JP2799857B2

JP2799857B2 - アルミニウムクラッド鋼板

Info

Publication number: JP2799857B2
Application number: JP8314206A
Authority: JP
Inventors: 啓二山根; 琢司中村; 勝美神田; 嘉一近藤
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JPH09168875A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】加工密着性に優れたアルミニ
ウムクラッド鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムと鋼板とのクラッド材の開
発が様々な方法で進められている。例えば、冷間圧延接
合法（特開昭５３−８５７５９号公報など）、有機接着
剤法（特開昭６０−２２３６８３号公報など）などがあ
る。しかし、アルミニウムの表面に存在する酸化膜の存
在により、加工密着性に劣るという欠点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、接着剤を用いずに、低加圧力により、加工密着性に
優れたアルミニウムクラッド鋼板を提供することであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のクラッド鋼板
は、電解鉄箔、圧延鋼箔又は鋼板の片面に、銅量に換算
して０．１〜５０ｇ／ｍ^２の銅が被覆され、その上に厚
み５〜３００μｍのアルミニウム又はアルミニウム合金
の箔又は板が被覆されており、前記電解鉄箔、圧延鋼箔
又は鋼板の他の面に、銅、ニッケル、クロム、錫、亜
鉛、鉛又はこれらを主成分とする合金が被覆されてい
る。また、請求項２記載のクラッド鋼板は、電解鉄箔、
圧延鋼箔又は鋼板の片面又は両面に、銅、ニッケル、ク
ロム、錫、亜鉛、鉛又はこれらを主成分とする合金が被
覆され、その上に銅量に換算して０．１〜５０ｇ／ｍ^２
の銅が被覆され、さらにその上に厚み５〜３００μｍの
アルミニウム又はアルミニウム合金の箔又は板が被覆さ
れている。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のアルミニウムクラッド鋼
板に使用される鋼箔あるいは鋼板とは、電解法あるいは
圧延法により製造された鋼板をいう。また、鋼板として
は、低炭素鋼板、クロム添加鋼板、ニッケル拡散処理し
た鋼板、および、銅、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、
鉛、あるいはこれらを主成分とした合金を被覆した鋼板
が含まれる。もちろん、前記鋼板のアルミニウム箔ある
いは板を被覆しない面にはクロメート処理、リン酸塩処
理を施すことができる。一方、アルミニウムあるいはア
ルミニウム合金からなる圧延箔あるいは圧延板は、圧延
法により製造された厚み５〜３００ミクロンのアルミニ
ウムあるいはアルミニウム合金板である。アルミニウム
合金板としては、マグネシウム、マンガン、シリコン、
銅、鉄、亜鉛、クロム、チタンあるいはジルコニウムを
含んだ合金板が含まれる。５ミクロン未満の厚みでは作
業性が低下し、製造コストが高くなり、不経済である。

【０００６】また、３００ミクロンをこえると、材料の
面で不経済である。次に、良好な接合力および加工密着
性を得るためには、鋼箔または鋼板、あるいは、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金板の表面に、銅または銅
を主成分とした合金を、銅量に換算して、０．１〜５０
ｇ／ｍ ^２被覆する。好ましくは１〜３０ｇ／ｍ ^２被覆す
る。

【０００７】アルミニウムの表面の酸化物を除去した方
がより均一に接合し易い。また、双方の金属板の表面
に、銅または銅を主成分とした合金を被覆してもよい。
その場合、接合面での全銅量が０．１〜５０ｇ／ｍ^２で
あればよい。０．１ｇ／ｍ^２未満では、十分な接合力が
得られず、５０ｇ／ｍ^２をこすと製造コストの面で不経
済である。

【０００８】また、銅板に、銅または銅を主成分とした
合金を被覆する前に、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、
鉛、あるいはこれらを主成分とした合金を、０．０１〜
５０ｇ／ｍ^２被覆してもよい。

【０００９】また、あらかじめ銅、ニッケル、クロム、
錫、亜鉛、鉛、あるいはこれらを主成分とした合金を被
覆した鋼板を使用してもよい。しかし、クロムまたはク
ロムを主成分とした合金の場合は、０．０１〜２ｇ／ｍ
^２被覆してよい。

【００１０】また、前記の金属あるいは合金をあらかじ
め被覆する場合、銅あるいは銅を主成分とした合金を被
覆するときは、銅量に換算して０．１〜５０ｇ／ｍ^２被
覆すればよい。好ましくは０．５〜２０ｇ／ｍ^２被覆す
ればよい。このように、前もってニッケル、クロム、
錫、亜鉛、鉛、あるいはこれらを主成分とした合金を被
覆すると、結合層がより均一になり、密着性がより改善
される。

