(57)【要約】【課題】極低温環境下において優れた熱伝導性および電気伝導性を発現し、かつ高強度も有する材料を提供する。【解決手段】アルミニウム合金から成る第１金属層と、純度９９．９９質量％以上の高純度アルミニウムから成り、前記第１金属層の少なくとも片面に接合された第２金属層と、を含み、前記第１金属層の厚さｔ１と前記第２金属層の厚さｔ２が、以下の式（１）を満たすアルミニウムクラッド材である。０．２≦ｔ２÷ｔ１≦５．０    （１）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金から成る第１金属層と、
純度９９．９９質量％以上の高純度アルミニウムから成り、前記第１金属層の少なくとも片面に接合された第２金属層と、を含み、
前記第１金属層の厚さｔ１と前記第２金属層の厚さｔ２が、以下の式（１）を満たすアルミニウムクラッド材。
０．２≦ｔ２÷ｔ１≦５．０    （１）
【請求項２】
前記第２金属層が、純度９９．９９９質量％以上の高純度アルミニウムから成る、請求項１に記載のアルミニウムクラッド材。
【請求項３】
前記第２金属層の表面のビッカース硬さが３０以下である、請求項１または２に記載のアルミニウムクラッド材。
【請求項４】
前記第２金属層は、前記第１金属層と前記第２金属層との接合面から厚さ方向に１０μｍの位置におけるビッカース硬さが３０超であり、前記接合面から厚さ方向に５０μｍの位置におけるビッカース硬さが３０以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウムクラッド材。
【請求項５】
５０Ｋ以下の温度環境下で使用される極低温環境用アルミニウムクラッド材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウムクラッド材。
【請求項６】
アルミニウム合金から成る第１金属層と、純度９９．９９質量％以上の高純度アルミニウムから成り、前記第１金属層の少なくとも片面に接合された第２金属層と、を含むアルミニウムクラッド材の製造方法であって、
前記アルミニウム合金から成る第１金属材料と、前記高純度アルミニウムから成る第２金属材料とを積層して圧延接合するクラッド工程を含み、
前記第１金属材料の厚さｔ１１と前記第２金属材料の厚さｔ２２が、以下の式（２）を満たすアルミニウムクラッド材の製造方法。
０．２≦ｔ２２÷ｔ１１≦５．０    （２）
【請求項７】
前記クラッド工程より後に、前記アルミニウムクラッド材を熱処理する工程をさらに含む、請求項６に記載のアルミニウムクラッド材の製造方法。
【請求項８】
前記第２金属材料が、純度９９．９９９質量％以上の高純度アルミニウムから成る、請求項６または７に記載のアルミニウムクラッド材の製造方法。
【請求項９】
前記クラッド工程より前に、前記第１金属材料および前記第２金属材料の貼合せ面をそれぞれ研磨する研磨工程を更に含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載のアルミニウムクラッド材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温環境下で優れた伝導性を発現し、かつ高強度を有するアルミニウムクラッド材に関する。
【背景技術】
【０００２】
高純度アルミニウムは、軽量で、電気および熱の伝導性が高く、かつ耐食性に優れている等、優れた物性を示すため、様々な用途に用いられている。
例えば、高純度アルミニウムは極低温環境下で高い熱伝導性を有するため、極低温環境下での利用が提案されている（例えば、特許文献１、２）。医療用ＭＲＩ、分析用ＮＭＲ等に用いられる超電導マグネットには、液体ヘリウムにより４．２Ｋに冷却された低温超電導コイル、または冷凍機で２０Ｋ程度に冷却された高温超電導コイルが使われている。これら超電導コイルを効率的かつ均一に冷却するために、液体窒素の沸点(７７Ｋ)より低い極低温環境下でも高い熱伝導性を有する熱伝達材が求められている。そこで、極低温環境下でも熱伝導性の高い高純度アルミニウム（主に、純度９９．９９９９％（６Ｎ）以上）を熱伝達材として用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０６３２９号公報
【特許文献２】特開２００７−６３６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜２に記載された高純度アルミニウム材は、極低温環境下でも高い熱伝導性と電気伝導性を示すことから、極低温環境下で使用される機器の熱伝導部品、電気伝導用部品等の材料として、更なる用途が期待される。しかし、高純度アルミニウム材は軟質であるため、強度が不足して適用範囲が限定され得る問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、極低温環境下において優れた熱伝導性および電気伝導性を発現し、かつ十分な強度を有する材料およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様１は、
