KR102496226B1

KR102496226B1 - 클래드재 및 클래드재의 제조 방법

Info

Publication number: KR102496226B1
Application number: KR1020207000405A
Authority: KR
Inventors: 신지 야마모토
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2023-02-06
Anticipated expiration: 2038-05-28
Also published as: JP2019031036A; WO2019031027A1; EP3666441A1; CN110997211A; US20220176676A1; KR20200038925A; US11607867B2; US11981107B2; EP3666441B1; CN110997211B; JP6358378B1; EP3666441A4; US20210086478A1

Abstract

이 클래드재(30)는, 스테인리스강으로 구성되는 제1층(31)과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 제1층에 압연 접합된 제2층(32)과, 스테인리스강으로 구성되고, 제2층의 제1층과는 반대측에 압연 접합된 제3층(33)을 구비한다. 클래드재는, 전체 두께가 1㎜ 이하이고, 적층 방향을 따른 단면에서 보아, 제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께는, 각각, 제1층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상 100％ 미만이다.

Description

클래드재 및 클래드재의 제조 방법

본 발명은, 클래드재 및 그 클래드재의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 스테인리스강으로 구성되는 제1층 및 제3층과, 제1층 및 제3층 사이에 배치된 Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 제2층이 압연 접합된 클래드재가, 예를 들어 일본 특허 공개 제2005-219478호 공보에 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-219478호 공보에 개시되는 클래드판은, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 중심층(제2층)의 양면에 스테인리스강으로 이루어지는 피복층(제1층, 제3층)이 각각 압연 접합되고, 피복층은 Nb 등으로 이루어지는 배리어층을 통해서 중심층에 접합되어 있다. 또한, 클래드판은, 열간 압연, 온냉간 압연 등의 두께 감소 가공에 의해 압연 접합되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-219478호 공보

여기서, 본원 발명자는, 다양하게 검토한 결과, 일본 특허 공개 제2005-219478호 공보에 개시된 클래드재는, 스테인리스강으로 구성되는 제1층 또는 제3층에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 경우가 있고, 그 결과, 클래드재를 다른 부재에 용접할 때에 용접 강도가 저하되는 경우가 발생하는 것, 및 클래드재의 기계적 강도의 불균일이 발생하는 경우가 있음을 발견하였다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 하나의 목적은, 클래드재를 다른 부재에 용접할 때에 용접 강도가 저하되는 것, 및 클래드재의 기계적 강도의 불균일이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능한 클래드재 및 그 클래드재의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본원 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께가, 각각, 목표 두께(목표값)에 대해 과도하게 작은 것에 기인하여 클래드재를 다른 부재에 용접할 때에 용접 강도가 저하되는 경우가 발생하는 것, 및 클래드재의 기계적 강도의 불균일이 발생하는 것을 추가로 알아냈다. 이러한 지견에 기초하여, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명의 제1 국면에 의한 클래드재는, 스테인리스강으로 구성되는 제1층과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 제1층에 압연 접합된 제2층과, 스테인리스강으로 구성되고, 제2층의 제1층과는 반대측에 압연 접합된 제3층을 구비하고, 전체 두께가 1㎜ 이하이고, 적층 방향을 따른 단면에서 보아, 제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께는, 각각, 제1층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상 100％ 미만이다.

또한, 「스테인리스강」이란, Fe(철)를 주성분으로 하여 50질량％ 이상 포함함과 함께, 적어도 Cr(크롬)을 10.5질량％ 이상 추가로 포함하는 합금을 의미한다. 또한, 「Cu 합금」이란, Cu(구리)를 주성분으로 하여 50질량％ 이상 포함하는 합금을 의미한다. 또한, 「제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께」 및 「제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께」란, 각각, 적층 방향을 따른 단면에서 보아, 클래드재의 압연 방향을 따른 소정의 길이의 범위에 있어서의 제1층의 두께의 최솟값 및 제3층의 두께의 최솟값을 의미한다.

본 발명의 제1 국면에 의한 클래드재에서는, 상기한 바와 같이, 적층 방향을 따른 단면에서 보아, 제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께는, 각각, 제1층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상 100％ 미만이다. 이와 같이 클래드재를 구성하면, 제1층 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 두께가 균등화되므로, 제1층 및 제3층에 두께가 과도하게 작은 개소(평균 두께의 70％ 미만인 개소)가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 클래드재를 다른 부재에 용접할 때에 용접 강도가 저하되는 것, 및 클래드재의 기계적 강도의 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들어 클래드재를 다른 부재에 용접하는 경우에 있어서, 제1층의 두께 또는 제3층의 두께가 과도하게 작은 개소에 다른 부재가 용접되는 것을 억제할 수 있으므로, 충분한 용접이 행해지지 않아 용접 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 클래드재의 기계적 강도의 불균일이 발생할 수 있으므로, 클래드재로 제작되는 제품에 기계적 강도 등의 특성의 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이 구성에 의한 효과는, 전체 두께가 1㎜ 이하로 작고, 또한 제1층 및 제3층의 평균 두께가 작은 경우(예를 들어, 0.20㎜ 이하)에 특히 유효하다. 또한, 제1층 및 제3층에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 억제함으로써, 압연하였을 때에 제1층 및 제3층에 파열 또는 핀 홀이 발생하여, 제2층이 피복되지 않는 개소가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 제1 국면에 의한 클래드재는, 상기한 바와 같이, 스테인리스강으로 구성되는 제1층과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 제1층에 압연 접합된 제2층과, 스테인리스강으로 구성되고, 제2층의 제1층과는 반대측에 압연 접합된 제3층을 구비한다. 이와 같이 클래드재를 구성하면, 스테인리스강으로 구성되는 제1층 및 제3층에 의해 기계적 강도 및 내식성을 확보하면서, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 제2층에 의해 도전성 및 열전도성을 확보할 수 있다. 이 결과, 전지용 도전 부재 및 히트 싱크를 겸하는 섀시 등에 적합한 클래드재를 제공할 수 있다.

상기 제1 국면에 의한 클래드재에 있어서, 바람직하게는, 제1층의 최소 두께의 클래드재의 두께에 대한 백분율의 표준 편차, 및 제3층의 최소 두께의 클래드재의 두께에 대한 백분율의 표준 편차는 1.5％ 이하이다. 이와 같이 클래드재를 구성하면, 제1층 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께가 한층 균등화되므로, 제1층 및 제3층에 두께가 과도하게 작은 개소(평균 두께의 70％ 미만인 개소)가 발생하는 것을 한층 억제할 수 있다. 이 결과, 스테인리스강으로 구성되는 제1층 또는 제3층에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 한층 억제할 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같은 용접 강도의 저하를 한층 억제할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 클래드재로 제작되는 제품의 특성의 불균일을 한층 억제할 수 있다. 또한, 이 구성에 의한 효과는, 제1층 및 제3층의 평균 두께가 작은 경우에 특히 유효하다.

상기 제1 국면에 의한 클래드재에 있어서, 바람직하게는, 제1층 및 제3층은, 모두 오스테나이트계 스테인리스강으로 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 오스테나이트계 스테인리스강과 Cu 또는 Cu 합금이 모두 비자성임으로써, 클래드재 전체를 비자성으로 할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 히트 싱크를 겸하는 섀시에 클래드재를 사용할 때, 섀시가 자화됨으로써 타 부품(예를 들어, 전자 부품)에 악영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 제2 국면에 의한 클래드재의 제조 방법은, 스테인리스강으로 구성된 제1 금속판과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 제2 금속판과, 스테인리스강으로 구성된 제3 금속판을 이 순서로 적층시킨 상태에서 압연하여 접합하는 클래드 압연을 포함하고, 4.4×10³N/㎜ 이상의 압접 하중에 의해 클래드 압연함으로써, 스테인리스강으로 구성되는 제1층과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 제1층에 압연 접합된 제2층과, 스테인리스강으로 구성되고, 제2층의 제1층과는 반대측에 압연 접합된 제3층을 구비하고, 전체 두께가 1㎜ 이하이고, 적층 방향을 따른 단면에서 보아, 제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께가, 각각, 제1층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상 100％ 미만이 되는 클래드재를 제작한다. 또한, 본 발명에 있어서의 「압접 하중」이란, 클래드 압연 시에, 압연 재(본 발명에서는, 제1 금속판, 제2 금속판 및 제3 금속판)로부터 압연 롤러에 작용하는 힘의 합력이며, 또한 단위 길이당의 힘이다. 이 압접 하중은, 압연 하중 또는 압하력이라고 칭해지는 경우도 있다.

본 발명의 제2 국면에 의한 클래드재의 제조 방법에서는, 상기한 바와 같이, 스테인리스강으로 구성된 제1 금속판과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 제2 금속판과, 스테인리스강으로 구성된 제3 금속판을 이 순서로 적층시킨 상태에서 4.4×10³N/㎜ 이상의 압접 하중에 의해 클래드 압연한다. 이에 의해, 4.4×10³N/㎜ 이상의 충분한 압접 하중에 의해 클래드 압연이 행해지므로, 스테인리스강으로 구성된 제1 금속판 및 제3 금속판과 Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 제2 금속판의 연성의 차이에 기인하여 각 층이 불균일하게 소성 변형되도록 압연되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 클래드재에 있어서, 제1층의 적층 방향의 두께 및 제3층의 적층 방향의 두께가 모두 불균일해지는 것을 억제할 수 있으므로, 스테인리스강으로 구성되는 제1층 또는 제3층에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1층 및 제3층에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 억제함으로써, 압연하였을 때에 제1층 및 제3층에 파열 또는 핀 홀이 발생하여, 제2층이 피복되지 않는 것을 억제할 수 있다.

상기 제2 국면에 의한 클래드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는 압접 하중을 4.9×10³N/㎜ 이상으로 한다. 이와 같이 구성하면, 더 충분한 압접 하중에 의해 클래드 압연을 행할 수 있으므로, 각 층이 불균일하게 소성 변형되도록 압연되는 것을 더 억제할 수 있다.

상기 제2 국면에 의한 클래드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는, 준비하는 제2 금속판을, 어닐링 처리를 행한 후에 조질 압연되어 가공 경화된 것으로 한다. 이와 같이 구성하면, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 제2 금속판으로서, 내부 응력(변형)이 축적되어 기계적 강도(0.2％ 내력 등)가 향상된 제2 금속판을 사용할 수 있다. 이에 의해, 스테인리스강으로 구성되는 제1 금속판 및 제3 금속판과 비교하여 기계적 강도가 낮은 제2 금속판의 기계적 강도를, 제1 금속판 및 제3 금속판의 기계적 강도에 근접시킬 수 있다. 이 결과, 기계적 강도를 근접시킨 금속판끼리에 의해 클래드 압연을 행할 수 있기 때문에, 각 층이 더 균일하게 소성 변형되도록 압연되므로, 제1 금속판과 제2 금속판과 제3 금속판을 충분히 접합시킬 수 있는 동시에, 각 층의 두께를 고정밀도로 형성할 수 있다.

