ケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料及びその製造方法
高い延伸性を有するアルミニウム合金材料及びその製造方法である。この高い延伸性を有するアルミニウム合金材料は，重量パーセントで，０．３０〜１．２０％の鉄と，０．０３〜０．１０％のケイ素と，０．０１〜０．３０％の希土類元素，すなわち，セリウム及びランタンと，残存部分にアルミニウム及び不可避的不純物とを含有する。アルミニウム合金は，これらの材料から，溶融鋳造処理及び半焼鈍処理によって製造される。これにより製造されたアルミニウム合金導体は，高い延伸性を有し，使用の際に良好な安全性及び安定性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，非鉄金属材料の分野に関し，特にケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在，多くのワイヤ及びケーブルは，導体として銅を採用している。しかし，銅資源は希少であり，銅材料が高価格で，銅ケーブルの設置費が高いなどの理由から，ワイヤ及びケーブルの開発は制限されている。アルミニウム資源は豊富であり，アルミニウム材料が低価格であるという事実により，ワイヤ及びケーブルの導体として，銅の代わりにアルミニウムが使用される傾向にある。
【０００３】
発明の開示
技術的課題
しかし，銅の代わりに従来のＥＣアルミニウムを導体として使用すると，ワイヤ及びケーブルの延伸性，可撓性及び耐クリープ性が弱くなり，使用の際の安全性及び安定性が十分ではない。したがって，銅の代わりに従来のＥＣアルミニウムを導体として使用すると，ワイヤ及びケーブルの開発のための要件を満たすことができなくなる。
【０００４】
発明の概要
本発明の目的は，ケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料を提供することである。導体としての本発明のアルミニウム合金材料によって，ワイヤ及びケーブルは高い延伸性を有し，安全かつ安定的に使用することができる。
【０００５】
上記目的を達成するために，本発明は以下の技術的解決手段を採用する。すなわち，ケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料は以下の成分を含む：
Ｆｅ：０．３０〜１．２０ｗｔ％，Ｓｉ：０．０３〜０．１０ｗｔ％，希土類元素（すなわちＣｅ及びＬａ）：０．０１〜０．３０ｗｔ％，及びその他Ａｌ及び不可避的不純物。
【０００６】
本発明の別の目的は，以下の工程を含む，高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法を提供することである。
１）溶融鋳造
最初に９２〜９８重量部（ｐｂｗ）のＳｉ及びＦｅと，０．７３〜５．２６ｐｗｂのＡｌ―Ｆｅ合金とを含有するＡｌ合金を添加し，７１０〜７５０℃に加熱して融解する；次に７２０〜７６０℃に加熱し，１〜３ｐｂｗの希土類―Ａｌ合金及び０．１７〜０．６７ｐｂｗのＢ−Ａｌ合金を添加し，前記希土類―Ａｌ合金は，Ａｌと希土類元素（Ｃｅ及びＬａ）との合金であり；次に，０．０４〜０．０６ｐｂｗの精製剤を添加して８〜２０分間精製し；次に，前記温度で２０〜４０分間保持し，その後，鋳造する。
２）半焼鈍(semi-annealing)処理
鋳造によって得たアルミニウム合金を２８０〜３８０℃で４〜１０時間保持し，その後，取り出して周囲温度まで自然に冷却する。
【０００７】
前記アルミニウム合金材料は，不可避的不純物元素を更に含み，該アルミニウム合金材料内の不可避的不純物元素の総含有量は，０．３ｗｔ％未満である。
【０００８】
また，アルミニウム合金材料の導電性に対する不純物元素の影響を低下させるため，不純物内のＣａの含有量は０．０２ｗｔ％未満であり，他の不純物元素の含有量は０．０１ｗｔ％未満である。
【０００９】
本発明で提供されるケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料は，以下の利点を有する新型のＡｌ−Ｆｅ合金材料である。
１）本発明において，Ｆｅの含有量は０．３０〜１．２０％の範囲に制御され，そのため，アルミニウム合金の強度を増加させることが可能となり，アルミニウム合金の耐クリープ性及び熱安定性も向上させることが可能である。従来のＥＣアルミニウム材料と比較した場合，耐クリープ性は３００％向上する。また，Ｆｅはアルミニウム合金の靱性を向上させることができ，圧縮ねじり加工（compression and twisting process）におけるアルミニウム合金材料の圧縮係数は０．９３以上と高くなり得て，これは従来のＥＣアルミニウム材料では達成できない。ＥＣアルミニウム材料で製造された導体と比較して，同じ外径のアルミニウム合金で製造された圧縮導体は，断面積が大きく，導電性及び安定性が高く，生産コストが低い。
２）本発明において，Ｓｉの含有量は０．０３〜０．１０％の範囲に制御され，そのため，アルミニウム合金の強度に対するＳｉの増強効果が確保される。
３）本発明において，希土類元素は，Ｓｉの含有量を減少させることが可能であり，そのため，アルミニウム合金の導電性へのＦｅ及び，特にＳｉの影響を非常に低レベルまで低下させる；更に，希土類元素の添加により，アルミニウム合金材料の結晶構造を向上させ，それにより，アルミニウム合金材料の処理特性が向上し，アルミニウム合金材料の処理には好適となる。
４）本発明において，希土類元素は，主にＣｅ及びＬａであり，これらは３）に記載の性能を充分に獲得することができる。
