JP6991548B2 - クラッド材の鋳造方法及びその鋳造装置、並びにクラッド材 - Google Patents

Description

本発明は、２以上の異種金属材料により構成されるクラッド材の鋳造方法及びその鋳造装置、並びにクラッド材に関する。

従来、２以上の異種金属材料により構成されるクラッド材を鋳造する方法としては、例えば、特許文献１乃至３に記載の方法が公知である。

特許文献１には、２つの１０５０合金の層の間に２０２４合金の層が挟まれた構造の３層インゴットを鋳造する方法が記載されている（同文献の段落００７８、００７９参照）。この方法では、具体的には、１０５０合金の鋳物の上面に、当該上面（２０２４合金と接合される部分）の温度が上昇するように、２０２４合金の溶湯を注ぐ。そして、２０２４合金が凝固して鋳物になった後、当該鋳物の上面に、当該上面（１０５０合金と接合される部分）の温度が上昇するように、１０５０合金の溶湯を注ぐ。

特許文献２には、第１合金の層と第２合金の層とが結合された構造のインゴットを、ＤＣ鋳造（direct chill casting）によって鋳造する方法が記載されている（同文献の段落００７７～００７９、図２参照）。この方法では、第１合金の半凝固状態にある自立面に、第２合金の溶湯を接触させる。

特許文献３には、２種の金属層が接合された構造の２層クラッド鋼塊を鋳造する方法が記載されている。この方法では、無酸化雰囲気下で、一方の金属の半溶融鋳片上に他方の金属の溶湯を注湯することにより、２種の金属層の界面において金属成分の濃度勾配が連続するクラッド鋳塊を鋳造する（同文献の図７、図８（イ）参照）。

特表２００９－５０１６３３号公報 特開２０１０－２２１３０１号公報 特開昭５８－３２５４３号公報

しかしながら、特許文献１乃至３に記載の方法では、以下の問題の発生が懸念される。
すなわち、特許文献１に記載の方法では、鋳物の上に溶湯を注ぐことにより、鋳物の上面の温度を上昇させているが、この方法では、異種合金層間の接合強度を十分に確保できない虞がある。この方法で鋳造を行うと、十分な接合強度を確保できない場合があることが、本発明者によって確かめられている。

特許文献２に記載の方法は、ＤＣ鋳造法であるため、大型の鋳造装置が必要とされる上に、鋳造されるインゴットは大型のものとなる。薄型のクラッド材を得たい場合には、インゴットを何回も圧延する製造工程が必要となり、製造工程および製造設備が複雑になるという問題がある。さらに、ＤＣ鋳造法には、半凝固状態にある第１合金の層が、第２合金の溶湯の熱によって溶け過ぎないように、各合金の温度を制御することが難しいという問題もある。

特許文献３に記載の方法で鋳造されたクラッド鋼塊は、金属層の界面において金属成分の濃度勾配が連続しているため、界面での物性が安定せず、各金属層に求められる性能を十分に発揮できない虞がある。また、特許文献３に記載の方法は、無酸化雰囲気下で実施されることが前提となっているため、酸化雰囲気下で実施されると、金属層の接合強度を十分に確保できない等の問題が生じる虞がある。

ところで、近年、Ａｌ－ＳｉＣｐで構成されたヒートシンクが開発されている。Ａｌ－ＳｉＣｐは、アルミニウム合金の母材に、ＳｉＣの微粉末が混合されたものである。Ａｌ－ＳｉＣｐは、熱伝導性が良好で、熱膨張係数が小さいため、電子部品の放熱用のヒートシンク等に用いられる。

しかしながら、Ａｌ－ＳｉＣｐは、はんだとの接着性が悪いため、Ａｌ－ＳｉＣｐに電子部品の基板部、放熱部等を直接はんだ付けすることが難しい。

また、脆性が高く、硬度も高いため、加工性も良くなかった。このため、はんだとの接着性、熱伝導性、および加工性に優れた純アルミニウムの層と、Ａｌ－ＳｉＣｐの層とが接合されたクラッド材が検討されている

しかし、純アルミニウムのメッキ法、蒸着等による方法では、製造設備、効果で製造コストも高価で、また純アルミニウムの層も通常は数十μｍ～せいぜい１ｍｍ未満の薄いものしかできないという問題があった。

ここで、Ａｌ－ＳｉＣｐは、脆性が高くて圧延が難しい上に、極めて硬度が高く、切断、穴あけ、研磨等の加工が難しいため、たとえ純アルミニウムの層とＡｌ－ＳｉＣｐの層とが接合された厚板のクラッド材を作製したとしても、更に圧延時にひび割れる等の問題があるためＡｌ－ＳｉＣｐの層は、圧延や切断等の加工を経ずに製品として用いられる厚さ（１～６ｍｍ厚）に薄く形成されることが望ましい。このため、製品として用いられる厚みの純アルミニウムの層とＡｌ－ＳｉＣｐの層とが接合されたクラッド材を鋳造する簡易な方法および装置の登場が望まれる。

また、純アルミニウムの層とＡｌ－ＳｉＣｐの層とが接合されたクラッド材に限らず、異種合金の層同士が接合されたクラッド材を鋳造する際に、層同士の界面で各層の金属が混合したり、或いは、各層の成分が他の層に拡散すると、各層の特性（機能）を十分に発揮することができなくなる虞がある。例えば、純アルミニウムの層とＡｌ－ＳｉＣｐの層とが接合されたクラッド材において、Ａｌ－ＳｉＣｐの母材であるアルミニウム合金に含有されるＳｉの成分が純アルミニウムの層に拡散すると、純アルミニウムの層の熱伝導率が大きく低下し、ヒートシンクとしての放熱性を十分に発揮できなくなる虞がある。

そこで、本願発明では、金属層同士の界面で金属が混合しにくく、金属層に他の金属層の添加元素が拡散しにくく、金属層毎に求められるそれぞれの特性（性能）を確保しつつ金属層同士が強固に接合されたクラッド材を鋳造することができる簡易なクラッド材の鋳造方法及びその鋳造装置、並びにクラッド材を提供することを目的とする。

（１）鋳型に第１のアルミニウム系金属を注湯した後さらに第２のアルミニウム系金属を注湯し、前記第１のアルミニウム系金属の層と前記第２のアルミニウム系金属の層とが接合された構造のクラッド材を鋳造する方法であって、前記第１のアルミニウム系金属の液相線温度よりも高温で溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記鋳型に注湯する第１注湯工程と、前記第１注湯工程において注湯された溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の液面上に、前記第１のアルミニウム系金属の固相線温度よりも低温で且つ前記第２のアルミニウム系金属の固相線温度よりも高温の前記第２のアルミニウム系金属を、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態で注湯する第２注湯工程と、前記第２注湯工程において注湯された前記第２のアルミニウム系金属により、溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を冷却固化させつつ、前記第２のアルミニウム系金属と前記第１のアルミニウム系金属とを接合させる接合工程と、を備えることを特徴とするクラッド材の鋳造方法。

（１）において、第１のアルミニウム系金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウム合金複合材を挙げることができる。第２のアルミニウム系金属としては、例えば、アルミニウム合金、アルミニウム合金複合材を挙げることができる。また、「流動性を有する半凝固状態」とは、所定の固相率以下の状態、具体的には、例えば固相率が２０％以下であり、好ましくは１０％以下の状態を言う。「液面」とは、溶湯状態に限らず、流動性を有する半凝固状態の金属表面も液面と呼ぶ。第１のアルミニウム系金属と第２のアルミニウム系金属は両者が表面で接した状態で冷却固化することにより接合される。

（１）の構成によれば、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の第１のアルミニウム系金属を、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属によって、上部側から冷却する。このような冷却を行うことにより、第１のアルミニウム系金属の層と、第２のアルミニウム系金属の層との界面が明確になる（第１のアルミニウム系金属と第２のアルミニウム系金属とが混合しにくい）とともに、第２のアルミニウム系金属の添加元素成分が第１のアルミニウム系金属の層に拡散すること、及び、第１のアルミニウム系金属の添加元素成分が第２のアルミニウム系金属の層に拡散することを抑制しつつ、第１のアルミニウム系金属の層と第２のアルミニウム系金属の層とを強固に接合することができる。そして、第１のアルミニウム系金属の添加元素成分および第２のアルミニウム系金属の添加元素成分の拡散を抑制することで、金属層毎に求められるそれぞれの特性（性能）を確保することができる。また、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属を第１のアルミニウム系金属の液面上に注湯することで、第２のアルミニウム系金属が、第１のアルミニウム系金属の上を滞りなく薄く広がる。したがって、第２のアルミニウム系金属の層を薄く形成することができる。これにより、クラッド材の厚みを薄く形成することが可能となる。さらに、注湯の際に第１のアルミニウム系金属および第２のアルミニウム系金属の表面に例え酸化被膜が形成されたとしても、上記の方法で注湯を行うことで、酸化被膜は破れやすいので、酸化被膜の形成による接合強度の低下を抑えることができる。これにより、酸化雰囲気中で鋳造を行った場合でも、金属層同士の強固な接合が可能となる。また、ＤＣ鋳造法で用いられるような大型の鋳造装置や、圧延装置を用いることなく、薄型のクラッド材を製造することができるので、製造設備および製造工程の簡略化が可能となる。

