JPH05230692A

JPH05230692A - 遠赤外線放射体

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Publication number: JPH05230692A
Application number: JP3108992A
Authority: JP
Inventors: Koichi Saruwatari; 光一猿渡; Seiju Maejima; 正受前嶋; Sadayoshi Nishiyama; 貞義西山; Shuichi Matsumoto; 秀一松本; Noriyasu Baba; 規泰馬場; Mamoru Matsuo; 守松尾
Original assignee: Fujikura Ltd; Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd; Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1993-09-07
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JP3195020B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、特殊な合金を用いなくとも、３〜
７μｍの波長領域における分光放射率が高く、全体とし
ての遠赤外線放射特性に優れ、加熱による変形に強くク
ラックなどを生じることがない目的用途に応じた材料選
択が可能な遠赤外線放射体を提供することを目的とす
る。【構成】本発明は、ＡｌまたはＡｌ合金材の表面に、
微細な凹凸を有する陽極酸化皮膜が、厚さ４μｍ以上に
形成されてなるものである。【効果】本発明に係る遠赤外線放射体は、純Ａｌのよ
うな耐熱性に乏しい通常のＡｌ材を基材として用いた場
合にも、優れた耐熱性が得られるともに、実用上有効と
される３〜３０μｍの波長領域における全放射率におい
ても、従来特殊な合金を用いなくては達成が困難であっ
た７０％以上の安定した放射率が極めて薄い皮膜のもの
で得られる。このため加工性、強度など使用目的に適し
た種々の材料を用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、暖房、調理などのよう
に輻射加熱を利用する分野において、赤外線、遠赤外線
を有効に利用し得る遠赤外線放射体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、赤外線を利用したヒータ類におい
ては、放射体の放射率が高く、１００℃以上の比較的低
い表面温度で可視領域の放射が少なく、遠赤外線領域の
放射が多いものが要求されているため、放射体としてこ
のような要求特性を比較的良く満たしているアルミナ、
コージライト、ジルコニア等の各種セラミック材料でヒ
ータを形成することがなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セラミック材料は、機械的に脆い特性を有するために、
複雑な形状のもの、あるいは薄いものを作成することが
困難であり、大重量のものを作ることも困難であるため
に、用途は自ずと限られてしまう問題があった。また、
金属基材の表面にセラミックを溶射した放射体も実用化
されているが、この放射体は製造コストが高くなり、ま
た薄板や複雑形状の放射体を得ることが困難な問題があ
る。

【０００４】他方、Ａｌの加工性が良好であること、軽
量であることを活かし、ＡｌまたはＡｌ合金の表面に陽
極酸化処理によりアルマイト皮膜を形成して遠赤外線放
射体として利用しようとする試みがなされている。しか
しながら、従来の方法では、以下に説明する問題があっ
た。Ａｌ製の遠赤外線放射体は、加熱により変形し易く、
変形に伴う応力集中によりアルマイト皮膜にクラックを
生じてしまう問題があった。Ａｌ製の遠赤外線放射体は、波長３〜７μｍの波長域
における分光放射率が低いために、遠赤外線領域におけ
るトータルとしての放射率が低い問題がある。なお、前記問題点において、アルマイト皮膜を有機染料
で着色することにより、特定の波長領域における放射率
を改善することができるが、この方法では、アルマイト
皮膜を２００℃以上に加熱すると、有機染料が分解して
退色してしまうという基本的な欠点があり、耐熱性に劣
る問題があった。

【０００５】そこで、こうした欠点を除いた遠赤外線放
射体について種々検討した結果、本発明者らはＭｎなど
を含む特殊なＡｌ合金の表面に、陽極酸化処理によるア
ルマイト皮膜を形成させてなる遠赤外線放射体を開発
し、先に特許出願（特願平３-１５２２９号、特願平３
ー３０１０１８号）した。これらの方法によれば、加熱
による変形や高温でのクラック発生を防止できるととも
に、３〜７μｍの波長域での分光放射率をかなり大幅に
向上させることができるために、全体としての遠赤外線
放射特性に優れた放射体を得ることができた。

【０００６】そしてこの場合、基材がＡｌ合金であるた
めに、熱伝導性にも優れるから、これらの特徴を活かし
た種々の応用用途が期待されている。しかしながら、前
記特許出願の遠赤外線放射体においても材料などの設計
条件や要求特性がより一層厳しい場合には、特性的にま
だ不充分な点があることが分かった。さらにまた、前記
の遠赤外線放射体においては、特殊な合金を用いなけれ
ばならないという難点があるため、材料選択の自由度に
乏しいという問題があった。

【０００７】本願発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、特殊な合金を用いなくとも、３〜７μｍの波長領域
における分光放射率が高く、全体としての遠赤外線放射
特性に優れ、加熱による変形に強くクラックなどを生じ
ることがない目的用途に応じた材料選択が可能な遠赤外
線放射体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは前記の課
題を解決するために、前記陽極酸化処理を施したＡｌあ
るいはＡｌ合金を基材とする遠赤外線放射体について鋭
意研究と実験を重ねた結果、ＡｌまたはＡｌ合金材の表
面に微細な凹凸を有する陽極酸化皮膜を特定厚さ以上に
形成した放射体とすることにより、単に陽極酸化処理を
施したものよりも著しく諸特性が向上することを知見
し、本願発明に到達した。

【０００９】請求項１記載の発明は前記課題を解決する
ために、ＡｌまたはＡｌ合金材の表面に、微細な凹凸を
有する陽極酸化皮膜を厚さ４μｍ以上に形成してなるも
のである。

【００１０】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載の遠赤外線放射体において、Ａｌ
合金として、Ｍｎを０.３〜４.３重量％含有し、残部が
Ａｌおよび不可避不純物からなり、かつ粒径０.０１〜
３μｍのＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物が分散してい
るＡｌ合金を用いるものである。

【００１１】請求項３記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載の遠赤外線放射体において、Ａｌ
合金として、Ｍｎを０.３〜４.３重量％およびＭｇを
０.０５〜６.０重量％含有し、残部がＡｌおよび不可避
不純物とからなり、かつ粒径０.０１〜３μｍのＡｌ-Ｍ
ｎ系金属間化合物析出物が分散しているＡｌ合金を用い
るものである。

【００１２】請求項４記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載の遠赤外線放射体において、Ａ
ｌ合金として、Ｓｉを３〜１５重量％含有し、残部がＡ
ｌおよび不可避不純物からなり、かつ初晶Ｓｉ、共晶Ｓ
ｉもしくは析出Ｓｉからなる金属Ｓｉ粒子のうち、粒径
０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない領域に描
ける円の最大直径が３０μｍ以下であり、しかも粒径
０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない領域のう
ち、直径１５μｍの円を描ける領域の合計面積が、全体
の面積に対し面積率３０％以下であるＡｌ合金を用いる
ものである。

【００１３】請求項５記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載の遠赤外線放射体において、Ａｌ
合金として、Ｓｉを３〜１５重量％含有し、かつＦｅを
０.０５〜２.０重量％、Ｍｇを０.０５〜２.０重量％、
Ｃｕを０.０５〜６.０重量％、Ｍｎを０.０５〜２.０重
量％、Ｎｉを０.０５〜３.０重量％、Ｃｒを０.０５〜
０.５重量％、Ｖを０.０５〜０.５重量％、Ｚｒを０.０
５〜０.５重量％、Ｚｎを１.０重量％を越えて７.０重
量％以下、のうちの１種または２種以上を含有し、残部
がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ初晶Ｓｉ、
共晶Ｓｉもしくは析出Ｓｉからなる金属Ｓｉ粒子のう
ち、粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない
領域に描ける円の最大直径が３０μｍ以下であり、しか
も粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない領
域のうち、直径１５μｍの円を描ける領域の合計面積
が、全体の面積に対し面積率３０％以下であるＡｌ合金
を用いるものである。

