(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの面の表面から深さ２μｍ、両面合計で深さ４μｍにおける鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が１００質量ｐｐｍ・μｍ以下であり、かつ、純度が質量比で９９．９９９９％以上のアルミニウム圧延材であって、
表面の少なくとも一部がアルミニウムより成る複数の薄片により覆われていることを特徴とするアルミニウム圧延材。
【請求項２】
前記薄片が質量比で純度９９．９８％以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム圧延材。
【請求項３】
前記薄片が、前記アルミニウム圧延材の圧延方向を長手方向とする鱗片形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム圧延材。
【請求項４】
それぞれの面の表面から深さ２μｍ、両面合計で深さ４μｍにおける鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が２０質量ｐｐｍ・μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム圧延材。
【請求項５】
第１のアルミニウム材を圧延して圧延ロールの表面にアルミニウムコーティング層を形成するコーティング工程と、
前記アルミニウムコーティング層を有する前記圧延ロールを用いて、純度が質量比で９９．９９９９％以上の第２のアルミニウム材を圧延する圧延工程と、
を含むことを特徴とする純度が質量比で９９．９９９９％以上のアルミニウム圧延材の製造方法。
【請求項６】
下記（１）式で規定されるコーティング延べパス数Ｐｔが１５以上になるように前記第１のアルミウム材の圧延を行い、かつ前記第２のアルミニウムの圧延のパス数が１６以上であることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【数１】
0005779061.tif 000009
（ここで、Ｌｎはコーティング用アルミニウム材を１パスから順にＮパスまで圧延した際の、ｎパス目の圧延前のコーティング用圧延材の長さであり、ＬＲは、圧延ロールの周長である。）
【請求項７】
前記第１のアルミニウム材の純度が質量比で９９．９８％以上であることを特徴とする請求項５または６に記載のアルミニウム圧延材の製造方法。
【請求項８】
前記コーティング工程の圧延が冷間圧延であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム圧延材の製造方法。
【請求項９】
前記圧延工程の圧延が冷間圧延であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のアルミニウム圧延材の製造方法。
【請求項１０】
前記コーティング工程の圧延が前記圧延ロールを用いて複数回行われることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のアルミニウム圧延材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルミニウム圧延材、とりわけ高純度のアルミニウム圧延材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
純度９９．９９９９％（質量比、以下同じ）以上の高純度のアルミニウムは、多くの分野で用いられており、その用途は拡大している。そのような用途として、例えば絶対温度５０Ｋ以下の極低温で使用でき、かつ、低い電気抵抗率および／または高い熱伝導率を必要とする超電導マグネット、クライオポンプまたは極低温冷凍機の部材が知られている。さらに、高純度のアルミニウムは、ＭＢＥ等による半導体の気相成長に用いる原料としても用いられている。
例えば特許文献１は、９９．９９９９％以上の純度レベルを有する高純度アルミニウム材を開示している。
また、三層電解法により精製（精錬）して得た純度９９．９９９％以上のアルミニウム材をさらに一方向凝固法により精製することで９９．９９９９％以上のアルミニウム材を得ることができることも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４２８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これら高純度材は鋳造材として提供されるものがほとんどであり、例えば寸法精度に優れる、または加工性に優れる等の理由、および熱伝導性や電気伝導性にも優れるといった理由から、鋳造材に代わる高純度（例えば純度９９．９９９９％以上）の圧延材に対して強い要望がある。
しかし、純度９９．９９９９％以上のアルミニウム圧延材は、ほとんど知られていない。
【０００５】
これは、圧延材の寸法精度の確保、または圧延ロールの耐久性の向上のために圧延に用いる圧延ロールの材料として、ＪＩＳ  Ｇ  ４４０４に規定されるＳＫＤ６１に代表される工具鋼のような鋼を使用する必要があることから、圧延時に圧延ロール中の鉄がアルミニウム材に拡散したり、磨耗した圧延ロール断片（磨耗粉）が混入したりして不純物量（不純物濃度）が上昇するため、圧延後の純度が９９．９９９９％未満となってしまうことに起因する。
【０００６】
