CN107109544A - 铝合金线材、铝合金绞线、包覆电线、线束及铝合金线材的制造方法 - Google Patents

铝合金线材、铝合金绞线、包覆电线、线束及铝合金线材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供在不会特别使机械特性下降的情况下改善了镀敷性的铝合金线材等。本发明的铝合金线材的特征在于具有如下组成：Mg：0.1质量％～1.0质量％、Si：0.1质量％～1.2质量％、Fe：0.10质量％～1.40质量％、Ti：0质量％～0.100质量％、B：0质量％～0.030质量％、Cu：0质量％～1.00质量％、Ag：0质量％～0.50质量％、Au：0质量％～0.50质量％、Mn：0质量％～1.00质量％、Cr：0质量％～1.00质量％、Zr：0质量％～0.50质量％、Hf：0质量％～0.50质量％、V：0质量％～0.50质量％、Sc：0质量％～0.50质量％、Co：0质量％～0.50质量％、Ni：0质量％～0.50质量％、余量：Al和不可避免的杂质，存在于表面的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的化合物在100μm2中为1个以下，抗拉强度为200MPa以上。

Description

铝合金线材、铝合金绞线、包覆电线、线束及铝合金线材的制 造方法
技术领域
本发明涉及用作电气布线体的导体的铝合金线材、铝合金绞线、包覆电线、线束(wire harness)以及铝合金线材的制造方法。
背景技术
以往，作为汽车、电车、飞机等移动体的电气布线体或者工业用机器人的电气布线体，一直使用在包括铜或铜合金的导体的电线上安装有铜或铜合金(例如黄铜)制的端子(连接器)而形成的、被称为线束的部件。近年来，汽车的高性能化、高功能化迅速发展，与此相伴，存在车载的各种电气设备、控制设备等的配设数量增加，并且这些设备所用的电气布线体的配设数量也增加的倾向。此外，另一方面，为了环保要提高汽车等移动体的燃耗性，因此强烈期望移动体的轻量化。
作为用于实现这种移动体的轻量化的手段之一，例如在不断研究代替以往所用的铜或铜合金，将电气布线体的导体换成更轻量的铝或铝合金的技术。铝的比重是铜的比重的大约1/3，铝的电导率是铜的电导率的大约2/3(在设纯铜为100％IACS的基准时，纯铝大约为66％IACS)，为了使铝导线流过与铜导线相同的电流，需要将铝导线的截面积增大到铜导线的截面积的大约1.5倍，但即使是使用这样增大了截面积的铝导线，铝导线的质量也仅是纯铜的导线的质量的一半左右，因此，从轻量化的观点考虑，使用铝导线是有利的。另外，上述的％IACS表示设国际退火铜标准(International Annealed Copper Standard)的电阻率1.7241×10－8Ωm为100％IACS时的电导率。
此外，作为高强度铝合金线材，例如公知有含有Mg和Si的铝合金线材，作为该铝合金线材的代表例，可举出6000系铝合金(Al－Mg－Si系合金)线材。6000系铝合金线材通常可以通过实施固溶处理和时效处理来谋求高强度化。
本发明人在已经申请并获得授权的专利文献1中特别提出了一种关于6000系铝合金线材的发明。在专利文献1中，通过研究成分和工序而控制析出组织，并能够制造出即使作为线径为0.5mm以下的极细线来使用，也具备满意级别的高强度、高电导率以及高伸长率的铝合金线材。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5607853号公报
发明内容
但是，根据铝合金线材的用途，有时要求提高镀敷性，需要进一步改良技术。作为为了提高镀敷性而采用的镀敷，例如可举出减小端子压接部的电气接触电阻的镀铜、提高耐腐蚀性和耐磨损性的镀铬、镀镍等。
而在现有的铝合金线材中，存在在镀敷后产生气孔、凹凸等表面缺陷的情况、镀层剥离的情况，已知该表面缺陷的产生存在助长耐腐蚀性下降、外观变差、应力集中导致的使用寿命缩短的倾向。此外，专利文献1重视的是获得适当低的屈服强度，因此，从强度均衡的观点来看存在未充分提高抗拉强度的问题。
