JP2006341272A - Composite material, and method for producing composite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属板が積層された複合材および、その製造方法に関し、特に、電磁誘導加熱材として好適に用いられると共に、積層する金属板の間に空隙部を介在させて断熱性能を向上させたものである。 The present invention relates to a composite material in which metal plates are laminated and a method for producing the same, and in particular, it is suitably used as an electromagnetic induction heating material, and has improved heat insulation performance by interposing a gap between the metal plates to be laminated. It is.
従来、IHジャー炊飯器の内釜等に用いられる電磁誘導加熱容器等は、磁性金属板と非磁性金属板との複合材により形成されている。例えば、発熱層となるステンレス、鉄等の磁性金属板と、伝熱層となるアルミニウム等の非磁性金属板とのクラッド材を絞りプレス加工して形成し、外面側を上記磁性金属板として誘導コイルと対向させ電磁誘導加熱するものとしている。
上記クラッド材は、上記非磁性金属板と上記磁性金属板を重ね合わせてロール圧延によりクラッド材としている場合が多い。
Conventionally, an electromagnetic induction heating container or the like used for an inner pot or the like of an IH jar rice cooker is formed of a composite material of a magnetic metal plate and a nonmagnetic metal plate. For example, a clad material of a magnetic metal plate such as stainless steel or iron serving as a heat generation layer and a non-magnetic metal plate such as aluminum serving as a heat transfer layer is formed by drawing and pressing, and the outer surface side is induced as the magnetic metal plate. The coil is opposed to the electromagnetic induction heating.
In many cases, the clad material is formed by laminating the non-magnetic metal plate and the magnetic metal plate by roll rolling.
また、この種の電磁誘導加熱容器に用いられる複合材では、前記金属板の間に空隙部を設けて、加熱状態を保持できる断熱性能を併せ持たせることが要求されている。
前記要求に対して、本出願人は、特開2004−9097号公報(特許文献1)において、図9に示すように、非磁性金属板1の接合面に予め接合用金属となるメッキ層2を設け、該メッキ層2の形成時にマスキングを施して非メッキ部3を設けておく一方、磁性金属板4の接合面の全面に予め接合用金属となるメッキ層5を設けておき、これら金属板1と4とをホットプレス法(熱間−軸方向加圧)で接合する時に、非メッキ部3を未接合の真空部として残存させて、真空部6を設けた複合材の製造方法を提供している。
Moreover, in the composite material used for this kind of electromagnetic induction heating container, it is requested | required to provide a space | gap part between the said metal plates, and to have the heat insulation performance which can hold | maintain a heating state.
In response to the above request, the applicant of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-9097 (Patent Document 1), as shown in FIG. 9, a
前記製造方法によると、互いに接合される金属板の一方の接合面、部分的に非メッキ部を設けているだけで、これら金属板同士をホットプレスとした時に、金属板同士は非メッキ部分では一体的に接合することができず、真空部6を確実に設けることができる。 According to the manufacturing method, only one of the joining surfaces of the metal plates to be joined to each other, only a non-plated portion is provided, and when these metal plates are hot-pressed, the metal plates are not in a non-plated portion. It cannot be integrally joined, and the vacuum part 6 can be provided reliably.
前記した方法によれば、一方の金属板の接合面に非メッキ部を設けていないだけで確実に真空部を形成することができるが、一方の金属板の接合面にメッキ層2と非メッキ部3とを設ける作業は非常に手間がかかり、加工コストがアップする問題がある。
即ち、まず、図10(A)に示すように、金属板1の表面にポリエチレンシート等からなる円形状で未だ露出部を設けていないマスキングシートMを貼り付けているが、メッキ層2の厚さを1〜50μm程度の非常に薄いメッキ層とする場合、マスキングシート自体も厚さ1〜50μm程度の薄いシートとなる。このように非常に薄いマスキングシートを、金属板の表面に皺等を発生させずに、びったりと貼り付ける作業は非常に困難な作業となる。また、皺があるとメッキ時に溶融金属が皺の部分に浸入してマスキング効果を得ることが困難となる。
前記マスキングシートMを金属板1の表面に張り付けた後に、図10(B)に示すように、レーザーでマスキングシートMに切れ目線Z1,Z2を入れ、その後、図10(C)に示すように、切れ目線Z1とZ2に沿って除去部分Aー1、A−2を剥離して、メッキを行う領域を露出させる。その際、除去部分Aー1、A−2の剥離作業はマスキングシートMが金属板に付着していると共にマ非常に薄いことから剥離作業が非常に困難となる。
前記剥離作業が正確に行えない場合、形成される真空部の位置が設計位置からずれることとなり、金属板の表面からマスキングシートを一旦剥がしてやり直す必要がある。
According to the above-described method, the vacuum part can be reliably formed only by not providing the non-plated part on the joining surface of one metal plate, but the
That is, first, as shown in FIG. 10 (A), a masking sheet M made of a polyethylene sheet or the like and not yet provided with an exposed portion is pasted on the surface of the
After pasting the masking sheet M on the surface of the
When the peeling operation cannot be performed accurately, the position of the vacuum part to be formed is shifted from the design position, and it is necessary to peel off the masking sheet from the surface of the metal plate and start again.
さらに、図10(D)に示すように、マスキングシートMを金属板4に貼り付けた状態でメッキすると、メッキされる溶融金属2’により、薄いマスキングシートMは加熱されて、金属板1に溶着された状態になりやすい。
メッキ後には、図10(E)に示すように金属板1からマスキングシートMを剥離する必要があるが、マスキングシートMは非常に剥がれくく、剥離用の治具を用いてマスキングシートMの剥離を行っているが作業手数がかかる。さらに、マスキングシートMの剥離時に金属板4の表面に損傷を与える恐れがある。
Furthermore, as shown in FIG. 10D, when the masking sheet M is plated with the
After plating, it is necessary to peel off the masking sheet M from the
このように、金属板の表面にマスキングシートを貼り付け、レーザーで切れ目を入れ、切れ目に沿って除去部分を剥離し、その後、メッキし、メッキ後にマスキングシートMを剥離する作業が必要となる。よって、実際上において非常に作業手数がかかると共に、高度の熟練が必要となるため不良率の発生もかなり高くなる題がある。その結果、金属板の接合面に部分的に非メッキ部を設ける工程が、コストアップの大きな要因となっている。 As described above, it is necessary to apply a masking sheet on the surface of the metal plate, make a cut with a laser, peel off the removed portion along the cut, and then perform plating, and then peel off the masking sheet M after plating. Therefore, there is a problem that, in practice, it takes a lot of work, and a high degree of skill is required, so that a defect rate is considerably increased. As a result, the process of partially providing the non-plated portion on the joint surface of the metal plate is a major factor in increasing the cost.
また、複合材の用途サイズに応じてマスキングシートが形成され、該マスキングシートで規定した位置にメッキ部と非メッキ部が設けられた複合材とされ、例えば、該複合材を電磁調理用炊飯器の内釜とする場合に、所定のサイズの内釜用に限定されたものとなる。
従って、他のサイズの内釜形成用の複合材として汎用することはできない問題もある。
Also, a masking sheet is formed according to the application size of the composite material, and the composite material is provided with a plated portion and a non-plated portion at a position defined by the masking sheet. For example, the composite material is cooked for electromagnetic cooking. When the inner hook is used, it is limited to an inner hook of a predetermined size.
Therefore, there is a problem that it cannot be used as a composite material for forming inner pots of other sizes.
本発明は、前記した問題に鑑みてなされたもので、金属板の接合面にメッキ部と非メッキ部とを設けることなく、接合される金属板の間に空隙部を形成できるようにし、前記マスキングシートを用いる作業工程を無くして生産性の向上を図り、その結果、コストの低下および使用材料の汎用化を図ることを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables the formation of a gap between metal plates to be joined without providing a plated portion and a non-plated portion on the joining surface of the metal plate, and the masking sheet. It is an object of the present invention to improve productivity by eliminating the work process using the material, and as a result, to reduce costs and to generalize the materials used.
