料6的侧面41b之间进行预轧制。
然后,希望将带状的接合材料142和接合材料143与带状的包层材料6连续接合(接合工序)。具体而言,如图4所示,能够以使接合材料142的侧面42a与带状的包层材料6的侧面41a抵接的状态,利用激光熔接机203a,抵接部分照射规定的强度(输出功率)和规定的点径的激光。由此,能够利用激光的热使包层材料6的侧面41a附近的金属和接合材料142的侧面42a附近的金属熔融,之后进行冷却而接合。作为该结果,带状的接合材料142与带状的包层材料6被熔接。其中,激光的照射并不限定于对图4所示那样的带状的包层材料6的一个表面进行的方法,也可以采用对带状的包层材料6的两个表面进行的方法。
还能够以使接合材料143的侧面43a与带状的包层材料6的侧面41b抵接的状态,利用激光熔接机203b,向抵接部分照射规定的强度和规定的点径的激光。由此,能够利用激光的热使包层材料6的侧面41b附近的金属和接合材料143的侧面43a附近的金属熔融,之后进行冷却而接合。作为该结果,带状的接合材料143和带状的包层材料6沿着运送方向(X方向)被熔接。由此,制作包含由包层材料6构成的包层材料部分41、由接合材料142构成的接合材料部分42和由接合材料143构成的接合材料部分43的带状的复合材料104。
然后,如图3所示,希望使用弯曲辊204,对带状的复合材料104的接合材料部分42连续进行弯折加工(弯曲工序)。由此,制作在接合材料部分42的Y1侧的端部附近沿着运送方向(X方向)形成有弯曲部分42d(参照图2)的带状的复合材料4。最后,希望使用切断机205,将带状的复合材料4在运送方向(X方向、长边方向)上切断成规定的长度(切断工序)。由此,制作图1和图2所示的平板状那样的具有移动设备100所需的规定的形状尺寸的复合材料4。
另外,通过在弯曲工序或切断工序之前,根据需要进行热处理,能够对带状的复合材料104(4)进行退火,或者进行改质。热处理时,在第一层61和第二层62以及接合材料部分42和接合材料部分43由不锈钢构成的情况下,例如在由奥氏体系不锈钢构成的情况下,作为热处理温度,优选为850℃以上1050℃以下。另外,第一层61和第二层62以及接合材料部分42和接合材料部分43例如由铁素体系不锈钢构成时,作为热处理温度,优选为750℃以上950℃以下,并且优选在热处理后进行急冷。
另外,第一层61和第二层62以及接合材料部分42和接合材料部分43由Ti构成时,作为热处理温度,优选为650℃以上750℃以下。另外,关于第一层61和第二层62以及接合材料部分42和接合材料部分43由Ti合金构成时的热处理温度,可以考虑以下的情况等,根据Ti合金的种类适当设定,即:一般而言,若Ti以外的元素增加,则再结晶温度变高,因此需要比Ti(纯钛)高的温度,并且根据Ti合金的种类产生相***。
另外,在接合部位B1周围相对于包层材料部分41的表面41c或表面41d***时,或者在接合部位B2周围相对于包层材料部分41的表面41c或表面41d***时,通过进行研磨或表皮光轧等,能够除去***部分而平坦化。由此,能够使接合材料部分42的表面42b、接合材料部分43的表面43b和包层材料部分41的表面41c大致处于同一水平面,并能够使接合材料部分42的表面42c、接合材料部分43的表面43c和包层材料部分41的表面41d大致处于同一水平面。
另外,关于所制作的复合材料4,如图1和图2所示,以配置于移动设备100的下侧筐体5内的状态,下侧筐体5的内侧面5a和弯曲部分42d的接合部42e被熔接。
<第一实施方式的效果>
利用第一实施方式,能够获得如下的效果。
