DE2424117C2

DE2424117C2 - Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE2424117C2
Application number: DE2424117A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hirokane; Megumu Sumitomo; Hidenori Nagoya Aichi Takaoka; Kiyomi Yanagida
Original assignee: Sumitomo Aluminum Smelting Co
Current assignee: Sumitomo Aluminum Smelting Co
Priority date: 1973-05-18
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1982-09-23
Also published as: CA1039539A; NO138887B; US3961944A; CH587543A5; NO138887C; GB1425428A; NO741793L; DE2424117A1

Description

Temperatur ist aber in beiden Fällen gleich. Bei der Herstellung eines Mantels durch Strangpressen eines GieBblocks aus einem solchen Metall ist der Preßdruck bei 99,7%igem Aluminium niedriger und die Preßgeschwindigkeit höher, als dies bei 99,5%igem Aluminium der Fall ist 99,7%iges Aluminium besitzt also im Vergleich zu 99,5%jgem 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 0,2-Grenze bei hohen Temperaturen erhöht und die Dehnung verschlechtert werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Aluminiumlegierung gelöst, die einen Gehalt an Mn und Cr oder an Cr allein aufweist und vorzugsweise auch Li enthält Eine solche Legierung ergibt, wenn sie als Kabelmantel verwendet wird, weniger Wirbelstromverluste als herkömmliches Aluminium. Sie besitzt weiterhin eine vorzügliche Verarbeitbarkeit eine hohe mechanische Festigkeit ausreichende Duktiiität und ein niedrigeres spezifisches Gewicht ais Blei und Bleilegierungen. Sie besitzt also als Kabelmantelwerkstoff insgesamt vorzügliche Eigenschaften.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Aluminiumlegierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus maximal 1,7% Mangan und maximal 0.8% Chrom oder aus maximal 03% Chrom allein und Aluminium als Rest besteht wobei die beiden Gleichungen

33 χ Chromgehalt (%) +3,0 χ Mangangehak (%) < 5,1

3,8 χ Chromgehalt (%) +3,0 χ Mangangehak (%) 2 035

erfüllt sind.

Vorzugsweise enthält die Legierung der Erfindung zusätzlich bis zu 0,5% Lithium.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der genannten Legierungen zur Herstellung von Kabelmänteln. Dabei umfaßt die Erfindung auch die Verwendung von Aluminiumlegierungen, die maximal 1,7% allein enthalten, wobei die beiden vorstehenden Gleichungen erfüllt sind.

Die Gehalte an Mn und Cr in der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung sind aus den folgenden Gründen auf die genannten Bereiche beschränkt Wenn die Gehalte an Mn und Cr außerhalb der oben angegebenen Bereiche liegen, entstehen in stärkerem Maße intermetallische Verbindungen, wodurch die Leitfähigkeit ungleichmäßig 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 bei 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 LJ allein 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 vorzüglichen 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 von Mn und/oder Cr und ggf. von Li zu Aluminium Kabelmantellegierungen mit den verschiedensten vor teilhaften 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 hi 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 0,2-Grenze der Legierung bei hohen Temperaluren besser ais bei einem 99,5%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 Roh-

JO materialien erforderlich ist wobei eine kleine Einbuße in den Verarbeitungseigenschaften hingenommen werden kann, dann ist es möglich, ein Kabelmantelwerkstoff zu verwenden, der aus einer Aluminiumlegierung besteht welche Mangan in einer Menge von höchstens 1,7

j5 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von höchstens 03 Gew.-% enthält wobei die Bereiche durch die Gleichung

U < 33 χ Cr-Gehalt (Gew.-%) +3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-%) <, 5,1

gegeben sind. Eine solche Aluminiumlegierung besitzt eine Leitfähigkeit von 43,5% IACS bis 22% IACS. Insbesondere kann in einem solchen Fall ein Kabelmantelwerkstoff gewählt werden, der aus einer Aluminiumlegierung besteht die Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von höchstens 03 Gew.-% enthält wobei die Bereiche durch die Gleichung

1,55 S 33 χ Cr-Gehalt (Gew.-%) +3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-°/o)S 5,1

gegeben sind. Eine solche Aluminiumlegierung besitzt eine Leitfähigkeit von 40% IACS bis 22% IACS.

