JPH09225560A - 異種金属接合部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬度の異なる金属が接合された部材であっ
て、加熱冷却を繰り返し受ける環境においても接合面の
周縁部が剥離することのない接合部材を提供する。 【解決手段】 硬質側の金属材料２の周縁部に厚さ方向
に貫通した貫通部３が設けられるとともに、該硬質側の
金属材料２の接合面全体にわたって、開口部と平行な面
で仮想的に切り出した時開口部の面積よりも大きな断面
積が少なくとも一つ存在する、壺状の食い込み穴５が形
成されている。前記軟質側の金属材料１が前記貫通部３
及び食い込み穴５に充填状態となされて、両材料が接合
されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電磁誘導
により加熱される鍋、フライパン、炊飯釜等の電磁調理
用器物の材料として用いられる異種金属の接合部材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような電磁調理用器物を構成する
材料は、電磁誘導によって加熱される必要があるため、
高い透磁性が要求され、また塩水等に常にさらされるこ
とから耐食性も要求される。このような条件に合致する
材料としては例えば４００系のＳＵＳが挙げられるが、
器物全体をＳＵＳで構成すると重くなり、また価格的に
も高くなるのであまり実用に適していなかった。

【０００３】そこで、透磁性は低いが軽量かつ安価であ
り熱伝導性も高く錆びないアルミニウム（その合金を含
む、以下同じ）を電磁調理用器物の本体とし、電磁調理
機の電磁誘導用コイルと対峙する部分に透磁性の高い発
熱部材が接合された電磁調理用器物が提案されている。

【０００４】上記のような、アルミニウム製器物の一部
にＳＵＳ製の発熱部材を接合させる方法としては、ろう
付や溶接などが考えられるが、ろう付では調理用器物と
して耐熱性に問題があり、一方、ＳＵＳとアルミニウム
の溶接は困難で強度が安定しないため、これらの方法で
製造された電磁調理用器物は実用に耐え得るものではな
かった。

【０００５】そこで、本出願人は、アルミニウム等軟質
側の金属で形成された部材の必要な部分にのみＳＵＳ等
硬質側の金属材料よりなる部材を強固に接合する方法と
して、硬質側金属材料の表面に開口部が内部よりも小さ
な壺状の穴を多数設け、該穴を設けた面を軟質側金属材
料の必要な部分に当接させて、鍛造等によって軟質側金
属材料から接合面に向かって加圧することで、軟質側金
属材料の一部分に硬質側金属材料を強固に接合する方法
を先に提案している（特願平７−２２６８３４）。

【０００６】この方法により得られた接合部材は、硬質
側金属材料に設けられた壺状の穴に軟質側金属材料が充
填されるため、アンカー効果により硬質側金属が軟質側
金属の一部に強固に接合され、調理用器物として十分適
用し得るものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本出願人が
前記方法により作成された接合部材に対し更に電磁調理
用器物を想定した耐久性試験を行ったところ、調理用器
物には不可避である加熱・冷却のサイクルを繰り返し接
合部材に与えると、接合面全体の剥離や脱落はないもの
の接合面周縁部付近が剥離して隙間が発生することを見
出だした。

【０００８】この隙間が実際に使用されている電磁調理
用器物に発生した場合、該隙間に油やごみ等の異物が溜
まって器物の美観を損ねるばかりか、錆びの発生原因と
なる恐れがあるため接合面周縁部に隙間の発生しない接
合部材が望まれていた。

【０００９】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、軟質側の金属材料に硬質側の
金属材料が接合された部材であって、加熱・冷却を繰り
返し受けた場合でも、接合面の周縁部が剥離することの
ない接合部材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明者らは、鋭意実
験と研究の結果、硬質側の金属材料の壺状の穴を接合面
の周縁部付近に設けることは困難であり、アンカー効果
が接合面の周縁部にまで及ばないため、加熱・冷却を繰
り返し受けると接合面の周縁部が剥離することを見出だ
し、この発明をなすに至った。

【００１１】即ち、この発明は、硬度の異なる２つの金
属材料が接合された部材であって、硬質側の金属材料の
周縁部に厚さ方向に貫通した貫通部が設けられるととも
に、該硬質側の金属材料の接合面全体にわたって、開口
部と平行な面で仮想的に切り出した時開口部の面積より
も大きな断面積が少なくとも一つ存在する、壺状の食い
込み穴が形成され、前記軟質側の金属材料が前記硬質側
の金属材料に設けた貫通部及び前記食い込み穴に充填状
態となされて、両材料が接合されてなることを特徴とす
る異種金属接合部材を要旨としている。

【００１２】上記の接合部材によれば、壺形状の食い込
み穴に軟質側金属材料が充填されることによりアンカー
効果が発揮され、軟質側金属材料と硬質側金属材料が強
固に接合される。更に、硬質側金属材料の周縁に設けら
れた厚さ方向に貫通する貫通部にも軟質側金属材料が充
填されているから、接合面周縁部に更に強固なアンカー
効果が発揮され該周縁端部の剥離を有効に防止すること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、この発明を、電磁調理用器
物に適用した実施形態について説明する。

