DE2424117A1

DE2424117A1 - Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE2424117A1
Application number: DE2424117A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hirokane; Megumu Sumitomo; Hidenori Takaoka; Kiyomi Yanagida
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1973-05-18
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1975-01-09
Also published as: NO138887C; DE2424117C2; GB1425428A; NO741793L; NO138887B; CH587543A5; US3961944A; CA1039539A

Description

SUMITOMO CHEMICAL COMPANY, LIMITED
Osaka, Japan

"Aluminiumlegierung"

PRIORITÄT: 18. Mai 1973, Japan, Nr. 56 110/73 18. Mai 1973, Japan, Nr. 56 111/73

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung, die sich für Kabelmäntel eignet, welche weniger Wirbelstromverluste ergeben als ein herkömmlicher Aluminiummantel· Die Aluminiumlegie-

. rung kann außerdem leichter in ein Stromkabel mit einem hohen Stromführungsvermögen verarbeitet werden.

Bisher wurden Blei, Ble!legierungen und Aluminium technischer Reinheit als Kabelmantelmaterialien verwendet. Es ist all gemein bekannt, daß Blei und Ble!legierungen eine vorzügliche Kor rosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit besitzen und aufgrund ihrer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit weniger Wirbelstromverluste ergeben. Deshalb wurden sie lange Zeit als unersetzbare Kabelmantelmaterialien angesehen. Da Jedoch Blei und Bleilegierun gen schlechte mechanische Eigenschaften, wie z.B. Zugfestigkeit,

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Kriechfestigkeit und Ermüdung, aufweisen und daraus hergestellte Mäntel sich leicht unter Innendruck deformieren, ist es erforderlich, die Dicke des Mantels und damit des gesamten Kabels zu erhöhen. Reines Aluminium besitzt dagegen eine schlechtere Verarbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit als Blei und Bleilegierungen, Außerdem ergibt es größere Wirbelstromverluste.

Durch die Zunahme -des- Bedarfs an elektrischer Energie müssen Kabel mit einem großen Stromführungsvermögen verwendet werden. Für solche Kabel sind Mantelmaterialien mit besonders geringen Wirbelstromverlusten erforderlich. Zur Erhöhung des Stromführungsvermögens eines Stromkabels kann man den Querschnitt des Leiters ■ erhöhen oder die Stromdichte steigern. Die Erhöhung des Querschnitts eines Leiters kann aber beispielsweise daran scheitern, daß bereits installierte Mäntel und in der Erde verlegte Rohre zu klein sind. Bei einer Erhöhung der Stromdichte werden in einem bereits verlegten Stromkabel mit einem bestimmten Querschnitt die Wirbelstromverluste und die Joule^fsehe Wärme größer, weshalb die Erhöhung des Stromführungsvermogens beschränkt ist. Um die Wirbel-

. Stromverluste zu verringern, ist es erforderlich, die elektrische Leitfähigkeit des Mantelmaterials so weit wie möglich zu senken. Durch die Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit des Mantelmaterials werden die Wirbelströme kleiner und die WirbeIstromver-. luste verringert, so daß das Stromführungsvermögen eines Stromkabels, das mit einem solchen Material ummantelt ist, höher ist.

Ein herkömmlicher Aluminiummantel besitzt eine elektrisehe Leitfähigkeit von 59 % IACS (International Annealed Copper Standard). Wenn beispielsweise eine Aluminiumlegierung mit einer

_Lelektrischen Leitfähigkeit von 40 % IACS oder 35 % IACS als Kabel-

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mantelmaterial verwendet werden kann, dann werden die Wirbelstromverluste bei der Energieübertragung verringert, weshalb.es möglich wird, in einem bereits installierten Kabel mit einem gegebenen Querschnitt (beispielsweise l600 mm ) die gleiche Energiemenge wie in einem Kabel von größerem Querschnitt zu übertragen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kabelmantelmaterial mit. einer Leitfähigkeit von weniger als 55 % IACS, vorzugsweise weniger als ^7 % IACS, zu schaffen, welches weniger Wirbelstromverluste ergibt, eine vorzügliche Verarbeitbarkeit, wie sie für die Herstellung eines Kabelmantels erforderlich ist, eine hohe mechanische Festigkeit, die richtige Duktilität und ein kleines spezifisches Gewicht besitzt.

