JP2014232638A - 鋼心アルミニウム撚線 - Google Patents

Abstract

【課題】内部の間隙を利用して弛度を抑制する鋼心アルミニウム撚線を提供する。
【解決手段】鋼心部１と、鋼心部との間に間隙２が生じるよう鋼心部の外周に設けられたアルミニウム層３と、を備え、鋼心部は、アルミニウムの質量比が３％以上７％未満の範囲内にある亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐを外周面に備える。前記鋼心部は、複数本の鋼線１ｗを互いに撚り合わせて形成され、前記亜鉛−アルミニウム合金めっき層は、前記鋼線のそれぞれの表面に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼心アルミニウム撚線に関し、特に、内部の間隙を利用して弛度を抑制する鋼心アルミニウム撚線に関する。

近年、架空送電線として、例えば鋼心部と、鋼心部の外周に設けられ複数本のアルミニウム素線を互いに撚り合わせてなるアルミニウム層と、を備えた鋼心アルミニウム撚線（ＡＣＳＲ：Aluminium-stranded Conductors Steel Reinforced）が広く用いられている。鋼心アルミニウム撚線においては、送電時の温度上昇に伴ってアルミニウム層が伸長し、鋼心アルミニウム撚線の弛み（弛度）が増大してしまう。

そこで例えば、特許文献１〜４には、アルミニウム層との間に間隙を介して設けられた鋼心部に架線の張力を負担させて弛度を低減した間隙型鋼心アルミニウム撚線が開示されている。さらに、例えば、特許文献４には、従来例として、鋼心部に亜鉛めっき鋼線を用いた間隙型鋼心アルミニウム撚線が開示され、当該文献に係る発明として、アルミニウム層を形成するアルミニウム素線として特別耐熱アルミニウム合金線を用いた間隙型鋼心アルミニウム撚線が開示されている。

特開昭６１−２８４００５号公報 特開昭６１−３９４１３号公報 特開２０００−３５３４２５号公報 特開２０１０−０７３４４３号公報

しかしながら、アルミニウム系の材料を鋼心部に被覆すると、鋼心部とアルミニウム層との摩擦が大きくなってしまう。このため、例えば鋼心部のみを把持して架線する間隙型低弛度増容量電線の通常の工法では、アルミニウム層にかかる張力を除去することができず、充分に低弛度とならない場合があった。

本発明の目的は、アルミニウム層にかかる張力を容易に低減することができ、かつ、耐食性の高い鋼心アルミニウム撚線を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、
鋼心部と、
前記鋼心部との間に間隙が生じるよう前記鋼心部の外周に設けられたアルミニウム層と、を備え、
前記鋼心部は、
アルミニウムの質量比が３％以上７％未満の範囲内にある亜鉛−アルミニウム合金めっき層を外周面に備える
鋼心アルミニウム撚線が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
前記鋼心部は、複数本の鋼線を互いに撚り合わせて形成され、
前記亜鉛−アルミニウム合金めっき層は、前記鋼線のそれぞれの表面に設けられている
第１の態様に記載の鋼心アルミニウム撚線が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
前記亜鉛−アルミニウム合金めっき層は、マグネシウム、ニッケル、シリコン、ナトリウムの少なくともいずれかを含有する
第１又は第２の態様に記載の鋼心アルミニウム撚線が提供される。

本発明の第４の態様によれば、
アルミニウム層は、耐熱性のアルミニウム合金からなる複数のアルミニウム素線を互いに撚り合わせて形成され、
前記複数のアルミニウム素線の少なくとも一部が扇形または台形の断面形状を有し、側面で相互に面接触して前記鋼心部の径よりも大きな円環状をなすことで前記間隙が生じた間隙型低弛度増容量電線として構成されている
第１〜第３の態様のいずれかに記載の鋼心アルミニウム撚線が提供される。

本発明の第５の態様によれば、
前記鋼心部を把持し、前記アルミニウム層の張力を除去しつつ架線するよう構成されている
第１〜第４の態様のいずれかに記載の鋼心アルミニウム撚線が提供される。

