JPH024948A - 鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、六角形状の多数の孔を有し、シンチ
レーションカメラのＸ線コリメータ等として使用される
鉛ハニカム体を製造する際に芯材として使用されるアル
ミニウム合金芯線及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ Ｘ線コリメータとして使用される鉛（ｐｂ）ハニカム体
１は、第４図に示すように円柱状をなすｐｂブロックに
断面が正六角形の複数個の孔２をその最稠密充填の位置
に、且つその長手方向に延長するようにして相互に平行
に設けである。このｐｂハニカム体１の孔２内をＸ線が
通過することにより、Ｘ線照射方向が所定の立体角内に
収まるようになる。

而して、このコリメータ用ｐｂハニカム体の製造方法と
しては、従来、特開昭５９−１４５１３４号に示される
ものが通常使用されている。この方法においては、先ず
、一定形状の波形に成形した複数枚のｐｂ製薄板と、断
面が六角形の複数本のアルミニウム（Ａ（）線材とを使
用し、ハニカム体の隔壁としてのｐｂ薄板を、ハニカム
体の孔相当部分となる凹所にＡＫｌｔｉ材を配置しつつ
複数層積層する。そして、Ｐｂ薄板同士を接着剤等によ
り接着して相互に固定した後、芯材のＡ（線材を除去す
る。

しかしながら、この従来方法には次のような欠点がある
。

■先ず、六角形断面の対辺が２乃至４　ｍｍと極めて小
さい芯線を１本つつ注意して積層していく必要があり、
この作業が煩雑である。

■また、上述の作業中又は積層後の接着工程において、
振動又は衝撃が加わると、芯材の幾何学的な配置が変化
するため、高精度のハニカム体を得ることが困難である
。

■更に、ｐｂ薄板の厚さが極めて薄いため、積層中にし
わ等が生じ易く、高精度の積層体を得にくい。

■更にまた、この従来方法によれば、孔２の径を小さく
することには限界があり、孔径が小さいハニカム体を成
形することが困難である。

一方、上述の薄板及びＡ支線材の積層工程における問題
点を解消するために、芯線の周りにｐｂ溶湯を供給して
固化させる方法が開発された。この方法においては、製
造せんとするハニカム体の孔の断面形状と同一の、例え
ば、六角形の断面を有する細い複数本のＡβ芯線を、押
さえスペーサにより、相互間に一定間隔が保持されるよ
うに、最稠密の位置に配置して束ねる。そして、このＡ
（芯線束をｐｂの溶湯中に浸漬するか、又は芯線間にｐ
ｂ溶湯を注入することにより、芯線間にｐｂ溶湯を浸透
させて固化させる。次いで、化学的処理を施して芯線の
Ａｌ線のみを溶解除去する。

これにより、八（線が存在していた部分に孔２が形成さ
れたブロック状のｐｂハニカム休体が得られる。

このｐｂハニカム体の製造工程においては、従来、純Ａ
ｆの線材が芯線として使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、従来のｐｂハニカム体製造用芯線におい
ては、芯線間に注入するｐｂ溶湯又は芯線が浸漬される
ｐｂ溶湯が、約３５０乃至４００℃と比較的高温である
ため、溶湯がＡｌ線芯線の相互間に浸透していく過程で
芯線が変形し易いという難点がある。この場合に、芯線
は極めて狭い間隔で配列されているので、芯線の変形に
より芯線同士が局所的に接触する現象が生じ、この接触
部分にはｐｂ溶湯が浸透しないので、結果的にハニカム
体の隔壁の欠損か発生する。このような不都合は芯線が
長くなる程、その中央における変形量が増大するため顕
著に現れるようになる。このため、隔壁が薄いハニカム
体及び長尺の孔を有するハニカム体の製造は極めて困難
であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ｐｂ溶湯の浸透時にその変形が抑制され、高精度のハニ
カム孔の形成に使用することができ、隔壁が薄いハニカ
ム体又は長尺のハニカム体の製造を容易にする鉛ハニカ
ム体製造用アルミニウム合金芯線及びその製造方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線
は、所定間隔をおいて複数本配置され鉛溶湯がその間隙
に浸透して凝固した後溶去される鉛ハニカム体製造用ア
ルミニウム合金芯線において、０．２９乃至１．０重量
％のＺ　ｒ　、０．０３乃至０．４重量％のＳ　ｉ　、
０．０８乃至０，８重量％のＦｅ及び０．００５乃至０
．５重量％のＢｅを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不
純物からなることを特徴とする。

