JPH09213131A

JPH09213131A - 高強度・高耐熱アルミニウム合金およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09213131A
Application number: JP8014211A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Ikeda; 利哉池田; Takeshi Miyazaki; 健史宮崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: CN1077606C; EP0787811B1; JP3724033B2; DE69701817D1; DE69701817T2; EP0787811A1; AU706528B2; KR100429965B1; CN1163317A; AU7650296A

Abstract

(57)【要約】【課題】引張強さ、導電率が高く耐熱性に優れたアル
ミニウム合金を提供する。【解決手段】この発明のアルミニウム合金は、ジルコ
ニウムを０．２８〜０．８０重量％、マンガンを０．１
０〜０．８０重量％、銅を０．１０〜０．４０重量％含
むことを特徴とする。さらに、珪素を０．１６〜０．３
０重量％含むことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
およびその製造方法に関し、特にアルミニウム合金線と
電気用アルミニウム線を撚りあわせた導電線に用いら
れ、引張強さや導電率が高く、耐熱性に優れたアルミニ
ウム合金およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、電力輸送用の導電線としては、アルミニウムの純度
が９９．７％以上の電気用アルミニウム（以下、ＥＣＡ
ｌと称する）を鋼線の周囲に撚りあわせた導電線（以
下、ＡＣＳＲと称する）と、アルミニウム合金線のまわ
りにＥＣＡｌ線を撚りあわせたアルミニウム導電線が知
られている。

【０００３】このアルミニウム導電線には、鉄塔に架線
される際に大きな張力が加わる。また、導電線の導電率
が高いほど、電力輸送におけるエネルギ損失を減らすこ
とができる。そのため、アルミニウム導電線において
は、強度、導電率を一定水準以上に上げる必要がある。
ここで、アルミニウム導電線を構成するＥＣＡｌの強
度、導電率は改善の余地がなく、これ以上向上させるこ
とができない。そのため、アルミニウム導電線の強度、
導電率を上げるためには、アルミニウム合金線の強度、
導電率を上げる必要がある。

【０００４】また、ショート等の事故により、アルミニ
ウム導電線に大電流が流れると、アルミニウム導電線か
ら大量の熱が発生する。そのため、事故等の際には、ア
ルミニウム導電線の温度が１００℃以上になることがあ
る。そのため、アルミニウム導電線には、室温まで冷却
された後にも昇温前の強度と同程度の強度、すなわち耐
熱性が要求される。ここで、アルミニウム導電線を構成
するＥＣＡｌの耐熱性は改善の余地がない。そのため、
アルミニウム導電線が実用に供されるためには、アルミ
ニウム合金線が高い耐熱性を有することが必要とされ
る。

【０００５】以上に述べたように、アルミニウム導電線
に用いられるアルミニウム合金は、高強度、高耐熱性、
高導電率を有することが必要とされる。

【０００６】一方、鉄塔間にアルミニウム導電線を架線
すると、弛度が生ずる。ここで、弛度について説明す
る。図４は、電線を架線した鉄塔を示す模式図である。
図４を参照して、鉄塔１０１ａは、支持部分１０７ａ、
１０８ａ、１０９ａを、鉄塔１０１ｂは、支持部分１０
７ｂ、１０８ｂ、１０９ｂを備える。鉄塔１０１ａ、１
０１ｂの間に電線１０３、１０４、１０５が架線されて
いる。電線１０３は支持部分１０７ａ、１０７ｂにより
鉄塔１０１ａ、１０１ｂに固定されている。電線１０
４、１０５についても同様である。

【０００７】このように架線された電線において、１０
９ａ、１０９ｂを結ぶ直線と電線１０５の弛みが最も大
きい部分との距離（図中Ｈ）を弛度という。

【０００８】ここで、鉄塔間の距離が長くなった場合に
も、この弛度が大きくならないことが必要である。その
ためには、導電線への張力を大きくする必要がある。張
力を大きくするためには、導電線中のアルミニウム合金
の強度を高める必要がある。

【０００９】また、この強度としては、前述のように、
導電線に大電流が流れることによって導電線の温度が高
くなり、その後室温まで冷却された後でも昇温前と同程
度の強度が要求される。

【００１０】つまり、鉄塔間の距離が長くなった場合に
は、従来よりもアルミニウム合金線の強度を高め、耐熱
性を上げる必要がある。

【００１１】このような高強度、高耐熱性のアルミニウ
ム合金としては、ＫＴＡｌが知られており、高耐熱性の
アルミニウム合金としては、ＸＴＡｌおよびＺＴＡｌが
知られている。これらのアルミニウム合金の特性を表１
に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１中、「１Ｈ保持後」とは、試料を温度
２００℃に１時間保った後、室温まで冷却した後の試料
の引張強さを示す。また、「１０００Ｈ保持後」とは、
試料を温度２００℃に１０００時間保った後、試料を室
温まで冷却した後の試料の引張強さを示す。

