WO2024029299A1 - クラッド材およびクラッド材の製造方法 - Google Patents

クラッド材およびクラッド材の製造方法 Download PDF

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WO2024029299A1
WO2024029299A1 PCT/JP2023/025821 JP2023025821W WO2024029299A1 WO 2024029299 A1 WO2024029299 A1 WO 2024029299A1 JP 2023025821 W JP2023025821 W JP 2023025821W WO 2024029299 A1 WO2024029299 A1 WO 2024029299A1
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layer
copper
cladding material
thickness
aluminum
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PCT/JP2023/025821
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Inventor
翔平 岩間
優哉 原
健二 児玉
Original Assignee
株式会社プロテリアル
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/04Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a rolling mill
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic

Definitions

  • the present invention relates to a cladding material and a method of manufacturing the cladding material, and for example, to a cladding material suitable for an alternating current conductor and a method of manufacturing the cladding material.
  • current devices electrical and electronic devices
  • in-vehicle devices such as in-vehicle devices, mobile communication devices, mobile chargers, and wireless power supply devices
  • current devices have low electrical resistance and excellent conductivity, regardless of direct current or alternating current.
  • Pure copper materials such as C1020 and C1100 of JIS standards are often used.
  • Aluminum material is sufficiently cheaper than pure copper material, and if it can be used, it will contribute to reducing the cost of the current device.
  • Aluminum materials have a lower specific gravity than pure copper materials and are advantageous in reducing the weight of current devices, but they have higher electrical resistance than pure copper materials and may not provide the electrical characteristics required for current devices.
  • electrical resistance expressed in terms of conductivity, for example, A1050 has an IACS of about 60%, compared to about 100% IACS of C1020.
  • Patent Document 1 discloses a cladding material having a three-layer structure (copper layer-aluminum layer-copper layer). This cladding material has an overall thickness of 0.25 to 4 mm, a copper layer thickness of 0.01 to 0.8 mm, and an aluminum layer thickness of 0.2 to 2 mm. This cladding material has an alloy layer with a thickness of 0.01 to 0.4 mm between the copper layer and the aluminum layer.
  • This cladding material is manufactured by warm rolling (clad rolling) in which a copper plate, an aluminum plate, and a copper plate are laminated in this order and pressed together while being heated, taking into consideration the difference in deformation resistance.
  • the deformation resistance of an aluminum plate is disclosed in, for example, Non-Patent Document 1.
  • the thickness ratio of the three layers is expressed as 1:X:1, it is conceivable to make the thickness of the copper layer relatively small by increasing X, which is the thickness ratio of the aluminum layer.
  • X is the thickness ratio of the aluminum layer.
  • a cladding material that satisfies ⁇ 5 may be used.
  • a cladding material having a three-layer structure (copper layer-aluminum layer-copper layer) satisfying X ⁇ 5 is produced by rolling, thickness variations (waviness) may occur in the copper layer. If excessive waviness occurs in the copper layer, the aluminum layer may push away the copper layer and a portion of the aluminum layer may be exposed on the surface of the cladding material. When the aluminum layer is exposed on the surface of the cladding material, the exposed portion of the aluminum layer is easily corroded due to the natural potential difference generated between the aluminum layer exposed on the surface and the surrounding copper layer.
  • a possible solution to this problem of surface exposure of the aluminum layer is to increase the thickness of the copper layer, but this is unsatisfactory because the weight reduction effect obtained by replacing the pure copper material with a clad material becomes smaller.
  • the purpose of this invention is to reduce the electrical resistance by 50% or more (preferably 55% or more) compared to pure copper material (C1020) while keeping the electrical resistance low. It is an object of the present invention to provide a cladding material and a method of manufacturing the cladding material for a layer), and preferably to provide a cladding material and a method of manufacturing the cladding material suitable for an alternating current conductor.
  • the inventor carefully examined and examined the relationship between thickness variations (undulations) of the copper layer that constitutes the cladding material and surface exposure of the aluminum layer, and determined the upper limit of the undulation of the copper layer that would make it difficult for the surface exposure of the aluminum layer to occur. I was able to do that.
  • the cladding material according to the present invention is a cladding material constructed by stacking and press-welding a first copper layer, an aluminum layer, and a second copper layer in this order, and the average total thickness of the cladding material is T P ,
  • the average layer thickness of the aluminum layer is T A
  • the average layer thickness of the first copper layer is T C1
  • the maximum layer thickness of the first copper layer in the measurement range of the average layer thickness T C1 is T C1MAX and the minimum layer thickness.
  • T C1MIN the average layer thickness of the second copper layer
  • the maximum layer thickness of the second copper layer in the measurement range of the average layer thickness T C2 is T C2MAX
  • the minimum layer thickness is T C2MIN .
  • the cladding material according to the present invention was obtained by measuring the AC impedance value of a sample with a width of 15 mm in a room temperature environment using a four-terminal pair method with a distance between voltage electrodes of 90 mm, and when the frequency of the AC current was 10 kHz. It is preferable that the AC volume resistivity determined using the AC impedance value is 20 m ⁇ mm or less.
  • the AC impedance value was calculated by dividing the product of the cross-sectional area of the measurement sample (thickness x width of the measurement sample) by the distance between the voltage electrodes when measuring the AC impedance value. For convenience, the calculated value is called AC volume resistivity.
  • the AC impedance value is determined by placing a sample with a width of 15 mm (for example, 150 mm in length) in a room temperature environment (for example, 20°C or more and 30°C or less), and using an LCZ meter to set the distance between the voltage electrodes to 90 mm. This is the value (average value) measured at a predetermined frequency using the four-terminal pair method.
  • the cladding material according to the present invention has an AC impedance value of a sample having a width of 15 mm, measured at room temperature using a four-terminal pair method with a distance between voltage electrodes of 90 mm, and when the frequency of the AC current is 100 kHz. It is preferable that the AC volume resistivity determined using the AC impedance value is 200 m ⁇ mm or less.
  • the aluminum layer is made of a JIS standard A3000 series aluminum alloy containing Mn (for example, A3003), a JIS standard A5000 series aluminum alloy containing Mg (for example, A5052), or an Mg It is preferable that the aluminum alloy is made of A6000 series aluminum alloy (for example, A6063) according to the JIS standard, which contains Si and Si.
  • the clad material according to the present invention can be manufactured, for example, by the following method. That is, the method for manufacturing a cladding material according to the present invention includes a step of preparing a cladding material, and a step of rolling a cladding material, wherein the step of preparing a cladding material includes rolling a first copper plate.
  • the average plate thickness of the aluminum plate is T CS1 and the Vickers hardness is B CS1
  • the average plate thickness of the aluminum plate is T AS and the Vickers hardness is B AS
  • the average plate thickness of the second copper plate is T CS2
  • the Vickers hardness is B
  • the th _ _ _ _ A first copper plate, an aluminum plate, and a second copper plate are prepared, and in the rolling process of the clad material, the Vickers hardness of the first copper layer corresponding to the rolled first copper plate is B C1
  • the rolled aluminum plate is When the Vickers hardness of the corresponding aluminum layer is B A , and the Vickers hardness of the second copper layer corresponding to the second copper plate after rolling is B C2 , the first copper plate prepared in the cladding material preparation process and the aluminum
  • the first copper layer and the aluminum layer are rolled so that B A /B C1 ⁇ 0.5 and B A /B C2 ⁇ 0.5 are satisfied with the plate and the second copper plate laminate
  • the average total thickness of the cladding material is T P
  • the average layer thickness of the aluminum layer is T A
  • the average layer thickness of the first copper layer is is T C1
  • the maximum layer thickness of the first copper layer in the measurement range of the average layer thickness T C1 is T C1MAX
  • the minimum layer thickness is T C1MIN
  • the average layer thickness of the second copper layer is T C2
  • the above When the maximum layer thickness of the cupric layer in the measurement target range of average layer thickness T C2 is T C2MAX and the minimum layer thickness is T C2 MIN , 0.5 mm ⁇ T P ⁇ 2.0 mm is satisfied, and 6 ⁇ TA / A cladding material that satisfies T C1 ⁇ 26 and 6 ⁇ T A /T C2 ⁇ 26, and satisfies 1.0 ⁇ T C1MAX /T C1MIN ⁇ 3.0 and 1.0 ⁇ T C2MAX
  • 1.0 ⁇ T C1MAX /T C1MIN ⁇ 2.5 and 1.0 ⁇ TC2MAX /T C2MIN ⁇ 2.5 are satisfied. It is preferable to perform rolling to form a cladding material in which the first copper layer, the aluminum layer, and the second copper layer are laminated and pressure-welded in this order.
  • the method for manufacturing a cladding material according to the present invention is characterized in that the aluminum plate is a JIS standard A3000 series aluminum alloy containing Mn (for example, A3003), a JIS standard A5000 series aluminum alloy containing Mg (for example, A5052), Alternatively, it is preferably made of a JIS standard A6000 series aluminum alloy (for example, A6063) containing Mg and Si.
  • the aluminum plate is a JIS standard A3000 series aluminum alloy containing Mn (for example, A3003), a JIS standard A5000 series aluminum alloy containing Mg (for example, A5052), Alternatively, it is preferably made of a JIS standard A6000 series aluminum alloy (for example, A6063) containing Mg and Si.
  • a three-layer structure (copper layer-aluminum layer-copper layer) is achieved, which is 50% or more (preferably 55% or more) lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • a cladding material and a method for manufacturing the cladding material can be provided. Further, it is possible to provide a cladding material suitable for an alternating current conductor and a method for manufacturing the cladding material. This makes it possible to contribute to reducing the load when carrying or moving electrical and electronic devices such as in-vehicle devices, portable communication devices, portable chargers, and wireless power feeders.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration when the cladding material according to the present invention is cut in the thickness direction. It is a figure which shows the example of the form of the undulation which occurred in the copper layer of a cladding material.
  • FIG. 3 is a diagram shown to explain a method for manufacturing a cladding material according to the present invention. It is a figure which shows the relationship between the hardness ratio of the copper plate of a clad material, and an aluminum plate, and the waviness value of the copper layer of a clad material.
  • (a) is a diagram showing the relationship between the layer thickness ratio of the copper layer and aluminum layer of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • (b) is a diagram showing the relationship between the ratio of the layer thicknesses of the copper layer and the aluminum layer of the cladding material in which the material of the aluminum layer is equivalent to A5052, and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • (a) is a diagram showing the relationship between the total thickness of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • (b) is a diagram showing the relationship between the layer thickness of the copper layer of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • (c) is a diagram showing the relationship between the layer thickness of the aluminum layer of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • the cladding material according to the present invention will be described by giving an example of its embodiment, with reference to the drawings as appropriate.
  • the clad material according to the present invention is not limited to the configuration exemplified herein, but is indicated by the scope of the claims, and includes all changes within the meaning and range equivalent to the scope of the claims. It is appropriate to understand this.
  • FIG. 2 shows an example of a cross-sectional configuration when the cladding material according to the present invention is cut in the thickness direction.
  • X is the pressing direction (rolling direction) of the cladding material 1
  • Z is the lamination direction (thickness direction) of the cladding material 1.
  • the cross-sectional portion of the cladding material 1 shown in FIG. 2 corresponds to the measurement target range of the average layer thicknesses T C1 and T C2 of the copper layers 11 and 12.
  • the cladding material 1 has a three-layer structure (copper layer-aluminum layer-copper It is the cladding material of the layer).
  • the cladding material 1 may be applied to part or all of the surfaces (XY plane) of the copper layers 11 and 12, or in the thickness direction (Z direction) of the cladding material 1 where the aluminum layer 13 is exposed.
  • an insulating or conductive resin layer, a highly corrosion-resistant metal layer (Ni plating layer, etc.), or the like can be provided on a part or all of the end face (XZ plane or YZ plane) that intersects with.
  • the cladding material 1 has a diffusion layer 14a between the copper layer 11 and the aluminum layer 13, and a diffusion layer 14b between the copper layer 12 and the aluminum layer 13.
  • the diffusion layers 14a and 14b are visible as continuous or discontinuous thin layers on the cross-section (XZ plane) in the thickness direction (Z direction) of the cladding material 1, and are formed from the main layers such as the copper layers 11 and 12 and aluminum. It is not a thick layer like layer 13.
  • the average thickness of the diffusion layers 14a and 14b in the cladding material 1 is 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. Therefore, the diffusion layers 14a and 14b do not substantially affect the conductivity (electrical resistance) of the cladding material 1.
  • the average thickness of the diffusion layers 14a, 14b exceeds 5 ⁇ m, cracks originating from the intermetallic compounds present in the diffusion layers 14a, 14b are likely to occur. The bonding strength with the aluminum layer 13 is likely to decrease.
  • the cladding material 1 is constructed by laminating and press-welding a copper layer 11, an aluminum layer 13, and a copper layer 12 in this order.
  • the laminated pressure bonding of the copper layer 11, the aluminum layer 13, and the copper layer 12 can be performed by a specific method for manufacturing a cladding material, which will be described later.
  • the cladding material 1 immediately after lamination and pressure welding can have a flat form as shown in FIGS. 1 and 2.
  • Such a flat plate-shaped cladding material 1 can be processed and formed into a desired shape depending on the application.
  • the laminated and press-welded cladding material can have the above-described diffusion layers 14a and 14b by performing a heat treatment (diffusion annealing) that causes element diffusion. By having the diffusion layers 14a and 14b of appropriate thickness, the cladding material 1 has a higher bonding strength between the main layers.
  • the cladding material 1 is in the form of a flat plate as shown in FIGS. 1 and 2, with an average total thickness T P , an average layer thickness T A (>0) of the aluminum layer 13, and an average layer thickness T A (>0) of the copper layer 11.
  • the thickness is T C1 (>0)
  • the maximum layer thickness of the copper layer 11 in the measurement target range of the average layer thickness T C1 is T C1MAX (>0)
  • the minimum layer thickness is T C1MIN (>0)
  • the copper layer 12 Let the average layer thickness of the copper layer 12 be T C2 (>0), the maximum layer thickness of the copper layer 12 in the measurement target range of the average layer thickness T C2 be T C2MAX (>0), and the minimum layer thickness T C2MIN (>0).
  • the cladding material 1 satisfying 0.5 mm ⁇ T P ⁇ 2.0 mm has an average total thickness T P of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.
  • T P average total thickness
  • cladding materials with an average total thickness T P of less than 0.5 mm are advantageous for weight reduction because the weight is reduced by the smaller thickness; This is disadvantageous in practical use because the mechanical strength is reduced.
  • a cladding material that is too thin is easily deformed during handling, and is likely to cause damage when a shock or vibration is applied to a current device incorporating the cladding material.
  • cladding materials with an average total thickness T P exceeding 2.0 mm are advantageous in practical use because their mechanical strength improves as the thickness increases; This increases the weight accordingly, which is disadvantageous for weight reduction.
  • a method for measuring the average total thickness TP of the cladding material 1 will be described later.
  • the proportion of aluminum in the clad material is increased.
  • a cladding material that satisfies 8 ⁇ TA / TC1 ⁇ 26 and 8 ⁇ TA / TC2 ⁇ 26 can be expected to be 55% or more lighter than a pure copper material (equivalent to C1020). Note that by reducing the total cost of the cladding material, it becomes possible to provide the cladding material at a lower price.
  • the total cost of cladding materials for example, based on the May 2023 average of the three-month futures settlement price on the London Metal Exchange, copper is trending at about 3.6 times the price of aluminum (new metal).
  • the cladding material 1 that satisfies 6 ⁇ T A /T C1 ⁇ 26 has T A >0 and T C1 >0, so 6 ⁇ T C1 ⁇ T A ⁇ 26 ⁇ T C1 holds true. Therefore, in the cladding material 1 that satisfies 6 ⁇ TA / TC1 ⁇ 26, the average layer thickness TA of the aluminum layer 13 is 6 times or more and 26 times or less the average layer thickness TC1 of the copper layer 11. Similarly, in the cladding material 1 that satisfies 6 ⁇ T A /T C2 ⁇ 26, since T A >0 and T C2 >0, 6 ⁇ T C2 ⁇ T A ⁇ 26 ⁇ T C2 holds true.
  • T C1 ⁇ T C2 (>0)
  • T C1 :T A :T C2 1:6:m ⁇ 1:26:m.
  • T A /T C1 and T A /T C2 are values rounded to the first decimal place.
  • T P becomes (1+6+1) .T.sub.C1 or more (1+26+1) .T.sub.C1 or less, that is, 8.T.sub.C1 or more and 28.T.sub.C1 or less.
  • T C1 ⁇ T C2 >0
  • T C1 :T A :T C2 1:6:m to 1:26:m
  • T C2 m ⁇ T C1 , m>0
  • T P becomes (1+6+m) ⁇ T C1 or more (1+26+m) ⁇ T C1 or less, that is, (7+m) ⁇ T C1 or more (27+m) ⁇ T C1 or less.
  • the average layer thickness T C2 of the copper layer 12 is 1/28 x 0.5 mm or more and 1/8 x 2.0 mm or less, that is, approximately 0.018 mm or more and 0.25 mm or less.
  • the average layer thickness T A of the aluminum layer 13 in this case is determined by T P ⁇ (T C1 +T C2 ), and is approximately 0.46 mm or more and 1.50 mm or less.
