JP3403763B2 - 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法 - Google Patents
導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法Info
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- JP3403763B2 JP3403763B2 JP21529893A JP21529893A JP3403763B2 JP 3403763 B2 JP3403763 B2 JP 3403763B2 JP 21529893 A JP21529893 A JP 21529893A JP 21529893 A JP21529893 A JP 21529893A JP 3403763 B2 JP3403763 B2 JP 3403763B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高度な耐熱性を有し、
且つ導電性に優れたアルミニウム合金線の製造方法に関
する。
且つ導電性に優れたアルミニウム合金線の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来技術】近年の電力需要の増大に伴なってケーブル
送電容量アップの必要性が益々高まっており、送電許容
温度が高く、且つ導電性の高いアルミニウム合金線の開
発が望まれている。
送電容量アップの必要性が益々高まっており、送電許容
温度が高く、且つ導電性の高いアルミニウム合金線の開
発が望まれている。
【０００３】従来から、連続使用最高温度２１０℃、短
時間使用最高温度２４０℃程度の送電許容温度を有する
耐熱性アルミニウム合金線に関するものとしては、特開
平５−１２６４６２がある。ところで、電力需要が一定
の時間帯に集中した時には、アルミニウム合金線はかな
りの高温になったり、あるいは、例えば、落雷事故によ
りアルミニウム合金線の一部が不通となった場合には、
該事故線と並列に架設された他の健全なアルミニウム合
金線路に事故線が負担していた送電容量分負荷がかか
り、健全な該線路のアルミニウム合金線が一時的に高温
度になることがある。かかる点を考慮すると、上記の送
電許容温度程度の耐熱性アルミニウム合金線は、充分な
耐熱性を有しているとは言えなかった。
時間使用最高温度２４０℃程度の送電許容温度を有する
耐熱性アルミニウム合金線に関するものとしては、特開
平５−１２６４６２がある。ところで、電力需要が一定
の時間帯に集中した時には、アルミニウム合金線はかな
りの高温になったり、あるいは、例えば、落雷事故によ
りアルミニウム合金線の一部が不通となった場合には、
該事故線と並列に架設された他の健全なアルミニウム合
金線路に事故線が負担していた送電容量分負荷がかか
り、健全な該線路のアルミニウム合金線が一時的に高温
度になることがある。かかる点を考慮すると、上記の送
電許容温度程度の耐熱性アルミニウム合金線は、充分な
耐熱性を有しているとは言えなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続使用最
高温度２３０℃以上、短時間使用最高温度３１０℃以上
の高度な耐熱性を有し、且つ導電性に優れたアルミニウ
ム合金線の製造方法を提供することを目的とする。
高温度２３０℃以上、短時間使用最高温度３１０℃以上
の高度な耐熱性を有し、且つ導電性に優れたアルミニウ
ム合金線の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、Ｚｒ０．２
５〜０．４５重量％、Ｔｉ０．０１〜０．０５重量％、
Ｓｉ０．０３〜０．３重量％、Ｆｅ０．０８〜０．３重
量％、残部Ａｌおよび通常の不純物からなる合金を連続
鋳造によってワイヤーロッドとし、これを２５０〜４０
０℃の温度で１〜５０時間熱処理した後、断面積減少率
６５％以上の冷間加工を加え、さらにこれに３１０〜４
５０℃の温度で１〜２０時間熱処理を施すことを特徴と
する導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法によ
って解決される。
５〜０．４５重量％、Ｔｉ０．０１〜０．０５重量％、
