包层材料和电子设备用壳体的制作方法

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的岛状部分13a的总计的长度。之后将获取的总计的长度除以L,算出接合部13的存在率。例如,如图2所示的情况下,接合部13的存在率(%)通过((L1a+L1b+L1c)/L)×100算出。其中,接合部13更优选为在截面中,被配置在接合界面Ia的约20%以上、约80%以下的部分。另外,在接合部13的多个不同的测定位置(例如,3处以上10处以下的测定位置)进行上述测定,将其平均作为接合部13的存在率(%)。

另外,在接合界面Ia处将包层材料10剥离时,接合部13优选被配置在被剥离的原本属于Al层12的接合界面Ia侧的表面(剥离面)之中的约4%以上约70%以下的部分。

此外,在接合界面Ia将包层材料10剥离时的,Mg-Li层11与接合部13的剥离强度(剥离强度)优选为约1.0N/mm以上。其中,在接合界面Ia的Mg-Li层11与接合部13的剥离强度更优选为约1.7N/mm以上,进一步优选为约3.5N/mm以上。

另外,在包层材料10中,Mg-Li层11的厚度t2优选大于Al层12的厚度t3和接合部13的厚度t4中的任意的厚度。其中,厚度t2优选为包层材料10的厚度t1的约60%以上。另外,厚度t2更优选为厚度t1的约75%以上,进一步优选为约90%以下。

另外,由比重大的Cu基合金构成的接合部13的厚度t4优选为Mg-Li层11的厚度t2以下,并且,为Al层12的厚度t3以下。其中,为了将包层材料10整体的比重减小,厚度t4优选为约6μm以下。另外,厚度t4优选为约0.5μm以上。

[包层材料的制造方法]

接下来,参照图1~图3,对本发明的第1实施方式中的包层材料10的制造方法进行说明。

首先,如图3所示,准备由Mg-Li基合金构成的Mg-Li板材111、由Al基合金构成的Al板材112和由Cu基合金构成的Cu板材113。其中,Mg-Li板材111、Al板材112和Cu板材113是在规定的温度条件下以规定的时间进行退火处理而制作的退火材料。

此时,调整Mg-Li板材111、Al板材112和Cu板材113的各自的厚度,使接合后的包层材料10的比重为2.10以下。之后,依次将Mg-Li板材111、Cu板材113和Al板材112连续地叠层。此时,以形成叠层型包层材料的方式将各个板材叠层。之后,将叠层的3块金属板使用压延辊101进行连续的热轧延。其中,热轧延的温度条件T优选为约150℃以上、约300℃以下。

由此,如图2所示,依次将Mg-Li层11和Al层12叠层,制作在Mg-Li层11与Al层12的接合界面Ia配置有接合部13的包层材料10。其中,在接合部13的厚度t4为一定值以下的厚度的情况下,在热轧延时,接合部13的延伸不能追随Mg-Li层11和Al层12的延伸,接合部13发生断裂。由此,接合部13形成岛状部分13a。之后,对于包层材料10,在约100℃以上约300℃以下的温度条件进行规定时间(例如,约5分钟)的扩散退火。由此,制作电子设备100(参照图1)的构造用部件(壳体1)所使用的包层材料10。

[第1实施方式的效果]

在第1实施方式中,能够得到以下这样的效果。

在第1实施方式中,如上所述,由Mg合金构成的Mg-Li层11是由Mg-Li基合金构成的,由此,通过含有Li的Mg-Li基合金,能够使Mg-Li层11的比重小于由Mg合金构成的层是由AZ80构成的情况。由此,能够使包层材料10的比重为2.10以下,抑制其变大。另外,包层材料10通过具备Al层12,能够提高包层材料10的抗腐蚀性。作为这些的结果,能够得到轻量且抗腐蚀性高的包层材料10。进而,构成Mg-Li层11的Mg-Li基合金相比于除了Mg以外主要含有Al的Mg合金,更容易与由Cu基合金构成的接合部13接合。由此,能够充分确保在接合界面Ia的接合强度,抑制Mg-Li层11与Al层12相互剥离。作为其结果,能够提供特别适用于特别要求轻量化的可便携的电子设备100的壳体1(包层材料10)。