アルミニウム合金から成る第１金属層と、
純度９９．９９質量％以上の高純度アルミニウムから成り、前記第１金属層の少なくとも片面に接合された第２金属層と、を含み、
前記第１金属層の厚さｔ１と前記第２金属層の厚さｔ２が、以下の式（１）を満たすアルミニウムクラッド材である。
０．２≦ｔ２÷ｔ１≦５．０    （１）
【０００７】
本発明の態様２は、前記第２金属層が、純度９９．９９９質量％以上の高純度アルミニウムから成る、態様１に記載のアルミニウムクラッド材である。
【０００８】
本発明の態様３は、前記第２金属層の表面のビッカース硬さが３０以下である、態様１または２に記載のアルミニウムクラッド材である。
【０００９】
本発明の態様４は、前記第２金属層は、前記第１金属層と前記第２金属層との接合面から厚さ方向に１０μｍの位置におけるビッカース硬さが３０超であり、前記接合面から厚さ方向に５０μｍの位置におけるビッカース硬さが３０以下である、態様１〜３の１つに記載のアルミニウムクラッド材である。
【００１０】
本発明の態様５は、５０Ｋ以下の温度環境下で使用される極低温環境用アルミニウムクラッド材である、態様１〜４のいずれか１つに記載のアルミニウムクラッド材である。
【００１１】
本発明の態様６は、
アルミニウム合金から成る第１金属層と、純度９９．９９質量％以上の高純度アルミニウムから成り、前記第１金属層の少なくとも片面に接合された第２金属層と、を含むアルミニウムクラッド材の製造方法であって、
前記アルミニウム合金から成る第１金属材料と、前記高純度アルミニウムから成る第２金属材料とを積層して圧延接合するクラッド工程を含み、
前記第１金属材料の厚さｔ１１と前記第２金属材料の厚さｔ２２が、以下の式（２）を満たすアルミニウムクラッド材の製造方法である。
０．２≦ｔ２２÷ｔ１１≦５．０    （２）
【００１２】
本発明の態様７は、前記クラッド工程より後に、前記アルミニウムクラッド材を熱処理する工程をさらに含む、態様６に記載のアルミニウムクラッド材の製造方法である。
【００１３】
本発明の態様８は、前記第２金属材料が、純度９９．９９９質量％以上の高純度アルミニウムから成る、態様６または７に記載のアルミニウムクラッド材の製造方法である。
【００１４】
本発明の態様９は、前記クラッド工程より前に、前記第１金属材料および前記第２金属材料の貼合せ面をそれぞれ研磨する研磨工程を更に含む、態様６〜８のいずれか１つに記載のアルミニウムクラッド材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアルミニウムクラッド材およびその製造方法によれば、極低温環境下において優れた熱伝導性および電気伝導性を発現し、かつ十分な強度を有するアルミニウムクラッド材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るアルミニウムクラッド材の概略断面図である。
【図２】図２は、図１に図示したアルミニウムクラッド材の部分拡大概略断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るアルミニウムクラッド材の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の変形例に係るアルミニウムクラッド材の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係るアルミニウムクラッド材１０の概略断面図である。図２は、アルミニウムクラッド材１０の第２金属層１２の部分拡大概略断面図である。
アルミニウムクラッド材１０は、第１金属層１１と、第１金属層１１の少なくとも片面に接合された第２金属層１２とを含む。第１金属層１１はアルミニウム合金から成り、第２金属層１２は、純度９９．９９質量％（４Ｎ）以上の高純度アルミニウムから成る。なお、第１金属層１１を形成するアルミニウム合金の組成は特に限定されないが、例えば３０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｎ系合金）、５０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ系合金）および６０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）などが適用できる。
【００１８】