  • T P is greater than or equal to (7+m) ⁇ T C1 (27+m) and less than or equal to T C1 , and T P is 0.
  • the average layer thickness T C1 of the copper layer 11 is 1/(27+m) ⁇ 0.5 mm or more and 1/(7+m) ⁇ 2.0 mm or less.
  • the cladding material 1 that satisfies 1.0 ⁇ T C1MAX /T C1MIN ⁇ 3.0 has a variation ( variation) is kept small and suppressed. That is, when the maximum layer thickness T C1MAX and the minimum layer thickness T C1MIN of the copper layer 11 in the measurement target range of the average layer thickness T C1 of the copper layer 11 are measured, the maximum layer thickness T C1MAX is divided by the minimum layer thickness T C1MIN .
  • the copper layer 11 is uniformly formed along the rolling direction (X direction).
  • the copper layer 11 is more uniformly formed and satisfies 1.0 ⁇ T C1MAX /T C1MIN ⁇ 2.5. More preferably, the copper layer 11 is formed sufficiently uniformly and satisfies 1.0 ⁇ T C1MAX /T C1MIN ⁇ 2.0.
  • the cladding material 1 that satisfies 1.0 ⁇ T C2MAX /T C2MIN ⁇ 3.0 has a layer thickness value of the copper layer 12 measured at multiple locations along the rolling direction (X direction) of the cladding material 1. Fluctuations (variations) are kept small. That is, when the maximum layer thickness T C2MAX and minimum layer thickness T C2MIN of the copper layer 12 in the measurement target range of the average layer thickness T C2 of the copper layer 12 are measured, the maximum layer thickness T C2MAX is divided by the minimum layer thickness T C2 MIN . In the cladding material 1 having a value of 3.0 or less, the copper layer 12 is uniformly formed along the rolling direction (X direction).
  • the copper layer 12 is formed more uniformly and satisfies 1.0 ⁇ TC2MAX /TC2MIN ⁇ 2.5 . More preferably, the copper layer 12 is formed sufficiently uniformly and satisfies 1.0 ⁇ TC2MAX /TC2MIN ⁇ 2.0 .
  • the waviness value of the copper layer 11 In the cladding material 1 having a three-layer structure (copper layer 11-aluminum layer 13-copper layer 12), variation in the layer thickness of the outermost copper layers 11 and 12 is called waviness.
  • the value of T C1MAX /T C1MIN obtained by dividing the maximum layer thickness T C1MAX by the minimum layer thickness T C1 MIN is referred to as the waviness value of the copper layer 11. Since T C1MAX ⁇ T C1 MIN , the waviness value of the copper layer 11 becomes 1.0 or more.
  • the value of T C2MAX / T C2MIN obtained by dividing the maximum layer thickness T C2MAX by the minimum layer thickness T C2 MIN is referred to as the waviness value of the copper layer 12. Since T C2MAX ⁇ T C2 MIN , the waviness value of the copper layer 12 is 1.0 or more. A method for measuring the maximum layer thicknesses T C1MAX and T C2MAX and the minimum layer thicknesses T C1MIN and T C2MIN of the copper layers 11 and 12 of the cladding material 1 will be described later.
  • FIG. 3 shows an example of the morphology (cross-sectional photograph) of the undulations generated in the copper layer of the cladding material.
  • the cross-sectional photographs shown in FIG. 3 are photographs taken at the same magnification of a cut surface taken along the rolling direction (X direction) of the cladding material.
  • the cladding material shown in Fig. 3(a) has a three-layer structure (copper layer - aluminum layer - copper layer) of C1020/A1050/C1020 (see Fig. 2), and has a total thickness T P of 1.0 mm.
  • the ratio of layer thicknesses T C1 , T A , and T C2 is 1:4:1.
  • the cladding material shown in FIG. 3(b) has a three-layer structure (copper layer-aluminum layer-copper layer) of C1020/A5052/C1020 (see FIG. 2), and has a total thickness T P of 1. 7 mm, and the ratio of layer thicknesses T C1 , T A , and T C2 is 1:23:1.
  • the waviness of the copper layer cannot be clearly seen.
  • the copper layers 11 and 12 are such that the waviness satisfies 1.0 ⁇ TC1MAX / TC1MIN ⁇ 3.0 and 1.0 ⁇ TC2MAX / TC2MIN ⁇ 3.0. Since the aluminum layer 13 is kept small, a part of the aluminum layer 13 is not easily exposed on the surface of the cladding material 1 during manufacture of the cladding material.
  • T C1 :T A :T C2 of the clad material 1 is close to 1:26:1, and by shifting the range of T A with respect to T C1 and T C2 . It is preferable to increase the ratio of the aluminum layer to the copper layer, for example, from 1:6:1 to 1:7:1, 1:8:1 or 1:9:1.
  • the material of the aluminum layer 13 constituting the cladding material 1 is not limited to the above-mentioned A1050 (1000 series aluminum of JIS standard).
  • the material of the aluminum layer 13 constituting the cladding material 1 is, for example, a JIS standard A3000 series aluminum alloy containing Mn (for example, A3003), a JIS standard A5000 series aluminum alloy containing Mg (for example, A5052), or
  • the aluminum alloy may be an aluminum alloy of JIS standard A6000 series (for example, A6063) containing , Mg, and Si.
  • the deformation resistance of the aluminum layer 13 is, for example, if you refer to Non-Patent Document 1 (Fig. 7, strain 0.4), A3003 is about 1.7 times that of A1050, and A6063 is about 2.24 times that of A1050. , A5052 is approximately 2.46 times larger. From this, it is considered that the material of the aluminum layer 13 is preferably A3000 series such as A3003, more preferably A6000 series such as A6063, and even more preferably A5000 series such as A5052.
  • a cladding material with a three-layer structure (copper layer - aluminum layer - copper layer) is used as a conductor for AC current devices, such as mobile chargers and wireless power supply devices.
  • AC current devices such as mobile chargers and wireless power supply devices.
  • the skin effect of the conductor may become a problem depending on the frequency used.
  • the skin depth of a conductor depends on the material of the conductor (electrical conductivity, magnetic permeability) and the frequency of the alternating current, so simply increasing the cross-sectional area of the conductor does not change it. Copper has higher conductivity and lower electrical resistance than aluminum, so current can easily flow through it.
  • the effective cross-sectional area of the cladding material through which alternating current flows does not change even if the total thickness of the cladding material is simply increased, and is considered to depend on the cross-sectional area of the copper layers forming the front and back surfaces of the cladding material. From this point of view, the smaller the waviness value of the copper layer that makes up the cladding material, the more the apparent cross-sectional area of the central part in the thickness direction (Z direction) of the copper layer increases, ensuring the effective cross-sectional area of the copper layer. Therefore, it is thought that the electrical resistance of the cladding material can be suppressed to a low level.
  • the skin depth of a conductor used for alternating current is approximately 9.3 mm at 50 Hz, approximately 8.5 mm at 60 Hz, and approximately 2.1mm, approximately 0.66mm at 10kHz, approximately 0.30mm at 50kHz, approximately 0.25mm at 70kHz, approximately 0.21mm at 100kHz, approximately 0.20mm at 110kHz, approximately 0.18mm at 130kHz, approximately 0 at 500kHz. .09 mm, about 0.079 mm at 700 kHz, about 0.07 mm at 1 MHz, about 0.02 mm at 10 MHz, about 0.018 mm at 13 MHz, and about 0.006 mm at 120 MHz.
  • T C1 :T A :T C2 is approximately 1: The ratio is 26:1.
  • the electrical resistance is higher than that of the copper layers 11 and 12. It is considered preferable to use the frequency at which the skin depth is 0.018 mm or less (approximately 13 MHz) or higher, which is less affected by the large aluminum layer 13.
  • the minimum layer thicknesses T C1MIN and T C2MIN of the copper layers 11 and 12 are the average layer thicknesses T C1 and T C2. (approximately 0.006 mm) or more, it is considered preferable to use the frequency at which the skin depth is 0.006 mm or less (approximately 120 MHz) or higher.
  • the waviness value of the copper layers 11 and 12 is, for example, 2.5, it is preferable to use it at a frequency (approximately 85 MHz) or higher at which the skin depth is 0.007 mm or less; for example, if the waviness value is 2.0, the skin depth is It is considered preferable to use the frequency at which the depth is 0.009 mm or less (approximately 55 MHz) or higher.
  • T C1 :T A :T C2 is approximately 1: The ratio is 6:1.
  • the electrical resistance is higher than that of the copper layers 11 and 12. It is considered preferable to use it at a frequency of 70 kHz or higher, where the skin depth is 0.25 mm or less and is not easily affected by the large aluminum layer 13.
  • the minimum layer thicknesses T C1MIN and T C2MIN of the copper layers 11 and 12 are the average layer thicknesses T C1 and T C2. (approximately 0.083 mm) or more, it is considered preferable to use the frequency at which the skin depth is 0.079 mm or less (approximately 700 kHz) or higher.
  • the waviness value of the copper layers 11 and 12 is, for example, 2.5, it is preferable to use it at a frequency (approximately 440 kHz) or higher at which the skin depth is 0.10 mm or less; for example, if the waviness value is 2.0, the skin depth is It is considered preferable to use the frequency at which the depth is 0.125 mm or less (approximately 280 kHz) or higher.
  • the cladding material 1 when using the cladding material 1 as a conductor for alternating current, taking into consideration the skin depth, there is a range of frequencies suitable for use, depending on the waviness value of the copper layers 11 and 12 of the cladding material. It is conceivable that.
  • the cladding material 1 that satisfies (1), (2), and (3) above has an AC volume resistivity of 20 m ⁇ mm or less when the frequency of the AC current is 10 kHz, and the frequency of the AC current is 10 kHz.
  • the AC volume resistivity is 200 m ⁇ mm or less when the frequency is 100 kHz. From this point of view, the cladding material 1 that satisfies the above (1), (2), and (3) can sufficiently function as a conductor for alternating current having a frequency of 10 kHz or more and 100 kHz or less.
  • the copper layers 11 and 12 constituting the cladding material 1 should be made of pure copper such as C1020 or C1100 according to the JIS standard, which has low electrical resistance and excellent conductivity, considering that it can be used as a conductor regardless of direct current or alternating current. is preferred.
  • pure copper material which is often used as a conductor regardless of direct current or alternating current, is made of C1020, C1100, etc., and its conductivity is about 100% IACS.
  • the aluminum layer 13 constituting the cladding material 1 is made of pure aluminum such as JIS standard A1050 or A1100, which has lower electrical resistance.
  • the thickness of the copper layer may exceed 3.0 and the above (3) may not be satisfied.
  • the copper plate made of C1020 is tempered to soften it sufficiently, and the aluminum plate made of A1050 is tempered to the extent possible. Even if the copper plate and the aluminum plate are hardened, the difference in deformation resistance between the copper plate and the aluminum plate becomes excessive when they are laminated and pressed together.
  • the aluminum layer 13 constituting the cladding material 1 is preferably made of an aluminum alloy that has a relatively low electrical resistance and can be tempered and hardened accordingly.
  • aluminum alloys to be combined with pure copper which is advantageous due to its high conductivity such as C1020, are preferably JIS standard A3000 series aluminum alloys containing Mn such as A3003, and JIS standard A5000 series aluminum alloys containing Mg such as A5052. or A6000 series aluminum alloy according to the JIS standard containing Mg and Si, such as A6063.
  • an aluminum alloy such as A3003, A5052, or A6063 described above it is possible to suppress the difference in deformation resistance to a small value during laminated pressure welding with pure copper.
  • the conductivity is, for example, approximately 101% IACS for C1020, approximately 60% IACS for A1050, approximately 40% IACS (temper H18) to approximately 50% IACS (temper O) for A3003, and approximately 35% IACS for A5052. (average for all tempers), and A6063 is about 53% IACS (temper T6) to about 58% IACS (temper O).
  • the specific gravity is, for example, approximately 8.94 for C1020, approximately 2.70 for A1050, approximately 2.73 for A3003, approximately 2.68 for A5052, and approximately 2.61 for A6063.
  • (A) Preparation process of cladding material When manufacturing the cladding material 1 shown in FIGS. 1 and 2, in the preparation process of the cladding material, 6 ⁇ T AS /T CS1 ⁇ 26 and 6 ⁇ T AS /T CS2 ⁇ 26 are satisfied.
  • a first copper plate, an aluminum plate, and a second copper plate that satisfy B AS /B CS1 ⁇ 1.0 and B AS /B CS2 ⁇ 1.0 are prepared.
  • T AS /T CS1 and T AS /T CS2 are values rounded to the first decimal place.
  • the first copper plate corresponds to the copper layer 11 (first copper layer) that constitutes the cladding material 1 .
  • the aluminum plate corresponds to the aluminum layer 13 that constitutes the cladding material 1.
  • the second copper plate corresponds to the copper layer 12 (second copper layer) that constitutes the cladding material 1 .
  • T CS1 is the average thickness of the first copper plate, and its Vickers hardness is B CS1 .
  • T AS is the average thickness of the aluminum plate, and its Vickers hardness is B AS .
  • TCS2 is the average thickness of the second copper plate, and its Vickers hardness is BCS2 .
  • B CS1 , B AS and B CS2 can be obtained by using a clad material (first copper plate, aluminum plate, and second copper plate) by a hardness measurement method based on JIS regulations.
  • the first copper plate, aluminum plate, and second copper plate having thicknesses satisfying 6 ⁇ T AS /T CS1 ⁇ 26 and 6 ⁇ T AS /T CS2 ⁇ 26, appropriate conditions can be achieved in the rolling process of the cladding material.
  • the cladding material 1 that satisfies the above (2), that is, 6 ⁇ TA /T C1 ⁇ 26 and 6 ⁇ TA /T C2 ⁇ 26. This is because when the first copper plate, aluminum plate, and second copper plate are rolled in a stacked state, all the plates are rolled at substantially the same rolling rate. This is because the thickness ratio does not substantially change.
  • the range of the ratio of the thickness of the aluminum plate to the copper plate is shifted so that 8 ⁇ T AS /T CS1 ⁇ 26 and 8 ⁇ T AS /T CS2 ⁇ 26 are satisfied.
  • a first copper plate, an aluminum plate, and a second copper plate having the same plate thickness are prepared, and rolled under appropriate conditions in the rolling process of the cladding material so that 8 ⁇ T A /T C1 ⁇ 26 and 8 ⁇ T A /T C2
  • the cladding material 1 is configured to satisfy ⁇ 26.
  • the thicknesses of the first copper plate, aluminum plate, and second copper plate prepared in the cladding material preparation process are determined as necessary, taking into account that the cladding material 1 with an average total thickness T P is obtained in the cladding material rolling process described later. You can choose accordingly.
  • the cladding material can be improved.
  • the above (3) is satisfied, that is, 1.0 ⁇ TC1MAX / TC1MIN ⁇ 3.0 and 1.0 ⁇ TC2MAX / TC2MIN ⁇ 3.0. It becomes easy to configure the cladding material 1 that satisfies the requirements. Copper plates and aluminum plates undergo work hardening during rolling, and their Vickers hardness changes.
  • a first copper plate, an aluminum plate, and a second copper plate that satisfy AS /B CS2 ⁇ 1.8 are laminated in this order, and B A /B C1 ⁇ 0.5 and B A /B C2 ⁇ 0.5.
  • Rolling is performed so as to satisfy the following conditions to form a cladding material in which a copper layer (first copper layer), an aluminum layer, and a copper layer (second copper layer) are laminated and pressure-welded in this order.
  • This rolling process of the cladding material includes the process of obtaining the cladding material 1 from the cladding material.
  • the process of laminating and pressing clad materials to form a clad material is called clad rolling.
  • clad rolling it is possible to roll the material to the same thickness as the clad material 1, or to roll it so as not to reach the same thickness as the clad material 1, by selecting the rolling rate (work rate).
  • the clad material that has not reached the thickness of the clad material 1 is distinguished from the clad material 1 as a clad intermediate material (see FIG. 4).
  • the rolling process of the cladding material includes intermediate rolling and finish rolling performed on the cladding intermediate material.
  • the intermediate rolling is intended to be rolling to bring the thickness of the cladding intermediate material close to that of the cladding material 1 or to make it the same thickness as the cladding material 1.
  • finish rolling is intended to be rolling for making the thickness of the clad intermediate material the same as the thickness of the clad material 1.
  • a clad material having the same thickness as the clad material 1 can be obtained by clad rolling, a combination of clad rolling and finish rolling, or a combination of clad rolling, intermediate rolling, and finish rolling.
  • the rolling rate (work rate) in clad rolling is preferably selected in the range of 40% or more and 80% or less. If the rolling rate of the clad rolling is too low, the bonding strength between the layers constituting the cladding material tends to be insufficient, and the copper layer may peel off. If the rolling rate of the clad rolling is too large, the waviness of the copper layer constituting the cladding material tends to increase, and the waviness value of the copper layer may become large. In addition, when intermediate rolling or finish rolling is performed, the rolling rate should be adjusted so that the waviness of the copper layer tends to increase as the total rolling rate (total rolling rate) accumulated from cladding rolling increases. It is preferable to consider the value when selecting.
