JP4023751B2

JP4023751B2 - クラッド材の製造方法

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Publication number: JP4023751B2
Application number: JP2006182868A
Authority: JP
Inventors: 昌行高田; 靖展西岡; 友宏西村; 健二徳田; 利樹植田; 誠森下
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: JP2007181877A

Description

本発明は、熱交換器などに用いられるクラッド材の製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、従来の一般的な熱交換器用クラッド材の製造方法が以下のように記載されている。まず、芯材用アルミニウム合金、側材（特許文献１では、犠牲陽極材およびろう材）用アルミニウム合金を連続鋳造により溶解、鋳造し、必要に応じて均質化熱処理する。また、側材用アルミニウム合金の鋳塊については、それぞれ所定厚さまで熱間圧延する（図９のＳ１１ａ、Ｓ１１ｂ参照、均質化熱処理は均熱と記載する）。ついで、芯材用アルミニウム合金鋳塊と、側材用熱間圧延板（側材用部材）を重ね合わせて（図９のＳ１２参照）、常法に従って熱間圧延（クラッド熱延、図９のＳ１３参照）によりクラッド材とする。
特開２００５−２３２５０７号公報（段落００３７、００３９、００４０）

しかし、このような方法によって製造される従来の一般的なクラッド材は、以下に示す問題があった。
（１）側材用部材として熱間圧延板を使用するため、クラッド材の製造工程における熱間圧延の回数が多くなり、生産性が低下するという問題があった。

（２）芯材用鋳塊はフライス盤等により面削処理されることが多く、その表面は面削加工面である。一方、側材用熱間圧延板は、圧延方向に沿って生じる圧延目が形成されたロール加工面である。したがって、芯材用鋳塊と、側材用熱間圧延材とでは、その表面状態が異なり、両者を重ね合わせてクラッド熱延した際に、芯材と側材との密着不良が生じやすいという問題があった。そして、芯材と側材の密着性を向上させるためには、クラッド熱延において軽圧下での多パス圧延が必要となり、クラッド熱延での生産性が低下することとなる。

（３）側材用部材として熱間圧延材を使用すると、圧延板の表面状態および平坦度（特に長手方向の平坦度）の制御は圧延ロールのみで行うことになり、また、熱間圧延により圧延板表面に酸化皮膜が形成されるため、表面状態および平滑度の制御が困難であり、芯材と側材との密着不良が防止できないという問題があった。

（４）芯材と側材との密着不良が生じると、クラッド材の生産性の低下の問題と共に、所定のクラッド率が得られないという問題、合わせフクレなどの品質異常が発生するという品質低下の問題、さらには、密着不良によって耐食性が低下するという問題も発生する。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性に優れ、側材用部材の表面状態および平坦度の制御が容易であり、密着不良が生じにくいクラッド材の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するため、請求項１のクラッド材の製造方法は、芯材と、前記芯材の片面または両面に重ね合わされた１つまたは複数の側材とからなるクラッド材の製造方法において、芯材準備工程で芯材用金属を溶解、鋳造して製造した芯材用鋳塊、および、側材準備工程で前記芯材用金属とは成分組成の異なる側材用金属を溶解、鋳造して製造した側材用鋳塊をそれぞれ準備するクラッド材準備工程と、前記芯材用鋳塊の片面または両面に前記側材用鋳塊を前記側材として所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材を製造する重ね合わせ工程と、前記重ね合わせ材を熱間圧延してクラッド材を製造するクラッド熱延工程と、を含み、前記側材準備工程において、前記側材の少なくとも１つを、溶解、鋳造して製造された側材用鋳塊を所定厚さにスライスするスライス工程により製造し、当該製造された側材に面削処理を行うことを特徴とする。

このような手順でクラッド材を製造すれば、側材用部材（側材）として側材用鋳塊またはスライスした側材を使用するため、側材用部材の製造の際に熱間圧延を行う必要がなくなる。これにより、側材用部材の製造の際に熱間圧延を行う従来のクラッド材の製造方法に比べて、熱間圧延の回数が減少し、作業工程の省略化を図ることができると共に、表面状態および平坦度を容易に制御できる。また、芯材用鋳塊に側材用鋳塊を重ね合わせることにより、両者の表面状態が同等となり、密着性が向上する。さらに、スライスした側材に面削処理を行うことにより、側材の表面状態および平坦度が向上し、芯材との密着性が向上する。そして、密着性が向上するため、クラッド熱延工程において、多パス圧延が不要となる。