이 경우, 바람직하게는, 준비하는 제2 금속판을, 조질 압연 후의 두께가 조질 압연 전의 두께의 60％ 이상 100％ 미만으로 되어 있는 것으로 한다. 이와 같이 구성하면, 준비하는 제2 금속판에 있어서, 조질 압연 후의 두께가 조질 압연 전의 두께의 60％ 미만인 것에 기인하여, 준비하는 제2 금속판에 내부 응력(변형)이 과도하게 축적되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 큰 내부 응력(변형)에 기인하여 제2층(제2 금속판)의 결정이 조대화되는 것을 억제할 수 있으므로, 제2층에 기인하여 클래드재의 연신율(가공성)이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이, 클래드재를 다른 부재에 용접할 때에 용접 강도가 저하되는 것, 및 클래드재의 기계적 강도의 불균일이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능한 클래드재 및 그 클래드재의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 클래드재를 섀시로서 사용한 휴대 기기의 모식적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 클래드재(섀시)의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 클래드재의 제조 프로세스를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 클래드재의 제조 프로세스를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 클래드재를 제작하기 위한 압연 롤러를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 클래드재를 제작하기 위한 압연 롤러를 도시한 확대 측면도이다.
도 7은 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험(제1 실시예)에 있어서의 압접 조건 3의 압접재의 단면 사진이다.
도 8은 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험(제1 실시예)에 있어서의 압접 조건 13의 압접재의 단면 사진이다.
도 9는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험(제2 실시예)에 있어서의 본 발명예의 상자 수염도이다.
도 10은 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험(제2 실시예)에 있어서의 비교예의 상자 수염도이다.
도 11은 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험(제2 실시예)에 있어서의 본 발명예의 막대 그래프이다.
도 12는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실험(제2 실시예)에 있어서의 비교예의 막대 그래프이다.

이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

(휴대 기기의 구성)

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 클래드재(30)를 섀시(3)로서 사용한 휴대 기기(100)의 개략적인 구성에 대해 설명한다.

본 실시 형태에 의한 휴대 기기(100)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상측 하우징(1a)과, 디스플레이(2)와, 섀시(3)와, 기판(4)과, 전지(5)와, 하측 하우징(1b)을 구비하고 있다. 디스플레이(2)와, 섀시(3)와, 기판(4) 및 전지(5)는, 상방(Z1측)으로부터 이 순서로 하측 하우징(1b) 내에 배치되어 있다. 그리고 하측 하우징(1b)은, 상방으로부터 상측 하우징(1a)에 의해 덮여 있다.

디스플레이(2)는, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등으로 이루어지고, Z1측의 상면에 화상을 표시하는 기능을 갖는다.

섀시(3)는, 휴대 기기(100)의 기계적 강도를 확보하는 기능과, 디스플레이(2), 기판(4)(전자 부품(4a)) 및 전지(5)로부터의 열을 외부로 방출하는 기능을 갖고 있다. 즉, 섀시(3)는 히트 싱크를 겸한다. 또한, 섀시(3)에는, 휴대 기기(100)의 도시하지 않은 부재가 용접되어 있다.

하측 하우징(1b)의 X1측에는 기판(4)이, X2측에는 전지(5)가 각각 배치되어 있다. 기판(4)의 Z1측의 상면에는, 애플리케이션을 구동시키기 위한 CPU(Central Processing Unit) 등의 전자 부품(4a)이 배치되어 있다.

(섀시(클래드재)의 구성)

섀시(3)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(31)과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 Cu층(32)과, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(33)이, 이 순서로 적층된 3층 구조의 클래드재(30)로 구성되어 있다. Cu층(32)은, SUS층(33)의 Z1측의 면(상면)에 압연 접합되어 있음과 함께, SUS층(31)의 Z2측의 면(하면)에 압연 접합되어 있다. 또한, SUS층(31)과 Cu층(32)의 계면 및 Cu층(32)과 SUS층(33)의 계면에 있어서, 서로의 층은 확산 어닐링에 의해 서로의 층이 원자간 접합을 형성하여 강고하게 접합되어 있다. 또한, SUS층(31) 및 SUS층(33)에, 휴대 기기(100)의 도시하지 않은 부재가 용접되어 있다. 또한, SUS층(31), Cu층(32) 및 SUS층(33)은, 각각, 청구 범위의 「제1층」, 「제2층」 및 「제3층」의 일례이다.

클래드재(30)의 Z 방향의 두께 t1은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 휴대 기기(100)의 경량화나 콤팩트화를 고려하여 Z 방향의 두께 증가를 억제하기 위해, 섀시(3)의 두께 t1은, 바람직하게는 1㎜ 이하이고, 더 바람직하게는 0.5㎜ 이하이다. 또한, 섀시(3)의 기계적 강도를 확보하기 위해, 및 제조가 곤란해지는 것을 억제하기 위해, 섀시(3)의 두께 t1은, 바람직하게는 0.03㎜ 이상, 보다 바람직하게는 0.05㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 방열성의 관점에서 Cu층(32)이 SUS층(31, 33)보다 두께가 두꺼운 것이 바람직하다. 그러나 Cu층(32)의 두께가 지나치게 크면 SUS층(31, 33)의 두께가 얇아져, Cu층(32)에 압연 접합하였을 때에 파열 또는 핀 홀이 발생할 우려가 있다. 그 결과, Cu층(32)이 SUS층(31, 33)으로 피복되지 않는 개소가 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 층 두께비(SUS층:Cu층:SUS층)는, SUS층의 두께를 1로 하였을 때에 Cu층의 두께가 2 이상 8 이하(1:2:1 내지 1:8:1)인 것이 바람직하다.

SUS층(31) 및 SUS층(33)을 구성하는 스테인리스강은, 스테인리스강이라면, 오스테나이트계, 페라이트계 및 마르텐사이트계 등, 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 전자 부품(4a)(도 1 참조)을 구비하는 휴대 기기(100)에 있어서 섀시(3)가 자성을 띠는 것은 바람직하지 않다. 그래서 SUS층(31) 및 SUS층(33)을 구성하는 스테인리스강은, 바람직하게는 오스테나이트계 스테인리스강이며, 이른바 SUS300계(JIS 규격)의 오스테나이트계 스테인리스강으로 구성되는 것이 더 바람직하다.

또한, SUS층(31) 및 SUS층(33)을 구성하는 스테인리스강은, 오스테나이트계 스테인리스강 중, C(탄소)의 함유량이 적고, 자성을 더 띠기 어려운 SUS316L(JIS 규격)인 것이 특히 바람직하다. 또한, SUS316L이란, 18질량％의 Cr과, 12질량％의 Ni와 2.5질량％의 Mo와, C를 포함하는 불가피 불순물 등과, 잔부 Fe(철)를 함유하는 SUS316(JIS 규격)에 있어서, C의 함유량을 저하시킨 오스테나이트계 스테인리스강이다. 또한, SUS층(31)과 SUS층(33)은, 동일한 조성에 한정되지 않지만, 압연의 안정성 등을 고려하여 동일한 조성을 갖는 스테인리스강으로 구성되는 것이 바람직하다.

Cu층(32)은, C1000계(JIS 규격)의 Cu 또는 C2000계(JIS 규격) 등의 Cu 합금으로 구성되어 있다. 또한, Cu로서는, 이른바 무산소 구리, 인탈산 구리, 터프 피치 구리 등이 있다. 또한, Cu 합금으로서는, 결정의 조대화를 억제하기 위해 C1050(JIS 규격)의 Zr-Cu 합금 등이 바람직하다. 또한, Cu층(32)을 구성하는 Cu 또는 Cu 합금은, 일반적으로, SUS층(31) 및 SUS층(33)을 구성하는 스테인리스강보다 열전도성이 높은 동시에, 연성이 크다. 또한, JIS H 0501의 비교법에 의해 측정되는 Cu층(32)(Cu 또는 Cu 합금)의 결정 입도는, 0.150㎜ 이하인 것이 바람직하고, Cu층(32)의 연신율(연성)이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 클래드재(30)에서는, SUS층(31 및 33)에, 각각, 압연 방향을 따라 두께 t2 및 t3에 불균일이 발생되어 있다. 이 결과, SUS층(31 및 33)에는, 각각, 다른 부분의 두께 t2 및 t3보다 작은 최소 두께 t2min 및 t3min이 존재한다. 한편, Cu층(32)의 두께 t4에는, 불균일이 거의 발생되어 있지 않다. 이 결과, 두께 t2 및 t3에 불균일이 발생되어 있는 경우에는, 적층 방향(Z 방향)을 따른 단면에서 보아, 클래드재(30)의 계면이 파상이 된다. 또한, 도 2에서는, 계면의 파상을 과장하여 도시하고 있다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 클래드재(30)에서는, 적층 방향(Z 방향)을 따른 단면에서 보아, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t2min 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t3min은, 각각, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t2avg 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t3avg의 70％ 이상 100％ 미만이다.

여기서, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t2min은, 클래드재(30)의 압연 방향에 있어서의 소정의 범위(길이)에 있어서의 SUS층(31)의 최소의 두께 t2이다. 마찬가지로, SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t3min은, 클래드재(30)의 압연 방향에 있어서의 소정의 범위(길이)에 있어서의 SUS층(33)의 최소의 두께 t3이다. 여기서, 클래드재(30)에 있어서의 상기한 소정의 범위(길이)는, 파상으로 형성되는 계면의 파의 1파장 이상의 범위이면 특별히 한정되지 않지만, 측정의 신뢰성 관점에서 적어도 15㎜ 정도인 것이 좋다. 또한, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t2avg는, 클래드재(30)에 있어서의 SUS층(31)의 두께 t2의 평균이다. 마찬가지로, SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t3avg는, 클래드재(30)에 있어서의 SUS층(33)의 두께 t3의 평균이다. 또한, 평균 두께 t2avg 및 t3avg는, 클래드재(30)의 예를 들어 상기한 소정의 범위(길이)에 있어서, SUS층(31 및 33)의 복수 개소(예를 들어 10개소 이상)에 있어서의 두께 t2 및 t3을 각각 무작위로 측정하고, 측정한 복수의 두께 t2 및 t3의 평균을 각각 산출함으로써 구하는 것이 좋다. 한편, Cu층(32)의 두께 t4는, 평균 두께 t4avg(불균일이 거의 발생되어 있지 않으므로, 이하, 단순히 「t4」라고 표기함)로서, 상기한 SUS층(31 및 33)의 평균 두께 t2avg 및 t3avg와 마찬가지의 방법으로 구하는 것이 좋다.