また、本発明に係る鉛ハニカム体製造用アルミニウム合
金芯線の製造方法は、上述の組成を有する合金を溶製し
た後冷却し、５０％以上の液面率の加工を加え、次いで
、２５０乃至５００　’Ｃで３００時間以下熱処理した
後、４０％以上の加工率で冷間加工を施すことを特徴と
する。

［作用］ Ｘ線等のコリメータ用ｐｂハニカム体を製造する際に使
用される芯線としては、ｐｂに対して不溶性又は難溶性
の溶液により芯線全体又は芯線の少なくとも表層部か溶
解することか必要である。

また、特に、本発明の目的を達成するためには、約３５
０乃至４００　’Ｃのｐｂ溶湯（融点か３２７℃）に接
触しても変形しにくいことが必要である。

本発明に係る鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線
は上述の組成を有するから、４００　’Ｃの高温に加熱
されても軟化しにくい。従って、芯線としてｐｂ溶湯に
接触しても変形しに＜＜、初期の状態を高精度で保持す
るから、隔壁欠損がないｐｂハニカム体を確実に製造す
ることができる。

このため、ハニカム体の隔壁を薄くして孔の配設密度を
高めることができると共に、ハニカム体の長尺化が可能
である。

また、Ａ１合金線は５０乃至９０℃の２０体積％ＮａＯ
Ｈ水溶液又は１・１のＨＣρ水溶液により溶解すること
がてきる。このように、本発明に係る鉛ハニカム体製造
用アルミニウム合金芯線は上述の要件を全て満たす。

更に、本発明方法によれば、上述の特性を有するアルミ
ニウム合金芯線を容易に得ることができる。

なお、ｐｂ溶湯とは、純ｐｂの外にｐｂ金合金含み、そ
の品種はｐｂハニカム体の用途上法められる。

［実施例］ 以下、本発明について更に詳しく説明する。

先ず、本発明に係るアルミニウム合金線における各添加
成分の添加理由及び組成限定理由について説明する。

Ｚｒ Ｚｒ（ジルコニウム）はＡｌ金合金耐熱性を向上させる
成分であり、Ｚｒ含有量が０．２９重量％（以下、単に
％で現す）未満では後述する熱処理を施しても、十分な
強度と耐熱性を確保する析出物が得られない。つまり、
Ａ、＆−Ｚｒ合金におけるＺｒの固溶限は０，２８％て
あり、この固溶限を超えるＺｒを添加してＺｒを強制固
溶させ、ＡｌとＺｒの化合物をＡ、Ｒ３Ｚｒの形で微細
析出させることにより、耐熱性を高め得ると共に、強度
も向上させることができる。逆に、Ｚｒ含有量が１．０
％を超えると、Ａ、Ｏ合金溶湯の温度が高くなり過ぎて
、鋳造が困難になる。

Ｓｉ（シリコン）はＺｒの析出の核となって析出を促進
させると共に、線材の強度を高める成分である。しかし
、Ｓｉの含有量が０．０３％未満の場合には、Ｚｒの析
出のための核が不足して析出による効果が得られず、０
．４％を超えると脆化が起こって加工困難となり、導電
率も低下する。

Ｂｅ 本発明においてはＡｌ合金中にＦｅ（鉄）を０．０８乃
至０．８％の含有量で添加する。Ｆｅはこのアルミニウ
ム合金芯線をベルトアンドホイール式の連続鋳造機によ
り製造する際に、割れか発生ずることを抑制する作用を
有する。このＦｅをＳｉに対する重量比Ｆ　ｅ　／　Ｓ
　ｉが２以上となるように添加すると、鋳造中の割れが
防止されて鋳造性が良好になる。また、Ｆｅは強度及び
耐熱性の向上にも寄与する。但し、Ｆｅの含有量が０．
０８％未満では、所望の強度及び耐熱性が得られず、０
．８％を超えると、加熱後にＡｊ！合金の脆化が生じる
。

