CN104781432A - 铝合金导体、铝合金绞线、被覆电线、线束以及铝合金导体的制造方法 - Google Patents

铝合金导体、铝合金绞线、被覆电线、线束以及铝合金导体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有高电导率、高耐弯曲疲劳特性、并同时实现高冲击吸收性、高延展性的铝合金导体。本发明的铝合金导体是Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.00质量％、Fe：0.01～1.40质量％、Ti：0.000～0.100质量％、B：0.000～0.030质量％、Cu：0.00～1.0质量％、Ag：0.00～0.50质量％、Au：0.00～0.50质量％、Mn：0.00～1.0质量％、Cr：0.00～1.00质量％、Zr：0.00～0.50质量％、Hf：0.00～0.50质量％、V：0.00～0.5质量％、Sc：0.00～0.50质量％、Ni：0.00～0.10质量％、余量：Al以及不可避免的杂质的铝合金导体，粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上。

Description

铝合金导体、铝合金绞线、被覆电线、线束以及铝合金导体的制造方法
技术领域
本发明涉及用作电气配线体的导体的铝合金导体。特别涉及虽为极细线，但实现了高电导率、高耐弯曲疲劳特性、还实现了高延展性的铝合金导体。
背景技术
目前，作为汽车、电车、飞机等移动体的电气配线体或产业用机器人的电气配线体，使用在包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)的、所谓线束的部件。最近，汽车的高性能化、高功能化迅速推进，随之有车载的各种电气设备、控制机器等的配设数增加、并且这些机器中使用的电气配线体的配设数也增加的倾向。另一方面，为了适应环境，提高汽车等移动体的燃油效率，迫切希望轻质化。
作为用于实现近些年的移动体轻质化的手段之一，例如研究将电气配线体的导体变更为比一直使用的铜或铜合金更轻的铝或铝合金。铝的比重为铜的比重的大约1/3，铝的电导率为铜的电导率的大约2/3(以纯铜为100％IACS的基准的情况下，纯铝为大约66％IACS)，为了在纯铝的导体线材中流过与纯铜的导体线材相同的电流，必须将纯铝的导体线材的截面积增大为纯铜的导体线材的大约1.5倍，但是即使使用像这样地增大了截面积的铝的导体线材，考虑到铝的导体线材的质量为纯铜的导体线材的质量的一半左右，从轻质化方面考虑，使用铝的导体线材也是有利的。应予说明，上述的％IACS是指以国际退火铜标准(International Annealed Copper Standard)的电阻率1.7241×10-8Ωm为100％IACS时的电导率。
但是，已知以送电线路用铝合金导体(JIS规格的A1060、A1070)为代表的纯铝一般拉伸耐久性、耐冲击性、弯曲特性等差。因此，无法耐受例如在安装到车体的作业时由作业者、产业机器等意外地施加的荷重、在电线和端子的连接部的压接部的拉伸、施加在门部等弯曲部的反复应力等。另外，添加各种添加元素而合金化的材料虽然能够提高抗拉强度，但是，有时添加元素向铝中的固溶现象导致电导率下降，以及在铝中形成过剩的金属间化合物导致在拉丝加工中发生起因于金属间化合物的断线。因此，必须通过限定或选择添加元素而具有充分的伸长率特性，由此，不发生断线，还需要确保现有水平的电导率和抗拉强度，并且提高耐冲击性、弯曲特性。
作为移动体的电气配线体中使用的铝导体，代表性的是专利文献1中记载的产品。其为极细线，实现了具有高强度、高电导率，伸长率也优异的铝合金导体以及铝合金绞线。另外，该专利文献1中记载有因为具有充分的伸长率，所以具有优异的弯曲特性的内容。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-229485公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献1的铝合金导体作为例如安装于门部等的线束使用的情况下，因门的开关而产生反复弯曲应力，容易出现疲劳破坏，在这种苛刻的使用环境下的耐弯曲疲劳特性尚不能说是充分的。并且，假设被安装于发动机部分、例如被称为振动最大的内燃机发动机等上，要求能够耐受始终存在的发动机振动的、更高的耐弯曲疲劳特性。
本发明的目的是提供确保高电导率、并且同时实现了高耐弯曲疲劳特性、高冲击吸收性以及高延展性的铝合金导体、铝合金绞线、被覆电线、线束，以及提供铝合金导体的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明人等发现如果铝合金导体的结晶粒径不均，则结晶粒径大的部分的强度低、容易变形，所以铝合金导体整体的延展性下降。另外，结晶粒径大的情况下，与结晶粒径小的情况相比，塑性变形的蓄积量也变多，弯曲疲劳特性下降。因此，本发明人等着眼于通过使铝合金内存在化合物粒子，能够抑制晶粒成长，进行了深入研究，结果发现通过使化合物粒子均匀地分散在铝合金导体中，能够均一地形成适当大小的晶粒，由此能够在确保高导电性的同时、实现高耐弯曲疲劳特性、高冲击吸收性，还实现高延展性，完成了本发明。
即，上述课题通过以下发明而实现。
