JPS6054387B2 - 高力耐熱アルミニウム合金導体の製造方法 - Google Patents

高力耐熱アルミニウム合金導体の製造方法

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JPS6054387B2
JPS6054387B2 JP21168582A JP21168582A JPS6054387B2 JP S6054387 B2 JPS6054387 B2 JP S6054387B2 JP 21168582 A JP21168582 A JP 21168582A JP 21168582 A JP21168582 A JP 21168582A JP S6054387 B2 JPS6054387 B2 JP S6054387B2
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欽也 小川
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Furukawa Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高力耐熱アルミニウム合金導体、特にAl
−Zr−Fe−Si系合金からなる高力耐熱導体の導電
性、強度及び耐熱性を損なうことなく、疲、VL』L6
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従来架空送電線には、鋼芯に導電用アルミニウム(E
CAI)導体を撚合せた鋼芯アルミニウム撚線(ACS
R)が用いられ、特に大容量送電のように耐熱性が要求
されるところには、鋼芯にAl−Zr合金からなる耐熱
導体を撚合せた鋼芯耐熱アルミニウム合金撚線(TAC
SR)が用いられていた。
最近電力需要の増大により更に強度及び耐熱性の優れた
導体が要求され、Al−Zr合金にFe、Si、Mg、
Cu等の元素を添加して導電率を損なうことなく、強度
及び耐熱性を改善した高力耐熱アルミニウム合金が開発
され、鋼芯高力耐熱アルミニウム合金撚線(KTACS
R)に利用されている。 しかるに近年発電所や送電線
路の用地入手難と、公害対策等の面から山岳地の谷間横
断や海峡横断等の長径間送電が多くなり、その保守点検
の困難さ、維持管理費の増大から信頼性の確保が重要視
され、特に疲労特性の改善が望まれている。
本発明はこれに鑑み、高力耐熱アルミニウム合金導体
の疲労特性に及ぼす加工条件の影響について、種々検討
の結果、Al−Zr−Fe−Si系合金からなる高力耐
熱導体の導電性、強度及び耐熱性を損なうことなく、疲
労特性を改善し、特に高応力下で従来の高力耐熱アルミ
ニウム合金導体に比較し、はるかに優れた疲労特性を示
す高力耐熱アルミニウム合金導体の製造方法を開発した
ものである。即ち本発明の一つは、導電率55.6%I
ACS以上、引張強さ17.3k9/Wft以上、耐熱
性(温度230℃で1時間加熱処理前後における引張強
さの比)92.1%以上の特性を有し、かつ2倍以上の
疲労特性を示す導体を製造するもので、ZrO.Ol〜
0.2Wt%、FeO.O8〜0.8wt%及びSiO
.O3〜0.3wt%を含み、残部アルミニウムと通常
の不純物からなるアルミニウム合金を鋳造し、これに熱
間加工を加えた荒引線を伸線加工する方法において、荒
引線に150〜250′Cの温度で温間加工により50
%以上の減面加工を加えた後、100℃以下の温度で減
面率5〜50%の伸線加工を行なうことを特徴とするも
のである。
また本発明の他の一つは、導電率52.8%IACS以
上、引張強さ23.2k9/TfO!L以上、耐熱性9
3.8%以上の特性を有し、かつ2倍以上の疲労特性を
示す導体を製造するもので、ZrO.Ol〜0.2Wt
%、FeO.O8〜0.8Wt%及びSiO.O3〜0
.3Wt%を含み、更にCUO.O4Wt%以下、Mg
O.4Wt%以下の範囲内で何れか1種又は2種を含み
、残部A1と通常の不純物からなるアルミニウム合金を
鋳造し、これに熱間加工を加えた荒引線を伸線加工する
方法において、荒引線に150〜250′Cの温度で温
間加工により50%以上の減面加工を加えた後、100
℃以下の温度て減面率5〜50%の伸線加工を行なうこ
とを特徴とするものである。
しかして本発明において、合金組成を上記の如く限定し
たのは、次の理由によるものである。
Zr及びFeの添加は合金に強度及び耐熱性を付与する
ためで、Zr含有量を0.01〜0.2Wt%(以下m
l%を単に%と略記)としたのは、0.1%未満ではF
e含有量をどのように調整しても耐熱性の向上が認めら
れず、0.2%を越えると耐熱性は向上するも、導電率
の低下が著しくなるためであり、Fe含有量を0.08
〜0.8%としたのは、0.08%未満ではZr含有量
をどのように調整しても強度及び耐熱性の向上効果が認
められず、0.8%を越えると導電率の低下が著しくな
るためである。またSiの添加は合金の強度を更に向上
させるためでSi含有量を0.03〜0.3%としたの
は、0.03%未満ではその効果が小さく、0.3%を
越えると強度向上の効果が飽和するばかりか、導電率の
低下が著しくなるためである。
また上記合金に更にCu又は/及びMgを添加すると、
合金の強度を一層向上し、かつ疲労特性を改善する。
しかしてCu含有量を0.4%以下、Mg含有量を0.