上記、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の第１のアルミニウム系金属と、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属の組み合わせにおいて、溶湯状態の第１のアルミニウム系金属（固相線温度Ｔ１_Ｓ、液相線温度Ｔ１_Ｌ）と、溶湯状態の第２のアルミニウム系金属（固相線温度Ｔ２_Ｓ、液相線温度Ｔ２_Ｌ）との組み合わせにおいては、Ｔ１_Ｓ＞Ｔ２_Ｌである。溶湯で溶湯を冷却接合するという概念自体が新規である。第１のアルミニウム系金属が溶湯であるのでその表面上に第２の金属の溶湯が一瞬に広がりやすく、第１のアルミニウム系金属の溶湯表面の酸化被膜が形成されていても破れやすいために接合力が高い。

流動性を有する半凝固状態の第１のアルミニウム系金属と、溶湯状態の第２のアルミニウム系金属の組み合わせにおいては、第１のアルミニウム系金属が流動性を有する半凝固状体であるため、溶湯状態の第２のアルミニウム系金属の溶湯を注湯する際により混合しにくい。第２のアルミニウム系金属は溶湯状態の為、下の金属が半凝固層であっても広がりやすい。尚、第１のアルミニウム系金属の表面の半凝固層の固相率が高く流動性を有しない場合であっても接合が可能な場合もある。この場合、表面の半凝固層は、自立性がない程度の強度の固相率を有する。ただし、この場合、半凝固層の表面に形成される酸化被膜が破れにくく安定した接合強度が得られにくい。

溶湯状態の第１のアルミニウム系金属と、流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属の組み合わせにおいては、流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属を注湯する際により混合しにくい。流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属は、溶湯状態より温度が低い為、第１のアルミニウム金属はより冷却されやすいので組織が緻密になる。また、第２のアルミニウム系金属の結晶組織も細かくなる。

流動性を有する半凝固状態の第１のアルミニウム系金属と、流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属の組み合わせにおいては、流動性を有する半凝固状態の第２の金属を注湯する際により混合しにくい。両金属とも流動性を有する半凝固状態であることから、より界面が明確で、第１のアルミニウム系金属の添加元素成分および第２のアルミニウム系金属の添加元素成分の拡散も、よりしにくい。

（２）前記鋳型は、低冷却能の第１の上型と、第２の上型とを選択的に取替え可能に備えており、前記第１注湯工程において、前記第１の上型を備える前記鋳型に、溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記第１の上型に接する高さまで注湯し、前記第２注湯工程において、前記第２の上型を備える前記鋳型に、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の前記第２のアルミニウム系金属を、前記第２の上型に接する高さまで注湯する、ことを特徴とする（１）に記載のクラッド材の鋳造方法。

前記第１の上型を備える前記鋳型に、溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記第１の上型に接する高さまで注湯し、第１の上型を除去して代りに、溶湯又は流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属を更に注湯するための第２の上型に取り替え設置して、第２注湯を行う。

ここで、低冷却能とは、型に接する金属を冷却する能力が低いことをいい、金属の冷却速度が１０℃／秒以下が好ましく、１℃／秒以下がより好ましい。金属の冷却速度を下げるには、型の材料として低熱伝導性の材料を用いるのが好ましいが、型の予熱温度を上げることにより冷却速度が低くなるようにコントロールしてもよい。型の予熱温度をコントロールすることで、銅や鋼のような高熱伝導性を有する材料からなる型も、低冷却能の型として利用することができる。

また、低熱伝導性の材料とは、５００℃において２０Ｗ／ｍＫ以下の材料が好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以下がより好ましく、更に好ましくは１Ｗ／ｍＫである。このような材料としてはケイ酸カルシウム等の無機材料が好ましい。また、材料を発泡する等により空隙を設けさらに熱伝導度を下げたものでもよい。

（２）の構成によれば、第１の注湯工程において、第１のアルミニウム系金属の液面を、低冷却能の第１の上型に接触させることにより、上記液面が凝固することおよび上記液面に酸化被膜が形成されることを抑制することができる。これにより、第２の注湯工程において、第２のアルミニウム系金属を第１のアルミニウム系金属の液面上に注湯することができる。さらに、酸化被膜の形成を抑制することにより、第１のアルミニウム系金属と第２のアルミニウム系金属との接合が酸化被膜によって阻害されることを防止することができる。また、第２の注湯工程において、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の第２のアルミニウム系金属を、第２の上型に接触させることにより、第１のアルミニウム系金属および第２のアルミニウム系金属の熱を第２の上型を通じて効率よく放熱することができる。これにより、第１のアルミニウム系金属および第２のアルミニウム系金属を速やかに凝固させて、第１のアルミニウム系金属の添加元素成分および第２のアルミニウム系金属の添加元素成分の拡散をより一層確実に抑制することができる。

第１の上型及び、第２の上型は、第１のアルミニウム系金属および第２のアルミニウム系金属の冷却速度を適切にコントロールできれば良く、型の材料、型の形状（厚み等）、および、型の予熱温度を変えることにより冷却速度をコントロールしても良い。このため、第１の上型の材料として鉄を用い、第１のアルミニウム系金属の表面が溶湯または流動性を有する半凝固状態を保つような冷却速度になる温度まで第１の上型を予熱することも可能である。

（３）型枠に第１のアルミニウム系金属を注湯した後さらに第２のアルミニウム系金属を注湯し、前記第１のアルミニウム系金属材料の層と前記第２のアルミニウム系金属材料の層とが接合された構造のクラッド材を鋳造する方法であって、前記型枠は、冷却能を有して前後方向に延びる底板、当該底板の両側縁に沿って配置された一対の側壁、および当該一対の側壁の間に設けられた後堰を含み、前記型枠の前記後堰と、当該後堰よりも前方で前記一対の側壁の間に設けられた仕切り材との間に、前記第１のアルミニウム系金属の液相線温度より高温で溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記底板および前記一対の側壁を前方へ移動させつつ前記型枠に注湯する第１注湯工程と、溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記仕切り材の下端と前記底板との間において前方へ通過させる通過工程と、前記仕切り材よりも前方へ通過した溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の液面上に、前記第１のアルミニウム系金属の固相線温度よりも低温で且つ前記第２のアルミニウム系金属の固相線温度よりも高温であり、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の前記第２のアルミニウム系金属を、前記底板および前記一対の側壁を前方へ移動させつつ注湯する第２注湯工程と、前記第２注湯工程において注湯された前記第２のアルミニウム系金属により、溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を冷却固化させつつ、前記第２のアルミニウム系金属を前記第１のアルミニウム系金属と接合させる接合工程と、を備えることを特徴とするクラッド材の鋳造方法。

ここで仕切り材とは、第１のアルミニウム系金属の溶湯又は流動性を有する（固相率が所定の固相率以下である半凝固状態の表面に、更に溶湯又は流動性を有する（固相率が所定の固相率以下である）半凝固状態の第２のアルミニウム系金属を注湯する場合において、第１のアルミニウム系金属の溶湯又は流動性を有する（固相率が所定の固相率以下である）半凝固層の一定の厚みの層上に第２のアルミニウム系金属を注湯するためのものであって、第２のアルミニウム系金属が仕切り材より後方の第１の金属層上に漏れ流れるのを防ぐためのものである。仕切り材は、当該仕切り材の下端と底板との間において、第１のアルミニウム系金属の溶湯又は所定の固相率以下の流動性を有する半凝固の層が前方へ通過できるように設置される。後述のように仕切り材の下端の位置は、位置制御もあるが時々刻々形成される第１のアルミニウム系金属の凝固層及び又は半凝固層の厚みに応じ自動的又は半自動的にコントロールされることが好ましい。

（３）の構成によれば、（１）と同様の効果を奏することができる。また、（３）の構成によれば、底板と側壁を前方へ移動させながら、型枠内に第１のアルミニウム系金属を注湯し、さらに、仕切り材よりも前方において第１のアルミニウム系金属の液面上に第２のアルミニウム系金属を注湯することにより、長尺のクラッド材を鋳造することができる。

（４）型枠に第１のアルミニウム系金属を注湯した後さらに第２のアルミニウム系金属を注湯し、前記第１のアルミニウム系金属材料と前記第２のアルミニウム系金属材料とが接合された構造のクラッド材を鋳造する装置であって、冷却能を有して前後方向に延びる底板、当該底板の両側縁に沿って配置された一対の側壁、および当該一対の側壁の間に設けられた後堰を含む前記型枠と、前記底板および前記一対の側壁を前方に移動させる駆動部と、前記底板の上方に配置され、前記型枠内を前後に分ける方向に仕切る仕切り材と、前記仕切り材よりも後方における前記型枠内に前記第１のアルミニウム系金属の液相線温度より高温で溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を注湯する第１の溶湯供給部とを備え、前記仕切り材は、前記型枠内に注湯された前記第１のアルミニウム系金属の表面が溶湯状態又は流動性を有する固相率２０％以下の半凝固の状態で、溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属及び固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の少なくとも一方が、前記仕切り材の下端と前記底板との間を前方へ通過するように配置されており、前記装置は、前記仕切り材よりも前方へ通過した溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の液面上に、前記第１のアルミニウム系金属の固相線温度よりも低温で且つ前記第２のアルミニウム系金属の固相線温度よりも高温であり、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の前記第２のアルミニウム系金属を注湯する第２の溶湯供給部をさらに備え、前記第２の溶湯供給部により注湯された前記第２のアルミニウム系金属により、溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を冷却固化させつつ、前記第２のアルミニウム系金属と前記第１のアルミニウム系金属とを接合させる、ことを特徴とするクラッド材の鋳造装置。