(1)一种铝合金导体，其特征在于，具有如下组成：Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.00质量％、Fe：0.01～1.40质量％、Ti：0.000～0.100质量％、B：0.000～0.030质量％、Cu：0.00～1.00质量％、Ag：0.00～0.50质量％、Au：0.00～0.50质量％、Mn：0.00～1.0质量％、Cr：0.00～1.00质量％、Zr：0.00～0.50质量％、Hf：0.00～0.50质量％、V：0.00～0.50质量％、Sc：0.00～0.50质量％、Co：0.00～0.50质量％、Ni：0.00～0.50质量％、余量：Al以及不可避免的杂质，粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上。
(2)上述(1)所述的铝合金导体，其特征在于，含有选自Ti：0.001～0.100质量％以及B：0.001～0.030质量％中的1种或2种。
(3)上述(1)或(2)所述的铝合金导体，其特征在于，含有选自Cu：0.01～1.00质量％、Ag：0.01～0.50质量％、Au：0.01～0.50质量％、Mn：0.01～1.00质量％、Cr：0.01～1.00质量％、Zr：0.01～0.50质量％、Hf：0.01～0.50质量％、V：0.01～0.50质量％、Sc：0.01～0.50质量％、Co：0.01～0.50质量％以及Ni：0.01～0.50质量％中的1种或2种以上。
(4)上述(1)～(3)中的任一项所述的铝合金导体，其中，Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co、Ni的含量总和为0.01～2.00质量％。
(5)上述(1)～(4)中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，所述铝合金导体中的所述化合物粒子的分布中，该化合物粒子的最大分散密度是最小分散密度的5倍以下。
(6)上述(1)～(5)中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，弯曲疲劳断裂次数为10万次以上，电导率为45～60％IACS，伸长率为5～20％。
(7)(1)～(6)中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，冲击吸收能量为200J/cm2以上。
(8)上述(1)～(6)中的任一项所述的铝合金导体，其中，导线束的直径为0.1～0.5mm。
(9)一种铝合金绞线，其特征在于，是捻合多条上述(1)～(8)中的任一项所述的铝合金线而构成。
(10)一种被覆电线，在上述(8)所述的铝合金导体或上述(9)所述的铝合金绞线的外周具有被覆层。
(11)一种线束，具备上述(10)所述的被覆电线和安装在该被覆电线的、除去了上述被覆层的端部的端子。
(12)一种(1)～(8)中的任一项所述的铝合金导体的制造方法，是按顺序执行熔化处理、铸造处理、热或者冷加工处理、第一拉丝加工处理、中间热处理、第二拉丝加工处理、固溶热处理以及时效热处理而得到的铝合金导体的制造方法，其特征在于，
上述铸造处理的冷却速度为5～20℃/s，
上述中间热处理在300～480℃的温度范围进行，在该温度范围中对铝合金导体施加的能量的能量面积为180～2500℃·h，
上述第一拉丝加工处理中使用的模具的模具半角为1～10°，每一轮的加工率为10～40％，
在上述第二拉丝加工处理中使用的模具的模具半角为1～10°，每一轮的加工率为10～40％。
发明效果
根据本发明的铝合金导体，因为电导率优异，所以作为移动体上搭载的电池缆线、电气配线或者马达用导线是有用的。特别是因为具有高耐弯曲疲劳特性，所以能够用于门、后备箱等、要求高耐弯曲疲劳特性的弯曲部。另外，因为具有高冲击吸收性，另外延展性优异，所以能够耐受安装线束时以及搭载后的冲击，能够减少断线、龟裂的出现。另外，能够提供用作提高了耐弯曲疲劳特性、冲击吸收性的、电气配线体的导体的铝合金导体、铝合金绞线、被覆电线、线束。
具体实施方式
本发明的铝合金导体具有如下组成：Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.00质量％、Fe：0.01～1.40质量％、Ti：0.000～0.100质量％、B：0.000～0.030质量％、Cu：0.00～1.00质量％、Ag：0.00～0.50质量％、Au：0.00～0.50质量％、Mn：0.00～1.00质量％、Cr：0.00～1.00质量％、Zr：0.00～0.50质量％、Hf：0.00～0.50质量％、V：0.00～0.50质量％、Sc：0.00～0.50质量％、Co：0.00～0.50质量％、Ni：0.00～0.50质量％、余量：Al以及不可避免的杂质，粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上。
以下给出本发明的铝合金导体的化学组成等的限定理由。
化学组成
＜Mg：0.10～1.00质量％＞
Mg(镁)是具有在铝母材中固溶而强化的作用、并且具有其一部分与Si化合而形成析出物、使抗拉强度、耐弯曲疲劳特性以及耐热性提高的作用的元素。但是，如果Mg含量低于0.1质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Mg含量超过1.0质量％，则在晶界形成Mg增浓部分的可能性增加，抗拉强度、伸长率、耐弯曲疲劳特性下降，并且Mg元素的固溶量增多，导致电导率也下降。因此，Mg含量设定为0.10～1.00质量％。应予说明，对于Mg含量，在重视高强度的情况下，优选设定为0.50～1.00质量％，另外，在重视电导率的情况下，优选设定为0.10～0.50质量％，从这样的观点考虑，综合性地优选为0.30～0.70质量％。
＜Si：0.10～1.00质量％＞
Si(硅)是具有与Mg化合而形成析出物，使抗拉强度、耐弯曲疲劳特性、以及耐热性提高的作用的元素。如果Si含量低于0.10质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Si含量超过1.00质量％，则在晶界形成Si增浓部分的可能性增加，抗拉强度、伸长率、耐弯曲疲劳特性下降，并且Si元素的固溶量增多，导致电导率也下降。因此，Si含量设定为0.10～1.00质量％。应予说明，对于Si含量，在重视高强度的情况下，优选设定为0.50～1.00质量％，另外，在重视电导率的情况下，优选设定为0.10～0.50质量％，从这样的观点考虑，综合性地优选为0.30～0.70质量％。
＜Fe：0.01～1.40质量％＞
Fe(铁)是主要形成Al-Fe系的金属间化合物而有助于晶粒的微细化、并且使抗拉强度以及耐弯曲疲劳特性提高的元素。Fe在Al中于655℃只能固溶0.05质量％，在室温下更少，所以在Al中无法固溶的剩余Fe作为Al-Fe、Al-Fe-Si、Al-Fe-Si-Mg等金属间化合物结晶或析出。该金属间化合物有助于晶粒的微细化，并且使抗拉强度以及耐弯曲疲劳特性提高。另外，Fe具有通过Al中固溶的Fe而使抗拉强度提高的作用。如果Fe含量低于0.01质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Fe含量超过1.40质量％，则结晶物或析出物的粗大化使得拉丝加工性变差，结果，无法得到作为目标的耐弯曲疲劳特性，电导率也下降。因此，Fe含量设定为0.01～1.40质量％，优选设定为0.15～0.90质量％，更优选设定为0.15～0.45质量％。
本发明的铝合金导体以Mg、Si以及Fe为必须的含有成分，可以根据需要，进一步含有选自Ti以及B中的1种或2种、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc以及Ni中的1种或2种以上。
＜Ti：0.001～0.100质量％＞
Ti是具有将熔化铸造时的铸块的组织微细化的作用的元素。如果铸块的组织粗大，则在铸造中发生铸块断裂，在线材加工工序中发生断线，在工业方面并不理想。这是因为有如下倾向：如果Ti含量低于0.001质量％，则无法充分发挥上述作用效果，另外，如果Ti含量超过0.100质量％，则电导率下降。因此，Ti含量设定为0.001～0.100质量％，优选设定为0.005～0.050质量％，更优选设定为0.005～0.030质量％。
＜B：0.001～0.030质量％＞
B与Ti同样，是具有将熔化铸造时的铸块的组织微细化的作用的元素。如果铸块的组织粗大，则在铸造中容易发生铸块断裂，在线材加工工序中容易发生断线，在工业方面并不理想。这是因为有如下倾向：如果B含量低于0.001质量％，则无法充分发挥上述作用效果，另外，如果B含量超过0.030质量％，则电导率下降。因此，B含量设定为0.001～0.030质量％，优选设定为0.001～0.020质量％，更优选设定为0.001～0.010质量％。
含有选自＜Cu：0.01～1.00质量％＞、＜Ag：0.01～0.50质量％＞、＜Au：0.01～0.50质量％＞、＜Mn：0.01～1.00质量％＞、＜Cr：0.01～1.00质量％＞、＜Zr：0.01～0.50质量％＞、＜Hf：0.01～0.5质量％＞、＜V：0.01～0.5质量％＞、＜Sc：0.01～0.5质量％＞、＜Co：0.01～0.50质量％＞、＜Ni：0.01～0.50质量％＞中的1种或2种以上
Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni均是具有将晶粒微细化的作用的元素，进而，Cu、Ag以及Au是具有在晶界析出而提高晶界强度的作用的元素，如果含有0.01质量％以上的这些元素中的至少1种，则能够得到上述作用效果，能够提高抗拉强度、伸长率、耐弯曲疲劳特性。另一方面，如果Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni中的任一含量分别超过上述上限值，则电导率有下降的倾向。因此，Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni的含量的范围分别设定为上述范围。
另外，存在以下倾向：Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni含有越多，电导率越下降，拉丝加工性越差。因此，这些元素的含量总和优选设定为2.00质量％以下。本发明的铝合金导体中，因为Fe为必须元素，所以Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni的含量总和设定为0.01～2.00质量％。这些元素的含量进一步优选为0.10～2.00质量％。
