(57)【要約】  高い放熱性を有し、より軽量、高強度であり、成形加工性に優れるマグネシウムの積層材及びその製造方法を提供することを目的とする。  第１ステンレス層／マグネシウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材であって、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が、２００≦ＴＳ≦４３０であり、伸びＥＬが１０％以上であり、第１ステンレス層及び第２ステンレス層の表面硬度Ｈｖが３００以下であることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステンレス層／マグネシウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材であって、
引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が、２００≦ＴＳ≦４３０であり、伸びＥＬが１０％以上であり、第１ステンレス層及び第２ステンレス層の表面硬度Ｈｖが３００以下である、前記金属積層材。
【請求項２】
第１ステンレス層及び第２ステンレス層の平均結晶粒径が１．５μｍ〜１０μｍであり、且つ試料座標系ＴＤからの断面観察像において試料座標系ＮＤに沿った長さ１０μｍの直線を横切る剪断帯の数が５未満である、請求項１に記載の金属積層材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の金属積層材の製造方法であって、
表面硬度Ｈｖが３００以下である第１ステンレスの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程と、
表面硬度Ｈｖが５０以上のマグネシウムの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程と、
前記第１ステンレスの板材もしくは箔及び前記マグネシウムの板材もしくは箔におけるスパッタエッチングした面を圧接し、第１ステンレス層／マグネシウム層の２層材を得る工程と、
前記２層材のマグネシウム層の面をスパッタエッチングする工程と、
表面硬度Ｈｖが３００以下である第２ステンレスの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程と、
前記２層材及び前記第２ステンレスの板材もしくは箔におけるスパッタエッチングした面を圧接し、第１ステンレス層／マグネシウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材を得る工程と、
を含む、前記金属積層材の製造方法。
【請求項４】
スパッタエッチングした面を圧接する際に、圧下率２５％以下にて圧接を行う、請求項３に記載の金属積層材の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の製造方法によって得られた金属積層材を、さらに１００〜５９０℃にて熱処理を行う工程を含む、金属積層材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属積層材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属積層材（クラッド材）は、２種以上の異なる金属を互いに貼り合わせた材料であり、単独の材料では得られない複合特性を有する高機能性金属材料である。従来、このような金属積層材は、接合面の洗浄、圧延接合等の各工程を経ることによって製造されている。【０００３】
金属積層材の例として、ステンレスとアルミニウムの金属積層材が知られている。この金属積層材は、アルミニウムの軽量性及びステンレスの強さの両方の特性を有しており、各々単一の材料と比べ、高い成形加工性及び放熱性を有するため、広く用いられている。しかし、電子機器、特にモバイル電子機器用の放熱用成形部材等への応用を考慮すると、高い放熱性を維持しつつ、金属積層材のさらなる軽量化、高強度化が求められる。【０００４】
このような状況下、本発明者らは、金属積層材の構成材料としてマグネシウムに注目した。マグネシウムは、放熱性に優れ且つ軽量であり、アルミニウムよりも比強度が大きいという利点を有している。しかしながら、マグネシウムは、耐食性が悪く、また、すべり面が少ないため方位性があり、特に二軸方向の加工性が極端に低いという問題があるため、マグネシウムを用いた金属積層材の従来例はアルミニウムを用いた金属積層材に比べると非常に限られている。【０００５】
