JPH024947A - 鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、六角形状の多数の孔を有し、シンチ
レーションカメラのＸ線コリメータ等として使用される
鉛ハニカム体を製造する際に芯材として使用されるアル
ミニウム合金芯線及びその製造方法に関する。

［従来の技術〕 Ｘ線コリメータとして使用される鉛（ｐｂ）ハニカム体
１は、第４図に示すように円柱状をなすｐｂブロックに
断面が正六角形の複数個の孔２をその最稠密充填の位置
に、且つその長平方向に延長するようにして相互に平行
に設けである。このｐｂハニカム体１の孔２内をＸ線が
通過することにより、Ｘ線照射方向が所定の立体角内に
収まるようになる。

而して、このコリメータ用ｐｂハニカム体の製造方法と
しては、従来、特開昭５９−１４５１３４号に示される
ものか通常使用されている。この方法においては、先ず
、一定形状の波形に成形した複数枚のＰ　ｂ製薄板と、
断面が六角形の複数本のアルミニウム（Ａｆｆｌ）線材
とを使用し、ハニカム体の隔壁としてのｐｂ薄板を、ハ
ニカム体の孔相当部分となる凹所にＡρ線材を配置しつ
つ複数層積層する。そして、ｐｂ薄板同士を接着剤等に
より接着して相互に固定した後、芯材のＡρ線材を除去
する。

しかしながら、この従来方法には次のような欠点かある
。

■先ず、六角形断面の対辺かｌ乃至４ｍｍと極めて小さ
い芯線を１本つつ注意して積層していく必要かあり、こ
の１１＝業か煩雑である。

■また、上述の作業中又は積層後の接着工程において、
振動又は衝撃が加わると、芯材の幾何学的な配置が変化
するため、高精度のハニカム体を得ることが困難である
。

■更に、ｐｂ薄板の厚さか極めて薄いため、積層中にし
わ等が生じ易く、高精度の積層体を得にくい。

■更にまた、この従来方法によれは、孔２の径を小さく
することには限界があり、孔径が小さいハニカム体を形
成することか困難である。

一方、上述の薄板及びＡｌ線材の積層工程における問題
点を解消するために、芯線の周りにＰｂ溶湯を供給して
固化させる方法が開発された。この方法においては、製
造せんとするハニカム体の孔の断面形状と同一の、例え
は、六角形の断面を有する細い複数本のＡ！２芯線を、
押さえスペーサにより、相互間に一定間隔が保持される
ように、最稠密の位置に配置して束ねる。そして、この
Ａρ芯線束をｐｂの溶湯中に浸漬するが、又は芯線間に
ｐｂ溶湯を注入することにより、芯線間にｐｂ溶湯を浸
透させて同化させる。次いで、化学的処理を施して芯線
のＡβ線のみを溶解除去する。

これにより、Ａｆｆｌ線が存在していた部分に孔２が形
成されたブロック状のｐｂハニカム体１が得られる。。

このｐｂハニカム体の製造工程においては、従来、純Ａ
ｆｆｌの線材が芯線として使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のＰｂハニカム体製造用芯線におい
ては、芯線間に注入するｐｂ溶湯又は芯線が浸漬される
Ｐｂ溶湯が、約３５０乃至４００°Ｃと比較的高温であ
るため、溶湯がＡｐ線芯線の相互間に浸透していく過程
で芯線が変形し易いという難点がある。この場合に、芯
線は極めて狭い間隔て配列されているので、芯線の変形
により芯線同士か局所的に接触する現象が生じ、この接
触部分にはＰｂ？？？Ｊ湯か浸透しないので、結果的に
ハニカム体の隔壁の欠損か発生ずる。このような不都合
は芯線が長くなる程、その中央における変形量が増大す
るため顕著に現れるようになる。このため、隔壁か薄い
ハニカム体及び長尺の孔を有するハニカム体の製造は極
めて困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ｐｂ溶湯の浸透時にその変形が抑制され、高精度のハニ
カム孔の形成に使用することがてき、隔壁が薄いハニカ
ム体又は長尺のハニカム体の製造を容易にする鉛ハニカ
ム体製造用アルミニウム合金芯線及びその製造方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段１ 本発明に係る鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線
は、所定間隔をおいて複数本配置され鉛溶湯がその間隙
に浸透して凝固した後溶去される鉛ハニカム体製造用ア
ルミニウム合金芯線において、０．２９乃至１．０重量
％（７）　Ｚ　ｒ　、０．０３乃至０．４重量％のＳｉ
及び０．０８乃至０．８重量％のＦｅを含有し、残部が
Ａβ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。

本発明に係る鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線
の製造方法は、上述の組成の合金を溶製した後冷却し、
５０％以上の液面率の加工を加え、次いで、２５０乃至
５００℃で３００時間以下熱処理した後、４０％以上の
加工率て冷間加工を施すことを特徴とする。

［作用］ Ｘ線等のコリメータ用ｐｂハニカム体を製造する際に使
用される芯線としては、ｐｂに対して不溶性又は難溶性
の溶液により芯線全体又は芯線の少なくとも表層部が溶
解することが必要である。