4%以下としたのは、それぞれ0.4%を越えると導電
率の低下が著しくなるためである。本発明は上記組成範
囲の合金を通常の鋳造及び、熱間加工、例えば連続又は
半連続鋳造圧延・法、展延法、押出法等により荒引線と
し、これに150〜25(代)の温度で温間加工により
50%以上の減面加工を加え、しかる後10(代)以下
の温度て伸線加工し、5〜50%の減面加工するもので
、A1−Zr−Fe−Si系合金からなる高力耐熱導体
の導電性、強度及び耐熱性を損なうことなく、疲労特性
を向上せしめたものである。荒引線を温間加工後、冷寒
伸線加工することにより、疲労特性が向上する材料学的
メカニズムは明らかではないが、荒引線を温間加工後伸
線加工したものは、荒引線を伸線加工の前後又は中間で
加熱処理したものと比較し、はるかに高い疲労特性を示
す。しかして温間加工温度を150〜250C、減免率
を50%以上限定したのは、加工温度が150℃未満で
は疲労特性の改善が認められず、250℃を越えると強
度が低下し、さらに減免率が50%未満では疲労特性の
向上効果が小さいためであり、特に疲労特性の優れた導
体を製造するためには、180〜220℃の温度で温間
加工により70%以上の減面加工することが望ましい。
また温間加工後の伸線加工温度を100℃以下、減免率
を5〜50%と限定したのは、伸線温度が100℃を越
えても、減免率が5%未満でも疲労特性の改善が認めら
れず、減免率が50%を越えると、前工程における温間
加工の効果が実質上消失するためで、特に疲労特性の優
れた導体を製造するためには、80′C以下の温度で減
免率7〜35%の伸線加工することが望ましい。
尚温間加工においては、荒引線を150〜25Cf′C
に加熱保温して伸線加工するか、又は荒引線を加熱する
ことなく、加工発熱により加工材の温度上昇を利用して
もよい。
特に連続伸線を行なう場合には、各バスでの加工発熱の
蓄積及び潤滑油の低減、冷却能の低い潤滑油の使用等に
より加工材の温度を150〜250℃に上昇させること
は容易であり、またスリップタイプの連続伸線機を使用
する場合には、スリップ率を大きくとり、キヤプスタン
と加工材の摩擦発熱を大きくして、その熱を利用しても
よい。以下本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1導電率52.8%■ACS以上、引張強さ23
.2k9/Wl,以上、耐熱性92.1%以上の特性を
有し、かつ疲労特性が2倍以上の導体を製造する目的で
純度99.8%の電気用A1地金、フッ化ジルコンカリ
ウム(?ZrF6)、A1−6%Fe母合金及びN−2
0%Si母合金を用い、第1表に示す組成の合金を溶製
し、これをベルトアンドホィール型連続鋳造圧延機によ
り鋳造圧延し、直径9.5顛の荒引線を形成した。
これを加熱して連続伸線機により温間加工した後、冷間
で1〜4バス加工により連続的に伸線加工してA1−Z
r−Fe−Si合金からなる高力耐熱導体を製造した。
第1表に温間加工条件及び冷間伸線加工条件を示した。
この導体について導電率、引張強さ、耐熱性及び疲労特
性を測定し、その結果を第2表に示す。
尚導電率はケルピンダブルブリツジにより測定した抵抗
より算出し、引張強さはアムスラー型試験器により測定
し、耐熱性は230℃の温度で1時間加熱処理し、その
処理前後の引張強さの比より求めた。また疲労特性は中
村式回転曲げ疲労試験機により応力10k9/顛の負荷
時における破断までの曲げ回数を求めた。第1表及び第
2表から明らかなように本発明方法(NO.l〜6)に
より製造した導体は、導電率55.6%IACS以上、
引張強さ17.3k9/m以上、耐熱性92.1%、疲
労特性2.5×1f′回以上の特性を示し、本発明方法
褐1と従来方法褐.7を比較すれば明らかなように、導
電率、引張強さ及び耐熱性を損なうことなく疲労特性が
約倍以上改善されていることが判る。
これに対し荒引線を温間加工のみで加工した比較方法(
NO.8)では特性が全く改善されず、また比較方法(
NO.9〜13)から判るように、本発明方法て規定す
る加工条件より温間加工条件が外れるもの及び冷間加工
条件が外れるものは、何れも疲労特性が改善されない。
また加工条件内であつても、Zr,Fe又はSI含有量
の少ない比較方法(NO.l4SNO.leP.NO.
