(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｒを０．０１〜０．０４ｗｔ％、Ｆｅを０．０５〜０．２ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．２ｗｔ％含有し、さらにＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００３〜０．０５ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金製架空線圧縮接続管。
【請求項２】
Ｚｒを０．０１〜０．０４ｗｔ％、Ｆｅを０．０５〜０．７ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．６ｗｔ％含有し、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｍｇの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００１〜０．１ｗｔ％含有し、さらにＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００３〜０．０５ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金製架空線圧縮接続管であって、前記接続管は３５０〜４２０℃で４〜７２ｈｒ時効処理されていることを特徴とするアルミニウム合金製架空線圧縮接続管。
【請求項３】
Ｚｒを０．０１〜０．０４ｗｔ％、Ｆｅを０．２〜０．７ｗｔ％、Ｓｉを０．２〜０．６ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜１．２ｗｔ％、Ｃｕを０．０５〜０．４ｗｔ％含有し、さらにＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００３〜０．０５ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金製架空線圧縮接続管であって、前記接続管は５１５〜５５０℃で溶体化処理され、次いで１５０〜２５０℃で４〜３６ｈｒ時効処理されていることを特徴とするアルミニウム合金製架空線圧縮接続管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線スリーブ、引留クランプ、ジャンパスリーブ、Ｔ、Ｙ、Ｌ形の各分岐スリーブ、補修スリーブ、圧縮端子などのアルミ撚線（架空線）を圧縮接続する、製造加工性、接続時の圧縮加工性、耐応力緩和特性が改善されたアルミニウム合金製架空線圧縮接続管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム合金製架空線圧縮接続管には、導電率が優先される場合は純アルミ系のＪＩＳＡ１０７０合金が用いられ、強度が優先される場合はＪＩＳＡ６１０１合金、ＪＩＳＡ６０６１合金、ＪＩＳＡ６０６３合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）などの時効硬化型アルミ合金が用いられてきたが、これら合金は応力緩和が大きいため送電時の発熱により圧縮接続管とアルミ撚線間の接触抵抗が増大して異常発熱が起き、その結果、アルミ撚線の補強鋼線が断線したり、接続管からアルミ撚線が脱落したりする恐れがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、応力緩和し難い材料として母材中にセラミックスを分散させた複合材が提案された（特願平６−３３８２３２号公報）が、この複合材は  加工性が悪い、圧縮時に亀裂が入る（圧縮成形性が悪い）、製造コストが高いなどの問題があった。本発明者等は、かかる状況に鑑み、圧縮接続管への製造加工性、接続時の圧縮加工性、耐応力緩和性などの諸特性を満足するために必要な金属材料の機械的、電気的性質などについて検討し、引張強さ１４５Ｎ／ｍｍ２以上、０．２％耐力７０Ｎ／ｍｍ２以上、伸び５％以上、２４０℃で３０分加熱時の強度残存率９０％以上、導電率５８％ＩＡＣＳ以上のときに前記諸特性が満足されることを知見し、さらに合金組成、熱処理条件などを広く検討して本発明を完成させるに至った。本発明は、製造加工性、接続時の圧縮加工性、接続信頼性に優れ、かつ安価なアルミニウム合金製架空線圧縮接続管の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、Ｚｒを０．０１〜０．０４ｗｔ％、Ｆｅを０．０５〜０．２ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．２ｗｔ％含有し、さらにＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００３〜０．０５ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金製架空線圧縮接続管である。