【００１４】図３に示す電磁調理用器物派、軟質側金属
材料を器物形状に成形した器物本体（１）の底部外面
に、電磁調理器で発熱し得る硬質側金属材料である発熱
体（２）を接合してなるものである。

【００１５】器物本体（１）を構成する材料は、発熱体
（２）の材料と比較して軟質の金属であれば良いが、調
理用器物であるため、熱伝導性や耐食性及び軽量性を考
慮してアルミニウム（その合金を含む、以下同じ）材を
採用するのが好ましい。特に加工性を考慮して、Ａ１０
５０、Ａ１０７０、Ａ１１００、Ａ３００３、Ａ３００
４等のアルミニウム材が好適である。また、この器物本
体（１）の成形方法は任意であるが、電磁調理用器物の
本体をなすものであるので深絞り加工で成形するのが好
ましい。

【００１６】発熱体（２）としては、この実施形態で
は、器物本体（１）の一部に接合され誘導加熱によって
発熱する必要があるため、磁性材料が採用される。さら
に、調理用器物であるため耐食性や加工性が良好な鉄系
の材料が好ましく、特にＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５な
どの磁性ＳＵＳ材料が好適に採用される。また、発熱体
（２）は単一の材質で構成される必要はなく、例えば、
ＳＳ４１などの鉄系材料を磁性ＳＵＳ板でサンドイッチ
したクラッド材、アルミ溶液中に鋼板を浸漬して鋼板に
耐食性を持たせたアルミナイズド鋼板等を採用しても良
い。

【００１７】該発熱体（２）には、貫通部（３）が設け
られるとともに、この貫通部（３）に、器物本体（１）
を構成する軟質側の金属材料が塑性変形して充填されて
おり、もって発熱体（２）の周縁部に強固なアンカー効
果が発揮させるものとなされている。この、貫通部
（３）は塑性変形した器物本体（１）を充填させること
ができれば良く、孔状のものでも良いし、切欠状のもの
でも良い。また、その形状は特に限定されることはない
が、貫通部（３）が発熱体（２）に設けられる位置は、
発熱体（２）の周端と中心を結ぶ直線の中点より周端側
が好ましい。これは、発熱体（２）の周縁により強固な
アンカー効果をおよぼしめるためである。この実施形態
では、図２に示すように、発熱体（２）の周縁部の内側
に、平面視円弧状の４個の孔状貫通部（３）が等分配置
された４個の短尺連通部（４）を介して環状に配置され
ている。このように、貫通部（３）が環状に配置される
ことにより、電磁調理機の使用時に発熱体（２）に発生
する誘導電流の流れを極力乱さないものとすることがで
きる。

【００１８】更に、発熱体（２）の接合面には、多数の
壺状の食い込み穴（５）が設けられている。該食い込み
穴（５）はその穴を開口部と平行な断面で仮想的に切り
出した時、開口部の面積よりも大きい断面積が少なくと
も一つ存在する穴である。そして、該食い込み穴（５）
に、器物本体（１）を構成する材料が塑性変形して抜け
止め状態に充填され、もってアンカー効果が発揮され
て、器物本体（１）と発熱体（２）の接合強度の向上が
図られている。

【００１９】上記発熱体（２）に貫通部（３）や食い込
み穴（５）を設ける手段は特に限定されるものではない
が、貫通部（３）はパンチやレーザーによる加工によっ
て形成でき、また、食い込み穴（５）は自然的に所期す
る壺形状となりかつ高速に処理ができるため電子ビーム
の照射による加工が好適である。

【００２０】次に、図３に示した電磁調理用器物の製造
方法について説明する。

【００２１】まず、器物本体（１）を構成する軟質側金
属材料及び発熱体（２）を構成する硬質側金属材料を用
意する。接合に供する器物本体（１）の形状は、接合時
の加圧方法により任意に選択できる。例えば、加圧方法
が圧延法であれば器物形状に成形する前の板状が好適で
あり、鍛造法であれば板状でも器物形状に成形した後で
も構わない。

【００２２】次に、発熱体（２）を円形等の任意の形状
の板状に成形し、該発熱体（２）に貫通部（３）を設け
るとともに、発熱体（２）の接合面に多数の壺状の食い
込み穴（５）を設ける。

【００２３】次に前記器物本体（１）及び発熱体（２）
を接合し、同時に器物本体（１）の一部を貫通部（３）
及び食い込み穴（５）に充填する。

【００２４】接合にあたっては図１（イ）に示すよう
に、金型（６）上に、発熱体（２）、器物本体（１）を
順に載置する。この際、発熱体（２）の食い込み穴
（５）を設けた面と器物本体（１）が当接するように配
置する。なお、この実施形態では、発熱体（２）の周縁
部と金型（６）の立上がり部（７）との間に隙間（８）
を設けている。