（４）の構成によれば、（３）と同様の効果を奏することができる。

（５）前記第２の溶湯供給部よりも前方に、前記第２のアルミニウム系金属の溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の表面を凝固させる凝固ロールをさらに備え、前記仕切り材は、低冷却能のロールであることを特徴とする（４）に記載のクラッド材の鋳造装置。

（５）の構成によれば、凝固ロールによって第２のアルミニウム系金属の溶湯状態又は半凝固状態の表面を凝固させ、クラッド材の鋳造時間を短縮することができる。また、仕切り材を低冷却能のロールで構成することにより、仕切り材との接触による第１のアルミニウム系金属の凝固を抑制することができる。また、第２のアルミニウム系金属を第１のアルミニウム系金属の液面上に注湯することができる。また、仕切り材をロールとすることにより、仕切り材をスクレイパーとした場合のように、掻いた金属が仕切り材に付着して溜まることを防止することができる。

ここで、低冷却能のロールの材料としては、５００℃において２０Ｗ／ｍＫ以下の低熱伝導性を有する材料が好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以下がより好ましく、更に好ましくは１Ｗ／ｍＫである。このような材料としてはケイ酸カルシウム等の無機材料が好ましい。仕切り材の材質を低冷却能を有さない（熱伝導性が低くない）材質のものを用いてもよいが、この場合には、凝固を防ぐために加温が必要となり設備が複雑になることがある。

本願発明によれば、金属層同士の界面で金属が混合しにくく、金属層に他の金属層の添加元素が拡散しにくくなり、金属層毎に求められるそれぞれの特性（性能）を確保しつつ、金属層同士が強固に接合されたクラッド材を簡易に鋳造することができる。

本願発明に係るクラッド材の鋳造方法（バッチ処理の場合）を工程順に示す断面図である。 図１に示される鋳造方法によって鋳造されたクラッド材を示す断面図である。 純アルミニウム（Ａ１０５０）の液相線温度および固相線温度と、ＡＤＣ１２の液相線温度および固相線温度との大小関係を示す図である。 Ａ１０５０の上にＡＤＣ１２を注湯してクラッド材を鋳造した場合の、クラッド材の断面の状態を観察した結果を示す図である。 Ａ１０５０の上にＡＤＣ１２を注湯してクラッド材を鋳造した場合の、クラッド材の断面写真と、ＳＥＭ－ＥＤＳによるＳｉ含有量の分析結果とを示す図である。 Ａ１０５０の上にＡＤＣ１２を注湯してクラッド材を鋳造した場合の、破断試験の結果を示す写真である。 図１に示される鋳造方法と同様の方法によって鋳造されたクラッド材（純アルミニウムの層とＡｌ－３０％ＳｉＣｐの層とが接合されたもの）を示す断面図である。 純アルミニウム（Ａ１０５０）の液相線温度および固相線温度と、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐの液相線温度および固相線温度との大小関係を示す図である。 Ａ１０５０の上にＡｌ－ＳｉＣｐを注湯してクラッド材を鋳造した場合の、クラッド材の断面写真と、ＳＥＭ－ＥＤＳによるＳｉ含有量の分析結果とを示す図である。 ＡＤＣ１２の上にＡ１０５０を注湯してクラッド材を鋳造した場合の、曲げ試験の結果を示す図である（比較例）。 ＡＤＣ１２の上にＡ１０５０を注湯してクラッド材を鋳造した場合の、断面を示す図である（比較例）。 Ａ１０５０の上にＡＤＣ１２を注湯してクラッド材を鋳造した場合の、曲げ試験の結果を示す図である（比較例）。 本願発明に係るクラッド材の鋳造方法（連続的に鋳造した場合）を模式的に示す斜視図である。 図１３に示す装置を前後方向に沿って切断した状態を示す断面図である。 純アルミニウム（Ａ１０５０）の液相線温度および固相線温度と、Ａｌ－４０％Ｓｎの液相線温度および固相線温度との大小関係を示す図である。 Ａ１０５０の上にＡｌ－４０％Ｓｎを注湯してクラッド材を鋳造した場合の、クラッド材の断面写真と、ＳＥＭ－ＥＤＳによるＳｎ含有量の分析結果とを示す図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１に係るクラッド材の鋳造方法および鋳造装置について、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係るクラッド材の鋳造方法は、図２に示されるように、第１のアルミニウム系金属の層１１と、第２のアルミニウム系金属の層１２とが接合された構造のクラッド材１０をバッチ処理により鋳造する方法である。第１のアルミニウム系金属の層１１は、例えば、２～５０ｍｍの厚みを有し、好ましくは、３～６ｍｍの厚みを有する。第２のアルミニウム系金属の層１２は、例えば、２～１０ｍｍの厚みを有し、好ましくは、３～６ｍｍの厚みを有する。

第１のアルミニウム系金属としては、例えば、純アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウム合金複合材を挙げることができる。本発明において純アルミニウムとは、工業用純アルミニウム（１０００系）をいい、例えば、Ａ１０５０である。アルミニウム合金は、特に限定されるものではないが、例えば、ＡＤＣ６、Ａ３００４、Ａ６０６１、Ａ６０６３である。アルミニウム合金複合材は、例えば、Ａｌ－ＳｉＣｐである。

第２のアルミニウム系金属としては、例えば、アルミニウム合金、アルミニウム合金複合材を挙げることができる。アルミニウム合金は、特に限定されるものではないが、例えば、ＡＤＣ６、ＡＤＣ１２、Ａ４０４５、Ａｌ－Ｓｎである。アルミニウム合金複合材は、例えば、Ａｌ－ＳｉＣｐである。

第１のアルミニウム系金属と第２のアルミニウム系金属との組み合わせとしては、種々の組み合わせを挙げることができる。例えば、Ｔ１_Ｓ＞Ｔ２_Ｌの条件を満たす組み合わせでは、Ａ１０５０（固相線温度６４６℃、液相線温度６５７℃）とＡＤＣ１２（固相線温度５１５℃、液相線温度５８０℃）との組み合わせ、Ａ１０５０（固相線温度６４６℃、液相線温度６５７℃）とＡｌ－ＳｉＣｐ（母材Ａｌ－Ｓｉ中のＳｉ質量％が１１％の場合：固相線温度５８０℃、液相線温度５９０℃）との組み合わせ、Ａ３００４（固相線温度６２９℃、液相線温度６５４℃）とＡ４０４５（固相線温度５７７℃、液相線温度５９０℃）との組み合わせ、Ａ６０６１（固相線温度５８２℃、液相線温度６５２℃）とＡＤＣ１２（固相線温度５１５℃、液相線温度５８０℃）との組み合わせ、Ａ６０６３（固相線温度６１５℃、液相線温度６５５℃）とＡＤＣ１２（固相線温度５１５℃、液相線温度５８０℃）との組み合わせ、Ａ１０５０（固相線温度６４６℃、液相線温度６５７℃）とＡｌ－Ｓｎ（Ａｌ－４０ｍｓｓ％Ｓｎの場合：固相線温度２２８℃、液相線温度６１０℃）との組み合わせ等を挙げることができ、Ｔ１_Ｌ＞Ｔ２_Ｌ＞Ｔ１_Ｓ＞Ｔ2_Ｓの条件を満たす組み合わせでは、Ａ６０６３（固相線温度６１５℃、液相線温度６５５℃）とＡＣ７Ａ（固相線温度５９９℃、液相線温度６４０℃）との組み合わせ等を挙げることができる。

Ａ１０５０とＡｌ－ＳｉＣｐとの組み合わせは、例えば、Ａ１０５０およびＡｌ－ＳｉＣｐの高い熱伝導性を活かしたヒートシンクとして用いることができる。Ａ３００４とＡ４０４５との組み合わせは、例えば、ラジエータのフィン材として用いることができる。Ａ６０６１とＡＤＣ１２との組み合わせ、Ａ６０６３とＡＤＣ１２との組み合わせ、Ａ６０６３とＡＣ７Ａとの組み合わせは、新材とリサイクル材、リサイクル材とリサイクル材との組み合わせとして用いれば、例えば、自動車の部品のコストダウンを図ることができる。

なお、第１のアルミニウム系金属としてＡＤＣ６が用いられる場合には、第２のアルミニウム系金属としては、ＡＤＣ６の固相線温度よりも低い固相線温度を有するＡＤＣ１２等が用いられる。また、第１のアルミニウム系金属としてＡｌ－ＳｉＣｐが用いられる場合には、第２のアルミニウム系金属としては、Ａｌ－ＳｉＣｐの固相線温度よりも低い固相線温度を有するアルミニウム合金又はアルミニウム合金複合材が用いられる。