另外,在第1实施方式中,如上所述,将接合部13以岛状配置在接合界面Ia。由此,与将接合部13在接合界面Ia的整体上形成为层状的情况相比,能够减少比重大于Mg-Li基合金和Al基合金的由Cu基合金构成的接合部13。

另外,在第1实施方式中,如上所述,将接合部13配置于截面中接合界面Ia的约10%以上的部分(优选为约20%以上的部分)。在这样构成时,能够可靠地确保在接合界面Ia的接合强度。另外,将接合部13配置于截面中接合界面Ia的约90%以下的部分(更优选为约80%以下的部分)。在这样构成时,由于能够抑制由比重大于Mg-Li基合金和Al基合金的Cu基合金构成的接合部13变得过剩,所以能够抑制包层材料10的比重变大。

另外,在第1实施方式中,如上所述,只要将在截面中的接合部13的厚度t4设为约0.5μm以上,就能够充分确保接合部13,因此能够抑制接合界面Ia的接合强度变小。另外,只要将厚度t4设为约6μm以下,由于能够抑制由比重大于Mg-Li基合金和Al基合金的Cu基合金构成的接合部13变得过剩,所以能够抑制包层材料10的比重变大。

另外,在第1实施方式中,如上所述,通过将Mg-Li层11的厚度t2设置为包层材料10的厚度t1的约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基合金的比例充分地变大,因此能够有效地将包层材料10轻量化。另外,通过将厚度t2设置为厚度t1的约90%以下,能够抑制由Al基合金构成的Al层12的厚度t3不能得到充分确保的情况,抑制包层材料10的抗腐蚀性降低。另外,能够抑制接合部13不能得到充分确保的情况,抑制在接合界面Ia的接合强度变小。

另外,在第1实施方式中,如上所述,通过使Mg-Li层11与接合部13之间的剥离强度为约1.0N/mm以上,能够可靠地确保介由接合部13的Mg-Li层11与Al层12之间的接合强度。

另外,在第1实施方式中,如上所述,通过使构成Mg-Li层11的Mg-Li基合金中含有约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,因此,能够将Mg-Li层11充分地轻量化。进而,通过使Mg-Li基合金含有约6质量%以上的Li,能够提高Mg-Li层11的延展性,因此,能够提高包层材料10的压制加工性。另外,通过使Mg-Li基合金含有约15质量%以下的Li,能够抑制在Mg-Li基合金中含有过多的降低抗腐蚀性的Li,因此,能够确保Mg-Li层11的稳定性。

[第2实施方式]

接下来,参照图4,对本发明的第2实施方式进行说明。在第2实施方式中,对包层材料210具有5层构造的情况进行说明。

<包层材料的构成>

在第2实施方式中,包层材料210除了具有Mg-Li层211、Al层212和接合部213以外,还具有Al层214与接合部215。另外,包层材料210中,从Z1侧向Z2侧,以依次叠层Al层214、Mg-Li层211和Al层212的状态接合。另外,将包层材料210沿厚度方向(Z方向)切断时的截面中,接合部213被配置在Mg-Li层211与Z2侧的Al层212的接合界面Ia。另外,截面中,接合部215被配置在Mg-Li层211与Z1侧的Al层214的接合界面Ib。其中,Mg-Li层211、Al层212和214、接合部213和215分别是权利要求的范围中的“第1层”、“第2层”、“第3层”、“第1接合部”和“第2接合部”的一例。

Mg-Li层211由Mg-Li基合金构成。位于包层材料210的表层的Al层212和214均由Al基合金构成。其中,Al层212和214优选由具有大致相同的组成的Al基合金构成。进而,Al层212的厚度t13和Al层214的厚度t15优选为大致相同。由此,就不需要严格区分包层材料210的正反面。

