本案是申请日为2018年3月30日、申请号为201810298300.0、发明名称为包层材料和包层材料的制造方法的专利申请的分案申请。
本发明涉及一种包层材料和该包层材料的制造方法，特别而言，涉及一种将cu或cu合金和不锈钢轧制接合而成的包层材料和该包层材料的制造方法。
背景技术：
目前，公开了将不锈钢与cu或cu合金轧制接合而成的包层材料。这样的包层材料例如被日本特开2005－134073号公报公开。
在日本特开2005－134073号公报中公开了通过将由铜构成的表皮材料轧制或压接(包层)于由不锈钢构成的芯材的表面和背面两个面而形成的不锈钢/铜包层。
在日本特开2005－134073号公报中对于不锈钢/铜包层的具体的轧制或压接方法的详细内容，没有记载。然而，通常认为，关于日本特开2005－134073号公报的不锈钢/铜包层，在进行冷轧而将不锈钢和铜接合后，使其扩散退火，由此进行轧制或压接。这里，本发明的发明人进行了各种研究，结果发现，在进行冷轧和扩散退火而将不锈钢(第一层)与铜(第二层)轧制接合而成的包层材料中，存在因包层材料的伸长率下降而使包层材料的加工性下降这样的问题。
技术实现要素：
本发明是为了解决将cu或cu合金与不锈钢轧制接合而成的包层材料中的上述那样的课题而完成的发明，本发明的一个目的在于，提供能够通过抑制伸长率下降而抑制加工性下降的包层材料和该包层材料的制造方法。
本发明的发明人为了解决上述课题，进行了精心研究，结果还发现，因由cu或cu合金构成的第二层的结晶粗大化引起包层材料的伸长率下降。然后，完成了本发明。也就是说，本发明的第一方面的包层材料具有由不锈钢构成的第一层和由cu或cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层，利用jish0501的比较法测得的第二层的晶体粒度为0.150mm以下。其中，所谓“不锈钢”，是指包含50质量％以上的fe(铁)作为主要成分，并且至少还包含10.5质量％以上的cr(铬)的合金。另外，所谓“cu合金”，是指包含50质量％以上的cu(铜)作为主要成分的合金。另外，jish0501与iso2624：1973相对应。
在本发明的第一方面的包层材料中，如上所述，利用jish0501的比较法测得的第二层的晶体粒度为0.150mm以下。这样构成时，构成第二层的cu或cu合金的结晶，不会像晶体粒度超过0.150mm时那样过度地粗大化，因此，能够抑制因第二层而使包层材料的伸长率下降。作为该结果，能够抑制包层材料的加工性下降。
另外，如上所述，第一方面的包层材料具有由不锈钢构成的第一层和由cu或cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层。由此，在包层材料中，利用由不锈钢构成的第一层，能够确保机械强度和第二层的一个表面的耐腐蚀性，并且利用由cu或cu合金构成的第二层，能够确保导电性和导热性。作为该结果，能够提供一种适合于电池用的兼作导电部件和散热部件的底板等的包层材料。
在上述第一方面的包层材料中，第二层的晶体粒度为0.130mm以下。这样构成时，能够进一步抑制构成第二层的cu或cu合金的结晶的粗大化，因此，能够进一步抑制因第二层而使包层材料的伸长率下降。
在上述第一方面的包层材料中，优选还具有由不锈钢构成且轧制接合于第二层的与第一层相反一侧的第三层。这样构成时，在包层材料中，利用由不锈钢构成的第一层和第三层，能够可靠地确保机械强度和第二层的两个表面的耐腐蚀性，并且利用由cu或cu合金构成的第二层，能够确保导电性和导热性。另外，能够以利用均由不锈钢构成的第一层和第三层夹入第二层的状态进行轧制，因此，容易抑制轧制方向上的翘曲，能够稳定地利用轧制进行接合。
在上述第一方面的包层材料中，优选不锈钢为奥氏体系不锈钢。这样构成时，奥氏体系不锈钢和cu或cu合金都是非磁性，由此能够使包层材料整体成为非磁性。由此，例如在将包层材料用于兼作散热部件的底板时，能够不会由于底板磁化而对其它部件(例如电子部件)产生不利影响。
本发明的第二方面的包层材料的制造方法包括：软化退火，其使由不锈钢构成的第一金属板软化并使由cu或cu合金构成的第二金属板软化；包层轧制，其通过对经过软化退火后的第一金属板与第二金属板以彼此叠层的状态进行轧制而接合，制作压接材料；和扩散退火，其对压接材料进行扩散处理；通过使扩散退火前的压接材料的第二金属板的厚度为软化退火后的第二金属板的厚度的20％以上，制作如下的包层材料，该包层材料具有由不锈钢构成的第一层和由cu或cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层，并且利用jish0501的比较法测得的第二层的晶体粒度为0.150mm以下。
在本发明的第二方面的包层材料的制造方法中，如上所述，使扩散退火前的压接材料的第二金属板的厚度为软化退火后的第二金属板的厚度的20％以上。由此认为，与使扩散退火前的压接材料的第二金属板的厚度小于软化退火后的第二金属板的厚度的20％的情况相比，能够使因从软化退火后至扩散退火前的轧制而导致的蓄积于第二金属板的内部应力(形变)变小，并且能够使蓄积于第二金属板的内部应力(形变)的不均衡状态变得均等。作为该结果，能够抑制扩散退火时的恢复、再结晶、晶粒生长的过程中内部应力(形变)的大小或因其不均衡状态而使再结晶不均等地进行，并能够抑制第二金属板的结晶(cu或cu合金的结晶)过度生长，因此，能够抑制构成包层材料的第二层的cu或cu合金的结晶过度生长。因此，在包层材料中，能够可靠地使利用jish0501的比较法测得的第二层的晶体粒度成为0.150mm以下，因此，能够抑制因第二层而使包层材料的伸长率下降。也就是说，能够抑制包层材料的加工性下降。