【００１４】請求項６記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載の遠赤外線放射体において、Ａｌ
合金として、Ｓｉを３〜１５重量％含有し、かつＴｉを
０.００５〜０.２重量％含有するとともに、Ｐを０.０
０５〜０.１重量％、Ｎａを０.００５〜０.１重量％、
Ｓｂを０.００５〜０.３重量％、Ｓｒを０.００５〜０.
１重量％のうちの１種または２種以上を含有し、残部が
Ａｌおよび不可避的不純物からなり、かつ初晶Ｓｉ、共
晶Ｓｉもしくは析出Ｓｉからなる金属Ｓｉ粒子のうち、
粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない領域
に描ける円の最大直径が３０μｍ以下であり、しかも粒
径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない領域の
うち、直径１５μｍの円を描ける領域の合計面積が、全
体の面積に対し面積率３０％以下であるＡｌ合金を用い
るものである。

【００１５】請求項７記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１、２、３、４、５、６のいずれかに記
載の遠赤外線放射体において、多孔質酸化皮膜の表面粗
さを平均粗さで０.５〜５μｍ、最大粗さで５〜５０μ
ｍの範囲としたものである。

【００１６】

【作用】この発明に係わる遠赤外線放射体は、純Ａｌや
ＪＩＳ５０５２系、５０５６系、６０６３系などの一般
に知られているものを基材として用いた場合でも高い特
性が得られる。しかし、より高い耐熱性と遠赤外線放射
特性を必要とする場合は、Ａｌ-Ｓｉ系、あるいは、Ｍ
ｎを含有するＡｌ-Ｍｎ系の合金であって、後述するＳ
ｉ粒子、あるいは、Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物が分散析
出しているものが用いられる。また、これらの基材表面
に形成される微細な凹凸を有する陽極酸化皮膜は一例と
して、その基材の表面をブラスト処理や液体ホーニング
処理などの機械的粗面化方法で所定範囲の粗さに粗面化
した後、この基材を陽極酸化処理することにより得られ
る。

【００１７】そして、このような微細な凹凸を有する陽
極酸化皮膜が形成された本発明の遠赤外線放射体は、純
Ａｌのような通常のＡｌを基材として用いた場合でも、
実用上有効とされる３〜３０μｍの波長領域における遠
赤外線の全放射特性は、７０％以上と高い特性が得られ
るとともに、耐熱性においても、従来の純Ａｌでは２０
０℃が限度とされていたものが、５００℃までの熱ヒー
トサイクルに対しても反りや変形を生じないとともに、
肉眼で観察できるようなクラックも生じない優れた特性
が得られる。

【００１８】このような予期しえない優れた特性が得ら
れる理由については明らかではないが、その理由として
遠赤外線の放射特性に関しては、表面が微細な凹凸を有
するために見かけ状の表面積が増大することや、粗面化
により皮膜成長が不均一になり、複雑な凹凸と複雑に枝
別れしたポアとが形成され、入射光に対する散乱乱吸収
率が増大することなどが考えられる。また、耐熱性に関
しても、複雑に枝別れしたポアが熱サイクルによる応力
を緩和し、クラックなどの発生を阻止するためと考えら
れる。

【００１９】また、この場合、後述のようなＳｉ粒子や
Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物粒子が分散析出されたＡｌ-Ｓ
ｉ系合金やＡｌ-Ｍｎ系合金のような耐熱性の合金を基
材に用いると、陽極酸化の過程でＳｉ粒子やＡｌ-Ｍｎ
系金属間化合物粒子が陽極酸化皮膜中に取り込まれると
ともに、陽極酸化皮膜がこれらの粒子を避けるようにし
て成長するために、陽極酸化皮膜中のポアは一層複雑に
枝別れした構造となり、熱応力に対する抵抗力が増大
し、より耐熱性に優れたものが得られる。

【００２０】さらにまた、陽極酸化皮膜中にＳｉ粒子や
Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物粒子が分散して存在している
ために、これらの存在によって入射光の散乱吸収率もよ
り一層増大し、遠赤外線の放射特性においてもより優れ
た特性が得られる。

【００２１】以下、更に本発明を詳しく説明する。前記
基材または陽極酸化皮膜の表面を粗面化する場合の方法
としては、アルミナや炭化けい素、ケイ砂などのように
研削作用のある粉末を研削材としたブラスト処理や液体
ホーニング処理、あるいは、コランダムを含有したナイ
ロン繊維あるいは０.１〜１.０ｍｍ程度の直径のピアノ
線を植え込んだ研摩輪を高速回転させて削る方法、ある
いはエメリー紙（布）により削る方法などのように、機
械的に粗面化する方法や、電解エッチングなどの化学的
方法により粗面化する方法などであるが、本発明の場合
においては、機械的な方法を用いてその表面を平均粗さ
０.５〜５.０μｍ、最大粗さ５〜５０μｍの範囲に調整
することにより、より優れた特性が得られる。

【００２２】この機械的方法が優れる理由は定かではな
いが、機械的な粗面化方法では、局部的に大きな力が付
加されることによってアルミ地金の塑性流動や加工硬化
による金属組織の不均質化が起こるとともに、無理矢理
地金が削り取られるための凹凸形状の複雑化が起きるこ
とによるものと推定され、更にこの状態で陽極酸化処理
されると、金属組織の差異により、部分的に陽極酸化皮
膜の質や成長速度が異なり、また、複雑な凹凸形状によ
るランダムな方向への陽極酸化皮膜の成長などが原因と
なって、非常に不均質な凹凸と枝別れした複雑なポア構
造を有する陽極酸化皮膜が形成され、これによって入射
光の散乱の吸収率が増大し、遠赤外線の放射特性が向上
するとともに、熱サイクルによる緩和作用も大きくな
り、耐熱性においても優れたものになるものと思われ
る。

【００２３】また、陽極酸化処理により形成される皮膜
厚さとしては、４μｍ以上とすることが好ましく、これ
より薄い場合には充分な遠赤外線放射率が得られない。
陽極酸化処理方法としては、通常に良く用いられる方法
の多種類のものを用いることができる。また、電解浴と
しては、酸性浴のみならず、アルカリ浴、あるいはホル
ムアミド系とホウ酸系などの非水浴をも用いることがで
きる。

【００２４】例えば、酸性電化浴としては、硫酸、リン
酸、クロム酸、しゅう酸、スルホサリチル酸、ピロリン
酸、スルファミン酸、リンモリブデン酸、ホウ酸、マロ
ン酸、コハク酸、マレイン酸、クエン酸、酒石酸、フタ
ル酸、イタコン酸、リンゴ酸、グリコール酸などを１種
または２種以上溶解した水溶液を用いることができる。

【００２５】また、アルカリ性電界浴としては、カセイ
ソーダ、カセイカリ、炭酸ナトリウム、リン酸カリウ
ム、アンモニア水などを１種または２種以上溶解した水
溶液を用いることができる。