Die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium wird durchden Zusatz von Legierungselementen verringert. Wenn jedoch der Gehalt an Legierungselementen über die Feststofflöslichkeit im Aluminium zunimmt, dann wird die Verringerung der Leitfähigkeit kleiner. Die Wirkung auf die Verringerung der Leitfähigkeit ist bei Cr, Mn und Li je Gewichtseinheit ziemlich hoch. Dann folgen Ti und Zr. Die Wirkung von Cu und Pe ist verhältnismäßig klein.

Die Verarbeitbarkeit von Aluminium wird jedoch durch den Zusatz von Legierungselementen verschlechtert. Ein Aluminiummantel wird üblicherweise durch Extrudieren hergestellt. Die Extrudierbarkeit bestimmt sich nach dem Extrusionsdruck, der Extrusionsgeschwindigkeit und der Anwesenheit von Fehlern im extrudierten Mantel. Die Extrudierbarkeit ist besser, wenn der Extrusionsdruck niedriger ist, die Extrusionsgeschwindigkeit höher ist und die Fehler im extrudierten Mantel, wie z.B. Streifen und Risse, weniger auftreten.
L_ Als übliches Aluminiummantelmaterial wird 99,7

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Aluminium oder 99*5 #iges Aluminium verwendet, welche außer Verunreinigungen, wie z.B. Fe und Si, keine speziellen Legierungselemente enthält. Das 99 j 7 £ige Aluminium besitzt bei einer hohen Temperatur eine niedrigere Zugfestigkeit und Prüfspannung als 99,5 $iges Aluminium. Die Dehnbarkeit bei hoher Temperatur ist aber in beiden Fällen gleich. Bei der Herstellung eines Mantels durch Extrudieren eines Gießblocks aus einem solchen Metall ist der Extrusionsdruck bei 99»7 ^igem Aluminium niedriger und die Extrusionsgeschwindigkeit höher, als dies bei 99,5 ?igem Aluminium der Fall ist. 99,7 %iges Aluminium besitzt also - im Vergleich zu 99 _tb tigern Aluminium eine vorzügliche Verarbeitbarkeit. Zur Verringerung der Wirbelstromverluste ohne Verschlechterung der Verarbeitbarkeit des Mantelmaterials ist es deshalb erwünscht, die elektrische Leitfähigkeit des Mantelmaterials zu senken, ohne daß die Zugfestigkeit und Prüfspannung bei hohen Temperaturen erhöht und die Dehnbarkeitseigenschaften verschlechtert werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wurde nunmehr durch die Schaffung einer Aluminiumlegierung gelöst, die mindestens eines der Elemente Mn und Cr und vorzugsweise auch Li enthält. Eine solche Legierung ergibt, wenn sie in einem Kabelmantel verwendet wird, weniger Wirbelstromverluste als herkömmliches Alu- · minium, Sie besitzt weiterhin eine vorzügliche Verarbeitbarkeit, eine hohe mechanische Festigkeit, die geeignete Duktilität und ein niedrigeres spezifisches Gewicht als Blei und Bleilegierungen. Sie besitzt also als Kabelmantelmaterial insgesamt vorzügliche Eigenschaften.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Aluminiumlegie-

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rung, die Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von weniger als ungefähr 0,8 Gew.-% enthält, wobei die Bereiche durch die Gleichung

0,35 - 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-%) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-#) ^ 5,1

/weiterhin höchstens gegeben sind und wobei die Aluminiumlegierung gegebenenfalls / 0,5 Gew.-% Li, vorzugsweise 0,05 bis 0,^5 Gew.-% Li, enthält.

Die Gehalte an Mn und Cr in der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung sind aus den folgenden Gründen auf die obigen Bereiche beschränkt. Wenn die Gehalte an Mn und Cr außerhalb der oben angegebenen Bereiche liegen, wobei der Gehalt an Li weniger als 0,5 Gew,-% beträgt, dann nimmt die Bildung von intermetallischen Verbindungen zu, wodurch die Leitfähigkeit instabil und die Verarbeitbarkeit der Legierung stark verschlechtert wird oder die Leitfähigkeit über 55 % IACS steigt.

