JPH06158246A - 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法 - Google Patents

導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法

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JPH06158246A
JPH06158246A JP33097292A JP33097292A JPH06158246A JP H06158246 A JPH06158246 A JP H06158246A JP 33097292 A JP33097292 A JP 33097292A JP 33097292 A JP33097292 A JP 33097292A JP H06158246 A JPH06158246 A JP H06158246A
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temperature
heat resistance
strength
present
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JP33097292A
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Satoru Suzuki
覚 鈴木
Mototsugu Hoshino
元次 星野
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電率、強度、耐熱性に優れた導電用高耐熱
性アルミニウム合金線の製造方法を提供する。 【構成】 Zr0.15〜0.4%(重量%以下同
じ)、Fe0.1〜0.5%、Si0.05〜0.2
%、Be0.005〜0.05%を含み、Be量+0.
3Si量≧0.035%でかつBe量+0.4Si量≦
0.11%であり、残部Alと不可避的不純物からなる
合金溶湯を750℃以上の温度で鋳造して鋳塊とし、該
鋳塊に開始温度550℃以下、終了温度350℃以下
で、減面率80%以上の熱間圧延を施して熱延材とし、
ついで該熱延材に減面率65%以上の冷間加工を施して
線材とした後、300〜450℃の温度で1〜50時間
の時効処理を施すことを特徴とする導電用高耐熱性アル
ミニウム合金線の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電率、強度、耐熱性
に優れた導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、架空送電線としては、一般に鋼線
の周囲に電気用アルミ線を撚合わせた鋼芯アルミ撚線が
用いられている。特に耐熱性が要求される場合には、電
気用アルミ線に代えてAlーZr系の耐熱アルミ線を用
いた鋼芯耐熱アルミ撚線が用いられている。通常の耐熱
アルミ線はAlにZrを微量添加し、これを固溶させて
耐熱性を持たせており、例えば連続使用温度が150℃
で、導電率が60%IACSの耐熱アルミ合金(60T
Al)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年架
空送電線の通電容量を増大させる要望が強く出されるよ
うになったが、前記の固溶型耐熱アルミ合金では高い導
電率を維持したまま耐熱性を大きく向上させるのは困難
であった。そこでZrを固溶させたアルミ合金線材を時
効処理することによりZrを微細に析出させたアルミ合
金線材が開発されたが、この線材を製造するには、長時
間にわたる加熱処理を必要とするため生産性に劣るとい
う問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる状況に鑑
み鋭意検討の結果、導電率および強度が高く維持され、
耐熱性に優れたアルミ合金線材を、比較的短時間の加熱
処理で製造できる製造方法を開発したものである。
【0005】すなわち本発明は、Zr0.15〜0.4
%、Fe0.1〜0.5%、Si0.05〜0.2%、
Be0.005〜0.05%を含み、Be量+0.3S
i量≧0.035%でかつBe量+0.4Si量≦0.
11%であり、残部Alと不可避的不純物からなる合金
溶湯を750℃以上の温度で鋳造して鋳塊とし、該鋳塊
に開始温度550℃以下、終了温度350℃以下で、減
面率80%以上の熱間圧延を施して熱延材とし、ついで
該熱延材に減面率65%以上の冷間加工を施して線材と
した後、300〜450℃の温度で1〜50時間の時効
処理を施すことを特徴とする導電用高耐熱性アルミニウ
ム合金線の製造方法である。
【0006】本発明において、時効処理を二段時効処理
とし、一段目の時効処理を300〜400℃の温度で
0.5〜10時間施し、二段目の時効処理を350〜4
50℃の温度で、かつ一段目の時効処理温度より50℃
以上高い温度で0.5〜30時間施すことが望ましい。
【0007】
【作用】本発明において合金組成を上記のように限定し
た理由について説明する。Zrは耐熱性を向上させる効
果を有するもので、その含有量を0.15〜0.4%と
限定したのは0.15%未満では充分な耐熱性が得られ
ず、0.4%を超えると鋳造時にZrが粗大なAl3
r化合物として晶出して、かえって耐熱性を害する上に
強度および導電率を下げ、コスト的にも不利であるため
である。Feは強度を高める効果を有するもので、その
含有量を0.1〜0.5%と限定したのは0.1%未満
では充分な強度が得られず、0.5%を超えるとその効
果が飽和するのみならず、導電率や耐熱性が低下するた
めである。SiはZrの析出を促進し、強度を向上させ
るために添加するものであり、その含有量を0.05〜
0.2%と限定したのは、0.05%未満ではその効果
が認められず、0.2%を超えるとその効果が飽和する
上、導電率を害し、更に鋳塊の脆化を招くからである。
BeはZrの析出を促進し、導電率をあまり下げずに強
度を向上させる効果を有するもので、その含有量を0.