在第一实施方式中,如上所述,在由包层材料6构成的包层材料部分41的在厚度方向(Z方向)上延伸的侧面41a和侧面41b分别接合由与以下的第一层61和第二层62同种的金属(不锈钢)构成的接合材料部分42和接合材料部分43,包层材料6通过由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层61和第二层62以及配置于第一层61与第二层62之间且由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层63接合而成。由此,耐腐蚀性低的由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层63的厚度方向的两个表面被耐腐蚀性高的由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层61和第二层62覆盖。此外,通过将耐腐蚀性高的由不锈钢、Ti或Ti合金(与第一层61和第二层62同种的金属)构成的接合材料部分42和接合材料部分43分别与包层材料部分41的侧面41a和侧面41b接合,能够利用接合材料部分42和接合材料部分43覆盖包层材料部分41的侧面41a和侧面41b的第三层63。作为该结果,能够提供能够抑制由包层材料6构成的包层材料部分41中的耐腐蚀性低的第三层63在厚度方向的侧面发生腐蚀的材料(复合材料4)。
另外,在第一实施方式中,由与包层材料6的第一层61和第二层62同种的金属构成接合材料部分42和接合材料部分43。由此,与接合材料部分42和接合材料部分43由与由包层材料6构成的包层材料部分41的第一层61和第二层62异种的金属构成的情况相比,能够在包层材料部分41的侧面41a和侧面41b,分别将包层材料部分41与接合材料部分42和接合材料部分43牢固且容易地接合。作为该结果,能够在包层材料部分41的侧面41a和侧面41b,可靠地形成第三层63被接合材料部分42和接合材料部分43覆盖的状态。
另外,在第一实施方式中,由导热性(和导电性)良好的Cu、Cu合金、Al或Al合金构成第三层63,因此,能够提供由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层61和第二层62以及接合材料部分42和接合材料部分43具有耐腐蚀性并且第三层63的导热性(和导电性)良好的复合材料4。由此,能够将具有耐腐蚀性的复合材料4合适地用作要求导热性的散热器(或要求导电性的导电部件)。
另外,在第一实施方式中,优选均由不锈钢构成第一层61、第二层62、接合材料部分42和接合材料部分43。由此,与由Ti或Ti合金构成相比,能够利用由容易熔接且廉价的不锈钢构成的接合材料部分42和接合材料部分43,抑制第三层63发生腐蚀,因此,能够容易且廉价地制作能够抑制第三层63的腐蚀的复合材料4。另外,通过优选由Cu或Cu合金构成第三层63,与由Al或Al合金构成相比,能够进一步提高复合材料4的包层材料部分41的导热性(和导电性)。由此,能够将具有耐腐蚀性的复合材料4更加合适地用作要求导热性的散热器(或要求导电性的导电部件)。
另外,在第一实施方式中,优选均由不锈钢中的奥氏体系不锈钢构成第一层61、第二层62、接合材料部分42和接合材料部分43。如此构成时,由奥氏体系不锈钢构成的第一层61和第二层62以及由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层均为非磁性,因此能够抑制复合材料4磁化。由此,能够抑制使用了复合材料4的周围的电子部件3等因复合材料4的磁性而发生不良状况。
另外,在第一实施方式中,优选利用熔接将接合材料部分42和接合材料部分43分别与包层材料部分41的侧面41a和侧面41b接合。由此,能够利用熔接将接合材料部分42和接合材料部分43与包层材料部分41的侧面41a和侧面41b分别可靠地接合。