本明細書において「伝導性」とは、特に記載がない限り、電気伝導性および熱伝導性の両方を含むものとして理解されるべきである。金属材料は、温度が一定であれば、熱伝導率と電気伝導率が比例関係にあることが一般的に知られている。そのため、一方（例えば電気伝導性）が改善されたことが確認されれば、他方（例えば熱伝導性）も必然的に改善されているといえる。
【００１９】
本発明のアルミニウムクラッド材１０は、高純度アルミニウムからなる第２金属層を有しており、電気伝導性が高い。しかしながら、本発明者らの検討によれば、高純度アルミニウムからなる層が含まれてさえいればアルミニウムクラッド材の電気伝導性が高くなるのではなく、高純度アルミニウムからなる層がアルミニウム合金からなる層に対して一定割合以上の厚みを持つことが必要である。
【００２０】
式（１）によれば、本発明のアルミニウムクラッド材１０は、（ｔ２÷ｔ１）の値が０．２以上である。（ｔ２÷ｔ１）の値が０．２未満になると、高純度アルミニウムから成る第２金属層１２の厚さｔ２が薄すぎるため、アルミニウムクラッド材１０の伝導性が低くなってしまう。（ｔ２÷ｔ１）の値は０．３５以上であるのが好ましく、０．４以上であるのがより好ましい。本発明のアルミニウムクラッド材１０は、アルミニウム合金からなる第１金属層を有し、高純度アルミニウムからなる材よりも強度が高い。求められる強度を満たす限り、本発明において、（ｔ２÷ｔ１）の値の上限に特に制限はないが、強度と伝導性とのバランスおよびコストを考慮すると、通常は５．０以下であり、好ましくは３．０以下、より好ましくは２．０以下、さらに好ましくは１．０以下、特に好ましくは０．８以下である。
【００２１】
アルミニウムクラッド材１０の厚さは用途によって適宜変更可能であるが、一般的な用途では、厚さ０．２〜６．０ｍｍが好ましい。そのようなアルミニウムクラッド材１０では、第１金属層１１の厚さｔ１は、例えば０．０４ｍｍ（４０μｍ）〜５．０ｍｍ、第２金属層１２の厚さｔ２は例えば０．０６ｍｍ（６０μｍ）〜５．０ｍｍにすることができる。
【００２２】
上記式（１）を満たすアルミニウムクラッド材１０は、例えば５０Ｋ以下の極低温環境下であっても十分に高い伝導性を有している。そのため、本発明のアルミニウムクラッド材１０は、５０Ｋ以下の温度環境下で使用するのに好適である。
【００２３】
第２金属層１２は、純度９９．９９９質量％（５Ｎ）以上の高純度アルミニウムから成るのが好ましい。高純度アルミニウムは、純度が高いほど極低温環境下における伝導性が良くなるため、より純度の高い（５Ｎ以上の）アルミニウムで第２金属層１２を形成することにより、より優れた伝導性を有するアルミニウムクラッド材１０を得ることができる。
【００２４】
第２金属層１２は、表面１２ｘのビッカース硬さが３０以下であるのが好ましい。本明細書において「第２金属層１２の表面１２ｘのビッカース硬さ」とは、第２金属層１２の表面１２ｘを、マイクロビッカース硬度計を用いて試験力０．０１ｋｇｆ（＝０．０９８０６Ｎ）で測定したビッカース硬さ（ＨＶ０．０１（１０ｇｆ））を指す。ビッカース硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４:２００９「ビッカース硬さ試験−試験方法」の規定に沿って測定される。
【００２５】
第２金属層１２の表面１２ｘの硬さは、第２金属層１２を形成する高純度アルミニウムの純度と、アルミニウムクラッド材１０に施した熱処理条件とを知る指標となる。
第２金属層１２を形成する高純度アルミニウム中の不純物元素が増加すると、第２金属層１２の硬さは上昇し、伝導性は低下する。つまり、高純度アルミニウムの純度が高くなると、硬さは低下し、伝導性は向上する。
また、圧延等により第２金属層１２に加工ひずみが導入されると、第２金属層１２の硬さは上昇し、伝導性は低下する。この加工ひずみは、第２金属層１２を適切な条件で熱処理することにより除去することができる。アルミニウムクラッド材１０を熱処理して第２金属層１２の加工ひずみを除去すると、第２金属層１２の硬さは低下し、伝導性は向上する。
【００２６】
これらのことから、第２金属層１２の表面１２ｘのビッカース硬さが低いことは、第２金属層の高純度アルミニウムの純度が高く、および／またはアルミニウムクラッド材１０の製造時に適切な条件で熱処理されたことを示唆している。第２金属層１２の表面１２ｘのビッカース硬さが３０以下であることは、第２金属層に純度９９．９９質量％以上の高純度アルミニウムが使用されていること、および／またはアルミニウムクラッド材１０が適切な条件で熱処理されたことを間接的に知る指標となる。
【００２７】