また、特に、本発明の目的を達成するためには、約３５
０乃至４００℃のｐｂ溶湯（融点が３２７℃）に接触し
ても変形しにくいことが必要である。

本発明に係る鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線
は上述の組成を有するから、４００℃の高温に加熱され
ても軟化しにくい。従って、芯線としてｐｂ溶湯に接触
しても変形しに＜＜、初期の状態を高精度で保持するか
ら、隔壁欠損がないｐｂハニカム体を確実に製造するこ
とができる。

このため、ハニカム体の隔壁を薄くして孔の配設密度を
高めることができると共に、ハニカム体の長尺化が可能
である。

また、Ａ４合金線は５０乃至９０℃の２０体積％ＮａＯ
Ｈ水溶液又は１：１のＨＣρ水溶液により溶解すること
ができる。このように、本発明に係る鉛ハニカム体製造
用アルミニウム合金芯線は上述の要件を全て満たす。

更に、本発明方法によれば、上述の特性を有するアルミ
ニウム合金芯線を容易に得ることができる。

なお、ｐｂ溶湯とは、純ｐｂの外にｐｂ金合金含み、そ
の品種はｐｂハニカム体の用途工法められる。

［実施例］ 以下、本発明について更に詳しく説明する。

先ず、本発明に係るアルミニウム合金線における各添加
成分の添加理由及び組成限定理由について説明する。

Ｚｒ Ｚｒ（ジルコニウム）はＡｌ合金の耐熱性を向上させる
成分であり、Ｚｒ含有量が０．２９重量％（以下、単に
％で現す）未満では後述する熱処理を施しても、十分な
強度と耐熱性を確保する析出物が得られない。つまり、
Ａ　４−Ｚ　ｒ合金におりるＺｒの固溶限は０．２８％
であり、この固溶限を超えるＺ、ｒを添加してＺｒを強
制固溶させ、八々とＺｒの化合物をＡρ３Ｚｒの形て微
細析出させることにより、耐熱性を高め得ると共に、強
度も向」ニさせることかできる。逆に、Ｚｒ含有量か１
０％を超えると、ＡＱ合金溶湯の温度が高くなり過ぎて
、鋳造が困難になる。

Ｓｉ（シリコン）はＺｒの析出の核となって析出を促進
させると共に、線材の強度を高める成分である。しかし
、Ｓｉの含有量か０．０３％未満の場合には、Ｚ　ｒの
析出のための核か不足して析出による効果か得られず、
０．４％を超えると脆化が起工って加工困難となり、導
電率も低下する。

Ｆｅ 本発明においてはＡρ金合金中Ｆｅ（鉄）を０．０８乃
至０８％の含有量て添加する。Ｆｅはこのアルミニウム
合金芯線をベルトアントホイール式の連続鋳造機により
製造する際に、割れが発生することを抑制する作用を有
する。このＦｅをＳｉに対する重量比Ｆ　ｅ　／　Ｓ　
ｉが２以上となるように添加すると、鋳造中の割れが防
止されて鋳造性が良好になる。また、Ｆｅは強度及び耐
熱性の向上にも寄与する。但し、Ｆ、ｅの含有量か０，
０８％未満ては、所望の強度及び耐熱性が得られず、０
．８％を超えると、加熱後にＡｆｆ１合金の脆化が生し
る。

次に、上述の組成を有するＡｆｆ１合金芯線の製造方法
について説明する。本発明においては、上述の組成のＡ
ρ金合金溶製した後冷却しなから、５０％以上の減面率
て加工する。この圧延における減面加工率が５０％未満
では、最終線材とした場合の強度が不足するからである
。

その後、圧延線材を２５０乃至５００℃の温度で３００
時間以下熱処理する。この熱処理により、Ｚｒは微細な
ＡρｇＺｒとして分散析出し、Ａρ金合金強度、耐熱性
及び導電率を向上させる。この場合に、熱処理温度を２
５０乃至５００℃、熱処理時間を３００時間以下と限定
したのは、熱処理温度が２５０℃未満の場合は、Ｚｒの
析出が十分でなく、所望の強度及び耐熱性が得られない
。

また、熱処理温度が５００℃を超え、又は熱処理時間が
３００時間を超えると、析出物が粗大となり、強度が著
しく低下すると共に、高価なＺｒの浪費となる。

この熱処理の後、４０％以上の減面率の冷間加工を加え
る。これは、Ａｆｆ１合金の強度を上昇させるためであ
り、減面率が４０％未満では加工硬化が不足し、十分な
強度が得られない。

この冷間伸線処理により、仕上り線として、所要の性能
を満足する特性か得られる。しかし、冷間伸線後、更に
２００乃至５００℃で２００時間以下の熱処理を線材に
加えると、耐熱性が更に一層優れた芯線が得られる。こ
の熱処理の場合にも、熱処理温度が２００℃未満の場合
はＺｒが十分に析出せず、耐熱性は殆ど向上しない。ま
た、熱処理温度が５００℃を超え又は熱処理時間が２０
０時間を超える場合には、軟化が著しくなるという不都
合がある。