또한, SUS층(31)의 최소 두께 t2min의 클래드재(30)의 두께 t1에 대한 백분율의 표준 편차(％), 및 SUS층(33)의 최소 두께 t3min의 클래드재(30)의 두께 t1에 대한 백분율의 표준 편차(％)는 모두, 1.5％ 이하인 것이 바람직하고, 1.2％ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한, 표준 편차를 구할 때에는, 더 많은 개소(예를 들어 100개소 이상)의 최소 두께 t2min 및 t3min을 각각 취득하는 것이 바람직하다.

여기서, SUS층(31)과 SUS층(33)에 있어서, 각 층을 구성하는 스테인리스강의 조성(재질)과, 클래드재(30)의 두께(t1)에 대한 평균 두께(t2avg, t3avg)의 두께 비율(t2avg/t1, t3avg/t1)이 모두 동등한 경우에는, SUS층(31)과 SUS층(33)에 있어서, 최소 두께 및 최소 두께의 불균일이 동등해진다고 생각할 수 있다. 따라서, 이 경우, SUS층(31)과 SUS층(33)의 데이터를 합산하여 평가하여, 한 쌍의 SUS층의 최소 두께 및 표준 편차로서 취급하는 것이 가능하다.

또한, 클래드재(30)에 있어서의 SUS층(31)의 평균 두께 t2avg, Cu층(32)의 두께 t4 및 SUS층(33)의 평균 두께 t3avg의 비율(t2avg:t4:t3avg)은, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 클래드 압연 등에 있어서의 압연 상태를 Z 방향의 양측에서 균등화시키기 위해, 모두 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(31)의 평균 두께 t2avg와 SUS층(33)의 평균 두께 t3avg는, 대략 동등한 것이 바람직하다.

또한, 섀시(3)에 있어서 요구되는 특성(열전도성 및 기계적 강도)에 따라서 두께 비율을 상이하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 섀시(3)에 있어서 기계적 강도가 특히 요구되는 경우에는, 기계적 강도가 큰 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(31)의 평균 두께 t2avg 및 SUS층(33)의 평균 두께 t3avg를 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 클래드재(30)의 기계적 강도를 확실하게 확보하기 위해서는, Cu층(32)의 두께 t4는, 클래드재(30)의 두께 t1의 60％ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 섀시(3)에 있어서 열전도성이 특히 요구되는 경우에는, Cu층(32)의 두께 t4를 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 클래드재(30)의 열전도성을 확실하게 확보하기 위해서는, Cu층(32)의 두께 t4는, 클래드재(30)의 두께 t1의 33％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 클래드재(30)의 연신율은, 프레스 가공성 등의 관점에서, 8％ 이상인 것이 바람직하고, 10％ 이상인 것이 더 바람직하다.

(섀시(클래드재)의 제조 방법의 개요)

다음으로, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 섀시(3)를 구성하는 클래드재(30)의 제조 방법을 설명한다.

먼저, 도 3에 도시하는 바와 같이, Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 띠상의 Cu판(132)을 준비한다. 그리고 Cu판(132)에 대해, Cu판(132)을 구성하는 Cu 또는 Cu 합금의 재결정 온도(예를 들어, 220℃)를 초과하는 온도로 내부가 설정된 어닐링로(101)를 사용하여 연화 어닐링을 행한다. 이에 의해, Cu판(132)은 가공 경화에 의한 내부의 변형이 제거되어 조직이 충분히 연화된 상태가 된다.

그리고 연화 어닐링을 거친 Cu판(132)에 대해, 압연 롤러(102)를 사용하여 조질 압연을 행한다. 조질 압연에 의해, Cu판(132)은, 내부 응력(변형)이 축적되어 가공 경화된다. 또한, 조질 압연의 패스 수는, 적절하게 선택 가능하다.

또한, 조질 압연에 있어서, 조질 압연 후의 Cu판(132)에 있어서의 두께 t14가, 조질 압연 전의 Cu판(132)에 있어서의 두께 t14의 60％ 이상 100％ 미만이 되도록 압연하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 클래드 압연 시에, 기계적 강도가 크고 연성이 낮은 스테인리스강으로 구성되는 SUS판(131 및 133)과, 기계적 강도가 작고 연성이 높은 Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 Cu판(132)의 연성을 근접시키는 것이 가능하다.

또한, 조질 압연 후의 Cu판(132)에 있어서의 두께 t14를, 조질 압연 전의 Cu판(132)에 있어서의 두께 t14의 60％ 이상으로 함으로써, 클래드재(30)의 Cu층(32)의 결정의 조대화를 용이하게 억제하는 것이 가능하다. 이들에 의해, 준비하는 Cu판(132)을, 어닐링 처리를 행한 후에 조질 압연되어 가공 경화된 것으로 하는 것이 가능하다.

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 어닐링 처리 후에 조질 압연을 거친 띠상의 Cu판(132) 외에도, 스테인리스강으로 구성되는 띠상의 SUS판(131) 및 띠상의 SUS판(133)을 준비한다. 또한, SUS판(131 및 133)은, 모두 충분히 어닐링되어 있다. 또한, SUS판(131)의 두께와, 조질 압연을 거친 Cu판(132)의 두께와, SUS판(133)의 두께는, 제작되는 클래드재(30)에 있어서의 SUS층(31)과 Cu층(32) 및 SUS층(33)의 두께 비율(t2avg:t4:t3avg)에 맞추어 적절하게 선택된다.

그리고 충분히 어닐링된 SUS판(131)과, 어닐링 처리 후에 조질 압연을 거친 Cu판(132)과, 충분히 어닐링된 SUS판(133)을, 이 순서로 적층한 상태에서, 압연 롤러(103)를 사용하여 압연하여 접합하는 클래드 압연을 행한다. 이에 의해, SUS판(131)과, Cu판(132)과, SUS판(133)이, 이 순서로 적층된 상태에서 서로 접합(압연 접합)된, 예를 들어 1.0㎜ 이하 또는 0.5㎜ 이하의 두께의 압접재(130)가 제작된다. 또한, 클래드 압연의 패스 수는, 적절하게 선택 가능하다.

압연 롤러(103)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 워크 롤러(103a 및 103b)와, 워크 롤러(103a 및 103b)의 축을 각각 보유 지지하는 4개의 베어링(103c)과, 예를 들어 Z1측의 워크 롤러(103a)의 베어링(103c)에 설치되는 한 쌍의 로드셀(103d)을 포함하고 있다. 한 쌍의 로드셀(103d)은, 워크 롤러(103a)에 작용하는 힘(합력)에 기인하는 변형을 검출함으로써, SUS판(131), Cu판(132) 및 SUS판(133)(압연재)으로부터 워크 롤러(103a)에 작용하는 힘(합력) P0(N)을 검출하는 기능을 갖고 있다.

클래드 압연을 행하는 경우에, 처음에 압접 하중을 결정하는 것은 중요해진다. 「판압연」(일본 소성 가공 학회 편, 코로나사 1993년 2월 15일 초판)에 기재되어 있는 바와 같이, 판 두께 제어는, 사용하는 압연기 및 압연 방법에 따라 상이하다. 그 때문에, 원하는 판 두께로 하기 위해, 압연기나 압연 방법을 검토할 필요가 있다. 한편, 압연 롤러의 출구측에 있어서의 압접재의 두께는, 압접 하중, 판 폭, 압하력 함수, 변형 저항 등의 값으로부터 계산하는 것이 가능하다. 그 때문에, 압접 하중을 결정함으로써, 사용하는 압연기에 맞춘 원하는 판 두께로 하기 위한 여러 조건을 설정하는 것이 가능해진다. 또한, 판 두께는, 압접 하중에 의한 압연기의 변형과 압연기의 롤 설정 위치의 합과 동등하다. 그래서 원하는 판 두께로 하기 위해, 롤 설정 위치를 변경함으로써 조정할 수 있다.

또한, 「판재의 압연」(코로나사, 1960년 10월 25일 초판)에 기재되어 있는 바와 같이, 합리적인 압연 계획에는 압접 하중이 관계되어 있다. 압연 전의 두께, 롤 반경 등의 여러 조건으로부터 압접 하중을 계산할 수 있으므로, 압접 하중을 미리 결정해 둠으로써, 다른 여러 조건을 규정하지 않아도 합리적인 압연 계획을 세우는 것이 가능해진다.

본 실시 형태의 제조 방법에서는, 클래드 압연에 있어서의 압접 하중 P가 4.4×10³N/㎜ 이상이 되도록 설정되어 있다. 여기서, 압접 하중 P는, 워크 롤러(103a(103b))의 축 방향(압연 방향 및 적층 방향과 직교하는 방향이며 「폭 방향」이라고도 함)에 있어서의 롤러면의 길이를 L(㎜)이라고 하였을 때, 워크 롤러(103a)에 가해지는 힘 P0을 사용하여, 하기의 식 (1)로부터 구하는 것이 가능하다.

또한, 압접 하중 P(N/㎜)는, 하기의 식 (2)로부터 어림으로서 구하는 것이 가능하다.

또한, 상기 식 (2)에 있어서, 압하력 함수(이상적인 변형과 비교한 배율)를 Qp, 평균 변형 저항(폭 방향의 변형을 무시한 경우의 2차원 변형 상태에 있어서, 압연 롤러 사이에 있어서의 변형하기 위해 요하는 평균의 응력)을 k(N/㎟)라고 한다. 또한. 도 6을 참조하여, 워크 롤러(103a(103b))의 반경을 R(㎜), 압연 롤러(103)의 입구측에 있어서의 SUS판(131), Cu판(132) 및 SUS판(133)(압연재)의 합계 두께를 h1(㎜), 압연 롤러(103)의 출구측에 있어서의 압접재(130)의 두께를 h2(㎜)라고 한다.

여기서, 워크 롤러(103a(103b))의 반경을 크게 하거나, 워크 롤러(103a(103b))와 압연재의 운동 마찰 계수를 크게 하거나, 클래드 압연에 있어서의 압하율(＝(h1－h2)/h1)을 크게 하거나, 압연재에 가해지는 압연 방향을 따른 힘(장력)을 작게 하거나, 압연재의 반송 속도를 작게 하거나 하는 것 등을 적절하게 조합함으로써, 압접 하중 P를 크게 하는 것이 가능하다. 또한, 연속적으로 클래드 압연을 행하는 경우에는, 압접 속도(반송 속도) 또는 장력을 조정함으로써, 연속적으로 클래드 압연하면서 압접 하중 P를 조정하는 것이 가능하다.

또한, 최종 제품의 클래드재(30)(도 2 참조)에 있어서 SUS층(31)의 두께 t2 및 SUS층(33)의 두께 t3에 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 억제하기 위해서는, 압접 하중 P는, 4.9×10³N/㎜ 이상인 것이 바람직하고, 6.0×10³N/㎜ 이상인 것이 보다 바람직하고, 6.8×10³N/㎜ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 연속적으로 클래드 압연을 행하는 경우에는, 압접 속도가 느리면, 클래드재(30)의 택트 타임이 증장하므로 바람직하지 않다. 이 때문에, 택트 타임의 단축을 우선하는 경우에는, 압접 하중 P를 4.4×10³N/㎜ 이상으로 하고, 또한 4.4×10³N/㎜ 근방의 값으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 클래드 압연 직후의 압접재(130)에서는, SUS판(131)의 두께 t12 및 SUS판(133)의 두께 t13에, 각각, 압연 방향을 따라 불균일이 발생되어 있다. 이 결과, SUS판(131 및 133)에는, 각각, 부분적으로 두께의 차이가 발생되어 있으므로 최소 두께 t12min 및 t13min이 존재한다.

