阳极氧化处理用复合构件的制造方法及阳极氧化处理用复合构件与流程

本发明涉及阳极氧化处理用复合构件的制造方法及阳极氧化处理用复合构件。

背景技术：

已知一种使不同种类的金属构件重合而形成的包覆件(参照专利文献1)。利用包覆件，能发挥出使用由单一材料形成的金属构件所无法获得的性能。例如，仅使用铝合金，强度很低，但通过由铝合金和不锈钢形成的包覆件，则能提高强度。

另一方面，铝或铝合金通过实施阳极氧化处理(氧化铝膜处理法)，而在表面生成氧化覆膜以提高耐腐蚀性、耐磨损性和装饰性(着色性)等。阳极氧化处理通过将作为对象的构件配置于电解液中并利用电分解在铝或铝合金的表面生成氧化覆膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-79800号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

但是，若对由铝合金和不同种类金属构成的包覆件进行阳极氧化处理，则不同种类金属可能会在电解液中溶解，从而存在阳极氧化处理性降低的问题。

从上述观点出发，本发明的目的在于提供一种阳极氧化处理用复合构件的制造方法及阳极氧化处理用复合构件，能提高强度和阳极氧化处理性。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的特征是，包括：准备工序，在所述准备工序中，准备金属制的芯材和铝或铝合金制的第一金属构件及第二金属构件，其中，所述芯材呈板状，所述第一金属构件及所述第二金属构件呈板状并形成得比所述芯材大；面钎焊工序，在所述面钎焊工序中，使所述第一金属构件及所述第二金属构件层叠在所述芯材的上下，并且将由al－si－mg类合金形成的单层的钎焊板分别夹设在所述芯材与所述第一金属构件之间、以及夹设在所述芯材与所述第二金属构件之间，以通过无钎剂分别对所述芯材与所述第一金属构件、以及对所述芯材与所述第二金属构件进行面钎焊；重合工序，在所述重合工序中，使所述第一金属构件的周缘部与所述第二金属构件的周缘部重合，以在所述芯材的周围形成重合部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，使用包括搅拌销的旋转工具，将所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的正面插入，并使所述旋转工具相对移动，以遍及整周地对所述重合部进行摩擦搅拌，将所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大。

此外，本发明的特征是，包括：准备工序，在所述准备工序中，准备金属制的芯材和铝或铝合金制的第一金属构件及第二金属构件，其中，所述芯材呈板状，所述第一金属构件及所述第二金属构件呈板状并形成得比所述芯材大；面钎焊工序，在所述面钎焊工序中，使所述第一金属构件及所述第二金属构件层叠在所述芯材的上下，并且将由al-si－mg类合金形成的单层的钎焊板分别夹设在所述芯材与所述第一金属构件之间、以及夹设在所述芯材与所述第二金属构件之间，一边使所述第一金属构件的周缘部与所述第二金属构件的周缘部重合，以在所述芯材的周围形成重合部，一边通过无钎剂分别对所述芯材与所述第一金属构件、以及对所述芯材与所述第二金属构件进行面钎焊；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，使用包括搅拌销的旋转工具，将所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的正面插入，并使所述旋转工具相对移动，以遍及整周地对所述重合部进行摩擦搅拌，将所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大。

根据上述方法，由于包括高强度的芯材，并且对芯材与第一金属构件和芯材与第二金属构件进行面钎焊，因此，能提高强度。此外，由于通过铝或铝合金制的第一金属构件和第二金属构件对芯材进行密闭，因此，在阳极氧化处理中电解液不会与芯材接触，因此，覆膜的色调不受芯材的影响，从而能提高阳极氧化处理性。此外，由于对芯材的周围进行摩擦搅拌接合，因此，能提高密闭性。

此外，较为理想的是，在所述摩擦搅拌工序中，在使所述旋转工具的仅搅拌销与仅第一金属构件接触、或是与所述第一金属构件及所述第二金属构件两者接触的状态下进行摩擦搅拌。

根据上述方法，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负荷。

此外，较为理想的是，包括切除工序，所述切除工序在所述摩擦搅拌工序之后，以通过所述摩擦搅拌工序形成的塑性化区域的槽为边界，将所述第一金属构件及所述第二金属构件的端部切除。

根据上述方法，能容易地将第一金属构件和第二金属构件的端部切除。

此外，本发明的特征是，包括：准备工序，在所述准备工序中，准备金属制的芯材和铝或铝合金制的第一金属构件及第二金属构件，其中，所述芯材呈板状，所述第一金属构件及所述第二金属构件呈板状并形成得比所述芯材大；面钎焊工序，在所述面钎焊工序中，使所述第一金属构件及所述第二金属构件层叠在所述芯材的上下，并且将由al－si－mg类合金形成的单层的钎焊板分别夹设在所述芯材与所述第一金属构件之间、以及夹设在所述芯材与所述第二金属构件之间，以通过无钎剂分别对所述芯材与所述第一金属构件、以及对所述芯材与所述第二金属构件进行面钎焊；重合工序，在所述重合工序中，将铝或铝合金制的夹设构件插入到所述第一金属构件的周缘部与所述第二金属构件的周缘部之间，以形成第一重合部和第二重合部，其中，所述第一重合部由所述第一金属构件的背面与所述夹设构件的正面重合而成，所述第二重合部由所述第二金属构件的正面与所述夹设构件的背面重合而成；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，使用包括搅拌销的旋转工具遍及整周地对所述第一重合部和所述第二重合部进行摩擦搅拌，将所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大。