５）本発明において，元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応して化合物を形成することができるが，これらは堆積し，その後，取り除くことができる。したがって，アルミニウム合金の導電性への不純物元素（例えば，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなど）の影響も低下させることが可能となり，アルミニウム合金の導電性を向上させることができる。
６）本発明によるアルミニウム合金を製造する場合には，半焼鈍処理によって合金材料が導電化される。したがって，引張ねじり加工（drawing and twisting process）中の導体の構造に対する応力の悪影響を低下させることができる。そのため，導電性は６１％ＩＡＣＳ（従来のＥＣアルミニウムで製造された導体の導電性の基準は，６１％ＩＡＣＳである。）まで，或いはそれ以上になり得る；更に，焼鈍処理は，アルミニウム合金材料の延伸性及び可撓性を大いに向上させることができる。本発明で提供されるアルミニウム合金材料で製造されたケーブルは，銅ケーブルと比較して３０％高い延伸性と，２５％高い可撓性を有し，曲げ半径は外径の７倍と小さい。一方，銅ケーブルの曲げ半径は外径の１５倍である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例１
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５１００ｋｇのアルミニウムインゴット（０．０７％のＳｉ及び０．１３％のＦｅを含有），４０．４ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２２％のＦｅを含有），５．６ｋｇの希土類合金（１０％希土類元素を含有），８．８ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．５％のＢを含有），及び２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を異なる時間帯に添加することで，希土類元素及び元素Ｂが全面的に機能することが可能となり，効果を高めることができる。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００１１】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で１０時間，２８０〜３００℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００１２】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：０．３％，Ｓｉ：０．０３％，Ｃｅ：０．００８％，Ｌａ：０．００２％，Ｂ：０．００５％，Ｃａ：０．０１５％，Ｃｕ：０．００２％，Ｍｇ：０．００５％，Ｚｎ：０．００２％，Ｔｉ：０．００２％，Ｖ：０．００５％，Ｍｎ：０．００２％，Ｃｒ：０．００１％，Ａｌ：残存部分。
【００１３】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００１４】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００１５】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００１６】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：１０６ＭＰａ；
延伸性：２８％；
導電性：６３．０％ＩＡＣＳ；
６回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３１０％高い値
であった。
【００１７】
実施例２
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５１１０ｋｇのアルミニウムインゴット（０．１０％のＳｉ及び０．１３％のＦｅを含有），２５８ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２３．２％のＦｅを含有），１６６．５ｋｇの希土類合金（９．８％の希土類元素を含有），１０ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．３％のＢを含有），及び２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を異なる時間帯に添加することで，希土類元素及び元素Ｂが全面的に機能することが可能となり，効果を高めることができる。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００１８】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で４時間，３６０〜３８０℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００１９】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：１．２％，Ｓｉ：０．０８％，Ｃｅ：０．０１９％，Ｌａ：０．１０％，Ｂ：０．００４％，Ｃａ：０．０１％，Ｃｕ：０．００２％，Ｍｇ：０．００４％，Ｚｎ：０．００３％，Ｔｉ：０．００２％，Ｖ：０．００２％，Ｍｎ：０．００５％，Ｃｒ：０．００２％，Ａｌ：残存部分。