应予说明，为了保持高电导率，并使抗拉强度、伸长率、耐弯曲疲劳特性提高，Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni的含量总和特别优选设定为0.10～0.80质量％，进一步优选设定为0.20～0.60质量％。另一方面，虽然电导率略下降，但为了使抗拉强度、伸长率、耐弯曲疲劳特性进一步提高，特别优选为超过0.80且小于等于2.00质量％，进一步优选为1.00～2.00质量％。
＜余量：Al以及不可避免的杂质＞
上述成分之外的余量是Al(铝)以及不可避免的杂质。此处所谓的不可避免的杂质是在制造工序中可以不可避免地包含的含有水平的杂质。不可避免的杂质根据含量可能成为使电导率下降的主要原因，所以优选考虑电导率下降，将不可避免的杂质的含量抑制在一定程度。作为不可避免的杂质列举的成分，例如可以举出Ga、Zn、Bi、Pb等。
(2)粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上
本发明中，粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上。在本发明的合金成分的范围中，化合物粒子的分散密度并不特别限定上限。
本发明中，化合物粒子大体均匀分散在铝合金导体的金属组织中。本发明中的化合物粒子的“均匀分散”如下所述地定义。首先，由TEM对铝合金导体的与拉丝方向垂直的截面进行观察，同时绘制存在规定数(40个)的化合物粒子的正方形，使用与该正方形相同尺寸的正方形，在任意的多个位置计数包含在各个正方形内的粒子的个数。然后求出计数的化合物粒子的最大值与最小值之比，在该比值为规定比值以下的情况下，认定为化合物粒子均匀分散。本发明中，计数的化合物粒子的最大值与最小值之比、即、最大分散密度除以最小分散密度所得的值在5倍以下的情况下，认定为化合物粒子均匀分散。如果最大值与最小值之比大于5倍，则铝合金的晶粒出现不均，延展性以及耐弯曲疲劳特性下降。因此，通过上述方法算出的化合物粒子的最大值与最小值之比设定为5倍以下，优选为3倍以下，进一步优选为2倍以下。
本发明的化合物粒子是例如Al-Fe体系化合物、TiB、Mg2Si、Fe-Mn体系化合物、Fe-Mn-Cr体系化合物等包含本发明的铝合金导体的构成元素的化合物，具有抑制晶界移动的作用。化合物粒子的粒径为20～1000nm，优选为20～800nm，进一步优选为30～500nm。化合物粒子的粒径如果低于20nm，则因为过小，而无法得到充分的填塞效果，如果大于1000nm，则晶界、重排移动到化合物粒子内，无法得到充分的填塞(pinning)效果。化合物粒子的粒径使用例如TEM测定。
(本发明所涉及的铝合金导体的制造方法)
本发明的铝合金导体可以通过[1]熔化处理、[2]铸造处理、[3]热或冷加工处理、[4]第一拉丝加工处理、[5]中间热处理、[6]第二拉丝加工处理、[7]固溶热处理、[8]时效热处理的各工序进行制造。应予说明，可以在固溶热处理前后、或时效热处理后，设置制成绞线的工序、对电线进行树脂被覆的工序。以下对[1]～[8]的工序进行说明。
[1]熔化处理
熔化是以成为后述的铝合金组成的各实施方式的浓度的分量进行熔炼。
[2]铸造处理、[3]热或冷加工处理
使用组合有铸造轴和带的普罗珀泽式的连续铸造轧制机，利用水冷的铸型连续地铸造熔融金属，并进行轧制，制成例如的适当粗细的棒材。从防止Fe系结晶物的粗大化和防止Fe的强制固溶导致的电导率下降的观点考虑，此时的铸造时的冷却速度优选为5～20℃/s。铸造以及热轧可以通过钢坯铸造以及挤压法等进行。另外，如果铸造时的冷却速度为5～20℃/s，则通过之后的工序而在金属组织中产生的化合物粒子的粒径变小，能够得到充分的填塞效果。因此，铸造时的冷却速度为5～20℃/s，优选为10～20℃/s，更优选为15～20℃/s。
[4]第一拉丝加工处理
接下来，实施表面剥皮，制成例如的适当粗细的棒材，通过拉模进行拉丝加工。优选模具的模具半角α为1～10°、每一轮的加工率大于10％且在40％以下。如果模具半角小于1°，则在模具孔中的轴承部的长度变长，摩擦阻力变大。如果模具半角大于10°，则容易在线材表层引入变形，在之后的热处理中的化合物粒子生成的分布存在不均，结晶粒径也出现不均，延展性以及耐弯曲疲劳特性下降。加工率是拉丝加工前后的截面积之差除以原截面积乘以100而得的值。如果加工率在10％以下，则容易在线材表层引入变形，在之后的热处理中的化合物粒子生成的分布存在不均，结晶粒径也出现不均，延展性以及耐弯曲疲劳特性下降。另外，如果加工率大于40％，则拉丝加工变难，在拉丝加工中发生断线等，在品质方面有可能出现问题。另外，如果将模具半角设定在上述范围内、将加工率设定在上述范围内，则化合物粒子的分散性变良好(粒子分布变得均匀)，能够抑制铝母相的晶粒的粒径不均。应予说明，在本第一拉丝加工处理中最初进行棒材表面的剥皮，但也可以不进行棒材表面的剥皮。
[5]中间热处理