Ｂｅ 本発明においては、Ａｌ合金中にベリリウム（Ｂｅ）を
０．００５乃至０．５％含有させる。Ｂｅはマトリック
スのチタン（Ｔｉ）等の種々の不可避的不純物と化合し
て析出し、マトリックス内を清浄にする。しかし、Ｂｅ
の含有量が０　、００５％未満の場合は、上述の効果が
得られず、また、０．５％を超えてＢｅを添加しても、
その添加効果は飽和し無駄である。また、Ｂｅを過剰に
添加すると、Ｂｅがマトリックス中に固溶してしまう。

このより うな理由てＢｅ含有量を０．００５乃至０．５％に設定
する。

次に、上述の組成を有するＡｆｆ１合金芯線の製造方法
について説明する。本発明においては、上述の組成のＡ
ｌ金合金溶製した後、冷却しながら５０％以上の減面率
で加工する。この圧延における減面加工率か５０％未満
ては、最終線材とした場合の強度が不足するからである
。

その後、圧延線材を２５０乃至５００℃の温度で３００
時間以下熱処理する９この熱処理により、Ｚｒは微細な
ＡｌｇＺｒとして分散析出し、Ａｌ金合金強度、耐熱性
及び導電率を向上させる。この場合に、熱処理温度を２
５０乃至５００°Ｃ１熱処理時間を３００時間以下と限
定したのは、熱処理温度が２５０℃未満の場合には、Ｚ
ｒの析出が十分てなく、所望の強度及び耐熱性が得られ
ない。

また、熱処理温度が５００°Ｃを超え、又は熱処理時間
か３００時間を超えると、析出物が粗大となり、強度か
著しく低下すると共に、高価なＺｒの浪費となる。

二の熱処理の後、４０％以上の減面率の冷間加工を加え
る。これは、Ａ、Ｒ合金の強度を上昇させるためであり
、減面率か４０％未満ては加工硬化が不足し、十分な強
度が得られない。

この冷間伸線処理により、仕上り線として、所要の性能
を満足する特性か得られる。しかし、冷間伸線後、更に
２００乃至５００℃で２００時間以下の熱処理を線材に
加えると、耐熱性が更に一層優れた芯線が得られる。こ
の熱処理の場合にも、熱処理温度が２００℃未満の場合
には、Ｚｒが十分に析出せず、耐熱性は殆ど向上しない
。また、熱処理温度が５００℃を超え、又は熱処理時間
が２００時間を超える場合には、軟化が著しくなるとい
う不都合がある。

上述の組成を有するＡ（合金は、耐熱特性が優れており
、４００℃の高温でも軟化しにくく、ｐｂの溶湯温度で
変形しにくい。芯材に要求される特性としては、対辺間
距離が１乃至４龍の断面六角形線材を４００°Ｃに加熱
したときの中央部のたわみが線長１ｍに対して４ｍｍ以
下であることと、伸線加工後の線材の真直度か線長１ｍ
について２ｍｍ以下であること等がある。本実施例に係
るＡ、！２合金はこのような特性上の要求を十分に満足
している。

第１図は横軸に加熱温度（加熱時間１時間）をとり、縦
軸に引張強さの残存率をとって、Ａ１合金線の軟化特性
を示すグラフ図である。この図から明らかなように、４
００°Ｃの温度に加熱されても引張強さは８０％以上残
存しており、軟化が生じていないことがわかる。

これに対し、第３図に純Ａｌの軟化特性を示すように、
従来の純Ａ、＆芯線の場合は、２００℃を超えると引張
強さ残存率が８０％より低下し、２００乃至３００℃で
軟化が進行する。