Ganz besonders wird für einen solchen Fall ein Kabelmantelwerkstoff verwendet, der aus einer Aluminiumlegierung besteht die Mangan in einer Menge von höchstens 1,7 Gew.-% und bzw. oder Chrom in einer Menge von höchstens 03 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% IACS bis 22% IACS. Bei der Herstellung von Aluminiummänteln mit Hilfe der herkömmlichen Strangpressen ist es erwünscht daß die Verringerung der Wirbelstromverluste nicht auf Kosten der Verarbeitbarkeit der Aluminiumlegierung

geht. Zur Herstellung eines Aluminiumkabelmantels kann, ohne daß die Rohmaterialkosten stark erhöht werden, ein Kabelmantelwerkstoff verwendet werden, der 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 Reinheit von 99,8 Gew.-% oder mehr erhalten wird, wobei die Bereiche durch die Gleichung

0,9 < 3,8 χ Cr-Gehalt (Gew.-%)
+ 3,0 χ Mn-Gehalt (Gew.-%) ^ 1,2

gegeben sind. Eine solche Aluminiumlegierung besitzt eine Leitfähigkeit von 47% IACS bis 43,5% IACS. In diesem Fall wird ein Kabelmantelwerkstoff mit einer besseren Verarbeitbarkeit und mit weniger Wirbelstromverlusten erhalten als es bei 99,5%igem Aluminium der Fall ist.

Wenn eine weitere Verringerung der Wirbelstromverluste erforderlich ist und die Rohmaterialkosten etwas höher sein dürfen, dann wird als Kabelmantelwerkstoff eine Aluminiumlegierung verwendet, die außerdem noch Li enthält. Wie bereits oben erwähnt, beeinträchtigt der Zusatz von Li die Verirbeitbarkeit bei hohen Temperaturen nicht, was in Gegensatz zu Mn und Cr steht Aluminiumlegierungen, die Li enthalten, stellen also einen Kabelmantelwerkstoff dar, der 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.-%)
Tabelle I

n-Gehalt (Gew.-%)+2,85]
-30xLi-Gehalt(Gew.-%).

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 Duktilitäx

ίο verbessert werden, wobei gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit sinkt Der Zusatz von Sb erhöht die Korrosionsbeständigkeit einer Aluminiumlegierung.

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

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung wird durch die Beispiele erläutert Teile, Prozentangaben und Mengenverhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist

Beispiele

Geschmolzene Aluminiumlegierjn?en, 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 720⁰C gegossen. Die elektrische Leitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften beim Zugversuch des auf diese Weise hergestellten Prüflings wurden untersucht Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle I angegeben. Die mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen, die in der Tabelle angegeben sind, wurden zur Veranschaulichung der Verarbeitbarkeit der Legierungen beigefügt Die Beziehungen zwischen dem Preßdruck, der Zugfestigkeit bei hoher Temperatur und der 0,2-Grenze sind in Tabelle II angegeben.

erfindungsgemäß zu verwendende Legierungen

erfindungsgemäße Legierungen

Vcrglcichslegicrngen

Proben	Bestandteile	Cr	Li	AI	Leitfähigkeit
	(Gew.-%)	-	-	Rest	(% IACS)
Nr.	Mn	-	-	Rest
1	0,32	-	-	Rest	46,5
2	0,41	-	-	Rest	43,0
3	0,76	0,35	-	Rest	34,5
4	1,35	0,48	-	Rest	26,2
5	-	0,56	-	Rest	42,0
6	-	0,39	-	Rest	36,3
7	-	0,28	-	Rest	35,3
8	0,20	0,66	-	Rest	35,6
9	0,63	0,53	-	Rest	30,2
10	0,33	0,34	-	Rest	27,4
U	0,57	-	-	Rest	26,9
12	1,06	0,43	-	Rest	24,3
13	0,46	0,32	-	Rest	41,8
14	-	0,16	-	Rest	39,1
15	-	-	0,08	Rest	43,7
16	0,21	-	0,17	Rest	43,1
17	0,45	-	0,35	Rest	38,3
18	0,46	0,40	0,08	Rest	36,0
19	0,40	0,40	0,20	Rest	3?,3
20	-	0,31	0,39	Rest	3ö,6
21	-	0,38	0,08	Rest	33.6
22	-	0,15	0,39	Rest	32,3
23	0,20	-	-	99,5	33,6
24	0,20	-	-	99.7	31,5
25	-			59,5
26	-			60.6