接下来对冷拉丝后的被加工材实施中间热处理(中间退火)。本发明的中间热处理是为了恢复被加工材的柔软性、增加拉丝加工性，以及形成化合物粒子而进行的。中间退火中的加热温度为300～480℃，加热时间通常为0.05～6小时。如果加热温度低于300℃，则化合物粒子没有成长，晶粒成长的抑制变得不充分，另外，如果高于480℃，则虽然也取决于加热时间，但导致化合物粒子的粒径粗大化。另外，如果加热时间在6小时以上，则化合物粒子的粒径粗大化的可能性增加，除此之外，对制造也不利。另外，该中间退火时的能量面积为180～2500℃·h。如果能量面积为180～2500℃·h，则化合物粒子变小，能够得到充分的填塞效果。本发明中，在300℃以下时，化合物粒子不成长，所以能量面积是指将对被加工材施加的热(高于300℃的温度)用时间积分而得的面积，即被加工材的热过程(加热图案)和t＝300℃的直线所包围的部分的面积。本中间退火时的能量面积优选为500～2000℃·h，更优选为500～1500℃·h。
[6]第二拉丝加工处理
通过拉模对被加工材实施拉丝加工。优选模具的模具半角为1～10°，每一轮的加工率大于10％且在40％以下。如果模具半角小于1°，则在模具孔中的轴承部的长度变长，摩擦阻力变大。如果模具半角大于10°，则容易在线材表层引入变形，在之后的热处理中的化合物粒子生成的分布存在不均，结晶粒径也出现不均，延展性以及耐弯曲疲劳特性下降。如果加工率在10％以下，则容易在线材表层引入变形，在之后的热处理中的化合物粒子生成的分布存在不均，结晶粒径也出现不均，延展性以及耐弯曲疲劳特性下降。另外，如果加工率大于40％，则拉丝加工变难，在拉丝加工中发生断线等，在品质方面有可能出现问题。另外，如果将模具半角按上述范围设定为较小、将加工率按上述范围设定为较大，则化合物粒子的粒子分布变得均匀，能够抑制铝母相的晶粒的粒径不均。
[7]固溶热处理
接下来对被加工材实施固溶热处理。该固溶热处理是为了使被加工材中无规则含有的Mg、Si化合物融入铝母相中而进行的。固溶热处理中的加热温度为480～620℃，以11℃/s以上的平均冷却速度冷却至至少150℃的温度。如果固溶热处理温度低于480℃，则固溶变得不完全，后续工序的时效热处理时析出的针状Mg2Si析出物变少，抗拉强度、耐弯曲疲劳特性、电导率的提高幅度变小。如果固溶热处理高于620℃，则化合物粒子过度地固溶，可能发生铝母相的结晶粒径粗大化的问题，另外，因为纯铝中大量包含铝之外的元素，所以熔点下降，可能导致部分熔化。固溶热处理中的加热时的温度优选为500～600℃，更优选为520～580℃。
采用高频加热、通电加热的情况下，通常为在线材中连续通过电流的结构，所以随着时间经过，线材温度上升。因此，如果连续通过电流，则可能导致线材熔融，所以必须在适当的时间范围内进行热处理。进行行进加热的情况下，也因为是短时退火，所以通常设定为行进退火炉的温度比线材温度高。在长时间的热处理中可能导致线材熔融，所以必须在适当的时间范围内进行热处理。另外，必须为在全部热处理中使被加工材中无规则含有的Mg、Si化合物融入铝母相中的规定时间以上。以下对利用各方法的热处理进行说明。
利用高频加热的连续热处理通过使线材连续地通过由高频产生的磁场，利用由感应电流使得线材本身产生的焦耳热进行热处理。包含骤热、骤冷的工序，能够由线材温度和热处理时间进行控制，对线材进行热处理。冷却通过在骤热后，使线材连续通过水中或氮气气氛中而进行。在该热处理时间为0.01～2s、优选为0.05～1s、更优选为0.05～0.5s的条件下进行。
连续通电热处理是利用通过使电流流过连续通过2个电极轮的线材而使线材本身产生的焦耳热来进行热处理。包含骤热、骤冷的工序，能够由线材温度和热处理时间进行控制，对线材进行热处理。冷却通过在骤热后，使线材连续通过水中、大气中或氮气气氛中而进行。在该热处理时间为0.01～2s、优选为0.05～1s、更优选为0.05～0.5s的条件下进行。
连续行进热处理是使线材连续通过保持高温的热处理炉而进行热处理。包含骤热、骤冷的工序，能够由热处理炉内温度和热处理时间进行控制，对线材进行热处理。冷却通过在骤热后，使线材连续通过水中、大气中或氮气气氛中而进行。在该热处理时间为0.5～120s、优选为0.5～60s、更优选为0.5～20s的条件下进行。
分批式热处理是将线材投入退火炉中，以规定的设定温度、设定时间进行热处理的方法。线材本身只要在规定温度加热几十秒左右即可，但是，因为工业使用时投入大量的线材，所以为了抑制线材的热处理不均，优选进行30分钟以上。热处理时间的上限只要晶粒在线材的半径方向计数为5个以上，就没有特别限定，短时间进行时在线材的半径方向容易计数5个以上晶粒，在工业使用方面生产率也良好，所以在10小时以内、优选6小时以内实施热处理。
[8]时效热处理
接下来对被加工材实施时效热处理。时效热处理是为使针状Mg2Si析出物析出而进行的。时效热处理中的加热温度为140～250℃，加热时间为1分钟～15小时。因为在时效热处理中施加的热能量是重要的，所以为了使针状Mg2Si析出物析出，优选例如在250℃等高侧温度下进行1分钟等短时间的热处理。如果上述加热温度低于140℃，则无法充分地析出针状Mg2Si析出物，强度、耐弯曲疲劳特性以及电导率容易不足。另外，如果上述加热温度高于250℃，则Mg2Si析出物的尺寸变大，所以电导率升高，但强度以及耐弯曲疲劳特性容易不足。
(本发明所涉及的铝合金导体)
本发明的铝合金导体的导线束径没有特别限定，可以根据用途适当设定，细物线的情况下优选为中细物线的情况优选为
本铝合金导体通过使粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上、并使化合物粒子均匀分散在金属组织中，能够使通过弯曲疲劳试验测定的到断裂为止的反复次数达到10万次以上、伸长率达到5～20％。另外，本铝合金导体能够使电导率达到45～60％IACS。