また、第２図（ａ＞、（ｂ）に示すように、芯線３を１
００ｍｍの間隔をおいてその両端部にて脚４により支持
し、芯線３を水平姿勢において加熱保持した際の中央部
のたわみを求めた結果を下記第１表に示す。但し、加熱
温度は４００℃であり、加熱時間は１時間である。また
、たわみの測定はダイヤルゲージにより行った。

この第１表において、実施側柵は本発明にて規定した組
成範囲に入るＡβ合金線についてのものであり、従来側
柵は従来の芯線である純Ａ（線についてのものである。

また、各芯線３の断面は正六角形であり、この芯線３を
その１対の対向頂点が垂直方向に対向するように脚４に
取付けた。第１表中、Ａ−Ａ面及びＣ−０面の欄はその
対向方向が垂直に対して傾斜する面についてのそり量で
あり、Ｂ−７Ｂ面の欄は対向方向が水平の面についての
そり量である。

この第１表から明らかなように、従来の純Ａｌ線はたわ
み（そり量）が多いのに対し、本実施例に係るＡｌ合金
線はたわみか極めて少ない。

更に、本実施例に係るＡ４合金線を、対辺間の長さが２
．５ｍｍの六角形断面に成形加工した後１ｍの長さに切
断し、この芯線を５００本用意してハニカムのスペーサ
にて芯線両端部を固定し、この芯線束を利用してｐｂハ
ニカム体を作製したところ、Ａｌ合金芯線の軟化が発生
せず、隔壁欠損かない完全にハニカム状の孔が形成され
たハニカム体を得ることができた。

［発明の効果］ 本発明によれは、Ａｎ−Ｚｒ−３ｉ−ＦｅＢｅ系合金を
芯線とするから、約４００℃の温度でも軟化しにくく、
ｐｂ溶湯を鋳込む際の芯線の変形が回避される。このな
め、本発明に係るＡ、Ｒ合金線を芯線として使用ずれは
、隔壁の欠損がなく精密なハニカム体を得ることかでき
ると共に、その隔壁を薄く、また、孔径を小さくするこ
とができる。更に、たわみが小さいので、従来よりも３
乃至４倍長尺化したｐｂハニカム体を得ることができ、
また、短尺のｐｂハニカム体の場合は、長尺のものを製
造した後これを切断分割することにより製造することか
できるから、製造コストを著しく低減することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るＡＩ２合金線の軟化特性
を示すグラフ図、第２図（ａ）、（ｂ）は試験装置を示
す模式図、第３図は従来の純Ａｌ線の軟化特性を示すグ
ラフ図、第４図はｐｂハニカム体を示す斜視図である。 １；Ｐｂハニカム体、２．孔、３；芯線、４：脚

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定間隔をおいて複数本配置され鉛溶湯がその間
   隙に浸透して凝固した後溶去される鉛ハニカム体製造用
   アルミニウム合金芯線において、０．２９乃至１．０重
   量％のＺｒ、０．０３乃至０．４重量％のＳｉ、０．０
   ８乃至０．８重量％のＦｅ及び０．００５乃至０．５重
   量％のＢｅを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物か
   らなることを特徴とする鉛ハニカム体製造用アルミニウ
   ム合金芯線。
2. （２）所定間隔をおいて複数本配置され鉛溶湯がその間
   隙に浸透して凝固した後溶去される鉛ハニカム体製造用
   アルミニウム合金芯線の製造方法において、０．２９乃
   至１．０重量％のＺｒ、０．０３乃至０．４重量％のＳ
   ｉ、０．０８乃至０．８重量％のＦｅ及び０．００５乃
   至０．５重量％のＢｅを含有し、残部がＡｌ及び不可避
   的不純物からなる合金を溶製した後冷却し、５０％以上
   の減面率の加工を加え、次いで、２５０乃至５５０℃で
   ３００時間以下熱処理した後冷却し、４０％以上の加工
   率で冷間加工を施すことを特徴とする鉛ハニカム体製造
   用アルミニウム合金芯線の製造方法。
3. （３）前記冷間加工後に、２００乃至５００℃の温度で
   ２００時間以下熱処理することを特徴とする請求項２に
   記載の鉛ハニカム体製造用アルミニウム合金芯線の製造
   方法。