包层材料和电子设备用壳体的制造方法与工艺

文档序号:11282819
包层材料和电子设备用壳体的制造方法与工艺
本发明涉及包层材料和由该包层材料构成的电子设备用壳体。

背景技术:
现在,作为用于便携终端的壳体等的轻型材料,已知有Mg(镁)基合金。然而,Mg基合金存在抗腐蚀性低的问题。因此,通过制作将由Mg基合金构成的层和由Al(铝)基合金构成的层相接合的包层材料,谋求获得通过Mg基合金进行轻量化并且通过Al基合金提高抗腐蚀性的材料。然而,在将由Mg基合金构成的层和由Al基合金构成的层直接接合制作成包层材料的情况下,在层间的接合界面会析出脆弱的金属间化合物,其结果,会发生层之间容易剥离的问题。因此,为了抑制层之间的剥离,现在已知有将由Mg基合金构成的层和由Al基合金构成的层隔着由Cu构成的层接合的包层材料。这样的包层材料在例如国际公开第2011/155214号中被公开。国际公开第2011/155214号中公开了一种结合部件,其具备:将由主成分为Mg的合金构成的镁部件、由主成分为Al的合金构成的铝部件、和配置在镁部件与铝部件之间的由Cu构成的中间层。另外,国际公开第2011/155214号中,作为实施例公开了一种结合部件,其中,将由包含8质量%的Al、不足1质量%的Zn和剩余部分Mg、以及不可避免的杂质元素的AZ80构成的镁合金坯料、由Cu构成的插入材料和由A6151构成的铝合金坯料接合。现有技术文献专利文献国际公开第2011/155214号

技术实现要素:
然而,国际公开第2011/155214号中所记载的结合部件中,由于AZ80的比重为约1.80而很大,所以与比重大于AZ80的Cu和A6151进行接合时,有结合部件的比重容易变大的问题点。另外,AZ80还具有难以与Cu相接合,结果不能充分确保在接合界面的接合强度的问题点。为此,本发明就是为了解决上述这样的课题而进行的,本发明的目的在于提供一种能够抑制比重变大并且充分确保在接合界面的接合强度的包层材料和使用了该包层材料的电子设备用壳体。用于解决课题的方法本申请的发明人为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,除了Mg以外还含有Li的轻型Mg-Li基合金容易与Cu基合金相接合。还发现通过以下的构成能够解决上述课题。即,本发明的第1种方式的包层材料具备由Mg-Li基合金构成的第1层、由Al基合金构成的第2层、和在沿厚度方向切断时的截面中配置在第1层与第2层的接合界面的、由Cu基合金构成的第1接合部,其比重为2.10以下。其中,本发明的“Mg-Li基合金”意味着主要含有Mg和Li的合金,也包含除了Mg和Li以外含有一定量其他元素的合金。例如,本发明的“Mg-Li基合金”中还包含:除了Mg和Li以外还含有一定量的Zn的Mg-Li-Zn合金、除了Mg和Li以外还含有一定量的Al的Mg-Li-Al合金、除了Mg和Li以外还含有一定量的Zn和Al的Mg-Li-Al-Zn合金等。其中,作为Mg-Li-Zn合金,有Mg-9Li-1Zn合金等,作为Mg-Li-Al合金,有Mg-14Li-1Al合金等,作为Mg-Li-Al-Zn合金,有Mg-8Al-2Li-1Zn合金等。另外,本发明的“Al基合金”中包含JIS标准所规定的A1000号系列的纯Al、A4000号系列的Al-Si合金和A5000号系列的Al-Mg合金等Al合金。另外,本发明的“Cu基合金”中包含JIS标准所规定的C1020(无氧铜)、C1100(韧铜)、C1201(磷脱氧铜)和C1220(磷脱氧铜)等纯Cu和Cu-Ni合金等Cu合金。在本发明的第1种方式的包层材料中,如上所述,通过使由Mg合金构成的层(第1层)为由Mg-Li基合金构成的,通过含有Li的Mg-Li基合金,与由Mg合金构成的层为由AZ80构成的情况相比,能够进一步减少第1层的比重。由此,能够使包层材料的比重为2.10以下,抑制其增大。