請求項２のクラッド材の製造方法は、前記スライス工程の前に、溶解、鋳造して製造された前記側材用鋳塊に、更に均質化熱処理を行うことを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、側材用鋳塊の内部応力が除去され、スライスされた側材の平坦性が向上し、芯材との密着性が向上する。

請求項３のクラッド材の製造方法は、前記スライス工程において、前記側材用鋳塊を、水平に設置されている当該側材用鋳塊の設置面に対し平行にスライスすることを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、スライスの際に生じる切断塊（スライス塊）の自重、形状による変位（例えば、切断塊が倒れようとする力等）の影響が極小化され、スライスされた側材の平坦性が向上し、芯材との密着性が向上する。

請求項４のクラッド材の製造方法は、前記芯材準備工程において、製造された芯材用鋳塊に面削処理および均質化熱処理の少なくとも１つを行うことを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、芯材用鋳塊の表面状態および平坦度が向上し、側材との密着性が向上する。

請求項５のクラッド材の製造方法は、前記側材準備工程において、製造された側材に均質化熱処理を行うことを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、側材の表面状態および平坦性が向上し、芯材との密着性が向上する。

請求項６のクラッド材の製造方法は、前記側材の少なくとも１つは、長手方向１ｍ当たりの平坦度が１ｍｍ以下であることを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、平坦度を所定値以下に制御することで、平坦性がより向上し、芯材との密着性がより向上する。

請求項７のクラッド材の製造方法は、前記側材の少なくとも1つは、表面粗度が算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０５〜１．０μｍの範囲であることを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、芯材や各側材との間に隙間が形成されにくく、密着性がさらに向上する。

請求項８のクラッド材の製造方法は、前記芯材用鋳塊の厚さが２００〜７００ｍｍ、前記側材の厚さが３〜２００ｍｍであることを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、芯材用鋳塊および側材用圧延材の厚さを特定の範囲に規定することにより、クラッド材のクラッド率が適切に調整される。

請求項９のクラッド材の製造方法は、前記芯材用金属および前記側材用金属が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、芯材用金属および側材用金属がアルミニウムまたはアルミニウム合金であるため、各工程での加工性が向上し、芯材と側材との密着性が向上し、クラッド材のクラッド率が適切に調整される。

請求項１０のクラッド材の製造方法は、芯材と、前記芯材の片面または両面に重ね合わされた複数の側材とからなるクラッド材の製造方法において、芯材準備工程で芯材用金属を溶解、鋳造して製造した芯材用鋳塊、側材準備工程で前記芯材用金属とは成分組成の異なる側材用金属を溶解、鋳造して製造した側材用鋳塊、および、側材圧延工程で前記芯材用金属とは成分組成の異なる側材用金属を溶解、鋳造して側材用鋳塊を製造し、さらに熱間圧延して製造した側材用圧延板を準備するクラッド材準備工程と、前記芯材用鋳塊の片面または両面に、前記側材用鋳塊および前記側材用圧延板を側材として所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材を製造する重ね合わせ工程と、前記重ね合わせ材を熱間圧延してクラッド材を製造するクラッド熱延工程と、を含み、前記側材準備工程において、前記側材の少なくとも１つを、溶解、鋳造して製造された側材用鋳塊を所定厚さにスライスするスライス工程により製造し、当該製造された側材に面削処理を行うことを特徴とする。

このような手順でクラッド材を製造すれば、複数の側材用部材（側材）の１つとして側材用鋳塊またはスライスした側材を使用するため、その側材用部材の製造の際に熱間圧延を行う必要がなくなる。これにより、複数の側材用部材の製造の際に熱間圧延を行う従来のクラッド材の製造方法に比べて、熱間圧延の回数が減少し、作業工程の省略化を図ることができると共に、表面状態および平坦度を容易に制御できる。また、芯材用鋳塊に側材用鋳塊を重ね合わせることにより、両者の表面状態が同等となり、密着性が向上する。さらに、スライスした側材に面削処理を行うことにより、側材の表面状態および平坦度が向上し、芯材との密着性が向上する。そして、密着性が向上するため、クラッド熱延工程において、多パス圧延が不要となる。加えて、側材用部材として側材用圧延板を使用するため、従来のクラッド材に使用されていた側材および側材用製造設備を利用することができる。

請求項１１のクラッド材の製造方法は、前記側材用鋳塊および前記側材用圧延板の厚さが、３〜２００ｍｍであることを特徴とする。
このような手順でクラッド材を製造すれば、側材用圧延材の厚さを特定の範囲に規定することにより、側材のクラッド率が適切に調整される。