そして、上述したように、高純度アルミニウムの純度が高いこと、およびアルミニウムクラッド材１０が適切な条件で熱処理されたことは、いずれも、第２金属層１２の伝導性の向上に寄与する。よって、第２金属層１２の表面１２ｘのビッカース硬さが３０以下であることは、第２金属層１２の伝導性が高く、ひいてはアルミニウムクラッド材１０の伝導性が高いことを間接的に知る指標となる。
第２金属層１２の表面１２ｘのビッカース硬さは、より好ましくは２５以下であり、特に好ましくは２０以下である。
【００２８】
なお、第２金属層１２を形成する高純度アルミニウムの純度が極めて高い場合（例えば、９９．９９９質量％（５Ｎ）以上）、高純度アルミニウムは極めて軟らかいため、第２金属層１２に加工ひずみが残っていても（つまり、熱処理を行わなくても）第２金属層１２の表面１２ｘのビッカース硬さが３０以下になることがある。これは、第２金属層１２の高純度アルミニウムが極めて高純度である場合には、熱処理を行わなくても十分に高い伝導性を示すことを示唆している。
【００２９】
また、第２金属層１２の断面において、第１金属層１１と第２金属層１２との接合面１５の近傍における硬さが、所定の硬さであるのが好ましい。図２に示すアルミニウムクラッド材１０の断面において、第２金属層１２は、接合面１５から厚さ方向（図２の矢印Ａ方向）に１０μｍ離れた位置（図２の位置Ｐ１０）におけるビッカース硬さが３０超であり、接合面１５から厚さ方向に５０μｍ離れた位置（図２の位置Ｐ５０）におけるビッカース硬さが３０以下であるのが好ましい。これらの規定の意義を、以下に説明する。
【００３０】
上述した通り、加工ひずみが導入された第２金属層１２では、熱処理によって加工ひずみが除去されると、硬さは低下し、伝導性は向上する。しかし、第２金属層１２と、別の金属（アルミニウム合金）から成る第１金属層１１とが接合した状態で熱処理を行うと、それらの接合面近傍（例えば、接合面から０〜２０μｍの範囲）において、第２金属層１２の硬さが上昇し、伝導性が低下することがある。さらに、熱処理温度が高すぎる場合、および／または熱処理時間が長すぎる場合には、接合面から離れた位置（例えば、接合面から５０μｍ程度離れた位置）においても、高純度アルミニウムの硬さが上昇し、伝導性が低下することがある。
【００３１】
これらの知見から、アルミニウムクラッド材１０の接合面１５から５０μｍ離れた位置（位置Ｐ５０）における第２金属層１２の硬さが低く抑えられていることは、アルミニウムクラッド材１０の製造時に、過剰な条件（高温、長時間）での熱処理は行われなかったことを知る指標となり得る。
よって、第２金属層１２の断面において、接合面１５から厚さ方向に１０μｍの位置Ｐ１０におけるビッカース硬さが３０超で、接合面１５から厚さ方向に５０μｍの位置Ｐ５０におけるビッカース硬さが３０以下であれば、熱処理が好適な条件で行われたことを間接的に知ることができる。位置Ｐ５０のビッカース硬さは、より好ましくは２７以下であり、特に好ましくは２５以下である。
【００３２】
本明細書において、第２金属層１２の断面のビッカース硬さ（位置Ｐ１０および位置Ｐ５０のビッカース硬さ）とは、マイクロビッカース硬度計を用いて試験力０．０１ｋｇｆ（＝０．０９８０６Ｎ）で測定したビッカース硬さ（ＨＶ０．０１（１０ｇｆ））を指す。ビッカース硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４:２００９「ビッカース硬さ試験−試験方法」の規定に沿って測定される。
アルミニウムクラッド材１０の断面を光学顕微鏡で観察することにより接合面１５を特定し、そこから厚さ方向に１０μｍの位置Ｐ１０と、５０μｍの位置Ｐ５０（図２）を決定し、それぞれの位置の硬さを測定する。
【００３３】
断面の硬さ測定は以下の手順で行う。まず、アルミニウムクラッド材１０を所定の形状に切断する。このとき、第１金属層１１と第２金属層１２との接合面１５に対してほぼ垂直となる断面で切断する。切断したアルミニウムクラッド材を、その断面が露出するようにアクリル樹脂で埋め込む。その後、露出した断面をバフ研磨で鏡面研磨して、硬さ測定を行う。
【００３４】
次に、図３を参照しながら、アルミニウムクラッド材１０の製造方法の一例を説明する。
本発明の実施の形態に係るアルミニウムクラッド材１０の製造方法は、クラッド工程を含む。さらに、クラッド工程より後に熱処理工程を含んでもよく、クラッド工程より前に表面研磨工程を含んでもよい。
【００３５】
（クラッド工程）
クラッド工程は、アルミニウム合金から成る第１金属材料１１０と、高純度アルミニウムから成る第２金属材料１２０を積層して圧延接合する工程である。第１金属材料１１０は、圧延接合後に、アルミニウムクラッド材１０の第１金属層１１となり、第２金属材料１２０は、第２金属層１２となる。第２金属材料１２０は、純度９９．９９質量％（４Ｎ）以上の高純度アルミニウムから形成し、より好ましくは純度９９．９９９質量％（５Ｎ）以上の高純度アルミニウムから形成する。