l8)では耐熱性又は強度、及び疲労特性が改善されず
、Zr,Fe又はSi含有量の多い比較方法(NO.l
5.NO.l7、NO.l9)では疲労特性は改善され
るも導電率の低下が著しいことが判る。実施例2導電率
52.6%IACS以上、引張強さ23.2k9/m以
上、耐熱性93.8%以上の特性を有し、かつ疲労特性
が2倍以上の導体を製造する目的で、実施例1における
合金の溶製において、Mg又は/及びCuを母合金で添
加し、第3表に示す組成の合金を溶製した。
これを実施例1と同様にして連続鋳造圧延により荒引線
とし、これを加熱して連続伸線機により温間加工した後
、冷間で伸線加工してN−Zr−Fe−Si系合金から
なる高力耐熱導体を製造した。第3表に温間加工条件と
冷間伸線加工条件を示す。このようにして製造した導体
について、実施例1と同様にして導電率、引張強さ、耐
熱性及び疲労特性を測定した。
その結果を第4表に示す。第3表及び第4表から明らか
なように、本発明方法(NO.2O〜25)により製造
した導体は導電率52.6%IACS以上、引張強さ2
3.2kg/顛以上、耐熱性93.8%以上、疲労特性
15.4×1f′回以上の特性を示し、本発明方法慟2
0と従来方法褐26を比較すれば明らかなように、導電
率、引張強さ及び耐熱性を損なうことなく、疲労特性が
約倍以上改善されていることが判る。これに対し本発明
方法で規定する温間加工条件又は冷間加工条件より外れ
る比較方法(NO27〜32)では実施例1と同様疲労
特性が全く改善されず、またMg又は/及びCuの含有
量が多い比較方法(NO33〜34)ては何れも導電率
が著しく低下していることが判る。
以上荒引線を温間加工後、冷間伸線加工した導体につい
て説明したが、温間加工したものを用いて撚線を行ない
、該撚線時に1バスの冷間伸線加工により5%以上の減
面加工を行なつても同様の効果が得られる。
このように本発明方法によればA1−Zr−Fe−Si
系合金からなる高力耐熱導体の導電率、強度、耐熱性を
損なうことなく、疲労特性を約倍以上に向上し得るもの
で、長径間の大容量送電用撚線に用い、その信頼性を著
しく向上し得る顕著な効果を奏するものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Zr0.01〜0.2wt%、Fe0.08〜0.
    8wt%及びSi0.03〜0.3wt%を含み、残部
    Alと通常の不純物からなるアルミニウム合金を鋳造し
    、これに熱間加工を加えた荒引線を伸線加工する方法に
    おいて、荒引線に150〜250℃の温度で温間加工に
    より50%以上の減面加工を加えた後、100℃以下の
    温度で減面率5〜50%の伸線加工を行なうことを特徴
    とする高力耐熱アルミニウム合金導体の製造方法。 2 Zr0.01〜0.2wt%、Fe0.08〜0.
    8wt%及びSi0.03〜0.3wt%を含み、更に
    Cu0.4wt%以下、Mg0.4wt%以下の範囲内
    で何れか1種又は2種を含み、残部Alと通常の不純物
    からなるアルミニウム合金を鋳造し、これに熱間加工を
    加えた荒引線を伸線加工する方法において、荒引線に1
    50〜250℃の温度で温間加工により50%以上の減
    面加工を加えた後、100℃以下の温度で減面率5〜5
    0%の伸線加工を行なうことを特徴とする高力耐熱アル
    ミニウム合金導体の製造方法。
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CN101302591A (zh) * 2008-06-20 2008-11-12 西南铝业(集团)有限责任公司 高电导率高屈服强度新型铝合金
JP6038447B2 (ja) * 2011-12-08 2016-12-07 住友電気工業株式会社 アルミニウム合金線、アルミニウム合金線の製造方法、及びマグネットコイル

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