本発明の請求項１に係るクラッド材の製造方法によれば、クラッド材を製造するための熱間圧延工程の回数を少なくすることができるので、生産性に優れると共に、側材用部材（側材）の表面状態および平坦度の制御が容易となり、密着不良が生じにくいクラッド材が製造できる。また、側材用鋳塊をスライスするので、生産性がより一層優れ、密着不良がより一層生じにくいクラッド材が製造できる。そして、多パス圧延が不要であるので生産性に優れるクラッド材となる。

請求項２に係るクラッド材の製造方法では、側材用の鋳塊に均質化熱処理を行うことで、スライスされた側材の平坦性がさらに向上するため、密着不良がより一層生じにくい。請求項３に係るクラッド材の製造方法では、平坦性がより向上した側材を得ることができ、芯材との密着性がより向上するため、密着不良がより一層生じにくい。

請求項４または請求項５に係るクラッド材の製造方法では、鋳塊等に面削処理や均質化熱処理を行うので、密着不良がより一層生じにくい。請求項６に係るクラッド材の製造方法では、平坦度を制御することで、芯材との密着性がより向上するため、密着不良がより一層生じにくい。請求項７に係るクラッド材の製造方法では、芯材や各側材との間に隙間が形成されにくく、密着性がさらに向上する。
請求項８または請求項９に係るクラッド材の製造方法では、鋳塊等の厚さ、または、鋳塊等の材質を規定したので、適切なクラッド率を有するクラッド材が製造できる。

請求項１０に係るクラッド材の製造方法では、側材用部材（側材）の１つに側材用圧延板を使用したので、生産性が優れると共に、側材用部材の表面状態および平坦度の制御が容易となり、密着不良が生じにくいクラッド材が製造できる。また、製造コストの低いクラッド材を製造できる。請求項１１に係るクラッド材の製造方法では側材用圧延板の厚さを規定したので、適切なクラッド率を有するクラッド材が製造できる。

次に、図面を参照して本発明に係るクラッド材の製造方法について詳細に説明する。なお、参照する図面において、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）、図２は、クラッド材の製造方法のフローを示す図、図３はクラッド材の構成を示す断面図、図４〜図７は芯材準備工程または側材準備工程の概略を示す模式図、図８（ａ）は重ね合せ材の構成を示す模式図、図８（ｂ）はクラッド熱延工程の概略を示す模式図である。

本発明に係るクラッド材の製造方法は、芯材と、芯材の片面または両面に重ね合わされた１つまたは複数の側材とからなるクラッド材であればどのようなものにも適用して、これを製造することができる。ここで、クラッド材の層数は何ら限定されることはなく、図３（ａ）に示すように、芯材２の片面に1つの側材３をクラッドした２層のクラッド材１ａ、図３（ｂ）に示すように、芯材２の両面に側材３を1つずつクラッドした３層のクラッド材１ｂ、図３（ｃ）に示すように、芯材２の片面に２つの側材３、３をクラッドした３層のクラッド材１ｃ、図３（ｄ）に示すように、芯材２の両面に、側材３と従来の側材４（圧延から製造した側材）を1つずつクラッドした３層のクラッド材１ｄ等に好適に適用することができる。しかしながら、図示しないが、さらに側材の層数を増やした４層以上のクラッド材にも好適に適用することが可能であることはいうまでもない。

また、本発明におけるクラッド材では、芯材を構成する芯材用金属と、側材を構成する側材用金属とは、「成分組成の異なる金属」を使用する。「成分組成の異なる金属」には、「成分組成の異なる同種の金属」や、「成分組成の異なる異種の金属」が含まれる。
「成分組成の異なる同種の金属」とは、母材が同じ種類の金属であって、成分組成が異なるものをいう。このような金属としては、例えば、熱交換器に用いるクラッド材のように、芯材用金属としての３０００系のＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金に対して、側材用金属としての４０００系のＡｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金（側材としてのろう材用）、７０００系のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金（側材としての犠牲材用）または１０００系の純アルミニウム（側材として中間材用）とを含んでなる金属がこれに該当する。また、食品缶に用いるクラッド材のように、芯材用金属としての３０００系のＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金または５０００系のＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金に対して、側材用金属としての１０００系の純アルミニウムとを含んでなる金属がこれに該当する。さらに、ポリッシュドスキンのように、芯材用金属としての２０００系のＡｌ−Ｃｕ系アルミニウム合金に対して、側材用金属としての１０００系の純アルミニウムとを含んでなる金属がこれに該当する。

また、「成分組成の異なる異種の金属」とは、母材が異なる種類の金属をいう。このような金属としては、例えば、アルミニウム合金に対して、銅合金または鉄鋼とを含んでなる金属がこれに該当する。
前記した金属の成分組成の調整は、用いるクラッド材の用途等に応じて適宜決めることができる。