【００１４】また、表１中、導電率の単位として、「％
ＩＡＣＳ」を用いている。ここで、Ｘ％ＩＡＣＳとは、
抵抗率が、１００／（５８×Ｘ）Ωｍｍ²／ｍであるこ
とを示す。後述の実施例の表２、４、５、７においても
同様に示す。

【００１５】表１からわかるように、ＫＴＡｌは、特
に、強度が高く、耐熱性に優れたアルミニウム合金であ
ると言える。このＫＴＡｌは、一例として特開昭６３−
２９３１４６号公報に示されているように、０．２５〜
０．７重量％のジルコニウム、０．１０〜０．４重量％
の珪素、０．１０〜１．０重量％の鉄および０．１０〜
０．４０重量％の銅を含み、残部がアルミニウムと不純
物からなる合金である。

【００１６】このような高強度、高耐熱性のＫＴＡｌを
電線に用いることによって、導電線の弛度を小さくし、
鉄塔間の距離を長くすることができる。

【００１７】しかし、近年では、海峡横断等において、
鉄塔間の距離をますます長くすることが望まれている。
そのため、架線の際の張力をさらに大きくする必要があ
り、ＫＴＡｌでも強度が足りない場合がある。そのよう
な場合には、ＫＴＡｌ以上の強度を有するアルミニウム
合金が必要となる。

【００１８】ここで、ＫＴＡｌよりも強度が高いアルミ
ニウム合金としては、ＪＩＳ呼称５０８３Ｈ１１２、Ｊ
ＩＳ呼称６０６１Ｔ６、ＪＩＳ呼称７０７５Ｔ６が知ら
れている。しかし、これらのアルミニウム合金は、それ
ぞれ導電率が２９％ＩＡＣＳ、４３％ＩＡＣＳ、３３％
ＩＡＣＳと低く、導電用（５０％ＩＡＣＳ以上）合金に
適さない。

【００１９】そこで、本発明の目的は、高強度、高耐
熱、高導電率のアルミニウム合金を提供することであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明の高強度・高耐
熱アルミニウム合金は、引張強さが２８ｋｇｆ／ｍｍ ²
以上であり、かつ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上であり、
かつ温度１８０℃で４００時間熱履歴した後の引張強さ
が熱履歴の前の引張強さの９０％以上であることを特徴
とするものである。

【００２１】このような高強度・高耐熱アルミニウム合
金においては、引張強さが２８ｋｇｆ／ｍｍ²であるた
め、導電線として用いた場合に、従来よりも高い張力で
架線することができる。そのため、導電線の弛度を少な
くすることができ、導電線を支持する鉄塔間の距離を長
くすることができる。

【００２２】また、温度１８０℃で４００時間熱履歴し
た後の引張強さが熱履歴の前の引張強さの９０％以上で
ある。ここで、温度１８０℃で４００時間熱履歴すると
いうのは、温度１５０℃で３６年間熱履歴することに匹
敵する。そのため、本発明の高強度・高耐熱アルミニウ
ム合金を導電電として用いた場合には、長期間の熱履歴
に耐えることができ、長期間の使用が可能である。

【００２３】さらに、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上と
は、抵抗率が１／２９Ω・ｍｍ²／ｍ以下であることを
示す。そのため、送電時の発熱によるエネルギ損失を低
減することができる。

【００２４】また、この発明の高強度・高耐熱アルミニ
ウム合金は、引張強さが２８ｋｇｆ／ｍｍ²以上であ
り、かつ熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ
温度１８０℃で４００時間熱履歴した後の引張強さが熱
履歴の前の引張強さの９０％以上であることを特徴とす
るものである。ここで、熱伝導率は、導電率に比例し、
熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上というのは、導電率が
５０％ＩＡＣＳ以上であることと対応する。

【００２５】このような高強度・高耐熱アルミニウム合
金においては、高強度、高耐熱性、高熱伝導性が要求さ
れる部材に応用することができる。たとえば、輸送機器
等の部材では、エンジンブロック、エンジンヘッド、ラ
ジエターなどが挙げられる。

【００２６】このように、輸送機器の部材にこの発明の
高強度・高耐熱アルミニウム合金を適用することによ
り、従来これらの部材が鉄合金で構成されていた場合に
比べて、輸送機器の大幅な軽量化を図ることができる。

【００２７】この発明の高強度・高耐熱アルミニウム合
金は、０．２８〜０．８０重量％のジルコニウム、０．
１０〜０．８０重量％のマンガン、０．１０〜０．４０
重量％の銅を含むことを特徴とする。

【００２８】また、この発明の高強度・高耐熱アルミニ
ウム合金は、珪素を０．１６〜０．３０重量％含むこと
が好ましい。

【００２９】また、この発明の高強度・高耐熱アルミニ
ウム合金は、マンガンに代えて、バナジウム、コバル
ト、クロムおよびモリブデンからなる群より選ばれた少
なくとも１種を０．１０〜０．３０重量％含むことが好
ましい。

