(57)【要約】【課題】リード線や熱交換器、自動車用部品において好適に使用し得る高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法を提供すること。【解決手段】アルミニウムハロゲン化物、ナノカーボン、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物等を含有し、アルミニウムハロゲン化物と１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物等をモル比で２０：８０〜８０：２０の割合で含有するナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液。１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物等は炭素数１〜１２のアルキル基を有する。ナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を用い、乾燥無酸素雰囲気中で、直流電流等により、浴温０〜３００℃、電流密度０．０１〜５０Ａ／ｄｍ２の電解条件で基材表面にめっきするナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法。これにより作製されたナノカーボン／アルミニウム複合材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムハロゲン化物、ナノカーボン、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又はモノアルキルピリジニウムハロゲン化物を含有するナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液であって、
上記アルミニウムハロゲン化物と、上記１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又は上記モノアルキルピリジニウムハロゲン化物とをモル比で２０：８０〜８０：２０の割合で含有し、
上記１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物は、炭素数１〜１２のアルキル基を有し、
上記モノアルキルピリジニウムハロゲン化物は、炭素数１〜１２のアルキル基を有することを特徴とするナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液。
【請求項２】
上記アルミニウムハロゲン化物と、上記１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又は上記モノアルキルピリジニウムハロゲン化物との合計体積に対して、０．０１〜５０ｇ／Ｌの割合で上記ナノカーボンを含有することを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液。
【請求項３】
上記ナノカーボンが、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンブラック、アセチレンブラック及びケッチェンブラックから成る群より選ばれた少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液。
【請求項４】
上記カーボンナノチューブは、直径が１〜１００ｎｍであり、且つ長さが１〜１００μｍであり、且つアスペクト比が１０〜１００であることを特徴とする請求項３に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を製造するに当たり、
アルミニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物と１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／若しくはモノアルキルピリジニウムハロゲン化物とを混合し、溶融するか又は１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／若しくはモノアルキルピリジニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物とアルミニウムハロゲン化物とを混合し、溶融することを特徴とするナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を製造するに当たり、
アルミニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合するか又は１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又はモノアルキルピリジニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物と、アルミニウムハロゲン化物並びに１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又はモノアルキルピリジニウムハロゲン化物を含有する溶融塩とを混合することを特徴とするナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を用いたナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法であって、
乾燥無酸素雰囲気中、直流及び／又はパルス電流により、浴温０〜３００℃、電流密度０．０１〜５０Ａ／ｄｍ２の電解条件で基材表面にめっきすることを特徴とするナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法によって作製されたことを特徴とするナノカーボン／アルミニウム複合材。
【請求項９】
