(57)【要約】【課題】強度及び陽極酸化処理性を向上させることができる陽極酸化処理用複合部材の製造方法及び陽極酸化処理用複合部材を提供する。【解決手段】芯材２の上下に第一金属部材３及び第二金属部材４を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、芯材２と第一金属部材３及び芯材２と第二金属部材４とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、第一金属部材３の周縁部と第二金属部材４の周縁部とを重ね合わせて重合部Ｊを形成する重合工程と、攪拌ピンＦ２を備える接合用回転ツールＦを用いて、重合部Ｊを全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、芯材２の強度を、第一金属部材３及び第二金属部材４の強度よりも高く形成することを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、
前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、
前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部とを重ね合わせて前記芯材の周囲に重合部を形成する重合工程と、
攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一金属部材の表面から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、
前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項２】
板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、
前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部とを重ね合わせて前記芯材の周囲に重合部を形成しつつ、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、
攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一金属部材の表面から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、
前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項３】
前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの攪拌ピンのみを第一金属部材のみ、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項４】
前記摩擦攪拌工程の後に、前記摩擦攪拌工程によって形成された塑性化領域の溝を境として、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の端部を切除する切除工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項５】
板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、
前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、
前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部との間にアルミニウム又はアルミニウム合金製の介設部材を挿入し、前記第一金属部材の裏面と前記介設部材の表面とが重ね合わされた第一重合部と、前記第二金属部材の表面と前記介設部材の裏面とが重ね合わされた第二重合部とを形成する重合工程と、
攪拌ピンを備える回転ツールを用いて前記第一重合部及び前記第二重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、
前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項６】
板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、
前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部との間にアルミニウム又はアルミニウム合金製の介設部材を挿入し、前記第一金属部材の裏面と前記介設部材の表面とが重ね合わされた第一重合部と、前記第二金属部材の表面と前記介設部材の裏面とが重ね合わされた第二重合部とを形成しつつ、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、
攪拌ピンを備える回転ツールを用いて前記第一重合部及び前記第二重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、
前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項７】
前記摩擦攪拌工程では、前記第一金属部材の表面から前記回転ツールを挿入し、
前記回転ツールの攪拌ピンのみを第一金属部材のみ、又は、前記第一金属部材及び前記介設部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項８】
前記摩擦攪拌工程では、前記第二金属部材の裏面から前記回転ツールを挿入し、
前記回転ツールの攪拌ピンのみを第二金属部材のみ、又は、前記第二金属部材及び前記介設部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項９】
板状を呈する金属製の芯材、第一底板と当該第一底板の周縁から立ち上がる第一周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材、及び、前記第一金属部材よりも一回り大きく形成され第二底板と当該第二底板の周縁から立ち上がる第二周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第二金属部材を用意する準備工程と、
前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記芯材と前記第一底板の裏面及び前記芯材と前記第二底板の表面とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、
前記第一周壁部の外周面と、前記第二周壁部の内周面とを重ね合わせて重合部を形成する重合工程と、
攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一周壁部の内周面及び前記第二周壁部の外周面の少なくとも一方から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、
前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項１０】
板状を呈する金属製の芯材、第一底板と当該第一底板の周縁から立ち上がる第一周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材、及び、前記第一金属部材よりも一回り大きく形成され第二底板と当該第二底板の周縁から立ち上がる第二周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第二金属部材を用意する準備工程と、
前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記第一周壁部の外周面と、前記第二周壁部の内周面とを重ね合わせて重合部を形成しつつ、前記芯材と前記第一底板の裏面及び前記芯材と前記第二底板の表面とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、
攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一周壁部の内周面及び前記第二周壁部の外周面の少なくとも一方から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、
前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項１１】
前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの攪拌ピンのみを第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方のみ、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項１２】