此外，本发明的特征是，包括：准备工序，在所述准备工序中，准备金属制的芯材和铝或铝合金制的第一金属构件及第二金属构件，其中，所述芯材呈板状，所述第一金属构件及所述第二金属构件呈板状并形成得比所述芯材大；面钎焊工序，在所述面钎焊工序中，使所述第一金属构件及所述第二金属构件层叠在所述芯材的上下，并且将由al－si－mg类合金形成的单层的钎焊板分别夹设在所述芯材与所述第一金属构件之间以及夹设在所述芯材与所述第二金属构件之间，一边将铝或铝合金制的夹设构件插入到所述第一金属构件的周缘部与所述第二金属构件的周缘部之间，以形成由所述第一金属构件的背面与所述夹设构件的正面重合而成的第一重合部和由所述第二金属构件的正面与所述夹设构件的背面重合而成的第二重合部，一边通过无钎剂分别对所述芯材与所述第一金属构件、以及对所述芯材与所述第二金属构件进行面钎焊；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，使用包括搅拌销的旋转工具遍及整周地对所述第一重合部及所述第二重合部进行摩擦搅拌，将所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大。

根据上述方法，由于包括高强度的芯材，并且对芯材与第一金属构件和芯材与第二金属构件进行面钎焊，因此，能提高强度。此外，由于通过铝或铝合金制的第一金属构件、第二金属构件和夹设构件对芯材进行密闭，因此，在阳极氧化处理中电解液不会与芯材接触，因此，覆膜的色调不受芯材的影响，从而能提高阳极氧化处理性。此外，由于对芯材的周围进行摩擦搅拌接合，因此，能提高密闭性。

此外，较为理想的是，在所述摩擦搅拌工序中，将所述旋转工具从所述第一金属构件的正面插入，在使所述旋转工具的仅搅拌销与仅第一金属构件接触、或与所述第一金属构件及所述夹设构件两者接触的状态下进行摩擦搅拌。

此外，较为理想的是，在所述摩擦搅拌工序中，将所述旋转工具从所述第二金属构件的背面插入，在使所述旋转工具的仅搅拌销与仅第二金属构件接触、或是与所述第二金属构件及所述夹设构件两者接触的状态下进行摩擦搅拌。

根据上述方法，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负荷。

此外，本发明的特征是，包括：准备工序，在所述准备工序中，准备金属制的芯材、铝或铝合金制的第一金属构件以及铝或铝合金制的第二金属构件，其中，所述芯材呈板状，所述第一金属构件具有第一底板和从所述第一底板的周缘立起的第一周壁部，所述第二金属构件形成得比所述第一金属构件大一圈，并具有第二底板和从所述第二底板的周缘立起的第二周壁部；面钎焊工序，在所述面钎焊工序中，使所述第一金属构件及所述第二金属构件层叠在所述芯材的上下，并且将由al－si－mg类合金形成的单层的钎焊板分别夹设在所述芯材与所述第一金属构件之间、以及夹设在所述芯材与所述第二金属构件之间，以通过无钎剂分别对所述芯材与所述第一底板的背面、以及对所述芯材与所述第二底板的正面进行面钎焊；重合工序，在所述重合工序中，使所述第一周壁部的外周面与所述第二周壁部的内周面重合，以形成重合部；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，使用包括搅拌销的旋转工具，将所述旋转工具的搅拌销从所述第一周壁部的内周面和所述第二周壁部的外周面中的至少一方插入，并使所述旋转工具相对移动，以遍及整周地对所述重合部进行摩擦搅拌，将所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大。

此外，本发明的特征是，包括：准备工序，在所述准备工序中，准备金属制的芯材、铝或铝合金制的第一金属构件以及铝或铝合金制的第二金属构件，其中，所述芯材呈板状，所述第一金属构件具有第一底板和从所述第一底板的周缘立起的第一周壁部，所述第二金属构件形成得比所述第一金属构件大一圈，并具有第二底板和从所述第二底板的周缘立起的第二周壁部；面钎焊工序，在所述面钎焊工序中，使所述第一金属构件及所述第二金属构件层叠在所述芯材的上下，并且将由al－si－mg类合金形成的单层的钎焊板分别夹设在所述芯材与所述第一金属构件之间、以及夹设在所述芯材与所述第二金属构件之间，一边使所述第一周壁部的外周面与所述第二周壁部的内周面重合以形成重合部，一边通过无钎剂分别对所述芯材与所述第一底板的背面、以及对所述芯材与所述第二底板的正面进行面钎焊；以及摩擦搅拌工序，在所述摩擦搅拌工序中，使用包括搅拌销的旋转工具，将所述旋转工具的搅拌销从所述第一周壁部的内周面和所述第二周壁部的外周面中的至少一方插入，并使所述旋转工具相对移动，以遍及整周地对所述重合部进行摩擦搅拌，将所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大。

根据上述方法，由于包括高强度的芯材，并且对芯材与第一金属构件和芯材与第二金属构件进行面钎焊，因此，能提高强度。此外，由于通过铝或铝合金制的第一金属构件和第二金属构件对芯材进行密闭，因此，在阳极氧化处理中电解液不会与芯材接触，因此，覆膜的色调不受芯材的影响，从而能提高阳极氧化处理性。此外，由于对芯材的周围进行摩擦搅拌接合，因此，能提高密闭性。

此外，较为理想的是，在所述摩擦搅拌工序中，在使所述旋转工具的仅搅拌销与第一金属构件和所述第二金属构件中的仅任一方接触、或与所述第一金属构件及所述第二金属构件两者接触的状态下进行摩擦搅拌。