【０００５】
請求項２記載の発明は、Ｚｒを０．０１〜０．０４ｗｔ％、Ｆｅを０．０５〜０．７ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．６ｗｔ％含有し、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｍｇの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００１〜０．１ｗｔ％含有し、さらにＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００３〜０．０５ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金製架空線圧縮接続管であって、前記接続管は３５０〜４２０℃で４〜７２ｈｒ時効処理されていることを特徴とするアルミニウム合金製架空線圧縮接続管である。
【０００６】
請求項３記載の発明は、Ｚｒを０．０１〜０．０４ｗｔ％、Ｆｅを０．２〜０．７ｗｔ％、Ｓｉを０．２〜０．６ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜１．２ｗｔ％、Ｃｕを０．０５〜０．４ｗｔ％含有し、さらにＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種を合計で０．００３〜０．０５ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金製架空線圧縮接続管であって、前記接続管は５１５〜５５０℃で溶体化処理され、次いで１５０〜２０℃で４〜３６ｈｒ時効処理されていることを特徴とするアルミニウム合金製架空線圧縮接続管である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、およびＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種をそれぞれ所定量含有するＡｌ合金製架空線圧縮接続管であって、金型鋳造法、機械加工法、熱間加工法、これらを組合わせた加工法などにより加工され、加工後の接続管には溶体化処理や時効処理を施す必要がないものである。
【０００８】
請求項１記載の発明において、ＺｒはＡｌマトリックスに固溶して加熱の際の転位の移動を妨げて応力緩和を抑制する。その含有量を０．０１〜０．０４ｗｔ％に規定する理由は、０．０１ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．０４ｗｔ％を超えると鋳造割れや接続時の圧縮加工で割れが発生し易くなるためである。
【０００９】
Ｆｅはアルミ地金に含まれる不可避不純物元素であり微量でも固溶または析出して耐熱性向上に寄与する。その含有量を０．０５〜０．２ｗｔ％に規定する理由は０．０５ｗｔ％未満の場合は高純度地金を用いる必要があるため不経済であり、０．２ｗｔ％を超えると接続管として必要な導電率が得られなくなるためである。
【００１０】
ＳｉはＡｌ−Ｆｅ系化合物の析出を促進して導電率の向上および熱間加工性を改善する。その含有量を０．０５〜０．２ｗｔ％に規定する理由は、０．０５ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．２ｗｔ％を超えると接続管として必要な導電率が得られなくなるためである。
【００１１】
ＴｉおよびＶは鋳造組織を微細化し、接続管の製造加工性、接続時の圧縮加工性を向上させる。その含有量を合計で０．００３〜０．０５ｗｔ％に規定する理由は、０．００３ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．０５ｗｔ％を超えると導電率が著しく低下するためである。
【００１２】