005〜0.05%と限定したのは0.005%未満で
は、その効果が充分に認められず、0.05%を超える
とBeは高価であるためコスト的に不利であるからであ
る。またBeとSiの含有量の関係をBe量+0.3S
i量≧0.035%で、かつBe量+0.4Si量≦
0.11%と限定したのは、BeとSiの含有量が前者
の式を外れて少ないとZrの析出を促進する効果が充分
でなくなって耐熱性が低下し、後者の式を外れて多いと
Zrの析出を促進する効果が飽和する上、高価なBeを
過剰に添加することになり、コスト的に不利であり、更
に過剰のSiは導電率に悪影響を及ぼすからである。
尚、本発明において、上記合金元素を添加するAl地金
には、一般電気用Al地金が用いられる。前記地金に含
まれる不可避的不純物が、得られるアルミニウ合金線の
特性を損なうことはない。
【0008】次に本発明製造方法について説明する。本
発明において合金溶湯の鋳造温度を750℃以上と限定
したのは、Alマトリックス中にZrをできるだけ多く
強制固溶させて耐熱性の向上を図るためであり、鋳造温
度が750℃未満であると、粗大なZr晶出物が晶出し
てAlマトリックス中へのZrの固溶量が充分でなく、
後工程で施す時効処理において析出するZr量が量的に
不足して目的とする耐熱性と強度が得られないからであ
る。
【0009】本発明における鋳塊の熱間圧延は、鋳造の
際固溶しきれずに晶出したZr、Fe、Si等を含む粗
大な晶出物を粉砕して、均一微細に分布させて強度向上
に役立たせ、かつ時効処理の際にZrの析出サイトとな
る転位を増殖させるためのものである。この熱間圧延の
開始温度を550℃以下、終了温度を350℃以下と限
定したのは、開始温度が550℃を超えるとZr等の強
制固溶した合金元素が粗大に析出してしまい耐熱性や強
度の向上に寄与しなくなり、終了温度が350℃を超え
ると、Zrの析出サイトとなる転位の増殖が充分になさ
れないためである。また熱間圧延の際の減面率を80%
以上としたのは、80%未満では上記粗大晶出物の粉
砕、転位の増殖等が充分になされないためである。
【0010】本発明において、上記熱間圧延上がりの熱
延材(以下荒引線という)に冷間加工を施すのは、荒引
線を所定径の線材に仕上げるためばかりではなく、線材
に強度をもたせ、かつZrの析出サイトとなる転位を増
殖させるためである。そして冷間加工の減面率を65%
以上と限定したのは65%未満では充分な強度と高い転
位密度が得られないからである。
【0011】本発明においては、上記冷間加工により得
られた線材に対して時効処理を施すが、これは固溶した
ZrをAlマトリックス中に均一微細に析出させて析出
硬化させるとともに、導電率と耐熱性を向上させるため
であり、その時効処理条件を300〜450℃の温度で
1〜50時間と限定したのは、時効処理温度が450℃
を超えても、時効処理時間が50時間を超えても過時効
現象を起こして、得られる線材の強度と耐熱性が低下す
るためである。また時効処理温度が300℃未満ではZ
rの析出に長時間を要して実用的ではなく、時効処理時
間が1時間未満では、Zrがかなりの量固溶したまま残
り、導電率が充分に回復しないからである。
