JPH0413488A - 加工性に優れたアルミニウムクラッド鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軽量で優れた耐食性を有し且つ良好な加工性
を有するアルミニウムクラッド鋼板を製造性よく製造す
る方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、アルミニウムクラッド鋼板の製造については
多種多様の方法が提案されているが、工業的に用いられ
ている方法としては、圧延法、爆接法、肉盛−圧延法、
鋳込法などがある。

爆接法は母材と合わせ材をｔｌＡ薬の爆発エネルギーを
利用して圧着する方法であり、かなり高い接合性を得る
ことができるがコストが高価となることは否めない。肉
盛−圧延法は母材となるスラブ表面に合わせ材を溶接肉
盛した後に圧延する方法であり、また鋳込法は例えば合
わせ材を吊るした鋳型内に母材となる溶湯を鋳込んで鋳
片を作製し。

これを圧延してクラツド材を得る方法である。

いずれの方法を採用するかは、素材の性質、製造コスト
、量産性などの観点から選定されるが。

鋼板とアルミニウムのクラッドの場合には、金属間化合
物の生成のしやすさ、製造コスト、量産性などの点から
圧延法を利用するのが最も一般的である。

圧延法によって鋼板とアルミニウム板を重ね合わせて圧
延する場合には、鋼板とアルミニウムの接合面を充分に
清浄化した後、高温に加熱して強圧下の１パス圧延で接
着させ、その後、軟質化を目的とした焼鈍を実施するの
が通常である。

また、比較的低圧下率で圧延接着することを目的として
、鋼板に予めアルミニウムを溶融めっきし、この溶融ア
ルミニウムめっき鋼板にアルミニウム又はアルミニウム
合金を圧着せしめる方法が例えば特開昭５５−６８１９
５号公報に提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の圧延法において、１パスの強圧下率で接合する方
法は強力な圧延機を必要とするので設備が大型化すると
いう問題がある。また加工量が大きいために材料が著し
く加工硬化したり、接合された界面にうねり　（鋼板と
アルミニウムの板厚構成比の変動）が発生することから
、？！肉の素材板（アルミニウム板、鋼板とも）の使用
が困難になるという問題もあった。加えて、この方法で
軟質クラツド材を得るには接合後に軟化焼鈍を必要とす
るが、この焼鈍時にアルミニウムと鋼板との界面にＦ　
ｅ−Ａ　Ｉの金属間化合物が生成しやす＜　（５００℃
以上の加熱温度で生成しやすい）、これが発生するとク
ラツド材の加工性を著しく低下させるので、加熱条件が
制約されるという問題があった。

このようなことから、完全に軟質なりランド材を得るこ
とが難しく、シたがって加工性の良好なアルミニウムク
ラッド材を製造するには困難が伴った。

一方、前記の特開昭５５−６８１９５号公報に提案され
ている如き溶融アルミニウムめっき調板を使用する方法
では、めっきなしの鋼板を用いる方法に比べれば接合に
必要な圧下率は小さくて良いが、溶融アルミニウムめっ
き鋼板は鋼板素材とアルミニウムめっき層の界面にＦ　
ｅ−Ａ　Ｉの脆い金属間化合物が生成しているので、加
工を受けた場合にこのＦｅ−Ａｌの金属間化合物を起点
として剥離が生じ易いという問題があった。したがって
、この場合にも加工性の優れたアルミニウムクラッド材
を製造性よく製造することは困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、鋼板表面にアルミニウムまたはアルミニウム
合金を蒸着または電気めっきすることによりＦ　ｅ−Ａ
　Ｉ系の金属間化合物が層界面に実質上存在しないアル
ミニウム被覆鋼板を製造し、このアルミニウム被覆鋼板
のアルミニウム被覆面にアルミニウム板またはアルミニ
ウム合金板を重ね合わせ、この重ね合わせ前または後に
おいて２００℃以上５００℃以下の温度に加熱した状態
で両板が接合するに必要十分な圧下率で圧延することを
特徴とする。

ここで、蒸着めっきとは周知のように蒸着金属（本発明
ではアルミニウムまたはアルミニウム合金）を真空中で
蒸発させ、この蒸気中に鋼板表面をさらすことによって
鋼板表面に該金属を析出させるめっき方法を意味し、１
１気めっきとは金属イオンを含有する溶液中で鋼板側を
陰極として電解を行うことにより鋼板表面に金属（本発
明ではアルミニウムまたはアルミニウム合金）を析出さ
せるめっき方法を意味している。また本発明においてア
ルミニウム合金とは例えばＳｉを１０％までアルミニウ
ム中に含有する合金、さらにはＣｕ、Ｍｎ。

