JPH01255637A - 導電用アルミニウム合金 - 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】 産業上の利用分野 この発明は各種電子橢器、電気機器等における導電材料
として使用される高導電率アルミニウム合金に関するも
のである。

従来の技術 一般に導電用の純アルミニウム系高導電率アルミニウム
合金としては、ＪＩＳ　　Ｈ４１８０で規定される１０
６０合金や、ＪＩＳ　　Ｈ４０００で規定される１０７
０合金が広く用いられている。

１０６０合金は、ＪＩＳ　　Ｈ４１８０の規格において
その合金成分含有量がＳｉ０．２５％（ｖｔ％、以下同
じ）以下、Ｆｅｏ、３５％以下、Ｃｕ０．０５％以下、
ＭｎＯ，０３％以下、Ｍｑｏ、０３％以下、Ｚｎ０．０
５％以下、Ｔｉ　　０．０３％以下と定められ、また１
０７０合金はＪＩＳ　　Ｈ４０００の規格においてその
合金成分含有量がＳｉ０．２０％以下、１”ｅＯ，２５
％以下、Ｑｕｏ、０４％以下、Ｍ　ｎ　Ｏ，０３％以下
、Ｍｇ０．０３％以下、Ｚｒ１０．０４％以下、Ｔｉ　
　０．０３％以下と定められている。

ところで一般に導電用の高導電率アルミニウム合金とし
ては、導電率がｌＡＣ３％（以下導電率については全て
ｌＡＣ３％で示す）にして６１％以上のものが要求され
ている。アルミニウム合金においては、そのうちに含ま
れる不純物含有量を少なくすれば、導電率が高くなるこ
とが知られている。実際の導電用アルミニウム合金にお
いては、特にＣｕ。

Ｍｎ、Ｔ！、Ｖを極微量に規制した高純度電気用アルミ
ニウム地金を用いて鋳造し、合金中の不純物元素含有吊
を少なくしており、またＦｅｆｆ１やＳｉ吊も規制し、
一般にはＳｉ０．０５％程度、Ｆｅ　Ｏ，１０％程度と
して導電率６１．０％以上の材料を得ている。

弁明が解決すべき問題点 前述のようにＣｕ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖなどの不純物元素の
含有量やＦｅ、Ｓｉの含有量を極力低減すれば高４電率
のアルミニウム合金を得ることかできるが、やみくもに
これらの吊を低減しようとすれば、導電率は高くなって
も、地金コストや溶解炉等の問題から高コスト化をＩＢ
いてしまう。

この発明は以上の事情を背傾としてなされたもので、い
たずらに高コスト化を眉くことなく、導電率６１％以上
の高導電率を確実に得ることができるアルミニウム合金
を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本光明者等が導電率とアルミニウム合金の成分組成、粗
織との関係について詳細に検討を重ねたところ、単純に
不純物量を低減するのではなく、合金中のＦｅ固溶量、
Ｓｉ固溶阜をそれぞれ特定の値以下どすることによって
、導電率６１％以上の高導電率材料が得られることを見
出し、この発明をなでに至った。

すなわちこの光間の４　Ｔ５用アルミニウム合金は、Ｆ
　ｅ　Ｏ，０４〜０．７０　ｗｔ％、Ｓ　ｉ　　０．０
４〜０．２５　ｗｔ％を含有し、不可避的不純物を各元
素それぞれＱ、Ｑ２　ｗｔ％以下、総量で０．０５　ｗ
ｔ％以下に規制し、残部がＡ１からなる成分組成を有し
、しかも［ｅの固溶量が１ｏｏｐｐｍ＋以下、＄１の固
溶量が４００ｐｐｍ＋以下であることを特徴とするもの
である。

作　　　用 不純物元素含有量を少量に規制したアルミニウム合金の
４電率には、マトリックス中に固溶しているＦｅの吊（
固溶Ｆｅｆｆ１）および同じくマトリックス中に固溶し
ているＳｌの吊（固溶５ｉｆｆｉ）が大きく影響し、特
に固溶Ｆｅ吊の影響が大きい。

