JP2019065311A - 塑性加工用素板 - Google Patents

Abstract

【課題】高い熱伝導性を有するとともに塑性加工による塑性加工予定部の割れを抑制しうるアルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素板を提供すること。【解決手段】素板１は、アルミニウムマトリックスとアルミニウムマトリックス中に分散した多数の炭素粒子とを含むアルミニウム−炭素粒子複合材製である。素板１は塑性加工される塑性加工予定部２を含む。塑性加工予定部２の厚さ方向の全体の炭素粒子含有率は０体積％よりも高い。塑性加工予定部２の厚さ方向の一方側と他方側のうち塑性加工時に引張応力がより大きく作用する側の炭素粒子含有率がその反対側の炭素粒子含有率よりも低い。【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板に関する。

なお本明細書では、特に文中に示した場合を除いて、「アルミニウム」の語は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クスと当該アルミニウムマトリックス中に分散した多数の炭素粒子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（即ち高い熱伝導率）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、アルミニウム−炭素粒子複合材は、一般に、その炭素粒子含有率が高くなるほど、複合材の熱伝導性は高くなる反面、塑性加工性（例：曲げ加工性、絞り加工性）は低下する。そのため、この複合材製の素板で高い熱伝導性を有する部材を塑性加工により形成する場合、素板を当該部材の形状に塑性変形するために素板の塑性加工予定部を塑性加工すると、塑性加工予定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、高い熱伝導性を有するとともに塑性加工による塑性加工予定部の割れを抑制しうるアルミニウム−炭素粒子複合材製の塑性加工用素板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アルミニウムマトリックス中に分散した多数の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板であって、
塑性加工される塑性加工予定部を含んでおり、
前記塑性加工予定部の厚さ方向の全体の炭素粒子含有率は０体積％よりも高く、
前記塑性加工予定部の厚さ方向の一方側と他方側のうち塑性加工時に引張応力がより大きく作用する側の炭素粒子含有率がその反対側の炭素粒子含有率よりも低い、塑性加工用素板。

［２］ 前記塑性加工予定部の炭素粒子含有率は、引張応力がより大きく作用する側からその反対側に進むにつれて段階的に高くなっている前項１記載の塑性加工用素板。

［３］ 前記塑性加工は曲げ加工又は絞り加工である前項１又は２記載の塑性加工用素板。

［４］ 引張応力がより大きく作用する側は炭素粒子含有率が０体積％の層を含んでいる前項１〜３のいずれかに記載の塑性加工用素板。

［５］ 前記炭素粒子含有率が０体積％の層の厚さが前記塑性加工予定部の厚さの１０〜５０％の範囲である前項４記載の塑性加工用素板。

本発明は以下の効果を奏する。

前項１では、素板の塑性加工予定部の厚さ方向の全体の炭素粒子含有率が０体積％よりも高いので、素板は高い熱伝導性を有している。

さらに、素板の塑性加工予定部の厚さ方向の一方側と他方側のうち塑性加工時に引張応力がより大きく作用する側の炭素粒子含有率がその反対側の炭素粒子含有率よりも低いことにより、塑性加工予定部の塑性加工性を高めることができる。これにより、塑性加工による塑性加工予定部の割れを抑制できる。

前項２〜５では、いずれも、塑性加工による塑性加工予定部の割れを確実に抑制できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る塑性加工用素板としての曲げ加工用素板の曲げ加工予定部を曲げ加工する前（左）と後（右）の状態を示す概略斜視図である。 図２は、図１中のＸ−Ｘ線切断部の概略端面図である。 図３は、同素板の曲げ加工予定部及びその近傍の概略断面図である。 図４は、同素板の製造方法を説明する図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る塑性加工用素板としての絞り加工用素板の絞り加工予定部を絞り加工する前（左）と後（右）の状態を示す概略斜視図である。 図６は、図５中のＸ−Ｘ線切断部の概略端面図である。 図７は、本発明の第３実施形態に係る塑性加工用素板の塑性加工予定部及びその近傍の概略断面図である。 図８は、同素板の製造方法を説明する図である。 図９は、本発明の第４実施形態に係る塑性加工用素板の塑性加工予定部及びその近傍の概略断面図である。 図１０は、本発明の第５実施形態に係る塑性加工用素板の塑性加工予定部及びその近傍の概略断面図である。