まず、従来公知の方法により、第１金属材料１１０、第２金属材料１２０を準備する。例えば、所定の組成を有するアルミニウム合金を鋳造、圧延して第１金属材料１１０を準備し、所定の純度の高純度アルミニウムを鋳造、圧延して第２金属材料１２０を準備することができる。必要に応じて、鋳造と圧延との間に均質化処理を実施してもよい。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、第１金属材料１１０の上面と、第２金属材料１２０の下面とを向かい合わせて、第１金属材料１１０と第２金属材料１２０とを積層する。第１金属材料１１０の上面が第１金属材料１１０の貼合せ面１１０ｂ（第２金属材料１２０と接合する面）となり、第２金属材料１２０の下面が、第２金属材料１２０の貼合せ面１２０ｂ（第１金属材料１１０と接合する面）となる。
その後、第１金属材料１１０と第２金属材料１２０を積層した積層体を圧延することにより、第１金属材料１１０と第２金属材料１２０をと圧延接合する。これにより、図３（ｂ）に示すようなアルミニウムクラッド材１０が得られる。
【００３７】
第１金属材料１１０の厚さｔ１１と第２金属材料１２０の厚さｔ２２は、以下の式（２）を満たすように設定される。
０．２≦ｔ２２÷ｔ１１≦５．０    （２）
【００３８】
圧延前の「第１金属材料１１０の厚さｔ１１」に対する「第２金属材料１２０の厚さｔ２２」の比（これを「圧延前の厚さ比」と称する）は、圧延後の「第１金属層の厚さｔ１」に対する「第２金属層の厚さｔ２」の比（これを「圧延後の厚さ比」と称する）とほぼ等しくなる。よって、圧延前の厚さ比を０．２以上５．０以下にすること（つまり、式（２）を満たすこと）により、圧延後の厚さ比を０．２以上５．０以下（つまり、以下の式（１））を満足するアルミニウムクラッド材１０を得ることができる。
０．２≦ｔ２÷ｔ１≦５．０    （１）
【００３９】
第１金属材料１１０と第２金属材料１２０との圧延接合（クラッディング）は熱間圧延で行うと、アルミニウムクラッド材１０の第１金属層１１と第２金属層１２の密着性を容易に向上できるので好ましい。熱間圧延時の加熱温度は適宜設定することができ、例えば２５０℃以上６００℃以下である。後述するような表面処理（研磨工程）を行う場合には、熱間圧延が低めの温度（例えば２５０℃以上３００℃以下）での実施であっても第１金属層１１と第２金属層１２の密着性を十分に向上できる。
熱間圧延した後のアルミニウムクラッド材１０に、さらに仕上げ圧延（冷間圧延）を行ってもよい。
【００４０】
（研磨工程）
クラッド工程より前に、第１金属材料１１０の貼合せ面１１０ｂと、第２金属材料１２０の貼合せ面１２０ｂとをそれぞれ研磨する研磨工程を含んでもよい。研磨により、貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂの酸化皮膜が除去されると、クラッド工程で第１金属材料１１０と第２金属材料１２０が接合しやすくなる効果がある。
【００４１】
研磨工程では、貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂの酸化皮膜の少なくとも一部が除去されれば、上記効果が得られる。特に、第１金属材料１１０の貼合せ面１１０ｂと、第２金属材料１２０の貼合せ面１２０ｂのそれぞれが、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１:２０１３）が０．５μｍ以上３μｍ以下となるように研磨すると、上記効果がより顕著になるので好ましい。Ｒａが０．５μｍ以上２μｍ以下となるように研磨するのがより好ましい。
貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂの研磨は、例えば、研磨剤を用いたバフ研磨で行うことができる。
【００４２】
（熱処理工程）
クラッド工程により得られたアルミニウムクラッド材１０（図３（ｂ））を、熱処理してもよい。熱処理工程は、クラッド工程時の圧延により第１金属層１１および第２金属層１２に導入された加工ひずみを除去する効果がある。特に、第２金属層１２の加工ひずみは第２金属層１２の伝導性を低下させる原因となり得るため、熱処理工程により、第２金属層１２の伝導性の改善、ひいてはアルミニウムクラッド材１０の伝導性の改善の効果が期待できる。
熱処理の条件は、例えば熱処理温度を１５０℃以上４００℃以下、熱処理時間を２時間以上１０時間以下とすることができる。
【００４３】
このようにして得られたアルミニウムクラッド材１０は、極低温環境下において、高い強度と優れた伝導性を有している。
【００４４】
（変形例）