另外,由于包层材料具有Al层,能够提高包层材料的抗腐蚀性。作为其结果,能够得到轻量且抗腐蚀性高的包层材料。进而,由于构成第1层的Mg-Li基合金容易与由Cu基合金构成的第1接合部接合,因此能够充分确保在接合界面的接合强度,抑制第1层与第2层相互剥离。需要说明的是,这通过后述实验已得到确认。另外,第1接合部相关的上述构成优选也适用于后述的第2接合部的构成。在上述第1种方式的包层材料中,优选第1接合部在接合界面以岛状配置。其中,“岛状”是指在第1接合部处形成有断裂,作为其结果,第1接合部的整体为不连续的状态。通过这样的构成,与第1接合部在整个接合界面形成层状(第1接合部未形成形成断裂,第1接合部的整体为连续的状态)的情况相比,能够减少比重大于Mg-Li基合金和Al基合金的由Cu基合金构成的第1接合部。由此,能够更可靠地使包层材料的比重为2.10以下,使包层材料轻量化。需要说明的是,第1接合部相关的上述构成优选也适用于后述的第2接合部的构成。在该情况下,优选第1接合部在截面中配置在接合界面的10%以上90%以下的部分。另外,进一步优选第1接合部在截面中配置在接合界面的20%以上80%以下的部分。在这样构成时,通过将第1接合部配置在截面中接合界面的10%以上的部分(更优选为20%以上的部分),能够可靠地确保在接合界面的接合强度。另外,通过将第1接合部配置在截面中接合界面的90%以下的部分(更优选为80%以下的部分),能够抑制比重大于Mg-Li基合金和Al基合金的由Cu基合金构成的第1接合部变得过剩,从而能够抑制包层材料的比重变大。需要说明的是,第1接合部相关的上述构成优选也适用于后述的第2接合部的构成。在上述第1种方式的包层材料中,优选在截面中的第1接合部的厚度为0.5μm以上6μm以下。其中,“第1接合部的厚度”是指在第1接合部的截面中多处的平均厚度。即,在截面中第1接合部被配置为岛状的情况下,将未配置第1接合部的位置的第1接合部的厚度作为零,得到平均厚度。在这样构成时,通过使在截面中的第1接合部的厚度为0.5μm以上,能够充分确保第1接合部,因此能够抑制在接合界面的接合强度变小。另外,通过使在截面中的第1接合部的厚度为6μm以下,能够抑制比重大于Mg-Li基合金和Al基合金的由Cu基合金构成的第1接合部变得过剩,因此能够抑制包层材料的比重变大。需要说明的是,第1接合部相关的上述构成优选也适用于后述的第2接合部的构成。在上述第1种方式的包层材料中,优选在截面中的第1层的厚度为包层材料的厚度的60%以上90%以下。在这样构成时,通过使在截面中的第1层的厚度为包层材料的厚度的60%以上,能够使Mg-Li基合金、Al基合金和Cu基合金之中,比重最小的Mg-Li基合金的比例变得充分地大,从而能够有效地将包层材料轻量化。另外,通过使在截面中的第1层的厚度为包层材料的厚度的90%以下,能够抑制第2层的厚度不能充分确保的情况,从而能够抑制包层材料的抗腐蚀性的降低。需要说明的是,第2层相关的效果,在后述设置了第3层的情况下可作为第3层相关的效果而得到。在上述第1种方式的包层材料中,优选第1层与第1接合部之间的剥离强度为1.0N/mm以上。其中,由Al基合金构成的第2层与由Cu基合金构成的第1接合部的接合强度充分地大于由Mg-Li基合金构成的第1层与由Cu基合金构成的第1接合部之间的接合强度。因此,在本发明中,通过使第1层与第1接合部之间的剥离强度为1.0N/mm以上,能够可靠地确保介由第1接合部的第1层与第2层之间的接合强度。需要说明的是,第1层和第1接合部相关的上述构成优选也适用于后述的第1层和第2接合部的构成。上述第1种方式的包层材料中,优选进一步具备:接合在第1层的与第2层相反侧的表面的、由Al基合金构成的第3层;和在截面中配置在第1层与第3层的接合界面的、由Cu基合金构成的第2接合部。在这样构成时,抗腐蚀性低的第1层被由Al基合金构成的第2层和第3层夹住,能够有效地提高包层材料的抗腐蚀性。