上記マグネシウムを用いた金属積層材の例として、（特許文献１）には、マグネシウム金属層と、前記マグネシウム金属層の一方あるいは両方の表面に積層された耐食性金属層とを備えたマグネシウム系金属クラッド板が開示されている。（特許文献１）の実施例では、耐食性金属として、工業用純Ｔｉを用い、アルゴンガス雰囲気中でＭｇ板を３００℃で１０分間、アルゴンガス雰囲気中でＴｉ板を７５０℃で１０分間加熱して焼鈍した上で、前記Ｍｇ板と前記Ｔｉ板とを、アセトンを用いて表面を洗浄した後、接合表面を金属ブラシで擦って表面を活性化し、活性化した表面同士を重ね合わせて重ね合わせ材とし、この重ね合わせ材をアルゴンガス雰囲気中で３００℃で１０分間加熱し、圧延ロールを用いて３０％という高い圧下率で圧下して（温間圧延）、２層（厚さ０．９ｍｍ）あるいは３層のクラッド板を製造している。この製造方法では、積層材の外側に純Ｔｉ板を用いており、純Ｔｉは表面硬度Ｈｖが１１０程度であって軟らかいためにＭｇ板と接合し易いが、Ｔｉ板に代えてステンレスを用いた場合には、上述の温間圧延の条件下ではステンレスは硬度低下せず、Ｍｇ板と接合することはできないと考えられる。また、（特許文献１）では、得られた積層材の成形加工性について試験を行っているが、試験における加工温度は７５〜２５０℃であり、常温での成形加工性の向上を目的とするものではない。【０００６】
また、（特許文献２）には、鋼で構成された第１の部材と、マグネシウム合金で構成された第２の部材とを接合する接合方法において、前記第１の部材と前記第２の部材との間に挿入部材を設置する挿入ステップと、 前記挿入部材を設置した状態で前記第１の部材と前記第２の部材とを、前記挿入部材が溶融する所定温度まで加熱するステップとを備え、これにより前記第１の部材と前記第２の部材との界面に金属間化合物Ｆｅ２Ａｌ５を形成する接合方法が開示されている。この接合方法では、挿入部材を別途用いて溶融する温度まで加熱する必要があり、また得られる積層材は厚みが非常に大きく、積層材の用途が構造用部材に限られるという問題点がある。【０００７】
さらに、（特許文献３）には、マグネシウム合金板及び鋼板材から構成され、前記マグネシウム合金板の表面と前記鋼板材の表面の間に１液性熱硬化型接着剤を介在させて積層した状態で、圧力を加えつつ加熱することにより、その１液性熱硬化型接着剤を硬化させた金属合金積層材が記載されている。この例では、接着剤を用いているため放熱性が低下する欠点があり、また、積層材の厚みが薄い範囲では放熱性の低下はより顕著になると予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−８８４３５号公報
【特許文献２】特許第５３２３９２７号公報
【特許文献３】特許第５３７２４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のとおり、放熱用成形部材等に利用される金属積層材としてマグネシウムを用いたものが検討されているが、従来のマグネシウムの積層材はいずれも問題点を有し、なお改良の必要があった。そこで本発明は、高い放熱性を有し、より軽量、高強度であり、成形加工性に優れるマグネシウム合金（以下、「マグネシウム」と表記することもある）の積層材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、ステンレス及びマグネシウムからなる３層構造の金属積層体において、引張強度、伸び及び表面硬度を特定の範囲内に制御し、また、ステンレス層の結晶粒径を制御し、さらに積層材を製造する際に、ステンレスの表面硬度を小さくし、スパッタエッチングによる活性化接合を採用することによって課題が解決されることを見出し、発明を完成した。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）第１ステンレス層／マグネシウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材であって、
引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が、２００≦ＴＳ≦４３０であり、伸びＥＬが１０％以上であり、第１ステンレス層及び第２ステンレス層の表面硬度Ｈｖが３００以下である、前記金属積層材。
（２）第１ステンレス層及び第２ステンレス層の平均結晶粒径が１．５μｍ〜１０μｍであり、且つ試料座標系ＴＤからの断面観察像において試料座標系ＮＤに沿った長さ１０μｍの直線を横切る剪断帯の数が５未満である、上記（１）に記載の金属積層材。
（３）上記（１）又は（２）に記載の金属積層材の製造方法であって、
表面硬度Ｈｖが３００以下である第１ステンレスの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程と、
表面硬度Ｈｖが５０以上のマグネシウムの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程と、