以下、本発明のクラッド材の製造方法の第１実施形態について、詳細に説明する。
［１．第１実施形態］
第１実施形態に係るクラッド材の製造方法は、芯材と、芯材の片面または両面に重ね合わされた1つまたは複数の側材とからなるクラッド材を製造する方法であって、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に記載されたクラッド材１ａ、１ｂ、１ｃを製造する方法である。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１実施形態に係るクラッド材の製造方法は、芯材準備工程Ｓ１ａおよび側材準備工程Ｓ１ｂからなるクラッド材準備工程と、重ね合わせ工程Ｓ２ａと、クラッド熱延工程Ｓ３と、を含むものである。以下、各工程について説明する。

［クラッド材準備工程］
クラッド材準備工程は、芯材準備工程Ｓ１ａで製造した芯材用鋳塊および側材準備工程Ｓ１ｂで製造した側材用鋳塊を準備する工程である。このクラッド材準備工程は、芯材用鋳塊および側材用鋳塊のどちらを先に製造して準備しておいてもよく、また、芯材準備工程Ｓ１ａおよび側材準備工程Ｓ１ｂは同時に進行して準備してもよい。
（１）芯材準備工程：Ｓ１ａ
芯材準備工程Ｓ１ａは、芯材用金属を溶解、鋳造して芯材用鋳塊を製造する。ここで、芯材用金属は前記した成分組成の金属である。また、鋳造方法は以下に記載する半連続鋳造法によって製造することが好ましい。しかしながら、鋳造方法は半連続鋳造法に限定されず、例えば、芯材の厚さが薄いクラッド材の製造においては、後記する薄スラブ鋳造法、双ロール鋳造法、スラブスライス法を使用してもよい。また、芯材用鋳塊の幅、長さは特に限定されるものではないが、生産性を考慮すると、幅１０００〜２５００ｍｍ、長さは３０００〜１００００ｍｍが好ましい。

（半連続鋳造法）
半連続鋳造法は、図４に示すような鋳造装置１０が用いられ、底部が開放された金属製の水冷鋳型１１に、上方より金属（ここでは芯材用金属）の溶湯Ｍを注入し、水冷鋳型１１の底部より凝固した金属を連続的に取り出し、所定厚さＴ₁の鋳塊１７（ここでは芯材用鋳塊）を得るものである。このとき、溶湯Ｍは、桶１２から、ノズル１３、フロート１４およびグラススクリーン１５を介して、水冷鋳型１１に供給される。水冷鋳型１１に供給された溶湯Ｍは、冷却水Ｗで冷却された水冷鋳型１１の内壁面に接することにより凝固し凝固殻１６となる。さらに、水冷鋳型１１の下部から冷却水Ｗが、直接、凝固殻１６の表面に噴射され、連続的に鋳塊１７（芯材用鋳塊）が製造される。

ここで、芯材用鋳塊の厚さＴ₁は、２００〜７００ｍｍが好ましい。厚さＴ₁が前記範囲外であると、クラッド材のクラッド率が不適切なものとなりやすい。また、適宜必要に応じて、後記する側材用鋳塊と重ね合わせる前に、研削機によって、表面に形成された晶出物や酸化物を除去するための面削処理（図1（ａ）、（ｂ）において面削と記載する）および均質化熱処理（図１（ａ）、（ｂ）において均熱と記載する）の少なくとも１つを行ってもよい。

面削処理を行うことにより、平坦性の評価において、長手方向１ｍ当たりの平坦度を１ｍｍ以下、望ましくは０．５ｍｍ以下、表面粗度が算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０５〜１．５μｍ、望ましくは、０．１〜０．７μｍととする芯材を得ることができる。平坦度が前記範囲を超えると、クラッド材に密着不良が発生しやすくなる。表面粗度が前記範囲未満であると、加工が困難となりやすい。表面粗度が前記範囲を超えると、クラッド材に密着不良が発生しやすくなる。また、均質化熱処理を行うことにより、芯材用鋳塊の内部応力が除去され、芯材の平坦性がより向上する。ここで均質化熱処理の温度、時間は特に限定されるものではないが、処理温度は、３５０〜６００℃、処理時間は１〜１０時間とするのが好ましい。