前記課題を解決するため、第1の発明として、
積層する複数の金属板を熱間一軸方向加圧法(ホットプレス)で接合する複合材の製造方法であって、
前記積層する複数の金属板は、非磁性金属板と磁性金属板、あるいは非磁性金属板と磁性金属板とこれら非磁性金属板と磁性金属板との間に介在される1または複数の中間金属板とし、
前記積層する複数の金属板の少なくとも1カ所の対向面の全面に、それぞれ予め接合用金属層を設けておき、
前記積層する複数の金属板を、ホットプレス装置の軸方向両側に対向配置される一対のプレス型の間にセットし、前記プレス型の少なくともいずれか一方に、対向する相手方のプレス型に向けて突出する段状突出部を設けておき、
ホットプレス時に、前記段状突出部と相手方プレス型に挟まれる領域の金属板同士は前記接合用金属層が一体的に結合される接合部として形成する一方、前記突出段部に挟まれない領域の金属板同士は空隙部となる未接合部として形成し、部分的に空隙部を有する複合材としていることを特徴とする複合材の製造方法を提供している。
In order to solve the above problems, as a first invention,
A method for producing a composite material in which a plurality of metal plates to be laminated are joined by a hot uniaxial pressing method (hot press),
The plurality of metal plates to be laminated are a nonmagnetic metal plate and a magnetic metal plate, or a nonmagnetic metal plate and a magnetic metal plate, and one or a plurality of intermediate metals interposed between the nonmagnetic metal plate and the magnetic metal plate. A board,
A metal layer for bonding is previously provided on the entire surface of at least one facing surface of the plurality of metal plates to be laminated,
The plurality of metal plates to be laminated are set between a pair of press dies arranged opposite to each other on both sides in the axial direction of the hot press device, and facing at least one of the press dies toward the opposite press die. Providing a protruding stepped portion,
At the time of hot pressing, the metal plates in the region sandwiched between the stepped protrusion and the counterpart press die are formed as a joint where the joining metal layer is integrally joined, while the region not sandwiched by the projecting step The metal plate is formed as an unjoined portion that becomes a void portion, and a composite material partially having a void portion is provided.
前記のように、本発明では、接合される金属板の接合面全面のいずれにもそれぞれ接合用金属層を設けていると共に、段状突出部を設けたプレス型を備えたホットプレス装置を用い、高温高圧かつ真空(あるいは減圧)下でホットプレスしている。
ホットプレス装置のプレス型には段状突出部を設けているため、対向する一対のプレス型の間隔を段状突出部を設けた領域では狭める一方、段状突出部を設けていない部分ではプレス型間の間隔を相対的に広がることになる。その結果、プレス型間の金属板に負荷される押圧力に差が生じ、段状突出部を設けて間隔を狭くした領域では接触する前記接合用金属間で金属拡散が発生し物性的にも一体的に接合する。一方、段状突出部を設けていない領域では押圧力が加わらず、対向する接合面の全面に接合用金属層を設け、これら接合用金属層が接触している場合でも、対向する接合用金属間に金属拡散が発生せず未接合な空隙部となる。
かつ、空隙部はホットプレスが真空状態あるいは減圧状態で行われることより、空隙部は略真空状態となっている。空隙部が略真空となることで、断熱効果を高めることができ、その結果、容器とした場合に保温性能を高かめることができる。
As described above, in the present invention, a hot press apparatus provided with a press die provided with a joining metal layer on each of the entire joining surfaces of the metal plates to be joined and provided with stepped protrusions is used. , Hot pressing under high temperature and pressure and vacuum (or reduced pressure).
Since the press die of the hot press device is provided with stepped protrusions, the space between the pair of opposed press dies is narrowed in the region where the stepped protrusions are provided, while the portion where the stepped protrusions are not provided is pressed. The space between the molds will be relatively widened. As a result, there is a difference in the pressing force applied to the metal plate between the press dies, and metal diffusion occurs between the joining metals in contact with each other in the region where the stepped protrusions are provided and the interval is narrowed. Join together. On the other hand, in the region where the stepped protrusion is not provided, no pressing force is applied, and even when the bonding metal layer is provided on the entire surface of the opposing bonding surface and these bonding metal layers are in contact, the opposing bonding metal Metal diffusion does not occur in between, resulting in an unjoined void.
In addition, since the gap portion is hot-pressed in a vacuum state or a reduced pressure state, the gap portion is substantially in a vacuum state. When the gap is substantially vacuum, the heat insulation effect can be enhanced, and as a result, the heat retention performance can be increased when the container is used.
このように、接合面の全面に接合用金属層を設けておくことができるため、特許文献1のようにマスキングシートを用いてメッキ層と非メッキ部を設ける必要を無くしている。
本発明で採用するホットプレス法は、特開平6−179083号公報、特開平9−129363号公報で開示された方法が好適に採用出来る。
As described above, since the joining metal layer can be provided on the entire joining surface, it is not necessary to provide a plating layer and a non-plating portion using a masking sheet as in
As the hot press method employed in the present invention, the methods disclosed in JP-A Nos. 6-179083 and 9-129363 can be suitably used.
プレス型に設ける前記段状突出部は、上下プレス型のいずれか一方でも良いし、両方に対向して形成してもよい。また、段状突出部はプレス型の少なくとも外縁全周に沿って設け、複合材の外縁全周は全て金属板同士を接合し、空隙部を密封した状態で設けている。この段状突出部に囲まれた領域内において所要位置に所要の形状の段状突出部を設けることで、所要位置に所要形状の空隙部を備える複合材をホットプレスにより簡単に製造することができる。即ち、空隙部とする以外の部分に段状突出部をプレス型に設けておけばよい。
なお、プレス型を厚板として、部分的に凹部を設け、該凹部以外を段状突出部としてもよい。
前記段状突出部を設けるプレス型の材質は高温下で高圧を金属板に伝達するため,高温高圧に耐える材料とされ、鉄系耐熱合金,セラミック,カーボン等で形成することが好ましい。
このように、本発明では、複合材とする金属板の接合面に全面に亙って接着用金属層を設けておくことができ、プレス型の段状突出部の形成位置におよび形状を変えるだけで、任意の位置に任意の形状の空隙部を有する複合材とすることができ、前記接合用接着層を設けた金属板自体を汎用品とすることができる。
The stepped protrusion provided in the press die may be either one of the upper and lower press dies, or may be formed to face both. Further, the stepped protrusions are provided along at least the entire outer periphery of the press die, and the entire outer periphery of the composite material is provided in a state where the metal plates are joined together and the gap is sealed. By providing a step-shaped protrusion having a required shape at a required position within the region surrounded by the step-shaped protrusion, a composite material having a required-shaped gap at the required position can be easily manufactured by hot pressing. it can. That is, a stepped protrusion may be provided on the press die at a portion other than the gap.
In addition, it is good also considering a press die as a thick plate, providing a recessed part partially, and making a step-shaped protrusion part other than this recessed part.
The material of the press die provided with the stepped protrusions is a material that can withstand high temperature and pressure because it transmits high pressure to the metal plate at high temperature, and is preferably formed of iron-based heat-resistant alloy, ceramic, carbon or the like.
As described above, in the present invention, the bonding metal layer can be provided over the entire joining surface of the metal plate as the composite material, and the shape and position of the press-shaped stepped protrusion are changed. As a result, it is possible to obtain a composite material having a void portion having an arbitrary shape at an arbitrary position, and the metal plate itself provided with the bonding adhesive layer can be a general-purpose product.
前記積層する複数の金属板において、磁性金属板と中間金属板の間、中間金属板と非磁性金属板の間、複数の中間金属板を積層する場合には中間金属板の間において、複数の対向する層間で、前記接合用金属層を接合面に設けておくと、前記プレス型の段状突出段部に挟まれない領域では、異なる層間で複数の空隙部となる未接合部を形成することができる。
このように、多層の金属板間に複数の空隙部を層状に設けると、より断熱効果を図ることができ、容器とした場合に保温性能をより高めることができる。
In the plurality of metal plates to be laminated, between the magnetic metal plate and the intermediate metal plate, between the intermediate metal plate and the non-magnetic metal plate, and between the intermediate metal plates in the case of laminating the plurality of intermediate metal plates, between the opposing layers, If the bonding metal layer is provided on the bonding surface, unbonded portions that form a plurality of gaps between different layers can be formed in the region not sandwiched between the stepped protruding step portions of the press die.
