JPH11209856A - 導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法 - Google Patents

導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法

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JPH11209856A
JPH11209856A JP1522598A JP1522598A JPH11209856A JP H11209856 A JPH11209856 A JP H11209856A JP 1522598 A JP1522598 A JP 1522598A JP 1522598 A JP1522598 A JP 1522598A JP H11209856 A JPH11209856 A JP H11209856A
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JP
Japan
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heat treatment
aluminum alloy
subjected
wire
heat
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JP1522598A
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English (en)
Inventor
Toshimitsu Sukegawa
俊光 助川
Masahito Watabe
雅人 渡部
Takao Ichikawa
貴朗 市川
Masayoshi Aoyama
正義 青山
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高価なBeを添加することなく、比較的短時間
の熱処理にて58%IACS以上の導電性と優れた耐熱性を
兼ね備えた、耐熱アルミニウム合金線を得るための製造
方法を提供する。 【解決手段】ジルコニウム(Zr)を0.30〜0.4
5wt%、シリコン(Si)を0.05〜0.10wt%、
鉄(Fe)を0.05〜0.30wt%、チタン(Ti)
を0.01〜0.10wt%、ボロン(B)を0.003
〜0.02wt%、残部アルミニウム(Al)及び不可避
的不純物からなる合金を連続鋳造にて荒引線とし、これ
を300〜400℃で2〜30時間の第1次熱処理に供
し、続いて350〜480℃で10〜100時間の第2
次熱処理に供し、その後、断面積減少率78%以上の冷
間加工に供する方法;第一手段を提供する。また、前記
第一手段により得られた荒引線に対して断面減少率55
%以上の冷間加工を施し、これにより得られた伸線材に
前記第一手段における第1次熱処理と第2次熱処理及び
冷間加工を順次施す方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送電線用導体とし
て適する導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年の電力需要増加に伴って、送電線に
対する送電容量の増加が益々要求されている。送電容量
を増加させるためには、導体の断面積を大きくすれば良
いが、それに相応して導体の重量が増加し、既存の鉄塔
が使用できなくなるという問題へと波及する。
【0003】導体の断面積を変えずに送電容量を増加さ
せためには、耐熱性に優れ、かつ導電率の高いアルミ合
金線を導体に使用すれば良い。これに対処するため、従
来は、ジルコニウム(Zr)を0.1wt%程度含んだA
l−Zr合金が使用されてきた。
【0004】従来のAl−Zr合金線において耐熱性を
向上させるには、Zrの添加量を多くして固溶量を増大
させれば良いものの、その反面、導電性が著しく低下し
てしまうという問題がある。この問題を解決するため
に、第3元素として、Fe,Mg,Si等を添加し、こ
れらの添加されたアルミ合金に対して極めて長い時間の
熱処理に供することで、耐熱性と導電性の要求特性を満
たす耐熱アルミニウム合金線を製造していた。
【0005】一方、製造過程においての熱処理時間を短
縮するために、ベリリウム(Be)を微量(0.01〜
0.04wt%)添加したAl−Zr−Be合金線が開発
され、送電線に適用されている状況にある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術にお
いて、耐熱性と導電性の両方の要求特性を満足させるた
めに提供された、第3元素(Fe,Mg,Si等)を添
加したAl−Zr合金においては、長時間の熱処理(時
効処理)が必要となり、製造コストが高くついてしまう
問題があった。
【0007】一方、Beを添加したAl−Zr−Be合
金の場合には、熱処理(時効処理)時間を短縮できるも
のの、添加するBe自体が高価な金属であり、この点で
前記と同様に製造コストが高くついてしまうという問題
が残る。
【0008】そこで、本発明の解決すべき課題(目的)
は、高価なBeを添加することなく、比較的短時間の熱
処理にて58%IACS以上の導電性と優れた耐熱性を兼ね
備えた、耐熱アルミニウム合金線を得るための製造方法
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、発明者らの鋭意研究の結果、特定の合金組成を用
い、且つ当該合金系から連続鋳造によって得た荒引線に
特定の加工及び熱処理を施すことにより、多量のZrを
含有してもなお高い導電率と耐熱性を満足させられるこ
とを見出し、本発明に到った。
【0010】即ち、本発明に係る耐熱アルミニウム合金
線の製造方法は、ジルコニウム(Zr)を0.30〜
0.45wt%、シリコン(Si)を0.05〜0.10
wt%、鉄(Fe)を0.05〜0.30wt%、チタン
(Ti)を0.01〜0.10wt%、ボロン(B)を
0.003〜0.02wt%、残部アルミニウム(Al)
及び不可避的不純物からなる合金を連続鋳造にて荒引線
とし、これを300〜400℃で2〜30時間の第1次