均質化熱処理の処理温度が３５０℃未満であると、内部応力の除去量が小さく、鋳造中に偏析した溶質元素の均質化も不十分となり、敢えて熱処理を施した効果は小さい。一方、処理温度が６００℃を超えると、鋳塊表面の一部が溶解するバーニングと呼ばれる現象が生じ、クラッド材の表面欠陥の原因になりやすい。また、処理時間が１時間未満であると、内部応力の除去効果が小さく、また均質化も不十分となりやすい。なお、処理時間は、生産性を考慮すると１０時間以下が好ましい。

（２）側材準備工程：Ｓ１ｂ
側材準備工程Ｓ１ｂは、前記芯材用金属と成分組成の異なる側材用金属を溶解、鋳造して１つまたは複数の側材用鋳塊を製造する。なお、ここで製造される側材用鋳塊は、このまま側材として、芯材用鋳塊の片面または両面に所定配置に重ね合わせる場合もあり、この側材用鋳塊をスライスして製造された側材用鋳塊を、側材として、芯材用鋳塊の片面または両面に所定配置に重ね合わせる場合もある。ここで、側材用金属は前記した成分組成の金属である。また、鋳造方法は、図５、図６に示す薄スラブ鋳造法または双ロール鋳造法、スライス方法は、図７（ａ）、（ｂ）に示すスラブスライス法が好ましい。しかしながら、鋳造方法は薄スラブ鋳造法、双ロール鋳造法に限定されず、例えば、半連続鋳造法を使用してもよい。また、側材用鋳塊の幅、長さは特に限定されるものではないが、生産性を考慮すると、幅１０００〜２５００ｍｍ、長さは３０００〜１００００ｍｍが好ましい。以下に、薄スラブ鋳造法、双ロール鋳造法、スラブスライス法について説明する。

（薄スラブ鋳造法）
薄スラブ鋳造法は、図５に示すような鋳造装置２０が用いられ、側部が開放された金属製の水冷鋳型２１に、側方より金属（ここでは側材用金属）の溶湯Ｍを注入し、水冷鋳型２１の側部より凝固した金属を連続的に取り出し、所定厚さＴ_２の鋳塊２５（ここでは側材用鋳塊）を得るものである。このとき、溶湯Ｍは、桶２２から、耐火物２３を介して接合された水冷鋳型２１に供給される。水冷鋳型２１に供給された溶湯Ｍは、冷却水Ｗで冷却された水冷鋳型２１の内壁面に接することにより凝固し凝固殻２６となる。さらに、水冷鋳型２１の側部から冷却水Ｗが、直接、凝固殻２６の表面に噴射され、連続的に鋳塊２５（側材用鋳塊）が製造される。ここで、側材用鋳塊の厚さＴ₂は、３〜２００ｍｍが好ましい。厚さＴ₂が前記範囲外であると、クラッド材のクラッド率が不適切なものとなりやすい。なお、図５では、鋳造装置２０は鋳造方向が水平である横型鋳造装置を記載したが、鋳造方向が垂直である縦型鋳造装置でもよい。

（双ロール鋳造法）
双ロール鋳造法は、図６に示すように、回転鋳型として相対するロールを使用する鋳造方法であって、一対のロール３３、３３と、その一対のロール３３、３３の間に設けられたサイド堰３１と、ロール３３、３３を冷却する冷却装置（図示しないが、ロール３３内に設けられているのが一般的である）とを備えた鋳造装置３０が用いられる。そして、金属（ここでは側材用金属）の溶湯Ｍをサイド堰３１の側部のノズル３２から回転するロール３３、３３の外周面間に供給し、供給直後からロール３３、３３を冷却装置で冷却することによって、溶湯Ｍが凝固して、連続的に所定厚さＴ₃の鋳塊３４（ここでは側材用鋳塊）が製造される。ここで、側材用鋳塊の厚さＴ₃は、３〜２００ｍｍが好ましい。厚さＴ₃が前記範囲外であると、クラッド材のクラッド率が不適切なものとなりやすい。なお、図６では、鋳造装置３０は鋳造方向が水平である横型鋳造装置を記載したが、鋳造方向が垂直である縦型鋳造装置でもよい。また、回転鋳型として、ロールの代わりにベルトまたはブロックを使用した鋳造装置でもよい。