As described above, when a plurality of gaps are provided between the multi-layered metal plates, a more heat insulating effect can be achieved, and when the container is used, the heat retaining performance can be further improved.
前記接合用金属層は、前記非磁性金属板、磁性金属板あるいは前記中間金属板の対向する接合側表面の全面に、予めメッキ、蒸着、イオン蒸着、溶融金属浸漬法あるいは溶融金属溶射法で所要の厚さで設けている。
いずれの方法で接合用金属層を設けてもよいが、コストや均一な厚さとできる点よりメッキにより接合用金属層を設けることが好ましい。
また、この各金属板の接合面側に敬せする接合用金属層は、1層のメッキ層に限らず多層メッキ層としてもよい。該接合用金属層の厚さは多層メッキとした場合においても接合用金属層の厚さは2μm以上,20μm以下、好ましくは8〜18μm程度としている。よって、対向した接合用金属層がプレスにより接合された場合には合計厚さが4μm〜40μm程度としていることが好ましい。
The bonding metal layer is required in advance by plating, vapor deposition, ion vapor deposition, molten metal dipping method or molten metal spraying method on the entire surface of the non-magnetic metal plate, magnetic metal plate or intermediate metal plate facing the bonding side. The thickness is provided.
The bonding metal layer may be provided by any method, but it is preferable to provide the bonding metal layer by plating from the viewpoint of cost and uniform thickness.
Further, the bonding metal layer respected on the bonding surface side of each metal plate is not limited to a single plating layer, and may be a multilayer plating layer. Even when the thickness of the bonding metal layer is multilayer plating, the thickness of the bonding metal layer is 2 μm or more and 20 μm or less, preferably about 8 to 18 μm. Therefore, when the opposing joining metal layers are joined by pressing, the total thickness is preferably about 4 μm to 40 μm.
電磁誘導加熱容器の素材となる複合材を製造する場合には、ホットプレスで接合する非磁性金属板としてアルミニウムまたはアルミニウム合金等が好適に用いられ、他方の磁性金属板としてはステンレス、鉄等が好適に用いられる。 When manufacturing a composite material that is a material for an electromagnetic induction heating container, aluminum or an aluminum alloy is preferably used as a nonmagnetic metal plate to be joined by hot pressing, and stainless steel, iron, or the like is used as the other magnetic metal plate. Preferably used.
前記1枚の非磁性金属板と1枚の磁性金属板とを単位組とし(必要に応じて中間金属板を含めて1つの単位組とし)、この単位組を複数前記プレス型の間にセットして、空隙部を有する複合材を複数枚同時に製造と、生産性を高めることができる。
前記のように、複数枚の複合材を一度のホットプレスで同時に形成するためプレス型内に多数の金属板を積層する場合、対向する両方のプレス型に対向させて段状突出部を突出させてもよい。
なお、前記非磁性金属板および磁性金属板の板厚は比較的薄い場合には、一方のプレス型のみに段状突出部を設けても、確実に接合部と空隙部となる非接合部とを設けることができる。
The one nonmagnetic metal plate and one magnetic metal plate are used as a unit set (one unit set including an intermediate metal plate if necessary), and this unit set is set between a plurality of the press dies. Thus, a plurality of composite materials having voids can be manufactured simultaneously and productivity can be improved.
As described above, in order to simultaneously form a plurality of composite materials by a single hot press, when laminating a large number of metal plates in a press mold, the stepped protrusions are projected to face both of the opposed press molds. May be.
When the thickness of the nonmagnetic metal plate and the magnetic metal plate is relatively thin, even if a stepped protrusion is provided only on one of the press dies, Can be provided.
前記のように複数の複合材を積層してホットプレスする場合には、各組の金属板の間に、2mm以下とできるだけ薄く且つ耐久性のある分離材を介在させることが好ましい。該分離材としてはAl箔アルミナ等のセラミックシート,カーボンシートシート,ガラスクロス等の編物,布状等を採用できる。さらに、Mo(モリブデン)または,W(タングステン)または,ステンレスまたは、アルマイトまたは,アルミまたは、カーボンまたは,セラミック(アルミナ,ジルコニア,窒化珪素)からなる分離材でもよい。 When a plurality of composite materials are laminated and hot-pressed as described above, it is preferable that a separator as thin and durable as possible with a thickness of 2 mm or less is interposed between each pair of metal plates. As the separating material, ceramic sheets such as Al foil alumina, carbon sheet sheets, knitted fabrics such as glass cloth, and cloth shapes can be employed. Further, it may be a separator made of Mo (molybdenum), W (tungsten), stainless steel, anodized, aluminum, carbon, or ceramic (alumina, zirconia, silicon nitride).
前記非磁性金属板と磁性金属板との複合材を熱間一軸方向加圧法(ホットプレス)で形成する場合には、温度180〜600℃、好ましく200℃以上450℃以下、圧力200〜1000kg/cm2、加圧時間10min〜30h、好ましくは30min〜1h、減圧下または10−1torr以下の真空下とすることが好ましい。
前記した条件下でホットプレスを行うことにより、前記段状突出部を設けていない部分では、前記金属板の対向する接合面を未接合部として空隙部とすることができる。一方、段状突出部を設けている領域では、接合界面へのガス分子の介在を低減することで、接合用金属同士の金属拡散を促進することもできき、接合強度を高めることができる。なお、本発明の複合材は金属板同士の接合強度が、幅5mmの複合板の引き離し強度で,3kg以上としていることが好ましい。
金属板同士をホットプレスにより接合して複合材とすると、板厚や接合強度等を均一とすることができ、絞り加工を行った際に、割れやしわ等の発生を防止することができる。
When the composite material of the non-magnetic metal plate and the magnetic metal plate is formed by a hot uniaxial pressing method (hot press), the temperature is 180 to 600 ° C., preferably 200 to 450 ° C., and the pressure is 200 to 1000 kg / It is preferable to set it to cm < 2 >, pressurization time 10min-30h, Preferably it is 30min-1h, under reduced pressure, or the vacuum below 10 < -1 > torr.
By performing hot pressing under the above-described conditions, in the portion where the stepped protrusions are not provided, the opposing joining surfaces of the metal plate can be made into gaps as unjoined portions. On the other hand, in the region where the stepped protrusions are provided, by reducing the presence of gas molecules at the bonding interface, metal diffusion between the bonding metals can be promoted, and the bonding strength can be increased. In the composite material of the present invention, the bonding strength between the metal plates is preferably 3 kg or more in terms of the separation strength of the composite plate having a width of 5 mm.
When metal plates are joined together by hot pressing to form a composite material, the plate thickness, bonding strength, and the like can be made uniform, and the occurrence of cracks, wrinkles, and the like can be prevented when drawing.
第2の発明として、前記方法で製造された複合材を絞りプレス加工して底壁と周壁を備えた容器の製造方法を提供している。
本方法では、前記一体的な接合部と空隙部となる未接合部を挟んで対向する金属板は、互いの引張率を相違させ、絞りプレス加工時に生じる伸び量の相違により、未接合部に形成される空隙部を拡大させるようにし、この空隙部の拡大率を対向する金属板の引張率で予め設定している。
As a second invention, there is provided a method for producing a container having a bottom wall and a peripheral wall by drawing and pressing the composite material produced by the above method.
In this method, the metal plates facing each other with the unjoined portion serving as the integral joined portion and the gap portion having different tensile rates, and due to the difference in elongation generated during the drawing press processing, The gap portion to be formed is enlarged, and the enlargement ratio of the gap portion is preset by the tensile rate of the opposing metal plate.