本実施形態に係るクラッド材の鋳造方法の概略について説明する。本実施形態に係るクラッド材の鋳造方法は、図１に例示されるように、鋳型１３に第１のアルミニウム系金属の液相線温度Ｔ１_Ｌよりも高温で溶湯状態の第１アルミニウム系金属１４を注湯する第１注湯工程（図１（ｂ）参照）と、第１注湯工程で注湯された第１のアルミニウム系金属１４の液面の温度が第１のアルミニウム系金属１４の固相線温度Ｔ１_Ｓ（図３参照）よりも高温の状態で、第１のアルミニウム系金属１４の液面上に、第１のアルミニウム系金属１４の固相線温度Ｔ１_Ｓ（図３参照）よりも低温で且つ第２アルミニウム系金属１５の固相線温度Ｔ２_Ｓ（図３参照）よりも高温の第２のアルミニウム系金属１５を、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態で注湯する第２注湯工程（図１（ｄ）参照）と、第２注湯工程で注湯された第２のアルミニウム系金属１５により、溶湯状態又は半凝固状態の第１のアルミニウム系金属１４を冷却固化させつつ、第２のアルミニウム系金属１５と第１のアルミニウム系金属１４とを接合させる接合工程とを備える。

本実施形態に係るクラッド材の鋳造方法は、最大の特徴として、第２注湯工程で注湯された第２のアルミニウム系金属１５（第１のアルミニウム系金属１４の固相線温度よりも低い固相線温度を有する）により、溶湯状態又は半凝固状態の第１のアルミニウム系金属１４を冷却固化させる点を有する。以下、本実施形態の実施例について詳細に説明する。

図１は、クラッド材１０をバッチ処理により鋳造する方法を工程順に示す断面図である。図２は、図１に示される方法によって鋳造されたクラッド材１０を示す断面図である。

ここでは、第１のアルミニウム系金属の一例として純アルミニウム（Ａ１０５０）の層１１と、第２のアルミニウム系金属の一例としてＡｌ－Ｓｉ－Ｃｕ系のＡＤＣ１２の層１２とが接合された構造のクラッド材１０を鋳造する場合について説明する。

図３は、純アルミニウムの液相線温度Ｔ１_Ｌおよび固相線温度Ｔ１_Ｓと、ＡＤＣ１２の液相線温度Ｔ２_Ｌおよび固相線温度Ｔ２_Ｓとの大小関係を示す図である。図３においては、上側にある程、温度が高い。図３に示されるように、純アルミニウムの固相線温度Ｔ１_Ｓは、ＡＤＣ１２の液相線温度Ｔ２_Ｌよりも高い。

また、純アルミニウムは、液相線温度Ｔ１_Ｌと固相線温度Ｔ１_Ｓとの間の温度範囲では、液相と固相が共存した状態にある。また、ＡＤＣ１２は、液相線温度Ｔ２_Ｌと固相線温度Ｔ２_Ｓとの間の温度範囲では、液相と固相とが共存した状態にある。

クラッド材１０を鋳造する際には、まず、図１（ａ）に示されるように、鋳型１３を準備する。鋳型１３は、純アルミニウム１４の溶湯が注湯されるキャビティ１３２を有する下型１３１と、この下型１３１の上に取り外し可能に配置され、下型１３１のキャビティ１３２を塞ぐ上型１３３とを備えている。キャビティ１３２は、上側が開放されている。

下型１３１は、低熱伝導性および耐熱性を有し、且つ、溶湯とは反応しない材料により構成され、純アルミニウム１４を下部側から次第に冷却できればよい。そのような材料としては、熱伝導性が５００℃において２０Ｗ／ｍＫ以下が好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以下がより好ましく更に好ましくは１Ｗ／ｍＫである。このような材料としては硅ケイ酸カルシウム、セラミックス等の無機材料を挙げることができる。下型１３１は、例えば、電気炉で所定温度まで予熱しておき鋳造時には室温雰囲気下で使用することができる。

上型１３３には、第１の上型１３４（図１（ａ），（ｂ）参照）と、第２の上型１３５（図１（ｃ），（ｄ）参照）とがある。上型１３４と上型１３５とは、選択的に取替え可能であり、場面に応じて選択的に使用される。具体的には、鋳型１３内に純アルミニウム１４が注湯される際に、第１の上型１３４が使用され（図１（ｂ）参照）、鋳型１３内にＡＤＣ１２が注湯される際に、第２の上型１３５が使用される（図１（ｄ）参照）。

第１の上型１３４は、低冷却能および耐熱性を有し、且つ、溶湯とは反応しない材料により構成される。そのような材料としては、熱伝導性が５００℃において２０Ｗ／ｍＫ以下が好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以下がより好ましく更に好ましくは１Ｗ／ｍＫである。このような材料としては硅ケイ酸カルシウム、セラミックス等の無機材料を挙げることができ、例えば、ケイ酸カルシウム、或いはセラミックスにより構成することができる。上型１３４は、例えば、電気炉で所定温度まで予熱されたものであり、室温雰囲気下で使用される。上型１３４の予熱の温度は、下型１３１の予熱の温度よりも高い温度（純アルミニウム１４の硬化を防止可能な温度）に設定される。

第１の上型１３４は、板状に形成されている。第１の上型１３４は、水平且つ平坦な下面１３４ａと、純アルミニウム１４の溶湯が注湯される際に溶湯が通過する開口部１３４ｂとを備えている。

第２の上型１３５は、耐熱性を有し、且つ、溶湯とは反応しない材料により構成される。第２の上型１３５は、第２のアルミニウム系金属層の厚さに応じて、型の材料を変更するのが好ましい。第２のアルミニウム系金属層が薄い場合は低冷却能の上型を用いるのが好ましい。金属層が薄い場合は、冷えやすく、流動性が低下しやすいため、冷却能の高い上型を用いると、第１のアルミニウム系金属（純アルミニウム）の表面に滞りなく薄く広がることができなくなる。金属層が厚い場合は冷却能の高い上型を用いても良い。低冷却能の材料としては、具体的には、低熱伝導性を有する材料、例えば、ケイ酸カルシウム、セラミックスなどを挙げることができる。高冷却能の材料としては、具体的には、高熱伝導性を有する材料、例えば、銅などの金属を挙げることができる。このように、第２の上型１３５の材料は、金属の種類、厚さに応じて適時選択することが好ましい。

上型１３５は、例えば、電気炉で所定温度まで予熱されたものであり、室温雰囲気下で使用される。上型１３５の予熱の温度は、例えば下型１３１の予熱の温度と同程度の温度に設定される。また、型の予熱温度、型の形状（厚み等）等を変えることにより冷却速度をコントロールすれば、銅や鋼のような高熱伝導性を有する材料を使用しても良い。

第２の上型１３５は、天板部１３５ｃと、天板部１３５ｃの周縁から垂下する周壁部１３５ｂとを備えている。そして、天板部１３５ｃと周壁部１３５部とで囲まれる領域に、ＡＤＣ１２の溶湯が注湯されるキャビティ１３６が形成されている。キャビティ１３６は、下側が開放されている。図１（ｃ）に示される例では、キャビティ１３６は、下型１３１のキャビティ１３２に対応する開口形状を有している。天板部１３５ｃは、ＡＤＣ１２の溶湯が注湯される際に溶湯が通過する開口部１３５ｄを有している。

図１（ａ）に示される鋳型１３を準備した後、キャビティ１３２に溶湯状態の純アルミニウム１４を注湯する（図１（ｂ）参照）。溶湯状態の純アルミニウム１４は、純アルミニウム１４の液相線温度Ｔ１_Ｌ（６５７℃、図３参照）よりも高温である。なお、溶湯状態の純アルミニウム１４は、第１の上型１３４の下面１３４ａに接する高さまで注湯される。図１（ｂ）に示される例では、溶湯状態の純アルミニウム１４は、第１の上型１３４の下面１３４ａよりも若干高い位置まで注湯されている。純アルミニウム１４の液面は、下面１３４ａに接している。純アルミニウム１４の注湯後、時間が経過するにつれて、純アルミニウム１４は下部側から次第に凝固していく。

次に、第１の上型１３４を第２の上型１３５に取り替える（図１（ｃ）参照）。なお、第１の上型１３４を取り外した際に、第１の上型１３４の開口部１３４ｂ内の純アルミニウム１４は、溶湯状態にあるため広がるが、自らの表面張力により、下型１３１の上端から零れ落ちることが防止される。

次に、注湯された純アルミニウム１４の液面の温度が純アルミニウム１４の固相線温度（６４６℃、図３参照）よりも高温の状態で（例えば約６５０℃）、注湯された純アルミニウム１４の液面上（純アルミニウム１４の上部表面の液相部）に、純アルミニウム１４の固相線温度（６４６℃、図３参照）よりも低温で且つＡＤＣ１２の固相線温度（５１５℃、図３参照）よりも高温のＡＤＣ１２（例えば約５７０℃）を、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態で注湯する（図１（ｄ）参照）。つまり、図３における温度範囲ＴＲ１内のＡＤＣ１２を注湯する。なお、「流動性を有する半凝固状態」とは、具体的には、例えば固相率が２０％以下であり、好ましくは１０％以下の状態を言う。このため、図３に示される例では、温度範囲ＴＲ１の下限は、ＡＤＣ１２の固相線温度（５１５℃、図３参照）とＡＤＣ１２の液相線温度（５８０℃、図３参照）との間の温度となっている。ＡＤＣ１２が注湯されるときの純アルミニウム１４の上部表面の液相部の厚みは、３ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。

