JPH0569160A - 複合金属板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、通電加熱により各材料を最適温度
に加熱しながら圧着し、加工性の良い銅クラッド鋼板を
得る。 【構成】 素材の銅板１には２個の通電ロール１１、１
４、銅板２には１個の通電ロール１２が設けられてお
り、それぞれの通電ロール間に電源２１、２３を接続し
て電流を流すことにより、銅板の温度を２００〜７００
℃、鋼板の温度を６００〜９１０℃に加熱しながら圧着
ロール間に送り込み、３０％以下の圧下率で圧着させ
る。これによって、加工性など種々の用途に適した銅ク
ラッド鋼板が製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気装置の材料や装飾
品、日用品などに用いる銅または黄銅などの銅合金の板
と低炭素鋼板などの普通鋼の鋼板との比較的薄い複合金
属板、すなわちクラッド板を製造する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】複合金属板の製造技術は多様なものがあ
り、たとえば製造工程の初めの段階から複合化を行なう
ものとしては鋳込み圧延法と称し、一方の材料を鋳型の
中に吊しておき鋳ぐるみした鋳塊を作る方法がある。

【０００３】また厚さ数百ミリメートルといったスラブ
の段階で素材を重ね合わせ周辺を溶接して酸化を防止し
た上、加熱して圧延して接合する熱間圧延法と一般に云
われている方法もある。上記いずれの方法も以降の圧延
・焼鈍などの工程があることが前提になっており、銅と
鉄のように焼鈍すべき温度が大きく異なる材料の複合化
に適用することは困難である。

【０００４】また広い範囲の材料の組合せに適用できる
ものとして、火薬が爆発するとき発生する高圧力を利用
する爆着法が知られているが、厚板ではそのまま最終製
品とすることができても、薄板ではあとで圧延すること
を考えねばならず、やはり前述の鋳込み圧延法等と同様
な問題を生ずる。

【０００５】もっぱら薄板のクラッド材に適用される方
法として重ね圧延法といわれるものが知られている。こ
れは冷間または温間で素材の板を重ねて圧延機に送り込
んで圧下し、圧着するものでコイル状に連続的に作られ
るのが普通である。十分な接合が行なわれるためには１
パスでの圧下をできるだけ大きくすることが条件とさ
れ、非鉄金属同士の接合の場合には冷間で行なわれるこ
とが多いが、鋼板については加熱して温間で行なわれる
ことが多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の重ね圧延法にお
いても、その名の示すごとく接合の駆動力は圧延にあ
り、加熱する場合においても熱は補助的役割をするだけ
である。すなわち鋼板などの場合には変形抵抗が大きく
冷間では圧下力が著しく大きくなるので、ある程度加熱
して軟化させ圧下を容易にしようというものである。

【０００７】したがって接合された材料は加熱した場合
でも冷間圧延後と同様な結晶粒が伸びて硬化した組織に
なっており、絞り加工等の加工用の用途には軟化のため
焼鈍を行なわねばならない。しかしながら銅または銅合
金と鋼とでは焼鈍に適した温度が大幅に異なっており、
このような異質の材料の複合金属板の場合に両方の材料
の要求を満足するような焼鈍を行なうことは困難であ
る。したがって材質的にはある程度妥協したものになら
ざるを得なかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するものであって、少なくとも１の銅または銅合金の板
と少なくとも１の普通鋼の鋼板とを重ねて接合し複合金
属板を製造する方法において、前記銅または銅合金の板
を２００から７００℃に、普通鋼の鋼板の温度を６００
から９１０℃に酸素濃度３％以下の雰囲気中で加熱しつ
つ圧着ロール間に送り込み、３０％以下の圧下率で圧着
させることを特徴とする複合金属板の製造方法である。

【０００９】また加熱手段として、圧着すべき銅または
銅合金の板および普通鋼の鋼板それぞれに１または２以
上の通電ロールを設け、前記通電ロール間に電流を流し
て加熱を行なうことも特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明においては、複合金属板の素材となる金
属板を加熱して重ね合わせて圧着ロール間に送り込み接
合する。この際の加熱温度として銅または銅合金の板に
ついては２００℃から７００℃好ましくはこの範囲でも
３５０℃以上に、普通鋼の鋼板については６００から９
１０℃好ましくはこの範囲でも７５０℃以上にまで加熱
する。本発明は高温による原子の拡散速度の上昇を接合
の主な駆動力としており、加熱温度は従来のいわゆる重
ね圧延法より高くなっている。上記温度未満では接合強
度が不十分となり、また上記温度を超えると結晶粒が粗
大化したり、鋼板においては組織変態により集合組織が
変わり材質上好ましくなく、また加熱時の強度も低下
し、製造作業も困難になる。

