JP3891699B2 - 高強度アルミニウム合金 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム純度が高く、かつ高強度のアルミニウム合金に関し、さらにこのアルミニウム合金からなる電線および反射板に関する。
【0002】
【従来の技術】
高純度アルミニウム材は電導性が高く光沢性が良好であり、これらの性質を利用して電線材料や反射板等の材料として用いられている。しかしながら、高純度アルミニウム材は機械的強度が低いために、より強度の高い合金を重ね合わせる等の工夫が凝らされている。たとえば、反射板では99.9wt%Al/A3003クラッド材が使用されている。
【0003】
一方、アルミニウム材の強度向上の一方法として、Scの添加が有効であることが知られている( 1)N.Blake and M.A.Hopkins:J.Mater.Sci.,20(1985),2861 2)佐野、曹、平野、桜井:軽金属,99(1989),4441 3)M.L.Kharakterova,D.G.Eskin and L.S.Toropova:Acta meter.,42(1994),2285 4)M.E.Dries,S.G.Pavienko,L.S.Toropova,Yu.G.Bukov and L.B.Ber:Sov.Pya.Doki.,26(1981),344 5)中山、古田,美浦:日本金属学会,59,Vol.5,(1995),487)。Scは、Alに添加することでAl3Scの微細析出物を形成し、マトリックスの強度を向上させる効果があり、この点に着眼した特許も出願されている(WO 953274,USP953274,USP 5620652,USP 5597529)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のSc添加アルミニウム合金は、Sc含有量が、例えばUSP 5620652で0.02〜10.0wt%と多いために、高純度アルミニウム特有の電導性や光沢が損なわれるという問題点があった。
【0005】
この発明は、前述の技術背景に鑑み、高純度アルミニウムの特性を損なうことなく、高強度を具備するアルミニウム合金の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の3種の高強度アルミニウム合金は、Al:99.8wt%以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppmを含むことを必須要件とする。
【0007】
そして、第1の高強度アルミニウム合金は、 Al:99.8wt%以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppm、Fe:5〜60ppmおよびSi:5〜80ppmを含み、残部が不可避不純物からなることを特徴とする。
【0008】
また、第2の高強度アルミニウム合金は、Al:99.8wt%以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppm、Fe:5〜60ppm、Si:5〜80ppmを含み、さらにGa:5〜50ppmおよびZn:5〜50ppmのうちの1種以上を含み、残部が不可避不純物からなることを特徴とする。
【0009】
さらに、第3の高強度アルミニウム合金は、Al:99.8wt%以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppm、Fe:5〜60ppm、Si:5〜80ppmおよびZr:5〜800ppmを含み、さらにGa:5〜50ppmおよびZn:5〜50ppmのうちの1種以上を含み、残部が不可避不純物からなることを特徴とする。
【0010】
この発明の3種のアルミニウム合金組成において、Al含有量は、純アルミニウムとしての電導性や光沢を維持するために99.8wt%以上とする。特に99.9wt%以上が好ましい。
【0011】
また、各微量添加元素の添加意義と含有量の限定理由は、次のとおりである。
【0012】
Scは、最終焼鈍後の再結晶、換言すれば軟化を遅延させ、かつ再結晶後も結晶粒を微細化し、合金の強度と伸びの向上に寄与する。前記効果を得るために、Sc含有量は1ppm以上必要であり、一方1000ppmを超えるとAl含有量の99.8wt%以上を確保することが困難となる。Sc含有量の特に好ましい下限値は5ppmであり、上限値は800ppmである。
【0013】