	Nr.	Legierungen	0,40	0,43	24 24	117	IO	500⁰C	0.2-Ci	(iren/e	8,0	llnichtlehnunj!	50 mm	50O⁰C
	25		0,40					9,0		^N/mm^J	6.3	¹ (il.		110
	26		0,20 0,15	irhältnis: 20			/ugfcUigkcit	6.5		7.0	8.8	7 τ		83
9	17		0,46	Preßgeschwindigkeit		l'rohcn	^N/muv	9.5		8.3	8.9	72		118
	18			Nr	7.2	9,3	12.0	10.1	59		120
	20			I	9.0	10.8	18.8	10.0	61		135
Mechanische Eigenschaften bei 50O⁰C	21			2	14.0	10.8	10.0	7,9	60		137
	24			3	19.2	8.8	12,0	9.0	49		112
	13			4	10.1	9,6	12.0	10,1	55		116
	14			5	13.5	10,9	12.5		72		130
				6	14.0		15.5		5 S
erfindungsgemaR zu verwendende	Preßve			7	14.0		16,8		47
				S	16.0		P.O		42
				9	18.5		21.0		56
			10	20.0		9,0		71
			Il	21.2		10.1		54 1 X
			12	9,6		8.0		I t 73
			13	10,9		8.8		74
erfindungsgemiiße Legierungen			14 t r	9J		8.9		66
			1.1 16	9.5		7.1	40
			P	9.3		10,1	65
			18	8,0		10.0	50
			19	10.3		8,1	45
			20	10,3		12,2	61
			21	9,1		7.9	54
			22	13,7		8.0	61
	Bestandteile		23	8.8		6.3	59
	(Gew.-M		24	9.0				Prelklruck
	Mn Cr		25	6.5		renze	N, ι /mm·
	-		26			M , /mm-	400⁰C
	- -			Zugfestigkeil		400⁰C 500⁰C	185
	0,45			^N/mnv		12.5	146
	0.46			400⁰C		11.0	215
	Li	Al	16,0		15.9	225
	-	99,5	12,0		16,5	237
	-	99,7	18.3		16.9	234
	0,08	Rest	18,6		17,1	210
Vergleichslegierungen	0,17	Rest	19,8		14,4	210
	0.08	Rest	19,8		15,0	237
Tabelle II	0.20	Rest	18,0		16,6
	0.39	Rest	17,8
	-	Rest	19,5
	-	Rest
Vergleichsbeispiele

erfindungsgemäße	: 10 mm/min
Beispiele	Preßtemperatur: 400⁰C und 50O⁰C





Anmerkungen:
Strangpreßbedingungen:

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die elektrische Leitfähigkeit der Aluminiumlegierungen gemäß Beispiel 1 bis 24 unterhalb 47% IACS liegt und damit auch unterhalb der entsprechenden Werte für 99,5%iges Aluminium (Beispiel 25) und 99,7%ige3 Aluminium (Beispiel 26), welche herkömmliche Kabelmantelwerkstoffe sind. Demgemäß sind also die Wirbelstromverluste in aus den erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen hergestellten Kabelmänteln kleiner als bei herkömmlichen Aluminiummäntein.

Die Zugfestigkeit bei hohen Temperaturen und die 0,2-Grenze, welche wichtig für die Bestimmung der

Warmbearbeitbarkeit sind, liegen bei den Legierungen der Erfindung bzw. den erfindungsgemäß zu verwendenden günstiger als bei 99,5%igem Aluminium (Beispiel 25), bei welchem es sich um einen herkömmli-

chen Kabelmantelwerkstoff handelt Ausnahmen machen die Legierungen der Beispiele 1, 2,19, 22 und 24. Die Festigkeitswerte dieser Legierungen ergeben aber bei der Verarbeitung keinerlei Schwierigkeiten. Die erwähnten Eigenschaften der Legierungen der Beispiele 2, 22 und 24 sind die gleichen wie diejenigen der Legierung des Beispiels 25 bei 500° C; diejenigen der Beispiele 1 und 19 sind schlechter als diejenigen des Beispiels 25 bei 500° C Weiterhin ist die Bruchdehnung