【００１１】また、このような高温での加熱をするため
酸化防止手段が必要であり、酸素濃度３％以下の雰囲
気、たとえば窒素ガス雰囲気中で加熱から圧着までの工
程を行なう。このため装置全体を保護雰囲気の室の中に
入れるなどの手段が必要になる。すなわち従来の温度が
低い方法では酸化自体が少ない上、高い圧下率によって
接合面に新生面が生成して接合が促進されるので酸化の
防止はさして重要でなかったが、本発明の方法では後述
のように圧下が小さいこともあって酸化の防止は重要で
ある。雰囲気中酸素量はできるだけ低いことが望ましい
が、実用的限界は３％であり、これを超えると板の酸化
が著しくなる。

【００１２】一方、圧着ロールによる圧下は従来の重ね
圧延法より低くなっており、圧下率すなわち素材の板厚
の合計に対する製品板厚との差の比率は３０％以下、好
ましくは２０％以下の範囲内とする。圧下率を３０％以
下とするのは圧下率が高くなると圧着時の圧延組織が残
り材質が悪くなることが多いからである。本発明の方法
としては、圧延組織が残らない範囲での圧下に止めるた
め２０％以下が好ましい。素材の加熱温度が十分高けれ
ば圧下率は５％以上あれば通常は圧着可能である。

【００１３】上記のような本発明の工程は材質上特に好
ましい影響を与える。すなわち従来の重ね圧延法は圧着
における圧下率が高い一方、加熱しても再結晶温度以下
なので結晶粒は延伸した形になり、加工硬化状態にな
る。したがって曲げたり絞ったりの一般の加工用の用途
にするためには焼鈍して軟化させねばならないが、銅ま
たは銅合金と鋼とでは適当な焼鈍温度が異なる。このた
め鋼を軟化させるに十分な温度にすれば銅については温
度が高過ぎ、結晶粒の粗大化による材質の劣化などの問
題が生ずる。ところが本発明の方法によれば素材に各板
それぞれについて最適の温度に加熱し接合したまま最終
製品にできるからこのような問題がない。

【００１４】本発明の方法を実施するための装置として
は加熱手段に関して種々のものが考えられるが、本発明
者等が先に開発した通電加熱による方法が特に適してい
る（特開平２−３０７６８７号）。これは複数の金属板
それぞれに１または２以上の通電ロールを設け、この通
電ロール間に電流を流しつつ複数の金属板が重なるよう
に圧着ロール間に連続的に送り込んで複合金属板を製造
する方法である。 すなわち図１に示すように素材の金
属板１には２個の通電ロール１１、１４、金属板２には
１つの通電ロール１２が設けられ、それぞれの通電ロー
ル間に電源２１、２３を接続して電流を流しつつ、素材
の金属板が重なるように圧着ロール４間に送り込むこと
により複合金属板５が製造される。

【００１５】電源は低周波の交流電源、直流電源等いず
れも使用できる。電源２１の電流は一方の通電ロール１
１から一方の素材の金属板１を通り、圧着ロール４の部
分を経て他方の素材の金属板２を通り他方の通電ロール
１２に至る。すなわち各素材の金属板１、２における電
流値は同一である。たとえば素材の金属板１が銅板、２
が鋼板であるとすると、銅板の方が鋼板に比べて極端に
薄い場合でない限り、鋼板の方が電気抵抗が高い。この
ため同じ電流値では鋼板の方がより強く加熱される。銅
板の方が接合に必要な加熱温度は低いが、それでもなお
加熱が不足することが多いので、補助加熱用の通電ロー
ル１４を設け、電源２３により電流を流して加熱を補助
する。この加熱方法では素材の金属板は絶えず昇温する
ので、本発明でいう加熱温度は圧着ロール直前における
温度ということになる。

【００１６】この加熱方法は電源として商用周波数のも
ので済むので高周波加熱などに比べて電気設備の費用が
著しく安いと共に温度調節が容易で、板幅方向の温度分
布の均一性も良く、本発明の方法に適用するのに好適で
ある。

