JPS6361380B2 - - Google Patents
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- JPS6361380B2 JPS6361380B2 JP4825382A JP4825382A JPS6361380B2 JP S6361380 B2 JPS6361380 B2 JP S6361380B2 JP 4825382 A JP4825382 A JP 4825382A JP 4825382 A JP4825382 A JP 4825382A JP S6361380 B2 JPS6361380 B2 JP S6361380B2
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Landscapes
- Metal Extraction Processes (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
本発明は耐熱アルミニウム合金導体の製造方法
に関するもので、特に導体の導電性を劣化せしめ
ることなく、強度、耐熱性及びクリープ特性を向
上せしめたものである。 従来架空送電線には主に鋼芯アルミニウム撚線
（ACSR）が用いられているが、特殊な送電条件
のもとではアルミニウム導体に耐熱性を与えた鋼
芯耐熱アルミニウム合金燃線（TACSR）が用い
られている。このTACSR用素線にはAl−Zr系合
金が用いられてきたが、この合金はZr量の如何
に拘わらず、導体の引張強さがそれ程高くならな
いため、長径間の送電線用導体は勿論、全アルミ
ニウム合金撚線（AAAC）の導体としても使用
できないものであつた。 これに対し長径間の送電線用導体のように強度
を必要とする導体には5005系合金（Al−0.5〜
1.1wt％Mg）が用いられている。この合金は引
張強さが24Kg／mm2と優れているが、耐熱性は通常
のアルミニウム導体（ECAl）と同程度であり、
このため大容量送電用の導体には使用できないも
のであつた。 しかるに最近電力需要の増大に伴い、大容量送
電用の導体として耐熱性があり、しかも強度の高
いものが要求されるようになり、これに対応すべ
く上記Ａ−Zr系合金と同等の耐熱性を有し、
5005合金と同等の強度を有するAl−Zr−Fe系合
金が開発された。しかしながら、長径間大電流送
電又はAAACのような特殊の用途には更に性能
の向上が強く望まれていた。 本発明はこれに鑑み種々研究の結果、導体の強
度、耐熱性及びクリープ特性を向上し、導体に多
くの電流を流すことを可能にし、TACSRは勿論
ACSRにみられる鉄芯損のないAAACに使用で
きる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、Zr0.05〜0.2wt％（以下wt％を
単に％と略記）、Fe0.1〜0.8％を含み、更に
Cu0.03〜0.4％、Mg0.03〜0.4％の範囲内で何れか
１種又は２種を、その合計量ＭがFe量との比
（Fe／Ｍ）で0.2〜20となるように含み、残部Al
と通常の不純物からなるアルミニウム合金を10
mm／sec以上の速度で超音波を掛けながら連続又
は半連続鋳造し、得られた鋳塊を再加熱すること
なく550〜350℃の温度で熱間圧延を開発し、300
〜120℃の温度で圧延を終了するまでに80％以上
の減面加工を加えて荒引線とし、これを冷間伸線
により伸線中の線温を100℃以下に保持して80％
以上の減面加工を加えた後、150〜250℃の温度で
0.5〜10時間熱処理を行なうことを特徴とするも
のである。 即ち、本発明はAl−Zr−Fe系合金のZrとFe含
有量を制限し、更にCu又は／及びMgを添加して
溶製し、これを特定の条件により鋳造、熱間圧延
及び伸線加工し、これに熱処理を施すことによ
り、導電性、強度、耐熱性及び耐クリープ性の優
れた導体を得たもので、本発明において合金の
Zr含有量を0.05〜0.2％と限定したのはZrの添加
により導体の耐熱性は向上するも0.05％未満では
Fe含有量の如何に拘わらず充分な耐熱性が得ら
れず、0.2％を越えると耐熱性の向上効果より導
電率の低下が著しくなるためである。またFe含
有量を0.1〜0.8％と限定したのはFeの添加により
更に耐熱性を向上すると共に強度を向上するも、
0.1％未満ではZr含有量の如何に拘わらず充分な