【００２６】電解時の電流波形については、直流、交
流、交直重畳、交直併用、不完全整流波形、パルス波
形、矩形波などが用いられる。電解方法としては、定電
流、定電圧、定電力法および連続、断続あるいは電流回
復を応用した高速アルマイト法などで行なうことができ
る。以上の中でパルス波形や不完全整流波形を用いて不
均質な陽極酸化皮膜を生成させたり、断続電解や電流回
復法により多層構造の陽極酸化皮膜を形成させて、より
高い放射率のものとすることもできる。

【００２７】陽極酸化処理により皮膜を形成させた後の
後処理としては、耐食性向上のために、沸騰水浸積や、
金属塩含有熱水浸積法などの通常の方法で封孔処理を行
なっても良い。なお、調理器具のように非粘着性を要求
される場合は、表面ポリ４フッ化エチレンなどのフッ素
樹脂をコーティングすれば良く、この場合、陽極酸化処
理後の表面は粗面なのでプライマー処理などをしなくと
も優れた密着性が得られる。また、電解着色法により陽
極酸化皮膜の微細孔中にＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐ
ｂ、Ｃｄなどの金属を析出させてから、酸化雰囲気中で
析出金属を酸化させたり、あるいは、ケイ酸塩水溶液や
ジルコニウム塩水浴などと酸やアルカリと交互に浸積し
て微細孔中にケイ酸塩やジルコニウムの水酸化物を沈積
させても良い。これら方法により陽極酸化皮膜の微細孔
に遠赤外線放射特性の優れた金属酸化物を含有させるこ
とにより、より放射率の高い遠赤外線放射体とすること
ができる。

【００２８】次に本発明で用いるＡｌ-Ｍｎ系合金につ
いて説明する。適当量のＭｎを含有するＡｌ-Ｍｎ系合
金では、Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物が生成され、そのＡ
ｌ-Ｍｎ系金属間化合物の析出状態が適切であれば、遠
赤外線放射特性に寄与するとともに、耐ヒートクラック
性の向上にも寄与する。このＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物
としては、Ａｌ₆Ｍｎ、Ａｌ₆（ＭｎＦｅ）、αＡｌＭｎ
（Ｆｅ）Ｓｉ、およびそれらにＣｒ、Ｔｉ等が少量固溶
されたものなどがあるが、このようなＡｌ-Ｍｎ系金属
間化合物が分散して析出しているアルミニウム合金の表
面に陽極酸化処理を施すと、そのＡｌ-Ｍｎ系金属間化
合物の粒子は分散された状態で陽極酸化皮膜中に含有さ
れる。

【００２９】このような陽極酸化皮膜に分散されている
金属間化合物粒子によって入射光が散乱吸収されやすく
なり、遠赤外線の放射物特性が向上する。また、可視光
線も吸収されるため、目視の色調も黒くなる。更に、陽
極酸化処理時において陽極酸化皮膜が成長する過程で、
ポアは枝別れした構造となり、このような枝別れポア構
造によって入射光に対する陽極酸化皮膜内での散乱吸収
が助長され、遠赤外線放射特性が一層向上する。

【００３０】更に、陽極酸化皮膜中に分散して存在する
Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物粒子は応力の緩和点としても
機能し、また前述のようなポアの枝別れした構造は歪の
吸収能力が高く、そのためクラックが生じにくいととも
に、仮にクラックが発生してもその伝播が阻止される。

【００３１】ここで、Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物
の径が０.０１μｍ未満では、前述のようなＡｌ-Ｍｎ系
金属間化合物析出物分散による効果が得られず、一方、
３μｍを越える粗大なＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物
は成形性を悪化させるから、粒径が０.０１〜３μｍの
ものが分散していることが好ましい。また、粒径が０.
０１〜３μｍのＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物は、１
×１０⁵個／ｍｍ³以上の密度で分散していることが好ま
しい。

【００３２】次に上述のようなＡｌ-Ｍｎ系合金におけ
る成分組成の限定理由を述べる。

【００３３】Ｍｎ：Ｍｎは、Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物
析出物を生成し、前述のように遠赤外線特性の向上およ
び耐ヒートクラック性の向上に寄与する。ここでＭｎ量
が、０.３重量％未満では、良好な遠赤外線放射特性が
得られなくなる。一方、４.３重量％を越えた場合に
は、合金から薄板などへの連続鋳造が困難になり、実用
的でない。即ち、前述のようなＡｌ-Ｍｎ系金属間化
合物析出物の析出状態を得るためには、鋳造時の冷却速
度を５℃／秒以上としてＭｎを充分に固溶させておき、
その後、前記金属間化合物析出のための熱処理を施すこ
とが好ましいが、５℃／秒以上の冷却速度で鋳造するた
めには、実用上は薄板連続鋳造法（連続鋳造圧延）を適
用することが最適である。しかしながら、Ｍｎ量が４.
３重量％を越えれば薄板連続鋳造が困難になってしま
う。従ってＭｎ量は０.３〜４.３重量％の範囲が好まし
い。

【００３４】Ｍｇ：Ｍｇは必ずしも必須の元素ではない
が、Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物の析出を促進し、
前述のような析出状態を達成するに寄与する。特にＭｎ
量が比較的少ない範囲においては、Ｍｇの添加量を多く
することが、Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物の析出を
促進して遠赤外線放射特性の向上のために有効である。
但し、Ｍｇ量が６.０重量％を越えれば、薄板連続鋳造
が困難となり、実用的でなくなる。一方、Ｍｎ量が０.
０５重量％未満ではＭｇ添加による上述の効果が得られ
ない。よってＭｇの添加量は０.０５〜６.０重量％の範
囲が好ましい。

【００３５】Ｆｅ：ＦｅはＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物析
出物の析出にある程度の影響を与えるが、遠赤外線放射
特性には本質的には影響はない。鋳造性の点から考慮す
るとＦｅ量は少ないほうが好ましく、０.５重量％を越
えれば連続鋳造が困難となるおそれがある。

【００３６】ＳｉはＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物の
析出にある程度影響を与えるが、遠赤外線放射特性には
本質的に影響はない。鋳造性の点からはＳｉ量は少ない
ことが好ましく、２.０重量％を越えれば連続鋳造が困
難となるおそれがある。

【００３７】更に、通常のＡｌ合金においては、鋳塊の
結晶粒微細化のために、少量のＴｉを単独であるいは微
量のＢと組み合わせて添加することがあるが、Ａｌ-Ｍ
ｎ系合金にも０.００３〜０.１５重量％の範囲でＴｉを
単独で、もしくは１〜１００ｐｐｍのＢと組み合わせて
添加しても良い。

【００３８】即ち、Ｔｉは鋳塊の結晶粒を微細化して圧
延板のストリークス、キメを防止する効果があるが、Ｔ
ｉが０.００３重量％未満ではその効果が得られず、Ｔ
ｉが０.１５重量％を越えればＴｉＡｌ₃系粗大金属間化
合物が生成されてしまう。また、ＢはＴｉと共存して結
晶粒微細化を促進する元素であるが、Ｂ量が１ｐｐｍ未
満ではその効果が得られず、一方１００ｐｐｍを越えれ
ばその効果が飽和し、また粗大ＴｉＢ₂粒子が生成され
て線状欠陥が発生する。