  • the hardness ratio (B AS /B CS1 and B AS /B CS2 ) of the cladding material is devised as described above, and the hardness ratio (B By devising A /B C1 and B A /B C2 ) as described above, it has the above (3), that is, 1.0 ⁇ T C1MAX /T C1MIN ⁇ 3.0 and 1.0 ⁇ T C2MAX / It becomes easy to configure the cladding material 1 that satisfies T C2MIN ⁇ 3.0.
  • B AS /B CS1 and B AS /B CS2 of the cladding material are to 1.0, the easier it is to bring T C1MAX /T C1MIN and T C2MAX /T C2MIN of the cladding material 1 closer to 1.0.
  • B C1 , B A and B C2 can be obtained using a clad material after clad rolling by a hardness measuring method in accordance with JIS regulations.
  • B C1 is the Vickers hardness of the copper layer (first copper layer) corresponding to the first copper plate in the clad material obtained by clad rolling.
  • B A is the Vickers hardness of the aluminum layer corresponding to the aluminum plate.
  • B C2 is the Vickers hardness of the copper layer (second copper layer) corresponding to the second copper plate.
  • the cladding material after cladding rolling is preferably subjected to heat treatment (diffusion annealing) to form a diffusion layer of an appropriate thickness in order to increase the bonding strength between the layers constituting the cladding material.
  • heat treatment fused annealing
  • the diffusion layer please refer to the diffusion layers 14a and 14b of the cladding material 1.
  • the clad material after clad rolling or heat treatment may be selectively subjected to a heat treatment process such as softening annealing, a surface treatment process, a slitting process, etc., as necessary.
  • the cladding material 1 shown in FIGS. 1 and 2 is produced by the cladding material manufacturing method shown in FIG. , (1) Satisfies 0.5mm ⁇ TP ⁇ 2.0mm, (2) satisfies 6 ⁇ TA / TC1 ⁇ 26 and 6 ⁇ TA / TC2 ⁇ 26, (3) Satisfying 1.0 ⁇ T C1MAX /T C1MIN ⁇ 3.0 and 1.0 ⁇ TC2MAX /T C2MIN ⁇ 3.0, A cladding material 1 can be formed.
  • the cladding material 1 preferably shifts the range of the ratio of the layer thickness of the aluminum layer to the copper layer, and satisfies, for example, 8 ⁇ TA / TC1 ⁇ 26 and 8 ⁇ TA / TC2 ⁇ 26. Configure it as follows. Further, the cladding material 1 preferably satisfies 1.0 ⁇ TC1MAX / TC1MIN ⁇ 2.5 and 1.0 ⁇ TC2MAX / TC2MIN ⁇ 2.5, more preferably 1.0 ⁇ TC1MAX /T C1MIN ⁇ 2.0 and 1.0 ⁇ T C2MAX /T C2MIN ⁇ 2.0. In addition, in the cladding material 1, T C1MAX /T C1MIN and T C2MAX /T C2MIN are desirably 1.0.
  • Table 1 shows the cladding materials (material numbers 1 to 23) prepared in the cladding material preparation process.
  • Table 2 shows cladding materials (sample numbers 1 to 23) formed in the cladding material rolling process. Note that among the prototypes 1 to 23 shown in Table 2, prototypes 1 to 13 and 23 are examples of the present invention.
  • clad materials copper plate, aluminum plate
  • material numbers 1 to 23 shown in Table 1 were prepared corresponding to each of prototypes 1 to 23.
  • the materials of the copper plates (first and second copper plates) and aluminum plates are equivalent to JIS standards.
  • the plate thicknesses T CS1 , T CS2 and T AS of the copper plates (first and second copper plates) and aluminum plates are values (average values) measured with a micrometer before clad rolling.
  • the Vickers hardness B CS1 , B CS2 and B AS of the copper plate (first and second copper plate) and aluminum plate are the values (average values) measured by the Vickers hardness test in accordance with JIS-Z2244 before clad rolling. .
  • T AS /T CS1 and T AS /T CS2 are calculated by dividing the thickness T AS of the aluminum plate by the thickness T CS1 and T CS2 of the copper plate (first and second copper plates) and rounding the result to the first decimal place. It is a value.
  • B AS /B CS1 and B AS /B CS1 are calculated by dividing the Vickers hardness B AS of the aluminum plate by the Vickers hardness B CS and B CS2 of the copper plate (first and second copper plates) to the second decimal place. This is a rounded value.
  • T CS1 +T AS +T CS2 is the total thickness of three plates when two copper plates (first and second copper plates) and one aluminum plate are laminated.
  • C1020/A5052/C1020 shown as a layer structure in sample number 1 means a cladding material with a three-layer structure (copper layer-aluminum layer-copper layer).
  • the total thickness TP of the cladding material is a value measured by a micrometer after rolling the cladding (a value obtained by rounding the average value to the second decimal place).
  • the layer thicknesses T C1 , T C2 and T A of the copper layer (first and second copper layers) and the aluminum layer are the thicknesses of the 20 mm long cut surface along the rolling direction (X direction shown in FIG. 1) of the cladding material.
  • T A /T C1 and T A /T C2 are calculated by dividing the layer thickness T A of the aluminum layer by the layer thickness T C1 and T C2 of the copper layer (first and second copper layers) to the first decimal place. This is a rounded value. Note that the average layer thicknesses T C1 and T C2 of the two copper layers (first and second copper layers) constituting the cladding material, which were determined as described above, were substantially the same.
  • the Vickers hardness B C1 , B C2 and B A of the copper layer (first and second copper layer) and aluminum layer are the values measured by the Vickers hardness test according to JIS-Z2244 before clad rolling (average value).
  • B A /B C1 and B A /B C2 are the Vickers hardness B A of the aluminum layer divided by the Vickers hardness B C1 and B C2 of the copper layer (first and second copper layers) to the second decimal place. This is a rounded value.
  • the weight reduction rate is a calculated value determined by (1-W CLAD /W C1020 ) ⁇ 100.
  • W CLAD is the layer thickness T C1 of the copper layer (first copper layer) ⁇ specific gravity of the copper layer (first copper layer) + layer thickness T A ⁇ specific gravity of the aluminum layer + copper layer (second copper layer).
  • This is a calculated value obtained from layer thickness T C2 of the copper layer (copper layer) ⁇ specific gravity of the copper layer (second copper layer), and is defined as a weight index of the flat cladding material.
  • W C1020 is a calculated value obtained by multiplying the thickness of a flat pure copper material by the specific gravity of the pure copper material (8.94), and is defined as a weight index of the pure copper material.
  • the material of the flat plate-shaped pure copper material is equivalent to JIS standard C1020, and its thickness is the same as the total thickness TP of the cladding material to be evaluated.
  • the specific gravity of each material is 8.94 for C1020 equivalent, 2.70 for A1050 equivalent, 2.69 for A5052 equivalent, and 2.68 for A6063 equivalent.
  • the waviness value is a calculated value (rounded to the second decimal place) obtained by dividing the maximum total thickness of the copper layers constituting the cladding material by the minimum layer thickness. Further, the waviness value (T C1MAX /T C1MIN , T C2MAX /T C2MIN ) is the difference between the waviness value (T C1MAX /T C1MIN ) of one copper layer (first copper layer) constituting the cladding material and the waviness value (T C1MAX /T C1MIN ) of one copper layer (first copper layer) constituting the cladding material.
  • the larger waviness value is shown.
  • the maximum total thickness T C1MAX , T C2MAX and the minimum layer thickness T C1 MIN , T C2 MIN of the two copper layers (first and second copper layers) are the average of the two copper layers (first and second copper layers) described above.
  • the layer thicknesses T C1 and T C2 are measured values specified under a metallurgical microscope (200x magnification) in the range of a 20 mm long cut surface along the rolling direction of the cladding material.
  • the presence or absence of surface exposure of the aluminum layer is determined by visually observing the surface of the copper layer that constitutes the front and back sides of the flat cladding material, and when the exposed aluminum portion is confirmed on the surface of the copper layer, it is determined that the surface is exposed. ”, and if it has not been confirmed, it is written as “none”.
  • a cladding material of material number 1 was prepared, a cladding material of sample number 1 was formed, and the weight reduction rate, waviness value, and presence or absence of surface exposure of the aluminum layer were evaluated.
  • the cladding material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate (first and second copper plates) and the aluminum plate is 1.0.
  • Copper plates (first and second copper plates) and aluminum plates are arranged so that the layer thickness ratio ( TA / TC1 , TA / TC2 ) of the copper layer (first and second copper layers) and aluminum layer is 8.
  • the board thickness was selected.
  • This cladding material has a total thickness of 1.70mm, an average layer thickness of 0.18mm for the copper layers (first and second copper layers), and an average layer thickness of 1.35mm for the aluminum layer, which is better than pure copper material (C1020).
  • the weight reduction rate was 56%.
  • the waviness value of the copper layer was 1.8, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed.
  • the copper layers (first and second copper layers) of this cladding material have a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, ensuring an effective cross-sectional area for the flow of alternating current. Conceivable.
  • the cladding material of sample number 1 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • the copper plate first and second copper plates
  • the copper layer first and second copper layers
  • Prototype 2 (example of the present invention), a cladding material of Material No. 2 was prepared, a cladding material of Sample No. 2 was formed, and evaluated in the same manner as Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.0, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 26.
  • This clad material has a total thickness of 1.70 mm, an average copper layer thickness of 0.06 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.58 mm, resulting in a weight reduction rate of 65% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 3.0, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a range of 3.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured.
  • the cladding material of sample number 2 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 3 (example of the present invention), a cladding material of Material No. 3 was prepared, a cladding material of Sample No. 3 was formed, and evaluated in the same manner as Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.4, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 8.
  • This clad material has a total thickness of 1.70 mm, an average copper layer thickness of 0.18 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.35 mm, resulting in a weight reduction rate of 56% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 1.7, and no surface exposure of the aluminum layer was observed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. As a result, it was confirmed that the cladding material of sample number 3 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 4 (an example of the present invention), a cladding material with material number 4 was prepared, a cladding material with sample number 4 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.4, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 26.
  • This clad material has a total thickness of 1.70 mm, an average copper layer thickness of 0.06 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.58 mm, resulting in a weight reduction rate of 65% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 2.6, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured.
  • the cladding material of sample number 4 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 5 (example of the present invention), a cladding material of Material No. 5 was prepared, a cladding material of Sample No. 5 was formed, and evaluated in the same manner as Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 1.7, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 8.
  • This clad material has a total thickness of 1.70 mm, an average copper layer thickness of 0.18 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.35 mm, resulting in a weight reduction rate of 56% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 1.5, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. As a result, it was confirmed that the cladding material of sample number 5 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 6 (example of the present invention), a cladding material of Material No. 6 was prepared, a cladding material of Sample No. 6 was formed, and evaluated in the same manner as Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 1.7, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 26.
  • This clad material has a total thickness of 1.70 mm, an average copper layer thickness of 0.06 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.58 mm, resulting in a weight reduction rate of 65% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 2.3, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a preferable range of 2.5 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which alternating current flows can be ensured.
  • the cladding material of sample number 6 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 7 (example of the present invention), a cladding material of Material No. 7 was prepared, a cladding material of Sample No. 7 was formed, and evaluated in the same manner as Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.0, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 8.
  • This clad material has a total thickness of 0.50 mm, an average copper layer thickness of 0.05 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.40 mm, resulting in a weight reduction rate of 56% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 1.8, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. As a result, it was confirmed that the cladding material of sample number 7 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 8 (example of the present invention), a cladding material of Material No. 8 was prepared, a cladding material of Sample No. 8 was formed, and evaluated in the same manner as Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.0, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 26.
  • This clad material has a total thickness of 0.50 mm, an average copper layer thickness of 0.02 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.46 mm, resulting in a weight reduction rate of 65% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 3.0, and no surface exposure of the aluminum layer was observed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a range of 3.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. As a result, it was confirmed that the cladding material of sample number 8 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 9 (example of the present invention), a cladding material of Material No. 9 was prepared, a cladding material of Sample No. 9 was formed, and evaluated in the same manner as Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.4, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 8.
  • This clad material has a total thickness of 0.50 mm, an average copper layer thickness of 0.05 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.40 mm, resulting in a weight reduction rate of 56% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 1.7, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. As a result, it was confirmed that the cladding material of sample number 9 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 10 (example of the present invention), a cladding material with material number 10 was prepared, a cladding material with sample number 10 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.4, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 26.
  • This clad material has a total thickness of 0.50 mm, an average copper layer thickness of 0.02 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.46 mm, resulting in a weight reduction rate of 65% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 2.6, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a range of 3.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured.
  • the cladding material of sample number 10 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 11 (example of the present invention), a cladding material with material number 11 was prepared, a cladding material with sample number 11 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 1.7, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 8.
  • This clad material has a total thickness of 0.50 mm, an average copper layer thickness of 0.05 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.40 mm, resulting in a weight reduction rate of 56% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 1.5, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. As a result, it was confirmed that the cladding material of sample number 11 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 12 (an example of the present invention), a cladding material with material number 12 was prepared, a cladding material with sample number 12 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 1.7, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 26.
  • This clad material has a total thickness of 0.50 mm, an average copper layer thickness of 0.02 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.46 mm, resulting in a weight reduction rate of 65% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 2.3, and no surface exposure of the aluminum layer was observed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a preferable range of 2.5 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which alternating current flows can be ensured.
  • the cladding material of sample number 12 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • Prototype 13 (example of the present invention), a cladding material with material number 13 was prepared, a cladding material with sample number 13 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 0.5, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 6.
  • This clad material has a total thickness of 1.72 mm, an average copper layer thickness of 0.22 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.29 mm, resulting in a weight reduction rate of 52% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 2.3, and no surface exposure of the aluminum layer was observed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a preferable range of 2.3 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured.
  • the cladding material of sample number 13 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • the cladding material of sample number 13 with a weight reduction rate of 52% has a layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) of the copper layer and the aluminum layer of 6, which accounts for the cladding material.
  • the proportion of aluminum is relatively small. Therefore, in order to further reduce the weight and cost of this cladding material, the layer thickness ratios (T A /T C1 , T A /T C2 ) of the copper layer and the aluminum layer are adjusted, for example, to 7, 8 or 8. 9, etc., it is preferable to increase the proportion of aluminum.
  • Prototype 14 (comparative example), a cladding material with material number 14 was prepared, a cladding material with sample number 14 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 0.5, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 13.
  • This clad material has a total thickness of 1.72 mm, an average copper layer thickness of 0.12 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.49 mm, resulting in a weight reduction rate of 60% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 4.0, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured.
  • the clad material of sample number 14 is more than 50% lighter than pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • C1020 and A1050 which are the same materials as in Prototype 13, are combined, but the waviness of the copper layer of the cladding material is smaller in Prototype 13. This is considered to be due to the fact that T A /T C1 and T A /T C2 of Prototype 14 are clearly larger than that of Prototype 13.
  • T A /T C1 and T A /T C2 in an appropriate range (preferably 6 or more and 10 or less). It is thought that it can be done.
  • Prototype 15 (comparative example), a cladding material with material number 15 was prepared, a cladding material with sample number 15 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.0, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 30.
  • This clad material has a total thickness of 1.68 mm, an average copper layer thickness of 0.05 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.58 mm, resulting in a weight reduction rate of 66% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 4.0, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured. As a result, the cladding material of sample number 15 is more than 50% lighter than pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • Prototype 16 (comparative example), a cladding material with material number 16 was prepared, a cladding material with sample number 16 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.4, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 30.
  • This clad material has a total thickness of 1.68 mm, an average copper layer thickness of 0.05 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.58 mm, resulting in a weight reduction rate of 66% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 3.8, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured. As a result, the clad material of sample number 16 is more than 50% lighter than pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • Prototype 17 (comparative example), a cladding material with material number 17 was prepared, a cladding material with sample number 17 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 1.7, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 30.
  • This clad material has a total thickness of 1.68 mm, an average copper layer thickness of 0.05 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.58 mm, resulting in a weight reduction rate of 66% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 3.7, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured.
  • the clad material of sample number 17 is more than 50% lighter than pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • Prototype 18 (comparative example), a cladding material with material number 18 was prepared, a cladding material with sample number 18 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.0, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 30.
  • This clad material has a total thickness of 0.51 mm, an average copper layer thickness of 0.02 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.48 mm, resulting in a weight reduction rate of 66% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 4.0, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured. As a result, the clad material of sample number 18 is more than 50% lighter than pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • Prototype 19 (comparative example), a cladding material with material number 19 was prepared, a cladding material with sample number 19 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.4, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 30.
  • This clad material has a total thickness of 0.51 mm, an average copper layer thickness of 0.02 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.48 mm, resulting in a weight reduction rate of 66% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 3.8, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured. As a result, the cladding material of sample number 19 is more than 50% lighter than pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • Prototype 20 (comparative example), a cladding material with material number 20 was prepared, a cladding material with sample number 20 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 1.7, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 30.
  • This clad material has a total thickness of 0.51 mm, an average copper layer thickness of 0.02 mm, and an average aluminum layer thickness of 0.48 mm, resulting in a weight reduction rate of 66% compared to pure copper material (C1020). Ta.