なお、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態のＡＤＣ１２（図１（ｄ）に符号１５で示す）は、第２の上型１３５の天板部１３５ｃの下面１３５ａに接する高さまで注湯される。図１（ｄ）に示される例では、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態のＡＤＣ１２（符号１５）は、天板部１３５ｃの下面１３５ａよりも若干高い位置まで注湯されている。ＡＤＣ１２の液面は、天板部１３５ｃの下面１３５ａに接している。

ＡＤＣ１２が注湯されるときの第２の上型１３５の温度は、ＡＤＣ１２の固相線温度（５１５℃）以下に設定されることが好ましい。

純アルミニウムおよびＡＤＣ１２の全体が凝固して鋳物（クラッド材１０）になった後、この鋳物を鋳型１３から取り出す。

本実施形態によれば、溶湯状態又は半凝固状態の純アルミニウムを、溶湯状態又は半凝固状態のＡＤＣ１２（符号１５）によって冷却する。つまり、図３における温度範囲ＴＲ１内のＡＤＣ１２によって、ＡＤＣ１２より高温の純アルミニウムを冷却する。このような冷却を行うことにより、クラッド材１０において、純アルミニウムの層１１と、ＡＤＣ１２の層１２との界面が明確になる（つまり、界面付近で純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混合しない）とともに、ＡＤＣ１２の添加元素成分（Ｓｉ）が純アルミニウムの層１１に拡散することを抑制しつつ、純アルミニウムの層１１とＡＤＣ１２の層１２とを強固に接合することができる。そして、純アルミニウムとＡＤＣ１２との混合が防止され、ＡＤＣ１２の添加元素成分Ｓｉの拡散が抑制されることで、金属層１１、１２毎に求められるそれぞれの特性（性能）を確保することができる。例えば、純アルミニウムの層１１の熱伝導性、加工性、導電性を良好な状態に維持することができ、例えば純アルミニウムの層１１に回路基板の回路を形成した際に、回路としての機能を十分に発揮させることが可能となる。

また、溶湯状態又は流動性のある半凝固状態（図３における温度範囲ＴＲ１内）のＡＤＣ１２を溶湯状態の純アルミニウム１４の液面上に注湯することで、溶湯状態又は流動性のある半凝固状態のＡＤＣ１２が、溶湯状態の純アルミニウム１４の上を滞りなく薄く広がる。したがって、ＡＤＣ１２の層を薄く形成することができる。これにより、クラッド材１０の厚みを薄く形成することが可能となる。

さらに、純アルミニウム１４およびＡＤＣ１２を注湯した際に、純アルミニウム１４の表面に例え酸化被膜が形成されたとしても、上記の方法で注湯を行うことで、酸化被膜は破れやすいので、酸化被膜の形成による接合強度の低下を抑えることができる。これにより、酸化雰囲気中で鋳造を行った場合でも、金属層１１、１２同士の強固な接合が可能となる。また、ＤＣ鋳造法で用いられるような大型の鋳造装置や、圧延装置を用いることなく、薄型のクラッド材を製造することができるので、製造設備および製造工程の簡略化が可能となる。

また、溶湯状態の純アルミニウム１４の液面を、冷却能が低い第１の上型１３４に接触させることにより、純アルミニウム１４の液面が凝固することおよび当該液面に酸化被膜が形成されることを抑制することができる。これにより、ＡＤＣ１２の注湯工程において、ＡＤＣ１２を溶湯状態の純アルミニウム１４の液面上に注湯することができる。さらに、酸化被膜の形成を抑制することにより、純アルミニウムの層１１とＡＤＣ１２の層１２との接合が酸化被膜によって阻害されることを防止することができる。

また、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態のＡＤＣ１２を、適度な冷却能を有する第２の上型１３５に接触させることにより、純アルミニウムおよびＡＤＣ１２の熱を第２の上型１３５を通じて効率よく放熱することができる。これにより、純アルミニウムおよびＡＤＣ１２を速やかに凝固させて、ＡＤＣ１２の添加元素成分（Ｓｉ成分）の拡散をより一層確実に抑制することができる。

また、ＡＤＣ１２が注湯される純アルミニウム１４の上部表面の液相部の厚みを、３ｍｍ以下の薄い厚みとすることにより、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混ざり合うことを抑制することができる。ここで、ＡＤＣ１２を純アルミニウム１４を撹拌しないように静かに注湯することにより、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混ざり合うことをより一層抑制することができる。

また、ＡＤＣ１２を注湯する際における第２の上型１３５の温度を、ＡＤＣ１２の固相線温度（５１５℃）以下に設定することにより、ＡＤＣ１２を速やかに冷却することができる。

なお、注湯された純アルミニウム１４の液面温度が純アルミニウムの固相線温度（６４６℃）よりも高温の状態で、純アルミニウム１４の液面上にＡＤＣ１２を注湯するのであれば、以下の温度設定をしてもよい。例えば、注湯された純アルミニウム１４の液面温度が純アルミニウムの液相線温度（６５７℃）よりも高温の状態（例えば約７００℃）で、純アルミニウム１４の液面上に溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態のＡＤＣ１２を注湯してもよい。このような温度設定にすることで、純アルミニウム１４の表面の流動性を高めることができる。これにより、ＡＤＣ１２の層の厚みをより一層薄く（例えば２ｍｍ程度）することが可能となる。

また、注湯された純アルミニウム１４の液面上に、純アルミニウムの固相線温度（６４６℃）よりも低温で且つＡＤＣ１２の固相線温度（５１５℃）よりも高温のＡＤＣ１２を、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態で注湯するのであれば、以下の温度設定をしてもよい。例えば、注湯された純アルミニウム１４の液面上に、純アルミニウムの固相線温度（６４６℃）よりも低温で且つＡＤＣ１２の液相線温度（５８０℃）よりも高温のＡＤＣ１２（例えば約６３０℃）を、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態で注湯してもよい。このような温度設定にすることで、ＡＤＣ１２の流動性を高めることができる。これにより、ＡＤＣ１２の層の厚みをより一層薄く（例えば２ｍｍ程度）することが可能となる。

次に、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層１１とＡＤＣ１２の層１２とが接合された構造のクラッド材１０を鋳造する場合の実施例について説明することにより、本願発明の効果をより明確にする。

（実施例１、比較例１）
図１（ａ）～（ｄ）に示される工程を経て、クラッド材１０を鋳造した。具体的には、溶湯状態の純アルミニウム１４（図１（ｂ）参照）（約７００℃）を注湯し（図４参照）、当該上面に互いに温度が異なる溶湯状態のＡＤＣ１２（約５７０℃、約５８０℃、約６００℃、約６４０℃、約６５０℃、約６６０℃、約６７０℃、約６８０℃、約６９０℃、約７００℃）をそれぞれ注湯して、１０個のクラッド材１０の試験片を得た。そして、各試験片について、ＡＤＣ１２と純アルミニウム（Ａ１０５０）との界面の有無について調べた。その試験結果（品質の良し悪しの判断）を図４（ａ）に示し、試験片の断面写真を図４（ｂ）に示す。

なお、実施例１及び比較例１で使用した鋳型１３のサイズ（内寸）は、以下の通りであった。
下型：８０ｍｍ（縦）×１２０ｍｍ（横）×５ｍｍ（深さ）
第１の上型：８０ｍｍ（縦）×１２０ｍｍ（横）
第２の上型：８０ｍｍ（縦）×１２０ｍｍ（横）×８ｍｍ（深さ）
第１の上型、第２の上型、下型の型材料：ケイ酸カルシウム

図４（ａ）においては、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混じり合っていない場合を「○」で示し、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混じり合っている場合を「×」で示している。なお、図４（ｂ）には、「○」の場合の例示的な写真として、ＡＤＣ１２の温度が６５０℃の場合を示し、「×」の場合の例示的な写真として、６６０℃の場合について示している。図４（ｂ）の右側の写真における符号Ｋ１は、純アルミニウムとＡＤＣ１２との界面を指し示している。図４（ｂ）の左側の写真における符号Ｋ２は、ＡＤＣ１２が注湯される前の純アルミニウムの液面の位置（破線）を指し示している。

図４（ａ）に示されるように、ＡＤＣ１２の注湯温度が約５７０℃、約５８０℃、約６００℃、約６４０℃、約６５０℃の場合（図３における温度範囲ＴＲ１内）には、いずれも、純アルミニウムとＡＤＣ１２との間にはっきりとした界面Ｋ１が存在し、純アルミニウムとＡＤＣ１２とは混じり合っていない。

一方、図４（ｂ）に示されるように、ＡＤＣ１２の温度が約６６０℃、約６７０℃、約６８０℃、約６９０℃、約７００℃の場合には、いずれも、純アルミニウムとＡＤＣ１２との間にはっきりとした界面が存在せず、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混じり合っている。

つまり、ＡＤＣ１２の注湯温度が純アルミニウムの固相線温度（６４６℃）以下である場合には、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混じり合うことを防止できることがわかる。