図４は、本発明の実施の形態の変形例に係るアルミニウムクラッド材２０の概略断面図である。変形例に係るアルミニウムクラッド材２０は、第１金属層１１の両面に、第２金属層１２ａ、１２ｂを含む。２つの第２金属層１２ａ、１２ｂは、同じ純度の高純度アルミニウムから成ってもよく、別の純度の高純度アルミニウムから成ってもよい。例えば、第１金属層１１の上面を覆う第２金属層１２ａが純度９９．９９質量％（４Ｎ）の高純度アルミニウムから成り、下面を覆う第２金属層１２ｂが純度９９．９９９質量％（５Ｎ）の高純度アルミニウムから成ってもよい。また、一方の第２金属層１２ａの厚さｔ２ａと、他方の第２金属層１２ｂの厚さｔ２ｂは、同じであっても、異なっていてもよい。
第１金属層１１の両面に第２金属層１２ａ、１２ｂが形成されると、片面にのみ形成される場合に比べて、伝導性の向上効果を高め得る。
【００４５】
アルミニウムクラッド材２０が２層の第２金属層１２ａ、１２ｂを有する場合、第２金属層１２ａ、１２ｂの総厚さ（厚さの合計）が、上記の式（１）の規定を満たすことが必要となる。つまり、図４の例では、アルミニウムクラッド材２０は、以下の式（３）を満たす必要がある。
０．２≦（ｔ２ａ＋ｔ２ｂ）÷ｔ１≦５．０    （３）
ここで、ｔ２ａは一方の第２金属層１２ａの厚さであり、ｔ２ｂは他方の第２金属層１２ｂの厚さである。
なお、一方の第２金属層１２ａの厚さｔ２ａが、他方の第２金属層１２ｂの厚さｔ２ｂより厚い場合（つまりｔ２ａ＞ｔ２ｂ）、第２金属層１２ａの厚さt２ａは、５０μｍ超とするのが好ましい。
これにより、低温環境下において強度と伝導性が共に良好なアルミニウムクラッド材２０を得ることができる。
【００４６】
また、実施形態１に規定した第２金属層１２の表面硬さ、界面近傍の硬さ、およびその他規定についても、厚さの厚い第２金属層（図４では、第２金属層１２ａ）が、それらの規定を満たすことにより、変形例に係るアルミニウムクラッド材２０は、実施形態１のアルミニウムクラッド材１０と同様の効果を有することができる。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
１．測定用試料の作製
アルミニウムを鋳造圧延して、表１に記載の純度を有するアルミニウム板（第２金属材料１２０）を準備した。表１の２Ｎ−Ａｌ、４Ｎ−Ａｌ、５Ｎ−Ａｌおよび６Ｎ−Ａｌは、それぞれ、純度９９質量％、９９．９９質量％、９９．９９９質量％および９９．９９９９質量％のアルミニウムを指す。
また、アルミニウム合金（Ａ５０５２）を鋳造圧延して、表２に示す組成を有するアルミニウム合金板（第１金属材料１１０）を準備した。
なお、表１および表２は、得られた第１金属材料１１０、第２金属材料１２０について、固体発光分光分析により組成分析を行った分析結果である。表１で線（−）を記載したものは、その化学成分が検出されなかったことを意味する。
【００４８】
得られた第１金属材料１１０、第２金属材料１２０を以下の寸法に切断した後、以下の条件で表面処理工程、クラッド工程（熱間圧延）および仕上げ圧延（冷間圧延）を行い、アルミニウムクラッド材１０を準備した。
・第１金属材料１１０の寸法：2.0〜3.0mm×125mm×190mm
・第２金属材料１２０の寸法：0.3〜1.0mm×125mm×190mm
・表面処理工程：市販の金属磨き剤にて第１金属材料１１０の貼合せ面１１０ｂ全体および第２金属材料１２０の貼合せ面１２０ｂ全体を、それぞれ、長手方向に１０往復させて研磨した。
・クラッド工程（熱間圧延）：圧延前の第１金属材料１１０、第２金属材料１２０のそれぞれを３００〜３５０℃に加熱し、その温度（熱間圧延温度）で、１パス当たりの圧下率１５〜２０％として５パスの熱間圧延を行った。最終的な総圧下率は５０〜７５％であった。
・仕上げ圧延（冷間圧延）：仕上げ圧延として、１パス当たりの圧下率１０〜２０％として、１〜１０パスの冷間圧延を行って、所定厚さ（表３の「アルミニウムクラッド材の厚さ」）まで圧延した。
【００４９】
各アルミニウムクラッド材１０の製造に使用される第１金属材料１１０、第２金属材料１２０の材質の組み合わせは、表３に記載された第１金属層の「材質」、第２金属層の「材質」に記載した。なお、表３において、試料Ｎｏ．１１は、第１金属層１１のみから成り（つまり、第２金属層１２を含まない）、試料Ｎｏ．１２は、第２金属層１２のみから成る（つまり、第１金属層１１を含まない）ことを意味する。
【００５０】
圧延前の第１金属材料１１０の厚さｔ１１および第２金属材料１２０の厚さｔ２２は、圧延後（熱間圧延および仕上げ圧延の後）に、表３に記載した第１金属層の厚さｔ１および第２金属層の厚さｔ２となるように選択される。なお、圧延前の「第１金属材料１１０の厚さｔ１１」に対する「第２金属材料１２０の厚さｔ２２」の比（圧延前の厚さ比）は、圧延後の「第１金属層の厚さｔ１」に対する「第２金属層の厚さｔ２」の比（圧延後の厚さ比）とほぼ等しくなる。よって、圧延前の厚さ比が、表３に示す圧延後の厚さ比と等しくなるように、圧延前の第１金属材料１１０の厚さｔ１１および第２金属材料１２０の厚さｔ２２を、それぞれ、２．０〜３．０ｍｍ、０．３〜１．０ｍｍの間で調節した。