【００３９】このほか、Ｍｇを含有する系のアルミニウ
ム合金においては、溶湯の酸化を防止するために微量の
Ｂｅを添加することが従来から行なわれているが、５０
０ｐｐｍ程度以下のＢｅを添加することに特に支障はな
い。

【００４０】Ａｌ-Ｍｎ系合金においては、Ｎｉ、Ｚ
ｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｎ等が含まれることがある。これらの
うち、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｖは遠赤外線放射特性に本質的に影
響しないが、Ｎｉを１.０重量％以上、Ｚｒを０.３重量
％以上、Ｖを０.３重量％以上では薄板連続鋳造が困難
となるから、Ｎｉを１.０重量％未満、Ｚｒを０.３重量
％未満、Ｖを０.３重量％未満に抑制することが望まし
い。また、Ｃｕ、Ｚｎは陽極酸化皮膜の色調に若干の変
化を与えるものの、遠赤外線放射特性に本質的な影響は
与えないが、Ｃｕを１.０重量％以上、Ｚｎを２.０重量
％以上では薄板連続鋳造が困難となるから、Ｃｕを１.
０重量％未満、Ｚｎを２.０重量％未満に抑えることが
好ましい。

【００４１】次に上述のようなＡｌ-Ｍｎ系合金からな
る圧延板を製造するプロセス条件について説明する。前
述のように、Ａｌ-Ｍｎ系金属間化合物の適切な析出状
態を得ることで得られる遠赤外線放射特性を達成するた
めには、鋳造速度と、析出のための加熱処理が重要であ
る。鋳造については、鋳造速度を高めてＭｎを充分に固
溶することにより、その後の析出処理でＡｌ-Ｍｎ系金
属間化合物を適切な析出状態で析出させることが可能で
あり、そのためには、５℃／秒以上の鋳造速度が好まし
い。特に大きな板を製造する場合に、５℃／秒以上の冷
却速度を得るためには、直接５〜１０ｍｍ厚程度の薄板
を得ることが容易にできる薄板連続鋳造法（連続鋳造圧
延法）を適用することが好ましい。

【００４２】一方、析出のための加熱は、３００℃以
上、６００℃以下の温度で０.５時間以上行なうことが
好ましい。温度が３００℃未満では析出物が小さ過ぎて
優れた遠赤外線放射特性が得られず、一方６００℃を越
えれば、陽極酸化処理後の色調が悪くなり、また結晶粒
の粗大化が生じる。また時間は、昇温過程から保持し、
冷却過程を通じて３００℃以上となっている時間が０.
５時間以上あれば良く、３００℃以上の温度となってい
る時間が０.５時間未満では陽極酸化処理後に良好な遠
赤外線特性が得られない。

【００４３】なお、この析出のための加熱は、鋳塊のま
ま行なっても、また圧延の途中で、更には圧延後に行な
っても良い。従ってこの析出処理は、鋳塊に対する均質
化処理、あるいは熱間圧延のための加熱処理、更には熱
間圧延後もしくは冷間圧延の中途で必要に応じて行なわ
れる中間焼鈍、更には冷間圧延後に必要に応じて施され
る最終焼鈍などと兼ねて行なうことができる。そしてま
た、熱間圧延と圧接のための加熱や焼鈍と兼ねて行なっ
ても良い。このほか、熱間圧延や冷間圧延、更には、必
要に応じて行なわれる中間焼鈍や最終焼鈍は常法に従っ
て行なえば良い。

【００４４】次にＡｌ-Ｓｉ系合金における成分組成の
限定理由について説明する。Ｓｉ：Ｓｉは鋳造時にその添加量に応じて初晶Ｓｉ、共
晶Ｓｉとして晶出し、またこれらの晶出Ｓｉは必要に応
じて行なわれた熱処理や組成加工によりその形状が変化
する。また、必要に応じて熱処理された場合、Ａｌのマ
トリックス中からも金属Ｓｉが析出する。これらの初晶
Ｓｉ、共晶Ｓｉ、析出Ｓｉは、前述のように陽極酸化処
理時に金属Ｓｉ粒子として陽極酸化皮膜中に取り込ま
れ、入射光に対する散乱、吸収を通じて遠赤外線放射特
性の向上に寄与するとともに、クラックの発生防止に寄
与する。更に金属Ｓｉ粒子は前述のように陽極酸化皮膜
内のポアを枝別れ構造とすることに寄与し、これによっ
ても遠赤外線放射特性の向上とクラック発生防止に寄与
する。基材アルミニウム合金のＳｉ量が、３重量％未満
では金属Ｓｉ粒子の数が少なく、遠赤外線の放射が不十
分となる。一方、Ｓｉ量が１５重量％を越えれば、陽極
酸化皮膜中の金属Ｓｉ粒子の体積率が大き過ぎて陽極酸
化皮膜の強度、耐食性が低下してしまい、また圧延性も
低下する。従ってＳｉ量は、３〜１５重量％の範囲が好
ましい。

【００４５】Ａｌ-Ｓｉ合金としては、上記Ｓｉの他
は、基本的にはＡｌおよび不可避不純物とすれば良い
が、Ｓｉの他に、強度向上のために、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃ
ｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒのうちの１種ま
たは２種以上を含有しても良い。これらの添加量は以下
の通りである。

【００４６】Ｆｅ：Ｆｅは強度向上および結晶粒微細化
のために有効である。Ｆｅ量が、０.０５重量％未満で
はその効果が得られず、２.０重量％を越えれば陽極酸
化皮膜の強度と耐食性が低下する。またＦｅ量が、２.
０重量％を越えれば、ＳｉがＦｅと化合してＡｌ-Ｆｅ-
Ｓｉ系の金属間化合物の量が増加し、遠赤外線放射特性
が低下する。従ってＦｅを添加する場合のＦｅ量は、
０.０５〜２.０重量％の範囲が好ましい。

【００４７】Ｍｇ：Ｍｇも強度向上に寄与する。Ｍｇ量
が０.０５重量％未満ではその効果が得られず、一方、
２.０重量％を越えればＭｇとＳｉが結合してＭｇ₂Ｓｉ
の生成量が増加し、遠赤外線放射特性が低下する。また
Ｍｇ量が２.０重量％を越えれば、鋳造性、塑性加工性
も低下する。従ってＭｇを添加する場合のＭｇ量は０.
０５〜２.０重量％の範囲内が好ましい。

【００４８】Ｃｕ：Ｃｕの添加も強度向上に寄与する。
Ｃｕ量が０.０５重量％未満ではその効果が得られず、
６.０重量％を越えれば鋳造性、塑性加工性、耐食性が
低下する。従ってＣｕを添加する場合のＣｕ量は０.０
５〜６.０重量％の範囲が好ましい。

【００４９】Ｍｎ：Ｍｎは強度向上に寄与するととも
に、結晶粒微細化、耐熱性向上に寄与する。Ｍｎ量が
０.０５重量％未満ではこれらの効果が得られず、一
方、２.０重量％を越えればＭｎがＳｉと結合してＡｌ-
Ｍｎ-Ｓｉ系の金属間化合物の生成量が増加し、遠赤外
線放射特性が向上する。また、Ｍｎ量が２.０重量％を
越えれば、鋳造も困難となる。従ってＭｎを添加する場
合のＭｎ量は０.０５〜２.０重量％の範囲が好ましい。