另外,在第一实施方式中,复合材料4可以为带状或四边形,可以将接合材料部分42和接合材料部分43分别沿着包层材料部分41的与厚度方向正交的方向中相对的一对侧面、例如在长边方向(X方向)上延伸的侧面41a和侧面41b而接合。由此,能够在带状或四边形的包层材料部分41的在厚度方向(Z方向)上延伸的多个侧面中的至少相对的2个侧面(侧面41a和侧面41b),例如在与短边方向(Y方向)的侧面相比第三层63的露出面积更大的X方向的侧面41a和侧面41b,抑制第三层63发生腐蚀。作为该结果,能够在复合材料4的大的区域内抑制第三层63的腐蚀。另外,利用轧制连续制作包层材料6时,优选一边将接合材料部分42和接合材料部分43分别与在X方向上延伸的侧面41a和侧面41b接合,一边运送轧制后的带状的包层材料6,由此能够容易且有效地得到接合材料部分42和接合材料部分43与包层材料部分41的在X方向上延伸的侧面41a和侧面41b分别接合而成的复合材料4。
另外,在第一实施方式中,在包层材料部分41与接合材料部分42的接合界面F1和接合界面F1的附近(接合部位B1),能够在与包层材料部分41的厚度方向(Z方向)的一侧(Z1侧)的表面41c大致同一水平面形成接合材料部分42。另外,在包层材料部分41与接合材料部分43的接合界面F2和接合界面F2的附近(接合部位B2),能够在与包层材料部分41的厚度方向的另一侧(Z2侧)的表面41d大致同一水平面形成接合材料部分43。即,能够使接合材料部分42的厚度t3和接合材料部分43的厚度t4与包层材料部分41的厚度t2大致相等。由此,能够抑制接合材料部分42的表面42b和接合材料部分43的表面43b从包层材料部分41的表面41c向Z1侧更突出,并能够抑制接合材料部分42的表面42c和接合材料部分43的表面43c从包层材料部分41的表面41d向Z2侧更突出。作为这些结果,能够抑制复合材料4的厚度t1变大。
另外,在第一实施方式中,接合材料部分42可以包含弯曲变形而成的弯曲部分42d。由此,在相对于其他的部件(下侧筐体5)对接合材料部分42进行熔接时,由于能够对弯曲变形而成的弯曲部分42d进行熔接等,例如在其他的部件为在厚度方向(Z方向)上延伸的部件等时,能够沿着其他的部件(下侧筐体5的内侧面5a)配置弯曲部分42d,因此,能够利用熔接等容易地将接合材料部分42与其他的部件接合。
另外,在第一实施方式中,在存在包层材料部分41、接合材料部分42和接合材料部分43的与厚度方向正交的Y方向上,包层材料部分41的长度L2优选为复合材料4的长度L1的1/2以上。由此,在复合材料4中,能够充分确保具有导热性(和导电性)良好的第三层63的包层材料部分41,因此,复合材料4能够充分发挥导热性(和导电性)。
[第二实施方式]
接着,参照图5和图6,对本发明的第二实施方式的包层材料与金属的复合材料304(以下,称为复合材料304)的构成进行说明。在该第二实施方式中,与第一实施方式的接合材料部分42和接合材料部分43分别接合于包层材料部分41的Y方向的侧面41a和侧面41b而成的复合材料4不同,对接合材料部分342接合于包层材料部分341的全部侧面341a的例子进行说明。其中,对于与上述第一实施方式相同的构成,标注相同的符号并省略说明。
第二实施方式的复合材料304包含由3层结构的包层材料6构成的包层材料部分341和由不锈钢、Ti或Ti合金构成且与包层材料部分341的与厚度方向(Z方向)平行的全部侧面341a接合的接合材料部分342。
具体而言,从Z方向俯视时,包层材料部分341形成为正方形状或长方形状(称为矩形状)。另外,从Z方向俯视时,接合材料部分342形成为具有与矩形状的包层材料部分341相对应的矩形状的孔部的框状。并且,包层材料部分341的在与Z方向正交的X方向上延伸的两个侧面和在Y方向上延伸的两个侧面(图6所示的侧面341a)与框状的接合材料部分342的在X方向上延伸的两个侧面和在Y方向上延伸的两个侧面(图6所示的侧面342a)以抵接的状态彼此接合,由此构成了接合材料部分342与包层材料部分341的侧面341a的大致全部表面接合而成的复合材料304。
在复合材料304中,可以利用钎焊将包层材料部分341和接合材料部分342接合。即,将钎料配置于包层材料部分341的侧面341a与框状的接合材料部分342的侧面342a之间的大致全部,加热使其熔融,再冷却使其凝固,由此能够利用钎料将包层材料部分341和接合材料部分342接合(称为钎焊)。另外,作为用于钎焊的钎料,为了充分确保接合强度,使用不锈钢构成包层材料部分341和接合材料部分342时,优选Ni系钎料或Ag钎料等的贵金属系钎料;使用Ti或Ti合金构成包层材料部分341和接合材料部分342时,优选Ti系钎料。