【0012】上記時効処理を二段時効処理とするのが望
ましいのは、一段目の時効処理により、Zr化合物を微
細に分散析出させ、それに続く二段目の時効処理により
比較的短時間でZrを大量に均一微細に析出させるため
であり、二段時効処理とすることにより、一段の時効処
理に比較して短時間で微細な析出状態が得られるからで
ある。一段目の時効処理を300〜400℃の温度で
0.5〜10時間施すのは、温度が300℃未満あるい
は時間が0.5時間未満では一段目時効処理の効果が無
く、400℃を超えるか、あるいは10時間を超える
と、Zrの析出物が粗大となり、二段目時効処理後の析
出状態もやはり粗大となって、強度、耐熱性が劣るから
である。二段目時効処理を350〜450℃の温度、か
つ一段目時効処理温度よりも50℃以上高い温度で、1
〜30時間施すのは、二段目時効処理温度が一段目時効
処理温度より50℃以上高くないと時効処理に要する時
間の短縮化が図れず、二段目時効処理の温度が350℃
未満あるいは時間が1時間未満では、Zrがかなりの量
固溶したまま残るからであり、450℃を超えるか、3
0時間を超えると過時効現象を起こして、得られる線材
の強度と耐熱性が低下するためである。
【0013】本発明製造方法において、Al合金溶湯を
鋳造し、荒引線に熱間圧延する方法としては、ベルトア
ンドホイール型連続鋳造圧延方法が、生産性に優れ、ま
た鋳造時の冷却速度が速いためZrが強制固溶されやす
いので好ましい。
【0014】
【実施例】以下に実施例に基づき本発明の詳細な説明を
行う。表1に示す合金組成の溶湯を溶製し、この溶湯を
ベルトアンドホイール型連続鋳造機により鋳造し、これ
を鋳造機に連続して設けた熱間圧延機により表2に示す
条件で熱間圧延して荒引線とした。この荒引線をやはり
表2に示した条件で冷間伸線し、時効処理してアルミニ
ウム合金線を得た。これらの線材についてその引張り強
さ、導電率および耐熱性を測定した。引張り強さはイン
ストロン型試験機により測定し、導電率はケルビンダブ
ルブリッジにより電気抵抗を測定して求めた。また耐熱
性は試料を400℃で4時間加熱し、加熱前の引張り強
さに対する加熱後の引張り強さの割合で示した。これら
の測定結果を表2、3に併記した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】表2、3から明らかなように、本発明の範
囲内で製造した本発明品No. 1〜27は従来品No. 55
と比較して導電率、耐熱性、強度のいずれにも優れてお
り、しかも比較的短時間の時効処理で製造が可能であ
る。特にNo. 25〜27の二段時効処理を施したものは
強度と時効処理時間の短縮化の点において特に優れてい
ることが判る。これに対し、Zr量が本発明の範囲より
少ない比較品No. 28は耐熱性、強度が劣っている。Z
r量が本発明の範囲より多い比較品No. 29は鋳造時に
粗大なAl3 Zr化合物が晶出し、導電率、耐熱性、強
度のいずれも劣っている。Fe量が本発明の範囲より少
ない比較品No. 30は強度が劣っている。Fe量が本発
明の範囲より多い比較品No. 31は導電率、耐熱性が劣
っている。Si量が本発明の範囲より少ない比較品No.