根据上述方法，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负荷。

此外，较为理想的是，包括切除工序，所述切除工序在所述摩擦搅拌工序之后，以通过所述摩擦搅拌工序形成的塑性化区域的槽为边界，将所述第一周壁部的端部和所述第二周壁部的端部切除。

根据上述方法，能容易地将第一金属构件和第二金属构件的端部切除。

此外，本发明的特征是，包括：金属制的芯材，所述芯材呈板状；铝或铝合金制的第一金属构件及第二金属构件，所述第一金属构件及所述第二金属构件呈板状，形成得比所述芯材大，并分别层叠在所述芯材的上下，所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大，所述芯材与所述第一金属构件之间以及所述芯材与所述第二金属构件之间分别被接合，并且所述第一金属构件的周缘部和所述第二金属构件的周缘部被遍及整周地摩擦搅拌接合。

根据上述结构，由于包括高强度的芯材，并且对芯材与第一金属构件和芯材与第二金属构件进行面钎焊，因此，能提高强度。此外，通过铝或铝合金制的第一金属构件和第二金属构件对芯材进行密闭，因此，在阳极氧化处理中电解液不会与芯材接触，因此，覆膜的色调不受芯材的影响，从而能提高阳极氧化处理性。此外，对芯材的周围进行摩擦搅拌接合，因此，能提高密闭性。

此外，本发明的特征是，包括：金属制的芯材，所述芯材呈板状；铝或铝合金制的第一金属构件及第二金属构件，所述第一金属构件及所述第二金属构件呈板状，形成得比所述芯材大，并分别层叠在所述芯材的上下；以及铝或铝合金制的夹设构件，所述夹设构件在所述第一金属构件的背面与所述第二金属构件的正面之间配置于所述芯材的周围，所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大，所述芯材与所述第一金属构件之间以及所述芯材与所述第二金属构件之间分别被接合，并且所述第一金属构件的周缘部与所述夹设构件被遍及整周地摩擦搅拌接合，另外，所述第二金属构件的周缘部与所述夹设构件被遍及整周地摩擦搅拌接合。

根据上述结构，由于包括高强度的芯材，并且对芯材与第一金属构件和芯材与第二金属构件进行面钎焊，因此，能提高强度。此外，通过铝或铝合金制的第一金属构件、第二金属构件和夹设构件对芯材进行密闭，因此，在阳极氧化处理中电解液不会与芯材接触，因此，覆膜的色调不受芯材的影响，从而提高阳极氧化处理性。此外，对芯材的周围进行摩擦搅拌接合，因此，能提高密闭性。

此外，本发明的特征是，包括：铝或铝合金制的第一金属构件，所述第一金属构件具有第一底板和从所述第一底板的周缘立起的第一周壁部；铝或铝合金制的第二金属构件，所述第二金属构件具有第二底板和从所述第二底板的周缘立起的第二周壁部，并且形成得比所述第一金属构件构件大；以及金属制的芯材，所述芯材呈板状，并配置于所述第一底板的背面与所述第二底板的正面之间，所述芯材的强度形成得比所述第一金属构件及所述第二金属构件的强度大，所述芯材与所述第一底板的背面之间以及所述芯材与所述第二底板的正面之间分别被接合，并且所述第一周壁部与所述第二周壁部被遍及整周地摩擦搅拌接合。

根据上述结构，由于包括高强度的芯材，并且对芯材与第一金属构件和芯材与第二金属构件进行面钎焊，因此，能提高强度。此外，通过铝或铝合金制的第一金属构件和第二金属构件对芯材进行密闭，因此，在阳极氧化处理中电解液不会与芯材接触，因此，覆膜的色调不受芯材的影响，从而能提高阳极氧化处理性。此外，由于对芯材的周围进行摩擦搅拌接合，因此，能提高密闭性。

发明效果

根据本发明的阳极氧化处理用复合构件的制造方法及阳极氧化处理用复合构件，能提高强度，并且能提高阳极氧化处理性。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的复合构件的立体图。

图2是图1的剖视图。

图3是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的准备工序的剖视图。

图4是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的面钎焊工序的剖视图。

图5是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的重合工序前的剖视图。

图6是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的重合工序后的剖视图。

图7是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的摩擦搅拌工序的立体图。

图8是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的摩擦搅拌工序的剖视图。

图9是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的切除工序的剖视图。

图10是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的重合工序的变形例的剖视图。

图11是表示本发明第二实施方式的复合构件的制造方法的准备工序的立体图。

图12是表示第二实施方式的复合构件的制造方法的面钎焊工序及重合工序后的剖视图。

图13是表示第二实施方式的复合构件的制造方法的第一摩擦搅拌工序的剖视图。

图14是表示第二实施方式的复合构件的制造方法的第二摩擦搅拌工序的剖视图。

图15是表示第二实施方式的复合构件的制造方法的切除工序的剖视图。

图16是表示第二实施方式的变形例的剖视图。

图17是表示本发明第三实施方式的复合构件的制造方法的立体图。

图18是图17的剖视图。

图19是表示第三实施方式的复合构件的制造方法的准备工序的立体图。

图20是表示第三实施方式的复合构件的制造方法的面钎焊工序的剖视图。

图21是表示第三实施方式的复合构件的制造方法的重合工序和摩擦搅拌工序的立体图。

图22是表示第三实施方式的复合构件的制造方法的切除工序的剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照附图，对本发明第一实施方式进行详细说明。如图1所示，第一实施方式的阳极氧化处理用复合构件1由芯材2、配置于芯材2上方的第一金属构件3和配置于芯材2下方的第二金属构件4构成，并呈薄板状。阳极氧化处理用复合构件(以下，也称作“复合构件”)1是以实施阳极氧化处理为目的的金属构件。