在复合材料304的与厚度方向正交的方向中的Y方向上,包层材料部分341的长度L12优选为复合材料304的长度L11的1/2以上。另外,在复合材料304的与厚度方向正交的方向中的X方向上,包层材料部分341的长度L22优选为复合材料304的长度L21的1/2以上。其中,关于包层材料部分314的长度相对于复合材料304的长度的优选的比例,与上述第一实施方式的包层材料部分41的长度相对于复合材料4的长度的优选的比例相同。
接合材料部分342均由与作为第一层61和第二层62同种的金属的不锈钢、Ti或Ti合金构成。另外,在包层材料部分341与接合材料部分342的接合界面F11和接合界面F11的附近(接合部位B11),可以形成为与包层材料部分341的厚度方向的一侧(Z1侧)的表面41c相比不向Z1侧更突出,并且可以形成为与包层材料部分341的厚度方向的另一侧(Z2侧)的表面41d相比不向Z2侧更突出。在图6所示的复合材料304中,使接合材料部分342的厚度(Z方向的长度)t5比复合材料304的厚度t21(包层材料部分341的厚度t22)稍小地形成。另外,接合材料部分342还可以遍及包层材料部分341的侧面341a的全部,以覆盖第三层63的方式与包层材料部分341接合。
另外,第二实施方式中的复合材料304的厚度t21为1mm以下。其中,第二实施方式中的复合材料304的其他的构成与上述第一实施方式相同。
接着,参照图5~图7,对本发明的第二实施方式的复合材料304的制造方法进行说明。
首先,如图7所示,希望与第一实施方式同样操作,通过使用轧辊201对第一金属板161、第三金属板163和第二金属板162以依次叠层的状态连续进行轧制、接合的包层轧制(轧制工序),制作带状的压接材料106,通过使用退火炉202连续进行扩散退火(退火工序),制作带状的包层材料6。然后,希望使用切断机205,将带状的包层材料6切断成规定的长度。由此,制作从Z方向俯视时为矩形状的包层材料6(参照图5)。
其中,第一金属板161和第二金属板162由不锈钢、Ti或Ti合金构成,第一金属板161和第二金属板162由同种的金属构成。第三金属板163由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成。另外,第一金属板161的厚度、第二金属板162的厚度和第三金属板163的厚度根据所制作的包层材料6的第一层61、第三层63和第二层62的厚度比率(t11:t13:t12、参照图2)适当选择。
另外,希望准备与从Z方向俯视时为矩形状的包层材料6相对应地形成矩形状的孔部且由与第一金属板161和第二金属板162同种的金属的板材构成的框状的接合材料。然后,希望以将包层材料6配置于接合材料内的状态,使用钎料,利用钎焊将包层材料6的侧面341a和接合材料的侧面(侧面342a)环状地接合(接合工序)。由此,利用包层材料6的侧面341a与接合材料的侧面(侧面342a)之间的钎料,通过钎料将包层材料6的侧面341a和框状的接合材料的侧面(侧面342a)接合。作为该结果,制作包含由矩形状的包层材料6构成的包层材料部分341和框状的接合材料部分342的复合材料304a。
然后,希望根据需要对复合材料304a进行研磨,由此除去复合材料304a的表面上的不需要的钎料(因钎焊而导致的***部分)(研磨工序)。由此,制作图5和图6所示的复合材料304。另外,在研磨工序之前,根据需要进行热处理,由此能够对复合材料304a进行退火、或进行改质。
利用第二实施方式,可以获得如下的效果。