本発明によれば、アルミニウム層の張力を容易に低減することができ、かつ、耐食性の高い鋼心アルミニウム撚線が提供される。

本発明の一実施形態に係る鋼心アルミニウム撚線の断面図である。 本発明の実施例および参考例１に係る鋼心アルミニウム撚線の弛度と電線温度との関係を示す弛度−電線温度特性グラフである。 本発明の実施例および参考例２に係る鋼心アルミニウム撚線の弛度と電線温度との関係を示す弛度−電線温度特性グラフである。 本発明の実施例および参考例１に係る鋼線の巻き付け試験の結果を示す写真である。 アルミニウムの質量比が５５％の亜鉛−アルミニウム合金めっきが施された鋼板の表面状態を光電子分光法により測定したグラフである。

＜本発明者等が得た知見＞
上述の通り、従来、鋼心アルミニウム撚線の鋼心部には、例えば、アルミニウムで被覆されたアルミニウム覆鋼線や、亜鉛めっきが施された亜鉛めっき鋼線等が用いられてきた。

しかしながら、２００℃以上での高温運用が想定される鋼心アルミニウム撚線に亜鉛めっき鋼線を用いた場合において、電力の使用上限付近で長時間使用されるなどして、例えば亜鉛めっき鋼線が２５０℃付近の温度で保持された場合、鋼と亜鉛との合金層が発達し、亜鉛めっきが著しく劣化してしまうことがあった。

また、鋼心部とアルミニウム層との間に生じさせた間隙によって、所定の温度以上において弛度の増加率を抑えることが可能な間隙型鋼心アルミニウム撚線に、アルミニウム覆鋼線を用いると、鋼心部とアルミニウム層との摩擦が大きいため、鋼心アルミニウム撚線の架線の際、亜鉛めっき鋼線を用いた場合と比較して、アルミニウム層にかかる張力が除去されず、充分な低弛度が得られない場合があった。

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った。その結果、鋼線の表面に亜鉛（Ｚｎ）−アルミニウム（Ａｌ）合金めっきを施すことで、アルミニウム層にかかる張力を容易に低減することができ、かつ、耐食性の高い鋼心アルミニウム撚線が得られることを見いだした。亜鉛−アルミニウム合金めっきについては種々の研究がなされ、建物の外壁や屋根等への適用が進んでいる。しかし、これまで、亜鉛−アルミニウム合金めっきが架空送電線等へ適用された例はない。

また、本発明者等は、亜鉛−アルミニウム合金めっきには、高い耐食性のみならず、鋼心部とアルミニウム層との摩擦を低減させる効果もあることを見いだした。このような鋼心部とアルミニウム層との摩擦については、例えば通常の鋼心アルミニウム撚線等では殊更に考慮されることもなかった。しかしながら、例えば上述の間隙型鋼心アルミニウム撚線等では、鋼心部とアルミニウム層との間における摩擦特性は低弛度を得るうえで非常に重要である。

このように、本発明者等は、これまで特に着目されることの無かった鋼心部とアルミニウム層との間における摩擦特性に着目した。そして、鋼心部に亜鉛−アルミニウム合金めっきを設けることで、係る摩擦特性を向上させる、つまり、上記両部材間における摩擦を低減させることができることを見いだした。

本発明は、発明者等が見いだしたこれらの知見に基づくものである。

＜本発明の一実施形態＞
（１）鋼心アルミニウム撚線の構成
まずは、本発明の一実施形態に係る鋼心アルミニウム撚線（ＡＣＳＲ：Aluminium-stranded Conductors Steel Reinforced）の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る鋼心アルミニウム撚線１０の断面図である。

図１に示すように、鋼心アルミニウム撚線１０は、鋼心部１と、鋼心部１との間に間隙２が生じるよう鋼心部１の外周に設けられたアルミニウム層３と、を備えている。間隙２には、例えば２４０℃以上の滴下点を持つ耐熱グリースが充填され、鋼心部１とアルミニウム層３との摩擦を小さくしている。また、耐熱グリースには、鋼心アルミニウム撚線１０の耐食性を向上させる働きもある。