Der Zusatz von Li zur Aluminiumlegierung ergibt die folgenden Wirkungen:

1) Die elektrische Leitfähigkeit wird wie beim Zusatz von Mn und Cr stark verringert.

2) die Verarbeitbarkeit der Legierung bei hohen Temperaturen wird nicht verschlechtert. Sie kann sogar in gewissem Ausmaß verbessert werden. Dies steht im Gegensatz zu der Erscheinung, die beim Zusatz von Mn und Cr_ beobachtet wird.

Durch Zusatz von lediglich Li kann eine Aluminiumlegierung mit einer Leitfähigkeit von weniger als 40 % IACS erhalten werden. Wenn beispielsweise 0,75 Gew.-^ Li alleine zu Aluminium zugegeben werden, dann wird eine Aluminiumlegierung mit einer Leitfähigkeit von ungefähr 37 % IACS und mit einer vor-

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»6-

züglichen Verarbeitbarkeit erhalten. Trotz dieser Tatsache ist der Gehalt an Li in der erfindungsgemäßen Legierung kleiner, da Li im Vergleich zu Mn und Cr ein teures Element ist.

Wie oben bereits erwähnt, können durch Zusatz V/oder /mante1legierungen

von Mn undNCr und ggf. von Li zu Aluminium Kabel/ mit den verschiedensteh vorteilhaften Eigenschaften hergestellt werden. Wenn ein Kabelmantel gewünscht wird, der eine niedrige Leitfähigkeit aufweist und dessen Rohmaterialien nicht zu teuer sind, dann kann ein Kabelmantel aus einer Aluminiumlegierung hergestellt werden, die mindestens eines der Elemente Mn und Cr und nur geringe Mengen oder gar kein Li enthält. Wenn die Gehalte an Mn und Cr in dem durch die Gleichung

3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-%) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-£)>1,2 definierten Bereich liegen, dann sind die Zugfestigkeit und die Prüfspannung der Legierung bei hohen Temperaturen besser als bei einem 99»5 S>igen Aluminium, wie dies aus den weiter unten aufgeführten Beispielen hervorgeht, aber die Verarbeitbarkeit wird etwas verschlechtert. Die Verschlechterung ist aber nicht so ausgeprägt, daß in der Praxis Schwierigkeiten auftreten. Wenn deshalb eine starke Verringerung der Wirbelstromverluste ohne übermäßige Erhöhung der Rohmaterialkosten erforderlich ist, wobei eine kleine Einbuße in den. Verarbeitungseigenschaften hingenommen werden kann, dann ist es möglich, ein Kabelmantelmaterial zu verwenden, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, welche Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von höchstens 0,8 Gew.-% enthält, wobei die Bereiche durch die Gleichung

1,2 0,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-Z) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-Jf) ^ 5,1 ■ gegeben sind. Eine solche Alu-

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miniumlegierung besitzt eine Leitfähigkeit von 43,5 % IACS bis 22 % IACS. Insbesondere kann in einem solchen Fall ein Kabelmantelmaterial gewählt werden, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, die Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von höchstens 0,8 Gew.-% enthält, wobei die Bereiche durch die Gleichung

1,55 = 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew„-%)+ 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-%) =5,1 gegeben sind. Eine solche Aluminiumlegierung-besitzt eine Leitfähigkeit von 40 % IACS bis 22 % IACS.

Ganz besonders wird für einen solchen Fall ein Kabelmantelmaterial verwendet, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, die Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von höchstens 0,8 Gew.-% enthält, wobei die Bereiche durch die Gleichung

2,18 = 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-%) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-%)· = 5,1 gegeben sind. Eine solche Legierung besitzt eine Leitfähigkeit von 35 % I7*CS bis 22 '% IÄCS.

Bei der Herstellung von Aluminiummänteln mit Hilfe der herkömmlichen Extruder ist es erwünscht, daß die Verringerung ■ der Wirbelstromverluste nicht auf Kosten der Verarbeitbarkeit der Aluminiumlegierung geht. Zur Herstellung eines Aluminiurrikabelmantels kann, ohne daß die RohmaterJalkosten stark erhöht werden, ein Kabelmantelmaterial verwendet werden, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, die durch Zulegieren von Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von höchstens 0,8 Gew.-% in Aluminium mit einer R'einheit von 99,8 Gew.-% oder mehr erhaJ.ten wird, wobei die Bereiche durch die Gleichung

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-ο-

0,9 ^ 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-%) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-JS) ^ 1,2 gegeben sind. Eine solche Aluminiumlegierung besitzt eine Leitfähigkeit von 47 % IACS bis 43,5 % IACS. In diesem Fall wird ein Kabelmantelmaterial mit einer besseren Verarbeitbarkeit und mit weniger Wirbelstromverlusten erhalten als es bei 99,5 /Sigem Aluminium der Fall ist.