（スラブスライス法）
スラブスライス法は、側材準備工程Ｓ１ｂのスライス工程において、図７（ａ）に示すように、前記した半連続鋳造法または薄スラブ鋳造法で製造した鋳塊１７（２５）を、図示しない帯鋸切断機等によってスライスすることによって、所定厚さＴ₄の側材用鋳塊３５が製造される。なお、このスライスすることにより製造された側材用鋳塊３５は、側材となる。ここで、側材用鋳塊３５の厚さＴ₄は、３〜２００ｍｍが好ましい。厚さＴ₄が前記範囲外であると、クラッド材のクラッド率が不適切なものとなりやすい。また、図７（ｂ）に示すように、水平に設置されている鋳塊１７（２５）を、当該鋳塊１７（２５）の設置面３５ａに対し、平行にスライスするのが好ましい。
ここで、設置面３５ａとは、側材用鋳塊１７（２５）をスライス装置の設置台に接する面のことである。
このようにすることにより、スライスの際に生じる切断塊（スライス塊）の自重、形状による変位（例えば、切断塊が倒れようとする力等）の影響が極小化され、スライスされた側材の平坦性がより向上する。
スライスの方法としては、丸鋸切断機により切断してもよく、また、レーザーや水圧等により切断してもよい。

また、図１（ｃ）に示すように、前記鋳造方法で鋳造された鋳塊１７（２５）に、適宜必要に応じて、鋳塊１７（２５）をスライスする前に、内部応力の除去のための均質化熱処理（図1（ｃ）において均熱と記載する）を行ってもよい。
均質化熱処理を行うことにより、鋳塊１７（２５）の内部応力が除去され、スライスされた側材の平坦性がより向上する。ここで均質化熱処理の温度、時間は特に限定されるものではないが、処理温度は、３５０〜６００℃、処理時間は１〜１０時間とするのが好ましい。

均質化熱処理の処理温度が３５０℃未満であると、内部応力の除去量が小さく、鋳造中に偏析した溶質元素の均質化も不十分となり、敢えて熱処理を施した効果は小さい。一方、処理温度が６００℃を超えると、鋳塊表面の一部が溶解するバーニングと呼ばれる現象が生じ、熱交換器用クラッド材の表面欠陥の原因になりやすい。また、処理時間が１時間未満であると、内部応力の除去効果が小さく、また均質化も不十分となりやすい。なお、処理時間は、生産性を考慮すると１０時間以下が好ましい。

前記製造方法で製造された側材用鋳塊は、適宜必要に応じて、前記した芯材用鋳塊と重ね合わせる前に、面削機によって、表面に形成された晶出物や酸化物を除去するための面削処理（図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において面削と記載する）および均質化熱処理（図１（ａ）、（ｂ）（ｃ）において均熱と記載する）の少なくとも１つを行ってもよい。
このように、スライスや面削処理を行うことにより、平坦性の評価において、長手方向１ｍ当たりの平坦度を１ｍｍ以下、望ましくは０．５ｍｍ以下、表面粗度が算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０５〜１．０μｍ、望ましくは、０．１〜０．７μｍとする側材用鋳塊を得ることができる。平坦度が前記範囲を超えると、クラッド材に密着不良が発生しやすくなる。表面粗度が前記範囲未満であると、加工が困難となりやすい。表面粗度が前記範囲を超えると、クラッド材に密着不良が発生しやすくなる。また、均質化熱処理を行うことにより、側材用鋳塊の内部応力が除去され、芯材の平坦性がより向上する。ここで均質化熱処理の温度、時間は特に限定されるものではないが、処理温度は、３５０〜６００℃、処理時間は１〜１０時間とするのが好ましい。

（３）重ね合わせ工程：Ｓ２ａ
重ね合わせ工程Ｓ２ａは、図８（ａ）に示すように、前工程で製造された芯材用鋳塊１７（２５、３４、３５）の片面または両面（図示せず）に１つの側材用鋳塊２５、３４、３５（１７）、または、複数の側材用鋳塊（図示せず）を所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材４０を製造する。ここで、所定配置とは、製品としてのクラッド材、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すようなクラッド材１ａ、１ｂ、１ｃにおける芯材２、側材３の配置に対応することを意味する。また、重ね合わせ方法は、従来公知の、例えば、芯材用鋳塊１７（２５、３４、３５）および側材用鋳塊２５、３４、３５（１７）の両端部をバンド掛けする方法が用いられる。バンド掛けする方法以外に溶接止めするなどの方法を用いても問題ない。

（４）クラッド熱延工程：Ｓ３
クラッド熱延工程Ｓ３は、図８（ｂ）に示すように、前記重ね合わせ材４０のバンドを切断し、重ね合わせ材４０を熱間圧延してクラッド材１ａを製造する。ここで、熱間圧延方法は、従来公知の圧延法で行う。そして使用する圧延機は、図８（ｂ）では４段式圧延機５０を記載したが、図示しない、２段圧延機または４段以上の圧延機を使用してもよい。また、所定厚さのクラッド材１ａが得られるまで、図８（ｂ）では１列のロールスタンドを備えた圧延機５０を記載したが、図示しない、複数列のロールスタンドを備えた圧延機を使用して、熱間圧延を繰り返し行ってもよい。