【００５０】Ｎｉ：Ｎｉも強度向上に寄与するととも
に、耐熱性向上に寄与する。Ｎｉ量が０.０５重量％未
満ではこれらの効果が得られず、一方、３.０重量％を
越えれば鋳造が困難になる。従ってＮｉを添加する場合
のＮｉ量は０.０５〜３.０重量％の範囲が好ましい。

【００５１】Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ：これらの元素は、強度向
上に寄与するとともに、結晶粒微細化に寄与する。いず
れも０.０５重量％未満ではその効果が得られず、一方
０.５重量％を越えれば粗大な金属間化合物が生成され
てかえって強度を低下させる。従ってＣｒ、Ｚｒ、Ｖの
１種または２種以上を添加する場合の添加量は、いずれ
も単独量で０.０５〜０.５重量％の範囲が好ましい。な
お、スラブ、ビレットなどの圧延や押出、あるいは鋳造
を適用する場合は、これらの元素の単独添加量が０.３
重量％を越えれば塑性加工性が低下して鋳造が困難とな
るから、単独添加量で０.３重量％以下とすることが好
ましい。

【００５２】Ｚｎ：Ｚｎは、溶解原材料にスクラップを
使用した場合に必然的に混入する元素であるが、１重量
％を越えて積極的に含有させた場合に強度向上に寄与す
る。Ｚｎが１.０重量％以下ではその効果が得られず、
一方７.０重量％を越えれば鋳造性が悪化する。従って
Ｚｎを積極的に添加する場合のＺｎ量は１.０重量％を
越え、７.０重量％以下とした。更に、Ａｌ-Ｓｉ系合金
の場合は、組織微細化のために、Ｔｉと、Ｐ，Ｎａ，Ｓ
ｂ，Ｓｒのうちの１種または２種以上が含有される。こ
れらの成分限定理由は次の通りである。

【００５３】Ｔｉ：Ｔｉは鋳塊結晶粒の微細化を通じて
組織の微細化に寄与する。Ｔｉの添加量が０.００５重
量％未満ではその効果が得られず、０.２重量％を越え
ると粗大な金属間化合物が生成されて好ましくない。従
って、Ｔｉを添加する場合の添加量は、０.００５〜０.
２重量％が好ましい。なお、鋳塊結晶粒微細化のために
は、ＴｉとともにＢを共存させることが効果的である。
この場合Ｂの添加量は１ｐｐｍ未満ではその効果が得ら
れず、１００ｐｐｍを越えるとその効果が飽和するから
ＴｉとあわせてＢを添加する場合の添加量は、１〜１０
０ｐｐｍの範囲が好ましい。

【００５４】Ｐ：Ｐは初晶Ｓｉの微細化に寄与する。こ
の為、Ｐの添加量は初晶Ｓｉが初出するような約１０重
量％以上のＳｉを含有する合金の場合に効果的である。
Ｐの添加量は０.００５重量％未満では初晶Ｓｉの微細
化の効果が得られず、０.１重量％を越えるとその効果
が飽和する。従って、Ｐを添加する場合の添加量は、
０.００５〜０.１重量％が好ましい。

【００５５】Ｎａ、Ｓｂ、ＳｒＮａ、Ｓｂ、Ｓｒの元素は共晶Ｓｉの微細化に寄与す
る。いずれも０.００５重量％未満ではその効果が得ら
れない。Ｎａ、Ｓｒは０.１重量％を越えるとその効果
が飽和し、Ｓｂは０.３重量％を越えるとその効果が飽
和する。従って、Ｎａを添加する場合の添加量は０.０
０５〜０.１重量％、Ｓｂを添加する場合の添加量は０.
００５〜０.３重量％、Ｓｒを添加する場合の添加量は
０.００５から０.１重量％が好ましい。なお、Ｎｂ、Ｓ
ｂ、ＳｒがＰと共存する場合には、Ｐによる初晶Ｓｉの
微細化効果が失われてしまうから、Ｐとは共存させない
ことが望ましい。

【００５６】以上の各元素の他、溶解時の酸化防止のた
めにＢｅを１〜１００ｐｐｍ程度添加することに特に支
障はない。またその他の元素も、合計で１重量％以下程
度の微量であれば、特に遠赤外線放射特性に悪影響を及
ぼすことはない。

【００５７】次に、上述のようなＡｌ-Ｓｉ系合金を用
いた圧延板における組織状態、特に金属Ｓｉ粒子の分散
状態について説明する。

【００５８】既に述べたように、相当量のＳｉを含有す
る系のＡｌ合金では、鋳造時にその添加量に応じて初晶
Ｓｉ、共晶Ｓｉとして晶出する。そして鋳造後に熱処理
された場合、Ａｌのマトリックス中からも金属Ｓｉが析
出する。これらの晶出Ｓｉ（初晶Ｓｉ、共晶Ｓｉ）や析
出Ｓｉは陽極酸化処理後においてもそのまま金属Ｓｉ粒
子として陽極酸化皮膜中に残存する。そしてこの陽極酸
化皮膜中の金属Ｓｉ粒子は、遠赤外線放射特性や陽極酸
化皮膜の耐クラック性に大きな影響を与える。

【００５９】ここで、良好な遠赤外線の放射特性を得る
ためには、金属Ｓｉ粒子のサイズ（粒径）と分布が重要
である。つまり、金属Ｓｉ粒子の径が０.０５μｍ未満
の場合には、可視光線、遠赤外線の散乱吸収が不十分で
あって、良好な放射特性が得られない。従って、粒径が
０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が存在することが必須
である。このため、０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子の
分布状態を滴切に制御する必要がある。

【００６０】金属Ｓｉ粒子が全く存在しないか、または
存在しても粒径が０.０５μｍ未満の金属Ｓｉ粒子しか
存在しない領域は、可視光線、遠赤外線の吸収が劣る。
従ってそのような領域がある程度以上存在すると、遠赤
外線放射特性が悪くなる。また、前記領域は、応力を緩
和するポイントが皆無であるか、または極めて少ないた
め、その領域の陽極酸化皮膜はクラックが生じ易くな
る。従って、金属Ｓｉ粒子が存在しないか、または存在
しても０.０５μｍ未満の粒子のみであるような領域
（以下、無粒子領域と略称する。）を次の２つの条件に
よって規制する。（Ａ）無粒子領域に描ける円の最大直径が３０μｍ以下
であること。（Ｂ）無粒子領域のうち、直径１５μｍの円を描ける領
域の合計面積が全体の面積に対し面積率で３０％以下で
あること。

【００６１】ここで（Ａ）の条件は個々の無粒子領域の
広さが小さいことを意味し、（Ｂ）の条件は、ある程度
以上の広さの無粒子領域の合計面積が少ないことを意味
するが、更に（Ａ）、（Ｂ）の条件を図面を参照して具
体的に説明する。

【００６２】Ａｌ合金の鋳塊組織は、一般に図１に示す
ようにデンドライト構造（樹枝状構造）でありデンドラ
イト部分（樹枝状部分）はα固用体１となっている。そ
してα固溶体１からなるデンドライト部分の周囲は、共
晶領域２、即ち、α相と金属Ｓｉとが交互に共存する領
域となっている。従って、この場合はデンドライト部分
のα固溶体１の領域が無粒子領域であるといえる。

【００６３】また、一般に過共晶のＡｌ−Ｓｉ合金で
は、初晶Ｓｉが晶出し、鋳塊組織では図２に示すように
初晶Ｓｉ３の周辺がα固溶体１となることが多い。この
場合、初晶Ｓｉ３の周辺のα固溶体１の部分を無粒子領
域ということができる。

