JP4863286B2

JP4863286B2 - Clad material for induction heating

Info

Publication number: JP4863286B2
Application number: JP2007069904A
Authority: JP
Inventors: 喜光織田; 雅昭石尾
Original assignee: Neomax Materials Co Ltd
Current assignee: Proterial Metals Ltd
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: JP2008228853A

Description

本発明は、加熱器や調理器などに用いられる誘導加熱用材料に関する。 The present invention relates to an induction heating material used for a heater, a cooker, and the like.

従来、調理器、加熱器などの誘導加熱用材料として炭素鋼板や磁性ステンレス鋼板が用いられてきたが、これらの板材を単層材として用いる場合、板厚が薄いと発熱部と周辺部との温度差により熱変形が生じ、加熱効率や温度制御性の低下、被処理物の姿勢の不安定化などの問題が生じる。このため、板厚が１６〜２０mm程度の厚いものが用いられていた。しかし、このような板厚では、温度上昇に時間を要し、温度制御性に劣り、また重量が重いという問題がある。 Conventionally, carbon steel plates and magnetic stainless steel plates have been used as induction heating materials for cookers, heaters, etc., but when these plate materials are used as a single layer material, if the plate thickness is thin, the heating part and the peripheral part Thermal deformation occurs due to the temperature difference, causing problems such as deterioration in heating efficiency and temperature controllability, and instability of the posture of the workpiece. For this reason, a thick plate having a thickness of about 16 to 20 mm has been used. However, such a plate thickness has a problem that it takes time to increase the temperature, the temperature controllability is poor, and the weight is heavy.

そこで、このような問題を改善すべく、特開平６−１４１９７９号公報（特許文献１）には、３層構造の誘導加熱用複合材が提案されている。この誘導加熱用複合材は、炭素鋼やステンレス鋼板からなる、厚さ数ミリ程度の磁性層の上に、熱伝導性に優れた銅又は銅合金からなる中間層を積層し、さらにその上に耐食性の向上を企図して板厚０．３〜２mm程度のステンレス鋼板からなる表面層を積層したものである。 Therefore, in order to improve such problems, JP-A-6-141979 (Patent Document 1) proposes a composite material for induction heating having a three-layer structure. This induction heating composite material is formed by laminating an intermediate layer made of copper or a copper alloy excellent in thermal conductivity on a magnetic layer made of carbon steel or stainless steel plate and having a thickness of about several millimeters. A surface layer made of a stainless steel plate having a thickness of about 0.3 to 2 mm is laminated in order to improve the corrosion resistance.

しかし、前記特許文献１に記載の誘導加熱用複合材でも、熱膨張係数の大きい銅材で形成された中間層とこれに比して熱膨張係数が小さい磁性層とが接合されているため、やはり比較的大きい熱変形が発生する。前記表面層のステンレス鋼板は、磁性層と相まって中間層の熱膨張を抑制するように作用するが、この表面層は耐食性改善のために積層されたものであるため、板厚が０．３〜２mm程度と薄く、変形防止には有効に作用しない。このため、従来の単層部材に比して薄いとはいえ、全体の層厚が６〜１２mm程度は必要とされている。 However, even in the induction heating composite material described in Patent Document 1, an intermediate layer formed of a copper material having a large thermal expansion coefficient and a magnetic layer having a smaller thermal expansion coefficient than this are joined. Again, relatively large thermal deformation occurs. The surface layer stainless steel plate works together with the magnetic layer to suppress the thermal expansion of the intermediate layer, but since this surface layer is laminated for improving corrosion resistance, the plate thickness is 0.3 to It is as thin as 2mm and does not work effectively to prevent deformation. For this reason, although it is thin compared with the conventional single layer member, the whole layer thickness needs to be about 6-12 mm.