Ｍｇ等を含有する合金等を意味し、Ｆｅ−Ａｌ系の金属
間化合物とはこれらの合金元素が被覆中に含まれる場合
には、この合金元素を成分として含むＦ　ｅ−Ａ　Ｉ系
の金属間化合物をも包含する０本発明においては、かよ
うなＦ　ｅ−Ａ　Ｉ系の金属間化合物が一方の素材とし
て使用するアルミニウム被覆綱板（以後皮材と呼ぶこと
がある）のアルミニウム被覆層と鋼板層との界面に形成
されていないことが必要である。

この皮材のアルミニウム被覆層は鋼板表面に密着してい
ればその厚みは極薄でもよい。皮材のアルミニウム被覆
層（アルミニウムまたはアルミニウム合金）と、これに
重ね合わせるアルミニウム板またはアルミニウム合金板
（以後、母材と呼ぶことがある）とは成分的に同一であ
ることは必ずしも必要ではなく、一方がアルミニウム、
他方がアルミニウム合金であってもよい。

皮材と母材との重ね合わせ面は清浄な面でなければなら
ず２必要に応してワイヤブラシ研磨や化学的処理を重ね
合わせ前に施す。また、圧延は材料温度が２００℃以上
５００’Ｃ以下の状態で実施するが母材の厚みが皮材に
比べて成る程度厚い場合には母材（アルミニウム板また
はアルミニウム合金板）側だけを加熱し、皮材は特に加
熱処理しなくてもよい場合があり、このような片側加熱
も本発明法は包含する。加熱は不活性ガス雰囲気中で実
施するのがより好ましい。圧延は通常は１パス圧延で行
うが、その圧下率は材料加熱温度にも関係するが接合が
生じる最低の圧下率を採用することができる。

〔作用〕

鋼板にアルミニウムまたはアルミニウム合金を蒸着また
は電気めっきした場合には、その層界面にＦ　ｅ−Ａ　
Ｉ系の金属間化合物が存在しないアルミニウム被覆鋼板
（皮材）が得られる。また　このアルミニウム被覆鋼板
にアルミニウム板またはアルミニウム合金板（母材）を
重ね合わせて適度な材料温度のもとで圧延すると、アル
ミニウム同士の接合であるから、軽圧下でも十分な接合
強度が得られる。この軽圧下での圧延では加工硬化の程
度が低く、シたがって、このままで十分な加工性を有し
ており、特に軟化焼鈍を必要としない。このため、軟化
焼鈍時にＦ　ｅ−Ａ　Ｉ系の金属間化合物が生成すると
いったこともない。

また、アルミニウムまたはアルミニウム合金の芸着また
は電気めっきによれば鋼板との接合強度が十分に強いか
ら、そのめっき厚が薄くてもアルミニウム板またはアル
ミニウム合金板との接合強度が十分に得られる。したが
って、極薄の鋼板に対して極薄の蒸着または電気めっき
した薄い板厚のアルミニウム被覆鋼板を皮材として使用
し、これよりも板厚が厚いアルミニウム板またはアルミ
ニウム合金板を母材として使用することによりアルミ層
が鋼層よりも相対的に厚いクラツド材の製造ができる。

すなわち、軽量で且つ耐食性の良好なりランド材を得る
ことができる。そして、皮材とする被覆鋼板の鋼板素材
としてステンレス薄鋼板を使用すれば、その耐食性は一
層向上し、従来材にはない軽量で耐食性に優れ且つ加工
性の良好な材料を得ることができる。

以下に１本発明の作用効果を試験結果に基いてさらに具
体的に説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ）はいずれも母材として板厚２ＩＩ
１ｍのアルミニウム板（工業用アルミニウムーＡｌ１０
０Ｐ）を用いたが、第１図（ａ）では厚みが０．１６ｍ
ｍ（７）ＳＵＳ３０４板を皮材とし、第１図（ｂ）では
厚みが０．１６ｍｍの５ＵＳ３０４板に１０μ閣のアル
ミニウムを蒸着した蒸着アルミニウムめっき鋼板を皮材
とし、そして第１図（ｃ）では厚みが０．１６ａ＋ｍの
５１１ｓ３０４板に１２μｍのアルミニウムを溶融めっ
きした溶融アルミニウムめっき鋼板を皮材とした場合に
ついて２それぞれ該母材と当該皮材とを重ね合わせてク
ラッド圧延したさいに大気雰囲気下での材料加熱温度と
圧下率が接合性にどのように影響するがを調べた結果を
示したものである。