ナノカーボンの含有率が０．１〜５０％であることを特徴とする請求項８に記載のナノカーボン／アルミニウム複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法及びこれに用いるめっき液に係り、更に詳細には、送電線、リード線等の導電体、ラジエータ、コンデンサ、エバポレータ等の熱交換器、又は自動車用部品において好適に使用し得る高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法及びこれに用いるめっき液に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、送電線、リード線等を構成するアルミニウム合金などの導電材料や、熱交換器に使用される材料は、高い電気伝導率や高い熱伝導率が要求されている。
また、最近、地球環境保護などの観点から、送電線、リード線、熱交換器又は自動車用部品などは、軽量化及び小型化が要求される方向にあり、送電線やリード線の微細化、熱交換器又は自動車用部品に使用される材料の薄肉化が推進される一方で、高強度であることも強く要求されている。
【０００３】
これまでのところ、軽量且つ高強度であることを特徴とする複合材料として、炭素繊維強化アルミニウム合金が最も多く検討されている（特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
更に、近年、炭素繊維としてカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と略記する。）が注目されている。ＣＮＴは強靱性、導電性、熱伝導性等の優れた諸特性から様々な分野での応用が研究されており、より一層の機能性向上が期待されている。
これまでにＣＮＴ複合材料として、銅、ニッケル、アルミニウム等の様々な金属がマトリックスとして用いられてきた（特許文献３及び４参照。）。
特に、ＣＮＴ／アルミニウム複合材料は、強度の向上及び高い熱伝導性が報告されている（非特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、アルミニウムの製造方法としては、三層式電解法、分別結晶法、電析法といったものが知られている。
その中でも、電析法は単一工程で作製できることが魅力的である。しかし、アルミニウムは卑な標準電極電位（−１．６８Ｖｖｓ．ＳＨＥ）を有するため、水系からの電析は水素発生の競争反応によって不可能である。
また、有機溶媒系からのアルミニウムの電析も行われているが、引火の危険を有するため工業的に実用化は難しい。
【特許文献１】特開２００５−００８９８９号公報
【特許文献２】特開２００５−０４８２０６号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６０７４号公報
【特許文献４】特開２００４−３１５２９７号公報
【非特許文献１】葛巻ら（Ｔ．Ｋｕｚａｍａｋｉ，ｅｔ  ａｌ．）、「ジャーナル  オブ  マテリアルズリサーチ（Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．）」、１９９８年、第１３巻、ｐ２４４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜４及び非特許文献１に記載されたナノカーボン／アルミニウム複合材料の製造方法は、例えばアルミニウムのケースにアルミニウム粉末とＣＮＴを入れ、５．３×１０−１Ｐａ減圧下、６００℃、１．５ｈで加熱した後、１００ＭＰａで６０ｍｉｎ加圧し、５００℃、１０ＭＰａ／ｍｉｎで押し出すという、複雑な多段階工程であった。
この製造方法は、溶融金属中にナノカーボンを添加し、撹拌、混合することになるが、金属とナノカーボンとでは比重が大きく異なることから、ナノカーボンを均一に溶融金属中に分散させることは極めて困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、炭素繊維／アルミニウム系複合材料は、非酸化性雰囲気下では５００℃以下であれば、加熱保持を行っても強度低下は認められない。しかし、保持温度が５５０℃以上の場合には、炭素繊維とマトリックスとの界面反応により、アルミニウム炭化物（Ａｌ４Ｃ３）が形成され、炭素繊維の断面積が減少すると共に、この炭化物の根本でのノッチ効果により強度が低下するという問題点があった。
更に、大気中での加熱は、酸化による炭素繊維の劣化が重大な問題となることがこれまでの研究によって明らかにされている。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送電線、リード線等の導電体、ラジエータ、コンデンサ、エバポレータ等の熱交換器、又は自動車用部品において好適に使用し得る高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法及びこれに用いるめっき液を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、常温型溶融塩（常温溶融塩、室温溶融塩又はイオン液体とも呼ばれる。）は、以下の（１）〜（３）に列挙する利点を有し、各種合金の電析浴や、電池用電解液として非常に有望であるという技術知見を得た。
（１）アルミニウムのような卑な標準電極電位を有する金属や合金のめっきを容易に行うことができる。
（２）常温での使用が可能であるため扱いが容易である。
（３）不揮発性・不燃性であるため引火の危険性がない。
【００１０】
そして、かかる技術知見に基づき、更に研究を進めたところ、所定のめっき液を作製し、これを用いることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液は、アルミニウムハロゲン化物、ナノカーボン、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又はモノアルキルピリジニウムハロゲン化物を含有し、該アルミニウムハロゲン化物と、該１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又は該モノアルキルピリジニウムハロゲン化物とをモル比で２０：８０〜８０：２０の割合で含有し、該１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物は、炭素数１〜１２のアルキル基を有し、該モノアルキルピリジニウムハロゲン化物は、炭素数１〜１２のアルキル基を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