Ｓｉ０．０３〜０．３重量％、Ｆｅ０．０８〜０．３重
量％、残部Ａｌおよび通常の不純物からなる合金を連続
鋳造によってワイヤーロッドとし、これを２５０〜４０
０℃の温度で１〜５０時間熱処理した後、断面積減少率
６５％以上の冷間加工を加え、さらにこれに３１０〜４
５０℃の温度で１〜２０時間熱処理を施すことを特徴と
する導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法によ
って解決される。
【０００６】
【作用】Ｚｒ０．２５〜０．４５重量％、Ｔｉ０．０１
〜０．０５重量％、Ｓｉ０．０３〜０．３重量％、Ｆｅ
０．０８〜０．３重量％、残部Ａｌおよび通常の不純物
からなる特定組成の合金系を連続鋳造によってワイヤー
ロッドとし、特定の温度範囲での熱処理をすることによ
り、導電率を損なうことなく、耐熱性が大幅に向上す
る。導電率を損なうことなく、耐熱性が大幅に向上する
理由についての詳細なメカニズムは不明であるが、Ｚｒ
がアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶した状態の
ワイヤーロッドを２５０〜４００℃の温度で１〜５０時
間熱処理することで、Ａｌ３Ｚｒの粒子がアルミニウム
マトリックス中に微細に析出し、これを冷間加工した
後、３１０〜４５０℃の高温度で１〜２０時間熱処理す
ることで、さらにＡｌ３Ｚｒの微細な粒子が加工組織上
に析出して、合金中の加工組織が安定化し、結果的に耐
熱性が大幅に向上したと推測される。
〜０．０５重量％、Ｓｉ０．０３〜０．３重量％、Ｆｅ
０．０８〜０．３重量％、残部Ａｌおよび通常の不純物
からなる特定組成の合金系を連続鋳造によってワイヤー
ロッドとし、特定の温度範囲での熱処理をすることによ
り、導電率を損なうことなく、耐熱性が大幅に向上す
る。導電率を損なうことなく、耐熱性が大幅に向上する
理由についての詳細なメカニズムは不明であるが、Ｚｒ
がアルミニウムマトリックスに過飽和に固溶した状態の
ワイヤーロッドを２５０〜４００℃の温度で１〜５０時
間熱処理することで、Ａｌ３Ｚｒの粒子がアルミニウム
マトリックス中に微細に析出し、これを冷間加工した
後、３１０〜４５０℃の高温度で１〜２０時間熱処理す
ることで、さらにＡｌ３Ｚｒの微細な粒子が加工組織上
に析出して、合金中の加工組織が安定化し、結果的に耐
熱性が大幅に向上したと推測される。
【０００７】本発明に用いられる合金系において、Ｚｒ
０．２５〜０．４５重量％（以下、単に％という）とし
たのは、０．２５％未満では導電率を５８％以上に向上
させた際に機械的強度、耐熱性が不足し、一方０．４５
％よりも多い場合では連続鋳造において欠陥を生じ易く
なり、ワイヤーロッドの製造が困難となるからである。
Ｚｒの好ましい添加量は、０．２８〜０．４２％、特に
好ましくは０．３０〜０．４０％である。
０．２５〜０．４５重量％（以下、単に％という）とし
たのは、０．２５％未満では導電率を５８％以上に向上
させた際に機械的強度、耐熱性が不足し、一方０．４５
％よりも多い場合では連続鋳造において欠陥を生じ易く
なり、ワイヤーロッドの製造が困難となるからである。
Ｚｒの好ましい添加量は、０．２８〜０．４２％、特に
好ましくは０．３０〜０．４０％である。
【０００８】Ｔｉを０．０１〜０．０５％としたのは、
０．０１％未満では、連続鋳造において圧延割れなどの
欠陥を生じてワイヤーロッドの製造が困難となり、０．
０５％よりも多いと導電率が低下するからである。Ｔｉ
の好ましい添加量は０．０１〜０．０４％、特に好まし
くは０．０２〜０．０３％である。なお、Ｔｉの添加を
Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金により行うと、Ａｌ合金中にＴｉ
Ｂ２ 相が析出し、結晶粒が微細化されるため、加工性
と導電率の点から好ましい。
０．０１％未満では、連続鋳造において圧延割れなどの
欠陥を生じてワイヤーロッドの製造が困難となり、０．
０５％よりも多いと導電率が低下するからである。Ｔｉ
の好ましい添加量は０．０１〜０．０４％、特に好まし
くは０．０２〜０．０３％である。なお、Ｔｉの添加を
Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金により行うと、Ａｌ合金中にＴｉ