在第二实施方式中,如上所述,在由包层材料6构成的包层材料部分341的在厚度方向(Z方向)上延伸的侧面41a和侧面41b分别接合由与以下的第一层61和第二层62同种的金属(不锈钢、Ti或Ti合金)构成的接合材料部分342,包层材料6通过由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层61和第二层62以及配置于第一层61与第二层62之间且由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层63接合而成。由此,与第一实施方式同样,能够提供能够抑制包层材料6(包层材料部分341)的第三层63发生腐蚀的材料(复合材料304)。
另外,在第二实施方式中,可以沿着包层材料部分241的与厚度方向(Z方向)平行的全部侧面341a,将接合材料部分342接合。由此,能够在全部侧面341a抑制第三层63发生腐蚀。另外,第二实施方式的其他的效果与上述第一实施方式相同。
[实施例]
接着,对为了确认本发明的效果而进行的包层材料和接合材料的熔接试验进行说明。在熔接试验中,实际上对包层材料和接合材料进行激光熔接,由此制作包层材料与金属的复合材料。然后,对于所制作的复合材料,观察接合状态。
具体而言,首先,准备包层材料6(参照图2和图3)。此时,第一层61和第二层62由作为奥氏体系不锈钢的SUS316L(JIS标准)构成。另外,第三层63由作为Cu的无氧铜构成。然后,制作第一层61、第三层63和第二层62的厚度比率(t2:t4:t3)为1:2:1并且包层材料6的厚度t2为0.2mm的包层材料6。另外,作为与包层材料6的侧面接合的接合材料(参照图3),使用由与第一层61和第二层62相同的SUS316L构成且具有与包层材料6的厚度t2相同的0.2mm的厚度的板材(SUS板材)。
然后,进行制作试验材料1~8的熔接试验。在熔接试验中,以使包层材料6的在厚度方向(Z方向)上延伸的侧面(参照图2所示的侧面41a)与接合材料的侧面(参照图2所示的侧面42a)抵接的状态,与第一实施方式同样进行激光熔接。其中,作为激光熔接机中的激光振荡器,使用IPG Photonics制造的YLR-150-1500QCW-AC。另外,作为激光熔接时的熔接环境,设定为氮气气氛,并将熔接速度设定为10m/min。另外,将点径设定为40μm。
在该熔接试验中,关于试验材料1~7,从包层材料和接合材料的厚度方向的一侧(参照图8所示的激光照射侧)向包层材料与接合材料的抵接界面照射激光。此时,根据试验材料1~7,改变激光熔接时的激光的输出功率。具体而言,对于试验材料1~7,在将250W作为100%的输出功率时,以使激光的输出功率成为35%、40%、45%、50%、55%、60%和65%的方式,分别进行熔接。
另外,关于试验材料8,对于包层材料与接合材料的抵接界面,从包层材料和接合材料的厚度方向的两侧同时照射激光。此时,对试验材料8照射的激光为与试验材料2相同的40%的输出功率。
然后,将作为包层材料与金属的复合材料的试验材料1~8在厚度方向上切断后,对切断面进行蚀刻。之后,使用光学显微镜对切断面进行观察。
将试验材料1~8的切断面的照片示于图8。其中,关于图8所示的复合材料的包层材料部分,在厚度方向上,作为激光照射侧的最上层为第一层,中间层为第三层,以及最下层为第二层。
作为熔接试验的结果,关于激光的输出功率小的试验材料1和试验材料2,在与激光照射相反的一侧,观察到了未熔接部分。考虑这是由于激光照射而产生的热没有充分到达与激光照射相反的一侧,与激光照射侧相反的一侧的包层材料部分的第二层和接合材料部分的SUS板材没有充分熔融接合。关于产生了这样的未熔接部分的试验材料1和试验材料2,包层材料部分与接合材料部分的接合强度小,并且包层材料部分的第三层的大部分在侧面没有被充分覆盖,因而考虑不优选。
另一方面,关于激光的输出功率大的试验材料3~7,在厚度方向上,从激光照射侧至相反侧的包层材料部分的第二层和接合材料部分的SUS板材被熔接。由这些结果能够确认,通过调整激光的输出功率,能够以不产生未熔接部分的方式将包层材料部分和接合材料部分接合。还可以想到,通过调节激光的输出功率以外的条件、例如复合材料(包层材料和接合材料)的厚度、激光的点径或熔接速度等,也能够以不产生未熔接部分的方式将包层材料部分和接合材料部分接合。