熱処理に供し、続いて350〜480℃で10〜100
時間の第2次熱処理に供し、その後、断面積減少率78
%以上の冷間加工に供する方法;第一手段からなる。
【0011】また、前記第一手段により得られた荒引線
に対して断面減少率55%以上の冷間加工を施し、これ
により得られた伸線材に前記第一手段における第1次熱
処理と第2次熱処理及び冷間加工を順次施す方法;第二
手段を提供する。
【0012】上記のように、Zrを0.30〜0.45
wt%、Siを0.05〜0.10wt%、Feを0.05
〜0.30wt%、Tiを0.01〜0.10wt%、Bを
0.003〜0.02wt%、残部Al及び不可避的不純
物からなる合金系に付き連続鋳造することにより、Al
マトリックスにZrを過飽和に強制固溶させ、次いで、
熱処理或いは加工後に熱処理することにより、Al3
rの微細な析出物を形成させる。この析出物によって加
工組織を安定化し、且つ導電性を著しく低下させること
なく、加工材の耐熱性を向上させることができる。従っ
て、この発明による耐熱アルミニウム合金は、Zrを
0.1%程度Al中に固溶させることで耐熱性を向上さ
せようとした従来技術の合金とは、その耐熱性向上のメ
カニズムが異なる。
【0013】また、Siは、Al3 Zrの析出を促進す
る効果があり、Ti及びBは、引張り強さの向上及び連
続鋳造によって得られるキャストバーにおける結晶粒を
微細化して、高Zr添加時に問題となるキャストバー割
れ、熱間圧延時の割れの発生を抑える効果があり、これ
により製造時の歩留りが大幅に向上する。
【0014】前記の手段における、Alに対する各種添
加物量の臨的界意義について説明すると、先ず、Zrの
添加量において、0.3wt%未満であると、導電率を5
8%IACS以上に向上させたときに十分な耐熱性が得られ
ず、0.45wt%を越えると、耐熱性において満足する
一方で、58%IACS以上の導電率を得るための熱処理に
長時間を要してしまう。従って、Zrの適正な添加量と
して0.30〜0.45wt%を特定した。
【0015】Siの添加量において、0.05wt%未満
であると、Si添加によるAl3 Zrの析出促進効果が
十分でなく、0.10wt%を越えると、連続鋳造時のキ
ャストバーの鋳造欠陥が多くなり、荒引線の製造が困難
となる。従って、Siの適正な添加量として0.05〜
0.10wt%を特定した。
【0016】Tiの添加量において、0.01wt%未満
であると、前述した通り、キャストバーの結晶粒が微細
化せず、鋳造欠陥を防止する効果が不十分であり、0.
10wt%を越えると、導電率が低下し好ましくない。従
って、Tiの好ましい添加量として0.01〜0.10
wt%を特定した。
【0017】Feの添加量において、0.05wt%未満
であると、強度向上の効果が不十分であり、0.30wt
%を越えると、導電性が低下するため好ましくない。従
って、Feの好ましい添加量として0.05〜0.30
wt%を特定した。
【0018】Bの添加量において、0.003wt%未満
であると、Ti同様にキャストバーの結晶粒が微細化せ
ず、鋳造欠陥を防止する効果が低く、0.02wt%を越
えると導電率が低下する。従って、Bの添加量として
0.003〜0.02wt%を特定した。
【0019】尚、TiとBをそれぞれ適正濃度で同時に
添加すると、それぞれを単独に添加したときよりも優れ
た表面品質の荒引線が得られる。
【0020】上記のような特定合金のアルミニウム合金
の荒引線は、プロペルチ法、ヘズレー法、SCR法等の
周知の方法で得ると良い。これによって得られた荒引線
へのこの発明による熱処理;300〜400℃で2〜3
0時間の第1次熱処理、続いて350〜480℃で10
〜100時間の第2次熱処理によれば、鋳造時に強制固
溶したZrを微細なAl3 Zr粒子として析出させるこ
とができる。この際、第1次熱処理に供する理由は、A
3 Zrの析出物の核を形成させることにあり、第2次
熱処理に供する理由は、Al3 Zrの析出物を適切な大
きさまで成長させることにある。このように熱処理を加
えた荒引線は、加工硬化により良好な強度を有し、且つ
微細な析出粒子により耐熱性を有する。
【0021】ここで、前記の各熱処理条件における臨界
的意義について説明すると、第1次熱処理において、温
度が300℃未満であると、析出物Al3 Zrの核発生
が生じにくくなり、400℃を越えると、析出物Al3
Zrが成長・粗大化するため好ましくない。また、熱処
理時間が2時間未満であると、析出物Al3 Zrの核発
生が不十分であり、30時間を越えると、析出物Al3
Zrの粗大化が生じるため好ましくない。
【0022】また、第2次熱処理において、温度が35
0℃未満であると、析出物Al3 Zrの成長が不十分と
なり、導電性の回復が不十分となる。また、温度が48
0℃を越えると、析出物Al3 Zrが粗大化し耐熱性が
向上しない。さらに、熱処理時間が10時間未満である
と、析出物Al3 Zrの成長が十分でなく、100時間
を越えると、析出物Al3 Zrの粗大化が生じ耐熱性が
低下する。従って、第1次熱処理:300〜400℃で
2〜30時間、第2次熱処理:350〜480℃で10
〜100時間を有効な範囲として特定した。
【0023】本発明の第二手段において、断面積減少率
で55%以上の冷間加工を第1次熱処理前に行なうと、
加工によって導入された転位が析出物Al3 Zrの核発
生サイトとなり、熱処理時の析出が促進される利点があ
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例と比較例
について表1、表2を参照しながら具体的に説明する。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表1及び表2において、それぞれ1〜10
が実施例、11〜25が比較例を示しており、これら実
施例1〜10及び比較例11〜25は、ともに、表1に
示した各例に固有の合金組成からなる荒引線をそれぞれ
プロペルチ法により連続鋳造し、圧延にて外径9.5mm
の荒引線を製造し、この荒引線に表2に示す各例に固有
の第1次熱処理及び第2次熱処理をそれぞれ順次施し、
この後、断面積減少率88%の冷間加工を加えてφ3.