Ｂ２ 相が析出し、結晶粒が微細化されるため、加工性
と導電率の点から好ましい。
【０００９】Ｓｉを０．０３〜０．３％としたのは、Ｓ
ｉの添加量が、０．０３％未満ではＡｌ3 Ｚｒの析出促
進の効果が充分でないため、耐熱性、導電率が低下し、
一方０．３％よりも多い場合には、連続鋳造において欠
陥を生じてワイヤーロッドの製造が困難となるからであ
る。Ｓｉの好ましい添加量は０．０５〜０．２％、特に
好ましくは０．０８〜０．１５％である。
ｉの添加量が、０．０３％未満ではＡｌ3 Ｚｒの析出促
進の効果が充分でないため、耐熱性、導電率が低下し、
一方０．３％よりも多い場合には、連続鋳造において欠
陥を生じてワイヤーロッドの製造が困難となるからであ
る。Ｓｉの好ましい添加量は０．０５〜０．２％、特に
好ましくは０．０８〜０．１５％である。
【００１０】Ｆｅを０．０８〜０．３としたのは、０．
０８％未満では伸線加工時の加工硬化が不足となり、ま
た０．３％よりも多いと、耐熱性、導電率が低下するか
らである。Ｆｅの好ましい添加量は０．１〜０．２５
％、特に好ましくは０．１２〜０．２０％である。
０８％未満では伸線加工時の加工硬化が不足となり、ま
た０．３％よりも多いと、耐熱性、導電率が低下するか
らである。Ｆｅの好ましい添加量は０．１〜０．２５
％、特に好ましくは０．１２〜０．２０％である。
【００１１】本発明においては、通常の電気用アルミウ
ニム地金が使用でき、Ａｌに通常含まれる不純物を通常
レベル含むことは許容されるが、Ｖのように導電率を低
下させる元素の少ない地金を用いることが望ましい。例
えば、Ｖを０．００３％以下程度にすることが好まし
い。
ニム地金が使用でき、Ａｌに通常含まれる不純物を通常
レベル含むことは許容されるが、Ｖのように導電率を低
下させる元素の少ない地金を用いることが望ましい。例
えば、Ｖを０．００３％以下程度にすることが好まし
い。
【００１２】本発明においては、上記したアルミニウム
合金素材につき連続鋳造により、ワイヤーロッドを得
る。連続鋳造法としては、プロペルチ法、ヘズレー法、
ＳＣＲ法など周知の方法であればよい。連続鋳造法によ
り例えば直径８〜１３ｍｍのワイヤーロッドを得るが、
その際の鋳造開始時の溶融温度は７５０〜８５０℃と
し、得られた鋳造バーを２００℃以下の温度になる間に
減面率８０％以上、特に９０％以上で圧延することが好
ましい。
合金素材につき連続鋳造により、ワイヤーロッドを得
る。連続鋳造法としては、プロペルチ法、ヘズレー法、
ＳＣＲ法など周知の方法であればよい。連続鋳造法によ
り例えば直径８〜１３ｍｍのワイヤーロッドを得るが、
その際の鋳造開始時の溶融温度は７５０〜８５０℃と
し、得られた鋳造バーを２００℃以下の温度になる間に
減面率８０％以上、特に９０％以上で圧延することが好
ましい。
【００１３】以上のようにして得たワイヤーロッドは、
次いで２５０〜４００℃の温度で１〜５０時間熱処理が
施される。この処理により、鋳造時に強制固溶したＺｒ
を微細なＡｌ３Ｚｒとして析出させることができる。こ
の結果、熱処理されたワイヤーロッドは時効硬化して良
好な強度を持つにいたり、後記する冷間加工後での熱処
理による耐熱性組織の形成にとって良好な素地を用意す
る。なお、２５０℃未満の熱処理温度では、析出速度が
遅く、一方４００℃より高い温度では析出粒子の粗大化
のため耐熱性が低下する。また、処理時間が１時間未満
ではＺｒの析出が充分でないため、所望の耐熱性が得ら
れず、一方５０時間より長いと、析出物の粗大化が発生
し、機械的強度が低下する問題がある。熱処理は、２８
０〜４００℃の温度で２〜３０時間、特に３００〜４０
０℃の温度で４〜２０時間が好ましい。
次いで２５０〜４００℃の温度で１〜５０時間熱処理が
施される。この処理により、鋳造時に強制固溶したＺｒ
を微細なＡｌ３Ｚｒとして析出させることができる。こ
の結果、熱処理されたワイヤーロッドは時効硬化して良
好な強度を持つにいたり、後記する冷間加工後での熱処
理による耐熱性組織の形成にとって良好な素地を用意す
る。なお、２５０℃未満の熱処理温度では、析出速度が
遅く、一方４００℃より高い温度では析出粒子の粗大化
のため耐熱性が低下する。また、処理時間が１時間未満
ではＺｒの析出が充分でないため、所望の耐熱性が得ら