前記第１ステンレスの板材もしくは箔及び前記マグネシウムの板材もしくは箔におけるスパッタエッチングした面を圧接し、第１ステンレス層／マグネシウム層の２層材を得る工程と、
前記２層材のマグネシウム層の面をスパッタエッチングする工程と、
表面硬度Ｈｖが３００以下である第２ステンレスの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程と、
前記２層材及び前記第２ステンレスの板材もしくは箔におけるスパッタエッチングした面を圧接し、第１ステンレス層／マグネシウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材を得る工程と、
を含む、前記金属積層材の製造方法。
（４）スパッタエッチングした面を圧接する際に、圧下率２５％以下にて圧接を行う、上記（３）に記載の金属積層材の製造方法。
（５）上記（３）又は（４）に記載の製造方法によって得られた金属積層材を、さらに１００〜５９０℃にて熱処理を行う工程を含む、金属積層材の製造方法。【００１１】
本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号２０１５−１９２９１５号の開示内容を包含する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い放熱性を有し、成形加工性に優れ、軽量、高強度である第１ステンレス層／マグネシウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の金属積層材の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】実施例１〜４で得られた金属積層材における表面硬度と張出高さとの関係を示すグラフである。
【図３】実施例１〜４で得られた金属積層材における引張強度と張出高さとの関係を示すグラフである。
【図４】実施例１〜４で得られた金属積層材における伸びと張出高さとの関係を示すグラフである。
【図５】平均結晶粒径の算出に用いた走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の断面観察像である。Ａはステンレス箔１単体、Ｂは接合後（as clad）の金属積層材（実施例３）のステンレス層、Ｃは接合し熱処理した後の金属積層材（実施例１）のステンレス層を示す。
【図６】平均結晶粒径の算出に用いた走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の断面観察像である。Ａはステンレス箔２単体、Ｂは接合し熱処理した後の金属積層材（実施例２）のステンレス層を示す。
【図７】剪断帯の評価に用いた、ステンレス箔１単体の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の断面観察像である。
【図８】剪断帯の評価に用いた、ステンレス箔３単体の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の断面観察像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、本発明の金属積層材１は、マグネシウム層１０の両面に、第１ステンレス層２１及び第２ステンレス層２２が接合されてなり、第１ステンレス層２１／マグネシウム層１０／第２ステンレス層２２の３層構造を有している。両側にステンレス層を設けることで、間に挟まれたマグネシウム層の低い耐食性を補うことができる。
【００１６】
そして、本発明の金属積層材１は、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が２００≦ＴＳ≦４３０であり、伸びＥＬが１０％以上であり、第１ステンレス層２１及び第２ステンレス層２２の表面硬度Ｈｖが３００以下であることを特徴とする。好ましくは、ＴＳの下限は２２０以上、上限は好ましくは４００以下、より好ましくは３９０以下、さらに好ましくは３６５以下であり、ＥＬは好ましくは１２％以上、さらに好ましくは２０％以上であり、Ｈｖは好ましくは２８０以下、さらに好ましくは２４９以下である。上記範囲内であれば、金属積層材１の成形加工性が良好であり、具体的には、エリクセン試験による張出高さが３ｍｍ以上、好ましくは３．２ｍｍ以上、より好ましくは３．５ｍｍ以上という高い成形加工性を得ることができる。硬度Ｈｖが３００以上、又はＴＳが４３０ＭＰａ以上の積層材の製造は、後の実施例に記載するように不可能であった。その原因は定かではないが、おそらくステンレスの板材もしくは箔の高い硬度及び引張強度により、成形加工性の低いマグネシウムとの界面の接触面積が確保できず接合しなかったものと推定される。また、たとえ接合したとしても、ＴＳが４３０ＭＰａを超えると、強度が高くなるがエリクセン値が３ｍｍに到達せず、成形加工性が不十分となるおそれが高い。また、硬度Ｈｖが３００を超える場合にも、硬度が高い原因（固溶元素、析出物、加工ひずみ）によって全体の成形加工性が不十分となるおそれが高い。なお、本発明において、引張強度ＴＳ及び伸びＥＬは、ＪＩＳ  Ｚ２２４１（金属材料引張試験方法）に従って測定された値をいい、表面硬度Ｈｖは、ＪＩＳ  Ｚ２２４４（ビッカース硬さ試験−試験方法、荷重１００ｇｆ）に従って測定された値をいう。また、エリクセン試験による張出高さは、ＪＩＳ  Ｚ２２４７（エリクセン試験方法）に従って測定された値をいう。
