JPH09316585A - 送電用管及びその製造方法 - Google Patents
送電用管及びその製造方法Info
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- JPH09316585A JPH09316585A JP16080596A JP16080596A JPH09316585A JP H09316585 A JPH09316585 A JP H09316585A JP 16080596 A JP16080596 A JP 16080596A JP 16080596 A JP16080596 A JP 16080596A JP H09316585 A JPH09316585 A JP H09316585A
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- aluminum alloy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 純アルミに匹敵する60%の導電率と、61
01合金より約20%増しの高強度(σB=160N/
mm2)を同時に満足するアルミニウム合金製送電管を
得る。 【解決手段】 Mg:0.20〜0.80%、Si:
0.20〜0.45%で同時に図1の直線AB及びCD
に挟まれる範囲内(斜線部)にあり、不純物としてF
e:0.1%以下、Ti:0.01%以下、その他それ
ぞれが0.03%以下とされ、残部Alからなるアルミ
ニウム合金を、押出成形後に450〜500℃で30m
in以上溶体化処理した後100℃/min以上の速度
で冷却し、その後200〜240℃で4〜24hrの加
熱を行う。
01合金より約20%増しの高強度(σB=160N/
mm2)を同時に満足するアルミニウム合金製送電管を
得る。 【解決手段】 Mg:0.20〜0.80%、Si:
0.20〜0.45%で同時に図1の直線AB及びCD
に挟まれる範囲内(斜線部)にあり、不純物としてF
e:0.1%以下、Ti:0.01%以下、その他それ
ぞれが0.03%以下とされ、残部Alからなるアルミ
ニウム合金を、押出成形後に450〜500℃で30m
in以上溶体化処理した後100℃/min以上の速度
で冷却し、その後200〜240℃で4〜24hrの加
熱を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電率が高く且つ
強度も高いアルミニウム合金とその製造法に関するもの
である。利用分野は大容量送電線として使用される管路
気中送電線が主なものである。
強度も高いアルミニウム合金とその製造法に関するもの
である。利用分野は大容量送電線として使用される管路
気中送電線が主なものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムは実用金属材料の中では銅
に次いで導電率が高く、軽量で耐食性や機械的性質も優
れるため電気分野で多くの使用実績がある。近年、大都
市圏で大容量の電気を送る送電線として、大型の押出管
を用いた管路気中送電線が開発されている。この大型押
出管用材として、断面積が小さくて大容量送電ができる
ために高導電率が、また軽量薄肉化設計するために高強
度が求められている。
に次いで導電率が高く、軽量で耐食性や機械的性質も優
れるため電気分野で多くの使用実績がある。近年、大都
市圏で大容量の電気を送る送電線として、大型の押出管
を用いた管路気中送電線が開発されている。この大型押
出管用材として、断面積が小さくて大容量送電ができる
ために高導電率が、また軽量薄肉化設計するために高強
度が求められている。
【0003】従来のアルミニウム合金はアルミ純度が高
いほど導電率が高くなる(1060合金はIACS表示
で61%:JIS−H4180)傾向にあるが、機械的
性質は逆にアルミ純度が高い程すなわち導電率が高い程
低下する。また、機械的性質や導電率が優れる合金とし
て一般にAl−Mg−Si系合金が候補として挙げら
れ、代表的な合金に6061、6063、6101など
がある。いずれの合金とも溶体化、焼入れ及び時効を施
して析出処理を行うが、従来の6061、6063は強
度が高いものの導電率はそれぞれ39%、51%程度で
あり、送電用管として用いたとき送電効率を著しく阻害
し、6101は導電率が比較的高いが、過時効処理を行
ったものでも57%程度に過ぎず、その場合強度も低く
なり(引張強度σB=135N/mm2)、いずれにして
も高い導電率と高い強度を両立させることは困難であっ
た。
いほど導電率が高くなる(1060合金はIACS表示
で61%:JIS−H4180)傾向にあるが、機械的
性質は逆にアルミ純度が高い程すなわち導電率が高い程
低下する。また、機械的性質や導電率が優れる合金とし
て一般にAl−Mg−Si系合金が候補として挙げら
れ、代表的な合金に6061、6063、6101など
がある。いずれの合金とも溶体化、焼入れ及び時効を施
して析出処理を行うが、従来の6061、6063は強