【００６４】さらに、鋳造時の冷却速度が遅い除冷組織
の場合には、図３に示すように共晶組織中のＳｉ４が粗
大で不規則針状となり、デンドライトの境界が不鮮明と
なることがある。この場合、共晶組織中のＳｉ４の相互
間の部分全てを無粒子領域とみなければならないことも
ある。

【００６５】一方、鋳造後に熱処理を行う場合、例えば
図４に示すようにデントライト部分のα固溶体中に金属
Ｓｉ粒子が析出し、従って、元のデンドライト部分１’
も無粒子領域ではなくなることが多い。そして、鋳塊に
対して押山や鋳造、圧延等の塑性加工を行った場合に
は、例えば図５に示すように、鋳塊段階でデンドライト
の無粒子領域であった部分１の無粒子領域の形状、寸法
が変化する。この発明では、以上のような全ての場合に
共通して無粒子領域の広さや面積率を規定できるように
前記（Ａ）、（Ｂ）の条件を適用している。

【００６６】ここで前記（Ａ）の条件に関して、図１、
図３、図５の各組織に対し、その無粒子領域に最も大径
の円５を描いてみた様子を、図６、図７、図８に示す。
前記（Ａ）の条件は、要はこれらの最大の円５が３０μ
ｍ以下であれば良いことを意味する。また、前記（Ｂ）
の条件に関して、同じく図１、図３、図５（但し図５の
右側の組織）の各組織に対し、その無粒子領域に直径１
５μｍの円６を描いた様子を図９、図１０、図１１に示
す。これらの図において、太い実線７は、直径１５μｍ
の円が描ける領域の外周線を示す。前記（Ｂ）の条件
は、この外周線（７）に囲まれる領域の面積が、全体の
面積の３０％以下であれば良いことを意味する。

【００６７】前記（Ａ）の条件を満たさない場合、即
ち、直径３０μｍより大きい無粒子領域がある場合に
は、陽極酸化皮膜にクラックが生じやすくなり、遠赤外
線放射特性も悪くなる。一方、前記（Ｂ）の条件を満た
さない場合、即ち、直径１５μｍ以上の無粒子領域の総
和が全面積に対し３０％を越える場合は、皮膜中の遠赤
外線吸収領域が減少し、遠赤外線放射特性が悪くなる。
なお、直径１５μｍ未満の小さな円しか描けないような
領域であれば、その面積の総和が全体の３０％を越えて
も陽極酸化皮膜の耐クラック性が特に阻害されず、良好
な遠赤外線放射特性が得られる。

【００６８】次に、以上のような（Ａ）、（Ｂ）の条件
についてＡｌ-Ｓｉ径合金圧延板の製造工程と関連して
更に詳細に述べる。

【００６９】前記組成のＡｌ-Ｓｉ系合金を鋳造すれ
ば、鋳造のままで一般に共晶のＳｉおよび初晶のＳｉ
が、初晶のＡｌ-αデンドライトとともに晶出する。こ
のデンドライトの枝は、鋳造のままでは固溶体になって
おり、この部分には金属Ｓｉは存在しない。

【００７０】αデンドライトの太さは、鋳造時の冷却速
度に影響され、冷却速度が遅ければ、枝と枝の間隔が拡
大し、枝の太さも太くなる。冷却速度が速ければデンド
ライトの間隔は狭くなり、枝の太さも小さくなる。従っ
て砂型鋳造のように比較的鋳造速度が遅い場合には、デ
ンドライトの幹の太さが３０μｍ以上になりやすく、ま
た直径１５μｍ以上の円の描ける領域の面積も増加する
ために、鋳造のままでは金属Ｓｉの分布が前記（Ａ）、
（Ｂ）の条件を満たさない場合が多い。逆にダイカスト
鋳造やロールキャスターの如く冷却速度の速い場合に
は、デンドライトの間隔も密となり、デンドライトの幹
の太さも小さくなる。このため、前述の（Ａ）、（Ｂ）
の条件を鋳造のままで満たすことが多く、この場合に
は、鋳造のままでも良好な遠赤外線放射特性を得ること
ができる。

【００７１】前述のように鋳造段階ではデンドライトが
粗く、（Ａ）、（Ｂ）の条件を満たす組織が得られない
場合には、鋳塊を加熱して、デンドライト中に金属Ｓｉ
を析出させれば良い。析出Ｓｉ粒子は、鋳造の際の晶出
Ｓｉ粒子のサイズと比べれば小さいのが一般的である
が、温度条件を適切に選択すれば、０.０５μｍ以上の
Ｓｉ粒子がデンドライトのα相中に析出する。このよう
に、鋳造段階ではデンドライト組織が粗く、無粒子領域
が広い場合であっても、析出処理を施すことにより前記
（Ａ）、（Ｂ）の条件を満たす組織とし、それによって
遠赤外線放射特性を向上させることが可能である。

【００７２】なお、この場合の析出処理の温度は、合金
の成分によっても異なるが、３００〜５５０℃程度が通
常であり、時間も０.５時間から２４時間程度が通常で
ある。３００℃未満では、析出Ｓｉ粒子のサイズが小さ
く、０.０５μｍ未満になり易い。また、５５０℃を越
えれば、局部溶融が生じたり、Ｓｉの析出量が少なくな
って、鋳塊の組織にとっては直径１５μｍ以上の円の描
ける領域の面積の比率が３０％を越えてしまうことがあ
る。析出処理の時間は０.５時間未満では効果がなく、
２４時間を越えると経済的に無駄である。

【００７３】熱間圧延等の熱間加工を行なう場合には、
デンドライトの組織の如何にかかわらず、熱間加工前に
鋳塊の加熱を行なう必要があり、そこで熱間加工前の加
熱処理を前述の析出処理と兼ねさせることができる。勿
論、熱間加工前の熱処理の前、あるいは熱間加工後、更
にはその後の冷間加工の中途あるいは熱間加工後などの
いずれの時点においても、前述のような大きさのＳｉが
析出されるような加熱処理を、単独で、あるいは焼鈍と
兼ねて施すことができる。更には、製造過程の圧接のた
めの熱間圧延の前の加熱や焼鈍と兼ねて行なうこともで
きる。なお、熱間圧延を行なう場合は、熱間圧延中に割
れが生じないように注意する必要がある。Ｓｉ量が１５
重量％を越える場合には熱間圧延時に割れが生じ易くな
る。

【００７４】鋳造材に対しては冷間圧延を直接行なうこ
ともある。即ち、薄板を連続鋳造する方法では、冷間ロ
ール間で連続的に５〜２０ｍｍの薄板が製造されるが、
この場合その鋳造板に対し、直接冷間圧延を施す場合が
多い。このような連続鋳造圧延の場合は、冷却速度が著
しく高いために、組織が微細となるから、特に析出処理
を行なわなくとも、そのままで前記（Ａ）、（Ｂ）の条
件を満たすことが多い。即ち、連続鋳造圧延のまま、も
しくは冷間圧延のままで優れた遠赤外線特性を示す。た
だし、前述のような冷間圧延を行なう場合であっても、
鋳造段階では組織条件として前記（Ａ）、（Ｂ）の条件
を満たしていなければ、必要に応じて加熱析出処理を施
し、０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子を無粒子領域に析
出させて前記（Ａ）、（Ｂ）の条件を満足させるように
すれば良い。