そこで本願発明は、例えば純度９９．９９９９％以上の高純度でかつ表面部の鉄の含有量（鉄の表面汚染量（鉄の表面汚染濃度））の少ないアルミニウム圧延材を提供すること、および鉄を含む圧延ロールを用いても例えば純度９９．９９９９％以上でかつ表面部の鉄の含有量（鉄の表面汚染量（鉄の表面汚染濃度））の少ない高純度のアルミニウム圧延材を得ることができるアルミニウム圧延材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様１は、それぞれの面の表面から深さ２μｍ、両面合計で深さ４μｍにおける鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が１００質量ｐｐｍ・μｍ以下であり、かつ、純度が質量比で９９．９９９９％以上のアルミニウム圧延材であって、表面の少なくとも一部がアルミニウムより成る複数の薄片により覆われていることを特徴とするアルミニウム圧延材である。
【０００８】
本発明の態様２は、前記薄片が質量比で純度９９．９８％以上であることを特徴とする態様１に記載のアルミニウム圧延材である。
【０００９】
本発明の態様３は、前記薄片が、前記アルミニウム圧延材の圧延方向を長手方向とする鱗片形状であることを特徴とする態様１または２に記載のアルミニウム圧延材である。
【００１０】
本発明の態様４は、それぞれの面の表面から深さ２μｍ、両面合計で深さ４μｍにおける鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が２０質量ｐｐｍ・μｍ以下であることを特徴とする態様１〜３のいずれかに記載のアルミニウム圧延材である。
【００１１】
本発明の態様５は、第１のアルミニウム材を圧延して圧延ロールの表面にアルミニウムコーティング層を形成するコーティング工程と、前記アルミニウムコーティング層を有する前記圧延ロールを用いて、純度が質量比で９９．９９９９％以上の第２のアルミニウム材を圧延する圧延工程と、を含むことを特徴とする純度が質量比で９９．９９９９％以上のアルミニウム圧延材の製造方法である。
【００１２】
本発明の態様６は、下記（１）式で規定されるコーティング延べパス数Ｐｔが１５以上になるように前記第１のアルミウム材の圧延を行い、かつ前記第２のアルミニウムの圧延のパス数が１６以上であることを特徴とする態様５に記載の製造方法である。
【００１３】
【数１】
0005779061.tif 000002
（ここで、Ｌｎはコーティング用アルミニウム材を１パスから順にＮパスまで圧延した際の、ｎパス目の圧延前のコーティング用圧延材の長さであり、ＬＲは、圧延ロールの周長である。）
【００１４】
本発明の態様７は、前記第１のアルミニウム材の純度が質量比で９９．９８％以上であることを特徴とする態様５または６に記載のアルミニウム圧延材の製造方法である。
【００１５】
本発明の態様８は、前記コーティング工程の圧延が冷間圧延であることを特徴とする態様５〜７のいずれかに記載のアルミニウム圧延材の製造方法である。
【００１６】
本発明の態様９は、前記圧延工程の圧延が冷間圧延であることを特徴とする態様５〜８のいずれかに記載のアルミニウム圧延材の製造方法である。
【００１７】
本発明の態様１０は、前記コーティング工程の圧延が前記圧延ロールを用いて複数回行われることを特徴とする態様５〜９のいずれかに記載のアルミニウム圧延材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、耐久性に優れ、かつ、得られた圧延材の寸法精度が高い鋼製の圧延ロールを用いても圧延時に鉄元素がアルミニウム材に侵入するのを抑制することが可能になる。従って、本発明により純度が例えば９９．９９９９％以上で、かつ、表面部の鉄の含有量（鉄の表面汚染量（鉄の表面汚染濃度））の少ない高純度のアルミニウム圧延材およびその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の製造方法を示す概略断面図である。
【図２】本願発明に係る好適なアルミニウム圧延材の模式断面図である。
【図３】本願発明に係る好適なアルミニウム圧延材のＳＥＭ写真である。
【図４】実施例１および参考例２ならびに比較例に係るサンプルの深さＧＤＭＳによる鉄含有量（鉄の濃度）の測定結果である。
【図５】実施例３に係るサンプルの深さＧＤＭＳによる鉄の濃度（鉄含有量）の測定結果である。
【図６】実施例３において、コーティング延べパス数および圧延パス数と鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））との関係を示すグラフである。
【図７】実施例４に係るサンプルの深さＧＤＭＳによる鉄の濃度（鉄含有量）の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本出願の発明者は、鋭意検討した結果、圧延に使用する圧延ロールの表面を予めアルミニウムによりコーティングしておくことで、圧延時の圧延ロールからアルミニウム表面部への鉄の侵入を抑制でき、圧延後も例えば９９．９９９９％以上と高い純度を維持できることを見出した。
そして、コーティング用アルミニウム材を圧延することで、圧延ロールの表面に効果的なアルミニウムのコーティングを施すことが可能となることを見出した。また、好適なコーティングを実施すると、得られた圧延材の表面の少なくとも一部が、コーティングに用いたアルミニウムの薄片により覆われ、より好ましい純度の圧延材を得ることができることを見出した。
【００２１】
以下に本発明の詳細を説明する。最初に本発明に係る製造方法の詳細を説明し、続いて本願発明の製造方法により得られた好適なアルミニウム圧延材について説明する。
【００２２】
１．製造方法
図１は、本発明の製造方法を示す概略断面図である。
１組の圧延ロール１を用いて、アルミニウム材３を圧延する。圧延ロール１の表面の少なくとも一部はアルミニウムからなるコーティング層２により覆われている。
コーティング層２は、アルミニウム材３を圧延する前に、圧延ロール１を用いて、アルミニウム材３とは異なる、コーティング用のアルミニウム材を圧延することにより形成する。
そして、コーティング層２を形成した後、アルミニウム材３を圧延することにより、アルミニウム材３が圧延ロール１と直接接触するのを防止または抑制することができる。