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実施形態に係る塑性加工用素板としての曲げ加工用素板を説明する図である。なお図２では、素板の断面に付されるハッチングは省略されている。

素板１は、図１に示すように平板状のものであり、素板１の長さ方向Ｌの略中間部において素板１の幅方向Ｗに連続した曲げ加工予定部２を塑性加工予定部として含んでいる。そして、図１及び２に示すように、素板１の曲げ加工予定部２がプレス曲げ加工装置等の所定の曲げ加工装置（図示せず）により局部的に断面円弧状に曲げ加工されることにより、素板１が断面略Ｖ字状（断面略Ｌ字状を含む）に屈曲形成されており、これにより、塑性加工体としての曲げ加工体６が得られる。

ここで本第１実施形態（後述する第２〜第５実施形態も同じ）では、素板１の曲げ加工予定部（塑性加工予定部）２において、曲げ加工予定部２の厚さ方向の一方側の表面３と他方側の表面４のうち曲げ加工（塑性加工）により凸側になる側の表面３を素板１及び曲げ加工予定部２の外表面３、曲げ加工（塑性加工）により凹側になる側の表面４を素板１及び曲げ加工予定部２の内表面４という。また、素板１の曲げ加工予定部（塑性加工予定部）２において、曲げ加工予定部２の厚さ方向の一方側と他方側のうち曲げ加工（塑性加工）により凸側になる側を素板１及び曲げ加工予定部２の外表面３側、曲げ加工（塑性加工）により凹側になる側を素板１及び曲げ加工予定部２の内表面４側という。

素板１の曲げ加工予定部２が上述のように曲げ加工されると、曲げ加工予定部２の外表面３側には曲げ加工時に引張応力（詳述すると周方向の引張応力）が主に作用し、曲げ加工予定部２の内表面４側には曲げ加工時に圧縮応力（詳述すると周方向の圧縮応力）が主に作用する。したがって、曲げ加工時に曲げ加工予定部２の外表面３側に作用する引張応力は、曲げ加工時に曲げ加工予定部２の内表面４側に作用する引張応力よりも大きい。曲げ加工予定部２において曲げ加工により割れが発生し易い部分は、曲げ加工予定部２の外表面３側と内表面４側のうち外表面３側である。

図３に示すように、素板１は、アルミニウムマトリックス（ドットハッチングで示す）１１とアルミニウムマトリックス１１中に分散した多数の炭素粒子１２とを含む板状（詳述すると平板状）のアルミニウム−炭素粒子複合材からなるものである。なお、このようなアルミニウム−炭素粒子複合材はアルミニウム基炭素粒子複合材とも呼ばれている。

素板１の厚さは素板１の表面方向の全体に亘って略一定である。したがって、素板１の曲げ加工予定部（塑性加工予定部）２の厚さとそれ以外の部位の厚さは略等しい。

素板１及び曲げ加工予定部（塑性加工予定部）２の厚さは限定されるものではなく、所望する曲げ加工体（塑性加工体）６の厚さに対応して設定されるものであり、例えば０．２〜５ｍｍである。

素板１の曲げ加工予定部２におけるその厚さ方向の全体の炭素粒子含有率Ｖは０体積％よりも高い（即ちＶ＞０体積％）。そのため、素板１（詳述すると素板１の曲げ加工予定部２）は高い熱伝導性（高い熱伝導率）を有している。特にＶは５体積％以上であることが望ましい。この場合、素板１の熱伝導性を確実に高めることができる。Ｖの上限は限定されるものではなく、特に４０体積％であることが望ましい。この場合、炭素粒子含有率Ｖが高くなることによる曲げ加工予定部（塑性加工予定部）２の曲げ加工性（塑性加工性）の低下を確実に抑制できる。