芯材2是呈矩形的板状的金属构件。芯材2由强度比第一金属构件3及第二金属构件4高的材料形成。芯材2能采用例如铁系材料(钢铁、不锈钢、高张力钢等)、钛、钛合金或铜、铜合金等。若将芯材2设为铁系材料、钛或钛合金，则能可靠地提高复合构件1的强度。此外，若将芯材2设为铜或铜合金，则能提高复合构件1的导热性。芯材2的厚度并未特别限制，但在本实施方式中为例如约1～2mm。

如图2所示，第一金属构件3是呈矩形的板状的金属构件。第一金属构件3由铝或铝合金形成，比芯材2大一圈。芯材2的正面2a和第一金属构件3的背面3b通过面钎焊而被接合。

第二金属构件4是呈矩形的板状的金属构件。第二金属构件4由铝或铝合金形成，比芯材2大一圈。芯材2的背面2b和第二金属构件4的正面4b通过面钎焊而被接合。

第一金属构件3和第二金属构件4的材料只要是铝或铝合金，则不特别限制，但较为理想的是例如1000系。第一金属构件3和第二金属构件4的厚度并不特别限制，但在本实施方式中为例如约0.1至1.0mm。

第一金属构件3和第二金属构件4的周缘部遍及整周地形成有重合部j。重合部j是在第一金属构件3和第二金属构件4的周缘部处使第一金属构件3的背面3b与第二金属构件4的正面4a重合而成的部位。重合部j的高度位置形成为与芯材2的板厚方向的中心大致相同位置处。第一金属构件3和第二金属构件4的周缘部通过摩擦搅拌接合而被接合，因此，形成有塑性化区域w。塑性化区域w遍及复合构件1的外端部的整周而形成。

接着，对第一实施方式的阳极氧化处理用复合构件的制造方法(以下，也称作“复合构件的制造方法”)进行说明。复合构件的制造方法进行准备工序、面钎焊工序、重合工序、摩擦搅拌工序和切除工序。

如图3所示，准备工序是准备各构件的工序。在准备工序中，准备芯材2、第一金属构件3、第二金属构件4和单层钎焊板5、6。在准备工序中，从下方按第二金属构件4、钎焊板6、芯材2、钎焊板5、第一金属构件3的顺序层叠，以形成中间构件n1。

钎焊板5、6是无钎剂用钎焊规格，其是由al－si－mg类合金钎焊材料形成的薄的单层板。钎焊板5、6形成为与芯材2相同的大小。钎焊板5、6的厚度并未特别限制，但在本实施方式中为例如约20～100μm。

如图4所示，面钎焊工序是使用加压式钎焊夹具20进行面钎焊的工序。加压式钎焊夹具20是主要设有下板21、中板22、上板23以及多个支柱24的夹具。中板22和上板23形成为能沿支柱24在上下方向上自由移动。在中板22与上板23之间夹着板簧25。

钎焊板5、6中的si是因si的含量不同而使钎焊板5、6的液相线的温度下降并且用于改善面钎焊中的润湿性的元素。当si含量小于1.0质量％时，钎焊板5、6的液相线的温度变得过高，使得即使到达规定的钎焊温度，钎焊板5、6的熔解也不充分，从而存在无法获得充分的钎焊强度(横断应力)的可能性。相反，当si含量超过12质量％时，在铸造过程中在铸块中央部中析出(晶出)初晶si的可能性变高，即使能够获得牢固的冷轧板，也难以获得组织细密且均匀的钎焊板5、6。

因此，焊接材料中的si含量处于1.0～12质量％的范围之内。更为优选的si含量处于2.0～12质量％的范围。进一步优选的是，si含量处于3.0～12质量％的范围。

钎焊板5、6中的mg因自身会氧化而作为还原剂发挥作用，因此，上述mg被认为是用于抑制由钎焊加热导致的铝或铝合金构件(第一金属构件3和第二金属构件4)与钎焊板5、6的焊接材料的界面中的铝的氧化，以改善面钎焊中的润湿性的元素。当mg含量小于0.1质量％时，虽因钎焊温度或保持时间不同而不同，但效果不充分，可能无法获得充分的钎焊强度(横断应力)。相反，当mg含量大于5.0质量％时，将铸块热轧时对辊的负荷变大，或者会产生边缘破裂(日文：耳割れ)，因此，冷轧变得困难。若考虑到钎焊材料的加工性，则mg含量优选较低。

因此，钎焊材料中的mg含量处于0.1～5.0质量％的范围。更为优选的是，mg含量处于0.1～4.0质量％的范围。进一步优选的是，mg含量处于0.1～3.0质量％的范围。

钎焊板5、6的剩余部分由al和不可避免的杂质组成。作为不可避免的杂质，列举出fe、cu、mn、zn等，但关于这些元素，只要处于fe：小于1.0质量％；cu：小于1.0质量％；mn：小于1.0质量％；zn：小于1.0质量％的范围内，则不会妨碍本发明的效果。因此，较为理想的是，作为不可避免的杂质的上述成分含量分别小于1.0质量％。