度が高いものの導電率はそれぞれ39%、51%程度で
あり、送電用管として用いたとき送電効率を著しく阻害
し、6101は導電率が比較的高いが、過時効処理を行
ったものでも57%程度に過ぎず、その場合強度も低く
なり(引張強度σB=135N/mm2)、いずれにして
も高い導電率と高い強度を両立させることは困難であっ
た。
【0004】一方、特開平2−200750号公報及び
特公平6−21310号公報には、IACS表示で60
%を越える高導電性アルミニウム合金又はその製造方法
が記載されている。しかし、いずれも引張強度は13k
gf/mm2(127N/mm2)前後に過ぎず、高い導
電率と高い強度を両立させることができなかった。
特公平6−21310号公報には、IACS表示で60
%を越える高導電性アルミニウム合金又はその製造方法
が記載されている。しかし、いずれも引張強度は13k
gf/mm2(127N/mm2)前後に過ぎず、高い導
電率と高い強度を両立させることができなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点に鑑みてなされたもので、高い導電率と高い強度を
両立させること、より具体的には、純アルミに匹敵する
60%の導電率と、6101より約20%増しの高強度
(σB=160N/mm2)を同時に満足する送電管用ア
ルミニウム材料の開発を目的とする。
題点に鑑みてなされたもので、高い導電率と高い強度を
両立させること、より具体的には、純アルミに匹敵する
60%の導電率と、6101より約20%増しの高強度
(σB=160N/mm2)を同時に満足する送電管用ア
ルミニウム材料の開発を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に関わる送電用管
は、Mg:0.20〜0.80%、Si:0.20〜
0.45%で同時に図1の直線AB及びCDに挟まれる
範囲内にあり、不純物としてFe:0.1%以下、T
i:0.01%以下、その他それぞれが0.03%未
満、残部Alの組成を有し、導電率が60%IACS以
上、引張強度が160N/mm2以上であるアルミニウ
ム合金からなることを特徴とする。なお、直線ABは、
図1においてSi量をxとし、Mg量をyとしたとき、
y=1.5x+0.2で表され、直線CDはy=1.5
x−0.2で表される。
は、Mg:0.20〜0.80%、Si:0.20〜
0.45%で同時に図1の直線AB及びCDに挟まれる
範囲内にあり、不純物としてFe:0.1%以下、T
i:0.01%以下、その他それぞれが0.03%未
満、残部Alの組成を有し、導電率が60%IACS以
上、引張強度が160N/mm2以上であるアルミニウ
ム合金からなることを特徴とする。なお、直線ABは、
図1においてSi量をxとし、Mg量をyとしたとき、
y=1.5x+0.2で表され、直線CDはy=1.5
x−0.2で表される。
【0007】また、本発明に関わる送電用管の製造法
は、押出成形した上記組成のアルミニウム合金を450
〜500℃の温度で30min以上溶体化処理した後1
00℃/min以上の速度で冷却し、その後200〜2
40℃で4〜24hrの加熱を行うことを特徴とする。
あるいは、上記組成のアルミニウム合金を450〜50
0℃の温度で押出成形を行うと同時に100℃/min
以上の速度で冷却し、その後200〜240℃で4〜2
4hrの加熱を行うこととしてもよい。いずれの場合
も、100℃/min以上の速度で冷却した後、さらに
0.5%〜3%の永久ひずみを与える引張加工を行い、
その後200〜240℃で4〜24hrの加熱を行うよ
うにしてもよい。
は、押出成形した上記組成のアルミニウム合金を450
〜500℃の温度で30min以上溶体化処理した後1
00℃/min以上の速度で冷却し、その後200〜2
40℃で4〜24hrの加熱を行うことを特徴とする。
あるいは、上記組成のアルミニウム合金を450〜50
0℃の温度で押出成形を行うと同時に100℃/min
以上の速度で冷却し、その後200〜240℃で4〜2
4hrの加熱を行うこととしてもよい。いずれの場合
も、100℃/min以上の速度で冷却した後、さらに
0.5%〜3%の永久ひずみを与える引張加工を行い、
その後200〜240℃で4〜24hrの加熱を行うよ
うにしてもよい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明における化学成分及び製造
条件の限定理由は次の通りである。 Mg:SiとMg2Siの化合物を形成して強度を向上
させる必須成分であるが、添加量が多いと導電率が低下
する。具体的には0.2%より少ないと十分な強度が得
られず、0.8%を越えると導電率が低下する。 Si:MgとMg2Siの化合物を形成して強度を向上
させる必須成分であるが、添加量が多いと導電率が低下
する。具体的には0.2%より少ないと十分な強度が得
られず0.45%を越えると導電率が低下する。なお、