また、特開２００１−１８０７５号公報（特許文献２）には、磁性層に、銅あるいはアルミニウムで形成した中間層を積層し、その上に熱変形防止層を形成した誘導加熱用複合材が記載されている。この複合材では、磁性層と熱変形防止層とを同じ材料で形成することにより熱変形を防止することができる。しかし、熱膨張率の大きい中間層の熱変形を防止するためには、熱変形防止層をある程度の厚さに形成する必要がある。また、表面側に熱伝導性に優れた層が配置されていないため、表面均熱性に劣るという問題がある。
特開平６−１４１９７９号公報特開２００１−１８０７５号公報 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-18075 (Patent Document 2) describes a composite material for induction heating in which an intermediate layer formed of copper or aluminum is laminated on a magnetic layer, and a thermal deformation prevention layer is formed thereon. Has been. In this composite material, thermal deformation can be prevented by forming the magnetic layer and the thermal deformation prevention layer with the same material. However, in order to prevent thermal deformation of the intermediate layer having a large coefficient of thermal expansion, it is necessary to form the thermal deformation prevention layer with a certain thickness. Moreover, since the layer excellent in heat conductivity is not arrange | positioned on the surface side, there exists a problem that it is inferior to surface heat uniformity.
JP-A-6-141979 JP 2001-18075 A

本発明は、かかる問題に鑑みなされたもので、表面均熱性に優れ、しかも熱変形を容易に抑制することができる誘導加熱用クラッド材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an induction heating clad material that has excellent surface thermal uniformity and can easily suppress thermal deformation.

本発明に係る誘導加熱用クラッド材は、磁性材で形成された磁性層と、前記磁性層に積層された変形防止層と、前記変形防止層に積層された均熱層を備え、前記均熱層は、純Ｃｕ、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のＣｕ合金、純Ａｌ、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のＡｌ合金から選択された高熱伝導金属で形成され、前記変形防止層は、前記磁性層を形成する磁性材の熱膨張率の９０％以下の熱膨張率を有する低熱膨張金属で形成されたものである。 The induction heating clad material according to the present invention includes a magnetic layer formed of a magnetic material, a deformation prevention layer laminated on the magnetic layer, and a heat equalization layer laminated on the deformation prevention layer, The layer is formed of a high heat conductive metal selected from pure Cu, a Cu alloy having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or higher, pure Al, and an Al alloy having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or higher. The deformation preventing layer is formed of a low thermal expansion metal having a thermal expansion coefficient of 90% or less of the thermal expansion coefficient of the magnetic material forming the magnetic layer.

本発明のクラッド材によると、表面側に熱伝導率の高い高熱伝導金属で形成された均熱層を備えるので、表面均熱性に優れる。また、磁性層と均熱層との間には磁性材の熱膨張率の９０％以下の低熱膨張金属で形成された変形防止層が配置されているので、磁性層と変形防止層とが磁性層側が凸になるように変形しようとすると共に均熱層と変形防止層とは均熱層側が凸になるように変形しようとするため、両変形を互いに相殺させることができ、クラッド材の平坦性を容易に改善することができる。また、変形防止層は磁性材に比して所定比率の熱膨張率の低熱膨張金属で形成されるため、その厚さを薄く形成することができ、クラッド材の全体厚さを薄くすることができる。これらの効果が相まって平坦性、加熱効率、温度制御性を向上させることができる。 According to the clad material of the present invention, since the heat equalizing layer formed of a high heat conductive metal having high heat conductivity is provided on the surface side, the surface heat uniformity is excellent. In addition, since a deformation preventing layer made of a low thermal expansion metal having a coefficient of thermal expansion of 90% or less of the magnetic material is disposed between the magnetic layer and the soaking layer, the magnetic layer and the deformation preventing layer are magnetic. Since the layer side tries to deform so that it becomes convex, and the soaking layer and deformation prevention layer try to deform so that the soaking layer side becomes convex, both deformations can be offset each other, and the clad material can be flattened. Can be improved easily. In addition, since the deformation prevention layer is formed of a low thermal expansion metal having a predetermined coefficient of thermal expansion compared to the magnetic material, the thickness can be reduced and the overall thickness of the cladding material can be reduced. it can. Combined with these effects, flatness, heating efficiency, and temperature controllability can be improved.