2mmの素線を製造してみた。この際、本発明の合金組成
から外れている14,18,19,23,24,25に
ついては、表1に示す通り、荒引線の表面に傷が多発し
た。これらの傷発生例については、合金組成が不適切と
判断し、伸線加工に供さなかった。
【0028】その他の実施例1〜13、比較例15〜1
7,20〜22については、上記のようにして得たφ
3.2mmの冷間伸線材の導電率、引張り強さ、耐熱性を
評価し、その結果を表2に示した。耐熱性の評価は、冷
間伸線材φ3.2mmに280℃,1hの熱処理を施した
後の引張り強さと熱処理前の強度比で定義した。対象と
なる耐熱アルミニウム合金線の要求性能は、導電率58
%IACS以上、引張り強さ16kgf/mm2 以上、耐熱性90
%IACS以上である。
【0029】表2から明らかなように、本発明の合金組
成及び第1次熱処理並びに第2次熱処理の条件を全て充
足した実施例1〜10は、導電率、引張り強さ、導電性
の全ての面で満足する結果が得られた。この点、上記の
ような条件を完全に充足していない比較例11〜13,
15〜17,20〜22は、耐熱アルミニウム合金線の
要求性能を全て満足できなかった。
【0030】
【発明の効果】以上説明したような本発明によれば、高
価なBeを添加することなく、比較的短時間の熱処理に
て58%IACS以上の導電性と優れた耐熱性を兼ね備え
た、耐熱アルミニウム合金線を得るための製造方法を提
供するという所期の課題(目的)を達成することがで
き、Be入りの耐熱アルミニウム合金線よりも、高価な
Beを添加しない分、安価に製造することができるとい
う効果が得られる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 661 C22F 1/00 661A 685 685Z 691 691B 691C 694 694A (72)発明者 青山 正義 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジルコニウム(Zr)を0.30〜0.4
    5wt%、シリコン(Si)を0.05〜0.10wt%、
    鉄(Fe)を0.05〜0.30wt%、チタン(Ti)
    を0.01〜0.10wt%、ボロン(B)を0.003
    〜0.02wt%、残部アルミニウム(Al)及び不可避
    的不純物からなる合金を連続鋳造にて荒引線とし、これ
    を300〜400℃で2〜30時間の第1次熱処理に供
    し、続いて350〜480℃で10〜100時間の第2
    次熱処理に供し、その後、断面積減少率78%以上の冷
    間加工に供する、導電用耐熱アルミニウム合金線の製造
    方法。
  2. 【請求項2】ジルコニウム(Zr)を0.30〜0.4
    5wt%、シリコン(Si)を0.05〜0.10wt%、
    鉄(Fe)を0.05〜0.30wt%、チタン(Ti)
    を0.01〜0.10wt%、ボロン(B)を0.003
    〜0.02wt%、残部アルミニウム(Al)及び不可避
    的不純物からなる合金を連続鋳造にて荒引線とし、これ
    を断面減少率55%以上で冷間加工し、これにより得ら
    れた伸線材を300〜400℃で2〜30時間の第1次
    熱処理に供し、続いて350〜480℃で10〜100
    時間の第2次熱処理に供し、その後、断面減少率78%
    以上の冷間加工に供する、導電用耐熱アルミニウム合金
    線の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100721635B1 (ko) 2006-02-03 2007-05-23 엘에스전선 주식회사 평각 형상을 갖는 내열 강심 알루미늄 합금연선의 제조방법및 이 방법에 의해 제조된 연선 및 가공송전선
CN101834012A (zh) * 2010-04-23 2010-09-15 无锡华能电缆有限公司 一种高导电率硬铝导线及制造方法
JP2013119660A (ja) * 2011-12-08 2013-06-17 Sumitomo Electric Ind Ltd アルミニウム合金線及びその製造方法、並びにコイル
JP2021188106A (ja) * 2020-06-03 2021-12-13 住友電気工業株式会社 アルミニウム合金線、アルミニウム合金および電線

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