JP2021529881A - 高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップ（６２）の製造方法であって、硬化性アルミニウム合金から構成される溶融物（５４）を、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造によりアルミニウムストリップ（６２）へと初期成形し、アルミニウムストリップ（６２）を冷間圧延により最終厚さまで圧延し、かつアルミニウムストリップ（６２）を連続鋳造プロセスと冷間圧延との間に人工時効処理する方法に関する。さらに本発明は、高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップ（１１２）のさらなる製造方法に関する。さらに本発明は、この方法により製造可能なアルミニウムストリップ（６２）またはこれから製造されたアルミニウム製品、および導電体、特にアルミニウムケーブルのための、アルミニウムストリップ（６２）またはアルミニウム製品の使用に関する。【選択図】図３

Description

本発明は、高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップの製造方法、さらには、これらの方法により製造可能なアルミニウムストリップ、またはそのようなアルミニウムストリップから製造されたアルミニウム製品に関する。

アルミニウム導体材料の分野では、合金ＥＮ ＡＷ−６１０１Ｂが、高い電気伝導率および強度を必要とする用途での標準である。これらの導体材料は、通常、急冷もしくは時効処理を含む押出により、または個別の溶体化処理を必要とする圧延プロセスにより製造される。

図１は、電気的なアルミニウム導体用途のアルミニウムストリップを従来技術により製造するそのような方法を示す。ここで、図１には、左から右に個々の方法ステップが図示されており、その下に配置された温度・時間図には、製造の間の材料温度が定性的かつ概略的に図示されている。

図１に示されるプロセスフロー２では、第１のステップ４で、例えば合金ＥＮ ＡＷ−６１０１Ｂのインゴット６が、ＤＣインゴット鋳造においてまず鋳造される。続いて、均質化炉１０内での均質化ステップ８の後に、熱間圧延１２が、熱間圧延スタンド１４上で行われ、続いて、冷間圧延１６が、所望の最終厚さまで冷間圧延スタンド１８上で行われる。あるいは、均質化は、熱間圧延温度への予熱に統合されてもよい。

電気伝導率および強度の観点から所望の材料特性を達成するために、この製造法では、冷間圧延後に連続炉２２内での溶体化処理２０が必要であり、それから、材料は最終的に人工時効処理炉２６内での人工時効処理焼なまし２４に供されて、材料の強度および電気伝導率が再び向上させられる。

図１に図示される方法に加えて、導電体用途のアルミニウムストリップの別のさらなる製造方法が、従来技術、すなわち、Materials and Design 87 (2015) 1-5に公開されているC.H. Liu等の論文「従来の熱機械加工の改良によるＡｌ合金の導電性と強度の向上（Enhancing electrical conductivity and strength in Al alloys by modification of conventional thermal-mechanical process）」から既知である。この論文によると、図１に図示される方法において、ストリップを冷間圧延前に溶体化処理および人工時効処理することにより、改善された電気伝導率および強度を達成することができることが見出された。

図２は、相応するプロセスフロー３０を示し、ここで、個々の方法ステップは、同様に左から右に図示されており、その下に配置された温度・時間図には、製造の間の材料温度が定性的かつ概略的に図示されている。

方法３０では、方法２のように、まずＤＣインゴット鋳造４、それから均質化または予熱８、続いてホットストリップの製造のための熱間圧延ステップが同様に行われる。方法３０の場合、冷間圧延の代わりに、まず溶体化処理２０、続いて人工時効処理炉３４内での人工時効処理３２が続き、それから、ストリップが最終的に冷間圧延スタンド１８上で冷間圧延される。冷間圧延後に、焼なまし炉２６内での焼なまし２４が同様に行われる。

図２に記載の方法により、たしかに、良好な電気伝導率、強度および延性を有するアルミニウム導体材料を製造することができる。しかしながら、さまざまな方法ステップがあるため、プロセスフローが非常に長く煩雑である。

このような背景から、本発明は、より速く、より効率的であり、それにもかかわらず電気伝導率および強度について良好な特性を達成することが可能な方法を提供するという課題に基づく。

本発明では、本開示の第１の態様によると、この課題は、アルミニウムストリップの製造方法であって、硬化性アルミニウム合金から構成される溶融物を、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造によりアルミニウムストリップへと初期成形し、アルミニウムストリップを、冷間圧延によりある厚さまで圧延し、かつアルミニウムストリップを、連続鋳造プロセスと冷間圧延との間に人工時効処理する方法により解決される。この方法により、プロセスフローが著しく短縮されており、より速く、より経済的であるにもかかわらず図１の方法により製造されたアルミニウムストリップの強度および電気伝導率と同等の良好な強度と高い電気伝導率とを組み合わせたアルミニウムストリップを製造することが可能であることが見出された。プロセスフローは、特に、図２によるプロセスフローよりも短く、より速く、より経済的である。

連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造法（英語：twin-roll casting）を適用すると、単に、図１および図２による方法で設けられているインゴット鋳造、均質化および熱間圧延という複数の方法ステップが単一の連続鋳造プロセスに置き換えられるだけではない。ストリップが連続鋳造プロセスにより提供されると、図１および図２によるプロセスフローで必要とされるエネルギー消費の多い溶体化処理が不要となることがさらに見出された。それにより、溶体化処理に必要な連続炉の設置が不要となり、投資コストが削減される。

したがって、この方法における連続鋳造プロセス後の冷間圧延は、相応して中間溶体化処理なしで実施されることが好ましい。それにより、大幅なコスト削減およびプロセスチェーンの短縮を達成することができる。

この方法では、硬化性アルミニウム合金から構成される溶融物が、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造によりアルミニウムストリップへと初期成形される。この連続鋳造プロセスでは、溶融物は連続的にストリップへと成形される。例えば、ツインロール鋳造の場合、２つの冷却された鋳造ロールのロールギャップに溶融物が注がれ、それにより、鋳造ロールの反対側で、連続したアルミニウムストリップがロールギャップから排出される。アルミニウムストリップの厚さは、ロールギャップの厚さにより予め決定される。

この方法では、アルミニウムストリップは、冷間圧延により最終厚さまで圧延される。冷間圧延は、冷間圧延スタンド上で、特に複数回のパスで行われる。

さらに、アルミニウムストリップは、連続鋳造プロセスと冷間圧延との間に人工時効処理される。この目的のために、アルミニウムストリップは、好ましくは、連続鋳造プロセス後に巻き取られてコイルとなり、その後、コイルの形態で人工時効処理炉に送られ、そこで所定の人工時効処理温度で所定の人工時効処理時間をかけて人工時効処理される。人工時効処理は、連続鋳造プロセスと冷間圧延との間のアルミニウムストリップの唯一の熱処理であることが好ましい。

さらに本発明では、本開示の第２の態様によると、上記の課題は、アルミニウムストリップの製造方法であって、硬化性アルミニウム合金から構成される溶融物を、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造によりアルミニウムストリップへと初期成形し、アルミニウムストリップを、一次冷間圧延にて中間厚さまで圧延し、アルミニウムストリップを、二次冷間圧延にて最終厚さまで圧延し、かつアルミニウムストリップを、一次冷間圧延と二次冷間圧延との間に人工時効処理する方法により解決される。

本開示の第１の態様による方法についての先に記載の利点は、アルミニウムストリップが、連続鋳造プロセスと人工時効処理との間にまず一次冷間圧延に供される場合にも得られることが見出された。特に、このプロセス順序で、第１の態様による方法によって得られる強度／硬化または電気伝導率をさらに上回る強度または硬化および電気伝導率が得られることが試験により示された。さらに、この方法により、プロセスフローにおけるより高い柔軟性が可能になり、ロジスティック上の利点を得ることができる。

一次冷間圧延および二次冷間圧延は、連続鋳造プロセス後に、好ましくは中間溶体化処理なしで行われる。それにより、大幅なコスト削減およびプロセスチェーンの短縮を達成することができる。

一次冷間圧延では、総圧延度（Gesamtabwalzgrad）は、好ましくは３０％未満、好ましくは２０％未満である。このようにして、人工時効処理後の二次冷間圧延において、達成すべき強度にとって十分に高い圧延度を達成することができる。一次冷間圧延は、１回の冷間圧延パスだけで実施されることが好ましい。このようにして、プロセスフローが簡素化される。

