CN102264929A

CN102264929A - 铝合金线材

Info

Publication number: CN102264929A
Application number: CN2010800037684A
Authority: CN
Inventors: 关谷茂树; 三原邦照; 须斋京太
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-11-30
Also published as: EP2383357A1; US20110266029A1; EP2383357A4; JPWO2010082670A1; EP2383357B1; WO2010082670A1; JP4609865B2

Abstract

本发明提供一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.1～0.4质量％的Fe、0.1～0.3质量％的Cu、0.02～0.2质量％的Mg和0.02～0.2质量％的Si，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，其中，所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～25μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。

Description

铝合金线材

技术领域

本发明涉及可以用作电气配线体的导体的铝合金线材。

背景技术

以往，作为汽车、电车、飞机等移动体的电气配线体，使用在被称为线束(wire harness)的含铜或铜合金的导体的电线上安装有铜或铜合金(例如黄铜)制端子(连接器，connector)而得到的部件。在近年来的移动体的轻质化进程中，进行了使用比铜或铜合金更轻的铝或铝合金作为电气配线体的导体的研究。

铝的比重为铜的约1/3，而铝的导电率为铜的约2/3(以纯铜为100％IACS的基准时，纯铝为约66％IACS)。因此，为了使纯铝导体线材中流过与纯铜导体线材相同的电流，纯铝导体线材的截面积需要为纯铜导体线材的约1.5倍，即便如此，在重量方面铝仅为铜的约一半，这就是铝的优势。

需要说明的是，上述的％IACS表示以国际退火铜标准(InternationalAnnealed Copper Standard)的电阻率1.7241×10^-8Ωm作为100％IACS时的导电率。

为了将铝用作移动体的电气配线体的导体，有若干问题需要改善，其中之一就是耐蠕变特性的改善。与铜相比，铝的熔点要低约500℃，其耐热性比铜低，这是公知的事实。就移动体的热环境而言，当以汽车作为移动体的例子时，人及行李搭乘的车舱部分在炎热的盛夏温度为约80℃，而对于引擎室、驱动用发动机这些部分而言，如果考虑到这些部分的发热，局部会达到约150℃，这对铝而言是容易蠕变的环境温度。

此外，移动体的电气配线体的设置环境与架空输电线、电力线缆等的设置环境不同，有许多情况下不会想到设置冷却装置，这是强烈要求移动体用电气配线体本身的特性提高的重要原因之一。

作为移动体的电气配线体的导体的铝电线铆接于端子。该“铆接”部分与端子连接，从而传导电流、信号。因此，如果该部分的电线发生蠕变，则存在线变细而从铆接部分脱落的隐患。当然，作为铆接方法，有压粘、压焊等，但可以容易地推测，任何一种方法中，如果电线的线径变细，其连接强度都会降低。

特别是，在将电气配线体用于移动体的情况下，施加突发应力后伴随微振动产生的微小应力是一种常态负荷，因而，可以认为，电线从端子脱落的可能性比一般的电子设备(例如个人电脑、电视机等的内部配线)要高。

因此，作为移动体用途，从连接可靠性的角度来看，耐蠕变特性优异的铝导体的开发也是必要的。

相对于这样的用途，输电线用途中使用的多为纯铝(1000系)，但是，如非专利文献1和非专利文献2所示，可以说与合金材相比，纯铝材的耐蠕变特性差。因此，进行了加入各种添加元素的合金化研究。然而，合金化导致导电率降低也是公知的事实。因此，考虑到导电性，无法使用耐蠕变特性良好的2000系、6000系，这以外的合金类也不合适。

这里，对蠕变进行说明。蠕变是指：在恒定的应力或负荷下，塑性变形随时间进行的现象。在不能忽略原子的扩散的程度的高温区，即使在不依赖于温度、应变速率的屈服应力以下的负荷下也会发生塑性变形，即使在恒定应力下，随着时间经过应变也会增加从而导致破坏。对于铝而言，从150℃附近起就会发生这种高温区的蠕变。

