JPS607701B2 - 高導電耐熱アルミニウム合金の製造法 - Google Patents

高導電耐熱アルミニウム合金の製造法

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JPS607701B2
JPS607701B2 JP55049446A JP4944680A JPS607701B2 JP S607701 B2 JPS607701 B2 JP S607701B2 JP 55049446 A JP55049446 A JP 55049446A JP 4944680 A JP4944680 A JP 4944680A JP S607701 B2 JPS607701 B2 JP S607701B2
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aluminum alloy
heat
highly conductive
heat resistance
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謙一 佐藤
一寿 山内
康真 花木
孝 近藤
稔 横田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐熱性と導電性に優れた導電用耐熱アルミニウ
ム合金(以下アルミ合金と記す)の製造法に関するもの
である。
従釆より導電用耐熱アルミ合金としては、アルリミニワ
ム(以下、アルミと記す)にジルコニウム(Zr)を徴
量添加し、製造工程中にZrを固落させる製造法をとる
ことにより、耐熱性、導電性の優れたアルミ合金を得て
いる(例えば特許第842110号、第842111号
)。
タ このような導電用耐熱アルミ合金は60%耐熱アル
ミ合金(60TAI)として知られ、その導電率は60
%IACS以上、耐熱性は連続使用温度が15ぴCの特
性を有するものである。
近年、導電用耐熱アルミ合金の耐熱性をさらに改良し、
同一サイズの電線での通電容量を増加しようという要望
が強い。
本発明は、上述の耐熱性をさらに向上し、特に通電容量
の倍増を目的とした電線の導体を開発するため、本発明
者等が種々の合金、製法について検討した結果得られた
もので、特定組成範囲のAI−Zr系合金を、ある条件
範囲に限定された加工、熱処理工程を施すことにより、
導電率が58%IACS以上と高く、耐熱性も従来より
格段に優れた導電用耐熱アルミ合金の製造法を提供せん
とするものである。
本発明によって得られるAク合金の1時間燐鈍で400
℃以上の10%軟化温度は電線として用いた場合、連続
使用温度で23qoに相当するものであります。
良く知られている様に電線の許容電流は許容温度上昇の
平方根に比例します。周辺温度を40℃としますと19
000の許容温度上昇が得られます。通常のACSNこ
用いられている硬Aそ線は90℃が連続使用温度ですの
で許容温度上昇は5び0となります。以上から本発明に
より得られるAぐ合金線を使用しますと下式ゾ可成前0
=1.94932 に示される様に同一サイズで約2倍の許容電流が得られ
る画期的な電線が得られます。
本発明は、Zro.23〜0.35%を含み、残部通常
の不純物とアルミニウムから成るAI一Zr系合金を溶
解し、銭込温度700℃以上で鋳造した後、連続的に圧
延開始温度530℃以上で熱間圧延を施し、その後所定
サイズまで袷間加工を施した後、310o〜390oo
の温度範囲で50〜400時間時効処理を施してAI3
Zrを均一微細に分散させ、必要によりさらに加工度3
0%以下の袷間加工を施すことにより、58%IACS
以上の導電率、硬アルミニウム線と同等の強度を有し、