  • the waviness value of the copper layer was 3.7, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured.
  • the clad material of sample number 20 is more than 50% lighter than the pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • Prototype 21 (comparative example), a clad material with material number 21 was prepared, a cladding material with sample number 21 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.3, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 30.
  • This clad material has a total thickness of 1.68 mm, an average copper layer thickness of 0.05 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.58 mm, resulting in a weight reduction rate of 66% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 5.5, and surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the waviness value of the copper layer of this cladding material is not suppressed to a range of 3.0 or less, there is a possibility that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows cannot be secured. As a result, the clad material of sample number 21 is more than 50% lighter than pure copper material (C1020), but the electrical resistance may increase and the surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Therefore, it was confirmed that the product could not be provided as a good product.
  • Prototype 22 (comparative example), a cladding material with material number 22 was prepared, a cladding material with sample number 22 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) of the copper plate and the aluminum plate is 0.5, and the difference between the copper layer and aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 4.
  • This clad material has a total thickness of 1.70 mm, an average copper layer thickness of 0.28 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.13 mm, resulting in a weight reduction rate of 47% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 2.6, and no surface exposure of the aluminum layer was confirmed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a range of 3.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. In the clad material of sample number 22, no surface exposure of the aluminum layer was confirmed, but the weight was not reduced by 50% or more compared to pure copper material (C1020). Therefore, when providing the material as a conductor suitable for alternating current, for example, there is room for improvement in terms of weight reduction and cost reduction.
  • Prototype 23 (example of the present invention), a cladding material with material number 23 was prepared, a cladding material with sample number 23 was formed, and evaluated in the same manner as in Prototype 1.
  • the clad material is tempered so that the Vickers hardness ratio between the copper plate and the aluminum plate (B AS /B CS1 , B AS /B CS2 ) is 1.0, and the ratio between the copper layer and the aluminum layer of the clad material is The thicknesses of the copper plate and the aluminum plate were selected so that the layer thickness ratio (T A /T C1 , T A /T C2 ) was 15.
  • This clad material has a total thickness of 1.70 mm, an average copper layer thickness of 0.10 mm, and an average aluminum layer thickness of 1.50 mm, resulting in a weight reduction rate of 62% compared to pure copper material (C1020).
  • Ta In this cladding material, the waviness value of the copper layer was 1.9, and no surface exposure of the aluminum layer was observed. Since the copper layer of this cladding material has a waviness value suppressed to a more preferable range of 2.0 or less, it is thought that an effective cross-sectional area through which an alternating current flows can be ensured. As a result, it was confirmed that the cladding material of sample number 23 can be provided as a cladding material that is 50% or more lighter than pure copper material (C1020) while suppressing electrical resistance to a low level.
  • FIG. 5 is shown based on data of material numbers (sample numbers) 1 to 12 and 15 to 20, in which the material of the aluminum plate (aluminum layer) is equivalent to A5052.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the hardness ratio of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • the line segments (two-dot chain lines) shown in FIG. 5 correspond to the layer thickness ratios (T A /T C1 , T A /T C2 ) of the copper layer and the aluminum layer of the cladding material.
  • FIG. 6 is shown based on the data of sample numbers 1 to 23.
  • (a) is a graph showing the relationship between the ratio of the layer thicknesses of the copper layer and the aluminum layer of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • (b) is a graph using the data of A5052 shown in (a) with the vertical axis (ratio of layer thickness of the cladding material) changed to a logarithmic scale. Note that the ellipse (encircled by a dotted line) shown in (a) corresponds to the material (A1050, A5052, A6063) of the aluminum layer of the cladding material.
  • the line segment (double-dashed line) shown in (b) represents the exponential approximation formula obtained from the plot data.
  • A1050 and A5052 shown in Figures 6(a) and (b) it was confirmed that the waviness value of the copper layer of the cladding material increases as the ratio of the layer thickness of the cladding material increases in order to increase the weight reduction rate. be done.
  • the distribution of waviness values of the copper layer of the cladding material varies depending on the hardness of the aluminum layer.
  • the distribution of waviness values for the copper layer in combination with A1050 is located to the left in the graph.
  • the distribution of waviness values of the copper layer combined with A5052, which is harder than A1050 is located on the right side of the graph.
  • the distribution of the waviness value of the copper layer of the cladding material fluctuates due to the difference in hardness of the aluminum layer, for example, the copper layer of the cladding material combined with A3003, which is harder than A1050 but softer than A5052.
  • the distribution of undulation values is considered to be located near the middle between the A1050 box and the A5052 large box in the graph.
  • FIG. 7 is shown based on the data of sample numbers 1 to 23.
  • (a) is a graph showing the relationship between the total thickness (T P ) of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • (b) is a graph showing the relationship between the layer thickness (T C1 , T C2 ) of the copper layer of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • (c) is a graph showing the relationship between the layer thickness ( TA ) of the aluminum layer of the cladding material and the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • the total thickness of the cladding material, the layer thickness of the copper layer, and the layer thickness of the aluminum layer all follow the change in the waviness value of the copper layer of the cladding material. There is no confirmed tendency to change. From this, it can be seen that the total thickness of the cladding material, the layer thickness of the copper layer, and the layer thickness of the aluminum layer do not have a correlative effect on the waviness value of the copper layer of the cladding material.
  • the electrical resistance (AC impedance) of the cladding material was evaluated in consideration of the case where the cladding material according to the present invention is provided as a conductor suitable for an AC current device, such as a mobile charger or a wireless power supply device. .
  • finish rolling was performed on the cladding materials of sample numbers 22 (comparative example) and 23 (invention example) shown in Table 2, and sample number 24 (comparative example) shown in Table 3, which has a smaller total thickness, was ), 25 (comparative example), 26 (example of the present invention), and 27 (example of the present invention) were formed.
  • Measurement samples width 15 mm, length 150 mm
  • a measurement sample (reference example) having the same thickness, width, and length as the clad material measurement sample was prepared using a single plate material shown in Table 4.
  • AC impedance was measured using an LCZ meter (4-terminal pair method with a distance between voltage electrodes of 90 mm) in a room temperature (approximately 25°C) environment for measurement samples of cladding materials and plate materials (invention examples, comparative examples). went.
  • Tables 3 and 4 show AC impedance values (average values) and AC volume resistivity.
  • AC volume resistivity is the product of the AC impedance value (average value) obtained in the measurement and the cross-sectional area of the measurement sample (total thickness x width 15 mm or plate thickness x width 15 mm), and the distance between the voltage electrodes at the time of measurement. This is a calculated value obtained by dividing by (90 mm).
  • T P the measurement of the total thickness of the cladding material
  • T C1 , T C2 the layer thickness of the copper layer
  • T A the layer thickness of the aluminum layer
  • plate thickness of the plate material is as follows. , was carried out in the same manner as in the case of the above prototype.
  • sample numbers 24 and 25 using A1050 are comparative examples in which T A /T C1 and T A /T C2 are about 4 (1:4:1) and the weight reduction rate is 47%.
  • sample numbers 26 and 27 using A5052 are examples of the present invention in which T A /T C1 and T A /T C2 are about 15 (1:15:1), and the weight reduction rate is 62%.
  • the cladding materials of sample numbers 24 (comparative example) and 26 (invention example) have different weight reduction rates and aluminum layer materials, but have the same total thickness of 1.360 mm.
  • the cladding materials of sample numbers 25 (comparative example) and 27 (invention example) differ in weight reduction rate and material of the aluminum layer, but have the same total thickness of 0.680 mm.
  • the AC impedance values of the cladding materials of sample numbers 24 to 27 were 6.6 m ⁇ , which was 10 m ⁇ or less, at 10 kHz, and 64 m ⁇ to 65 m ⁇ , which was 100 m ⁇ or less, at 100 kHz. From this, the AC impedance value of the cladding material increases as the frequency of the AC current increases when its total thickness is approximately 0.5 mm to 2.0 mm, more certainly 0.5 mm to 1.5 mm. It has been found. It was also found that the AC impedance value of the cladding material has low sensitivity to changes in the total thickness of the cladding material, the weight reduction rate, and the material of the aluminum layer, and that substantial fluctuations are sufficiently small.
  • sample numbers 28 to 30 are reference examples made of plates made of a single material.
  • the single-material plates of sample numbers 28 and 30 are made of different materials, but have the same plate thickness of 1.360 mm.
  • the single material plates of sample numbers 29 and 31 are different in material, they have the same total thickness of 0.680 mm.
  • the plate materials of sample numbers 28 and 29 made of a single material have different thicknesses, but are made of the same material equivalent to C1020.
  • the plate materials of sample numbers 30 and 31 made of a single material have different thicknesses, but are made of the same material equivalent to A1050.
  • the AC impedance values of the single material plates of sample numbers 28 to 31 were all 6.3 m ⁇ to 6.4 m ⁇ at 10 kHz, and 63 m ⁇ at 100 kHz. From this, it was found that the AC impedance value of a plate made of a single material increases as the frequency of AC current increases. It was also found that the AC impedance value of a plate made of a single material has low sensitivity to changes in plate thickness and material, and substantial fluctuations are sufficiently small.
  • the AC impedance value of the clad material shown in Table 3 is 10 m ⁇ or less at 10 kHz, and 100 m ⁇ or less at 100 kHz, which is approximately equivalent to the single material plate material equivalent to C1020 shown in Table 4. . Therefore, in practical use from around 10 kHz to around 100 kHz, a cladding material whose AC impedance value is approximately equivalent to a plate material (pure copper material) equivalent to C1020 can be said to be sufficiently practical. From this, it was confirmed that the electrical resistance of the clad material according to the present invention was suppressed to be as low as that of a plate material equivalent to C1020 (pure copper material), and that it could be used as a conductor.
  • AC volume resistivity> In Table 3, the AC volume resistivities of the clad materials of sample numbers 24 (comparative example) and 26 (inventive example), which have different weight reduction rates and aluminum layer materials but have the same total thickness of 1.360 mm, are as follows at 10 kHz. was 1.5 m ⁇ mm, which is less than 2 m ⁇ mm, and at 100 kHz, it was 15 m ⁇ mm, which is less than 20 m ⁇ mm.
  • the AC volume resistivity of the cladding materials of sample numbers 25 (comparative example) and 27 (inventive example) with the same total thickness of 0.680 mm is 1 m ⁇ at 10 kHz. ⁇ The resistance value was 0.7 m ⁇ mm, which is less than 10 m ⁇ mm, and at 100 kHz, it was 7 m ⁇ mm, which is less than 10 m ⁇ mm.
  • the AC volume resistivity of the cladding material is determined by It was found that it increases as the frequency increases, and as the frequency of the alternating current increases. It was also found that the AC volume resistivity of the cladding material has low sensitivity to changes in the weight reduction rate of the cladding material and the material of the aluminum layer, and that substantial fluctuations are sufficiently small.
  • the AC volume resistivity of the cladding material is determined by combining C1020 with A1050, which has a conductivity of about 60% IACS, and with A5052, which has a conductivity of about 35% IACS. , has not changed.
  • the AC volume resistivity of single-material plates of sample numbers 28 (reference example) and 30 (reference example), which are made of different materials but have the same plate thickness of 1.360 mm is 2 m ⁇ at 10 kHz. At 100kHz, it was 14 m ⁇ mm, which was less than 20 m ⁇ mm.
  • the AC volume resistivity of the single material plates of sample numbers 29 (reference example) and 31 (reference example), which have the same plate thickness of 0.680 mm is 1 m ⁇ mm or less at 10 kHz. .7 m ⁇ mm, and at 100 kHz it was 7 m ⁇ mm, which is less than 10 m ⁇ mm.
  • the AC volume resistivity of a plate made of a single material increases as the thickness of the plate increases, and increases as the frequency of the AC current increases. It was also found that the AC volume resistivity of a plate made of a single material has low sensitivity to changes in the material of the plate, and substantial fluctuations are sufficiently small.
  • the AC volume resistivity of the cladding material shown in Table 3 and the single material plate material shown in Table 4 is determined by the overall thickness (total thickness in the case of cladding material, plate thickness in the case of pure copper material) and frequency. It was confirmed that if they were equivalent, they would be approximately equivalent. Specifically, the AC volume resistivity of the cladding material and the single material plate having an overall thickness of 0.680 mm was 1 m ⁇ mm or less at 10 kHz, and 10 m ⁇ mm or less at 100 kHz. Further, the AC volume resistivity of the cladding material and the single material plate having an overall thickness of 1.360 mm was 10 m ⁇ mm or less at 10 kHz, and 100 m ⁇ mm or less at 100 kHz.
  • the cladding material has approximately the same AC volume resistivity as a sheet material equivalent to C1020 (pure copper material), so the electrical resistance is about the same as that of a sheet material equivalent to C1020 (pure copper material). was suppressed to a small value, confirming that it can be used as a conductor.
  • R V is 7 m ⁇ mm when X P is 0.680 mm, and R V is 15 m ⁇ mm when X P is 1.360 mm, so ⁇ R V / ⁇ T P is found to be approximately 12. Then, using this value of ⁇ R V / ⁇ T P , when X P is 0.500 mm, R V is found to be approximately 6 m ⁇ mm, and when X P is 2.000 mm, R V is found to be approximately 24 m ⁇ mm. Seek.
  • the AC of the clad material The volume resistivity is 10 m ⁇ mm or less at 10 kHz, and 100 m ⁇ mm or less at 100 kHz. This level of AC volume resistivity is sufficiently small for use as a conductor for AC current. In practical use from around 10 kHz to around 100 kHz, it can be said that a cladding material having an AC volume resistivity approximately equivalent to that of a plate material equivalent to C1020 (pure copper material) is fully practical.
  • the AC volume resistivity of the cladding material is 20m ⁇ mm or less (preferably 15m ⁇ mm or less, more preferably 10m ⁇ mm or less) at 10kHz. If it is 200 m ⁇ mm or less (preferably 150 m ⁇ mm or less, more preferably 100 m ⁇ mm or less) at 100 kHz, it can be used.