強度と耐熱性が得られず、0.8％を越えると導電
率の低下が著しくなり、導体として使用できなく
なるためである。 またCu含有量を0.03〜0.4％、Mg含有量を0.03
〜0.4％の範囲内で何れか１種又は２種をその合
計量ＭがFe量との比（Fe／Ｍ）で0.2〜20となる
ように限定したのは、Cu又は／及びMgの添加に
より導体の導電率、強度及び耐熱性を劣化させる
ことなく、クリープ特性を向上するも、Cu又
は／及びMg含有量が下限未満でも、Fe／Ｍの比
が20を越えてもクリープ特性の向上が認められ
ず、Cu又は／及びMg含有量が上限を越えても、
Fe／Ｍの比が0.2未満でも導電率の低下が著しい
ためである。 上記組成範囲の合金の連続又は半連続鋳造にお
いて10mm／sec以上の速度で超音波を掛けながら
鋳造するのは、Zr，Fe等の析出による耐熱性の
劣化を防止し、超音波によりFe，Cu，Mg等を均
一に分散させ、かつ結晶粒を微細化してクリープ
特性を改善するためであり、鋳造速度が10mm／
sec未満ではZr，Fe等が析出するため耐熱性が著
しく低下するようになる。 このようにして連続又は半連続鋳造した鋳塊を
再加熱することなく550〜350℃の温度で圧延を開
始し、300〜120℃の温度で圧延を終了するまでに
80％以上の減面加工を加えて荒引線としたのは、
溶質元素を均質化すると共にZrやFeの析出によ
る耐熱性の低下を防止し、更に充分な加工硬化を
与えるためで、圧延開始温度が550℃より高いと
加工硬化が不充分となり、350℃より低いと溶質
元素の均質化が充分に行なわれず、耐熱性が劣化
する。また圧延終了温度が300℃より高いと加工
硬化が不充分で、その後の冷却過程において固溶
したZrやFeが析出し、耐熱性の劣化をまねき、
120℃より低いと加工硬化が大きくなり、耐熱性
が低下する。また熱間圧延における減面率が80％
未満では充分な加工硬化が得られず、強度が低下
する。 このようにして得た荒引線を冷間で伸縮加工中
の伸線温度を100℃以下に保持して80％以上の減
面加工するのは導体強度を充分に高めるためであ
り、伸線加工中の伸線温度が100℃より高くなる
と低温焼鈍硬化現象が起り、導体の耐熱性を劣化
する。また減面加工率が80％未満では加工硬化が
不充分で、導体の強度向上が認められない。 次に上記伸線加工後に150〜250℃の温度で0.5
〜10時間の熱処理を行なうのは、導体の曲げ性、、
柔軟性及びクリープ特性を更に向上させるためで
あり、加熱温度が150℃未満では充分な熱処理が
行なわれず、250℃を越えると曲げ性、柔軟性及
びクリープ特性の向上よりも強度低下が大きくな
る。また熱処理時間が0.5時間未満では熱処理効
果がほとんど得られず、10時間を越えると強度低
下が大きくなるためである。 以下、本発明を実施例について説明する。 純度99.6％の導電用アルミニウム地金、Al−５
％Zr母合金、Al−６％Fe母合金、Al−50％Cu母
合金、Mg単体を用い第１表に示す組成の合金を
溶製し、溶湯に超音波を掛けながらベルトアンド
ホイール型連続鋳造機により断面積2000mm2の鋳塊
を連続的に鋳造し、これを引き続き連続的に圧延
する連続圧延機により熱間圧延して荒引線を形成
し、この荒引線を連続伸線機により伸線加工した
後これを熱処理して導体を製造した。第１表にそ
の製造条件を示す。 また比較のためAl−Zr−Fe合金の溶湯をベル
トアンドホイール型連続鋳造機により鋳造し、連
続圧延機により圧延して荒引線とし、これを伸線
加工する従来方法により導体を製造した。 これ等の導体について、導電率、引張強さ、耐
熱性及びクリープ特性を測定した。その結果を第
２表に示す。 尚、導電率はケルビンダブルブリツジ、引張強
さはアムスラー型引張試験器により測定した。ま
た耐熱性は230℃の温度に１時間加熱し、加熱前
の引張強さと加熱後の引張強さ割り合いで示し
た。またクリープ特性は20℃の温度で1000時間、
20％UTSで試験し、その平均クリープ速度
（％／hr）で表わした。
に関するもので、特に導体の導電性を劣化せしめ
ることなく、強度、耐熱性及びクリープ特性を向
上せしめたものである。 従来架空送電線には主に鋼芯アルミニウム撚線
（ACSR）が用いられているが、特殊な送電条件
のもとではアルミニウム導体に耐熱性を与えた鋼
芯耐熱アルミニウム合金燃線（TACSR）が用い
られている。このTACSR用素線にはAl−Zr系合