在上述第二方面的包层材料的制造方法中，优选使扩散退火前的压接材料的第二金属板的厚度为软化退火后的第二金属板的厚度的25％以上50％以下。这样构成时，通过使扩散退火前的压接材料的第二金属板的厚度为软化退火后的第二金属板的厚度的25％以上，能够可靠地抑制扩散退火时第二金属板的结晶过度生长。另外，通过使扩散退火前的压接材料的第二金属板的厚度为软化退火后的第二金属板的厚度的50％以下，能够在包层轧制时对第一金属板和第二金属板施加充分的压接负荷，使得压接材料的厚度变小，因此，能够使第一金属板与第二金属板充分接合。
在上述第二方面的包层材料的制造方法中，优选在850℃以上1000℃以下的温度条件下进行扩散退火。另外，更优选在900℃以上1000℃以下的温度条件下进行扩散退火。这样构成时，通过在850℃以上(优选900℃以上)的温度条件下进行扩散退火，不仅由cu或cu合金构成的第二金属板能够可靠地进行退火，而且由不锈钢构成的第一金属板也能够可靠地进行退火。另外，通过在1000℃以下的温度条件下进行扩散退火，能够抑制因温度过高而使第二金属板的结晶的生长速度变得过大。由此，能够可靠地抑制第二金属板的结晶过度生长。
在上述第二方面的包层材料的制造方法中，优选在软化退火后、包层轧制前进行使第二金属板硬化的调质轧制，由此使调质轧制后的第二金属板的厚度成为软化退火后的第二金属板的厚度的60％以上且小于100％。另外，更优选使调质轧制后的第二金属板的厚度成为软化退火后的第二金属板的厚度的80％以上且小于100％。这样构成时，通过利用调质轧制使内部应力(形变)蓄积于第二金属板，能够提高由cu或cu合金构成的第二金属板的机械强度(0.2％屈服强度等)。由此，能够使机械强度低于由不锈钢构成的第一金属板的第二金属板的机械强度接近于第一金属板的机械强度。作为该结果，在包层轧制时，能够将机械强度接近的金属板彼此轧制而接合，因此，能够使第一金属板和第二金属板可靠地接合。
另外，使调质轧制后的第二金属板的厚度为软化退火后的第二金属板的厚度的60％以上(更优选80％以上)。这样构成时，能够抑制因利用调质轧制使第二金属板的厚度变小引起的无法满足以下两种情形：将扩散退火前的压接材料的第二金属板的厚度大大地确保为软化退火后的第二金属板的厚度的20％以上；以及在调质轧制后的包层轧制时使第一金属板与第二金属板充分接合。
在上述第二方面的包层材料的制造方法中，优选制作第二层的晶体粒度为0.130mm以下的包层材料。这样构成时，通过进一步抑制构成第二层(第二金属板)的cu或cu合金的结晶粗大化，能够进一步抑制因第二层而使包层材料的伸长率下降。
在上述第二方面的包层材料的制造方法中，优选在软化退火中，使由不锈钢构成的第三金属板软化，在包层轧制中，通过对经过软化退火后的第一金属板、第二金属板和第三金属板以依次叠层的状态进行轧制而接合，制作压接材料，由此制作如下的包层材料，该包层材料具有由不锈钢构成的第一层、由cu或cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层和由不锈钢构成且轧制接合于第二层的与第一层相反一侧的第三层，并且第二层的晶体粒度为0.150mm以下。这样构成时，在包层材料中，利用由不锈钢构成的第一层和第三层，能够可靠地确保机械强度和第二层的两个表面的耐腐蚀性，并且利用由cu或cu合金构成的第二层，能够确保导电性和导热性。另外，在包层轧制时，能够利用均由不锈钢构成的第一金属板和第三金属板夹入第二金属板，在该状态下进行轧制，因此，容易抑制轧制方向上的翘曲，能够稳定地利用轧制进行接合。
附图说明
图1是使用本发明的一个实施方式的包层材料作为底板的移动设备的示意分解立体图。
图2是表示本发明的一个实施方式的包层材料(底板)的结构的截面图。
图3是用于对本发明的一个实施方式的包层材料的制造工艺进行说明的示意图。
图4是用于对本发明的一个实施方式的包层材料的制造工艺进行说明的示意图。
图5是sus316l的软化曲线。
图6是为了确认本发明的效果而进行的晶体粒度测定中使用的截面照片。
图7是为了确认本发明的效果而进行的晶体粒度测定中使用的cu层的截面照片。
图8是表示与图2所示的结构不同的本发明的一个实施方式的包层材料的截面图。
具体实施方式
以下，基于附图对将本发明具体化的实施方式进行说明。
(移动设备的结构)
首先，参照图1和图2对本发明的一个实施方式(第一实施方式)的移动设备100的概略结构进行说明。
在本实施方式的移动设备100中，如图1所示，具有上侧框体1a、显示屏2、底板3、基板4、电池5和下侧框体1b。显示屏2、底板3、基板4和电池5从上方(z1侧)依次配置于下侧框体1b内。并且，下侧框体1b从上方被上侧框体1a覆盖。
显示屏2由液晶显示屏或有机el显示屏等构成，具有在z1侧的上表面显示图像的功能。
底板3具有确保移动设备100的机械强度的功能和将来自显示屏2、基板4(电子部件4a)和电池5的热散发至外部的功能。也就是说，底板3兼作散热部件。
