(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｒを０．１０〜０．５０重量％、Ｓｃを０．０５〜０．５０重量％、Ｓｉを０．０５〜０．１０重量％、Ｆｅを０．０５〜０．３０重量％、Ｔｉを０．０１〜０．１０重量％、Ｂを０．００３〜０．０２重量％含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金を連続鋳造によって荒引線としてから、これを断面積減少率３０％以上で冷間加工を行い、次いで１００〜５００℃で１〜１００時間熱処理した後、断面積減少率７０％以上の冷間加工を施すようにし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。
【請求項２】
Ｚｒを０．１０〜０．５０重量％、Ｓｃを０．０５〜０．５０重量％、Ｓｉを０．０５〜０．１０重量％、Ｆｅを０．０５〜０．３０重量％、Ｔｉを０．０１〜０．１０重量％、Ｂを０．００３〜０．０２重量％含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金を連続鋳造によって荒引線としてから、これを断面積減少率３０％以上で冷間加工を行い、次いで５０〜４００℃で１〜３０時間の一次熱処理を行った後、引き続き３００〜５００℃で１０〜６０時間の二次熱処理を行い、その後、断面積減少率７０％以上の冷間加工を施すようにし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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架空送電線の導体等として用いられる導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、架空送電線の送電容量を増加させるためには、導体の断面積を大きくすれば良いが、そうするとこれに比例して架空送電線全体の重量も増加し、既存鉄塔の許容強度を超えてしまうといった問題が生ずる。
【０００３】
そのため、導体の断面積を変えずに送電容量を増加させるには、導体として、導電率に優れたアルミニウム線を用いれば良く、さらに耐熱性を付与させるべくＺｒを０．１重量％程度含んだＡｌ−Ｚｒ合金線等のアルミニウム合金線を使用するのが望ましい。
【０００４】
しかしながら、従来のＡｌ−Ｚｒ合金線においては、Ｚｒの添加量に比例して耐熱性が向上することから耐熱性をさらに向上させるべくＺｒの添加量を増やしてその固溶量を増加させると、反対に導電性が著しく低下してしまい、導電率と耐熱性を高次元で両立することが難しいといった欠点がある。
【０００５】
このような問題を解決するために近年ではさらに第三元素としてＦｅ，Ｍｇ，Ｓｉ等を添加し、適当な熱処理を施すことで耐熱性と導電性の要求特性を満たした耐熱アルミニウム合金線が提案されている。
【０００６】
また、さらにこの熱処理を短縮するために微量のＢｅを添加したＡｌ−Ｚｒ−Ｂｅ系合金線や、導体素線自体に熱処理を施すことで耐熱性を著しく向上させた超耐熱アルミニウム合金線も開発され、実用化に至っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにＡｌ−Ｚｒ合金にＦｅ，Ｍｇ，Ｓｉ等の第三元素を添加した耐熱アルミニウム合金線にあっては、極めて長時間（１００時間以上）の熱処理（時効処理）を要するため、製造効率が悪いといった欠点がある。
【０００８】
一方、熱処理を短縮するために微量のＢｅを添加したＡｌ−Ｚｒ−Ｂｅ系合金線にあっては、Ｂｅ自体が高価な金属であるため、材料コストが高くなってしまうという問題がある。しかも、これら従来の合金組成及び製造方法では、その耐熱性，導電率及び強度の更なる特性向上は期待できない。
【０００９】
さらに、導体素線自体に熱処理を施した超耐熱アルミニウム合金線にあっては、耐熱性は向上するものの引張強さが低下し、また、耐熱性向上を目的とした添加元素の影響のため導電率に影響してしまい、加えて荒引線の熱処理と比較して著しく製造コストが増加してしまうといった問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、従来の耐熱アルミニウム合金線よりも優れた導電性及び耐熱性並びに高強度特性を兼ね備えた新規な導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、Ｚｒを０．１０〜０．５０重量％、Ｓｃを０．０５〜０．５０重量％、Ｓｉを０．０５〜０．１０重量％、Ｆｅを０．０５〜０．３０重量％、Ｔｉを０．０１〜０．１０重量％、Ｂを０．００３〜０．０２重量％含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金を連続鋳造によって荒引線としてから、これを断面積減少率３０％以上で冷間加工を行い、次いで１００〜５００℃で１〜１００時間熱処理した後、断面積減少率７０％以上の冷間加工を施してなるものである。