また、磁性層は電磁誘導加熱のための有効磁束を確保すると共に磁束の浸透深さを超えて厚くする必要がないので０．２〜０．８mm程度でよく、また均熱層は高熱伝導金属で形成されるため、表面均熱性を確保するには０．２〜０．８mm程度でよい。磁性層、均熱層を０．２〜０．８mm程度とすることで、変形防止層も１mm程度以下にすることができ、クラッド材の全体厚さを薄くすることができ、加熱効率、温度制御性をさらに向上することができる。 In addition, since the magnetic layer secures effective magnetic flux for electromagnetic induction heating and does not need to be thicker than the penetration depth of the magnetic flux, it may be about 0.2 to 0.8 mm, and the soaking layer is a highly thermally conductive metal. In order to ensure surface thermal uniformity, the thickness may be about 0.2 to 0.8 mm. By making the magnetic layer and soaking layer about 0.2 to 0.8 mm, the deformation prevention layer can also be made about 1 mm or less, the overall thickness of the clad material can be reduced, and the heating efficiency, temperature Controllability can be further improved.

また、前記磁性層は磁性ステンレス鋼で形成することが好ましい。磁性ステンレス鋼は、耐食性を備え、比較的安価な材料で、さらに熱膨張係数が１０．０×１０^-8／Ｋ程度と比較的大きいため、変形防止層を形成する低熱膨張金属を広範囲の材料から容易に選択することができる。 The magnetic layer is preferably formed of magnetic stainless steel. Magnetic stainless steel is a relatively inexpensive material that has corrosion resistance and a relatively large thermal expansion coefficient of about 10.0 × 10 ⁻⁸ / K. ^Therefore , a low thermal expansion metal that forms a deformation prevention layer is used in a wide range of materials. You can easily choose from.

また、前記変形防止層を形成する低熱膨張金属としては、磁性金属が好ましい。前記変形防止層を磁性金属で形成することにより、磁性層を磁束の浸透深さより厚い層厚とした場合でも磁性層から漏れ出た磁束によって発熱するため加熱効率を向上させることができる。また、磁性層を磁束の浸透深さより薄くしても、変形防止層において誘導加熱により発熱するため、磁性層の厚さ低減と相まって、優れた加熱効率が得られる。 The low thermal expansion metal forming the deformation preventing layer is preferably a magnetic metal. By forming the deformation preventing layer from a magnetic metal, heating efficiency can be improved because heat is generated by the magnetic flux leaking from the magnetic layer even when the magnetic layer is thicker than the penetration depth of the magnetic flux. Even if the magnetic layer is made thinner than the penetration depth of the magnetic flux, heat is generated by induction heating in the deformation preventing layer, so that excellent heating efficiency can be obtained in combination with reduction in the thickness of the magnetic layer.

前記変形防止層を形成する磁性金属としてはＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金などの磁性ＦｅＮｉ系合金が好ましい。これらのＦｅ系合金は、Ｎｉなどの合金元素量によって熱膨張係数の調整が容易であり、汎用材であるため容易に入手することができ、コスト的にも有利である。 The magnetic metal forming the deformation preventing layer is preferably a magnetic FeNi alloy such as an Fe—Ni alloy, an Fe—Ni—Co alloy, or an Fe—Ni—Cr alloy. These Fe-based alloys can be easily obtained because the thermal expansion coefficient can be easily adjusted depending on the amount of alloy elements such as Ni, and can be easily obtained because of being a general-purpose material, which is advantageous in terms of cost.

また、上記クラッド材において、均熱層の上に表面保護層を形成することができる。表面保護層を形成することにより、均熱層の表面酸化や表面腐食を防止することができ、耐久性を向上させることができる。 In the clad material, a surface protective layer can be formed on the soaking layer. By forming the surface protective layer, surface oxidation and surface corrosion of the soaking layer can be prevented, and durability can be improved.

本発明の誘導加熱用クラッド材によれば、均熱層を表面側に配置し、磁性層を形成する磁性材の熱膨張率より所定量小さい熱膨張率を有する低熱膨張金属で形成された変形防止層を前記均熱層と磁性層との間に設けたので、表面均熱性に優れ、また薄い変形防止層にによりクラッド材の平坦性を容易に改善することができ、加熱効率、温度制御性を向上させることができる。 According to the cladding material for induction heating of the present invention, the deformation is formed of a low thermal expansion metal having a thermal expansion coefficient that is a predetermined amount smaller than the thermal expansion coefficient of the magnetic material forming the magnetic layer, with the soaking layer disposed on the surface side. Since the prevention layer is provided between the soaking layer and the magnetic layer, the surface soaking property is excellent, and the flatness of the clad material can be easily improved by the thin deformation preventing layer, and the heating efficiency and temperature control Can be improved.