液の第１の製造方法は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を製造するに当たり、アルミニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物と１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／若しくはモノアルキルピリジニウムハロゲン化物とを混合し、溶融するか又は１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／若しくはモノアルキルピリジニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物とアルミニウムハロゲン化物とを混合し、溶融することを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液の第２の製造方法は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を製造するに当たり、アルミニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合するか又は１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／若しくはモノアルキルピリジニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物と、アルミニウムハロゲン化物並びに１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び／又はモノアルキルピリジニウムハロゲン化物を含有する溶融塩とを混合することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を用いた製造方法であって、乾燥無酸素雰囲気中、直流及び／又はパルス電流により、浴温０〜３００℃、電流密度０．０１〜５０Ａ／ｄｍ２の電解条件で基材表面にめっきすることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法によって作製されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所定のめっき液を作製し、これを用いることなどとしたため、送電線、リード線等の導電体、ラジエータ、コンデンサ、エバポレータ等の熱交換器、又は自動車用部品において好適に使用し得る高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液について詳細に説明するが、本明細書及び特許請求の範囲において、「％」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。
【００１８】
上述の如く、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液は、アルミニウムハロゲン化物と、ナノカーボンと、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方又は双方とを含有し、該アルミニウムハロゲン化物と、該１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及び該モノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方又は双方とをモル比で２０：８０〜８０：２０の割合で含有するものである。
そして、かかる１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物は、炭素数１〜１２のアルキル基を有し、かかるモノアルキルピリジニウムハロゲン化物は、炭素数１〜１２のアルキル基を有する。
【００１９】
本発明においては、上記のように、アルミニウムハロゲン化物と、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方又は双方とを、モル比で２０：８０〜８０：２０の割合で含有することを要する。
かかる割合を満たさない場合には、常温で溶融せず、めっき液にならないか、仮に温度を上げて溶融させても、めっき液の粘性が高く、めっき液に不向きであり、高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材を形成し得るめっき液とならない。
なお、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物は、上記の割合を満たす範囲で、それぞれ単独で又は混合して用いることができる。
【００２０】
また、本発明においては、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物が炭素数１〜１２のアルキル基を有し、モノアルキルピリジニウムハロゲン化物が炭素数１〜１２のアルキル基を有することを要する。
かかる炭素数のアルキル基を有さない場合には、常温で溶融せず、めっき液にならないか、仮に温度を上げて溶融させても、めっき液の粘性が高く、めっき液に不向きであり、高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材を形成し得るめっき液とならない。
【００２１】
このような構成とすることにより、高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材を形成し得るめっき液となる。
【００２２】
また、本発明においては、アルミニウムハロゲン化物と１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物の一方又は双方との合計体積に対して、０．０１〜５０ｇ／Ｌの割合でナノカーボンを含有することが好ましく、０．０１〜２０ｇ／Ｌの割合でナノカーボンを含有することがより好ましい。
