JPS58147546A - 導電用高力耐熱アルミ合金の製造方法 - 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】 本発明は、すぐれた導電性を有し、耐熱性能にもすぐれ
、しかも機械的強度の高い改良されたアルミ合金の製造
方法に関する。

近年、電−力需要はとみに増加し、送電容量のアップが
強く要請されるようになった。このような要望に応える
ものとして、電気用アルミにＺｒを微量添加した耐熱ア
ルミ合金が、早くから実用化され通電容量の増大におけ
る温度上昇に対処されてきた。しかし、この耐熱アルミ
合金は、成程耐熱性能はある程度有しているが、引張強
さにおいては電気用便アルミと同程度であるという難点
があった。

このため、これを改良し、耐熱アルミ合金と同程度の耐
熱性をもつ反面、引張強さを２２〜２６ＫＩｉ／−にま
で上昇させた高力耐熱アルミ合金が開発せられ、架空地
線や長径間送蹴線などに使用されるようになった。しか
し、この高力耐熱アルミ合金は、残念ながら導電率は５
５　％　工Ａｃｓと低く、これを長径間送成線に使用し
た場合、その送電ロスが犬きくなることは避けられなか
った。

この欠点を改善するためにＭに高濃度のＺｒを添加し、
時効硬化と析出とにより導電率と耐熱性を向上せしめる
方法が試みられている。しかし、とのＡｉ−Ｚ　ｒ合金
は析出処理を行なうと時効硬化はするものの、伸線加工
による加工硬化が非常に少なく、引張強さを２２〜２６
匂／−とすることが非常に困難であった。

その点の強化のだめに強化用の元素を添加する試みもな
されてはいるが、導電用アルミ合金の強化のために多く
利用されているＦ’　ｅは熱処理により大部分が析出し
、加工硬化能を増加する働きを示さなくなる。

本発明は上記の如き従来技術の欠点を解消し、高い導電
率を維持しつつ、機械的強度と耐熱性を併せ有する改良
されたアルミ合金を製造する方法を提供しようとするも
のである。

すなわち本発明の要旨は高濃度のＡｌ−Ｚｒ系合沙に強
度上昇元素であるＮ１を添加し、鋳造、圧延時の冷却条
件をきびしく制限することにより強制過飽和固溶体を形
成し、その後熱処理することにより導電率、耐熱性およ
び強度を同時に上昇させることにある。

本発明においては、要望される所期目的を達成するため
に下記の合金組成をもっている。すなわち、Ｚ　ｒ　Ｏ
，２９〜１．５％、ｓｉＯ，０４〜０．！１％、ＮｔＯ
，０３〜０．３チ、残部Ｍおよび不可避なる不純物よシ
なるものである。

ここにＺｒは強度と耐熱性能とくに耐熱性を向上せしめ
るものであり、０．２９％以下では本発明が構成要件と
している熱処理を行なった場合に、十分な耐熱性および
強度を確保する析出物が得られず、１．５％以上になる
と、溶湯の温度が非常に高いものとなり、溶解、゛鋳造
を工業的に行なうことが難かしくなる一方、脆くもなり
、加工自体も難しくなる上、導電率も低下するので除外
される。

ここに本発明に係る合金がＺｒの下限４０．２９　％と
したということにはもう一つの意味がある。それはＡ１
−Ｚｒ系合金における最大固溶限度である０、　２８４
以上としたということである。すなわち多量、のＺｒを
含有せしめて後述する工程により、強制固溶そして微細
析出せしめるということに眼目をおくも−のである。

また、ＳｌはＺｒの析出を促進せしめる元素として添加
される。しかして、ｏ、　０４　％以下ではＺｒの析出
の核となる働きをするＳｌの量が少（Ｚｒの析出は速め
られない。０．６％以上では脆化がおこり、加工が困難
となるとともに導電率の低下が著しく除外される。