固溶Ｓｉは同じ固溶量で比較すれば固溶Ｆｅはとには導
電率に与える影響は大きくないが、ＳｉはＦｅと比較し
て固溶度が大きく、実際の合金中で固溶しているＳｉ吊
も固溶Ｆｅ吊より格段に多いから、量的な変動が大きく
、そのため固溶５ｉｆｆｉも結局は導電率に大きな影響
を及ぼす。固溶Ｆｅ量、固溶５ｉ吊が導電率に及ぼす影
響を本発明者等が調べたところ、合金中の総Ｆｅｌや総
Ｓｉ量、その他の不純物量をかなりの程度まで規制して
も、固溶「ｅ吊が１００ｐｐｍを越えるかまたは固溶５
ｉｆｆｉが４００ｐｐｍ＋を越えれば、導電率６１％以
上の材料を安定して得ることが困難であることが判明し
た。そして逆にＦｅの総量やＳｉの総量がある程度大き
くても、固溶Ｆｅ吊を１００ｐｐＩ１１以下としかつ固
溶Ｓｉ吊を４００ｐｐｒａ以下とすれば導電率６１％以
上の材料を安定して得ることができることが判明した。

したがってこの発明では固溶Ｆｅ吊を１００ρｐｉ以下
、固溶Ｓ１量を４００ｐｐｍ以下に規制することとした
。

さらにこの発明のアルミニウム合金ではＦｅの総量Ｊ３
よびＳｉの総量、不可避的不純物元木吊も規定しており
、これらの限定理由について以下に説明する。

Ｆｅ： Ｆｅｆｆ１を０．０４％未満とすることは著しいコスト
１胃を招く。またＦｅｆｆ１が０．７％を越えれば、鋳
造法によってはＦｅの強制固溶量が著しく大きくなり、
固ｍ　Ｆ　ｅ　ｆｆｌを１００＋１ｐ１１以下に規制す
ることが困難となる。したがってＦｅの総量は０．０４
〜０．７％の範囲内とした。

Ｓｌ： ５ｉｆｆｉを０．０４％未満とすることはＦｅの場合と
同作に著しいコスト１胃を招く。一方Ｓｉ量が０．２５
％を越えれば、固溶５ｉｆｆｌを４００ｐｐｍ以下に抑
制することが困難となる。したがってＳｉの総量は０゜
０４〜０．２５％の範囲内とした。

不可避的不純物： 通常のアルミニウム合金においては、Ｍｎ。

Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｍ（７，ＣＩＪ等が不可避的不
純物として含まれるが、いずれかの不純物元素の単独含
有量が０．０２％を越えるか、または合計の含有量が０
．０５％を越えれば、前述のように固溶Ｆ　ｅ　ｆｆｉ
、固１ｓｉｆｆｉをそれぞれ１００ｐｐＴＩｌ以下、４
（１０ｐｐｌ以下に規制しても、６１％以上の導電率を
１ｑることが困難となる。したがって不可避的不純物元
素は、それぞれ０．０２％以下、合計でＯ，ＯＳ％以下
に規制した。なお各種不可避的不純物元素のうちでも特
にＭｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒは導電率に悪影響を及ぼ
すから、これらはそれぞれ０．０１％以下とすることが
望ましい。

以上のように、この発明のアルミニウム合金では、固溶
Ｆｅｆｆ１を１００ｐｐＩ以下、固溶５ｉｆｆｉを４０
０ｐｐ＋ｉ以下に規制し、併せて不可避的不純物元素含
有量を前述のように規制することによって、導電率６１
％以上の材料を安定して得ることが可能となつ　１こ　
。

発明の実施のための具体的な説明 この発明のアルミニウム合金は、基本的には固溶Ｆｅ吊
、固溶５ｉｆｆｉをそれぞし１１００ｐｐ以下、　　′
４００ｐｐｍ以下に規制していることが重要であるが、
このような固溶Ｆｅｅは第１図に示すような分析方法に
よって知得することができ、また固溶Ｓ１吊は第２図に
示すような分析方法によって求めた残漬Ｓｉ吊を総Ｓｉ
吊から差引くことにより知得することができる。

