JPS6133057B2

JPS6133057B2 -

Info

Publication number: JPS6133057B2
Application number: JP56163918A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Yonemoto; Mitsuaki Oonuki; Yasuhiko Myake
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1981-10-14
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPS5864363A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高導電性耐熱アルミ合金の製造方法に
関するものである。最近の電力需要増加のため、送電容量の増加が
要請されている。また、送電線の距離も長くなつ
ているため、できるだけ送電ロスの少ない送電線
が必要となつている。送電ロスを少なくし、送電容量を増加するに
は、耐熱性がすぐれなおかつ導電率の高いアルミ
合金を導体として使用すればよいが、従来この目
的のためには、Zrを0.1％程度含んだAl−Zr合金
が使用されていた。しかし、この合金ではせいぜ
い短時間許容温度230℃、導電率57％が限度であ
つた。これらの合金はZrの固溶により耐熱性を向上さ
せるものであり、耐熱性の向上と導電率の上昇は
相反するものであつた。またZrの固溶による耐熱
性の向上は300℃以下の温度では顕著であるが、
高温になると低下する傾向があつた。したがつて、耐熱性と導電率を同時に向上させ
るためには、Al−Zr化合物を微細に析出させた
Al合金を使用する必要がある。しかしこの場
合、ZrはAl中での拡散速度が非常に遅いため析
出速度が遅く、微細な析出物を析出させて高い耐
熱性と導電率を得るためには長時間の熱処理を行
なう必要があり、工業的に不便なものであつた。
また、熱処理時間を短縮するには、高温で熱処理
を行なえばよいが、この場合には粗大な析出物の
析出により耐熱性が低下するとともに、伸線加工
後の引張強さが不足するという欠点を有してい
る。本発明の目的は前記した従来技術の欠点を解消
し、短時間の熱処理により耐熱性と導電率の大巾
な向上と所定の引張強さの保持を可能とする製造
法を提供することにある。すなわち本発明の要旨は、(1)熱処理方法とし
て、２段階の熱処理を採用したことにある。(2)高
い耐熱性を得るために従来よりも高いZrを添加、
(3)析出速度を速めるためにFe、Siを添加、以上の特徴の中でもとくに、熱処理方法として
２段階の熱処理方法を採用したことがこの発明の
大きな要点である。この２段の時効についてもう少し詳細に説明す
る。低温で熱処理を行なつた場合には、微細な析
出物が析出し、引張強さ、耐熱性は向上するが、
析出量が少ないため導電率が低く、高温で熱処理
を行なつた場合には、拡散が容易になり析出量は
多くなるが析出物が粗大化し、導電率は高いが引
張強さ耐熱性は低い。また高温で熱処理を行なつ
た場合には、荒引線内に存在した転位の消滅が、
析出よりも速く終了するために、引張強さの低下
が大きい。本発明の２段時効は上記のようなAl−Zr系合
金についての析出現象を詳細に検討した結果、生
み出されたものであり、その機構は次のとおりで
ある。すなわち、まず低温で熱処理を行うことに
より、微細な析出物を析出させる。このときに
は、析出の方が再結晶（転移の消滅）よりも速く
進行するため、この微細な析出物は転位をピン止
めし、再結晶を阻止し、転位密度の高いまま、析
出が進行するこの後、高温で熱処理を行なうことにより、低
温で熱処理した際に析出した微細な析出物を核と
して析出が進行する。したがつて析出物の分布
は、低温で熱処理を行なわないで高温で熱処理し
た場合よりも、非常に微細である。さらに、転位
も析出物によつてピン止めされているために、転
位密度も高く、転位によつての拡散も寄与して、
析出速度は速くなる。このように、２段時効によつて、微細な析出状
態が短時間のうちに得られ、導電率、耐熱性、引
張強さのすぐれた荒引線が得られる。つぎに本発明が限定条件を設けている理由につ
いて説明すれば、つぎの通りである。 (1) Zr0.2〜1.5％ 0.2以下では250℃以上という許容温度を満足
する耐熱性は得られず、1.5％以上では、58％
以上の導電率を得ることが困難となり、鋳造
性、伸線加工性も悪くなる。 (2) SiおよびFe；0.04〜0.5％ 0.04％以下ではZrの析出を速める効果および
引張強さが低く、0.5％以上では伸線加工が困
難となり、脆化、導電率の低下が著しい。 (3) ５℃/sec以上の冷却速度５℃/sec以下の冷却速度では鋳造および加工
の際にZr、ＦあるいはSiの添加元素の晶出相お
よび析出晶が形成され、充分固溶されず晶出お
よび析出されてしまい、これらの晶出物、析出
物は粗大であり、耐熱性に悪影響を与える。 (4) 仕上り温度が200℃以下となる間に80％以上
の減面率となる加工 200℃以上では加工中にZr、FeあるいはSiの
析出が起きる。これらの析出物は粗大であり、
耐熱性に悪影響を与える。80％以下の加工では
析出に有効な転位密度が不足する。 (5) 250〜400℃で0.5〜30hの第１次熱処理 250℃、あるいは0.5h以下では十分な析出が
起こらず、析出物の数が少なく、析出物の大き
さも小さすぎるため、第２次の熱処理のための
有効な核とならない。400℃、あるいは30h以
上では、析出物が粗大化し、再結晶が進行し転
位密度が減少し、第２次の熱処理のための有効