前記摩擦攪拌工程の後に、前記摩擦攪拌工程によって形成された塑性化領域の溝を境として、前記第一周壁部の端部及び前記第二周壁部の端部を切除する切除工程と、含むことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の陽極酸化処理用複合部材の製造方法。
【請求項１３】
板状を呈する金属製の芯材と、
板状を呈し前記芯材より大きく形成され前記芯材の上下にそれぞれ積層されるアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材と、を有し、
前記芯材の強度は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成されており、
前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とがそれぞれ接合されているとともに、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部とが全周に亘って摩擦攪拌接合されていることを特徴とする陽極酸化処理用複合部材。
【請求項１４】
板状を呈する金属製の芯材と、
板状を呈し前記芯材より大きく形成され前記芯材の上下にそれぞれ積層されるアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材と、
前記第一金属部材の裏面と前記第二金属部材の表面の間において、前記芯材の周囲に配置されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の介設部材と、を有し、
前記芯材の強度は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成されており、
前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とがそれぞれ接合されているとともに、前記第一金属部材の周縁部と前記介設部材とが全周に亘って摩擦攪拌接合され、さらに、前記第二金属部材の周縁部と前記介設部材とが全周に亘って摩擦攪拌接合されていることを特徴とする陽極酸化処理用複合部材。
【請求項１５】
第一底板と当該第一底板の周縁から立ち上がる第一周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材と、
第二底板と当該第二底板の周縁から立ち上がる第二周壁部とを有するとともに前記第一金属部材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第二金属部材と、
前記第一底板の裏面と前記第二底板の表面の間に配置され板状を呈する金属製の芯材と、を有し、
前記芯材の強度は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成されており、
前記芯材と前記第一底板の裏面及び前記芯材と前記第二底板の表面とがそれぞれ接合されているとともに、前記第一周壁部と前記第二周壁部とが全周囲に亘って摩擦攪拌接合されていることを特徴とする陽極酸化処理用複合部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極酸化処理用複合部材の製造方法及び陽極酸化処理用複合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる種類の金属部材を重ね合わせて形成されたクラッド材が知られている（特許文献１参照）。クラッド材によれば、単一の材料からなる金属部材では得られない性能を発揮することができる。例えば、アルミニウム合金のみでは強度が低いが、アルミニウム合金とステンレス鋼とからなるクラッド材によれば、強度を高めることができる。
【０００３】
一方、アルミニウム又はアルミニウム合金は、陽極酸化処理（アルマイト処理）を施すことで表面に酸化皮膜を生成させ、耐食性、摩耗性、装飾性（着色性）等を向上させることができる。陽極酸化処理は、対象となる部材を電解液中に配置して電気分解によってアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に酸化皮膜を生成させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−７９８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アルミニウム合金と異種金属とで構成されるクラッド材に陽極酸化処理を行うと、異種金属が電解液中で溶解するおそれがあり、陽極酸化処理性が低下するという問題がある。
【０００６】
このような観点から、本発明は、強度及び陽極酸化処理性を向上させることができる陽極酸化処理用複合部材の製造方法及び陽極酸化処理用複合部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために本発明は、板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部とを重ね合わせて前記芯材の周囲に重合部を形成する重合工程と、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一金属部材の表面から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部とを重ね合わせて前記芯材の周囲に重合部を形成しつつ、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一金属部材の表面から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする。
【０００９】
かかる方法によれば、強度の高い芯材を備えるとともに、芯材と第一金属部材及び第二金属部材とを面ろう付けしているため、強度を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材で芯材を密閉しているため、陽極酸化処理中に電解液が芯材に接触することがないので、皮膜の色調が芯材の影響を受けず、陽極酸化処理性を高めることができる。また、芯材の周囲を摩擦攪拌接合しているため、密閉性を高めることができる。
【００１０】
また、前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの攪拌ピンのみを第一金属部材のみ、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。
【００１１】
かかる方法によれば、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。
【００１２】
また、前記摩擦攪拌工程の後に、前記摩擦攪拌工程によって形成された塑性化領域の溝を境として、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の端部を切除する切除工程と、を含むことが好ましい。
【００１３】
かかる方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材の端部を容易に切除することができる。
【００１４】
また、本発明は、板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部との間にアルミニウム又はアルミニウム合金製の介設部材を挿入し、前記第一金属部材の裏面と前記介設部材の表面とが重ね合わされた第一重合部と、前記第二金属部材の表面と前記介設部材の裏面とが重ね合わされた第二重合部とを形成する重合工程と、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて前記第一重合部及び前記第二重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、板状を呈する金属製の芯材及び板状を呈し前記芯材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材を用意する準備工程と、前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部との間にアルミニウム又はアルミニウム合金製の介設部材を挿入し、前記第一金属部材の裏面と前記介設部材の表面とが重ね合わされた第一重合部と、前記第二金属部材の表面と前記介設部材の裏面とが重ね合わされた第二重合部とを形成しつつ、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて前記第一重合部及び前記第二重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする。
【００１６】
かかる方法によれば、強度の高い芯材を備えるとともに、芯材と第一金属部材及び第二属部材とを面ろう付けしているため、強度を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材、第二金属部材及び介設部材とで芯材を密閉しているため、陽極酸化処理中に電解液が芯材に接触することがないので、皮膜の色調が芯材の影響を受けず、陽極酸化処理性を高めることができる。また、芯材の周囲を摩擦攪拌接合しているため、密閉性を高めることができる。