鋼心部１は、例えば複数本の鋼線１ｗを互いに撚り合わせて形成されている。それぞれの鋼線１ｗの表面には、例えば３０μｍ以上５０μｍ以下の厚さの亜鉛（Ｚｎ）−アルミニウム（Ａｌ）合金めっき層１ｐが設けられている。亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐ中のアルミニウムの質量比は、３％以上７％未満の範囲内にある。これらの鋼線１ｗが撚り合わされることで、鋼心部１全体としての外周面に亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐを備えることとなる。

亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐを備える鋼線１ｗは、例えば高張力鋼から構成され、引張強さ１７７０ＭＰａの特強亜鉛めっき鋼線や、引張強さ１９６０ＭＰａの超強力亜鉛めっき鋼線と同等以上の機械的強度を持つ。或いは、鋼線１ｗは、これら亜鉛めっき鋼線の引張強さを規定する国際電気標準会議（ＩＥＣ：International Electrochemical Commission）規格により「ＩＥＣ ６０８８８」に規定されるクラス１と同等以上の引張強さを有する。

鋼心アルミニウム撚線１０においては、主に鋼心部１のみに架線時の張力を負担させ、鋼心アルミニウム撚線１０の弛度を、主に鋼心部１のみに依存させる。上記のように、鋼心部１を、硬度が高く線膨張係数の低い鋼線１ｗで構成することで、高温運用時の鋼心部１の熱膨張を低減し、鋼心アルミニウム撚線１０を低弛度に抑えることができる。

亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐの上記厚さは、例えば鋼心アルミニウム撚線に使われる亜鉛めっき鋼線のＩＥＣ規格に基づき決定されている。すなわち、ＩＥＣ ６０８８８によれば、直径２．２５ｍｍ〜３．０ｍｍの鋼線を備えた鋼心アルミニウム撚線において一般的に使われる亜鉛めっき鋼線のめっき付着量は、クラス１であれば２３０ｇ／ｍ^２以上と規定されている。亜鉛めっき皮膜の密度は約７．２ｇ／ｃｍ^３と規定されるため、計算上のめっき厚さは３１．５μｍ以上となる。また、ＩＥＣ ６０８８８で規定されるクラス２における鋼心アルミニウム撚線の亜鉛めっき鋼線のめっき付着量は、４３０ｇ／ｍ^２以上であり、計算上のめっき厚さは５８．５μｍ程度である。以上の規格に基づいて、鋼心アルミニウム撚線１０における亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐの厚さを上記の通り定めた。

また、亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐ中のアルミニウムの質量比を上記範囲内とすることで、例えば上述の間隙型鋼心アルミニウム撚線等に好適な耐食性と摩擦特性とを共に備えた鋼心アルミニウム撚線１０が得られる。本発明者等によれば、亜鉛−アルミニウム合金めっきにおいては、含有されるアルミニウムの質量比が３％〜７％程度のとき良好な耐食性が得られ、特に、４％〜６％程度のとき耐食性が最大となる。また、本発明者等によれば、それ以上の領域、例えば７％〜２０％強では、アルミニウムの質量比が増すほど耐食性が低下する傾向がみられ、アルミニウムの質量比が３５％を超えたあたりで再び低質量比側と同程度の耐食性まで回復することがわかっている。但し、後述するように、アルミニウムの質量比が、例えば５５％程度になってしまうと、亜鉛を含まないアルミニウムめっきと略同等な表面状態となってしまうと考えられ、摩擦特性の悪化が懸念される。以上の考察から、鋼心アルミニウム撚線１０における亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐ中のアルミニウムの質量比を上記の通り定めた。

アルミニウム層３は、複数本のアルミニウム素線３１ｗ，３２ｗを互いに撚り合わせて形成される複数の層からなる。図１には、鋼心部の外周面に面する最内層３１と、最内層３１の更に外側に設けられる最外層３２との２層からなるアルミニウム層３を例示した。

最内層３１は、例えば扇形または台形の断面形状を有する複数のセグメントに成形されたアルミニウム素線３１ｗから形成されている。このような形状の複数のアルミニウム素線３１ｗが、側面で相互に面接触することにより、全体として鋼心部１の径よりも大きな円環形状をなし、鋼心部１の外周を取り囲む。これらのアルミニウム素線３１ｗは、鋼心部１とアルミニウム層３の最内層３１との間に、例えば０．６ｍｍを最小値とする数ｍｍの間隙（ギャップ）２が生じるような寸法とする。