  • Clad material 11 Copper layer (first copper layer) 12: Copper layer (second copper layer) 13: Aluminum layer 14a: Diffusion layer 14b: Diffusion layer T P : Thickness of cladding material (average total thickness) T A : Average layer thickness of the aluminum layer T C1 : Average layer thickness of the copper layer (first copper layer) T C1MAX : Maximum layer thickness of the copper layer (first copper layer) T C1MIN : Copper layer (first copper layer) Minimum layer thickness T C2 : Average layer thickness of the copper layer (second cupric layer) T C2MAX : Maximum layer thickness of the copper layer (second cupper layer) T C2MIN : Minimum layer thickness of the copper layer (second cupper layer)

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Abstract

電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化を図ることが可能で、望ましくは交流電流用の導体に適する、クラッド材およびクラッド材の製造方法を提供する。 第1銅層とアルミニウム層と第2銅層とがこの順に積層圧接されて構成され、平均総厚をTP、アルミニウム層の平均層厚をTA、第1銅層の平均層厚をTC1、平均層厚TC1の測定対象範囲における第1銅層の最大層厚をTC1MAXおよび最小層厚をTC1MIN、第2銅層の平均層厚をTC2、平均層厚TC2の測定対象範囲における第2銅層の最大層厚をTC2MAXおよび最小層厚をTC2MINとするとき、0.5mm≦TP≦2.0mm、6≦TA/TC1≦26および6≦TA/TC2≦26、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす、クラッド材とする。

Description

クラッド材およびクラッド材の製造方法
 この発明は、クラッド材およびクラッド材の製造方法に関し、たとえば、交流電流用の導体に適するクラッド材およびクラッド材の製造方法に関する。
 たとえば、車載装置、携帯通信機器、携帯充電器や無線給電器などの電気機器や電子機器(以下、電流装置という。)には、直流や交流の区別なく、電気抵抗が小さく優れた導電性を有するJIS規格のC1020やC1100などからなる純銅材が多用されている。こうした電流装置は、移動時や携帯時の負荷の軽減を目的として、その軽量化が強く求められる。そのため、比重が8.94で重い純銅材に替えて、比重が約2.7で純銅よりも約70%軽いJIS規格のA1050やA1100などからなるアルミニウム材を使用することが考えられる。アルミニウム材は純銅材と比べて十分に安価であり、その使用を可能にすれば電流装置のコスト低減にも寄与する。アルミニウム材は、純銅材よりも比重が小さく電流装置の軽量化に有利であるが、純銅材よりも電気抵抗が大きく、電流装置に要求される電気的特性が得られない可能性がある。電気抵抗に関して導電率で示せば、たとえば、C1020の約100%IACSに対して、A1050は約60%IACSである。
 そこで、純銅材の全部をアルミニウム材に替えるのではなく、純銅材の一部をアルミニウム材に替えて、純銅材とアルミニウム材とで構成されたクラッド材を使用するのが有効と考えられる。たとえば、特許文献1には、3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材が開示されている。このクラッド材は、全体の厚さが0.25~4mmで、銅層の厚さが0.01~0.8mmで、アルミニウム層の厚さが0.2~2mmである。このクラッド材は、銅層とアルミニウム層との間に、厚さが0.01~0.4mmの合金層を有している。このクラッド材は、銅板とアルミニウム板と銅板とをこの順に積層した状態で圧接する際に変形抵抗の違いを考慮し、加熱しながら圧接する温間圧延(クラッド圧延)で製造されている。アルミニウム板の変形抵抗は、たとえば、非特許文献1に開示されている。
特開2013-143257号公報
各種アルミニウム合金の変形抵抗、著者(中西賢二、上谷俊平、中原幸喜、清水良員、松田豪彦)、鹿児島大学リポジトリコンテンツ(http://hdl.handle.net/10232/510)鹿児島大学工学部研究報告(1999年、第41号、1-5ページ)
 上記した3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材において、全体の厚さを変えることなく更なる軽量化を図るには、3層の厚さ比率(銅層:アルミニウム層:銅層)を1:X:1と表記するとき、アルミニウム層の厚さ比率であるXをより大きくすることで銅層の厚さを相対的に小さくすることが考えられる。たとえば、C1020からなる純銅材を、C1020からなる銅層とA1050からなるアルミニウム層とC1020からなる銅層とで構成されたクラッド材に置換して50%以上の軽量化を図るためには、X≧5を満たすクラッド材を構成すればよい。
 ところで、X≧5を満たす3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材を圧延によって製造したとき、銅層に厚さ変動(うねり)が発生することがある。銅層に過度なうねりが発生した場合、アルミニウム層が銅層を退けて、アルミニウム層の一部がクラッド材の表面に露出することがある。クラッド材の表面にアルミニウム層が露出していると、表面に露出したアルミニウム層とその周囲の銅層との間に生じる自然電位差に起因して、アルミニウム層の露出部分が容易に腐食する。このアルミニウム層の表面露出の問題に対しては、銅層の厚さをより大きくすることが考えられるが、純銅材をクラッド材に替えて得られる軽量化の効果が小さくなるので不満である。
 この発明の目的は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上(好ましくは55%以上)の軽量化を図ることが可能な3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材およびクラッド材の製造方法を提供し、望ましくは、交流電流用の導体に適するクラッド材およびクラッド材の製造方法を提供することである。
 この発明者は、クラッド材を構成する銅層の厚さ変動(うねり)とアルミニウム層の表面露出との関係を精査・検討し、アルミニウム層の表面露出が起こりにくい銅層のうねりの上限を見極めることができた。そして、その後の鋭意工夫により、銅層の過度なうねりの発生を抑制することが可能なクラッド材の製造条件を見出し、この発明に到達した。
 すなわち、この発明に係るクラッド材は、第1銅層とアルミニウム層と第2銅層とがこの順に積層圧接されて構成されたクラッド材であって、クラッド材の平均総厚をTとし、アルミニウム層の平均層厚をTとし、第1銅層の平均層厚をTC1とし、前記平均層厚TC1の測定対象範囲における第1銅層の最大層厚をTC1MAXおよび最小層厚をTC1MINとし、第2銅層の平均層厚をTC2とし、前記平均層厚TC2の測定対象範囲における第2銅層の最大層厚をTC2MAXおよび最小層厚をTC2MINとするとき、0.5mm≦T≦2.0mmを満たし、6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たし、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす。
 この発明に係るクラッド材は、幅が15mmの試料の交流インピーダンス値を、室温環境下で、電圧電極間の距離を90mmとした4端子対法により測定し、交流電流の周波数を10kHzとしたときの前記交流インピーダンス値を用いて求まる交流体積抵抗率が20mΩ・mm以下であることが好ましい。なお、この発明において、交流インピーダンス値と測定用試料の断面積(測定用試料の厚さ×幅)との積を、交流インピーダンス値を測定したときの電圧電極間の距離で除して求めた計算値を、便宜上、交流体積抵抗率と呼ぶ。また、交流インピーダンス値は、幅が15mmの試料(長さは、たとえば150mm)を室温(たとえば、20℃以上30℃以下)環境に置いて、LCZメーターを用いて電圧電極間の距離を90mmとした4端子対法により、所定の周波数において測定した値(平均値)とする。
 この発明に係るクラッド材は、幅が15mmの試料の交流インピーダンス値を、室温環境下で、電圧電極間の距離を90mmとした4端子対法により測定し、交流電流の周波数を100kHzとしたときの前記交流インピーダンス値を用いて求まる交流体積抵抗率が200mΩ・mm以下であることが好ましい。
 この発明に係るクラッド材は、前記アルミニウム層が、Mnを含むJIS規格のA3000系のアルミニウム合金(たとえば、A3003)、Mgを含むJIS規格のA5000系のアルミニウム合金(たとえば、A5052)、または、MgおよびSiを含むJIS規格のA6000系のアルミニウム合金(たとえば、A6063)からなることが好ましい。
 この発明に係るクラッド材は、たとえば、以下の方法で製造することができる。すなわち、この発明に係るクラッド材の製造方法は、クラッド素材の準備工程と、クラッド材の圧延工程と、を含む、クラッド材の製造方法であって、前記クラッド素材の準備工程では、第1銅板の平均板厚をTCS1およびビッカース硬さをBCS1とし、アルミニウム板の平均板厚をTASおよびビッカース硬さをBASとし、第2銅板の平均板厚をTCS2およびビッカース硬さをBCS2とするとき、6≦TAS/TCS1≦26および6≦TAS/TCS2≦26を満たし、BAS/BCS1≧1.0およびBAS/BCS2≧1.0を満たす、第1銅板とアルミニウム板と第2銅板とを準備し、前記クラッド材の圧延工程では、圧延後の第1銅板に対応する第1銅層のビッカース硬さをBC1とし、圧延後のアルミニウム板に対応するアルミニウム層のビッカース硬さをBとし、圧延後の第2銅板に対応する第2銅層のビッカース硬さをBC2とするとき、クラッド素材の準備工程で準備した第1銅板とアルミニウム板と第2銅板とをこの順に積層した状態でB/BC1≧0.5およびB/BC2≧0.5を満たすように圧延を行って、前記第1銅層と前記アルミニウム層と前記第2銅層とがこの順に積層圧接されたクラッド材を形成し、クラッド材の平均総厚をTとし、アルミニウム層の平均層厚をTとし、第1銅層の平均層厚をTC1とし、前記平均層厚TC1の測定対象範囲における第1銅層の最大層厚をTC1MAXおよび最小層厚をTC1MINとし、第2銅層の平均層厚をTC2とし、前記平均層厚TC2の測定対象範囲における第2銅層の最大層厚をTC2MAXおよび最小層厚をTC2MINとするとき、0.5mm≦T≦2.0mmを満たし、6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たし、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす、クラッド材を構成する。
 この発明に係るクラッド材の製造方法は、前記クラッド材の圧延工程では、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦2.5および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦2.5を満たすように圧延を行って、前記第1銅層と前記アルミニウム層と前記第2銅層とがこの順に積層圧接されたクラッド材を形成することが好ましい。
 この発明に係るクラッド材の製造方法は、前記アルミニウム板が、Mnを含むJIS規格のA3000系のアルミニウム合金(たとえば、A3003)、Mgを含むJIS規格のA5000系のアルミニウム合金(たとえば、A5052)、または、MgおよびSiを含むJIS規格のA6000系のアルミニウム合金(たとえば、A6063)からなることが好ましい。
 この発明によれば、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上(好ましくは55%以上)の軽量化を図った3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材およびクラッド材の製造方法を提供することができる。そして、交流電流用の導体に適するクラッド材およびクラッド材の製造方法を提供することができる。これにより、たとえば、車載装置、携帯通信機器、携帯充電器や無線給電器などの電気機器や電子機器などの携帯時や移動時の負荷の軽減に寄与することが可能になる。
この発明に係るクラッド材の構成例を示す図である。 この発明に係るクラッド材を厚さ方向に切断したときの断面構成例を示す図である。 クラッド材の銅層に生じたうねりの形態例を示す図である。 この発明に係るクラッド材の製造方法を説明するために示す図である。 クラッド素材の銅板とアルミニウム板との硬さ比率と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示す図である。 (a)は、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示す図である。(b)は、アルミニウム層の材質がA5052相当のクラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示す図である。 (a)は、クラッド材の総厚と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示す図である。(b)は、クラッド材の銅層の層厚と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示す図である。(c)は、クラッド材のアルミニウム層の層厚と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示す図である。
 この発明に係るクラッド材について、その実施形態の一例を挙げて、適宜図面を参照して説明する。なお、この発明に係るクラッド材は、ここに例示する構成に限定するものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解することが相当である。
 この発明に係るクラッド材の構成例を、図1に示す。また、この発明に係るクラッド材を厚さ方向に切断したときの断面構成例を、図2に示す。図1および図2において、Xはクラッド材1の圧接方向(圧延方向)であり、Zはクラッド材1の積層方向(厚さ方向)である。また、図2に示すクラッド材1の断面部分は、銅層11、12の平均層厚TC1、TC2の測定対象範囲に対応する。
 クラッド材1は、第1銅層である銅層11と、アルミニウム層13と、第2銅層である銅層12とが主層として構成された、3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材である。なお、クラッド材1は、その用途に応じて、銅層11、12の表面(XY面)の一部または全部に、また、アルミニウム層13が露出するクラッド材1の厚さ方向(Z方向)と交差する端面(XZ面やYZ面)の一部または全部に、たとえば、絶縁性または導電性の樹脂層や高耐食性の金属層(Niめっき層など)などを設けることもできる。
 クラッド材1は、上記した主層の他、銅層11とアルミニウム層13との間に拡散層14aを有し、銅層12とアルミニウム層13との間に拡散層14bを有する。拡散層14a、14bは、クラッド材1の厚さ方向(Z方向)の切断面(XZ平面)において連続的または不連続的な薄い層状に視認され、主層である銅層11、12やアルミニウム層13のように厚い層ではない。なお、クラッド材1における拡散層14a、14bの平均的な厚さは、1μm以上5μm以下である。そのため、拡散層14a、14bがクラッド材1の導電性(電気抵抗)に実質的な影響を及ぼすことはない。また、拡散層14a、14bの平均的な厚さが5μmを超えるようになると、拡散層14a、14bに存在する金属間化合物を起点とする亀裂が発生しやすくなるため、銅層11、12とアルミニウム層13との接合強度が低下しやすい。
 クラッド材1は、銅層11とアルミニウム層13と銅層12とが、この順に積層圧接されて構成されている。銅層11とアルミニウム層13と銅層12との積層圧接は、後述するクラッド材の特定の製造方法によって行うことができる。積層圧接直後のクラッド材1は、図1および図2に示すような平板状の形態を有することができる。このような平板状のクラッド材1は、用途に応じて望まれる形状に加工成形することができる。なお、積層圧接されたクラッド材は、元素拡散が生じる熱処理(拡散焼鈍)を行うことにより、上記した拡散層14a、14bを有することができる。適度な厚さの拡散層14a、14bを有することにより、主層間の接合強度がより大きいクラッド材1になる。
 クラッド材1は、図1および図2に示すような平板状の形態において、平均総厚をTとし、アルミニウム層13の平均層厚をT(>0)とし、銅層11の平均層厚をTC1(>0)とし、平均層厚TC1の測定対象範囲における銅層11の最大層厚をTC1MAX(>0)および最小層厚をTC1MIN(>0)とし、銅層12の平均層厚をTC2(>0)とし、平均層厚TC2の測定対象範囲における銅層12の最大層厚をTC2MAX(>0)および最小層厚をTC2MIN(>0)とするとき、
(1)0.5mm≦T≦2.0mm、
(2)6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26、
(3)1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0、
を満たす。
(1)0.5mm≦T≦2.0mm
 0.5mm≦T≦2.0mmを満たすクラッド材1は、平均総厚Tが0.5mm以上2.0mm以下である。平均総厚Tが0.5mm以上2.0mm以下のクラッド材1は、たとえば移動や携帯を伴う電流装置に導体として用いた時、電流装置の電気的特性を確保しながら軽量化を図るのに有利である。なお、平均総厚Tが0.5mm未満(T<0.5mm)のクラッド材は、厚さが小さい分だけ重量が小さくなるので軽量化には有利であるが、厚さが小さい分だけ機械的強さが低下するので実用に際して不利である。具体的には、厚さが過小なクラッド材は、そのハンドリング時に変形しやすく、それを組み込んだ電流装置に衝撃や振動が加わった時に損傷の原因になりやすい。また、平均総厚Tが2.0mmを超える(T>2.0mm)クラッド材は、厚さが大きい分だけ機械的強さが向上するので実用に際して有利であるが、厚さが大きい分だけ重量が大きくなるので軽量化には不利である。クラッド材1の平均総厚Tの測定方法については後述する。
(2)6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26
 6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たすクラッド材は、T/TC1<6を満たすクラッド材と比べて、銅層の合計の層厚(TC1+TC2)に対するアルミニウム層の層厚(T)が大きくなるため、クラッド材に占める銅の割合を小さくすることができる。クラッド材に占める銅の割合をより小さくして相対的にアルミニウムの割合をより大きくすることにより、純銅材(C1020相当)との対比で、クラッド材の50%以上の軽量化や、クラッド材の製造に係る総原価の低減がより容易になる。好ましくは、クラッド材に占めるアルミニウムの割合をより大きくすることである。たとえば、8≦T/TC1≦26および8≦T/TC2≦26を満たすクラッド材は、純銅材(C1020相当)との対比で、55%以上の軽量化が期待できる。なお、クラッド材の総原価を低減すれば、より安価なクラッド材の提供が可能になる。クラッド材の総原価に関し、たとえば、ロンドン金属取引所の3か月先物清算値の2023年5月平均ベースで、銅はアルミニウム(新地金)の約3.6倍の価額で推移している。
 6≦T/TC1≦26を満たすクラッド材1は、T>0およびTC1>0なので、6・TC1≦T≦26・TC1が成り立つ。そのため、6≦T/TC1≦26を満たすクラッド材1において、アルミニウム層13の平均層厚Tは銅層11の平均層厚TC1の6倍以上26倍以下になる。同様に、6≦T/TC2≦26を満たすクラッド材1は、T>0およびTC2>0なので、6・TC2≦T≦26・TC2が成り立つ。そのため、6≦T/TC2≦26を満たすクラッド材1において、アルミニウム層13の平均層厚Tは銅層12の平均層厚TC2の6倍以上26倍以下になる。したがって、クラッド材1を構成する主層の厚さ比率(以下、TC1:T:TC2の形式で表記する。)は、TC1=TC2(>0)の場合、たとえばTC1=1とすれば、TC1:T:TC2=1:6:1~1:26:1である。また、TC1≠TC2(>0)の場合、たとえばTC1=1、TC2=m・TC1(m>0)とすれば、TC1:T:TC2=1:6:m~1:26:mである。なお、T/TC1およびT/TC2は、小数点第一位を四捨五入した値とする。
 クラッド材1において、0.5mm≦T≦2.0mmを満たし、6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たす場合、各層の平均層厚の総和(TC1+T+TC2)は、平均総厚Tと等しいと考えてよい。すなわち、クラッド材1において、T=TC1+T+TC2が成り立つと考えてよい。このT=TC1+T+TC2の関係により、TC1=TC2(>0)の場合、上記したようにTC1:T:TC2=1:6:1~1:26:1なので、Tは、(1+6+1)・TC1以上(1+26+1)・TC1以下、すなわち8・TC1以上28・TC1以下になる。また、TC1≠TC2(>0)の場合、上記したようにTC1:T:TC2=1:6:m~1:26:m(TC2=m・TC1、m>0)なので、Tは、(1+6+m)・TC1以上(1+26+m)・TC1以下、すなわち(7+m)・TC1以上(27+m)・TC1以下になる。
 そして、上記したように、クラッド材1の平均総厚Tが0.5mm以上2.0mm以下なので、TC1=TC2(>0)の場合、Tが8・TC1以上28・TC1以下であることと、Tが0.5mm以上2.0mm以下であることは同意である。したがって、銅層11の平均層厚TC1は、1/28×0.5mm以上、1/8×2.0mm以下、すなわち、おおよそ0.018mm以上0.25mm以下である。同様に、銅層12の平均層厚TC2は、1/28×0.5mm以上、1/8×2.0mm以下、すなわち、おおよそ0.018mm以上0.25mm以下である。また、この場合のアルミニウム層13の平均層厚Tは、T-(TC1+TC2)により求められるので、おおよそ0.46mm以上1.50mm以下である。一方、TC1≠TC2(TC2=m・TC1、m>0)の場合、Tが(7+m)・TC1以上(27+m)・TC1以下であることと、Tが0.5mm以上2.0mm以下であることは同意である。したがって、銅層11の平均層厚TC1は、1/(27+m)×0.5mm以上、1/(7+m)×2.0mm以下である。同様に、銅層12の平均層厚TC2は、TC2=m・TC1なので、m/(27+m)×0.5mm以上、m/(7+m)×2.0mm以下である。なお、m=1は、TC1=TC2(>0)を意味する。クラッド材1の平均層厚T、TC1およびTC2の測定方法については後述する。
(3)1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0
 1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0を満たすクラッド材1は、クラッド材1の圧延方向(X方向)に沿って複数の箇所で測定された銅層11の層厚値の変動(バラツキ)が小さく抑制されている。すなわち、銅層11の平均層厚TC1の測定対象範囲における銅層11の最大層厚TC1MAXおよび最小層厚TC1MINを測定したとき、その最大層厚TC1MAXを最小層厚TC1MINで除した値が3.0以下であるクラッド材1は、その圧延方向(X方向)に沿って、銅層11が均等的に形成されている。好ましくは、より均等的に形成されている、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦2.5を満たす、銅層11である。より好ましくは、十分に均等的に形成されている、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦2.0を満たす、銅層11である。