在下侧框体1b的x1侧配置有基板4，在x2侧配置有电池5。在基板4的z1侧的上表面配置有用于驱动应用程序的cpu(centralprocessingunit，中央处理单元)等的电子部件4a。
(底板(包层材料)的结构)
如图2所示，底板3由3层结构的包层材料30构成，包层材料30将由不锈钢构成的sus层31、由cu或cu合金构成的cu层32和由不锈钢构成的sus层33依次叠层而成。cu层32与sus层31的z2侧的下表面轧制接合，并与sus层33的z1侧的上表面轧制接合。另外，在sus层31与cu层32的界面ia和cu层32与sus层33的界面ib，彼此的层利用扩散退火形成原子间接合而牢固地接合。此外，sus层31、cu层32和sus层33分别是本发明的“第一层”、“第二层”和“第三层”的一个例子。
包层材料30的z方向的厚度t1没有特别限定。其中，在本实施方式中，考虑移动设备100的轻质化和紧凑化，为了抑制z方向的厚度的增加，底板3的厚度t1优选为0.5mm以下。另外，为了确保底板3的机械强度，底板3的厚度t1优选为0.1mm以上。
另外，包层材料30的sus层31的厚度t2、cu层32的厚度t4和sus层33的厚度t3的比率(t2︰t4︰t3)没有特别限定。其中，为了使轧制时的延伸状态在z方向的两侧均等化，优选均由不锈钢构成的sus层31的厚度t2和sus层33的厚度t3大致相等。
另外，在本实施方式中，根据底板3所要求的特性(导热性和机械强度)，优选使厚度比率不同。例如，底板3特别要求机械强度时，优选使机械强度大的由不锈钢构成的sus层31的厚度t2和sus层33的厚度t3变大。其中，为了可靠地确保包层材料30的机械强度，cu层32的厚度t4优选为包层材料30的厚度t1的60％以下。另一方面，底板3特别要求导热性时，优选使cu层32的厚度t4变大。其中，为了可靠地确保包层材料30的导热性，cu层32的厚度t4优选为包层材料30的厚度t1的33％以上。此外，上述的厚度t1～t4是在多个部位分别测得的多个厚度的平均。
另外，包层材料30的伸长率优选为8％以上，更优选为10％以上。
构成sus层31和sus层33的不锈钢只要是不锈钢即可，不特别限定于奥氏体系、铁素体系和马氏体系等。其中，在本实施方式中，在具有电子部件4a(参照图1)的移动设备100中，不优选底板3带有磁性。因此，构成sus层31和sus层33的不锈钢优选为奥氏体系不锈钢，更优选由所谓的sus300系(jis标准)的奥氏体系不锈钢构成。
进一步而言，构成sus层31和sus层33的不锈钢特别优选为奥氏体系不锈钢中c(碳)的含量少、更不容易带有磁性的sus316l(jis标准)。其中，所谓sus316l，是指在含有18质量％的cr、12质量％的ni、2.5质量％的mo、包括c的不可避免的杂质等和剩余部分的铁的sus316(jis标准)中降低了c的含量的奥氏体系不锈钢。另外，sus层31和sus层33并不限定于相同的组成，但考虑轧制的稳定性等，优选由具有相同的组成的不锈钢构成。
cu层32由c1000系(jis标准)的cu或c2000系(jis标准)等的cu合金构成。其中，作为cu，有所谓的无氧铜、磷脱氧铜、韧铜等。另外，作为cu合金，为了抑制结晶的粗大化，优选c1510(jis标准)的含有0.05质量％以上0.15质量％以下的zr(锆)的cu合金、以质量比计含有4ppm以上55ppm以下的ti(钛)、2ppm以上12ppm以下的s(硫)和2ppm以上30ppm以下的o(氧)的cu合金等。含有zr的上述cu合金具有相应的导热性和导电性，并且能够期待薄壁化所需要的机械强度的提高效果。含有微量的ti等的上述cu合金具有相应的导热性和导电性，能够期待98％iacs以上的导电率，并且tio、tio2、tis、ti－o－s等以化合物或凝集物的形态存在，ti和s等以固溶体的形态存在，由此能够期待cu层32的晶粒的微细化效果。此外，一般而言，构成cu层32的cu与构成sus层31和sus层33的不锈钢相比，导热性高，并且延展性大。
这里，在本实施方式中，cu层32(cu或cu合金)的晶体粒度为0.150mm以下。由此，通过抑制构成cu层32的cu或cu合金的结晶粗大化，抑制cu层32的伸长率(延展性)下降。作为该结果，能够抑制将包层材料30加工成底板3时的加工性下降。此外，cu层32的晶体粒度优选为0.130mm以下。此外，cu层32的晶体粒度更优选为0.120mm以下，进一步优选为0.110mm以下。其中，出于抑制包层材料30的伸长率(延展性)的下降的目的，cu层32的晶体粒度越小越优选。从该观点考虑，认为设定cu层32的晶体粒度的下限临界(下限值)没有意义，但是，例如作为管理水准，可以使cu层32的晶体粒度的下限值为例如0.050mm。
在本发明中，利用jish0501的比较法测定cu层32的晶体粒度。具体而言，将包层材料30切断，对切断得到的截面进行研磨等，使cu层32的组织露出。然后，在所获得的截面照片中，通过比较来确定最与jish0501的附图的标准照片相对应的照片，将所获得的截面照片中规定大小(例如2mm×2mm)的观察区域内的cu层32的晶体粒度换算成实际的晶体粒度，由此获得cu层32的晶体粒度。其中，cu层32的组织的截面照片使用根据将包层材料30相对于轧制方向平行地切断而成的截面(轧制方向截面)得到的照片。另外，优选选取彼此不重复的多个观察区域，在各观察区域内，获得cu层32的晶体粒度。