另外,虽然优选不产生未熔接部分的复合材料,但在观察到未熔接部分且与激光照射侧相反的一侧的包层材料部分的第二层没有被接合的情况下,包层材料部分的第三层被接合材料部分覆盖时,可以认为也能够作为复合材料使用。
另外,根据使用EDX(能量分散型X射线分析)的截面观察判明了,随着激光的输出功率变大,Cu容易从包层材料部分的第三层向熔接部分扩散。超过构成包层材料部分的第一层和第二层以及接合材料部分的SUS板材的SUS316L所含的Cu量(约0.3质量%以下)而向熔接部分扩散大量的Cu时,可以想到熔接部分的接合强度容易下降,因此判明了,应在合适的范围(例如使以250W作为100%的输出功率时的激光的输出功率成为50%以下、优选45%以下、更优选40%以下)内选择激光熔接的激光的输出功率。另外,包层材料部分的第三层由比Cu或Cu合金容易发生熔接裂纹等不良状况的Al或Al合金构成时,为了抑制发生熔接裂纹等不良状况,优选调整激光的输出功率,使Al向熔接部分的扩散被抑制,或者使第三层的一部分或全部成为未熔接部分。具体而言,例如使用与上述同等性能的激光振荡器时,可以想到优选将以250W作为100%的输出功率时的激光的输出功率抑制在40%以下。
另外,作为试验材料8的熔接试验的结果,没有产生未熔接部分,包层材料部分和接合材料部分被接合。由此能够确认,在激光的输出功率小至只从一侧照射激光时会在与激光照射侧相反的侧产生未熔接部分的程度的情况下,通过从厚度方向的两侧照射激光,也能够将包层材料部分和接合材料部分充分接合。另外,如试验材料8那样,对于包层材料与接合材料的抵接界面,从包层材料和接合材料的厚度方向的两侧同时照射激光时,也能够发生包层材料部分的第一层与第二层之间的第三层的一部分或全部成为未熔接部分而没有被接合的情况。此时,也优选不产生未熔接部分的复合材料,但由于包层材料部分的第三层被接合材料部分覆盖,可以认为能够作为复合材料使用。另外,包层材料部分的第三层由比Cu或Cu合金容易发生熔接裂纹等不良状况的Al或Al合金构成时,通过以第三层的一部分或全部成为未熔接部分的方式进行接合,能够抑制发生熔接裂纹等不良状况。
另外,实际上对于试验材料7和试验材料8,通过对包层材料部分和接合材料部分进行以接合部位为界限而向反方向拉伸的拉伸试验,测定接合强度。此时,试验材料7的接合强度为468MPa,试验材料8的接合强度为282MPa。因此能够确认,作为复合材料具有充分的接合强度。
[变形例]
其中,应该可以想到这里公开的实施方式全部只是示例而不是限制。本发明的范围不是上述的实施方式的说明的范围,而是请求保护的范围所示的范围,还包括与请求保护的范围等同的意义和范围内的所有变更(变形例)。
例如,在上述第一实施方式的复合材料4和上述第二实施方式的复合材料304中,包层材料部分41的第一层61和第二层62、包层材料部分341的第一层61和第二层62、接合材料部分42、接合材料部分43和接合材料部分342均由不锈钢、Ti或Ti合金构成,在实施例中显示了使用奥氏体系不锈钢(SUS316L)的例子,但本发明并不限于奥氏体系不锈钢(SUS316L)。即,在本发明中,也可以由奥氏体系不锈钢(SUS316L)以外的不锈钢、Ti或Ti合金构成包层材料部分的第一层和第二层以及接合材料部分。其中,利用钎焊将均由Ti或Ti合金构成的包层材料部分和接合材料部分接合时,为了充分确保接合强度,作为钎料,优选使用Ti系钎料。由此,与包层材料部分的第一层和第二层以及接合材料部分由不锈钢构成的情况相比,能够使复合材料进一步轻质化。