接合性の評価は、得られたクラツド材を曲げ試験によっ
て剥離の程度を調べることによって行った。図中のＸ印
はポンチ半径ＩＲの９０’曲げ試験によって剥離した接
合不可のもの、・印は９００曲げ試験では剥離は認めら
れなかったが、その後さらに１８０°の曲げ戻し試験し
たときに接合部に剥離が認められたもの、またＯ印は９
０’曲げ試験後さらに１８０°曲げ戻し試験を行っても
接合部に剥離が認められなかったものを示している。

また、第２図（ａ）〜（Ｃ）は、加熱雰囲気をＮ２ガス
雰囲気とした以外は、第１図（ａ）〜（Ｃ）と同し試験
を行った場合の結果を示したものである。

これらの結果から明らかなように、加熱条件が大気雰囲
気下であるかＮ２ガス雰囲気下であるかを問わず、皮材
がＳ［ｌ５３０４の（ａ）に比べて、蒸着アルミニウム
めっき鋼板ら）および溶融アルミニウムめっき鋼板（Ｃ
）を皮材とした方が軽度の圧下率で接合が達成されてい
ることがわかる。しかし、第１図および第２図とも、（
ｂ）と（Ｃ）の間では、加熱温度が低いと○印の領域に
顕著な差が現れており、溶融アルミニウムめっき鋼板（
Ｃ）よりも蒸着アルミニウムめっき鋼板ら）を皮材とし
て使用した方が、低圧下率および低加熱温度で強加工に
耐え得る接合性が得られることがわかる。なお、第１図
（ｂ）と第２図０））に見られるように９本発明法によ
れば、大気雰囲気下でも実用上十分な接合性が軽圧下率
５低加熱温度で達成されるが、Ｎ２ガス雰囲気下での加
熱を採用した方が一層良好な接合性が得られることがわ
かる。

このように蒸着アルミニウムめっき鋼板をτ方の素材と
してアルミニウム板とクラッド接合すると、低圧下率且
つ低温加熱で接合性の高いアルミニウムクラッド鋼板を
得ることができる。同様のことは、１ｉ気アルミニウム
めっき鋼板を一方の素材とした場合においても、同様の
結果が得られることを確認した。電気アルミニウムめっ
き鋼板も蒸着アルミニウムめっき鋼板と同様に、溶融ア
ルミニウムめっき鋼板のようにＦ　ｅ−Ａ　Ｉ系の金属
間化合物が層界面に形成されることはないので、同様の
結果が得られたものと考えてよい。

本発明法の実施にあたり、蒸着または電気めっきしたア
ルミニウム被覆鋼板の加熱温度はアルミニウムの融点以
下、好ましくは２００〜５００℃以下とする必要がある
。５００”Ｃを越える温度に加熱するとアルミニウム層
と鋼層の界面でＦ　ｅ−Ａ　Ｉ系の金属間化合物が生成
し、接合したクラツド材の加工性を劣化させるばかりで
なく、大気雰囲気下での加熱を採用する場合にはアルミ
ニウム表面の表面酸化によって接合性を低下させる原因
となるからである。またアルミニウムの融点以上の加熱
では圧延ロールにアルミニウムが付着して表面品質を阻
害することにもなる。一方、２００℃未満の加熱温度で
はアルミニウムの原子拡散効果が少なく。

加工に耐えうる接合強度を得ることが困難となる。

圧下率については接合が可能な軽圧下率で行うことがで
き、１０％以上の圧下率であれば接合が可能であるが、
好ましくは３０％未満の圧下率とするのがよい。３０％
以上の圧下率でも接合性を害するものではないが、材料
の加工硬化が大きくなり、大型の圧延機が必要となるし
、またクラッド材料の加工性を得るためには圧延後の軟
化焼鈍が必要となるからである。使用する蒸着または電
気めっきしたアルミニウム被覆鋼板は片面めっき材料で
あっても両面めっき材料であってもよく２片面めっき材
料の場合のそのめっき面とアルミニウム板とを重ねてク
ラッド圧延することは言うまでもない。

また、材料の加熱雰囲気は第１図、第２図の比較で示さ
れるように、不活性雰囲気中での加熱処理の方が接合性
が良くなるが、不活性雰囲気としてはＮ２ガス以外のア
ルゴン等の他の不活性ガス雰囲気でもよく、また真空で
あっても同様の効果が得られる。

なお、接合が可能な最低限の軽圧下率でクラッド圧延し
た後に３得られたクランド材の形状修正と接合強度向上
を重ねて、更に冷間で仕上げ圧延を行うことも好ましい
。

以下に実施例を挙げ１本発明の効果を一層明らかにする
。

〔実施例〕

下記に示す明細の皮材（Ｍ板）と母材（アルミニウム板
）を準備し、それぞれの材料の接合表面をブラッシング
処理で清浄化した後に、大気中またはＮ２ガス雰囲気中
で材料温度が４００″ｃになるように加熱し、圧下率２
０％または１０％で大気中で圧延接合した。なお、圧接
時の各材料の温度降下は約１５℃であった。