この結果、得られたアルミニウム圧延材（図ではアルミニウム材３のうち、圧延ロール１より右側の部分）に、例えば鉄のような、圧延ロール１の成分が拡散したり、磨耗した圧延ロール断片（磨耗粉）が混入したりするのを抑制でき、従って圧延工程でアルミニウム材３の不純物量（不純物濃度）が増加するのを抑制できる。
【００２３】
以下に、製造方法を詳述する。
（１）アルミニウム材
圧延に用いるアルミニウム材３は、純度が９９．９９９９％以上（上述のように、質量比）のアルミニウムよりなる。限定するものではないが、通常は鋳造材を用い、表面を切削した鋳造材を用いてもよい、
このような高純度のアルミニウム材は、例えば、三層電解法により精製（精錬）して得た純度９９．９９９％以上のアルミニウム材をさらに一方向凝固法により精製する等の既知の方法で得ることができる。
【００２４】
なお、すべての元素を測定して純度を求めることは、実用的には極めて困難を伴うことから、アルミニウム中の不純物として存在することが多い、鉄（Ｆｅ）、シリコン（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびバナジウム（Ｖ）の６元素の含有量（質量％）（濃度（質量％））を求めて、１００質量％からこれら６元素の含有量（濃度（質量％））を引いたものをアルミニウムの純度として用いる。
これらの６元素の含有量（濃度）の測定は、例えばＩＣＰ発光分析により行うことができる。また、例えばグロー放電質量分析のような質量分析により測定することもできる。
【００２５】
さらに、圧延ロール１から圧延中にアルミニウム材３に侵入した鉄の量（鉄の濃度）をより定量的に評価する方法として、深さＧＤＭＳ（深さグロー放電質量分析）による測定を用いることができる。
これは得られたアルミニウム圧延材の片面において、表面から２μｍの範囲の鉄量（鉄濃度）を深さ方向にＧＤＭＳ分析し、得られたＧＤＭＳ分析値の両面合計４μｍ換算値（単位：ｐｐm・μｍ）から圧延前のアルミニウム材３のＧＤＭＳ分析値の両面合計４μｍ換算値を引くことにより求めることができる。
より詳細には、例えば詳細を後述する実施例に係る図４に示すように表面から２μｍの範囲の深さ方向ＧＤＭＳ分析値（片面の濃度プロファイル）の面積（ｐｐｍ・μｍ（ｐｐｍは質量比、以下同じ））を２倍した値が圧延材のそれぞれの面で深さ２μｍずつ、両面合計で深さ４μｍの範囲の鉄量（鉄濃度）の積算値（ｐｐｍ・μｍ）となり、この積算値からＧＤＭＳ分析で測定した圧延用のアルミニウム材の鉄の含有量（鉄の濃度）（例えば詳細を後述する実施例では０．０５９ｐｐｍ）の両面合計４μｍの範囲の鉄量（鉄濃度）の積算値、すなわち圧延用アルミニウム材の鉄の含有量（鉄の濃度）と４μｍとの積（実施例では０．０５９ｐｐｍ×４μｍ＝０．２４ｐｐｍ・μｍ）を差引いて求められる鉄の表面汚染総量（鉄の表面汚染濃度）で評価することができる。
このようにして、求めた表面汚染総量（表面汚染濃度）は、圧延ロール１からアルミニウム材３の表面に侵入した鉄の量（鉄の濃度）をより定量的に評価できる手段として有用である。
以下、本明細書ではこのようにして求めた鉄の量（鉄の濃度）を「鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））」または「鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）」と呼ぶことがある。
【００２６】
（２）圧延ロール
圧延ロール１は、従来からアルミニウムの圧延に使用されるロールであり、例えばＪＩＳに規定されるＳＫＤ６１に代表される工具鋼のような鋼よりなるロールを使用することができる。
なお、本願発明に使用する圧延ロール１は鋼に限定されるものではなく、例えばセラミックスロール等の鋼以外の材料からなる圧延ロール１を使用しても、圧延中に圧延ロール１からアルミニウム材３への不純物の侵入を抑制するという本願の目的を達成することができる。
【００２７】
（３）圧延ロールのコーティング
アルミニウム材３を圧延する前に、圧延ロール１の表面にアルミニウムコーティング層２を形成する。アルミニウムコーティング層２のコーティングは圧延ロール１により、アルミニウム材３と異なるアルミニウム材（以下、「コーティング用アルミニウム材」ということがある。）を圧延することにより行う。
【００２８】
アルミニウムコーティング層２は、好ましくは純度９９．９８％以上のコーティング用アルミニウム材を用いて形成する。より好ましくはアルミニウムコーティング層２の純度が９９．９８％以上となるようにコーティング用アルミニウム材の純度を選択する。更に好ましいコーティング用アルミニウム材の純度はアルミニウム材３と同等以上の９９．９９９９％以上である。
【００２９】
なお、コーティング用アルミニウム材は、フッ酸と硝酸の混合酸または苛性ソーダ（水酸化ナトリウム溶液）などで酸洗浄又はアルカリ洗浄し、表面汚染層を除去してから使用するのが好ましい。
【００３０】
コーティング中に圧延ロール１からアルミニウムコーティング層２への鉄の拡散を抑制するために、コーティングは好ましくは冷間圧延により行う。
【００３１】
アルミニウムコーティング層２は、好ましくは０．２μｍ以上の厚さを有し、より好ましくは１μｍ以上の厚さを有する。
アルミニウムコーティング層２の厚さが厚いと、アルミニウム材３を圧延する際に、アルミニウム材３への鉄の侵入をより確実に抑制できるからである。
【００３２】
コーティング層２は、アルミニウム材３を圧延する際にアルミニウム材３と接触する圧延ロール１の表面部分のうち（コーティング層２がない場合にアルミニウム材３と接触する表面部分）の好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上を覆っている。
このように広い範囲を覆うことで、アルミニウム材３を圧延する際にアルミニウム材３と圧延ロール１とが接触するのを確実に抑制できるからである。