另外，由于cu层32的晶体粒度为0.150mm以下，在包层材料30的露出sus层31和33的表面，几乎不会产生因cu层32的粗大化产生的结晶而显现的图形。由此，能够提高包层材料30的外观。
(底板(包层材料)的制造方法的概要)
接着，参照图2～图5对本发明的一个实施方式的构成底板3的包层材料30的制造方法进行说明。
首先，如图3所示，准备由cu或cu合金构成的带状的cu板132。然后，使用内部设定为超过构成cu板132的cu或cu合金的再结晶温度(例如220℃)的温度的退火炉101，对cu板132进行软化退火。由此，cu板132成为因加工硬化而导致的内部的形变被消除且组织被充分软化的状态。其中，cu板132是本发明的“第二金属板”的一个例子。
然后，使用轧制辊102，对经过软化退火后的cu板132进行调质轧制。利用调质轧制，cu板132的厚度从t4a变小为t4b，并且内部应力(形变)被蓄积，从而被加工硬化。其中，厚度t4a和厚度t4b是在多个部位测得的cu板132的多个厚度的平均。另外，调质轧制的道次数能够适当选择。
另外，如图4所示，除了经过调质轧制后的带状的cu板132以外，还准备由不锈钢构成的带状的sus板131和带状的sus板133。另外，sus板131和133都被充分退火。另外，匹配于所制作的包层材料30的sus层31、cu层32和sus层33的厚度比率(t2︰t4︰t3)，适当选择sus板131的厚度、经过调质轧制后的cu板132的厚度和sus板133的厚度。其中，sus板131和sus板133分别是本发明的“第一金属板”和“第三金属板”的一个例子。
然后，进行包层轧制，其中，使用轧制辊103对sus板131、经过调质轧制后的cu板132和sus板133以依次叠层的状态进行轧制而接合。此时，带状的sus板131、cu板132和sus板133的长度方向成为轧制方向。由此，制作sus板131、cu板132和sus板133以依次叠层的状态彼此接合(轧制接合)而成的压接材料130。另外，通过包层轧制，cu板132的厚度从t4b(参照图3)变小为t4c，并且内部应力(形变)被蓄积，从而被加工硬化。其中，厚度t4c是在多个部位测得的cu板132的多个厚度的平均。另外，包层轧制的道次数能够适当选择。
之后，根据需要，通过使用端部切断机104将压接材料130的宽度方向的端部切断，可以调整压接材料130的宽度方向的长度。然后，通过使用轧制辊105对压接材料130进行中间轧制，调整压接材料130的厚度。由此，能够使每个压接材料130(包层材料30)的厚度的不均衡变小。此外，通过中间轧制，cu板132的厚度从t4c变小为t4d，并且内部应力(形变)被蓄积，从而被加工硬化。其中，厚度t4d是在多个部位测得的cu板132的多个厚度的平均。另外，中间轧制的道次数能够适当选择。
然后，使用内部设定为超过构成sus板131的不锈钢的再结晶温度的温度的退火炉106进行扩散退火。由此，sus板131、cu板132和sus板131全部根据材质成为组织被软化的状态。另外，在sus板131与cu板132的界面ic和cu板132与sus板133的界面id，彼此的层利用扩散处理形成原子间接合而牢固地接合。作为该结果，制作图2所示的具有sus层31、轧制接合于sus层31的cu层32和轧制接合于cu层32的与sus层31相反一侧的sus层33的包层材料30。
之后，根据需要，对包层材料30适当进行精轧制、形状矫正、纵向切断、压制加工等精加工工序。作为其结果，制作图2所示的由包层材料30构成的底板3。在本实施方式中，如图4所示，构成为至少连续进行从包层轧制至精加工工序的纵向切断的工序，因此，能够有效地缩短包层材料30的生产节拍时间。此外，本发明的制造方法并不限定于连续地进行从包层轧制至精加工工序的纵向切断的工序的构成。
(本实施方式的具体轧制条件)
这里，在本实施方式的制造方法中，使扩散退火前(中间轧制后)的cu板132的厚度t4d(参照图4)成为软化退火后(调质轧制前)的cu板132的厚度t4a(参照图3)的20％以上。也就是说，设定调质轧制、包层轧制和中间轧制中各自的压下率，使得厚度t4d成为厚度t4a的20％以上。换言之，分别设定调质轧制、包层轧制和中间轧制的压下率，使得调质轧制、包层轧制和中间轧制中的合计的压下率((t4a－t4d)/t4a×100(％))成为80％以下。此外，只要厚度t4d为厚度t4a的20％以上即可，调质轧制、包层轧制和中间轧制的压下率能够适当变更。另外，厚度t4d为厚度t4a的20％以上即可，但厚度t4d与厚度t4a之差变得更大时，包层材料30的轧制效率提高，从实用上的观点考虑，厚度t4d优选为厚度t4a的25％以上50％以下。
(调质轧制的具体轧制条件)