【００３０】また、この発明の高強度・高耐熱アルミニ
ウム合金は、バナジウム、コバルト、クロムおよびモリ
ブデンからなる群より選ばれた少なくとも１種を０．１
０〜０．３０重量％含むことが好ましい。

【００３１】これらの元素の作用について、以下に説明
する。

【００３２】まず、ジルコニウムについて説明する。ジ
ルコニウムは、ある範囲の大きさのＡｌ₃Ｚｒの析出物
または晶出物を形成し、アルミニウム合金中に分散した
ときに耐熱性を向上させると考えられている。ここで、
析出物とは、晶出物を核として熱処理により成長したも
のも含む。ここで、ジルコニウムの含有率が０．２８重
量％未満であると、耐熱性を向上させるＡｌ₃Ｚｒの析
出物、晶出物の量を十分確保できないため、耐熱性を向
上させることができない。また、ジルコニウムの含有率
が０．８重量％を超えると、通常の鋳造速度では、冷却
過程において、Ａｌ₃Ｚｒが大きな塊りとなって晶出
し、アルミニウム合金中に分散しない。そのため、アル
ミニウム合金の耐熱性が低下する。ジルコニウムの含有
率が０．８０重量％を超える場合には、耐熱性を向上さ
せるために、アトマイズ等の粉末冶金的手法により、Ａ
ｌ₃Ｚｒの晶出物を分散させる必要がある。ただし、こ
のような手法を用いると、製造コストが高くつくことが
予想される。そのため、ジルコニウムの含有率は、０．
２８〜０．８０重量％の範囲内であることが好ましい。

【００３３】さらに、ジルコニウムの含有率が０．５０
重量％以下であれば、ジルコニウムを含むアルミニウム
合金の液相線温度は、８１０℃以下となる。ここで、一
般のアルミニウム合金の鋳造設備は、温度８５０℃にま
で耐えれるように設計されていることが多い。そのた
め、ジルコニウムの含有率が０．５０重量％以下であれ
ば、一般のアルミニウム合金の鋳造設備でこの発明のア
ルミニウム合金を製造することができる。そのため、ジ
ルコニウムの含有率は０．２８〜０．５０重量％の範囲
内であることが最も好ましい。

【００３４】次に、銅について説明する。銅は、アルミ
ニウム合金に添加されることにより、アルミニウム合金
の室温での引張強さを増加させる働きをする。銅の含有
率が０．１重量％未満では、アルミニウム合金の室温で
の引張強さの増加の効果が小さい。銅の含有率が０．４
重量％を超えると、室温での引張強さは増加するもの
の、耐食性および耐熱性が低下する。そのため、銅の含
有率は０．１０〜０．４０重量％の範囲内であることが
好ましい。

【００３５】次に、マンガンについて説明する。マンガ
ンは、銅と同様にアルミニウム合金の室温での引張強さ
の増大をもたらすが、耐熱性を向上させる役割も大き
い。先に示したように、銅は、アルミニウム合金の室温
での引張強さを増大させる。一方、銅の添加量が増える
と、アルミニウム合金の耐熱性が低下する。これを補う
ために、ジルコニウムを増加させることも考えられる。
しかし、ジルコニウムを増加させると、上述の理由によ
り、アトマイズなどの粉末冶金的な手法が必要となる。
そのため、製造コストが高くつき、製造が困難となる。
そこで、マンガンをアルミニウム合金に添加することに
より、ジルコニウムの添加量を増やすことなく耐熱性を
向上させることができる。

【００３６】ただし、マンガンの含有率が０．１重量％
未満では、耐熱性向上の効果が小さい。また、マンガン
の含有率が０．８重量％を超えると、導電率が５０％Ｉ
ＡＣＳを下回る可能性がある。そのため、マンガンの含
有率は０．１０〜０．８０重量％の範囲内であることが
好ましい。

【００３７】また、マンガンと類似の効果をもたらすも
のとして、クロム、バナジウム、コバルトおよびモリブ
デンがある。ただし、これらの元素をアルミニウム合金
に添加すると、導電率が大幅に低下するため、これらの
元素の含有量の総和が０．１〜０．３重量％の範囲内で
あることが好ましい。

【００３８】次に、珪素について説明する。珪素は、Ａ
ｌ₃Ｚｒの析出の際に核となる働きをする。すなわち、
アルミニウム合金に熱処理を施した場合に、アルミニウ
ム合金に珪素が分散して含まれていれば、珪素を核とし
てＡｌ₃Ｚｒの析出が分散して起こる。そのため、Ａｌ
₃Ｚｒの析出物は広くアルミニウム合金中に分散するの
で、アルミニウム合金の耐熱性が向上する。

【００３９】ただし、珪素の含有率が０．１６重量％未
満であると、上述のような働きをするのに十分な量とは
言えない。また、珪素の含有率が０．３重量％を超える
と、アルミニウム合金の導電率が５０％ＩＡＣＳを下回
る可能性がある。そのため、珪素の含有率は、０．１６
〜０．３０重量％の範囲内であることが好ましい。