また、本発明は、Ｚｒを０．１０〜０．５０重量％、Ｓｃを０．０５〜０．５０重量％、Ｓｉ：０．０５〜０．１０重量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３０重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０重量％、Ｂ：０．００３〜０．０２重量％含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金を連続鋳造によって荒引線としてから、これを断面積減少率３０％以上で冷間加工を行い、次いで５０〜４００℃で１〜３０時間の一次熱処理を行った後、引き続き３００〜５００℃で１０〜６０時間の二次熱処理を行い、その後、断面積減少率７０％以上の冷間加工を施してなるものである。
【００１２】
そして、このようにして得られる本発明の導電用耐熱アルミニウム合金線にあっては、Ａｌマトリックス中にＡｌ3Ｚｒ，Ａｌ3Ｓｃ及びＡｌ3（Ｚｒ，Ｓｃ）の析出物を含有しているため、加工組織が安定化し、導電率が低下することなく優れた耐熱性及び強度特性を発揮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法の実施の一形態を示したものである。
【００１５】
図示するように、先ず、Ｚｒ：０．１０〜０．５０重量％、Ｓｃ：０．０５〜０．５０重量％、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金を連続鋳造し、荒引線を形成する。尚、この連続鋳造法としては、特に限定されるものでなく、プロペルチ法，ヘズレー法，ＳＣＲ法等の周知の鋳造方法をそのまま適用することができる。
【００１６】
次に、このようにして得られた荒引線を断面積減少率３０％以上で一次冷間加工を施し、次いで１００〜５００℃×１〜１００時間の条件で熱処理を行った後、断面積減少率７０以上で二次冷間加工を施すことによって得られる。
【００１７】
そして、このようにして得られた本発明の導電用耐熱アルミニウム合金線にあっては、Ａｌマトリックス中にＺｒ及びＳｃを固溶させ、これを冷間加工して転位を導入し、次いで熱処理を施すことにより、Ａｌ3Ｚｒ，Ａｌ3Ｓｃ及びＡｌ3（Ｚｒ，Ｓｃ）の析出物が形成されるため、加工組織が安定化され、かつ導電率を低下させることなく、耐熱性及び強度特性が著しく向上することとなる。すなわち、本発明は従来技術であるＺｒをＡｌ中に固溶させたり、或いは熱処理によりＡｌ3Ｚｒのみを析出させることによって耐熱性及び強度特性を向上させる従来型の合金とはその耐熱性及び強度特性の向上メカニズムにおいて全く異なるものである。
【００１８】
ここで、アルミニウム合金中のＺｒ及びＳｃの添加量をそれぞれ０．１０〜０．５０重量％，０．０５〜０．５０重量％と限定したのは、Ｚｒ０．１０重量％未満、あるいはＳｃ０．０５重量％未満では従来製法と比べて導電率の向上は達成できるものの、耐熱性の向上が達成できないからであり、反対にＺｒ及びＳｃの添加量が０．５０重量％を超えると耐熱性の向上は達成できるものの導電率の向上が期待できないからである。従って、ＺｒとＳｃの適正添加量はそれぞれ０．１０〜０．５０重量％，０．０５〜０．５０重量％である。
【００１９】
また、熱処理条件として１００〜５００℃×１〜１００時間と限定したのは、熱処理温度が１００℃未満であると鋳造時に固溶したＺｒとＳｃの析出物の核発生が生じ難く、反対に５００℃を超えると生成した析出物が成長・肥大化するため好ましくないからである。また、熱処理時間が１時間未満であると析出物の核発生が不十分であり、反対に１００時間を超えると析出物の粗大化が生じて好ましくないからである。
【００２０】
また、荒引線の一次冷間加工時における断面積減少率を３０％以上と限定したのは、３０％未満では析出物の核発生サイトとなる転位の導入が少なく、熱処理時の析出が促進されないため、析出物による強度向上、導電性の回復、さらには耐熱性の向上が期待できないからである。また、熱処理後の二次冷間加工時における断面積減少率を７０％以上と限定したのは、７０％未満では冷間加工時の加工硬化によるアルミニウム合金線の強度特性の向上が期待できないからである。
【００２１】
一方、このような製造方法を採用することによって得られる導電用耐熱アルミニウム合金線にあっては、前述したように優れた導電率と耐熱性及び強度特性を兼ね備えることができるが、さらに、材料となるアルミニウム合金としてＳｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｂ及びＢｅを、Ｓｉ：０．０５〜０．１０重量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３０重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１０重量％、Ｂ：０．００３〜０．０２重量％、Ｂｅ：０．００５〜０．０５重量％の比率で添加したり、図１の一点鎖線に示すように、一次冷間処理と二次冷間処理間に２段階の熱処理を施すようにしても良い。
【００２２】
すなわち、Ｓｉを０．０５〜０．１０重量％の範囲で添加することにより、Ａｌ3Ｚｒ，Ａｌ3Ｓｃ及びＡｌ3（Ｚｒ，Ｓｃ）の析出が促進され、また、Ｆｅを０．０５〜０．３０重量％の範囲で添加することにより、強度の向上が期待できる。また、Ｔｉ及びＢ，Ｂｅをそれぞれの範囲で添加することにより、鋳造による結晶粒を微細化して鋳造剤の割れや傷の発生が抑制され、製造時の歩留まりが大幅に向上するからである。
【００２３】