次この弁明の導電用アルミニウム合金の製造方法につい
て説明する。

この発明の導電用アルミニウム合金は前述のように合金
中の固溶Ｆｅ量および固溶５ｉｆｆｉを規制しており、
したがってその製造方法とし°てもこれらの固溶量を規
制するための方策を講じる必要がある。そこで基本的に
は、１ＩｆＪ述のような成分組成の合金鋳塊を熱間圧延
するに先立って３００〜５５０℃において０．５〜２４
時間加熱し、熱間圧延後に加工率５０％以上の冷間加工
（冷間圧延もしくは線引加工等）を施し、最終焼鈍とし
て２２０〜３３０℃において０．５〜２４時間加熱する
方法を適用することが望ましい。あるいはまた前記成分
組成の合金鋳塊を熱間圧延するに先立って前記同様に３
００〜５５０℃において０．５〜２４時間加熱し、熱間
圧延後に加工率３０％以上の冷間加工と２２０〜３３０
℃での０．５〜２４時間の中間焼鈍とを１回または２回
以上繰返し実施した後、加工率５０％以上の最終冷間加
工を行ない、その後最終焼鈍として前記同様に２２０〜
３３０℃において０．５〜２４時間加熱する方法を適用
することが望ましい。

以下にこれらの製造方法についてさらに詳細に説明する
。

先ず前述のようにＦ　ｅ　Ｏ，０４〜０．７０％、Ｓｉ
０．０４〜０．２５％、その他の不可避的不純物を各元
素それぞれｏ、　０２％以下、総量で０．０５％以下ど
なるように調整されたアルミニウム合金溶湯を常法にし
たがって鋳造し、鋳塊を作成する。ここで常法とは、ブ
ロベルチ法や連続鋳造圧延法等による連続鋳造、あるい
はビレットやスラブのＤＣ猜造等を意味する。

このような鋳塊においては、その冷却速度によっても異
なるが、Ｆｅの固溶量は少なくとも３００ｐｐｍを越え
ており、またＳｉはその添加量の大半が固溶している。

このようなレベルのＦｅ固溶量、Ｓｉ［１ｌｉｌ溶吊で
は当然のことながら導電率が低いから、固溶していたＦ
ｅ、Ｓｉを鋳造後の工程において析出させて、これらの
固溶量を低減させる必要がある。そのための第１段階と
して、鋳塊の加熱および熱間圧延がある。すなわち、熱
間圧延に先立つ鋳塊の加熱を３００〜５５０℃の温度範
囲にて０．５〜２４時間保持の条件にて行ない、その後
熱間圧延を行なう。但しこの加熱は、均熱処理として行
なっても、あるいは熱間圧延直前の加熱処理として行な
っても良い。すなわち予め鋳塊を３００〜ｂ 再びその温度範囲に再加熱して熱間圧延に供しても良く
、あるいは鋳塊を３００〜５５０℃Ｘ０．５〜２４時間
加熱し、そのまま熱間圧延に供しても良い。

上述のように熱間圧延前の加熱を３００〜ｂ×０．５〜
２４時間とする理由は次の通りである。

すなわち、Ｆｅは３００〜５５０℃の範囲でその析出が
最大どなるから、その温度範囲での加熱によりＦｅの固
溶量を低減することができる。ここで３００℃未満では
「ｅの析出が不充分でその固溶量を充分に低減させるこ
とができず、一方５５０℃を越えればＦｅの再固溶が生
じてその固溶量が多くなってしまう。またＳｉは、鋳塊
段階では金属Ｓ：どじでは析出しないが、３００〜５５
０℃の範囲内の温度での加熱により固溶ＳｉがＡｆ−Ｆ
ｅ系の晶出物中に移行して、αＡｔｘ　Ｆｅｓ　ｒ　。