【００１７】
また、前記摩擦攪拌工程では、前記第一金属部材の表面から前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを第一金属部材のみ、又は、前記第一金属部材及び前記介設部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。
また、前記摩擦攪拌工程では、前記第二金属部材の裏面から前記回転ツールを挿入し、前記回転ツールの攪拌ピンのみを第二金属部材のみ、又は、前記第二金属部材及び前記介設部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。
【００１８】
かかる方法によれば、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。
【００１９】
また、本発明は、板状を呈する金属製の芯材、第一底板と当該第一底板の周縁から立ち上がる第一周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材、及び、前記第一金属部材よりも一回り大きく形成され第二底板と当該第二底板の周縁から立ち上がる第二周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第二金属部材を用意する準備工程と、前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記芯材と前記第一底板の裏面及び前記芯材と前記第二底板の表面とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、前記第一周壁部の外周面と、前記第二周壁部の内周面とを重ね合わせて重合部を形成する重合工程と、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一周壁部の内周面及び前記第二周壁部の外周面の少なくとも一方から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、板状を呈する金属製の芯材、第一底板と当該第一底板の周縁から立ち上がる第一周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材、及び、前記第一金属部材よりも一回り大きく形成され第二底板と当該第二底板の周縁から立ち上がる第二周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第二金属部材を用意する準備工程と、前記芯材の上下に前記第一金属部材及び前記第二金属部材を積層させるとともに、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる単層のブレージングシートを前記芯材と前記第一金属部材との間及び前記芯材と前記第二金属部材との間にそれぞれ介設させて、前記第一周壁部の外周面と、前記第二周壁部の内周面とを重ね合わせて重合部を形成しつつ、前記芯材と前記第一底板の裏面及び前記芯材と前記第二底板の表面とをそれぞれフラックスレスで面ろう付けする面ろう付け工程と、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて、前記回転ツールの攪拌ピンを前記第一周壁部の内周面及び前記第二周壁部の外周面の少なくとも一方から挿入し、前記回転ツールを相対移動させて前記重合部を全周に亘って摩擦攪拌する摩擦攪拌工程と、を含み、前記芯材の強度を、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成することを特徴とする。
【００２１】
かかる方法によれば、強度の高い芯材を備えるとともに、芯材と第一金属部材及び第二金属部材とを面ろう付けしているため、強度を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材で芯材を密閉しているため、陽極酸化処理中に電解液が芯材に接触することがないので、皮膜の色調が芯材の影響を受けず、陽極酸化処理性を高めることができる。また、芯材の周囲を摩擦攪拌接合しているため、密閉性を高めることができる。
【００２２】
また、前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの攪拌ピンのみを第一金属部材及び前記第二金属部材のいずれか一方のみ、又は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。
【００２３】
かかる方法によれば、摩擦攪拌装置にかかる負荷を低減することができる。
【００２４】
また、前記摩擦攪拌工程の後に、前記摩擦攪拌工程によって形成された塑性化領域の溝を境として、前記第一周壁部の端部及び前記第二周壁部の端部を切除する切除工程と、含むことが好ましい。
【００２５】
かかる方法によれば、第一金属部材及び第二金属部材の端部を容易に切除することができる。
【００２６】
また、本発明は、板状を呈する金属製の芯材と、板状を呈し前記芯材より大きく形成され前記芯材の上下にそれぞれ積層されるアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材と、を有し、前記芯材の強度は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成されており、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とがそれぞれ接合されているとともに、前記第一金属部材の周縁部と前記第二金属部材の周縁部とが全周に亘って摩擦攪拌接合されていることを特徴とする。
【００２７】
かかる構成によれば、強度の高い芯材を備えるとともに、芯材と第一金属部材及び第二金属部材とを接合しているため、強度を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材で芯材を密閉しているため、陽極酸化処理中に電解液が芯材に接触することがないので、皮膜の色調が芯材の影響を受けず、陽極酸化処理性を高めることができる。また、芯材の周囲を摩擦攪拌接合しているため、密閉性を高めることができる。
【００２８】
また、本発明は、板状を呈する金属製の芯材と、板状を呈し前記芯材より大きく形成され前記芯材の上下にそれぞれ積層されるアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材と、前記第一金属部材の裏面と前記第二金属部材の表面の間において、前記芯材の周囲に配置されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の介設部材と、を有し、前記芯材の強度は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成されており、前記芯材と前記第一金属部材及び前記芯材と前記第二金属部材とがそれぞれ接合されているとともに、前記第一金属部材の周縁部と前記介設部材とが全周に亘って摩擦攪拌接合され、さらに、前記第二金属部材の周縁部と前記介設部材とが全周に亘って摩擦攪拌接合されていることを特徴とする。
【００２９】
かかる構成によれば、強度の高い芯材を備えるとともに、芯材と第一金属部材及び第二金属部材とを接合しているため、強度を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材、第二金属部材及び介設部材で芯材を密閉しているため、陽極酸化処理中に電解液が芯材に接触することがないので、皮膜の色調が芯材の影響を受けず、陽極酸化処理性を高めることができる。また、芯材の周囲を摩擦攪拌接合しているため、密閉性を高めることができる。
【００３０】
また、本発明は、第一底板と当該第一底板の周縁から立ち上がる第一周壁部とを有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材と、第二底板と当該第二底板の周縁から立ち上がる第二周壁部とを有するとともに前記第一金属部材よりも大きく形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製の第二金属部材と、前記第一底板の裏面と前記第二底板の表面の間に配置され板状を呈する金属製の芯材と、を有し、前記芯材の強度は、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の強度よりも高く形成されており、前記芯材と前記第一底板の裏面及び前記芯材と前記第二底板の表面とがそれぞれ接合されているとともに、前記第一周壁部と前記第二周壁部とが全周囲に亘って摩擦攪拌接合されていることを特徴とする。
【００３１】
