JPH05386A - Manufacture of aluminum/invar/aluminum clad material - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain effective material for electronic parts where strong joining to an extent that peeling is not seen substantially is realized. CONSTITUTION:This is the manufacturing method of aluminurlnvar/ aluminum clad material where aluminum and invar are heated to 300-450 deg.C and to <300 deg.C, respectively, the aluminum/Invar/-aluminum assembly material is formed, rolled at >=15% draft and then, subjected to stress relief heat treatment.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム／インバ
ー／アルミニウムクラッド材の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an aluminum / invar / aluminum clad material.

【０００２】[0002]

【従来の技術】アルミニウム／インバー(Invar) ／アル
ミニウムのクラッド材は、例えば電子材料として使用さ
れるなど比較的需要の多い複合材料であるが、高価な材
料であり、一般的普及には材料コストの点で問題が多
い。従来、アルミニウム／インバー／アルミニウムのク
ラッド材は、常温で表面活性化を目的に冷間ブラッシン
グを行ってから圧下率60％以上の冷間圧延による冷間圧
接を行って製造している。2. Description of the Related Art Aluminum / Invar / aluminum clad material is a relatively high demand composite material such as used as an electronic material, but it is an expensive material, and the material cost is not widely used. There are many problems in terms of. Conventionally, an aluminum / invar / aluminum clad material is manufactured by cold brushing at room temperature for the purpose of surface activation and then cold welding by cold rolling with a rolling reduction of 60% or more.

【０００３】しかしながら、かかる従来法にあっては表
面活性化を十分に実現しようとしてブラッシングを過度
に行うと材料に疵を付け機械的特性の劣化をもたらす恐
れがある。このような疵が生じると、例えば、電子部品
用材料として利用する場合に性能劣化は免れない。さら
に、圧下率60％以上を確保するためには非常に大きな圧
延荷重を要し、そのため圧接すべき板材の幅寸法に制限
が生ずる。一方、かかるクラッド材にあっては材料コス
トに占める加工コスト、つまり複合化への加工コストが
大きく、材料コストを下げてその普及を図るうえからも
加工コストの低減が強く求められている。つまり、簡便
な手段によるクラッド化と得られるクラッド材の幅広化
が求められている。However, in such a conventional method, if brushing is excessively performed in order to sufficiently realize the surface activation, the material may be flawed and the mechanical properties may be deteriorated. When such a defect occurs, performance deterioration is unavoidable when it is used as a material for electronic parts, for example. Further, in order to secure a rolling reduction of 60% or more, a very large rolling load is required, which limits the width dimension of the plate material to be pressed. On the other hand, in such a clad material, the processing cost in the material cost, that is, the processing cost for compounding is large, and there is a strong demand for the processing cost to be reduced in order to reduce the material cost and spread the material. In other words, it is required to make the clad by a simple means and to widen the obtained clad material.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の一般
的な目的は、より安価なアルミニウム／インバー／アル
ミニウムのクラッド材の製造方法を提供することであ
る。本発明の具体的な目的は、より少ない圧延荷重でも
って効果的接合が可能となり、板材の場合、より幅広の
材料が得られるアルミニウム／インバー／アルミニウム
のクラッド材の安価な製造法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is a general object of the present invention to provide a cheaper method for producing aluminum / invar / aluminum clad material. It is a specific object of the present invention to provide an inexpensive method for producing an aluminum / invar / aluminum clad material that enables effective joining with a smaller rolling load and can obtain a wider material in the case of a plate material. Is.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく、従来技術の内容について再検討を重ね
たところ、従来はむしろ表面酸化が生じて接合強度が劣
化するとされてきた加熱状態での接合について着目し
て、種々検討を重ね、次のような知見を得て本発明を完
成した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have repeatedly reviewed the contents of the prior art in order to solve the above problems, but it has been conventionally said that rather surface oxidation occurs and the bonding strength deteriorates. By paying attention to the bonding in the heated state, various studies were repeated, and the following findings were obtained to complete the present invention.