βＡｌＦｅ５　ｉとなったり、Ａｌ３Ｆｅ　（Ｓ　ｉ　
）となったりし、また析出物もαＡＩ　ＦｅＳ　ｉ等と
なり、Ｆｅの析出とＳｉの析出とが共存する。ここで３
００℃未満ではＳｉの析出も不充分となり、一方５５０
℃を越えれば晶出物中のＳｉが再びマトリックス中へ移
行し、マトリックス中のＳｉ固溶吊が増大してしまう。

なお鋳塊加熱時間が０．５時間未満ではＦｅ、Ｓｉを析
出させる効果が充分に得られず、一方２４時間を越える
長時間加熱を行なってもいたずらにコストが増すだけで
ある。したがって鋳塊加熱の条件は３００〜５５０℃に
て０．５〜２４時間とする。

もちろん上述のような鋳塊加熱と熱間圧延の段階のみで
は、固Ｆ８Ｆ　ｅ量、固溶５ｉｆｆｉを目標とするレベ
ルまで低減させることは困難であるが、その後の処理に
先立って、上記条件での熱処理によりＦｅ、５ｉの固溶
レベルを適当なレベルまで下げておかなければ、最終的
な目標レベルまで低下させることは困難である。

熱間圧延後には冷間圧延や冷間線引加工等の冷間加工を
行ない、その後最終焼鈍を施すが、この場合の冷間加工
は加工率５０％以上どし、また最終焼鈍は２２０〜３３
０℃の範囲内の温度で０．５〜２４時間の加熱とする。

これらの冷間圧延および最終焼鈍の条件も、Ｆｅ、５ｉ
の析出を促進してその固溶量を低減させるために重要で
ある。すなわち、ＦｅおよびＳｉの析出サイトとしては
転位が重要であり、転位密度を高くすることがＦｅ、Ｓ
ｉの析出に寄与する。したがって冷間加工度を大きくし
て転位密度を高めておくことにより、その後の焼鈍でＦ
ｅ、Ｓｉの析出量を多くし、固溶Ｆｅ吊、固溶５ｉｆｆ
ｉを目標レベルまで低減させることができる。冷間加工
後の最終焼鈍では、Ｆｅ、ＳｉはＡｌＦｅＳｉ系析出物
として析出し、またＳｉは金属Ｓｉとしても析出する。

ここで、冷間加工率が５０％未満では転位密度の１屏が
不充分であり、その後の最終焼鈍で充分なＦｅ、Ｓｉの
析出が図れない。またＲ終焼鈍温度が２２０℃未満では
Ｆｅ、Ｓｉの析出が不充分であって、特にＦｅの析出が
不充分となり、一方３３０℃を越えてもＦｅ、Ｓｉの析
出が不充分で、特にＳｌが再固溶をはじめて、固溶量低
減が達成されなくなる。最終焼鈍の時間が０．５時間未
満では上述のようなＦｅ、Ｓｉの析出が充分に行なわれ
ず、一方２４時間を越える長時間加熱を行なってもいた
ずらにコスト増大を招くだけである。したがって冷間加
工は加工率５０％以上、最終焼鈍の条件は２２０〜ｂ 鈍における加熱速度は遅いことが好ましく、通常は１０
０’Ｃ／ｈｒ以下の昇温速度とすることが望ましい。

またＦｅ、Ｓｉの析出をより一一促進させるために、熱
間圧延後に１次冷間加工と中間焼鈍とを１回行なうかま
たはこれらを２回以上繰返した後、最終冷間加工し、そ
の後Ｒ終焼鈍を施しても良い。

この場合の１次冷間加工は加工率３０％以上とし、中間
焼鈍は２２０〜ｂ とが好ましい。この場合も最終冷間加工は前述の場合と
同様に５０％以上どし、最終焼鈍も２２０〜ｂ 冷間加工による転位速度増大と上記温度範囲での焼鈍に
よるＦｅ、Ｓｉの析出を繰返すことによって、Ｆｅ、Ｓ
ｉの固溶量を充分に低減させることが可能となる。