れず、一方５０時間より長いと、析出物の粗大化が発生
し、機械的強度が低下する問題がある。熱処理は、２８
０〜４００℃の温度で２〜３０時間、特に３００〜４０
０℃の温度で４〜２０時間が好ましい。
【００１４】熱処理されたワイヤーロッドは、次いで断
面積減少率が６５％以上となる冷間加工に付される。こ
の際の断面積減少率が６５％未満では、加工硬化が充分
でないだけでなく、続く熱処理によって高い耐熱性を得
ることができない。一方、過度の冷間加工は導電率の低
下、耐熱性の低下等の問題が生じる傾向がある。好まし
くは、断面積減少率が７０〜９９％の範囲、特に好まし
くは７０〜９８％の範囲となるように冷間加工を施す。
面積減少率が６５％以上となる冷間加工に付される。こ
の際の断面積減少率が６５％未満では、加工硬化が充分
でないだけでなく、続く熱処理によって高い耐熱性を得
ることができない。一方、過度の冷間加工は導電率の低
下、耐熱性の低下等の問題が生じる傾向がある。好まし
くは、断面積減少率が７０〜９９％の範囲、特に好まし
くは７０〜９８％の範囲となるように冷間加工を施す。
【００１５】冷間加工された合金線は、次いで３１０〜
４５０℃の高温で１〜２０時間熱処理を施される。この
熱処理により加工組織上さらにＡｌ3 Ｚｒの微細粒子が
析出し、冷間加工によって導入された加工組織が安定化
され、高い耐熱性が得られる。３１０℃未満、あるいは
１時間未満の処理ではこの効果が充分でなく、一方、４
５０℃より長時間の処理では析出物の粗大化や加工組織
の回復が生じて機械的強度が低下する。熱処理は、３２
０〜４００℃の温度で２〜１０時間、特に３３０〜３８
０℃の温度で２〜１０時間が好ましい。
４５０℃の高温で１〜２０時間熱処理を施される。この
熱処理により加工組織上さらにＡｌ3 Ｚｒの微細粒子が
析出し、冷間加工によって導入された加工組織が安定化
され、高い耐熱性が得られる。３１０℃未満、あるいは
１時間未満の処理ではこの効果が充分でなく、一方、４
５０℃より長時間の処理では析出物の粗大化や加工組織
の回復が生じて機械的強度が低下する。熱処理は、３２
０〜４００℃の温度で２〜１０時間、特に３３０〜３８
０℃の温度で２〜１０時間が好ましい。
【００１６】（実施例１〜６、比較例１〜９）
表１に示す組成（残部はアルミニウム：電気用アルミニ
ウム地金（ＪＩＳ Ｈ２１０２−１９６８））の実施例
及び比較例の合金をプロペルチ法により連続鋳造圧延し
て外径９．５ｍｍのワイヤーロッドを得た。該ワイヤー
ロッドにつき所定の熱処理を施した後、断面積減少率８
４％の冷間加工を加えて外径３．８ｍｍの素線を得た。
得られた素線につき最後に所定の熱処理を施して目的と
する導電用アルミニウム合金を得た。なお、Ｔｉは、Ａ
ｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金（Ｔｉ／Ｂのモル比率：１／１）に
て添加した。
ウム地金（ＪＩＳ Ｈ２１０２−１９６８））の実施例
及び比較例の合金をプロペルチ法により連続鋳造圧延し
て外径９．５ｍｍのワイヤーロッドを得た。該ワイヤー
ロッドにつき所定の熱処理を施した後、断面積減少率８
４％の冷間加工を加えて外径３．８ｍｍの素線を得た。
得られた素線につき最後に所定の熱処理を施して目的と
する導電用アルミニウム合金を得た。なお、Ｔｉは、Ａ
ｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金（Ｔｉ／Ｂのモル比率：１／１）に
て添加した。
【００１７】各実施例並びに比較例で得た合金線につ
き、導電率、引張り強さ、及び耐熱性を評価した。耐熱
性は、４時間の加熱で引張り強さが加熱前の値の９０％
になる温度を耐熱性の温度とした。表１に合金組成、連
続鋳造時における注湯温度、ワイヤーロッドを得るため
の圧延工程における圧延開始及び終了温度を示す。ま
た、表２にワイヤーロッド（ＷＲ）熱処理の温度及び時
間、素線熱処理の温度及び時間、並びに導電用アルミニ
ウム合金線の特性を示した。
き、導電率、引張り強さ、及び耐熱性を評価した。耐熱
性は、４時間の加熱で引張り強さが加熱前の値の９０％
になる温度を耐熱性の温度とした。表１に合金組成、連
続鋳造時における注湯温度、ワイヤーロッドを得るため
の圧延工程における圧延開始及び終了温度を示す。ま