【００４０】また、冷間加工の割合と比較して、熱間加
工の割合が多い場合には、Ａｌ₃Ｚｒの析出量も多くな
る。ここで、ケイ素が多く含まれていると、上述のよう
な働きにより、アルミニウム合金の耐熱性を向上させる
ことができる。そのため、熱間加工の割合が大きい場合
には、珪素の含有率を０．１６〜０．３０重量％の範囲
内で多めにすることが望ましい。

【００４１】この発明のアルミニウム合金を撚り線構造
の導電線に用いることができる。また、この導電線を架
空用電線として用いることができる。このように構成さ
れた導電線は、高強度、高耐熱性であるため、大きな張
力で架線でき、弛度を小さくすることができる。

【００４２】この発明の高強度・高耐熱アルミニウム合
金の製造方法においては、０．２８〜０．８０重量％の
ジルコニウムを含み、０．１０〜０．８０重量％のマン
ガンを含み、０．１０〜０．４０重量％の銅を含み、残
部がアルミニウムからなる原材料を｛７５０＋２２７×
（Ｚ−０．２８）｝℃以上（Ｚはジルコニウムの含有重
量％の値である）の温度で鋳込み、その後、０．１℃／
ｓ以上の冷却速度で冷却することにより、鋳造アルミニ
ウムを形成する。次に、その鋳造アルミニウムに熱間加
工を施すことにより、１次アルミニウム合金を形成す
る。次に、その１次アルミニウム合金に熱処理を施すこ
とにより、２次アルミニウム合金を形成する。次に、そ
の２次アルミニウム合金に冷間加工を施す。この冷間加
工の工程は省略することも可能である。また、１次アル
ミニウム合金に熱処理を施す前に冷間加工を行なっても
よい。

【００４３】また、原材料は、０．１６〜０．３０重量
％の珪素をさらに含むことが好ましい。

【００４４】また、原材料は、マンガンに代えて、バナ
ジウム、クロム、モリブデンおよびコバルトからなる群
より選ばれた少なくとも１種を０．１０〜０．３０重量
％含むことが好ましい。

【００４５】また、原材料は、バナジウム、クロム、モ
リブデンおよびコバルトからなる群より選ばれた少なく
とも１種を０．１０〜０．３０重量％含むことが好まし
い。

【００４６】また、熱処理は、温度３２０℃以上３９０
℃以下の雰囲気中で、３０〜３００時間行なわれること
が好ましい。

【００４７】このような方法で製造されたアルミニウム
合金は、０．２８〜０．８０重量％のジルコニウム、
０．１０〜０．８０重量％のマンガン、０．１０〜０．
４０重量％の銅を含む。また、アルミニウム合金は、
０．１６〜０．３０重量％の珪素を含む。また、アルミ
ニウム合金は、マンガンに代えてまたは加えてバナジウ
ム、コバルト、クロムおよびモリブデンからなる群より
選ばれた少なくとも１種を０．１〜０．３重量％含む。
そのため、強度、導電率が高く、耐熱性に優れたアルミ
ニウム合金を提供することができる。

【００４８】また、鋳込み温度は｛７５０＋２２７×
（Ｚ−０．２８）｝℃以上である。ここで、Ｚは、ジル
コニウムの含有重量％の値を示す。この式は、ジルコニ
ウムの液相線を示す式に非常に近いものである。そのた
め、この式で示す温度より低い温度で鋳込みを開始する
と、鋳込む前にＡｌ₃Ｚｒが晶出し、溶湯中のジルコニ
ウムの量が減少するのでアルミニウム合金の耐熱性が損
なわれる。

【００４９】また、鋳込んだ後の冷却速度は、０．１℃
／ｓ以上である。そのため、晶出物（Ａｌ₃Ｚｒ）が大
きく成長するのを抑制できるため、アルミニウム合金の
耐熱性を高めることができる。

【００５０】また、この熱処理は、温度３２０℃以上３
９０℃以下の雰囲気中で３０〜３００時間行なわれるこ
とが好ましい。

【００５１】このような温度、時間の範囲内では、耐熱
性を最も効果的に発揮できる大きさのＡｌ₃Ｚｒが析出
（晶出物を核として析出する場合も含む）する。そのた
め、アルミニウム合金の耐熱性を向上させることができ
る。

【００５２】

【発明の実施の形態】この発明の高強度・高耐熱アルミ
ニウム合金を用いた例について、以下に説明する。

【００５３】図１（Ａ）は、この発明の高強度・高耐熱
アルミニウム合金を用いた線材と、ＥＣＡｌ線とを撚り
あわせた導電線の模式的な断面図である。図１（Ａ）を
参照して、導電線１はＥＣＡｌ線２と、アルミニウム合
金線３ａ、３ｂを備えている。アルミニウム合金線３
ａ、３ｂは、この発明の高強度・高耐熱アルミニウム合
金からなる。導電線１は、アルミニウム合金線３ａを中
心としてアルミニウム合金線３ｂその外側にＥＣＡｌ線
２を撚りあわせた、同心撚り線構造となっている。