또한, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 클래드 압연에 있어서의 압접 하중 P가 4.4×10³N/㎜ 이상이 되도록 설정되어 있다. 이에 의해, 압접재(130)의 적층 방향(Z 방향)을 따른 단면에서 보아, SUS판(131)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t12min 및 SUS판(133)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t13min을, 각각, SUS판(131)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t12avg 및 SUS판(133)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t13avg의 84％ 이상 100％ 미만으로 하는 것이 가능하다.

이에 의해, 클래드 압연 후에 추가의 압연(후술하는 중간 압연 및 마무리 압연)을 행함으로써, SUS판(131)의 두께 t12 및 SUS판(133)의 두께 t13의 압연 방향을 따른 불균일이 더 커진다고 해도, 최종 제품으로서의 클래드재(30)에 있어서의, SUS층(31)의 최소 두께 t2min 및 SUS층(33)의 최소 두께 t3min을, 각각, 평균 두께 t2avg 및 평균 두께 t3avg의 70％ 이상 100％ 미만으로 하는 것이 가능하다.

또한, SUS판(131 및 133)의 평균 두께 t12avg 및 t13avg는, 클래드재의 압연 방향에 있어서의 소정의 범위(길이)로부터 구해도 된다. 이 소정의 범위(길이)는, 파상으로 형성되는 계면의 파의 1파장 이상의 범위라면 특별히 한정되지 않지만, 측정의 신뢰성의 관점에서 적어도 15㎜ 정도인 것이 좋다. 또한, SUS판(131)의 평균 두께 t12avg는, 압접재(130)에 있어서의 SUS판(131)의 두께 t12의 평균이고, SUS판(133)의 평균 두께 t13avg는, 압접재(130)에 있어서의 SUS판(133)의 두께 t13의 평균이다.

그 후, 필요에 따라서, 단부 절단기(104)를 사용하여 압접재(130)의 폭 방향의 단부를 절단함으로써, 압접재(130)의 폭 방향의 길이를 조정해도 된다. 그리고 압접재(130)에 대해 압연 롤러(105)를 사용하여 중간 압연을 행함으로써, 압접재(130)의 두께를 조정한다. 이에 의해, 압접재(130)(클래드재(30))마다의 두께의 불균일을 작게 하는 것이 가능하다. 또한, 중간 압연의 패스 수는, 적절하게 선택 가능하다.

그리고 SUS판(131)을 구성하는 스테인리스강의 재결정 온도를 초과하는 온도로 내부가 설정된 어닐링로(106)를 사용하여 확산 어닐링을 행한다. 이때, 어닐링에 기인하는 Cu판(132)의 결정 입도의 조대화를 억제하기 위해, 850℃ 이상 1000℃ 이하의 온도 조건하에서 확산 어닐링을 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, SUS판(131), Cu판(132) 및 SUS판(131)이 모두 재질에 따라서 조직이 연화된 상태가 된다. 또한, SUS판(131)과 Cu판(132)의 계면 및 Cu판(132)과 SUS판(133)의 계면에 있어서, 확산 처리에 의해 서로의 층이 원자간 접합을 형성하여 강고하게 접합된다.

그 후, 확산 어닐링 후의 압접재(130)의 두께를 조정하기 위해, 마무리 압연이 행해진다. 이 결과, 도 2에 도시하는 SUS층(31)과, SUS층(31)에 압연 접합된 Cu층(32)과, Cu층(32)의 SUS층(31)과는 반대측에 압연 접합된 SUS층(33)을 구비하는 클래드재(30)가 제작된다.

그 후, 클래드재(30)에 대해, 필요에 따라서, 형상 교정, 슬릿 절단, 프레스(펀칭) 가공 등이 적절하게 행해진다. 그 결과, 도 2에 도시하는, 클래드재(30)로 구성되는 섀시(3)가 제작된다.

본 실시 형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 적어도 클래드 압연으로부터 마무리 공정인 슬릿 절단까지의 공정을 연속적으로 행하도록 구성되어 있으므로, 클래드재(30)의 택트 타임을 효과적으로 단축하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 제조 방법은, 클래드 압연으로부터 마무리 공정인 슬릿 절단까지의 공정을 연속적으로 행하는 구성에 한정되지 않는다.

또한, 클래드 압연 후의 압접재(130)에 대해 압연(일반적인 냉간 압연)을 행하면, 그 압하율에 대응하여 각 층의 평균 두께가 얇아지지만, 각 층의 평균 두께의 비율은 실질적으로 동등하고 변화되지 않는다. 이 관점에 기초하여, 상기한 클래드재(30)의 SUS층(31)의 평균 두께 t2avg로서, 클래드재(30)의 두께 t1(도 2 참조)에, 준비한 SUS판(131), Cu판(132) 및 SUS판(133)의 합계의 두께(＝t12＋t13＋t14)에 대한 준비한 SUS판(131)의 두께 t12의 비율(＝t12/(t12＋t13＋t14))을 곱함(＝t1×t12/(t12＋t13＋t14))으로써 취득해도 된다. 마찬가지로, 상기한 클래드재(30)의 SUS층(33)의 평균 두께 t3avg로서, 클래드재(30)의 두께 t1에, 준비한 SUS판(131), Cu판(132) 및 SUS판(133)의 합계의 두께에 대한 준비한 SUS판(133)의 두께 t13의 비율(＝t13/(t12＋t13＋t14))을 곱함(＝t1×t13/(t12＋t13＋t14))으로써 취득해도 된다.

또한, 상기한 압접재(130)의 SUS판(131)의 평균 두께 t12avg로서, 압접재(130)의 두께 t11에, 준비한 SUS판(131), Cu판(132) 및 SUS판(133)의 합계의 두께(＝t12＋t13＋t14)에 대한 준비한 SUS판(131)의 두께 t12의 비율(＝t12/(t12＋t13＋t14))을 곱함(＝t11×t12/(t12＋t13＋t14))으로써 취득해도 된다. 마찬가지로, 상기한 압접재(130)의 SUS판(133)의 평균 두께 t13avg로서, 압접재(130)의 두께 t11에, 준비한 SUS판(131), Cu판(132) 및 SUS판(133)의 합계의 두께(＝t12＋t13＋t14)에 대한 준비한 SUS판(133)의 두께 t13의 비율(＝t13/(t12＋t13＋t14))을 곱함(＝t11×t13/(t12＋t13＋t14))으로써 취득해도 된다.

또한, 평균 두께 t12avg 및 t13avg로서, 대응하는 층 및 판의 복수 개소(예를 들어 10개소 이상)에 있어서의 두께 t2, t3, t12 및 t13을 각각 측정하고, 그것들의 평균을 산출함으로써 구해도 된다.

또한, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 확산 어닐링 전(중간 압연 후)의 Cu판(132)에 있어서의 두께 t14(도 4 참조)를, 연화 어닐링 후(조질 압연 전)의 Cu판(132)에 있어서의 두께 t14(도 3 참조)의 20％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, Cu층(32)(확산 어닐링 후의 Cu판(132))에 있어서의 Cu 또는 Cu 합금의 결정 입도를 150㎛ 이하로 작게 하는 것이 가능하다. 이 결과, 클래드재(30)의 연신율이 향상되므로 가공성을 향상시키는 것이 가능하다.

<본 실시 형태의 효과>

본 실시 형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 적층 방향(Z 방향)을 따른 단면에서 보아, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t2min 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t3min을, 각각, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t2avg 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t3avg의 70％ 이상 100％ 미만으로 한다. 이에 의해, 클래드재(30)에 있어서, SUS층(31) 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 두께 t2 및 t3이 각각 균등화되므로, SUS층(31) 및 SUS층(33)에 두께가 과도하게 작은 개소(평균 두께의 70％ 미만의 개소)가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들어 클래드재(30)로 구성되는 섀시(3)를 다른 부재에 용접할 때에 있어서 SUS층(31)의 두께 t2 또는 SUS층(33)의 두께 t3이 과도하게 작은 개소에 다른 부재가 용접되는 것을 억제할 수 있으므로, 충분한 용접이 행해지지 않아 용접 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 클래드재(30)로 제작되는 제품(섀시(3))에 기계적 강도 등의 특성의 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, SUS층(31) 및 SUS층(33)에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 억제함으로써, 압연하였을 때에 SUS층(31) 및 SUS층(33)에 파열 또는 핀 홀이 발생하여, Cu층(32)이 피복되지 않는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 클래드재(30)가, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(31)과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, SUS층(31)에 압연 접합된 Cu층(32)과, 스테인리스강으로 구성되고, Cu층(32)의 SUS층(31)과는 반대측에 압연 접합된 SUS층(33)을 구비한다. 이에 의해, 클래드재(30)에 있어서, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(31) 및 SUS층(33)에 의해 기계적 강도 및 내식성을 확보하면서, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 Cu층(32)에 의해 도전성 및 열전도성을 확보할 수 있다. 이 결과, 히트 싱크를 겸하는 섀시(3)에 적합한 클래드재(30)를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 바람직하게는, SUS층(31)의 최소 두께 t2min의 클래드재(30)의 두께 t1에 대한 백분율의 표준 편차, 및 SUS층(33)의 최소 두께 t3min의 클래드재(30)의 두께 t1에 대한 백분율의 표준 편차가 1.5％ 이하이다. 이와 같이 구성하면, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t2min 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t3min이 한층 균등화되므로, SUS층(31) 및 SUS층(33)에 두께가 과도하게 작은 개소(평균 두께의 70％ 미만의 개소)가 발생하는 것을 한층 억제할 수 있다. 이 결과, SUS층(31) 또는 SUS층(33)에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 한층 억제할 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같은 용접 강도의 저하를 한층 억제할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 클래드재(30)로 제작되는 섀시(3)의 특성의 불균일을 한층 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 바람직하게는, SUS층(31) 및 SUS층(33)을, 모두 오스테나이트계 스테인리스강으로 구성한다. 이와 같이 구성하면, 오스테나이트계 스테인리스강과 Cu 또는 Cu 합금이 모두 비자성임으로써, 클래드재(30) 전체를 비자성으로 할 수 있다. 이에 의해, 클래드재(30)로 이루어지는 히트 싱크를 겸하는 섀시(3)가 자화됨으로써 전자 부품(4a) 등에 악영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 스테인리스강으로 구성된 SUS판(131)과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 Cu판(132)과, 스테인리스강으로 구성된 SUS판(133)을 이 순서로 적층시킨 상태에서 4.4×10³N/㎜ 이상의 압접 하중 P에 의해 클래드 압연한다. 이에 의해, 4.4×10³N/㎜ 이상의 충분한 압접 하중 P에 의해 클래드 압연이 행해지므로, 스테인리스강으로 구성된 SUS판(131) 및 SUS판(133)과 Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 Cu판(132)의 연성의 차이에 기인하여 각 층이 불균일하게 소성 변형되도록 압연되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 클래드재(30)에 있어서, SUS층(31)의 적층 방향의 두께 t2 및 SUS층(33)의 적층 방향의 두께 t3이 모두 불균일해지는 것을 억제할 수 있으므로, 적층 방향(Z 방향)을 따른 단면에서 보아, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t2min 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 t3min을, 각각, SUS층(31)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 t2avg 및 SUS층(33)의 적층 방향에 있어서의 평균 두께avg의 70％ 이상 100％ 미만으로 할 수 있다. 따라서, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(31) 또는 SUS층(33)에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 바람직하게는, 압접 하중 P를 4.9×10³N/㎜ 이상으로 한다. 이와 같이 구성하면, 더 충분한 압접 하중 P에 의해 클래드 압연을 행할 수 있으므로, 각 층이 불균일하게 소성 변형되도록 압연되는 것을 더 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 준비하는 Cu판(132)을, 어닐링 처리를 행한 후에 조질 압연되어 가공 경화된 것으로 한다. 이에 의해, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 Cu판(132)으로서, 내부 응력(변형)이 축적되어 기계적 강도(0.2％ 내력 등)가 향상된 Cu판(132)을 사용할 수 있다. 이 결과, 스테인리스강으로 구성되는 SUS판(131) 및 SUS판(133)과 비교하여 기계적 강도가 낮은 Cu판(132)의 기계적 강도를, SUS판(131) 및 SUS판(133)의 기계적 강도에 근접시킬 수 있다. 따라서, 기계적 강도를 근접시킨 금속판끼리에 의해 클래드 압연을 행할 수 있기 때문에, 각 층이 더 균일하게 소성 변형되도록 압연되므로, SUS판(131)과 Cu판(132)과 SUS판(133)을 충분히 접합시킬 수 있는 동시에, 각 층의 두께를 고정밀도로 형성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 바람직하게는, 준비하는 Cu판(132)을, 조질 압연 후의 두께가 조질 압연 전의 두께의 60％ 이상 100％ 미만으로 되어 있는 것으로 한다. 이와 같이 구성하면, 준비하는 Cu판(132)에 있어서, 조질 압연 후의 두께가 조질 압연 전의 두께의 60％ 미만인 것에 기인하여, 준비하는 Cu판(132)에 내부 응력(변형)이 과도하게 축적되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 큰 내부 응력(변형)에 기인하여 Cu층(32)(Cu판(132))의 결정이 조대화되는 것을 억제할 수 있으므로, Cu층(32)에 기인하여 클래드재(30)의 연신율(가공성)이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