所述铝导体必须恒久地、切实地与铜端子连接，从追求其可靠性的目标考虑，希望满足要求耐热性的特性值。然而，在用于输电线、电力线缆的纯铝系材料或者主要涉及汽车用线束的专利文献1～13所列举的合金中，不能说具有能够满足移动体用途的特性和成本。

特别是，专利文献1、3、4、8、11～13等列举的合金中，通过制成添加Zr的合金来改善耐蠕变特性，但其导电率大幅降低。而且，为了进行Al₃Zr金属间化合物的形成，需要长时间的热处理，存在的问题是工序控制困难。

而且，铝(合金)导体如上所述地与铜端子连接(压焊、压粘等)，由于受到压缩应力而更容易发生蠕变。其压缩量约为5～50％，因端子种类、导体线径而不同。因此，希望具有在受到上述压缩加工的状态下不易发生蠕变的特性。

因此，需要在体现汽车、电车等移动体用途的电气电子设备中使用的铝导体的可靠性的耐蠕变特性的评价中，在赋予了模拟铜端子与导体的铆接部的加工变形的状态下评价耐蠕变特性的铝(合金)导体，而并不仅仅是单纯地对退火材料在热处理前后的强度劣化进行评价。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-311102号公报

专利文献2：日本特开2006-12468号公报

专利文献3：日本专利3530181号公报

专利文献4：日本特开2005-336549号公报

专利文献5：日本特开2004-134212号公报

专利文献6：日本特开2005-174554号公报

专利文献7：日本特开2006-19164号公报

专利文献8：日本特开2006-79885号公报

专利文献9：日本特开2006-19165号公报

专利文献10：日本特开2006-19163号公报

专利文献11：日本特开2006-253109号公报

专利文献12：日本特开2006-79886号公报

专利文献13：日本特开2000-357420号公报

非专利文献

非专利文献1：軽金属，Vol.19，No.7，p310-315(1969)“アルミニウム稀薄二元系合金の高温クリ一プ特性”

非专利文献2：軽金属，Vol.34，No.1，p8-13(1984)“アルミニウム合金の硬さに及ぼす荷重保持時間の影

と室温クリ一プ試験”

发明内容

发明要解决的问题

本发明的课题在于，提供一种铝合金线材，其无需添加Zr，即使在受到压缩加工的状态下也不易发生蠕变、耐蠕变特性良好，且拉伸强度、导电性良好的，可以用作移动体的电气配线体的导体的铝合金线材。

解决问题的方法

鉴于上述情况，本发明人等发现了适当地评价作为移动体的电气配线体的导体使用的铝合金线材所希望的耐蠕变特性的方法。并且还发现，作为满足该评价方法中要求的耐蠕变特性的铝合金线材，通过适当地规定铝合金中所含的合金成分、以及在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径，能够改善耐蠕变特性，进而能够改善拉伸强度、导电率，并基于该发现完成了本发明。

即，本发明提供：

(1)一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.1～0.4质量％的Fe、0.1～0.3质量％的Cu、0.02～0.2质量％的Mg和0.02～0.2质量％的Si，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，其特征在于，所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～25μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。

(2)一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.1～0.4质量％的Fe、0.1～0.3质量％的Cu、0.02～0.2质量％的Mg和0.02～0.2质量％的Si，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，且该铝合金线材在最终退火后经过了加工率5～50％的冷加工，其特征在于，所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～25μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为5×10^-3(％/小时)以下。

(3)一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.3～0.8质量％的Fe以及总计为0.02～0.5质量％的选自Cu、Mg、和Si中的1种以上元素，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，其特征在于，所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～30μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。

(4)一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.3～0.8质量％的Fe以及总计为0.02～0.5质量％的选自Cu、Mg、和Si中的1种以上元素，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，且该铝合金线材在最终退火后经过了加工率5～50％的冷加工，其特征在于，所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～30μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为5×10^-3(％/小时)以下。