実施例 第１表の合金符＠１，２に示す成分組成の合金をＤＣ鋳
造法により厚さ５００ｒＲＩｎ１幅１２００．．のスラ
ブに鋳造し、そのスラブを第２表中に示す鋳塊加熱条件
で加熱して常法にしたがって熱間圧延し、厚さ４１Ｒｍ
の熱延板とした。次いでその熱延板を第２表に示すよう
に冷間圧延−最終焼鈍、もしくは１次冷間圧延−中間焼
鈍−最終冷間圧延−Ｒ終焼鈍の工程にしたがって処理し
た。最終焼鈍後の板におけるＦｅ固固溶、Ｓｉ［ｉｆｌ
溶量を既に述べた方法により調べるとともに、導電率を
調べた。その結果も第２表中に併せて示す。

第２表において、条件符号Ａ−Ｃは同じ成分組成の合金
１について製造条件を変えることによって「ｅ固溶量、
Ｓｉ固溶吊を異ならしめたものであるが、条件符号Ｃで
はＦｅ固固溶、Ｓｉ固溶吊がこの発明で規定する上限を
越えているため６１％以上の導電率が得られなかったの
に対し、条件符号Ａ、８ではＦｅ固固溶、Ｓｉ固固溶が
それぞれこの発明の上限値の１００１）１１１．４ｏｏ
ｐｐＨを下廻り、導電率６１％以上を確保することがで
きた。また条件ｒＴ号り、Ｅは合金２について製造条件
を変えることによりＦｅ、Ｓｉの固溶量を異ならしめた
ものであり、この場合も条件符号ＥではＦｅ固固溶、Ｓ
ｉ固固溶がこの弁明の上限を越えているため導電率が低
く、一方条件符号りでは「ｅ固溶量、Ｓｉ固固溶がそれ
ぞれ１１００ｐｐ、４ｏｏｐｐｍを下廻り、６１％以上
の４電亭を確保することができた。

発明の効果 この発明の４電用アルミニウム合金は、Ｆｅの固溶量を
１００ｐｐｍ以下に規制するとともにＳｉの固溶量を４
００ｐｐ１１以下に規制することによって、Ｆｅの総合
有量やＳｉの総合有量は極端に低減しなくても、またそ
の他の不純物元素含有量を極端に規制しなくても、６１
％以上の高導電率が確実に得られ、したがってこの発明
の導電用アルミニウム合金を用いれば、いたずらに高コ
スト化を眉くことなく高導電率材料を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウム合金中におけるＦｅの固溶量を測
定するための分析方法を示すフローチャート、第２図は
アルミニウム合金中における固溶Ｓｉを除いた残漬Ｓｉ
吊を測定づるための分析方法を示すフローチャートであ
る。 出願人　　スカイアルミニウム株式会社代狸人　弁理士
　閤田武久 （ほか１名） 第２図 ０．３〜１、Ｏｇ γ冷１０分 ベンジルアルコール５０威、１４０℃ メンブランフィルタ−ポアサイズ０．４５伽ベンジルア
ルコ一ル６回 メタノール７回 ２０％Ｎａ０Ｉ−１２０ａｅ ３％１−１２０２　２ｍ ５０％トＩ０１　　　２３ｄ ５０％ＨＮＯ３２戒 ２５０威蒸溜水 ５０成 １０％モリブデン酸アンモニウム４威 ３０℃×１０分保持

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ０．０４〜０．７０ｗｔ％、Ｓｉ０．０４〜０．２
   ５ｗｔ％を含有し、不可避的不純物を各元素それぞれ０
   ．０２ｗｔ％以下、総量で０．０５ｗｔ％以下に規制し
   、残部がＡｌからなる成分組成を有し、しかもＦｅの固
   溶量が１００ｐｐｍ以下、Ｓｉの固溶量が４００ｐｐｍ
   以下であることを特徴とする導電用アルミニウム合金。