た、表２にワイヤーロッド（ＷＲ）熱処理の温度及び時
間、素線熱処理の温度及び時間、並びに導電用アルミニ
ウム合金線の特性を示した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、連続使用最高温度２３
０℃以上、短時間使用最高温度３１０℃以上の高度な耐
熱性及び５８％以上の導電率を有し、且つ機械的強度が
良好なアルミニウム合金線を提供でき、しかも高い歩留
まりで該アルミニウム合金線を製造することができる。
よって、電力需要の増大に伴なうケーブル送電容量アッ
プに十分対応でき、また、落雷事故等による一時的なア
ルミニウム合金線の異常な過熱状態下となっても十分に
対応可能となる。
０℃以上、短時間使用最高温度３１０℃以上の高度な耐
熱性及び５８％以上の導電率を有し、且つ機械的強度が
良好なアルミニウム合金線を提供でき、しかも高い歩留
まりで該アルミニウム合金線を製造することができる。
よって、電力需要の増大に伴なうケーブル送電容量アッ
プに十分対応でき、また、落雷事故等による一時的なア
ルミニウム合金線の異常な過熱状態下となっても十分に
対応可能となる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｚｒ０．２５〜０．４５重量％、Ｔｉ
０．０１〜０．０５重量％、Ｓｉ０．０３〜０．３重量
％、Ｆｅ０．０８〜０．３重量％、残部Ａｌおよび通常
の不純物からなる合金を連続鋳造によってワイヤーロッ
ドとし、これを２５０〜４００℃の温度で１〜５０時間
熱処理した後、断面積減少率６５％以上の冷間加工を加
え、さらにこれに３１０〜４５０℃の温度で１〜２０時
間熱処理を施すことを特徴とする導電用高耐熱性アルミ
ニウム合金線の製造方法。 - 【請求項２】 上記ＴｉはＡｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金にて添
加されてなる特許請求の範囲第１項記載の導電用高耐熱
性アルミニウム合金線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21529893A JP3403763B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21529893A JP3403763B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0754110A JPH0754110A (ja) | 1995-02-28 |
| JP3403763B2 true JP3403763B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=16670009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21529893A Expired - Fee Related JP3403763B2 (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 導電用高耐熱性アルミニウム合金線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3403763B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3724033B2 (ja) * | 1996-01-30 | 2005-12-07 | 住友電気工業株式会社 | 高強度・高耐熱アルミニウム合金およびその製造方法、導電線ならびに架空用電線 |
| JP7280219B2 (ja) * | 2020-06-03 | 2023-05-23 | 住友電気工業株式会社 | アルミニウム合金線、および電線 |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP21529893A patent/JP3403763B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754110A (ja) | 1995-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |