JP2869617B2 - アルミニウム合金線の製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金線の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、キズなどの発生が防止
され表面外観に優れるとともに、強度と耐熱性に優れた
アルミニウム合金線の製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】近年の電力需要の増大に供ってケーブル送
電容量アップの必要性が高まってきており、このために
送電許容温度が高く且つ導電率の高いアルミニウム合金
線が求められている。このようなアルミニウム合金線と
して、例えば連続使用最高温度210℃、短時間使用最
高温度240℃程度の送電許容温度を有する耐熱性アル
ミニウム合金線が知られている(特開平5−12646
2号公報参照)。しかし、例えば夏期に電力需要が集中
するときや落雷事故などによって、アルミニウム合金線
が一時的に高温度になることを想定すると、上記送電許
容温度の耐熱性アルミニウム合金線は、十分な耐熱性を
有するとはいえない。このような耐熱性の欠如を補った
ものとして、Al-Zr 系耐熱アルミニウム合金が知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者はAl-Zr 系耐
熱アルミニウム合金について鋭意研究を重ねてきたとこ
ろ、Al-Zr 系耐熱アルミニウム合金、特にZr含有量の多
いものは、荒引線の連続鋳造圧延時に異常凝固や鋳塊割
れ等の欠陥が発生し易いことを見出した。また、本発明
者は、一般的なアルミニウム合金線は、通常、高加工
度、例えば断面積減少率60%以上に伸線加工された場
合、たとえ荒引線の表面にキズなどの欠陥があっても伸
線段階でそのキズは無くなるのことが知られているが、
Al-Zr 系耐熱アルミニウム合金に限っては、断面積減少
率60%以上の高い伸線加工度であっても当該キズが無
くならないことを見出した。
【0004】本発明の目的は、Al-Zr 系アルミニウム合
金を用いてアルミニウム合金線を製造しても、キズなど
がない表面外観に優れ、かつ、強度性に優れ、耐熱性に
も優れるアルミニウム合金線を製造できる方法を提供す
ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、最終的な伸
線加工前の任意の工程にて、Al-Zr 系アルミニウム合金
からなる荒引線の表面を皮ムキすることによって、最終
的なアルミニウム合金線の表面にキズが残存することを
抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【0006】即ち、本発明のアルミニウム合金線の製造
方法は、 (1)Zrを少なくとも 0.1重量%含有するアルミニウム
合金にて成形された荒引線を断面積減少率60%以上に
伸線加工するアルミニウム合金線の製造方法であって、
最終的な伸線加工前の任意の工程にて皮ムキ工程を行う
ことを特徴とするものである。 (2)上記(1)のアルミニウム合金線の製造方法にお
いて、Zrの含有量が、0.1 〜0.5 重量%である。 (3)上記(1)または(2)のアルミニウム合金線の
製造方法において、アルミニウム合金が、Si、Feおよび
Tiから選ばれる少なくとも一種の金属成分を含有するも
のである。 (4)上記(3)のアルミニウム合金線の製造方法にお
いて、Si、FeおよびTiの含有量が、Si0.01〜0.2 重量
%、Fe 0.01 〜0.3 重量%およびTi0.01〜0.07重量%で
ある。 (5)上記(1)〜(4)のアルミニウム合金線の製造
方法において、皮ムキ工程後の伸線加工における断面積
減少率が10%以上である。
【0007】本発明のアルミニウム合金線の製造方法に
おいて、使用するアルミニウム合金は、Zrを少なくとも
0.1重量%含有するアルミニウム合金である。このAl-Z
r 系アルミニウム合金において、Zrが 0.1重量%未満で
は、断面積減少率60%以上の高い伸線加工度では、キ
ズが残存しないので本発明方法を適用しても工程が増加
するだけで効果的でないからである。本発明のアルミニ
ウム合金線を導電用高耐熱性のものとするには、Zrを0.
1 〜0.5 重量%含有するアルミニウム合金を用いること
が好ましい。Zrが0.1 重量%未満では、耐熱性を十分に
向上させることが困難で、また、導電率を60%以上に向
上させた際に強度が不足し、一方、 0.5重量%より多い
場合では、導電率を向上せしめるための熱処理に長時間
を要するためである。而してZrの好ましい添加量は、0.
20〜0.45重量%、より好ましくは0.25〜0.40重量%であ
る。
【0008】上記Al-Zr 系アルミニウム合金には、例え
ばSi,Fe,Ti等の他の金属成分を一種または二種以上含有
させることができる。これらの金属成分の含有量は、例
えばSiは0.01〜0.2 重量%、好ましくは0.05〜0.15重量
%、Feは 0.01 〜0.3 重量%、好ましくは0.1 〜0.2 重
量%、Tiは0.01〜0.07重量%、好ましくは0.02〜0.05重
量%程度とすることが適当である。
【0009】上記Siが0.01重量%未満では、Al3 Zr粒子
の析出促進の効果が充分でなく、一方 0.2重量%より多
い場合では、連続鋳造において鋳造欠陥が生じ易く荒引
線の製造が困難となる。したがって、Siの好ましい添加
量は、0.05〜0.15重量%である。
【0010】上記Feが 0.01 重量%未満では、Fe添加に
よる強度向上の効果が不充分であり、一方0. 3重量%よ
り多い場合では、耐熱性と導電率が低下する傾向があ
る。而してFeの好ましい添加量は、0.1 〜0.2 重量%で
ある。
【0011】上記Tiが0.01重量%未満では、前記した鋳
造欠陥の発生を抑える効果が低く、0.07重量%より多い
場合は導電率が低下する。而してTiの好ましい添加量
は、0.02〜0.05重量%である。
【0012】さらに、上記Al-Zr 系アルミニウム合金に
は、Alに通常含まれるその他の不純物を通常レベル含む
ことは許容されるが、V のようにZrと結合して有効Zr量
を低下するような元素の少ない地金を用いることが望ま
しい。
【0013】本発明のアルミニウム合金線の製造方法
は、まず、上記Al-Zr 系アルミニウム合金を、例えばプ
ロペルチ法、ヘズレー法、SCR 法などの周知の連続鋳造
圧延法によって圧延して、荒引線を製造する。この連続
鋳造圧延法により例えば8〜30mmφの荒引線を得る。
【0014】ついで、上記荒引線を一般的な熱処理、ダ
イスまたはロールにて細径化する伸線加工を施し、最終
的に断面積減少率60%以上であり、好ましくは70%
以上に伸線加工して、アルミニウム合金線を製造する。
本発明では、最終的な伸線加工前の任意の工程中に皮ム
キ工程を行うことを特徴とする。
【0015】この皮ムキ工程とは、線の表面を一定の厚
さで薄肉状に切削、除去する工程をいい、荒引線からの
伸線工程の任意の段階で実施可能である。例えば荒引線
を第一次伸線する際に、断面積減少率が3〜80%の段階
で、該第一次伸線した荒引線を1枚以上の皮ムキダイス
を通過させることによりなされる。
【0016】この皮ムキ工程にて薄肉状に切削する表面
からの厚さは、荒引線の表面に存在する除去すべきキズ
などの深さや、第一次伸線した線の断面積減少率に応じ
て変化させる必要があり、特に限定されるものではな
い。例えば、第一次伸線による断面積減少率が小さい場
合は厚く切削するが、逆に断面積減少率が大きい場合は
薄く切削する。通常、薄肉状に切削する表面からの厚さ
は、0.01〜1mm、好ましくは0.03〜0.8 mm、より好まし
くは0.05〜0.5 mm程度が適当である。
【0017】上記皮ムキ工程においては、1枚の皮ムキ
ダイスを通過させることにより、通常、表面から約0.01
〜0.6 mm程度の厚みで薄肉状に切削できる。したがっ
て、切削する表面からの厚みに応じて、例えば厚く切削
する場合は、皮ムキ工程を2回以上繰り返すか、または
2枚以上の皮ムキダイスを通過させるようにして、所望
の厚みに切削すればよい。
【0018】この皮ムキ工程の実施によって、第一次伸
線したアルミニウム合金線の表面に存在するキズなどの
欠陥部分は効果的に切削除去される。
【0019】本発明における第一次伸線では、荒引線の
断面積減少率が3〜80%となる冷間加工を施すことが
好ましい。また、この第一次伸線の前または後に、Zrを
微細に析出させて、高耐熱性素地を得るための析出熱処
理を行う。この際の断面積減少率が3%未満では、加工
硬化が充分でないだけなく、熱処理によって高い耐熱性
を得ることができない。一方、断面積減少率が80%を
越える過度の冷間加工では、導電率の低下、耐熱性の低
下等の問題が生じる傾向がある。
【0020】上記析出熱処理は、通常、300〜450
℃で5〜100時間行われる。この析出熱処理により、
鋳造時に強制固溶したZrを微細なAL3 Zr粒子として析出
させることができる。この結果、熱処理された荒引線は
時効硬化して良好な強度を持つにいたり、また析出粒子
はさらに微細に粉砕され、後記する冷間加工後での二次
熱処理による耐熱性組織の形成の素地を用意する。な
お、300 ℃未満の熱処理温度では析出速度が遅く、一方
450℃より高い温度では析出粒子の粗大化のために耐熱
性が低下する傾向がある。また処理時間が5時間未満で