在面钎焊工序中，将中间构件n1配置于下板21与中板22之间，并在规定的条件下施加按压力以进行面钎焊。面钎焊的条件只要根据各构件的材料不同而适当设定即可。例如，在芯材2为铜的情况下，将温度设为约510～550℃，按压力设为约1.0mpa以上，并在惰性气体气氛下保持2分钟以上的按压状态。能使用例如氮气、氩气和氦气，以作为惰性气体。较为理想的是，使用工业用氮气(氧浓度为10ppm以下)作为氮气。另外，只要接合强度没有问题，则即使在大气中也能实现接合。

此外，例如在芯材2为铁系材料的情况下，将温度设为约570～610℃，按压力设为约1.0mpa以上，并在惰性气体气氛下保持2分钟以上的按压状态。

由此，芯材2与第一金属构件3以及芯材2与第二金属构件4被面钎焊。在本实施方式中，钎焊板5、6使用单层的结构，因此，能降低成本。此外，在面钎焊工序中，在惰性气体气氛下，无需使用钎剂来进行面钎焊。由此，在面钎焊工序中，在面接触的状态下施加特定的面压并使钎焊板5、6熔解，并且一边使铝或铝合金构件(第一金属构件3和第二金属构件4)与芯材2的界面润湿，一边积极地将熔融的钎焊材料从界面中排出。由此，能使形成于铝或铝合金构件与芯材2之间的金属间化合物层的厚度变小。例如，在芯材2使用铜或铜合金的情况下，使金属间化合物层变薄，因此，能将导热率维持得较高。

如图5及图6所示，重合工序是使用成型模具k使第一金属构件3和第二金属构件4的周缘部重合以形成重合部j的工序。成型模具k由下模具k1和上模具k2构成。下模具k1具有基面k1b和凹陷形成于基面k1b的凹部k1a。上模具k2具有基面k2b和凹陷形成于基面k2b的凹部k2a。凹部k1a、k2a形成于与芯材2对应的位置。

在重合工序中，将中间构件n1配置于下模具k1。接着，使上模具k2下降并通过基面k1b和基面k2b对第一金属构件3和第二金属构件4的周缘部进行按压，以形成重合部j。

如图7所示，摩擦搅拌工序是使用接合用旋转工具f遍及芯材2的整周地对重合部j进行摩擦搅拌接合的工序。接合用旋转工具f相当于权利要求书中的“旋转工具”。

接合用旋转工具f由连接部f1和搅拌销f2构成，其由例如工具钢形成。连接部f1是安装于未图示的摩擦搅拌装置的部位，呈圆柱状。搅拌销f2从连接部f1下垂，并与连接部f1同轴。搅拌销f2随着远离连接部f1而前端逐渐变细。在搅拌销f2的外周面刻设有螺旋槽。在本实施方式中，使接合用旋转工具f朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝左旋转。

另外，较为理想的是，当使接合用旋转工具f朝左旋转时，将螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝右环绕。通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时利用螺旋槽将塑性流动化的金属朝搅拌销f2的前端侧引导。由此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件3、第二金属构件4)外部的金属的量。

在摩擦搅拌工序中，将朝右旋转的接合用旋转工具f插入到设定于第一金属构件3正面3a的周缘部的开始位置sp，并使其沿重合部j相对移动。在摩擦搅拌工序中，使连接部f1与中间构件n1之间分开，并在搅拌销f2的基端侧露出的状态下进行摩擦搅拌。接合用旋转工具f的移动方向可以为任意方向，但在本实施方式中设定成相对于芯材2朝左环绕。如图8所示，搅拌销f2将插入深度设定至与第一金属构件3及第二金属构件4接触的程度。在接合用旋转工具f的移动轨迹形成有塑性化区域w。较为理想的是，在摩擦搅拌工序中，塑性化区域w的始端与终端重叠。另外，插入深度也可以设定为仅搅拌销f2与仅第一金属构件3接触的程度以进行摩擦搅拌工序。在这种情况下，在搅拌销f2与第一金属构件3接触的摩擦热的作用下，重合部j1塑性流动化而被接合。

在摩擦搅拌工序中，最好将接合条件设定为毛边v产生于接合中心线x的外侧。毛边v产生的位置因接合条件不同而不同。上述接合条件由接合用旋转工具f的旋转速度、旋转方向、移动速度(进给速度)、行进方向、搅拌销f2的倾斜角度(圆锥角度)、被接合金属构件(第一金属构件3、第二金属构件4)的材质、被接合金属构件的厚度等各要素及这些要素的组合确定。

例如，在接合用旋转工具f的旋转速度较慢的情况下，剪切侧(行进侧：在旋转工具的外周的切线速度加上旋转工具的移动速度的一侧)的塑性流动材料的温度比流动侧(回退侧：从旋转工具的外周的切线速度中减去旋转工具的移动速度的一侧)的塑性流动材料的温度更容易上升，因此，存在塑性化区域外的剪切侧产生大量毛边的倾向。另一方面，例如，在接合用旋转工具f的旋转速度较快的情况下，虽然剪切侧的塑性流动材料的温度上升，但存在与转速增快相应地在塑性化区域外的流动侧产生大量毛边的倾向。

在本实施方式中，将接合用旋转工具f的旋转速度设定得较快，因此，如图9所示，存在在塑性化区域w外的流动侧产生大量毛边v的倾向。此外，在本实施方式中，在塑性化区域w的正面的、比接合中心线x更靠外侧的位置形成有凹槽p。凹槽p是因摩擦搅拌接合而挖得更深的部位。此外，通过将接合用旋转工具f的旋转速度设定得较快，从而能提高接合用旋转工具f的移动速度(进给速度)。由此，能缩短接合周期。