【００５１】
上記の条件で製造されたアルミニウムクラッド材１０のうち試料Ｎｏ．２〜５、７、９、および１１〜１２を、表３に記載の熱処理温度で３時間保持して熱処理を行い、測定用試料を得た。
表３において、試料Ｎｏ．１０の第２金属層の材質、および試料Ｎｏ．９〜１０の圧延後の厚さ比の値に下線を付しているのは、それらが本発明の規定を満たしていないことを示している。
【００５２】
【表１】
2020026119.tif 000003
【００５３】
【表２】
2020026119.tif 000004
【００５４】
【表３】
2020026119.tif 000005
【００５５】
２．硬さ測定
第２金属層の硬さ（表面１２ｘ、並びに接合面１５から１０μｍの位置Ｐ１０および５０μｍの位置Ｐ５０（図２）における硬さ）
表３に示す条件で作製した測定用試料（アルミニウムクラッド材）の第２金属層１２について、マイクロビッカース硬度計を用いてビッカース硬さ（ＨＶ０．０１）を測定した。ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４:２００９「ビッカース硬さ試験−試験方法」の規定に沿って、正四角錐のダイヤモンド圧子を試験片の表面に押し込み、その試験力を解除した後、表面に残ったくぼみの対角線長さからビッカース硬さを算出した。この規格では、試験力によって硬さ記号を変えることが定められており、ここでは、試験力０．０１ｋｇｆ（＝０．０９８０６Ｎ）のときのビッカース硬さ（ＨＶ０．０１）を採用した。
【００５６】
第２金属層１２の表面１２ｘの硬さ測定では、作製した測定用試料から１０ｍｍ×２０ｍｍの試料片を切り出し、表面１２ｘをバフ研磨で鏡面研磨して測定を行った。
接合面１５から１０μｍ離れた位置Ｐ１０および５０μｍ離れた位置Ｐ５０の硬さ測定では、作製した測定用試料から、接合面１５と直交する断面で、１０ｍｍ×２０ｍｍの試料片を切り出した。試料片の断面が露出するようにアクリル樹脂で埋め込み、露出した断面をバフ研磨で鏡面研磨した。鏡面研磨した断面を光学顕微鏡で確認して、第１金属層１１と第２金属層１２との接合面１５を特定し、その接合面１５から１０μｍ離れた位置Ｐ１０と、５０μｍ離れた位置Ｐ５０を特定した。各位置において、マイクロビッカース硬さを測定した。
【００５７】
ビッカース硬さの測定結果を表４に示す。
第２金属層１２の表面１２ｘの硬さの測定は、試料Ｎｏ．１〜１２の全てで行った。なお、試料Ｎｏ．１１は第１金属層のみから形成されているため、実質的には、第１金属層１１の表面の硬さを測定したものであった。
第２金属層１２の位置Ｐ１０、Ｐ５０（図２）での硬さ測定は、試料Ｎｏ．１〜４で行った。
【００５８】
３．残留抵抗比（ＲＲＲ）
極低温環境下における伝導性を検討するために、残留抵抗比（ＲＲＲ）を測定した。
測定用試料を用いて、室温での電気比抵抗値ρrt（Ω・ｍ）と、液体Ｈｅ温度（４．２Ｋ）での電気比抵抗値ρ4.2K（Ω・ｍ）を四端子法により測定した。得られた電気比抵抗値を用いて、以下の式（４）から残留抵抗比（ＲＲＲ）を求めた。
ＲＲＲ＝ρrt÷ρ4.2K    （４）
各試料のＲＲＲの測定値を表４に示す。また、ＲＲＲが１０００以上を優良（◎）、５００以上１０００未満を良好（○）、５００未満を不良（×）と分類して、表４の「評価」の欄に示した。
【００５９】
４．引張強度
引張試験により、測定用試料の引張強度を調べた。
測定用試料から、ＪＩＳ１３Ｂ号引張試験片を作製し、ＪＩＳ規格に準拠した引張試験機でＪＩＳ  Ｚ  ２２４１:２０１１に基づいて求めた。各試料の引張強度の測定値を表４に示した。また、引張強度が１００ＭＰａ以上を良好（○）、１００ＭＰａ未満を不良（×）と分類して、表４の「評価」の欄に示した。
【００６０】
【表４】
2020026119.tif 000006
【００６１】
試料Ｎｏ．１〜８は、第１金属層１１がアルミニウム合金から成り、第２金属層１２が純度９９．９９質量％（４Ｎ）以上の高純度アルミニウムから成り、厚さ比（ｔ２÷ｔ１）が０．２〜５．０であるため、ＲＲＲが１００以上、引張強度が１００ＭＰａ以上と良好であった。また、第２金属層が純度９９．９９９質量％の高純度アルミニウム（５Ｎ−Ａｌ）の試料Ｎｏ．１〜４の結果を比較すると、熱処理を行わなかった試料Ｎｏ．１、熱処理温度が５００℃と高過ぎる試料Ｎｏ．４に比べて、１５０℃以上４００℃以下の熱処理温度で熱処理した試料Ｎｏ．２、３は、ＲＲＲが１０００を超えており、著しく改善された。このように、高純度アルミニウムの純度が高い場合でも、１５０℃以上４００℃以下の温度で熱処理を行うことによりＲＲＲの改善効果がある。
