JPH0152468B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐熱性と導電性にすぐれた導電用耐熱
アルミニウム合金（以下アルミ合金と略称する）
線の製造方法に関するものである。 従来から導電用耐熱アルミ合金としてはAlに
Zrを微量添加し、製造工程中にZrを固溶させる
製造法をとることにより、耐熱性、導電性にすぐ
れたアルミ合金線を得ている（例えば特許第
842110号、第842111号）。 このような導電用耐熱アルミ合金は60％耐熱ア
ルミ合金（60TAl）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150℃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させるため
本発明者らが種々の合金、製法について検討した
結果得られたものであつて、特定組成範囲のAl
−Zr系合金を、特殊な加工、熱処理工程を施こ
すことにより、導電率が60TAlと同じく60％
IACS以上で、耐熱性の格段に優れた導電用耐熱
アルミ合金線を提供せんとするものである。 本発明はZr0.15〜0.35％、Fe0.05〜0.5％、
Si0.03〜0.25％を含み、残部Alと通常の不純物か
らなる合金溶湯より連続鋳造圧延する際に、鋳造
の鋳込温度を710〜750℃として行い、圧延の開始
温度を540〜580℃として行い、さらに、その後減
面率50％以上の冷間加工を施し、次いで300〜500
℃で５〜200時間の時効処理を施し、しかる後減
面率35％以上の冷間加工を施した後、さらに220
〜300℃で0.5〜20時間の熱処理を施すことによ
り、導電率60％IACS以上、硬アルミニウム線と
同等の強度を有し、かつ１時間加熱で300℃以上
の10％軟化温度を保有せしめたことを特徴とする
導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法にあ
る。 ここで10％軟化温度とは、１時間の加熱により
引張り強さが10％低下する最低加熱温度を意味す
る。 本発明において、Zr量を0.15〜0.35％と規定し
たのは、0.15％未満では耐熱性が充分でなく、ま
た0.35％をこえると析出物の粗大化がおこり、Zr
量が増加するに従つて逆に耐熱性が劣化すると共
に、コストも増加するからである。 又Fe量を0.05〜0.5％と規定したのは、0.05％未
満では伸線した線の強度が低く、又時効時間の短
縮に効果がなく、0.5％を越えると導電率、耐熱
性が低下するからである。 又Si量を0.03〜0.25％と規定したのは、0.03％
未満では地金のコストアツプが増大するばかり
か、又時効時間の短縮に効果がなく、0.25％を越
えると鋳造割れが著しく、又耐熱性も低下するか
らである。 次に本発明において、合金溶湯の連続鋳造圧延
は、プロペルチ法、SCR法など無端ベルトと回
転鋳造輪からなる鋳造機あるいはヘズレツト法、
3C法などの鋳造機と、連続して熱間圧延される
圧延機の組合わせが用いられる。 このような連続鋳造圧延方式によると、鋳造時
に強制固溶されたZrが析出することなく、熱間
圧延工程に持ち来たされるから、後の時効処理に
よりAl₃Zrとして均一微細に析出し、耐熱性の大
幅な向上を果すことができる。 鋳造時の凝固条件としては、例えば3600mm²の鋳
型断面積をもつ回転鋳造輪からなる鋳造機では
5.0〜7.0ton／hrの範囲内で鋳造し、熱間圧延開
始温度を530℃以上とできるような冷却条件をと
ることにより、目的とする性能の合金が得られる
のである。 次に本発明において、鋳造機直前の溶湯温度
（鋳込温度）は700℃以上が好ましい。 その理由は、本発明のようにZr濃度が高い場
合には鋳込温度が700℃未満となるとAl₃Zr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るから
である。 又熱間圧延機直前の鋳塊の温度（圧延開始温
度）は、530℃以上が好ましく、この温度が530℃
未満となると耐熱性が劣化する。外気温、鋳造条
件等で530℃未満となる場合は、圧延機以前にお
いて加熱することが行なわれる。 本発明において、連続鋳造圧延後減面率50％以
上の冷間加工を施すのは、爾後の時効処理および
熱処理と組合せることによつて、300℃以上の耐
