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

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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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JP
Japan
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conductivity
less
aluminum alloy
strength
power transmission
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JP16080596A
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English (en)
Inventor
Masakazu Hirano
正和 平野
Ryuhei Masuda
隆平 増田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるMgとSiの組成範囲を示す図
である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    2以上であるアルミニウム合金からなる送電用管。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
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