【００２０】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００２１】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００２２】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００２３】
本実施例における高導電性，高い延伸性，高可撓性及び高耐クリープ性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：９２ＭＰａ；
延伸性：３６％；
導電性：６１．０％ＩＡＣＳ；
７回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３３０％高い値
であった。
【００２４】
実施例３
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５１２５ｋｇのアルミニウムインゴット（０．１２％のＳｉ及び０．１２％のＦｅを含有），１０７ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２１．９％のＦｅを含有），１１８ｋｇの希土類合金（１０．１％の希土類元素を含有），１４．８ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．０％のＢを含有），及び２．８ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．８ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００２５】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で８時間，３００〜３２０℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００２６】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：０．５５％，Ｓｉ：０．１０％，Ｃｅ：０．１５％，Ｌａ：０．０６％，Ｂ：０．００７％，Ｃａ：０．０１３％，Ｃｕ：０．００３％，Ｍｇ：０．００４％，Ｚｎ：０．００４％，Ｔｉ：０．００２％，Ｖ：０．００４％，Ｍｎ：０．００３％，Ｃｒ：０．００２％，Ａｌ：残存部分。
【００２７】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００２８】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００２９】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００３０】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：１０６ＭＰａ；
延伸性：３０．２％；
導電性：６２．６％ＩＡＣＳ；
６回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３３０％高い値
であった。
【００３１】
実施例４
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５００５ｋｇのアルミニウムインゴット（０．０８％のＳｉ及び０．１３％のＦｅを含有），１８２ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２１％のＦｅを含有），９０．５ｋｇの希土類合金（９．８％の希土類元素を含有），３０ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．５％のＢを含有），及び２．０ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．０ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３ ．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００３２】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で６時間，３４０〜３６０℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００３３】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：０．８０％，Ｓｉ：０．０４％，Ｃｅ：０．１０％，Ｌａ：０．０６％，Ｂ：０．００８％，Ｃａ：０．０１１％，Ｃｕ：０．００５％，Ｍｇ：０．００４％，Ｚｎ：０．００６％，Ｔｉ：０．００３％，Ｖ：０．００３％，Ｍｎ：０．００５％，Ｃｒ：０．００２％，Ａｌ：残存部分。
【００３４】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００３５】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００３６】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００３７】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：９７ＭＰａ；
延伸性：３５．２％；
導電性：６２．０％ＩＡＣＳ；
６回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３３０％高い値
であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は，非鉄金属材料の分野に関し，特にケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在，多くのワイヤ及びケーブルは，導体として銅を採用している。しかし，銅資源は希少であり，銅材料が高価格で，銅ケーブルの設置費が高いなどの理由から，ワイヤ及びケーブルの開発は制限されている。アルミニウム資源は豊富であり，アルミニウム材料が低価格であるという事実により，ワイヤ及びケーブルの導体として，銅の代わりにアルミニウムが使用される傾向にある。
【０００３】
発明の開示
技術的課題
しかし，銅の代わりに従来のＥＣアルミニウムを導体として使用すると，ワイヤ及びケーブルの延伸性，可撓性及び耐クリープ性が弱くなり，使用の際の安全性及び安定性が十分ではない。したがって，銅の代わりに従来のＥＣアルミニウムを導体として使用すると，ワイヤ及びケーブルの開発のための要件を満たすことができなくなる。
【０００４】
発明の概要
本発明の目的は，ケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料を提供することである。導体としての本発明のアルミニウム合金材料によって，ワイヤ及びケーブルは高い延伸性を有し，安全かつ安定的に使用することができる。
【０００５】
上記目的を達成するために，本発明は以下の技術的解決手段を採用する。すなわち，ケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料は以下の成分を含む：
Ｆｅ：０．３０〜１．２０ｗｔ％，Ｓｉ：０．０３〜０．１０ｗｔ％，希土類元素（すなわちＣｅ及びＬａ）：０．０１〜０．３０ｗｔ％，及びその他Ａｌ及び不可避的不純物。
【０００６】
本発明の別の目的は，以下の工程を含む，高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法を提供することである。
１）溶融鋳造
最初に９２〜９８重量部（ｐｂｗ）のＳｉ及びＦｅと，０．７３〜５．２６ｐｗｂのＡｌ―Ｆｅ合金とを含有するＡｌ合金を添加し，７１０〜７５０℃に加熱して融解する；次に７２０〜７６０℃に加熱し，１〜３ｐｂｗの希土類―Ａｌ合金及び０．１７〜０．６７ｐｂｗのＢ−Ａｌ合金を添加し，前記希土類―Ａｌ合金は，Ａｌと希土類元素（Ｃｅ及びＬａ）との合金であり；次に，０．０４〜０．０６ｐｂｗの精製剤を添加して８〜２０分間精製し；次に，前記温度で２０〜４０分間保持し，その後，鋳造する。
２）半焼鈍(semi-annealing)処理
鋳造によって得たアルミニウム合金を２８０〜３８０℃で４〜１０時間保持し，その後，取り出して周囲温度まで自然に冷却する。
【０００７】
前記アルミニウム合金材料は，不可避的不純物元素を更に含み，該アルミニウム合金材料内の不可避的不純物元素の総含有量は，０．３ｗｔ％未満である。
【０００８】
また，アルミニウム合金材料の導電性に対する不純物元素の影響を低下させるため，不純物内のＣａの含有量は０．０２ｗｔ％未満であり，他の不純物元素の含有量は０．０１ｗｔ％未満である。
【０００９】
本発明で提供されるケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料は，以下の利点を有する新型のＡｌ−Ｆｅ合金材料である。
１）本発明において，Ｆｅの含有量は０．３０〜１．２０％の範囲に制御され，そのため，アルミニウム合金の強度を増加させることが可能となり，アルミニウム合金の耐クリープ性及び熱安定性も向上させることが可能である。従来のＥＣアルミニウム材料と比較した場合，耐クリープ性は３００％向上する。また，Ｆｅはアルミニウム合金の靱性を向上させることができ，圧縮ねじり加工（compression and twisting process）におけるアルミニウム合金材料の圧縮係数は０．９３以上と高くなり得て，これは従来のＥＣアルミニウム材料では達成できない。ＥＣアルミニウム材料で製造された導体と比較して，同じ外径のアルミニウム合金で製造された圧縮導体は，断面積が大きく，導電性及び安定性が高く，生産コストが低い。
２）本発明において，Ｓｉの含有量は０．０３〜０．１０％の範囲に制御され，そのため，アルミニウム合金の強度に対するＳｉの増強効果が確保される。
３）本発明において，希土類元素は，Ｓｉの含有量を減少させることが可能であり，そのため，アルミニウム合金の導電性へのＦｅ及び，特にＳｉの影響を非常に低レベルまで低下させる；更に，希土類元素の添加により，アルミニウム合金材料の結晶構造を向上させ，それにより，アルミニウム合金材料の処理特性が向上し，アルミニウム合金材料の処理には好適となる。
４）本発明において，希土類元素は，主にＣｅ及びＬａであり，これらは３）に記載の性能を充分に獲得することができる。
５）本発明において，元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応して化合物を形成することができるが，これらは堆積し，その後，取り除くことができる。したがって，アルミニウム合金の導電性への不純物元素（例えば，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなど）の影響も低下させることが可能となり，アルミニウム合金の導電性を向上させることができる。