かかる構成によれば、強度の高い芯材を備えるとともに、芯材と第一金属部材及び第二金属部材とを接合しているため、強度を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材及び第二金属部材で芯材を密閉しているため、陽極酸化処理中に電解液が芯材に接触することがないので、皮膜の色調が芯材の影響を受けず、陽極酸化処理性を高めることができる。また、芯材の周囲を摩擦攪拌接合しているため、密閉性を高めることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る陽極酸化処理用複合部材の製造方法及び陽極酸化処理用複合部材によれば、強度を高めることができるとともに陽極酸化処理性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る複合部材を示す斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の準備工程を示す断面図である。
【図４】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の面ろう付け工程を示す断面図である。
【図５】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の重合工程前を示す断面図である。
【図６】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の重合工程後を示す断面図である。
【図７】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の摩擦攪拌工程を示す斜視図である。
【図８】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図９】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の切除工程を示す断面図である。
【図１０】第一実施形態に係る複合部材の製造方法の重合工程の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係る複合部材の製造方法の準備工程を示す断面図である。
【図１２】第二実施形態に係る複合部材の製造方法の面ろう付け工程及び重合工程後を示す断面図である。
【図１３】第二実施形態に係る複合部材の製造方法の第一摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図１４】第二実施形態に係る複合部材の製造方法の第二摩擦攪拌工程を示す断面図である。
【図１５】第二実施形態に係る複合部材の製造方法の切除工程を示す断面図である。
【図１６】第二実施形態に係る変形例を示す断面図である。
【図１７】本発明の第三実施形態に係る複合部材の製造方法を示す斜視図である。
【図１８】図１７の断面図である。
【図１９】第三実施形態に係る複合部材の製造方法の準備工程を示す斜視図である。
【図２０】第三実施形態に係る複合部材の製造方法の面ろう付け工程を示す断面図である。
【図２１】第三実施形態に係る複合部材の製造方法の重合工程及び摩擦攪拌工程を示す斜視図である。
【図２２】第三実施形態に係る複合部材の製造方法の切除工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、第一実施形態に係る陽極酸化処理用複合部材１は、芯材２と、芯材２の上に配置される第一金属部材３と、芯材２の下に配置される第二金属部材４とで構成されており、薄板状を呈する。陽極酸化処理用複合部材（以下、「複合部材」とも称する。）１は、陽極酸化処理を施すことを目的とした金属部材である。
【００３５】
芯材２は、矩形を呈する板状の金属部材である。芯材２は、第一金属部材３及び第二金属部材４よりも強度の高い材料で形成されている。芯材２は、例えば、鉄系材料（鉄鋼、ステンレス鋼、高張力鋼等）、チタン、チタン合金又は銅、銅合金等とすることができる。芯材２を鉄系材料、チタン又はチタン合金とすると複合部材１の強度を確実に高めることができる。また、芯材２を銅又は銅合金とすると複合部材１の熱伝導性を高めることができる。芯材２の厚さは特に制限されないが、本実施形態では例えば、約１〜２ｍｍになっている。
【００３６】
第一金属部材３は、図２に示すように、矩形を呈する板状の金属部材である。第一金属部材３は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、芯材２よりも一回り大きくなっている。芯材２の表面２ａと第一金属部材３の裏面３ｂとは面ろう付けにより接合されている。
【００３７】
第二金属部材４は、矩形を呈する板状の金属部材である。第二金属部材４は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されており、芯材２よりも一回り大きくなっている。芯材２の裏面２ｂと第二金属部材４の表面４ａとは面ろう付けにより接合されている。
【００３８】
第一金属部材３及び第二金属部材４の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金であれば特に制限されないが、例えば、１０００系であると好ましい。第一金属部材３及び第二金属部材４の厚さは、特に制限されないが、本実施形態では、例えば、約０．１〜１．０ｍｍになっている。
【００３９】
第一金属部材３及び第二金属部材４の周縁部は、全周に亘って重合部Ｊが形成されている。重合部Ｊは、第一金属部材３及び第二金属部材４の周縁部において、第一金属部材３の裏面３ｂと、第二金属部材４の表面４ａとが重ね合わされた部位である。重合部Ｊの高さ位置は、芯材２の板厚方向の中心と概ね同じ位置となるように形成されている。第一金属部材３と第二金属部材４の周縁部は、摩擦攪拌接合によって接合されているため、塑性化領域Ｗが形成されている。塑性化領域Ｗは、複合部材１の外端部の全周に亘って形成されている。
【００４０】
次に、第一実施形態に係る陽極酸化処理用複合部材の製造方法（以下、「複合部材の製造方法」とも称する。）について説明する。複合部材の製造方法は、準備工程と、面ろう付け工程と、重合工程と、摩擦攪拌工程と、切除工程と、を行う。
【００４１】
準備工程は、図３に示すように、各部材を準備する工程である。準備工程では、芯材２と、第一金属部材３と、第二金属部材４と、ブレージングシート５，６とを準備する。準備工程では、下から第二金属部材４、ブレージングシート６、芯材２、ブレージングシート５、第一金属部材３の順番に積層させて中間部材Ｎ１を形成する。
【００４２】
ブレージングシート５，６は、フラックスレス用ろう付け仕様であって、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金ろう材からなる薄い単層シートである。ブレージングシート５，６は、芯材２と同じ大きさで形成されている。ブレージングシート５，６の厚さは、特に制限されないが、本実施形態では、例えば、約２０〜１００μｍである。
【００４３】
面ろう付け工程は、図４に示すように、加圧式ろう付け治具２０を用いて面ろう付けを行う工程である。加圧式ろう付け治具２０は、下板２１、中板２２、上板２３及び複数の支柱２４を主に備えた治具である。中板２２及び上板２３は、支柱２４に沿って上下方向に移動自在に形成されている。中板２２と上板２３との間には、板ばね２５が介設されている。
【００４４】
ブレージングシート５，６中のＳｉは、その含有量によってブレージングシート５，６の液相線の温度を下げるとともに、面ろう付け中の濡れ性を改善するための元素である。Ｓｉ含有量が、１.０質量％に満たないと、ブレージングシート５，６の液相線の温度が高くなりすぎて、所定のろう付け温度に到達してもブレージングシート５，６の溶解が不十分となり、十分なろう付け強度（せん断応力）が得られない可能性がある。逆に、Ｓｉ含有量が、１２質量％を超えると、鋳造中に鋳塊中央部に初晶Ｓｉが析出（晶出）する可能性が高くなり、仮に健全な冷延板が得られたとしてもミクロ的に均質な組織のブレージングシート５，６を得ることが困難となる。
したがって、ろう材中のＳｉ含有量は、１.０〜１２質量％の範囲とする。より好ましいＳｉ含有量は、２.０〜１２質量％の範囲である。さらに好ましいＳｉ含有量は、３.０〜１２質量％の範囲である。
【００４５】
ブレージングシート５，６中のＭｇは、自らが酸化されることにより、還元剤として作用するため、ろう付け加熱によるアルミニウム又はアルミニウム合金部材（第一金属部材３及び第二金属部材４）とブレージングシート５，６のろう材との界面におけるアルミニウムの酸化を抑制し、面ろう付け中の濡れ性を改善するための元素であると考えられる。Ｍｇ含有量が、０.１質量％に満たないと、ろう付け温度や保持時間にもよるが、その効果が不十分となり、十分なろう付け強度（せん断応力）が得られない可能性がある。逆に、Ｍｇ含有量が、５.０質量％を超えると、鋳塊を熱延する際のロールへの負荷が大きくなり、また耳割れも生じるため、冷延が困難となる。ろう材の加工性を考慮すると、Ｍｇ含有量は、低い方が好ましい。
したがって、ろう材中のＭｇ含有量は、０.１〜５.０質量％の範囲とする。より好まし
いＭｇ含有量は、０.１〜４.０質量％の範囲である。さらに好ましいＭｇ含有量は、０.