さらに本発明によると、上記の課題は、本開示の第１の態様による先に記載の方法もしくは本開示の第２の態様による先に記載の方法で製造可能なアルミニウムストリップにより、またはそのようなアルミニウムストリップから製造されたアルミニウム合金製品、例えばアルミニウム金属シートもしくはアルミニウムケーブルにより解決される。アルミニウムストリップまたはアルミニウム合金製品とは、良好な強度と高い電気伝導率とを併せ持つ、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造で製造された製品に相応する。

本開示の第１の態様による先に記載の方法または本開示の第２の態様による先に記載の方法により、特に、Ｒ_ｐ０．２＞１７０ＭＰａ、特に＞１８０ＭＰａの範囲の強度と、＞３０．５ＭＳ／ｍの範囲の電気伝導率とを有するアルミニウム合金ストリップまたは製品を製造することができると見出された。よって、これらの製品は、６１０１Ｂタイプの合金の場合、ＤＩＮ４０５０１−２に準拠した要件を著しく上回っている。

さらに、本開示の第１の態様による先に記載の方法または本開示の第２の態様による先に記載の方法により、特に、Ｒ_ｐ０．２と電気伝導率との積が＞６０００ＭＰａ ＭＳ／ｍであるアルミニウム合金ストリップまたは製品を製造することができると見出された。

さらに、本開示の第１の態様による先に記載の方法または本開示の第２の態様による先に記載の方法により、特に、熱間引張試験において、すなわち、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１：２０１７−０２に準拠して、ただし引張試料の温度を上昇させて引張試験を実施した場合に、耐力Ｒ_ｐ０．２が引張試料の温度８０℃で少なくとも１６０ＭＰａであり、かつ引張試料の温度１１５℃で少なくとも１４０ＭＰａであるアルミニウム合金ストリップまたは製品を製造することができると見出された。

さらに、驚くべきことに、本開示の第１の態様による先に記載の方法または本開示の第２の態様による先に記載の方法により、強度が強いにもかかわらず、良好な深絞り性を達成することができると見出された。特に、この方法により、引張試験において破断するまでブランク径を徐々に増加させながらＤＩＮ ＥＮ １６６９に準拠したカップ引張試験で測定した場合に少なくとも１．９の限界絞り比が達成可能なアルミニウム合金ストリップまたは製品を製造することができる。よって、このようなアルミニウム合金ストリップは、冷間成形、特に深絞りによる製品の製造に特に適している。

実際には、連続鋳造プロセスおよび冷間圧延により製造された製品は、連続鋳造プロセスでのみ生じ、冷間圧延後の完成品にも見られる中心部偏析の点で、インゴット鋳造、熱間圧延および冷間圧延により製造された製品と区別することができる。これは、本開示の第１の態様による方法で製造されたアルミニウムストリップおよび本開示の第２の態様による方法で製造されたアルミニウムストリップと、それぞれこれらから製造された製品との双方に当てはまる。

高い電気伝導率と高い強度とが組み合わされていることから、アルミニウムストリップまたはこれから製造された製品は、特に電気用途に適している。さらに本発明によると、同様に、上記の課題は、導電体、特にアルミニウムケーブルに先に記載のアルミニウムストリップまたはアルミニウム製品を使用することにより解決される。

以下に、本開示の第１の態様による先に記載の方法および本開示の第２の態様による先に記載の方法のさまざまな実施形態が説明されており、これらはそれぞれ、本開示の第１の態様による方法および本開示の第２の態様による方法のどちらについても互いに独立して当てはまる。さらに、実施形態は、互いに組み合わせることも可能である。

第１の実施形態では、６ｘｘｘタイプのアルミニウム合金がアルミニウム合金として使用される。このような合金は、良好な強度と高い電気伝導率との材料特性の望ましい組み合わせに特に適していることが証明された。

さらなる実施形態では、アルミニウム合金は、重量％で以下の組成：
０．２重量％≦Ｓｉ≦１．０重量％、
０．２重量％≦Ｍｇ≦１．０重量％、
Ｆｅ≦０．５重量％、
Ｍｎ≦０．４重量％、
Ｚｎ≦０．１重量％、
Ｃｕ≦０．５重量％、
Ｚｒ≦０．２重量％、
それぞれ最大０．０５重量％まで、合計で最大０．１５重量％までの不純物、
残部のアルミニウム、
を有する。

この合金組成により、高い電気伝導率と良好な強度との望ましい組み合わせが試験で達成された。個々の合金成分の意味は、以下に説明される。

ケイ素およびマグネシウムは、アルミニウムストリップの析出硬化を起こし、それにより、その強度を向上させる。したがって、それぞれ０．２重量％のＳｉおよびＭｇ最小含有量が合金において意図されている。しかしながら、ＳｉおよびＭｇの含有量が多すぎると、導電率が悪化する。したがって、ＳｉおよびＭｇの含有量は、それぞれ１．０重量％に制限される。電気用途に適した強度を達成するために、Ｓｉ含有量は、０．３〜０．６重量％の範囲にあることが好ましく、かつ／またはＭｇ含有量は、０．３５〜０．６重量％の範囲にあることが好ましい。最適な析出硬化のためには、Ｍｇ含有量に対するＳｉ含有量の比は、１．３〜１．５の範囲にあることが好ましい。

鉄は電気伝導率を低下させるため、０．５重量％、好ましくは０．３重量％の含有量を上回ってはならない。しかしながら、Ｆｅは少量含まれてもよい。それというのも、そうでなければ、溶融物の出発材料の要件が高くなりすぎて、製造コストが増加するためである。したがって、Ｆｅ含有量は、０．１〜０．３重量％の範囲にあることが好ましい。

マンガンは電気伝導率を著しく悪化させるため、最大０．４重量％、好ましくは最大０．１重量％に制限される。ただし、他方では、すでに非常に少ないＭｎ含有量で良好な粒径安定化がもたらされるため、より高い強度を達成することができる。したがって、合金がこの範囲で少なくとも０．００１重量％のＭｎ含有量をも有すると有利であり得る。

銅は電気伝導率を悪化させ、溶融範囲を大きくし、これはツインロール鋳造における鋳造性に悪影響を与えるため、最大０．５重量％、好ましくは最大０．４重量％、さらに好ましくは最大０．３重量％に制限される。少量の銅は、強度、耐熱性、および耐クリープ性を向上させるため、この範囲で狙いを定めてＣｕを添加すると有効であり得る。

ジルコニウムは、導電率にとって不都合なものであり、液相線温度および合金の溶融範囲を高めるため、０．２重量％に制限される。より良好な導電率を達成するために、Ｚｒ含有量は、さらに０．０３重量％に制限されることが好ましい。

不純物も同様に導電率を悪化させるため、より良好な導電率を達成するために、個別に０．０５重量％、かつ合計で０．１５重量％、好ましくはさらに個別に０．０３重量％、かつ合計で０．１０重量％に制限される。

したがって、特に好ましい実施形態では、アルミニウム合金は、重量％で以下の組成：
０．３重量％≦Ｓｉ≦０．６重量％、
０．３５重量％≦Ｍｇ≦０．６重量％、
０．１重量％≦Ｆｅ≦０．３重量％、
Ｍｎ≦０．１重量％、
Ｚｎ≦０．１重量％、
Ｃｕ≦０．５重量％、
Ｚｒ≦０．０３重量％、
それぞれ最大０．０３重量％まで、合計で最大０．１０重量％までの不純物、
残部のアルミニウム、
を有する。

通常６７０℃超の温度を有するアルミニウム溶融物は、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造においてすでに非常に急速に冷却されるため、鋳造ギャップから、特にツインロール鋳造に使用される鋳造ロールのロールギャップから排出される際にストリップ表面で測定されるストリップ温度は、すでに非常に大幅に冷却されている。鋳造ギャップまたはロールギャップから排出される際にストリップ表面で測定されるアルミニウムストリップ温度は、３００〜４５０℃の範囲にあることが好ましく、この温度範囲は、例えば、連続鋳造プロセス用の鋳造設備、特にツインロール鋳造設備の鋳造ロールの狙いを定めた冷却または寸法取り、ならびに鋳造ベルト厚および鋳造速度により調整することができる。ツインロール鋳造において溶融物を急速に冷却すると、アルミニウムストリップに有利な組織が形成されて、製造すべきアルミニウムストリップの所望の機械的特性を達成することができる。