【００１７】
また、本発明の金属積層材１においては、第１ステンレス層２１及び第２ステンレス層２２の平均結晶粒径が１．５μｍ〜１０μｍであり、且つ試料座標系ＴＤ（Transverse Direction）からの断面観察像において試料座標系ＮＤ（Normal Direction）に沿った長さ１０μｍの直線を横切る剪断帯の数が５未満であることが好ましい。これにより、高い成形加工性を得ることができる。平均結晶粒径は、より好ましくは１．５μｍ〜８．０μｍ、特に好ましくは２．０μｍ〜６．０μｍである。また、長さ１０μｍの直線を横切る剪断帯の数は、より好ましくは３以下、さらに好ましくは１以下、特に好ましくは０である。
【００１８】
なお、上記平均結晶粒径は、金属積層材の試料座標系ＴＤからの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察像において、結晶粒を３０個任意に選択し、１個の結晶粒について測定した長径及び短径の平均値をその結晶粒の粒径としたとき、３０個の結晶粒の粒径の平均値をいう。また、本発明において、横切る剪断帯の数は、金属積層材の試料座標系ＴＤからのＳＥＭによる断面観察像において、金属積層材の厚み方向（試料座標系ＮＤ）に沿って長さ１０μｍの直線を１０本引き、１本の直線を横切る剪断帯の数を１０本の直線について平均した値をいう。
【００１９】
ここで、本発明においては、ＲＤ（Rolling Direction）は圧延方向に、ＴＤ（Transverse Direction）は圧延直角方向に、ＮＤ（Normal Direction）は圧延面（板面）法線方向に一致する。
【００２０】
第１ステンレス層２１及び第２ステンレス層２２の材料であるステンレスとしては、特に限定されずに、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ２１０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０等の板材もしくは箔を用いることができる。ただし、接合後のＨｖを３００以下にするため、接合前の板材もしくは箔の表面硬度Ｈｖについても３００以下であることが必要である。なお、マグネシウムの板材もしくは箔との圧接により、ステンレスには加工ひずみが導入され、通常は表面硬度Ｈｖが上昇するが、接合前の板材もしくは箔の硬度と接合後（図１の金属積層材１の状態）における硬度との差は１００以内であることが好ましい。硬度差が１００を超えるとステンレス層の加工ひずみが大き過ぎ、成形加工性が悪化するため好ましくない。また、ステンレスの板材もしくは箔の厚さは、通常０．０１ｍｍ以上であれば適用可能であり、得られる金属積層材の機械的強度及び加工性の観点から、０．０１ｍｍ〜０．６ｍｍであることが好ましく、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍがより好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
【００２１】
マグネシウムの板材もしくは箔としては、特に限定されずに、純マグネシウム又はマグネシウム合金を用いることができる。具体例として、ＡＺ３１、ＡＺ６１、ＡＺ９１、ＬＺ９１等を挙げることができる。また、マグネシウムの板材もしくは箔の表面硬度Ｈｖは、大き過ぎると接合後の金属積層材の成形加工性が低下し、逆に小さ過ぎるとハンドリングが困難になるため、これらを考慮して適宜選択される。好ましくは５０≦Ｈｖ≦１００であるが、これに限定されるものではない。さらに、マグネシウムの板材もしくは箔の厚さは、通常０．０１ｍｍ以上であれば適用可能であり、得られる金属積層材の機械的強度及び加工性の観点から、０．０１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
【００２２】