素板１の曲げ加工予定部２において、その外表面３側の炭素粒子含有率Ｖoutとその内表面４側の炭素粒子含有率Ｖinとのうち少なくとも内表面４側の炭素粒子含有率Ｖinは０体積％よりも高くなっており、即ちＶin＞０体積％である。さらに、外表面３側の炭素粒子含有率Ｖoutは内表面４側の炭素粒子含有率Ｖinよりも低くなっており、即ちＶout＜Ｖinである。

このように外表面３側の炭素粒子含有率Ｖoutが内表面４側の炭素粒子含有率Ｖinよりも低いことにより、曲げ加工予定部２の外表面３側の曲げ加工性が高められている。ここで、上述したように、曲げ加工により割れが発生し易い部分は曲げ加工予定部２の外表面３側と内表面４側のうち外表面３側であることから、曲げ加工予定部２の外表面３側の曲げ加工性が高められていることにより、曲げ加工による曲げ加工予定部２の割れを抑制できる。

素板１の曲げ加工予定部２の外表面３側とは、曲げ加工予定部２の厚さ方向の中間位置から外表面３までの部分であることが望ましく、素板１の曲げ加工予定部２の内表面４側とは、曲げ加工予定部２の厚さ方向の中間位置から内表面４までの部分であることが望ましい。この場合、曲げ加工による曲げ加工予定部２の割れを確実に抑制できる。

なお、炭素粒子含有率とは、詳述すると炭素粒子体積含有率を意味する。すなわち、例えばＶoutは、曲げ加工予定部２の外表面３側に含まれている炭素粒子の総体積を当該外表面３側の体積で割った値を百分率で示すものである。

外表面３側の炭素粒子含有率Ｖoutの上限は、Ｖout＜Ｖinという要件を満足していれば限定されるものではなく、特に２０体積％であることが望ましい。この場合、曲げ加工による曲げ加工予定部２の割れを確実に抑制できる。Ｖoutの下限は０体積％である。

内表面４側の炭素粒子含有率Ｖinの上限は限定されるものではなく、特に５０体積％であることが望ましい。この場合、炭素粒子含有率Ｖinが高くなることによる曲げ加工予定部（塑性加工予定部）２の曲げ加工性（塑性加工性）の低下を確実に抑制できる。また、Ｖinの下限は１５体積％であることが特に望ましい。この場合、曲げ加工予定部２の熱伝導性を確実に高めることができる。

さらに、素板１では、曲げ加工予定部２の厚さ方向における炭素粒子含有率の分布は素板１の表面方向の全体に亘って同じ（一定）である。したがって、素板１の表面方向の全体において、素板１の厚さ方向の一方側と他方側のうち外表面３側の炭素粒子含有率Ｖoutは、素板１の内表面４側の炭素粒子含有率Ｖinよりも低くなっている。

図３に示すように、素板１の厚さ方向における炭素粒子含有率の分布に着目すると、素板１（詳述すると素板１の表面方向の全体）は炭素粒子含有率が異なる複数の層に分かれており、すなわち素板１は炭素粒子含有率が異なる複数の層で形成されている。当該複数の層は積層状に配置されている。

なお、図２中の二点鎖線は、互いに隣接する層間の境界線を示している。後述する図６、９及び１０中の二点鎖線も同じである。

ここで、本第１実施形態（後述する第２〜第５実施形態も含む）では、説明の便宜上、当該複数の層の総数をＮとしたとき、当該複数の層を素板１（曲げ加工予定部２）の外表面３側から内表面４側へ順に「第１層２１」、「第２層２２」、…、「第Ｎ層」という。

本第１実施形態では、素板１は炭素粒子含有率が異なる二つの層２１、２２に分かれている。当該二つの層２１、２２のうち第１層２１はその炭素粒子含有率Ｖ１が第２層２２の炭素粒子含有率Ｖ２よりも低い（即ちＶ１＜Ｖ２）。また、第１層２１及び第２層２２のうち少なくとも第２層２２の炭素粒子含有率Ｖ２は０体積％よりも高い（即ちＶ２＞０体積％）。