如图9所示，切除工序是将中间构件n1的外周缘切除的工序。在切除工序中，将比包括塑性化区域w的部分更靠外侧的区域切除。在切除工序中，在本实施方式中，以凹槽p为边界，将比凹槽p更靠外侧的部分切除。由此，形成有图1所示的复合构件1。

根据以上说明的复合构件1及复合构件的制造方法，包括高强度的芯材2，并且对芯材2与第一金属构件3及第二金属构件4进行面钎焊，因此，能提高复合构件1的强度。此外，通过铝或铝合金制的第一金属构件3和第二金属构件4对芯材2进行密闭，因此，在阳极氧化处理中电解液不会与芯材2接触，因此，覆膜的色调不会受芯材2的影响，从而能提高阳极氧化处理性。此外，对芯材2的周围进行摩擦搅拌接合，因此，能提高密闭性。也就是说，根据复合构件1，能同时实现强度的提高和阳极氧化处理性的提高。通过对复合构件1实施阳极氧化处理，能提高耐腐蚀性、耐磨损性、装饰性(着色性)等。

此外，较为理想的是，在使接合用旋转工具f的仅搅拌销f2与仅第一金属构件3接触、或是与第一金属构件3及所述第二金属构件4两者接触的状态下进行摩擦搅拌。由此，与将旋转工具的轴肩部压入并进行摩擦搅拌接合的情况相比，能减轻施加于摩擦搅拌装置的负荷。

此外，在本实施方式的切除工序中，能以凹槽p为边界，容易地将中间构件n1的外端切除。此外，将接合条件设定为能在比接合中心线x更靠外侧的位置形成凹槽p，因此,即使以凹槽p为边界，也能残留大量的接合部(塑性化区域w)。由此，能提高接合强度。此外，在切除工序中，将接合条件设定为毛边v聚集于塑性化区域w的外侧，因此，能将毛边v与剩余片材一并切除。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但能够在不违背本发明的精神的范围内适当进行设计变更。例如，图10是表示第一实施方式的复合构件的制造方法的重合工序的变形例的剖视图。在本变形例中，在凹部未形成于基面k1b这一点上，与第一实施方式不同。在本变形例的重合工序中，也通过下模具k1和上模具k2对中间构件n1的周缘部进行按压，以形成重合部j。重合部j的高度位置处于与芯材2的背面2b大致相同的高度位置。

此外，在摩擦搅拌工序中，也可以使用具有轴肩部和搅拌销的旋转工具(省略图示)进行摩擦搅拌接合。此外，也可以从中间构件n1的正面和背面同时进行摩擦搅拌。此外，在通过面钎焊工序，对第一金属构件3及第二金属构件4的周缘部进行按压以形成重合部的情况下，由于在面钎焊工序中包括重合工序，因此，不另行使用成型模k进行重合工序亦可。此外，也可以省略切除工序。

[第二实施方式]

接着，对本发明第二实施方式的复合构件及复合构件的制造方法进行说明。第二实施方式的复合构件在使用夹设构件7这一点上与第一实施方式不同。在第二实施方式的复合构件的制造方法中，进行准备工序、面钎焊工序、重合工序、摩擦搅拌工序和切除工序。在第二实施方式中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图11所示，准备工序是准备各构件的工序。在准备工序中，准备芯材2、第一金属构件3、第二金属构件4、钎焊板5、6以及夹设构件7、7。在准备工序中，从下方按第二金属构件4、钎焊板6、芯材2、单层钎焊板5、第一金属构件3的顺序层叠，以形成中间构件n1。另外，在中间构件n1中不包括夹设构件7。

在面钎焊工序中，以与第一实施方式相同的要领对中间构件n1进行面钎焊工序。通过面钎焊工序，中间构件n1被接合成一体。

如图12所示，重合工序是将夹设构件7配置于第一金属构件3的背面3b与第二金属构件4的正面4a之间，并且使用成型面平坦的成型模具(省略图示)沿板厚方向对中间构件n1及夹设构件7进行按压，以形成第一重合部j1和第二重合部j2的工序。

夹设构件7是呈板状的铝或铝合金构件。夹设构件7与芯材2的板厚相同。在本实施方式中，使用四个夹设构件7遍及整周地将芯材2的外周面覆盖。也就是说，夹设构件7的板宽尺寸的两倍与芯材2的板宽尺寸的长度之和与第一金属构件3的板宽尺寸相等。夹设构件7只要为铝或铝合金，则不特别限制，在本实施方式中，第一金属构件3和第二金属构件4为相同的成分组成。

通过重合工序将夹设构件7的正面7a与第一金属构件3的背面3b重合，以形成第一重合部j1。此外，夹设构件7的背面7b与第二金属构件4的正面4a重合，以形成第二重合部j2。第一重合部j1和第二重合部j2遍及芯材2的周围形成为矩形框状。

如图13和图14所示，在摩擦搅拌工序中，进行对第一重合部j1进行摩擦搅拌的第一摩擦搅拌工序和对第二重合部j2进行摩擦搅拌的第二摩擦搅拌工序。在第一摩擦搅拌工序中，使用接合用旋转工具f以与第一实施方式相同的要领进行摩擦搅拌接合。也就是说，在第一摩擦搅拌工序中，将接合用旋转工具f从第一金属构件3的正面3a插入，并在使仅搅拌销f2与第一金属构件3和夹设构件7接触的状态下沿第一重合部j1相对移动。