Wenn eine weitere Verringerung der Wirbelstromverluste erforderlich ist und die Rohmaterialkosten etwas höher sein dürfen, dann wird als Kabelmantelmaterial eine Aluminiumlegierung verwendet, die außerdem noch Li enthält. Wie bereits oben erwähnt, beeinträchtigt der Zusatz von Li die Verarbeitbarkeit bei hohen Temperaturen nicht, was in Gegensatz zu Mn und Cr steht. Aluminiumlegierungen, die Li enthalten, stellen also ein Kabelmantelmaterial dar, - das eine bessere Verarbeitbarkeit und eine niedrigere Leitfähigkeit hat und damit weniger Wirbelstromverluste ergibt als eine Aluminiumlegierung, die nur Mn und/oder Cr enthält.

Zwischen den Gehalten an Mn, Cr und Li und der Leitfähigkeit der Aluminiumlegierung besteht folgende Beziehung: Elektrische Leitfähigkeit {% IACS) = 176/[3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-i) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-?) + 2,85! - 30 χ Li-Gehalt (Gew.-g).

Kleine Mengen von Verunreinigungen im Aluminium, wie z.B. Fe, Cu, V usw., verschlechtern die Warm- und Kaltbearbeitbarkeit- und auch die Korrosionsbeständigkeit. Ferner verringern sie die elektrische Leitfähigkeit. Der Zusatz von Ti oder Zr verfeinert die Kristallkörner, wodurch die Verarbeitbarkeit und die DuktiJLität verbessert werden, wobei gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit sinkt. Der Zusatz von Sb erhöht die Korrosionsbeständigkeit einer Aluminiumlegierung.

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Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung, welche die oben beschriebene Zusammensetzung aufweist, kann zur Herstellung von Kabelmänteln durch jedes herkömmliche Verfahren verwendet werden.

Die Herstellung der erfxndungsgemäßen Aluminiumlegierung wird durch die Beispiele erläutert. Teile, Prozentangaben und Mengenverhältnxsse beziehen sich auf- das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiele

Geschmolzene Aluminiumlegierungen, die Mn, Cr und Li in den in Tabelle I angegebenen Mengen enthielten, wurden in eine Metallform zur Herstellung eines Prüflings gemäß JIS Z 2201-4 bei einer Temperatur von 72O°C gegossen. Die elektrische Leitfähigkeit und die Zugeigenschaften des auf diese Weise hergestellten Prüflings wurden untersucht. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I angegeben. Die Zugeigenschaften bei hohen Temperaturen, die in der Tabelle angegeben sind, wurden zur Veranschaulichung der Verarbeitbarkeit der Legierungen beigefügt. Die Beziehungen zwischen dem Extrusionsdruck, der Zugfestigkeit bei hoher Temperatur und der 0,2 % -Prüf spannung sind in Tabellen angegeben.

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	Vergleichs	Mn	Tabelle	Li	I	Al	Leitfähigkeit {% IACS)
	beispiele ■* 26	0,32 0,41 0,76	Bestandteile (Gew. -Jt)	-		Rest Il η
Nr.		1.35	Cr		It	46,5 43,0 34,5
erfindungs~ 1 gemäße ~ Beispiele 3		-	—	-	η	26,2
4	-	-	-	η	42,0
5	-	0,35	-	H	36,3
6	0,20	0,48	-	Il	35,3
7	0,63	0,56	-	η	35,6
8	0,33	0,39	■ -	M	30,2
9	0,57	0,28	-	Il	27,4
10	1,06	0,66	-	η	26,9
11	0,46	0,53	-	It	24,3
12	-	0,34	-	π	41,8 '
13	-	-	-	η	39,1
14	0,21	0,43	-	Il	43,7
15	0,45	0,32	0,08	Il	43,1
16	0,46	0,16	0,17	η	38,3
17	0,40	-	0,35	It	36,0
18	-	-	0,08	η	32,3
19	-.	-	0,20	η	36,6
20	-	0,40	0,39	η	33,6
21	0,20	0,40	0,08	η	32,3
22	0,20	0,31	0,39	η	33,6
23		0,38			31,5
24	-	0,15		99,5 99,7
		59,5 60,6