这里，由不锈钢构成的sus板131和sus板133的机械强度大而延展性低，由cu或cu合金构成的cu板132的机械强度小而延展性高，因此，优选在进行包层轧制之前，使sus板131和sus板133与cu板132的延展性接近。由此，包层轧制时，能够抑制sus板131和133的厚度在轧制方向上变得不均匀，并能够容易地制作充分接合而成的压接材料130。因此，优选使用与不进行退火的情况相比、组织被软化而机械强度变小了的sus板131和133，并且使用与进行不退火的情况相比、组织被加工硬化而机械强度变大了的cu板132。为此，优选通过进行调质轧制在一定程度上减小cu板132的厚度，使cu板132的组织加工硬化。另一方面，由于在调质轧制之后需要进行包层轧制和中间轧制，因此，从抑制包层材料30的cu层32的结晶的粗大化的观点考虑，不优选在调质轧制中过度进行轧制。
因此，为了抑制对包层材料30的cu层32的结晶的粗大化的影响并使机械强度变大，优选进行调质轧制，使得调质轧制后的cu板132的厚度t4b成为调质轧制前的cu板132的厚度t4a的60％以上且小于100％。换言之，调质轧制的压下率((t4a－t4b)/t4a×100(％))优选超过0％且为40％以下。此外，从抑制包层材料30的cu层32的结晶的粗大化的观点考虑，厚度t4b优选为厚度t4a的70％以上，更优选为80％以上。另外，从使cu板132的机械强度变大的观点考虑，厚度t4b进一步优选为厚度t4a的90％以下。
(包层轧制的具体轧制条件)
另外，在包层轧制中，若压下率过小，则有sus板131、cu板132和sus板133不能充分接合的危险。因此，为了抑制对包层材料30的cu层32的结晶的粗大化的影响，并且使包层材料30获得充分的接合强度，在包层轧制中，优选进行包层轧制，使得包层轧制后的cu板132的厚度t4c成为包层轧制前的cu板132的厚度t4b的35％以上50％以下。换言之，包层轧制的压下率((t4b－t4c)/t4b×100(％))优选为50％以上65％以下。此外，从抑制包层材料30的cu层32的结晶的粗大化的观点考虑，厚度t4c优选为厚度t4b的40％以上。另外，从使包层材料30获得充分的接合强度的观点考虑，厚度t4c更优选为厚度t4b的40％以下。
另外，在包层轧制中，为了将sus板131、cu板132和sus板133充分接合，利用轧制辊103施加于sus板131、cu板132和sus板133的负荷(压接负荷)优选为4.4kn/mm以上。由此，在包层轧制后的sus板131、cu板132和sus板133的各自中，其厚度容易均等化。
(中间轧制的具体轧制条件)
另外，在中间轧制中，为了抑制对包层材料30的cu层32的结晶的粗大化的影响并且能够进行厚度的调整，适当设定压下率。也就是说，在中间轧制中，适当设定压下率，使得经过调质轧制和包层轧制后的cu板132最终成为满足规定的范围(t4d≥t4a×0.2)的厚度t4d。
(扩散退火)
另外，在扩散退火中，在850℃以上1000℃以下的温度条件下对压接材料130进行扩散退火。例如在图5中作为一个例子所示的sus316l的软化曲线中，与温度条件为750℃的情况相比，在温度条件为800℃的情况下，sus316l的截面的硬度几乎不降低，但是在温度条件为850℃的情况下，sus316l的截面的硬度充分降低。因此可以认为，通过在850℃以上的温度条件下对压接材料130进行扩散退火，在由不锈钢构成的sus板131和sus板133以及由再结晶温度低于不锈钢的cu或cu合金构成的cu板132中，组织都充分软化。另外，考虑到在850℃的温度条件下，sus板131和133的软化的速度变小，组织的充分软化和元素的适度扩散需要时间，生产节拍时间变长，因此，从缩短生产节拍时间的观点考虑，优选在900℃以上的温度条件下进行扩散退火。此外，考虑到即使是sus316l以外的不锈钢，也可以得到相同的软化曲线，因此认为，即使是sus316l以外的不锈钢，也可以在850℃以上1000℃以下的温度条件下进行扩散退火。
利用上述的制造方法，可以制作cu层32的晶体粒度为0.150mm以下(优选0.130mm以下)的包层材料30。
＜本实施方式的效果＞
在本实施方式(第一实施方式)中，能够获得如下的效果。
在本实施方式中，如上所述，在包层材料30中，利用jish0501的比较法测得的cu层32的晶体粒度为0.150mm以下。这样构成时，构成cu层32的cu或cu合金的结晶不会像晶体粒度超过0.150mm时那样过度地粗大化，因此，可以抑制因cu层32而使包层材料30的伸长率下降。作为该结果，能够抑制包层材料30的加工性下降。
另外，在本实施方式中，包层材料30具有由不锈钢构成的sus层31和由cu或cu合金构成且轧制接合于sus层31的cu层32。由此，在包层材料30中，利用由不锈钢构成的sus层31，能够确保机械强度和cu层32的一个表面(z1侧的表面)的耐腐蚀性，并且利用由cu或cu合金构成的cu层32，能够确保导电性和导热性。作为该结果，能够提供适合于兼作散热部件的底板3等的包层材料30。
另外，在本实施方式中，优选cu层32的晶体粒度为0.130mm以下。这样构成时，构成cu层32的cu或cu合金的结晶的粗大化被进一步抑制，因此，能够进一步抑制因cu层32而使包层材料30的伸长率下降。
另外，在本实施方式中，包层材料30具有由不锈钢构成且轧制接合于cu层32的与sus层31相反一侧的sus层33。由此，在包层材料30中，利用sus层31和sus层33，能够可靠地确保机械强度和cu层32的两个表面的耐腐蚀性，并且利用cu层32，能够确保导电性和导热性。另外，能够在利用均由不锈钢构成的sus层31和sus层33夹入由cu或cu合金构成的cu层32的状态下进行轧制，因此，容易抑制轧制方向上的翘曲，能够稳定地利用轧制进行接合。