さらに、Ｎ１は強度を向上せしめる意味で添加する。Ａ
９に添加し、強度を上昇せしめる元素は種々あるが、本
発明に係る合金のように、高温で熱処理を行なった後に
も大きな加工硬化能をもつものは、種々検討した結果、
Ｎｉがもつとも有効なことがわかった。これは、Ｎｉが
Ｍ中で析出状態にある場合にも大きな加工硬化能をもっ
ためではないかと推測される。そしてＮ１が０．０６％
以下では強度上昇に効果がなく、ＮｉＯ，３％以上では
鋳造時に粗大な晶出物が出現して加工が非常に困難とな
る。

つぎに、上記の組成をもってなるアルミ合金は溶解後５
℃／就以上の冷却速度で冷却しつつ鋳造し、当該鋳塊を
再加熱することなく６００〜４５０°Ｃの温度から同じ
（５’に／ｓｅｅ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°Ｃ以下となるまでに８０−以
上の減面率となる加工を行なう。これは、Ｚｒの強制固
溶体を生成せしめようとするものである。

このためには、鋳造時の冷却速度は５°Ｃ／５ｅｃｐＪ
：と急速に冷却する必要がある。しかして、鋳塊は途中
において再加熱せられることはない。再加熱によってＺ
ｒの析出が生じてしまうからである。

つぎに同じ５℃／式以上で冷却しつつ、６００〜４５０
°Ｃの温度から加工を開始し、２００℃以下となるまで
に８０φ以上の減面加工を行なう。

刀ロエ開始温度が低すぎあるいは２００℃以上で加工を
終了してしまってはＺｒの強制固溶体の形成が十分では
なく、８０％以下の減面加工では、得られた荒引線の強
度が十分でなく、つづいての熱処理、そして伸線加工後
の強度が不足する。

上記加工の後、３００〜５００℃の温度で５〜２００ｈ
熱処理される。この熱処理は微細なＺｒの析出相を析出
させるものである。３００　”Ｃ以下、あるいは５ｈ以
下では導電率、耐熱性あるいは強度が上昇するだけのＺ
ｒの析出が起らず、５００℃あるいは２００ｈ以上では
粗大なＺｒの析出物が析出して来て、強度、耐熱性が低
下する。

上記熱処理のあと、６５φ以上の冷間加工を加える。こ
の冷間加工は強度を上昇せしめるものであり、６５％以
下では必要とする十分な強度が得られない。

本発明に係るアルミ合金は、上記冷間加工材として使用
してもよいが、必要に応じ２５０〜４００℃で１〜１０
０ｈの熱処理をする。これは、この熱処理により導電率
を一層向上させようとするにある。２５０℃あるいは１
ｈ以下では導電率の向上は少く、４００°Ｃあるいは１
００ｈ以上であっては強度の低下が著しくなるので除外
される。

なお、本発明に係る製造方法としては、その特許請求の
範囲に規定する範囲において連続鋳造法あるいはワイヤ
バー圧延方式いずれによってもよいことはいうまでもな
い。

実施例１ 表１に示す合金を溶解し、１５℃／ｓｅｅの冷却速度で
鋳造し、鋳塊の温度が５５０℃となったときから同一の
冷却速度で圧延を行ない９５％の加工度を加えて、仕上
り温度１５０℃で９５φの荒引線とした。この荒引線を
６８０℃×２４ｈで熱処理を行なった後冷間伸線により
４，２φの線とした。

その性能を表１に示す。耐熱性の尺度として２５０℃ｘ
１ｈ加熱後の引張強さの残存率を求めた。

比較合金１１に示すように、Ｚｒが０．２８％以下では
析出量が少なく、強度、耐熱性が低い。比較合金１７に
示すように１．５φ以上では引張強さ、耐熱性は十分で
あるが、導電率が低く鋳造が困難である。

比較合金１２のように８１が０．０４％以下では、Ｚｒ
の析出が少なく強度および導電率が低い。比較合金１４
のように８１が０．６φ以上では耐熱性が低下し、また
鋳造が困難となる。比較合金１３に示すように、Ｎ１が
０．０３％以下では強度が不足し、比較合金１５および
１６に示すようにＮ１が０．６％以上では導電率、耐熱
性が低下し、さらに鋳造伸線加工が困難となる。