６）本発明によるアルミニウム合金を製造する場合には，半焼鈍処理によって合金材料が導電化される。したがって，引張ねじり加工（drawing and twisting process）中の導体の構造に対する応力の悪影響を低下させることができる。そのため，導電性は６１％ＩＡＣＳ（従来のＥＣアルミニウムで製造された導体の導電性の基準は，６１％ＩＡＣＳである。）まで，或いはそれ以上になり得る；更に，焼鈍処理は，アルミニウム合金材料の延伸性及び可撓性を大いに向上させることができる。本発明で提供されるアルミニウム合金材料で製造されたケーブルは，銅ケーブルと比較して３０％高い延伸性と，２５％高い可撓性を有し，曲げ半径は外径の７倍と小さい。一方，銅ケーブルの曲げ半径は外径の１５倍である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例１
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５１００ｋｇのアルミニウムインゴット（０．０７％のＳｉ及び０．１３％のＦｅを含有），４０．４ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２２％のＦｅを含有），５．６ｋｇの希土類合金（１０％希土類元素を含有），８．８ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．５％のＢを含有），及び２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を異なる時間帯に添加することで，希土類元素及び元素Ｂが全面的に機能することが可能となり，効果を高めることができる。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００１１】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で１０時間，２８０〜３００℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００１２】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：０．３％，Ｓｉ：０．０３％，Ｃｅ：０．００８％，Ｌａ：０．００２％，Ｂ：０．００５％，Ｃａ：０．０１５％，Ｃｕ：０．００２％，Ｍｇ：０．００５％，Ｚｎ：０．００２％，Ｔｉ：０．００２％，Ｖ：０．００５％，Ｍｎ：０．００２％，Ｃｒ：０．００１％，Ａｌ：残存部分。
【００１３】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００１４】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００１５】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００１６】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：１０６ＭＰａ；
延伸性：２８％；
導電性：６３．０％ＩＡＣＳ；
６回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３１０％高い値
であった。
【００１７】
実施例２
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５１１０ｋｇのアルミニウムインゴット（０．１０％のＳｉ及び０．１３％のＦｅを含有），２５８ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２３．２％のＦｅを含有），１６６．５ｋｇの希土類合金（９．８％の希土類元素を含有），１０ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．３％のＢを含有），及び２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を異なる時間帯に添加することで，希土類元素及び元素Ｂが全面的に機能することが可能となり，効果を高めることができる。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．３ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００１８】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で４時間，３６０〜３８０℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００１９】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：１．２％，Ｓｉ：０．０８％，Ｃｅ：０．０１９％，Ｌａ：０．１０％，Ｂ：０．００４％，Ｃａ：０．０１％，Ｃｕ：０．００２％，Ｍｇ：０．００４％，Ｚｎ：０．００３％，Ｔｉ：０．００２％，Ｖ：０．００２％，Ｍｎ：０．００５％，Ｃｒ：０．００２％，Ａｌ：残存部分。
【００２０】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００２１】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００２２】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００２３】
本実施例における高導電性，高い延伸性，高可撓性及び高耐クリープ性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：９２ＭＰａ；