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Zugeigenschaften bei Raumtemperatur (20 - 30⁰C)

Nr, Zugfestigkeit 0,2$-Prüfspannung Reißdehnung (50 (kg/mm"2) (kg/mm²) GL 50 mm

45 41

31 42

39 44

38 35 49 50

44 49 47 38 50 44 38 36 46 46 34 38 40

40 45

erfindungs- gemäße Bei spiele 1	6,9	3,5
- . 2	7,9	- - 3,3
3	8,4	• 3,8
4	10,7	3,9·
- 5	6,9	' 3,3
6	8,4	3,7
7	7,4	• 4,2
8	7,6	4,2
9	9,4	3,5
10	9,8	3,9
11	• 9,6	4,7
12	11,0	4,6
13	8,3	2,9
14	8-, 2	3,2
15	7,5	2,9
16	8,0	3,0
17	7,0	2,3
18	6,9	2,3
19	8,4	■ 3,0
• .20	6,9	2,3
21	6,8	2,4
' 22	7,9	2,9
23	7,5	4,1
24	8,5	3,0
Vergleichs beispiele 25	6.3	2,9
26	6,9	2,4

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Zugeigenschaften bei 45O°C

Nr. Zugfestigkeit 0,2 JS- Prüf spannung Reißdehnung {%) (kg/mm2) (kg/mrn^) ,GL 50 mm

erfindungs gemäße Beispiele	_	1 2	1,00 1,32	0,95 1,26	80 70
	Vergleichs beispiele	3	1,80	1,50	31
		4	2,52	2,40	50
	5	1,38	1,3 J	52
	6	1,70	1,50	48
	7	1,70	1,50	48
	8	1,70	1,50	28
	9	2,14	2,00	59
	10	2,40	2,10	49
	11	2,45	' 2,00	30
	12	2,70	2,60	50
	13	1,36	1,21	71
	14	1,48	1,34	56
	15	1,30	1,12	70
	16	1,32	1,10	71
	17	1,32	1,18	60
	18	1,30	χ 1,20	65
	19	1,25	1,10	55
	20	1,47	1,33	65
	21	1,47	1,30	60
-	22	1,30	1,09	48
	23	1,68	1,40	30
24	1,30	1,09 .	52
25 '	1,18	0,98	59
26	0,85	0,80	60

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Zugeigenschaften bei 500°C

Nr. Zugfestigkeit 0,256—Prüf spannung Reißdehnung (%) (kg/mm2) (kg/mm^) GL 50 mm

erfindungs- gemäföe Bei spiele	1	0,72	0,70	.77
	2	0,90	0,83	72
	3	1,40	1,20	59
	4	1,92	1,88	61
	5	1,01	1,00	60
	6	1,35	1,20	49
	7	1,40	1,20	55
	8	1,40	1,25	72
	.9	1,60·'	• 1,55	58
	10	1,85	1,68	47
	1-1	2,00	1,70	42
	12	2,12	2,10	56 .
	13	0,96	0,90	71
>	14	1,09	1,01	54
	15	0,92	0,85	74
	16	0,91	0,80	73
	17	0,95	0,88	74
	18	0,93	0,89	66
	19.	0,80	0,71	40
	20	1,03	1,01	65
	21	1,03	1,00	50
	22	0,-91	■ 0,81	45 .
	23	1,37	1,22	61
	24 ·	0,88	0,79 -	54
Vergleichs beispiele	25	0,90	0,80	61
	26	0,65	0,63 -	59