かつ1時間擬錨で40000以上の10%軟化温度を有
せしめたことを特徴とする高導電耐熱アルミニウム合金
の製造法である。
ここで10%軟化温度とは、1時間の加熱により引張強
ごが10%低下する最低加熱温度を意味する。この1時
間嘘鈍で400oo以上の10%軟化温度は前述の連続
使用温度では23000に相当するものである。本発明
において、Zd量‘ま0.23〜0.35%と規定した
のは、0.23%未満では耐熱性が充分でなく、0.3
5%を越えると、析出物の粗大化が起こり、Zr量が増
加するに従って、逆に耐熱性が劣化すると共にコストも
増加し、更には鋳造割れも発生するからである。
本発明において、鋳造機は連続鋳造圧延方式を用い、鋳
造機直前の溶湯温度(銭込温度)を700℃以上とする
のは本発明のようにZr濃度が高い場合には、銭込温度
が700℃未満となると、AWrの形でZrが粗大粒子
の形で晶出し、添加したZrの中で耐熱性に効果を発揮
できる量が減少すると同時に、晶出した粗大粒子が耐熱
性を低下させ、鋳造割れを発生させるからである。又本
発明において、鋳造した後、連続的に圧延開始温度53
0℃以上で熱間圧延を施すのは、熱間圧延時にZての析
出を阻止して〜固溶状態に保ち、時効時に均一微細にZ
rを析出させるためである。
熱間圧延機直前の鏡塊の温度(圧延開始温度)を53ぴ
0以上としたのは、この温度が53000未満となると
、耐熱性が劣化する。この耐熱性の劣化機構に関しては
、下記の様に考えられる。熱間圧延開始温度が低くなる
と、それに従って熱間圧延時のAIの温度も低下し、固
溶体からのZrの析出に適当な条件が作られ、熱間圧延
後の荒引線の導電率は上昇するものの、その後の伸綾加
工により析出物近傍に著しい加工歪みが著積されて、使
用サイズ又はその近くのサイズでの時効時に、未だ固溶
体に滞っているZrの析出が非常に不均一になり、耐熱
性が充分得られなくなるためと思われる。従って、本発
明においては、使用サイズ又はその近くのサイズ、つま
り時効を実施するサイズにおいては、均一な歪みを持つ
た素材とする必要がある。本発明の耐熱AI−Zr系合
金は、使用サイズ又はそれに近いサイズで時効処理を行
なうことにより、AI3Zrの微細な析出物を分散させ
ると共に、導電率の向上を同時に行っているものであり
、使用サイズ以上での時効処理、例えば熱間圧延後の時
効処理は、同一の導電率を得るために使用サイズ近辺の
時効時間よりも多大の時間を要し、又最も問題となる耐
熱性を劣化させる。
又冷間加工後の時効処理条件を3100〜390qoの
温度範囲で50〜40畑時間と規定したのは、この熱処
理によりZrをAI3Zrとして微細に析出させ、導電
率を向上させると共に、微細に析出したAI3Zrによ
る分散強化により、耐熱性を向上させるためであり、3
1000未満の温度では熱処理時間が長くなり、生産性
を阻害し、390q0を越えると析出物の粗大化が起こ
り、耐熱性が劣化するからである。
時効処理における温度と時間は、最適条件としては相関
関係にあり、温度が高い程時間は短か〈て良いが、工業
生産上は熱処理を実施する物の大さ、熱処理炉の種類に
より、均一な特性が得られる温度、時間を選択すれば良
い、5餌時間未満では導電率、耐熱性の向上が充分行わ
れず、400時間を越えると特性の向上が飽和する。又
本発明において、時効処理後、必要によりさらに加工度
30%以下の冷却加工を施すのは、時効処理後の袷間加
工度が30%以下であれば、導電率、耐熱性を下げずに
初期強度を高くし得るからである。
次に、本発明において、耐熱性をさらに改善し、例えば
10%軟化温度を240qo以上にする場合には、Zr
量を0.25〜0.30%にすることが好ましく、0.