另外,在上述第一实施方式的复合材料4和第二实施方式的复合材料304中,包层材料部分41的第三层63和包层材料部分341的第三层63均由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成,在实施例中显示了使用Cu(无氧铜)的例子,但本发明并不限于Cu(无氧铜)。即,在本发明中,也可以由Cu(无氧铜)以外的Cu合金、Al或Al合金构成包层材料部分的第三层(中间层)。由Cu合金构成包层材料部分的第三层时,与包层材料部分的第三层由Cu构成的情况相比,能够提高复合材料的机械强度和导电性。另外,由Al或Al合金构成包层材料部分的第三层时,与包层材料部分的第三层由Cu或Cu合金构成的情况相比,能够使复合材料轻质化。
另外,除了上述第一实施方式的复合材料4和第二实施方式的复合材料304的构成以外,还可以追加以能够将包层材料部分的侧面和外部热连接和电连接的方式设置的连接部件。具体而言,如图9所示的第一实施方式的变形例的复合材料404那样,可以在将连接部件447夹入包层材料部分441与接合材料部分442的接合界面F21,并且将连接部件448夹入包层材料部分441与接合材料部分443的接合界面F22的状态下,将包层材料部分441与接合材料部分442和接合材料部分443分别接合。另外,连接部件447和连接部件448分别从接合界面F21和接合界面F22引出至外部,复合材料404与其他的部件(未图示)连接。另外,连接部件447和连接部件448优选配置为分别在包层材料部分441的侧面41a和侧面41b与第三层63的一部分或全部抵接。由此,能够利用连接部件447和连接部件448,不经由接合材料部分442和接合材料部分443而将包层材料部分441和外部直接热连接和电连接。作为该结果,与由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层相比,能够抑制复合材料404的导热性和导电性因由导热性和导电性比较低的不锈钢、Ti或Ti合金构成的接合材料部分442和接合材料部分443而下降。另外,设置上述的接合材料部分442和接合材料部分443那样的接合材料部分时,例如在上述第一实施方式的复合材料4中,无论是否露出第三层63,都可以是在第三层63的X方向的两个侧面设置接合材料部分的构成。另外,本发明的连接部件可以用于主要只进行导热而不进行导电的用途,也可以用于主要只进行导电而不进行导热的用途。
另外,在上述第一实施方式中,显示了遍及与厚度方向正交的方向(X方向)的大致全部,利用熔接将接合材料部分42的侧面42a和接合材料部分43的侧面43a分别与包层材料部分41的侧面41a和侧面41b接合的例子,但本发明并不限于此。另外,在上述第二实施方式中,显示了包层材料部分341的侧面341a和框状的接合材料部分342的侧面342a的大致全部表面被接合的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,若能够在包层材料部分41的侧面41a和包层材料部分341的侧面341a覆盖第三层63,则也可以不遍及包层材料部分的侧面的与厚度方向正交的方向的大致全部,将接合材料部分接合,例如可以将包层材料部分和接合材料部分点接合。
另外,在上述第一实施方式中,显示了利用激光熔接将包层材料部分41与接合材料部分42和接合材料部分43接合的例子,但本发明并不限于此。另外,在上述第二实施方式中,显示了利用钎焊将包层材料部分341和接合材料部分342接合的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,包层材料部分与接合材料部分的接合方法没有特别限定。例如,通过照射电子束(电子束熔接),也可以将包层材料部分与接合材料部分接合。
另外,在上述第一实施方式中,显示了在复合材料4的与厚度方向正交的方向(Y方向)的一侧(Y1侧)的接合材料部分42中设置有弯曲部分42d的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,也可以在复合材料的与厚度方向正交的短边方向的两侧(与表示第一实施方式的图1中的Y1侧和Y2侧相对应)、或者复合材料的与厚度方向正交的长边方向的两侧(与表示第一实施方式的图1中的X1侧和X2侧相对应)的接合材料部分中设置弯曲部分。另外,还可以在第二实施方式的复合材料304的接合材料部分342的任意位置、例如图5所示的接合材料部分342的X1侧、X2侧、Y1侧或Y2侧的1个部位以上设置弯曲部分。
