JPS6122021B2

JPS6122021B2 -

Info

Publication number: JPS6122021B2
Application number: JP22813782A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Baba; Teruo Uno; Hideo Yoshida
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1986-05-29
Also published as: JPS59123733A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電気抵抗特性を高めた構造用Al
（アルミニウム）合金に関するものである。従来のAl合金は、電気抵抗値の小さい、即ち
電気伝導性の良好な合金として知られ、電線材料
等に使用されてきたが、最近ではAl材料の用途
が広がり、むしろ電気抵抗値の高いAl材料が求
められるようになつてきた。この新しい用途とし
ては、リニアモーターカーや核融合炉等の構造用
材料があり、そのような構造用材料には強磁場が
作用することからなるからである。因みに、強磁場中でAl材料を使用する、誘導
電流を発生するが、この誘導電流の大きさは材料
の導電率に比例して大きくなるのである。例え
ば、透磁率μ、導電率σである固定された充分長
い円柱状導電体の中心軸方向に一様に磁界Ｈを加
えて、これをdH／dtの速さで増加させるとき、
該導電体の中に生ずる電流密度Ｊの方向は円周方
向で、その大きさは次式で与えられることが知ら
れている。但し、ｒは、円柱の半径である。Ｊ＝−μｒσ／２・ｄＨ／ｄｔところで、この誘導電流は外部磁界によりフレ
ミングの左手の法則に従つて電磁力を受けるため
に、材料自身に大きな力が働くこととなる。それ
故、この力を少なくするためには、できるだけ電
気抵抗値の高いAl合金が必要となつてくるので
ある。ここにおいて、本発明者等はかかる事情
に鑑みて種々研究を重ねた結果、合金成分を種々
工夫することによつて、電気抵抗の大きな、特に
電気抵抗値が5.7μΩcm以上にもなる、また構造
用材料に必要な引張強度の高いAl合金が得られ
ることを見い出し、本発明に到達したのである。即ち、本発明の主要な目的は、電気抵抗を高め
た構造用Al合金を提供することにある。また、本発明の目的は、電気抵抗の高い、且つ
材料強度の高いAl合金からなる構造用材料、特
に強磁場の作用する場所において好適に用いられ
得る構造用材料を提供することにある。そして、かかる目的を達成するために、本発明
にあつては、先ず重量で、、５〜50％のAg（銀）
を含むと共に、0.05〜0.20％のTi（チタン）、
0.05〜0.40％のCr（クロム）、0.05〜0.30％のZr
（ジルコニウム）、0.05〜0.35％のＶ（バナジウ
ム）および0.05〜0.30％のＷ（タングステン）か
らなる群より選ばれた１種又は２種以上と、０〜
2.0％のMn（マンガン）とを含み、残りがAl及び
下可避的不純物からなるように合金成分を調製し
たのである。そして、また本発明にあつては、かかる合金組
成に更に特定量のCu（銅）を加えることによ
り、その特性を更に高め得たのである。即ち、本
発明は、重量で５〜50％のAg及び１〜７％のCu
を含み、且つ0.05〜0.20％のTi、0.05〜0.40％の
Cr、0.05〜0.30％のZr、0.05〜0.35％のＶ及び
0.05〜0.30％のＷからなる群より選ばれた１種又
は２種以上と、０〜2.0％のMnとを含み、残りが
Al及び不可避的不純物からなる合金組成のAl合
金をも特徴とするものであり、これによつて電気
抵抗特性並びに引張強度を更に高め、、特に電気
抵抗値が5.7μΩcm以上、また引張強度：σ_Bが50
Kg／mm²以上にもなる優れた性能を有する合金材料
が得られることとなつたのである。ここにおいて、本発明に従つてAlに配合され
る合計成分たるAgは、強度と電気抵抗性能を高
めるための必須の成分であつて、その添加効果を
充分に発揮させるためには、少なくとも５％（重
量基準。以下同じ）以上の割合でAl合金中に含
有せしめる必要がある。なお、Agの含有量が少
な過ぎると強度が低下し、また目的とする電気抵
抗特性の向上を充分に図り得なくなる。また、
Agの含有量があまりにも多過ぎると、合金自体
のコストが著しく高くなつて経済的なデメリツト
が生ずる他、Ag系化合物が結晶粒界に析出し易
く、それによつて靭性の低下を招く虞があり、更