最外層３２は、例えば円形の断面形状を有するアルミニウム素線３２ｗから形成されている。ただし、最外層３２の形状は特に問わない。

アルミニウム層３の各層を構成するアルミニウム素線３１ｗ，３２ｗは、例えば耐熱アルミニウム合金線（ＴＡＬ）や、超耐熱アルミニウム合金線（ＺＴＡＬ）等、高温運用に耐え得るものを用いることができる。なお、耐熱アルミニウム合金線（ＴＡＬ）等の上述のアルミニウム合金線は、ＩＥＣ規格により「ＩＥＣ ６２００４」に規定されている。

アルミニウム層３の電流容量は、運用温度に概ね比例する。よって、上記のように、耐熱性に優れるアルミニウム合金線等を用いることで、高温運用時のアルミニウム層３の電流容量を増大させることができる。

以上のように、例えば、鋼心アルミニウム撚線１０は、鋼心部１とアルミニウム層３との間に生じさせた間隙２により弛度を低減可能に構成され、アルミニウム層３には耐熱性のアルミニウム合金線を用いて高温運用時の電流の増容量化を図った間隙型低弛度増容量電線として構成されている。

（２）鋼心アルミニウム撚線の製造方法
次に、鋼心アルミニウム撚線１０の製造方法について説明する。

まずは、亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐを備える鋼線１ｗを製造する。すなわち、所定の組成を有する鋼材を伸線して所定の直径を有する裸線を準備する。この裸線を、アルミニウムを含有する溶融アルミニウムめっき浴、および亜鉛を溶融させた溶融亜鉛めっき浴にそれぞれ浸漬し、上記所定の質量比の亜鉛−アルミニウム合金めっきを施す。上記所定の質量比を得るには、それぞれのめっき浴の濃度や、めっき浴への浸漬時間、電解めっきを用いる場合にはそれぞれのめっき浴における電界強度等を調整すればよい。以上により、表面に亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐが形成された鋼線１ｗが得られる。

次に、複数本の鋼線１ｗを撚り合わせて鋼心部１を形成する。また、鋼心部１の外周に耐熱グリース等を塗布しながら、鋼心部１の周囲に扇形または台形の断面形状を有する複数本のアルミニウム素線３１ｗを撚り合わせてアルミニウム層３の最内層３１を形成する。このとき、アルミニウム素線３１ｗが側面で相互に面接触し、鋼心部１と最内層３１との間には間隙２が生じる。また、最内層３１の外周に、所定の断面形状のアルミニウム素線３２ｗを撚り合わせて最外層３２を形成する。以上により、最内層３１と最外層３２との２層からなるアルミニウム層３が形成される。

以上により、鋼心アルミニウム撚線１０が製造される。

このように製造される鋼心アルミニウム撚線１０を架線する際には、所定の架け渡し距離（径間長）で、鋼心部１のみを把持して鋼心アルミニウム撚線１０を架け渡す。この状態を保つことにより、把持されていないアルミニウム層３の張力を除去しつつ、鋼心アルミニウム撚線１０が所定の弛度および張力となるよう緊線作業を行い、鋼心アルミニウム撚線１０の施工を終了する。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）すなわち、本実施形態では、鋼心アルミニウム撚線１０の鋼心部１を、亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐを備える鋼線１ｗにより構成している。これにより、鋼線１ｗとアルミニウム層３との摩擦が減ってアルミニウム層３の張力を容易に低減することができる。

例えば間隙型低弛度増容量電線等においては、施工時に鋼心部のみを引っ張った状態で所定時間保持し、常温等の施工温度にて、アルミニウム層に張力が残っていない状態を創出する。これは、電線の張力を鋼心部だけで負担し始める温度、すなわち、遷移点温度を常温に移動させることにあたる。しかしながら、鋼心部とアルミニウム層との摩擦が大きいと、鋼心部を引っ張った状態で所定時間保持しても、アルミニウム層にかかる張力が充分に除去されず、残留張力として残ってしまう。係る残留張力は、例えば電線の使用時、つまり、送電時に電線の温度が上昇し、アルミニウム層が熱膨張により弛緩した状態となるまで保持される。これは、例えば常温に設定したはずの遷移点温度が高温側にずれてしまうことにあたる。