另外，在本实施方式中，优选不锈钢为奥氏体系不锈钢。这样构成时，由于奥氏体系不锈钢和cu或cu合金都是非磁性，因此能够使包层材料30整体成为非磁性。作为该结果，将包层材料30用于兼作散热部件的底板3时，能够不会由于底板3磁化而对基板4(电子部件4a)产生不利影响。
另外，在本实施方式的制造方法中，使扩散退火前的压接材料130的cu板132的厚度t4d成为软化退火后的cu板132的厚度t4a的20％以上。由此认为，与使扩散退火前的压接材料130的cu板132的厚度t4d小于软化退火后的cu板132的厚度t4a的20％的情况相比，能够使因从软化退火后至扩散退火前的轧制而蓄积于cu板132的内部应力(形变)变小，并且能够使蓄积于cu板132的内部应力(形变)的不均衡状态变得均等。作为该结果，能够抑制因扩散退火时的恢复、再结晶和晶粒生长的过程中内部应力(形变)的大小或其不均衡状态而使再结晶不均等地进行，并能够抑制cu板132的结晶(cu或cu合金的结晶)过度生长，因此，能够抑制构成包层材料30的cu层32的cu或cu合金的结晶过度生长。因此，在包层材料30中，能够可靠地使利用jish0501的比较法测得的cu层32的晶体粒度成为0.150mm以下。作为该结果，能够抑制因cu层32而使包层材料30的伸长率下降，因此，包层材料30具有8％以上、进而为10％以上的伸长率(后述的实施例1的伸长率为13.5％)。也就是说，能够抑制包层材料30的加工性下降。
另外，在本实施方式的制造方法中，优选使扩散退火前的压接材料130的cu板132的厚度t4d成为软化退火后的cu板132的厚度t4a的25％以上50％以下。这样构成时，通过使扩散退火前的压接材料130的cu板132的厚度t4d成为软化退火后的cu板132的厚度t4a的25％以上，在扩散退火时能够可靠地抑制cu板132的结晶过度生长。另外，通过使扩散退火前的压接材料130的cu板132的厚度t4d成为软化退火后的cu板132的厚度t4a的50％以下，在包层轧制时能够对sus板131和cu板132施加充分的压接负荷，使得压接材料130的厚度变小，因此，能够使sus板131和cu板132充分接合。
另外，在本实施方式的制造方法中，在850℃以上1000℃以下的温度条件下(优选900℃以上1000℃以下的温度条件下)进行扩散退火。由此，通过在850℃以上(优选900℃以上)的温度条件下进行扩散退火，不仅由cu或cu合金构成的cu板132能够可靠地进行退火，由不锈钢构成的sus板131和133也能够可靠地进行退火。另外，通过在1000℃以下的温度条件下进行扩散退火，能够抑制因温度过高而使cu板132的结晶的生长速度变得过大。由此，能够可靠地抑制cu板132的结晶过度生长。
另外，在本实施方式的制造方法中，通过在软化退火后、包层轧制前进行使cu板132硬化的调质轧制，使调质轧制后的cu板132的厚度成为软化退火后的cu板132的厚度的60％以上(优选80％以上)且小于100％。由此，通过利用调质轧制使内部应力(形变)蓄积于cu板132，能够提高由cu或cu合金构成的cu板132的机械强度(0.2％屈服强度等)。作为该结果，能够使机械强度低于由不锈钢构成的sus板131和133的cu板132的机械强度接近于sus板131和133的机械强度。因此，在包层轧制时，能够将机械强度接近后的金属板彼此轧制而接合，因此，能够使sus板131和133与cu板132可靠地接合。
另外，使调质轧制后的cu板132的厚度成为软化退火后的cu板132的厚度的60％以上(优选80％以上)。由此，不会因利用调质轧制而使cu板132的厚度变得过小，因此，能够将扩散退火前的压接材料的cu板132的厚度大大地确保为软化退火后的cu板132的厚度的20％以上，并且能够在调质轧制后的包层轧制时使sus板131和133与cu板132充分接合。
另外，在本实施方式的制造方法中，优选制作cu层32的晶体粒度为0.130mm以下的包层材料30。这样构成时，通过进一步抑制构成cu层32(cu板132)的cu或cu合金的结晶粗大化，能够进一步抑制因cu层32而使包层材料30的伸长率下降。
另外，在本实施方式的制造方法中，在软化退火中，使由不锈钢构成的sus板131和133软化，在包层轧制中，对经过软化退火后的sus板131、cu板132和sus板133以依次叠层的状态进行轧制而接合，由此制作压接材料130。由此，在包层材料30中，利用sus层31和sus层33，能够可靠地确保机械强度和cu层32的两个表面的耐腐蚀性，并且利用cu层32，能够确保导电性和导热性。另外，在包层轧制时，能够在利用均由不锈钢构成的sus板131和133夹入由cu或cu合金构成的cu板132的状态下进行轧制，因此，容易抑制轧制方向上的翘曲，能够稳定地利用轧制进行接合。
(实施例)
接着，参照图2～图4、图6和图7，对为了确认本发明的效果而进行的加工性、机械强度和磁特性的测定进行说明。