請求項２記載の圧縮接続管は、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉをそれぞれ所定量含有し、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｍｇ、の群から選ばれる少なくとも１種を所定量含有し、さらにＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種を所定量含有するＡｌ合金製架空線圧縮接続管であって、金型鋳造法、機械加工法、熱間加工法、これらを組合わせた加工法などにより加工され、加工後の接続管に時効処理を施して固溶元素を析出させ、強度、導電率、耐応力緩和性などの特性を高めたものである。
【００１３】
この発明で、前記時効処理を３５０〜４２０℃で４〜７２ｈｒ加熱する条件で施す理由は、３５０℃未満でも４ｈｒ未満でもその効果が十分に得られず、４２０℃を超えると析出物が粗大化して耐熱性の向上が望めなくなり、また７２ｈｒより長く時効してもその効果が飽和して不経済なためである。
【００１４】
この発明において、Ｚｒは時効処理により固溶Ｚｒの一部が微細に析出して耐熱性を向上させる。また一部はＡｌマトリックスに固溶して加熱の際の転位の移動を妨げて応力緩和を抑制する。その含有量を０．０１〜０．０４ｗｔ％に規定する理由は、０．０１ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．０４ｗｔ％を超えると鋳造割れや接続時の圧縮加工で割れが発生し易くなるためである。
【００１５】
Ｆｅはアルミ地金に含まれる不可避不純物であり、微量でも、固溶または析出して耐熱性を改善する。その含有量を０．０５〜０．７ｗｔ％に規定する理由は、０．０５ｗｔ％未満では高純度地金を用いる必要から不経済であり、０．７ｗｔ％を超えると時効処理してＦｅを析出させても接続管に必要な導電率が得られないためである。
【００１６】
ＳｉはＡｌ−Ｆｅ系化合物の析出を促進して導電率および熱間加工性を改善する。その含有量を０．０５〜０．６ｗｔ％に規定する理由は、０．０５ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．６ｗｔ％を超えると時効処理してＳｉを析出させても接続管として必要な導電率が得られなくなるためである。
【００１７】
この発明で、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｍｇの群から選ばれる少なくとも１種は時効処理の際にＡｌ−Ｚｒ系化合物の析出を促進する。その合計含有量を０．００１〜０．１ｗｔ％に規定する理由は、０．００１ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．１ｗｔ％を超えると接続管として必要な導電率が得られなくなるためである。Ｔｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種は鋳造組織を微細化して接続管の成形加工性を向上させる。その合計含有量を０．００３〜０．０５ｗｔ％に規定する理由は、０．００３ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．０５ｗｔ％を超えて含有させてもその効果が飽和する上、導電率が著しく低下するためである。
【００１８】
請求項３記載の発明は、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、およびＴｉ、Ｖの群から選ばれる少なくとも１種をそれぞれ所定量含有するＡｌ合金製架空線圧縮接続管であって、金型鋳造法、機械加工法、熱間加工法、これらを組合わせた加工法などにより加工され、加工後の接続管に溶体化処理および時効処理を施して固溶元素を析出させ、強度、導電率、耐応力緩和性などの特性を高めたものである。
【００１９】
前記溶体化処理を５１５〜５５０℃の温度条件で行う理由は、５１５℃未満では合金元素が十分固溶せず、５５０℃を超えると局部的に溶解する恐れがあるためである。また時効処理を１５０〜２５０℃で４〜３６ｈｒ加熱する条件で施す理由は、１５０℃未満でもまた４ｈｒ未満でも時効処理による強度並びに導電率の向上効果が十分に得られず、２５０℃を超えてもまた３６ｈｒを超えても過時効が起きて強度が低下し応力緩和が起き易くなるためである。
【００２０】