本実施形態においては、鋼心部１は亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐを備える。亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐは、例えば亜鉛めっき等よりも硬度が高い。また、アルミニウム覆鋼線の場合とは異なり、亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐとアルミニウム層３とは異種金属同士である。主に、この２点から、亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐにより、鋼心部１とアルミニウム層３との摩擦係数を低減させることができる。これにより、例えば鋼心アルミニウム撚線１０の架線時、鋼心部１のみを把持すると、アルミニウム層３の張力を速やかに除去することができる。よって、低弛度の鋼心アルミニウム撚線１０が得られる。

（ｂ）また、本実施形態では、鋼心部１が亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐを備えることで、耐食性の高い鋼心アルミニウム撚線１０が得られる。

つまり、亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐは耐食性に優れる。これを鋼線１ｗの表面に設けることで、電線の定格に基づく使用上限付近で使用されるなどの高温使用時に、例えば亜鉛めっき鋼線では２５０℃で生じていた鋼とめっき材との合金が、鋼線１ｗと亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐとの間では生じ難くなる。これにより、耐食性の高い鋼心アルミニウム撚線１０が得られ、鋼心アルミニウム撚線１０の高温運用特性が向上する。

（ｃ）また、本実施形態では、例えば亜鉛めっき鋼線のめっき層を亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐに置き換えるだけで、亜鉛めっき鋼線を用いた従来の鋼心アルミニウム撚線と同等以上の引張強さや弛度抑制効果を維持しつつ、より耐腐食性に優れた鋼心アルミニウム撚線１０が得られる。

（ｄ）また、引張強さや弛度抑制効果が亜鉛めっき鋼線の場合と同等以上であるので、従来の鋼心アルミニウム撚線と略同様の工法で施工することが可能である。

（ｅ）また、本実施形態では、めっき層を亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐに置き換えるだけであるので、例えば亜鉛めっき鋼線を用いた鋼心アルミニウム撚線と略同様の既存の製造方法を用いることができる。これにより、新たな設備投資や工数の増加等によるコストの増大を回避することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、亜鉛−アルミニウム合金めっき層１ｐには所定の質量比のアルミニウムが含有されることとしたが、このほか、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、ナトリウム（Ｎａ）等の他の元素を１つまたは複数含有していてもよい。所定元素を含有することで、耐食性のいっそうの向上や、その他の特性の付与、向上を図ることができる。

また、上述の実施形態では、アルミニウム素線３１ｗ，３２ｗは、耐熱アルミニウム合金線や超耐熱アルミニウム合金線であるとしたが、硬アルミニウム合金線、特別耐熱アルミニウム合金線、高力耐熱アルミニウム合金線、イ号アルミニウム合金線等の種々の送電用アルミニウム合金線やアルミニウム線を用いることができる。

また、上述の実施形態では、鋼心アルミニウム撚線１０は、間隙型の電線、すなわち、ギャップ型電線であるとしたが、これに限られない。鋼心部の外周にアルミニウム層を形成した後、例えばロール等を用いてアルミニウム素線に機械的応力を与えることで塑性変形による伸びを与え、鋼心部とアルミニウム層との間に間隙を設けるルーズ型電線等であってもよい。あるいは、製造時に鋼心部に張力を加えて回復可能な弾性伸びを付与し、この状態で鋼心部の外周にアルミニウム層を形成し、その後、鋼心部に加えた張力を除去することでアルミニウム素線のそれぞれに鋼心部に対する所定の余長を生じさせるプレストレッチ電線等であってもよい。

このように、本発明は、例えばギャップ型電線等、製造時点から間隙を備えた状態の鋼心アルミニウム撚線のみならず、架線時等に間隙を生じることとなるものにも適用することができる。鋼心部とアルミニウム層との間に摩擦が生じることで弛度抑制に弊害が生じ得るような構成であれば、本発明を適用し、所定の効果を得ることができる。