接合部213和215由Cu基合金构成。另外,在包层材料210中,Mg-Li层211与Al层212的接合界面Ia中,不仅Al层212与接合部213被牢固地接合,而且Mg-Li层211与接合部213也被被牢固地接合,从而使Mg-Li层211与Al层212接合。另外,在Mg-Li层211与Al层214的接合界面Ib中,不仅Al层214与接合部215被牢固地接合,而且Mg-Li层211与接合部215也被牢固地接合,从而使Mg-Li层211与Al层214接合。

其中,在第2实施方式中,包层材料210的比重为2.10以下,远远小于被一般广泛使用的Al的A1080的板材的比重(约2.7)。此外,为了轻量化,包层材料210的比重优选为约2.00以下,更优选为约1.90以下。

此时,在包层材料210中,在将比重小的Mg-Li层211的厚度定为t12的情况下,优选将Mg-Li层211的板厚比例((t12/t11)×100(%))增大至包层材料210的厚度t11的约60%以上。另外,更优选将Mg-Li层211的板厚比例设为包层材料210的厚度t11的约90%以下。

另外,在第2实施方式中,接合部213和215分别以岛状配置在接合界面Ia和Ib。即,接合部213和215各自在接合界面Ia和Ib中均未形成层状,而是由多个岛状部分213a和215a构成。另外,接合部213优选在截面中配置在接合界面Ia的约10%以上、约90%以下的部分(在截面中,为约10%以上、约90%以下的存在率)。同样,接合部215优选在截面中配置在接合界面Ib的约10%以上、约90%以下的部分。其中,在图4所示的情况下,接合部215的存在率(%)通过((L2a+L2b+L2c+L2d)/L)×100计算。另外,在接合部213和215的多个不同的测定位置进行测定,将其平均分别作为接合部213和215的存在率(%)。

此外,接合部213更优选在截面中配置在接合界面Ia的约20%以上、约80%以下的部分。同样,接合部215更优选在截面中配置在接合界面Ib的约20%以上、约80%以下的部分。

另外,在接合界面Ia剥离包层材料210时,接合部213优选配置在被剥离的原本为Al层212的接合界面Ia侧的表面(剥离面)中的约4%以上约70%以下的部分。同样,在接合界面Ib剥离包层材料210时,接合部215优选配置在被剥离的原本为Al层214的接合界面Ib侧的表面中的约4%以上约70%以下的部分。

此外,在接合界面Ia剥离包层材料210时,Mg-Li层211与接合部213的剥离强度(剥离强度)优选为约1.0N/mm以上。同样,在接合界面Ib剥离包层材料210时,Mg-Li层211与接合部215的剥离强度(剥离强度)优选为约1.0N/mm以上。其中,在接合界面Ia和Ib中,Mg-Li层211与接合部213(215)的剥离强度更优选为约1.7N/mm以上,进一步优选为约3.5N/mm以上。

另外,在包层材料210中,Mg-Li层211的厚度t12优选大于Al层212的厚度t13、接合部213的厚度t14、Al层214的厚度t15和接合部215的厚度t16中的任意的厚度。其中,厚度t12优选为包层材料210的厚度t11的约60%以上。另外,厚度t12更优选为厚度t11的约75%以上,进一步优选为约90%以下。

另外,由比重大的Cu基合金构成的接合部213的厚度t14和接合部215的厚度t16均为Mg-Li层211的厚度t12以下、Al层212的厚度t13以下,并且,优选为Al层214的厚度t15以下。其中,为了减小包层材料210整体的比重,厚度t14和t16优选均为约6μm以下。另外,厚度t14和t16优选均为约0.5μm以上。

此外,第2实施方式的包层材料210的其他的构成与上述第1实施方式的包层材料10的构成相同。另外,第2实施方式的包层材料210的制造方法除了为依次叠层Al板材、Cu板材、Mg-Li板材、Cu板材和Al板材以外,都与上述第1实施方式的包层材料10的制造方法相同。

[第2实施方式的效果]