図１は本発明の実施形態にかかる誘導加熱用クラッド材の断面構造を示しており、磁性材で形成された磁性層１と、その上に接合された変形防止層２と、さらにその上に接合された均熱層３とを備えている。前記クラッド材は、適宜の形態に加工された後、前記磁性層１の外方（下方）に電磁コイルを設け、これによって発生した交番磁界により、前記磁性層１を電磁誘導加熱し、発生した熱を変形防止層２及び均熱層３に伝導して、前記均熱層３の表面側に設けた被加熱処理物を加熱する。 FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an induction heating clad material according to an embodiment of the present invention. A magnetic layer 1 made of a magnetic material, a deformation prevention layer 2 bonded thereon, and further thereon. The soaking layer 3 is joined. After the clad material was processed into an appropriate form, an electromagnetic coil was provided outside (below) the magnetic layer 1, and the magnetic layer 1 was generated by electromagnetic induction heating with an alternating magnetic field generated thereby. Heat is conducted to the deformation preventing layer 2 and the soaking layer 3 to heat the object to be heated provided on the surface side of the soaking layer 3.

前記磁性層１を形成する磁性材としては、最大比透磁率が４０００程度以上のＦｅ系磁性金属が好ましく、例えば、磁性軟鉄、磁性ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を用いることができる。特に、磁性ステンレス鋼は、磁性軟鉄に比して耐食性が良好で、他の合金材料に比して安価であり、熱膨張係数が１０．０×１０^-3／Ｋと比較的大きく、後述する変形防止層を形成する低熱膨張金属の選択肢が広がるため好適である。好ましい磁性材の例を最大比透磁率、熱膨張係数と共に下記表１に示す。なお、最大比透磁率は、測定試料を１１００℃で３ｈｒ保持後、６００℃から１００℃/secで冷却し、ＪＩＳＣ２５３１に則り測定した値である。 The magnetic material for forming the magnetic layer 1 is preferably an Fe-based magnetic metal having a maximum relative permeability of about 4000 or more, for example, magnetic soft iron, magnetic stainless steel, Fe—Ni alloy, Fe—Ni—Cr alloy is used. be able to. In particular, magnetic stainless steel has better corrosion resistance than magnetic soft iron, is cheaper than other alloy materials, and has a relatively large thermal expansion coefficient of 10.0 × 10 ⁻³ / K, which will be described later. This is preferable because the choice of the low thermal expansion metal for forming the deformation preventing layer is widened. Examples of preferable magnetic materials are shown in Table 1 below together with the maximum relative permeability and the thermal expansion coefficient. The maximum relative magnetic permeability is a value measured according to JIS C2531 after holding the measurement sample at 1100 ° C. for 3 hours and then cooling from 600 ° C. to 100 ° C./sec.

前記均熱層３は、表面均熱性を確保するため、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高熱伝導金属で形成される。このような高熱伝導金属として、Ｃｕ系金属すなわち純ＣｕあるいはＣｕが８０mass％以上、好ましくは９０mass％以上、より好ましくは９５mass％以上のＣｕ合金を用いることができる。また、Ａｌ系金属すなわち純ＡｌあるいはＡｌが８０mass％以上、好ましくは９０mass％以上、より好ましくは９５mass％以上のＡｌ合金を用いることができる。これらの高熱伝導金属の具体例をその熱的特性と共に下記表２に示す。 The soaking layer 3 is formed of a highly thermally conductive metal having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more, preferably 200 W / (m · K) or more in order to ensure surface soaking. As such a high heat conductive metal, a Cu-based metal, that is, pure Cu or Cu alloy having 80 mass% or more, preferably 90 mass% or more, more preferably 95 mass% or more can be used. Also, an Al-based metal, that is, pure Al or Al alloy having 80 mass% or more, preferably 90 mass% or more, more preferably 95 mass% or more can be used. Specific examples of these highly thermally conductive metals are shown in Table 2 below together with their thermal characteristics.