【００１１】ニッケル量が５０ｇ／ｍ^２、クロム量が２
ｇ／ｍ^２をこすと加工性が劣る。銅、ニッケル、クロ
ム、錫、亜鉛、鉛、あるいはこれらを主成分とした合金
を被覆する方法としては、電気めっき法、化学めっき
法、真空蒸着めっき法などがある。

【００１２】銅を主成分とした合金には、コバルト、ビ
スマス、鉄、ゲルマニウム、インジウム、マンガン、モ
リブデン、ニッケル、錫、アンチモン、テルル、タリウ
ム、亜鉛、タングステンなどを含む。

【００１３】ニッケルを主成分とした合金には、ニオ
ブ、クロム、アルミニウム、ロジウム、チタン、コバル
ト、銅、鉄、ゲルマニウム、インジウム、マンガン、モ
リブデン、錫、アンチモン、テルル、タリウム、亜鉛、
タングステンなどを含む。

【００１４】クロムを主成分とした合金には、バナジウ
ム、コバルト、鉄、マンガン、モリブデン、錫、タング
ステン、ニッケルなどを含む。

【００１５】亜鉛を主成分とした合金には、ジルコニウ
ム、バナジウム、タリウム、アンチモン、鉛、銅、イン
ジウム、コバルト、鉄、マンガン、モリブデン、錫、タ
ングステン、ニッケルなどを含む。

【００１６】錫を主成分とした合金には、亜鉛、ゲルマ
ニウム、クロム、ビスマス、アンチモン、鉛、銅、イン
ジウム、コバルト、鉄、マンガン、モリブデン、タング
ステン、ニッケルなどを含む。

【００１７】加熱時には、加圧力を特に必要とせず、板
を単に重ねるだけでよいが、均一に接合するためには、
好ましくは０．０１〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲で加
圧するのがよい。

【００１８】加熱は、真空、不活性、非酸化性の雰囲気
で、箔、板を３００℃〜アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金の融点未満の温度（約６５０℃）にする。３００
℃未満では密着性に劣り、融点以上ではアルミニウムが
溶融するため作業性を悪くする。

【００１９】加熱時間は、被覆する金属の種類や厚みに
よって異なるが、０．１秒〜１５分程度でよい。０．１
秒未満では、均一に密着しにくく、１５分をこえると不
経済である。

【００２０】アルミニウムクラッドは、鋼箔または鋼板
の片面あるいは両面に施すことができる。雰囲気は、非
酸化性雰囲気、例えば、水素、窒素、ヘリウム、ネオ
ン、アルゴン、またはこれらの混合ガスなどが好まし
い。

【００２１】一方、アルミニウムは、圧延法により製造
された厚さ５〜１００μｍのアルミニウム箔である。５
μｍ未満の厚みでは作業性が低下し、１００μｍを越え
ると材料費の面で不経済である。また、非接合面にはク
ロメート処理，リン酸処理などの化成処理を施すことが
できる。

【００２２】鋼板とアルミニウムを冷間圧延により接合
を行う際に、まず鋼板にニッケルあるいはニッケルを主
成分とした合金めっきを０．５〜５ｇ／ｍ²施す。ニッ
ケルあるいはニッケルを主成分とした合金を被覆する方
法は、特に制限されるものではないが、これらの方法と
しては電気めっき法，化学めっき法がある。ニッケルを
主成分とした合金には、リン，コバルト，銅，クロム，
亜鉛，スズあるいは鉄を含むことができる。

【００２３】

【実施例】（実施例１）厚み１００μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ１１００材）
を、ｐ−３アンザー（ヘンケル白水社製）３０ｇ／ｌを
含んだ溶液中に、温度６０℃の条件で５秒浸漬した。厚
み２００μｍの鋼板に、ピロリン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロ
リン酸カリウム３３０ｇ／ｌを含んだ溶液を用いて、５
０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２の条件で、銅を５０ｇ／ｍ
^２めっきした。ついで、アルミニウム箔と銅めっきした
鋼板とを重ね、圧力０．０４ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、窒
素ガス９５％と水素ガス５％を含んだ雰囲気中で、板の
温度６１０℃で１０分加熱してアルミニウムクラッド鋼
板を得た。

【００２４】（実施例２）厚み５μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ１０７０材）を、
水酸化ナトリウム５０ｇ／ｌを含んだ溶液中に、温度６
０℃の条件で５秒浸漬した。厚み２５０μｍの鋼板を、
硫酸銅２５０ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌを含んだ５０℃溶
液を用いて、浸漬して、両面に銅を２０ｇ／ｍ^２めっき
した。ついで、銅めっきした鋼板の両面にアルミニウム
箔を重ね、圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、窒素ガス
９５％と水素ガス５％を含んだ雰囲気中で、板の温度６
１０℃で１秒加熱してアルミニウムクラッド鋼板を得
た。