第2实施方式中,能够得到以下这样的效果。

在第2实施方式中,如上所述,由Mg合金构成的Mg-Li层211由Mg-Li基合金构成,并且包层材料210具备Al层212和214。由此,能够得到轻量且抗腐蚀性高的包层材料210。进而,通过接合部213和215,能够充分确保在接合界面Ia的接合强度,抑制Mg-Li层211与Al层212相互剥离,同时,能够充分确保在接合界面Ib的接合强度来抑制Mg-Li层211与Al层214相互剥离。

另外,在第2实施方式中,如上所述,将接合部213和215分别以岛状配置在接合界面Ia和Ib。由此,能够更可靠地使包层材料210的比重为2.10以下,将包层材料210轻量化。

另外,在第2实施方式中,如上所述,将接合部213配置于截面中接合界面Ia的约10%以上的部分(优选为约20%以上的部分)。同样,将接合部215配置于截面中接合界面Ib的约10%以上的部分(优选为约20%以上的部分)。在这样构成时,能够可靠地确保在接合界面Ia和Ib的接合强度。另外,将接合部213配置于截面中接合界面Ia的约90%以下的部分(更优选为约80%以下的部分)。同样,将接合部215配置于截面中接合界面Ib的约90%以下的部分(更优选为约80%以下的部分)。在这样构成时,能够抑制包层材料210的比重变大。

另外,在第2实施方式中,如上所述,通过将在截面中的接合部213的厚度t14和接合部215的厚度t16设为约0.5μm以上,能够抑制在接合界面Ia和Ib的接合强度变小。另外,通过将厚度t14和t16设为约6μm以下,能够抑制包层材料210的比重变大。

另外,在第2实施方式中,如上所述,将Mg-Li层211与接合部213之间的剥离强度设为约1.0N/mm以上,并且将Mg-Li层211与接合部215之间的剥离强度设为约1.0N/mm以上。由此,能够可靠地确保介由接合部213的Mg-Li层211与Al层212之间的接合强度,并且够可靠地确保介由接合部215的Mg-Li层211与Al层214之间的接合强度。

另外,在第2实施方式中,如上所述,包层材料210具备:接合在Mg-Li层211的与Al层212相反侧(Z1侧)的表面的、由Al基合金构成的Al层214;和在截面中配置在Mg-Li层211与Al层214的接合界面Ib的、由Cu基合金构成的接合部215。由此,抗腐蚀性低的Mg-Li层211被由Al基合金构成的Al层212和Al层214夹住,因此,能够有效地提高包层材料210的抗腐蚀性。另外,包层材料210中,依次叠层有由Al基合金构成的Al层212、由Mg-Li基合金构成的Mg-Li层211和由Al基合金构成的Al层214,通过具有以Mg-Li层211为中心的对称的层构造,能够有效地抑制包层材料210发生翘曲。由此,能够提供适用于被要求具有平坦性的壳体1的包层材料210。此外,其他的效果与上述第1实施方式的效果相同。

实施例

接下来,参照图3~图20,对于为了确认本发明的效果进行的实验和模拟进行说明。其中,作为实验,进行了接合部的存在率的测定与剥离强度的测定。另外,作为模拟,求得了将包层材料的厚度和接合部的厚度设定为规定的值时的相对于Mg-Li层的板厚比例的包层材料的比重。

<实施例的包层材料的制作>

首先,制作了对应于上述第2实施方式的实施例1的包层材料210。具体而言,首先准备了由LZ91(Mg-Li-Zn合金)构成的Mg-Li板材、由A1080(纯Al)构成的一对Al板材和由C1020(纯Cu)构成的一对Cu板材。其中,LZ91的比重为1.50,A1080的比重为2.70,C1020的比重为8.94。

之后,依次连续地叠层Al板材、Cu板材、Mg-Li板材、Cu板材和Al板材。之后,在上述第1实施方式中记载的温度条件下将叠层的图4的金属板利用压延辊(参照图3)进行连续热压延,并且以上述第1实施方式所记载的温度条件进行扩散退火。由此制作了依次叠层有Al层214、Mg-Li层211和Al层212的、在Mg-Li层211与Al层212的接合界面Ia和Mg-Li层211与Al层214的接合界面Ib分别配置有接合部213和215的图4所示的实施例1的包层材料210。