25%未満では上記耐熱性が得られず、0.30%を越
えると、晶出物、析出物の粗大化により、耐熱性が劣化
する。
** 又本発明において原
料として使用するアルミ地金は、電気用アルミニウム地
金を用いて良いが、望ましくは耐熱性の点でFeo.1
7%以下、Sio.07%以下にすることが好ましく、
特にSiを0.07%以下にすることにより、耐熱性の
面で特性を向上させることができる。Siが電気用アル
ミニウム地金の規格値である0.10%を越えると耐熱
性が低下する。実施例 1: 表1に示す組成の合金を、電気用アルミニウム地金(J
IS 日 2110)を用いて溶製し、断面積320仇
廠2 の回転ホイール式鋳型に連続的に鋳造して鋳造榛
を得、引き続き連続して熱間圧延を施し、9.5側めの
荒引線を得た。
この場合の鋳造機直前の溶湯温度(鏡込温度)は705
o 〜725qoで、圧延機直前の鋳造棒温度(圧延開
始温度)は5400 〜590℃となるようにした。次
いで9.5肌?の荒引線を連続伸線機により4.0脚◇
に伸線加工した。
さらに4.物舷◇の線を表1に示す各種時効条件で熱処
理を施し、本発明によるアルミ合金線を作成した。
表1 得られた線の引張強さ、導電率および10%軟化温度は
表1に示す通りである。
なお比較のため、表1に従来の電気用硬アルミ線の特性
を同時に示す。表1より、本発明法によるAI−Zr系
合金線は、強度は従来の硬アルミ線と同等であり、導電
率は58%IACS以上と高く、耐熱性は著しく向上し
、400oo以上有することが分る。
実施例 2: 表1に示すNo.2と同じ組成の山一Zr系合金を用い
、鏡込温度、圧延開始温度を表2に示すように変化させ
、他の条件は実施例1と同様にして4.比岬めまで伸線
加工した。
得られた4.比仰ぐの線を325q○で20餌時間の時
効処理を施し、アルミ合金線を作成した。
得られた線の引張強さ、導電率および10%軟化温度は
表2に示す通りである。
表2 表2より、鏡込温度が70000以上、圧延開始温度が
530午0以上の2つの条件が満足される2a,2b,
2c,2d,2eは、耐熱性400℃を充分満足する合
金線が得られることが分る。
又上記2つの条件のうちの一方の条件が外れたものでも
、その外れ方が小さい2f,2gは、耐熱性は4000
0程度の10%軟化温度が得られるが、引張強ごは工業
生産上充分余裕のある特性ではなく、上記2つの条件を
満足しない2hは耐熱性が低くなることが分る。
実施例 3: 実施例1で作成したNo.4(表1)の4.仇仰ぐの時
効処理アルミ合金線を用い、さらに表3に示す各榎冷間
加工度で袷間加工した。
得られた線の引張強さおよび10%軟化温度は表3に示
す通りである。
表3 表3より、袷間加工度の増加と共に、引張強さは増加す
るが、耐熱性は逆に劣化し、加工度30%以下ならば4
00午0以上の耐熱性を保持することが分る。
実施例 4: N−Zr系合金中のSj濃度を変化させた表4に示す組
成の合金を、実施例1と同じ条件で、鋳造、圧延および
伸線し、4.0側めの線を作成した。
4.0側?の線を表4に示す時効条件で時効処理し、ア
ルミ合金線を作成した。
得られた線の引張強さ、導電率および10%軟化温度は
表4に示す通りである。
表4 表4より、Si量が増加するに従って耐熱性は劣化し、
電気用アルミニウム地金の規格値である0.10%を超
えると400qoを割ることが分る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Zr0.23〜0.35%を含み、残部通常の不純
    物とアルミニウムからなるAl−Zr系合金を溶解し、
    鋳込温度700℃以上で鋳造した後、連続的に圧延開始
    温度530℃以上で熱間圧延を施し、その後所定サイズ
    まで冷間加工を施した後、310°〜390℃の温度範
    囲で50〜400時間時効処理を施してAl_3Zrを
    均一微細に分散させることにより、58%IACS以上
    の導電率、硬アルミニウム線と同時の強度を有し、かつ
    1時間焼鈍で400℃以上の10%軟化温度を有せしめ
    たことを特徴とする高導電耐熱アルミニウム合金の製造
    法。 2 時効処理後、加工度30%以下の冷間加工を施す請
    求の範囲第1項記載の高導電耐熱アルミニウム合金の製
    造法。 3 Al−Zr系合金がZr0.25〜0.30%を含
    むものであり、1時間焼鈍における10%軟化温度が、
    420℃以上である請求の範囲第1項又は第2項記載の
    高導電耐熱アルミニウム合金の製造法。 4 Al−Zr系合金の通常の不純物のうち、Siが、
    0.07%以下である請求の範囲第1項又は第2項記載
    の高導電耐熱アルミニウム合金の製造法。
JP55049446A 1980-04-14 1980-04-14 高導電耐熱アルミニウム合金の製造法 Expired JPS607701B2 (ja)

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