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	•	Nr.	Bestandteile (Gew.-%)	0	Cr	0	Li	Al	Tabelle	50O⁰C	0,2$-Prüfspannung	500⁰C	Extrusionsdruck (kg/mm )	500°c	I
		25	Mn	0	-	0 0	-	99,5	; II	0,90	400°C	0,80	40O⁰C	11,0	-Er I
		26	-	0	-	0	-	99,7	• Zugfestigkeit (kg/mm )	0,65	1,25	0,63	18,5	8,3
Vergleichs	17	-		_	0	,08	Rest	400°C	0,95	1,10	0,88	14,6	11,8
beispiele	18 20	0,45	0	,40		,17 ,08	It ti	1,60	0,93 1,08	1,59	0,89 IiOl	21,5	12,0 13,5
erfindungs-·	21	0,46		,40		,20	It	1,20	1,08	1,65 1,69	1,00	22,5 23,7	13,7
gemäße Beispiele	24	-	,15		,39	11	1,83	0,88	1,71	0,79	23,4	11,2
■	13	0,20	-		-	It	1,86 1,98	0,96	■1,44	0,90	21,0	11,6
	14	0,46	,43	-	It	1,98	1,09	1,50	1,01 :	21,0	13,0 ■
		-			1,80		1,66	: Extrusionsverhältnis: 20	23,7.
	Anmerkungen:			1,78
			1/95
		Extrusionsbedingungen:

Extrusionsgeschwindigkeit: 10 mm/min Extrusionstemperatur: 400°C und 500⁰C

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die elektrischen Leitfähigkeiten der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen (Beispiele 1 bis unterhalb kj % IACS liegen und damit auch unterhalb den entsprechenden Werten für 99,5 #iges Aluminium (Beispiel 25) und,99,7 ?iges Aluminium (Beispiel 26), welche herkömmliche Kabelmantelmaterialien sind, liegen. Demgemäß sind also die Wirbelstromverluste in aus den erfindungsgemäßen Legierungen hergestellten Kabelmänteln kleiner als bei herkömmlichen Aluminiummänteln.

Die Zugfestigkeit bei hohen Temperaturen und die Prüfspannung, welche wichtig für die' Bestimmung der Warmbearbeitbarkeit sind, liegen bei den erfindungsgemäßen Legierungen günstiger als bei 99*5 tigern Aluminium (Beispiel 25), bei welchem es sich um herkömmliches Kabelmantelmaterial handelt. Ausnahmen machen die erfindungsgemäßen Legierungen der Beispiele 1, 2, 19, 22 und 2*1. Die PestigkeitsWerte dieser Legierungen ergeben aber bei der Verarbeitung dieser Materialien keinerlei Schwierigkeiten. Die erwähnten Eigenschaften der Legierungen der Beispiele 2, 22 und 2k sind die gleichen wie diejenigen der Legierung des Beispiels 25 bei 500⁰C; diejenigen der Beispiele 1 und 19 sind schlechter als diejenigen des Beispiels 25 bei 500 C.
Weiterhin ist die Reißdehnung der erfindungsgemäßen Aluminiumle-

gierungen die gleiche wie bei einem herkömmlichen Aluminiummantel. Die Zugfestigkeit und die Prüfspannung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur liegen höher als die entsprechenden Werte von herkömmlichen Aluminiummänteln, d.h. also, daß die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur eindeutig eine bessere mechanische Festigkeit aufweisen als die herkömmlichen Kabelmante Materialien.

Insbesondere zeigt das erfindungsgemäße Beispiel 12 eine ^starke Verringerung der Wirbelstromverluste ohne wesentliche Er-

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Γ Π

-16-

höhung der Rohmaterialkosten, wobei jedoch die Verarbeitbarkeit etwas leidet. Man sieht, daß die elektrische Leitfähigkeit der Aluminiumlegierung von Beispiel 12 2*1,3 % IACS beträgt, ein Wert, der wesentlich niedriger liegt als die 59,5 % IACS eines herkömmlichen 99»5 £igen Aluminiums.

Bei einem Vergleich der erfindungsgemäßen Legierung von Beispiel 1, welche verringerte Wirbelstromverluste ergibt, ohne daß die Rohmaterialkosten stark steigen und ohne daß die Verarbeitbarkeit leidet, mit einem herkömmlichen Kabelmantelaluminium (99,5/0 (Beispiel 25) ist ersichtlich, daß die Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung mit k6,5 % IACS niedriger liegt als bei 99,5 tigern Aluminium, welches eine Leitfähigkeit von 59,5 % IACS ■aufweist. Daraus ergeben sich also geringere Wirbelstromverluste bei der erfindungsgemäßen Legierung.