Mg及びSiの含有量には、上記の限定に加え、図1の
直線AB及びCDに挟まれる範囲内(斜線部で示す)と
いう制限がある。Mg及びSi量をこの範囲内とし、さ
らに上記製造条件に従うことで高導電率と高強度の両立
した送電用管を得ることができる。
条件の限定理由は次の通りである。 Mg:SiとMg2Siの化合物を形成して強度を向上
させる必須成分であるが、添加量が多いと導電率が低下
する。具体的には0.2%より少ないと十分な強度が得
られず、0.8%を越えると導電率が低下する。 Si:MgとMg2Siの化合物を形成して強度を向上
させる必須成分であるが、添加量が多いと導電率が低下
する。具体的には0.2%より少ないと十分な強度が得
られず0.45%を越えると導電率が低下する。なお、
Mg及びSiの含有量には、上記の限定に加え、図1の
直線AB及びCDに挟まれる範囲内(斜線部で示す)と
いう制限がある。Mg及びSi量をこの範囲内とし、さ
らに上記製造条件に従うことで高導電率と高強度の両立
した送電用管を得ることができる。
【0009】Fe:不純物の鉄は、導電率を著しく低下
させるため0.1%以下とする。 Ti:Tiは鋳造時の組織安定化に効果があるが、導電
率を著しく低下させるため0.01%以下とする。 その他の不純物:Cu、Mn、Cr、Znやその他の不
可避不純物の存在も導電率を低下させるため、いずれも
0.03%未満とする。
させるため0.1%以下とする。 Ti:Tiは鋳造時の組織安定化に効果があるが、導電
率を著しく低下させるため0.01%以下とする。 その他の不純物:Cu、Mn、Cr、Znやその他の不
可避不純物の存在も導電率を低下させるため、いずれも
0.03%未満とする。
【0010】溶体化温度、時効温度:Al−Mg−Si
系合金は一般に500℃を越える温度で溶体化し、水焼
き入れ後150〜190℃にて時効処理(T6処理)を
行って高い強度を得るようにしている。一方、固溶原子
の格子規則度が電気抵抗に大きな影響を与えるといわれ
ており、高い導電率を得るためには溶体化焼き入れ後過
時効(T7処理)にてMg、Siを十分に析出させて格
子の規則度を高めることが望ましい。しかし、この場合
強度は析出が進むにつれて低下する。このことが高導電
率と高強度の2つの特性の両立が困難であった理由であ
る。
系合金は一般に500℃を越える温度で溶体化し、水焼
き入れ後150〜190℃にて時効処理(T6処理)を
行って高い強度を得るようにしている。一方、固溶原子
の格子規則度が電気抵抗に大きな影響を与えるといわれ
ており、高い導電率を得るためには溶体化焼き入れ後過
時効(T7処理)にてMg、Siを十分に析出させて格
子の規則度を高めることが望ましい。しかし、この場合
強度は析出が進むにつれて低下する。このことが高導電
率と高強度の2つの特性の両立が困難であった理由であ
る。
【0011】本発明者らは、一般的な溶体化温度より低
い温度で溶体化し、すなわちMg、Siが十分溶体化し
ない状態で焼き入れを行い、続いて一般的な時効温度よ
り高い過時効温度で加熱すれば両特性が満足できる事を
見い出し、この知見に基づいて溶体化温度及び時効温度
を上記のように規定したものである。ここで、溶体化温
度が450℃より低くては十分な強度が得られず、50
0℃より高い温度では導電率が低下する。490℃以下
がより好ましい。また、溶体化の時間が30min未満
では十分な強度が得られず、溶体化後の冷却速度は10
0℃/minより小さいといわゆる焼き入れが十分でな
く所定の強度が得られない。なお、押出温度を利用して
溶体化し続いて焼入れする場合も、同じ理由により押出
温度は450〜500℃とする。490℃以下がより好
ましい。
い温度で溶体化し、すなわちMg、Siが十分溶体化し
ない状態で焼き入れを行い、続いて一般的な時効温度よ
り高い過時効温度で加熱すれば両特性が満足できる事を
見い出し、この知見に基づいて溶体化温度及び時効温度
を上記のように規定したものである。ここで、溶体化温
度が450℃より低くては十分な強度が得られず、50
0℃より高い温度では導電率が低下する。490℃以下
がより好ましい。また、溶体化の時間が30min未満
では十分な強度が得られず、溶体化後の冷却速度は10
0℃/minより小さいといわゆる焼き入れが十分でな
く所定の強度が得られない。なお、押出温度を利用して
溶体化し続いて焼入れする場合も、同じ理由により押出
温度は450〜500℃とする。490℃以下がより好
ましい。
【0012】一方、時効温度については、強度のピーク
値が得られる時効温度と導電率のピーク値が得られる時
効温度にはずれ(後者の温度の方が高い)があり、両方
のピーク値を同時に得ることは不可能であるところか
ら、過度に強度を犠牲にすることなく高い導電率が得ら
れる温度範囲を選択したものである。すなわち、時効温
度が200℃より低いと強度は高くなるが導電率が十分
に上がらず、240℃より高いと強度の低下が著しくな
り、いずれにしても高導電率と高強度が両立しなくな
る。230℃以下がより好ましい。