【００７５】なお、熱間圧延や冷間圧延などの鍛練工程
が施された場合は、デンドライトなどの無粒子領域はそ
の加工により均一化が進行する。そして、総加工率が７
０％を越えれば、もとのデンドライトの痕跡はほとんど
消滅し、金属Ｓｉ粒子の分布が均一化される。従って高
加工度の熱間圧延や冷間圧延を施す場合は、鋳造段階で
は前記（Ａ）、（Ｂ）の条件を満たしていなくてもその
後の加工により容易にその条件を満たすようにすること
ができる。

【００７６】次に、前述のようなＡｌ-Ｍｎ系あるいは
Ａｌ-Ｓｉ系のＡｌ合金の基材の表面に陽極酸化処理を
施せば、その陽極酸化皮膜は優れた遠赤外線特性を発揮
するとともに、優れた耐ヒートクラック性を示す。即
ち、陽極酸化処理時には、Ａｌ-Ｍｎ系Ａｌ合金の基材
の場合はＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物の析出粒子が、ま
た、Ａｌ-Ｓｉ系Ａｌ合金の場合は金属Ｓｉ粒子がいず
れも皮膜中にそのまま残存した状態で陽極酸化皮膜が成
長する。そのため、皮膜中のポアの成長がＡｌ-Ｍｎ系
金属間化合物粒子もしくは金属Ｓｉ粒子に妨げられ、枝
別れした微細なポアを有する多孔質の皮膜が生成され
る。更に、陽極酸化皮膜中にそのまま残存して分散して
いる微細なポアが入射光を散乱吸収し、遠赤外線の放射
特性も良好となる。そしてまた前述の枝別れした微細な
ポア構造と皮膜中に分散したＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物
粒子もしくは金属Ｓｉ粒子が熱応力の緩和点として機能
し、そのため皮膜中にクラックが生じにくくなり、５０
０℃程度の高温に至るまでクラックが生じることなく使
用可能となる。

【００７７】ところで、前述したＡｌあるいはＡｌ合金
からなる基材に機械的粗面化処理を施した後に陽極酸化
処理を施すと、基材表面の表面粗さの値がそのまま陽極
酸化皮膜の表面粗さに表われることとなる。よって、基
材表面を平均粗さ０.５〜５μｍ、最大粗さ５〜５０μ
ｍに粗面化することにより、得られた陽極酸化皮膜の表
面粗さも平均粗さ０.５〜５μｍ、最大粗さ５〜５０μ
ｍに粗面化されることになる。

【００７８】また、本発明者らが特願平３ー１５５２２
９号明細書において特許出願している遠赤外線放射体に
おいては、陽極酸化皮膜の厚さを１０μｍ以上としたも
のにおいて特に有効な遠赤外線放射特性と耐ヒートクラ
ック特性を得ているが、本発明の機械的粗面化処理を施
したものにあっては、４μｍ以上の厚さの陽極酸化皮膜
であっても優れた放射特性と耐ヒートクラック特性を得
ることができる。このように薄い陽極酸化皮膜でも良好
な特性を発揮できることにより、製造時に必要な陽極酸
化皮膜の厚さを小さくできるので、製造条件の選択幅が
広がるとともに、薄板への塑性加工なども容易にできる
ようになる。

【００７９】

【実施例】

（実施例１）ＪＩＳ規定１０５０材（純アルミニウム）
からなる５０×１００×１ｍｍの板材を試料板としてこ
れの表面に＃１００、＃１８０のアルミナ粒子を用いて
空気圧４ｋｇ／ｃｍ₂ でブラスト処理を行なった。次
いで２０℃、２０重量％の硫酸浴中において、電流密度
３Ａ／ｄｍ²で５分間、１０分間、３０分間、それぞれ
陽極酸化処理を行なった。この試料をマッフル炉に収納
し、室温から昇温して５００℃で３０分間加熱し、その
後室温に戻すヒートサイクルを１０サイクル加えるヒー
トサイクル試験を行なった。その後、試料温度を２５０
℃、５００℃に設定して３〜３０μｍの波長領域におけ
る遠赤外線の全放射率を測定する試験を行なった。その
結果を表１に示す。また、前記試験において、ブラスト
処理のみを施していない試料も用意し、これについても
前記と同様の試験を行なった。その結果を表２に示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】

【表２】

【００８２】表１と表２に示す結果から明らかなよう
に、純アルミニウム材に粗面化処理を施し、微細な凹凸
を有する陽極酸化皮膜が形成された本発明の試料は、粗
面化処理を施していない試料に比較して著しく放射率が
向上することが判明した。そして、特に、波長３〜７μ
ｍの帯域における分光放射率の低下の大きい５００℃に
おける全放射率は、ブラスト処理の有無で大きな差が生
じている。また、クラックの発生状況、反りの発生状況
などの耐熱特性でも大きな差異が見られ、表１に示す本
発明に係る試料がいずれも良好な値を示した。

【００８３】（実施例２）Ａｌ合金として、ＪＩＳ規定
５０５２材と６０６３材を用いて実施例１と同等の試験
を行なった。その結果を表３に示す。

【００８４】

【表３】

【００８５】表３に示す結果から明らかなように、いず
れの材質においてもブラスト処理を施したものは良好な
特性を発揮した。（実施例３）Ａｌ合金として、表４に示すような請求項
２〜請求項６に記載した組成範囲のものを用い、それぞ
れ実施例１と同様の試験を行なった。試験結果を表５と
表６と表７に示す。

【００８６】

【表４】

【００８７】

【表５】

【００８８】

【表６】

【００８９】

【表７】

【００９０】表５〜表７に示したように、本発明に係る
合金を用いて本発明方法を実施したものは、表１と表３
に示した１０５０材、５０５２材、６０６３材などの通
常のＡｌ材を用いた実施例よりも更に高い放射率を得る
ことができた。特に高温での特性低下の大きい３〜７μ
ｍの分光放射率に優れるために、５００℃での全放射率
においても、２５０℃での全放射率に近い優れた特性が
得られた。また、この実施例において、陽極酸化皮膜と
して膜厚５μｍと１０μｍのいずれも薄い膜の例の結果
を示しているが、膜厚を厚くすれば更に高い放射率が得
られることは明らかである。陽極酸化処理後に曲げ加工
などの加工を施す場合は、膜厚が薄いほど加工性が良い
ので、薄くても高い放射率が得られることは加工上の利
点が大きい。なお、より高い放射率が要求され、耐摩耗
性に優れるなど、機械的特性が要求されるときは、厚膜
にすれば良いし、必要に応じて更に硬質アルマイト処理
を行なっても良い。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるＡｌあ
るいはＡｌ合金の基材に、微細な凹凸を有する厚さ４μ
ｍ以上の陽極酸化皮膜が形成された遠赤外線放射体は、
純Ａｌのような耐熱性に乏しい通常のＡｌ材を基材とし
て用いた場合にも、優れた耐熱性が得られるともに、実
用上有効とされる３〜３０μｍの波長領域における全放
射率においても、従来特殊な合金を用いなくては達成が
困難であった７０％以上の安定した放射率が極めて薄い
皮膜のもので得られる。このため加工性、強度など使用
目的に適した種々の材料を用いることができる。