このようにして製造されたクラッド材は、その後、必要に応じて所望の機械的特性などを付与するために、常法により冷間圧延処理、熱処理（焼鈍処理）、歪み矯正処理、時効硬化処理などを行ったり、所定の形状に加工し、または所定の大きさに裁断等したりしてもよい。一例として、冷間圧延処理を３０〜９９％の圧下率で行ったり、焼鈍処理として冷間圧延間に行う中間焼鈍、最終冷間圧延後に行う最終焼鈍を連続炉またはバッチ炉で２００〜５００℃×０〜１０時間で行ったりすることを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、これらの処理によって得られる効果（機械的特性）を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることはいうまでもない。

［２．第２実施形態］
次に、本発明のクラッド材の製造方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係るクラッド材の製造方法は、芯材と、芯材の片面または両面に重ね合わされた複数の側材とからなるクラッド材を製造する方法であって、例えば、図３（ｄ）に示すように、芯材２の片面に側材３、他の片面に側材４が重ね合わされたクラッド材１ｄを製造する方法である。そして、図２に示すように、第２実施形態に係るクラッド材の製造方法は、芯材準備工程Ｓ１ａ、側材準備工程Ｓ１ｂおよび側材圧延工程Ｓ１ｃからなるクラッド材準備工程と、重ね合わせ工程Ｓ２ｂと、クラッド熱延工程Ｓ３とを含むものである。
ここで、クラッド後のクラッド材における側材３は、側材準備工程Ｓ１ｂで製造された側材用鋳塊から次工程（重ね合わせ工程Ｓ２ｂおよびクラッド熱延工程Ｓ３）を経て形成されるもので、クラッド後のクラッド材における側材４は、側材圧延工程Ｓ１ｃで製造された側材用圧延板から次工程を経て形成されるものである。なお、芯材準備工程Ｓ１ａと、側材準備工程Ｓ１ｂと、クラッド熱延工程Ｓ３は前記の第１実施形態と同様であるので、説明を省略し、側材圧延工程Ｓ１ｃ、重ね合わせ工程Ｓ２ｂについて以下に説明する。

［準備工程］
準備工程は、芯材準備工程Ｓ１ａで製造した芯材用鋳塊、側材準備工程Ｓ１ｂで製造した側材用鋳塊および側材圧延工程Ｓ１ｃで製造した側材用圧延板を準備する工程である。この準備工程は、芯材用鋳塊、側材用鋳塊および側材用圧延板のうちどれを先に製造して準備しておいてもよく、また、芯材準備工程Ｓ１ａ、側材準備工程Ｓ１ｂおよび側材圧延工程Ｓ１ｃは、これらの２つまたは３つを同時に進行して準備してもよい。

（側材圧延工程：Ｓ１ｃ）
側材圧延工程は、芯材用金属と成分組成が異なる側材用金属を溶解、鋳造して側材用鋳塊を製造し、さらに熱間圧延して１つまたは複数の側材用圧延板を製造する。ここで、側材用金属は前記した成分組成の金属である。また、鋳造方法は、前記した半連続鋳造法、薄スラブ鋳造法が好ましい。さらに、側材用鋳塊に面削処理および均質化熱処理の少なくとも１つを行ってもよい（図２において面削、均熱と記載する）。なお、熱間圧延方法は、前記したクラッド熱延工程と同様に、従来公知の圧延方法で行なう。使用する圧延機も同様である。そして、側材用圧延板の厚さは、３〜２００ｍｍが好ましく、厚さが前記範囲外であると、クラッド材のクラッド率が不適切なものとなりやすい。

（重ね合わせ工程：Ｓ２ｂ）
重ね合わせ工程Ｓ２ｂは、図示しないが、前工程で製造された芯材用鋳塊の片面または両面に、前工程で製造された1つまたは複数の側材用鋳塊および側材用圧延板を側材として所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材を製造する。ここで、所定配置とは、製品としてのクラッド材、例えば、図３（ｄ）に示すようなクラッド材１ｄにおける芯材２、側材３、側材４の配置に対応することを意味する。なお、芯材２の片面に、側材３および側材４を重ね合わせた配置でもよい。また、重ね合わせ方法は、従来公知の、例えば、芯材用鋳塊、側材用鋳塊および側材用圧延板の両端部をバンド掛けする方法または溶接止めする方法が用いられる。