(5)上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金线材，其拉伸强度为80MPa以上，且导电率为55％IACS以上。以及

(6)上述(1)～(5)中任一项所述的铝合金线材，该铝合金线材作为配线材料搭载在移动体中，其用作蓄电池线缆、线束或发动机用导线。

在本发明中，加工率是用下式：

{(加工前的截面积-加工后的截面积)/加工前的截面积}×100

表示的数值(％)。

发明的效果

本发明的铝合金线材是耐蠕变特性良好，且拉伸强度、导电性也良好的导体，其作为用于搭载在移动体的导体，特别是蓄电池线缆、线束和发动机用导体是有用的。

附图说明

[图1]图1是示出进行通常的蠕变试验而得到的、典型的变形与时间的相对关系的蠕变曲线的图。

[图2]图2是示出在图1所得的蠕变曲线中按时期引出切线的状态的图。

具体实施方式

本发明优选的第1实施方式为一种铝合金导电线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.1～0.4质量％的Fe、0.1～0.3质量％的Cu、0.02～0.2质量％的Mg和0.02～0.2质量％的Si，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，其中，所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～25μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。本实施方式的铝合金线材的耐蠕变特性良好。

在本实施方式中，使Fe的含量为0.1～0.4质量％，这主要是为了利用Al-Fe系的金属间化合物的各种效果。Fe在铝中时，在熔点附近的温度(655℃)下仅有约0.05质量％发生固溶，在室温下则更少。余下的以Al-Fe、Al-Fe-Si、Al-Fe-Si-Mg、Al-Fe-Cu-Si等金属间化合物的形式结晶或析出。该结晶物或析出物作为晶粒的微细化材料发挥作用，并提高强度。如果Fe的含量过少，则该效果不充分。此外，如果Fe的含量过多，则其效果饱和，在工业上不优选。Fe的含量优选为0.15～0.3质量％、更优选为0.18～0.25质量％。

在本实施方式中，使Cu的含量为0.1～0.3质量％，这是因为Cu在铝母材中固溶并强化，提高耐蠕变特性。这种情况下，如果Cu的含量过少，则无法充分发挥其效果，而过多则导致导电率降低。此外，如果Cu的含量过多，则与其它元素形成金属间化合物，出现熔解时产生渣滓(熔渣)等不良情况。Cu的含量优选为0.15～0.25质量％，更优选为0.18～0.22质量％。

在本实施方式中，使Mg的含量为0.02～0.2质量％，这是因为Mg在铝母材中固溶并强化，提高耐蠕变特性。而且，其中的一部分与Si形成析出物，从而能够提高强度。如果Mg的含量过少，则所述效果不充分；而过多则导电率降低，并且其效果也达到饱和。此外，如果Mg的含量过多，则与其它元素形成金属间化合物，出现熔解时产生渣滓等不良情况。Mg的含量优选为0.05～0.15质量％、更优选为0.08～0.12质量％。

在本实施方式中，使Si的含量为0.02～0.2质量％，这是因为如上所述，Si与Mg形成化合物从而提高强度。如果Si的含量过少，则所述效果不充分；而过多则导电率降低，并且其效果也达到饱和。此外，如果Si的含量过多，则与其它元素形成金属间化合物，出现熔解时产生渣滓等不良情况。Si的含量优选为0.05～0.15质量％、更优选为0.08～0.12质量％。

在本实施方式中，Ti与V均作为熔铸时的铸块的微细化材料起作用。如果铸块的组织粗大，则在后续工序的加工工序中产生裂纹，在工业上不优选。因此，添加Ti和V是为了使铸块的组织微细化。在其含量方面，如果Ti与V的总量过少，则微细化的效果不充分；而过多则导电率大幅降低，其效果也达到饱和。Ti与V的总含量优选为0.05～0.08质量％，更优选为0.06～0.08质量％。此外，在同时使用Ti与V时，其比例以Ti∶V(质量比)计优选为10∶1～10∶3。