上述の組成を有するＡβ合金は、耐熱特性か優れており
、４００　℃の高温ても軟化しにくく、ｐｂの溶湯温度
で変形しにくい。芯材に要求される特性としては、対辺
間距離か１乃至４ＩＩ１ｍの断面六角形線材を４００℃
に加熱したときの中央部のたわみが線長１ｍに対して４
ＩＩＩＩ１１以下であることと、伸線加工後の線材の真
直度が線長１ｍについて２ｍｍ以下であること等がある
。本実施例に係るＡρ金合金このような特性上の要求を
十分に満足している。

第１図は横軸に加熱温度（加熱時間１時間）をとり、縦
軸に引張強さの残存率をとって、Ａｌ合金線の軟化特性
を示すグラフ図である。この図から明らかなように、４
００℃の温度に加熱されても引張強さは８０％以上残存
しており、軟化が生じていないことかわかる。

これに対し、第３図に純Ａρの軟化特性を示すように、
従来の純人々芯線の場合は、２００°Ｃを超えると引張
強さ残存率が８０％より低下し、２００乃至３００℃で
軟化が進行する。

また、第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、芯線３を１
００ｍｍの間隔をおいてその両端部にて脚４により支持
し、芯線３を水平姿勢において加熱保持した際の中央部
のたわみを求めた結果を下記第１表に示す。但し、加熱
温度は４００°Ｃであり、加熱時間は１時間である。ま
た、たわみの測定はダイヤルゲージにより行った。

第　　１　　表 この第１表において、実施側柵は本発明にて規定した組
成範囲に入るＡｆｆ１合金線についてのものであり、従
来側柵は従来の芯線である純Ａ！；ｌ線についてのもの
である。また、各芯線３の断面は正六角形であり、この
芯線３をその１対の対向頂点が垂直方向に対向するよう
に脚４に取付けた。第１表中、Ａ−Ａ面及びＣ−０面の
欄はその対向方向が垂直に対して傾斜する面についての
そり量であり、Ｂ−Ｂ面の欄は対向方向が水平の面につ
いてのそり量である。

この第１表から明らかなように、従来の純Ａｌ線はたわ
み（そり量）が多いのに対し、本実施例に係るＡｌ合金
線はたわみが極めて少ない。

更に、本実施例に係るＡ１合金線を、対辺間の長さが２
．５ｍｍの六角形断面に成形加工した後１ｍの長さに切
断し、この芯線を５００本用意してハニカムのスペーサ
にて芯線両端部を固定し、この芯線束を利用してｐｂハ
ニカム体を作製したところ、Ａ１合金芯線の軟化が発生
せず、隔壁欠損がない完全にハニカム状の孔が形成され
たハニカム体を得ることができた。

［発明の効果］ 本発明によれは、Ａρ−Ｚ　ｒ　−Ｓ　ｉ　−Ｆ　ｅ系
合金を芯線とするから、約４００℃の温度でも軟化しに
くく、ｐｂ溶湯を鋳込む際の芯線の変形が回避される。

このため、本発明に係るＡρ合金線を芯線として使用す
れば、隔壁の欠損かなく精密なハニカム体を得ることが
できると共に、その隔壁を薄く、また、孔径を小さくす
ることができる。

更に、たわみか小さいので、従来よりも３乃至４倍長尺
化したｐｂハニカム体を得ることができ、また、短尺の
ｐｂハニカム体の場合は、長尺のものを製造した後これ
を切断分割することにより製造することがてきるから、
製造コストを著しく低減することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るＡ℃合金線の軟化特性を
示すグラフ図、第２図（ａ）、（ｂ）は試験装置を示す
模式図、第３図は従来の純Ａｌ線の軟化特性を示すグラ
フ図、第４図はｐｂハニカム体を示す斜視図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定間隔をおいて複数本配置され鉛溶湯がその間
   隙に浸透して凝固した後溶去される鉛ハニカム体製造用
   アルミニウム合金芯線において、０．２９乃至１．０重
   量％のＺｒ、０．０３乃至０．４重量％のＳｉ及び０．
   ０８乃至０．８重量％のＦｅを含有し、残部がＡｌ及び
   不可避的不純物からなることを特徴とする鉛ハニカム体
   製造用アルミニウム合金芯線。
2. （２）所定間隔をおいて複数本配置され鉛溶湯がその間
   隙に浸透して凝固した後溶去される鉛ハニカム体製造用
   アルミニウム合金芯線の製造方法において、０．２９乃
   至１．０重量％のＺｒ、０．０３乃至０．４重量％のＳ
   ｉ及び０．０８乃至０．８重量％のＦｅを含有し、残部
   がＡｌ及び不可避的不純物からなる合金を溶製した後冷
   却し、５０％以上の減面率の加工を加え、次いで、２５
   ０乃至５００℃で３００時間以下熱処理した後、４０％
   以上の加工率で冷間加工を施すことを特徴とする鉛ハニ
   カム体製造用アルミニウム合金芯線の製造方法。
3. （３）前記冷間加工後に、２００乃至５００℃の温度で
   ２００時間以下熱処理することを特徴とする請求項２に
   記載の鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線の製造
   方法。