金属積層材１を製造するに際しては、まず、第１ステンレスの板材もしくは箔（以下、「板材等」という場合がある）をスパッタエッチングする工程と、マグネシウムの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程とを経て、第１ステンレスの板材もしくは箔及びマグネシウムの板材もしくは箔におけるスパッタエッチングした面を圧接し、第１ステンレス層／マグネシウム層の２層材を得る。次に、前記２層材のマグネシウム層の面をスパッタエッチングする工程と、第２ステンレスの板材もしくは箔をスパッタエッチングする工程とを経て、２層材及び第２ステンレスの板材もしくは箔におけるスパッタエッチングした面を圧接することにより、図１に示すような第１ステンレス層２１／マグネシウム層１０／第２ステンレス層２２の３層構造を有する金属積層材１を製造することができる。
【００２３】
スパッタエッチング処理は、例えば、第１ステンレスの板材等及びマグネシウムの板材等（２層材及び第２ステンレスの板材に対してスパッタエッチングを行う場合も同様）を、幅１００ｍｍ〜６００ｍｍの長尺コイルとして用意し、接合面を有するステンレスとマグネシウムをそれぞれアース接地した一方の電極とし、絶縁支持された他の電極との間に１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を発生させ、且つグロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積を前記の他の電極の面積の１／３以下として行うことができる。スパッタエッチング処理中は、アース接地した電極が冷却ロールの形をとっており、各搬送材の温度上昇を防いでいる。
【００２４】
スパッタエッチング処理では、真空下でステンレスとマグネシウムの接合する面を不活性ガスによりスパッタすることにより、表面の吸着物を完全に除去し、且つ表面の酸化膜の一部又は全部を除去する。酸化膜は必ずしも完全に除去する必要はなく、一部残存した状態であっても十分な接合力を得ることができる。一部残存させることにより、酸化膜を完全に除去する場合に比べてスパッタエッチング処理時間を大幅に減少させ、金属積層材の生産性を向上させることができる。不活性ガスとしては、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン等や、これらを少なくとも１種類含む混合気体を適用することができる。ステンレス及びマグネシウムのいずれについても、表面の吸着物は、エッチング量約１ｎｍ程度で完全に除去することができる。
【００２５】
ステンレスについてのスパッタエッチング処理は、真空下で、例えば、１００Ｗ〜１０ｋＷのプラズマ出力、ライン速度０．５ｍ／分〜３０ｍ／分で行うことができる。この時の真空度は、表面への再吸着物を防止するため高い方が好ましいが、例えば、１×１０−５Ｐａ〜１０Ｐａであれば良い。スパッタエッチング処理において、ステンレスの温度は、マグネシウムの軟化防止の観点から、好ましくは常温〜１５０℃に保たれる。
【００２６】
本発明において、表面に酸化膜が一部残存するステンレスは、ステンレスのエッチング量を、例えば１ｎｍ〜１０ｎｍにすることによって得ることができる。必要に応じて、１０ｎｍを超えるエッチング量としても良い。
【００２７】
マグネシウムについてのスパッタエッチング処理は、真空下で、例えば、１００Ｗ〜１０ｋＷのプラズマ出力、ライン速度０．５ｍ／分〜３０ｍ／分で行うことができる。この時の真空度は、表面への再吸着物を防止するため高い方が好ましいが、１×１０−５Ｐａ〜１０Ｐａであれば良い。
【００２８】
本発明において、表面の酸化膜が一部残存するマグネシウムは、マグネシウムのエッチング量を、１ｎｍ〜１０ｎｍにすることによって得られる。必要に応じて、１０ｎｍを超えるエッチング量としても良い。
【００２９】
第１ステンレスの板材等とマグネシウムの板材等との圧接、及び２層材と第２ステンレスの板材等との圧接は、ロール圧接により行うことができる。ロール圧接の圧延線荷重は、特に限定されずに、例えば、０．１〜１０ｔｆ／ｃｍの範囲に設定して行うことができる。またロール圧接による接合時の温度は、特に限定されずに、例えば、常温〜１５０℃である。
【００３０】
圧接する際の圧下率は、２５％を超えると加工ひずみが多く入り、得られた金属積層材の成形加工性が悪くなる傾向があるため、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下である。なお、圧接の前後で厚さは変わらなくても良いため、圧下率の下限値は０％である。
【００３１】
ロール圧接による接合は、ステンレスとマグネシウム表面への酸素の再吸着によって両者間の接合強度が低下するのを防止するため、非酸化雰囲気中、例えばＡｒ等の不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００３２】