前記変形防止層２を形成する低熱膨張金属としては、その熱膨張率が前記磁性層１を形成する磁性金属の熱膨張率の９０％以下のＦｅ合金を用いることが好ましい。また、前記均熱層３を形成する高熱伝導金属の熱膨張係数が小さいほど、均熱層３と変形防止層２との熱変形が抑制されるように、熱膨張係数の小さい低熱膨張金属を用いることが好ましい。例えば、均熱層３をＡｌ系金属で形成した場合はその熱膨張率の９０％以下、均熱層３をＣｕ系金属で形成した場合はその熱膨張率の８０％以下の熱膨張率を有する低熱膨張金属が好ましい。低熱膨張金属の熱膨張率の下限は特に制限されないが、あまりに小さいと均熱層と変形防止層との境界に大きな応力が生じるようになるので、熱膨張率の下限は２０％程度、好ましくは３０％程度に止めるのがよい。 As the low thermal expansion metal forming the deformation preventing layer 2, it is preferable to use an Fe alloy whose thermal expansion coefficient is 90% or less of the thermal expansion coefficient of the magnetic metal forming the magnetic layer 1. Further, a low thermal expansion coefficient having a small thermal expansion coefficient is used so that the thermal deformation between the soaking layer 3 and the deformation preventing layer 2 is suppressed as the thermal expansion coefficient of the high thermal conductivity metal forming the soaking layer 3 is small. It is preferable to use it. For example, when the soaking layer 3 is formed of an Al-based metal, the thermal expansion coefficient is 90% or less, and when the soaking layer 3 is formed of a Cu-based metal, the thermal expansion coefficient is 80% or less. A low thermal expansion metal is preferred. The lower limit of the coefficient of thermal expansion of the low thermal expansion metal is not particularly limited, but if it is too small, a large stress is generated at the boundary between the soaking layer and the deformation preventing layer, so the lower limit of the coefficient of thermal expansion is about 20%, preferably It is good to stop at about 30%.

前記低熱膨張金属としては、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金が好適である。これらのＦｅＮｉ系合金はＮｉ量を調整することで幅広く熱膨張率を調整することができる。また、これらのＦｅＮｉ系合金は磁性金属であるため、熱変形の防止を図りながら、誘導加熱により発熱するため、磁性層の厚さを磁束の浸透深さより薄くすることができ、引いてはクラッド材の全体厚さを容易に薄くすることができ、優れた加熱効率を得ることができる。また、磁性層が磁束の浸透深さより厚い場合でも漏れ磁束により発熱し、加熱効率を向上させることができる。ＦｅＮｉ系低熱膨張金属の例をその前記最大比透磁率、熱膨張係数と共に下記表３に示す。上記のとおり、表１に示すＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金も低熱膨張金属として用いることができ、その熱膨張係数については同表に示す。 As the low thermal expansion metal, an Fe—Ni alloy, an Fe—Ni—Co alloy, and an Fe—Ni—Cr alloy are suitable. These FeNi alloys can be widely adjusted in thermal expansion coefficient by adjusting the amount of Ni. In addition, since these FeNi alloys are magnetic metals, heat is generated by induction heating while preventing thermal deformation, so that the thickness of the magnetic layer can be made thinner than the penetration depth of the magnetic flux, and by extension, the clad The overall thickness of the material can be easily reduced, and excellent heating efficiency can be obtained. Further, even when the magnetic layer is thicker than the penetration depth of the magnetic flux, heat is generated by the leakage magnetic flux, and the heating efficiency can be improved. Examples of FeNi low thermal expansion metals are shown in Table 3 below together with the maximum relative magnetic permeability and thermal expansion coefficient. As described above, the Fe—Ni—Cr alloy shown in Table 1 can also be used as the low thermal expansion metal, and the thermal expansion coefficient is shown in the same table.