次に、本発明に係る実施例について、比較例および参考例とともに説明する。

（１）鋼心アルミニウム撚線の製作
まずは、実施例、比較例および参考例に係る鋼心アルミニウム撚線を製作した。

鋼心部には、特強亜鉛めっき鋼線と同等の機械的特性、つまり、引張強さが１７７０ＭＰａ以上であり、直径が３．０ｍｍの亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線を７本撚り合わせたものを用いた。このとき、アルミニウムの質量比が、５％，１５％，２５％，５５％の亜鉛−アルミニウム合金めっき層が、すべて同じ厚さ、具体的には４０μｍ厚さで形成された鋼線をそれぞれ製作した。なお、めっき厚さは、めっき付着量を用い、以下の換算式から逆算して算出した。

鋼線の直径をＤ［ｍｍ］、長さＬ[ｍｍ]とすると、鋼線の側面積Ｓは、
Ｓ＝πＤＬ［ｍｍ^２］＝πＤＬ／１０^９[ｍ^２]
である。
めっき厚さをｄ[ｍｍ]とすると、めっきの体積Ｖｃは、
Ｖｃ＝π／４×［（Ｄ＋２ｄ）^２−Ｄ^２］×Ｌ［ｍｍ^３］
となる。
よって、亜鉛めっきの付着量Ｗｃは、
Ｗｃ＝Ｖｃ／Ｓ／１０^６[ｇ／ｍ^２]
となる。

上記亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線の外周に、扇形の断面形状を持ち、等価径が４．５８ｍｍの超耐熱アルミニウム合金線（ＺＴＡＬ）を１０本撚り合わせ、アルミニウム層の最内層とした。このとき、鋼心部との間に、最小値で０．６ｍｍとなるよう間隙を生じさせた。

この最内層の外周に、直径が４．６ｍｍの円形の断面形状を持つ超耐熱アルミニウム合金線を１５本撚り合わせ、アルミニウム層の最外層とした。これにより、最内層と最外層とを備えるアルミニウム層を形成した。

鋼心部とアルミニウム層との間の間隙に、２４０℃以下の滴下点を持つ耐熱グリースを充填し、めっき層のアルミニウムの質量比が５％の実施例に係る鋼心アルミニウム撚線を得た。

また、めっき層のアルミニウムの質量比が、それぞれ１５％，２５％，５５％の比較例１〜３に係る鋼心アルミニウム撚線を得た。

また、従来の亜鉛めっき鋼線を鋼心部として用い、上記と同様の方法、手順で、参考例１に係る鋼心アルミニウム撚線を製作した。さらに、アルミニウム覆鋼線を鋼心部として用い、上記と同様の方法、手順で、参考例２に係る鋼心アルミニウム撚線を製作した。

なお、参考例１，２の鋼線には、いずれも上述の実施例および比較例と同じものを用い、亜鉛めっき層およびアルミニウム層の厚さは上述の実施例および比較例の亜鉛−アルミニウム合金めっき層の厚さと同等（４０μｍ）とした。

（２）鋼心アルミニウム撚線の評価
（実施例および参考例１の弛度−電線温度特性評価）
まずは、実施例および参考例１に係る鋼心アルミニウム撚線について、温度と弛度との関係を評価した。

すなわち、径間長を１０６ｍとし、緊線時の温度を１７℃とし、緊線張力を１．８トンとして、各鋼心アルミニウム撚線を架け渡した。その後、異なる温度下に各鋼心アルミニウム撚線を置き、各鋼心アルミニウム撚線に発生する弛みを弛度として測定した。係る評価結果を、図２に示す。

図２は、実施例および参考例１に係る鋼心アルミニウム撚線の弛度と電線（鋼心アルミニウム撚線）温度との関係を示す弛度−電線温度特性グラフである。グラフの横軸は電線温度（℃）であり、縦軸は弛度（ｍ）である。グラフ中、実施例のデータを□印で示し、参考例１のデータを◆印で示した。

図２に示すように、アルミニウムの質量比が５％の亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線を用いた実施例では、従来の亜鉛めっき鋼線を用いた参考例１と略同等の低弛度が得られた。

