JP2018154859A - 塑性加工用素材、塑性加工体及び熱伝導体 - Google Patents

Abstract

【課題】塑性加工部の割れを抑制しうる塑性加工用素材、並びに塑性加工部の割れが抑制された塑性加工体及び熱伝導体を提供すること。【解決手段】塑性加工用素材１は、アルミニウムマトリックス２とマトリックス２中に分散した炭素粒子３とを含むアルミニウム−炭素粒子複合材製である。素材１は、塑性加工が施される塑性加工予定部５と塑性加工が施されない非塑性加工予定部６とを備える。塑性加工予定部５における炭素粒子３の含有率は非塑性加工予定部６の少なくとも一部７、８における炭素粒子３の含有率よりも低い。【選択図】図２

Description

本発明は、アルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素材、塑性加工体及び熱伝導体に関する。

なお本明細書及び特許請求の範囲では、「アルミニウム」の語は、特に文中に記載した場合を除き、純アルミニウム及びアルミニウム合金の双方を含む意味で用いられる。

アルミニウムマトリックスと当該マトリックス中に分散した炭素粒子（例：炭素繊維）とを含むアルミニウム−炭素粒子複合材は、一般に高い熱伝導性を有しており、高い熱伝導性が要求される部材の材料としての利用が期待されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の複合材では、複合材中の炭素粒子の含有率は複合材の全体に亘って同じ（一定）であった。

特開２００５−２００６７６号公報

而して、熱を所定部位から別の所定部位へと伝導する熱伝導体には一般に高い熱伝導性が要求される。そこで、この熱伝導体を上述した複合材製の塑性加工用素材によって形成することが考えられる。

しかしながら、この場合、素材を所望する熱伝導体の形状に形成するために素材の塑性加工予定部に曲げ加工等の塑性加工を施すと、その塑性加工部に割れが発生し易かった。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、高い塑性加工性を有する塑性加工予定部を備えたアルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素材、並びに塑性加工部の割れが抑制された塑性加工体及び熱伝導体を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ アルミニウムマトリックスと前記マトリックス中に分散した炭素粒子とを含むアルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素材であって、
塑性加工が施される塑性加工予定部と、塑性加工が施されない非塑性加工予定部とを備え、
前記塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が前記非塑性加工予定部の少なくとも一部における炭素粒子の含有率よりも低い塑性加工用素材。

［２］ 前記塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が３０体積％未満である前項１記載の塑性加工用素材。

［３］ 前記塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が前記非塑性加工予定部の前記少なくとも一部における炭素粒子の含有率よりも１０体積％以上低い前項１又は２記載の塑性加工用素材。

［４］ 前項１〜３のいずれかに記載の塑性加工用素材の塑性加工予定部に塑性加工が施されている塑性加工体。

［５］ 前項１〜３のいずれかに記載の塑性加工用素材で形成されるとともに、前記素材の塑性加工予定部に塑性加工が施されており、
受熱部と放熱部を備え、
前記受熱部及び前記放熱部のうち少なくとも一方が前記素材の非塑性加工予定部の少なくとも一部で形成されている熱伝導体。

本発明は以下の効果を奏する。

前項［１］では、アルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素材の塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が素材の非塑性加工予定部の少なくとも一部における炭素粒子の含有率よりも低いので、素材の塑性加工予定部は高い塑性加工性を有している。したがって、塑性加工予定部に塑性加工を施すことによる塑性加工部の割れを抑制することができる。

ここで、素材の塑性加工予定部に施す塑性加工は限定されるものでなく、具体的には塑性加工として、曲げ加工、各種絞り加工（例：カップ絞り加工、浅絞り加工、深絞り加工）、かしめ加工（例：かしめ止め加工、巻き締め加工）などが挙げられる。

前項［２］では、素材の塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が３０体積％未満であることにより、塑性加工予定部の塑性加工性を確実に高めることができる。これにより、塑性加工部の割れを確実に抑制することができる。

前項［３］では、素材の塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が非塑性加工予定部の少なくとも一部における炭素粒子の含有率よりも１０体積％以上低いことにより、塑性加工予定部の塑性加工性を確実に高めることができる。これにより、塑性加工部の割れを確実に抑制することができる。