【００２５】（実施例３）厚み３０μｍのアルミニウム合金箔（ＪＩＳ３００３
材）を、硫酸銅２５０ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌを含んだ
溶液中に、温度４０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２の条件
で、銅を１０ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、銅めっきし
たアルミニウム合金箔を、厚み２００μｍの鋼板に重
ね、圧力０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、水素ガスの雰囲
気中で、板の温度６００℃で３０秒加熱してアルミニウ
ムクラッド鋼板を得た。

【００２６】（実施例４）厚み５０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ１０７０材）
を、水酸化ナトリウム１００ｇ／ｌを含んだ溶液中で、
温度６０℃で電流密度１０Ａ／ｄｍ^２の条件で、アルミ
ニウム箔を陰極として、５秒間処理した。厚み１００μ
ｍの鋼箔に、ワット浴（硫酸ニッケル２４０ｇ／ｌ、塩
化ニッケル４５ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ）を用い、温
度５０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２の条件で、ニッケルを
０．０１ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、ニッケルめっき
した鋼箔に、硫酸銅２５０ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌを含
んだ溶液を用いて、温度５０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２
の条件で、銅を３ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、アルミ
ニウム箔とニッケルめっき後銅めっきした鋼箔とを重
ね、圧力０．０４ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、アルゴンガス
雰囲気中で、箔の温度６３０℃で１分加熱してアルミニ
ウムクラッド鋼板を得た。

【００２７】（実施例５）厚み２００μｍのアルミニウム合金板（ＪＩＳ５０５２
材）に、硫酸銅２５０ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌを含んだ
溶液中に、温度４０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２の条件
で、銅を２ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、厚み７０μｍ
の鋼箔に、ピロリン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウ
ム３３０ｇ／ｌを含んだ溶液を用いて、５０℃、電流密
度５Ａ／ｄｍ^２の条件で、銅を３ｇ／ｍ^２めっきした。
ついで、銅めっきしたアルミニウム合金板と、銅めっき
した鋼箔を重ね、圧力０．０１ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、
窒素ガス９５％と水素ガス５％を含んだ雰囲気中で、板
の温度６５０℃で１秒加熱してアルミニウムクラッド鋼
板を得た。

【００２８】（実施例６）厚み３００μｍのアルミニウム合金板（ＪＩＳ５０８２
材）に、ピロリン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム
３３０ｇ／ｌを含んだ溶液を用いて、５０℃、電流密度
５Ａ／ｄｍ^２の条件で、銅を１０ｇ／ｍ^２めっきした。
ついで、厚み３０μｍの鋼箔に、ワット浴（硫酸ニッケ
ル２４０ｇ／ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／ｌ、ホウ酸３０
ｇ／ｌ）を用い、温度５０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ^２
の条件で、ニッケルを０．５ｇ／ｍ^２めっきした。この
ニッケルめっきした鋼箔に、硫酸銅３０ｇ／ｌ、硫酸第
１鉄３００ｇ／ｌ、硫酸アンモニウム３０ｇ／ｌを含ん
だ溶液を用いて、温度５０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ^２
の条件で、銅−鉄合金めっきを、銅に換算して５ｇ／ｍ
^２めっきした。ついで、銅めっきしたアルミニウム合金
板と、ニッケルめっき後銅−鉄合金めっきした鋼箔を重
ね、圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、窒素ガス９５％と
水素ガス５％を含んだ雰囲気中で、板の温度５９０℃で
１分加熱してアルミニウムクラッド鋼板を得た。

【００２９】（実施例７）厚み２００μｍのアルミニウム合金板（ＪＩＳ３００４
材）に、硫酸銅５ｇ／ｌ、硫酸ニッケル５ｇ／ｌ、酒石
酸アンモニウム１３ｇ／ｌ、水酸化アンモニウム０．０
２５ｇ／ｌを含んだ溶液を用いて、温度３０℃、電流密
度５Ａ／ｄｍ^２の条件で、銅−ニッケル合金を、銅に換
算して０．０５ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、厚み１５
μｍの電解鉄箔に、ワット浴（硫酸ニッケル２４０ｇ／
ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ）を用
い、温度５０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ^２の条件で、ニ
ッケルを５０ｇ／ｍ^２めっきした。このニッケルめっき
した鉄箔に、ピロリン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリ
ウム３３０ｇ／ｌを含んだ溶液を用いて、５０℃、電流
密度５Ａ／ｄｍ^２の条件で、銅を１０ｇ／ｍ^２めっきし
た。ついで、銅−ニッケル合金めっきしたアルミニウム
合金板と、ニッケルめっき後銅めっきした鉄箔を重ね、
圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、窒素ガス９５％と水素
ガス５％を含んだ雰囲気中で、板の温度５８０℃で１５
分加熱してアルミニウムクラッド鋼板を得た。