【００３３】
また、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上のこのような高い被覆率を有するアルミニウムコーティング層２は、緻密かつ均一で、また、より強固に圧延ロール１に接着することが可能となる。
圧延ロール１のアルミニウムコーティング層２による被覆率は、例えば圧延ロール１の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）または光学顕微鏡で観察して得た画像を画像解析することにより求めることができる。
【００３４】
コーティング用アルミニウム材を圧延する際の１パスあたりの圧下率（加工率）は、好ましくは１０％以上、更に好ましくは２０％以上である。圧下率が高い方が圧延ロール１の表面にアルミニウムコーティング層２が付着し易く、圧延ロール１とアルミニウムコーティング層２との接着強度が高くなり、より強固なアルミニウムコーティング層２を得られるからである。
【００３５】
また、コーティング用アルミニウム材の圧延は、同一の圧延ロール１について複数パス行うことが好ましく、より好ましくは４パス以上、更に好ましくは２０パス以上行う。
複数パスの圧延を行うことで、より厚いアルミニウムコーティング層２を得ることができるからである。
複数パスの圧延を行う際は、コーティング用アルミニウム材のトータルの圧下率（複数パス全体の圧下率）を６０％以上とするのが好ましく、８０％以上とするのが更に好ましい。
より強固なアルミニウムコーティング層２を得ることができるからである。
なお、よりコーティングに適した圧延条件を選択するため、通常、コーティング用アルミニウム材の圧延は、その後の目的とする圧延材を得るためのアルミニウム材３の圧延と比べて、圧下率とパス数のすくなくとも何れか一方を異なるよう選択するのが好ましい。
【００３６】
・コーティング延べパス数
また、アルミニウムコーティング層２をより確実に圧延ロール１に形成できるよう管理する指標として「コーティング延べパス数」を用いることが好ましい。
「コーティング延べパス数」とは、コーティング用アルミニウム材を１パスから順にＮパスまで圧延した際の、ｎパス目の圧延前のコーティング用圧延材の長さをＬｎとしたときに、１〜ＮパスまでのＬｎの和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋・・・ＬＮ−１＋ＬＮ、「コーティング用圧延材の延べ長さ」とも言う）を圧延ロール１の周長（外周の長さ）ＬＲで除した値である。
【００３７】
すなわちコーティング延べパス数Ｐｔは、以下の（１）式で表すことができる。
【００３８】
【数２】
0005779061.tif 000003
【００３９】
コーティング延べパス数は、コーティング用圧延材をＮパス圧延する間に圧延ロールのそれぞれの部位に何回接触したかを示している。
そして、（１）式に示すコーティング延べパス数は、例えば簡単のために小数点以下を四捨五入して整数で表してもよい。
【００４０】
コーティング延べパス数が、多いほど、圧延ロール１は、より多くの回数、コーティング用アルミニウム材と接触することになることから、より確実にアルミニウムコーティング層２を形成でき好ましい。
好ましいコーティング延べパス数は１５以上である。圧延ロール１は、コーティング用アルミニウム材と十分に接触することになることから、コーティング延べパス数が１５以上だと、十分なアルミニウムコーティング層２をより確実に形成できる。
また、より好ましくは、コーティング延べパス数は１５〜６０である。この数値範囲内であれば、十分なアルミニウムコーティング層２をより確実に形成できるとともに、効果が飽和して不要な圧延を繰り返し行う可能性を抑制できるからである。
【００４１】
また、コーティング延べパス数を１５回以上とするように圧延を行って、アルミニウムコーティング層２を形成する場合、用いるコーティング用アルミニウム材の純度を９９．９８％以上（３Ｎ８）とすることが好ましい。より確実に、圧延後のアルミニウム材３の鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）を例えば２０ｐｐｍ・μｍ以下と非常に低いレベルにすることができるからである。
【００４２】
（４）アルミニウム材３の圧延
図１に示す実施形態では、表面にコーティング層２を有する１組の圧延ロール１を用いて圧延を行う。図１では図中の矢印ｘの方向が圧延方向である。
圧延は、アルミニウム材３（純アルミニウム）の圧延に用いられる条件であれば、どのような条件でもよい。
１パスあたりの圧下率が１０％以上であることが好ましい。また、複数パスの圧延を行うのが好ましい。複数パスの圧延を行う場合、トータルの圧下率は、８０％以上であることが好ましい。
【００４３】
また、図１に示す実施形態では１組の圧延ロール１を用いて圧延を行っているが、複数パスの圧延を行う際は、複数組の圧延ロール１を連続的に並べて、連続圧延を行ってもよい。
連続圧延を行う場合は、複数組の圧延ロール１のそれぞれにアルミニウムコーティング層２を形成しておくのが好ましい。
【００４４】
圧延は、冷間圧延で行うのが好ましい。圧延ロール１からの鉄の拡散をより容易に抑制できるからである。
熱間圧延では、圧延ロール１から、より容易に鉄が拡散するために、アルミニウム材３の純度が９９．９９９９％以上であっても得られた圧延材の純度が９９．９９９９％未満となる場合がある。
しかし、この場合でも圧延ロール１にアルミニウムコーティング層２を形成せずに圧延した場合と比べて、得られた圧延材の純度は明らかに高い。
【００４５】
そこで、アルミニウムコーティング層２を形成した圧延ロール１を用いて熱間圧延を行った場合でも、得られた圧延材の純度が９９．９９９９％以上となる実施形態であれば、本発明に含まれる。