はZrの析出が充分でなく、一方 100時間より長いと工業
的に意味を持たなくなる。而して、350 〜440 ℃の温度
で10〜60時間の析出熱処理が好ましい。
【0021】上記第二次伸線は、上記皮ムキした第一次
伸線の断面積減少率が10%以上、好ましくは20%以
上、より好ましくは30%以上となる冷間加工を施すこ
とが好ましい。
【0022】上記第二次伸線して得られるアルミニウム
合金線は、必要に応じて、次に 150〜420 ℃の温度で 1
〜50時間の二次熱処理が施される。この熱処理により冷
間加工によって導入された加工組織は安定化され、高い
耐熱性が得られる。但し、150 ℃未満、あるいは1時間
未満の処理ではこの効果が充分でなく、一方 420℃より
高く、あるいは50時間より長時間の処理では析出物の粗
大化や加工組織の回復が生じて耐熱性と強度が低下する
傾向がある。
【0023】本発明においては、上記皮ムキ工程の組入
れについては、例えば次に示す工程が可能であり、熱処
理は、伸線や皮ムキのどの工程のいずれの部分にいれて
も差し支えない。 (1)荒引線→析出熱処理→第一次伸線→皮ムキ→第二
次伸線 (2)荒引線→析出熱処理→第一次伸線→皮ムキ→第二
次伸線→二次熱処理 (3)荒引線→第一次伸線→析出熱処理→皮ムキ→第二
次伸線 (4)荒引線→第一次伸線→析出熱処理→皮ムキ→第二
次伸線→二次熱処理 (5)荒引線→第一次伸線→皮ムキ→析出熱処理→第二
次伸線 (6)荒引線→第一次伸線→皮ムキ→析出熱処理→第二
次伸線→二次熱処理 (7)荒引線→第一次伸線→皮ムキ→第二次伸線→析出
熱処理
【0024】なお、上記(1)〜(7)で例示したアル
ミニウム合金線の製造方法のうちでも、特に(2)、
(4)および(6)の方法が、強度と耐熱性がより優れ
るので好ましい。この結果、表面外観に優れ、かつ、強
度および耐熱性に優れるアルミニウム合金線(素線)が
得られる。
【0025】
【作用】耐熱性を向上させるためにZrを少なくとも 0.1
重量%含有するアルミニウム合金を用いると、荒引線の
連続鋳造圧延時に異常凝固や鋳塊割れ等の欠陥が発生し
易く、この欠陥を有する荒引線を断面積減少率60%以
上に伸線しても、アルミニウム合金線の表面にキズが残
存する。本発明では、最終的な伸線加工前の任意の工程
中に皮ムキ工程を行うので、荒引線を伸線することによ
って生じるアルミニウム合金線の表面のキズなどが効果
的に除去され表面外観を向上できる。また、本発明で
は、アルミニウム合金線の表面のキズの発生を防止でき
るので、アルミニウム合金線の強度の低下や断線を防止
できる。
【0026】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し本発明をより
具体的に説明する。 実施例1 Zr0.3 重量%、Si0.1 重量%、Fe0.2 重量%、Tiは0.03
重量%、残部はアルミニウムである組成からなる合金を
プロペルチ法により連続鋳造圧延して外径 9.5mmの荒引
線を得た。該荒引線に400 ℃で40時間、析出熱処理を
施した後、断面積減少率10%の冷間加工を加えて外径
9.0 mmのアルミニウム合金素線を得た。このアルミニウ
ム合金素線には、深さ40μm、長さ100μm程度の
キズの発生が見られた。ついで、この素線を、8.4mm
φの皮ムキダイスを通過させ、該素線を表面から0.3
mmの厚みで薄肉状に切削した。この後、再度、断面積減
少率80%の冷間加工を加えて外径3.8mmの素線を得
た。最後に200℃の温度で5時間の二次熱処理を施し
てアルミニウム合金線を製造した。
【0027】比較例1 実施例1の方法において、皮ムキ工程を実施しない以外
は全て実施例1と同様にしてアルミニウム合金線を製造
した。
【0028】実施例2 実施例1と同様にして作製した荒引線に、断面積減少率
52%の冷間加工を加えて外径6.6mmのアルミニウム
合金素線を得た。このアルミニウム合金素線には、深さ
15μm、長さ100μm程度のキズの発生が見られ
た。ついで、該アルミニウム合金素線に400℃で40
時間、析出熱処理を施した後、6.4 mmφの皮ムキダイス
を通過させ、該素線を表面から0.1 mmの厚みに薄肉状に
切削した。この後再度、断面積減少率65%の冷間加工
を加えて外径3.8 mmのアルミニウム合金素線を得た。最
後に200℃の温度で5時間の二次熱処理を施してアル
ミニウム合金線を製造した。
【0029】実施例3 実施例2の方法において、析出熱処理と皮ムキ工程の順
序を逆に実施した以外は全て実施例2と同様にしてアル
ミニウム合金線を製造した。
【0030】実施例4 実施例2の方法において、析出熱処理と皮ムキ工程の順
序を逆に実施し、かつ、二次熱処理を省略した以外は全
て実施例2と同様にして、導電用アルミニウム合金線を
製造した。