【００２５】次に、上記の様に載置された器物本体
（１）と発熱体（２）を加圧する。加圧は図１（ロ）中
の矢印（Ａ）に示すように、器物本体（１）から発熱体
（２）に向かって行う。加圧の方法としては圧延法や鍛
造法等を採用し得るが、特に鍛造法は接合及び充填に必
要な部分のみを加圧することができ、しかも器物本体
（１）を器物形状に成形した状態においても加圧するこ
とができるため好ましい。更に、加圧は冷間で行っても
熱間で行っても良い。特に器物本体（１）の材料として
アルミニウム採用し、熱間鍛造法によって接合すれば、
アルミニウムの変形抵抗を小さくして鍛造時に消費され
るエネルギーを少なくできる点で好ましい。この場合、
アルミニウムの好適な加熱温度は１５０〜３５０℃であ
る。

【００２６】上記加圧工程により、貫通部（３）及び発
熱体（２）の周縁部外側の部位において、器物本体
（１）が塑性変形し、該塑性変形した材料が図１（ハ）
のように前記貫通部（３）及び発熱体（２）の周縁部外
側と金型（６）の立上がり部（７）で構成される隙間
（８）に充填される。したがって、充填部は、図３に示
すように、内外２個のリング状に形成され、もってこの
部位で強固なアンカー効果を発揮し発熱体（２）を強固
に接合するものとなされる。

【００２７】また、上記と同時に発熱体（２）に設けら
れた食い込み穴（５）に器物本体（１）の材料が充填状
態に食い込んで器物本体（１）と発熱体（２）が接合さ
れる。これによりアンカー効果が生じ器物本体（１）と
発熱体（２）の接合が強固なものとなる。しかも、貫通
部（３）にも器物本体（１）の材料が充填されて食い込
んだ状態となっているから、食い込み穴（５）との相乗
効果によりさらに強固な接合状態となっている。

【００２８】上記の方法によって得られた電磁調理用器
物は、前記食い込み穴（５）に充填された金属材料のア
ンカー効果により、軟質側金属材料よりなる器物本体
（１）の一部に硬質側金属材料よりなる発熱体（２）が
強固に接合され、更に、貫通部（３）に充填された器物
本体（１）や発熱体（２）の周端を囲む器物本体（１）
のアンカー効果により、接合面周縁部の剥離が有効に防
止され、加熱冷却を長期にわたって繰り返し受けても十
分に使用に耐え得るものとなされる。

【００２９】なお、以上の実施形態では、発熱体（２）
の周縁近傍に孔状の貫通部（３）を環状に配置した場合
を示したが、図４（イ）に示すように、発熱体（２）の
周縁近傍に複数個の円孔からなる貫通部（３）を形成し
ても良いし、同図（ロ）に示すように周縁部切欠状の貫
通部（３）を設けても良い。これらいずれの場合も発熱
体（２）周縁に強固なアンカー効果を及ぼすことができ
る。

【００３０】

【発明の効果】この発明は、上述の次第で、硬質側の金
属材料の周縁部に厚さ方向に貫通した貫通部が設けられ
るとともに、該硬質側の金属材料の接合面全体にわたっ
て、開口部と平行な面で仮想的に切り出した時開口部の
面積よりも大きな断面積が少なくとも一つ存在する、壺
状の食い込み穴が形成され、前記軟質側の金属材料が前
記硬質側の金属材料に設けた貫通部及び前記食い込み穴
に充填状態となされて、両材料が接合されてなることを
特徴とするものであるから、食い込み穴への食い込みに
より、強固なアンカー効果を発揮でき、軟質側金属材料
の脱落を有効に防止することができるのはもとより、貫
通部への軟質側金属材料の充填により、接合面周縁端部
の剥離を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の位置実施形態に係る電磁調理用器
物の製造方法を説明するための模式的な図であり、
（イ）は器物本体と発熱体との加圧接合前の、（ロ）は
加圧接合途中の、（ハ）は加圧接合後のそれぞれ断面図
である。

【図２】 （イ）は接合面から見た発熱体の平面図、
（ロ）は同じく縦断面図、（ハ）は食い込み穴を説明す
るために拡大した縦断面図である。

【図３】 この発明の一実施形態に係る電磁調理用器物
を模式的に示す図であり、イは縦断面図、ロは平面図で
ある。

【図４】 （イ）（ロ）はそれぞれ発熱体の他の形状例
を模式的に示す平面図である。

【符号の説明】

１…器物本体（軟質側金属材料） ２…発熱体（硬質側金属材料） ３…貫通部 ５…食い込み穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬度の異なる２つの金属材料が接合され
   た部材であって、 硬質側の金属材料（２）の周縁部に厚さ方向に貫通した
   貫通部（３）が設けられるとともに、該硬質側の金属材
   料（２）の接合面全体にわたって、開口部と平行な面で
   仮想的に切り出した時開口部の面積よりも大きな断面積
   が少なくとも一つ存在する、壺状の食い込み穴（５）が
   形成され、前記軟質側の金属材料（１）が前記硬質側の
   金属材料（２）に設けた貫通部（３）及び前記食い込み
   穴（５）に充填状態となされて、両材料が接合されてな
   ることを特徴とする異種金属接合部材。