另外,在上述第二实施方式中,显示了将从Z方向(厚度方向)俯视时为矩形状的包层材料部分341和框状的接合材料部分342接合的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,从厚度方向俯视时的包层材料部分的形状并不限定于矩形状。另外,接合材料部分还可以具有与包层材料部分的形状相对应的形状。
另外,在上述第一实施方式中,显示了复合材料4具有确保机械强度的作为底板的功能和将热放出至外部的作为散热器的功能而用于移动设备100的例子,但本发明并不限于此。在本发明中,包层材料与金属的复合材料的用途没有特别限定。例如,也可以将本发明的复合材料用于在电池等中用于电连接的导电部件(汇流条)等。另外,除了将上述第一实施方式的复合材料4作为底板和散热器的功能以外,还可以构成为作为移动设备等的导电部件使用。
Claims (10)
1.一种包层材料与金属的复合材料,其特征在于,具有:
由厚度为1mm以下的包层材料构成的包层材料部分,其中,所述包层材料通过将由不锈钢、Ti或Ti合金构成的第一层和第二层以及配置于所述第一层与所述第二层之间且由Cu、Cu合金、Al或Al合金构成的第三层通过轧制接合而成;和
接合材料部分,其接合于与所述包层材料部分在厚度方向上延伸的侧面,且由与所述第一层和所述第二层同种的金属构成。
2.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
所述第一层、所述第二层和所述接合材料部分均由不锈钢构成,
所述第三层由Cu或Cu合金构成。
3.如权利要求2所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
所述第一层、所述第二层和所述接合材料部分均由奥氏体系不锈钢构成。
4.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
所述接合材料部分利用熔接或钎焊与所述包层材料部分的所述侧面接合。
5.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
所述包层材料部分为带状或四边形,所述接合材料部分沿着所述包层材料部分的与厚度方向正交的方向中相对的一对侧面被接合。
6.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
所述接合材料部分沿着所述包层材料部分的与所述厚度方向平行的全部的所述侧面被接合。
7.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
还具有连接部件,其为以能够将所述包层材料部分的所述侧面与外部热连接和电连接的方式设置。
8.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
在所述包层材料部分与所述接合材料部分的接合界面和所述接合界面的附近,所述接合材料部分形成为与所述包层材料部分的所述厚度方向的一侧的表面相比不向所述一侧更突出,并且形成为与所述包层材料部分的所述厚度方向的另一侧的表面相比不向所述另一侧更突出。
9.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
所述接合材料部分包含弯曲变形而成的弯曲部分。
10.如权利要求1所述的包层材料与金属的复合材料,其特征在于:
在存在所述包层材料部分和所述接合材料部分的与所述厚度方向正交的方向上,所述包层材料部分的长度为所述复合材料的长度的1/2以上。
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