因此，本发明的目的在于，提供一种用作电气布线体的导体的铝合金线材、铝合金绞线、包覆电线、线束以及铝合金线材的制造方法，其通过控制线材表面存在的化合物的粒径及存在比例，抑制随后在线材表面上形成镀敷被膜时在镀敷被膜表面上产生气孔、凹凸的情况，并提高镀敷性。
解决问题的技术手段
本发明人反复研究至今，发现了存在以下课题，并且为了解决该课题而进行了反复研究，结果得出以下见解。
即，在作为铝合金线材原料的氧化铝中通常含有大量的Fe，例如，常用的铝基合金即99.7质量％的铝中最多含有0.2质量％的Fe(参照JIS H2102:2011的表3)。铝基合金中所含的Fe会与Al、Si等其他含有成分结合而生成导电性低于铝母相的化合物，由此，在镀敷后容易产生气孔、凹凸等表面缺陷。这里产生的气孔、凹凸等表面缺陷会产生助长耐腐蚀性下降、外观变差、应力集中导致的使用寿命缩短、镀层剥离等问题，因此，为了解决该问题，优选铝基合金中的Fe含量较少。另一方面，当使用Fe含量少的高纯度的Al基合金时，批量生产性会下降，并且无法获得Fe的粒径细化效果，因此，所得的Al合金线材的强度存在下降的倾向。
此外，本发明人对能够获得高强度和高电导率的析出型的Al－Mg－Si合金、即以6000系铝合金为代表的1000、2000、3000、4000、5000、7000、8000系铝合金，进行了深入研究，发现线材表面存在的化合物的粒径及存在比例与在线材表面形成镀敷被膜时的镀敷被膜表面上的气孔的生成之间存在关联，并且弄清楚了添加成分和制造工艺对线材表面存在的化合物造成的影响，由此，成功制造出了镀敷性良好的高强度的铝合金线材，以至完成了本发明。
即，本发明的主旨结构如下。
(1)一种铝合金线材，其特征在于，该铝合金线材具有如下组成：Mg：0.1质量％～1.0质量％、Si：0.1质量％～1.2质量％、Fe：0.10质量％～1.40质量％、Ti：0质量％～0.100质量％、B：0质量％～0.030质量％、Cu：0质量％～1.00质量％、Ag：0质量％～0.50质量％、Au：0质量％～0.50质量％、Mn：0质量％～1.00质量％、Cr：0质量％～1.00质量％、Zr：0质量％～0.50质量％、Hf：0质量％～0.50质量％、V：0质量％～0.50质量％、Sc：0质量％～0.50质量％、Co：0质量％～0.50质量％、Ni：0质量％～0.50质量％、余量：Al和不可避免的杂质，存在于表面的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的化合物在100μm2中为1个以下，抗拉强度为200MPa以上。需要说明的是，对于在上述化学组成中例举了含量范围的元素，含量范围的下限值记载为“0质量％”的元素均是可根据需要任意添加的选择添加元素。即，在规定的添加元素为“0质量％”时，表示不含该添加元素。
(2)根据上述(1)所述的铝合金线材，其中，
所述化学组成含有Ti：0.001质量％～0.100质量％和B：0.001质量％～0.030质量％这两种元素或其中的任意一种。
(3)根据上述(1)或(2)所述的铝合金线材，其中，
所述化学组成含有Cu：0.01质量％～1.00质量％、Ag：0.01质量％～0.50质量％、Au：0.01质量％～0.50质量％、Mn：0.01质量％～1.00质量％、Cr：0.01质量％～1.00质量％以及Zr：0.01质量％～0.50质量％、Hf：0.01质量％～0.50质量％、V：0.01质量％～0.50质量％、Sc：0.01质量％～0.50质量％、Co：0.01质量％～0.50质量％以及Ni：0.01质量％～0.50质量％中的至少一种元素。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的铝合金线材，其中，
Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni的合计含量为0.10质量％～2.00质量％。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金线材，其中，
所述化合物为Fe系化合物。
(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的铝合金线材，其中，