(실시예)

다음으로, 도 3, 도 4 및 도 7 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한, 제1 실시예 내지 제3 실시예에 대해 설명한다.

[제1 실시예]

제1 실시예로서, 압접 하중 P를 상이하게 하여 클래드 압연을 행하였을 때의, 클래드 압연 직후의 한 쌍의 SUS판(제1 금속판) 및 SUS판(제3 금속판)을 갖는 각각의 압접재에 있어서, SUS판의 가장 두께가 작은 부분(최박부)의 두께(최소 두께 tαmin)와, SUS판의 두께의 평균값(평균 두께 tαavg)을 취득하였다.

구체적으로는, 압접재를 도 3 및 도 4에 도시하는 제조 방법에 의해 제작하였다. 먼저, 무산소 구리(C1020, JIS 규격)으로 구성되고, 0.5㎜의 두께 t14의 Cu판(132)(제2 금속판)을 준비하였다. 이 Cu판은 압연 방향으로 긴 띠상이었다. 그리고 도 3에 도시하는 바와 같이, Cu판(132)에 대해, Cu판(132)을 구성하는 Cu의 재결정 온도를 초과하는 온도에서 연화 어닐링을 행한 후, 조질 압연을 행하였다. 이에 의해, 조질 압연 후의 Cu판(132)에 있어서의 두께 t14를 0.4㎜(조질 압연 전의 두께 t14의 80％)로 함과 함께, Cu판을 어느 정도 가공 경화시켰다.

또한, SUS316L(JIS 규격)으로 구성되고, 일반적으로 다용되는 0.2㎜의 두께의 한 쌍의 SUS판(131 및 133)(제1 금속판 및 제3 금속판)을 준비하였다. 또한, 한 쌍의 SUS판(131 및 133)으로서, 충분히 어닐링된 상태의 것을 사용하였다. 또한, 한 쌍의 SUS판(131 및 133)은 압연 방향으로 긴 띠상이었다.

또한, SUS판(131)의 두께 t12(＝0.2㎜), Cu판(132)의 두께 t14(＝0.4㎜) 및 SUS판(133)의 두께 t13(＝0.2㎜)의 두께 비율(t12:t14:t13)은, 1:2:1이 된다. 또한, SUS판(131)과 SUS판(133)은, 준비한 재료에 있어서의 재질 및 두께가 동일하다는 점에서, 압접재(130)에 있어서의 SUS판(131)의 두께(평균 두께 t12avg)와 SUS판(133)의 두께(평균 두께 t13avg)의 두께 비율은 대략 동일(25％)해진다. 이 경우, 압접재(130)에 있어서 SUS판(131)과 SUS판(133)을 구별하지 않고, SUS판(SUS판(131 및 133))으로서 통합하여 평가할 수 있다.

그리고 SUS판(131), 가공 경화시킨 Cu판(132) 및 SUS판(133)을 이 순서로 적층한 상태에서, 클래드 압연을 행함으로써, 띠상의 압접재(130)를 제작하였다. 이때, 클래드 압연 후의 SUS판(131)의 두께 t12, Cu판(132)의 두께 t14 및 SUS판(133)의 두께 t13이, 모두, 클래드 압연 전의 두께 t12, 두께 t14 및 두께 t13의 56％가 되도록 압연을 행하였다.

여기서, 클래드 압연에 있어서, 표 1에 나타내는 압접 조건 1 내지 13 중 어느 조건에서, SUS판(131), 가공 경화시킨 Cu판(132) 및 SUS판(133)을 압연 접합시켰다. 그리고 클래드 압연 직후의 압접재(130)의 압연 방향을 따른 단면이며 적층 방향(Z 방향)에 있어서의 단면(도 4 참조)을 관찰함으로써, SUS판(131)에 있어서의 최박부의 두께(최소 두께 t12min) 및 SUS판(133)에 있어서의 최박부의 두께(최소 두께 t13min)를 취득하였다.

구체적으로는, 표 1에 나타내는 13종의 압접 하중 P(4.0×10³N/㎜(압접 조건 1) 이상 7.8×10³N/㎜(압접 조건 13) 이하) 중 어느 압접 하중 P에 의해 제작한 띠상의 압접재(130)에 있어서, 압연 방향에 있어서 15㎜의 범위(길이)의 시험 영역을 10개소 취득하였다. 이때, 띠상의 압접재(130)의 압연 방향의 양단부 근방에 있어서, 각각 5개소씩 무작위로 취득하였다. 그리고 10개소의 시험 영역의 각각에 있어서, SUS판(131)의 최소 두께 t12min 및 SUS판(133)의 최소 두께 t13min을 취득하고, 그들 10개의 최소 두께 t12min 및 10개의 최소 두께 t13min을 통합하여 평균하여, 그 압접재(130)에 있어서의 SUS판(SUS판(131 및 133))의 최소 두께 tαmin으로 하였다. 따라서, 상기한 최소 두께 tαmin은, 압접재(130)로부터 얻은 20개의 두께의 측정값에 기초하는 것이다.

또한, 10개소의 시험 영역의 각각에 대해, SUS판(131)에 있어서 무작위로 선택한 5개소의 두께를 측정하여 평균하여, SUS판(131)의 평균 두께 t12avg를 취득하였다. 마찬가지로, 10개소의 시험 영역의 각각에 대해, SUS판(133)에 있어서 무작위로 선택한 5개소의 두께를 측정하여 평균하여, SUS판(133)의 평균 두께 t13avg를 취득하였다. 그리고 10개소의 시험 영역으로부터 얻은 5개의 평균 두께 t12avg 및 5개의 평균 두께 t13avg를 통합하여 평균하여, 압접재(130)의 SUS판(SUS판(131 및 133))의 평균 두께 tαavg로 하였다. 따라서, 상기한 평균 두께 tαavg는, 압접재(130)로부터 얻은 100개의 두께의 측정값에 기초하는 것이다.

이어서, 압접재(130)의 전체의 두께 t11에 대한 상기한 SUS판(SUS판(131 및 133))의 최소 두께 tαmin의 두께 비율 Rα1(＝(tαmin/t11)×100(％))을 산출하였다. 또한, 압접재(130)의 전체의 두께 t11에 대한 상기한 SUS판(SUS판(131 및 133))의 평균 두께 tαavg에 대한 최소 두께 tαmin의 두께 비율 Rα2(＝(tαmin/tαavg)×100(％))를 산출하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 압접 조건 3의 압접재의 단면 사진 및 압접 조건 13의 압접재의 단면 사진의 일부를, 각각, 도 7 및 도 8에 나타낸다. 또한, 도 7 및 도 8에서는, 동일한 압연재의 상이한 부위를 적층 방향으로 3개 적층시키고 있다.

(제1 실시예의 결과)

표 1에 나타내는 결과로부터, 압접 하중 P를 크게 함에 따라, Rα1(압접재(130)의 두께 t11에 대한 최소 두께 tαmin의 두께 비율) 및 Rα2(평균 두께 tαavg에 대한 최소 두께 tαmin의 두께 비율)는, 모두, 커지는 경향이 되었다. 그리고 압접 조건 1 내지 3의 4.3×10³N/㎜ 이하(4.4×10³N/㎜ 미만)의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접재에서는, Rα1이 20.8％ 이하(21％ 미만)가 되고, Rα2가 83.2％ 이하(84％ 미만)가 되었다.