含有するナノカーボンの割合が０．０１ｇ／Ｌ未満の場合には、アルミニウムめっき膜に取り込まれるナノカーボン粒子の量が少なくなり、所望の特性を得にくくなるので、好ましくない。一方、含有するナノカーボンの割合が５０ｇ／Ｌを超えると、電解浴におけるナノカーボン粒子の濃度が高まり、ナノカーボン粒子が凝集して沈降してしまい、また、電解終了時に電解浴から電解物を引き上げる際に、分散しているナノカーボン粒子が余分に付着してしまい、好ましくない。
【００２３】
ここで、各構成成分について、より詳細に説明する。
まず、用いるアルミニウムハロゲン化物について説明する。
アルミニウムハロゲン化物としては、上述のようなナノカーボン／アルミニウム複合材を形成し得るめっき液が得られれば特に限定されるものではないが、例えば、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）を使用することが好ましく、特に無水ＡｌＣｌ３を好適に使用することができる。
【００２４】
次に、用いる１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物について説明する。
１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物は、上述の如く、炭素数が１〜１２のアルキル基を少なくとも１つ有し、更に、上述のようなナノカーボン／アルミニウム複合材を形成し得るめっき液が得られれば特に限定されるものではないが、例えば炭素数が１〜５のアルキル基を１つ有することが好ましく、２つ有することがより好ましい。具体的には、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド（以下、「ＥＭＩＣ」と略記する。）を好適に使用することができる。
なお、２つのアルキル基は、同一でも異なってもよい。
【００２５】
次に、用いるモノアルキルピリジニウムハロゲン化物について説明する。
モノアルキルピリジニウムハロゲン化物は、上述の如く、炭素数が１〜１２のアルキル基を有し、更に、上述のようなナノカーボン／アルミニウム複合材を形成し得るめっき液が得られれば特に限定されるものではないが、例えば炭素数が１〜５のアルキル基を１つ有することが好ましい。具体的には、１−ブチルピリジニウムクロリド（以下、「ＢＰＣ」と略記する。）を好適に使用することができる。
【００２６】
また、得られるめっき液の物性、具体的には、めっき液の導電率や粘度、融点などについて考慮すると、融点が８４℃程度と低い、ＥＭＩＣを用いることが特に望ましい。
【００２７】
次に、用いるナノカーボンについて説明する。
ナノカーボンとしては、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラック、及びこれらの任意の混合物を用いることができる。
【００２８】
本発明においては、ナノカーボンの一種であるカーボンナノチューブとして、直径が１〜１００ｎｍであり、且つ長さが１〜１００μｍであり、且つアスペクト比が１０〜１００であるものを用いることが好適である。
直径１ｎｍ未満では凝集し易くなり沈降が起こり易いため、アルミニウムめっき膜中に取り込まれにくくなる。一方、直径１００ｎｍを超えても沈降が起こり易いため、アルミニウムめっき膜中に取り込まれにくくなる。また、長さ１μｍ未満でも直径１ｎｍ未満の場合と同様に凝集し易くなり沈降が起こり易いため、アルミニウムめっき膜中に取り込まれにくくなる。一方、長さ１００μｍを超えても直径１００ｎｍを超えた場合と同様に沈降が起こり易いため、アルミニウムめっき膜中に取り込まれにくくなる。
なお、用いるカーボンナノチューブは、単層又は多層のいずれであってもよく、それらを適宜混合して用いてもよい。
【００２９】
次に、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液の製造方法について説明する。
上述の如く、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液の第１の製造方法は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を製造するに当たり、アルミニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物と１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方若しくは双方とを混合し、溶融するか又は１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方若しくは双方とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物とアルミニウムハロゲン化物とを混合し、溶融して、所望のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を得る方法である。
【００３０】
また、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液の第２の製造方法は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を製造するに当たり、アルミニウムハロゲン化物とナノカーボンとを混合するか又は１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方若しくは双方とナノカーボンとを混合し、次いで、得られた混合物と、アルミニウムハロゲン化物並びに１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方若しくは双方を含有する溶融塩とを混合して、所望のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を得る方法である。
【００３１】
なお、第１又は第２の製造方法において、用いる１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物は、それぞれ炭素数１〜１２のアルキル基を有し、それらは同一でも異なっていてもよい。
また、アルミニウムハロゲン化物やナノカーボンについても特に限定されるものではなく、上述したものを用いることができる。
【００３２】