に圧延加工が困難となる等の問題を生ずるところ
から、その上限は50％とする必要がある。なお、
かかるAgは、好適には10％〜40％の含有割合と
なるように用いられ、これによつて合金の電気抵
抗特性並びに強度の効果的な改善が達成されるの
である。また、他の合金成分であるTi，Cr，Zr，Ｖ及
びＷは何れも電気抵抗を高めると共に、結晶粒を
微細化する元素であつて、本発明に従うAl合金
組成からなる溶湯から鋳造して得られる鋳塊の組
織を微細化せしめ、構造用材料としての望ましい
性質を付与するものであるが、それら元素があま
りにも多過ぎると、Alとの間において金属間化
合物を形成してそれを晶出せしめ、靭性に悪影響
を与えるところから、、Tiでは0.05〜0.20％、Cr
では0.05〜0.40％、Zrでは0.05〜0.30％、Ｖでは
0.05〜0.35％、Ｗでは0.05〜0.30％の割合でそれ
ぞれ含有せしめられることとなる。なお、これら
５種の元素は、その単独若しくはそれらの２種以
上の組み合わせにおいて用いられるものである。さらに、Mnは、上記Ti，Cr等の元素と同様に
電気抵抗値を大ならしめ、また結晶粒を微細化す
ると共に、強度を高め得る元素であり、一般に０
〜2.0％、望ましくは0.05〜1.5％の割合で含有せ
しめられることとなる。このMnの多量の含有も
また同様に靭性に悪影響をもたらすこととなる。なお、核融合炉の炉材等の如く、残留放射能が
問題とされる構造用材料として本発明に従うAl
合金を用いる場合にあつては、かかるMnの添加
は省略されることとなる。ただし、Mnの残留放
射能に対する影響は、Al合金中に１％のMnが添
加されていると、DT放電後の線量率は１年経過
時で10^-1mrem／hrであり、そして５年経過して
もそれが約１／10に低下する程度であるからであ
る。また、かかる合金組成に対して、更に加えられ
るCuは、Agの存在下において、形成される合金
の強度と電気抵抗特性を高めるに有効な元素であ
り、本発明の目的を達成する上において、１〜７
％、望ましくは２〜５％の含有量範囲において添
加されることとなる。なお、Cu含有量があまり
にも少ない場合には、Cuの添加効果が充分に期
待され得ず、、またその添加量が余りにも多くな
ると、圧延、押出し等の加工が困難となる。特
に、このような含有割合でCuを添加せしめ、ま
たAgの含有量を10％以上と為した場合におい
て、5.7μΩcm以上の電気抵抗値と50Kg／mm²以上
の引張強度（σ_B）を備えたAl合金が有利に得ら
れるのである。そして、かくの如き合金成分並びに組成範囲を
有する本発明に従うAl合金は、それから各種用
途に用いられる構造用材料を形成するために、先
ずAl合金の溶湯が調製された後、かかる溶湯か
ら公知の通常の手法に従つて所定の合金鋳塊が鋳
造され、次いでその得られた鋳塊には凝固組織
（合金成分）を均一化せしめるための熱処理、所
謂均質化処理（ソーキング）が施され、更にその
後常法に従つて熱間圧延、冷間圧延が施され、ま
た必要に応じて溶体化処理、時効処理等の後処理
が施されて目的とする用途の構造用材料に形成さ
れるのである。なお、かくの如き本発明に従う
Al合金からなる鋳塊の加工条件としては、一般
に通常のAl材料の加工条件範囲内において、適
宜に選定されるものであり、例えば均熱化処理で
は、400〜550℃の温度条件が採用され、また熱間
圧延は300〜400℃、更に溶体化処理は400〜550
℃、また高温時効処理は100〜200℃で実施される
こととなる。かくして得られたAl合金材料は、電気抵抗値
が従来のものに比して著しく高められており、特
に本発明に従う合金成分並びにその含有量の選択
によつて、電気抵抗値が5.7μΩcm以上のものを
有利に得ることができ、しかも強度的にも引張強
度：σ_Bが30Kg／mm²以上、更には50Kg／mm²以上も
の性能を具備するものであつて、これにより、強
磁場で用いられるリニアモーターカーや核融合炉
の構造用材料として本発明に従う合金組成が有利
に用いられ得ることとなつたのである。特に、
Mnを添加しない本発明に従うAl合金にあつて
は、電気抵抗の増大効果と共に、低放射化効果、
即ちDT核燃焼において生じる中性子の照射によ
つて、材料に与えられる残留放射能レベルの低減
化効果を具備するところから、かかる核融合炉に
おける真空容器やコイル枠等の構造用材料として
有利に使用され得るのである。以下に、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例をいくつか挙げるが、本発