前記ホットプレスにより製造した複合材では、対向する接合用金属層間で金属拡散が発生して一体的に接合されている部分と、接合用金属層が未接合で空隙となる部分を形成している。この空隙となる部分の容積は比較的小さく、場合によっては物性的には未接合であるが、目視では接触状態に見える程度に空隙部が微小である。
この空隙部が微小な複合材は、絞りプレス加工で底壁と周壁を有する容器とするが、この絞りプレス加工時に、空隙部を挟む金属板の種類が相違し、金属板の引張率が相違すると、絞りプレス加工時に引張率の相違により空隙部が拡大することとなる。
即ち、引張率の大きい金属板側が引張率の小さい金属板側に対して膨らむこととなり、空隙部の容積が拡大する。
例えば、アルミニウム板とステンレス板とでは、アルミニウムの方が引張時における伸び率が大きいため、アルミニウム板がステンレス板に対して膨らむこととなり、空隙部が拡大する。
このように、ホットプレスで形成された複合材に、引張力を負荷して空隙部の拡大を図ることができる。かつ、金属板同士の引張率を差より、拡大される空隙部の容積を算出することが可能となり、言い換えれば、求める空隙部の容積に応じて所要の引張率を有する金属板を用いればよい。
In the composite material manufactured by the hot press, metal diffusion occurs between the opposing bonding metal layers, and a portion where the bonding metal layers are integrally bonded and a portion where the bonding metal layer is not bonded and become a void are formed. . The volume of the portion that becomes the gap is relatively small, and in some cases, the physical properties are unjoined, but the gap portion is so small that it can be seen in the contact state by visual observation.
This composite material with a small gap is made into a container having a bottom wall and a peripheral wall by drawing press processing. As a result, the gap is enlarged due to the difference in tensile rate during the drawing press processing.
That is, the metal plate side having a high tensile rate swells with respect to the metal plate side having a low tensile rate, and the volume of the gap is increased.
For example, in an aluminum plate and a stainless steel plate, since aluminum has a higher elongation rate at the time of tension, the aluminum plate swells with respect to the stainless steel plate, and the gap portion is enlarged.
In this way, the gap can be expanded by applying a tensile force to the composite material formed by hot pressing. And it becomes possible to calculate the volume of the gap part to be expanded from the difference in the tensile rate between the metal plates. .
さらに、前記一体的な接合部と空隙部となる未接合部を挟んで対向する金属板は、互いの熱膨張率を相違させ、前記絞りプレス加工時あるいは絞りプレス加工後に所要温度で加熱し、
前記熱膨張率の相違により前記未接合部に形成される空隙部を拡大させ、該空隙部の熱膨張による拡大率を前記対向する金属板の熱膨張率で予め設定してもよい。
前記引張率の差を利用する場合と同様で、熱膨張率が大きい金属板は熱膨張率が小さい金属板に対して膨らむこととなり、空隙部の容積は増大する。例えば、アルミニウム板とステンレス板とでは、アルミニウムの方が加熱時における膨張率が大きいため、アルミニウム板がステンレス板に対して膨らむこととなり、空隙部が拡大する。
Furthermore, the metal plates facing each other across the integral joint and the unjoined portion that becomes the gap are different from each other in the coefficient of thermal expansion, and are heated at the required temperature during the drawing press processing or after the drawing press processing,
The gap formed in the unjoined part may be enlarged due to the difference in the thermal expansion coefficient, and the enlargement ratio due to the thermal expansion of the gap may be set in advance by the thermal expansion coefficient of the opposing metal plate.
As in the case of using the difference in the tensile rate, the metal plate having a large thermal expansion coefficient swells with respect to the metal plate having a small thermal expansion coefficient, and the volume of the void portion increases. For example, in an aluminum plate and a stainless steel plate, since aluminum has a higher expansion coefficient during heating, the aluminum plate swells with respect to the stainless steel plate, and the gap is enlarged.
前記のように、複合材を絞りプレス加工する際に空隙部が拡大され、つづいて加熱すると更に空隙部を拡大させることができ、その結果、断熱空間を増大させて、容器とした場合に保温性を高めることができる。かつ、空隙部を挟む両側の金属板の引張率、熱膨張率の差から空隙部の増大する容積を求めることが出来る。言い換えれば、増大させる容積に合わせて所要の引張率と熱膨張率を有する金属板を組み合わせればよい。 As described above, when the composite material is drawn and pressed, the gap is enlarged, and when heated, the gap can be further enlarged. As a result, the heat insulation space is increased and the container is kept warm. Can increase the sex. And the volume which a space | gap part increases can be calculated | required from the difference of the tensile rate and thermal expansion coefficient of the metal plate of the both sides which pinch | interpose a space | gap part. In other words, a metal plate having a required tensile rate and thermal expansion coefficient may be combined in accordance with the volume to be increased.
本発明は、第3の発明として、非磁性金属板と磁性金属板とが部分的に空隙部を介在させて接合されている複合材であって、
前記非磁性金属板と磁性金属板とは、互いに対向する接合面側のそれぞれに接合用金属層が設けられ、
前記空隙部では前記接合用金属層同士が未接合で空間をあけて対向している一方、該空隙部を囲繞する部分では前記接合用金属層同士が接合していることを特徴とする複合材を提供している。
The present invention provides, as a third invention, a composite material in which a nonmagnetic metal plate and a magnetic metal plate are joined together with a gap interposed therebetween,
The non-magnetic metal plate and the magnetic metal plate are provided with a bonding metal layer on each of the bonding surface sides facing each other,
In the gap, the bonding metal layers are unbonded and face each other with a space therebetween, while the bonding metal layers are bonded in a portion surrounding the gap. Is provided.
前記複合材では、非磁性金属層と磁性金属層の間に未接合の空隙部を設けているため、この空隙部の存在により断熱性能を得ることができる。
また、空隙部の位置や形状、非磁性金属層と磁性金属層をそれぞれ形成する金属板の厚みや材質等の組み合わせを適宜変更するだけで、種々の性能の複合材を得ることができる。
従って、本発明の複合材は、断熱性能にも優れ、要求性能に応じた設計変更が容易であり、汎用性に優れ、種々の用途に用いることができる。
In the composite material, since an unjoined gap is provided between the nonmagnetic metal layer and the magnetic metal layer, heat insulation performance can be obtained by the presence of the gap.
In addition, composite materials having various performances can be obtained by simply changing the position and shape of the gap and the combination of the thickness and material of the metal plate forming the nonmagnetic metal layer and the magnetic metal layer.
Therefore, the composite material of the present invention is excellent in heat insulation performance, can be easily changed in design according to required performance, is excellent in versatility, and can be used for various applications.
非磁性金属板と磁性金属板の間に1あるいは複数の中間金属板を介在させ、前記非磁性金属板と中間金属板の対向面、中間金属層板間の対向面、中間金属板と磁性金属板の対向面のいずれか1カ所あるいは複数箇所に部分的に空隙部を介在させて接合されてもよい。 One or a plurality of intermediate metal plates are interposed between the nonmagnetic metal plate and the magnetic metal plate, the opposing surface of the nonmagnetic metal plate and the intermediate metal plate, the opposing surface between the intermediate metal layer plates, the intermediate metal plate and the magnetic metal plate Bonding may be performed by partially interposing a gap at any one or a plurality of locations on the opposing surface.
前記した非磁性金属板と磁性金属板との間に空隙部を設けた複合材、非磁性金属板と中間金属板と磁性金属板とのいずれかの間に1または複数の空隙部を設けて複合材は、いずれも、前記第1の発明の複合材の製造方法によって製造すると、簡単に製造することができるが、この第1の発明の製造方法に限定されるものではない。 A composite material in which a gap portion is provided between the nonmagnetic metal plate and the magnetic metal plate, and one or a plurality of gap portions are provided between any of the nonmagnetic metal plate, the intermediate metal plate, and the magnetic metal plate. Any of the composite materials can be easily manufactured by the manufacturing method of the composite material of the first invention, but is not limited to the manufacturing method of the first invention.
本発明の空隙部を有する複合材は、非磁性金属板および磁性金属板(さらに、必要に応じて介在させる中間金属板)とも、それぞれ厚さが均一な金属板の接合面側の全面に接合用金属層を均一厚さで設けたものを接合して形成している。よって、空隙部を介在させた部分では、該真空層の厚さ分だけ複合材の断面板厚は、空隙部を介在させずに接合させた部分の断面板厚よりも大となっている。しかしながら、前記空隙部の厚さは、空隙部を外観上で視認させたくない場合には約1mm未満程度とすればよく、逆に、空隙部の存在を外観できるようにしたい場合には1mm以上にして段差を発生させることもできる。
さらに、空隙部の容積を増大させたい場合には、空隙部と対向する前記非極性金属板あるいは/及び磁性金属板に予め浅い凹部を設けれておいても良いが、その場合にも、接合側面の全面にわたって接合用金属層を設けているため、該凹部の内面にも接合用金属層が設けられている。このように空隙部の容積を増大させることにより、断熱性能をさらに向上させることができる。
The composite material having voids according to the present invention is bonded to the entire surface of the non-magnetic metal plate and the magnetic metal plate (and the intermediate metal plate interposed if necessary) on the bonding surface side of the metal plate having a uniform thickness. A metal layer having a uniform thickness is joined and formed. Therefore, in the portion where the gap portion is interposed, the cross-sectional plate thickness of the composite material is larger by the thickness of the vacuum layer than the cross-sectional plate thickness of the portion joined without the gap portion being interposed. However, the thickness of the gap portion may be less than about 1 mm when the gap portion is not desired to be visually recognized, and conversely, 1 mm or more when the presence of the gap portion is desired to be visible. Thus, a step can be generated.