（実施例２）
実施例１と同じ寸法の鋳型１３を用い、図１（ａ）～（ｄ）に示される工程を経て、クラッド材１０を鋳造した。具体的には、溶湯状態の純アルミニウム（Ａ１０５０）１４（約７００℃）を注湯し、当該上面に互いに温度が異なる溶湯状態のＡＤＣ１２（約５７０℃、約５８０℃、約６５０℃）をそれぞれ注湯して、３個のクラッド材１０の試験片を得た。そして、各試験片について、電子線マイクロアナライザ（英国製のElectron Probe Micro Analyzer）を用いて、ＡＤＣ１２の添加元素成分Ｓｉが純アルミニウムに拡散する程度について調べた。その試験結果（線分析）を図５に示す。図５の左側は、ＡＤＣ１２と純アルミニウムとの界面付近の断面を示す写真であり、右側は、Ｓｉの分布を示している。図５において、符号Ｋ３は、純アルミニウム（Ａ１０５０）とＡＤＣ１２との界面の位置を指し示している。なお、Ｓｉは各種アルミ合金用の添加元素の中でも最も拡散速度が速いため、Ｓｉの拡散を調べることで他の添加元素の拡散はそれ以下と判断される。

図５に示されるように、ＡＤＣ１２と純アルミニウムとの界面Ｋ３から、純アルミニウム側へは殆どＳｉが拡散していなかった。

（実施例３）
実施例１と同じ寸法の鋳型１３を用い、図１（ａ）～（ｄ）に示される工程を経て、クラッド材１０を鋳造した。具体的には、溶湯状態の純アルミニウム（Ａ１０５０）（約７００℃）を注湯し、当該上面に溶湯状態のＡＤＣ１２（約６４０℃）を注湯して、クラッド材１０を得た。さらに、クラッド材１０を切り出して試験片を得た。試験片の大きさは、幅約６．７ｍｍ、ＡＤＣ１２の厚み約８ｍｍ、純アルミニウムの厚み約５ｍｍであった（図６参照）。そして、試験片の両面から幅約４ｍｍで、界面まで到達する深さまで切り欠き加工を施し、試験片を白抜きの矢印で示す方向に引っ張る引張りせん断試験を行った。引っ張り速度は、１ｍｍ／分であった。

その結果、図６に示されるように、試験片は、ＡＤＣ１２と純アルミニウム（Ａ１０５０）との界面では破断せずに、純アルミニウムの部分（図中ＢＲ）において破断した。このことから、ＡＤＣ１２と純アルミニウムとが、強固に接合されていることがわかる。

（実施例４）
次に、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層４１とＡｌ－３０％ＳｉＣｐの層４２とが接合された構造のクラッド材４０（図７参照）を鋳造する場合の実施例について説明する。Ａｌ－ＳｉＣｐは、アルミニウム基をマトリックスとする複合材料であり、アルミニウム合金（Ａｌ－１１ｍａｓｓ％Ｓｉ）にＳｉＣのセラミック粉末を３０体積％含有させた材料である。Ａｌ－ＳｉＣｐは、固体の状態において、極めて高い硬度を有し、高い脆性を示して圧延時に割れるため、純アルミニウムと共に熱間圧延して、クラッド材を製造することができない。

図１（ａ）～（ｄ）に示される工程と同様の工程を経て、クラッド材４０を鋳造した。具体的には、溶湯状態の純アルミニウム（Ａ１０５０）（約７００℃）を注湯し、当該上面に溶湯状態のＡｌ－３０％ＳｉＣｐ（約６３０℃）を注湯して、クラッド材４０の試験片を得た。Ａｌ－３０％ＳｉＣｐの層の厚みおよび純アルミニウムの層の厚みは、共に約３ｍｍであった。図８に示されるように、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐの固相線温度は５８０℃、液相線温度は５９０℃である。つまり、図８における温度範囲ＴＲ２内のＡｌ－３０％ＳｉＣｐを注湯する。そして、試験片について、電子線マイクロアナライザを用いて、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐのＳｉ成分が純アルミニウムに拡散する程度について調べた。その試験結果（線分析）を図９に示す。図９の左側は、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐと純アルミニウムとの界面付近の断面を示す写真であり、右側は、Ｓｉの分布を示している。図９の左側における符号Ｋ４は、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐと純アルミニウムとの界面を指し示している。

なお、実施例４で使用した鋳型１３のサイズ（内寸）は、以下の通りであった。
下型：８０ｍｍ（縦）×１２０ｍｍ（横）×３ｍｍ（深さ）
第１の上型：８０ｍｍ（縦）×１２０ｍｍ（横）
第２の上型：８０ｍｍ（縦）×１２０ｍｍ（横）×３ｍｍ（深さ）
第１の上型、第２の上型、下型の型材料：ケイ酸カルシウム

図９に示されるように、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐと純アルミニウムとの界面が明瞭であり（界面でＡｌ－３０％ＳｉＣｐと純アルミニウムとが混合しておらず）、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐと純アルミニウムとの界面から、純アルミニウム側へは極僅かの厚み範囲（２０μｍ以下）にしかＳｉ（母材（Ａｌ－１１ｍａｓｓ％Ｓｉ）中のＳｉ成分であって、ＳｉＣはＳｉとＣが強固に結合しているためＳｉＣｐ中のＳｉではない）が拡散していなかった（純アルミニウムの層の熱伝導性、加工性、はんだとの接着性等が良好）。しかも、Ａｌ－３０％ＳｉＣｐと純アルミニウムとが強固に接合され、全体して薄型（Ａｌ－３０％ＳｉＣｐの層厚３ｍｍ、純アルミニウムの層厚３ｍｍ）で、ヒートシンク用のクラッド材として好適なものを、圧延、切断、研磨等の加工を経ることなく、簡易な装置で簡易な鋳造方法によって、容易かつ速やかに得ることができた。なお、上型および下型の深さを変更した場合（上型５ｍｍ、下型８ｍｍの場合、上型２ｍｍ、下型６ｍｍの場合）についても検証したが、いずれの場合においても、上型３ｍｍ、下型３ｍｍの場合と同様の結果が得られた。純アルミニウム層は、当然ながら鋳造されたままであるので、鋳造組織を有していた。そもそもＡｌ－Ｓｉ合金母材に分散されるＳｉＣｐの体積％は熱伝導性と熱膨張性から適宜選ばれるが、特にＳｉＣｐの体積％が多くなると脆性が増し機械強度が減じる。通常は２０～４０％が使用され、本例ではＡｌ－３０％ＳｉＣｐを用いた。

（比較例２）
次に、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層とＡＤＣ１２の層とが接合された構造のクラッド材を鋳造する場合の比較例について説明する。この比較例においても、図１に示される鋳型１３（実施例１と同じ寸法）を用いて鋳造した。具体的には、まず、図１（ｂ）に示される鋳型１３内に溶湯状態のＡＤＣ１２を注湯した。注湯したＡＤＣ１２の表面が凝固した状態（表面の温度が約５００℃）で、その凝固したＡＤＣ１２（鋳物）の上に（図１（ｄ）に示される鋳型１３内）に、溶湯状態の純アルミニウム（約６８０℃）を注湯して、クラッド材を得た。

この比較例２で鋳造されたクラッド材においては、純アルミニウムの層とＡＤＣ１２の層との間にはっきりとした界面が形成されていた。しかしながら、このクラッド材に対して曲げ応力を負荷する破断試験を行ったところ、図１０に示されるように、純アルミニウムの層とＡＤＣ１２の層との界面においてクラッド材が破断した。このことから、凝固した状態のＡＤＣ１２の上に純アルミニウムを注湯した場合には、クラッド材の２つの層の間に十分な接合強度が得られないことがわかる。

（比較例３）
次に、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層とＡＤＣ１２の層とが接合された構造のクラッド材を鋳造する場合の他の比較例について説明する。この比較例３においても、比較例２と同様に、鋳型１３内に溶湯状態のＡＤＣ１２を注湯した後に純アルミニウムを注湯したが、比較例２とは、純アルミニウムを注湯するときのＡＤＣ１２の表面の温度が異なる。すなわち、比較例３では、注湯したＡＤＣ１２の表面が半凝固状態になった時点（表面の温度が約５３０℃）で、その半凝固状態のＡＤＣ１２の上に溶湯状態の純アルミニウム（約６８０℃）を注湯して、クラッド材を得た。

図１１は、比較例３において鋳造したクラッド材の断面を示す図である。図１１において符号Ｋ５で示される破線は、ＡＤＣ１２の元の表面位置を示している。この比較例３で鋳造されたクラッド材は、図１１に示されるように、純アルミニウムとＡＤＣ１２との間にはっきりとした界面が存在せず、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混じり合っていた。このことから、表面が半凝固状態のＡＤＣ１２の上に純アルミニウムを注湯した場合には、純アルミニウムとＡＤＣ１２とが混じり合ってしまうことがわかる。

ＡＤＣ１２の上に純アルミニウムを注湯した場合には、純アルミニウムを注湯するときのＡＤＣ１２の表面の温度を様々に変化させても、ＡＤＣ１２の層と純アルミニウムの層との間に混合および破断（剥離）の双方が見られない条件は見つからなかった。

（比較例４）
次に、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層とＡＤＣ１２の層とが接合された構造のクラッド材を鋳造する場合の他の比較例について説明する。この比較例４においては、鋳型１３内に溶湯状態の純アルミニウムを注湯した後にＡＤＣ１２を注湯した。比較例４では、注湯した純アルミニウムの表面が凝固状態になった時点（表面の温度が約６４０℃）で、その凝固状態の純アルミニウムの上に溶湯状態のＡＤＣ１２（約６４０℃）を注湯して、クラッド材を得た。