〔使用材料の明細〕 ■、皮材（［板） （１）、５ＵＳ３０４鋼板：厚み０．１６ｍｍ（２）、
蒸着アルミニウムめっき鋼板（素材−５ＬＩＳ３０４鋼
板）：厚み０．１６ｍｍ　（めっき厚み１０μ幇）（３
）、ｉＭアルミニウムめっき鋼板（素材−５ＵＳ３０４
綱板）：厚み０．１６−ｍ（めっき厚み１２μｍ）（４
）、電気アルミニウムめっき鋼板（素材−５ＵＳ３０４
鋼板）　　：０．１６ｍｍ　（めっき厚み５μｍ）■、
母材（アルミニウム板） 工業用アルミニウム板−ＡＩｌｏｏＰ　　：厚み２１第
１表に５得られた各クラッド材料の９０°曲げ試験結果
と、９０°曲げ試験後さらに１８０°曲げ戻し試験を行
った曲げ・曲げ戻し試験結果を示した。

第１表の結果に見られるように１本発明例麹１〜８では
、いずれも低圧下率で接合が可能であり。

強加工度である曲げ・曲げ戻し試験後においても接合面
には剥離が生じていない。

これに対して比較例９〜１２の熔融アルミニウムめっき
鋼板を皮材として用いた場合は、低圧下率で接合は可能
であるが２曲げ・曲げ戻し試験で剥離が生している。ま
た比較例１３〜１６の５ＵＳ３０４の場合は低圧下率で
の接合は不可であった。

第１表 接合性の評価：可・・接合部に！ｆｉ踊なし、否・・接
合部に刊離あり〔発明の効果］ 以上のように３本発明によれば、良好な加工性を有する
アルミニウムクラッド鋼板が、低圧下率の圧接接合によ
って、しかも低い加熱温度で、製造できる。したがって
、圧接接合後に軟化焼鈍を必要としない。このため、大
型圧延機と焼鈍設備は特に必要と廿ず、省エネルギー、
製造コストの低減および品質の安定化が達成され、軽量
で耐食性と加工性の優れた材料を市場に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）はいずれも母材として板厚２ｍ＋
＊のアルミニウム板を用いたうえ、第１図（ａ）では厚
みが０．１６ｍ−の５ＩＩＳ３０４板を皮材とし、第１
図Ｇ）では厚みが０．１６ｍ−の５ＬＩＳ３０４板に１
０μ−のアルミニウムを蒸着した蒸着アルミニウムめっ
き鋼板を皮材とし第１図（Ｃ）では厚みが０．１６ｍｍ
の５ＩＩＳ３０４板に１２μ−のアルミニウムを溶融め
っきした溶融アルミニウムめっき鋼板を皮材とした場合
について　それぞれ咳母材と当該皮材とを重ね合わせて
クラッド圧延したさいの大気雰囲気下での材料加熱温度
と圧下率が接合性に及ぼす影響を示す図。 第２図（ａ）〜（Ｃ）は、材料加熱をＮ２ガス雰囲気下
で行った以外は、第１図（ａ）〜（Ｃ）と同し実験を行
った場合の材料加熱温度と圧下率が接合性に及ぼす影響
を示す図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金
   を蒸着または電気めっきすることによりＦｅ−Ａｌ系の
   金属間化合物が層界面に実質上存在しないアルミニウム
   被覆鋼板を製造し、このアルミニウム被覆鋼板のアルミ
   ニウム被覆面にアルミニウム板またはアルミニウム合金
   板を重ね合わせ、この重ね合わせ前または後において該
   被覆鋼板だけまたは両板とも２００℃以上５００℃以下
   の温度に加熱したうえで圧延することからなる加工性に
   優れたアルミニウムクラッド鋼板の製造法。
2. （２）アルミニウム被覆鋼板の鋼板素材はステンレス鋼
   である請求項１に記載のアルミニウムクラッド鋼板の製
   造法。
3. （３）加熱処理は大気雰囲気下で実施する請求項１また
   は２に記載のアルミニウムクラッド鋼板の製造法。
4. （４）加熱処理は不活性ガス雰囲気下で実施する請求項
   １または２に記載のアルミニウムクラッド鋼板の製造法
   。
5. （５）アルミニウム被覆鋼板の厚みは、アルミニウム板
   またはアルミニウム合金板の厚みに比べて著しく薄いも
   のである請求項１、２、３または４に記載のアルミニウ
   ムクラッド鋼板の製造法。