为了进行加工性、机械强度和磁特性的测定，首先，利用图3和图4所示的制造方法制作图2所示的上述实施方式(第一实施方式)的包层材料30。具体而言，首先，准备由无氧铜(c1020、jis标准)构成的0.5mm的厚度t4a的cu板132。然后，以超过构成cu板132的cu的再结晶温度的温度对cu板132进行软化退火后，进行调质轧制。由此，使调质轧制后的cu板132的厚度t4b成为0.4mm(厚度t4a的80％)，并使cu板132加工硬化。也就是说，以20％的压下率进行调质轧制。此外，根据调质轧制前后的cu板132的厚度(t4a、t4b)的关系确定加工硬化的硬度。另外，关于调质轧制的cu板132的硬度，例如也可以进行成为1/2h或1/4h的调整。
另外，准备由sus316l(jis标准)构成的0.2mm的厚度的sus板131和133。另外，sus板131和133使用利用退火被充分软化的状态的板。
然后，对sus板131、加工硬化后的cu板132和sus板133以依次叠层的状态进行包层轧制。此时，压接负荷设定为4.4kn/mm以上的值。由此，制作sus板131、cu板132和sus板133以依次叠层的状态彼此接合(轧制接合)而成的压接材料130。其中，在包层轧制中，使包层轧制后的cu板132的厚度t4c成为0.175mm(厚度t4b的44％)。也就是说，以56％的压下率进行包层轧制。
之后，对压接材料130进行中间轧制。其中，在中间轧制中，使中间轧制后的cu板132的厚度t4d成为0.117mm(厚度t4c的67％)。也就是说，以33％的压下率进行中间轧制。
然后，通过对中间轧制后的压接材料130以950℃进行规定时间的扩散退火，制作实施例1的包层材料30。其中，在实施例1中，设定调质轧制、包层轧制和中间轧制的压下率，使得中间轧制后(扩散退火前)的cu板132的厚度t4d(＝0.117mm)成为调质轧制前(软化退火后)的cu板132的厚度t4a(＝0.5mm)的23％(＝0.117/0.5×100(％))。由此，由厚度为0.4mm的调质轧制后的cu板132和厚度为0.2mm的软化退火后的sus板131和133，经过包层轧制以及中间轧制和扩散退火，制作厚度为0.234mm的包层材料30。
接着，制作实施例2的包层材料。具体而言，准备由无氧铜构成的0.4mm的厚度的cu板。然后，对cu板进行软化退火后，不进行调质轧制，在与上述实施例1相同的条件下进行包层轧制、中间轧制和扩散退火(950℃)，由此制作实施例2的包层材料。其中，在实施例2中，使扩散退火前的cu板的厚度(＝0.117mm)成为软化退火后的cu板的厚度(＝0.4mm)的29％(＝0.117/0.4×100(％))。
另外，制作比较例1的包层材料。具体而言，准备由无氧铜构成的2.1mm的厚度的cu板。然后，对cu板进行软化退火后，进行调质轧制，由此使调质轧制后的cu板的厚度成为0.4mm(调质轧制前的厚度的19％)。也就是说，以81％的压下率进行调质轧制。然后，在与上述实施例1相同的条件下进行包层轧制和中间轧制。之后，通过对中间轧制后的压接材料以1050℃进行规定时间的扩散退火，制作比较例1的包层材料。其中，在比较例1中，使扩散退火前的cu板的厚度(＝0.117mm)成为软化退火后的cu板的厚度(＝2.1mm)的6％(＝0.117/2.1×100(％))。
另外，制作比较例2的包层材料。具体而言，与比较例1同样准备由无氧铜构成的2.1mm的厚度的cu板。然后，对cu板进行软化退火后，进行调质轧制，由此使调质轧制后的cu板的厚度成为0.4mm(调质轧制前的厚度的19％)。然后，通过在与上述实施例1相同的条件下进行包层轧制、中间轧制和扩散退火(950℃)，制作比较例2的包层材料。其中，在比较例2中，也使扩散退火前的cu板的厚度成为软化退火后的cu板的厚度的6％。
另外，制作比较例3的包层材料。具体而言，准备由无氧铜构成的0.8mm的厚度的cu板。然后，对cu板进行软化退火后，进行调质轧制，由此使调质轧制后的cu板的厚度成为0.4mm(调制轧制前的厚度的50％)。也就是说，以50％的压下率进行调质轧制。然后，通过在与上述实施例1相同的条件下进行包层轧制、中间轧制和扩散退火(950℃)，制作比较例3的包层材料。其中，在比较例3中，使扩散退火前的cu板的厚度(＝0.117mm)成为软化退火后的cu板的厚度(＝0.8mm)的15％(＝0.117/0.8×100(％))。
之后，对于所制作的实施例1、2和比较例1～3的包层材料，如上所述，基于jish0501的比较法，测定cu层的晶体粒度。另外，制作多个包层材料，测定各自的cu层的晶体粒度的截面是将包层材料相对于轧制方向平行地切断而得到的截面(轧制方向截面)。另外，从实施例1、2和比较例1～3的包层材料各自的1个包层材料在轧制方向上采集15mm的长度的试验体，在将其轧制方向截面放大至100倍的视野下进行截面的观察。1个试验体的cu层的截面的观察区域是不包含sus层的2mm×2mm(正方形状)的区域，任意选取彼此不重复的5个区域。然后，利用比较法测定上述的5个区域各自的晶体粒度，求出其平均值作为包层材料的cu层的晶体粒度。将实施例1、2和比较例1～3的包层材料的截面照片示于图6和图7，将各自的cu层的晶体粒度示于表1。
【表1】