１〜３.０質量％の範囲である。
【００４６】
ブレージングシート５，６の残部はＡｌと不可避的不純物からなる。不可避的不純物としてはＦｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ等が挙げられるが、これら元素については、Ｆｅ：１.０質量％未満、Ｃｕ：１.０質量％未満、Ｍｎ：１.０質量％未満、Ｚｎ：１.０質量％未満の範囲であれば、本発明の効果を妨げるものではない。したがって、不可避的不純物としての前記成分含有量はそれぞれ１.０質量％未満とすることが好ましい。
【００４７】
面ろう付け工程では、下板２１と中板２２との間に中間部材Ｎ１を配置して、所定の条件下で押圧力を付与して面ろう付けを行う。面ろう付けの条件は、各部材の材料によって適宜設定すればよい。例えば、芯材２が銅である場合は、温度を約５１０〜５５０℃、押圧力を約１．０ＭＰａ以上、不活性ガス雰囲気とし、押圧状態を２分以上保持する。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムを用いることができる。窒素ガスとしては、工業用窒素ガス（酸素濃度が１０ｐｐｍ以下）を用いることが好ましい。なお、接合強度を問題にしないのであれば、大気中であっても接合は可能である。
【００４８】
また、例えば、芯材２が鉄系材料である場合は、温度を約５７０〜６１０℃、押圧力を約１．０ＭＰａ以上、不活性ガス雰囲気とし、押圧状態を２分以上保持する。
【００４９】
これにより、芯材２と第一金属部材３及び芯材２と第二金属部材４とが面ろう付けされる。ブレージングシート５，６は、本実施形態では単層のものを使用しているため、コストを低減することができる。また、面ろう付け工程では、不活性ガス雰囲気下で、フラックスを用いることなく面ろう付けを行っている。これにより、面ろう付け工程では、面接触させた状態で特定の面圧を付与してブレージングシート５，６を溶解させるとともに、アルミニウム又はアルミニウム合金部材（第一金属部材３及び第二金属部材４）及び芯材２との界面を濡らしつつ、溶融したろう材を界面から積極的に排出することができる。よって、アルミニウム又はアルミニウム合金部材と芯材２との間に形成される金属間化合物層の厚みを薄くすることができる。例えば、芯材２に銅又は銅合金を用いている場合は、金属間化合物層を薄くすることができるため、熱伝導率を高く維持することができる。
【００５０】
重合工程は、図５及び図６に示すように、成形型Ｋを用いて第一金属部材３と第二金属部材４との周縁部を重ね合わせて重合部Ｊを形成する工程である。成形型Ｋは、下型Ｋ１と、上型Ｋ２とで構成されている。下型Ｋ１は、基面Ｋ１ｂと、基面Ｋ１ｂに窪んで形成された凹部Ｋ１ａとを有する。上型Ｋ２は、基面Ｋ２ｂと、基面Ｋ２ｂに窪んで形成された凹部Ｋ２ａとを有する。凹部Ｋ１ａ，Ｋ２ａは、芯材２に対応する位置に形成されている。
【００５１】
重合工程では、中間部材Ｎ１を下型Ｋ１に配置する。そして、上型Ｋ２を降下させて基面Ｋ１ｂと基面Ｋ２ｂとで第一金属部材３と第二金属部材４の周縁部を押圧し、重合部Ｊを形成する。
【００５２】
摩擦攪拌工程は、図７に示すように、接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊに対して芯材２の全周囲に亘って摩擦攪拌接合を行う工程である。接合用回転ツールＦは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。
【００５３】
接合用回転ツールＦは、連結部Ｆ１と、攪拌ピンＦ２とで構成されており、例えば工具鋼で形成されている。連結部Ｆ１は、図示しない摩擦攪拌装置に取り付けられる部位であって、円柱状を呈する。攪拌ピンＦ２は、連結部Ｆ１から垂下しており、連結部Ｆ１と同軸になっている。攪拌ピンＦ２は連結部Ｆ１から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンＦ２の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールＦを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。
【００５４】
なお、接合用回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンＦ２の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材（第一金属部材３、第二金属部材４）の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
【００５５】
摩擦攪拌工程では、右回転させた接合用回転ツールＦを第一金属部材３の表面３ａの周縁部に設定された開始位置Ｓｐに挿入し、重合部Ｊに沿って相対移動させる。摩擦攪拌工程では、連結部Ｆ１を中間部材Ｎ１から離間させて、攪拌ピンＦ２の基端側は露出した状態で摩擦攪拌を行う。接合用回転ツールＦの移動方向はどちらでもよいが、本実施形態では、芯材２に対して左回りとなるように設定する。図８に示すように、攪拌ピンＦ２は第一金属部材３及び第二金属部材４に接触する程度に挿入深さを設定する。接合用回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成される。摩擦攪拌工程では、塑性化領域Ｗの始端と終端とが重なるようにすることが好ましい。なお、挿入深さは、攪拌ピンＦ２のみが、第一金属部材３のみと接触する程度に設定して摩擦攪拌工程を行ってもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と第一金属部材３とが接触した摩擦熱によって重合部Ｊが塑性流動化して接合される。
【００５６】
摩擦攪拌工程では、接合中心線Ｘの外側にバリＶが発生するように接合条件を設定するのがよい。バリＶが発生する位置は、接合条件によって異なる。当該接合条件とは、接合用回転ツールＦの回転速度、回転方向、移動速度（送り速度）、進行方向、攪拌ピンＦ２の傾斜角度（テーパー角度）、被接合金属部材（第一金属部材３、第二金属部材４）の材質、被接合金属部材の厚さ等の各要素とこれらの要素の組合せで決定される。
【００５７】
例えば、接合用回転ツールＦの回転速度が遅い場合では、フロー側（retreating side：回転ツールの外周における接線速度から回転ツールの移動速度が減算される側）に比べてシアー側（advancing side：回転ツールの外周における接線速度に回転ツールの移動速度が加算される側）の方が塑性流動材の温度が上昇しやすくなるため、塑性化領域外のシアー側にバリが多く発生する傾向にある。一方、例えば、接合用回転ツールＦの回転速度が速い場合、シアー側の方が塑性流動材の温度が上昇するものの、回転速度が速い分、塑性化領域外のフロー側にバリが多く発生する傾向にある。