本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液は、アルミニウムハロゲン化物と、ナノカーボンと、所定の１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方又は双方とを所定の割合で含有すれば、上述の如き、本発明の第１又は第２の製造方法により作製されたものに限定されるものではないが、上述の如き、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を第１の製造方法により作製した場合には、あらかじめ塩にナノカーボン粒子を混合することで、ナノカーボン粒子が凝集しにくい状態であり、ナノカーボン粒子のめっき液への均一分散の観点から望ましく、一方、第２の製造方法により作製した場合には、アルミニウムハロゲン化物並びに１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物及びモノアルキルピリジニウムハロゲン化物のいずれか一方若しくは双方を含有する混合物自体が溶融塩であり、混合物を直接溶融塩に投入することから、さらに均一分散が促進されるという観点から望ましい。
【００３３】
より具体的な例を挙げて説明すると、例えば、めっき液の製法としては、アルミニウムハロゲン化物の一例であるＡｌＣｌ３と、１，３−ジアルキルイミダゾリウムハロゲン化物の一例であるＥＭＩＣとを所定のモル比で混合した常温型溶融塩をベースとし、ナノカーボンの一例であるＣＮＴを適宜添加すればよい。
そして、ＣＮＴを添加する際には、用いるＡｌＣｌ３やＥＭＩＣに予め分散させておくことがハンドリングが容易となるという観点から望ましい。
また、常温型溶融塩が完全に溶融していない場合には、加熱して完全に溶融することが望ましい。
更に、ＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣ常温型溶融塩の不純物を除去するために、ＣＮＴを添加する前に、完全に溶融した常温型溶融塩にＡｌ線を１週間以上浸す方が望ましい。
更にまた、ＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣ常温型溶融塩に、ＣＮＴを分散させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば超音波照射や攪拌などを挙げることができる。
【００３４】
次に、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法について説明する。
上述の如く、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材形成用めっき液を用いた製造方法であって、乾燥無酸素雰囲気中で、直流及びパルス電流のいずれか一方又は双方を適宜組合わせることにより、浴温０〜３００℃、電流密度０．０１〜５０Ａ／ｄｍ２の電解条件で基材表面にめっきして、所望のナノカーボン／アルミニウム複合材を得る方法である。
【００３５】
浴温が０℃より低い場合には、めっき液が凝固してしまうことから、また、浴温が３００℃より高い場合には、めっき液自体が熱分解してしまうことから、いずれの場合も電解が困難となる。
また、電流密度が０．０１Ａ／ｄｍ２より低い場合には、電解時間が長くなるので実用的ではなく、電流密度が５０Ａ／ｄｍ２より高い場合には、めっき液が分解電圧に到達し、めっきすること自体が困難になる。
なお、本発明において、「乾燥無酸素雰囲気」とは、水分量が２ｐｐｍ以下、酸素量が１ｐｐｍ以下である雰囲気を意味し、通常は、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ２）雰囲気中で行なえばよい。
【００３６】
このような方法とすることにより、基材表面に高い強度及び電気伝導率を併有するナノカーボン／アルミニウム複合材（めっき膜）を形成することができる。
また、電気めっきという手段を用いるので、簡単な単一工程でナノカーボン／アルミニウム複合材のめっき膜を得ることができ、しかも任意の形状に対して加工が可能となる。
【００３７】
より具体的な例を挙げて説明すると、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法においては、特に限定されるものではないが、例えば従来公知の２電極式セルを用いることができる。
電解方法としては、例えばＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣ常温型溶融塩にＣＮＴを分散させて得られためっき液に、カソード及びアノードを浸漬した状態で、両電極に接続した直流電源によって、両電極に定電流及びパルス電流のいずれか一方又は双方を組合わせることにより電圧を印加する方法を挙げることができる。
印加する電圧は、所定間隔ごとにその大きさを変化させてもよい。
また、電解時間は、継続的に０．１〜６００秒間程度印加すればよい。
更に、必要に応じて、周期的に０．１〜１秒程度の間隔で、印加と停止を繰り返してもよい。
【００３８】
また、ナノカーボン／アルミニウム複合材のめっき量は、ナノカーボンの分散量や電流密度、電解時間などを適宜調整することにより、制御することができる。
例えば、ナノカーボン／アルミニウム複合材のめっき量を多くするためには、ナノカーボンの分散量を多くする、電解電圧を高めにして電流密度を高くする、又は電解時間を長くする、及びこれらを適宜組合わせて電解すればよい。
なお、連続生産する際には、ナノカーボンとＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣ常温型溶融塩とを順次補給してナノカーボンの分散量の低下を補うことが望ましい。
【００３９】
更に、用いる陰極（カソード若しくは負極）としては、めっき液に対して、化学的、電気化学的に安定性のある導体であれば、その材質や形状については特に限定されず、種々のものを用いることができる。
カソードの材料としては、例えば銅や真鍮、ニッケル、ステンレス、タングステン、モリブデンなどを挙げることができ、電気化学的な安定性や延伸性、経済性などを考慮すると、銅又は真鍮が好ましいが、これに限定されるものではない。