另外,通过在第1层与第3层的接合界面配置由Cu基合金构成的第2接合部,与第1接合部同样,能够充分地确保第1层与第3层在接合界面的接合强度。进而,包层材料中依次叠层有由Al基合金构成的第2层、由Mg-Li基合金构成的第1层和由Al基合金构成的第3层,通过具有这样的以第1层为中心的对称的层构造,能够有效地抑制包层材料发生翘曲。由此,例如在用于壳体的情况等,能够提供适合被要求具有平坦性的用途的包层材料。上述第1种方式的包层材料中,优选构成第1层的Mg-Li基合金含有6质量%以上15质量%以下的Li。在这样构成时,通过使Mg-Li基合金含有6质量%以上的Li,能够充分确保在Mg-Li基合金中的Li的含量,由此能够将第1层充分地轻量化。进而,通过使Mg-Li基合金含有6质量%以上的Li,能够提高第1层的延展性,由此能够提高包层材料的压制加工性。另外,通过使Mg-Li基合金含有15质量%以下的Li,能够抑制使抗腐蚀性降低的Li在Mg-Li基合金中过多含有,由此能够确保第1层的稳定性。本发明的第2种方式的电子设备用壳体由上述的包层材料构成。在这样构成时,能够得到轻量且抗腐蚀性高的电子设备用壳体。另外,能够得到在包层材料的接合界面中的接合强度得到充分确保的电子设备用壳体。由此,能够提供特别适用于特别是被要求轻量化的可便携的电子设备的壳体。发明的效果根据本发明,如上所述,能够提供一种能够抑制比重变大并且充分确保在接合界面的接合强度的包层材料和使用了该包层材料的电子设备用壳体。附图说明图1是表示本发明的第1实施方式中的电子设备的概要立体图。图2是本发明的第1实施方式中的包层材料的截面图。图3是用于说明本发明的第1实施方式中的包层材料的制造方法的示意图。图4是本发明的第2实施方式中的包层材料的截面图。图5是为了确认本发明的效果而进行的截面观察中的比较例1的截面照片。图6是为了确认本发明的效果而进行的截面观察中的实施例1的截面照片。图7是为了确认本发明的效果而进行的截面观察中的实施例2的截面照片。图8是为了确认本发明的效果而进行的截面观察中的实施例3的截面照片。图9是为了确认本发明的效果而进行的截面观察中的实施例4的截面照片。图10是为了确认本发明的效果而进行的截面观察中的比较例2的截面照片。图11是用于说明为了确认本发明的效果而进行的剥离试验的图。图12是用于说明为了确认本发明的效果而进行的剥离试验的图。图13是为了确认本发明的效果而进行的表示Cu存在率与接合强度的关系的图表。图14是为了确认本发明的效果而进行的剥离试验中的实施例1的剥离面的照片。图15是为了确认本发明的效果而进行的剥离试验中的实施例2的剥离面的照片。图16是为了确认本发明的效果而进行的剥离试验中的实施例3的剥离面的照片。图17是为了确认本发明的效果而进行的剥离试验中的实施例4的剥离面的照片。图18是为了确认本发明的效果而进行的模拟中,相对于Mg-Li层的板厚比例的包层材料的比重的图表。图19是为了确认本发明的效果而进行的模拟中,相对于Mg-Li层的板厚比例的包层材料的比重的图表。图20是为了确认本发明的效果而进行的模拟中,相对于Mg-Li层的板厚比例的包层材料的比重的图表。具体实施方式以下,对于将本发明具体化的实施方式基于附图进行说明。[第1实施方式]<电子设备的构成>首先,参照图1和图2,对于本发明的第1实施方式中的电子设备100的构成进行说明。本发明的第1实施方式中的电子设备100为例如可便携的电子设备。该电子设备100具备作为电子设备100的构造用部件所使用的箱状的壳体1、配置在壳体1上的基板2和与基板2相接合的显示图像等的显示部3。其中,壳体1是权利要求的范围的“电子设备用壳体”的一例。(包层材料的构成)壳体1如图2所示,由包层材料10构成。具体而言,壳体1由具备Mg-Li层11、Al层12和接合部13的包层材料10构成。另外,包层材料10中,从Z1侧向Z2侧,以依次叠层Mg-Li层11和Al层12的状态下被接合。