【０００６】(1) アルミニウムは昇温により変形抵抗が
低下するので、300 ℃以上450 ℃未満の加熱によって圧
延荷重の低下が実現される。 (2) インバーはアルミニウムに比較して酸化し易いが、
300 ℃未満の加熱では例えば１時間加熱しても接合を阻
害するような厚膜の酸化皮膜は生成せず、圧延荷重の低
下が実現されること。 (3) したがって、各材料の少なくとも接合すべき面を加
熱した状態で温間圧延を行って温間圧接を行えば、より
少ない圧延荷重、圧下率でもって効果的接合が達成でき
ることになり、このことはより幅広く、均一な性能を持
つクラッド材の圧延による接合が可能となることを意味
し、実際そのような方法によれば従来全く不可能であっ
た幅１メートルまでの幅広クラッド材の製造が可能とな
ること。 (4) また、アルミニウム／インバー／アルミニウムクラ
ッド材は、圧延接合だけでは剥離強度があまり大きくな
いものは剥離するが、これは、アルミニウムとインバー
の熱膨張の差が大きく、また３層クラッドのため接合界
面に歪みが残留するからであり、接合後加熱熱処理を行
うと接合界面の残留歪みが除去されると同時に、アルミ
ニウムとインバー間の原子の相互拡散が生じ剥離強度は
大きくなること。(1) Since the deformation resistance of aluminum decreases as the temperature rises, a reduction in rolling load is realized by heating above 300 ° C and less than 450 ° C. (2) Invar is more susceptible to oxidation than aluminum,
If the heating temperature is lower than 300 ° C., for example, even if it is heated for 1 hour, a thick oxide film that hinders the bonding is not formed, and the rolling load is reduced. (3) Therefore, if at least the surfaces to be joined of each material are warm-rolled while being warm-welded, effective joining can be achieved with a smaller rolling load and reduction. This means that it is possible to join clad materials with wider and uniform performance by rolling. In fact, such a method makes it possible to produce wide clad materials up to 1 meter in width, which was impossible in the past. Is possible. (4) In addition, the aluminum / invar / aluminum clad material peels off if the peel strength is not so great only by rolling joining, but this is because the difference in thermal expansion between aluminum and invar is large, and because it is a three-layer clad. This is because the strain remains at the bonding interface, and when heat treatment after bonding is performed, the residual strain at the bonding interface is removed, and at the same time, interdiffusion of atoms between aluminum and Invar occurs and the peel strength increases.

【０００７】よって、本発明の要旨とするところはアル
ミニミウムを300 ℃以上450 ℃未満に、インバーを300
℃未満に加熱して、アルミニウム／インバー／アルミニ
ウム組立材を構成し、圧下率15％以上の圧延を行い、次
いで後熱処理を行うことを特徴とするアルミニウム／イ
ンバー／アルミニウムクラッド材の製造方法である。本
発明の好適態様によれば、前記後熱処理は200 〜450 ℃
に30分以下加熱することにより行ってもよい。Therefore, the gist of the present invention is that aluminum is kept above 300.degree. C. and below 450.degree.
A method for producing an aluminum / invar / aluminum clad material, which comprises heating an aluminum / invar / aluminum assembly to a temperature of less than ℃, rolling at a rolling reduction of 15% or more, and then performing a post heat treatment. . According to a preferred embodiment of the present invention, the post heat treatment is 200 to 450 ° C.
Alternatively, the heating may be performed for 30 minutes or less.