この比較例４で鋳造されたクラッド材においては、純アルミニウムの層とＡＤＣ１２の層との間にはっきりとした界面が形成されていた。しかしながら、このクラッド材に対して曲げ応力を負荷する破断試験を行ったところ、図１２に示されるように、純アルミニウムの層とＡＤＣ１２の層との界面においてクラッド材が破断した。このことから、凝固した状態の純アルミニウムの上にＡＤＣ１２を注湯した場合には、クラッド材の２つの層の間に十分な接合強度が得られないことがわかる。

＜実施形態２＞
次に、図１３、１４を参照しつつ、クラッド材を連続的に鋳造する方法および装置について説明する。以下の説明では、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層に、Ａｌ－４０ｍａｓｓ％Ｓｎの層が積層された構造のクラッド材を鋳造する場合について説明する。

図１３，１４に示されるように、クラッド材２９を連続的に鋳造する装置（連続鋳造装置）２０は、型枠２１と、駆動部３０と、第１の溶湯供給部２２と、仕切り材２３と、第２の溶湯供給部２４と、凝固ロール２５とを備えている。以下、各構成要素について詳述する。

型枠２１は、冷却能を有して前後方向Ｂに延びる底板２６と、底板２６の両側縁に沿って配置された一対の側壁２７，２７と、一対の側壁２７，２７の間に設けられた後堰２８とを備えている。

底板２６は、熱伝導性が相対的に高く、耐熱性を有し、且つ、溶湯とは反応しない材料により構成される。そのような材料としては、例えば、銅などの金属を挙げることができる。なお、底板２６は、図外の冷却装置によって積極的に冷却されるようにしてもよい。底板２６に接触した純アルミニウムは、次第に凝固する。そして、凝固した純アルミニウム３３の厚みは、前方側に行くほど大きくなる。

側壁２７は、熱伝導性が相対的に低く、凝固ロール２５による押圧によって圧縮されることが可能な高温用耐火繊維ブランケット等の材料により構成される。そのような材料としては、例えば、イソウール（登録商標）を挙げることができる。イソウール（登録商標）は、製造工程で繊維を層状に積層しながらニードルパンチングを行い、繊維を複雑に絡ませブランケット状に形状保持した、軽量で柔軟な耐火断熱材である。

後堰２８は、溶湯状態の純アルミニウム３１の流れを堰き止める部材である。後堰２８は、熱伝導性が相対的に低く、耐熱性を有し、且つ、溶湯とは反応しない材料により構成される。そのような材料としては、例えば、ケイ酸カルシウム、セラミックスを挙げることができる。

駆動部３０は、底板２６および一対の側壁２７，２７を前方Ｃに移動させるものである。駆動部３０は、例えば、電動モータと、冷却板２６の下面に接した状態で配置され、電動モータの回転力を受けて底板２６および一対の側壁２７，２７を前方Ｃに移動させるロールとを備えた構成とすることができるので、好ましい。

第１の溶湯供給部２２は、純アルミニウムの液相線温度（６５７℃、図１５参照）より高温で溶湯状態の純アルミニウム３１を型枠２１内に注湯する装置である。第１の溶湯供給部２２は、図１３，１４に示される例では、溶湯状態の純アルミニウム３１を貯留するタンク２２１と、タンク２２１から流出した溶湯状態の純アルミニウム３１を型枠２１内の仕切り材２３より後方に案内するガイド部２２２とを備えている。

仕切り材２３は、底板２６の上方に配置された部材であって、型枠２１内において純アルミニウム３１の表面が溶湯状態又は流動性を有する（所定の固相率以下の）半凝固状態で、溶湯状態の純アルミニウム３１及び流動性を有する半凝固状態の純アルミニウム３１の少なくとも一方が、仕切り材２３の下端と底板２６との間を所定の層厚で通過するように配置されたものである。ここで言う「所定の層厚」とは、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の純アルミニウム３１と、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態のＡｌ－４０％Ｓｎとが強固に接合されるとともに、純アルミニウム３１の層とＡｌ－４０％Ｓｎの層との界面で金属が混合しにくく、純アルミニウム３１の層にＡｌ－４０％Ｓｎの層の添加元素Ｓｎが拡散しにくいような厚みであり、具体的には、例えば１ｍｍ～数十ｍｍであり、好ましくは１～５ｍｍである。

仕切り材２３は、低冷却能および耐熱性を有し、且つ、溶湯とは反応しない材料により構成される。そのような材料としては、低熱伝導性を有する材料、例えば、ケイ酸カルシウム、セラミックスを挙げることができる。

仕切り材２３と底板２６との間を、溶湯状態の純アルミニウム３１及び一定の固相率以下の半凝固状態の純アルミニウム３１の少なくとも一方が通過するように仕切り材２３を配置するために、仕切り材２３は付勢されている。仕切り材２３は、図１３，１４に示される例では、軸周りに回転可能（実施例では、仕切り材を純アルミニウム３１に付勢することで純アルミニウム３１の移動に伴い連れ回り回転する、つまり、純アルミニウム３１の移動に伴い、純アルミニウム３１に引きずられるように回転する）で、且つ周面の下端部が接する純アルミニウム３１の上面の溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の金属層の厚み（図中ｔ）が、好ましくは、数ミリになるように配置されたロール形状とされている。ロール形状とすることで、仕切り材に凝固した金属が溜り、纏わり付くことを防止することができる。仕切り材２３を純アルミニウム３１に付勢する方法は特に限定されないが、例えば、仕切り材２３等の重量によって付勢してもよいし、ばね、錘５０（図１４参照）等によって付勢してもよい。この付勢力は、純アルミニウム３１の比重や、純アルミニウム３１の移動速度等に応じて適宜設定される。なお、図１４に示される例では、仕切り材２３は、錘５０が設けられた揺動アーム５１の一端部に回転自在に取り付けられている。揺動アーム５１の他端部は、支点５２を介して図外の支持部材に回動自在に取り付けられている。

なお、仕切り材２３の形状は、図１３，１４に示される例では、ロール状（円柱）とされているが、これに限定されない。例えば、円柱の両端部にそれぞれリング状のフランジ部が形成されていてもよい。そして、このフランジ部を、純アルミニウム３１の凝固した部分に接触させ、一方のフランジと他方のフランジとの間の空間を、溶湯状態又は一定の固相率以下の半凝固状態の純アルミニウム３１の流通領域としてもよい。

第２の溶湯供給部２４は、仕切り材２３よりも前方における純アルミニウム３１の液面上に、純アルミニウムの固相線温度（６４６℃）よりも低温で且つＡｌ－４０％Ｓｎの固相線温度（２２８℃、図１５参照）よりも高温であり、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態（図１２における温度範囲ＴＲ３内）のＡｌ－４０％Ｓｎ３２を注湯する装置である。第２の溶湯供給部２４は、図１３，１４に示される例では、溶湯状態のＡｌ－４０％Ｓｎ３２を貯留するタンク２４１と、タンク２４１から流出した溶湯状態のＡｌ－４０％Ｓｎ３２を型枠２１内に案内するガイド部２４２とを備えている。

凝固ロール２５は、仕切り材２３よりも前方に、Ａｌ－４０％Ｓｎの溶湯表面を凝固させる部材である。凝固ロール２５は、熱伝導性が相対的に高く、耐熱性を有し、且つ、溶湯とは反応しない材料により構成される。そのような材料としては、例えば銅を挙げることができる。凝固ロール２５に接触したＡｌ－４０％Ｓｎ３２は、次第に凝固する（凝固した状態のＡｌ－４０％Ｓｎを符号３４で示す）。なお、凝固ロール２５は、Ａｌ－４０％Ｓｎの溶湯表面に接触するために、側壁２７，２７を押し潰しながら回転する（図１３，１４参照）。

次に、この装置２０を用いてクラッド材２９を連続的に鋳造する方法について説明する。

まず、駆動部３０を作動させて、底板２６および一対の側壁２７，２７を前方Ｃに移動させる。この状態で、第１の溶湯供給部２２から、純アルミニウムの液相線温度より高温で溶湯状態の純アルミニウム３１を、型枠２１内に注湯する。

次に、型枠２１内において純アルミニウム３１の液面温度が純アルミニウムの固相線温度よりも高温の状態で、仕切り材２３により型枠２１内を前後に仕切る。

次に、第２の溶湯供給部２４から、仕切り材２３よりも前方における純アルミニウム３１の液面上に、純アルミニウム３１の固相線温度よりも低温で且つＡｌ－４０％Ｓｎ３２の固相線温度よりも高温であり、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態のＡｌ－４０％Ｓｎ３２を注湯する。つまり、第２の溶湯供給部２４から、図１５における温度範囲ＴＲ３内のＡｌ－４０％Ｓｎ３２を注湯する。

そして、溶湯状態又は半凝固状態のＡｌ－４０％Ｓｎ３２により、溶湯状態又は半凝固状態の純アルミニウム３１を冷却固化させつつ、Ａｌ－４０％Ｓｎを純アルミニウムと接合させる。