其中,在实施例1中,调整Mg-Li板材、一对Al板材和一对Cu板材的各自的厚度,使得在将包层材料210的厚度t11设定为480μm时,Mg-Li层211的厚度t12成为318μm、Al层212的厚度t13和Al层214的厚度t15都成为80μm、接合部213的厚度t14和接合部215的厚度t16都成为1μm。其结果,实施例1的包层材料210的比重为1.93。

另外,制造了实施例2的包层材料210。在该实施例2中,除了将厚度t12设为317μm、将厚度t14和t16都设为1.5μm以外,与实施例1的包层材料210同样地制造了包层材料210。其中,实施例3的包层材料210的比重为1.95。

另外,制造了实施例3的包层材料210。在该实施例3中,除了将厚度t12设为314μm、将厚度t14和t16都设为3μm以外,与实施例1的包层材料210同样地制造了包层材料210。其中,实施例3的包层材料210的比重为1.99。

另外,制造了实施例4的包层材料210。在该实施例4中,除了将厚度t12设为308μm、将厚度t14和t16都设为6μm以外,与实施例1的包层材料210同样地制造了包层材料210。其中,实施例3的包层材料210的比重为2.09。

另一方面,制造了比较例1的包层材料。在该比较例1中,除了将Mg-Li层的厚度设为320μm,并且不设置一对接合部以外,与实施例1的包层材料210同样地制造了包层材料。其中,比较例1的包层材料的比重为1.90。

另外,制造了比较例2的包层材料。在该比较例2中,除了将Mg-Li层的厚度变更为296μm,将一对接合部的厚度都设为12μm以外,与实施例1的包层材料210同样地制造了包层材料。另外,制造了比较例3的包层材料。在该比较例3中,除了将Mg-Li层的厚度设为272μm,将一对接合部的厚度都设为24μm以外,与实施例1的包层材料210同样地制造了包层材料。其中,比较例2和3的包层材料的比重为分别为2.27和2.64,都高于本发明的包层材料的比重的上限(2.10)。

进而,制造了比较例4的包层材料。在该比较例4中,作为实施例1中的由LZ91构成的Mg-Li层211的替代,使用了由包含3质量%的Al、1%的Zn、剩余部分Mg和不可避免的杂质元素的AZ31构成的Mg层,并且,作为实施例1的构成Al层212和214的A1080的替代,使用了A1050。即,比较例4中未使用含有Li的Mg合金。另外,在比较例4中,将Mg层的厚度设为320μm,将一对Al层的厚度都设为80μm,将一对接合部的厚度都设为20μm。除此以外,与实施例1的包层材料210同样地制造了包层材料。其中,比较例4的包层材料的比重为2.61。

此外,将上述实施例1~4和比较例1~4的包层材料的板厚比例和比重示于表1。

[表1]

Al层:A1080,Mg层:LZ91,接合部:C1020(比较例4以外)

Al层:A1050,Mg层:AZ31,接合部:C1020(比较例4)

<在截面中的接合部的存在率的测定>

之后,对于实施例1~4以及比较例1和2的包层材料,拍摄了将包层材料沿厚度方向切断的截面照片。接着,从截面照片算出在截面中的接合界面的接合部的存在率(%)。此时,对于实施例1~4以及比较例1和2的包层材料,在沿着接合界面的方向上将测定范围的长度L(参照图4)设定为1000μm的情况下,获取存在有接合部的岛状部分的总计长度。之后,将总计长度除以1000,再乘以100,算出规定测定范围内的接合部的存在率(%)。另外,在实施例1~4以及比较例1和2的各例之中,在4处不同的范围进行测定,将其平均作为包层材料中的接合部的存在率(%)。

(截面中的接合部的存在率的测定结果)