値が得られる時効温度と導電率のピーク値が得られる時
効温度にはずれ(後者の温度の方が高い)があり、両方
のピーク値を同時に得ることは不可能であるところか
ら、過度に強度を犠牲にすることなく高い導電率が得ら
れる温度範囲を選択したものである。すなわち、時効温
度が200℃より低いと強度は高くなるが導電率が十分
に上がらず、240℃より高いと強度の低下が著しくな
り、いずれにしても高導電率と高強度が両立しなくな
る。230℃以下がより好ましい。
【0013】永久ひずみ引張加工:溶体化焼き入れ後、
最終加熱処理の前に永久ひずみをあたえる引張加工を行
うと、加工ひずみが導入されるため過時効における析出
の効果が促進されて導電率が向上する。このとき、永久
ひずみが0.5%未満では導電率向上に効果がなく、3
%を越えると効果が飽和するとともに肉厚の精度が低下
する。
最終加熱処理の前に永久ひずみをあたえる引張加工を行
うと、加工ひずみが導入されるため過時効における析出
の効果が促進されて導電率が向上する。このとき、永久
ひずみが0.5%未満では導電率向上に効果がなく、3
%を越えると効果が飽和するとともに肉厚の精度が低下
する。
【0014】
【実施例】表1に示す化学成分にてφ195mmのアル
ミニウム合金鋳塊を製造し、470℃にて12hrの均
質化処理後、表2に示す条件にて外径100mm、厚さ
8mmのパイプを熱間押出すると同時に焼き入れ、又は
熱間押出後溶体化焼き入れし、さらに一部は永久ひずみ
引張加工を加えて最終加熱処理(時効処理)を行った。
各々のパイプを供試材とし、この供試材から採取した試
験片により各々の機械的性質及び導電率を測定し、その
結果を表2に記載した。
ミニウム合金鋳塊を製造し、470℃にて12hrの均
質化処理後、表2に示す条件にて外径100mm、厚さ
8mmのパイプを熱間押出すると同時に焼き入れ、又は
熱間押出後溶体化焼き入れし、さらに一部は永久ひずみ
引張加工を加えて最終加熱処理(時効処理)を行った。
各々のパイプを供試材とし、この供試材から採取した試
験片により各々の機械的性質及び導電率を測定し、その
結果を表2に記載した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表2に示すように、本発明に規定する組成
の合金を用い本発明の製造条件でパイプを製造すれば、
純アルミに匹敵する60%IACS以上の導電率と16
0N/mm2以上の高強度を同時に得ることができる。
一方、本発明に規定する組成から外れる比較合金の場
合、本発明の製造条件によっても60%IACSに達す
る高い導電率を得ることができない。また、本発明に規
定する組成の合金であっても、本発明の製造条件によら
ないものは、強度が高くても導電率が低いか、強度、導
電率ともに低くなっている。
の合金を用い本発明の製造条件でパイプを製造すれば、
純アルミに匹敵する60%IACS以上の導電率と16
0N/mm2以上の高強度を同時に得ることができる。
一方、本発明に規定する組成から外れる比較合金の場
合、本発明の製造条件によっても60%IACSに達す
る高い導電率を得ることができない。また、本発明に規
定する組成の合金であっても、本発明の製造条件によら
ないものは、強度が高くても導電率が低いか、強度、導
電率ともに低くなっている。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、純アルミに匹敵する6
0%IACSの導電率と、6101より約20%増しの
高強度(σB=160N/mm2)を同時に満足する送電
管用アルミニウム合金材料を得ることができ、送電管の
送電効率の向上と軽量薄肉化に貢献できる。
0%IACSの導電率と、6101より約20%増しの
高強度(σB=160N/mm2)を同時に満足する送電
管用アルミニウム合金材料を得ることができ、送電管の
送電効率の向上と軽量薄肉化に貢献できる。
【図1】本発明におけるMgとSiの組成範囲を示す図
である。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 Mg:0.20〜0.80%(重量%、
以下同じ)、Si:0.20〜0.45%で同時に図1
の直線AB及びCDに挟まれる範囲内にあり、不純物と
してFe:0.1%以下、Ti:0.01%以下、その
他それぞれが0.03%未満、残部Alの組成を有し、
導電率が60%IACS以上、引張強度が160N/m
m2以上であるアルミニウム合金からなる送電用管。 - 【請求項2】 Mg:0.20〜0.80%、Si:
0.20〜0.45%で同時に図1の直線AB及びCD
に挟まれる範囲内にあり、不純物としてFe:0.1%
以下、Ti:0.01%以下、その他それぞれが0.0
3%以下とされ、残部Alからなるアルミニウム合金
を、押出成形後に450〜500℃で30min以上溶
体化処理した後100℃/min以上の速度で冷却し、
その後200〜240℃で4〜24hrの加熱を行うこ
とを特徴とする高導電率高強度アルミニウム合金製送電