【００３０】（実施例８）厚み７０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ１０７０材）
を、ｐ−３アンザー（ヘンケル白水社製）３０ｇ／ｌを
含んだ溶液中に、温度６０℃の条件で１０秒浸漬した。
厚み２１０μｍの鋼板に、サージェント浴（無水クロム
酸２５０ｇ／ｌ、硫酸２．５ｇ／ｌ）を用いて、５０
℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ^２の条件で、クロムを０．０
１ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、クロムめっきした鋼板
に、ピロリン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム３３
０ｇ／ｌを含んだ溶液を用いて、５０℃、電流密度５Ａ
／ｄｍ^２の条件で、銅を３ｇ／ｍ^２めっきした。つい
で、アルミニウム箔とクロムめっき後銅めっきした鋼板
とを重ね、圧力２ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、窒素ガス雰囲
気中で、板の温度６００℃で１５分加熱してアルミニウ
ムクラッド鋼板を得た。

【００３１】（実施例９）厚み１５０μｍのアルミニウム合金板（ＪＩＳ５０８２
材）に、ピロリン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム
３３０ｇ／ｌを含んだ溶液に水酸化ナトリウムを添加し
てｐＨ１１．５にした溶液を用いて、６０℃で浸漬し
て、銅を０．０５ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、錫を
２．８ｇ／ｍ^２被覆した厚み２００μｍの錫めっき鋼板
に、ピロリン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム３３
０ｇ／ｌを含んだ溶液を用いて、５０℃で電流密度５Ａ
／ｄｍ^２の条件で、銅を０．０５ｇ／ｍ^２めっきした。
この銅めっきしたアルミニウム合金板と、銅めっきした
錫めっき鋼板を重ね、圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ^２をか
け、窒素ガス雰囲気中で、板の温度３０１℃で５分加熱
してアルミニウムクラッド鋼板を得た。

【００３２】（実施例１０）厚み２５０μｍのアルミニウム板（ＪＩＳ１１００材）
を、ｐ−３アンザー（ヘンケル白水社製）３０ｇ／ｌを
含んだ溶液中に、温度６０℃の条件で１０秒浸漬した。
厚み５０μｍの鋼箔に、サージェント浴（無水クロム酸
２５０ｇ／ｌ、硫酸２．５ｇ／ｌ）を用いて、５０℃、
電流密度２０Ａ／ｄｍ^２の条件で、クロムを２ｇ／ｍ^２
めっきした。ついで、クロムめっきした鋼箔に、ピロリ
ン酸銅９０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム３３０ｇ／ｌを
含んだ溶液を用いて、５０℃、電流密度５Ａ／ｄｍ^２の
条件で、銅を１０ｇ／ｍ^２めっきした。ついで、アルミ
ニウム板とクロムめっき後銅めっきした鋼箔とを重ね、
圧力５ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけ、窒素ガス雰囲気中で、板
の温度６００℃で３分加熱してアルミニウムクラッド鋼
板を得た。

【００３３】このようにして得られたアルミニウムクラ
ッド鋼板を、次のような加工密着性試験を行った。エリ
クセン試験機（東京衡機製造所製）により、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金板側が張り出るように、６ｍ
ｍ張り出した。アルミニウムまたはアルミニウム合金板
の表面の張り出し部にカッターで十字に地鉄部に達する
まで傷をつけて、ピンセットで強制的に剥離テストを実
施した。その結果、実施例１〜１０のクラッド鋼板は剥
離がみられなかった。

【００３４】

【発明の効果】鋼板と、アルミニウムまたはアルミニウ
ム板の間に銅などを介在させることにより、非酸化性雰
囲気中で強固な接合力を有するアルミニウムクラッド鋼
板が得られる。また、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、
鉛、あるいはこれらを主成分とした合金を被覆すると、
熱処理時において、鉄とアルミニウム間での拡散が抑制
されるため、より均一な接合層が形成され、加工密着性
も向上する。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 20/00 B23K 20/02 B23K 20/16 C23C 28/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電解鉄箔、圧延鋼箔又は鋼板の片面に、銅
量に換算して０．１〜５０ｇ／ｍ^２の銅が被覆され、そ
の上に厚み５〜３００μｍのアルミニウム又はアルミニ
ウム合金の箔又は板が被覆されており、前記電解鉄箔、
圧延鋼箔又は鋼板の他の面に、銅、ニッケル、クロム、
錫、亜鉛、鉛又はこれらを主成分とする合金が被覆され
ているアルミニウムクラッド鋼板。
【請求項２】電解鉄箔、圧延鋼箔又は鋼板の片面又は両
面に、銅、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、鉛又はこれら
を主成分とする合金が被覆され、その上に銅量に換算し
て０．１〜５０ｇ／ｍ^２の銅が被覆され、さらにその上
に厚み５〜３００μｍのアルミニウム又はアルミニウム
合金の箔又は板が被覆されたアルミニウムクラッド鋼
板。