延伸性：３６％；
導電性：６１．０％ＩＡＣＳ；
７回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３３０％高い値
であった。
【００２４】
実施例３
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５１２５ｋｇのアルミニウムインゴット（０．１２％のＳｉ及び０．１２％のＦｅを含有），１０７ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２１．９％のＦｅを含有），１１８ｋｇの希土類合金（１０．１％の希土類元素を含有），１４．８ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．０％のＢを含有），及び２．８ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．８ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００２５】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で８時間，３００〜３２０℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００２６】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：０．５５％，Ｓｉ：０．１０％，Ｃｅ：０．１５％，Ｌａ：０．０６％，Ｂ：０．００７％，Ｃａ：０．０１３％，Ｃｕ：０．００３％，Ｍｇ：０．００４％，Ｚｎ：０．００４％，Ｔｉ：０．００２％，Ｖ：０．００４％，Ｍｎ：０．００３％，Ｃｒ：０．００２％，Ａｌ：残存部分。
【００２７】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００２８】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００２９】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００３０】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：１０６ＭＰａ；
延伸性：３０．２％；
導電性：６２．６％ＩＡＣＳ；
６回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３３０％高い値
であった。
【００３１】
実施例４
Ｉ．溶融鋳造処理
１．材料の配合
５００５ｋｇのアルミニウムインゴット（０．０８％のＳｉ及び０．１３％のＦｅを含有），１８２ｋｇのＡｌ−Ｆｅ合金（２１％のＦｅを含有），９０．５ｋｇの希土類合金（９．８％の希土類元素を含有），３０ｋｇのＢ−Ａｌ合金（３．５％のＢを含有），及び２．０ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）
２．供給方法
材料の供給中に，成分をできる限り均等に分配するために，溶銑炉内に，アルミニウムインゴットと共に，Ａｌ−Ｆｅ合金をバッチごとに均等に供給する。
３．熱保存処理
液状アルミニウム合金を均熱炉に流し入れる場合，該均熱炉の温度は７１０〜７５０℃に制御する；希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金を液状アルミニウム合金に添加する場合，均熱炉の温度を７２０〜７６０℃に上昇させるが，該温度は７６０℃を越えない。ここで，温度の上昇は希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の融解に好適であり，それにより，希土類元素及び元素Ｂの処理効果を向上させることが可能となる。
４．希土類処理及びホウ化処理
４．１．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する３０分前に，３分の１の希土類−Ａｌ合金を添加する。
４．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する５分前に，残りの３分の２の希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａ合金を添加する。
４．３．希土類−Ａｌ合金及びＢ−Ａｌ合金の供給位置が，均熱炉内で均等に分布することが可能となる。
５．精製（スラグ除去，ガス除去，攪拌及び除滓）
５．１．均熱炉全体で液状アルミニウム合金の成分を均質にするために，該液状アルミニウム合金を，均熱炉の隅部の位置にあるものも含めて５分間攪拌する。
５．２．均熱炉に液状アルミニウム合金を充填する場合，液状アルミニウム合金の底部内で吹込みノズルを動かしながら，２．０ｋｇの精製剤（２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌ）の粉末を，高純度窒素ガスで液状アルミニウム合金の底部に３〜５分間吹き込み，ガスによって，含有スラグを該液状アルミニウム合金の表面に沿って均一に上昇させる。浮遊している酸化アルミニウムスラグを炉から完全に除去することで，精製剤がもたらした新たな不純物を，可能な限り減少させることができる。
６．現場で採取した試料の迅速な分析と保持及び熱保存
液状アルミニウム合金のＦｅの含有量がスラグの除去後の要件を満たす場合，液状アルミニウム合金を２０〜４０分間保持する。
７．連続鋳造及び圧延処理の制御
７．１．温度制御
７．１．１．鋳造用取鍋の温度：７２０〜７３０℃