熱性（10％軟化温度）を得るためのものであり、
さらには導電率をも改善するためのものである。
この冷間加工は、耐熱性改善に対して非常に大き
な効果を及ぼす。冷間加工は減面率が大きい程耐
熱性は改善される。例えば69％程度の減面率を与
え、その後の時効条件、熱処理条件を適当にとる
ことにより、耐熱性は10％軟化温度で360℃と極
めて高い値を示すが、50％未満の減面率の冷間加
工では、その後どのような時効処理、熱処理を施
しても300℃以上の10％軟化温度は得られない。 同時に、ここでの減面率50％以上の冷間加工
は、線の導電率に対しても好結果を生じ、減面率
が上昇する程導電率は改善される。減面率50％未
満でも若干の導電率改善は望めるが、効果的な改
善は望めない。 耐熱性と導電率は同時に満足されなければなら
ないものである故、本発明では上述の冷間加工の
減面率を50％以上と規定した。 次に本発明において、上記冷間加工後の時効処
理条件を300゜〜500℃で５〜200時間と規定したの
は、この熱処理によりZrをAl₃Zrとして、均一微
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Al₃Zrによる分散強化により、耐熱性
を向上させるためであり、300℃未満の温度では
熱処理時間が長くなつて生産性を阻害し、500℃
をこえると析出物の粗大化がおこり、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、温度が高いほど時間は短か
くてよいが、安定した耐熱性と比較的高い生産性
の得られる350゜〜400℃で50〜80時間の時効条件
が最適である。 又時効処理後、減面率35％以上の冷間加工を施
すのは、硬アルミニウム線と同等の強度を有する
ためには、減面率35％以上の冷間加工が必要であ
り、35％未満では所望の強度が得られないからで
ある。 又その後の熱処理を220〜300℃で0.5〜20時間
と規定したのは、これにより耐熱特性を大幅に改
善することが可能となるためであつて、この熱処
理により時効処理の温度と時間の範囲を広げ、さ
らに導電率をも改善することが可能となり、工業
生産上非常に有利となる。 温度が220℃未満では熱処理時間が長くなつて
生産性を阻害し、300℃を越えるとむしろ耐熱性
の改善は期待できない。熱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
い程時間は短かくて良いが、安定した耐熱性の改
善と比較的高い生産性が得られる240〜280℃で１
〜５時間の熱処理条件が最適である。 又本発明において原料として使用するアルミ地
金は、通常の電気用アルミ地金を用いて差支えな
いが、耐熱性の劣化を防止する点から該アルミ地
金に含有する不純物はできるだけ僅少量に抑える
ことが望ましい。 本発明は、上述のように構成することにより、
耐熱性を１時間加熱で300℃以上の10％軟化温度
とすることができる。 これは連続使用温度210℃、短時間使用温度240
℃に相当するものである。ここで連続使用温度と
は36年間該温度で使用しても引張強さが初期の値
の90％未満とならない最高の温度のことであり、
また短時間使用温度とは400時間該温度で使用し
ても引張強さが初期の値の90％未満とならない最
高の温度のことである。以上耐熱性かつ導電率60
％IACS以上、硬アルミニウム線と同等の強度を
有すると共に、熱処理の温度、時間範囲が広いた
め、安定して容易に製造し得る効果がある。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １： 通常の不純物を含む電気用アルミ地金（JIS
H2110）に、表１に示す量のZr，Fe，Siを添加
し、脱ガス処理を施した後、鋳型断面積3200mm²の
回転ホイール式鋳造機により連続鋳造して鋳造棒
を得、引続き連続して熱間圧延、温間圧延を施し
て11.7mmφの荒引線を得た。この場合、鋳造機直
前の溶湯温度（鋳込温度）は、720〜750℃で、圧
延機直前の鋳造棒温度（圧延開始温度）は540〜
590℃となるようにした。 次いで荒引線に、冷間加工（加工と称す）、
時効のための熱処理（処理と称す）、さらに冷
間加工（加工と称す）、最後に熱処理（処理
と称す）を、表１に示す条件で施した。 得られたアルミ合金線の引張強さ、導電率、10
％軟化温度は表１に示す通りである。