本発明において、ＺｒはＡｌマトリックスに固溶して加熱の際の転位の移動を妨げて応力緩和を抑制する。さらに接続管成形後の時効処理により固溶Ｚｒの一部が微細に析出して耐熱性を向上させる。その含有量を０．０１〜０．０４ｗｔ％に規定する理由は、０．０１ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．０４ｗｔ％を超えると鋳造割れや接続時の圧縮加工性が低下するためである。
【００２１】
Ｆｅは、固溶または析出して強度および耐熱性の向上に寄与する。その含有量を０．２〜０．７ｗｔ％に規定する理由は、０．２ｗｔ％未満では十分な強度が得られず、０．７ｗｔ％を超えると溶体化処理後、時効処理を施してＦｅを析出させても接続管として必要な導電率が得られなくなるためである。
【００２２】
ＳｉはＡｌ−Ｆｅ系化合物の析出を促進して強度、導電率、および熱間加工性を改善する。その含有量を０．２〜０．６ｗｔ％に規定する理由は、０．２ｗｔ％以下ではその効果が十分に得られず、０．６ｗｔ％を超えると溶体化処理後、時効処理を施してＳｉを析出させても接続管として必要な導電率が得られなくなるためである。
【００２３】
Ｍｇは強度向上に寄与する。その含有量を０．３５〜１．２ｗｔ％に規定する理由は、０．３５ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、１．２ｗｔ％を超えると溶体化処理後の焼入れの際、或いは熱間加工時に割れが生じるためである。
【００２４】
Ｃｕは時効処理により化合物として析出し、強度向上に寄与する。その含有量を０．０５〜０．４ｗｔ％に規定する理由は、０．０５ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．４ｗｔ％を超えると導電率が著しく低下するためである。
【００２５】
ＴｉおよびＶは鋳造組織を微細化し、製造加工性および接続時の圧縮加工性の改善に寄与する。また、時効処理時にＡｌ−Ｚｒ系化合物の析出を促進する。その含有量を各０．００３〜０．０５ｗｔ％に規定する理由は、０．００３ｗｔ％未満ではその効果が十分に得られず、０．０５ｗｔ％を超えて含有させてもその効果が飽和する上、導電率が著しく低下するためである。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
表１に示す本発明請求項１に規定の組成の合金を溶解して金型に鋳造し、得られた鋳塊を熱間鍛造して図１に示す寸法形状の接続管（クランプ管）を製造した。
【００２７】
（比較例１）
表１に示す請求項１の比較組成合金を用いた他は実施例１と同じ方法により図１に示す寸法形状の接続管（クランプ管）を製造した。
【００２８】
実施例１および比較例１で製造した各々の接続管から種々試験片を切出して、強度、耐応力緩和特性、導電率を測定した。前記耐応力緩和特性は、試験片に５ｗｔ％の予歪みを付与したのち２４０℃で３０分加熱し、これを引張試験して０．２％耐力Ｔ2 を求め、加熱前の０．２％耐力Ｔ１に対する強度残存率[(Ｔ１−Ｔ２）／Ｔ１]を算出して評価した。強度、導電率は常法により測定した。結果を表２に示す。
【００２９】
【表１】
0004043643.tif 000002
（注）単位：ｗｔ％。
【００３０】
【表２】
0004043643.tif 000003
（注）ＴＳ：引張強さ、ＹＳ：０．２％耐力。
【００３１】
表２より明らかなように、本発明例のＮｏ．１は、引張強さ１４５Ｎ／ｍｍ2 以上、０．２％耐力７０Ｎ／ｍｍ２以上、伸び５％以上、２４０℃で３０分加熱時の強度残存率が９０％以上、導電率５８％ＩＡＣＳ以上を満足し、また比較例のＮｏ．３（従来材のＪＩＳＡ１０７０相当材）に比べて、本発明例はいずれも引張強さと強度残存率が高く、導電率と伸びは同等レベルであった。このため、本発明例のＮｏ．１は、製造加工性および接続時の圧縮加工性に問題がなく、また前記接続管に４１０ｍｍ２のＡＣＳＲを圧縮接続し通電試験を行ったが異常発熱が起きず接続信頼性に優れるものであった。前記比較例のＮｏ．３の強度残存率（耐応力緩和特性）が低いのはＺｒが少ないためである。比較例のＮｏ．４はＺｒが多かったため鋳造割れが多発して製造できなかった。Ｎｏ．５はＦｅが多かったため、Ｎｏ．７はＳｉが多かったため、Ｎｏ．８はＴｉとＶが多かったため、いずれも導電率が低下した。Ｎｏ．６はＳｉが少なかったため熱間加工性および導電率が低下した。このように比較例のＮｏ.３、５、６、７、８は、引張強さ、０．２％耐力、伸び、強度残存率、導電率のいずれかが劣り、そのため通電試験で異常発熱が起きるか、製造加工性に劣るか、または接続時の圧縮加工で割れが生じた。