７．１．２．圧延機へ供給される条片の温度：４５０〜４９０℃
７．１．３ ．アルミニウムロッドの最終圧延温度：約３００℃
７．２．連続鋳造機内の冷却水の制御
鋳造ホイールの外部の水量に対する鋳造ホイールの内部の水量：３：２；
２次冷却水の量は，鋳造された条片の温度にあわせて調節する。
７．３．鋳造機の電圧：６０〜９０Ｖ
７．４．圧延機を通過する電流：２００〜２８０Ａ；圧延機の速度：７．５〜８．５ｍ／分
【００３２】
ＩＩ．半焼鈍処理
アルミニウム合金材料から製造されたアルミニウム合金ロッドを，焼鈍炉内で６時間，３４０〜３６０℃で保持し，その後，該ロッドを取り出して，周囲温度まで自然に冷却する。
【００３３】
このような方法で得たアルミニウム合金材料は，重量パーセントで測定した以下の成分を含有する：
Ｆｅ：０．８０％，Ｓｉ：０．０４％，Ｃｅ：０．１０％，Ｌａ：０．０６％，Ｂ：０．００８％，Ｃａ：０．０１１％，Ｃｕ：０．００５％，Ｍｇ：０．００４％，Ｚｎ：０．００６％，Ｔｉ：０．００３％，Ｖ：０．００３％，Ｍｎ：０．００５％，Ｃｒ：０．００２％，Ａｌ：残存部分。
【００３４】
元素Ｂは，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒなどの不純物元素と反応し，化合物を形成するが，これらは堆積し，その後，取り除くことができるため，製造したアルミニウム合金材料内の元素Ｂの含有量は，実際に添加した量よりも低くなる。アルミニウム合金材料内の不純物の総含有量は０．３％未満であると認められるが，０．０２％未満であるＣａの含有量を除いて，他の不純物元素の含有量は０．０１％未満である。
【００３５】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能試験データは，以下の通りである。
【００３６】
張力強度及び延伸性をＡＳＴＭ Ｂ５７７に記載の方法によりテストした；
導電性をＡＳＴＭ Ｂ１９３に記載の方法によりテストした；
可撓性をＧＢ １２７０６．１に記載の「曲げ試験後の部分放電試験」の方法によりテストした；
クリープ特性を「ワイヤ及びケーブル」マニュアルに記載のクリープ試験方法によりテストした。
【００３７】
本実施例における高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の性能データは，
張力強度：９７ＭＰａ；
延伸性：３５．２％；
導電性：６２．０％ＩＡＣＳ；
６回の曲げ半径試験後の部分放電試験：合格；
耐クリープ性：ＥＣアルミニウムより３３０％高い値
であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量パーセントで測定した以下の成分；
０．３０〜１．２０％のＦｅと，
０．０３〜０．１０％のＳｉと，
０．０１〜０．３０％の希土類元素（すなわちＣｅ及びＬａ）と，
残存部分にＡｌ及び不可避的不純物と
を含むケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項２】
重量パーセントで測定された前記アルミニウム合金内の不純物の総含有量が０．３％未満である請求項１記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項３】
重量パーセントで測定された，前記不純物内のＣａの含有量が０．０２％未満であり，前記不純物内の他の元素の含有量が０．０１％未満である請求項２記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項４】
重量パーセントで測定された，Ｃｅの含有量が０．００５〜０．２０％であり，Ｌａの含有量が０．００１〜０．１５％である請求項１記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項５】
１）溶融鋳造
最初に９２〜９８重量部（ｐｂｗ）のＳｉ及びＦｅと，０．７３〜５．２６ｐｗｂのＡｌ―Ｆｅとを含有するＡｌ合金を添加し，７１０〜７５０℃に融解状態まで加熱し；次に７２０〜７６０℃に加熱し，１〜３ｐｂｗの希土類―Ａｌ合金及び０．１７〜０．６７ｐｂｗのＢ−Ａｌ合金を添加し，ここでは，前記希土類―Ａｌ合金はＡｌと希土類元素（Ｃｅ及びＬａ）との合金であり；次に，０．０４〜０．０６ｐｂｗの精製剤を添加し，８〜２０分間精製し；次に前記温度で２０〜４０分間保持し，その後，鋳造する工程と，
２）半焼鈍処理
得られたアルミニウム合金を２８０〜３８０℃で４〜１０時間保持し，その後，取り出して，周囲温度まで自然に冷却する工程と
を含む請求項１記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項６】
ＳｉとＦｅとを含有する前記アルミニウム合金内のＳｉの含有量は０．０７〜０．１２％であり，ＳｉとＦｅとを含有する前記アルミニウム合金内のＦｅの含有量は０．１２〜０．１３％であり，前記Ａｌ−Ｆｅ合金内のＦｅの含有量は２０〜２４％であり，Ｂ−Ａｌ合金内のＢの含有量は３〜４％であり，前記希土類−Ａｌ合金内のＣｅ及びＬａの含有量は９〜１１％である請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項７】
Ａｌ及び前記Ａｌ−Ｆｅ合金を融解して均熱炉に流し入れ，前記均熱炉に液状のアルミニウム合金を充填する３０分前に前記希土類−Ａｌ合金の３分の１を添加し，前記均熱炉に前記液状のアルミニウム合金を充填する５分前にＢ−Ａｌ及び前記希土類−Ａｌ合金の残り３分の２を添加する請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項８】