（実施例および参考例２の弛度−電線温度特性評価）
続いて、実施例および参考例２に係る鋼心アルミニウム撚線について、温度と弛度との関係を評価した。

このとき、上述の実施例および参考例１の評価とは異なる条件下、すなわち、径間長を３００ｍとし、緊線時の温度を３０℃とし、緊線張力を２．５トンとして、異なる温度下に置いた各鋼心アルミニウム撚線に発生する弛みを弛度として測定した。係る評価結果を、図３（ａ）に示す。

図３（ａ）は、実施例および参考例２に係る鋼心アルミニウム撚線の弛度と電線（鋼心アルミニウム撚線）温度との関係を示す弛度−電線温度特性グラフである。グラフの横軸は電線温度（℃）であり、縦軸は弛度（ｍ）である。グラフ中、実施例のデータを実線で示し、参考例２のデータを破線で示した。

図３（ａ）に示すように、アルミニウムの質量比が５％の亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線を用いた実施例では、従来のアルミニウム覆鋼線を用いた参考例２よりも低弛度が得られた。

なお、図３（ａ）のように、径間長を３００ｍとする広範な範囲を対象としたデータにおいては、風やその他の影響が懸念される。そこで念のため、実施例および参考例２にについて、上述の実施例および参考例１の評価における条件下においても、同様のデータを取得した。図３（ｂ）に、係るデータを示す。図３（ｂ）に示すように、径間長を１０６ｍとし、緊線時の温度を１７℃とし、緊線張力を１．８トンとした場合においても、図３（ａ）の場合と同様、実施例において参考例２よりも低弛度が得られた。

（実施例および参考例１の耐食性評価−その１）
次に、実施例および参考例１に係る鋼心アルミニウム撚線について、耐食性の評価を行った。

すなわち、各鋼心アルミニウム撚線に塩水を噴霧する塩水噴霧試験を行って、赤錆が発生するまでの時間を評価した。その結果、実施例に係る鋼心アルミニウム撚線は、赤錆発生までの時間が、参考例１に係る鋼心アルミニウム撚線の２倍以上であった。

以上のことから、亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線を用いた鋼心アルミニウム撚線は、従来の鋼心アルミニウム撚線と略同様の工法で、従来と略同等の弛度特性が得られ、一方で、より高い耐食性が得られることがわかった。

（実施例および参考例１の耐食性評価−その２）
次に、実施例および参考例１に係る鋼心そのものを用いて、耐食性の評価を行った。

すなわち、アルミニウム合金線を撚り合わせる前の、実施例に係る亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線と、参考例１に係る亜鉛めっき鋼線と、について、２４０℃の温度で１６００時間加熱処理（アニール）を行った後のサンプルに対して巻き付け試験を行った。巻き付け試験では、ＩＥＣ規格により「ＩＥＣ ６０８８８」に規定される方式に則って、鋼線の自己径（線径３．０ｍｍ）の４倍を有する棒状部材（直径１２．０ｍｍ）の周囲に各鋼線を８回巻き付け、各鋼線の表面状態を確認した。結果を、図４に示す。

図４（ａ）に示すように、実施例に係る鋼線においては、亜鉛−アルミニウム合金めっきのめっき剥がれ等は認められない。一方、図４（ｂ）に示すように、参考例１に係る鋼線においては、亜鉛めっきのめっき剥がれが生じていることがわかる。係るめっき剥がれは、鋼線を棒状部材に巻き付けたのみで、鋼線に何ら擦過力を加えることなく生じたものである。このようなめっき剥がれは、鋼と亜鉛との合金層の成長に伴う純亜鉛めっき層の合金化により生じたと考えられる。

参考例１におけるようなめっき剥がれが鋼心アルミニウム撚線において生じた場合には、鋼心部およびアルミニウム層との接触が起こり、鉄（Ｆｅ）とアルミニウムとの接触による腐食が、著しく進行してしまうおそれがある。実施例に係る鋼線においては、このようなめっき剥がれは認められず、良好な耐腐食性が得られることが分かる。