実施例２ 表１に示す屋５合金を表２に示す冷却速度で鋳造、圧延
した。この際の冷却速度は鋳造機の水冷シャワー量およ
び圧延機のクーラント量で調節した。圧延終了温度は１
５０℃であり、９５φの荒引線を製造した。この荒引線
を６８０℃×２４ｈで熱処理を行なった後冷間伸線によ
り４，２φの線としだ。表２にその性能を示す。

冷却速度が５℃／就以下では、Ｚｒの固溶量が少なく、
強度、耐熱性が低い。

実施例６ 表１に示す屋５合金を冷却速度１５°Ｇ　／　ｓｅｅで
鋳造、圧延し圧延終了温度を表６のように変化させて９
．５φ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って調節した。

この荒引線を３８０℃×２４ｈで熱処理を行なった後冷
間伸線により４．２φの線とした。表３にその性能を示
す。圧延終了温度が２００°Ｃ以上ではＺｒの固溶量が
少なく、強度、耐熱性が低い。

実施例４ 表１に示す＆５合金を冷却速度１５℃／ｓｅｃで鋳造圧
延し、圧延終了温度を１５０℃として９５φの荒引線を
製造した。この圧延の断面減面率を表４のように変えた
。この操作は鋳塊のサイズを変えることによって行った
。

との荒引線を６８０℃×２４ｈで熱処理後、冷間伸線に
より４．２φの線とした。

表４にその性能を示す。断面減面率が８０％以下では、
強度、導電率、耐熱性のいづれもが低い。

これは、圧延加工に導入された転位の存在が、荒引線の
熱処理の際のＺｒの析出に有効な働きを示すためと考え
られ、断面減面率が８０チ以下では転位量が十分でない
ためと考えられる。

実施例５ 表１に示すＡ５合金を冷却速度１５℃／ｓｅｃで鋳造、
圧延し、圧延終了温度を１５０℃として９５φの荒引線
を製造した。

この荒引線を表５に示すような条件で熱処理を行ない、
その後冷間伸線によシ４．２φの線とした。

表５にその性能を示す。熱処理温度が６００℃以下ある
いは熱処理時間が５ｈ以下ではＺｒの十分な析出が得ら
れないために、引張強さ、導電率、耐熱性は低い。熱処
理温度が６００〜５００℃の間でも熱処理時間が５ｈよ
り短い場合には、Ｚｒの十分な析出が得られず、逆に２
００ｈよシ長い場合には、粗大な析出物が形成され、引
張強さ、耐熱性が低下する。また熱処理温度が５００℃
以上の場合には、析出物の粗大化あるいは再固溶が起き
るだめ、引張強さ、導電率、耐熱性は低下する。

実施例６ 表５において６５０℃ｘ５ｈの熱処理を行なって製造し
た４、２φの線を表６に示すような条件で熱処理を行な
った。

表６にその性能を示す。この熱処理により、導電率を向
上させることが可能である。しかし、２５０℃あるいは
１ｈ以下、４００℃あるいは１００ｈ以上ではその効果
は顕著ではないことが判る。

表　　　　１ 表　　　　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　ｚｒｏ、２９〜１．５％、ｓｔＯ，０４〜０．
   ３％。 ＮｉＯ，０３〜０．６％残部Ｍ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、当該鋳塊を再加熱することなく、６００〜４５
   ０°Ｃの温度から同じく５°翰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
   に８０チ以上の減面率となる加工を行ない、その後３０
   ０〜５００℃で５〜２００ｈ熱処理したのち６５チ以上
   の冷間加工を行なう導電用高力耐熱アルミ合金の製造方
   法。 ２、　　ｚｒｏ、２９〜１．５％、Ｓ　ｉ　ｏ、ｏ　４
   〜０．６％、Ｎｉ０．０３〜０．６％残部Ａｔ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、当該鋳塊を再加熱することなく
   、６００〜４５０°Ｃの温度から同じく５℃／−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
   ℃以下となるまでに８０チ以上の減面率となる加工を行
   ない、その後６００〜５００℃で５〜２００ｈ熱処理し
   たのち６５チ以上の冷間加工を行ない、そののちに、２
   ５０〜４００℃で１〜１００ｈの熱処理をする導電用高
   力耐熱アルミ合金の製造方法。