本发明的冲击吸收能量是铝合金导体耐受何种程度的冲击的指标，由铝合金导体即将发生断线前的(锤的位置能量)/(铝合金导体的截面积)算出。可以说冲击吸收能量越大，越具有高冲击吸收性。本铝合金导体能够使冲击吸收能量达到200J/cm2以上。
以上，对上述实施方式所涉及的铝合金导体进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可基于本发明的技术思想进行各种变形以及变更。
例如，也可以将本发明的铝合金导体适用于捻合多条铝合金导体而构成的铝合金绞线。另外，可以将上述铝合金导体或铝合金绞线适用于在其外周具有被覆层的被覆电线。另外，也可适用于由多个包含被覆电线和安装在其端部的端子的结构体构成的线束(电线组)。
另外，上述实施方式所涉及的铝合金导体的制造方法不限定于上述实施方式，可基于本发明的技术思想进行各种变形以及变更。
实施例
基于以下的实施例对本发明进行详细说明。应予说明，本发明不限定于以下所示的实施例。
(实施例1)
将Mg、Si、Fe以及Al和选择性地添加的Mn、Ni、Ti以及B按表1所示的含量(质量％)，使用普罗珀泽式的连续铸造轧制机，边利用水冷的铸型连续地铸造熔融金属，边进行轧制，制成大约的棒材。此时的铸造冷却速度为大约15℃/s。接下来，按表2所示的每一轮的加工率对其进行拉丝加工。然后，对该实施了拉丝加工的加工材在表2所示的条件下进行中间热处理(中间退火)，之后，实施拉丝加工，使其为接下来对该加工材实施固溶处理。应予说明，在固溶热处理中，利用分批式热处理时，在线材上卷缠热电偶，测定线材温度。在连续通电热处理中，设备方面难以对线材温度最高的部分进行测定，所以由光纤型放射温度计(JAPAN SENSOR公司制)在比线材温度最高的部分更靠近测定者的位置测定温度，在考虑焦耳热和放热的情况下，算出最高到达温度。高频加热以及连续行进热处理中，对热处理区间出口附近的线材温度进行测定。在第二热处理后，在表1所示的条件下实施时效热处理，制造铝合金线。
(实施例2)
将Mg、Si、Fe以及Al和选择性地添加的Cu、Mn、Hf、V、Sc、Co、Ni、Cr、Zr、Au、Ag、Ti以及B按表3所示的含量(质量％)进行配合，除此之外，通过与实施例1相同的方法进行铸造、轧制，制成大约以表2所示的每一轮的加工率对其进行拉丝加工。然后，在表4所示的条件下对该实施了拉丝加工的加工材进行中间热处理，之后，实施拉丝加工，使其为接下来，对该加工材进一步实施固溶处理。在固溶处理后，在表4所示的条件下实施时效热处理，制造铝合金线。
对于制作的各发明例以及比较例的铝合金线，通过以下所示的方法测定各特性。其结果示于表2、表4。
化合物粒子的粒子分布
通过TEM以5～60万倍对铝合金导体的与拉丝方向垂直的截面任意地观察并进行拍摄，使用拍摄的照片，绘制进入至少40个化合物粒子的正方形，使用与该正方形相同尺寸的正方形，在任意的30处分别计数包含在各个正方形内的粒子的个数。然后，求出计数的化合物粒子的最大值与最小值之比。本实施例中，最大值与最小值之比、即、最大分散密度除以最小分散密度所得值在5倍以下的认定为合格。
(b)化合物粒子的粒子密度
将实施例以及比较例的线材通过FIB方法(Focused Ion Beam，聚焦离子束)制成薄膜，使用透射电子显微镜(TEM)对任意的范围进行观察。化合物粒子是由所拍摄的照片对如上所述地规定的、粒径为20～1000nm的粒子进行计数。粒子横跨至测定范围外时，只要粒径的一半以上包含在测定范围内，就计入粒子数。化合物粒子的分散密度如下计算：设定能够计数40个以上的范围，使用化合物粒子的分散密度(个/μm2)＝化合物粒子的个数(个)/计数对象范围(μm2)的式子来算出。计数对象范围根据情况使用多张照片。粒子少至无法计数40个以上的情况下，指定1μm2，对该范围的分散密度进行计算。应予说明，化合物粒子的分散密度是将上述薄膜的试样厚度以0.15μm为基准厚度进行计算的。试样厚度不同于基准厚度的情况下，将试样厚度换算为基准厚度，即，可以通过将(基准厚度/试样厚度)乘以基于所拍摄的照片算出的分散密度而算出分散密度。本实施例以及比较例中，通过FIB方法，对于全部试样，将试样厚度设定为大约0.15μm进行制作。粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上，则标记为“○”，如果不是这样的分散状态，则标记为“×”。
(c)到断裂为止的反复次数
作为耐弯曲疲劳特性的基准，常温时的变形振幅设定为±0.17％。耐弯曲疲劳特性根据变形振幅而改变。变形振幅大的情况下，疲劳寿命变短，变形振幅小的情况下，疲劳寿命变长。因为变形振幅可以由线材的线径和弯曲夹具的曲率半径决定，所以线材的线径和弯曲夹具的曲率半径可以任意设定而实施弯曲疲劳试验。使用藤井精机株式会社(现在的株式会社藤井)制的对称循环弯曲疲劳试验机，使用施加了0.17％的弯曲变形的夹具，反复实施弯曲，由此测定到断裂为止的反复次数。本实施例中，到断裂为止的反复次数在10万次以上为合格。
(d)柔软性(拉伸断裂伸长率)的测定
基于JIS Z2241，分别对3根供试材(铝合金线)进行拉伸试验，求出其平均值。伸长率以拉伸断裂伸长率在5％以上为合格。
(e)冲击吸收能量的测定
将锤安装于铝合金导体线的一端，使锤从300mm的高度自由落下。将锤逐次加重，由即将断线之前的锤的重量算出吸收能量。冲击吸收能量通过铝合金导体即将发生断线前(锤的位置能量)/(铝合金导体的截面积)进行计算，以200J/cm2以上为合格。