な核となりえない。 (6) 第１次の熱処理よりも高温で第２次の熱処理
を300〜500℃で１〜100h行なう拡散速度の速
い高温で第２次の熱処理を実施しなければ熱処
理時間の短縮とならない。300℃あるいは1h以
下では、導電率の上昇をもたらすほど充分な析
出が得られない。500℃あるいは100h以上で
は、析出物の粗大化が起き、耐熱性、引張強さ
が低下する。実施例１表１に示す合金を溶解し、15℃/secの冷却速度
で鋳造し、さらに95％の加工度を加えて仕上り温
度125℃で9.5φの荒引線とした。この荒引線を
350℃×2hで第１次熱処理、つづいて450℃×20h
で第２次熱処理を行なつた後、冷間伸線により
4.8φの線とした。その性質を表１に示す。耐熱
性の尺度として、300℃×1h加熱後の引張強さの
残存率を求めた。表１から判るように、比較合金
８に示すようにZrが0.2％以下では、引張強さが
低く耐熱性が低い。比較合金13に示すようにZrが
1.5％以上では引張強さ、耐熱性は充分である
が、導電率が低く、鋳造が困難であり、工業的規
模の生産に不向きである。比較合金９に示すよう
に、Fe、Si量が0.04％以下では引張強さが低下す
る。比較合金10、11、12に示すようにFe、Si量が
0.5％以上では導電率あるいは耐熱性が低く、伸
線が困難である。実施例２表１に示すNo.3合金を表２に示す冷却速度で
鋳造した。冷却速度は水冷シヤワ−量で調節し
た。この鋳塊を再加熱することなく520℃から圧
延を開始し、125℃で圧延を終了して9.50荒引線
を製造後、荒引線を第１次熱処理を350℃×2hで
行なつた後、第２次熱処理450℃×20hを実施
し、冷間伸線して4.80とした。表２にその結果を
示す。冷却速度が５℃/sec以下では、とくに耐熱
性が低い。実施例３表１に示すNo.3合金を冷却速度15℃/secで鋳
造し、この鋳塊を再加熱することなく、520℃で
圧延を開始し、圧延終了温度を表３に示すように
変えて9.50荒引線を製造した。圧延終了温度は圧
延機のクーラント量を変えることによつて調節し
た。この荒引線について第１次熱処理を350℃×
2hで行なつた後、第２次熱処理を450℃×20hで
行ない、冷間伸線して4.80とした。表３にその性
質を示す。圧延終了温度が200℃以上では耐熱性
が低い。実施例４表１に示すNo.3合金を冷却速度15℃/secで鋳
造し、この鋳塊を再加熱することなく、520℃で
圧延を開始し、表４に示すような減面率の加工を
与えて125℃で圧延を終了し、9.50の荒引線を製
造した。圧延の減面率は鋳塊のサイズを変えるこ
とによつて調節した。この荒引線を350℃で2hの
第１次熱処理を行なつた後、第２次熱処理を450
℃×20hで行ない、冷間伸線して4.80とした。表
４にその性能を示す。減面率が80％以下では、引
張強さが低いことが判る。実施例５表１に示すNo.3合金を冷却速度15℃/secで鋳
造し、この鋳塊を再加熱することなく、520℃で
圧延を開始し、125℃で圧延を終了して9.50の荒
引線を製造した。この荒引線を表５に示すような
種々の条件で熱処理を行なつた。第１次熱処理および第２次熱処理条件が本発明
の方法の場合には、引張強さ、導電率、耐熱性と
もに良好な性能を示す。しかし、No.10および
No.12に示すように第１次熱処理が低温あるいは
短時間の場合には、第１次熱処理で形成される析
出物の大きさが小さすぎるため、第２次熱処理の
際に再固溶してしまい、析出核の役目を果さず、
引張強さ、耐熱性は低い。No.11のような第２次
熱処理温度が低い場合には、拡散が遅いため析出
の進行が遅く、導電率が低い。またNo.13のように、第１次熱処理温度が高温
の場合には、第１次熱処理で形成される析出物が
粗大化しており、析出の核としての役割りを果た
さず、引張強さ、耐熱性、が低い。No.14のよう
に第１次および第２次熱処理条件が本発明の範囲
であつても第２次熱処理温度の方が低温である場
合にも、第２次熱処理中の析出が遅く導電率が低
い。No.15のように、第２次熱処理条件が本発明
の規定よりも高温の場合には、第１次熱処理中に
形成された析出物が適正な大きさであつても、再
固溶あるいは粗大化してしまうため、引張強さが
低下する。また、No.4と合計熱処理時間が同じである。
400℃×25hの熱処理を行なつたものは、引張強
さ16.0Kg/mm²、導電率57.9％、残存率83％であ
り、本発明方法が非常にすぐれていることが判
る。なお、本発明による２段の熱処理は、第１次
熱処理と第２次熱処理を分けて行なつても、連続
して第１次熱処理後、温度を低下することなく、
第２次熱処理を行なつてもよい。以上の通り本発明による高い導電率と耐熱性を
もつたアルミ合金を使用することにより、送電ロ
スを少なくして送電容量を大巾に増加させること
が可能となるものであり、その意義はけだし大き
い。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１ Zr0.2〜1.5％、SiおよびFeを単独あるいは合
計で0.04〜0.5％、残部Alおよび不可避なる不純
物よりなる合金を溶解後５℃/sec以上で冷却しつ
つ鋳造し、その鋳塊を再加熱することなく同じく
５℃/sec以上の冷却速度で冷却しつつ加工を加
え、仕上り温度が200℃以下となるまでの間に80
％以上の減面率となる加工を行ない、その後250
〜400℃で0.5〜30時間の第１次の熱処理を行な
い、その後第１次の熱処理よりも高い温度となる
ような条件でさらに300〜500℃で１〜50時間の第
２次の熱処理を行ない、その後冷間加工を行なう
高導電性耐熱アルミ合金の製造方法。