【００５４】また、図１（Ｂ）は、この発明の高強度・
高耐熱アルミニウム合金を用いた線材を撚りあわせた導
電線の模式的な断面図である。図１（Ｂ）を参照して、
導電線４は、アルミニウム合金線５ａ、５ｂ、５ｃを備
えている。アルミニウム合金線５ａ、５ｂ、５ｃは、こ
の発明の高強度・高耐熱アルミニウム合金からなる。導
電線４は、アルミニウム合金線５ａを中心として、アル
ミニウム合金線５ｂ、その外側にアルミニウム合金線５
ｃを撚りあわせた、同心撚り線構造となっている。

【００５５】このように構成された導電線１、４は、こ
の発明の高強度・高耐熱アルミニウム合金（引張強さ２
８ｋｇｆ／ｍｍ²以上）からなる線材を備えている。そ
のため、従来のＫＴＡｌ（引張強さ２６．５ｋｇｆ／ｍ
ｍ²）を用いた導電線に比べ、高い引張強さを有する。

【００５６】図２は、架空地線、架空送電線が取付られ
た鉄塔の模式図である。図２を参照して、鉄塔１２に、
架空地線１１が取付けられている。そのため、架空地線
１１と鉄塔１２は電気的に接続されている。碍子１４を
介在させて鉄塔１２に架空送電線１３が取付けられてい
る。鉄塔１２と架空送電線１３は碍子１４により電気的
に絶縁されている。架空地線１１、架空送電線１３は、
図１で示す本発明のアルミニウム合金を用いた導電線に
よって構成されている。

【００５７】このようにこの発明のアルミニウム合金を
用いた導電線を架空地線、架空送電線に使用することに
より、大きな張力で架線でき、弛度を小さくすることが
できる。そのため、従来に比べて鉄塔間の距離を長くす
ることができる。また、図示していないが、この発明の
アルミニウム合金を用いた撚り線、単線は、架空配電線
としても用いることができる。

【００５８】図３は、トロリー線の模式図である。図３
を参照して、レール２３の上に電車２４が位置してい
る。電車２４のパンタグラフ２５と接するようにトロリ
ー線２１が設けられている。トロリー線２１とレール２
３は直流または交流電源２２に電気的に接続されてい
る。このトロリー線２１にこの発明のアルミニウム合金
を用いることができる。

【００５９】

【実施例】

（実施例１）表２で示される組成のアルミニウム合金の
原料を準備した。これらの原料を表２で示す温度で鋳造
し、表２で示す冷却速度で冷却し、鋳塊（直径２００ｍ
ｍ×長さ３００ｍｍ）を得た。これらの鋳塊を温度４５
０℃で０．５時間加熱した。

【００６０】サンプルＮｏ．１〜５については、押出加
工により、これらの鋳塊を直径３０ｍｍの丸棒とした。
表２に示す熱処理条件でこの丸棒に熱処理を施した後、
冷間伸線して、直径１２ｍｍの丸棒とした。

【００６１】サンプルＮｏ．６、７については、押出加
工により、これらの鋳塊を外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍ
のパイプとした。表２に示す熱処理条件でこのパイプに
熱処理を施した後、冷間伸線して外径８ｍｍ、内径６ｍ
ｍのパイプとした。このようにしてサンプルＮｏ．１〜
７（本発明品）を用意した。

【００６２】従来品として、材質がＪＩＳ呼称３００４
−Ｏのアルミニウム合金、材質がＪＩＳ呼称５０５６−
Ｏのアルミニウム合金、ＫＴＡｌ（ジルコニウム：０．
３３重量％、銅：０．２重量％、珪素：０．３重量％、
鉄：０．２重量％、残部アルミニウム）を準備した。こ
れらのアルミニウム合金を外径８ｍｍ、内径６ｍｍのパ
イプに加工し、サンプルＮｏ．８〜１０とした。

【００６３】サンプルＮｏ．１〜１０について、室温に
おける引張強さ、温度１８０℃で４００時間熱履歴した
後の引張強さおよび導電率を調査した。これらの結果を
表２に示す。

【００６４】

【表２】

【００６５】表２中、「熱処理条件」が３９０×３００
であれば、温度３９０℃で３００時間熱処理を行なった
ことを示す。「履歴後引張強さ」は、サンプルを温度１
８０℃で４００時間熱履歴した後の引張強さを示す。ま
た、「残存強度」は、以下の式で算出した。

【００６６】

【数１】

【００６７】サンプルＮｏ．１〜７（本発明品）は、サ
ンプルＮｏ．８（従来品）よりも引張強さと熱履歴後の
引張強さが高い値を示した。また、本発明品は、サンプ
ルＮｏ．９（従来品）よりも導電率が高い値を示した。
また、本発明品は、サンプルＮｏ．１０（従来品）より
も、室温引張強さと熱履歴後の引張強さが高い値を示し
た。