FeおよびSiは、マトリックスの強度を向上させる。それぞれの含有量が5ppm未満ではその効果がなく、Fe含有量が60ppmを超え、Si含有量が80ppmを超えるとScの軟化遅延効果が弱まり,却って強度が低下する。Fe含有量の特に好ましい下限値は8ppmであり、上限値は50ppmである。Si含有量の特に好ましい下限値は10ppmであり、上限値は70ppmである。
【0014】
GaおよびZnは、いずれもScの再結晶遅延効果を妨げず、特に電解研磨等の化学溶解性を高める効果があり、光沢度の向上に寄与する。GaおよびZnはいずれか一方を添加することにより前記効果が得られ、両者を添加することにより相乗的な効果が得られる。それぞれの含有量は、5ppm未満では前記効果に乏しく、50ppmを超えるとエッチング性を阻害する。Ga含有量およびZn含有量の特に好ましい下限値は10ppmであり、上限値は40ppmである。
【0015】
Zrは、微細析出により、材料強度を向上させる。含有量が5ppm未満では効果が乏しく、析出状態では電気伝導度に対する悪影響が少ないものの、800ppmを超えると電気伝導度および光沢度に悪影響を及ぼす。Zr含有量の特に好ましい下限値は10ppmであり、上限値は、700ppmである。
【0016】
【実施例】
次に、この発明の高強度アルミニウム合金の具体的実施例について説明する。
【0017】
後掲の表1に示す各化学組成のアルミニウム鋳塊を面削し、熱間圧延、冷間圧延を施した後、350℃×2時間の最終焼鈍を施した。熱間圧延は、開始温度を550℃、終了温度を380℃とし、熱間圧延板を厚さ10mm、冷間圧延板を厚さ1mmとした。
【0018】
そして、各圧延板に対し、機械的特性、導電率、反射率について評価した。機械的特性は、JIS5号片形状での引張試験によって引張強度、耐力および伸びを測定した。電気伝導度は、渦電流式の導電率計により室温25℃での導電率(I.A.C.S%)により測定した。また、光沢度は、リン酸:硝酸=15:1の溶液に0.1%硝酸銅を添加し、100℃で2分間処理後、反射率計で45°反射率を測定した。これらの測定結果を表1に併せて示す。
【0019】
【表1】
【0020】
表1の結果から、この発明のアルミニウム合金は、純アルミニウム特有の高い電導性や光沢を損なうことなく、高い強度および伸びを有することを確認できた。
【0021】
【発明の効果】
以上の次第で、この発明の高強度アルミニウム合金は、Al:99.8wt%以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppmを含み、残部が不可避不純物からなるものであるため、純アルミニウム特有の高い電導性および光沢性を有しつつ、高い強度および伸びを有する。そのため、電線や反射板等の材料として好適に使用できる。
【0022】
また、Scに加えて、Fe:5〜60ppmおよびSi:5〜80ppmが添加された合金では、さらに強度が向上する。
【0023】
また、Sc、Fe、Siに加えて、Ga:5〜50ppmおよびZn:5〜50ppmのうちの1種以上が添加された合金では、さらに光沢性が向上する。
【0024】
さらに、Sc、Fe、Si、Ga、Znに加えて、Zr:5〜800ppmが添加された合金では、さらに強度が向上する。
Claims (5)
- Al:99.8 wt %以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppm、Fe5〜60ppmおよびSi:5〜80ppmを含み、残部が不可避不純物からなることを特徴とする高強度アルミニウム合金。
- Al:99.8 wt %以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppm、Fe:5〜60ppm、Si:5〜80ppmを含み、さらにGa:5〜50ppmおよびZn:5〜50ppmのうちの1種以上を含み、残部が不可避不純物からなることを特徴とする高強度アルミニウム合金。
- Al:99.8 wt %以上を含むとともに、Sc:1〜1000ppm、Fe:5〜60ppm、Si:5〜80ppmおよびZr:5〜800ppmを含み、さらにGa:5〜50ppmおよびZn:5〜50ppmのうちの1種以上を含み、残部が不可避不純物からなることを特徴とする高強度アルミニウム合金。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載された高強度アルミニウム合金からなることを特徴とする電線。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載された高強度アルミニウム合金からなることを特徴とする反射板。
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