用管の製造法。 - 【請求項3】 Mg:0.20〜0.80%、Si:
0.20〜0.45%で同時に図1の直線AB及びCD
に挟まれる範囲内にあり、不純物としてFe:0.1%
以下、Ti:0.01%以下、その他それぞれが0.0
3%未満とされ、残部Alからなるアルミニウム合金
を、450〜500℃の温度で押出成形を行うと同時に
100℃/min以上の速度で冷却し、その後200〜
240℃で4〜24hrの加熱を行うことを特徴とする
高導電率高強度アルミニウム合金製送電用管の製造法。 - 【請求項4】 100℃/min以上の速度で冷却した
後、さらに0.5%〜3%の永久ひずみを与える引張加
工を行い、その後200〜240℃で4〜24hrの加
熱を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載された
高導電率高強度アルミニウム合金製送電用管の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16080596A JPH09316585A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 送電用管及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16080596A JPH09316585A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 送電用管及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09316585A true JPH09316585A (ja) | 1997-12-09 |
Family
ID=15722825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16080596A Pending JPH09316585A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 送電用管及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09316585A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009049500A1 (fr) * | 2007-09-29 | 2009-04-23 | Shenzhen Fyytone Precision Technology Co., Ltd | Alliage d'al à conductivité thermique et électrique élevées et haute résistance, procédé de fabrication et application associée |
JP2012172164A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Sankyo Material Inc | アルミニウム合金押出形材及びその製造方法 |
JP2015014027A (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | 三菱アルミニウム株式会社 | 通電部品用アルミニウム合金板及びその製造方法 |
CN105112745A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-12-02 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种石墨烯/铝合金复合材料 |
JP2016108617A (ja) * | 2014-12-05 | 2016-06-20 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネス、並びにアルミニウム合金線材およびアルミニウム合金撚線の製造方法 |
WO2017028910A1 (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | Abb Schweiz Ag | Conductor for a power transmission cable and a process for the production of the conductor |
CN115011848A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-09-06 | 北京理工大学 | 一种高纯铝合金导线及其制备方法 |
-
1996
- 1996-05-30 JP JP16080596A patent/JPH09316585A/ja active Pending
Cited By (8)
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