【表】

【表】 表１より、本発明によるNo.１〜12は、引張強さ
は硬アルミニウム線（No.13）と同等以上で、導電
率は60％IACS以上を有し、かつ300℃以上の10％
軟化温度を有することが分る。これに対し、比較
例No.14〜20は、導電率、10％軟化温度が何れか満
足せず、又Siの多いものは鋳造割れが発生した。 実施例 ２： 表１に示すNo.８と同じ組成のアルミ合金を実施
例１と同様に連続鋳造圧延して11.7mmφの荒引線
を得た。ただし、鋳込温度は710〜740℃で、圧延
開始温度は540〜580℃となるようにした。 次いで荒引線に、表２〜表４にそれぞれ示す条
件で実施例１で示した加工，、処理および
を施した。 得られたアルミ合金線の10％軟化温度又は引張
強さは表２〜表４に示す通りである。

【表】

【表】

【表】 表２に示す加工の減面率の影響では、50％以
上の本発明No.21〜26は10％軟化温度、300℃以上
が得られるが、50％未満の比較例は300℃以下と
なる。 表３に示す加工の減面率の影響では、35％以
上の本発明No.30〜35は、35％未満の比較例に比べ
引張強さが高い。 又表４に示す処理の有無の影響では、有りの
本発明No.39〜45は無しの比較例に比べ、高い10％
軟化温度が得られている。 以上述べたように、本発明の製造方法によるア
ルミ合金線は、Zr0.15〜0.35％、Fe0.05〜0.5％、
Si0.03〜0.25％を含み、残部Alと通常の不純物と
から成り、該合金溶湯を連続鋳造圧延するため、
鋳造時に強制固溶されたZrが析出することなく
固溶され、連続鋳造圧延後、減面率50％以上の冷
間加工を施し、次いで300゜〜500℃で５〜200時間
の時効処理を施すため、上記冷間加工と時効処理
との組合せにより導電率と耐熱性の改善が同時に
得られ、上記熱処理によりZrをAl₃Zrとして均一
微細に析出分散させて、耐熱性を向上させ、時効
処理後、減面率35％以上の冷間加工を施すため、
所望の強度が得られ、その後さらに220゜〜300℃
で0.5〜20時間の熱処理を施すため、耐熱特性を
大幅に改善し、導電率をも改善することができる
ので、導電率60％IACS以上、硬アルミニウム線
と同等の強度を有し、かつ１時間加熱で300℃以
上の10％軟化温度というすぐれた耐熱性を保有す
る利点がある。 又熱処理は何れも温度と時間の範囲が広いの
で、安定した耐熱性が製造容易に得られる利点が
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Zr0.15〜0.35％、Fe0.05〜0.5％、Si0.03〜
   0.25％を含み、残部Alと通常の不純物からなる合
   金溶湯より連続鋳造圧延する際に、鋳造の鋳込温
   度を710〜750℃として行い、圧延の開始温度を
   540〜580℃として行い、さらに、その後減面率50
   ％以上の冷間加工を施し、次いで300〜500℃で５
   〜200時間の時効処理を施し、しかる後減面率35
   ％以上の冷間加工を施した後、さらに220〜300℃
   で0.5〜20時間の熱処理を施すことにより、導電
   率60％IACS以上、硬アルミニウム線と同等の強
   度を有し、かつ１時間加熱で300℃以上の10％軟
   化温度を保有せしめたことを特徴とする導電用耐
   熱アルミニウム合金線の製造方法。