そして、カソードの形状としては、その表面状態や厚さ、大きさについて特に限定されるものではなく、例えば、箔状や板状、ワイヤーをスパイラル状にしたもの、発泡状、不織布状、メッシュ状、フェルト状、エキスパンデッド状のような多孔質金属基体などを挙げることができ、その中でも、箔状や板状のものが好適である。
なお、上述のような方法で電解を行なうと、基材となるカソードの表面にめっき膜が被覆形成される。
【００４０】
更にまた、用いる陽極（アノード若しくは正極）としては、公知の導電性基板を特に限定されることなく使用することができ、その材質については、例えば化学的、電気化学的に安定な白金やグラファイト、又は溶解してもめっき液が汚染されることのないアルミニウムを好適に用いることができる。
正極の形状は、板状でもスパイラル状であってもよく、特に限定されるものではない。
【００４１】
次に、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材について説明する。
上述の如く、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材は、上記本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材の製造方法によって作製されるものである。
このような構成とすることにより、送電線やリード線、熱交換器、自動車部品などに用いた場合に、高い電気伝導率や高い熱伝導率を維持して、材料の薄肉化による軽量化や小型化を促進することができ、軽量で高強度な複合材料として望ましいものとなる。
【００４２】
例えば、上述したような電解方法によって、カソードの表面にナノカーボン／アルミニウム複合材のめっき膜を形成することができる。
本発明においては、ナノカーボンの含有率が０．１〜５０％であることが好ましく、０．１〜２０％であることがより好ましい。
ナノカーボンの含有率が０．１％未満の場合には、ナノカーボンの特性が殆ど反映されないため、所望の特性を得ることができないため、好ましくない。また、ナノカーボンの含有率が５０％を超える場合には、アルミニウム量が少なくなるので、マトリックスであるアルミニウムによって結合されていたナノカーボン同士の結合力が弱まり、急激に強度が低下する可能性がある。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１）
ＡｌＣｌ３とＥＭＩＣとをモル比で６６．７：３３．３となるように秤量し、撹拌しながら混合した。完全に溶融したものにＡｌ線を1週間以上浸す置換法によって精製した。これに、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ；チューブ直径１．２〜２０ｎｍ，チューブ長さ２〜５μｍ）を、０．１〜３０．０ｇ／Ｌ添加して、ＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材形成用めっき液を得た。
これを充分に撹拌しながら、定電流電解を行って、本例のＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材を得た。
【００４５】
なお、めっき液の作製と電解操作は乾燥窒素雰囲気下で行った。また、定電流電解には２電極セルを用いて、カソードとしてＣｕ板（９９．９６％）を、アノードにＡｌ板（９９．９９％）を用いた。カソードの前処理として、エメリー紙（２０００番）による研磨の後、１０％  ｏ−ケイ酸ナトリウム水溶液で電解脱脂、１０ｖｏｌ％ＨＣｌによる酸処理を施した。電解条件は、浴温度３０℃、電流密度５、１０、２０、３０ｍＡ／ｃｍ２、電析電気量５０Ｃ／ｃｍ２とした。
【００４６】
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ；ＪＯＥＬ，ＪＳＭ−６５００Ｆ＆ＨＩＴＡＣＨＩ，Ｓ−２６００Ｎ）を用いて、ＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材の表面状態を観察した。ＭＷＣＮＴがＡｌ析出物中に取り込まれていく様子が、実際に観察された。まず、ＭＷＣＮＴが電析物表面に吸着した直後、Ａｌの初期析出核（原子数として１〜１０万個程度）に取り押さえられている様子が観察された。ついで、ＭＷＣＮＴが、核から成長したＡｌ析出核に完全に取り込まれた様子が観察された。そして、ＭＷＣＮＴがほぼ完全にＡｌ析出物中に埋没した様子が観察された。
以上のことから、ＭＷＣＮＴが単分散の形でＡｌと共析することが明らかになった。
【００４７】
次に、全有機炭素計（島津製作所製，ＴＯＣ−５０００Ａ）を用いて、得られたＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材中のＭＷＣＮＴの含有率を測定した結果、ＭＷＣＮＴの含有率は０．１〜２０％の範囲で含まれていることが分かった。
そこで、めっき液中のＭＷＣＮＴ添加量と、当該複合材のビッカース硬度の関係を調べた（図１参照。）。即ち、ＭＷＣＮＴの共析量の増加が当該複合材の硬度の上昇を予測させると考えて、半定量的に議論を進めることとする。また、ＭＷＣＮＴの添加量０ｇ／Ｌの場合に得たＡｌめっき膜の硬度を比較例とする。電流密度５、１０、２０、３０ｍＡ／ｃｍ２のいずれにおいても、Ａｌめっき膜の硬度は５０Ｈｖであった。図１に示すように、各電流密度において、浴中へのＭＷＣＮＴ添加量が増加するに伴い、複合材の硬度はＡｌめっき膜の硬度よりも増加した。金属中にナノ粒子が存在すると、一般的にその金属の硬度が上昇するといわれており、本例の複合材の強度が上昇したことから、ＭＷＣＮＴの共析が裏付けられた。なお、硬度測定には、ビッカース硬度計（アカシ，ＨＭ−１２４）を用いた。
【００４８】
また、四端子法を用いて、本例の複合材の抵抗率を測定したところ、いずれの複合材の抵抗率もＡｌめっき膜のそれより低い値を示した。
以上の結果を踏まえて、その他のナノカーボン粒子について検討したところ、単層カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラックにおいても同様な効果が得られたことから、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法及びこれに用いるめっき液の有用性が分かった。