【００５８】
本実施形態では、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定しているため、図９に示すように、塑性化領域Ｗ外のフロー側にバリＶが多く発生する傾向にある。また、本実施形態では、塑性化領域Ｗの表面において、接合中心線Ｘよりも外側に凹溝Ｐが形成される。凹溝Ｐは、摩擦攪拌接合によってより深くえぐれる部位である。また、接合用回転ツールＦの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツールＦの移動速度（送り速度）を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。
【００５９】
切除工程は、図９に示すように、中間部材Ｎ１の外周縁を切除する工程である。切除工程では、塑性化領域Ｗを含んだ部分よりも外側の領域を切除する。切除工程では、本実施形態では、凹溝Ｐを境に、凹溝Ｐよりも外側の部分を切除する。これにより、図１に示す複合部材１が形成される。
【００６０】
以上説明した複合部材１及び複合部材の製造方法によれば、強度の高い芯材２を備えるとともに、芯材２と第一金属部材３及び第二金属部材４とを面ろう付けしているため、複合部材１の強度を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金製の第一金属部材３及び第二金属部材４で芯材２を密閉しているため、陽極酸化処理中に電解液が芯材２に接触することがないので、皮膜の色調が芯材２の影響を受けず、陽極酸化処理性を高めることができる。また、芯材２の周囲を摩擦攪拌接合しているため、密閉性を高めることができる。つまり、複合部材１によれば、強度の向上と陽極酸化処理性の向上の両立を図ることができる。複合部材１に陽極酸化処理を施すことにより、耐食性、耐摩耗性、装飾性（着色性）等を向上させることができる。
【００６１】
また、接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３のみ、又は、第一金属部材３及び第二金属部材４の両方に接触させた状態で摩擦攪拌を行うことが好ましい。これにより、回転ツールのショルダ部を押し込んで摩擦攪拌接合を行う場合と比べて、摩擦攪拌装置にかかる負荷を軽減することができる。
【００６２】
また、本実施形態の切除工程では、凹溝Ｐを境に中間部材Ｎ１の外端を容易に切除することができる。また、接合中心線Ｘよりも外側に凹溝Ｐができるように接合条件を設定しているため、凹溝Ｐを境に切除しても接合部（塑性化領域Ｗ）を多く残すことができる。これにより、接合強度を高めることができる。また、切除工程では、バリＶが塑性化領域Ｗの外側にバリＶが集約されるように接合条件を設定しているので、バリＶを余剰片ごと切除することができる。
【００６３】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、図１０は、第一実施形態に係る複合部材の製造方法の重合工程の変形例を示す断面図である。当該変形例では、基面Ｋ１ｂに凹部が形成されていない点で第一実施形態と相違する。当該変形例の重合工程でも、下型Ｋ１と上型Ｋ２とで中間部材Ｎ１の周縁部を押圧して重合部Ｊを形成する。重合部Ｊの高さ位置は、芯材２の裏面２ｂと概ね同じ高さ位置となる。
【００６４】
また、摩擦攪拌工程では、ショルダ部と攪拌ピンとを有する回転ツール（図示省略）を用いて摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、中間部材Ｎ１の表面及び裏面の両方から摩擦攪拌を行ってもよい。また、面ろう付け工程によって、第一金属部材３及び第二金属部材４の周縁部が押圧されて重合部が形成された場合は、面ろう付け工程中に重合工程を含むこととなるため、成形型Ｋを用いて別途重合工程を行わなくてもよい。また、切除工程は省略してもよい。
【００６５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る複合部材及び複合部材の製造方法について説明する。第二実施形態に係る複合部材は、介設部材７を用いる点で第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る複合部材の製造方法では、準備工程と、面ろう付け工程と、重合工程と、摩擦攪拌工程と、切除工程とを行う。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００６６】
準備工程は、図１１に示すように、各部材を準備する工程である。準備工程では、芯材２と、第一金属部材３と、第二金属部材４と、ブレージングシート５，６と、介設部材７，７を準備する。準備工程では、下から第二金属部材４、ブレージングシート６、芯材２、ブレージングシート５、第一金属部材３の順番に積層させて中間部材Ｎ１を形成する。なお、中間部材Ｎ１には、介設部材７は含まない。
【００６７】
面ろう付け工程では、第一実施形態と同じ要領で、中間部材Ｎ１に対して面ろう付け工程を行う。面ろう付け工程によって、中間部材Ｎ１が一体的に接合される。
【００６８】
重合工程では、図１２に示すように、第一金属部材３の裏面３ｂと、第二金属部材４の表面４ａとの間に介設部材７を配置するとともに、成形面が平坦な成形型（図示省略）を用いて中間部材Ｎ１及び介設部材７を板厚方向に押圧して第一重合部Ｊ１及び第二重合部Ｊ２を形成する工程である。
【００６９】
介設部材７は、板状を呈するアルミニウム又はアルミニウム合金部材である。介設部材７は、芯材２と同じ板厚になっている。本実施形態では、４つの介設部材７を用いており、芯材２の外周面を全周囲に亘って覆っている。つまり、介設部材７の板幅寸法の２倍と、芯材２の板幅寸法との長さの和は、第一金属部材３の板幅寸法と同等になっている。介設部材７は、アルミニウム又はアルミニウム合金であれば特に制限されないが、本実施形態では、第一金属部材３及び第二金属部材４と同じ成分組成になっている。
【００７０】
重合工程によって、介設部材７の表面７ａと、第一金属部材３の裏面３ｂとが重ね合わされて第一重合部Ｊ１が形成される。また、介設部材７の裏面７ｂと、第二金属部材４の表面４ａとが重ね合わされて第二重合部Ｊ２が形成される。第一重合部Ｊ１及び第二重合部Ｊ２は、芯材２の周囲に亘って矩形枠状に形成される。
【００７１】