本发明优选的第2实施方式为一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.3～0.8质量％的Fe以及总计为0.02～0.5质量％的选自Cu、Mg、和Si中的1种以上元素，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，其中，所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～30μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。与第1实施方式一样，本实施方式的铝合金线材的耐蠕变特性良好。

在第2实施方式中，使Fe的含量为0.3～0.8质量％，这是因为，如果Fe的含量过少，则视其它元素(特别是Cu、Mg、Si)的含量，强度和耐蠕变特性提高的效果不充分；而过多则形成过剩的结晶物，成为拉丝加工工序中断线的原因。Fe的含量优选为0.4～0.8质量％，更优选为0.5～0.7质量％。

此外，在第2实施方式中，使Cu、Mg、Si的含量的总计为0.02～0.5质量％，这是因为，过少则强度和耐蠕变特性提高的效果不充分；而过多则导电率降低。此外，如果其含量过多，则视所选择的元素，与其它元素形成金属间化合物，出现熔解时产生渣滓等不良情况。Cu、Mg、Si的含量的总计优选为0.1～0.4质量％，更优选为0.15～0.3质量％。

其它的合金组成与上述第1实施方式相同。

本发明的铝合金线材除了需要严密地控制上述合金组成以外，还需要严密地控制结晶粒径和蠕变速度来制造。

(结晶粒径)

本发明第1实施方式的铝合金线材的线材中，与拉丝方向垂直的截面中的结晶粒径为5～25μm、优选为8～15μm、更优选为10～12μm。如果结晶粒径过小，则部分再结晶组织残留、伸长率显著降低；而如果结晶粒径过大，则形成粗大组织，变形行为不均匀，伸长率同样降低，与铜端子接合(嵌合)时出现不良情况。

此外，Fe含量高的第2实施方式的铝合金线材在线材的拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～30μm、优选为8～15μm、更优选为10～12μm。在Fe含量高的情况下，存在粒径微细化的倾向，这样就存在未再结晶残留的可能性，Fe量高时，优选在稍高温侧进行热处理。

(耐蠕变特性)

上述第1和第2实施方式中，在温度150℃下的0.2％耐力值的20％负荷的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。

这里，设定温度为150℃，根据社团法人日本铝协会编《铝手册(アルミニウムハンドブツク)》(第6版)的记载，蠕变现象从100℃附近的相当低温侧起发生，因而该温度条件作为搭载在实际的移动体中使用的线材的评价条件是合适的温度。

图1是示出进行常规蠕变试验而得到的、典型的变形与时间的相对关系的图。在图1中、纵轴表示应变，越向上应变越大；横轴表示时间，越向右，表示经过时间越长。此外，×表示发生断裂的点。如图1所示，典型地，蠕变可分为3个阶段，即第1期蠕变(过渡蠕变)、第2期蠕变(恒定蠕变)和第3期蠕变(加速蠕变)。这种情况下，延缓第2期蠕变的恒定蠕变速度，是提高耐蠕变特性的关键。因此，希望第2期蠕变速度小。

在本发明的第1和第2实施方式中，在基于JIS Z 2271标准的蠕变试验中，在温度150℃、试验开始后1～100小时的平均蠕变速度在负荷0.2％耐力值的20％的状态下为1×10^-3(％/小时)以下，优选为0.5×10^-3(％/小时)以下，更优选为0.1×10^-3(％/小时)以下。对该平均蠕变速度的下限值没有特殊限制，通常为1×10^-5％/小时以上。这是因为，不考虑第1期蠕变(过渡蠕变)，且获取数种合金的直至1000小时的数据，并与直至100小时的数据进行比较，基本未发现其斜率≈蠕变速度存在差异，所以对1～100小时的平均蠕变速度进行规定。