표 1의 평가의 기준은, 최종 제품에 있어서의 SUS층의 평균 두께에 대한 최소 두께의 비율이 70％ 이상인지 여부로 판단하고 있다. 예를 들어, 두께가 1㎜, SUS층:Cu층:SUS층의 층 두께비가 1:2:1인 클래드재는, SUS층(31) 및 SUS층(33)의 평균 두께가 0.25㎜가 된다. 이 클래드재의 최종 제품에 있어서의 SUS층의 평균 두께에 대한 최소 두께의 비율이, 70％(0.175㎜)인 경우는, 균열을 발생시키지 않았다. 그러나 클래드재의 최종 제품에 있어서의 SUS층의 평균 두께에 대한 최소 두께의 비율이 60퍼센트(0.150㎜)로 되어 있으면, 균열을 발생시키는 경우가 있었다. 이것은, 압연 시에, Cu층보다 고강도이며 연장되기 어려운 SUS층이 압연 방향(길이 방향)으로 과도하게 인장되었기 때문이라고 생각할 수 있다. 또한, 재료 특성 및 압연 등의 실용적인 불균일에 의해, 클래드재 및 클래드재를 구성하는 각 층에 두께의 불균일을 발생시킬 것이 우려된다. 이러한 관점에서, 표 1의 평가의 기준은, 두께 비율 Rβ2가 균열을 발생시키지 않는 70％ 이상인지 여부로 판단하는 것으로 하였다.

또한, 표 1에 나타내는 두께 비율 Rα1은, 두께 비율 Rα2를 다른 관점(클래드재 전체에 대한 최소 두께 tαmin)에서 규정한 것이다. 또한, 두께 비율 Rα2는, 클래드 압연 직후의 SUS판의 평균 두께 tαavg에 대한 최소 두께 tαmin의 두께의 비율이다. 바꾸어 말하면, 표 1에 나타내는 두께 비율 Rα1 및 Rα2는, 최종 제품을 만드는 도중의 단계의 비율이다. 최종 제품을 만드는 도중의 단계와 최종 제품은, 클래드재 전체의 두께 및 각 층의 두께의 값은 상이하지만, 이론상, 클래드재 전체의 두께에 대한 각 층의 두께의 비율은 변화되지 않으므로, 추가의 압연에 의해 최소 두께의 평균 두께에 대한 비율은 변화되지 않는다. 그러나 실용상, 압연 작업에 있어서 불균일이 발생하므로, 최종 제품을 만드는 도중의 단계의 Rα2가 70％ 이상이라고 해도, 최종 제품의 SUS층의 평균 두께에 대한 최소 두께의 비율이 70％ 미만이 되는 클래드재의 평가는 ×(부적합)로 한다. 또한, Rα2가 85％ 이상인 경우, 클래드 압연 후에 추가의 압연(중간 압연 및 마무리 압연)을 행함으로써, 최종 제품의 SUS층의 평균 두께에 대한 최소 두께의 비율이 확실하게 70％ 이상이 될 가능성이 높기 때문에, 그 클래드재의 평가는 ○(적합)로 한다.

압접 조건 1 내지 3의 압접재에서는, 클래드 압연 후에 추가의 압연(중간 압연 및 마무리 압연)을 행함으로써, 최소 두께의 불균일이 더욱 커져, 최종 제품으로서의 클래드재에 있어서, 제1층의 최소 두께 및 제3층의 최소 두께가, 각각, 제1층의 평균 두께 및 제3층의 평균 두께의 70％ 미만이 된다고 생각할 수 있다. 그 때문에, 이 압접 조건 1 내지 3은, 그 평가로서, ×(부적합)를 부여하였다.

한편, 압접 조건 4 내지 13의 4.4×10³N/㎜ 이상의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접재에서는, Rα1이 22.0％ 이상(20.8％를 초과하여 21％ 이상)이 되고, Rα2가 88.0％ 이상(83.2％를 초과하여 84％ 이상)이 되었다. 이것은, 4.4×10³N/㎜ 이상의 충분한 압접 하중 P에 의해, 각 층이 불균일하게 소성 변형되도록 압연되는 것이 억제되었기 때문이라고 생각할 수 있다. 또한, 이 압접 조건 4 내지 13의 압접재는, 클래드 압연 후에 추가의 압연(중간 압연 및 마무리 압연)을 행함으로써, 최소 두께의 불균일이 더욱 커진다고 해도, 최종 제품으로서의 클래드재에 있어서, 제1층의 최소 두께 및 제3층의 최소 두께가, 각각, 제1층의 평균 두께 및 제3층의 평균 두께의 70％ 이상이 된다고 생각할 수 있다. 그 때문에, 이 압접 조건 4 내지 13은, 그 평가로서, ○(적합)를 부여하였다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 압접 조건 10의 6.7×10³N/㎜ 이상의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접재의 두께 비율 Rα1 및 두께 비율 Rα2의 값이, 압접 조건 9의 6.0×10³N/㎜ 이상의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접재의 Rα1 및 Rα2의 값보다 작아졌다. 또한, 압접 조건 13의 7.8×10³N/㎜ 이상의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접재의 Rα1 및 Rα2의 값이, 압접 조건 12의 7.3×10³N/㎜ 이상의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접재의 두께 비율 Rα1 및 두께 비율 Rα2의 값보다 작아졌다. 이 결과는, 이하와 같다고 생각할 수 있다.

워크 롤러(103a)에 가해지는 힘 P0은, 압접 하중 P와 롤러면의 길이 L의 곱으로 표시된다(상기 식 (1) 참조). 그 때문에, 제1 실시 형태와 같이 롤러면의 길이 L이 일정한 경우는, 압접 하중 P와 워크 롤러(103a)에 가해지는 힘 P0은 비례 관계에 있다. 즉, 압접 하중 P가 커짐에 따라 워크 롤러(103a)에 가해지는 힘 P0도 커진다. 이 관점에서, 힘 P0이 불균일하게 된 것에 수반하여, 압연 롤러(103)의 출구측에 있어서의 압접재(130)의 두께 h2의 값이 불균일하게 되고, 그 영향을 받아 Rα1 및 Rα2가 우연히 작아졌다고 생각할 수 있다.

압연 롤러(103)의 출구측에 있어서의 압접재(130)의 두께 h2가 작아지면, 각 층의 소성 변형 비율이 커진다. 그것에 수반하여, 압연 롤러(103)의 출구측에 있어서의 압접재(130)의 두께 h2의 균일성이 얻어지기 어려워지고, 각 층의 두께 균일성도 얻어지기 어려워진다. 그 결과, 압연 롤러(103)의 출구측에 있어서의 압접재(130)의 두께 h2, 두께 비율 Rα1, 및 두께 비율 Rα2의 균일성이 얻어지기 어려워지고, 불균일하게 되어 작은 값이나 큰 값을 나타내는 경우가 있다. 그러나 균일성이 얻어지기 어려워지지만, 예를 들어 압접 조건 4의 결과와 압접 조건 13의 결과를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 압접 하중을 크게 함으로써 두께 비율 Rα1 및 두께 비율 Rα2 자체는 점차 커지고 있다.

표 1에 나타내는 압접 하중 P에 대한 압접재의 Rα1의 값의 변화 경향은, 대략, 기울기가 약 0.87, 절편이 약 17.5인 선형 근사 곡선(단순한 선형의 관계를 갖는 데이터에 적합한 직선)으로 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 표 1에 나타내는 압접 하중 P에 대한 압접재의 Rα2의 값의 변화 경향은, 대략, 기울기가 약 3.46, 절편이 약 69.8인 선형 근사 곡선으로 나타낼 수 있다. 따라서, 압접 하중 P와 압접재의 Rα1 및 Rα2의 값은 정의 상관이 있어, 압접 하중 P가 커지면, 압접재의 Rα1 및 Rα2의 값이 커지는 것을 확인할 수 있다.

여기서, Rα2의 변형 근사 곡선에 있어서, P＝4.3(×10³N/㎜)을 대입하면, Rα2＝84.678(％)이 된다. 또한, P＝4.4(×10³N/㎜)를 대입하면, Rα2＝85.024(％)가 된다. 상기한 바와 같이 Rα2가 85％ 이상인 경우, 최종 제품의 SUS층의 평균 두께에 대한 최소 두께의 비율이 확실하게 70％ 이상이 될 가능성이 높다는 점에서, 압접 하중 P의 하한값을 Rα2＝85.024(％)가 되는 4.4×10³N/㎜ 이상으로 하는 것은 합당하다.

또한, 도 7에 나타내는 단면 사진으로부터, 4.3×10³N/㎜의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접 조건 3의 압접재에서는, 계면이 파상으로 형성되어 있음을 명확하게 확인할 수 있었다. 한편, 도 8에 나타내는 단면 사진으로부터, 7.8×10³N/㎜의 압접 하중 P로 압연 접합을 행한 압접 조건 13의 압접재에서는, 계면이 파상으로 형성되는 것이 억제되어 있음을 확인할 수 있었다. 따라서, 평가로서 ×(부적합)를 부여한 압접재와, 평가로서 ○(적합)를 부여한 압접재는, 계면의 파상의 정도(기복의 크기)가 명확하게 상이한 것이 확인되었다. 여기서, 계면의 파상의 정도에 관해서는, 압접재에 있어서 평균 두께에 대한 최소 두께가 작으면(두께 비율 Rα2 및 Rβ2의 값이 작으면), 계면에 있어서의 파의 진폭이 커지고, 그 결과, 계면의 파상의 정도가 커지는(더 기복이 발생하는) 것이 알려져 있다. 즉, 압접 하중을 크게 함으로써 계면의 파상의 정도가 개선된다.

[제2 실시예]

제2 실시예에서는, 제1 실시예의 압접 조건 6(압접 하중 P＝4.9×10³N/㎜)에 있어서의 압접재(130)를 사용하여, 최종 제품으로서의 클래드재(30)를 제작하였다. 또한, 압접재(130)에 있어서의 SUS판(131)과 SUS판(133)은 재질 및 두께가 동일하다는 점에서, 압접재(130)가 압연된 클래드재(30)에 있어서의 SUS층(31)의 두께(평균 두께 t2avg)와 SUS층(33)의 두께(평균 두께 t3avg)의 두께 비율은 대략 동일(25％)해진다. 이 경우, 클래드재(30)에 있어서 SUS층(31)과 SUS층(33)을 구별하지 않고, SUS층(SUS층(31 및 33))으로서 통합하여 평가할 수 있다. 이러한 관점에서, 클래드재(30)의 SUS층(31)(제1층)의 가장 두께가 작은 부분(최박부)의 두께(최소 두께 t2min) 및 SUS층(33)(제3 금속판)의 가장 두께가 작은 부분(최박부)의 두께(최소 두께 t3min)를 측정하고, SUS층의 가장 두께가 작은 부분(최박부)의 두께(최소 두께 tβmin)와, SUS층의 두께의 평균값(평균 두께 tβavg)을 취득하였다.

구체적으로는, 제1 실시예의 압접 조건 6(압접 하중 P＝4.9×10³N/㎜)에 있어서의 띠상의 압접재(130)에 대해, 압연 롤러(105)를 사용하여 중간 압연을 행하였다. 이때, 중간 압연 후의 압접재(130)의 두께 t11이 중간 압연 전의 압접재(130)의 두께 t11의 67％가 되도록 압연을 행하였다.