ίο

Mechanische Eigenschaften bei 5(K)" C

	Nr.	Bestandteile	%)	Cr	Li	l'rohen	Zugfestigkeit (iren/e	500⁰C	^N/mm²	Bruchdehnung	>0 mm	500⁰C
	25	(Gew.-	-	_	Nr.	^N/mm²	9,0	7.0	"..CiL :		110
	26	Mn	-	-	1	7,2	6,5	8.3	TI / /		83
	17	-	-	0.08	2	9.0	9,5	12,0	72		WH
	18	-	-	0,17	3	14,0	9.3	18,8	59		120
	20	0,45	0,40	0,08	4	19,2	10,8	10,0	61		135
	21	0,46	0,40	0,20	5	10,1	10,8	12,0	60		137
	24	-	0,15	0,39	6	13.5	8,8	12.0	49		112
erfindungsgenia'ß zu verwendende Legierungen	13	-	-	-	7	14.0	9,6	12.5	55		116
	14	0.20	0,43	—	8	14,0	10.9	15.5	72		130
		0,46			9	16,0		16,8	58
		-	Preßverhältnis: 20		10	18.5		Γ.0	47
				Il	20.0	21,0	42
			12	21,2	9,0	56
			13	9,6	10,1	71
erfiiidungsgemäße Legierungen			14	10,9	S 5	54
			K	ο 2	8,0	74
			16	9,\	8,8	73
			P	9,5	8,9	74
			18	9,3	7.1	66
			19	8.0	10.1	40
			20	10.3	10.0	65
			21	10,3	8,1	50
			22	9.1	12,2	45
			23	13,7	7,9	61
			24	8,8	8,0	54
			25	9,0	6,3	61
			26	6.5		59
					0.2-Grcnze		Preßdruck
				Zugfestigkeit		^N/mm²
				^N/mm'	40O⁰C 50O⁰C	400⁰C
			Al	400⁰C	12,5 8,0	185
			99,5	16,0	11.0 6,3	146
			99.7	12,0	15,9 8,8	215
			Rest	18,3	16,5 8,9	225
Vergleichslegierungen			Rest	18,6	16.9 10,1	237
			Rest	19,8	17,1 10.0	234
Tabelle II			Rest	19.8	14,4 7,9	210
			Rest	18,0	15.0 9,0	210
			Rest	17,8	16,6 10,1	237
			Rest	19,5
Vergleichsbeispiele

erfindungsgemäße
Beispiele





Anmerkungen:
Strangpreßbedineungen:

Preßgeschwindigkeit: 10 mm/min
Preßtemperaiur: 400⁰C und 500⁰C

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die elektrische Leitfähigkeit der Aluminiumlegieningen gemäß Beispiel 1 bis 24 unterhalb 47% IACS liegt und damit auch unterhalb der entsprechenden Werte für 99,5%iges Aluminium (Beispiel 25) und 99,7%iges Aluminium (Beispiel 26), welche herkömmliche Kabelmantelwerkstoffe sind Demgemäß sind also die Wirbelstromverluste in aus den erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen hergestellten Kabelmänteln kleiner als bei herkömmlichen Alumini-

ϋΐιίίιίϋΠίβιη.

Warmbearbeitbarkeit sind, liegen bei den Legierungen der Erfindung bzw. den erfindungsgemäß zu verwendenden günstiger als bei 99,5%igem Aluminium (Beispiel 25), bei welchem es sich um einen herkömmli chen Kabelmantelwerkstoff handelt Ausnahmen ma chen die Legierungen der Beispiele 1,2, 19, 22 und 24. Die Festigkeitswerte dieser Legierungen ergeben aber bei der Verarbeitung keinerlei Schwierigkeiten. Die erwähnten Eigenschaften der Legierungen der Beispiele 2, 22 und 24 sind die gleichen wie diejenigen der Legienmg des Beispiels 25 bei 500° C; diejenigen der Beispiele 1 und 19 sind schlechter als diejenigen des Beispiels 25 bei 500° C Weiterhin ist die Bruchdehnung

Il

der erfindungsgemäßen bzw. erfindungsgemäß zu verwendenden Aluminiumlegierungen die gleiche wie bei einem herkömmlichen Aluminiummantel.