在第一摩擦搅拌工序中，将接合用旋转工具f的接合条件设定为相对于接合中心线x，凹槽p形成于塑性化区域w1的外侧并且毛边v形成于塑性化区域w1的外侧。另外，接合用旋转工具f也可以设定为仅搅拌销f2与仅第一金属构件3接触。在这种情况下，在搅拌销f2与第一金属构件3的摩擦热的作用下，第一重合部j1发生塑性流动而被接合。

如图14所示，在第二摩擦搅拌工序中，将中间构件n1和夹设构件7翻转，并从第二金属构件4一侧进行摩擦搅拌工序。也就是说，在第二摩擦搅拌工序中，将接合用旋转工具f从第二金属构件4的背面4b插入，并在使仅搅拌销f2与第二金属构件4及夹设构件7接触的状态下沿第二重合部j2相对移动。

在第二摩擦搅拌工序中，将接合用旋转工具f的接合条件设定为相对于接合中心线x，凹槽p形成于塑性化区域w2的外侧并且毛边v形成于塑性化区域w2的外侧。另外，接合用旋转工具f也可以设定为仅搅拌销f2与仅第二金属构件4接触。在这种情况下，在搅拌销f2与第二金属构件4的摩擦热的作用下，第二重合部j2发生塑性流动而被接合。

如图15所示，切除工序是将第一金属构件3、第二金属构件4及夹设构件7的外端部切除的工序。在切除工序中，以穿过凹槽p的边界线s为边界，将比边界线s更靠外侧的部分切除。由此，形成有第二实施方式的复合构件1a。

复合构件1a由芯材2、第一金属构件3、第二金属构件4和夹设构件7构成，其中，上述第一金属构件3面钎焊于芯材2的正面2a，上述第二金属构件4面钎焊于芯材2的背面2b，上述夹设构件7在芯材2的周围夹设于第一金属构件3与第二金属构件4之间。第一重合部j1和第二重合部j2分别形成塑性化区域w1、w2，并通过摩擦搅拌遍及整周地被接合。

通过以上说明的第二实施方式的复合构件的制造方法以及复合构件1a，能获得与第一实施方式大致相同的效果。此外，在本实施方式中，能插入夹设构件7，并使夹设构件7的侧面与芯材2的侧面抵接，因此，能防止在芯材2的周围形成有间隙的情况。此外，将夹设构件7设为铝或铝合金，因此，芯材2不会露出，对于阳极氧化处理来说是理想的。

在第二实施方式的复合构件的制造方法中，并不局限于上述方式。例如，在本实施方式中，使用四根夹设构件7,但也可以为框状。此外，也可以以使塑性化区域w1、w2重复的方式设定搅拌销f2的插入深度。此外，在摩擦搅拌工序中，还能不在正、背面分别进行，而是例如将接合用旋转工具f从第一金属构件3的正面3a插入，并对第一重合部j1和第二重合部j2两者进行摩擦搅拌接合。在这种情况下，能以使仅搅拌销f2与第一金属构件3、第二金属构件4和夹设构件7全部接触、或是与仅第一金属构件3及夹设构件7接触的状态进行摩擦搅拌。

此外，在摩擦搅拌工序中，也可以使用具有轴肩部和搅拌销的旋转工具(省略图示)进行摩擦搅拌接合。此外，也可以在将夹设构件7配置于第一金属构件3与第二金属构件4之间之后进行面钎焊工序。在这种情况下，通过对第一金属构件3、第二金属构件4的周缘部和夹设构件7进行按压以形成第一重合部j1以及第二重合部j2，从而在面钎焊工序中包括重合工序，因此，不另行使用成型模具进行重合工序亦可。此外，也可以省略切除工序。

此外，在第一实施方式和第二实施方式中，将复合构件1、1a的形状设为俯视观察时呈矩形，但既可以为三角形、五边形等其他的多边形，也可以为圆形或椭圆形。图16是表示第二实施方式的变形例的剖视图。如图16所示，也可以以使第一金属构件3的正面3a凹陷的方式使复合构件1a弯曲。此外，在第一实施方式中，也可以使复合构件1弯曲。另外，第一实施方式的复合构件1和第二实施方式的复合构件1a也可以对正面、背面和侧面进行面切削并整齐地完成。

[第三实施方式]

接着，对第三实施方式的复合构件的制造方法及复合构件进行说明。如图17所示，第三实施方式的复合构件1b在呈托盘状这一点上与其他实施方式不同。在第三实施方式中，以与其他实施方式不同的点为中心进行说明。

如图17和图18所示，复合构件1b主要由芯材2、第一金属构件3b和第二金属构件4b构成，其中，上述第一金属构件3b配置于芯材2的内侧，上述第二金属构件4b配置于芯材2的外侧。第一金属构件3b由呈矩形的第一底板11和从第一底板11的周缘立起的第一周壁部12构成。第一底板11形成为比芯材2大一圈。第一周壁部12的角部通过内周面和外周面均被倒圆角加工而形成有倒圆角部。

第二金属构件4由呈矩形的第二底板13和从第二底板13的周缘立起的第二周壁部14构成。第二底板13及第二周壁部14形成为比第一底板11及第一周壁部12大一圈。第二周壁部14的角部通过内周面和外周面均被倒圆角加工而形成有倒圆角部。第二周壁部14的内周面变为与第一周壁部12的外周面大致相同的大小。

通过第一周壁部12的外周面与第二周壁部14的内周面重合，以形成重合部j3。芯材2与第一金属构件3被面钎焊，并且芯材2与第二金属构件4也被面钎焊。第一周壁部12和第二周壁部14的前端侧通过塑性化区域w3而被接合。