摩擦攪拌工程は、図１３及び図１４に示すように、第一重合部Ｊ１に摩擦攪拌を行う第一摩擦攪拌工程及び第二重合部Ｊ２に摩擦攪拌を行う第二摩擦攪拌工程を行う。第一摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールＦを用いて第一実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。つまり、第一摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールＦを第一金属部材３の表面３ａから挿入し、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３及び介設部材７に接触させた状態で第一重合部Ｊ１に沿って相対移動させる。
【００７２】
第一摩擦攪拌工程では、接合中心線Ｘに対して、凹溝Ｐが塑性化領域Ｗ１の外側に形成されるとともに、バリＶが塑性化領域Ｗ１の外側に形成されるように接合用回転ツールＦの接合条件を設定する。なお、接合用回転ツールＦは、攪拌ピンＦ２のみが第一金属部材３のみと接触するように設定してもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と第一金属部材３との摩擦熱によって第一重合部Ｊ１が塑性流動化して接合される。
【００７３】
第二摩擦攪拌工程では、図１４に示すように、中間部材Ｎ１及び介設部材７をひっくり返し、第二金属部材４側から摩擦攪拌工程を行う。つまり、第二摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールＦを第二金属部材４の裏面４ｂから挿入し、攪拌ピンＦ２のみを第二金属部材４及び介設部材７に接触させた状態で第二重合部Ｊ２に沿って相対移動させる。
【００７４】
第二摩擦攪拌工程では、接合中心線Ｘに対して、凹溝Ｐが塑性化領域Ｗ２の外側に形成されるとともに、バリＶが塑性化領域Ｗ２の外側に形成されるように接合用回転ツールＦの接合条件を設定する。なお、接合用回転ツールＦは、攪拌ピンＦ２のみが第二金属部材４のみと接触するように設定してもよい。この場合は、攪拌ピンＦ２と第二金属部材４との摩擦熱によって第二重合部Ｊ２が塑性流動化して接合される。
【００７５】
切除工程は、図１５に示すように、第一金属部材３、第二金属部材４及び介設部材７の外端部を切除する工程である。切除工程では、凹溝Ｐを通る境界線Ｓを境にして、境界線Ｓよりも外側を切除する。これにより、第二実施形態に係る複合部材１Ａが形成される。
【００７６】
複合部材１Ａは、芯材２と、芯材２の表面２ａに面ろう付けされた第一金属部材３と、芯材２の裏面２ｂに面ろう付けされた第二金属部材４と、芯材２の周囲において、第一金属部材３と第二金属部材４との間に介設された介設部材７とで構成されている。第一重合部Ｊ１及び第二重合部Ｊ２は、それぞれ塑性化領域Ｗ１，Ｗ２が形成されており、摩擦攪拌によって全周に亘って接合されている。
【００７７】
以上説明した第二実施形態に係る複合部材の製造方法及び複合部材１Ａによっても第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、本実施形態では、介設部材７を挿入し、介設部材７の側面と芯材２の側面とを当接させることができるので、芯材２の周囲に隙間が形成されるのを防ぐことができる。また、介設部材７をアルミニウム又はアルミニウム合金としているため、芯材２が露出することがなく陽極酸化処理に対しても好適である。
【００７８】
第二実施形態に係る複合部材の製造方法では、上記した形態に限定されるものではない。例えば、介設部材７は、本実施形態では４本用いたが、枠状であってもよい。また、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２が重複するように攪拌ピンＦ２の挿入深さを設定してもよい。また、摩擦攪拌工程では、表裏で別々に行わずに、例えば、第一金属部材３の表面３ａから接合用回転ツールＦを挿入し、第一重合部Ｊ１及び第二重合部Ｊ２の両方を摩擦攪拌接合することもできる。この場合は、攪拌ピンＦ２のみを第一金属部材３、第二金属部材４及び介設部材７の全部に接触させるか、第一金属部材３及び介設部材７のみに接触させた状態で摩擦攪拌を行うことができる。
【００７９】
また、摩擦攪拌工程では、ショルダ部と攪拌ピンとを有する回転ツール（図示省略）を用いて摩擦攪拌接合を行ってもよい。また、第一金属部材３及び第二金属部材４の間に介設部材７を配置した後に、面ろう付け工程を行ってもよい。この場合は、第一金属部材３、第二金属部材４の周縁部及び介設部材７が押圧されて第一重合部Ｊ１及び第二重合部Ｊ２が形成されることにより、面ろう付け工程中に重合工程を含むこととなっているため、成形型を用いて別途重合工程を行わなくてもよい。また、切除工程は省略してもよい。
【００８０】
また、第一実施形態及び第二実施形態では、複合部材１，１Ａの形状を平面視矩形となるようにしたが、三角形、五角形等の他の角形状としてもよいし、円形状、楕円形状としてもよい。図１６は、第二実施形態に係る変形例を示す断面図である。図１６に示すように、第一金属部材３の表面３ａが凹となるように複合部材１Ａを湾曲させてもよい。また、第一実施形態においても複合部材１を湾曲させてもよい。さらに、第一実施形態の複合部材１及び第二実施形態の複合部材１Ａは、表面、裏面及び側面を面削してきれいに仕上げてもよい。
【００８１】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態に係る複合部材の製造方法及び複合部材について説明する。図１７に示すように、第三実施形態に係る複合部材１Ｂは、トレー状になっている点で他の実施形態と相違する。第三実施形態では他の実施形態と相違する点を中心に説明する。
【００８２】
複合部材１Ｂは、図１７及び図１８に示すように、芯材２と、芯材２の内側に配置される第一金属部材３Ｂと、芯材２の外側に配置される第二金属部材４Ｂとで主に構成されている。第一金属部材３Ｂは、矩形を呈する第一底板１１と、第一底板１１の周縁から立ち上がる第一周壁部１２とで構成されている。第一底板１１は、芯材２よりも一回り大きく形成されている。第一周壁部１２の角部は、内周面及び外周面とも丸面取り加工によって丸面取り部が形成されている。
【００８３】
第二金属部材４は、矩形を呈する第二底板１３と、第二底板１３の周縁から立ち上がる第二周壁部１４とで構成されている。第二底板１３及び第二周壁部１４は、第一底板１１及び第一周壁部１２よりも一回り大きく形成されている。第二周壁部１４の角部は、内周面及び外周面とも丸面取り加工によって、丸面取り部が形成されている。第二周壁部１４の内周面は、第一周壁部１２の外周面と略同じ大きさになっている。