前項［４］では、塑性加工体が前項［１］〜［３］のいずれかに記載の塑性加工用素材の塑性加工予定部に塑性加工が施されたものであることにより、塑性加工体を形成する際に前項［１］〜［３］のいずれかの効果と同様の効果を奏する。

前項［５］では、熱伝導体が前項［１］〜［３］のいずれかに記載の塑性加工用素材で形成されるとともに、素材の塑性加工予定部に塑性加工が施されたものであることにより、熱伝導体を形成する際に前項［１］〜［３］のいずれかの効果と同様の効果を奏する。

さらに、熱伝導体の受熱部及び放熱部のうち少なくとも一方が素材の非塑性加工予定部の少なくとも一部で形成されているので、当該少なくとも一方は高い熱伝導性を有している。したがって、熱伝導体は高い熱伝導性を有している。

図１は、本発明の第１実施形態に係る塑性加工用素材の概略断面図である。 図２は、同素材を曲げ加工して形成された熱伝導体の概略断面図である。 図３は、複数の塗工箔を積層する途中の状態の概略斜視図である。 図４は、積層体を加熱焼結する途中の状態の概略図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る塑性加工用素材の概略断面図である。 図６は、同素材を曲げ加工して形成された熱伝導体の概略断面図である。 図７は、複数の第１塗工箔と複数の第２塗工箔を積層する途中の状態の概略斜視図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係る塑性加工用素材の概略断面図である。 図９は、同素材を曲げ加工して形成された熱伝導体の概略断面図である。 図１０は、複数の塗工箔を積層する途中の状態の概略斜視図である。 図１１は、本発明の第４実施形態に係る塑性加工用素材の概略平面図である。 図１２は、同素材を絞り加工して形成された絞り加工体の概略斜視図である。 図１３は、本発明の第５実施形態に係る塑性加工用素材の塑性加工予定部にかしめ止め加工が施された状態の概略斜視図である。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜４は、本発明の第１実施形態を説明する図である。これらの図では、本第１実施形態に係る塑性加工用素材及び熱伝導体の構成を理解し易くするため、素材及び熱伝導体の断面に付される斜線は省略されている。

図１に示すように、本第１実施形態の塑性加工用素材１は、アルミニウム基炭素粒子複合材であり、詳述するとアルミニウムマトリックス２と炭素粒子（ドットで示す）３とを含むアルミニウム−炭素粒子複合材製である。複合材のマトリックス２中には多数の炭素粒子３が分散している。

この素材１は、板状のものであり、詳述すると平板状のものである。そして、素材１に部分的に塑性加工が施されることにより、図２に示すように塑性加工体としての熱伝導体１１を形成するものである。したがって、この素材１は詳述すると熱伝導体形成用素材として用いられるものである。

熱伝導体１１は、同図に示すように、例えば断面略Ｖ字状（断面略Ｌ字状を含む）のものであり、受熱部１４と放熱部１５を備えている。受熱部１４及び放熱部１５はそれぞれ熱伝導体１１の長さ方向の一端部及び他端部からなる。なお、熱伝導体１１の長さ方向とは、熱伝導体１１における熱を伝導する方向である。

図１及び２中の符号「４１」は発熱体（例：発熱性デバイス）であり、図２中の符号「４２」は放熱体（例：ヒートシンク）である。

発熱体４１は熱伝導体１１の受熱部１４（詳述すると受熱部１４の厚さ方向の片側の表面）に熱的に接触して設置され、放熱体４２は熱伝導体１１の放熱部１５（詳述する放熱部１５の厚さ方向の片側の表面）に熱的に接触して設置される。発熱体４１の熱は熱伝導体１１の受熱部１４で受けられて受熱部１４から放熱部１５へ伝導する。そして、熱が放熱部１５から放熱体４２へ伝導して放熱体４２から放散される。

図１に示すように、素材１は、塑性加工としての曲げ加工が施される塑性加工予定部５と、塑性加工としての曲げ加工が施されない少なくとも一つの非塑性加工予定部６とを備えている。