Die Zugfestigkeit und die 0,2-Grenze dieser Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur liegen höher als die entsprechenden Werte von herkömmlichen Aiuminiummänteln, d. h. abo, daß sie bei Raumtemperatur eindeutig eine bessere mechanische Festigkeit aufweisen als die herkömmlichen Kabelmantelwerkstoffe.

Insbesondere zeigt die Legierung von Beispiel 12 eine starke Verringerung der Wirbelstromverluste ohne wesentliche Erhöhung der Rohmaterialkosten, wobei jedoch die Verarbeitbarkeit etwas leidet. iMan sieht, daß die elektrische Leitfähigkeit der Aluminiumlegierung von Beispiel 12 24,3% IACS beträgt, ein Wert, der wesentlich niedriger liegt als die 59,5% IACS eines herkömmlichen 99,5%igen Aluminiums.

Bei einem Vergleich der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung von Beispiel 1, welche vciiii'igcfic *Ar'ii'uc!siiCiiiiveiiusie ergibt, uni'ic uäu liic Rohmaterialkosten stark steigen und ohne daß die Verarbeitbarkeit leidet, mit einem herkömmlichen Kabelmantelaluminium (99,5%) (Beispiel 25) ist ersichtlich, daß die Leitfähigkeit der Legierung von Beispiel 1 mit 46,5% IACS niedriger liegt als bei 99,5%igem Aluminium, welches eine Leitfähigkeit von 59,5% IACS aufweist Daraus ergeben sich geringere Wirbelstromverluste.

Weiterhin sind die Zugfestigkeit und die 0,2-Grenze

• der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen bzw. der erfindungsgemäß zu verwendenden bei hohen Temperaturen geringer als die entsprechenden Werte von 99,5%igem Aluminium bei 450 und 500° C.

Die Zugfestigkeit und die 0,2-Grenze von 99,5%igem Aluminium bei 450⁰C betragen 1 \,H bzw. 9,8 N/mm², im Vergleich zu Werten von 10,0 bzw. 9,5 N/mm² für die Legierung von Beispiel 1. Bei 500° C betragen die entsprechenden Werte von 99,5%igem Aluminium 9,0 bzw. 8,0 N/mm² gegenüber 7,2 bzw. 7,0 N/mm² bei der Legierung von Beispiel 1. Die Bruchdehnung der Legierung von Beispiel 1 ist nahezu die gleiche wie bei den herkömmlichen Aluminiummantelwerkstoffen.

Die erfindungsgemäß zu «erwendende Legierung von Beispiel 1 zur Herstellung von Kabelmänteln ergibt also im Vergleich zu 99,5%igem Aluminium eine verbesserte Verarbeitbarkeit und weniger Wirbelstromverluste, wobei die Rohmaterialkosten nicht wesentlich erhöht sind

Die Beispiele 19, 22 und 24 zeigen gegenüber 99,5%igem Aluminium (Beispiel 25) eine starke Verringerung der Wirbelstromverluste bei im wesentlichen gleichbleibender Verarbeitbarkeit, wobei die Rohmaterialkosten nur etwas höher sind.

Die elektrische Leitfähigkeit dieser Aluminiumlegierungen liegt mit 31,5 bis 323% IACS wesentlich niedriger als bei 99,5%igem Aluminium, welches eine Leitfähigkeit von 59,5% IACS aufweist.

Die Zugfestigkeit und die 0,2-Grenze der Aluminiumlegierungen der Beispiele 19, 22 und 24 bei ungefähr 500°C betragen 8.0 bis 9,1 bzw. 7,1 bis 8,1 N/mm², die entsprechenden Werte einer 99,5%igen Aluminiumlegierung 9,0 bzw. 8,0 N/mm². Diese Wene sind also in

ϊ etwa die gleichen oder etwas niedriger als bei 99,5%igem Aluminium. Der Preßdruck und die Preßgeschwindigkeit der Legierungen der Beispiele 19, 22 und 24 sind etwa gleich oder etwas höher als bei 99.5%igem Aluminium. Die Bruchdehnung der Legierungen der

κι Erfindung bei hohen Temperaturen beträgt 40 bis 60%. weshalb keinerlei Schwierigkeiten beim Strangpressen der Legierungen auftreten.