接合前のステンレスの板材もしくは箔についても、上記の金属積層材の場合と同様の方法により測定された平均結晶粒径が１．５μｍ〜１０μｍであり、試料座標系ＮＤに沿った長さ１０μｍの直線を横切る剪断帯の数が５未満であることが好ましい。このようなステンレスの板材もしくは箔を用い、圧下率を上述のような範囲内に制御することにより、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が、２００≦ＴＳ≦４３０であり、伸びＥＬが１０％以上であり、ステンレス層の表面硬度Ｈｖが３００以下である３層構造の金属積層材を確実に得ることができる。接合前に横切る剪断帯の数が多い場合、または圧下率が高い場合は、積層後においても横切る剪断帯の数が多くなり、成形加工性が低下するおそれがある。
【００３３】
圧接により得られた３層構造を有する金属積層材は、必要に応じて、さらに熱処理を行うことが好ましい。熱処理によって、マグネシウム層の加工ひずみが除かれ、また、層間の密着性を向上させることができる。この熱処理は、マグネシウムの融点未満で行う必要がある。例えば、マグネシウム合金ＡＺ３１の融点は６００℃程度であるため、５９０℃以下、好ましくは５００℃以下で行う。これは、マグネシウムが溶融することを防止するためである。また、熱処理温度の下限は１００℃以上とすることが好ましく、さらに好ましくは１５０℃以上である。
【００３４】
さらに、この熱処理は、ステンレスの金属元素がマグネシウムに熱拡散する温度で行うことが好ましい。熱拡散によって接合力が向上する。
【００３５】
具体的には、１００〜５９０℃の温度で熱処理を行うことができる。熱処理温度がこの範囲内であると、熱拡散により得られる金属積層材が高い接合力を有し、且つ高い補強材硬度を有し、加熱した際のマグネシウムの溶融を防止することができる。熱処理温度は、より接合力を向上させ同時にマグネシウムの溶融を防止する観点から、好ましくは１５０〜５００℃である。熱処理時間は、温度によって異なるが、例えば３００℃であれば１秒（昇温時間は含まない）〜２４０分程度保持すると良い。
【００３６】
以上の工程により製造される３層構造の金属積層材の厚みは、特に限定されるものではないが、本発明は、引張強度、伸び及びステンレス層の表面硬度を所定の範囲内に制御することにより、薄い金属積層材であっても高い成形加工性を確保できる点に特長がある。具体的な金属積層材の厚みは、例えば５０μｍ〜８００μｍ、好ましくは７００μｍ未満、さらに好ましくは６００μｍ未満とすることができる。また、３層構造の金属積層材において、ステンレス層の比率が大きい程、成形加工性は高くなり易いが、軽量化の観点からマグネシウムが多い方が望ましい。しかしながら、マグネシウム層の厚さがステンレス層の厚みに対して大き過ぎると、金属積層材の成形加工性が悪くなる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜４及び比較例１）
第１ステンレスの箔及び第２ステンレスの箔としてＳＵＳ３１６及びＳＵＳ３１６Ｌを用い、マグネシウムの箔としてＡＺ３１を用いた。各供試材の特性値を表１に示す。なお、各特性値の測定機器として、硬度はマイクロビッカース硬度計（荷重１００ｇｆ）、引張強度及び伸びは引張試験機（オートグラフＡＧＳ−５ｋＮＸ、（株）島津製作所製）、張出高さは機械式エリクセン試験機ＥＳＭ−１（ＣＡＰ２ｍｍ、（株）東京衡機試験機製）を用いた。【００３８】
【表１】
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【００３９】
続いて、第１ステンレスの箔とマグネシウムの箔に対してスパッタエッチング処理を施した。第１ステンレスの箔についてのスパッタエッチングは、０．１Ｐａ下で、プラズマ出力７００Ｗ、２０分間の条件にて実施し、マグネシウムの箔についてのスパッタエッチングは、０．１Ｐａ下で、プラズマ出力７００Ｗ、２０分間の条件にて実施し、第１ステンレスの箔及びマグネシウムの箔の表面の吸着物を完全に除去した。スパッタエッチング処理後の第１ステンレスの箔とマグネシウムの箔とを、常温で、圧延線荷重２ｔｆ／ｃｍにてロール圧接により接合して２層材を得た。【００４０】
次に、２層材におけるマグネシウム層の面と、第２ステンレスの箔に対してスパッタエッチング処理を施した。２層材についてのスパッタエッチングは、０．１Ｐａ下で、プラズマ出力７００Ｗ、２０分間の条件にて実施し、第２ステンレスの箔についてのスパッタエッチングは、０．１Ｐａ下で、プラズマ出力７００Ｗ、２０分間の条件にて実施し、マグネシウム層及び第２ステンレスの箔の表面の吸着物を完全に除去した。そして、２層材のマグネシウム層と第２ステンレスの箔とを、常温で、圧延線荷重２ｔｆ／ｃｍにてロール圧接により接合し、第１ステンレス層／マグネシウム層／第２ステンレス層の３層構造を有する金属積層材を製造した。得られた金属積層材（as clad）は実施例３及び４に対応する。最終的に得られた積層材の圧下率は下記式１より算出され、実施例３は８％、実施例４は６．３％であった。【００４１】