另外,在将包层材料10沿厚度方向(Z方向)切断时的截面中,接合部13被配置在Mg-Li层11与Al层12的接合界面Ia。其中,Mg-Li层11、Al层12和接合部13分别为权利要求的范围的“第1层”、“第2层”和“第1接合部”的一例。Mg-Li层11由Mg-Li基合金构成。其中,作为Mg-Li基合金,可以列举含有14质量%的Li与剩余部分Mg和不可避免的杂质元素的Mg-Li合金、LZ91(含有9质量%的Li、1质量%的Zn与剩余部分Mg和不可避免的杂质元素的Mg-Li-Zn合金)、和LA141(含有14质量%的Li、1质量%的Al与剩余部分Mg和不可避免的杂质元素的Mg-Li-Al合金)等。其中,Mg-Li基合金中优选含有约6质量%以上、约15质量%以下的Li。此外,作为Mg-Li基合金的一例的LZ91的比重为约1.5。位于包层材料10的表层的Al层12的抗腐蚀性优于Mg-Li基合金,并且由容易通过耐酸铝处理等进行表面加工的Al基合金构成。其中,Al基合金中包含纯Al和Al合金。作为纯Al,可以列举含有99.5质量%以上的Al与其他元素的A1050和含有99.8质量%以上的Al与其他的元素的A1080等。另外,作为Al合金,可以列举Al-2Si(含有2质量%的Si与剩余部分Al和不可避免的杂质元素的Al-Si合金)等A4000号系列的Al-Si合金和A5000号系列的Al-Mg合金等。其中,作为构成Al层12的Al基合金,优选延展性高的纯Al。此外,构成Al层12的Al基合金的比重大于构成Mg-Li层11的Mg-Li基合金的比重。其中,作为Al基合金的一例的A1080的比重为约2.7。接合部13由Cu基合金构成。其中,Cu基合金包含纯Cu和Cu合金。作为纯Cu,可以列举C1020(无氧铜)、C1100(韧铜)、C1201(磷脱氧铜)和C1220(磷脱氧铜)等。另外,作为Cu合金,有Cu-Ni合金等。另外,构成接合部13的Cu基合金的比重大于构成Mg-Li层11的Mg-Li基合金的比重和构成Al层12的Al基合金的比重。此外,作为Cu基合金的一例的C1020的比重为约8.9。另外,包层材料10中,相接触的层之间由于原子扩散或形成化合物等而被牢固地接合。具体而言,在包层材料10中,在Mg-Li层11与Al层12的接合界面Ia,不仅Al层12与接合部13被牢固地接合,而且Mg-Li层11与接合部13也被牢固地接合,从而使Mg-Li层11与Al层12接合。其中,在第1实施方式中,包层材料10的比重为2.10以下,远小于一般被广泛使用的Al的A1080板材的比重(约2.7)。此外,为了轻量化,包层材料10的比重优选为约2.00以下,更优选为约1.90以下。此时,包层材料10中,在将比重小的Mg-Li层11的厚度设为t2的情况下,优选将Mg-Li层11的板厚比例((t2/t1)×100(%))增大至包层材料10的厚度t1的约60%以上。另外,更优选将Mg-Li层11的板厚比例设为包层材料10的厚度t1的约90%以下。另外,在第1实施方式中,接合部13以岛状配置在接合界面Ia。即,接合部13在接合界面Ia上未形成层状,而是由多个岛状部分13a构成。由此,与接合部13形成为层状的情况相比,能够减少构成接合部13的Cu基合金的比例。其中,岛状部分13a优选遍及接合界面Ia的整体地分散配置,而非集中在接合界面Ia的一部分的区域。另外,接合部13优选配置在截面中的接合界面Ia的约10%以上、约90%以下的部分(截面中,为约10%以上、约90%以下的存在率)。此时,接合部13的存在率如下所述算出。即,如图2所示,在将包层材料10沿厚度方向(Z方向)切断时的规定的截面中,在沿着Mg-Li层11与Al层12的接合界面Ia的方向的一定的长度L(例如,L=1000μm)的测定范围内,获取存在接合部13的岛状...
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