金が用いられてきたが、この合金はZr量の如何
に拘わらず、導体の引張強さがそれ程高くならな
いため、長径間の送電線用導体は勿論、全アルミ
ニウム合金撚線（AAAC）の導体としても使用
できないものであつた。 これに対し長径間の送電線用導体のように強度
を必要とする導体には5005系合金（Al−0.5〜
1.1wt％Mg）が用いられている。この合金は引
張強さが24Kg／mm2と優れているが、耐熱性は通常
のアルミニウム導体（ECAl）と同程度であり、
このため大容量送電用の導体には使用できないも
のであつた。 しかるに最近電力需要の増大に伴い、大容量送
電用の導体として耐熱性があり、しかも強度の高
いものが要求されるようになり、これに対応すべ
く上記Ａ−Zr系合金と同等の耐熱性を有し、
5005合金と同等の強度を有するAl−Zr−Fe系合
金が開発された。しかしながら、長径間大電流送
電又はAAACのような特殊の用途には更に性能
の向上が強く望まれていた。 本発明はこれに鑑み種々研究の結果、導体の強
度、耐熱性及びクリープ特性を向上し、導体に多
くの電流を流すことを可能にし、TACSRは勿論
ACSRにみられる鉄芯損のないAAACに使用で
きる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、Zr0.05〜0.2wt％（以下wt％を
単に％と略記）、Fe0.1〜0.8％を含み、更に
Cu0.03〜0.4％、Mg0.03〜0.4％の範囲内で何れか
１種又は２種を、その合計量ＭがFe量との比
（Fe／Ｍ）で0.2〜20となるように含み、残部Al
と通常の不純物からなるアルミニウム合金を10
mm／sec以上の速度で超音波を掛けながら連続又
は半連続鋳造し、得られた鋳塊を再加熱すること
なく550〜350℃の温度で熱間圧延を開発し、300
〜120℃の温度で圧延を終了するまでに80％以上
の減面加工を加えて荒引線とし、これを冷間伸線
により伸線中の線温を100℃以下に保持して80％
以上の減面加工を加えた後、150〜250℃の温度で
0.5〜10時間熱処理を行なうことを特徴とするも
のである。 即ち、本発明はAl−Zr−Fe系合金のZrとFe含
有量を制限し、更にCu又は／及びMgを添加して
溶製し、これを特定の条件により鋳造、熱間圧延
及び伸線加工し、これに熱処理を施すことによ
り、導電性、強度、耐熱性及び耐クリープ性の優
れた導体を得たもので、本発明において合金の
Zr含有量を0.05〜0.2％と限定したのはZrの添加
により導体の耐熱性は向上するも0.05％未満では
Fe含有量の如何に拘わらず充分な耐熱性が得ら
れず、0.2％を越えると耐熱性の向上効果より導
電率の低下が著しくなるためである。またFe含
有量を0.1〜0.8％と限定したのはFeの添加により
更に耐熱性を向上すると共に強度を向上するも、
0.1％未満ではZr含有量の如何に拘わらず充分な
強度と耐熱性が得られず、0.8％を越えると導電
率の低下が著しくなり、導体として使用できなく
なるためである。 またCu含有量を0.03〜0.4％、Mg含有量を0.03
〜0.4％の範囲内で何れか１種又は２種をその合
計量ＭがFe量との比（Fe／Ｍ）で0.2〜20となる
ように限定したのは、Cu又は／及びMgの添加に
より導体の導電率、強度及び耐熱性を劣化させる
ことなく、クリープ特性を向上するも、Cu又
は／及びMg含有量が下限未満でも、Fe／Ｍの比
が20を越えてもクリープ特性の向上が認められ
ず、Cu又は／及びMg含有量が上限を越えても、
Fe／Ｍの比が0.2未満でも導電率の低下が著しい
ためである。 上記組成範囲の合金の連続又は半連続鋳造にお
いて10mm／sec以上の速度で超音波を掛けながら
鋳造するのは、Zr，Fe等の析出による耐熱性の
劣化を防止し、超音波によりFe，Cu，Mg等を均
一に分散させ、かつ結晶粒を微細化してクリープ
特性を改善するためであり、鋳造速度が10mm／
sec未満ではZr，Fe等が析出するため耐熱性が著
しく低下するようになる。 このようにして連続又は半連続鋳造した鋳塊を
再加熱することなく550〜350℃の温度で圧延を開
始し、300〜120℃の温度で圧延を終了するまでに
80％以上の減面加工を加えて荒引線としたのは、
溶質元素を均質化すると共にZrやFeの析出によ
る耐熱性の低下を防止し、更に充分な加工硬化を
与えるためで、圧延開始温度が550℃より高いと