(f)电导率(EC)
将长度300mm的试验片在保持20℃(±0.5℃)的恒温槽中，使用四端子方法，对3根供试材(铝合金线)分别测定比电阻，算出其平均电导率。端子间距离为200mm。电导率以45％IACS以上为合格。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
由表2的结果可知以下情况。
发明例1～14的铝合金线均显示出高导电性、高耐弯曲疲劳特性、高冲击吸收性以及高延展性。
相对于此，比较例1、4中，中间退火中的能量面积以及粒径在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数、伸长率以及冲击吸收能量不足。比较例2、5中，拉丝中发生断线。比较例3中，铸造冷却温度以及粒径在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数、伸长率以及冲击吸收能量不足。比较例6中，每一轮的加工率、模具半角以及粒子分布在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数、伸长率以及冲击吸收能量不足。
另外，由表4的结果可知以下情况。
发明例15～40的铝合金线均显示出高导电性、高耐弯曲疲劳特性、高冲击吸收性以及高延展性。
相对于此，比较例7中，Mg、Si含量以及粒子分布在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数不足。另外，比较例8中，Mg含量、铸造冷却速度、中间退火中的能量面积以及粒径在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数、伸长率以及冲击吸收能量不足。比较例9中，Mg含量、模具半角以及粒子分布在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数、伸长率、冲击吸收能量以及电导率不足。比较例10中，Si含量以及粒子分布在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数、伸长率以及电导率不足。比较例11中，Cu、Zr含量以及粒子分布在本发明的范围外，在拉丝加工中发生断线。另外，比较例12中，铸造冷却速度以及粒径在本发明的范围外，到断裂为止的反复次数、伸长率以及冲击吸收能量不足。
产业上的可利用性
本发明的铝合金导体在Al-Mg-Si系合金、例如6000系铝合金中，即使在作为直径以下的极细线使用的情况下，也显示高导电性、高耐弯曲疲劳特性以及高延展性，能够用作电气配线体的线材。另外，能够用于铝合金绞线、被覆电线、线束等，作为移动体上搭载的电池揽线、电气配线或者马达用导线、产业用机器人的配线体是有用的。还能够适用于要求非常高的耐弯曲疲劳特性的门、后备箱、机罩等。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种铝合金导体，其特征在于，具有如下组成，即Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.00质量％、Fe：0.01～1.40质量％、Ti：0.000～0.100质量％、B：0.000～0.030质量％、Cu：0.00～1.00质量％、Ag：0.00～0.50质量％、Au：0.00～0.50质量％、Mn：0.00～1.00质量％、Cr：0.00～1.00质量％、Zr：0.00～0.50质量％、Hf：0.00～0.50质量％、V：0.00～0.50质量％、Sc：0.00～0.50质量％、Co：0.00～0.50质量％、Ni：0.00～0.50质量％、余量：Al以及不可避免的杂质，
粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上，
所述铝合金导体中的所述化合物粒子的分布中，该化合物粒子的最大分散密度是最小分散密度的5倍以下。
2.根据权利要求1所述的铝合金导体，其特征在于，含有选自Ti：0.001～0.100质量％以及B：0.001～0.030质量％中的1种或2种。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金导体，其特征在于，含有选自Cu：0.01～1.00质量％、Ag：0.01～0.50质量％、Au：0.01～0.50质量％、Mn：0.01～1.00质量％、Cr：0.01～1.00质量％、Zr：0.01～0.50质量％、Hf：0.01～0.50质量％、V：0.01～0.50质量％、Sc：0.01～0.50质量％、Co：0.01～0.50质量％以及Ni：0.01～0.50质量％中的1种或2种以上。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的铝合金导体，其中，Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co、Ni的含量总和为0.01～2.00质量％。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，通过弯曲疲劳试验测定的到断裂为止的反复次数为10万次以上，电导率为45～60％IACS，伸长率为5～20％。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，冲击吸收能量为200J/cm2以上。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的铝合金导体，其中，导线束的直径为0.1～0.5mm。