【００６２】
一方、試料Ｎｏ．９は、厚さ比（ｔ２÷ｔ１）が０．１０と小さいため、高純度アルミニウムから成る第２金属層１２が薄くなり、ＲＲＲが低かった。
試料Ｎｏ．１０は、第２金属層１２を形成するアルミニウムの純度が９９質量％（２Ｎ−Ａｌ）と低かったため、ＲＲＲが極めて低かった。
試料Ｎｏ．１１は、第２金属層１２が存在しないため、極低温環境下における伝導性が低く、ＲＲＲが極めて低かった。
試料Ｎｏ．１２は、アルミニウム合金から成る第１金属層１１が存在しないため、引張強度が低かった。
【００６３】
（実施例２）
第１金属材料１１０および第２金属材料１２０の貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂを研磨して、異なる温度で熱間圧延して圧延接合(クラッディング)を行った。
実施例１の試料Ｎｏ．１と同様に準備した第１金属材料１１０（サイズ：2.0mm×125mm×190mm）と第２金属材料１２０（サイズ：1.0mm×120mm×190mm）について、貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂの全面のそれぞれを、市販のステンレス製ワイヤーブラシで長手方向に１０往復こすって粗面化した試料と、市販の金属磨き剤を用いて長手方向に１０往復して研磨した試料とを準備した。
各試料の貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂについて、レーザー顕微鏡を用いて、1.0×1.4mm角の範囲で算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１:２０１３）を測定した。測定は、各試料の中央付近で行った。測定したＲａの値を表５に示す。
【００６４】
その後、第１金属材料１１０の貼合せ面１１０ｂと、第２金属材料１２０の貼合せ面１１０ｂとを接触させて、熱間圧延を行って圧延接合（クラッディング）した。圧延前の各金属材料の温度（熱間圧延温度）は表５に示した通りとし、１パス当たりの圧下率１５〜２０％で５パス行った。最終的な総圧下率は８０％であった。
得られた試料（アルミニウムクラッド材）について、剥離試験を行った。剥離試験では、１０ｍｍ×２０ｍｍのサイズに切り出した試料を、長手方向の中央付近（端部から１０ｍｍの位置）で９０度に折り曲げ、その後に１８０度に戻す操作（これを「９０度曲げ」と称する）を行う。同じ位置で９０度曲げを１０回繰り返した後に、第１金属層１１と第２金属層１２との間に剥離が生じたかどうかを目視で確認した。剥離が生じなかった場合を「完全接合（○）」とし、一部が剥離した場合を「一部剥離（△）」とし、完全に剥離した場合を「完全剥離（×）」と評価した。評価結果を表５に示す。
【００６５】
【表５】
2020026119.tif 000007
【００６６】
ワイヤーブラシでの研磨では、第１金属材料１１０の貼合せ面１１０ｂの表面粗さＲａは３μｍを超えており、本発明の好ましい表面粗さの範囲（Ｒａ＝０．５〜３μｍ）から外れていた。一方、第２金属材料１２０の貼合せ面１２０ｂの表面粗さＲａは０．５〜３μｍの範囲であった。この場合、第１金属材料１１０、第２金属材料１２０を完全接合するためには、熱間圧延温度を３２０℃以上（本実施例では、３２０℃〜４００℃）にする必要があった。
【００６７】
これに対して、研磨粉での研磨では、貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂの表面粗さＲａがいずれも０．５〜３μｍの範囲内であった。この場合、熱間圧延温度が２６０℃以上（本実施例では、２６０℃〜４００℃）で第１金属材料１１０、第２金属材料１２０を完全接合することができた。つまり、貼合せ面１１０ｂ、１２０ｂの表面粗さＲａがいずれも好ましい範囲内にあると、２６０℃〜２８０℃の低い熱間圧延温度でも金属材料１１０、１２０を完全接合できることがわかった。
【符号の説明】
【００６８】
１０、２０  アルミニウムクラッド材
１１  第１金属層
１２、１２ａ、１２ｂ  第２金属層
１２ｘ  第２金属層の表面
１５、１５０  接合面
１１０  第１金属材料
１１０ｂ  第１金属材料の貼合せ面
１２０  第２金属材料
１２０ｂ  第２金属材料の貼合せ面
【図１】
2020026119.tif 000008
【図２】
2020026119.tif 000009
【図３】
2020026119.tif 000010
【図４】
2020026119.tif 000011