本第１実施形態では、第１層２１の炭素粒子含有率Ｖ１は０体積％である。したがって、素板１の外表面３側は炭素粒子含有率が０体積％の層（第１層２１）を含んでいる。

炭素粒子含有率が０体積％の層（第１層２１）の厚さは、素板１の厚さ（即ち曲げ加工予定部２の厚さ）の１０〜５０％であることが望ましい。この場合、曲げ加工による曲げ加工予定部２の割れを確実に抑制できる。

第２層２２の炭素粒子含有率Ｖ２は限定されるものではなく、通常、１０〜５０体積％の範囲である。

素板１の製造方法は限定されるものではない。その製造方法として、特開２０１５−２５１５８号公報などに記載のように、アルミニウム箔上に炭素粒子が付着したプリフォーム箔が複数積層された状態の積層体（プリフォーム体）を、プリフォーム箔の積層方向に加圧しながら板状に加熱焼結することにより、素板を製造する方法（この製法を説明の便宜上「プリフォーム箔積層焼結法」という）、及び、アルミニウム粉末と炭素粒子としての炭素粉末との混合物を一方向に加圧しながら板状に加熱焼結することにより、素板を製造する方法（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。

特に、素板１の製造方法は前者であることが望ましい。その理由は、炭素粒子含有率が異なる複数の層を有する素板１を容易に製造できるからである。

前者（プリフォーム箔積層焼結法）の製造方法により素板１を製造する場合について、図４を参照して以下に説明する。

同図に示すように、アルミニウム箔３０ａを有するとともにアルミニウム箔３０ａ上に付着される単位面積当たりの炭素粒子付着量が異なる複数種類のプリフォーム箔３０をそれぞれ複数準備する。具体的には、プリフォーム箔３０として、アルミニウム箔３０ａ上に炭素粒子１２が付着していない（即ち、単位面積当たりの炭素粒子付着量がゼロである）複数の第１プリフォーム箔３１と、アルミニウム箔３０ａ上の単位面積当たりの炭素粒子付着量が所定量である複数の第２プリフォーム箔３２とをそれぞれ準備する。炭素粒子１２はバインダー樹脂（図示せず）によりアルミニウム箔３０ａ上に付着している。

そして、これらのプリフォーム箔３０を、素板１の外表面３側からアルミニウム箔３０ａ上の単位面積当たりの炭素粒子付着量が少ない順に積層し、すなわち、これらのプリフォーム箔３０を、素板１の外表面３側から複数の第１プリフォーム箔３１（即ち第１プリフォーム箔群３１Ｇ）及び複数の第２プリフォーム箔３２（即ち第２プリフォーム箔群３２Ｇ）の順に積層する。これにより、プリフォーム体としての積層体４０を形成する。

次いで、積層体４０をプリフォーム箔３０の積層方向に加圧しながら加熱することにより、積層体４０を板状に焼結する。この加熱焼結の際にバインダー樹脂は昇華、熱分解などにより消失する。これにより素板１が得られる。

素板１において、第１層２１は主に第１プリフォーム箔群３１Ｇの材料で形成され、第２層２２は主に第２プリフォーム箔群３２Ｇの材料で形成される。

積層体４０の焼結方法は限定されるものではなく、特に、真空ホットプレス焼結法又は放電プラズマ焼結法であることが積層体４０を確実に焼結しうる点で望ましい。

積層体４０の焼結方法が真空ホットプレス焼結法である場合における好ましい焼結条件は次のとおりである。

焼結温度は４５０〜６４０℃、焼結時間（即ち焼結温度の保持時間）は１０〜３００ｍｉｎ、積層体４０への加圧力は１〜４０ＭＰａである。

炭素粒子１２の種類は限定されるものではなく、特に、炭素繊維、天然黒鉛、グラフェン及びカーボンナノチューブからなる群から選択される一種又は二種以上のものを炭素粒子として用いることが望ましい。その理由は、このような炭素粒子は熱伝導性が高く且つアルミニウムマトリックス１１との複合化をし易いからである。

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

天然黒鉛としては、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。

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。

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などが好適に用いられる。なお、カーボンナノチューブは気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標））を含む。

炭素粒子１２の大きさは限定されるものではなく、通常、炭素粒子１２の最長軸方向の平均長さは１μｍ〜１ｍｍの範囲である。

アルミニウム箔３０ａの材質は限定されるものではなく、通常、純度９９％以上の純アルミニウム、３０００系合金（例えばＡ３００３合金）又は６０００系合金（例えばＡ６０６３合金）である。

図５及び６は、本発明の第２実施形態に係る塑性加工用素板としての絞り加工用素板１０１を説明する図である。これらの図において、上記第１実施形態の素板１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素板１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。なお図６では、素板１０１の断面に付されるハッチングは省略されている。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。

素板１０１は、図５に示すように平板状のものであり、所定の絞り加工装置により絞り加工（例えば深絞り加工）されることにより箱状（詳述すると角箱状）に形成されるものである。符号１０６は、素板１０１が箱状に絞り加工されることにより形成された、塑性加工体としての絞り加工体である。本第１実施形態では、素板１０１の表面方向の略全体が絞り加工予定部（塑性加工予定部）１０２である。

素板１０１が上述のように絞り加工される場合、絞り加工時には素板１０１の外表面１０３側に引張応力が作用し、素板１０１の内表面１０４側に圧縮応力又は引張応力が作用する。素板１０１の内表面１０４側に圧縮応力ではなく引張応力が作用する場合、当該引張応力の大きさは一般に素板１０１の外表面１０３側に作用する引張応力よりも小さい。したがって、絞り加工時に素板１０１の外表面１０３側に作用する引張応力は、絞り加工時に素板１０１の内表面１０４側に作用する引張応力よりも大きい。

図６に示すように、素板１０１は、上記第１実施形態の素板１と同様に、炭素粒子含有率が異なる二つの層１２１、１２２に分かれている。当該二つの層１２１、１２２のうち第１層１２１はその炭素粒子含有率Ｖ１が第２層１２２の炭素粒子含有率Ｖ２よりも低い（即ちＶ１＜Ｖ２）。したがって、素板１０１が絞り加工される場合でも、絞り加工による素板１０１の絞り加工予定部１０２の割れを抑制できる。

第１層１２１の炭素粒子含有率Ｖ１は例えば０体積％である。したがって、素板１０１の外表面１０３側は炭素粒子含有率が０体積％の層（第１層１２１）を含んでいる。第２層１２２の炭素粒子含有率Ｖ２は０体積％よりも高い（即ちＶ２＞０体積％）。したがって、素板１０１は高い熱伝導性を有している。

なお本発明では、素板１０１は、絞り加工により箱状に形成されるものに限定されるものではなく、その他に例えば、絞り加工により筒状（例：円筒状）やカップ状に形成されるものであっても良い。

図７及び８は、本発明の第３実施形態に係る塑性加工用素板２０１を説明する図である。これらの図において、上記第１実施形態の素板１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素板１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。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。

素板２０１は、上記第１又は第２実施形態と同様に、塑性加工として曲げ加工又は絞り加工されるものであり、炭素粒子含有率が異なる三つの層２２１、２２２、２２３に分かれているものである。

当該三つの層２２１、２２２、２２３のうち第１層２２１はその炭素粒子含有率Ｖ１が第２層２２２の炭素粒子含有率Ｖ２よりも低く、第２層２２２はその炭素粒子含有率Ｖ２が第３層２２３の炭素粒子含有率Ｖ３よりも低い（即ちＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３）。したがって、素板２０１の炭素粒子含有率は、素板２０１の外表面２０３側から素板２０１の内表面２０４側に進むにつれて段階的に高くなっている。これにより、塑性加工（曲げ加工、絞り加工など）による塑性加工予定部２０２の割れを確実に抑制することができる。しかも、より多くの炭素粒子２１２を素板２０１に含有させることができ、これにより素板２０１の熱伝導性をより高めることができる。