さらなる実施形態では、アルミニウムストリップは、連続鋳造プロセスの直後に、ストリップ表面で測定した場合に２００℃未満の温度まで冷却される。冷却は、例えば、能動冷却により、例えば、適切な冷却要素を設けることにより、またはアルミニウムストリップを空気に、必要に応じて冷却された空気に曝すことにより行われ得る。アルミニウムストリップを連続鋳造プロセスの直後に２００℃未満の温度まで冷却するさらなる能動冷却部を設けることにより、粗い組織の析出を防止することができるため、全体としてより均質な過飽和混晶が形成され、これは、後続の人工時効処理における硬化性に対して有利な影響を与える。

本開示の第１の態様による方法のさらなる実施形態では、アルミニウムストリップは、連続鋳造プロセスと冷間圧延との間に、１００℃〜２１０℃、好ましくは１７０℃〜１９０℃の範囲の時効温度で、かつこの時効温度にて３０分〜１０時間の範囲の時効時間で人工時効処理される。本開示の第２の態様による方法の相応する実施形態では、アルミニウムストリップは、一次冷間圧延と二次冷間圧延との間に、１００℃〜２１０℃、好ましくは１７０℃〜１９０℃の範囲の時効温度で、かつこの時効温度にて３０分〜１０時間の範囲の時効時間で人工時効処理される。試験において、良好な電気伝導率と高い強度との望ましい組み合わせを達成するためには、連続鋳造プロセスと冷間圧延との間の人工時効処理について、このパラメータ範囲が有利であると判明した。

比較的低い析出温度での短い析出時間により、例えば１８５℃にて４５分で、低エージング（unteraltertes）のアルミニウムストリップが得られる。最大強度（質別Ｔ６）は、時効時間を少なくとも２時間まで延長することにより、または温度を上昇させる（例えば、２０５℃で３０〜６０分）ことにより達成され得る。例えば、試験では、８時間にわたる１８５℃での人工時効処理後に高い強度が達成された。２００℃超の高温および少なくとも２時間の長い時効時間により、アルミニウムストリップに粗い析出物が生成し、アルミニウムストリップは過エージング（ueberalterten）範囲（質別Ｔ７）に到達する。試験では、この質別は、例えば、８時間にわたる２０５℃での時効温度で達成された。過エージングの質別は、３００℃までの比較的高い温度で焼なましすることによっても生じさせることができる。

質別Ｔ６、Ｔ７などはそれぞれ、規格ＥＮ ５１５：１９９３の定義に関連する。

さらなる実施形態では、アルミニウムストリップは、冷間圧延後に焼なましされる。焼なましにより、強度が低下し、同時に電気伝導率および延性が向上する。ここで、焼なまし温度が高く、焼なまし時間が長いほど、電気伝導率が上昇し、強度が低下する。よって、焼なましにより、アルミニウムストリップの電気伝導率と強度との望ましい比率を調整することができる。本開示の第２の態様による方法の場合、相応する実施形態における焼なましは、二次冷間圧延後に行われる。

電気伝導率と強度との間の特に良好な折り合いは、１６０℃〜２１０℃、好ましくは１８０℃〜１９０℃の範囲の焼なまし温度で、かつこの焼なまし温度にて少なくとも２時間、好ましくは２〜５時間の範囲の焼なまし時間で達成され得る。特に、電気伝導率および強度の最大の変化は、焼なましの最初の２時間以内に起こるが、これらの特性は、その後の焼なまし時間では変化が著しくより少ないことが判明した。したがって、焼なまし時間を２〜５時間の期間に制限することにより、過度に長い焼なまし処理によりエネルギーおよび時間を不必要に浪費することなく、焼なまし効果を大幅に達成することができる。

さらなる実施形態では、アルミニウムストリップは、冷間圧延において０．２〜３ｍｍの範囲の最終厚さまで圧延される。これらの最終厚さは、導電体技術の用途に適していることが判明した。

さらなる実施形態では、冷間圧延における総変形度（冷間圧延における総圧延度）は、５０％を上回る。したがって、材料は、冷間圧延において、厚さが半分以上減少することが好ましい。この高い変形度により、製造すべきアルミニウムストリップのより高い強度を達成することができる。本開示の第２の態様による方法の相応する実施形態では、一次冷間圧延および二次冷間圧延における総変形度、すなわち、一次冷間圧延の最初のパスから二次冷間圧延の最後のパスまでの総変形度は、５０％を上回る。二次冷間圧延における総変形度だけで５０％を上回ることが好ましい。

同時に、本明細書に記載の方法において、冷間圧延における圧延度は導電率にわずかな影響しか与えないため、５０％超の冷間圧延における圧延度で、高い強度および良好な導電率を同時に達成することができると見出された。

冷間圧延は、中間焼なましなしで行われることが好ましい。これにより、最後の焼なまし後に冷間圧延時の総圧延度が達成しやすくなるため、より高い強度を達成することができる。さらに、中間焼なましは硬化析出物の粗大化を招き、それにより望ましくない強度低下が生じ得る。

本開示の第２の態様による方法の相応する実施形態では、一次冷間圧延および二次冷間圧延は、中間焼なましなしで行われることが好ましい。したがって、一次冷間圧延および二次冷間圧延の個々のパスの間で中間焼なましは行われず、その際、一次冷間圧延は、いずれの場合にも１回のパスのみを含むことが好ましい。

一次冷間圧延と二次冷間圧延との間に設けられる人工時効処理は、基本的に中間焼なましと区別される必要がある。中間焼なましがアルミニウムストリップの軟化焼なましに用いられ、したがって、特に３００℃超の高温を必要とするのに対し、人工時効処理は、最大３００℃、好ましくは最大２５０℃のより低い温度で行われる。

しかしながら、中間焼なましが実施される場合、良好な強度を達成するためには、中間焼なまし後の圧延度は、５０％を上回ることが好ましい。

さらなる実施形態では、アルミニウムストリップは、３〜１２ｍｍの範囲のストリップ厚で初期成形される。これらのストリップ厚は、一方では、連続鋳造プロセスにおいて、必要に応じて直後の能動冷却においてアルミニウムストリップの急速な冷却を達成するのに適しており、また冷間圧延において所望の最終厚さで所望の圧延度を達成し得るのにも適していると判明した。

機械的特性Ｒ_ｐ０．２、Ｒ_ｍおよびＡ_５０ｍｍの測定については、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１：２０１７−０２に準拠した引張試験を参照されたい。ビッカース硬さの測定については、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６５０７−１：２００６−０３、ブリネル硬さＨＢＷ２．５／３１．２５の測定については、ＥＮ ＩＳＯ ６５０６−１ ２０１５−２を参照されたい。導電率の測定については、ＤＩＮ ＥＮ ２００４−１ １９９３−０９に準拠した渦電流法を参照されたい。

これらの方法およびこれらを用いて製造可能なアルミニウムストリップまたは製品のさらなる特徴および利点は、実施例および試験についての以下の説明から明らかとなり、その際、添付の図面が参照される。

従来技術による第１のアルミニウムストリップ製造方法である。 従来技術による第２のアルミニウムストリップ製造方法である。 本明細書に記載の、本開示の第１の態様によるアルミニウムストリップの製造方法の実施例である。 第１の一連の試験および第２の一連の試験の電気伝導率および硬さについての測定結果である。 第１の一連の試験および第２の一連の試験の電気伝導率および硬さについての測定結果である。 一連の試験の電気伝導率および強度パラメータについての測定結果である。 一連の試験の電気伝導率および強度パラメータについての測定結果である。 中心部偏析を有するアルミニウム製品の顕微鏡画像である。 さらなる一連の試験（焼なましなし）の電気伝導率およびブリネル硬さについての測定結果である。 さらなる一連の試験（焼なまし後）の電気伝導率およびブリネル硬さについての測定結果である。 厚さおよび焼なましを関数とする機械的特性についての測定結果である。 厚さを関数とする機械的特性についての測定結果である。 熱間引張試験による機械的特性についての測定結果である。 人工時効処理前後の電気伝導率および機械的特性についての測定結果である。 本明細書に記載の、本開示の第２の態様によるアルミニウムストリップの製造方法の実施例である。 さらなる一連の試験の電気伝導率およびブリネル硬さについての測定結果である。

図１および図２は、すでに先に記載された従来技術による方法を示す。

ここで図３は、本明細書に記載の、本開示の第１の態様による、高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップの製造方法の実施例を示す。図３では、個々の方法ステップが左から右に概略的に図示されている。その下に描かれている温度・時間図には、個々の方法ステップにおける各材料温度が定性的かつ概略的に図示されている。