加工硬化が不充分となり、350℃より低いと溶質
元素の均質化が充分に行なわれず、耐熱性が劣化
する。また圧延終了温度が300℃より高いと加工
硬化が不充分で、その後の冷却過程において固溶
したZrやFeが析出し、耐熱性の劣化をまねき、
120℃より低いと加工硬化が大きくなり、耐熱性
が低下する。また熱間圧延における減面率が80％
未満では充分な加工硬化が得られず、強度が低下
する。 このようにして得た荒引線を冷間で伸縮加工中
の伸線温度を100℃以下に保持して80％以上の減
面加工するのは導体強度を充分に高めるためであ
り、伸線加工中の伸線温度が100℃より高くなる
と低温焼鈍硬化現象が起り、導体の耐熱性を劣化
する。また減面加工率が80％未満では加工硬化が
不充分で、導体の強度向上が認められない。 次に上記伸線加工後に150〜250℃の温度で0.5
〜10時間の熱処理を行なうのは、導体の曲げ性、、
柔軟性及びクリープ特性を更に向上させるためで
あり、加熱温度が150℃未満では充分な熱処理が
行なわれず、250℃を越えると曲げ性、柔軟性及
びクリープ特性の向上よりも強度低下が大きくな
る。また熱処理時間が0.5時間未満では熱処理効
果がほとんど得られず、10時間を越えると強度低
下が大きくなるためである。 以下、本発明を実施例について説明する。 純度99.6％の導電用アルミニウム地金、Al−５
％Zr母合金、Al−６％Fe母合金、Al−50％Cu母
合金、Mg単体を用い第１表に示す組成の合金を
溶製し、溶湯に超音波を掛けながらベルトアンド
ホイール型連続鋳造機により断面積2000mm2の鋳塊
を連続的に鋳造し、これを引き続き連続的に圧延
する連続圧延機により熱間圧延して荒引線を形成
し、この荒引線を連続伸線機により伸線加工した
後これを熱処理して導体を製造した。第１表にそ
の製造条件を示す。 また比較のためAl−Zr−Fe合金の溶湯をベル
トアンドホイール型連続鋳造機により鋳造し、連
続圧延機により圧延して荒引線とし、これを伸線
加工する従来方法により導体を製造した。 これ等の導体について、導電率、引張強さ、耐
熱性及びクリープ特性を測定した。その結果を第
２表に示す。 尚、導電率はケルビンダブルブリツジ、引張強
さはアムスラー型引張試験器により測定した。ま
た耐熱性は230℃の温度に１時間加熱し、加熱前
の引張強さと加熱後の引張強さ割り合いで示し
た。またクリープ特性は20℃の温度で1000時間、
20％UTSで試験し、その平均クリープ速度
（％／hr）で表わした。
【表】
【表】
【表】
【表】
第１表及び第２表から明らかなように本発明方
法で製造した導体は導電率が56.3〜57.2％IACS、
引張強さが26.2〜27.5Kg／mm2、耐熱性が94.8〜
96.8％、平均クリープ速度が1.1〜2.4×10-5％／
hrの特性を示し、従来方法No.37〜42で製造した導
体に比較し、はるかに優れており、特にクリープ
速度は従来方法で製造した導体の約1/3となるこ
とが判る。 これに対し本発明方法で規定した合金組成又は
製造条件より外れた比較方法No.15〜36で製造した
導体は導電率、引張強さ、耐熱性、クリープ特性
の何れかが劣化していることが判る。即ち、Zr
含有量の少ない比較方法No.15では耐熱性が悪く、
Zr含有量の多い比較方法No.16では導電率が低く、
Fe含有量の少ない比較方法No.17では強度及び耐
熱性が悪く、Fe含有量の多い比較方法No.18では
導電率が低くなつている。またCu，Mgの含有量
が少ない比較方法No.19ではクリープ特性が改善さ
れず、Cu，Mgの含有量が多い比較方法No.20では
導電率が低下し、Fe／Ｍの比が小さい比較方法
No.21では導電率が低下し、Fe／Ｍの比が大きい
比較方法No.22〜23ではクリープ特性が改善されな
いことが判る。 更に本発明方法で規定する合金組成であつて
も、鋳造速度が遅い比較方法No.24では耐熱性が改
善されず、鋳造の際に超音波を掛けなかつた比較
方法No.25ではクリープ特性が改善されず、圧延開
始温度が高い比較方法No.26、圧延終了温度が高い
比較方法No.28圧延加工率が小さい比較方法No.30、
伸線加工率が小さい比較方法No.32、熱処理温度が
高い比較方法No.34及び加熱時間が長い比較方法No.
36では何れも強度が低下し、圧延開始温度が低い
比較方法No.27、圧延終了温度が低い比較方法No.