需要说明的是，这里，使用与JIS Z 2271中规定的试验片不同的试验片进行了评价。对于试验片(φ0.3)，无法制成上述JIS所示的试验片，对测定蠕变的基准进行标记来实施。其它条件按照上述JIS的规定来进行测定。

此外，一般而言，负荷应力越高，则蠕变速度越快；相反地，负荷应力越低，则蠕变速度越慢。对于一般的电线或考虑到上述用途的用于移动体的电线等的情况，使用时负荷的应力低。例如，用于作为移动体的汽车的线束用电线一般带有包覆材料。此外，有些情况下还带有捆束多个电线的带子等，极少的情况下垂下部分还会带有接头或连接器罩等，即使加上这些，负荷仍然小，电线并未负荷高应力。因此，本发明用添加0.2％耐力值的20％而得到的值对平均蠕变速度进行规定。这里，“0.2％耐力值”是在拉伸试验(JIS Z2241)中得到的值(指屈服应力)。对其加上20％是指：例如，0.2％耐力值(屈服应力)是50MPa时，赋予10MPa。

此外，平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)是指：100小时后的蠕变为0.1％。如果是该值以下的速度，则在使用上基本没有问题。

对于作为本发明的导体的用途的对象的移动体的情况，如果考虑其耐久使用期间为10年即为87600小时，耐久使用期间为20年即为约17.5万小时。

将各自的温度和时间作为参数的评价方法之一就是基于Larson-Miller参数(Larson-Miller Parameter：LMP)(数学式1)的评价方法。这是一种在变化温度和时间的实验中，等效地评价所受到的热能的想法。

(数学式1)

Larson-Miller参数(LMP)

＝T×(20+Log(t))

(其中，T(温度)的单位是K(绝对温度)，t(时间)的单位是小时(hour))

本发明的铝合金线材优选用于移动体的铝合金线材，如上所述，其使用的最高温度是汽车引擎室的温度，但可以设想的是，该最高温度并非长时间保持，而在车舱等室内环境中，会长时间保持在其以下的温度(例如80℃：约353K)。

因此，假设在80℃保持10年，则Larson-Miller参数(LMP)为约8800，在80℃保持20年，则LMP为约8910。

在上述的评价条件(温度150℃、100小时)中，Larson-Miller参数(LMP)为约9300，与之等效的能量是80℃、200年以上。因此，与80℃保持10年相比，在温度150℃、保持100小时的LMP值更高，因而进行该评价是充分的。

图2示出了在图1得到的蠕变曲线中按时期引出切线的状态。这其中，将第2期的恒定蠕变中的切线的斜率作为平均蠕变速度，在本发明中，试验开始后1～100小时包含在该第2期中。

本发明的铝合金线材优选拉伸强度为80MPa以上及导电率为55％IACS以上，更优选拉伸强度为80～150MPa及导电率为55～65％IACS，进一步优选拉伸强度为100～120MPa及导电率为58～62％IACS。

拉伸强度与导电率是相反的性质，拉伸强度越高则导电率越低，相反地，拉伸强度低的纯铝的导电率高。因此，考虑铝导体时，其拉伸强度为80MPa以下，有些不适合作为工业用导体使用，因为操作上要相当注意。此外，在用于动力线的情况下，该导电率会流过数十A(安培)的高电流，因此优选55％IACS以上。

本发明的铝线材可以经过熔解、热加工或冷加工(沟纹辊加工(溝ロ一ル加工)等)、拉丝加工与热处理(优选下述的特定退火)各工序来进行制造。

例如，上述的第1实施方式的铝合金线材可以如下制作。将0.1～0.4质量％的Fe、0.1～0.3质量％的Cu、0.02～0.2质量％的Mg、0.02～0.2质量％的Si、总计为0.001～0.01质量％的Ti与V、余量的铝和不可避免的杂质进行熔解并进行铸造，来制造铸块。对该铸块实施热沟纹辊压延，得到棒材。然后，实施表面剥皮，对其进行拉丝加工，再对所得加工材料实施中间退火(例如，在温度300～450℃进行1～4小时)，再进行拉丝加工。然后，作为最终退火(线材的制造工序中最后进行的退火)，实施间歇热处理、电流退火或CAL(连续退火)热处理中的任意处理，根据情况最后以指定加工率进行冷加工，从而进行制作。