【００３２】
（実施例２）
表３に示す本発明請求項２に規定の組成の合金を溶解して金型に鋳造し、得られた鋳塊を熱間鍛造して直線スリーブ形状に加工し、これに種々条件で熱処理（時効処理）を施して、図１に示す寸法形状の接続管（クランプ管）を製造した。
【００３３】
（比較例２）
表３に示す請求項２の比較組成合金を用いた他は実施例２と同じ方法により図１に示す寸法形状の接続管を製造した。
【００３４】
実施例２および比較例２で製造した各々の接続管から種々試験片を切出して、実施例１と同じ方法により、強度、応力緩和特性、導電率を測定した。結果を表４、５に示す。
【００３５】
【表３】
0004043643.tif 000004
（注）単位：ｗｔ％。
【００３６】
【表４】
0004043643.tif 000005
【００３７】
【表５】
0004043643.tif 000006
【００３８】
表４、５より明らかなように、本発明例のＮｏ．１１、１２は、いずれも、引張強さ１４５Ｎ／ｍｍ２以上、０．２％耐力７０Ｎ／ｍｍ２以上、伸び５％以上、２４０℃で３０分加熱時の強度残存率が９０％以上、導電率５８％ＩＡＣＳ以上であった。また比較例のＮｏ．１５（従来材のＪＩＳＡ１０７０相当材）に比べて、いずれも導電率、引張強さ、強度残存率が高かった。このため、本発明例のＮｏ．１１、１２は、いずれも、製造加工性および接続時の圧縮加工性が問題なく、また前記接続管に４１０ｍｍ２のＡＣＳＲを圧縮接続し通電試験を行ったが異常発熱が起きず接続信頼性に優れるものであった。比較例のＮｏ．１６〜２８は、引張強さ、０．２％耐力、伸び、強度残存率、導電率のいずれかが劣り、そのため通電試験で異常発熱が起きるか、製造加工性に劣るか、または接続時の圧縮加工で割れが生じるかした。
【００３９】
（実施例３）
表６に示す本発明請求項３に規定の組成の合金を溶解して直線スリーブ形状の金型に鋳造し、凝固後表面をブラスト処理し、次いで種々条件で熱処理（溶体化処理→時効処理）を施して図１に示す寸法形状の接続管を製造した。
【００４３】
（比較例３）
表６に示す請求項３の比較組成合金を用いた他は実施例３と同じ方法により図１に示す寸法形状の接続管を製造した。
【００４１】
実施例３および比較例３で製造した各々の接続管から種々試験片を切出して、実施例１と同じ方法により、強度、応力緩和特性、導電率を測定した。結果を表７、８に示す。
【００４２】
【表６】
0004043643.tif 000007
（注）単位：ｗｔ％。
【００４３】
【表７】
0004043643.tif 000008
【００４４】
【表８】
0004043643.tif 000009
（注）合金Ｎｏ.ｕ、ｚｚは鋳造割れが生じたので、その後の加工を中止した。
【００４５】
表７、８より明らかなように、本発明例のＮｏ．３１、３２は、いずれも、引張強さ１４５Ｎ／ｍｍ２以上、０．２％耐力７０Ｎ／ｍｍ２以上、伸び５％以上、２４０℃加熱時の強度残存率が９０％以上、導電率５８％ＩＡＣＳ以上であった。また比較例のＮｏ．４３（従来材のＪＩＳＡ６０６３相当材）に比べて、本発明例のＮｏ．３１、３２はいずれも導電率、引張強さ、強度残存率が高かった。このため、本発明例のＮｏ．３１、３２は、いずれも、製造加工性および接続時の圧縮加工性も問題がなく、また前記接続管に４１０ｍｍ２のＡＣＳＲを圧縮接続して通電試験を行ったが、異常発熱が起きず接続信頼性に優れるものであった。比較例のＮｏ．３５〜４２、４４〜５０は、引張強さ、０．２％耐力、伸び、強度残存率、導電率のいずれかが劣り、そのため通電試験で異常発熱が起きるか、製造加工性に劣るか、または接続時の圧縮加工で割れが生じるかした。
【００４６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の圧縮接続管は引張強さ、０．２％耐力、伸び、２４０℃加熱時の強度残存率、導電率などの特性のバランスが良く、そのため、圧縮接続管に要求される製造加工性、圧縮成形性、接続信頼性などの諸特性に優れる。また複合材製の接続管に比べて安価である。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミニウム合金製架空線圧縮接続管の説明図である。
【図１】
0004043643.tif 000010