方法５０では、連続鋳造プロセス、好ましくはツインロール鋳造５２が、第１の方法ステップ５２で行われる。ツインロール鋳造では、アルミニウム合金から構成される溶融物５４が２つの回転鋳造ロール５８、６０のロールギャップ５６に注がれ、それによりアルミニウム溶融物５４が固化して、連続したアルミニウムストリップ６２が形成される。ロールギャップ５６は、アルミニウムストリップ６２の厚さが３〜１２ｍｍの範囲となるように調整されることが好ましい。

溶融物５４は、硬化性アルミニウム合金からなり、重量％で以下の組成：
０．３重量％≦Ｓｉ≦０．６重量％、
０．３５重量％≦Ｍｇ≦０．６重量％、
０．１重量％≦Ｆｅ≦０．３重量％、
Ｍｎ≦０．１重量％、
Ｚｎ≦０．１重量％、
Ｃｕ≦０．５重量％、
Ｚｒ≦０．０３重量％、
それぞれ最大０．０３重量％まで、合計で最大０．１０重量％までの不純物、
残部のアルミニウム、
を有することが好ましい。

２つの鋳造ロール５８、６０は、ロールギャップ５６からの出口点６４におけるアルミニウムストリップ６２の温度が、ストリップ表面で測定した場合に４５０〜３００℃の範囲の温度を示すように冷却されることが好ましい。さらに、アルミニウムストリップ６２は、ロールギャップ５６から排出された直後に、ストリップ表面で測定した場合に２００℃未満の温度までさらに冷却されることが好ましい。この目的のために、冷却装置６６がロールギャップの下流に配置されていてもよく、この冷却装置６６により、アルミニウムストリップ６２を、例えば冷却空気流に曝すことができる。アルミニウムストリップ６２を十分に速く冷却することにより、過飽和混晶組織が得られる。冷却後に、アルミニウムストリップ６２は、巻き取られてコイル６８になる。

次の方法ステップ７４において、コイル６８は、人工時効処理炉７６内で人工時効処理され、すなわち、好ましくは、１００℃〜２１０℃、好ましくは１７０℃〜１９０℃の範囲の人工時効処理温度で、かつ（この人工時効処理温度にて）３０分〜１０時間の範囲の人工時効処理時間で人工時効処理される。人工時効処理は、アルミニウムストリップ６２の析出強化をもたらす。

人工時効処理後に、次の方法ステップ８０において、アルミニウムストリップ６２は、冷間圧延スタンド８２上で、最終厚さまで冷間圧延される。冷間圧延は、中間焼なましなしおよび５０％超の総圧延度で、複数回のパスで行われる。アルミニウムストリップ６２の最終厚さは、０．５〜３ｍｍの範囲にあることが好ましい。

再び巻き取られてコイル８８にされたアルミニウムストリップが、後続の（任意選択的な）方法ステップ８６で、焼なまし炉９０内で焼なましされる。基本的に、方法ステップ７４での時効および方法ステップ８６での焼なましについて、異なる炉が使用されてもよいし、同じ１つの炉が使用されてもよい。焼なましは、１６０℃〜２１０℃、特に１８０℃〜１９０℃の範囲の焼なまし温度で、かつ（この焼なまし温度にて）少なくとも２時間、好ましくは２〜５時間の焼なまし時間で行われることが好ましい。焼なましにより、電気伝導率および延性が上昇し、同時に強度が低下する。このようにして、強度および電気伝導率の望ましい比を必要に応じて調整することができる。

全体として、図３の方法５０により、良好な強度と高い電気伝導率とを併せ持つアルミニウムストリップを製造することができる。図１および図２の方法に比べて、図３の方法５０は、方法ステップがはるかにより少なくて済むだけでなく、特に、エネルギー消費が多く、（そのために必要な連続炉ゆえに）投資費用の高い溶体化処理（図１および図２の方法ステップ２０）なしで済むため、方法５０は、より迅速かつ経済的に実施可能である。

本発明の文脈において、図３の方法を使用して製造されたアルミニウムストリップの特性を調べるために試験を実施した。これについて、以下に説明する。

厚さ５ｍｍのアルミニウムストリップを、ツインロール鋳造でアルミニウム合金溶融物から鋳造し、続いて、複数個のストリップ切片に分割した。アルミニウム溶融物の組成は、以下の表１に記載されている（いずれの数値も重量％）。

次に、アルミニウムストリップのストリップ切片のいくつかを、さまざまな人工時効処理温度および人工時効処理時間でそれぞれ人工時効処理に供した。正確な人工時効処理パラメータは、以下の表２に記載されている。

人工時効処理後に、該当するストリップ切片を、中間焼なましなしで複数回のパスで１ｍｍの最終厚さまでそれぞれ冷間圧延した。したがって、冷間圧延における総変形度は８０％であった。パス１回あたりの厚さの減少は、それぞれ１０％であった。

これらの冷間圧延されたストリップ切片を、再びそれぞれ複数個の試料切片に分割した。次に、これらの試料切片のうちのいくつかについて、（さまざまな焼なまし温度およびさまざまな焼なまし時間で）それぞれ焼なましを実施した。

実施された一連の試験の方法パラメータは、以下の表２に記載されている。

各時効パラメータから、一連の試験Ｂ１〜Ｂ４は低エージングの質別に対応し、一連の試験Ｃ１〜Ｃ４は質別Ｔ６に対応し、一連の試験Ｄ１〜Ｄ４は質別Ｔ７（過エージング）に対応し、ここで、呼称（低エージング、Ｔ６、Ｔ７）は、時効処理された鋳造ストリップを指す。

一連の試験Ｂ２〜Ｂ４、Ｃ２〜Ｃ４およびＤ２〜Ｄ４では、焼なまし時間を、それぞれ３０分〜１６時間の間で変えた。

比較例として、表１に記載されているアルミニウム合金を用いてツインロール鋳造において厚さ５ｍｍで鋳造されたアルミニウムストリップのさらなるストリップ切片を加工した。しかしながら、先に記載の試験とは異なり、これらの比較ストリップ切片は、人工時効処理せずに、時効処理なしですぐに最終厚さ１ｍｍまで、またこの場合にも同様に複数回のパスでかつ中間焼なましなしで、冷間圧延した。

続いて、これらの比較ストリップ切片を、（図１の方法と同様に）５３０℃および１５分の保持時間で、実験室レベルの連続炉をシミュレートする砂浴炉（Sandbadofen）内で溶体化処理し、続いて水で急冷した。このようにして製造された生成物を、それぞれ複数個の比較試料切片に分け、続いて、そのうちのいくつかを、２０５℃で４５分の保持時間（質別Ｔ６）にして人工時効処理し、他のものを、２０５℃で８時間の保持時間（質別Ｔ７）にして人工時効処理した。以下の表３には、比較例の個々の方法パラメータが記載されている。

一連の試験Ｂ１〜Ｄ４、ならびに比較例Ａ１およびＡ２の個々の試料について、電気伝導率を、ＤＩＮ ＥＮ ２００４−１ １９９３−０９に準拠した渦電流法を使用してそれぞれ測定した。さらに、機械的特性を評価するために、ビッカース硬さをＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６５０７−１：２００６−０３に準拠して測定した。さらに、いくつかの試料について引張試験を実施し、引張強度Ｒ_ｍ、耐力Ｒ_ｐ０．２および破断点伸びＡ_５０ｍｍをＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１：２０１７−０２に準拠して測定した。

材料の（ビッカース）硬さは、その強度と相関関係にある。よって、ビッカース硬さを測定することにより、容易に強度も導出することができる。基本的に、ここでは、ビッカース硬さが高いほど強度（Ｒ_ｍまたはＲ_ｐ０．２）も高くなり、その逆も同様であると想定することができる。

図４は、一連の試験Ｃ１〜Ｃ４についての電気伝導率測定およびビッカース硬さ測定の測定結果を示す。図５は、一連の試験Ｄ１〜Ｄ４についての電気伝導率測定およびビッカース硬さ測定の測定結果を示す。水平方向の横軸には、各焼なまし時間が時間単位でプロットされており、左側の縦軸には、電気伝導率がＭＳ／ｍ（メガジーメンス／メートル）単位でプロットされており、右側の縦軸には、ビッカース硬さＨＶ（無次元の値）がプロットされている。「０ｈ」における結果は、試験Ｃ１またはＤ１、すなわち焼なましなしの試験に対応する。図４および図５において、個々の一連の試験Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、またはＤ２、Ｄ３、Ｄ４の結果は、曲線により相互に結ばれており、これにより、より良好に分類することができる。さらに、図４および図５には、比較試料Ａ１およびＡ２で得られた電気伝導率（左側の矢印）およびビッカース硬さ（右側の矢印）の値もプロットされている。