Furthermore, when it is desired to increase the volume of the gap, a shallow recess may be provided in advance in the nonpolar metal plate and / or the magnetic metal plate facing the gap. Since the bonding metal layer is provided over the entire side surface, the bonding metal layer is also provided on the inner surface of the recess. Thus, the heat insulation performance can be further improved by increasing the volume of the gap.
本発明の複合材を電磁誘導加熱式の炊飯器内釜や電磁誘導加熱式の鍋の素材とする場合、円形状のブランクとされ、絞りプレス加工で、中央部が底壁とされると共に外周部が周壁に形成され、前記空隙部は周壁となる外周部分に設けられていることが好ましい。
即ち、対向する接合面側にそれぞれ接合用金属層を設けた磁性金属板と非磁性金属板とは、いずれも円形に打ち抜かれた形状とし、この状態でホットプレス装置の一対のプレス型の間にセットして、外周部に空隙部を設けている。
この絞りプレス加工時に、空隙部を挟む両側の金属板の引張率が相違していると、前記したように、空隙部が拡大する。さらに、炊飯器内鍋に目盛りを印刷し、該印刷を定着させるため等の目的で加熱すると、該加熱で空隙を挟む両側の金属板の熱膨張率が相違していると、前記したように、さらに空隙部を増大させることができる。
When the composite material of the present invention is used as a material for an electromagnetic induction heating type rice cooker inner pot or an electromagnetic induction heating type pan, it is a circular blank, and the center part is made into a bottom wall by drawing press processing, and the outer periphery. It is preferable that the portion is formed on the peripheral wall, and the gap is provided on the outer peripheral portion serving as the peripheral wall.
That is, each of the magnetic metal plate and the nonmagnetic metal plate each provided with a bonding metal layer on the opposite bonding surface side is formed into a circular punched shape, and in this state, between the pair of press dies of the hot press apparatus. And a gap is provided in the outer periphery.
If the tensile rates of the metal plates on both sides sandwiching the gap are different during the drawing press processing, the gap is enlarged as described above. Further, when the scale is printed on the pan in the rice cooker and heated for the purpose of fixing the printing, the thermal expansion coefficients of the metal plates on both sides sandwiching the gap by the heating are different as described above. Further, the gap can be increased.
このように、電磁誘導により発熱する磁性金属板と、伝熱層となる非磁性金属板との間の空隙部が周壁となる位置に設けられることにより、電磁誘導加熱容器の断熱性を維持して保温性能を高めることができ、保温に要する電気代を大幅に低減できる。
また、本発明の複合材を絞り加工で、底部と周壁とを備えた所望形状の容器を形成できる上に、プレス加工時の引っ張り力により、空隙部の拡大できる。
As described above, the space between the magnetic metal plate that generates heat by electromagnetic induction and the nonmagnetic metal plate that becomes the heat transfer layer is provided at the position that becomes the peripheral wall, thereby maintaining the heat insulation of the electromagnetic induction heating container. Heat insulation performance can be improved, and the electricity cost required for heat insulation can be greatly reduced.
Further, the composite material of the present invention can be formed by drawing to form a container having a desired shape having a bottom portion and a peripheral wall, and the void portion can be enlarged by a pulling force during pressing.
円形状のブランクとした複合材は、その外周部分に設ける空隙部を同心の円環状とし、絞りプレス加工で炊飯器内釜等に成形すると、周壁の全周に連続する空隙部となる。このように、周壁の全周に空隙部を連続して設けることにより、断熱性能を周方向に均一に高めることができ、全体的にムラのない保温を図ることができる。
なお、空隙部は周壁となる部分に並列した垂直方向、クロス方向あるいは点在するように設けることができ、その他、要求性能に応じて所望の位置及び構成に適宜設定可能である。
The composite material formed into a circular blank has a concentric annular space provided in the outer peripheral portion thereof, and when formed into a rice cooker inner pot or the like by a drawing press process, a continuous void is formed around the entire circumference of the peripheral wall. Thus, by providing a space | gap part continuously in the perimeter of a surrounding wall, heat insulation performance can be improved uniformly in the circumferential direction, and the heat retention without a nonuniformity can be aimed at entirely.
The gaps can be provided so as to be scattered in the vertical direction, the cross direction, or scattered in parallel with the peripheral wall, and can be appropriately set to a desired position and configuration according to the required performance.
前記非磁性金属層はアルミニウム、アルミニウム合金、非磁性ステンレス等からなる金属板で形成し、
前記磁性金属層はフェライト系ステンレス等の磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金等からなる金属板で形成することが好ましい。
また、前記磁性金属板と非磁性金属板の接合面に設ける前記接合用金属層は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、錫等の金属層から形成することが好ましい。
特に、接合用金属としては銅で形成すると、接合力を高めることができる。
The nonmagnetic metal layer is formed of a metal plate made of aluminum, aluminum alloy, nonmagnetic stainless steel, or the like,
The magnetic metal layer is preferably formed of a metal plate made of magnetic stainless steel such as ferritic stainless steel, iron, iron alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, cobalt, cobalt alloy or the like.
Moreover, it is preferable that the said joining metal layer provided in the joining surface of the said magnetic metal plate and a nonmagnetic metal plate is formed from metal layers, such as copper, aluminum, nickel, silver, and tin.
In particular, when the bonding metal is made of copper, the bonding force can be increased.
また、電磁誘導加熱式の炊飯器を含めた調理容器とする場合には、容器内面側に位置させる非磁性金属の表面に微細な凹凸部を設け、該凹凸部の表面にフッ素樹脂層を設けていることが好ましい。
このように、非磁性金属板の表面にエッチング等により、微細な凹凸加工面を設けることで、フッ素樹脂が表面の凹凸に入り込み、非粘着性のフッ素樹脂によるベースコートを強固に行うことができる。よって、複合材に容易に離型性を付与することができる。
When a cooking container including an electromagnetic induction heating rice cooker is provided, a fine uneven portion is provided on the surface of the nonmagnetic metal positioned on the inner surface of the container, and a fluororesin layer is provided on the surface of the uneven portion. It is preferable.
Thus, by providing a fine uneven surface by etching or the like on the surface of the nonmagnetic metal plate, the fluororesin enters the surface unevenness, and the base coat with the non-adhesive fluororesin can be performed firmly. Therefore, it is possible to easily impart releasability to the composite material.
上述したように、本発明では、空隙部を形成するために、マスキングシートを用いてメッキ層と非メッキ部とを設けることなく、金属板の接合面側の全面にメッキ等を施して接合用金属層を設けることができ、ホットプレス装置のプレス型の形状を改良するだけで、ホットプレス時に任意の位置に任意の形状の空隙部を簡単に設けることができる。
よって、接合用金属層を全面に設けた金属板は、所定サイズの所定位置に空隙部を形成する用途に限定されず、他用途にも用いることができ、汎用性を付与することできる。
As described above, in the present invention, in order to form the void portion, the entire surface of the metal plate on the bonding surface side is plated for bonding without using a masking sheet to provide a plating layer and a non-plating portion. A metal layer can be provided, and by simply improving the shape of the press die of the hot press apparatus, it is possible to easily provide a void portion having an arbitrary shape at an arbitrary position during hot pressing.
Therefore, the metal plate provided with the bonding metal layer on the entire surface is not limited to the use for forming the gap at a predetermined position of a predetermined size, and can be used for other purposes and can be provided with versatility.