此外，上述第2实施方式的铝合金线材例如可以如下制作。将0.3～0.8质量％的Fe、以及总计为0.02～0.5质量％选自Cu、Mg、Si中的1种以上元素、总计为0.001～0.01质量％的Ti与V、余量的铝和不可避免的杂质进行溶解并进行铸造，来制造铸块。对该铸块实施热沟纹辊压延，得到约10mmφ的棒材。然后，实施表面剥皮，对其进行拉丝加工，再对该加工材料实施热处理作为中间退火(例如，在温度300～450℃进行1～4小时)，再进行拉丝加工。然后，作为最终退火，实施间歇热处理、电流退火或CAL热处理中的任意处理，根据情况最后以指定加工率进行冷加工，从而进行制作。

此外，熔解合金、铸造铸块时的冷却速度通常为0.5～180℃/秒、优选为0.5～50℃/秒、更优选为1～20℃/秒。通过使冷却速度在上述范围，能够对固溶Fe量、以及Fe系结晶物的大小和密度进行控制。

蠕变速度与结晶粒径之间有很大的关系。一般而言，存在的倾向是：结晶粒径大的材料蠕变速度慢，而粒径小的材料蠕变速度快。这是固溶型合金的例子，在本发明中为了控制结晶粒径，优选如下进行最终退火时的热处理。

首先，对于间歇式退火的情况，通过对经拉丝加工的材料在300～450℃进行10～120分钟的热处理，能够得到希望的5～25μm或5～30μm的粒径。优选的温度为350～450℃，时间为30～60分钟。

另一方面，在进行连续退火的情况下，有例如下述2种方法。一种是电流退火，该方法中通过使线材中连续地流过施加于电极筛与电极筛之间的电流，利用线材内产生的焦耳热，由此连续地进行退火。优选为电压20～40V、电流值180～360A，通线速度优选为100～1000m/分钟。

另一种是通过在经加热的炉内通线而进行退火的CAL(连续退火)方式。该方法中通过在加热至优选为400～550℃、更优选为420～500℃的炉内进行通线来进行再结晶退火，这样也可以通过改变线速度而获得希望的结晶粒径。

热处理炉的全长优选为100～1000cm，线速优选为30～150m/分钟。

本发明的其它实施方式是进行与上述同样的最终退火后、再进行加工率5～50％的冷加工而得到的、在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中1～100小时的平均蠕变速度为5×10^-3(％/小时)以下、优选为3×10^-3(％/小时)以下、更优选为1×10^-3(％/小时)以下的铝合金线材。对该平均蠕变速度的下限值没有特殊限制，通常为1×10^-5％/小时以上。由于加工硬化，在所述最终退火后实施了冷加工的铝合金线材比未加工材料具有更高硬度，因此，即使在例如与端子的接合部等，如果平均蠕变速度为5×10^-3(％/小时)以下，则使用上大多没有问题。但是，优选平均蠕变速度慢者。此外，该实施方式的合金组成、结晶粒径、拉伸强度以及导电率与上述第1和第2实施方式中的相同。

此外，使冷加工的加工率在上述范围的理由如下。即，在与铜制端子(连接器)接合的情况下，考察以往的铜制导体的压缩率，如果该冷加工的加工率过小，则不满足接合强度；相反，如果过大则赋予的应变达到饱和，因而不需要过度的高加工。该冷加工的加工率优选为10～40％，更优选为20～30％。

本发明的铝合金线材适合用于例如移动体中使用的蓄电池线缆、线束、发动机用导线，但并不限于这些。

此外，作为本发明的铝合金线材所搭载的移动体，可以列举出例如汽车等车辆、电车、飞机等。

实施例

以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明。需要说明的是，本发明并不受以下所示的实施例的限制。