Die Zugfestigkeit und die 0,2-Grenze der Legierungen der Beispiele 19, 22 und 24 bei Raumtemperatur

ι-, betragen 79 bis 85 bzw. 29 bis 30 N/mm-'. Die entsprechenden Werte von 99,5%igem Aluminium sind 63 bzw. 29 N/mm². Dies zeigt klar eine Verbesserung be^; den Legierungen der Erfindung. Die Bruchdehnung bei Raumtemperatur beträgt 36 bis 40%. Legierungen der

Herstellung von Kabelmänteln auf

Ein Vergleich der Werte der elektrischen Leitfähigkeit und der Festigkeit bei hoher Temperatu^r der Legierungen der Beispiele 17 und 18 mit Beispiel 13, der

2i Legierung von Beispiel 19 mit Beispiel 2, die Beispiele 20 und 21 mit Beispiel 14, von Beispiel 22 mit Beispiel 15. von Beispiel 23 mit Beispiel 8 und von Beispiel 24 mit Beispiel 16 bestätigt die vorstehend erläuternde Wirkung des Zusatzes von Li. Es ist ersichtlich, daß in

jn jedem Fall die Legierungen, die Li enthielten, eine niedrigere Leitfähigkeit und die gleiche oder eine etwas höhere Zugfestigkeit und 0,2-Grenze bei hoher Temperatur aufwiesen als die Legierungen ohne Li.
Eine Legierung mit 0,25% Mn und 0,45% Li ergibt

j-, einen Kabelmantel mit einer Leitfähigkeit von ungefähr 35,3% IACS, einer Zugfestigkeit und 0,2-Grenze bei hohen Temperaturen wie 99,7%iges Aluminium, geringeren Wirbelsiromverlusten und annähernd gleicher Warmverformbarkeit, wie 99,7%iges Aluminium. Dies ist in den obigen Beispielen nicht erläutert.

Wie bereits erwähnt, besitzt der Kabelrnantelwerkstoff aus Legierungen der Erfindung bei Raumtemperatur (20-30° C) eine höhere Festigkeit als herkömmliche Kabelmantelwerkstoffe und weist ferner ausreichende

4t Duktilität, vorzügliche Verarbeitbarkeit und im Vergleich zu einem herkömmlichen Aiuminiummantelwerkstoff weniger Wirbelstromverluste auf. Das spezifische Gewicht der Legierungen der Erfindung ist geringer als bei Kabelmantelwerkstoffen aus Blei oder Bleilegierungen, wodurch die Handhabung erleichtert wird. Insbesondere ergibt die Verwendung der Legierungen der Erfindung die gleiche oder eine bessere Verarbeitbarkeit als herkömmliche Aluminiummantelwerkstoffe und Kabelmantel mit geringeren Wirbelstromverlusten.

Die Legierungen der Erfindung eignen sich deshalb insbesondere zur Ummantelung von Kabeln mit einem hohen Stromführungsvermögen.

Claims

Patentansprüche:

1. Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus maximal 1,7% Mangan und maximal 0,8% Chrom oder aus maximal 0,8% Chrom allein und Aluminium als Rest besteht, wobei die beiden Gleichungen

3,8 χ Chromgehait (%) +3,0 χ Mangangehalt (%) < 5,1

und

3,8 χ Chromgehalt (%) +3,0 χ Mangangehalt (%) ^ 035

erfüllt sind

2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich bis zu 0,5% Lithium enthält

3. Verwendung einer Aluminiumlegierung aus maximal 1,7% Mangan und/oder maximal 03% Chrom sowie gegebenenfalls aus zusätzlich maximal 03% Lithium und Aluminium als Rest, wobei die beiden Gleichungen

3^ χ Chromgehalt (%) +3,0 χ Mangangehalt (%) < 5,1

und

3.» χ Chromgehalt (%) + 3,0 χ Mangangehalt (%) > 0,35

erfüllt sind, zur Herstellung von Kabelmänteln.

Oie Erfindung bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung, die sich für Kabelmäntel eignet, welche weniger Wirbelstromverluste ergeben als ein herkömmlicher Aluminiummantel. Die Aluminiumlegierung kann außerdem leichter in ein Stromkabel mit einem hohen Stromführungsvermögen verarbeitet werden.