【0031】比較例2〜4 上記実施例2〜4の各方法において、皮ムキ工程を省略
した以外はすべて実施例2〜4と同様にして、それぞれ
導電用アルミニウム合金線を製造した。
【0032】実施例5 実施例1の方法において、Zr含有量を0.4 重量%に変量
したアルミニウム合金を用いて荒引線を製造し、析出熱
処理を400℃で20時間、二次熱処理を400℃で4
時間とした以外は全て実施例1と同様の方法を実施し、
アルミニウム合金線を製造した。
【0033】試験例1 各実施例1〜5および比較例1〜4で得たアルミニウム
合金線につき、表面外観、強度および耐熱性を次のよう
に評価した結果は、表1に示す通りであった。表面外
観:各アルミニウム合金線の表面を観察して判定した。
ただし、その判定基準は次の通りである。 ◎:20倍の拡大観察によってもキズが全く見られない
もの。 △:20倍の拡大観察で検出できる程度のキズが見られ
るもの。 ×:目視で検出できる程度のキズが見られるもの。 強度:JIS Z 2241の方法に基づき測定した引
張強さ(MPa)を示した。 耐熱性:1時間加熱した後、引張強さが加熱前の90%
になる温度(℃)を示した。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】上記表1に示した結果から明らかなよう
に、本発明の方法で得られたアルミニウム合金線は、表
面にキズなどの欠陥の発生がなく、外観に優れるもので
あった。また、強度、耐熱性においても極めて優れたも
のである。このように、本発明により、表面外観に優
れ、かつ、引張強さ等の強度および耐熱性に優れるアル
ミニウム合金線が安定して製造できる。また、本発明に
よれば、連続鋳造圧延時に異常凝固や鋳塊割れ等の欠陥
が発生した荒引線を用いても、本発明ではアルミニウム
合金線の表面にキズなどの発生が抑止されるので、荒引
線の歩留りを向上できる。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zrを少なくとも0.1重量%含有する
    アルミニウム合金にて成形された荒引線を断面積減少率
    60%以上に伸線加工するアルミニウム合金線の製造方
    法であって、最終的な伸線加工前の任意の工程にて皮ム
    キ工程を行うことを特徴とするアルミニウム合金線の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 Zrの含有量が、0.1〜0.5重量%
    である請求項1記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  3. 【請求項3】 アルミニウム合金が、Si、Feおよび
    Tiから選ばれる少なくとも一種の金属成分を含有する
    ものである請求項1または2記載のアルミニウム合金線
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 Si、FeおよびTiの含有量が、Si
    0.01〜0.2重量%、Fe0.01〜0.3重量%
    およびTi0.01〜0.07重量%である請求項3記
    載のアルミニウム合金線の製造方法。
  5. 【請求項5】 皮ムキ工程後の伸線加工における断面積
    減少率が10%以上である請求項1〜4のいずれかに記
    載のアルミニウム合金線の製造方法。
  6. 【請求項6】 Zrを少なくとも0.1重量%含有する
    アルミニウム合金にて成形された荒引線を断面積減少率
    60%以上に伸線加工するアルミニウム合金線の製造方
    法であって、第−次伸線後、最終的な伸線加工前の任意
    の工程にて皮ムキ工程を行うことを特徴とするアルミニ
    ウム合金線の製造方法。
  7. 【請求項7】 Zrを少なくとも0.1重量%含有する
    アルミニウム合金にて成形された荒引線を断面積減少率
    60%以上に伸線加工するアルミニウム合金線の製造方
    法であって、下記(1)〜(7)から選ばれる工程から
    なることを特徴とするアルミニウム合金線の製造方法。 (1)荒引線→析出熱処理→第一次伸線→皮ムキ→第二
    次伸線 (2)荒引線→析出熱処理→第一次伸線→皮ムキ→第二
    次伸線→二次熱処理 (3)荒引線→第一次伸線→析出熱処理→皮ムキ→第二
    次伸線 (4)荒引線→第一次伸線→析出熱処理→皮ムキ→第二
    次伸線→二次熱処理 (5)荒引線→第一次伸線→皮ムキ→析出熱処理→第二
    次伸線 (6)荒引線→第一次伸線→皮ムキ→析出熱処理→第二
    次伸線→二次熱処理 (7)荒引線→第一次伸線→皮ムキ→第二次伸線→析出
    熱処理
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