图5~图10中分别示出实施例1~4以及比较例1和2的包层材料的截面照片。实施例1~4和比较例2的包层材料中,Al层与Mg-Li层的接合界面存在由纯Cu构成的接合部。其中,在图6~图10的照片中,用白线围起来的部分相当于接合部。

另外,如图6~图9中各自显示的,在实施例1~4的包层材料中,Al层与Mg-Li层的接合界面的一部分不存在接合部,其结果,接合部(岛状部分)在接合界面以岛状存在。另外,能够确认实施例1~4的包层材料中,接合部的岛状部分以分散在接合界面整体的方式存在。另一方面,如图10所示,比较例2的包层材料之,Al层与Mg-Li层的接合界面的整体存在层状的接合部。即,比较例2的包层材料中,接合部未形成为岛状。可以认为这是由于在比较例2的包层材料中,使接合部形成为12μm这样充分大的厚度的缘故。此外,可以认为在实施例4等具有一定厚度的接合部中,通过调整接合部的材质、热轧延的条件等,也能够形成层状而非岛状。

另外,在截面中,实施例1的4处的规定测定范围中的接合部的存在率分别为18.2%、15.1%、18.6%和17.2%。由此,实施例1的包层材料中的接合部的存在率平均为17.3%。另外,在截面中,实施例2的4处的规定测定范围中的接合部的存在率分别为21.7%,27.4%,19.0%和28.4%。由此,实施例2的包层材料中的接合部的存在率平均为24.1%。

另外,在截面中,实施例3的4处的规定测定范围中的接合部的存在率分别为59.7%、54.7%、53.4%和34.6%。由此,实施例3的包层材料中的接合部的存在率平均为50.6%。另外,在截面中,实施例4的4处的规定测定范围中的接合部的存在率分别为92.6%、70.7%、87.3%和67.5%。由此,实施例4的包层材料中的接合部的存在率平均为79.4%。

<剥离试验>

接下来,对于实施例1~4和比较例1~4的包层材料进行剥离试验。在该剥离试验中,如图11所示,首先,使用钳子等未图示的夹具将包层材料210的端部的接合界面强制地剥离。其中,对于接合强度高而难以强制剥离的包层材料,在热轧延时,预先以使端部容易剥离的方式将包层材料接合。

之后,对于包层材料210进行了如图12所示的剥离试验。具体而言,在将剥离的界面(例如图12中所示的接合界面Ib)的一侧(图12中所示的Mg-Li层211、Al层212和接合部213)使用固定部件102固定的同时,将剥离的界面的另一侧(图12中所示的Al层214和接合部215)沿Z1方向牵拉,由此使其进一步被剥离。之后,将剥离时所需要的载荷除以包层材料210的宽度(纸面垂直方向上的包层材料210的宽度),由此,以每单位宽度的载荷的形式求得Mg-Li层211与接合部215之间的剥离强度(接合强度)F。其中,Al层与接合部的接合强度大于Mg-Li层与接合部的接合强度,因此测定了Mg-Li层与接合部的剥离强度。另外,对于Mg-Li层211与接合部213之间的剥离强度而言,也可以认为是与Mg-Li层211与接合部215之间的剥离强度大致相同的结果。

其中,剥离强度作为5mm~10mm长度范围内的载荷的平均而进行了测定。另外,剥离强度测定5处,将其平均作为实施例1~4和比较例1~4的包层材料的剥离强度。

(剥离试验的结果)

作为上述表1和图13所示的剥离试验的结果,在未将由纯Cu构成的接合部设置在Al层与Mg-Li层的接合界面的比较例1中,剥离强度不足1.0N/mm,另一方面,将由纯Cu构成的接合部设置在接合界面的实施例1~4和比较例2~4中,剥离强度变大,成为1.2N/mm以上(1.0N/mm以上)。由此能够确认,通过将由纯Cu构成的接合部设置在接合界面,能够可靠地提高接合强度。特别是在实施例1中,虽然比重特别小,为1.93,但剥离强度为1.217N/mm,明确得到了充分的接合强度。