【００１７】図２は中心を鋼板、表、裏面を銅板として
３枚重ねて複合金属板を製造する場合を示しているが、
銅板１と鋼板２を通電ロール１１、１２間で電源２１に
より加熱し、銅板３と鋼板２を通電ロール１３、１２間
で電源２２により通電して加熱する。この場合２つの電
源２１、２２の電流の和が鋼板２に流れるよう電源２
１、２２の位相を定める。さらに銅板１、３の方を補助
加熱するために補助加熱用の通電ロール１４、１５を設
け、電源２３、２４により電流を流すようにしている。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）図１に示す装置により厚さ０．３ｍｍ、幅
３００ｍｍの銅板と厚さ０．６ｍｍ、幅３００ｍｍの低
炭素鋼板（ＪＩＳ規格ＳＰＣＥ相当）により２層の複合
金属板を製造した。すなわち図１において素材の金属板
１を銅板、２を低炭素鋼板として製造を行なった。銅板
の加熱温度は４００℃、鋼板の加熱温度は８００℃で酸
素濃度０．１％以下の窒素雰囲気中で加熱から圧着まで
行なった。圧着ロールでの圧下率は１０％である。 製
品の特性を調べたが９０度の曲げ、曲げ戻し試験を行な
っても剥離を生じなかった。また冷間圧延を行なった
が、この場合も剥離を生じなかった。その他ピール強度
試験、加工性を調べるためのエリクセン試験、深絞り
（スウィフトカップ）試験等を行なったが、表１に示す
ように良好な特性を示した。なおエリクセン試験、深絞
り試験は以下の例も含めて銅板の側が絞られた外面にな
るようにして試験した。

【００１９】

【表１】

【００２０】（実施例２）図２に示す装置により厚さ
０．３ｍｍ，幅３００ｍｍの銅板を表、裏の表面の金属
板１、３とし、厚さ０．６ｍｍ、幅３００ｍｍの低炭素
鋼板を中心の板２として３層の複合金属板を製造した。
加熱温度、圧下率等の条件は実施例１と同様であり、表
１に示すように製品特性も良好であった。

【００２１】（比較例１）実施例１に用いたのと同じ素
材の金属板により、銅板と低炭素鋼板の２層の複合金属
板の製造工程を実施した。装置は実施例１と同様に図１
に示すものを用いたが、銅板の加熱温度は１８０℃、鋼
板の加熱温度は５５０℃とし、圧下率は実施例１と同様
の１０％とした（表１）。加熱中の雰囲気については実
施例１と同様の窒素雰囲気である。結果は良好な接合は
せず、曲げによりすぐはがれた。

【００２２】（比較例２）素材、加熱温度等の条件は比
較例１と同様であるが、圧下率を３５％としたものであ
る。製品特性は表１に示すように接合はするもののピー
ル強度は低く、再結晶温度以下で加工を受けたため材料
が硬化し、加工性は不良であった。

【００２３】（比較例３）比較例２で製造された製品を
さらに７５０℃で３０分間窒素雰囲気中で焼鈍したもの
である。表１に示すようにピール強度は上昇し接合は良
好になり、加工性も向上したが、銅板に対しては焼鈍温
度が高過ぎのため結晶粒が粗大化し、エリクセン試験に
おいて表面が凸凹になるオレンジピールがみられた。ま
た深絞り性を表わす限界絞り比（ＬＤＲ）もあまり良く
ない。これは鋼板の再結晶の集合組織が圧下率との関係
で絞り性を得るための、最適のものでないためと考えら
れる。

【００２４】

【発明の効果】銅または銅合金と普通鋼の鋼板との複合
金属板を製造する場合、本発明の方法によれば、素材の
各金属板を十分に加熱した上で少ない圧下率で圧着する
ので各素材の本来の特性を損なわず複合化することがで
きる。したがって深絞り加工など種々の用途に適した複
合金属板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する装置の例を示す概念図

【図２】本発明の方法を実施する装置の例を示す概念図

───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｂ２３Ｋ 103:22 (72)発明者 石元 忠志 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１の銅または銅合金の板と少
   なくとも１の普通鋼の鋼板とを重ねて接合し複合金属板
   を製造する方法において、前記銅または銅合金の板を２
   ００から７００℃に、普通鋼の鋼板の温度を６００から
   ９１０℃に酸素濃度３％以下の雰囲気中で加熱しつつ圧
   着ロール間に送り込み、３０％以下の圧下率で圧着させ
   ることを特徴とする複合金属板の製造方法。
2. 【請求項２】 圧着すべき銅または銅合金の板および普
   通鋼の鋼板それぞれに１または２以上の通電ロールを設
   け、前記通電ロール間に電流を流して加熱を行なうこと
   を特徴とする請求項１記載の複合金属板の製造方法。