第１層２２１、第２層２２２及び第３層２２３のうち少なくとも第２層２２２及び第３層２２３の炭素粒子含有率はいずれも０体積％よりも高い（即ちＶ２＞０体積％、Ｖ３＞０体積％）。

各層の炭素粒子含有率について具体的に示すと、第１層２２１の炭素粒子含有率Ｖ１は例えば０体積％であり、第３層２２３の炭素粒子含有率Ｖ３は例えば１０〜５０体積％の範囲であり、第２層２２２の炭素粒子含有率Ｖ２はＶ１とＶ３との間の値である。

素板２０１を上述したプリフォーム箔積層焼結法により製造する場合について、図８を参照して以下に説明する。

同図に示すように、素板２０１は、基本的には上述した第１実施形態の素板１の製造方法（図４参照）と同じように製造される。

すなわち、アルミニウム箔２３０ａを有するとともにアルミニウム箔２３０ａ上に付着される単位面積当たりの炭素粒子付着量が異なる複数種類のプリフォーム箔２３０をそれぞれ複数準備する。具体的には、プリフォーム箔２３０として、アルミニウム箔２３０ａ上に炭素粒子２１２が付着していない（即ち、単位面積当たりの炭素粒子付着量がゼロである）複数の第１プリフォーム箔２３１と、アルミニウム箔２３０ａ上の単位面積当たりの炭素粒子付着量が所定量である複数の第２プリフォーム箔２３２と、アルミニウム箔２３０ａ上の単位面積当たりの炭素粒子付着量が所定量である複数の第３プリフォーム箔２３３とをそれぞれ準備する。第２プリフォーム箔２３２のアルミニウム箔２３０ａ上の単位面積当たりの炭素粒子付着量と第３プリフォーム箔２３３のアルミニウム箔２３０ａ上の単位面積当たりの炭素粒子付着量とは相異しており、前者は後者よりも少ない。

そして、これらのプリフォーム箔２３０を、素板２０１の外表面２０３側からアルミニウム箔２３０ａ上の単位面積当たりの炭素粒子付着量が少ない順に積層し、すなわち、これらのプリフォーム箔２３０を、素板２０１の外表面２０３側から複数の第１プリフォーム箔２３１（即ち第１プリフォーム箔群２３１Ｇ）、複数の第２プリフォーム箔２３２（即ち第２プリフォーム箔群２３２Ｇ）及び複数の第３プリフォーム箔２３３（即ち第３プリフォーム箔群２３３Ｇ）の順に積層する。これにより、プリフォーム体としての積層体２４０を形成する。

次いで、積層体２４０をプリフォーム箔２３０の積層方向に加圧しながら加熱することにより、積層体２４０を板状に焼結し、素板２０１を得る。

素板２０１において、第１層２２１は主に第１プリフォーム箔群２３１Ｇの材料で形成され、第２層２２２は主に第２プリフォーム箔群２３２Ｇの材料で形成され、第３層２２３は主に第３プリフォーム箔群２３３Ｇの材料で形成される。

図９及び１０は、それぞれ、本発明の第４及び第５実施形態に係る塑性加工用素板を説明する図である。図９において、上記第１実施形態の素板１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素板１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。また図１０において、上記第１実施形態の素板１の要素と同じ作用を奏する要素には、上記第１実施形態の素板１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。なお、これらの図では、素板の断面に付されるハッチングは省略されている。以下、本第４及び第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。

図９に示した第４実施形態の素板３０１は、上記第１及び第２実施形態の素板１、１０１と同様に、炭素粒子含有率が異なる二つの層３２１、３２２に分かれているものであり、更に、素板３０１の厚さ方向の両最外側のうち少なくとも一方側に表皮層Ｓが形成されたものである。詳述すると、表皮層Ｓは素板３０１の厚さ方向の両最外側にそれぞれ形成されている。