熱間圧延を行う場合には圧延温度は４００〜５５０℃であることが好ましい。圧延温度が４００℃未満ではアルミニウム材が十分に軟化せず、圧延温度が５５０℃を超えるとアルミニウム材が圧延ロールに貼りつく可能性があり、作業性が低下するためである。
【００４６】
なお、本明細書でいう圧延材とは、言うまでもなく、圧延ロールを用いて１パス以上の圧延を行って得た材料を意味する。
圧延材は、以下に示す何れか１つ以上の特徴を有する場合が多く、これらの特徴の少なくとも１つ以上を有することから圧延材と判る。しかし、これらの特徴は圧延材を限定するものではなく、これらの特徴の何れもが認められないことは、直ちに圧延材でないことを意味するものではない。
【００４７】
i) 圧延集合組織と呼ばれる特定の結晶方位を有する組織を有する。冷間圧延と熱間圧延では優先結晶方位が異なる。
冷間圧延集合組織：（１１２）[１１−１]と（０１１）[２１−１]の複合方位（２つの方位）が優先方位である。
熱間圧延集合組織：（０１１）[２１−１]が優先方位である。
ii) 圧延による塑性変形によって結晶中の転位密度が著しく増大する。均質化した鋳塊では転位密度は１０６〜１０８／ｃｍ２であるが、圧延材では転位密度が１０１０〜１０１２／ｃｍ２にも達する。
iii）圧延加工により圧延方向に延伸した結晶粒が認められる。
【００４８】
・コーティング延べパス数１５回以上の場合の好ましい圧延条件
上述のように、コーティング用アルミニウム材をコーティングする際にコーティング延べパス数を１５回以上とすることが好ましく、これにより、圧延ロール１に十分なアルミニウムコーティング層２をより確実に形成できる。
【００４９】
この場合、アルミニウム材３を１６パス以上圧延することが好ましい。このように、１６パス以上圧延することで、鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）を例えば２０ｐｐｍ・μｍ以下と非常に低いレベルにすることができる。
【００５０】
この理由については、明らかになっていないが、本願発明者らが推定する理由は以下の通りである。なお、以下の理由は本願発明者らが現時点で得られている知見から推測する理由であって、本願発明の技術的範囲を制限することを意図するものではないことに留意されたい。
【００５１】
適切な圧下率で圧延を繰り返すとアルミニウム材３は、比較的均一に圧延され、表面積が増加する。一方、圧延ロール１の表面には、コーティング延べパス数１５回以上の条件で十分なアルミニウムコーティング層２が形成されているため、圧延を繰り返して、圧延パス数が増加しても、圧延ロール１からアルミニウム材３への鉄の侵入は十分に抑制されている。
【００５２】
この結果、アルミニウム材３の表面に存在する鉄の総量（鉄の濃度）がそれ程増加することなく、アルミニウム材３の表面部の体積（例えば、それぞれの面の表面から深さ２μｍ、両面合計で深さ４μｍの範囲の体積）が増加することから、鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が低下する。とりわけ、圧延パス数を１６以上とすることで、鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）を例えば２０ｐｐｍ・μｍ以下と非常に低いレベルにすることができる。
なお、このメカニズムを考慮するとトータルの圧下率を９０％以上とすることが好ましい。
【００５３】
２．好適な圧延材
図２は、上述した製造方法で得られた好適なアルミニウム圧延材（部分）の模式断面図である。
アルミニウム材３を上述の条件で圧延して得られたアルミニウム圧延材３aは表面が複数のアルミニウムの薄片２aにより覆われている。図２では、圧延材３ａの一方の表面しか示していないが、他方の表面も同様に複数のアルミニウムの薄片２ａにより覆われている。
【００５４】
図３（ａ）は、詳細を後述する実施例１−２に係るアルミニウム圧延材の表面のＳＥＭ観察結果であり、図３（ｂ）は詳細を後述する比較例１−１に係るアルミニウム圧延材の表面のＳＥＭ観察結果である。図３（ａ）に示す圧延材の表面は圧延方向（写真の左右方向）に伸びた、すなわち圧延方向を長手方向とする鱗片状の形状を有するアルミニウム薄片により覆われている。一方、図３（ｂ）の圧延材は、圧延ロール１の表面にアルミニウムコーティング層２を形成せずに圧延を行ったものであり、圧延材の表面にアルミニウム薄片は認められない。
【００５５】
アルミニウムコーティング層２を形成する際に、例えばその被覆率を８０％以上とするなど、アルミニウムコーティング層２を上述した好ましい形成条件下で形成した場合に、圧延材３ａ表面がアルミニウム薄片２ａにより覆われる場合が多い。
【００５６】
被覆率が高いおよび／または厚さの十分にあるアルミニウムコーティング層２を形成すると、圧延時にその一部が剥がれて、アルミニウムの薄片２ａとして圧延材３ａの表面を覆うからである。
すなわち、アルミニウム薄片２ａに覆われている圧延材３ａは、アルミニウムコーティング層２が十分に形成された条件で圧延されたことを意味し、従って圧延ロール１からの鉄の侵入が十分に抑制されていることを示している。
また、アルミニウム薄片２ａはアルミニウムコーティング層２から剥がれた後、圧延ロール１により押圧されるため、圧延材３ａの表面に押し込められて、圧延材３ａの表面に固定されている。そして、アルミニウム薄片２ａは圧延方向に伸びた形状を有する。
【００５７】
従って、アルミニウム圧延材３ａはその純度が好ましくは９９．９９９９％以上となっている。
【００５８】
また、上述したように好ましいアルミニウムコーティング層２はその純度が９９．９８％以上であり、より好ましくは９９．９９９９％以上であることに対応して、アルミニウム薄片２ａは好ましくはその純度が９９．９８％以上であり、より好ましくは９９．９９９９％以上である。