8.一种铝合金绞线，其特征在于，所述铝合金绞线是捻合多条权利要求1～7中的任一项所述的铝合金线而构成。
9.一种被覆电线，在权利要求7所述的铝合金导体或权利要求8所述的铝合金绞线的外周具有被覆层。
10.一种线束，具有权利要求9所述的被覆电线和安装在该被覆电线的、除去了所述被覆层的端部的端子。
11.一种权利要求1～7中的任一项所述的铝合金导体的制造方法，其特征在于，是按顺序执行熔化处理、铸造处理、热或冷加工处理、第一拉丝加工处理、中间热处理、第二拉丝加工处理、固溶热处理以及时效热处理而得到的铝合金导体的制造方法，
所述铸造处理的冷却速度为5～20℃/s，
所述中间热处理在300～480℃的温度范围进行，在该温度范围中对铝合金导体施加的能量的能量面积为180～2500℃·h，
所述第一拉丝加工处理中使用的模具的模具半角为1～10°，每一轮的加工率为10～40％，
在所述第二拉丝加工处理中使用的模具的模具半角为1～10°，每一轮的加工率为10～40％。

Claims (12)

1.一种铝合金导体，其特征在于，具有如下组成，即Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.00质量％、Fe：0.01～1.40质量％、Ti：0.000～0.100质量％、B：0.000～0.030质量％、Cu：0.00～1.00质量％、Ag：0.00～0.50质量％、Au：0.00～0.50质量％、Mn：0.00～1.00质量％、Cr：0.00～1.00质量％、Zr：0.00～0.50质量％、Hf：0.00～0.50质量％、V：0.00～0.50质量％、Sc：0.00～0.50质量％、Co：0.00～0.50质量％、Ni：0.00～0.50质量％、余量：Al以及不可避免的杂质，
粒径为20～1000nm的化合物粒子的分散密度为1个/μm2以上。
2.根据权利要求1所述的铝合金导体，其特征在于，含有选自Ti：0.001～0.100质量％以及B：0.001～0.030质量％中的1种或2种。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金导体，其特征在于，含有选自Cu：0.01～1.00质量％、Ag：0.01～0.50质量％、Au：0.01～0.50质量％、Mn：0.01～1.00质量％、Cr：0.01～1.00质量％、Zr：0.01～0.50质量％、Hf：0.01～0.50质量％、V：0.01～0.50质量％、Sc：0.01～0.50质量％、Co：0.01～0.50质量％以及Ni：0.01～0.50质量％中的1种或2种以上。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的铝合金导体，其中，Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co、Ni的含量总和为0.01～2.00质量％。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，该铝合金导体中的所述化合物粒子的分布中，该化合物粒子的最大分散密度是最小分散密度的5倍以下。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，通过弯曲疲劳试验测定的到断裂为止的反复次数为10万次以上，电导率为45～60％IACS，伸长率为5～20％。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的铝合金导体，其特征在于，冲击吸收能量为200J/cm2以上。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的铝合金导体，其中，导线束的直径为0.1～0.5mm。
9.一种铝合金绞线，其特征在于，所述铝合金绞线是捻合多条权利要求1～8中的任一项所述的铝合金线而构成。
10.一种被覆电线，在权利要求8所述的铝合金导体或权利要求9所述的铝合金绞线的外周具有被覆层。
11.一种线束，具有权利要求10所述的被覆电线和安装在该被覆电线的、除去了所述被覆层的端部的端子。
12.一种权利要求1～8中的任一项所述的铝合金导体的制造方法，其特征在于，是按顺序执行熔化处理、铸造处理、热或冷加工处理、第一拉丝加工处理、中间热处理、第二拉丝加工处理、固溶热处理以及时效热处理而得到的铝合金导体的制造方法，
所述铸造处理的冷却速度为5～20℃/s，
所述中间热处理在300～480℃的温度范围进行，在该温度范围中对铝合金导体施加的能量的能量面积为180～2500℃·h，
所述第一拉丝加工处理中使用的模具的模具半角为1～10°，每一轮的加工率为10～40％，
在所述第二拉丝加工处理中使用的模具的模具半角为1～10°，每一轮的加工率为10～40％。
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