また、非磁性金属板と磁性金属板とを両外側にそなえる複合材において、その内部の任意の位置に任意の形状の略真空の空隙部を設けることができるため、該複合材より形成した電磁誘導加熱式容器、例えば、IHジャー炊飯器の内釜とした場合に、保温性能を飛躍的に高めることができる。よって、保温時における電気代を節約できる炊飯器とすることができる。 Further, in a composite material having a non-magnetic metal plate and a magnetic metal plate on both outer sides, a substantially vacuum void portion having an arbitrary shape can be provided at an arbitrary position inside the composite material. When an induction heating container, for example, an inner pot of an IH jar rice cooker, is used, the heat retention performance can be dramatically improved. Therefore, it can be set as the rice cooker which can save the electricity bill at the time of heat retention.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の複合材10を示す。該複合材10は非磁性金属板と磁性金属板とを積層したもので、IHジャー炊飯器の内釜等の電磁誘導加熱容器の素材とするものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a composite 10 of the present invention. The
複合材10は非磁性金属板としてアルミニウム板11を用いて円板形状とし、磁性金属板としてはステンレス板12を用いて円板形状としている。なお、図1中では、図示されていないが、アルミニウム板11の上面にはフッ素コートが施されている。
該複合材10は円板の中心に対して同心円となる所要幅Wとした円環形状の空隙部15をアルミニウム板11とステンレス板12の間に設けている。
The
In the
複合材10は図2(A)(B)に示すように、アルミニウム板11とステンレス板12との互いに接合する接合面11aと12aの全表面に、接合用金属層を構成する銅層16、17をメッキにより設け、これら銅層16と17とを熱間−軸方向加圧法(ホットプレス)で接合して、一体化した接合部28を設けると共に、銅層16と17とが接合されずに空隙15となる未接合部15ー1としている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
前記非磁性金属板は熱伝導性が良好で伝熱層となるものであれば特に限定されなず、アルミニウム、アルミニウム合金、非磁性ステンレス等の材料が好適に用いられるが、本実施形態では熱伝導性や加工性が良好となる点から、アルミニウム板11を用いている。
アルミニウム板11は、強度や熱伝導性等の観点から0.5〜5.0mm(本実施形態では1.7mm)の厚みのものを使用し、後述する電磁誘導加熱容器6の略展開形状の大きさの円形に打ち抜いている。また、アルミニウム板11の接合面に設けた銅層16のメッキ厚さは1〜50μm(本実施形態では10μm)としている。
The nonmagnetic metal plate is not particularly limited as long as it has a good thermal conductivity and becomes a heat transfer layer, and materials such as aluminum, aluminum alloy, and nonmagnetic stainless steel are preferably used. The
The
前記磁性金属板は、高周波磁界により渦電流が流れて発熱層となるものであれば特に限定されず、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金等の材料が用いられるが、本実施形態では、前記したように磁性のステンレス板12を用いている。
ステンレス板12は、0.1〜3.0mm(本実施形態では0.5mm)の厚みのものを使用して、上記アルミニウム板11と同径となるように円形に打ち抜いており、その一面に設ける銅層16の厚さは1〜50μm(本実施形態では10μm)としている。
The magnetic metal plate is not particularly limited as long as an eddy current flows by a high-frequency magnetic field to form a heat generating layer, such as magnetic stainless steel, iron, iron alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, cobalt, cobalt alloy, etc. In this embodiment, the magnetic
The
前記本発明の複合材10は熱と軸方向の圧力を同時に負荷する図3および図4に示すホットプレス装置50を用いて、前記アルミニウム板11とステンレス板12の銅層16と17とをホットプレスで接合して空隙部15を有する複合材10を製造している。
The
まず、ホットプレス装置50について説明すると、60は加熱炉本体,61はヒーター,62は加熱炉本体内に配置された型(臼)、63は油圧シリンダ、64は真空ポンプ、65は断熱材である。
前記型63内には、固定した下プレス型52と、油圧装置63で下降される(杵)となる上プレス型51とを備えている。上下プレス型51、52の上下面には夫々熱盤53、54を固定している。
前記型(臼)62は,型内部に積み重ねた金属板が加圧時にくずれないように,ガイドの役割を果たす。
First, the
The
The mold (mortar) 62 serves as a guide so that the metal plates stacked inside the mold do not collapse when pressed.
下側のプレス型52の上面には、外周縁に沿って環状の段状突出部52aを設けると共に、中央部に円形の段状突出部52bを突設し、これら段状突出部52aと52bを設けることで、その間を円環形状の凹部52cとしている。
該プレス型52の上面と金属板の積層セット空間Cをあけて対向する上側プレス型51の下面51aは平坦面となっている。
よって、下側のプレス型52の上面と上側プレス型51の下面とで挟まれた前記セット空間Cでは、段状突出部52aと52bとが設けられた位置では上下寸法L1が短くなり、段状突出部が設けられていない凹部52cでは上下寸法L2を長くしている。
An annular stepped
The
Therefore, in the set space C sandwiched between the upper surface of the lower press die 52 and the lower surface of the upper press die 51, the vertical dimension L1 is shortened at the position where the stepped
つぎに、前記複合材10の製造方法について詳述する。
まず、図5(A)に示すように、アルミニウム板11とステンレス板12を同一形状の円板形状に打ち抜き加工する。
次に、図5(B)に示すように、円板形状としたアルミニウム板11の接合面11aとする一面全体、ステンレス板の接合面12aとする一面全体に、夫々銅メッキを施して銅層16、17とからなる接合用金属層を形成する。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 5A, the
Next, as shown in FIG. 5 (B), copper plating is applied to the entire surface of the disk-shaped
また、前記アルミニウム板11の他面には、予めエッチング処理により表面に微細な凹凸を形成し、その上面にフッ素樹脂層18を設けている。このフッ素樹脂層18は着色されたフッ素樹脂をコーテイングして設けたベースコート層18aと、該ベースコート18aの表面に無色のフッ素樹脂をコーテイングしてトップコート層18bとからなる。
ベースコート層18aの厚さは5〜60μm(本実施形態では25μm)とし、トップコート層18bの厚さを5〜50μm(本実施形態では25μm)としている。
ベースコート層18a、トップコート18bに用いるフッ素樹脂としては、耐熱性に優れたポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等を用いることが好ましい。
Further, on the other surface of the
The thickness of the base coat layer 18a is 5 to 60 μm (25 μm in this embodiment), and the thickness of the
As the fluororesin used for the base coat layer 18a and the
上記のように、アルミニウム板11の一面全面に銅層16、他面全面にフッ素樹脂ステンレス18を設け、ステンレス板12の一面全面に銅層17を形成した後、前記ホットプレス装置50の上下方向に対向するプレス型51と52との間にセットする。其の際、アルミニウム板11とステンレス板12の銅層16と17とを対向配置させる。
As described above, the
この状態で、図5(D)に示すように、熱間一軸方向加圧のホットプレスを行う。該ホットプレスは、温度200〜260℃、圧力200〜1000kg/cm2、加圧時間10min〜30hの条件下で行っている。なお、接合用金属として銅を用いると、銅は低温域での拡散係数が大きいため、温度は比較的低温とし,圧力も前記範囲で低圧側としている。さらに、アルミニウム板にはフッ素樹脂18を設けているため、フッ素樹脂は260℃を越えると劣化が発生しやすいため、前記したように260℃以下としている。
雰囲気は,大気中,非酸化性ガス中(Ar,N2,He,CO2等)でも良いが、接合界面へのガス分子の介在を低減し,接合金属同志の拡散を促進するために,減圧または10−1torr以下の真空雰囲気としている。
In this state, as shown in FIG. 5D, hot pressing with hot uniaxial pressing is performed. The hot press is performed under conditions of a temperature of 200 to 260 ° C., a pressure of 200 to 1000 kg / cm 2 , and a pressurization time of 10 min to 30 h. When copper is used as the bonding metal, copper has a large diffusion coefficient in the low temperature range, so the temperature is relatively low and the pressure is on the low pressure side within the above range. Further, since the
The atmosphere may be in the air or non-oxidizing gas (Ar, N 2 , He, CO 2, etc.). In order to reduce the interposition of gas molecules at the bonding interface and promote the diffusion of bonding metals, The pressure is reduced or a vacuum atmosphere of 10 −1 torr or less.