前記磁性層１の厚さは、０．２〜０．８mm程度が好ましい。磁性層１を通過する有効磁束を十分確保するには少なくとも０．２mmは必要であり、一方０．８mmを超えて厚くしても磁性層１を通過する磁束の浸透深さを超えるために発熱には必要でない。このため、磁性層１の厚さの下限を０．２mm、好ましくは０．４mmとし、その上限を０．８mm、好ましくは０．７mmとするのがよい。なお、変形防止層２を前記磁性ＦｅＮｉ系合金で形成する場合、変形防止層２も誘導加熱による発熱に寄与するので、磁性層１の厚さは０．１〜０．２mm程度でもよい。 The thickness of the magnetic layer 1 is preferably about 0.2 to 0.8 mm. At least 0.2 mm is necessary to sufficiently secure the effective magnetic flux that passes through the magnetic layer 1, while heat generation occurs even if the thickness exceeds 0.8 mm and exceeds the penetration depth of the magnetic flux that passes through the magnetic layer 1. Is not necessary. For this reason, the lower limit of the thickness of the magnetic layer 1 is 0.2 mm, preferably 0.4 mm, and the upper limit is 0.8 mm, preferably 0.7 mm. When the deformation prevention layer 2 is formed of the magnetic FeNi alloy, the deformation prevention layer 2 also contributes to heat generation by induction heating, so the thickness of the magnetic layer 1 may be about 0.1 to 0.2 mm.

また、前記均熱層３の厚さは、０．２〜０．８mm程度が好ましい。０．２mm未満では表面均熱性が不十分となり、０．８mmを超えても均熱効果が飽和し、加熱効率が低下するようになる。このため、均熱層の厚さの下限は０．２mm、好ましくは０．３mmとし、その上限を０．８mm、好ましくは０．６mmとするのがよい。 The thickness of the soaking layer 3 is preferably about 0.2 to 0.8 mm. If the thickness is less than 0.2 mm, the surface soaking property becomes insufficient, and if it exceeds 0.8 mm, the soaking effect is saturated and the heating efficiency is lowered. For this reason, the lower limit of the thickness of the soaking layer is 0.2 mm, preferably 0.3 mm, and the upper limit is 0.8 mm, preferably 0.6 mm.

前記変形防止層２の厚さは、均熱層側と磁性層側の熱変形が相殺されるように設定すればよいが、本発明では変形防止層２を形成する低熱膨張金属の熱膨張率を磁性層１の熱膨張率に応じて小さく設定しているので、比較的薄い厚さにすることができる。このため、磁性層１、均熱層３をそれぞれ０．２〜０．８mm程度に設定する場合、クラッド材の全体厚さも３mm程度以下に抑えることができ、優れた加熱効率が得られる。熱変形が生じないようにするには、上記のとおり、変形防止層２の厚さを調整すればよいが、このほか前記均熱層３、磁性層１の厚さを所定範囲内で調整するようにしてもよい。特に、均熱層３は熱膨張率が磁性金属に比して大きいので、厚さ調整効果は大きい。 The thickness of the deformation preventing layer 2 may be set so as to cancel out the thermal deformation between the soaking layer side and the magnetic layer side. In the present invention, the thermal expansion coefficient of the low thermal expansion metal forming the deformation preventing layer 2 is used. Is set small according to the coefficient of thermal expansion of the magnetic layer 1, so that the thickness can be made relatively thin. For this reason, when each of the magnetic layer 1 and the soaking layer 3 is set to about 0.2 to 0.8 mm, the overall thickness of the clad material can be suppressed to about 3 mm or less, and excellent heating efficiency can be obtained. In order to prevent thermal deformation, the thickness of the deformation preventing layer 2 may be adjusted as described above. In addition, the thickness of the soaking layer 3 and the magnetic layer 1 is adjusted within a predetermined range. You may do it. In particular, since the soaking layer 3 has a larger coefficient of thermal expansion than the magnetic metal, the effect of adjusting the thickness is great.