この装置２０を用いて鋳造を行うことにより、前後方向に延びる長尺のクラッド材２９を容易に得ることができる。

次に、この装置２０を用いて鋳造したクラッド材２９についての実施例について説明する。

（実施例５）
第１の溶湯供給部２２から約６７０℃の溶湯状態の純アルミニウム３１を型枠２１内に注湯し、純アルミニウム３１の上面に溶湯状態のＡｌ－４０％Ｓｎ（Ａｌ－４０ｍａｓｓ％Ｓｎ）（溶湯温度が約６３０℃）を注湯して、クラッド材２９の試験片を得た。そして、この試験片について、電子線マイクロアナライザを用いて、Ａｌ－４０％ＳｎのＳｎ成分が純アルミニウムに拡散する程度について調べた。その試験結果（線分析）を図１６に示す。図１６の左側は、Ａｌ－４０％Ｓｎと純アルミニウムとの界面付近の断面を示す写真であり、右側は、Ｓｎの分布を示している。

その結果、図１６に示されるように、Ａｌ－４０％Ｓｎと純アルミニウムとの界面から、純アルミニウム側へはＳｎは殆ど拡散していなかった。

なお、上記実施形態では、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層１１と、ＡＤＣ１２の層１２とが接合された構造のクラッド材１０や、純アルミニウム（Ａ１０５０）の層４１とＡｌ－３０％ＳｉＣｐの層４２とが接合された構造のクラッド材４０を、バッチ処理により鋳造する例を示したが、これらのクラッド材を、例えば、図１３、１４に示されるような装置を用いて連続的に鋳造してもよい。

また、上記実施形態では、純アルミニウムの層とＡｌ－４０％Ｓｎの層とが接合された構造のクラッド材を、図１３，１４に示される装置を用いて鋳造する例を示したが、このクラッド材を、図１に示されるようにバッチ処理によって鋳造してもよい。

また、上記実施形態では、図１に例示されるバッチ処理において、上型１３４（図１（ａ）参照）を用いる例を示したが、必ずしも上型を用いなくてもよい。酸化被膜が破れ、接合が容易になるように、型に振動を加えてもよく、また、第１のアルミニウム系金属の上面をバーナー等で温めても良い。

また、上記実施形態では、純アルミニウムの層とアルミニウム合金（ＡＤＣ１２、Ａｌ－４０％Ｓｎ）の層とを接合した構造のクラッド材、純アルミニウムの層とアルミニウム合金複合材（Ａｌ－３０％ＳｉＣｐ）の層とを接合した構造のクラッド材を鋳造した場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、異種のアルミニウム合金の層同士を接合した構造のクラッド材、アルミニウム合金とアルミニウム合金複合材とを接合した構造のクラッド材を、図１に例示した鋳型、或いは、図１３、１４に例示した装置を用いて鋳造してもよい。

また、上記実施形態では、２種のアルミニウム系金属の一方（例えば純アルミニウム）の固相線温度が、他方のアルミニウム系金属（例えばＡＤＣ１２）の液相線温度よりも高くなっているが、これに限られるものではない。例えば、第１のアルミニウム系金属の固相線温度が、第２のアルミニウム系金属の液相線温度と同じ温度であってもよい。

また、上記実施形態では、２種のアルミニウム系金属の層を接合した構造のクラッド材について説明したが、３種以上のアルミニウム系金属の層を接合してクラッド材を鋳造してもよい。この場合は、酸化被膜の発生を抑制するような雰囲気調整をすることが好ましい。

また、上記実施形態では、アルミニウム系金属の層を接合した構造のクラッド材の鋳造について説明したが、マグネシウム系金属とマグネシウム系金属の層を接合した構造のクラッド材や、異種元素間の金属層の接合に本発明を適用してもよい。また、アルミニウム系金属とマグネシウム系金属とが接合されたクラッド材では界面に金属間化合物が生じるが、このような合金間の鋳造にも本発明を適用することができる。

本願発明の方法によれば、金属層毎に求められるそれぞれの特性（性能）を確保しつつ、金属層同士が強固に接合されたクラッド材を簡易に鋳造することができ、これにより、クラッド材の品質および生産性の向上に貢献することが期待される。

１０，２９，４０ クラッド材
１１ 純アルミニウムの層
１２ ＡＤＣ１２の層
１３ 鋳型
１４ 純アルミニウムの溶湯
１５ ＡＤＣ１２の溶湯
２０ 連続鋳造装置
２１ 型枠
２２ 第１の溶湯供給部
２３ 仕切り材
２４ 第２の溶湯供給部
２５ 凝固ロール
２６ 底板
２７ 側壁
２８ 後堰
３０ 駆動部

Claims (5)

1. 鋳型に第１のアルミニウム系金属を注湯した後さらに第２のアルミニウム系金属を注湯し、前記第１のアルミニウム系金属の層と前記第２のアルミニウム系金属の層とが接合された構造のクラッド材を鋳造する方法であって、
   前記第１のアルミニウム系金属の液相線温度よりも高温で溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記鋳型に注湯する第１注湯工程と、
   前記第１注湯工程において注湯された溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の液面上に、前記第１のアルミニウム系金属の固相線温度よりも低温で且つ前記第２のアルミニウム系金属の固相線温度よりも高温の前記第２のアルミニウム系金属を、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態で注湯する第２注湯工程と、
   前記第２注湯工程において注湯された前記第２のアルミニウム系金属により、溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を冷却固化させつつ、前記第２のアルミニウム系金属と前記第１のアルミニウム系金属とを接合させる接合工程と、
   を備えることを特徴とするクラッド材の鋳造方法。
2. 前記鋳型は、低冷却能の第１の上型と、第２の上型とを選択的に取替え可能に備えており、
   前記第１注湯工程において、前記第１の上型を備える前記鋳型に、溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記第１の上型に接する高さまで注湯し、
   前記第２注湯工程において、前記第２の上型を備える前記鋳型に、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の前記第２のアルミニウム系金属を、前記第２の上型に接する高さまで注湯する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のクラッド材の鋳造方法。
3. 型枠に第１のアルミニウム系金属を注湯した後さらに第２のアルミニウム系金属を注湯し、前記第１のアルミニウム系金属材料の層と前記第２のアルミニウム系金属材料の層とが接合された構造のクラッド材を鋳造する方法であって、
   前記型枠は、冷却能を有して前後方向に延びる底板、当該底板の両側縁に沿って配置された一対の側壁、および当該一対の側壁の間に設けられた後堰を含み、
   前記型枠の前記後堰と、当該後堰よりも前方で前記一対の側壁の間に設けられた仕切り材との間に、前記第１のアルミニウム系金属の液相線温度より高温で溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記底板および前記一対の側壁を前方へ移動させつつ前記型枠に注湯する第１注湯工程と、
   溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を、前記仕切り材の下端と前記底板との間において前方へ通過させる通過工程と、
   前記仕切り材よりも前方へ通過した溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の液面上に、前記第１のアルミニウム系金属の固相線温度よりも低温で且つ前記第２のアルミニウム系金属の固相線温度よりも高温であり、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の前記第２のアルミニウム系金属を、前記底板および前記一対の側壁を前方へ移動させつつ注湯する第２注湯工程と、
   前記第２注湯工程において注湯された前記第２のアルミニウム系金属により、溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を冷却固化させつつ、前記第２のアルミニウム系金属を前記第１のアルミニウム系金属と接合させる接合工程と、
   を備えることを特徴とするクラッド材の鋳造方法。
4. 型枠に第１のアルミニウム系金属を注湯した後さらに第２のアルミニウム系金属を注湯し、前記第１のアルミニウム系金属材料と前記第２のアルミニウム系金属材料とが接合された構造のクラッド材を鋳造する装置であって、
   冷却能を有して前後方向に延びる底板、当該底板の両側縁に沿って配置された一対の側壁、および当該一対の側壁の間に設けられた後堰を含む前記型枠と、
   前記底板および前記一対の側壁を前方に移動させる駆動部と、
   前記底板の上方に配置され、前記型枠内を前後に分ける方向に仕切る仕切り材と、
   前記仕切り材よりも後方における前記型枠内に前記第１のアルミニウム系金属の液相線温度より高温で溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属を注湯する第１の溶湯供給部とを備え、
   前記仕切り材は、前記型枠内に注湯された前記第１のアルミニウム系金属の表面が溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固の状態で、溶湯状態の前記第１のアルミニウム系金属及び固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の少なくとも一方が、前記仕切り材の下端と前記底板との間を前方へ通過するように配置されており、
   前記装置は、前記仕切り材よりも前方へ通過した溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属の液面上に、前記第１のアルミニウム系金属の固相線温度よりも低温で且つ前記第２のアルミニウム系金属の固相線温度よりも高温であり、溶湯状態又は流動性を有する半凝固状態の前記第２のアルミニウム系金属を注湯する第２の溶湯供給部をさらに備え、
   前記第２の溶湯供給部により注湯された前記第２のアルミニウム系金属により、溶湯状態又は固相率２０％以下の流動性を有する半凝固状態の前記第１のアルミニウム系金属を冷却固化させつつ、前記第２のアルミニウム系金属と前記第１のアルミニウム系金属とを接合させる、
   ことを特徴とするクラッド材の鋳造装置。
5. 前記第２の溶湯供給部よりも前方に、前記第２のアルミニウム系金属の溶湯状態又は半凝固状態の表面を凝固させる凝固ロールをさらに備え、
   前記仕切り材は、低冷却能のロールであることを特徴とする請求項４に記載のクラッド材の鋳造装置。

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