【０００８】インバーの加熱温度の下限は、室温である
が、好ましくは 200℃以上300 ℃未満である。圧下率は
ほゞ15〜30％で十分な接合が行われる。ここに「アルミ
ニウム」は純アルミニウムはもちろんアルミニウム合金
も包含されるが、硬度の点からは、一般にはアルミニウ
ム合金がすぐれている。インバー合金は、一般にはNi:
36重量％、残部:Fe の合金であって、熱膨張率の低い鉄
−ニッケル系合金を包含する。なお、本発明におけるア
ルミニウム材およびインバー材の加熱温度は圧延時にも
実質上保持されるものとし、好ましくは加熱後可及的速
やかに圧延を行う。The lower limit of the heating temperature of Invar is room temperature, but preferably 200 ° C. or higher and lower than 300 ° C. Sufficient bonding is achieved with a rolling reduction of about 15 to 30%. Here, "aluminum" includes not only pure aluminum but also aluminum alloys, but aluminum alloys are generally superior in terms of hardness. Invar alloys are commonly Ni:
An alloy of 36% by weight and the balance: Fe, which includes an iron-nickel alloy having a low coefficient of thermal expansion. The heating temperature of the aluminum material and the invar material in the present invention is substantially maintained during rolling, and preferably, rolling is performed as quickly as possible after heating.

【０００９】[0009]

【作用】次に、添付図面によって本発明をさらに具体的
に説明する。図１は、本発明にかかるインバー合金板と
アルミニウム板とのクラッド化に先だって構成される組
み立て体の略式説明図である。アルミニウム板10、12は
一般に厚さ 1.0〜0.2mm 程度であり、一方インバー合金
板14の板厚さは通常0.4 〜2.0mm 程度で十分である。な
お、これを３層に積層して例えば30％の圧下率で圧延す
ると、得られる複合材の厚さは0.3 〜1.5mm 程度とな
る。The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view of an assembly body formed before clad formation of an Invar alloy plate and an aluminum plate according to the present invention. The aluminum plates 10 and 12 generally have a thickness of about 1.0 to 0.2 mm, while the Invar alloy plate 14 usually has a thickness of about 0.4 to 2.0 mm. In addition, when this is laminated in three layers and rolled at a reduction rate of, for example, 30%, the thickness of the obtained composite material is about 0.3 to 1.5 mm.

【００１０】このようにして用意されたアルミニウム板
およびインバー合金板は、次の温間接合に先立って、必
要により冷間または温間でブラッシングなどの表面活性
化を行ってからアルミニウム板を300 ℃以上450 ℃未満
に、インバー合金板を300 ℃未満に加熱する。アルミニ
ウム板の加熱温度は300 ℃未満では変形抵抗が十分低下
せず、一方450 ℃以上では表面酸化がみられるため十分
な接合強度が得られなくなる。好ましくは350 〜400 ℃
である。インバー合金板の加熱温度は300 ℃以上では酸
化皮膜の生成がみられ、接合強度が低下する。The aluminum plate and the Invar alloy plate thus prepared are subjected to surface activation such as brushing cold or warm, if necessary, prior to the next warm joining, and then the aluminum plate is heated to 300 ° C. Above, at less than 450 ° C, heat the Invar alloy plate to less than 300 ° C. If the heating temperature of the aluminum plate is less than 300 ° C, the deformation resistance does not decrease sufficiently, while if it exceeds 450 ° C, surface oxidation is observed and sufficient bonding strength cannot be obtained. Preferably 350-400 ° C
Is. When the heating temperature of the Invar alloy plate is 300 ° C or higher, an oxide film is formed and the joint strength decreases.

【００１１】次いで、アルミニウム／インバー／アルミ
ニウム組立材を構成してから、圧下率15％以上の圧延を
行う。通常この圧下率は最大40％で十分である。この組
立体を構成するには、界面に空気などが入り込まないよ
うにして順次貼合せながら行うか、具体的には圧延に先
立って３層に積層してロールに噛み込ませることで組立
体を構成する。圧延時にもアルミニウム板、インバー合
金板は上記範囲内の温度に加熱されているのが好まし
く、そのためには圧延直前に加熱する。Next, after forming an aluminum / invar / aluminum assembly material, rolling is performed at a rolling reduction of 15% or more. A maximum reduction of 40% is usually sufficient. This assembly is constructed by sequentially laminating it so that air or the like does not enter the interface, or more specifically, by stacking it in three layers and rolling it into the assembly before rolling. Constitute. During rolling, the aluminum plate and the Invar alloy plate are preferably heated to a temperature within the above range, and for that purpose, they are heated immediately before rolling.