该铝合金线材的表面氧化层的膜厚为500nm以下。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的铝合金线材，其中，
该铝合金线材在表面上具有镀敷被膜，存在于该镀敷被膜的表面上的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的气孔为1个/mm2以下。
(8)根据上述(1)～(7)中任一项所述的铝合金线材，其中，
该铝合金线材是线料直径为0.1mm～0.5mm的铝合金线。
(9)一种铝合金绞线，其通过捻合多条上述(8)所述的铝合金线而得到。
(10)一种包覆电线，其是在上述(8)所述的铝合金线或上述(9)所述的铝合金绞线的外周具有包覆层的包覆电线。
(11)一种线束，其包括上述(10)所述的包覆电线和安装在该包覆电线的去除了所述包覆层的端部上的端子。
(12)一种铝合金线材的制造方法，其特征在于，
将铝合金原料熔解、铸造之后，经热加工形成粗轧线，然后，至少进行拉丝加工、固溶热处理以及时效热处理的各工序，所述固溶热处理通过加热到450℃～580℃的范围内的规定温度，并保持在规定的时间之后，以10℃/s以上的平均冷却速度至少冷却到150℃的温度来进行，所述时效热处理在20℃～150℃的范围内的规定温度下进行，所述铝合金原料具有如下化学组成：Mg：0.1质量％～1.0质量％、Si：0.1质量％～1.2质量％、Fe：0.10质量％～1.40质量％、Ti：0质量％～0.100质量％、B：0质量％～0.030质量％、Cu：0质量％～1.00质量％、Ag：0质量％～0.50质量％、Au：0质量％～0.50质量％、Mn：0质量％～1.00质量％、Cr：0质量％～1.00质量％、Zr：0质量％～0.50质量％、Hf：0质量％～0.50质量％、V：0质量％～0.50质量％、Sc：0质量％～0.50质量％、Co：0质量％～0.50质量％、Ni：0质量％～0.50质量％、余量：Al和不可避免的杂质。
(13)根据上述(12)所述的铝合金线材的制造方法，其中，
铸造时的从750℃到400℃的温度范围中的平均冷却速度为20℃/s以上，在所述铸造之后、所述热加工之前进行再热处理，该再热处理通过加热到400℃以上的规定温度，并在该规定温度下保持10分钟以下的时间来进行。
发明效果
通过使本发明的铝合金线材具有如下组成：Mg：0.1质量％～1.0质量％、Si：0.1质量％～1.2质量％、Fe：0.10质量％～1.40质量％、Ti：0质量％～0.100质量％、B：0质量％～0.030质量％、Cu：0质量％～1.00质量％、Ag：0质量％～0.50质量％、Au：0质量％～0.50质量％、Mn：0质量％～1.00质量％、Cr：0质量％～1.00质量％、Zr：0质量％～0.50质量％、Hf：0质量％～0.50质量％、V：0质量％～0.50质量％、Sc：0质量％～0.50质量％、Co：0质量％～0.50质量％、Ni：0质量％～0.50质量％、余量：Al和不可避免的杂质，并使存在于表面的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的化合物在100μm2中为1个以下，能够提供抑制了随后在线材表面上形成镀敷被膜时在镀敷被膜表面上产生气孔、凹凸的情况、从而提高了镀敷性的、用作电气布线体的导体的铝合金线材、铝合金绞线、包覆电线、线束以及铝合金线材的制造方法。本发明的铝合金线材，尤其是即使用作线料直径为0.5mm以下的细径线，也能具备充分的机械特性，因此，作为搭载于移动体的电池线缆、线束或电机用导线、工业用机器人的布线体是有用的。
附图说明
图1是使用扫描电子显微镜(SEM)以1500倍的倍率观察本发明的铝合金线材的表面时的表面SEM照片。
图2是使用扫描电子显微镜(SEM)以1500倍的倍率观察现有的铝合金线材的表面时的表面SEM照片。
具体实施方式
接下来，说明本发明的实施方式。以下，列出本发明的铝合金线材的化学组成以及表面性状等的限定理由。
(I)化学组成
＜Mg：0.1质量％～1.0质量％＞