Bisher wurden Blei, Bleilegierungen und Aluminium technischer Reinheit als Kabelmantelwerkstoffe verwendet Es ist allgemein bekannt, daß Blei und Bleilegierungen eine vorzügliche Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit besitzen und aufgrund ihrer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit weniger Wirbelstromverluste ergeben. Deshalb wurden sie lange Zeit als unersetzbare Kabelmantelwerkstoffe angesehen. Da jedoch Blei und Bleilegierungen schlechte mechanische Eigenschaften, wie z. B. Zugfestigkeit, 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 Mantelwerkstoffe 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 der Erhöhung der Stromdichte werden in einem bereits verlegten Stromkabel mit einem bestimmten Querschnitt die Wirbelstromverluste und die Joulesche Wärme größer, weshalb die Erhöhung des Stromführungsvermögens beschränkt ist Um die Wirbelstromverluste zu verringern, ist es erforderlich, die elektrische Leitfähigkeit des Mantelwerkstoffs soweit wie möglich zu senken. Durch die Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit des Mantelwerkstoffs werden die Wirbelströme kleiner und die Wirbelstrom- Verluste verringert, so daß das Stromführungsvermögen eines Stromkabels, das mit einem solchen Werkstoff ummantelt ist, höher ist

Ein herkömmlicher Aluminiummantel besitzt eine elektrische Leitfähigkeit von 59% IACS (International

is Annealed Copper Standard). Wenn beispielsweise eine Aluminiumlegierung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 40% IACS oder 35% IACS als Kabelmantelwerkstoff verwendet werden kann, dann werden die Wirbelstromverluste bei der EnergieüberirTgung ver ringen, weshalb es möglich wird, in einem bereits installierten Kabel mit einem gegebenen Querschnitt (beispielsweise 1600 mm²) die gleiche Energiemenge wie in einem Kabel von größerem Querschnitt zu übertragen.

Legierungen von Aluminium und Mangan sind in D. Altenpohl, »Aluminium und Aluminiumlegierungen«, 1965, S. 685-691, beschrieben. Danach liegt bei den typischen Al-Mn-Legierungen der Mn-Gehalt meist zwischen 0,9 bis 1,5%. Al-Mn-Legierungen werden nach dieser Literatur zur Herstellung von Walzhalbzeug verwendet, in geringerem Ausmaß auch für Strangpreßprodukte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aluminiumlegierung bereitzustellen, die sich zur Her- Stellung von Kabelmänteln eignet Dazu soll die Legierung eine Leitfähigkeit von weniger als 55% IACS, vorzugsweise weniger als 47% IACS, aufweisen. Femer soll die Legierung geringe Wirbelstromverluste, vorzügliche Verarbeitbarkeit, wie sie für die Herstellung eines Kabelmantels erforderlich ist, hohe mechanische Festigkeit ausreichende Duktilität und ein niedriges spezifisches Gewicht besitzen.

Die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium wird durch den Zusatz von Legierungselementen verringert.

Wenn jedoch der Gehalt an Legierungselementen über ihre Löslichkeitsgrenze im festen Zustand hinaus zunimmt, dann wird die Verringerung der Leitfähigkeit kleiner. Die Wirkung auf die Verringerung der Leitfähigkeit ist bei Cr, Mn und Li je Gewichtseinheit

so ziemlich hoch. Dann folgen Ti und Zr. Die Wirkung von Cu und Fe ist verhältnismäßig klein.

Die Verarbeitbarkeit von Aluminium wird jedoch du.'ch den Zusatz von Legierungselementen verschlechtert Ein Aluniiniummantel wird üblicherweise durch Strangpressen hergestellt Die Strangpreßbarkeit bestimmt sich nach dem Preßdruck, der Preßgeschwindigkeit und der Anwesenheit von Fehlern im stranggepreßten Mantel. Die Strangpreßbarkeit ist besser, wenn der Preßdruck niedriger ist, die Preßgeschwindigkeit höher ist und die Fehler im stranggepreßten Mantel, wie z. B. Streifen und Risse, weniger auftreten.

Als übliches Aluminiummantelrnaterial wird 99,7%iges Aluminium oder 99,5%iges Aluminium verwendet, welches außer Verunreinigungen, wie z. B.

Fe und Si, keine speziellen Legierungselemente enthält. Das 99,7%ige Aluminium besitzt bei einer hohen Temperatur eine niedrigere Zugfestigkeit und 0,2-Grenze als 99,5%iges Aluminium. Die Dehnbarkeit bei hoher