另外能够确认,如实施例4这样,即使在截面中的接合部的存在率为79.4%,接合部不存在于接合界面的整体的情况下,剥离强度也达到5N/mm以上,产生非常大的接合强度。

另一方面,在比较例3中未能剥下(不可剥离)。另外,如比较例4所示,即使是具有20μm这样充分的厚度的接合部,在不使用Mg-Li基合金而是使用不含Li的Mg-Al基合金作为Mg层的情况下,剥离强度也变小为1.5N/mm。该剥离强度甚至小于仅具有1.5μm这样小的厚度的实施例2的剥离强度(1.741N/mm)。由此能够确认,Mg-Li基合金与由Cu基合金构成的接合部的密合性优于AZ31这样的不含Li的Mg合金。

<剥离面的观察>

另外,在实施例1~4的包层材料中,对通过剥离试验剥离的表面之中的Al层侧的表面(剥离面)进行了观察。图14~图17中分别示出实施例1~4的包层材料的剥离面的照片。在实施例1~4的包层材料的剥离面中,都能够确认接合部(岛状部分)分散在接合界面(剥离面)的整体。

<剥离面中的接合部的存在率的测定>

另外,从实施例1~4的包层材料的平面照片测定了剥离面中的接合部的存在率。

(剥离面中的接合部的存在率的测定结果)

如上述表1和图13所示,在实施例1~4中,剥离面中的接合部的存在率小于在截面中的接合部的存在率。可以认为这是由于在剥离试验中接合部(岛状部分)发生脱落,或者残留在Mg-Li层一侧导致的。

<模拟>

作为模拟,设想了如图4所示的包层材料210,其依次叠层有由A1080构成的Al层214、由LZ91构成的Mg-Li层211和由A1080构成的Al层212,在Mg-Li层211与Al层212的接合界面Ia和Mg-Li层211与Al层214的接合界面Ib分别配置有均由C1020构成的接合部213和215。之后,在设想的包层材料210中,求得对应于Mg-Li层211的板厚比例的包层材料210的比重。

此时,求得将包层材料210的厚度t11设定为0.6mm,并且将接合部213的厚度t14和接合部215的厚度t16都设为1μm、5μm或10μm时,与Mg-Li层211的板厚比例相对应的包层材料210的比重。其中,此时的接合部213和215的板厚比例分别为0.017(=(1/600)×100)%、0.83(=(5/600)×100)%和1.67(=(10/600)×100)%。

另外,求得将包层材料210的厚度t11设定为0.4mm,并且将接合部213的厚度t14和接合部215的厚度t16都设为1μm、5μm或10μm时,与Mg-Li层211的板厚比例相对应的包层材料210的比重。其中,此时的接合部213和215的板厚比例分别为0.025(=(1/400)×100)%、1.25(=(5/400)×100)%和2.50(=(10/400)×100)%。另外,Al层212和214地板厚比例(%)均为(100-(Mg-Li层211的板厚比例+接合部213的板厚比例+接合部215的板厚比例))/2。

(模拟的结果)

图18~图20中分别示出在接合部213的厚度t14和接合部215的厚度t16为1μm时、5μm时和10μm时,与Mg-Li层211的板厚比例相对应的包层材料210的比重。如图18所示可以明确,在厚度t14和t16为1μm时且包层材料210的厚度t11为0.6mm时,只要Mg-Li层211的板厚比例为约50%以上,就能够使包层材料210的比重达到2.10以下。由此可以判明,在包层材料210的厚度t11为0.6mm时,即使为了减少Mg-Li基合金(LZ91)的使用量而将Mg-Li层211的板厚比例减少至约50%,从上述剥离实验的结果可知,也能够在确保充分的接合强度的同时将包层材料210的比重减少至2.10以下。此外,如图18所示可知,在厚度t1为0.4mm时,通过将Mg-Li层211的板厚比例设为约53%以上,就能够在确保充分的接合强度的同时使包层材料210的比重减少至2.10以下。