さらに、このようにアルミニウム薄片２ａに覆われている圧延材３ａは、上述した鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ））を１００ｐｐｍ・μｍ以下とすることが可能である。
【００５９】
また、アルミニウム薄片２ａによるアルミニウム圧延材３ａ表面の被覆率が高い方がより確実に圧延ロール１からの鉄の侵入を防止できる。アルミニウム薄片２ａによるアルミニウム圧延材３ａ表面の被覆率は好ましくは６０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。
【００６０】
アルミニウム薄片２ａによるアルミニウム圧延材３ａ表面の被覆率は、例えば圧延ロール１の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）または光学顕微鏡で観察して得た画像を画像解析することにより求めることができる。
【００６１】
なお、アルミニウム圧延材の用途によっては、表面にアルミニウム薄片２ａが存在しない方が好ましい場合がある。このような用途に使用する際には、例えば研磨等により機械的にアルミニウム薄片２ａを除去した後、または例えば酸エッチングやアルカリエッチング等により化学的にアルミニウム薄片２ａを除去した後にアルミニウム圧延材３ａを使用することが可能である。
【実施例】
【００６２】
１．実施例１（冷間圧延材）および参考例２（熱間圧延材）
（１）圧延用のアルミニウム材
三層電解法で精製して得た純度９９．９９９％以上の５Ｎ（ファイブナイン）アルミニウムを一方向凝固法により精製して純度９９．９９９９％以上の６Ｎ（シックスナイン）アルミニウム材を得た。
より詳細には、不純物６元素について、鉄が０．０５９ｐｐｍ、シリコンが０．３７ｐｐｍ、マンガンが０．００４ｐｐｍ、クロムが０．０２０ｐｐｍ、モリブデンが０．００１ｐｐｍ、バナジウムが０．０１６ｐｐｍで、６元素合計で０．４７ｐｐｍであった。
【００６３】
このアルミニウム材を幅６０ｍｍ×長さ８０ｍｍ×厚さ１０ｍｍに切削加工した後、フッ硝酸洗浄（溶解洗浄）と水洗浄と乾燥とを行い、圧延用のアルミニウム材３を得た。
【００６４】
（２）アルミニウムコーティング層の形成
以下に示すように４パスまたは２５パスの圧延により、圧延ロール１の表面にアルミニウムコーティング層２を形成した。また、比較例サンプル作製に用いるアルミニウムコーティング層を形成しない圧延ロール１も用意した。
ｉ）４パス：圧延用のアルミニウム材３と同じ純度９９．９９９９％以上の６Ｎアルミニウムを幅６０ｍｍ×長さ８０ｍｍ×厚さ１ｍｍに切削し、塩酸洗浄した後、１パスあたりの圧下率１８％で、厚さ０．５ｍｍまで４パスの冷間圧延を行い、圧延ロール１に純度９９．９９９９％以上（６Ｎ）のアルミニウムコーティング層２を形成した。
ｉｉ）２５パス：圧延用のアルミニウム材３と同じ純度９９．９９９９％以上の６Ｎアルミを幅８０ｍｍ×長さ６０ｍｍ×厚さ１０ｍｍに切削し、塩酸洗浄した後、１パスあたりの圧下率１８％で、厚さ０．５ｍｍまで２５パスの冷間圧延を行い、圧延ロール１に純度９９．９９９９％以上（６Ｎ）のアルミニウムコーティング層２を形成した。
アルミニウムコーティング層２の被覆率は８０％以上であると推測される。
ｉｉｉ）アルミニウムコーティング層なし：圧延ロールをエメリー紙で研磨した後、圧延油（出光興産株式会社製「ダフニー  オイル  ＡＬ−４１」）を十分に吹きかけて圧延ロールに付着した摩耗粉を流し去り、その後、紙ウエスで拭き取って圧延ロールを準備した。
用いた圧延ロール１は、ＪＩＳに規定されたＳＫＤ６１鋼より成り、表１に示す成分を有していた。
【００６５】
【表１】
0005779061.tif 000004
【００６６】
（３）圧延
上述の圧延用のアルミニウム材３を用いて圧延を行った。圧延は８パス（１パスあたりの圧下率３２％）または１６パス（１パスあたりの圧下率１８％）の圧延により、厚さ１０ｍｍから厚さ０．５ｍｍまで圧延を行った。
圧延は、以下に示す冷間圧延および熱間圧延の何れかにより行った。
ｉ）冷間圧延：室温で長さ方向に圧延を行った。圧延油をとして、石油系炭水化物を主成分とする出光興産株式会社製「ダフニー  オイル  ＡＬ−４１」を使用した。
ｉｉ）熱間圧延：旭科学株式会社製のＨＰ−６０型のハイテンプオーブンで圧延用アルミニウム材３を１パス毎に５００℃×１０分加熱した後、同ハイテンプオーブンから直ちに取り出し、長さ方向に熱間圧延を行った。圧延油をとして、石油系炭水化物を主成分とする出光興産株式会社製「ダフニー  オイル  ＡＬ−４１」を使用した。
【００６７】
表２に作成したサンプルのアルミコーティング層の形成条件および圧延条件を示す。
【００６８】
【表２】
0005779061.tif 000005
【００６９】
得られた圧延材のうち、実施例１−１には純度９９．９９９９％のアルミニウムの薄片２ａが認められた。また、実施例１−２には純度９９．９９９９％のアルミニウムの薄片２ａが認められた。実施例１−１、１−２に共通して、アルミニウムの薄片２ａの被覆率は６０％以上であると推測される。
【００７０】
（４）純度測定
得られたそれぞれの圧延材サンプルから、幅方向および長さ方向の中央部付近から幅２４ｍｍ×長さ２４ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの分析用サンプルを２〜３枚切り出し、エタノールで表面を洗浄後、自然乾燥させて分析用サンプルを得た。
【００７１】
バルク（サンプル全体）中の鉄とクロムの含有量（濃度）はＩＣＰ質量分析により求めた。また、シリコン、マンガン、モリブデンおよびバナジウムの４元素の含有量（濃度）をＩＣＰ発光分析により求めた。
【００７２】
深さＧＤＭＳによる測定により、サンプル表面から０．１μｍ毎に深さ２μｍまで鉄の含有量（鉄の濃度）を求めた。得られた測定結果より鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ））を算出した。