（比較例および参考例１の耐食性評価）
次に、比較例１〜３に対し、上記と同様に行った耐食性の評価結果について説明する。

アルミニウムの質量比が１５％の亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線を用いた比較例１では、参考例１に係る鋼心アルミニウム撚線よりも耐食性が劣っていた。実際のところ、アルミニウムの質量比が７％以上２２％以下の範囲内では、亜鉛−アルミニウム合金めっき層の耐食性が、亜鉛めっき層より劣ることが判明した。

アルミニウムの質量比が２５％の亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線を用いた比較例２では、実施例に係る鋼心アルミニウム撚線と略同等の耐食性が得られた。但し、比較例２では、実施例に比べ、よりアルミニウムに近いめっき層の表面を備えることとなる。このため、鋼心アルミニウム撚線のアルミニウム層との摩擦係数が増大してしまう懸念がある。

アルミニウムの質量比が５５％の亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線を用いた比較例３では、良好な耐食性が得られた。以下の技術文献（ａ）によれば、亜鉛−アルミニウム合金めっきのアルミニウムの質量比が５５％では、純アルミニウムめっきと略同等の特性となっていると考えられる。

（ａ）西原克浩、外６名、“溶融Ｚｎ−Ａｌ系めっき鋼板上酸化膜の皮膜構造に及ぼすＡｌの影響”、公益社団法人日本材料学会会誌「材料」、２００６年１１月、第５５巻、第１１号、ｐｐ９８６−９９０

技術文献（ａ）から抜粋したグラフを図５に示す。図５は、アルミニウムの質量比が５５％の亜鉛−アルミニウム合金めっきが施された鋼板の表面状態を光電子分光法により測定したグラフである。グラフの横軸は結合エネルギー（Binding Energy）（ｅＶ）であり、縦軸はスペクトルの強度（Intensity）（a.u.）である。

図５に示すように、アルミニウムの質量比が５５％の亜鉛−アルミニウム合金めっき（Ｚｎ−５５％Ａｌ）では、亜鉛に起因するピークはほとんど観測されず、主に、アルミニウムに起因するピークのみが観測されている。このことから、例えば従来のアルミニウム覆鋼線と略同等の表面特性を持つと考えられる。

このように、アルミニウムの高い質量比を示す表面特性は、一方で、鋼心アルミニウム撚線のアルミニウム層との摩擦係数も、アルミニウム覆鋼線と同程度であることを伺わせる。このように摩擦係数が増大してしまうと、低弛度が得られないおそれがあるため、鋼心アルミニウム撚線としては不適である。

以上のことから、鋼線の備える亜鉛−アルミニウム合金めっき層としては、アルミニウムの質量比が５％以上７％未満の範囲内にあることが好ましいことがわかった。

１ 鋼心部
１ｐ 亜鉛−アルミニウム合金めっき層
１ｗ 鋼線
２ 間隙
３ アルミニウム層
１０ 鋼心アルミニウム撚線
３１ 最内層
３２ 最外層
３１ｗ，３２ｗ アルミニウム素線

Claims (5)

1. 鋼心部と、
   前記鋼心部との間に間隙が生じるよう前記鋼心部の外周に設けられたアルミニウム層と、を備え、
   前記鋼心部は、
   アルミニウムの質量比が３％以上７％未満の範囲内にある亜鉛−アルミニウム合金めっき層を外周面に備える
   ことを特徴とする鋼心アルミニウム撚線。
2. 前記鋼心部は、複数本の鋼線を互いに撚り合わせて形成され、
   前記亜鉛−アルミニウム合金めっき層は、前記鋼線のそれぞれの表面に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼心アルミニウム撚線。
3. 前記亜鉛−アルミニウム合金めっき層は、マグネシウム、ニッケル、シリコン、ナトリウムの少なくともいずれかを含有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼心アルミニウム撚線。
4. アルミニウム層は、耐熱性のアルミニウム合金からなる複数のアルミニウム素線を互いに撚り合わせて形成され、
   前記複数のアルミニウム素線の少なくとも一部が扇形または台形の断面形状を有し、側面で相互に面接触して前記鋼心部の径よりも大きな円環状をなすことで前記間隙が生じた間隙型低弛度増容量電線として構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼心アルミニウム撚線。
5. 前記鋼心部を把持し、前記アルミニウム層の張力を除去しつつ架線するよう構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋼心アルミニウム撚線。