另外,如图20所示可知,在厚度t14和t16为10μm时且厚度t1为0.6mm时,只要Mg-Li层211的板厚比例为约72%以上,包层材料210的比重就能够达到2.10以下。由此可知,即使在厚度t14和t16为10μm、充分确保接合部213和215的厚度的情况下,通过使Mg-Li层211的板厚比例为约67%以上,也能够使包层材料210的比重减少至2.10以下。从该结果能够确认,通过加大厚度t14和t16,即使接合部213和215分别在Mg-Li层211与Al层212和214的接合界面Ia和Ib形成为层状,通过使Mg-Li层211的板厚比例变大,也能够使包层材料210的比重减少至2.10以下。此外可以明确,如图20所示,在厚度t1为0.4mm时,通过使Mg-Li层211的板厚比例达到约74%以上,也能够使包层材料210的比重减少至2.10以下。另外,可以认为,即使将厚度t14和t16增加至大于10μm,也能够通过调整Mg-Li层211的板厚比例而使包层材料210的比重达到2.10以下。

此外可以明确,如图19所示,在厚度t14和t16为5μm时且厚度t1为0.6mm时,只要Mg-Li层211的板厚比例为约59%以上,包层材料210的比重就达到2.10以下。此外可以明确,在厚度t1为0.4mm时,只要Mg-Li层211的板厚比例为约62%以上,包层材料210的比重就达到2.10以下。

[变形例]

需要说明的是,本次公开的实施方式和实施例应当被认为是对所有点的例示而非限制性的内容。本发明的范围由权利要求的范围表示,而非上述的实施方式和实施例的说明,还包含与权利要求的范围均等的含义和范围内的全部变更(变形例)。

例如,在上述第1实施方式中,示出了包层材料10依次叠层有Mg-Li层11和Al层12(第2层),在Mg-Li层11与Al层12的接合界面Ia配置有接合部13(第1接合部)的包层材料的例子,在上述第2实施方式和实施例中,示出了包层材料210依次叠层有Al层214(第3层)、Mg-Li层211(第1层)和Al层212(第2层),在Mg-Li层211与Al层212的接合界面Ia和Mg-Li层211与Al层214的接合界面Ib分别配置有接合部213(第1接合部)和接合部215(第2接合部)的包层材料的例子,但本发明不限于此。在本发明中,包层材料只要是叠层有第1层和第2层、在第1层和第2层的接合界面具有第1接合部的构造即可,也可以具有其他的金属层。例如,本发明的包层材料中,第2层的与第1层相反一侧的表面可以接合有其他的金属层。

另外,在上述第1实施方式中,示出了将包层材料10作为电子设备100的壳体1使用的例子,但本发明不限于此。本发明的包层材料也能够用于电子设备的壳体以外的汽车和摩托车等的构造材料用途。此时,特别是在被要求轻量化的用途中优选使用本发明的包层材料。

另外,在上述第1实施方式、第2实施方式和实施例中例举了接合部13(213)和215(岛状部分13a(213a)和215a)分别遍及接合界面Ia和Ib的整体而分散配置的例子,但本发明不限于此。在本发明中,可以仅将第1(第2)接合部配置在接合界面的一部分。例如,可以使本发明的包层材料由仅将接合部配置在接合界面的一部分的镶嵌型的包层材料构成,而非叠层型的方式的包层材料。此时,可以认为通过将接合部形成在除了中心部以外的仅周边部分,能够有效地抑制第1层与第2层(第3层)的剥离。另外,接合部也可以不形成为岛状。即,只要包层材料的比重为2.10以下,接合部也可以被形成为层状。

符号说明

1 壳体(电子设备用壳体)

10、210 包层材料

11、211 Mg-Li层(第1层)

12、212 Al层(第2层)

13、213 接合部(第1接合部)

100 电子设备

214 Al层(第3层)

215 接合部(第2接合部)

Ia (第1层与第2层的)接合界面

Ib (第1层与第3层的)接合界面

再多了解一些
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