【００１２】後熱処理は200 〜450 ℃に30分以下加熱す
ることにより行うが、一般には大気中で行ってもよい
が、必要により非酸化性雰囲気の炉内で行う。上記範囲
より低い温度では接合強度が十分でなく、一方それより
も高い温度では接合界面に脆弱な金属間化合物層が形成
され、接合強度が低下する。余り短時間では効果は十分
でないが、一般には30分以下、好ましくは５〜30分間で
ある。圧延に引続いて行う場合には連続焼鈍装置により
連続的に行ってもよい。短時間でよいため連続化が可能
となる。The post-heat treatment is carried out by heating at 200 to 450 ° C. for 30 minutes or less. Generally, it may be carried out in the air, but if necessary, it is carried out in a furnace in a non-oxidizing atmosphere. At a temperature lower than the above range, the bonding strength is insufficient, while at a temperature higher than that range, a brittle intermetallic compound layer is formed at the bonding interface, and the bonding strength is reduced. The effect is not sufficient if the time is too short, but it is generally 30 minutes or less, preferably 5 to 30 minutes. When the rolling is performed subsequent to the rolling, the rolling may be continuously performed by a continuous annealing device. Since it is sufficient for a short time, it is possible to make it continuous.

【００１３】[0013]

【実施例】アルミニウム板としてA1100 合金(0.7mm厚×
60mm幅×250mm 長さ) 、インバー合金板として36％Ni−
Fe合金(1.5mm厚×60mm幅×150mm長さ) を用い、図１の
ようにクラッド組立体としてから種々の加熱温度および
圧下条件で接合試験を行った。結果を表１および図２な
いし図４にまとめて示す。[Example] A1100 alloy (0.7 mm thickness x
(60 mm width x 250 mm length), 36% Ni- as Invar alloy plate
Using Fe alloy (1.5 mm thickness x 60 mm width x 150 mm length), a joining test was conducted under various heating temperatures and reduction conditions after forming a clad assembly as shown in Fig. 1. The results are summarized in Table 1 and FIGS. 2 to 4.

【００１４】表１は加熱温度および圧下率を変えたとき
の結果をまとめて示す。図２はクラッド組立体のアルミ
ニウム板の加熱温度と圧下率との接合強度に及ぼす影響
を示すグラフである。インバー合金板はRT〜300 ℃に加
熱した。図中、接合強度良好領域は (剥離強度) ≧24.5
N/mmである。24.5N/mm以上の剥離強度を示すものを合格
とすると、圧下率15％以上、後熱処理200 〜450 ℃の範
囲で十分な接合強度が得られているのが分かる。Table 1 collectively shows the results when the heating temperature and the reduction rate were changed. FIG. 2 is a graph showing the influence of the heating temperature and the rolling reduction of the aluminum plate of the clad assembly on the joint strength. The Invar alloy plate was heated to RT to 300 ° C. In the figure, the region with good bonding strength is (peeling strength) ≧ 24.5
N / mm. If the peel strength of 24.5 N / mm or more is regarded as acceptable, it can be seen that sufficient bonding strength is obtained in the rolling reduction of 15% or more and the post heat treatment in the range of 200 to 450 ° C.