図６は、引張試験の結果を示しており、すなわち、まず試験Ｂ１、Ｃ１およびＤ１の試料（すなわち、焼なましなしの「圧延されたままの」質別）について左から右へ、それから比較試験Ａ１およびＡ２の試料について隣に右へと示す。該当する軸を有する引張強度Ｒ_ｍ（それぞれ右側の棒）および耐力Ｒ_ｐ０．２（それぞれ左側の棒）が、それぞれ棒として左側（ＭＰａ）に図示されており、破断点伸びＡ_５０ｍｍが、該当する軸を有する、線で結ばれた点として右側（％）に図示されている。さらに、電気伝導率測定の該当する結果も棒の上方に記載されている。

図７も同様に、引張試験の結果、すなわち、一連の試験Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３、およびＢ４、Ｃ４、Ｄ４の試料についての引張試験の結果を示す。この図は、左から右に、１８５℃で５時間の焼なまし時間のＢ３、Ｃ３およびＤ３の試料の結果を示し、次に１８５℃で８時間の焼なまし時間のＢ３、Ｃ３およびＤ３の試料の結果を示し、最後に、２０５℃で８時間の焼なまし時間のＢ４、Ｃ４およびＣ４の試料の結果を示す。Ｒ_ｍ、Ｒ_ｐ０．２およびＡ_５０ｍｍの結果は、図６と同様にプロットされている。さらに、焼なまし時間が８時間のＢ３、Ｃ３およびＤ３の試料についても、電気伝導率測定の結果が記載されている。

図４および図５から、焼なまし処理によって、硬さ（または強度）が低下すると同時に、電気伝導率が改善されることが分かる。さらに、最初の２時間以内に最大の変化が生じ、その後は電気伝導率および硬さがわずかに変化するだけであることが分かる。

よって、焼なまし温度および焼なまし時間を適切に調整することにより、電気伝導率と硬さまたは強度との間の望ましい比を調整することができる。図４および図５にも同様に記入されている比較試験Ａ１およびＡ２の結果は、連続鋳造プロセスと、本明細書に記載の方法による冷間圧延前の人工時効処理との組み合わせにより、冷間圧延前に人工時効処理が行われない比較方法（比較例Ａ１、Ａ２）よりも良好な電気伝導率が達成され得ることを示す。

さらに図６および図７の結果が示すように、本明細書に記載の方法により、比較試験Ａ１およびＡ２よりも良好な、電気伝導率と強度との比を達成することができる。

ＤＩＮ ４０５０１−２では、合金ＥＮ ＡＷ−６１０１Ｂの電気用途でのアルミニウム製品について、強度および電気伝導率に関する以下の最小値が定められている。

これらの規定値と図６の結果との比較から、一連の試験ＣおよびＤで本明細書に記載の方法を用いると、焼なましなしでも、質別Ｔ７の基準により求められるものよりもすでにより良好な電気伝導率を達成することもでき、それでいて、基準により求められるものよりも強度（Ｒ_ｍ、Ｒ_ｐ０．２）が著しくより高いことが分かる。

図７から分かるように、高い強度を維持したまま、焼なましにより導電率をさらに改善することができる。

これらの試験は特に、先に記載の方法により、その強度がＲ_ｐ０．２＞１７０ＭＰａ、特に＞１８０ＭＰａの範囲にあり、かつその電気伝導率が＞３０．５ＭＳ／ｍの範囲にあるアルミニウム合金ストリップまたはこれから製造された製品が製造可能であることを示す。特に、Ｒ_ｐ０．２と電気伝導率との到達可能な積６０００ＭＰａ ＭＳ／ｍ超は、６１０１Ｂタイプの合金の場合、ＤＩＮ４０５０１−２に準拠した要件をはるかに上回っている。例えば、図４〜図７のいくつかの試験（Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、およびＢ３、Ｃ３、Ｄ３、後者はそれぞれ８時間の焼なまし時間）の正確な値が、以下の表５に再度記載されており、ＤＩＮ４０５０１−２の値と比較されている。

よって、総括すると、本明細書に記載の方法により、高い電気伝導率と高い強度とを有するアルミニウムストリップまたはこれから製造された製品の製造が可能になる。これはさらに、特に、費用の高い溶体化処理なしで済む、従来の方法（図１および図２を参照）に比べて著しく短縮された製造プロセスにおいて達成される。これにより、電気用途に適したアルミニウムストリップをより短時間かつより経済的に製造することができる。

連続鋳造により製造されたアルミニウムストリップから製造されたアルミニウム製品は、これらのアルミニウム製品に存在する中心部偏析の点で、不連続鋳造（特にインゴット鋳造）により製造されたアルミニウムストリップから製造されたアルミニウム製品と区別することができる。中心部偏析は、連続鋳造法で鋳造されたアルミニウムストリップが外側から内側に急速に冷却されると生じ、後続の処理（時効、冷間圧延など）においても保持される。このような中心部偏析は、不連続鋳造法（特にインゴット鋳造）では生じない。

図８は、一連の試験Ｂ１からの試料切片の断面の顕微鏡画像を例示的に示す。顕微鏡画像については、試料切片から金属シート片を切り取り、一方の側端を研磨した。次に、研磨された側端を撮影した。図８は、この写真の切抜部分を示す。顕微鏡画像に使用された金属シート片の側端におけるこの切抜部分の位置は、図８に概略的に記されている。図示されているように、示されている切抜部分は、側端の厚さ全体に及ぶのではなく、中心部偏析が生じる中央の切抜部分を示す。

この断面の顕微鏡画像において、中央に暗い縞模様が確認できる。これは、連続鋳造法において（金属シートの厚さに対して）金属シートの中央で生じる中心部偏析である。それに対して、その上下の領域（すなわち、上側または下側に近い領域）は明るく見える。それというのも、これらの領域では、偏析のないまたは最小限の偏析しかない裸のアルミニウム表面が見えるからである。

本発明の文脈において、図３の方法を使用して製造されたアルミニウムストリップの特性を調べるためにさらなる試験を実施した。これについて、以下に説明する。

ツインロール鋳造において、それぞれ厚さ５．０ｍｍの３つのアルミニウムストリップＷ１、Ｗ２およびＷ３を鋳造した。アルミニウムストリップＷ１、Ｗ２およびＷ３の組成は、以下の表６に記載されている（いずれの数値も重量％）。

次に、２つのアルミニウムストリップＷ１およびＷ２を、８時間の保持時間でそれぞれ人工時効処理に供し、すなわち、ストリップＷ１の場合は１８５℃で、ストリップＷ２の場合は２０５℃で、それぞれ人工時効処理に供した。人工時効処理後に、２つのアルミニウムストリップを、数時間かけて室温まで冷却し、続いて、中間焼なましなしで、複数回のパスで、厚さ１．０ｍｍまで第１の冷間圧延に供した。したがって、第１の冷間圧延における総圧延度は８０％であった。パス１回あたりの厚さの減少は、それぞれ３３％であった。

第１の冷間圧延前に、さまざまな中間厚さで、アルミニウムストリップＷ１およびＷ２からいくつかの試料切片を採取した。厚さ１．０ｍｍに達した後に、（圧延方向に対して、ストリップの始点、中央点および終点からの）さらなる試料切片をストリップから採取した。

厚さ１．０ｍｍのこれらの試料切片のうちのいくつかを、第２の冷間圧延において、中間焼なましなしで、複数回のパスで、それぞれ最終厚さ０．５ｍｍ、０．３ｍｍまでさらに圧延した。

厚さ１ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．３ｍｍの試料切片のうちのいくつかを、それぞれ１８５℃、２０５℃の温度にて５時間の保持時間でそれぞれ焼なましに供した。焼なまし後の冷却は、３０℃／ｈの冷却速度で行った。

ストリップＷ３について、ストリップ切片を１８５℃で８時間にわたり人工時効処理し、数時間かけて室温まで冷却した。ストリップＷ３のさらなるストリップ切片は人工時効処理しなかった。ストリップＷ３のストリップ切片については、冷間圧延も焼なましも行わなかった。