 また、1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たすクラッド材1は、クラッド材1の圧延方向(X方向)に沿って複数の箇所で測定された銅層12の層厚値の変動(バラツキ)が小さく抑制されている。すなわち、銅層12の平均層厚TC2の測定対象範囲における銅層12の最大層厚TC2MAXおよび最小層厚TC2MINを測定したとき、その最大層厚TC2MAXを最小層厚TC2MINで除した値が3.0以下であるクラッド材1は、その圧延方向(X方向)に沿って、銅層12が均等的に形成されている。好ましくは、より均等的に形成されている、1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦2.5を満たす、銅層12である。より好ましくは、十分に均等的に形成されている、1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦2.0を満たす、銅層12である。
 なお、3層構造(銅層11-アルミニウム層13-銅層12)のクラッド材1において、最外の銅層11、12の層厚の変動をうねりという。銅層11の平均層厚TC1の測定対象範囲において、その最大層厚TC1MAXを最小層厚TC1MINで除したTC1MAX/TC1MINの値を、銅層11のうねり値という。銅層11のうねり値は、TC1MAX≧TC1MINなので、1.0以上になる。同様に、銅層12の平均層厚TC2の測定対象範囲において、その最大層厚TC2MAXを最小層厚TC2MINで除したTC2MAX/TC2MINの値を、銅層12のうねり値という。銅層12のうねり値は、TC2MAX≧TC2MINなので、1.0以上になる。クラッド材1の銅層11、12の最大層厚TC1MAX、TC2MAXおよび最小層厚TC1MIN、TC2MINの測定方法については後述する。
 ここで、クラッド材の銅層に生じたうねりの形態例(断面写真)を、図3に示す。図3に示す断面写真は、クラッド材の圧延方向(X方向)に沿って切断した切断面を同じ倍率で撮影したものである。図3(a)に示すクラッド材は、3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)の層構造がC1020/A1050/C1020(図2参照)であり、総厚Tが1.0mmであり、層厚TC1、T、TC2の比率が1:4:1である。この断面写真の中央付近において、銅層のうねりを明確に視認することができる。また、図3(b)に示すクラッド材は、3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)の層構造がC1020/A5052/C1020(図2参照)であり、総厚Tが1.7mmであり、層厚TC1、T、TC2の比率が1:23:1である。この断面写真において、銅層のうねりを明確に視認することができない。
 上記したように、クラッド材1において銅層11、12は、そのうねりが1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たすほどに小さく抑制されているため、クラッド材の製造に際して、アルミニウム層13の一部がクラッド材1の表面に露出しにくい。また、上記したように、クラッド材1においてTC1:T:TC2は、1:6:m~1:26:m(m>0)であり、1:6:1~1:26:1(m=1)であるため、発明が解決しようとする課題の項で記載したアルミニウム層の厚さ比率(X)について、6≦X≦26が成り立ち、X≧5を満たしている。そのため、クラッド材1は、銅層11、12の平均層厚TC1、TC2に対して、アルミニウム層13の平均層厚Tの比率を十分に大きくすることができる。
 これにより、クラッド材1の表面に露出しやすいA1050からなるアルミニウム層13であっても、その平均層厚Tの比率を十分に大きくすることにより、クラッド材1の表面への露出を十分に抑制することができる。そして、従来のC1020からなる純銅材を、たとえば、C1020からなる銅層と、A1050からなるアルミニウム層と、C1020からなる銅層とが、この順に積層圧接された上記(1)(2)(3)を満たすクラッド材1で置換することによって、その純銅材との対比で50%以上の軽量化を図ることができる。なお、クラッド材1の軽量化の観点では、クラッド材1のTC1:T:TC2は1:26:1に近いのが好ましく、TC1、TC2に対するTの範囲をシフトさせて、たとえば、1:6:1を1:7:1、1:8:1または1:9:1などとして、銅層に対するアルミニウム層の比率を高くするのが好ましい。
 なお、クラッド材1を構成するアルミニウム層13の材質は、上記したA1050(JIS規格の1000系のアルミニウム)に限られない。クラッド材1を構成するアルミニウム層13の材質は、たとえば、Mnを含むJIS規格のA3000系のアルミニウム合金(たとえば、A3003)、Mgを含むJIS規格のA5000系のアルミニウム合金(たとえば、A5052)、または、MgおよびSiを含むJIS規格のA6000系のアルミニウム合金(たとえば、A6063)であってよい。また、クラッド材1を構成する銅層11、12のうねりを抑制するためには、アルミニウム層13の変形抵抗を高めて銅層11、12の変形抵抗に近づけることが好ましい。アルミニウム合金の常温変形抵抗は、たとえば非特許文献1(Fig.7、ひずみ0.4の場合)を参照すれば、A1050に対して、A3003は約1.7倍、A6063は約2.24倍、A5052は約2.46倍である。これより、アルミニウム層13の材質は、好ましくはA3003などのA3000系であり、より好ましくはA6063などのA6000系であり、より一層好ましくはA5052などのA5000系であると考えられる。
 ここで、3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材を、交流電流用の電流装置、たとえば携帯充電器や無線給電器などに使用される導体として使用する場合について考えてみる。交流電流の場合、使用する周波数によっては導体の表皮効果が問題になることがある。導体の表皮深さは、導体の材質(導電率、透磁率)と交流電流の周波数に依存するため、導体の断面積を単純に大きくしても変わらない。そして、アルミニウムよりも導電率が高く電気抵抗が小さい銅は、電流が流れやすい。そのため、交流電流が流れるクラッド材の実効的な断面積は、クラッド材の総厚を単純に大きくしても変わらず、クラッド材の表裏を構成する銅層の断面積に依存すると考えられる。この観点から、クラッド材を構成する銅層のうねり値が小さくなるほど、銅層の厚さ方向(Z方向)の中央部分の見掛け上の断面積が増えて銅層の実効的な断面積が担保されるため、クラッド材の電気抵抗を小さく抑制することができると考えられる。
 交流電流に使用する導体の表皮深さは、たとえば、約20℃環境下の純銅(C1020相当)からなる導体の場合、おおよそ、50Hzで約9.3mm、60Hzで約8.5mm、1kHzで約2.1mm、10kHzで約0.66mm、50kHzで約0.30mm、70kHzで約0.25mm、100kHzで約0.21mm、110kHzで約0.20mm、130kHzで約0.18mm、500kHzで約0.09mm、700kHzで約0.079mm、1MHzで約0.07mm、10MHzで約0.02mm、13MHzで約0.018mm、および120MHzで約0.006mmである。
 たとえば、Tが0.5mmで、TC1、TC2が0.018mmの純銅(C1020)からなる銅層11、12を有するクラッド材1は、TC1:T:TC2がおおよそ1:26:1である。このクラッド材1を交流電流用の導体として使用する場合、銅層11、12にうねりがない(うねり値=1.0)のであれば、銅層11、12よりも電気抵抗(導電率)が大きいアルミニウム層13の影響を受けにくい、表皮深さが0.018mm以下となる周波数(約13MHz)以上での使用が好ましいと考えられる。また、銅層11、12にうねりがあっても、うねり値が3.0を超えないのであれば、銅層11、12の最小層厚TC1MIN、TC2MINが平均層厚TC1、TC2の1/3(約0.006mm)以上なので、表皮深さが0.006mm以下となる周波数(約120MHz)以上での使用が好ましいと考えられる。同様に、銅層11、12のうねり値が、たとえば2.5であれば表皮深さが0.007mm以下となる周波数(約85MHz)以上での使用が好ましく、たとえば2.0であれば表皮深さが0.009mm以下となる周波数(約55MHz)以上での使用が好ましいと考えられる。
 たとえば、Tが2.0mmで、TC1、TC2が0.25mmの純銅(C1020)からなる銅層11、12を有するクラッド材1は、TC1:T:TC2がおおよそ1:6:1である。このクラッド材1を交流電流用の導体として使用する場合、銅層11、12にうねりがない(うねり値=1.0)のであれば、銅層11、12よりも電気抵抗(導電率)が大きいアルミニウム層13の影響を受けにくい、表皮深さが0.25mm以下となる70kHz以上での使用が好ましいと考えられる。また、銅層11、12にうねりがあっても、うねり値が3.0を超えないのであれば、銅層11、12の最小層厚TC1MIN、TC2MINが平均層厚TC1、TC2の1/3(約0.083mm)以上なので、表皮深さが0.079mm以下となる周波数(約700kHz)以上での使用が好ましいと考えられる。同様に、銅層11、12のうねり値が、たとえば2.5であれば表皮深さが0.10mm以下となる周波数(約440kMHz)以上での使用が好ましく、たとえば2.0であれば表皮深さが0.125mm以下となる周波数(約280kHz)以上での使用が好ましいと考えられる。
 上記したように、クラッド材1を交流電流用の導体として表皮深さを考慮して使用する場合、クラッド材の銅層11、12のうねり値に対応して、使用に適する周波数の範囲があると考えられる。ところが、上記(1)(2)(3)を満たすクラッド材1は、後述するように、交流電流の周波数を10kHzとしたときの交流体積抵抗率が20mΩ・mm以下であり、交流電流の周波数を100kHzとしたときの交流体積抵抗率が200mΩ・mm以下である。この観点で、上記(1)(2)(3)を満たすクラッド材1は、周波数が10kHz以上100kHz以下の交流電流の導体として十分に機能することができる。
 クラッド材1を構成する銅層11、12は、直流や交流の区別なく導体としての使用を考慮すれば、電気抵抗が小さく優れた導電性を有するJIS規格のC1020やC1100などの純銅からなることが好ましい。従来、直流や交流の区別なく導体として多用される純銅材はC1020やC1100などからなり、その導電率は、約100%IACSである。
 クラッド材1を構成するアルミニウム層13は、電気抵抗がより小さいJIS規格のA1050やA1100などの純アルミニウムからなることが好ましいと考えられる。しかし、従来のクラッド材の製造方法によって、C1020からなる銅板とA1050からなるアルミニウム板とを用いて、銅層に対してアルミニウム層の厚さ比率が大き過ぎるクラッド材を製造するとき、銅層のうねり値が3.0を超えて上記(3)を満たさないことがある。これは、C1020からなる銅板と、A1050からなるアルミニウム板とを積層圧接する際に、C1020からなる銅板を調質して十分に軟化させるとともに、A1050からなるアルミニウム板を調質して可能な限り硬化させたとしても、互いを積層圧接したときに、銅板とアルミニウム板との間に生じる変形抵抗の差が過大になることに起因する。
 そのため、クラッド材1を構成するアルミニウム層13は、電気抵抗が比較的小さく、調質して相応に硬化させることが可能なアルミニウム合金からなることが好ましい。こうした観点から、C1020などの導電率が高く有利な純銅に対して組み合わせるアルミニウム合金は、好ましくは、A3003などのMnを含むJIS規格のA3000系のアルミニウム合金、A5052などのMgを含むJIS規格のA5000系のアルミニウム合金、または、A6063などのMgとSiとを含むJIS規格のA6000系のアルミニウム合金である。上記したA3003、A5052またはA6063などのアルミニウム合金を用いることにより、純銅との積層圧接の際に変形抵抗の差を小さく抑制することができる。なお、導電率は、たとえば、C1020が約101%IACS、A1050が約60%IACS、A3003が約40%IACS(質別H18)から約50%IACS(質別O)、A5052が約35%IACS(全質別平均)、および、A6063が約53%IACS(質別T6)から約58%IACS(質別O)である。また、比重は、たとえば、C1020が約8.94、A1050が約2.70、A3003が約2.73、A5052が約2.68およびA6063が約2.61である。
 上記した図1および図2に示すクラッド材1を安定かつ容易に製造するには、従来のクラッド材の製造方法において幾つかの工夫をする必要がある。すなわち、この発明に係るクラッド材の製造方法は、図4に示すように、
(A)クラッド素材の準備工程と、
(B)クラッド材の圧延工程と、
を含み、上記(A)(B)のそれぞれの工程において幾つかの工夫をする。
(A)クラッド素材の準備工程
 図1および図2に示すクラッド材1を製造する場合、クラッド素材の準備工程では、6≦TAS/TCS1≦26および6≦TAS/TCS2≦26を満たし、BAS/BCS1≧1.0およびBAS/BCS2≧1.0を満たす、第1銅板とアルミニウム板と第2銅板とを準備する。TAS/TCS1およびTAS/TCS2は、小数点第一位を四捨五入した値とする。第1銅板はクラッド材1を構成する銅層11(第1銅層)に対応する。アルミニウム板は、クラッド材1を構成するアルミニウム層13に対応する。第2銅板はクラッド材1を構成する銅層12(第2銅層)に対応する。TCS1は第1銅板の平均板厚であり、そのビッカース硬さがBCS1である。TASはアルミニウム板の平均板厚であり、そのビッカース硬さがBASである。TCS2は第2銅板の平均板厚であり、そのビッカース硬さがBCS2である。BCS1、BASおよびBCS2は、クラッド素材(第1銅板、アルミニウム板および第2銅板)を用いて、JIS規定に準拠した硬さの測定方法で得ることができる。
 6≦TAS/TCS1≦26および6≦TAS/TCS2≦26を満たす板厚を有する第1銅板、アルミニウム板および第2銅板を準備することにより、クラッド材の圧延工程において適切な条件で圧延を行った際に、上記(2)を満たす、すなわち6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たす、クラッド材1を構成することが容易になる。これは、第1銅板とアルミニウム板と第2銅板とが積層された状態で圧延されるとき、いずれの板も実質的に同じ圧延加工率で圧延されるため、圧延の前後の3枚の板の厚さ比率が実質的に変動しないからである。クラッド材1の軽量化の観点では、好ましくは、銅板に対するアルミニウム板の板厚の比率の範囲をシフトさせて、8≦TAS/TCS1≦26および8≦TAS/TCS2≦26を満たす板厚を有する第1銅板、アルミニウム板および第2銅板を準備し、クラッド材の圧延工程において適切な条件で圧延を行って、8≦T/TC1≦26および8≦T/TC2≦26を満たす、クラッド材1を構成することである。なお、クラッド素材の準備工程で準備する第1銅板、アルミニウム板および第2銅板の板厚は、後述するクラッド材の圧延工程により平均総厚Tのクラッド材1を得ることを考慮し、必要に応じて選択すればよい。
 加えて、BAS/BCS1≧1.0およびBAS/BCS2≧1.0を満たす硬さに調質された第1銅板、アルミニウム板および第2銅板を準備することにより、クラッド材の圧延工程において適切な条件で圧延を行った際に、上記(3)を満たす、すなわち1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす、クラッド材1を構成することが容易になる。銅板やアルミニウム板は、圧延中に加工硬化し、ビッカース硬さが変化する。加工硬化によるビッカース硬さの増大の度合いは、アルミニウム板よりも銅板の方が大きい。この圧延中のビッカース硬さの増大を考慮すれば、銅板とアルミニウム板の硬さが同等、すなわちBAS/BCS1=1.0およびBAS/BCS2=1.0を満たすことが望ましいが、量産性を考慮すれば、好ましくは1.0≦BAS/BCS2≦2.0および1.0≦BAS/BCS2≦2.0を満たすことであり、より好ましくは1.0≦BAS/BCS2≦1.8および1.0≦BAS/BCS2≦1.8を満たすことである。
(B)クラッド材の圧延工程
 クラッド材の圧延工程では、クラッド素材の準備工程で準備した、BAS/BCS1≧1.0およびBAS/BCS2≧1.0を満たす、好ましくは1.0≦BAS/BCS2≦2.0および1.0≦BAS/BCS2≦2.0を満たす、より好ましくは1.0≦BAS/BCS2≦1.8および1.0≦BAS/BCS2≦1.8を満たす、第1銅板とアルミニウム板と第2銅板とを、この順に積層した状態で、B/BC1≧0.5およびB/BC2≧0.5を満たすように圧延を行って、銅層(第1銅層)とアルミニウム層と銅層(第2銅層)とが、この順に積層圧接されたクラッド材を形成する。
 このクラッド材の圧延工程には、クラッド素材からクラッド材1を得るまでのプロセスが含まれる。クラッド素材を積層圧接してクラッド材の形態を得るプロセスを、クラッド圧延という。クラッド圧延では、圧延率(加工度)の選定により、クラッド材1と同じ厚さに圧延することもできるし、クラッド材1と同じ厚さに達しないように圧延することもできる。クラッド圧延後に、クラッド材1の厚さに達していないクラッド材を、クラッド中間材(図4参照)として、クラッド材1と区別する。クラッド圧延でクラッド中間材を形成した場合、クラッド中間材をクラッド材1の厚さまで圧延するプロセスが必要になる。そのため、クラッド材の圧延工程には、クラッド中間材に対して行われる中間圧延や仕上げ圧延が含まれる。なお、中間圧延は、クラッド中間材の厚さをクラッド材1の厚さに近づけるため、または、クラッド材1と同じ厚さにするための圧延を意図する。また、仕上げ圧延は、クラッド中間材の厚さをクラッド材1と同じ厚さにするための圧延を意図する。クラッド材1と同じ厚さのクラッド材は、クラッド圧延でも、クラッド圧延と仕上げ圧延の組合せでも、クラッド圧延と中間圧延と仕上げ圧延の組合せでも、得ることができる。
 クラッド圧延における圧延率(加工度)は、好ましくは、40%以上80%以下の範囲で選定する。クラッド圧延の圧延率が小さ過ぎると、クラッド材を構成する各層間の接合強度が不十分になる傾向があり、銅層が剥離することがある。クラッド圧延の圧延率が大き過ぎると、クラッド材を構成する銅層のうねりが大きくなる傾向があり、銅層のうねり値が大きくなることがある。また、中間圧延や仕上げ圧延を行う場合、その圧延率は、クラッド圧延から累積された総圧延率(総圧延率)が大きくなると銅層のうねりがやや大きくなる傾向があるため、銅層のうねり値を考慮して選定するのが好ましい。
 クラッド素材の硬さの比率(BAS/BCS1およびBAS/BCS2)を上記のように工夫し、さらに、クラッド素材を積層圧接するクラッド圧延で形成するクラッド材の硬さの比率(B/BC1およびB/BC2)を上記のように工夫することにより、上記(3)を持たす、すなわち1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす、クラッド材1を構成することが容易になる。クラッド素材のBAS/BCS1およびBAS/BCS2を1.0に近づけるほど、クラッド材1のTC1MAX/TC1MINおよびTC2MAX/TC2MINを1.0に近づけることが容易になる。
 BC1、BおよびBC2は、クラッド圧延後のクラッド材を用いて、JIS規定に準拠した硬さの測定方法で得ることができる。BC1は、クラッド圧延で得られたクラッド材において、第1銅板に対応する銅層(第1銅層)のビッカース硬さである。同様に、Bは、アルミニウム板に対応するアルミニウム層のビッカース硬さである。同様に、BC2は、第2銅板に対応する銅層(第2銅層)のビッカース硬さである。
 これにより、クラッド材1と同じ厚さのクラッド材、または、クラッド材1よりも厚いクラッド中間材を得ることができる。クラッド圧延後のクラッド材は、クラッド材を構成する各層間の接合強度を高めるために、好ましくは、適切な厚さの拡散層を形成するための熱処理(拡散焼鈍)を行う。拡散層については、クラッド材1の拡散層14a、14bを参照されたい。なお、クラッド圧延後や熱処理(拡散焼鈍)後のクラッド材に対して、必要に応じて、選択的に、軟化焼鈍などの熱処理プロセス、表面処理プロセス、スリット加工プロセスなどを行うことができる。
 上記したクラッド素材の準備工程とクラッド材の圧延工程とを含み、必要に応じて選択的プロセスを含む、図4に示すクラッド材の製造方法により、図1および図2に示すクラッド材1、すなわち、
(1)0.5mm≦T≦2.0mmを満たし、
(2)6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たし、
(3)1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす、
クラッド材1を構成することができる。
 このとき、クラッド材1は、好ましくは、銅層に対するアルミニウム層の層厚の比率の範囲をシフトさせ、たとえば、8≦T/TC1≦26および8≦T/TC2≦26を満たすように構成する。また、クラッド材1は、好ましくは、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦2.5および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦2.5を満たす、より好ましくは、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦2.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦2.0を満たすように構成する。なお、クラッド材1において、望ましくは、TC1MAX/TC1MINおよびTC2MAX/TC2MINが1.0になることである。
 この発明に係るクラッド材およびクラッド材の製造方法について、図4に示すクラッド材の製造方法を用いて、クラッド材の代表的な構成例であるオーバーレイ型の3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材(図1および図2を参照)を試作し、評価した。表1に、クラッド素材の準備工程で準備したクラッド素材(素材番号1~23)を示す。表2に、クラッド材の圧延工程で形成したクラッド材(試料番号1~23)を示す。なお、表2に示す試作1~23のうち、試作1~13および23が、本発明例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 試作1~23のそれぞれに対応して、クラッド素材の準備工程では、表1に示す素材番号1~23のクラッド素材(銅板、アルミニウム板)を準備した。表1において、銅板(第1、2銅板)およびアルミニウム板の材質は、JIS規格相当である。また、銅板(第1、2銅板)およびアルミニウム板の板厚TCS1、TCS2およびTASは、クラッド圧延前のマイクロメータによる測定値(平均値)である。また、銅板(第1、2銅板)およびアルミニウム板のビッカース硬さBCS1、BCS2およびBASは、クラッド圧延前のJIS-Z2244に準拠したビッカース硬さ試験による測定値(平均値)である。また、TAS/TCS1およびTAS/TCS2は、アルミニウム板の板厚TASを銅板(第1、2銅板)の板厚TCS1およびTCS2で除して小数点第一位で四捨五入した値である。また、BAS/BCS1およびBAS/BCS1は、アルミニウム板のビッカース硬さBASを銅板(第1、2銅板)のビッカース硬さBCSおよびBCS2で除して小数点第二位で四捨五入した値である。また、TCS1+TAS+TCS2は、2枚の銅板(第1、2銅板)と1枚のアルミニウム板を積層したときの3枚の板の総厚である。
 試作1~23のそれぞれに対応して、クラッド材の圧延工程では、準備した素材番号1~23のクラッド素材(銅板、アルミニウム板)を用いて、表2に示すクラッド圧延率になるようにクラッド圧延を行って、表2に示す試料番号1~23の3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材を形成した。なお、いずれの試作においても、クラッド圧延前に、3枚の板を積層したときに相互接触する、銅板の一方の板面とアルミニウム板の両板面とに対して、ステンレスブラシ研磨(バフ掛け)による表面処理を行っている。また、いずれの試作においても、クラッド圧延後に、窒素ガス雰囲気とした炉内で、所定の保持条件(400℃、3分間)による熱処理(拡散焼鈍)を行っている。
 表2において、たとえば、試料番号1に層構造として示すC1020/A5052/C1020は、3層構造(銅層-アルミニウム層-銅層)のクラッド材を意味する。また、クラッド材の総厚Tは、クラッド圧延後のマイクロメータによる測定値(平均値の小数点第三位を四捨五入した値)である。また、銅層(第1、2銅層)およびアルミニウム層の層厚TC1、TC2およびTは、クラッド材の圧延方向(図1に示すX方向)に沿う20mmの長さの切断面が観察できるように加工成形した試料の金属顕微鏡(倍率200倍)下での測定値(平均値の小数点第三位を四捨五入した値)である。また、T/TC1およびT/TC2は、アルミニウム層の層厚Tを銅層(第1、2銅層)の層厚TC1およびTC2で除して小数点第一位で四捨五入した値である。なお、クラッド材を構成する2つの銅層(第1、2銅層)の上記のようにして求めた平均層厚TC1、TC2は略同じであった。