【００８４】
第一周壁部１２の外周面と第二周壁部１４の内周面とが重ね合わされることにより、重合部Ｊ３が形成されている。芯材２と第一金属部材３とは面ろう付けされているとともに、芯材２と第二金属部材４とも面ろう付けされている。第一周壁部１２，１４の先端側は塑性化領域Ｗ３で接合されている。
【００８５】
次に、第三実施形態に係る複合部材の製造方法は、準備工程と、面ろう付け工程と、重合工程と、摩擦攪拌工程と、切除工程と、を行う。
【００８６】
準備工程は、図１９に示すように、各部材を準備する工程である。準備工程では、芯材２と、第一金属部材３Ｂと、第二金属部材４Ｂと、ブレージングシート５，６とを準備する。準備工程では、下から第二金属部材４Ｂ、ブレージングシート６、芯材２、ブレージングシート５、第一金属部材３Ｂの順番に積層させて中間部材Ｎ２を形成する。
【００８７】
第三実施形態では、図２０に示すように、重合部Ｊ３を形成しつつ、面ろう付け工程を行う。面ろう付け工程は、加圧式ろう付け治具Ｌを用いて面ろう付けを行う工程である。加圧式ろう付け治具Ｌは、下型Ｌ１と、上型Ｌ２とで構成されている。下型Ｌ１及び上型Ｌ２は、いずれも直方体を呈する。上型Ｌ２の下端側は、第一金属部材３Ｂの中空部と概ね同じ形状になっている。上型Ｌ２は、下面から上方に向けて平断面積が徐々に大きくなるように側面が外側に傾斜していてもよい。
【００８８】
面ろう付け工程では、温度及び雰囲気を第一実施形態で記載した条件に設定しつつ、上型Ｌ２を降下させて、下型Ｌ１と上型Ｌ２を用いて、芯材２と、第一金属部材３Ｂの第一底板１１と、第二金属部材の第二底板１３とを所定の圧力で押圧し、面ろう付けを行う。これにより、第一金属部材３Ｂの第一周壁部１２の外周面と、第二金属部材４Ｂの第二周壁部１４の内周面とが重ね合わされて重合部Ｊ３が形成されるとともに、芯材２の表面と第一底板１１の裏面とが接合され、芯材２の裏面と第二底板１３の表面とが接合され一体化する。
【００８９】
摩擦攪拌工程は、図２１に示すように、接合用回転ツールＦを用いて重合部Ｊ３に対して全周囲に亘って摩擦攪拌接合を行う工程である。第一金属部材３Ｂの内部には、直方体の裏当て治具Ｈを配置する。裏当て治具Ｈの下部は、第一金属部材３Ｂの中空部と略同等の形状を呈する直方体である。裏当て治具Ｈは、第一金属部材３Ｂの第一周壁部１２と、第二金属部材４Ｂの第二周壁部１４とが確実に重なるように、上方に向かうにつれて平断面積が徐々に大きくなるように、側面が外側に傾倒するように形成してもよい。
【００９０】
摩擦攪拌工程では、第二金属部材４Ｂの第二周壁部１４の外周面に設定された開始位置Ｓｐに接合用回転ツールＦの攪拌ピンＦ２を概ね垂直に挿入して、重合部Ｊ３に沿って接合用回転ツールＦを全周に亘って相対移動させる。接合用回転ツールＦは、先端にスピンドルユニット等の回転駆動手段を備えたロボットアームに取り付けることが好ましい。これにより、接合用回転ツールＦの回転中心軸を容易に傾けることができる。また、本実施形態では、被接合金属部材を回転させながら摩擦攪拌を行ってもよい。
【００９１】
摩擦攪拌工程では、図２２に示すように、第一実施形態と同様に、接合中心線Ｘに対して第一金属部材３Ｂ及び第二金属部材４Ｂの先端側に凹溝Ｐ及びバリＶが発生するように、接合条件を設定する。つまり、本実施形態では、接合用回転ツールＦを高速で左回転させつつ、上からみて反時計周りとなるように接合用回転ツールＦを相対移動させる。これにより、第一金属部材３Ｂ及び第二金属部材４Ｂの先端側がフロー側となるため、接合中心線Ｘに対して第一金属部材３Ｂ及び第二金属部材４Ｂの先端側にバリＶが発生する。
【００９２】
切除工程では、第一金属部材３Ｂの第一周壁部１２及び第二金属部材４Ｂの第二周壁部１４の先端側を切除する工程である。本実施形態では、第一実施形態と同様に、凹溝Ｐを境にしてバリＶごと余剰片を切除する。これにより、図１７及び図１８に示す複合部材１Ｂが形成される。
【００９３】
以上説明した第三実施形態に係る複合部材の製造方法及び複合部材１Ｂによっても、第一実施形態と概ね同等の効果を得ることができる。また、第三実施形態によれば、上方に開放するトレー状の複合部材１Ｂを容易に形成することができる。
【００９４】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、第三実施形態においても、第一金属部材３Ｂと第二金属部材４Ｂとの間に介設部材を介設させてもよい。また、第三実施形態では、平面視矩形ではなく、他の角形状や、円形、楕円形となるように形成してもよい。また、第三実施形態には、第一金属部材３Ｂの第一周壁部１２の内周面から摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、第一周壁部１２及び第二周壁部１４が外側に傾倒しないように、第二周壁部１４の外周に裏当材を設けることが好ましい。第三実施形態における摩擦攪拌工程は、第一周壁部１２の内周面及び第二周壁部１４の外周面の少なくとも一方から挿入し、接合用回転ツールＦを相対移動させて摩擦攪拌接合を行えばよい。
【００９５】
また、前記した第三実施形態では、面ろう付け工程の際に重合部Ｊ３を形成するようにしたが、面ろう付け工程と摩擦攪拌工程の間に、別途成形型等を用いて重合工程を行い、第一金属部材３Ｂの第一周壁部１２の外周面と、第二金属部材４Ｂの第二周壁部１４の内周面とを重ね合わせて重合部Ｊ３を形成してもよい。また、前記した第三実施形態では、芯材２は矩形を呈する平坦な形状をしているが、第一金属部材３Ｂや第二金属部材４Ｂと同様に、矩形を呈する底板と、当該底板の周縁から立ち上がる周壁部とを備える形状であってもよい。この場合、芯材２の周壁部の高さを第一金属部材３Ｂの第一周壁部１２及び第二金属部材４Ｂの第二周壁部１４の高さに比べて低く設定することにより、重合部Ｊ３を形成することが可能になる。
【符号の説明】
【００９６】
１        複合部材
２        芯材
３        第一金属部材
３Ｂ      第一金属部材
４        第二金属部材
４Ｂ      第二金属部材
５        ブレージングシート
６        ブレージングシート
１１      第一底板
１２      第一周壁部
１３      第二底板
１４      第二周壁部
Ｊ        重合部
Ｗ        塑性化領域
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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