前記クラッド材は、磁性層１の元になる磁性金属シートと変形防止層２の元になる低熱膨張金属シートとを重ね合わせて冷間でロール圧接（圧下率５０〜８０％）し、得られた二層シートに必要に応じて中間焼鈍を施した後、その変形防止層側に均熱層３の元になる高熱伝導金属シートを重ね合わせて冷間あるいは温間でロール圧接（圧下率５０〜８０％）し、得られた３層複合シートに拡散焼鈍を行った後、目的の厚さになるように冷間圧延することにより製造される。前記中間焼鈍は、焼鈍温度８００〜１１００℃程度、保持時間は１〜３分程度とすればよく、一方前記拡散焼鈍は、高熱伝導金属としてＣｕ系金属を用いた場合は７００〜１０００℃程度、Ａｌ系金属を用いた場合は４００〜６００℃程度で、保持時間は１〜３分程度とすればよい。 The clad material is obtained by laminating a magnetic metal sheet that is the base of the magnetic layer 1 and a low thermal expansion metal sheet that is the base of the deformation preventing layer 2 and cold-rolling (rolling rate is 50 to 80%). After subjecting the two-layer sheet to intermediate annealing as necessary, a high heat conductive metal sheet as a base of the soaking layer 3 is superposed on the deformation preventing layer side and roll-welded in cold or warm conditions (reduction rate of 50 ˜80%), and the obtained three-layer composite sheet is diffusion-annealed and then cold-rolled to a desired thickness. The intermediate annealing may be performed at an annealing temperature of about 800 to 1100 ° C. and a holding time of about 1 to 3 minutes, while the diffusion annealing is about 700 to 1000 ° C. when a Cu-based metal is used as the high heat conductive metal. When an Al-based metal is used, the holding time may be about 1 to 3 minutes at about 400 to 600 ° C.

図２は、第２実施形態にかかる誘導加熱用クラッド材であり、このクラッド材は、磁性層１、変形防止層２及び均熱層３が同順序で接合されたクラッド材本体を備え、さらに前記均熱層３の上に表面保護層４が形成されたものである。前記表面保護層４としては、均熱層３を形成する高熱伝導金属よりも耐食性や耐酸化性の良好な材料のめっき皮膜、蒸着皮膜、陽極酸化皮膜などを用いることができる。例えば、均熱層をＣｕ系金属で形成した場合、Ｎｉめっき皮膜（膜厚２〜６０μm 程度）、ＴｉＮ蒸着皮膜（膜厚０．２〜２μm 程度）、あるいはＮｉめっき皮膜の上にＴｉＮ蒸着皮膜を積層させた複合皮膜を用いることができ、また均熱層をＡｌ系金属で形成した場合、酸化アルミニウム皮膜を用いることができる。 FIG. 2 shows a clad material for induction heating according to the second embodiment. The clad material includes a clad material body in which a magnetic layer 1, a deformation prevention layer 2, and a soaking layer 3 are joined in the same order. A surface protective layer 4 is formed on the soaking layer 3. As the surface protective layer 4, a plating film, a vapor deposition film, an anodized film, or the like of a material having better corrosion resistance and oxidation resistance than the high thermal conductive metal forming the soaking layer 3 can be used. For example, when the soaking layer is formed of a Cu-based metal, a Ni plating film (film thickness of about 2 to 60 μm), a TiN vapor deposition film (film thickness of about 0.2 to 2 μm), or a TiN vapor deposition film on the Ni plating film In the case where the soaking layer is made of an Al-based metal, an aluminum oxide film can be used.

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定的に解釈されるものではない。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.

全体の厚さが２mm程度以下になるように磁性層１、変形防止層２、均熱層３をこの順序で接合した、図１の構成のクラッド材の試料を室温（２５℃程度）で製作した。また、比較のため、磁性層１と均熱層３のみを接合した比較例に係るクラッド材の試料も製作した。各試料における各層の材質、層厚、熱膨張係数などを表４に併せて示す。なお、純ＣｕはＪＩＳ規定Ｃ１０２０（無酸素銅）、純ＡｌはＪＩＳ規定Ａ１０５０Ｐを用いた。 1 is manufactured at room temperature (about 25 ° C.) in which the magnetic layer 1, the deformation preventing layer 2, and the soaking layer 3 are joined in this order so that the total thickness is about 2 mm or less. did. For comparison, a clad material sample according to a comparative example in which only the magnetic layer 1 and the soaking layer 3 were joined was also manufactured. Table 4 also shows the material, layer thickness, thermal expansion coefficient, and the like of each layer in each sample. In addition, JIS specification C1020 (oxygen-free copper) was used for pure Cu, and JIS specification A1050P was used for pure Al.