ホットプレス時に、セット空間Cでは、前記したように、段状突出部52aと52bとが設けられた位置では上下寸法L1が短くなり、段状突出部が設けられていない凹部52cでは上下寸法L2を長くしている。よって、段状突出部52a、52bを設けて上下間隔を短くした領域のアルミニウム板11とステンレス12とに負荷される押圧力は大きくなり、対向する銅層16と17とは強い力が負荷され、さらに、接合界面へのガス分子の介在が低減されているため、接合される銅同士の拡散が促進され、強固に接合される。
一方、凹部52cの上下間隔が長い領域のアルミニウム板11とステンレス12とに負荷される押圧力は小さくなり、対向する銅層16と17とは金属同士は接合されず、空隙部となる未接合部15−1が形成される。
At the time of hot pressing, in the set space C, as described above, the vertical dimension L1 is shortened at the position where the stepped
On the other hand, the pressing force applied to the
前記ホットプレスで形成された複合材10は、アルミニウム板11とステンレス板12の間に、銅層16と17との未接合部15−1が設けらた円板形状のブランクとなる。得られた複合材10の強度は5mm幅で6〜8kgで且つ強度のムラが少なく、均一で安定した接合強度を有する。また複合材の板厚(t)は約2.0mm程度となるが、板厚のバラツキも殆どないものである。
The
該ブランクは絞りプレス加工で、図6に示すような、底部21と周壁22とを備えた電磁誘導加熱容器20として成形され、周壁22には全周に沿って連続した未接合部15−1の容積が拡大された空隙部15が位置することとなる。また、容器20の内面側にフッ素樹脂18が位置する。
なお、幅5mmの複合板の引き剥し強度は3kg以上であることが,深絞り加工時に発生する剥離などの問題が起こりにくい最低限の強度であるが、本発明のホットプレスで製造された複合材10は前記したように6〜8kgの接合強度を備えているため、深絞りプレス加工時に剥離等の問題を引き起こすことはない。
The blank is formed by drawing press as an electromagnetic
It should be noted that the peel strength of a composite plate having a width of 5 mm is 3 kg or more, which is the minimum strength at which problems such as peeling that occur during deep drawing are unlikely to occur, but the composite manufactured by the hot press of the present invention. Since the
前記絞りプレス加工時に複合材10には周壁22の上端方向への引張力が負荷され、空隙部15をは挟むアルミニウム板11の引張率とステンレス板12の引張率とは相違する。よって、この絞りプレス加工時に、アルミニウム板11の伸びは大きく、ステンレス板12の伸びは小さくなり、ミクロ的にはアルミニウム板11がステンレス板12に対して膨らむように拡大し、未接合部15−1は所要の容積の空隙部15となる。
The tensile force in the upper end direction of the
さらに、周壁22の内面に目盛りが印刷され、該印刷を定着するために加熱すると、アルミニウム板11とステンレス板12との熱膨張率が相違し、アルミニウム板11がステンレス板12より膨張するため、空隙部15の容積が増大し、厚さ1mm程度の空隙が形成できる。
Further, when the scale is printed on the inner surface of the
このように、電磁誘導により発熱する磁性金属板であるステンレス板12と、伝熱層となる非磁性金属板であるアルミニウム板11との間の空隙部15が周壁22の全周に設けられることにより、断熱性を高められる。よって、電磁誘導加熱容器の内釜20の加熱が終了した後の保温性を高めることができる。
As described above, the
図7は第2実施形態を示し、1枚の複合材10を構成する1組のアルミニウム板11とステンレス板12を、分離材70を介して複数組をホットプレス装置50の上下プレス型51と52の間のセット空間Sに積層している。
第2実施形態では、上下対向するプレス型51、52に対向して段状突出部51aと52a、51bと52bを設けている。
これにより、複数組をセットしても、上下対向して段状突出部51aと52a、51bと52bとで挟まれるため、この領域の金属板は強い押圧力が負荷され、各組のアルミニウム板11とステンレス板12とが対向する接合面全面に設けた銅層16と17とを強固に接合できる。かつ、段状突出部が設けられていない部分では、アルミニウム板11とステンレス板12に負荷される押圧力が低減し、対向する銅層16と17とが接触せず空隙部15が形成される。
このように、一度に複数枚の複合材10を製造でき、複合材10の大量生産が可能となる。
FIG. 7 shows a second embodiment, in which one set of
In the second embodiment, stepped
Thereby, even if a plurality of sets are set, the metal plate in this region is loaded with a strong pressing force because the stepped
Thus, a plurality of
図8(A)〜(C)は第3実施形態を示し、アルミニウム板11とステンレス板12との間に銅板30を中間金属板として介在させている。
前記アルミニウム11と銅板30の一面30aとの対向する接合面にメッキした銅層16と31を設けると共に、銅板30の他面30bとステンレス板12との対向する接合面にメッキした銅層32と17とを設けている。
8A to 8C show a third embodiment, in which a
Copper layers 16 and 31 are provided on the opposing joint surfaces of the
前記アルミニウム板11、銅板30、ステンレス12を第1実施形態に記載したホットプレス装置50のセット空間Cに積層する。
この状態でホットプレスを行うと、図8(B)に示すように、前記接合用金属層となる銅層16と31、17と32とがプレス型の段状突出部がある領域では接合し、段状突出部がない領域ではアルミニウム板11と銅板30との間に未接合部15−1Aと、銅板30とステンレス板12との間に未接合部15−Bが形成できる。
即ち、異なる層間に2つの空隙部となる未接合部を備えた複合材100が形成できる。
The
When hot pressing is performed in this state, as shown in FIG. 8B, the copper layers 16 and 31, 17 and 32, which are the bonding metal layers, are bonded in the region where the press-shaped stepped protrusions are present. In the region where there is no stepped protrusion, an unjoined portion 15-1A can be formed between the
That is, it is possible to form the
前記複合材100を第一実施形態と同様に絞りプレス加工で底壁22と周壁33を有する図8(C)に示す容器20に形成すると、周壁22にはアルミニウム板11と銅板30との間に内周側空隙部15Aが形成出来ると共に、銅板30とステンレス板12との間に外周側空隙部15Bを形成することができる。
When the
このように周壁22にそれぞれ密封された内周側空隙部15Aと外周側空隙部15Bとを備え、しかも、これら空隙部15Aと15Bとは略真空であることより、断熱効果を飛躍的に高めることができ、保温性を向上させることができる。
In this way, the inner peripheral
なお、前記実施形態のいずれにおいても、非磁性金属板のアルミニウム板、磁性金属板のステンレス板を円形に打ち抜いた後に銅メッキして銅層からなる接合用金属層を形成し、ているが(第3実施形態では中間金属板の銅板の両面に銅メッキをして銅層からなる接合用金属層を形成しているが)、銅メッキの一層メッキに限定されず、多層メッキとしてもよい。しかしながら、互いに接触させて接合する最上層のメッキは同種金属とする事が好ましく、特に、実施形態に記載のように銅メッキとすることが好ましい。
また、第1〜第3実施形態とも各金属板とも円形とした後にメッキを施して接合用金属層を形成しているが、これら金属板を連続形成した状態でメッキを施した後に円形に打い抜いてもよい。
In any of the above-described embodiments, the aluminum plate of the nonmagnetic metal plate and the stainless steel plate of the magnetic metal plate are punched into a circle and then plated with copper to form a joining metal layer made of a copper layer ( In the third embodiment, the copper plating is performed on both sides of the copper plate of the intermediate metal plate to form a joining metal layer made of a copper layer), but the invention is not limited to the single plating of copper plating, and may be multi-layer plating. However, it is preferable to use the same kind of metal for the uppermost plating layer that is brought into contact with each other, and in particular, copper plating is preferable as described in the embodiment.
In each of the first to third embodiments, each metal plate is formed into a circular shape and then plated to form a joining metal layer. However, after these metal plates are continuously formed and plated, the metal plate is formed into a circular shape. You can skip it.