このようにして製造されたクラッド材は、第１実施形態と同様に、その後、必要に応じて所望の機械的特性などを付与するために、常法により冷間圧延処理、熱処理（焼鈍処理）、歪み矯正処理、時効硬化処理などを行ったり、所定の形状に加工し、または所定の大きさに裁断等したりしてもよい。

以上、本発明に係るクラッド材の製造方法について、第１実施形態および第２実施形態を示して具体的に説明してきたが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。また、本発明の技術的範囲は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において広く変更、改変することができることはいうまでもない。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第１実施形態に係るクラッド材の製造方法のフローを示す図である。本発明の第２実施形態に係るクラッド材の製造方法のフローを示す図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るクラッド材の構成を示す断面図である。芯材準備工程または側材準備工程の概略を示す模式図である。芯材準備工程または側材準備工程の概略を示す模式図である。芯材準備工程または側材準備工程の概略を示す模式図である。（ａ）、（ｂ）は鋳塊のスライス方法の概略を示す模式図である。（ａ）は重ね合わせ材の構成を示す模式図、（ｂ）はクラッド熱延工程の概略を示す模式図である。従来のクラッド材の製造方法のフローを示す図である。

符号の説明

Ｓ１ａ芯材準備工程
Ｓ１ｂ側材準備工程
Ｓ１ｃ側材圧延工程
Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ重ね合わせ工程
Ｓ３クラッド熱延工程
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄクラッド材
２芯材
３、４側材
１７、２５、３４、３５鋳塊（芯材用鋳塊、側材用鋳塊）
３５ａ設置面
４０重ね合わせ材

Claims

芯材と、前記芯材の片面または両面に重ね合わされた１つまたは複数の側材とからなるクラッド材の製造方法において、
芯材準備工程で芯材用金属を溶解、鋳造して製造した芯材用鋳塊、および、側材準備工程で前記芯材用金属とは成分組成の異なる側材用金属を溶解、鋳造して製造した側材用鋳塊をそれぞれ準備するクラッド材準備工程と、
前記芯材用鋳塊の片面または両面に前記側材用鋳塊を前記側材として所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材を製造する重ね合わせ工程と、
前記重ね合わせ材を熱間圧延してクラッド材を製造するクラッド熱延工程と、
を含み、
前記側材準備工程において、前記側材の少なくとも１つを、溶解、鋳造して製造された側材用鋳塊を所定厚さにスライスするスライス工程により製造し、当該製造された側材に面削処理を行うことを特徴とするクラッド材の製造方法。
前記スライス工程の前に、溶解、鋳造して製造された前記側材用鋳塊に、更に均質化熱処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のクラッド材の製造方法。
前記スライス工程において、前記側材用鋳塊を、水平に設置されている当該側材用鋳塊の設置面に対し平行にスライスすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクラッド材の製造方法。
前記芯材準備工程において、製造された芯材用鋳塊に面削処理および均質化熱処理の少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のクラッド材の製造方法。
前記側材準備工程において、製造された側材に均質化熱処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のクラッド材の製造方法。
前記側材の少なくとも１つは、長手方向１ｍ当たりの平坦度が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のクラッド材の製造方法。
前記側材の少なくとも１つは、表面粗度が算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０５〜１．０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のクラッド材の製造方法。
前記芯材用鋳塊の厚さが２００〜７００ｍｍ、前記側材の厚さが３〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のクラッド材の製造方法。
前記芯材用金属および前記側材用金属が、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のクラッド材の製造方法。
芯材と、前記芯材の片面または両面に重ね合わされた複数の側材とからなるクラッド材の製造方法において、
芯材準備工程で芯材用金属を溶解、鋳造して製造した芯材用鋳塊、側材準備工程で前記芯材用金属とは成分組成の異なる側材用金属を溶解、鋳造して製造した側材用鋳塊、および、側材圧延工程で前記芯材用金属とは成分組成の異なる側材用金属を溶解、鋳造して側材用鋳塊を製造し、さらに熱間圧延して製造した側材用圧延板を準備するクラッド材準備工程と、
前記芯材用鋳塊の片面または両面に、前記側材用鋳塊および前記側材用圧延板を側材として所定配置に重ね合わせて重ね合わせ材を製造する重ね合わせ工程と、
前記重ね合わせ材を熱間圧延してクラッド材を製造するクラッド熱延工程と、
を含み、
前記側材準備工程において、前記側材の少なくとも１つを、溶解、鋳造して製造された側材用鋳塊を所定厚さにスライスするスライス工程により製造し、当該製造された側材に面削処理を行うことを特徴とするクラッド材の製造方法。
前記側材用鋳塊および前記側材用圧延板の厚さが、３〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載のクラッド材の製造方法。