図１０に示した第５実施形態の素板４０１は、上記第３実施形態の素板２０１と同様に、炭素粒子含有率が異なる三つの層４２１、４２２、４２３に分かれているものであり、更に、素板４０１の厚さ方向の両最外側のうち少なくとも一方側に表皮層Ｓが形成されたものである。詳述すると、表皮層Ｓは素板４０１の厚さ方向の両最外側にそれぞれ形成されている。

各素板３０１、４０１において、表皮層Ｓは、素板中の炭素粒子（図示せず）の脱落を抑制したり素板の表面のめっき性を向上させたりすることを目的とする層であり、一般にアルミニウムからなる。したがって、表皮層Ｓの炭素粒子含有率は一般に０体積％である。

表皮層Ｓの厚さは、例えば１０〜１００μｍ（好ましくは２０〜７０μｍ）であり、通常、素板３０１、４０１の厚さの２０％以下（好ましくは１０％以下）である。

このように、素板の厚さ方向の両最外側のうち少なくとも一方側に表皮層Ｓが形成されている場合、本発明では、当該表皮層Ｓは炭素粒子含有率を考慮する層から除外することが望ましい。その理由は、表皮層Ｓの目的が素板の熱伝導性及び塑性加工性を高めるという本発明の目的とは相異していることから、表皮層Ｓを炭素粒子含有率を考慮する層から除外することにより、本発明の目的を確実に達成し得る、即ち本発明の効果を確実に奏し得るからである。

上記第１〜第５実施形態の素板の塑性加工予定部（曲げ加工予定部、絞り加工予定部）は高い熱伝導性を有しているので、素板は、高い熱伝導性を要求される部材（製品を含む）（例：熱伝導体、ヒートシンク、放熱フィン）を塑性加工により形成するための素板として特に好適に用いられる。

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、上記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。

例えば、上記第１、第２及び第４実施形態では、素板は、上述したように炭素粒子含有率が異なる二つの層に分かれているものであり、上記第３及び第５実施形態では、素板は、上述したように炭素粒子含有率が異なる三つの層に分かれたものである。本発明では、素板の炭素粒子含有率が異なる層の総数は、上記第１〜第５実施形態のように二つ又は三つであることに限定されるものではなく、その他に例えば四つや五つであっても良い。

また、本発明に係る塑性加工用素板は、上記実施形態の素板のように、素板の表面方向の全体が炭素粒子含有率に関する本発明の要件を満足しているものであることが、素板を容易に製造できる点などで特に望ましい。しかるに、本発明に係る塑性加工用素板は、素板の表面方向の全体のうち塑性加工予定部だけが炭素粒子含有率に関する本発明の要件を満足しているものを排除するものではない。

また、本発明は、上記第１〜第５実施形態に開示された技術的特徴のうち二つ以上を組み合わせて構成したものであっても良い。

次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

＜実施例＞
本実施例では、図７及び８に示した上記第３実施形態に係る塑性加工用素板２０１を次の手順により製造した。

プリフォーム箔２３０として、アルミニウム箔（その厚さ：２０μｍ）２３０ａ上に炭素粒子としての鱗片状黒鉛粒子２１２が全く付着していない第１プリフォーム箔２３１と、アルミニウム箔（その厚さ：２０μｍ）２３０ａ上にその表面の全体に亘って鱗片状黒鉛粒子２１２が塗工付着した複数の第２プリフォーム箔２３２と、アルミニウム箔（その厚さ：２０μｍ）２３０ａ上にその表面の全体に亘って鱗片状黒鉛粒子２１２が塗工付着した複数の第３プリフォーム箔２３３とをそれぞれ準備した。第２プリフォーム箔２３２のアルミニウム箔２３０ａ上の単位面積当たりの鱗片状黒鉛粒子付着量は１５ｇ／ｍ^２であり、第３プリフォーム箔２３３のアルミニウム箔２３０ａ上の単位面積当たりの鱗片状黒鉛粒子付着量は３０ｇ／ｍ^２であった。