Weiterhin sind die Zugfestigkeit und die Prüfspannung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen bei hohen Temperaturen geringer als die entsprechenden Werte von 99,5 tigern Aluminium bei 45O°C und 500⁰C.

Genauer gesagt, die Zugfestigkeit und die 0,2 Jg-PrUf--" .spannung von 99,5 tigern Aluminium bei H50 C waren 1,18 kg/mm bzw. 0,98 kg/mm², während die Zugfestigkeit und die 0,2 jS-Prüfspannung der erfindungsgemäßen Legierung von Beispiel 1 bei 450⁰C

2 2

1,00 kg/mm bzw. 0,95 kg/mm betrugen. Die Zugfestigkeit und die .

0,2 %-Prüfspannung von 99,5 tigern Aluminium bei 500⁰C betrugen

2 ?

0,90 kg/mm bzw. 0,80 kg/mm , wogegen die Zugfestigkeit und die Prüfspannung der erfindungsgemäßen Legierung von Beispiel 1 Werte

2 2

von 0,72 kg/mm bzw, 0,70 kg/mm bei der gleichen Temperatur hatten. Die Reißdehnung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung von LBeispiel 1 ist nahezu die gleiche wie bei den herkömmlichen Alu- _j

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mlniummantelmaterialien.

Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung von Beispiel 1 stellt also ein Kabelmantelmaterial dar, welches im Vergleich zu 99,5 #igem Aluminium eine verbesserte Verarbeitbarkeit aufweist und weniger Wirbelstromverluste ergibt, wobei die Rohmaterialkosten nicht wesentlich erhöht sind.

Bei einer Betrachtung der Beispiele 19, 22 und 2*1 ergibt sich, daß gegenüber herkömmlichem 99,5 tigern Aluminium (Beispiel 25) die Wirbelstromverluste stark verringert und die Ver-

L . J

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' ' -18-

arbeitbarkeit im wesentlichen beibehalten sind, wobei die Rohmaterialkosten nur etwas höher sind. Die elektrische Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierurigen liegt mit 31,5 bis 32,3 % IACS wesentlich niedriger als bei 99,5 tigern Aluminium, welches eine Leitfähigkeit von 59,5 % IACS aufweist.

Die Zugfestigkeit und die 0,2 SUPrüfspannung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen der Beispiele 19, 22 und 24 bei ungefähr 500⁰C waren 0,80 bis 0;91 kg/mm² bzw. 0,71 bis 0,8l kg/mm², wogegen die entsprechenden Werte einer 99»5 #igen Aluminiumlegierung

2 2

0,90 kg/mm bzw. 0,80 kg/mm betrugen. Das heißt also, diese Werte der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen waren in etwa die gleichen oder etwas niedriger als bei 99,5 /Sigem Aluminium. Mit anderen Worten heißt das: Bai den erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen der Beispiele 19, 22 und 2H waren der Extrusionsdruck und die Extrusionsgeschwindigkeit etwa die gleichen wie oder etwas höher als bei 99,5 tigern Aluminium. Die Reißdehnung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen bei hohen Temperaturen war ¹IO bis 60 %_y weshalb . keinerlei Schwierigkeiten bei der Extrusion der Legierungen auftra-. ten.

Die Zugfestigkeit und die 0,2 ?-Prüfspannung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen der Beispiele 19, 22 und 2M bei

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Raumtemperatur waren 7,9 bis 8,5 kg/mm bzw. 2,9 bis 3,0 kg/mm .

Die entsprechenden Werte von 99,5 tigern Aluminium waren 6,3 kg/mm_ bzw. 2,9 kg/mm². Dies zeigt klar, daß diese Eigenschaften bei den erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen besser waren. Die Reißdehnung der.erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung bei Raumtemperatur war 36 bis Ί0 %_t d.h. also, daß die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen als Kabelmantelmaterialien eine ausreichende Duktili-

ität aufwiesen.