（供試材の各厚みの総和−積層材の厚み）／（供試材の各厚みの総和）×１００（％）・・・式（１）
上記工程によって得られた金属積層材を、さらに３００℃で３０分間熱処理した。この熱処理を行った金属積層材は実施例１及び２に対応する。製造した各金属積層材について測定した特性値を表２にまとめて示す。また、金属積層材における表面硬度Ｈｖ、引張強度ＴＳ及び伸びとエリクセン試験による張出高さとの関係を、それぞれ図２〜図４に示す。なお、ステンレス層、マグネシウム層いずれも表面硬度は荷重１００ｇｆにて測定した。【００４２】
【表２】
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【００４３】
表２に示すように、引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が、２００≦ＴＳ≦４３０であり、伸びＥＬが１０％以上であり、表面硬度Ｈｖが３００以下である場合（実施例１〜４）には、いずれも張出高さは３ｍｍ以上となり、高い成形加工性が得られた。なお、第１及び第２ステンレスの箔として表面硬度Ｈｖが３００を超える供試材ＳＵＳ３１６Ｌ（Ｈ材）を用いた場合（比較例１）には、マグネシウムの箔との接合はできなかった。接合できなかった原因は定かではないが、成形加工性の乏しいマグネシウムとの接合に際し、ステンレス箔の硬度が高いと、接合面において界面の接触面積が確保できず、接合できなくなるものと推定される。【００４４】
また、実施例３と実施例１、及び実施例４と実施例２の比較から、熱処理を施すことによって張出高さが向上し、より良好な成形加工性が得られることが明らかとなった。
（平均結晶粒径の評価）
上記実施例１〜３の金属積層材について、ステンレス層の平均結晶粒径を以下のようにして測定した。まず、各金属積層材のサンプルを、腐食液として約１／３に希釈した王水に１０〜１５分程度浸漬し、ステンレス層をエッチングした。その後、エッチングを施した各サンプルのステンレス層を試料座標系ＴＤからＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ社製、電解放出型走査電子顕微鏡ＳＵ８０２０）にて断面観察を行った。観察像から上述の定義に従って平均結晶粒径を算出した。また、参考のため、接合前のステンレス箔１及びステンレス箔２についても平均結晶粒径を測定した。測定結果を表３に示す。また、ステンレス箔１単体、ステンレス箔１を接合後（as clad、実施例３に相当）、及びステンレス箔１を接合し熱処理した後（実施例１に相当）のＳＥＭ観察像を図５のＡ〜Ｃにそれぞれ示す。さらに、ステンレス箔２単体、及びステンレス箔２を接合し熱処理した後（実施例２に相当）のＳＥＭ観察像を図６のＡ〜Ｂにそれぞれ示す。図中、枠で囲まれた部分は結晶粒を表している。【００４５】
【表３】
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【００４６】
表３に示すように、成形加工性が良好な実施例１〜３の金属積層材のステンレス層の平均結晶粒径は１．５μｍ〜１０μｍの範囲内であった。なお、ステンレス箔３（ＳＵＳ３１６Ｌ  Ｈ材）については、剪断帯が存在し、結晶粒径の測定は困難であった。
（剪断帯の評価）
次に、上記実施例１及び３の金属積層材について、ステンレス層の試料座標系ＴＤからの断面観察像において試料座標系ＮＤに沿った長さ１０μｍの直線を横切る剪断帯の数を、上述の定義に従って測定した。測定に用いた装置は、上記の平均結晶粒径の評価において用いたものと同一である。また、参考のため、接合前のステンレス箔１及びステンレス箔についても同様に剪断帯の数を測定した。測定結果を表４に示す。さらに、ステンレス箔１単体、及びステンレス箔３単体のＳＥＭ観察像をそれぞれ図７及び図８に示す。図８中、矢印は、剪断帯が直線を横切っている箇所を示している。【００４７】
【表４】
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【００４８】
表４に示すように、実施例３のステンレス層については、直線を横切る剪断帯は観測されなかった。接合前のステンレス箔１にも剪断帯は確認されなかった（図７）。剪断帯を有しないステンレス層によって、金属積層材の高い成形加工性が得られたものと推測される。一方、接合できないステンレス箔３には、６本もの剪断帯が観測された。
【符号の説明】
【００４９】
１  金属積層材
１０  マグネシウム層
２１  第１ステンレス層
２２  第２ステンレス層
本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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