接着，在第三实施方式的复合构件的制造方法中，进行准备工序、面钎焊工序、重合工序、摩擦搅拌工序和切除工序。

如图19所示，准备工序是准备各构件的工序。在准备工序中，准备芯材2、第一金属构件3b、第二金属构件4b和钎焊板5、6。在准备工序中，从下方按第二金属构件4b、钎焊板6、芯材2、钎焊板5、第一金属构件3b的顺序层叠，以形成中间构件n2。

在第三实施方式中，如图20所示，一边形成重合部j3，一边进行面钎焊工序。面钎焊工序是使用加压式钎焊夹具l进行面钎焊的工序。加压式钎焊夹具l由下模具l1和上模具l2构成。下模具l1和上模具l2均呈长方体。上模具l2的下端侧变为与第一金属构件3b的中空部大致相同的形状。上模具l2也可以以横截面积从下表面向上方逐渐变大的方式使侧面朝外侧倾斜。

在面钎焊工序中，一边将温度和氛围设定为第一实施方式中记载的条件，一边使上模具l2下降，并使用下模具l1和上模具l2以规定的压力对芯材2、第一金属构件3b的第一底板11和第二金属构件的第二底板13进行按压，来进行面钎焊。由此，第一金属构件3b的第一周壁部12的外周面与第二金属构件4b的第二周壁部14的内周面重合，以形成重合部j3，并且芯材2的正面与第一底板11的背面被接合，芯材2的背面与第二底板13的正面被接合而一体化。

如图21所示，摩擦搅拌工序是使用接合用旋转工具f遍及整周地对重合部j3进行摩擦搅拌接合的工序。将长方体的背面抵接夹具h配置于第一金属构件3b的内部。背面抵接夹具h的下部是呈与第一金属构件3b的中空部大致相同形状的长方体。背面抵接夹具h也可以形成为使侧面朝外侧倾倒，以使第一金属构件3b的第一周壁部12与第二金属构件4b的第二周壁部14可靠地重叠，且横截面积随着朝向上方而逐渐变大。

在摩擦搅拌工序中，将接合用旋转工具f的搅拌销f2大致垂直地插入到设定于第二金属构件4b的第二周壁部14的外周面的开始位置sp，并使接合用旋转工具f沿重合部j3遍及整周地相对移动。较为理想的是，接合用旋转工具f安装于在前端设有主轴单元等驱动单元的机器人臂上。由此，能容易地使接合用旋转工具f的旋转中心轴倾斜。此外，在本实施方式中，也可以一边使被接合金属构件旋转，一边进行摩擦搅拌。

如图22所示，在摩擦搅拌工序中，与第一实施方式同样地，将接合条件设定为使凹槽p及毛边v相对于接合中心线x产生于第一金属构件3b及第二金属构件4b的前端侧。也就是说，在本实施方式中，一边使接合用旋转工具f高速地朝左旋转，一边以从上方观察时绕逆时针旋转的方式使接合用旋转工具f相对移动。由此，第一金属构件3b和第二金属构件4b的前端侧为流动侧，因此，毛边v相对于接合中心线x产生于第一金属构件3b和第二金属构件4b的前端侧。

切除工序是对第一金属构件3b的第一周壁部12和第二金属构件4b的第二周壁部14的前端侧进行切除的工序。在本实施方式中，与第一实施方式同样地，以凹槽p为边界，将毛边v与剩余片材一并切除。由此，形成有图17和图18所示的复合构件1b。

通过以上说明的第三实施方式的复合构件的制造方法以及复合构件1b，也能获得与第一实施方式大致相同的效果。此外，根据第三实施方式，能容易地形成朝上方敞开的托盘状的复合构件1b。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但能够在不违背本发明的精神的范围内适当进行设计变更。例如，在第三实施方式中，也可以将夹设构件夹设于第一金属构件3b与第二金属构件4b之间。此外，在第三实施方式中，并非形成为俯视观察时呈矩形，也可以形成为其他多边形、圆形或椭圆形。此外，在第三实施方式中，也可以从第一金属构件3b的第一周壁部12的内周面进行摩擦搅拌接合。在这种情况下，较为理想的是，在第二周壁部14的外周设置背面抵接件，以使第一周壁部12和第二周壁部14不向外侧倾倒。第三实施方式的摩擦搅拌工序只要从第一周壁部12的内周面和第二周壁部14的外周面中的至少一方插入，并使接合用旋转工具f相对移动来进行摩擦搅拌接合即可。

此外，在前述的第三实施方式中，在面钎焊工序时形成重合部j3，但也可以在面钎焊工序与摩擦搅拌工序之间另行使用成型模具等进行重合工序，并使第一金属构件3b的第一周壁部12的外周面与第二金属构件4b的第二周壁部14的内周面重合以形成重合部j3。此外，在上述第三实施方式中，芯材2设为呈矩形的平坦的形状，但也可以与第一金属构件3b、第二金属构件4b同样地为包括呈矩形的底板和从该底板的周缘立起的周壁部的形状。在这种情况下，通过将芯材2的周壁部的高度设定得比第一金属构件3b的第一周壁部12及第二金属构件4b的第二周壁部14的高度低，从而能形成重合部j3。

(符号说明)

1.复合构件；

2芯材；

3第一金属构件；

3b第一金属构件；

4第二金属构件；

4b第二金属构件；

5钎焊板；

6钎焊板；

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塑性化区域。