そして、これらのプリフォーム箔２３０を、素板２０１の外表面２０３側から複数の第１プリフォーム箔２３１（第１プリフォーム箔群２３１Ｇ）、複数の第２プリフォーム箔２３２（第２プリフォーム箔群２３２Ｇ）及び複数の第３プリフォーム箔２３３（第３プリフォーム箔群２３３Ｇ）の順に積層し、これにより、プリフォーム体としての積層体２４０を得た。

積層体２４０において、第１プリフォーム箔群２３１Ｇの厚さ、第２プリフォーム箔群２３２Ｇの厚さ、及び、第３プリフォーム箔群２３３Ｇの厚さについてのそれぞれの割合は、概ね、１：１：１であった。

次いで、真空ホットプレス焼結法により積層体２４０をプリフォーム箔の積層方向に加圧しながら加熱することにより、積層体２４０を板状に焼結した。これにより素板２０１を得た。素板２０１の厚さは１ｍｍであった。

素板２０１の厚さ方向の中間位置から外表面２０３までの部分の炭素粒子含有率は１０体積％、素板２０１の厚さ方向の中間位置から内表面２０４までの部分の炭素粒子含有率は３５体積％であった。また、素板２０１の厚さ方向の中間位置から外表面２０３までの部分は炭素粒子含有率が０体積％の層を含んでいた。炭素粒子含有率が０体積％の層の厚さは素板２０１の厚さの３３％であった。

この素板２０１について曲げ加工性を調べるため、素板２０１の長さ方向の中間部を曲げ加工予定部２０２として当該部分２０２をその外表面２０３側が曲げ加工により凸側になるように局部的に断面円弧状に曲げ加工し、これにより素板２０１を断面略Ｖ字状に屈曲形成した。その結果、素板２０１の曲げ加工予定部２０２に割れは発生しなかった。

＜比較例＞
比較例では、プリフォーム箔２３０として、上記実施例１の第３プリフォーム箔２３３を複数準備した。そして、第３プリフォーム箔２３３だけを複数積層し、これによりプリフォーム体としての積層体を得た。

次いで、真空ホットプレス焼結法により積層体をプリフォーム箔の積層方向に加圧しながら加熱することにより、積層体を板状に焼結した。これにより素板を得た。素板の厚さは１ｍｍであった。

この素板について曲げ加工性を調べるため、実施例と同じように素板を断面略Ｖ字状に屈曲形成した。その結果、素板の曲げ加工予定部の外表面側に割れが発生した。

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板に利用可能である。

１：素板
２：曲げ加工予定部（塑性加工予定部）
３：曲げ加工予定部の外表面
４：曲げ加工予定部の内表面
１１：マトリックス
１２：炭素粒子

Claims (5)

1. アルミニウムマトリックスとアルミニウムマトリックス中に分散した多数の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板であって、
   塑性加工される塑性加工予定部を含んでおり、
   前記塑性加工予定部の厚さ方向の全体の炭素粒子含有率は０体積％よりも高く、
   前記塑性加工予定部の厚さ方向の一方側と他方側のうち塑性加工時に引張応力がより大きく作用する側の炭素粒子含有率がその反対側の炭素粒子含有率よりも低い、塑性加工用素板。
2. 前記塑性加工予定部の炭素粒子含有率は、引張応力がより大きく作用する側からその反対側に進むにつれて段階的に高くなっている請求項１記載の塑性加工用素板。
3. 前記塑性加工は曲げ加工又は絞り加工である請求項１又は２記載の塑性加工用素板。
4. 引張応力がより大きく作用する側は炭素粒子含有率が０体積％の層を含んでいる請求項１〜３のいずれかに記載の塑性加工用素板。
5. 前記炭素粒子含有率が０体積％の層の厚さが前記塑性加工予定部の厚さの１０〜５０％の範囲である請求項４記載の塑性加工用素板。

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