【００６８】次に、温度２００℃に保ったオイル中にサ
ンプルＮｏ．６〜１０のパイプ（外径８ｍｍ、内径６ｍ
ｍ）を浸した。オイルに浸されたパイプの部分の長さは
１ｍであった。その後、このパイプの一方端からパイプ
内部に温度２５℃の水を流した（流速１．５１ｍ／
分）。パイプの他方端から出てくる水の温度（出口水
温）を測定した。また、温度２００℃に保ったオイル中
にサンプルＮｏ．６〜１０のパイプを１０００時間浸し
た後、パイプの引張試験を実施した。これらの結果を表
３に示す。

【００６９】

【表３】

【００７０】表３中、「１０００Ｈ後引張強さ」は、温
度２００℃に保ったオイル中にサンプルＮｏ．６〜１０
のパイプを１０００時間浸した後の引張強さを示す。ま
た、表３中、「残存強度」は、以下の式で算出した。

【００７１】

【数２】

【００７２】表３中の「出口水温」からわかるように、
サンプルＮｏ．１０、６、７、８、９の順に伝熱性が高
かった。また、サンプルＮｏ．１０以外は、残存強度が
８０％以上の値を示した。そのため、高伝熱性、高強度
および高耐熱性が要求される部材には、本発明品（サン
プルＮｏ．６、７）が最も優れているということがわか
る。

【００７３】（実施例２）まず、ジルコニウム、マンガ
ン、銅、珪素、クロム、バナジウム、コバルト、および
モリブデンの重量％が表４、表５で示されるアルミニウ
ム合金の原料を準備した。これらの原料を、直径３０ｍ
ｍ×長さ３００ｍｍのサイズの金型に表４、表５で示す
温度で鋳込み、０．５〜０．９℃／ｓの冷却速度で冷却
し、鋳塊を形成した。

【００７４】この鋳塊を温度４１０℃で０．３時間加熱
した後、熱間スエージ加工により、直径１２ｍｍの線材
とした。

【００７５】この線材を冷間伸線して、直径を４．１ｍ
ｍとし、表４、表５に示す熱処理条件で熱処理を施し
た。この線材をさらに冷間伸線して、直径を０．８ｍｍ
とし、この線材の室温引張強さ、温度１８０℃で４００
時間熱履歴した後の引張強さおよび導電率を調査した。

【００７６】また、熱履歴前の同一重量の線材に塩水を
１０００時間噴射し続けた後線材を取出し、腐食後の線
材を重量を調査した。これらの結果を表４、５に示す。

【００７７】

【表４】

【００７８】

【表５】

【００７９】表４、表５中、サンプルＮｏ．１１〜３３
は、この発明の範囲内の組成、鋳造温度および熱処理条
件を備えたものである。サンプルＮｏ．３４〜５３は、
組成、鋳造温度または熱処理条件がこの発明の範囲外の
比較品である。。また、サンプルＮｏ．５４の材質は、
サンプルＮｏ．１０（ＫＴＡｌ）と同一である。また、
「残存強度」は、（数１）で示される式により算出し
た。また、「耐食性」の欄では、サンプルＮｏ．５４
（ＫＴＡｌ）の腐食後の重量を基準値とし、腐食後の重
量が基準値の９５〜１０５％までの値を示したものを
「○」、腐食後の重量が基準値の１０５％を超え、耐食
性に優れるものを「◎」、腐食後の重量が基準値の９５
％未満であり、耐食性に劣るものを「×」とした。

【００８０】表４、５より、この発明の高強度、高耐熱
アルミニウム合金（サンプルＮｏ．１１〜３３）は、Ｋ
ＴＡｌ（サンプルＮｏ．５４）よりも室温引張強さと熱
履歴後の引張強さが高い値を示した。また、比較品（サ
ンプルＮｏ．３４〜５３）は上述した理由により、本発
明品に対して室温引張強さ、熱履歴後の引張強さまたは
導電率が小さい値を示し、耐食性も劣るものがあった。

【００８１】（実施例３）表４のサンプルＮｏ．１１〜
３３と同一組成の原料を準備した。これらの原料をさま
ざまな温度で金型に鋳込んだ。このとき、鋳込み温度が
｛７５０＋２２７×（Ｚ−０．２８）｝℃未満では、坩
堝を恒温保持したときに、溶湯中のジルコニウムがＡｌ
₃Ｚｒとなって晶出した。ここでＺはジルコニウムの重
量％を示す。この晶出を避けるためには、鋳込み温度を
上述の式で示す温度以上の温度にする必要があった。

【００８２】表６で示す鋳造温度で原料を鋳込んだ後、
冷却速度をさまざまに変えて（０．０５〜２．０℃／
ｓ）、鋳塊（直径３０ｍｍ×長さ２００ｍｍ）を形成し
た。これら鋳塊を実施例２と同様の方法で加工し、直径
４．１ｍｍの線材とした。