一方、一次冷間処理と二次冷間処理間に２段階の熱処理、具体的には、５０〜４００℃×１〜３０時間の一次熱処理と、３００〜５００℃×１０〜６０時間の二次熱処理を行えば、前述した１回の熱処理（１００〜５００℃×１〜１００時間）に比べて多少手間が掛かるものの、鋳造時に固溶したＺｒとＳｃを微細な粒子としてより確実に析出させることができる。ここで、一次熱処理条件として５０〜４００℃×１〜３０時間と限定したのは、５０℃未満では析出物の核発生が生じ難く、反対に４００℃を超えると析出物が成長して好ましくないからであり、また、熱処理時間が１時間未満であると析出物の核発生が不十分であり、反対に３０時間を超えると析出物の成長が生じて好ましくないからである。また、二次熱処理条件として３００〜５００℃×１０〜６０時間と限定したのは、３００℃未満では析出物の成長が不十分となり、導電性が回復されず、反対に５００℃を超えると析出物が肥大化し、耐熱性が向上しないからである。さらに熱処理時間が１０時間未満では析出物の成長が十分でなく、反対に６０時間を超えると析出物の粗大化が生じ、耐熱性が低下するためである。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
（実施例１）
先ず、以下の表１の実施例１の欄に示すように、Ｚｒ：０．３５重量％、Ｓｃ：０．２０重量％、Ｓｉ：０．０８重量％、Ｆｅ：０．１３重量％、Ｔｉ：０．０７重量％、Ｂ：０．００５重量％、残部：Ａｌ及び不可避的不純物からなる化学組成のアルミニウム合金材料を溶製し、この溶湯を用いてアルミニウム合金インゴットを形成した後、このインゴットにスェージャー加工を施して外径１２ｍｍのアルミニウム合金荒引線を形成した。
【００２５】
次に、この荒引線に断面積減少率４４％の一次冷間加工を施して外径９ｍｍの合金線材を得た後、この合金線材に３５０℃×５０度の熱処理を施し、その後、この合金線材に断面積減少率８７％の二次冷間加工を施して外径３．２ｍｍの導電用耐熱アルミニウム合金線を作成した。
（実施例２）
以下の表１の実施例２の欄に示すように、実施例１と同様にして形成した外径９ｍｍの合金線材に２００℃×７時間の一次熱処理を施し、次いで４２０℃×４０時間の二次熱処理を施した後、断面積減少率８７％の二次冷間加工を施して外径３．２ｍｍの導電用耐熱アルミニウム合金線を作成した。
（実施例３）
以下の表１の実施例３の欄に示すように、Ｚｒ：０．２０重量％、Ｓｃ：０．２０重量％、Ｓｉ：０．０８重量％、Ｆｅ：０．１３重量％、Ｔｉ：０．０７重量％、Ｂ：０．００５重量％、残部：Ａｌ及び不可避的不純物からなる化学組成のアルミニウム合金材料を用いた他は、実施例２と同様にして外径３．２ｍｍの導電用耐熱アルミニウム合金線を作成した。
（比較例１）
以下の表１の比較例１の欄に示すように、Ｓｃを含有しないアルミニウム合金材料を用いた他は全て実施例１と同様にして、外径３．２ｍｍの導電用耐熱アルミニウム合金線を作成した。
（比較例２）
以下の表１の比較例２の欄に示すように、Ｓｃを含有しないアルミニウム合金材料を用いた他は全て実施例２と同様にして、外径３．２ｍｍの導電用耐熱アルミニウム合金線を作成した。
（比較例３）
以下の表１の比較例３の欄に示すように、Ｓｃを含有しないアルミニウム合金材料を用いた他は全て実施例３と同様にして、外径３．２ｍｍの導電用耐熱アルミニウム合金線を作成した。
【００２６】
【表１】
0004144188.tif 000002
【００２７】
そしてこのようにして得られたそれぞれの導電用耐熱アルミニウム合金線について、それぞれ引張強度（ＭＰａ）、導電率（％ＩＡＣＳ）、耐熱性（％）を測定し、その測定結果を以下の表２に示す。尚、ここで耐熱性（％）は、（得られた導電用耐熱アルミニウム合金線に４００℃で４時間加熱した後における引張強度／得られた導電用耐熱アルミニウム合金線の引張強度）×１００で求められる値を示したものである。
【００２８】
【表２】
0004144188.tif 000003
【００２９】
この結果、表２からも分かるように、本発明に係る実施例１〜３の導電用耐熱アルミニウム合金線にあっては、いずれも２４０ＭＰａ以上の優れた引張強度を発揮すると共に、優れた導電性及び８７％以上の高い耐熱性を発揮し、強度，導電性及び耐熱性の全てを高次元で兼ね備えることができた。
【００３０】
これに対し、本発明の対象外である比較例１〜３の導電用耐熱アルミニウム合金線にあっては、それぞれ実施例１〜３と同様な熱処理を施したにも拘わらず、本発明の必須成分であるＳｃを全く含有していないため、引張強度，導電性及び耐熱性のいずれも実施例１〜３の導電用耐熱アルミニウム合金線よりも劣ってしまい、特に、引張強度及び耐熱性の著しく劣ってしまった。
【００３１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、優れた引張強度，導電性及び耐熱性を兼ね備えることができる。また、熱処理時間が短くなると共に、高価な材料を殆ど使用しないため、製造効率の向上及び製造コストの低廉化に大きく貢献することができる等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る導電用耐熱アルミニウム合金線の製造方法の実施の一形態を示す工程図である。
【図１】
0004144188.tif 000004