素材１の塑性加工予定部５は、素材１に部分的に設けられており、詳述すると素材１の長さ方向の中間部に設けられている。

素材１の非塑性加工予定部６は、素材１に部分的に設けられており、詳述すると素材１の塑性加工予定部５以外の部位からなり、即ち素材１の塑性加工予定部５よりも一端側の部位及び他端側の部位からなる。

素材１の塑性加工予定部５よりも一端側の部位からなる非塑性加工予定部６Ａ（これを「第１非塑性加工予定部６Ａ」という）は、熱伝導体１１の受熱部１４に対応する部位７（これを「受熱部対応部７」という）を含んでいる。

素材１の塑性加工予定部５よりも他端側の部位からなる非塑性加工予定部６Ｂ（これを「第２非塑性加工予定部６Ｂ」という）は、熱伝導体１１の放熱部１５に対応する部位８（これを「放熱部対応部８」という）を含んでいる。

そして、素材１の塑性加工予定部５にプレス曲げ加工等の所定の曲げ加工手段により曲げ加工が局部的に施されることにより、図２に示すように素材１が塑性加工予定部５にて断面略Ｖ字状に局部的に屈曲しており、これにより、所望する熱伝導体１１が形成されている。

熱伝導体１１において、素材１の塑性加工予定部５自体は断面略円弧状に屈曲しており、これにより、熱伝導体１１の長さ方向の中間部に塑性加工部としての曲げ加工部１２が形成されている。第１非塑性加工予定部６Ａ及び第２非塑性加工予定部６Ｂはそれぞれ屈曲しておらず略平板状に維持されており、両部位６Ａ、６Ｂは曲げ加工部１２を介して断面略Ｖ字状に一体に繋がっている。

次に、素材１の材料である複合材について以下に説明する。

複合材は、上述したようにアルミニウム−炭素粒子複合材であり、その種類は限定されるものでない。特に炭素粒子３は高い熱伝導性を有し且つアルミニウムとの複合化が容易であるものであることが望ましい。具体的には、炭素粒子３は、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、天然黒鉛粒子及び人造黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることが望ましく、更に、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン及び天然黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることがより望ましい。

炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維などが好適に用いられる。

カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）を含む）などが好適に用いられる。

グラフェンとしては、単層グラフェン、多層グラフェンなどが好適に用いられる。

天然黒鉛粒子としては、鱗片状黒鉛粒子（特に、高熱伝導性鱗片状黒鉛粒子）などが好適に用いられる。

人造黒鉛粒子としては、異方性黒鉛粒子、熱分解黒鉛粒子などが好適に用いられる。

炭素粒子３の大きさは限定されるものではなく、例えば平均粒子径が１μｍ〜３ｍｍの炭素粒子３が用いられる。具体的には、炭素粒子３が炭素繊維である場合、短炭素繊維が好適に用いられ、特に平均繊維長が１０μｍ〜２ｍｍの短炭素繊維が好適に用いられる。炭素粒子３がカーボンナノチューブである場合、平均長さが１〜１０μｍのカーボンナノチューブが特に好適に用いられる。炭素粒子３が天然黒鉛粒子又は人造黒鉛粒子である場合、平均粒子径が１０μｍ〜３ｍｍの天然黒鉛粒子又は人造黒鉛粒子が特に好適に用いられる。

マトリックス２として用いられるアルミニウムの種類は限定されるものではない。特にアルミニウムは高い熱伝導性を有するものであることが望ましく、詳述すると純度９９％以上の純アルミニウムであることが特に望ましい。

素材１において、塑性加工予定部５における炭素粒子３の含有率（詳述すると炭素粒子３の体積含有率）Ｖ１ｆは、非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）の所定部位７、８における炭素粒子３の含有率（詳述すると炭素粒子３の体積含有率）Ｖ２ｆよりも低くなっており、即ちＶ１ｆは「Ｖ１ｆ＜Ｖ２ｆ」の関係を満足している。換言すると、非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）の所定部位７、８における炭素粒子３の含有率Ｖ２ｆは、塑性加工予定部５における炭素粒子３の含有率Ｖ１ｆよりも高くなっている。なお、Ｖ１ｆ及びＶ２ｆの単位はそれぞれ「体積％」である。