【００１５】図３はアルミニウム板の加熱温度 300℃で
圧延したときの圧下率と剥離強度との相関を示すグラフ
である。インバー合金板は 290℃に加熱した。後熱処理
は360 ℃で0.5 時間行った。圧下率15〜30％で十分な接
合強度が得られるのが分かる。また、後熱処理を行わな
いと接合強度は著しく低くなっている。図４は後熱処理
条件と剥離強度との相関を示すグラフである。アルミニ
ウム板、インバー合金板いずれも 290℃に加熱し、圧下
率27％で圧延接合したものであった。200 〜450 ℃の後
熱処理により剥離強度が飛躍的に改善されることが分か
る。FIG. 3 is a graph showing the correlation between the rolling reduction and the peel strength when an aluminum plate is rolled at a heating temperature of 300 ° C. The Invar alloy plate was heated to 290 ° C. Post heat treatment was performed at 360 ° C for 0.5 hours. It can be seen that sufficient bonding strength can be obtained at a reduction rate of 15 to 30%. In addition, the joint strength is remarkably low unless the post heat treatment is performed. FIG. 4 is a graph showing the correlation between post heat treatment conditions and peel strength. Both the aluminum plate and the Invar alloy plate were heated to 290 ° C and rolled and bonded at a rolling reduction of 27%. It can be seen that the post heat treatment at 200 to 450 ° C dramatically improves the peel strength.

【００１６】[0016]

【表１】 [Table 1]

【００１７】これらの結果からも分かるように、本発明
によれば、最適条件として圧延温度290 ℃、圧下率17％
以上、そして後熱処理温度400 ℃によって、実質上剥離
の見られない優れた接合強度が確保され、低膨張基板材
料として満足すべき特性を備えていることが分かる。As can be seen from these results, according to the present invention, the optimum conditions are a rolling temperature of 290 ° C. and a rolling reduction of 17%.
As described above, it can be seen that the post-heat treatment temperature of 400 ° C. ensures excellent bonding strength with substantially no peeling, and that the low expansion substrate material has satisfactory characteristics.

【００１８】[0018]

【発明の効果】これまで問題であった広幅材で接合強度
の優れたクラッド材の製造が本発明によって安価な手段
でもって容易に克服でき、具体的には圧下率30％で後熱
処理を加えるとで、ほゞ完全な接合強度が得られ、また
圧下率が少なくてもよいということから、例えば従来は
高々幅300mm であったものが、500mm 以上のものであっ
ても可能となり、本発明の意義は大きい。EFFECTS OF THE INVENTION The production of a clad material having a wide width and excellent bonding strength, which has been a problem so far, can be easily overcome by an inexpensive means according to the present invention. Specifically, a post heat treatment is applied at a rolling reduction of 30%. With the fact that almost perfect joint strength can be obtained and the rolling reduction can be small, for example, the conventional width of 300 mm at the maximum can be increased to 500 mm or more. Is significant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明にかかる方法を実施するためのアルミニ
ウム板とインバー合金板との三層組立体の略式説明図で
ある。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a three-layer assembly of an aluminum plate and an Invar alloy plate for carrying out the method according to the present invention.

【図２】本発明にかかる実施例の結果を示すグラフであ
る。FIG. 2 is a graph showing a result of an example according to the present invention.

【図３】本発明にかかる実施例の結果を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing a result of an example according to the present invention.

【図４】本発明にかかる実施例の結果を示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing a result of an example according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,12 : アルミニウム板 14 : インバー合金板 10,12: Aluminum plate 14: Invar alloy plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｄ 8/02 Ｚ 7412−4Ｋ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁵ Identification code Office reference number FI technical display location C21D 8/02 Z 7412-4K

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 アルミニミウムを300 ℃以上450 ℃未満
に、インバーを300℃未満に加熱して、アルミニウム／
インバー／アルミニウム組立材を構成し、圧下率15％以
上の圧延を行い、次いで後熱処理を行うことを特徴とす
るアルミニウム／インバー／アルミニウムクラッド材の
製造方法。1. Aluminium is heated to 300 ° C. or higher and lower than 450 ° C. and Invar is heated to lower than 300 ° C.
A method for producing an aluminum / invar / aluminum clad material, which comprises forming an Invar / aluminum assembly material, rolling it at a rolling reduction of 15% or more, and then performing a post heat treatment. 【請求項２】 前記後熱処理を200 〜450 ℃に30分以下
加熱することにより行う請求項１記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the post-heat treatment is performed by heating at 200 to 450 ° C. for 30 minutes or less.