明がそれらの実施例の記載によつて何等の制約を
も受けるものではないことは言うまでもないとこ
ろである。実施例１下記第１表及び第２表に示す合金組成のAl−
Ag（−Cu）系合金溶湯から、連続鋳造法にて造
塊し、各種の鋳塊を鋳造した。その後、それら各
種の鋳塊を450℃の温度下において均熱化処理
し、更に380℃で熱間圧延した後、厚さが２mmに
なるまで冷間圧延を行なつた。かくして得られた冷間圧延板より、電気抵抗・
引張試験用サンプルを切り出し、それに約500℃
の溶体化処理を施した後、更に100〜200℃の高温
時効処理を行なつた。このようにして得られた各種合金組成のサンプ
ルについて、それぞれその電気抵抗特性と引張強
度特性を調べ、その結果を、鋳造性、加工性の評
価と共に、第３表及び第４表に示した。なお、電
気抵抗特性はASTM−Ｂ−193に従う電気伝導度
を示すIACSの値で求め、また引張強度は、JIS4
号試験片を用い、JIS−Ｚ−2241の測定方法によ
つて求められた。IACS値は、その値が小さいほ
ど電気抵抗が大なることを示しており、それが30
％のときに5.7μΩcmの電気抵抗に相当するもの
である。また、第３表及び第４表における残留放射能評
価は、Ｄ−Ｔ反応後、１ケ月経過した時の残留放
射能レベルによつて行ない、同表中の○印は人間
が近づいても殆んど問題ないレベル（＜
10^-2mrem／hr）を、また△印は若干考慮する必
要があるレベル（10^-1〜10^-2mrem／hr）を、更
に×印は人間がその合金からなる構造材料、例え
ば核融合炉の真空容器などに近づけないレベル
（＞10^-1mrem／hr）を、それぞれ示している。下記第３表及び第４表の結果より明らかな如
く、本発明に従う合金組成範囲のAl合金は何れ
もIACS値が低く、換言すれば電気抵抗値が大き
く、また引張強度も構造用材料として有用な極め
て高い値を示し、特にAgとCuの所定量の存在に
よつて、5.7μΩcm以上の電気抵抗値並びに50
Kg／mm²以上の引張強度を発揮させることが出来
た。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１重量で、５〜50％のAgを含むと共に、0.05
〜0.20％のTi、0.05〜0.40％のCr、0.05〜0.30％
のZr、0.05〜0.35％のＶおよび0.05〜0.30％のＷ
からなる群より選ばれた１種または２種以上を含
み、残りがAlおよび不可避的不純物からなる、
電気抵抗を高めた構造用アルミニウム合金。２前記Agの含有量が10％以上である特許請求
の範囲第１項記載のアルミニウム合金。３重量で、５〜50％のAgを含むと共に、0.05
〜0.20％のTi、0.05〜0.40％のCr、0.05〜0.30％
のZr、0.05〜0.35％のＶおよび0.05〜0.30％のＷ
からなる群より選ばれた１種または２種以上と、
2.0％までのMnとをを含み、残りがAlおよび不可
避的不純物からなる、電気抵抗を高めた構造用ア
ルミニウム合金。４前記Agの含有量が10％以上である特許請求
の範囲第３項記載のアルミニウム合金。５前記Mnの含有量が0.05〜1.5％である特許請
求の範囲第３項または第４項記載のアルミニウム
合金。６重量で、５〜50％のAgおよび１〜７％のCu
を含み、且つ0.05〜0.20％のTi、0.05〜0.40％の
Cr、0.05〜0.30％のZr、0.05〜0.35％のＶおよび
0.05〜0.30％のＷからなる群より選ばれた１種ま
たは２種以上を含み、残りがAlおよび不可避的
不純物からなる、電気抵抗を高めた構造用アルミ
ニウム合金。７前記Agの含有量が10％以上である特許請求
の範囲第６項記載のアルミニウム合金。８重量で、５〜50％のAgおよび１〜７％のCu
を含み、且つ、0.05〜0.20％のTi、0.05〜0.40％
のCr、0.05〜0.30％のZr、0.05〜0.35％のＶおよ
び0.05〜0.30％のＷからなる群より選ばれた１種
または２種以上と、2.0％までのMnとを含み、残
りがAlおよび不可避的不純物からなる、電気抵
抗を高めた構造用アルミニウム合金。９前記Agの含有量が10％以上である特許請求
の範囲第８項記載のアルミニウム合金。１０電気抵抗値が5.7μΩcm以上であり、且つ
引張強度σ_Bが50Kg／mm²以上である特許請求の範
囲第９項記載のアルミニウム合金。１１前記Mnの含有量が、0.05〜1.5％である特
許請求の範囲第８項乃至第１０項のいずれかに記
載のアルミニウム合金。