ここで本第１実施形態では、素材１の非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）の所定部位７、８は、高い熱伝導性が要求される部位であって当該非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）の少なくとも一部からなり、詳述すると受熱部対応部７と放熱部対応部８である。

本第１実施形態では、非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）における炭素粒子３の含有率は、当該非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）の全体に亘って略同じ（略一定）である。したがって、非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）の所定部位７、８における炭素粒子３の含有率Ｖ２ｆは、非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）の全体に亘って略同じ（略一定）である。

本第１実施形態の素材１では、上述したように、Ｖ１ｆがＶ２ｆよりも低いので、素材１の塑性加工予定部５は高い曲げ加工性（高い塑性加工性）を有している。したがって、塑性加工予定部５に曲げ加工を施すことによる曲げ加工部１２の割れを抑制することができる。

Ｖ１ｆの望ましい範囲について以下に説明する。

塑性加工予定部５の曲げ加工性（塑性加工性）を高めるためには、Ｖ１ｆはなるべく低い方が望ましく、具体的には３０体積％未満であることが望ましく、特に１５体積％未満であることが良い。Ｖ１ｆが３０体積％未満（特に１５体積％未満）であることにより、塑性加工予定部５の曲げ加工性を確実に高めることができる。本第１実施形態では、Ｖ１ｆは０体積％である。

一方、塑性加工予定部５の熱伝導性を高めるためには、Ｖ１ｆはなるべく高い方が望ましく、具体的には１５体積％以上であることが望ましく、特に３０体積％以上であることが良い。Ｖ１ｆが１５体積％以上（特に３０体積％以上）であることにより、塑性加工予定部５の熱伝導性を確実に高めることができる。ここで、Ｖ１ｆが４５体積％を超えると塑性加工予定部５の曲げ加工性がかなり低くなることから、Ｖ１ｆは４５体積％以下であることが望ましい。

したがって、塑性加工予定部５の曲げ加工性と熱伝導性をともに高めるためには、Ｖ１ｆは１５体積％以上３０体積％未満であることが特に望ましい。

さらに、Ｖ１ｆはＶ２ｆよりも１０体積％以上低いことが望ましく、即ちＶ１ｆは「Ｖ１ｆ≦Ｖ２ｆ−１０体積％」の関係を満足していることが望ましい。Ｖ１ｆがＶ２ｆよりも１０体積％以上低い場合、塑性加工予定部５の曲げ加工性を更に確実に高めることができ、これにより曲げ加工部１２の割れを更に確実に抑制することができる。特にＶ１ｆはＶ２ｆよりも１５体積％以上低いことが望ましい。

Ｖ２ｆの下限は限定されるものではないが、特に３０体積％以上に設定されることが、非塑性加工予定部６の熱伝導率を確実に高めうる点で望ましい。Ｖ２ｆの上限は限定されるものではなく、通常、４５体積％未満に設定される。

素材１の製造方法は限定されるものではない。例えば、その製造方法として、アルミニウム箔上に炭素粒子層が塗工されてなる複数の塗工箔を積層状態で焼結一体化することにより素材１を製造する方法（この製法を説明の便宜上「塗工箔積層焼結法」という）、及び、アルミニウム粒子（例：アルミニウム粉末）と炭素粒子（例：炭素粉末）との混合物を焼結することにより素材１を製造する方法（この製法を説明の便宜上「粉末焼結法」という）が挙げられる。

前者の製造方法により素材１を製造する場合について、図３及び４を参照して以下に説明する。

図３に示すように、アルミニウム箔２１の厚さ方向の両表面のうち少なくとも一方の表面を塗工予定表面２４とする。本第１実施形態では、塗工予定表面２４はアルミニウム箔２１の厚さ方向の片側の表面である。この塗工予定表面２４における素材１の非塑性加工予定部６（６Ａ、６Ｂ）に対応する領域２６（２６Ａ、２６Ｂ）だけに炭素粒子層２２を塗工（形成）することにより塗工箔２３を得る。したがって、得られた塗工箔２３では、アルミニウム箔２１の塗工予定表面２４における素材１の塑性加工予定部５に対応する領域２５には炭素粒子層２２は塗工（形成）されていない。