 表2において、銅層(第1、2銅層)およびアルミニウム層のビッカース硬さBC1、BC2およびBは、クラッド圧延前のJIS-Z2244に準拠したビッカース硬さ試験による測定値(平均値)である。B/BC1およびB/BC2は、アルミニウム層のビッカース硬さBを銅層(第1、2銅層)のビッカース硬さBC1およびBC2で除して小数点第二位で四捨五入した値である。なお、クラッド材の表裏を構成する2つの銅層(第1、2銅層)の上記のようにして求めた硬さBC1、BC2は略同じであった。
 表2において、軽量化率は、(1-WCLAD/WC1020)×100、により求まる計算値である。ここで、WCLADは、銅層(第1銅層)の層厚TC1×銅層(第1銅層)の比重+アルミニウム層の層厚T×アルミニウム層の比重+銅層(第2銅層)の層厚TC2×銅層(第2銅層)の比重、により求まる計算値であり、平板状のクラッド材の重量指標として定義する。また、WC1020は、平板状の純銅材の板厚×純銅材の比重(8.94)により求まる計算値であり、純銅材の重量指標として定義する。平板状の純銅材は、材質をJIS規格C1020相当とし、その板厚を評価対象のクラッド材の総厚Tと同値とする。なお、各材質の比重は、C1020相当を8.94、A1050相当を2.70、A5052相当を2.69、および、A6063相当を2.68とする。
 表2において、うねり値は、クラッド材を構成する銅層の最大総厚を最小層厚で除して求まる計算値(小数点第二位で四捨五入)とする。また、うねり値(TC1MAX/TC1MIN、TC2MAX/TC2MIN)は、クラッド材を構成する一方の銅層(第1銅層)のうねり値(TC1MAX/TC1MIN)と他方の銅層(第2銅層)のうねり値(TC2MIN/TC2MIN)のうち、より大きい方のうねり値を記載している。また、2つの銅層(第1、2銅層)の最大総厚TC1MAX、TC2MAXおよび最小層厚TC1MIN、TC2MINは、上記した2つの銅層(第1、2銅層)の平均層厚TC1、TC2を求めたクラッド材の圧延方向に沿う20mmの長さの切断面の範囲において、金属顕微鏡(倍率200倍)下で特定した測定値とする。
 表2において、アルミニウム層の表面露出の有無は、平板状のクラッド材の表裏を構成する銅層の表面を目視で観察し、銅層の表面にアルミニウム部分の露出が確認された場合を「有」と表記し、確認されなかった場合を「無」と表記している。
 試作1(本発明例)では、素材番号1のクラッド素材を準備し、試料番号1のクラッド材を形成し、軽量化率、うねり値およびアルミニウム層の表面露出の有無を評価した。クラッド素材は、銅板(第1、2銅板)とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.0となるように調質し、クラッド材の銅層(第1、2銅層)とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が8となるように銅板(第1、2銅板)およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層(第1、2銅層)の平均層厚が0.18mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.35mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が56%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が1.8となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層(第1、2銅層)は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号1のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。以下、簡便のため、銅板(第1、2銅板)を単に銅板と記載し、銅層(第1、2銅層)を単に銅層と記載する。
 試作2(本発明例)では、素材番号2のクラッド素材を準備し、試料番号2のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.0となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が26となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層の平均層厚が0.06mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.58mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が65%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が3.0となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号2のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作3(本発明例)では、素材番号3のクラッド素材を準備し、試料番号3のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.4となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が8となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層の平均層厚が0.18mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.35mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が56%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が1.7となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号3のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作4(本発明例)では、素材番号4のクラッド素材を準備し、試料番号4のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.4となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が26となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層の平均層厚が0.06mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.58mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が65%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が2.6となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号4のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作5(本発明例)では、素材番号5のクラッド素材を準備し、試料番号5のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.7となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が8となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層の平均層厚が0.18mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.35mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が56%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が1.5となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号5のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作6(本発明例)では、素材番号6のクラッド素材を準備し、試料番号6のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.7となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が26となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層の平均層厚が0.06mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.58mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が65%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が2.3となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.5以下の好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号6のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作7(本発明例)では、素材番号7のクラッド素材を準備し、試料番号7のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.0となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が8となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.50mm、銅層の平均層厚が0.05mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.40mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が56%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が1.8となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号7のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作8(本発明例)では、素材番号8のクラッド素材を準備し、試料番号8のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.0となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が26となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.50mm、銅層の平均層厚が0.02mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.46mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が65%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が3.0となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号8のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作9(本発明例)では、素材番号9のクラッド素材を準備し、試料番号9のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.4となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が8となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.50mm、銅層の平均層厚が0.05mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.40mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が56%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が1.7となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号9のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作10(本発明例)では、素材番号10のクラッド素材を準備し、試料番号10のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.4となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が26となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.50mm、銅層の平均層厚が0.02mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.46mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が65%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が2.6となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号10のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作11(本発明例)では、素材番号11のクラッド素材を準備し、試料番号11のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.7となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が8となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.50mm、銅層の平均層厚が0.05mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.40mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が56%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が1.5となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号11のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作12(本発明例)では、素材番号12のクラッド素材を準備し、試料番号12のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.7となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が26となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.50mm、銅層の平均層厚が0.02mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.46mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が65%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が2.3となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.5以下の好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号12のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 試作13(本発明例)では、素材番号13のクラッド素材を準備し、試料番号13のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が0.5となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が6となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.72mm、銅層の平均層厚が0.22mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.29mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が52%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が2.3となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.3以下の好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号13のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。なお、試料番号13の軽量化率が52%のクラッド材は、銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が6であり、クラッド材に占めるアルミニウムの割合が比較的小さい。そのため、このクラッド材は、更なる軽量化や安価化を図るために、銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)を、たとえば7、8または9などとして、アルミニウムの割合を増加することが好ましい。
 試作14(比較例)では、素材番号14のクラッド素材を準備し、試料番号14のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が0.5となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が13となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.72mm、銅層の平均層厚が0.12mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.49mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が60%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が4.0となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。
 この結果、試料番号14のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。なお、試作14では、試作13と同じ材質のC1020およびA1050を組み合わせているが、クラッド材の銅層のうねりは試作13の方が小さくなった。これは、試作14のT/TC1およびT/TC2が試作13よりも明らかに大きいことに起因すると考えられる。したがって、C1020とA1050とを組み合わせた構成であっても、T/TC1およびT/TC2を適切な範囲(好ましくは、6以上10以下)に設定することにより、良品として提供することができると考えられる。
 試作15(比較例)では、素材番号15のクラッド素材を準備し、試料番号15のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.0となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が30となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.68mm、銅層の平均層厚が0.05mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.58mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が66%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が4.0となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。この結果、試料番号15のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。
 試作16(比較例)では、素材番号16のクラッド素材を準備し、試料番号16のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.4となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が30となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.68mm、銅層の平均層厚が0.05mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.58mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が66%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が3.8となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。この結果、試料番号16のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。
 試作17(比較例)では、素材番号17のクラッド素材を準備し、試料番号17のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.7となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が30となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.68mm、銅層の平均層厚が0.05mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.58mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が66%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が3.7となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。この結果、試料番号17のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。
 試作18(比較例)では、素材番号18のクラッド素材を準備し、試料番号18のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.0となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が30となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.51mm、銅層の平均層厚が0.02mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.48mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が66%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が4.0となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。この結果、試料番号18のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。
