JPH0215625B2 - - 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
アルミニウム合金線（以下アルミ合金線と略称す
る）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線は60％耐熱
アルミ合金線（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線の耐熱性をさらに
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と通常の不純物と
から成る合金溶湯より連続鋳造圧延する際に、鋳
造を鋳込み温度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、かつ一時間加熱で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、又
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℃を下回る場合は、鋳塊が鋳造機を離
れてから圧延機に入る前に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、後の時効処理と組合せ
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
効条件を適当にとることにより、耐熱性は10％軟
化温度で358℃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、その後どのよううな
時効処理を施しても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
これ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350〜390℃で50〜80時間の時効条件が
最適で、１時間加熱での10％軟化温度を330℃以
上とすることができる。 又最終時効処理後、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。なおここでの時効処理は数回に分け、
間に減面加工を含んでも良い。しかし工業生産か
ら見ると１回の時効処理が望ましい。 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、これは連続使用温度210℃、
短時間使用温度が260℃程度の高い耐熱性を持ち、
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、時効処理の温度、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
（JISH2110）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3200
mm²の回転ホイール試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を施して11.7
mmφ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550〜570℃とな
るようにした。 次いで荒引線に、冷間加工（加工と称す）、
時効処理（処理と称す）および冷間加工（加工
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１より、本発明によるNo.１〜10は、引張強さ
は硬アルミニウム線（No.11）と同等で、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、本発明の
組成範囲を外れた比較例では、Siを多量含むNo.
15、No.16では鋳造割れを生じ、連続的に鋳造が不
可能であり、又その他のNo.12〜14、17、18では引
張強さ、導電率、耐熱性をすべて満足するものは
得られなかつた。 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３にそれぞれ示す条
件で実施例１で示した加工、処理および加工
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３に示す通りである。

【表】

【表】 表２に示す加工の減面率が10％軟化温度に及
ぼす影響では本発明によるNo.19〜24ではいずれも
300℃以上を示すが、減面率50％未満の比較例で
は300℃に達しない。 表３に示す加工の減面率が引張強さに及ぼす
影響では、本発明によるNo.28〜33では17Kg／mm²以
上が得られるが、減面率35％未満の比較例では17
Kg／mm²に達しないことが分つた。 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、上記冷間加工は時効処理
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、さら
に時効処理後、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。 又時効処理は温度と時間の範囲が広いので、安
定した耐熱性能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、かつ一時間加熱で300℃以上の10％軟化温度
   を保有せしめる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。