炭素粒子層２２の塗工方法（形成方法）は限定されるものではない。例えば、炭素粒子３とバインダ（例：樹脂バインダ）２２ａとバインダ２２ａ用溶剤（図示せず）とを含む塗工液（図示せず）を、塗工予定表面２４の上記領域２６（２６Ａ、２６Ｂ）だけに塗工装置（例：ロールコーター）等の所定の塗工手段によって塗工し乾燥することにより、炭素粒子層２２を塗工（形成）する方法が挙げられる。

次いで、複数の塗工箔２３を積層することにより積層体２８を形成する。その後、図４に示すように、積層体２８を所定の焼結装置により加熱焼結することにより、複数の塗工箔２３を一括して接合一体化（焼結一体化）する。これにより、上述した本第１実施形態の平板状の素材１が得られる。

積層体２８の焼結方法は限定されるものではなく、真空ホットプレス法、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ法）、熱間静水圧焼結法（ＨＩＰ法）等が用いられる。

例えば、図４に示すように、加圧加熱焼結装置（例：真空ホットプレス装置、放電プラズマ焼結装置）３１の焼結室３２内に積層体２８を配置し、焼結装置３１によって所定の焼結雰囲気中にて積層体２８をその厚さ方向（即ち塗工箔２３の積層方向）に加圧しながら所定の焼結条件で加熱することにより、積層体２８を焼結し、これにより複数の塗工箔２３を一括して接合一体化する。

積層体２８への加圧は、例えば、焼結装置３１に備えられた一対のパンチ３３、３３で積層体２８をその厚さ方向に挟んで加圧することにより行われる。

焼結装置３１として真空ホットプレス装置を用いた積層体２８の焼結条件は以下のとおりである。

積層体２８を焼結するための積層体２８の加熱温度、即ち積層体２８の焼結温度は例えば４５０〜６４０℃、積層体２８の焼結時間（即ち焼結温度の保持時間）は例えば１０〜３００ｍｉｎ、及び、積層体２８への加圧力は例えば１〜４０ＭＰａにそれぞれ設定される。

積層体２８中に存在するバインダ２２ａ（図３参照）は、積層体２８の温度が略室温から積層体２８の焼結温度まで上昇するように積層体２８を加熱する途中で昇華、分散等により消失して積層体２８から除去される。

積層体２８が上述のように加熱されることにより、アルミニウム箔２１のアルミニウム材料の一部が炭素粒子層２２内に浸透して炭素粒子層２２内に存在する微細な空隙（例：炭素粒子層２２中の炭素粒子３間の隙間）に充填されて、当該隙間が略消滅する、これにより、素材１の密度が上昇するとともに素材１の強度が向上する。

また、上述のように、アルミニウム箔２１のアルミニウム材料の一部が炭素粒子層２２内に浸透することによって、各炭素粒子層２２中の炭素粒子３は素材１のアルミニウムマトリックス２中に素材１の表面に平行な方向に分散した状態になり、即ち各炭素粒子層２２は炭素粒子分散層になる。

素材１から熱伝導体１１を形成する場合は、所定の曲げ加工装置（例：プレス曲げ加工装置）によって素材１の塑性加工予定部５に局部的に曲げ加工を施し、素材１を断面略Ｖ字状に塑性加工予定部５にて屈曲する。これにより上述した熱伝導体１１が得られる。

この曲げ加工の際、素材１の塑性加工予定部５における炭素粒子３の含有率Ｖ１ｆは局部的に低くなっているから、曲げ加工部１２の割れを抑制することができる。特に、本第１実施形態では、Ｖ１ｆは０体積％であるから、素材１の塑性加工予定部５は優れた曲げ加工性を有しており、曲げ加工部１２の割れを更に確実に抑制することができる。