前記精製剤の粉末が２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌを含む請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項９】
前記鋳造工程において，鋳造用取鍋の温度が７２０〜７３０℃であり，圧延機に供給された，鋳造された条片の温度が４５０〜４９０℃であり，最終圧延の温度が３００℃である請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項１】
重量パーセントで測定した以下の成分；
０．３０〜１．２０％のＦｅと，
０．０３〜０．１０％のＳｉと，
０．０１〜０．３０％の希土類元素（すなわちＣｅ及びＬａ）と，
残存部分にＡｌ及び不可避的不純物と
を含むケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項２】
重量パーセントで測定された前記アルミニウム合金内の不純物の総含有量が０．３％未満である請求項１記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項３】
重量パーセントで測定された，前記不純物内のＣａの含有量が０．０２％未満であり，前記不純物内の他の元素の含有量が０．０１％未満である請求項２記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項４】
重量パーセントで測定された，Ｃｅの含有量が０．００５〜０．２０％であり，Ｌａの含有量が０．００１〜０．１５％である請求項１記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料。
【請求項５】
１）溶融鋳造
最初に９２〜９８重量部（ｐｂｗ）のＳｉ及びＦｅと，０．７３〜５．２６ｐｗｂのＡｌ―Ｆｅとを含有するＡｌ合金を添加し，７１０〜７５０℃に融解状態まで加熱し；次に７２０〜７６０℃に加熱し，１〜３ｐｂｗの希土類―Ａｌ合金及び０．１７〜０．６７ｐｂｗのＢ−Ａｌ合金を添加し，ここでは，前記希土類―Ａｌ合金はＡｌと希土類元素（Ｃｅ及びＬａ）との合金であり；次に，０．０４〜０．０６ｐｂｗの精製剤を添加し，８〜２０分間精製し；次に前記温度で２０〜４０分間保持し，その後，鋳造する工程と，
２）半焼鈍処理
得られたアルミニウム合金を２８０〜３８０℃で４〜１０時間保持し，その後，取り出して，周囲温度まで自然に冷却する工程と
を含む請求項１記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項６】
ＳｉとＦｅとを含有する前記アルミニウム合金内のＳｉの含有量は０．０７〜０．１２％であり，ＳｉとＦｅとを含有する前記アルミニウム合金内のＦｅの含有量は０．１２〜０．１３％であり，前記Ａｌ−Ｆｅ合金内のＦｅの含有量は２０〜２４％であり，Ｂ−Ａｌ合金内のＢの含有量は３〜４％であり，前記希土類−Ａｌ合金内のＣｅ及びＬａの含有量は９〜１１％である請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項７】
Ａｌ及び前記Ａｌ−Ｆｅ合金を融解して均熱炉に流し入れ，前記均熱炉に液状のアルミニウム合金を充填する３０分前に前記希土類−Ａｌ合金の３分の１を添加し，前記均熱炉に前記液状のアルミニウム合金を充填する５分前にＢ−Ａｌ及び前記希土類−Ａｌ合金の残り３分の２を添加する請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項８】
前記精製剤の粉末が２３％のＮａ３Ａｌ・Ｆ６＋４７％のＫＣｌ＋３０％のＮａＣｌを含む請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【請求項９】
前記鋳造工程において，鋳造用取鍋の温度が７２０〜７３０℃であり，圧延機に供給された，鋳造された条片の温度が４５０〜４９０℃であり，最終圧延の温度が３００℃である請求項５記載のケーブル用の高い延伸性を有するアルミニウム合金材料の製造方法。
【公表番号】特表２０１２−５２４８３７（Ｐ２０１２−５２４８３７Ａ）
【公表日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０６３１７（Ｐ２０１２−５０６３１７）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２０１０／０７１６５４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２１５１７
【国際公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（５１１２１２３９８）アンフイ ジョイセンシス ケーブル カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２０１０／０７１６５４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２１５１７
【国際公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（５１１２１２３９８）アンフイ ジョイセンシス ケーブル カンパニー リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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