【００８３】これらの線材に、サンプルＮｏ．５５につ
いては、サンプルＮｏ．１１、サンプルＮｏ．５６につ
いては、サンプルＮｏ．１２…と同じ熱処理条件で熱処
理を施し、その後、室温引張強さおよび温度１８０℃で
４００時間熱履歴した後の引張強さおよび導電率を調査
した。これらの結果を表６に示す。

【００８４】

【表６】

【００８５】表６中、「○」は、表４中の同一組成を有
するサンプルよりも室温引張強さが高い値を示し、残存
強度９０％以上であったことを示す。また、「●」は、
室温引張強さが２８ｋｇｆ／ｍｍ²以上、「○」以下で
あり、かつ残存強度が９０％以上であったことを示す。
また「×」は、室温引張強さ２８ｋｇｆ／ｍｍ²未満ま
たは残存強度が未満９０％以下であったことを示す。

【００８６】表６から、冷却速度は、０．１℃／ｓ以上
であれば、室温引張強さが２８ｋｇｆ／ｍｍ²かつ残存
強度が９０％以上となることがわかる。また、表には示
していないが、すべてのサンプルで導電率は５０％ＩＡ
ＣＳ以上であった。

【００８７】（実施例４）この発明のアルミニウム合金
をプロペルチ連続鋳造圧延方法で製造した例を以下に示
す。

【００８８】まずジルコニウムの含有率が０．４０重量
％、マンガンの含有率が０．４６重量％、銅の含有率が
０．３０重量％、珪素の含有率が０．２５重量％のアル
ミニウム合金の原料を準備した。この原料を温度７８０
℃で鋳型に鋳込み、溶湯を形成した。この溶湯を冷却
し、鋳塊を形成した。この鋳塊の断面積は、３５００ｍ
ｍ²であった。この鋳塊をサンプリングし、デンドライ
ト間隔を測定することにより、冷却速度を推定した。冷
却速度は、０．９〜３２℃／ｓの範囲内であった。

【００８９】この鋳塊に熱間圧延加工を施し、直径を
４．０ｍｍの線材を形成した。この線材に温度３００℃
で８０時間熱処理を施した。その後、この線材を冷間伸
線し、直径を４．０ｍｍとした。

【００９０】このようにして製造した線材の組成は、原
料の組成と同一であった。また、線材の室温引張強さは
３２．１ｋｇｆ／ｍｍ²であり、、導電率は５１％ＩＡ
ＣＳであった。また、この線材を温度１８０℃で４００
時間熱履歴した後の引張強さは２９．９ｋｇｆ／ｍｍ²
であったので、残存強度は９３％であった。

【００９１】このように、プロペルチ連続鋳造圧延方法
は、この発明の高強度・高耐熱アルミニウム合金を製造
するための有効な製造手段であるといえる。

【００９２】（実施例５）実施例４で製造した直径４．
０ｍｍの線材を１９本撚りあわせて撚り線とした。一
方、ＫＴＡｌからなる線材を１９本撚りあわせて撚り線
とした。これらの撚り線の導電率、引張強さおよび同一
弛度での鉄塔間隔を比較した。これらの結果を表７に示
す。

【００９３】

【表７】

【００９４】表７中、「鉄塔間隔」は、鉄塔に撚り線を
架線する際の最大使用張力を、撚り線引張強さの１／
３．５とし（安全率３．５）、弛度が２９ｍとなる状態
での鉄塔間隔を示す。

【００９５】表７より、この発明のアルミニウム合金を
用いた撚り線は、ＫＴＡｌ合金を用いた撚り線に対し
て、重量は同等で、撚り線引張強さは大きい値を示して
いた。ＫＴＡｌ合金を用いた撚り線の鉄塔間隔が７００
ｍであったのに対して、この発明のアルミニウム合金を
用いた撚り線では、撚り線引張強さが大きいため、鉄塔
間隔は８００ｍとなった。

【００９６】このように、この発明のアルミニウム合金
を用いた撚り線は、従来の撚り線に比べて、鉄塔間隔が
長くなった場合の架線に適用可能である。

【００９７】（実施例６）実施例４において、プロペル
チ連続鋳造圧延方法により製造した直径１０ｍｍの線材
（熱処理済）を伸線して成形線とした。この成形線が中
心部、ＥＣＡｌの成形線が周辺部となるよう撚りあわせ
て図１に示すような送電線とした。この送電線と、ＡＣ
ＳＲ（鋼線の周囲にＥＣＡｌ線を撚りあわせた導電線）
との特性の比較を表８に示す

【００９８】

【表８】

【００９９】表８中、「ＥＣ−アルミ断面積」は、導電
線中のＥＣＡｌ線の断面積を示す。また、「本発明断面
積」は、導電線中の本発明のアルミニウム合金を用いた
線材の断面積を示す。また、「鋼断面積」は、ＡＣＳＲ
中の鋼線の断面積を示す。また、表８中、「弛度」は、
鉄塔に架線する際の最大使用張力を５ｔｆとし、鉄塔間
隔を４００ｍとした場合の弛度を示す。本発明品とＡＣ
ＳＲを比較すると、導電率、引張強さは同等であった。
また、本発明品は、ＡＣＳＲと比較して軽量化がなされ
ていた。そのため、本発明品の弛度は、ＡＣＳＲと比較
して１．２ｍ小さかった。