【００９２】また、Ａｌ-Ｍｎ系あるいはＡｌ-Ｓｉ系の
Ａｌ合金の基材の表面に微細な凹凸を有する陽極酸化皮
膜が形成されたものにあっては、極めて優れた遠赤外線
特性を発揮するとともに、ヒートショックなどの耐熱性
においても優れた特性を示す。即ち、陽極酸化処理時
には、Ａｌ-Ｍｎ系Ａｌ合金の基材の場合はＡｌ-Ｍｎ系
金属間化合物の析出粒子が、また、Ａｌ-Ｓｉ系Ａｌ合
金の場合は金属Ｓｉ粒子がいずれも皮膜中にそのまま残
存した状態で陽極酸化皮膜が形成される。そのため、陽
極酸化皮膜中のポアの成長がＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物
粒子もしくは金属Ｓｉ粒子に妨げられ、枝別れした微細
なポアを有する多孔質の陽極酸化皮膜が形成される。そ
の結果、陽極酸化皮膜中に複雑に枝別れして形成された
微細なポアによって入射光の散乱吸収率が一段と向上
し、遠赤外線の放射特性も良好となる。

【００９３】そしてまた、前述の枝別れした微細なポア
構造と皮膜中に分散したＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物粒
子、もしくは金属Ｓｉ粒子は熱応力の緩和点としても機
能し、そのため皮膜中にクラックが生じにくくなり、５
００℃程度の高温に至るまでクラックが生じることなく
使用可能となる。従って、本発明に係る遠赤外線放射体
は、精密な機器などに組み込んで使用する場合のように
厳しい寸法制限と高い特性が要求されるような用途に対
しても用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルミニウム合金の鋳塊組織の第１の例を示す
模式図である。

【図２】アルミニウム合金の鋳塊組織の第２の例を示す
模式図である。

【図３】アルミニウム合金の鋳塊組織の第３の例を示す
模式図である。

【図４】アルミニウム合金の鋳塊に熱処理を施した場合
の組織変化の一例を示す模式図である。

【図５】アルミニウム合金の鋳塊に圧延加工を施した場
合の組織変化の一例を示す模式図である。

【図６】この発明の組織条件のうち、粒径０.０５μｍ
以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない領域に描ける円の最大
径について説明するための図で、図１に示される組織に
対応して示す模式図である。

【図７】同じく最大径について説明するための図で、図
３に示される組織に対して示す模式図である。

【図８】同じく最大径について説明するための図で、図
５の右側に示される組織に対して示す模式図である。

【図９】この発明の組織条件のうち、粒径０.０５μｍ
以上の金属Ｓｉ粒子が存在しない領域における直径１５
μｍの円を描ける領域について説明するための図で、図
１に示される組織に対応して示す模式図である。

【図１０】同じく直径１５μｍの円を描くことができる
領域を説明するための図で、図３に示される組織に対応
して示す模式図である。

【図１１】同じく直径１５μｍの円を描くことができる
領域を説明するための図で、図５に示される組織に対応
して示す模式図である。

【符号の説明】

１ α固溶体（デンドライト）、２共晶領域、３初晶Ｓｉ、４、Ｓｉ、５、６円、７、実線（外周線）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西山貞義東京都江東区木場一丁目５番１号藤倉電線株式会社内 (72)発明者松本秀一東京都江東区木場一丁目５番１号藤倉電線株式会社内 (72)発明者馬場規泰東京都江東区木場一丁目５番１号藤倉電線株式会社内 (72)発明者松尾守東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号スカイアルミニウム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡｌまたはＡｌ合金材の表面に、微細な
凹凸を有する陽極酸化皮膜が、厚さ４μｍ以上に形成さ
れてなることを特徴とする遠赤外線放射体。
【請求項２】請求項１記載の遠赤外線放射体におい
て、Ａｌ合金材として、Ｍｎを０.３〜４.３重量％含
有し、残部がＡｌおよび不可避不純物とからなり、かつ
粒径０.０１〜３μｍのＡｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物
が分散しているＡｌ合金を用いることを特徴とする遠赤
外線放射体。
【請求項３】請求項１記載の遠赤外線放射体におい
て、Ａｌ合金として、Ｍｎを０.３〜４.３重量％および
Ｍｇを０.０５〜６.０重量％含有し、残部がＡｌおよび
不可避不純物からなり、かつ粒径０.０１〜３μｍのＡ
ｌ-Ｍｎ系金属間化合物析出物が分散しているＡｌ合金
を用いることを特徴とする遠赤外線放射体。
【請求項４】請求項１記載の遠赤外線放射体におい
て、Ａｌ合金として、Ｓｉを３〜１５重量％含有し、残
部がＡｌおよび不可避不純物からなり、かつ初晶Ｓｉ、共晶Ｓｉもしくは析出Ｓｉからなる金属
Ｓｉ粒子のうち、粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子
が存在しない領域に描ける円の最大直径が３０μｍ以下
であり、しかも粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が
存在しない領域のうち、直径１５μｍの円を描ける領域
の合計面積が、全体の面積に対し面積率３０％以下であ
るＡｌ合金を用いることを特徴とする遠赤外線放射体。
【請求項５】請求項１記載の遠赤外線放射体におい
て、Ａｌ合金として、Ｓｉを３〜１５重量％含有し、か
つＦｅを０.０５〜２.０重量％、Ｍｇを０.０５〜２.０
重量％、Ｃｕを０.０５〜６.０重量％、Ｍｎを０.０５
〜２.０重量％、Ｎｉを０.０５〜３.０重量％、Ｃｒを
０.０５〜０.５重量％、Ｖを０.０５〜０.５重量％、Ｚ
ｒを０.０５〜０.５重量％、Ｚｎを１.０重量％を越え
て７.０重量％以下、のうちの１種または２種以上を含
有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ初晶Ｓｉ、共晶Ｓｉもしくは析出Ｓｉからなる金属
Ｓｉ粒子のうち、粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子
が存在しない領域に描ける円の最大直径が３０μｍ以下
であり、しかも粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が
存在しない領域のうち、直径１５μｍの円を描ける領域
の合計面積が、全体の面積に対し面積率３０％以下であ
るＡｌ合金を用いることを特徴とする遠赤外線放射体。
【請求項６】請求項１記載の遠赤外線放射体におい
て、Ａｌ合金として、Ｓｉを３〜１５重量％含有し、か
つＴｉを０.００５〜０.２重量％含有するとともに、Ｐ
を０.００５〜０.１重量％、Ｎａを０.００５〜０.１重
量％、Ｓｂを０.００５〜０.３重量％、Ｓｒを０.００
５〜０.１重量％、のうちの１種または２種以上を含有
し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ初晶Ｓｉ、共晶Ｓｉもしくは析出Ｓｉからなる金属
Ｓｉ粒子のうち、粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子
が存在しない領域に描ける円の最大直径が３０μｍ以下
であり、しかも粒径０.０５μｍ以上の金属Ｓｉ粒子が
存在しない領域のうち、直径１５μｍの円を描ける領域
の合計面積が、全体の面積に対し面積率３０％以下であ
るＡｌ合金を用いることを特徴とする遠赤外線放射体。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５、６のいずれか
に記載の遠赤外線放射体において、陽極酸化皮膜の表面
粗さが、平均粗さで０.５〜５μｍ、最大粗さで５〜５
０μｍの範囲であることを特徴とする遠赤外線放射体。