個々の一連の試験の製造パラメータは、以下の表７に記載されている。

最終厚さ１ｍｍの一連の試験（Ｗ１．５、Ｗ１．８およびＷ１．１１、ならびにＷ２．５、Ｗ２．８およびＷ２．１１）のさまざまな試料切片について、すなわち、圧延方向に対して、ストリップ始点、ストリップ中央点およびストリップ終点からの、それぞれストリップ幅全体（すなわち、圧延方向に対して横方向）のさまざまな位置における試料切片に関して、ＥＮ ＩＳＯ ６５０６−１ ２０１５−２に準拠したブリネル硬さ測定およびＤＩＮ ＥＮ ２００４−１ １９９３−０９に準拠した渦電流法による導電率測定を実施した。

図９は、一連の試験Ｗ２．５（焼なましなし）についてのこれらの測定の結果を示す。図１０は、一連の試験Ｗ２．１１（２０５℃での焼なまし後）のこれらの測定の結果を示す。横軸は、ストリップ幅全体にわたる測定位置、すなわち圧延方向に対して横方向でのストリップ上の測定位置を示す。左側の縦軸はブリネル硬さＨＢＷ２．５／３１．２５を示し、右側の縦軸は導電率をＭＳ／ｍで示す。ブリネル硬さの各測定点は実線で結ばれており、電気伝導率の各測定点は破線で結ばれている。圧延方向での各測定位置（ストリップ始点、ストリップ中央点、ストリップ終点）は、対応する記号（黒塗りの点、黒塗りの三角形、黒塗りのひし形）でそれぞれ記されている。

図９の測定は、ストリップの幅（横軸）およびストリップの長さ（ストリップ始点、ストリップ中央点およびストリップ終点における測定）の双方について、非常に均一な硬さおよび導電率を示す。この均一性および導電率は、図１０の測定値が示すように、焼なましにより再び増加する。ストリップＷ１からの試料切片についての一連の試験の測定結果は同等である。

選択される合金組成と、製造法（ストリップ鋳造、人工時効処理、冷間圧延、焼なまし）とにより、硬さおよび導電率の高い均一性が達成されると想定される。合金組成により急冷に対する感度が低くなるため、ストリップ鋳造後に急冷時間をそれほど正確に調整する必要がなく、冷却をより遅くしてもストリップは必要な硬化を達成する。これにより製造プロセスが簡素化される。

さらに、個々の一連の試験のさまざまな試料切片について、引張試験をＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１：２０１７−０２に準拠して実施し、引張強度Ｒ_ｍ、耐力Ｒ_ｐ０．２および破断点伸びＡ_５０ｍｍを測定した。引張方向は、それぞれ圧延方向に平行であった。図１１は、一連の試験Ｗ２．３およびＷ２．５〜Ｗ２．１３の測定結果を示す。左側の縦軸には、引張強度Ｒ_ｍおよび耐力Ｒｐ_０．２がＭＰａで記載されており、右側の縦軸には、破断点伸びＡ_５０が％で記載されている。

図１１の結果は、焼なまし後に、広い厚さ範囲（０．３〜２．３ｍｍ）にわたり同等の機械的特性が達成されることを示す。これは、特に異なる厚さのアルミニウム金属シートが使用される場合に、または厚さを変える成形ステップ、特に冷間成形ステップが実施される場合に、アルミニウムストリップまたはアルミニウム金属シートを製品へとさらに加工するのに有利である。

一連の試験Ｗ１．３およびＷ１．５〜Ｗ１．１３について、図１１に示されるように、同等の値が達成されたが、強度がやや低く、そのため破断点伸びがより高くなっていた。これは、ストリップＷ１の人工時効処理温度がより低いことに起因する。

さらに、相応する試料切片（厚さ０．３ｍｍを除く）について、ＤＩＮ ＥＮ ２００４−１ １９９３−０９に準拠した渦電流法による導電率測定を実施した。その結果は、以下の表８に記載されている。

さらに、図１２には、一連の試験Ｗ１．１〜Ｗ１．７（焼なましなし）について、耐力Ｒ_ｐ０．２、ブリネル硬さＨＢＷ２．５／３１．２５、破断点伸びＡ_５０、ならびにＭＳ／ｍおよび％ＩＡＣＳでの導電率の測定結果が示されている。横軸には、各試料切片の厚さがプロットされており、左側の縦軸には、耐力Ｒ_ｐ０．２がＭＰａでプロットされており、右側の縦軸には、ブリネル硬さＨＢＷ２．５／３１．２５、％での破断点伸びＡ_５０、およびＭＳ／ｍまたは％ＩＡＣＳでの導電率がプロットされている。

記載の方法により、ほぼ同じ導電率を有するアルミニウムストリップが広い厚さ範囲にわたり製造可能であることが示されている。これにより、冷間圧延において少なくとも５０％の高い圧延度が可能になり、導電率を低下させることなくアルミニウムストリップの高い強度が達成される。

さらに、限界絞り比（＝最大深絞り可能ブランク径を打抜き直径で除したもの）を、引抜試験において破断するまでブランク径を徐々に増加させながらＤＩＮ ＥＮ １６６９に準拠したカップ引張試験で測定した。その際、２．１の限界絞り比を亀裂形成なしで達成することができた。

さらに、一連の試験Ｗ１．５、Ｗ１．８およびＷ１．１１の相応する試料切片について、熱間引張試験を８０℃および１１５℃で実施した。この目的のために、これらの試料切片のうちのいくつかの引張試料を炉内でそれぞれ８０℃、１１５℃に加熱し、炉内でこれらの温度にて、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１：２０１７−０２に準拠した引張試験を実施し、その際、耐力Ｒ_ｐ０．２、引張強度Ｒ_ｍおよび破断点伸びＡ_５０ｍｍを測定した。

熱間引張試験の結果は、図１３に示されており、ここで、横軸には、表７に対応する関連した一連の試験が記載されており、左側の縦軸には、ＭＰａでの耐力Ｒ_ｐ０．２および引張強度Ｒ_ｍがプロットされており、右側の縦軸には、％での破断点伸びＡ_５０がプロットされている。熱間引張試験は、左側の３つのカラム群の試料については８０℃で、右側の３つのカラム群の試料については１１５℃で実施した。これらの結果は、これらの試料が高温でも、なおも良好な機械的特性を示すことを示している。特に、８０℃での熱間引張試験では、１６０ＭＰａ超の耐力Ｒ_ｐ０．２に達し、１１５℃での熱間引張試験では、１４０ＭＰａ超の耐力Ｒ_ｐ０．２に達する。よって、本明細書に記載の方法により製造されたアルミニウムストリップおよびこれから製造された製品は、高温での使用にも適している。

よって、アルミニウムストリップおよび製品は、特にアルミニウム導体の用途に適している。通電導体は、使用時に、特にその比抵抗（spezifischen Widerstands）により発熱し、その際、導体断面積および電流強度に応じて、場合によっては５０℃超または８０℃超、特定の場合においては１００℃超もの温度に達し得る。調べたアルミニウムストリップの機械的特性が高温においても良好であることにより、そのようなアルミニウムストリップから製造されたアルミニウム導体が、そのような温度でも必要な機械的特性を依然として満たすようになる。

連続鋳造と冷間圧延との間の人工時効処理の影響を調べるために、さらなる試験を実施した。この目的のために、連続鋳造（Ｗ３．１）および人工時効処理（Ｗ３．２）後のストリップＷ３の試料切片について、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１：２０１７−０２に準拠した引張試験、ＥＮ ＩＳＯ ６５０６−１ ２０１５−２に準拠したブリネル硬さ測定、およびＤＩＮ ＥＮ ２００４−１ １９９３−０９に準拠した渦電流法による導電率測定を実施した。

測定結果は、図１４に示されており、ここで、６つのカラム群には、左から右に、ＭＰａでの耐力Ｒ_ｐ０．２、ＭＰａでの引張強度Ｒ_ｍ、％での破断点伸びＡ_５０、ブリネル硬さＨＢＷ２．５／３１．２５、ならびにＭＳ／ｍおよび％ＩＡＣＳでの導電率が記載されている。これらの値は、左側の縦軸にその各単位でプロットされている。各カラム群の左側のカラムは、連続鋳造後の試料Ｗ３．１（人工時効処理なし）の結果を示し、各カラム群の右側のカラムは、人工時効処理後の試料Ｗ３．２の結果を示す。

図１４の測定結果が示すように、人工時効処理は、強度（Ｒ_ｐ０．２およびＲ_ｍ）の増加、破断点伸び（Ａ_５０ｍｍ）の減少、および導電率の増加をもたらす。これは、連続鋳造アルミニウムストリップの人工時効処理において、これまで使用されていたインゴット鋳造では従来的に溶体化処理が必要であった組織変化が達成されることを示す。よって、アルミニウムストリップの人工時効処理可能な適切な組織構造がすでに連続鋳造により達成されるため、連続鋳造プロセスを使用することにより溶体化処理の別個のステップが不要になることが実証された。したがって、人工時効処理前の煩雑かつ高コストの溶体化処理を省略することができる。