【０１００】このように、撚り線引張強さを低下させず
に軽量化を図れば、従来と同様の張力で架線しても弛度
が小さくなる。そのため、この導電線は、間隔の長い鉄
塔間に架線可能である。また、導電線が軽量化すれば、
導電線を支持する鉄塔の強度を下げることができるた
め、鉄塔のコストを低下させることができる。

【０１０１】今回開示された実施例、実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて
特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等
の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが
意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の高強度・高耐熱アルミニウム合金を
用いた導電線の模式的な断面図である。

【図２】架空地線、架空送電線とが取付られた鉄塔の模
式図である。

【図３】トロリー線の模式図である。

【図４】鉄塔に電線を架線した場合の模式図である。

【符号の説明】

１、４導電線２ＥＣＡｌ線３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ、５ｃアルミニウム合金線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】引張強さが２８ｋｇｆ／ｍｍ²以上であ
り、かつ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ温度
１８０℃で４００時間熱履歴した後の引張強さが前記熱
履歴の前の引張強さの９０％以上であることを特徴とす
る、高強度・高耐熱アルミニウム合金。
【請求項２】引張強さが２８ｋｇｆ／ｍｍ²以上であ
り、かつ熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ
温度１８０℃で４００時間熱履歴した後の引張強さが前
記熱履歴の前の引張強さの９０％以上であることを特徴
とする、高強度・高耐熱アルミニウム合金。
【請求項３】０．２８〜０．８０重量％のジルコニウ
ム、０．１０〜０．８０重量％のマンガンおよび０．１
０〜０．４０重量％の銅を含むことを特徴とする、高強
度・高耐熱アルミニウム合金。
【請求項４】前記高強度・高耐熱アルミニウム合金
は、０．１６〜０．３０重量％の珪素をさらに含むこと
を特徴とする、請求項３に記載の高強度・高耐熱アルミ
ニウム合金。
【請求項５】前記高強度・高耐熱アルミニウム合金
は、前記マンガンに代えてバナジウム、コバルト、クロ
ムおよびモリブデンからなる群より選ばれた少なくとも
１種を０．１０〜０．３０重量％含むことを特徴とす
る、請求項３または４に記載の高強度・高耐熱アルミニ
ウム合金。
【請求項６】前記高強度・高耐熱アルミニウム合金
は、バナジウム、コバルト、クロムおよびモリブデンか
らなる群より選ばれた少なくとも１種を０．１０〜０．
３０重量％さらに含むことを特徴とする、請求項３また
は４に記載の高強度・高耐熱アルミニウム合金。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の高
強度・高耐熱アルミニウム合金からなる線材を撚り線と
したことを特徴とする、導電線。
【請求項８】請求項７に記載の導電線を用いたことを
特徴とする、架空用電線。
【請求項９】０．２８〜０．８０重量％のジルコニウ
ム、０．１０〜０．８０重量％のマンガンおよび０．１
０〜０．４０重量％の銅を含み、残部がアルミニウムか
らなる原材料を｛７５０＋２２７×（Ｚ−０．２８）｝
℃以上（ここで、Ｚはジルコニウムの含有重量％の値で
ある）の温度で鋳込み、その後、０．１℃／秒以上の冷
却速度で冷却することにより、鋳造アルミニウムを形成
する工程と、その鋳造アルミニウムに熱間加工を施すことにより、１
次アルミニウム合金を形成する工程と、その１次アルミニウム合金に熱処理を施すことにより、
２次アルミニウム合金を形成する工程と、その２次アルミニウム合金に冷間加工を施す工程とを備
えたことを特徴とする、高強度・高耐熱アルミニウム合
金の製造方法。
【請求項１０】前記原材料は、０．１６〜０．３０重
量％の珪素をさらに含むことを特徴とする、請求項９に
記載の高強度・高耐熱アルミニウム合金の製造方法。
【請求項１１】前記原材料は、マンガンに代えて、バ
ナジウム、クロム、モリブデンおよびコバルトからなる
群より選ばれた少なくとも１種を０．１０〜０．３０重
量％含むことを特徴とする、請求項９または１０に記載
の高強度・高耐熱アルミニウム合金の製造方法。
【請求項１２】前記原材料は、バナジウム、クロム、
モリブデンおよびコバルトからなる群より選ばれた少な
くとも１種を０．１０〜０．３０重量％さらに含むこと
を特徴とする、請求項９または１０に記載の高強度・高
耐熱アルミニウム合金の製造方法。
【請求項１３】前記熱処理は、温度３２０℃以上３９
０℃以下の雰囲気中で、３０〜３００時間行なわれるこ
とを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか１項に記載
の高強度・高耐熱アルミニウム合金の製造方法。