作为各自的cu层的晶体粒度的测定结果，在扩散退火前的cu板的厚度为软化退火后的cu板的厚度的20％以上的实施例1和2中，在多个包层材料的任一个中，cu层的晶体粒度均为0.150mm以下(在astm标准的晶体粒度编号中相当于2.5以上)的0.076mm～0.150mm(在astm标准的晶体粒度编号中相当于2.5～4.5左右)。另一方面，在扩散退火前的cu板的厚度为软化退火后的cu板的厚度的6％(20％以下)的比较例1和2中，在多个包层材料的任一个中，cu层的晶体粒度都变大，超过0.200mm。另外，在扩散退火前的cu板的厚度为软化退火后的cu板的厚度的15％(20％以下)的比较例3中，在多个包层材料中，存在cu层的晶体粒度变大而超过0.150mm的情况。由此可以确认，通过使扩散退火前的cu板的厚度成为软化退火后的cu板的厚度的20％以上，能够可靠地使cu层的晶体粒度成为0.150mm以下。
另外，无论是进行了调质轧制的实施例1，还是不进行调质轧制的实施例2，cu层的晶体粒度均为0.150mm以下。由此可以认为，通过进行调质轧制而能够使不锈钢和cu的延展性接近并稳定地利用包层轧制进行接合的实施例1的制造方法与不进行调质轧制而没有使不锈钢和cu的延展性接近的实施例2的制造方法相比，作为制造方法更优异。
另外，在使扩散退火时的温度不同的比较例1和2中，在扩散退火时的温度为950℃、低于比较例1的温度(1050℃)的比较例2中，与比较例1相比，cu层的晶体粒度变小了。然而，在比较例2中，cu层的晶体粒度依然变大而超过0.150mm。考虑该结果是由于：对于cu层的晶体粒度，与扩散退火时的温度相比，扩散退火前的cu板的厚度对软化退火后的cu板的厚度的变化率的影响更大。
另外，对于实施例1的包层材料和比较例1的包层材料，基于jisz2241进行拉伸强度试验，由此测定作为机械强度的拉伸强度(破断时的力)和0.2％屈服强度(伸长率为0.2％时的力)以及作为加工性的伸长率((破断时长度－试验前长度)/试验前长度×100(％))。另外，作为磁特性，测定实施例1和比较例1的包层材料的相对磁导率。将这些测定结果示于表2。
【表2】
作为加工性，在cu层的晶体粒度为0.150mm以下(0.108mm)的实施例1中，包层材料的伸长率为13.5％，是超过优选的8％并且也超过认为更优选的10％的值。也就是说，确认了实施例1的包层材料具有充分的加工性(易变形性)。另一方面，在cu层的晶体粒度超过0.250mm的比较例1中，包层材料的伸长率为5.3％，是没有达到优选的8％的值。也就是说，确认了比较例1的包层材料不具有充分的加工性。作为该结果，确认了通过使cu层的晶体粒度为0.150mm以下，能够对包层材料赋予充分的加工性。
作为机械强度，拉伸强度和0.2％屈服强度中的任一个，确认了在实施例1和比较例1中都没有大的差异，作为机械强度，是能够满足的水平，能够用于底板等结构体。另外，作为磁特性的相对磁导率，确认了在实施例1和比较例1中没有大的差异，是基本没有磁化的水平，能够避免进行磁化而对其它部件(例如电子部件)产生不利影响。
此外，应该可以想到本发明所公开的实施方式和实施例(都是第一实施方式)在所有方面都只是示例而不是限制。本发明的范围不是上述的实施方式和实施例的说明而由权利要求的范围所示，还包括与权利要求的范围等同的意义和范围内的所有变更。
例如，在第一实施方式中例示了包层材料由将由不锈钢构成的sus层31(第一层)、由cu或cu合金构成的cu层32(第二层)和由不锈钢构成的sus层33(第三层)依次叠层而成的3层结构的包层材料30构成的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，例如与第一实施方式不同的图8所示的实施方式(第二实施方式)的包层材料230那样，也可以是由不锈钢构成的sus层31和由cu或cu合金构成且压接接合于sus层31的cu层32所形成的2层结构的包层材料230。另外，只要包层材料具有由不锈钢构成的第一层和由cu或cu合金构成且压接接合于第一层的第二层即可，包层材料也可以是4层结构以上。
另外，在第一实施方式中例示了为了制作包层材料30而在软化退火后至扩散退火之前进行调质轧制、包层轧制和中间轧制的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，为了制作包层材料，在软化退火后至扩散退火之前至少进行包层轧制即可。此外，为了容易且可靠地进行包层轧制，优选进行调质轧制。另外，为了使包层材料的厚度在每个制品的差异变小，优选进行中间轧制。
另外，在第一实施方式中例示了将包层材料30用作移动设备100的底板3的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，也可以将包层材料用于移动设备的底板以外的用途。例如，可以将本发明的包层材料用于电池的导电部件。此外，本发明的包层材料适用于需要满足机械强度和耐腐蚀性中的任1个或2个以及导电性和导热性中的任1个或2个的用途。
1.一种包层材料，其特征在于，具有：
由不锈钢构成的第一层；和
由cu或cu合金构成且轧制接合于所述第一层的第二层，
利用jish0501的比较法测得的所述第二层的晶体粒度为0.076mm以上0.150mm以下。
2.如权利要求1所述的包层材料，其特征在于：
所述第二层的晶体粒度为0.130mm以下。
3.如权利要求1所述的包层材料，其特征在于：
还具有由不锈钢构成且轧制接合于所述第二层的与所述第一层相反一侧的第三层。
4.如权利要求1所述的包层材料，其特征在于：
所述不锈钢为奥氏体系不锈钢。
技术总结