図５〜７は、本発明の第２実施形態を説明する図である。これらの図では、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体（塑性加工体）１１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体１１の要素に付された符号に１００を加算した符号が付されている。さらに、これらの図では、本第２実施形態に係る塑性加工用素材１０１及び熱伝導体１１１の構成を理解し易くするため、素材１０１及び熱伝導体１１１の断面に付される斜線は省略されている。以下、本第２実施形態について上記第１実施形態との相異点を中心に説明する。

図５に示すように、本第２実施形態の素材１０１では、素材１０１の塑性加工予定部１０５における炭素粒子１０３の含有率Ｖ１ｆは０体積％よりも高く、且つ、素材１０１の非塑性加工予定部１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）の所定部位１０７、１０８における炭素粒子１０３の含有率Ｖ２ｆよりも低くなっており、即ちＶ１ｆは「０体積％＜Ｖ１ｆ＜Ｖ２ｆ」の関係を満足している。

素材１０１の非塑性加工予定部１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）の所定部位１０７、１０８は、熱伝導体１１１（図６を見よ）の受熱部１１４に対応する部位１０７（受熱部対応部１０７）と放熱部１１５に対応する部位１０８（放熱部対応部１０８）である。

素材１０１を製造する方法は限定されるものではない。例えば、その製造方法として、塗工箔積層焼結法により素材１０１を製造する場合について、図７を参照して以下に説明する。

アルミニウム箔１２１の塗工予定表面１２４における、素材１０１の非塑性加工予定部１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）に対応する領域１２６（１２６Ａ、１２６Ｂ）だけに炭素粒子層１２２が塗工（形成）されてなる第１塗工箔１２３Ａと、アルミニウム箔１２１の塗工予定表面１２４にその全体に亘って炭素粒子層１２２が塗工（形成）されてなる第２塗工箔１２３Ｂとを、それぞれ複数準備する。

そして、複数の第１塗工箔１２３Ａと複数の第２塗工箔１２３Ｂを積層することにより積層体１２８を形成する。第１塗工箔１２３Ａと第２塗工箔１２３Ｂとの積層枚数比や積層順序は限定されるものではなく、例えば、図７に示すように第１塗工箔１２３Ａと第２塗工箔１２３Ｂを１：１の枚数比で交互に積層しても良いし、あるいは図示していないが第１塗工箔１２３Ａと第２塗工箔１２３Ｂを１：２〜１０の枚数比で積層しても良い。

次いで、積層体１２８を上記第１実施形態と同様の焼結方法により焼結し、これにより図５に示した平板状の素材１０１を得る。

素材１０１から熱伝導体１１１を形成する場合は、例えば、上記第１実施形態と同じ曲げ加工方法により素材１０１の塑性加工予定部１０５に局部的に曲げ加工を施し、素材１０１を断面略Ｖ字状に塑性加工予定部１０５にて屈曲する。これにより図６に示した熱伝導体１１１が得られる。

この曲げ加工の際、素材１０１の塑性加工予定部１０５における炭素粒子１０３の含有率Ｖ１ｆは局部的に低くなっているから、曲げ加工部１１２の割れを抑制することができる。

さらに、素材１０１の塑性加工予定部１０５における炭素粒子１０３の含有率Ｖ１ｆは０体積％ではなく、塑性加工予定部１０５には炭素粒子１０３が少し含まれている。したがって、熱伝導体１１１の曲げ加工部１１２における、受熱部１１４から放熱部１１５への熱伝導方向の熱伝導率は、上記第１実施形態の熱伝導体１１の曲げ加工部１２のそれよりも高くなっている。そのため、熱伝導体１１１は上記第１実施形態の熱伝導体１１よりも高い熱伝導性を有している。

図８〜１０は、本発明の第３実施形態を説明する図である。これらの図では、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体（塑性加工体）１１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体１１の要素に付された符号に２００を加算した符号が付されている。さらに、これらの図では、本第３実施形態に係る塑性加工用素材２０１及び熱伝導体２１１の構成を理解し易くするため、素材２０１及び熱伝導体２１１の断面に付される斜線は省略されている。以下、本第３実施形態について上記第１実施形態との相異点を中心に説明する。