实施例1～30、比较例1～21

将Fe、Cu、Mg、Si、Ti、V及Al按表1和2所示的量使用石墨坩埚在硅碳棒炉中进行熔解，并进行铸造，制造了25×25mm×300mm的英寸棒(ィンチバ一)铸块。此时，在铸模内部设置K型热电偶，使得能够以0～2秒的间隔连续地监测温度，然后求出从凝固至200℃的平均冷却速度。对该铸块实施热沟纹辊压延，得到了约10mmφ的棒材。然后，实施表面剥皮，制成9～9.5mmφ，对其进行拉丝加工，制成2.6mmφ。对于该加工材料，采用温度300～450℃、1～4小时的条件实施中间退火。再进行拉丝加工，并按表1和2的热处理方法栏所述的条件利用选自间歇热处理(A)、电流退火(B)或CAL(连续退火)热处理(C)中的方法实施最终退火。最后，根据需要以表1～4所示的加工率进行冷加工，制作了0.31mmφ的铝合金线材。以下示出了能够得到本实施例和比较例中实施的加工率的拉丝加工(线径)和热历史。

加工率0％(中间退火)→0.31mmφ→(最终退火)

加工率5％(中间退火)→0.32mmφ→(最终退火)→0.31mmφ

加工率10％(中间退火)→0.33mmφ→(最终退火)→0.31mmφ

加工率20％(中间退火)→0.35mmφ→(最终退火)→0.31mmφ

加工率30％(中间退火)→0.37mmφ→(最终退火)→0.31mmφ

加工率40％(中间退火)→0.40mmφ→(最终退火)→0.31mmφ

加工率50％(中间退火)→0.44mmφ→(最终退火)→0.31mmφ

需要说明的是，电流退火(B)在电极间距离80cm、通线速度300～800m/分钟的条件下进行。CAL热处理(C)在热处理炉全长310cm的条件下进行。

对于制作的实施例和比较例的铝合金线材，采用下述方法测定各特性，结果示于表1～4。

(a)结晶粒径

将从拉丝方向切出的供试材料的横截面用树脂包埋，进行机械研磨后，再进行电解研磨。电解研磨条件如下：研磨液为20％高氯酸的乙醇溶液，液温为0～5℃，电流为10mA，电压为10V、时间为30～60秒。用200～400倍的光学显微镜对该组织进行观察并进行拍摄，采用交差法进行粒径测定。具体地，将拍摄的照片放大约4倍，引出直线，测定该直线与晶界的相交数，求出平均粒径。另外，改变直线的长度和数目，使得能够数出100～200个，来对粒径进行评价。

(b)拉伸强度(TS)

对于从拉丝方向切出的试验片，按照JIS Z 2241标准各取3片进行试验，并求出其平均值。

(c)导电率(EC)

对于从拉丝方向切出的长度350mm的试验片，将其浸于保持在20℃(±2℃)的恒温槽中，采用四端子法测定其比电阻，从而计算出导电率。端子间距离为300mm。

(d)蠕变速度

使用基于JIS Z 2271标准的蠕变试验装置，在温度150℃负载0.2％耐力值的20％，求出1～100小时的平均蠕变速度。需要说明的是，在表1～2中，单位“(％/小时)”记作“(％/hr)”。

这里，0.2％耐力值(YS)如下求出：对于从拉丝方向切出的试验片，按照JIS Z 2241标准各取3片进行试验，从图上读取与试验时的YS相当的负荷，用其除以试验片的截面积，并求出其平均值。