前記のように、本発明は、熱間一軸方向加圧法(ホットプレス法)で複合材を製造し、該ホットプレス装置のプレス型の形状を改良することで、接合面の全面に接合用金属層を設けておいても、空隙部となる未接合部を形成できるようにしている。
したがって、特許文献1に記載のようにマスキングシートを用いて非メッキ部を設ける必要がなく、製造工程において、最も作業手数のかかる工程を省略でき、生産性の向上を飛躍的に図ることができる。
As described above, the present invention manufactures a composite material by a hot uniaxial pressing method (hot pressing method), and improves the shape of the press die of the hot pressing device, so that the bonding metal is formed on the entire bonding surface. Even if a layer is provided, an unjoined portion that becomes a void portion can be formed.
Therefore, it is not necessary to provide a non-plated portion using a masking sheet as described in
また、ホットプレス法では,設備費,設備運転費が安価であり,型は繰り返し使用できると共に油圧プレスによる加圧,減圧は迅速に行えサイクルタイムの短縮化を図ることができる、特に、ホットプレスでは接合用金属同士の接触界面で金属原子の拡散が起こり,所要の接合強度をムラなく略均一に得ることができると共に、板厚の減少は殆どなく,よって板厚のばらつきが極めて小さい利点がある。 Also, the hot press method has low equipment costs and equipment operation costs, and the mold can be used repeatedly, and pressurization and depressurization by the hydraulic press can be performed quickly to shorten the cycle time. In this case, diffusion of metal atoms occurs at the contact interface between the metals for bonding, and the required bonding strength can be obtained almost uniformly without unevenness, and there is almost no reduction in the plate thickness, and thus there is an advantage that the variation in the plate thickness is extremely small. is there.
さらに、非磁性金属板と磁性金属板の間に設ける空隙部の大きさ、形状等を任意に変更することができる。特に、IHジャー炊飯器の内釜とし、その周壁に全周に第一実施形態の空隙部を設けた場合、空隙部を設けていない場合と比較して保温性が35%程度向上したことが実証されている。この点より炊飯器を保温モードした状態で電気代の節約を図ることができる。 Furthermore, the size, shape, and the like of the gap provided between the nonmagnetic metal plate and the magnetic metal plate can be arbitrarily changed. In particular, when the inner pot of the IH jar rice cooker is provided with the void portion of the first embodiment on the entire circumference thereof, the heat retaining property is improved by about 35% compared to the case where the void portion is not provided. Proven. From this point, the electricity bill can be saved while the rice cooker is in the heat insulation mode.
10 複合材
11 アルミニウム板(非磁性金属板)
12 ステンレス板(磁性金属板)
15 空隙部
16、17 銅層(接合用金属層)
18 フッ素樹脂層
20 電磁誘導加熱容器の内釜
21 底壁
22 側壁
28 接合部
30 銅板(中間金属板)
50 ホットプレス装置
51、52 プレス型
52a、52b 段状突出部
10
12 Stainless steel plate (magnetic metal plate)
15
18
50
Claims (16)
前記積層する複数の金属板は、非磁性金属板と磁性金属板、あるいは非磁性金属板と磁性金属板とこれら非磁性金属板と磁性金属板との間に介在される1または複数の中間金属板とし、
前記積層する複数の金属板の少なくとも1カ所の対向面の全面に、それぞれ予め接合用金属層を設けておき、
前記積層する複数の金属板を、ホットプレス装置の軸方向両側に対向配置される一対のプレス型の間にセットし、前記プレス型の少なくともいずれか一方に、対向する相手方のプレス型に向けて突出する段状突出部を設けておき、
ホットプレス時に、前記段状突出部と相手方プレス型に挟まれる領域の金属板同士は前記接合用金属層が一体的に結合される接合部として形成する一方、前記突出段部に挟まれない領域の金属板同士は空隙部となる未接合部として形成し、部分的に空隙部を有する複合材としていることを特徴とする複合材の製造方法。 A method for producing a composite material in which a plurality of metal plates to be laminated are joined by a hot uniaxial pressing method (hot press),
The plurality of metal plates to be laminated are a nonmagnetic metal plate and a magnetic metal plate, or a nonmagnetic metal plate and a magnetic metal plate, and one or a plurality of intermediate metals interposed between the nonmagnetic metal plate and the magnetic metal plate. A board,
A metal layer for bonding is previously provided on the entire surface of at least one facing surface of the plurality of metal plates to be laminated,
The plurality of metal plates to be laminated are set between a pair of press dies arranged opposite to each other on both sides in the axial direction of the hot press device, and facing at least one of the press dies toward the opposite press die. Providing a protruding stepped portion,
At the time of hot pressing, the metal plates in the region sandwiched between the stepped protrusion and the counterpart press die are formed as a joint where the joining metal layer is integrally joined, while the region not sandwiched by the projecting step The metal plate is formed as an unjoined portion that becomes a void portion, and is a composite material partially having a void portion.
前記一体的な接合部と空隙部となる未接合部を挟んで対向する金属板は、互いの引張率を相違させ、前記絞りプレス加工時に前記引張率の相違により前記未接合部に形成される空隙部を拡大させ、該空隙部の引張による拡大率を前記対向する金属板の引張率で予め設定していることを特徴とする複合材からなる容器の製造方法。 A method for producing a container having a bottom wall and a peripheral wall by drawing and pressing the composite material produced by the method according to any one of claims 1 to 4,
The metal plates opposed to each other with the integral joint and the non-joint part serving as a gap are formed at the unjoined part due to the difference in tensile rate during the drawing press process. A method for producing a container made of a composite material, characterized in that a gap portion is enlarged, and an enlargement ratio due to tension of the gap portion is set in advance by a tensile ratio of the opposing metal plate.
前記熱膨張率の相違により前記未接合部に形成される空隙部を拡大させ、該空隙部の熱膨張による拡大率を前記対向する金属板の熱膨張率で予め設定している請求項5に記載の複合材の製造方法。 Metal plates facing each other across the unjoined portion that becomes the integral joined portion and the gap portion have different thermal expansion coefficients, and are heated at the required temperature during the drawing press processing or after the drawing press processing,
The gap formed in the unjoined portion is enlarged due to the difference in the thermal expansion coefficient, and the expansion ratio due to the thermal expansion of the gap is preset by the thermal expansion coefficient of the opposing metal plate. The manufacturing method of the composite material of description.
前記非磁性金属板と磁性金属板とは、互いに対向する接合面側のそれぞれに接合用金属層が設けられ、
前記空隙部では前記接合用金属層同士が未接合で空間をあけて対向している一方、該空隙部を囲繞する部分では前記接合用金属層同士が接合していることを特徴とする複合材。 The non-magnetic metal plate and the magnetic metal plate are partially joined with a gap interposed therebetween,
The non-magnetic metal plate and the magnetic metal plate are provided with a bonding metal layer on each of the bonding surface sides facing each other,
In the gap, the bonding metal layers are unbonded and face each other with a space therebetween, while the bonding metal layers are bonded in a portion surrounding the gap. .
前記空隙部を挟む金属板には夫々接合用金属層が設けられ、
前記空隙部では前記接合用金属層同士が未接合で空隙部をあけて対向させている一方、該空隙部を囲繞する部分では前記接合用金属層同士が接合されていることを特徴とする複合材。 One or a plurality of intermediate metal plates are interposed between the nonmagnetic metal plate and the magnetic metal plate, the opposing surface of the nonmagnetic metal plate and the intermediate metal plate, the opposing surface between the intermediate metal layer plates, the intermediate metal plate and the magnetic metal plate Any one or a plurality of locations on the opposing surface are joined with a gap interposed therebetween,
Each metal plate sandwiching the gap is provided with a joining metal layer,
In the gap, the bonding metal layers are unbonded and are opposed to each other with a gap therebetween, while the bonding metal layers are bonded in a portion surrounding the gap. Wood.
前記磁性金属層は磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金から選択され、
前記接合用金属層は銅、アルミニウム、ニッケル、銀、錫から選択される1層または複数層の金属層からなり、対向する接合面の接合用金属は同種金属からなる請求項7乃至請求項11のいずれか1項に記載の複合材。 The nonmagnetic metal layer is selected from aluminum, aluminum alloy, nonmagnetic stainless steel,
The magnetic metal layer is selected from magnetic stainless steel, iron, iron alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, cobalt, cobalt alloy,
12. The bonding metal layer is made of one or more metal layers selected from copper, aluminum, nickel, silver, and tin, and the bonding metal on the opposite bonding surface is made of the same metal. The composite material according to any one of the above.
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