그 후, 압접재에 대해, 950℃의 온도 조건하에서 확산 어닐링을 행하였다. 그리고 확산 어닐링 후의 압접재(130)의 두께를 조정하기 위해, 압접재에 대해, 마무리 압연을 행하였다. 이때, 마무리 압연 후의 압접재(130)(클래드재(30))의 두께 t11이 마무리 압연 전의 압접재(130)의 두께 t11의 85％가 되도록 압연을 행하였다. 이에 의해, 본 발명예의 띠상의 클래드재(30)를 제작하였다. 또한, 본 발명예의 띠상의 클래드재(30)를 14개 제작하였다.

한편, 본 발명예에 대한 비교예의 클래드재를 제작하였다. 구체적으로는, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 조직이 충분히 연화된 상태의 띠상의 Cu판을 준비하였다. 또한, 띠상의 Cu판에 대해 조질 압연은 행하지 않았다.

그리고 띠상의 Cu판 외에도, 상기 본 발명예와 마찬가지의 스테인리스강으로 구성되는 띠상의 한 쌍의 SUS판을 준비하였다. 또한, 비교예에 있어서의 SUS판, Cu판 및 SUS판의 두께 비율은, 본 발명예와 동일하게 하였다.

그 후, 본 발명예와 마찬가지로, SUS판과, Cu판과, SUS판을, 이 순서로 적층한 상태에서, 압연 롤러를 사용하여 압연하여 접합하는 클래드 압연을 행함으로써 압접재를 제작하였다. 여기서, 비교예에서는, 본 발명예와 달리, 4.3×10³N/㎜(제1 실시예의 압접 조건 3)의 압접 하중 P에 의해 압연 접합을 행하였다. 또한, 비교예에 있어서의 클래드 압연 전후의 압접재의 두께 변화(압하율)는, 본 발명예와 동일하게 하였다.

그 후, 본 발명예와 마찬가지로 하여, 압접재에 대해 중간 압연을 행하였다. 그리고 압접재에 대해 950℃의 온도 조건하에서 확산 어닐링을 행하였다. 그 후, 본 발명예와 마찬가지로 하여 압접재에 대해 마무리 압연을 행함으로써, 비교예의 클래드재를 제작하였다. 또한, 비교예의 띠상의 클래드재를 15개 제작하였다.

그리고 14개의 본 발명예의 클래드재, 및 15개의 비교예의 클래드재의 각각에 있어서, 압연 방향으로 15㎜의 범위(길이)의 시험 영역을 10개소 취득하였다. 이때, 띠상의 클래드재의 압연 방향의 양단부 근방에 있어서, 각각 무작위로 5개소씩 취득하였다. 그리고 10개소의 시험 영역의 각각에 있어서, SUS층(31)의 최소 두께 t2min 및 SUS층(33)의 최소 두께 t3min을 취득하고, 10개의 최소 두께 t2min 및 10개의 최소 두께 t3min을 통합하여 평균하여, 클래드재(30)에 있어서의 SUS층(SUS층(31 및 33))의 최소 두께 tβmin으로 하였다. 따라서, 상기한 최소 두께 tβmin은, 클래드재로부터 얻은 20개의 두께의 측정값에 기초하는 것이다.

또한, 10개소의 시험 영역의 각각에 대해, SUS층(31)에 있어서 무작위로 선택한 5개소의 두께를 측정하여 평균하여, SUS층(31)의 평균 두께 t2avg를 취득하였다. 마찬가지로, 10개소의 시험 영역의 각각에 대해, SUS층(33)에 있어서 무작위로 선택한 5개소의 두께를 측정하여 평균하여, SUS층(33)의 평균 두께 t3avg를 취득하였다. 그리고 10개소의 시험 영역으로부터 얻은 5개의 평균 두께 t2avg 및 5개의 평균 두께 t3avg를 통합하여 평균하여, 클래드재(30)의 SUS층(SUS층(31 및 33))의 평균 두께 tβavg로 하였다. 따라서, 상기한 평균 두께 tβavg는, 클래드재(30)로부터 얻은 100개의 두께의 측정값에 기초하는 것이다.

이어서, 14개의 본 발명예의 클래드재, 및 15개의 비교예의 클래드재의 각각에 있어서, 클래드재의 전체의 두께 t1에 대한 상기한 SUS층(SUS층(31 및 33))의 최소 두께 tβmin의 두께 비율 Rβ1(＝(tβmin/t1)×100(％))을 산출하였다. 또한, 상기한 SUS층(SUS층(31 및 33))의 평균 두께 tβavg에 대한 최소 두께 tβmin의 두께 비율 Rβ2(＝(tβmin/tβavg)×100(％))를 산출하였다. 이 결과를, 이른바 상자 수염도에 의해 나타냈다. 본 발명예의 상자 수염도 및 비교예의 상자 수염도를, 각각, 도 9 및 도 10에 나타낸다.

또한, 본 발명예에 있어서 취득한 최소 두께 t2min 및 최소 두께 t3min의 280개(＝(10개의 t2min＋10개의 t3min)×14개의 클래드재)의 측정값을 사용하여, 본 발명예의 클래드재에 있어서의 Rβ1 및 Rβ2의 빈도에 관한 막대 그래프를 작성하였다. 그리고 본 발명예의 Rβ1의 평균값 Rβ1avg(＝(ΣRβ1)/280) 및 표준 편차 σ(＝√((Σ(Rβ1－Rβ1avg)²)/280))를 산출하였다. 마찬가지로, 비교예에 있어서 취득한 최소 두께 t2min 및 최소 두께 t3min의 300개(＝(10개의 t2min＋10개의 t3min)×15개의 클래드재)의 측정값을 사용하여, 비교예의 클래드재에 있어서의 Rβ1 및 Rβ2의 빈도에 관한 막대 그래프를 작성하였다. 그리고 비교예의 Rβ1의 평균값 Rβ1avg(＝(ΣRβ1)/300) 및 표준 편차 σ(＝√((Σ(Rβ1－Rβ1avg)²)/300))를 산출하였다. 본 발명예의 막대 그래프 및 비교예의 막대 그래프를, 각각, 도 11 및 도 12에 나타낸다.

(제2 실시예의 결과)

압접 하중 P가 4.9×10³N/㎜(4.4×10³N/㎜ 이상)인 압접재(압접 조건 6의 압접재)에 대해 중간 압연 및 마무리 압연을 행하여 제작한 본 발명예의 클래드재에서는, Rβ1의 평균값 Rβ1avg가, 21.2％(도 11 참조)가 되었다. 또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 클래드재에 있어서의 Rβ1은 17.5％ 이상 및 Rβ2는 70.0％ 이상이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 본 발명예의 클래드재에서는, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(제1층 및 제3층)에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것이 억제되어 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 각각의 클래드재에 있어서의 Rβ1의 제1 사분위수는 20％ 이상 및 Rβ2의 제1 사분위수는 80.0％ 이상이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이것으로부터, 많은 클래드재에 있어서, SUS층에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하는 것을 확실하게 억제하는 것이 가능함을 확인할 수 있었다.

또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 본 발명예의 클래드재에 있어서의 Rβ1의 표준 편차 σ는, 1.0％(1.5％ 이하)가 되어, Rβ1의 불균일이 작은 것이 되었다. 이에 의해, 본 발명예의 클래드재로 제작되는 제품(섀시 등)에 있어서, 기계적 강도 등의 특성의 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다.

한편, 압접 하중 P가 4.3×10³N/㎜(4.4×10³N/㎜ 미만)인 압접재(압접 조건 3의 압접재)에 대해 중간 압연 및 마무리 압연을 행하여 제작한 비교예의 클래드재에서는, Rβ1의 평균값 Rβ1avg가, 18.8％(도 12 참조)가 되었다. 또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 클래드재에 있어서의 Rβ1의 일부는 17.5％ 미만 및 Rβ2의 일부는 70.0％ 미만이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 비교예의 클래드재에서는, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(제1층 및 제3층)에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하였을 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 각각의 클래드재에 있어서의 Rβ1의 제1 사분위수의 일부에서조차 17.5％ 미만 및 Rβ2의 제1 사분위수의 일부에서조차 70.0％ 미만이 됨을 확인할 수 있었다. 이 사실로부터, 많은 클래드재에 있어서의 Cu층에 있어서, SUS층에 두께가 과도하게 작은 개소가 발생하였을 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 비교예의 클래드재에 있어서의 Rβ1의 표준 편차 σ는, 1.7％(1.5％를 초과하는 값)가 되어, Rβ1의 불균일이 큰 것이 되었다. 이에 의해, 비교예의 클래드재로 제작되는 제품(섀시 등)에 있어서, 기계적 강도 등의 특성의 불균일이 발생하기 쉬운 것을 확인할 수 있었다.

여기서, 제1 실시예의 압접 조건 4의 압접재(본원 발명 (청구항 4)의 범위 내의 압접 하중으로 제작)에 있어서의 Rα1 및 Rα2와, 압접 조건 6의 압접재(본원 발명 (청구항 4)의 범위 내의 압접 하중으로 제작)에 있어서의 Rα1 및 Rα2는 각각 동일한 값이었다. 이 때문에, 압접 조건 4의 압접재를 사용하여 상기 제2 실시예와 마찬가지로 Rβ1 및 Rβ2의 측정을 행한다고 해도, 압접 조건 6의 압접재를 사용하여 행한 상기 제2 실시예의 측정에 있어서의 Rβ1 및 Rβ2와 실질적으로 차이가 없는 결과가 얻어진다고 추측할 수 있다. 즉, 압접 조건 4의 압접재를 사용하는 경우라도, 최종 제품으로서의 클래드재에 있어서의 Rβ1은 17.5％ 이상 및 Rβ2는 70.0％ 이상이 되어, Rβ1의 표준 편차 σ는 1.0％(1.5％ 이하)가 된다고 추측할 수 있다.

또한, 클래드 압연 후의 압접재에 있어서 Rα1 및 Rα2가 큰 경우에는, Rα1 및 Rα2가 작은 경우에 비해, 계면의 파상의 정도가 작다. 이 때문에, 상기한 바와 같이, 클래드 압연 후에 추가의 압연(중간 압연 및 마무리 압연)을 행함으로써 최소 두께의 불균일이 더욱 커진다고 해도, Rα1 및 Rα2가 큰 경우에는, 최종 제품으로서의 클래드재에 있어서, Rβ1 및 Rβ2도 커진다고 추측할 수 있다. 또한, 계면의 파상의 정도가 작음으로써, Rβ1의 표준 편차 σ는 작아진다고 추측할 수 있다.