図８に示すように、本第３実施形態の素材２０１では、素材２０１の塑性加工予定部２０５における炭素粒子２０３の含有率Ｖ１ｆは０体積％である。さらに、素材２０１の非塑性加工予定部２０６（２０６Ａ、２０６Ｂ）のうち第２非塑性加工予定部２０６Ｂにおいても炭素粒子２０３の含有率が０体積％である。他方、第１非塑性加工予定部２０６Ａには炭素粒子２０３が含まれている。なお、第１非塑性加工予定部２０６Ａは受熱部対応部２０７を含んでおり、第２非塑性加工予定部２０６Ｂは放熱部対応部２０８を含んでいる。

本第３実施形態では、素材２０１の非塑性加工予定部２０６の所定部位２０７は、第１非塑性加工予定部２０６Ａの受熱部対応部２０７である。

素材２０１を製造する方法は限定されるものではない。例えば、その製造方法として、塗工箔積層焼結法により素材２０１を製造する場合について、図１０を参照して以下に説明する。

アルミニウム箔２２１の塗工予定表面２２４における、素材２０１の第１非塑性加工予定部２０６Ａに対応する領域２２６Ａだけに炭素粒子層２２２が塗工（形成）されてなる塗工箔２２３を複数準備する。したがって、この塗工箔２２３では、炭素粒子層２２２は、アルミニウム箔２２１の塗工予定表面２２４における、素材２０１の塑性加工予定部２０５に対応する領域２２５と第２非塑性加工予定部２０６Ｂに対応する領域２２６Ｂとには塗工（形成）されていない。

そして、複数の塗工箔２２３を積層することにより積層体２２８を形成する。

次いで、積層体２２８を上記第１実施形態と同様の焼結方法により焼結し、これにより図８に示した平板状の素材２０１を得る。

素材２０１から熱伝導体２１１を形成する場合は、例えば、上記第１実施形態と同じ曲げ加工方法により素材２０１の塑性加工予定部２０５に局部的に曲げ加工を施し、素材２０１を断面略Ｖ字状に塑性加工予定部２０５にて屈曲する。これにより図９に示した熱伝導体２１１が得られる。

本第３実施形態では、素材２０１の、炭素粒子２０３を含有した部位が第１非塑性加工予定部２０６Ａの受熱部対応部２０７であって、当該受熱部対応部２０７で熱伝導体２１１の受熱部２１４が形成されている。したがって、熱伝導体２１１は少なくとも受熱部２１４において高い熱伝導性を有している。

なお本発明では、素材２０１の、炭素粒子２０３を含有した部位が第１非塑性加工予定部２０６Ａではなく第２非塑性加工予定部２０６Ｂの放熱部対応部２０８であって、当該放熱部対応部２０８で熱伝導体２１１の放熱部２１５が形成されていても良い。この場合、熱伝導体２１１は少なくとも放熱部２１５において高い熱伝導性を有するものとなる。

図１１及び１２は、本発明の第４実施形態を説明する図である。これらの図では、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体（塑性加工体）１１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体１１の要素に付された符号に３００を加算した符号が付されている。以下、本第４実施形態について上記第１実施形態との相異点を中心に説明する。

図１１に示すように、本第４実施形態の素材３０１は、アルミニウム−炭素粒子複合材製であって板状のものであり、詳述すると平板状のものである。

素材３０１の塑性加工予定部３０５は、素材３０１の略中央部に設けられており、詳述すると素材３０１の略中央部における略円形状の領域からなる。素材３０１の非塑性加工予定部３０６は、素材３０１の塑性加工予定部３０５以外の部位からなり、即ち素材３０１における塑性加工予定部３０５よりも外側の周縁部からなる。

そして、素材３０１はその塑性加工予定部３０６に塑性加工としての絞り加工（詳述するとカップ絞り加工）が施されることにより、図１２に示すように塑性加工体としてのカップ状の絞り加工体３１１を形成するものである。