32は強度が劣り、また析出が遅れているため導電率と
耐熱性もやや劣っている。Be量が本発明の範囲少ない
比較品No. 33は強度が劣り、また析出が遅れているの
で導電率、耐熱性もやや劣っている。Be量+0.3S
i量<0.035%となっている比較品No. 34は析出
が遅れているので導電率、強度、耐熱性ともにやや劣っ
ている。Be量+0.4Si量>0.11%となってい
る比較品No. 35は導電率が劣っている。Si量が本発
明の範囲より多い比較品No. 36は導電率が劣ってい
る。鋳造温度が本発明の範囲より低い比較品No. 37は
強度、耐熱性が劣っている。熱間圧延開始温度が本発明
の範囲より高い比較品No. 38、熱間圧延終了温度が本
発明の範囲より高い比較品No. 39はいずれも熱間圧延
時に粗大なAl3 Zr相が析出し強度、耐熱性が劣って
いる。熱間圧延時の減面率が本発明の範囲より小さい比
較品No. 40、冷間加工率が本発明の範囲より小さい比
較品No. 41はいずれもZrの析出サイトとなる転位が
充分ではなく、導電率、強度、耐熱性ともにやや劣って
いる。時効処理時間が本発明の範囲より短い比較品No.
42、時効処理温度が本発明の範囲より低い比較品No.
44はいずれも時効が充分でなく導電率と耐熱性が劣っ
ている。時効処理時間が本発明の範囲より長い比較品N
o. 43、時効処理温度が本発明の範囲より高い比較品N
o. 45は、いずれも過時効となり、強度、耐熱性が劣
っている。二段目時効処理時間が本発明の範囲より短い
比較品No. 46、二段目時効処理温度が本発明の範囲よ
り低い比較品No. 48はいずれも時効が充分でなく、導
電率、耐熱性が劣っている。二段目時効処理時間が本発
明の範囲より長い比較品No. 47、二段目時効処理温度
が本発明の範囲より高い比較品No. 49はいずれも過時
効となり、強度、耐熱性が劣っている。一段目時効処理
時間が本発明の範囲より短い比較品No. 50、一段目時
効処理温度が本発明の範囲より低い比較品No. 52、一
段目時効処理温度と二段目時効処理温度との差が50℃
より小さい比較品No. 54はいずれも時効処理を二段に
した効果がなく、比較品No.50、52は本発明品No.
23の400℃で10時間時効処理を施したものと性能
的にほとんど同等である。また比較品No. 54は本発明
品No. 24の400℃で15時間時効処理を施したもの
とやはりほとんど同等の性能である。一段目時効処理時
間が本発明の範囲より長い比較品No. 51、一段目時効
処理温度が本発明の範囲より高い比較品No. 53はいず
れも過時効となり、強度、耐熱性が劣っていることが判
る。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、導
電率、強度、耐熱性のいずれにも優れた導電用アルミニ
ウム合金線を比較的短時間の熱処理により製造すること
ができ、工業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zr0.15〜0.4%(重量%以下同
    じ)、Fe0.1〜0.5%、Si0.05〜0.2
    %、Be0.005〜0.05%を含み、Be量+0.
    3Si量≧0.035%でかつBe量+0.4Si量≦
    0.11%であり、残部Alと不可避的不純物からなる
    合金溶湯を750℃以上の温度で鋳造して鋳塊とし、該
    鋳塊に開始温度550℃以下、終了温度350℃以下
    で、減面率80%以上の熱間圧延を施して熱延材とし、
    ついで該熱延材に減面率65%以上の冷間加工を施して
    線材とした後、300〜450℃の温度で1〜50時間
    の時効処理を施すことを特徴とする導電用高耐熱性アル
    ミニウム合金線の製造方法。
  2. 【請求項2】 時効処理を二段時効処理とし、一段目の
    時効処理を300〜400℃の温度で0.5〜10時間
    施し、二段目の時効処理を350〜450℃の温度で、
    かつ一段目の時効処理温度より50℃以上高い温度で
    0.5〜30時間施すことを特徴とする請求項1記載の
    導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法。
JP33097292A 1992-11-17 1992-11-17 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法 Pending JPH06158246A (ja)

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Cited By (3)

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