ここで図１５は、本明細書に記載の、本開示の第２の態様による、高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップの製造方法の実施例を示す。図３と同様に、個々の方法ステップが左から右に概略的に図示されている。その下に描かれている温度・時間図には、個々の方法ステップにおける各材料温度が定性的かつ概略的に図示されている。

方法１００では、連続鋳造プロセス、好ましくはツインロール鋳造１０２が、第１の方法ステップ１０２で行われる。ツインロール鋳造では、アルミニウム合金から構成される溶融物１０４が２つの回転鋳造ロール１０８、１１０のロールギャップ１０６に注がれ、それによりアルミニウム溶融物１０４が固化して、連続したアルミニウムストリップ１１２が形成される。ロールギャップ１０６は、アルミニウムストリップ１１２の厚さが３〜１２ｍｍの範囲となるように調整されることが好ましい。

溶融物１０４は、硬化性アルミニウム合金からなり、重量％で以下の組成：
０．３重量％≦Ｓｉ≦０．６重量％、
０．３５重量％≦Ｍｇ≦０．６重量％、
０．１重量％≦Ｆｅ≦０．３重量％、
Ｍｎ≦０．１重量％、
Ｚｎ≦０．１重量％、
Ｃｕ≦０．５重量％、
Ｚｒ≦０．０３重量％、
それぞれ最大０．０３重量％まで、合計で最大０．１０重量％までの不純物、
残部のアルミニウム、
を有することが好ましい。

２つの鋳造ロール１０８、１１０は、ロールギャップ１０６からの出口点１１４におけるアルミニウムストリップ１１２の温度が、ストリップ表面で測定した場合に４５０〜３００℃の範囲の温度を示すように冷却されることが好ましい。さらに、アルミニウムストリップ１１２は、ロールギャップ１０６から排出された直後に、ストリップ表面で測定した場合に２００℃未満の温度までさらに冷却されることが好ましい。この目的のために、冷却装置１１６がロールギャップの下流に配置されていてもよく、この冷却装置１１６により、アルミニウムストリップ１１２を、例えば冷却空気流に曝すことができる。アルミニウムストリップ１１２を十分に速く冷却することにより、過飽和混晶組織が得られる。冷却後に、アルミニウムストリップ１１２は、巻き取られてコイル１１８になる。

次の方法ステップ１２０において、アルミニウムストリップ１１２は、一次冷間圧延にて、冷間圧延スタンド１２２上で、１回の冷間圧延パスで、２０％未満の圧延度で、中間厚さまで圧延され、再び巻き取られてコイル１２４になる。

続いて、次の方法ステップ１２６において、コイル１２４は、人工時効処理炉１２８内で人工時効処理され、すなわち、好ましくは、１００℃〜２１０℃、好ましくは１７０℃〜１９０℃の範囲の人工時効処理温度で、かつ（この人工時効処理温度にて）３０分〜１０時間の範囲の人工時効処理時間で人工時効処理される。人工時効処理は、アルミニウムストリップ１１２の析出強化をもたらす。

人工時効処理後に、次の方法ステップ１３０において、アルミニウムストリップ１１２は、二次冷間圧延にて、冷間圧延スタンド１３２上で、最終厚さまで冷間圧延される。冷間圧延は、中間焼なましなしで複数回のパスで行われる。冷間圧延スタンド１２２および冷間圧延スタンド１３２は、同じ冷間圧延スタンドであってもよいし、異なる冷間圧延スタンドであってもよい。

総圧延度は、一次冷間圧延および二次冷間圧延において、合計（すなわち、鋳造ストリップの厚さから最終厚さまで）５０％を上回る。二次冷間圧延のみの圧延度（すなわち、中間厚さから最終厚さまで）ですでに５０％を上回ることが好ましい。

アルミニウムストリップ１１２の最終厚さは、０．５〜３ｍｍの範囲にあることが好ましい。

後続の（任意選択的な）方法ステップ１３６で、再び巻き取られてコイル１３８にされたアルミニウムストリップが、焼なまし炉１４０内で焼なましされる。基本的に、方法ステップ１２６での時効および方法ステップ１３６での焼なましについて、異なる炉が使用されてもよいし、同じ１つの炉が使用されてもよい。焼なましは、１６０℃〜２１０℃、特に１８０℃〜１９０℃の範囲の焼なまし温度で、かつ（この焼なまし温度にて）少なくとも２時間、好ましくは２〜５時間の焼なまし時間で行われることが好ましい。焼なましにより、電気伝導率および延性が上昇し、同時に強度が低下する。このようにして、強度および電気伝導率の望ましい比を必要に応じて調整することができる。

全体として、図１５の方法１００により、良好な強度と高い電気伝導率とを併せ持つアルミニウムストリップを製造することができる。図１および図２の方法に比べて、図１５の方法１００は、方法ステップがはるかにより少なくて済むだけでなく、特に、エネルギー消費が多く、（そのために必要な連続炉ゆえに）投資費用の高い溶体化処理（図１または図２の方法ステップ２０）なしで済むため、方法１００は、より迅速かつ経済的に実施可能である。

本発明の文脈において、図１５の方法を使用して製造されたアルミニウムストリップの特性を調べるために試験を実施した。これについて、以下に説明する。

厚さ５．０ｍｍのアルミニウムストリップＷ３ａをツインロール鋳造で鋳造した。アルミニウムストリップＷ３ａの組成は、上記の表６に記載の組成物Ｗ３の組成と同一である（いずれの数値も重量％）。

アルミニウムストリップＷ３ａをさまざまな切片に分割し、これらをさまざまな手法でそれぞれさらに加工した。

第１の試験群（Ｗ３ａ．１〜Ｗ３ａ．６）では、ストリップＷ３ａの切片を、図３の方法に従って、まず８時間の保持時間で人工時効処理に供し、すなわち、それぞれ１６０℃、１７５℃、１８５℃の温度で人工時効処理に供した。人工時効処理後に、これらの切片を、数時間かけて室温まで冷却し、続いて、中間焼なましなしで、複数回のパスで、それぞれ厚さ２．０ｍｍ、１．０ｍｍまで冷間圧延に供した。したがって、冷間圧延における総圧延度は、それぞれ６０％、８０％であった。焼なましは実施しなかった。

第２の試験群（Ｗ３ａ．７〜Ｗ３ａ．１２）では、ストリップＷ３ａのさらなる切片を、図１５の方法に従って、まず一次冷間圧延に供し、その際、これらの切片を、１回のパスで、厚さ４．４ｍｍまで圧延した。したがって、この一次冷間圧延における圧延度は１２％であった。続いて、これらの切片を、８時間の保持時間で人工時効処理に供し、すなわち、それぞれ１６０℃、１７５℃、１８５℃の温度で人工時効処理に供し、人工時効処理後に、数時間かけて室温まで冷却した。続いて、これらの切片を、複数回のパスで、かつ中間焼なましなしで、それぞれ厚さ２．０ｍｍ、１．０ｍｍまで二次冷間圧延に供した。したがって、二次冷間圧延における圧延度は、それぞれ５５％、７７％であった。一次冷間圧延および二次冷間圧延の総圧延度は、合計それぞれ６０％、８０％であった。焼なましは実施しなかった。

第３の試験群（Ｗ３ａ．１３〜Ｗ３ａ．１６）では、ストリップＷ３ａのさらなる切片を、図１５の方法に従って、まず一次冷間圧延に供し、その際、これらの切片を、それぞれ１回のパスで、さまざまな厚さ（それぞれ４．７５ｍｍ、４．５ｍｍ、４．２５ｍｍ、３．５ｍｍ）に圧延した。したがって、一次冷間圧延における圧延度は、それぞれ５％、１０％、１５％、３０％であった。続いて、これらの切片を、１６０℃にて８時間の保持時間で人工時効処理に供し、人工時効処理後に、数時間かけて室温まで冷却した。続いて、これらの切片を、複数回のパスで、かつ中間焼なましなしで、厚さ１．０ｍｍまで二次冷間圧延に供した。したがって、二次冷間圧延における圧延度は、それぞれ７９％、７８％、７６％、７１％であった。一次冷間圧延および二次冷間圧延の総圧延度は、合計８０％であった。焼なましは実施しなかった。