29、伸線加工中の線温度が高い比較方法No.31では
何れも耐熱性が低下し、熱処理温度が低い比較方
法No.33、加熱時間が短かい比較方法No.35では何れ
もクリープ特性が低下することが判る。 このように本発明方法によれば、導電率、強
度、耐熱性及びクリープ特性の優れた導体が得ら
れるもので、長径間大電流送線又は鋼芯アルミニ
ウム撚線にみられる鉄芯損のない全アルミニウム
撚線の導体として顕著な効果を奏するものであ
る。
法で製造した導体は導電率が56.3〜57.2％IACS、
引張強さが26.2〜27.5Kg／mm2、耐熱性が94.8〜
96.8％、平均クリープ速度が1.1〜2.4×10-5％／
hrの特性を示し、従来方法No.37〜42で製造した導
体に比較し、はるかに優れており、特にクリープ
速度は従来方法で製造した導体の約1/3となるこ
とが判る。 これに対し本発明方法で規定した合金組成又は
製造条件より外れた比較方法No.15〜36で製造した
導体は導電率、引張強さ、耐熱性、クリープ特性
の何れかが劣化していることが判る。即ち、Zr
含有量の少ない比較方法No.15では耐熱性が悪く、
Zr含有量の多い比較方法No.16では導電率が低く、
Fe含有量の少ない比較方法No.17では強度及び耐
熱性が悪く、Fe含有量の多い比較方法No.18では
導電率が低くなつている。またCu，Mgの含有量
が少ない比較方法No.19ではクリープ特性が改善さ
れず、Cu，Mgの含有量が多い比較方法No.20では
導電率が低下し、Fe／Ｍの比が小さい比較方法
No.21では導電率が低下し、Fe／Ｍの比が大きい
比較方法No.22〜23ではクリープ特性が改善されな
いことが判る。 更に本発明方法で規定する合金組成であつて
も、鋳造速度が遅い比較方法No.24では耐熱性が改
善されず、鋳造の際に超音波を掛けなかつた比較
方法No.25ではクリープ特性が改善されず、圧延開
始温度が高い比較方法No.26、圧延終了温度が高い
比較方法No.28圧延加工率が小さい比較方法No.30、
伸線加工率が小さい比較方法No.32、熱処理温度が
高い比較方法No.34及び加熱時間が長い比較方法No.
36では何れも強度が低下し、圧延開始温度が低い
比較方法No.27、圧延終了温度が低い比較方法No.
29、伸線加工中の線温度が高い比較方法No.31では
何れも耐熱性が低下し、熱処理温度が低い比較方
法No.33、加熱時間が短かい比較方法No.35では何れ
もクリープ特性が低下することが判る。 このように本発明方法によれば、導電率、強
度、耐熱性及びクリープ特性の優れた導体が得ら
れるもので、長径間大電流送線又は鋼芯アルミニ
ウム撚線にみられる鉄芯損のない全アルミニウム
撚線の導体として顕著な効果を奏するものであ
る。
Claims (1)
- １ Zr0.05〜0.2wt％とFe0.1〜0.8wt％を含み、
更にCu0.03〜0.4wt％、Mg0.03〜0.4wt％の範囲
内で何れか１種又は２種をその合計量ＭがFe量
との比（Fe／Ｍ）で0.2〜20となるように含み、
残部Alと通常の不純物からなるアルミニウム合
金を10mm／sec以上の速度で超音波を掛けながら
連続又は半連続鋳造し、得られた鋳塊を再加熱す
ることなく550〜350℃の温度で熱間圧延を開始
し、300〜120℃の温度で圧延を終了するまでに80
％以上の減面加工を加えて荒引線とし、これを冷
間伸線により伸線中の線温を100℃以下に保持し
て80％以上の減面加工を加えた後150〜250℃の温
度で0.5〜10時間熱処理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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4825382A JPS58164771A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 高力耐熱アルミニウム合金導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4825382A JPS58164771A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 高力耐熱アルミニウム合金導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58164771A JPS58164771A (ja) | 1983-09-29 |
| JPS6361380B2 true JPS6361380B2 (ja) | 1988-11-29 |
Family
ID=12798277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4825382A Granted JPS58164771A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 高力耐熱アルミニウム合金導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58164771A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5186739B2 (ja) * | 2006-08-07 | 2013-04-24 | 日立電線株式会社 | 導電用アルミニウム合金配線材料及びそれを用いた配線材 |
| CN109175908B (zh) * | 2018-10-19 | 2019-08-09 | 东北大学 | 紧固件坯料用大卷重无接头高强度铝合金盘圆的制备方法 |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP4825382A patent/JPS58164771A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58164771A (ja) | 1983-09-29 |
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