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Ein Vergleich der elektrischen Leitfähigkeit und der Festigkeit bei hoher Temperatur zwischen den Beispielen 17 und 18 und dem Beispiel 13, zwischen dem Beispiel 19 und dem Beispiel 2, zwischen den Beispielen 20 und 21 und dem Beispiel 14, zwischen dem Beispiel 22 und dem Beispiel 15» zwischen dem Beispiel.23 und dem Beispiel 8 und dem Beispiel 24 und dem Beispiel 16 bestätigen die oben angegebene Wirkung des Zusatze.s von Li. Es ist ersichtlich, daß in jedem Fall die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen, die Li enthielten, eine niedrigere Leitfähigkeit und die gleiche oder eine etwas höhere Zugfestigkeit -und Prüfspannung bei hoher Temperatur aufwiesen als erfindungsgemäße Aluminiumlegierungen, die kein Li enthielten.

Eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung, die 0,25 Gew,.-$ Mn und 0,45 Gew.-% Li enthält, ergibt einen Kabelmantel, dessen Leitfähigkeit ungefähr 35,3 % IACS beträgt, dessen Zugfestigkeit und Prüfspannung bei hohen Temperaturen die gleichen sind wie bei > 99>7 $igem Aluminium, dessen Wirbelstromverluste verringert sind und dessen Warmextrudierbarkeit annähernd die gleiche ist wie bei 99,7 tigern Aluminium. Dies ist in den obigen Beispielen nicht erläutert. .

Wie bereits erwähnt, besitzt das erfindungsgemäße Kabelmantelmaterial bei Raumtemperatur (20 - 30°C) eine höhere Festigkeit als herkömmliche Kabelmantelmaterialien. Außerdem besitzen sie als Kabelmantelmaterial eine ausreichende Duktilität, haben

eine vorzügliche Verarbeitbarkeit und zeigen im Vergleich zu einem herkömmlichen Aluminiummantelmaterial weniger Wirbelstromverluste. Das spezifische Gewicht der erfindungsgemäßen Ka~ belmante!materialien ist geringer als bei Kabelmantelmaterialien l_aus Blei oder Bleilegierungen, wodurch die Handhabung der erfin-

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dungsgemäßen Kabelmantelmaterialien erleichtert wird. Insbesondere v/erden durch die Erfindung also Kabelmantelmaterialien geschaffen, die die gleiche oder eine bessere Verarbeitbarkeit als herkömmliche Aluminiummantelmaterialien haben und die Mäntel mit weniger Wirbelstromverlusten ergeben als dies bei herkömmlichen Aluminiummänteln der Fall ist. Die erfindungsgemäßen Kabelmantelmaterialien eignen sich deshalb insbesondere für die Ummantelung von Kabeln mit einem hohen Stromführungsvermögen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

in einer Menge von höchstens · 0,8 Gew.-? enthält, wobei

3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-JS) ^ 5,1 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-2) ^" 0,35.
2. Aluminiumlegierung, welche Mangan in einer · Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom

in einer Menge von' höchstens 0,8 Gew.-? enthält, wobei

außerdem die beiden Gleichungen erfüllt sind:

3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-?) ⁴^ 5,1 3,8 χ Cr-Geh'alt (Gew.-?) + 3,0. χ Mn-Gehalt (Gew.-?) > 1,2.
3. Aluminiumlegierung, welche Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom

in einer Menge von höchstens 0,8 Gew.-% enthält, wobei

außerdem die beiden Gleichungen erfüllt sind:

3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) + 3,0 χ Mn-Gehalt -(Gew.-5?) "$ 5,1 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-%) + 3,0 χ Mn-Gehalt (.Gew.-*) ^ 1,55.
4. Aluminiumlegierung, welche Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom

in einer Menge von höchstens 0,8 Gew.-£ enthält, wobei

außerdem die beiden Gleichungen erfüllt sind:

3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) χ 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-?) "^ 5,1 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-Ji) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-?) ^ 2,18.
5. Aluminiumlegierung, welche Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom

L in einer Menge von höchstens " °,8 Gew.-? enthält, wobelj

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außerdem die Gleichung

0,35 ^ 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-Ji) ^ 1,2 erfüllt ist. . ·
6. . Aluminiumlegierung, welche Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom

in einer Menge von' höchstens 0,8 Gew.-? enthält, wobei

außerdem die beiden Gleichungen erfüllt sind:

3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-?) "^ 1,2 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-?) + 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-?) ^ 0,9»
7. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin höchstens

0,5 Gew.-? Lithium enthält.
8. Verwendung der Aluminiumlegierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Kabelmänteln.

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