絞り加工体３１１において、素材３０１の塑性加工予定部３０５自体はカップ状に屈曲しており、これにより、絞り加工体３１１の略中央部に塑性加工部としてのカップ状の絞り加工部３１２が形成されている。非塑性加工予定部３０６は屈曲しておらず略平板状に維持されており、絞り加工体３１１のフランジ部を形成している。

素材３０１の塑性加工予定部３０５における炭素粒子３０３の含有率Ｖ１ｆは、素材３０１の非塑性加工予定部３０６における炭素粒子３０３の含有率Ｖ２ｆよりも低くなっている。そのため、素材３０１の塑性加工予定部３０５は高い絞り加工性を有している。したがって、塑性加工予定部３０５に絞り加工を施すことによる絞り加工部３１２の割れを抑制することができる。

図１３は、本発明の第５実施形態を説明する図である。この図では、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体（塑性加工体）１１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素材１及び熱伝導体１１の要素に付された符号に４００を加算した符号が付されている。以下、第５実施形態について上記第１実施形態との相異点を中心に説明する。

本第５実施形態では、素材４０１はアルミニウム−炭素粒子複合材製であって板状のものであり、詳述すると平板状のものである。

素材４０１は、塑性加工としてのかしめ止め加工が施される一つ又は複数（同図では４つ）の塑性加工予定部（クロスハッチングで示す）４０５と、塑性加工としてのかしめ止め加工が施されない非塑性加工予定部４０６とを備えている。非塑性加工予定部４０６は素材４０１の塑性加工予定部４０５以外の部位からなる。

そして、素材４０１はその塑性加工予定部４０５に塑性加工としてのかしめ止め加工が施されることにより、塑性加工体としての板状の床体４１１（又は壁体）を形成するものである。

素材４０１の厚さ方向の片面側には支持板４５０が素材４０１に対して重ね合わせ状に配置されている。そして、この重ね合わせ状態で素材４０１の塑性加工予定部４０５にかしめ止め加工が局部的に施されることにより、塑性加工体としての床体４１１（又は壁体）が支持板４５０に塑性加工部としてのかしめ止め加工部４１２にてかしめ止められている。

素材４０１の塑性加工予定部４０５における炭素粒子の含有率Ｖ１ｆは、素材４０１の非塑性加工予定部４０６における炭素粒子の含有率Ｖ２ｆよりも低くなっている。そのため、素材４０１の塑性加工予定部４０５は高いかしめ止め加工性を有している。したがって、塑性加工予定部４０５にかしめ止め加工を施すことによるかしめ止め加工部４１２の割れを抑制することができる。

以上で本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能である。

また本発明は、第１〜第５実施形態で適用された技術事項を二つ以上組み合わせて構成しても良い。

本発明は、アルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素材、塑性加工体及び熱伝導体に利用可能である。

１：塑性加工用素材
２：マトリックス
３：炭素粒子
５：塑性加工予定部
６：非塑性加工予定部
７：受熱部対応部
８：放熱部対応部
１１：熱伝導体（塑性加工体）
１２：曲げ加工部（塑性加工部）
１４：受熱部
１５：放熱部
２１：アルミニウム箔
２２：炭素粒子層
２３：塗工箔

Claims (5)

1. アルミニウムマトリックスと前記マトリックス中に分散した炭素粒子とを含むアルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素材であって、
   塑性加工が施される塑性加工予定部と、塑性加工が施されない非塑性加工予定部とを備え、
   前記塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が前記非塑性加工予定部の少なくとも一部における炭素粒子の含有率よりも低い塑性加工用素材。
2. 前記塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が３０体積％未満である請求項１記載の塑性加工用素材。
3. 前記塑性加工予定部における炭素粒子の含有率が前記非塑性加工予定部の前記少なくとも一部における炭素粒子の含有率よりも１０体積％以上低い請求項１又は２記載の塑性加工用素材。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の塑性加工用素材の塑性加工予定部に塑性加工が施されている塑性加工体。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の塑性加工用素材で形成されるとともに、前記素材の塑性加工予定部に塑性加工が施されており、
   受熱部と放熱部を備え、
   前記受熱部及び前記放熱部のうち少なくとも一方が前記素材の非塑性加工予定部の少なくとも一部で形成されている熱伝導体。

Images