【００７３】
図４は、深さＧＤＭＳによる鉄含有量（鉄の濃度）の測定結果である。縦軸は鉄含有量（ｐｐｍ）（鉄の濃度（ｐｐｍ））を対数目盛で示している。
表３にバルク中の鉄含有量（鉄濃度）、バルク中の不純物含有量（６元素合計含有量）（不純物濃度（６元素合計濃度））および鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ））を示す。
【００７４】
【表３】
0005779061.tif 000006
【００７５】
冷間圧延および熱間圧延の何れにおいても、アルミコーティング層を形成した実施例サンプルは、バルク中の鉄含有量（鉄濃度）、バルク中の不純物含有量（不純物濃度）および鉄の表面汚染量（鉄の表面汚染濃度）のいずれにおいてもアルミコーティング層を形成しなかったサンプルと比較して低い値となっており、圧延ロールからの鉄の侵入を抑制し、不純物量（不純物濃度）が少なくなっていることが判る。
特に、冷間圧延を行った実施例１−１、１−２、１−３、比較例１−１は不純物量（不純物濃度）１ｐｐｍ以下となっている。また、冷間圧延を行った実施例１−１、１−２、１−３は鉄の表面汚染総量（鉄の表面汚染濃度）が１００ｐｐｍ・μｍ以下となっている。
用途による表面汚染量（表面汚染濃度）の限定や規格は明確にされていないが、汚染元素としての鉄は微量でも特性に悪影響を与えるため、表面汚染の目安として、最表面から２μｍの深さの両面合計４μｍにおける鉄の表面汚染総量（鉄の表面汚染濃度）は１００ｐｐｍ・μｍ以下が好ましいと考えられる。従って、比較例１−１の不純物量（不純物濃度）は１ｐｐｍ以下であるが、表面汚染総量（表面汚染濃度）が１００ｐｐｍ・μｍを超過しており好ましくない。
【００７６】
２．実施例３
コーティング延べパス数およびアルミニウム材３の圧延時のパス数の鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）に及ぼす影響を調べるために実施例３のサンプルを作製した。
【００７７】
（１）アルミニウムコーティング層の形成
実施例１および参考例２で示した、６Ｎの圧延用アルミニウム材を切削した後、塩酸洗浄して、長さ５００ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ２ｍｍのコーティング用アルミニウム材を得た。
実施例１および参考例２と同じ１組の圧延ロール１を用いて、このコーティング用アルミニウム材を圧延して、圧延ロール１の表面にアルミニウムコーティング層２を形成した。圧延ロール１の周長は５００ｍｍであった。
【００７８】
コーティング層２を形成するのに用いた圧延条件、より具体的にはコーティング延べパス数と実際のパス数を表４に示す。
上述の長さ５００ｍｍのコーティング用アルミニウム材を用いて、１パス毎の圧下率を５％として、表４に示す（表４の「実際の圧延パス数」）４〜２０パスの圧延を行った。
【００７９】
そして、（１）式より求めたコーティング延べパス数（小数点以下を整数に四捨五入）を表４に示す。
【００８０】
【表４】
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【００８１】
（２）圧延
実施例１および参考例２で示した圧延用のアルミニウム材３を用いて冷間圧延を行った。表４に圧延パス数を示す。
圧延パス数が１の場合は、厚さ１０ｍｍから厚さ８ｍｍまで１パス（１パスあたりの圧下率２０％）で圧延したことを意味する。
圧延パス数が４の場合は、厚さ１０ｍｍから厚さ６ｍｍまで４パス（１パスあたりの圧下率２０％）で圧延したことを意味する。
圧延パス数が８の場合は、厚さ１０ｍｍから厚さ２ｍｍまで８パス（１パスあたりの圧下率２０％）で圧延したことを意味する。
圧延パス数が１６の場合は、厚さ１０ｍｍから厚さ０．５ｍｍまで１６パス（１パスあたりの圧下率２０％）で圧延したことを意味する。
【００８２】
圧延油をとして、石油系炭水化物を主成分とする出光興産株式会社製「ダフニー  オイル  ＡＬ−４１」を使用した。
【００８３】
（３）純度測定
得られた実施例３−１〜３−１４の圧延材サンプルの幅方向および長さ方向の中央部付近から幅２４ｍｍ×長さ２４ｍｍ×厚さ８ｍｍ、６ｍｍ、２ｍｍ、０．５ｍｍの分析用サンプルを２〜３枚切り出し、エタノールで表面を洗浄後、自然乾燥させて分析用サンプルを得た。
【００８４】
深さＧＤＭＳによる測定により、サンプル表面から０．１μｍ毎に深さ２μｍまで鉄の濃度（鉄の含有量）を求めた。得られた測定結果より鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））を算出した。
【００８５】
図５は、深さＧＤＭＳによる鉄の濃度の測定結果である。縦軸は鉄濃度（ｐｐｍ）（鉄含有量（ｐｐｍ））を対数目盛で示している。
表４に鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））を示す。
【００８６】
図６は、コーティング延べパス数および圧延パス数と鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））との関係を示すグラフである。
縦軸は、コーティング延べパス数を示し、横軸が圧延パス数を示す。グラフ中の円は、縦軸と横軸から判るコーティング延べパス数および圧延パスで作製したサンプルの鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））の大小を円の半径の大小で視覚的に示したものであり、円の横には、鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））を数値で示している。
【００８７】