個々の一連の試験の製造パラメータは、以下の表９に記載されている。

一連の試験Ｗ３ａ．１〜Ｗ３ａ．６は、図３の方法に対応しており、一連の試験Ｗ３ａ．７〜Ｗ３ａ．１５は、図１５の方法に対応している。

個々の一連の試験のさまざまな試料切片について、ＥＮ ＩＳＯ ６５０６−１ ２０１５−２に準拠したブリネル硬さ測定およびＤＩＮ ＥＮ ２００４−１ １９９３−０９に準拠した渦電流法による導電率測定を実施した。

図１６は、一連の試験Ｗ３ａ．１〜Ｗ３ａ．１２のこれらの測定の結果を示す。横軸には、ＭＳ／ｍでの電気伝導率がプロットされており、縦軸には、ブリネル硬さＨＢＷ２．５／３１．２５がプロットされている。各データポイントは、一連の試験Ｗ３ａ．１〜Ｗ３ａ．１２のうちのいずれかに従って加工されたストリップ切片について測定した測定結果を示す。より見やすくするために、図３に従って加工されたストリップ切片についてのデータポイントは、点線（最終厚さ１ｍｍの場合）または一点鎖線（最終厚さ２ｍｍの場合）で結ばれており、図１５に従って加工されたストリップ切片についてのデータポイントは、実線（最終厚さ１ｍｍの場合）または破線（最終厚さ２ｍｍの場合）で結ばれている。

図１６の結果が示すように、良好な電気伝導率と組み合わせて一貫して良好な硬さまたは強度が達成された。すべての場合において、導電率は、人工時効処理温度が上昇するほど増加するが、一般に、硬さ／強度が犠牲となる。

さらに、図１６の結果は、図１５による方法によって、相応する最終厚さでの図３による方法よりも、硬さ／強度および電気伝導率について、より良好な結果がさらに一貫して達成されたことを示す。図１５による方法に属する線（実線、破線）は、図３による方法に属する線（点線、一点鎖線）よりも、相応して右上にあり、すなわち、より高いブリネル硬さおよびより高い導電率にシフトしている（図１６の矢印を参照）。

よって、本開示の第１の態様による方法で達成されたすでに良好な結果を、本開示の第２の態様による方法によりさらに上回ることができる。

一次冷間圧延および二次冷間圧延の各圧延度のみが異なる一連の試験Ｗ３ａ．１３〜Ｗ３ａ．１６のさまざまな試料の場合、約７８ＨＢ２．５／３１．２５の実質的に同じブリネル硬さ値、およびより低い二次圧延度でわずかに上昇する実質的に同じ導電率（Ｗ３ａ．１３の場合の３１．６ＭＳ／ｍ〜Ｗ３ａ．１６の場合の３２．０ＭＳ／ｍ）が生じる。

さらに、一連の試験Ｗ３ａ．１３〜Ｗ３ａ．１６の試料について引張試験を実施した。その結果、破断点伸びＡ_５０ｍｍについては、約５．８％の実質的に同じ値が得られ、引張強度Ｒ_ｍ（Ｗ３ａ．１３の場合の２６８ＭＰａ〜Ｗ３ａ．１６の場合の２５９）および耐力Ｒ_ｐ０．２（Ｗ３ａ．１３の場合の２７４ＭＰａ〜Ｗ３ａ．１６の場合の２６６ＭＰａ）については、より低い二次圧延度でわずかに低下する実質的に同じ値が得られた。

よって、一次圧延度および二次圧延度について調べた範囲において有利な特性が一貫して達成され、その際、導電率および強度の比は、適切な一次圧延度または二次圧延度を選択することにより微調整することが可能である（より高い導電率の場合はより低い二次圧延度、より高い強度の場合はより高い二次圧延度）。

Claims (17)

1. 高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップ（６２）の製造方法であって、
   − 硬化性アルミニウム合金から構成される溶融物（５４）を、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造によりアルミニウムストリップ（６２）へと初期成形し、
   − 前記アルミニウムストリップ（６２）を、冷間圧延により最終厚さまで圧延し、かつ
   − 前記アルミニウムストリップ（６２）を、前記連続鋳造プロセスと前記冷間圧延との間に人工時効処理する、
   方法。
2. 高い強度および高い電気伝導率を有するアルミニウムストリップ（１１２）の製造方法であって、
   − 硬化性アルミニウム合金から構成される溶融物（１０４）を、連続鋳造プロセス、特にツインロール鋳造によりアルミニウムストリップ（１１２）へと初期成形し、
   − 前記アルミニウムストリップ（１１２）を、一次冷間圧延（１２０）にて中間厚さまで圧延し、
   − 前記アルミニウムストリップ（１１２）を、二次冷間圧延（１３９）にて最終厚さまで圧延し、かつ
   − 前記アルミニウムストリップ（１１２）を、前記一次冷間圧延（１２０）と前記二次冷間圧延（１３０）との間に人工時効処理する、
   方法。
3. 前記冷間圧延を、中間溶体化処理なしで、前記連続鋳造プロセス後に行うことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
4. ６ｘｘｘタイプのアルミニウム合金をアルミニウム合金として使用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
5. 前記アルミニウム合金が、重量％で以下の組成：
   ０．２重量％≦Ｓｉ≦１．０重量％、
   ０．２重量％≦Ｍｇ≦１．０重量％、
   Ｆｅ≦０．５重量％、
   Ｍｎ≦０．４重量％、
   Ｚｎ≦０．１重量％、
   Ｃｕ≦０．５重量％、
   Ｚｒ≦０．２重量％、
   それぞれ最大０．０５重量％まで、合計で最大０．１５重量％までの不純物、
   残部のアルミニウム、
   を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
6. 前記アルミニウム合金が、重量％で以下の組成：
   ０．３重量％≦Ｓｉ≦０．６重量％、
   ０．３５重量％≦Ｍｇ≦０．６重量％、
   ０．１重量％≦Ｆｅ≦０．３重量％、
   Ｍｎ≦０．１重量％、
   Ｚｎ≦０．１重量％、
   Ｃｕ≦０．５重量％、
   Ｚｒ≦０．０３重量％、
   それぞれ最大０．０３重量％まで、合計で最大０．１０重量％までの不純物、
   残部のアルミニウム、
   を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項記載の方法。
7. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）を、前記連続鋳造プロセスの直後に、特に能動冷却により、ストリップ表面で測定した場合に２００℃未満の温度まで冷却することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項記載の方法。
8. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）を、前記連続鋳造プロセスと前記冷間圧延との間に、１００℃〜２１０℃、好ましくは１７０℃〜１９０℃の範囲の温度および３０分〜１０時間の範囲の保持時間で人工時効処理することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項記載の方法。
9. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）を、前記冷間圧延後に、特に、１６０℃〜２１０℃、好ましくは１８０℃〜１９０℃の範囲の焼なまし温度で、少なくとも２時間、好ましくは２〜５時間の範囲の保持時間で焼なましすることを特徴とする、請求項１〜
   ８のいずれか一項記載の方法。
10. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）を、０．２〜３ｍｍの範囲の最終厚さまで冷間圧延することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項記載の方法。
11. 前記冷間圧延における総圧延度が５０％を上回ることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項記載の方法。
12. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）を、中間焼なましなしで冷間圧延することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項記載の方法。
13. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）を、３〜１２ｍｍの範囲のストリップ厚で初期成形することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項記載の方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項記載の方法により製造可能なアルミニウムストリップ（６２、１１２）、またはそのようなアルミニウムストリップ（６２、１１２）から製造されたアルミニウム製品。
15. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）またはアルミニウム製品が、Ｒ_ｐ０．２＞１７０ＭＰａ、好ましくは＞１８０ＭＰａの強度および＞３０．５ＭＳ／ｍの電気伝導率を有することを特徴とする、請求項１４記載のアルミニウムストリップまたはアルミニウム製品。
16. 前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）またはアルミニウム製品が、引張試験において破断するまでブランク径を徐々に増加させながらＤＩＮ ＥＮ １６６９に準拠したカップ引張試験で測定した場合に少なくとも１．９の限界絞り比を達成することを特徴とする、請求項１４または１５記載のアルミニウムストリップまたはアルミニウム製品。
17. 導電体、特にアルミニウムケーブルのための、請求項１４〜１６のいずれか一項記載の前記アルミニウムストリップ（６２、１１２）またはアルミニウム製品の使用。

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