由表1和表2可知，Fe量过少的比较例1～3中，拉伸强度低至78MPa以下。此外，Ti+V量过多的比较例4～8中，导电率低至53.8％IACS以下。此外，Cu量过少的比较例9中，蠕变速度快至6.3×10^-3(％/小时)，Cu量过多的比较例10中，导电率低至53.7％IACS。此外，Mg量过少的比较例11中，拉伸强度低至76MPa、且蠕变速度快至6.2×10^-3(％/小时)，Mg量过多的比较例12中，导电率低至54.1％IACS。此外，Si量过少的比较例13中，拉伸强度低至77MPa、且蠕变速度快至3.8×10^-3(％/小时)，Si量过多的比较例14中，导电率低至53.7％IACS。此外，Cu、Mg、和Si的总量过少的比较例15中，拉伸强度低至71MPa、且蠕变速度快至6.5×10^-3(％/小时)。此外，金属组织未再结晶化的比较例16～18、20中，蠕变速度快至3.4×10^-3(％/小时)以上，结晶粒径过大的比较例19和21中，拉伸强度低至73MPa以下且伸长率低于其它材料，可能存在铆接部的不良情况。

与此相对，实施例1～30中，蠕变速度为1.4×10^-3(％/小时)以下，拉伸强度为100MPa以上，导电率为55％以上，所有特性均良好。此外，伸长率也良好。

实施例101～115、比较例101～103

下面，给出其它实施例和比较例。除了变更为表3和表4记载的合金组成以外，与上述同样地得到了铝合金线材。其中，比较例101中，不进行最终退火热处理，而是以表4所示的高加工率进行冷加工。与上述同样地测定各特性，并进行评价。表3示出本发明的实施例，表4示出比较例。

由表3和表4可知，在未进行最终退火而金属组织未再结晶化的比较例101中，蠕变速度快至2.5×10^-3(％/小时)，且拉伸强度过高、伸长率过低，作为工业用导体可能会产生铆接部的不良情况。最终退火后未进行冷加工而Fe量过多的比较例102中，蠕变速度快至1.8×10^-3(％/小时)。在添加了Zr的比较例103中，金属组织未再结晶化，且导电率大幅降低。

与此相对，实施例101～115中，在最终退火后未实施冷加工(冷加工率为0％)的例子中，蠕变速度为0.8×10^-3(％/小时)以下；在最终退火后以冷加工率为5～50％进行了冷加工的例子中，蠕变速度为2.4×10^-3(％/小时)以下，任何一个的耐蠕变特性均良好，且无论是最终退火后进行冷加工的情况、还是不进行冷加工的情况，拉伸强度均为100MPa以上，导电率均为55％以上，所有特性均良好。此外，伸长率也良好。

Claims

1.一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.1～0.4质量％的Fe、0.1～0.3质量％的Cu、0.02～0.2质量％的Mg和0.02～0.2质量％的Si，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，其中，

所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～25μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。

2.一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.1～0.4质量％的Fe、0.1～0.3质量％的Cu、0.02～0.2质量％的Mg和0.02～0.2质量％的Si，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，且该铝合金线材在最终退火后经过了加工率5～50％的冷加工，其中，

所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～25μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为5×10^-3(％/小时)以下。

3.一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.3～0.8质量％的Fe以及总计为0.02～0.5质量％的选自Cu、Mg、和Si中的1种以上元素，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，其中，

所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～30μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为1×10^-3(％/小时)以下。

4.一种铝合金线材，该铝合金线材具有下述合金组成：包含0.3～0.8质量％的Fe以及总计为0.02～0.5质量％的选自Cu、Mg、和Si中的1种以上元素，且包含总计为0.001～0.01质量％的Ti与V，余量是Al和不可避免的杂质，且该铝合金线材在最终退火后经过了加工率5～50％的冷加工，其中，

所述线材在拉丝方向的垂直截面中的结晶粒径为5～30μm，且在温度150℃、0.2％耐力值的20％负荷的条件下进行的蠕变试验中，1～100小时的平均蠕变速度为5×10^-3(％/小时)以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的铝合金线材，其拉伸强度为80MPa以上，且导电率为55％IACS以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的铝合金线材，该铝合金线材作为配线材料搭载在移动体中，其用作蓄电池线缆、线束或发动机用导线。