 試作19(比較例)では、素材番号19のクラッド素材を準備し、試料番号19のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.4となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が30となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.51mm、銅層の平均層厚が0.02mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.48mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が66%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が3.8となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。この結果、試料番号19のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。
 試作20(比較例)では、素材番号20のクラッド素材を準備し、試料番号20のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.7となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が30となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が0.51mm、銅層の平均層厚が0.02mmおよびアルミニウム層の平均層厚が0.48mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が66%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が3.7となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。この結果、試料番号20のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。
 試作21(比較例)では、素材番号21のクラッド素材を準備し、試料番号21のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.3となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が30となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.68mm、銅層の平均層厚が0.05mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.58mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が66%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が5.5となり、アルミニウム層の表面露出が確認された。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されていないため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されない可能性がある。この結果、試料番号21のクラッド材は、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているが、電気抵抗が大きくなる可能性があるし、アルミニウム層の表面露出が確認されたため、良品として提供できないことが確認された。
 試作22(比較例)では、素材番号22のクラッド素材を準備し、試料番号22のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が0.5となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が4となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層の平均層厚が0.28mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.13mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が47%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が2.6となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が3.0以下の範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。試料番号22のクラッド材は、アルミニウム層の表面露出は確認されなかったが、純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られていない。そのため、たとえば交流電流用に適する導体として提供する場合、軽量化や安価化の観点で改良の余地がある。
 試作23(本発明例)では、素材番号23のクラッド素材を準備し、試料番号23のクラッド材を形成し、試作1と同様に評価した。クラッド素材は、銅板とアルミニウム板とのビッカース硬さの比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が1.0となるように調質し、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)が15となるように銅板およびアルミニウム板の板厚を選定した。このクラッド材は、総厚が1.70mm、銅層の平均層厚が0.10mmおよびアルミニウム層の平均層厚が1.50mmとなり、純銅材(C1020)対比の軽量化率が62%となった。このクラッド材は、銅層のうねり値が1.9となり、アルミニウム層の表面露出が確認されなかった。このクラッド材の銅層は、うねり値が2.0以下のより好ましい範囲に抑制されているため、交流電流が流れるための実効的な断面積が担保されると考えられる。この結果、試料番号23のクラッド材は、電気抵抗を小さく抑制しながら純銅材(C1020)対比で50%以上の軽量化が図られているクラッド材として提供可能であることが確認された。
 ここで、アルミニウム板(アルミニウム層)の材質がA5052相当の素材番号(試料番号)1~12、15~20のデータに基づく、図5を示す。図5は、クラッド素材の硬さ比率と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示すグラフである。図5に示す線分(二点鎖線)は、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)に対応する。図5において、クラッド素材の硬さ比率(BAS/BCS1、BAS/BCS2)が大きくなるほど、クラッド材の銅層のうねり値(TC1MAX/TC1MINとTC2MAX/TC2MINのうちの大きい方のうねり値)が小さくなる傾向が確認される。これより、クラッド素材の硬さ比率は、クラッド材の銅層のうねり値に影響を及ぼすことが分かる。また、図5において、軽量化率を高めるためにクラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率(T/TC1、T/TC2)を大きくするほど、クラッド材の銅層のうねり値が大きくなる顕著な傾向が確認される。これより、クラッド材の層厚の比率は、クラッド材の銅層のうねり値に強い影響を及ぼすことが分かる。
 また、試料番号1~23のデータに基づく、図6を示す。図6において、(a)は、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示すグラフである。(b)は、(a)に示すA5052のデータを用いて、縦軸(クラッド材の層厚の比率)を対数目盛に替えて示すグラフである。なお、(a)に示す楕円(点線の囲み)は、クラッド材のアルミニウム層の材質(A1050、A5052、A6063)に対応する。また、(b)に示す線分(二点鎖線)は、プロットデータから求めた指数近似式を表わす。図6(a)(b)に示すA1050およびA5052において、軽量化率を高めるためにクラッド材の層厚の比率を大きくするほど、クラッド材の銅層のうねり値が大きくなる顕著な傾向が確認される。この顕著な傾向は指数関数的な変化を示し、その近似式は、クラッド材の層厚の比率をxとし、クラッド材の銅層のうねり値をyとするとき、たとえば、y=1.2065e0.0359xである。これより、クラッド材の銅層とアルミニウム層との層厚の比率は、クラッド材の銅層のうねり値に強い影響を及ぼすことが分かる。
 また、図6(a)に示すように、クラッド材の銅層のうねり値の分布(点線で示す囲みを参照)は、アルミニウム層の硬さの違いにより変動している。たとえば、A1050と組合せた銅層のうねり値の分布は、グラフ中の左方に位置する。また、A1050よりも硬質であるA5052と組合せた銅層のうねり値の分布は、グラフ中の右方に位置する。アルミニウム層の硬さの違いによりクラッド材の銅層のうねり値の分布が変動している観点から、たとえば、A1050よりも硬質であるがA5052よりも軟質であるA3003と組合せたクラッド材の銅層のうねり値の分布は、グラフ中のA1050の囲みとA5052の大きな囲みとの中間付近に位置すると考えられる。
 また、試料番号1~23のデータに基づく、図7を示す。図7において、(a)は、クラッド材の総厚(T)と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示すグラフである。(b)は、クラッド材の銅層の層厚(TC1、TC2)と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示すグラフである。(c)は、クラッド材のアルミニウム層の層厚(T)と、クラッド材の銅層のうねり値との関係を示すグラフである。図7(a)(b)(c)において、クラッド材の銅層のうねり値の変化に対して、クラッド材の総厚、銅層の層厚およびアルミニウム層の層厚のいずれも、追従的に変化する傾向が確認されない。これより、クラッド材の総厚、銅層の層厚およびアルミニウム層の層厚は、クラッド材の銅層のうねり値に相関的な影響を及ぼさないことが分かる。
 次に、この発明に係るクラッド材を、交流電流用の電流装置、たとえば携帯充電器や無線給電器などに適する導体として提供する場合を考慮し、クラッド材の電気抵抗(交流インピーダンス)を評価した。具体的には、表2に示す試料番号22(比較例)および23(本発明例)のクラッド材に対して仕上げ圧延を行って、総厚がより小さい表3に示す試料番号24(比較例)、25(比較例)、26(本発明例)および27(本発明例)のクラッド材を形成した。その試料番号24~27のクラッド材を用いて、測定用試料(幅15mm、長さ150mm)を作製した。また、クラッド材との比較のため、単一材質の表4に示す板材を用いて、クラッド材の測定用試料と同じ厚さ、幅および長さの測定用試料(参考例)を作製した。クラッド材および板材の測定用試料(本発明例、比較例)について、室温(約25℃)環境下で、LCZメーター(電圧電極間の距離を90mmとした4端子対法)による交流インピーダンス測定を行った。
 表3および表4に、交流インピーダンス値(平均値)および交流体積抵抗率を示す。交流体積抵抗率は、測定で得た交流インピーダンス値(平均値)と測定用試料の断面積(総厚×幅15mmまたは板厚×幅15mm)との積を、測定時の電圧電極間の距離(90mm)で除して求めた計算値である。なお、クラッド材(試料)の総厚(T)、銅層の層厚(TC1、TC2)およびアルミニウム層の層厚(T)、および、板材(試料)の板厚の測定は、上記試作の場合と同様に行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
<交流インピーダンス値>
 表3において、A1050を用いた試料番号24、25は、T/TC1およびT/TC2が約4(1:4:1)で、軽量化率が47%の比較例である。また、A5052を用いた試料番号26、27は、T/TC1およびT/TC2が約15(1:15:1)で、軽量化率が62%の本発明例である。試料番号24(比較例)、26(本発明例)のクラッド材は、軽量化率およびアルミニウム層の材質は異なるが、総厚は同じ1.360mmである。また、試料番号25(比較例)、27(本発明例)のクラッド材は、軽量化率およびアルミニウム層の材質は異なるが、総厚は同じ0.680mmである。
 表3に示すように、試料番号24~27のクラッド材の交流インピーダンス値は、10kHzにおいては10mΩ以下の6.6mΩとなり、100kHzにおいては100mΩ以下の64mΩ~65mΩとなった。これより、クラッド材の交流インピーダンス値は、その総厚が、おおよそ0.5mm~2.0mmの場合、より確かには0.5mm~1.5mmの場合、交流電流の周波数が高くなると増大することが判明した。また、クラッド材の交流インピーダンス値は、クラッド材の総厚、軽量化率およびアルミニウム層の材質の変化に対する感度が低く、実質的な変動が十分に小さいことが判明した。
 また、表4において、試料番号28~30は単一材質の板材からなる参考例である。試料番号28、30の単一材質の板材は、材質は異なるが、板厚は同じ1.360mmである。また、試料番号29、31の単一材質の板材は、材質は異なるが、総厚は同じ0.680mmである。また、試料番号28、29の単一材質の板材は、板厚は異なるが、材質は同じC1020相当である。また、試料番号30、31の単一材質の板材は、板厚は異なるが、材質は同じA1050相当である。
 表4に示すように、試料番号28~31の単一材質の板材の交流インピーダンス値は、いずれも、10kHzにおいては6.3mΩ~6.4mΩとなり、100kHzにおいては63mΩとなった。これより、単一材質の板材の交流インピーダンス値は、交流電流の周波数が高くなると増大することが判明した。また、単一材質の板材の交流インピーダンス値は、板厚および材質の変化に対する感度が低く、実質的な変動が十分に小さいことが判明した。
 上記のように、表3に示すクラッド材の交流インピーダンス値は、10kHzにおいては10mΩ以下であり、100kHzにおいては100mΩ以下であり、表4に示すC1020相当の単一材質の板材と略同等である。そのため、10kHz付近から100kHz付近での実用に際して、交流インピーダンス値がC1020相当の板材(純銅材)と略同等なクラッド材は、十分に実用可能といえる。これより、この発明に係るクラッド材は、電気抵抗がC1020相当の板材(純銅材)と同程度に小さく抑制されており、導体として使用可能であることが確認された。
<交流体積抵抗率>
 表3において、軽量化率およびアルミニウム層の材質は異なるが、総厚が同じ1.360mmの試料番号24(比較例)、26(本発明例)のクラッド材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては2mΩ・mm以下の1.5mΩ・mmとなり、100kHzにおいては20mΩ・mm以下の15mΩ・mmとなった。また、軽量化率およびアルミニウム層の材質は異なるが、総厚が同じ0.680mmの試料番号25(比較例)、27(本発明例)のクラッド材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては1mΩ・mm以下の0.7mΩ・mmとなり、100kHzにおいては10mΩ・mm以下の7mΩ・mmとなった。
 これより、クラッド材の交流体積抵抗率は、クラッド材の総厚が、おおよそ0.5mm~2.0mmの場合、より確かには0.5mm~1.5mmの場合、クラッド材の総厚が大きくなると増大し、交流電流の周波数が高くなると増大することが判明した。また、クラッド材の交流体積抵抗率は、クラッド材の軽量化率およびアルミニウム層の材質の変化に対する感度が低く、実質的な変動が十分に小さいことが判明した。また、クラッド材の交流体積抵抗率は、表3に示すように、C1020に対して、導電率が60%IACS程度のA1050を組合せても、導電率が35%IACS程度のA5052を組合せても、変動していない。したがって、C1020に対して、たとえば、導電率が40~50%IACS程度のA3003を組合せても、導電率が55%IACS程度のA6063を組合せても、クラッド材の交流体積抵抗率は変動しないと考えられる。
 また、表4において、材質は異なるが、板厚が同じ1.360mmの試料番号28(参考例)、30(参考例)の単一材質の板材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては2mΩ・mm以下の1.4mΩ・mmとなり、100kHzにおいては20mΩ・mm以下の14mΩ・mmとなった。また、材質は異なるが、板厚が同じ0.680mmの試料番号29(参考例)、31(参考例)の単一材質の板材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては1mΩ・mm以下の0.7mΩ・mmとなり、100kHzにおいては10mΩ・mm以下の7mΩ・mmとなった。
 これより、単一材質の板材の交流体積抵抗率は、板材の板厚が大きくなると増大し、交流電流の周波数が高くなると増大することが判明した。また、単一材質の板材の交流体積抵抗率は、板材の材質の変化に対する感度が低く、実質的な変動が十分に小さいことが判明した。
 以上より、表3に示すクラッド材および表4に示す単一材質の板材の交流体積抵抗率は、全体の厚さ(クラッド材の場合は総厚、純銅材の場合は板厚)と周波数が同等であれば、略同値となることが確認された。具体的には、全体の厚さが0.680mmのクラッド材および単一材質の板材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては1mΩ・mm以下となり、100kHzにおいては10mΩ・mm以下となった。また、全体の厚さが1.360mmのクラッド材および単一材質の板材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては10mΩ・mm以下となり、100kHzにおいては100mΩ・mm以下となった。これより、10kHz付近から100kHz付近での実用に際して、クラッド材はC1020相当の板材(純銅材)と略同等な交流体積抵抗率を有するので、電気抵抗がC1020相当の板材(純銅材)と同程度に小さく抑制されており、導体として使用可能であることが確認された。
 これにより、上記したクラッド材の総厚と交流体積抵抗率とを用いて、クラッド材の総厚に対する交流体積抵抗率の変化傾向を推測することが可能であることが分った。たとえば、クラッド材の総厚に対する交流体積抵抗率の変化傾向は、クラッド材の総厚をT、その変化量をΔT、交流体積抵抗率をR、その変化量をΔRとするとき、R=ΔR/ΔT×Tで表わされる線形近似式が簡便である。この式に基づけば、10kHzの場合、表3より、Xが0.680mmのときのRが0.7mΩ・mmで、Xが1.360mmのときのRが1.5mΩ・mmなので、ΔR/ΔTは約1.2と求まる。そして、このΔR/ΔTの値を用いて、Xが0.500mmのときのRは約0.6mΩ・mmと求まり、Xが2.000mmのときのRは約2.4mΩ・mmと求まる。同様に、100kHzの場合、表3より、Xが0.680mmのときのRが7mΩ・mmで、Xが1.360mmのときのRが15mΩ・mmなので、ΔR/ΔTは約12と求まる。そして、このΔR/ΔTの値を用いて、Xが0.500mmのときのRは約6mΩ・mmと求まり、Xが2.000mmのときのRは約24mΩ・mmと求まる。
 上記した変化傾向を考慮する観点で、クラッド材の総厚(T)が、おおよそ0.5mm以上2.0mmの場合、より確かには0.5mm~1.5mmの場合、クラッド材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては10mΩ・mm以下となり、100kHzにおいては100mΩ・mm以下となる。この水準の交流体積抵抗率は交流電流用の導体の用途において十分に小さい。10kHz付近から100kHz付近での実用に際して、C1020相当の板材(純銅材)と略同等な交流体積抵抗率を有するクラッド材は、十分に実用可能といえる。また、実用上、交流電流用の導体としてクラッド材を用いる場合、クラッド材の交流体積抵抗率は、10kHzにおいては20mΩ・mm以下(好ましくは15mΩ・mm以下、より好ましくは10mΩ・mm以下)であれば使用可能であり、100kHzにおいては200mΩ・mm以下(好ましくは150mΩ・mm以下、より好ましくは100mΩ・mm以下)であれば使用可能である。
1:クラッド材
11:銅層(第1銅層)
12:銅層(第2銅層)
13:アルミニウム層
14a:拡散層
14b:拡散層
:クラッド材の厚さ(平均総厚)
:アルミニウム層の平均層厚
C1:銅層(第1銅層)の平均層厚
C1MAX:銅層(第1銅層)の最大層厚
C1MIN:銅層(第1銅層)の最小層厚
C2:銅層(第2銅層)の平均層厚
C2MAX:銅層(第2銅層)の最大層厚
C2MIN:銅層(第2銅層)の最小層厚

 

Claims (7)

  1.  第1銅層とアルミニウム層と第2銅層とがこの順に積層圧接されて構成されたクラッド材であって、
     クラッド材の平均総厚をTとし、アルミニウム層の平均層厚をTとし、第1銅層の平均層厚をTC1とし、前記平均層厚TC1の測定対象範囲における第1銅層の最大層厚をTC1MAXおよび最小層厚をTC1MINとし、第2銅層の平均層厚をTC2とし、前記平均層厚TC2の測定対象範囲における第2銅層の最大層厚をTC2MAXおよび最小層厚をTC2MINとするとき、0.5mm≦T≦2.0mmを満たし、6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たし、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす、クラッド材。
  2.  幅が15mmの試料の交流インピーダンス値を、室温環境下で、電圧電極間の距離を90mmとした4端子対法により測定し、交流電流の周波数を10kHzとしたときの前記交流インピーダンス値を用いて求まる交流体積抵抗率が20mΩ・mm以下である、請求項1に記載のクラッド材。
  3.  幅が15mmの試料の交流インピーダンス値を、室温環境下で、電圧電極間の距離を90mmとした4端子対法により測定し、交流電流の周波数を100kHzとしたときの前記交流インピーダンス値を用いて求まる交流体積抵抗率が200mΩ・mm以下である、請求項1に記載のクラッド材。
  4.  前記アルミニウム層が、Mnを含むJIS規格のA3000系のアルミニウム合金、Mgを含むJIS規格のA5000系のアルミニウム合金、または、MgおよびSiを含むJIS規格のA6000系のアルミニウム合金からなる、請求項1に記載のクラッド材。
  5.  クラッド素材の準備工程と、クラッド材の圧延工程と、を含む、クラッド材の製造方法であって、
     前記クラッド素材の準備工程では、第1銅板の平均板厚をTCS1およびビッカース硬さをBCS1とし、アルミニウム板の平均板厚をTASおよびビッカース硬さをBASとし、第2銅板の平均板厚をTCS2およびビッカース硬さをBCS2とするとき、6≦TAS/TCS1≦26および6≦TAS/TCS2≦26を満たし、BAS/BCS1≧1.0およびBAS/BCS2≧1.0を満たす、第1銅板とアルミニウム板と第2銅板とを準備し、
     前記クラッド材の圧延工程では、圧延後の第1銅板に対応する第1銅層のビッカース硬さをBC1とし、圧延後のアルミニウム板に対応するアルミニウム層のビッカース硬さをBとし、圧延後の第2銅板に対応する第2銅層のビッカース硬さをBC2とするとき、クラッド素材の準備工程で準備した第1銅板とアルミニウム板と第2銅板とをこの順に積層した状態でB/BC1≧0.5およびB/BC2≧0.5を満たすように圧延を行って、前記第1銅層と前記アルミニウム層と前記第2銅層とがこの順に積層圧接されたクラッド材を形成し、
     クラッド材の平均総厚をTとし、アルミニウム層の平均層厚をTとし、第1銅層の平均層厚をTC1とし、前記平均層厚TC1の測定対象範囲における第1銅層の最大層厚をTC1MAXおよび最小層厚をTC1MINとし、第2銅層の平均層厚をTC2とし、前記平均層厚TC2の測定対象範囲における第2銅層の最大層厚をTC2MAXおよび最小層厚をTC2MINとするとき、0.5mm≦T≦2.0mmを満たし、6≦T/TC1≦26および6≦T/TC2≦26を満たし、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦3.0および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦3.0を満たす、クラッド材を構成する、クラッド材の製造方法。
  6.  前記クラッド材の圧延工程では、1.0≦TC1MAX/TC1MIN≦2.5および1.0≦TC2MAX/TC2MIN≦2.5を満たすように圧延を行って、前記第1銅層と前記アルミニウム層と前記第2銅層とがこの順に積層圧接されたクラッド材を形成する、請求項5に記載のクラッド材の製造方法。
  7.  前記アルミニウム板が、Mnを含むJIS規格のA3000系のアルミニウム合金、Mgを含むJIS規格のA5000系のアルミニウム合金、または、MgおよびSiを含むJIS規格のA6000系のアルミニウム合金からなる、請求項5に記載のクラッド材の製造方法。

     
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