【００４９】
（実施例２）
所定量のＥＭＩＣとＭＷＣＮＴ（チューブ直径１．２〜２０ｎｍ，チューブ長さ２〜５μｍ）とを混合し、その混合物をＡｌＣｌ３と混合し、溶融した。めっき液中のＡｌＣｌ３とＥＭＩＣのモル比は６６．７：３３．３となるように設定し、ＭＷＣＮＴの添加量は０．１〜３０．０ｇ／Ｌとなるように設定して、ＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材形成用めっき液を得た。
これを充分に撹拌しながら、定電流電解を行って、実施例１と同様に本例のＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材を得た。なお、めっき液の作製と電解操作は乾燥窒素雰囲気下で行った。また、電解に用いた２電極セル、カソードの前処理およびその電解条件は、実施例１と同じにした。
【００５０】
ＳＥＭを用いて、ＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材の表面状態を観察したところ、実施例１と同様に、ＭＷＣＮＴが単分散の形でＡｌと共析することが明らかになった。
【００５１】
次に、全有機炭素計（島津製作所製，ＴＯＣ−５０００Ａ）を用いて、得られたＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材中のＭＷＣＮＴの含有率を測定した結果、ＭＷＣＮＴの含有率は０．１〜２０％の範囲で含まれていることが分かった。
そこで、めっき液中のＭＷＣＮＴ添加量と、当該複合材のビッカース硬度の関係を調べた（図２参照。）。実施例１と同様に、ＭＷＣＮＴの添加量０ｇ／Ｌの場合に得たＡｌめっき膜の硬度を比較例とした。図２に示すように、各電流密度において、浴中へのＭＷＣＮＴ添加量が増加するに伴い、複合材の硬度はＡｌめっき膜の硬度よりも増加した。金属中にナノ粒子が存在すると、一般的にその金属の硬度が上昇するといわれており、本例の複合材の強度が上昇したことから、ＭＷＣＮＴの共析が裏付けられた。なお、硬度測定には、ビッカース硬度計（アカシ，ＨＭ−１２４）を用いた。
【００５２】
また、四端子法を用いて、本例の複合材の抵抗率を測定したところ、いずれの複合材の抵抗率もＡｌめっき膜のそれより低い値を示した。
以上の結果を踏まえて、その他のナノカーボン粒子について検討したところ、単層カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラックにおいても同様な効果が得られたことから、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法及びこれに用いるめっき液の有用性が分かった。
【００５３】
（実施例３）
所定量のＥＭＩＣとＭＷＣＮＴ（チューブ直径１．２〜２０ｎｍ，チューブ長さ２〜５μｍ）とを混合し、その混合物をＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣ溶融塩と混合した。めっき液中のＡｌＣｌ３−ＥＭＩＣのモル比は６６．７：３３．３となるように設定し、ＭＷＣＮＴの添加量は０．１〜３０．０ｇ／Ｌとなるように設定して、ＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材形成用めっき液を得た。
これを充分に撹拌しながら、定電流電解を行って、実施例１と同様に本例のＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材を得た。なお、めっき液の作製と電解操作は乾燥窒素雰囲気下で行った。また、電解に用いた２電極セル、カソードの前処理およびその電解条件は、実施例１と同じにした。
【００５４】
ＳＥＭを用いて、ＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材の表面状態を観察したところ、実施例１と同様に、ＭＷＣＮＴが単分散の形でＡｌと共析することが明らかになった。
【００５５】
次に、全有機炭素計（島津製作所製，ＴＯＣ−５０００Ａ）を用いて、得られたＭＷＣＮＴ／アルミニウム複合材中のＭＷＣＮＴの含有率を測定した結果、ＭＷＣＮＴの含有率は０．１〜２０％の範囲で含まれていることが分かった。
そこで、めっき液中のＭＷＣＮＴ添加量と、当該複合材のビッカース硬度の関係を調べた（図３参照。）。実施例１と同様に、ＭＷＣＮＴの添加量０ｇ／Ｌの場合に得たＡｌめっき膜の硬度を比較例とした。図３に示すように、各電流密度において、浴中へのＭＷＣＮＴ添加量が増加するに伴い、複合材の硬度はＡｌめっき膜の硬度よりも増加した。金属中にナノ粒子が存在すると、一般的にその金属の硬度が上昇するといわれており、本例の複合材の強度が上昇したことから、ＭＷＣＮＴの共析が裏付けられた。なお、硬度測定には、ビッカース硬度計（アカシ，ＨＭ−１２４）を用いた。
【００５６】
また、四端子法を用いて、本例の複合材の抵抗率を測定したところ、いずれの複合材の抵抗率もＡｌめっき膜のそれより低い値を示した。
以上の結果を踏まえて、その他のナノカーボン粒子について検討したところ、単層カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレン、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラックにおいても同様な効果が得られたことから、本発明のナノカーボン／アルミニウム複合材、その製造方法及びこれに用いるめっき液の有用性が分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１及び比較例のＭＷＣＮＴ添加量と硬度の関係を示すグラフである。
【図２】実施例２及び比較例のＭＷＣＮＴ添加量と硬度の関係を示すグラフである。
【図３】実施例３及び比較例のＭＷＣＮＴ添加量と硬度の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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