즉, 압접 하중 P가 압접 조건 4보다 크고, Rα1 및 Rα2가 압접 조건 4보다 큰 압접 조건 5 및 7 내지 13의 압접재를 사용하여, 최종 제품의 클래드재를 제작 한 경우에는, 최종 제품으로서의 클래드재에 있어서도, Rβ1 및 Rβ2가 커짐과 함께, Rβ1의 표준 편차 σ가 작아진다고 추측할 수 있다. 따라서, 압접 조건 5 및 7 내지 13의 압접재를 사용하여 최종 제품의 클래드재를 제작한 경우에 있어서도, 클래드재에 있어서의 Rβ1이 17.5％ 이상 및 Rβ2가 70.0％ 이상이 된다고 추측할 수 있는 동시에, Rβ1의 표준 편차 σ가, 1.7％ 미만(대략 1.5％ 이하)의 값이 된다고 추측할 수 있다.

제1 및 제2 실시예의 결과로부터, 최종 제품의 적층 방향을 따른 단면에서 보아, 제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께가, 각각, 제1층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상 100％ 미만(두께 비율 Rβ2가 70％ 이상 100％ 미만)이면, 클래드재를 다른 부재에 용접할 때에 용접 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 클래드재의 기계적 강도의 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 용접 용도 등에 적합한 클래드재를 얻을 수 있다고 하는 지견에 기초하여, 최종 제품에 있어서의 두께 비율 Rβ2가 70％ 이상 100％ 미만이 되는 경우의 클래드 압연 시의 압접 하중으로서, 4.6×10³N/㎜ 이상 7.8×10³N/㎜ 이하라고 하는 수치 범위가 얻어진다. 또한, 상기한 바와 같이, 4.4×10³N/㎜로 함으로써, 제1층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 최소 두께가, 제1층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 제3층의 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상이 될 확실성이 높다. 그렇게 하면, 압접 하중을 4.4×10³N/㎜로 한 경우도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있을 것이라고 생각할 수 있다. 그 때문에, 압접 하중의 범위를 4.4×10³N/㎜ 이상 7.8×10³N/㎜ 이하로 하는 것은, 합당하다.

또한, 클래드 압연 직후의 두께 비율 Rα2를 구한 제1 실시예에서는, 압접 조건 1 내지 3에 대해 ×를 부여하고, 압접 조건 4 내지 13에 대해 ○를 부여하였다. 그리고 제2 실시예에서는, 제1 실시예에 있어서 ×를 부여한 조건 중에서 가장 두께 비율 Rα2(SUS층의 최소 두께)가 큰 압접 조건 3(압접 하중: 4.3×10³N/㎜)의 비교예와, 제1 실시예에 있어서 ○를 부여한 조건 중에서 가장 두께 비율 Rα2(SUS층의 최소 두께)가 작은 압접 조건 6(압접 하중: 4.9×10³N/㎜)의 실시예에 대해, 마무리 압연 후의 두께 비율 Rβ2를 구하였다. 그리고 도 9 내지 도 12에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는, 모든 시험재에서 마무리 압연 후의 두께 비율 Rβ2가 70％ 이상이 되는 한편, 비교예에서는, 모든 시험재에서 마무리 압연 후의 두께 비율 Rβ2가 70％ 미만인 부분이 발생하였다. 이 사실로부터, 압접 조건 3(압접 하중: 4.3×10³N/㎜)보다 두께 비율 Rα2가 작은 압접 조건 1 및 2에 의해 제작된 클래드재에서는, 마무리 압연 후의 두께 비율 Rβ2(SUS층의 최소 두께)가 압접 조건 3보다 작아진다는 것에 용이하게 상도할 수 있다. 따라서, 표 1에 있어서, 압접 조건 3이 ×이므로, 압접 조건 1 및 2도 모두 ×가 된다.

[제3 실시예]

제3 실시예에서는, 상기 제2 실시예에 있어서의 본 발명예 및 비교예의 클래드재에 대해, JIS H 0501의 비교법에 기초하여, Cu층의 결정 입도를 측정하였다. 또한, 본 발명예 및 비교예의 클래드재에 대해, JIS Z 2241에 기초하여 인장 강도 시험을 행함으로써, 기계적 강도로서의 인장 강도(파단 시에 있어서의 힘) 및 0.2％ 내력(연신율이 0.2％일 때의 힘)과, 가공성으로서의 연신율(((파단 시 길이－시험 전 길이)/시험 전 길이)×100(％))을 측정하였다. 또한, 자기 특성으로서, 본 발명예 및 비교예의 클래드재의 비투자율을 측정하였다. 이들의 측정 결과를 표 2에 나타낸다.

(제3 실시예의 결과)

가공성으로서는, Cu층의 결정 입도가 0.150㎜ 이하(0.108㎜)인 본 발명예의 클래드재에서는, 연신율이 13.5％가 되어, 10％ 이상의 값이 되었다. 즉, 본 발명예의 클래드재는, 충분한 가공성(변형 용이성)을 갖고 있다고 할 수 있다. 한편, Cu층의 결정 입도가 0.250㎜를 초과하고 있는 비교예의 클래드재는, 연신율이 5.3％가 되어, 10％ 미만의 값이 되었다. 즉, 비교예의 클래드재는, 충분한 가공성을 갖고 있지 않을 우려가 있다. 이 결과, Cu층의 결정 입도를 0.150㎜ 이하로 함으로써, 클래드재에 충분한 가공성을 부여할 수 있다고 할 수 있다.

또한, 기계적 강도로서는, 인장 강도 및 0.2％ 내력 모두, 본 발명예와 비교예에서는 큰 차이가 확인되지 않았다. 이에 의해, 본 발명예의 클래드재를 섀시 등의 구조체에 사용하는 것이 가능하다고 할 수 있다. 또한, 자기 특성으로서의 비투자율은, 본 발명예와 비교예에서는 큰 차이가 없어, 모두 거의 자화되지 않음을 확인할 수 있었다. 이에 의해, 본 발명예의 클래드재를, 예를 들어 히트 싱크를 겸하는 섀시에 사용할 때, 섀시가 자화됨으로써 타 부품(예를 들어, 전자 부품)에 악영향을 미치지 않도록 하는 것이 가능하다고 할 수 있다.

(변형예)

또한, 금회 개시된 실시 형태 및 실시예는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태 및 실시예의 설명이 아닌 청구범위에 의해 나타나고, 또한 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 클래드재(30)가, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(31)(제1층)과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 Cu층(32)(제2층)과, 스테인리스강으로 구성되는 SUS층(33)(제3층)이 이 순서로 적층된 3층 구조의 클래드재(30)로 구성되어 있는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 스테인리스강으로 구성되는 제1층과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 제1층에 압연 접합된 제2층과, 스테인리스강으로 구성되고, 제2층의 제1층과는 반대측에 압연 접합된 제3층을 구비하면, 클래드재는 4층 구조 이상이어도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 클래드재(30)를 제작하기 위해, 조질 압연, 클래드 압연, 중간 압연 및 마무리 압연을 행한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 클래드재를 제작하기 위해, 적어도 클래드 압연이 행해지면 되고, 조질 압연, 중간 압연 및 마무리 압연은 행해지지 않아도 된다. 예를 들어, 도 4에 있어서 나타내는 중간 압연 및 마무리 압연이 행해지지 않는 공정에 의해 제작된 클래드재는, 클래드 압연 후의 압접재(압접재(130))의 두께가 최종 제품으로서의 클래드재(클래드재(30))의 두께가 되며, 예를 들어 1.0㎜ 이하, 0.5㎜ 이하, 0.3㎜ 이하, 더욱이 0.2㎜ 이하 등의 두께 수준의 최종 제품으로서의 클래드재(클래드재(30))가 된다. 또한, 클래드 압연을 용이하면서도 확실하게 행하기 위해서는, 조질 압연을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 클래드재의 두께의 제품마다의 차이를 작게 하기 위해서는, 중간 압연 및 마무리 압연을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 클래드재(30)를 휴대 기기(100)의 섀시(3)로서 사용하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 클래드재를 휴대 기기의 섀시 이외의 용도로 사용해도 된다. 예를 들어, 본 발명의 클래드재를 전지의 도전 부재에 사용해도 된다. 또한, 본 발명의 클래드재는, 기계적 강도 및 내식성 중 어느 하나 또는 두 개와, 도전성 및 열전도성 중 어느 하나 또는 두 개를 만족시킬 필요가 있는 용도에 적합하다.

30: 클래드재
31: SUS층(제1층)
32: Cu층(제2층)
33: SUS층(제3층)
131: SUS판(제1 금속판)
132: Cu판(제2 금속판)
133: SUS판(제3 금속판)

Claims

스테인리스강으로 구성되는 제1층(31)과,
Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 상기 제1층에 압연 접합된 제2층(32)과,
스테인리스강으로 구성되고, 상기 제2층의 상기 제1층과는 반대측에 압연 접합된 제3층(33)을 구비하고,
전체 두께가 1㎜ 이하이고,
적층 방향을 따른 단면에서 보아, 상기 제1층의 상기 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 상기 제3층의 상기 적층 방향에 있어서의 최소 두께는, 각각, 상기 제1층의 상기 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 상기 제3층의 상기 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상 100％ 미만인, 클래드재(30).
제1항에 있어서,
상기 제1층의 상기 최소 두께의 상기 클래드재의 두께에 대한 백분율의 표준 편차, 및 상기 제3층의 상기 최소 두께의 상기 클래드재의 두께에 대한 백분율의 표준 편차는 1.5％ 이하인, 클래드재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1층 및 상기 제3층은, 모두 오스테나이트계 스테인리스강으로 구성되어 있는, 클래드재.
스테인리스강으로 구성된 제1 금속판(131)과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성된 제2 금속판(132)과, 스테인리스강으로 구성된 제3 금속판(133)을 이 순서로 적층시킨 상태에서 압연하여 접합하는 클래드 압연을 포함하고,
4.4×10³N/㎜ 이상의 압접 하중에 의해 클래드 압연함으로써, 스테인리스강으로 구성되는 제1층과, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되고, 상기 제1층에 압연 접합된 제2층과, 스테인리스강으로 구성되고, 상기 제2층의 상기 제1층과는 반대측에 압연 접합된 제3층을 구비하고, 전체 두께가 1㎜ 이하이고, 적층 방향을 따른 단면에서 보아, 상기 제1층의 상기 적층 방향에 있어서의 최소 두께 및 상기 제3층의 상기 적층 방향에 있어서의 최소 두께가, 각각, 상기 제1층의 상기 적층 방향에 있어서의 평균 두께 및 상기 제3층의 상기 적층 방향에 있어서의 평균 두께의 70％ 이상 100％ 미만이 되는 클래드재를 제작하는, 클래드재(30)의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 압접 하중을 4.9×10³N/㎜ 이상으로 하는, 클래드재의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
준비하는 상기 제2 금속판을, 어닐링 처리를 행한 후에 조질 압연되어 가공 경화된 것으로 하는, 클래드재의 제조 방법.
제6항에 있어서,
준비하는 상기 제2 금속판을, 조질 압연 후의 두께가 조질 압연 전의 두께의 60％ 이상 100％ 미만으로 되어 있는 것으로 하는, 클래드재의 제조 방법.