表４および図６から判るように実施例３に係る何れのサンプルも鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が１００ｐｐｍ・μｍ以下となっている。
図６から判るように、コーティング延べパス数が１５回以上で、かつ圧延パス数が１６回以上のサンプルは、いずれも鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が２０ｐｐｍ・μｍ以下と顕著に低くなっているのが判る。
【００８８】
３．実施例４
また、コーティング用アルミニウム材の鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）に及ぼす影響を調べるために実施例４のサンプルを作製した。
【００８９】
（１）アルミニウムコーティング層の形成
表５に示す３種類の純度のコーティング用アルミニウム材を用いた。
５Ｎのコーティング用アルミウム材は市販の高純度アルミニウムを三層電解法により精製して得た。得られた５Ｎのコーティング用アルミウム材の不純物６元素の濃度（含有量）は、鉄が１．０ｐｐｍ、シリコンが１．５ｐｐｍ、マンガンが０．０１４ｐｐｍ、クロムが０．０５５ｐｐｍ、モリブデンが０．００２ｐｐｍ、バナジウムが０．０２６ｐｐｍで、６元素合計で２．６０ｐｐｍであった。
【００９０】
３Ｎ８のコーティング用アルミウム材は市販の高純度アルミニウムを一方向凝固法で精製して得た。得られた３Ｎ８（純度９９．９８％レベル）のコーティング用アルミウム材の不純物６元素の濃度（含有量）は、鉄が１３ｐｐｍ、シリコンが３０ｐｐｍ、マンガンが２．０ｐｐｍ、クロムが３．３ｐｐｍ、モリブデンが０．５７ｐｐｍ、バナジウムが３．１ｐｐｍで、６元素合計で５２．０ｐｐｍであった。
【００９１】
２Ｎ８（純度９９．８％レベル）のコーティング用アルミウム材は市販の高純度アルミニウムを一方向凝固法で精製して得た。一方向凝固の偏析等の条件が前述の３Ｎ８材と異なる。得られた２Ｎ８のコーティング用アルミウム材の不純物６元素の濃度（含有量）は、鉄が６８０ｐｐｍ、クロムが１０ｐｐｍで、６元素合計で１３７０ｐｐｍであった。
【００９２】
実施例３と同じ１組の圧延ロール１を用いて、それぞれのコーティング用アルミニウム材を圧延して、圧延ロール１の表面にアルミニウムコーティング層２を形成した。
【００９３】
コーティング層２を形成するのに用いた圧延条件、より具体的にはコーティング延べパス数と実際のパス数を表５に示す。
それぞれのコーティング用アルミウム材は、切削後、塩酸洗浄を行った。塩酸洗浄後の寸法は、長さ５００ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ２ｍｍであった。
この長さ５００ｍｍのコーティング用アルミニウム材を用いて、１パス毎の圧下率を５％として、表５に示す（表５の「実際の圧延パス数」）２０パスの圧延を行った。
【００９４】
そして、（１）式より求めたコーティング延べパス数（小数点以下を整数に四捨五入）は表５に示す通り４０であった。
【００９５】
【表５】
0005779061.tif 000008
【００９６】
（２）圧延
実施例１および参考例２で示した圧延用のアルミニウム材３を用いて冷間圧延を行った。圧延パス数は表５に示すように１６であった。
厚さ１０ｍｍから厚さ０．５ｍｍまで１６パス（１パスあたりの圧下率２０％）で圧延した。
【００９７】
圧延油をとして、石油系炭水化物を主成分とする出光興産株式会社製「ダフニー  オイル  ＡＬ−４１」を使用した。
【００９８】
（３）純度測定
得られた実施例４−１〜４−３の圧延材サンプルの幅方向および長さ方向の中央部付近から幅２４ｍｍ×長さ２４ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの分析用サンプルを２〜３枚切り出し、エタノールで表面を洗浄後、自然乾燥させて分析用サンプルを得た。
【００９９】
深さＧＤＭＳによる測定により、サンプル表面から０．１μｍ毎に深さ２μｍまで鉄の濃度（鉄の含有量）を求めた。得られた測定結果より鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））を算出した。
【０１００】
図７は、深さＧＤＭＳによる鉄の濃度（鉄の含有量）の測定結果である。縦軸は鉄濃度（ｐｐｍ）（鉄含有量（ｐｐｍ））を対数目盛で示している。
表５に鉄の表面汚染濃度（両面合計４μｍ）（鉄の表面汚染総量（両面合計４μｍ））を示す。
【０１０１】
表５から判るように実施例４に係る何れのサンプルも鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が１００ｐｐｍ・μｍ以下となっている。また、コーティング延べパス数が１５回以上で、かつ圧延パス数が１６回以上のサンプルにおいて、用いたコーティング用アルミニウム材の純度が９９．９８％以上であれば、より確実に鉄の表面汚染濃度（鉄の表面汚染総量）が２０ｐｐｍ・μｍ以下にできることが判る。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明によれば、例えば超電導マグネット、クライオポンプまたは極低温冷凍機等の部材およびＭＢＥ等による半導体の気相成長に用いる原料としても用いることができる高純度のアルミニウム材およびその製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１０３】
１  圧延ロール
２  アルミニウムコーティング層
２ａ  アルミニウム薄片
３  アルミニウム材
３ａ  アルミニウム圧延材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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