上記クラッド材から圧延方向が長さ方向となるようにして幅１０mm、長さ２００mmの短冊形試験片を採取し、加熱試験を行った。試験要領は、図３に示すように、前記試験片Ｓの均熱層３を上側とし、無拘束長さＬが１５０mmになるように試験片Ｓの端部をクランプ１１に固定し、室温から１００℃に加熱し、熱変形により湾曲状に反った試験片Ｓの先端における反り量Ｄを測定し、反り率（Ｄ／Ｌ×１００％）を求めた。測定結果を表４に併せて示す。なお、表中、反り率が正値は図のように均熱層側（上側）への反りを、負値は磁性層側への反りを示す。 A strip-shaped test piece having a width of 10 mm and a length of 200 mm was taken from the clad material so that the rolling direction was the length direction, and a heating test was performed. As shown in FIG. 3, the test procedure is as follows. The soaking layer 3 of the test piece S is on the upper side, and the end of the test piece S is fixed to the clamp 11 so that the unconstrained length L is 150 mm. The amount of warpage D at the tip of the test piece S that was heated to 100 ° C. and warped in a curved shape due to thermal deformation was measured, and the warpage rate (D / L × 100%) was determined. The measurement results are also shown in Table 4. In the table, when the warpage rate is positive, the warpage is toward the soaking layer side (upper side) as shown in the figure, and negative values are warpage toward the magnetic layer side.

表４より、変形防止層２を備えていない試料No. ２０では、熱変形が生じにくいように磁性層を１．８mmと厚くし、均熱層を０．２mmと薄くしたが、反り率は１．０％であった。一方、磁性層１を形成する磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）、Ｆｅ−４５％Ｎｉ合金の熱膨張率に対して、８７〜２０％の熱膨張率を有する低熱膨張金属で変形防止層２を形成することにより、クラッド材の全体厚さを２mm程度以下に押さえつつ、反り率を０．５％以下に止めることができ、熱変形が５０％以上改善された。 According to Table 4, in sample No. 20, which does not have the deformation prevention layer 2, the magnetic layer was made as thick as 1.8 mm and the soaking layer was made thin as 0.2 mm so that thermal deformation is difficult to occur. 1.0%. On the other hand, the deformation prevention layer 2 is formed of a low thermal expansion metal having a thermal expansion coefficient of 87 to 20% with respect to the thermal expansion coefficient of magnetic stainless steel (SUS430) and Fe-45% Ni alloy forming the magnetic layer 1. As a result, while the overall thickness of the clad material was suppressed to about 2 mm or less, the warpage rate could be stopped to 0.5% or less, and the thermal deformation was improved by 50% or more.

実施形態に係る誘導加熱用クラッド材の断面説明図である。It is a section explanatory view of the clad material for induction heating concerning an embodiment. 表面保護層を有する他の実施形態に誘導加熱用クラッド材の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the clad material for induction heating in other embodiment which has a surface protective layer. 熱変形を評価するための加熱試験要領を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the heating test point for evaluating thermal deformation.

Explanation of symbols

１磁性層
２変形防止層
３均熱層
４表面保護層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic layer 2 Deformation prevention layer 3 Soaking layer 4 Surface protective layer

Claims

A magnetic layer formed of a magnetic material, a deformation preventing layer laminated on the magnetic layer, and a soaking layer laminated on the deformation preventing layer,
The soaking layer is made of pure Cu, a Cu alloy having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or higher, pure Al, and a high thermal conductivity metal selected from an Al alloy having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or higher. Formed with
The deformation preventing layer is a clad material for induction heating formed of a low thermal expansion metal having a thermal expansion coefficient of 90% or less of the thermal expansion coefficient of the magnetic material forming the magnetic layer.

The clad material according to claim 1, wherein each of the magnetic layer and the soaking layer has a thickness of 0.2 to 0.8 mm.

The clad material according to claim 1, wherein the magnetic layer is formed of magnetic stainless steel.

The clad material according to any one of claims 1 to 3, wherein the deformation prevention layer is formed of a magnetic metal.

The clad material according to claim 4, wherein the magnetic metal forming the deformation preventing layer is a magnetic FeNi-based alloy.

The clad material according to any one of claims 1 to 5, wherein a surface protective layer is formed on the soaking layer.