Mg(镁)能固溶于铝母材中而具有强化作用，且其一部分能与Si一起以β”相(betadouble prime，贝塔两撇相)等析出而具有提高抗拉强度的作用。此外，在作为溶质原子团簇(cluster)而形成了Mg－Si团簇时，Mg具有提高抗拉强度以及伸长率的作用。但是，当Mg含量不足0.1质量％时，上述作用效果不充分，此外，当Mg含量超过1.0质量％时，在晶界处形成Mg富集部分的可能性高，会使抗拉强度和伸长率下降。此外，Mg元素的固溶量变多会导致0.2％屈服强度变高，从而导致制成线缆时的操作性下降，且电导率也下降。因此，Mg含量设定为0.1质量％～1.0质量％。另外，对于Mg含量，在重视高强度的情况下优选设定为0.5质量％～1.0质量％，此外，在重视电导率的情况下优选设定为大于等于0.1质量％且小于0.5质量％，基于这样的观点综合考虑优选设定为0.30质量％～0.70质量％。
＜Si：0.1质量％～1.2质量％＞
Si(硅)能固溶于铝母材中而具有强化作用，且其一部分能与Mg一起以β”相等析出而具有提高抗拉强度、耐弯曲疲劳特性的作用。此外，Si在作为溶质原子团簇而形成了Mg－Si团簇、Si－Si团簇时，具有提高抗拉强度以及伸长率的作用。当Si含量不足0.1质量％时，上述作用效果不充分，此外，当Si含量超过1.2质量％时，在晶界处形成Si富集部分的可能性高，抗拉强度以及伸长率会下降。此外，Si元素的固溶量变多会导致0.2％屈服强度变高，从而导致操作性下降，且电导率也下降。因此，Si含量设定为0.1质量％～1.2质量％。另外，对于Si含量，在重视高强度的情况下优选设定为0.5质量％～1.2质量％，此外，在重视电导率的情况下优选设定为大于等于0.1质量％且小于0.5质量％，基于这样的观点综合考虑优选设定为0.3质量％～0.7质量％。
＜Fe：0.10质量％～1.40质量％＞
Fe(铁)主要是通过形成Al－Fe系的金属间化合物而有助于晶粒细化，并且提高抗拉强度的元素。Fe在655℃时在Al中只能固溶0.05质量％，在室温下则更少，因此，未能固溶于Al中的剩余的Fe以Al－Fe、Al－Fe－Si、Al－Fe－Si－Mg等金属间化合物结晶或析出。在本说明书中，将这样主要由Fe和Al构成的金属间化合物称为Fe系化合物。该金属间化合物有助于晶粒细化，并且能提高抗拉强度。此外，此外，Fe还通过固溶于Al中的Fe而具有提高抗拉强度的作用。当Fe含量不足0.10质量％时，这些作用效果不充分，此外，当Fe含量超过1.40质量％时，由于结晶物或析出物的粗大化，拉丝加工性会变差，而且0.2％屈服强度会上升而导致操作性下降，此外伸长率也会下降。因此，Fe含量设定为0.10质量％～1.40质量％，优选设定为0.15质量％～0.70质量％，更优选设定为0.15质量％～0.45质量％。
本发明的铝合金线材如上述那样以Mg、Si及Fe为必须的含有成分，但根据需要还可以含有Ti和B中的任一元素、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni中的至少一种元素。
＜Ti：0.001质量％～0.100质量％＞
Ti(钛)是具有使熔解铸造时的铸锭的组织细化的作用的元素。当铸锭的组织粗大时，在铸造中会发生铸锭开裂，在线材加工工序中会发生断线，这在工业上是不希望出现的。当Ti含量不足0.001质量％时，不能充分发挥上述作用效果，此外，当Ti含量超过0.100质量％时，存在电导率下降的倾向。因此，Ti含量设定为0.001质量％～0.100质量％，优选设定为0.005质量％～0.050质量％，更优选设定为0.005质量％～0.030质量％。
＜B：0.001质量％～0.030质量％＞
B(硼)与Ti一样是具有使熔解铸造时的铸锭的组织细化的作用的元素。当铸锭的组织粗大时，在铸造中易发生铸锭开裂，在线材加工工序中易发生断线，这在工业上是不希望出现的。当B含量不足0.001质量％时，不能充分发挥上述作用效果，此外，当B含量超过0.030质量％时，存在电导率下降的倾向。因此，B含量设定为0.001质量％～0.030质量％，优选设定为0.001质量％～0.020质量％，更优选设定为0.001质量％～0.010质量％。
含有＜Cu：0.01质量％～1.00质量％＞、＜Ag：0.01质量％～0.50质量％＞、＜Au：0.01质量％～0.50质量％＞、＜Mn：0.01质量％～1.00质量％＞、＜Cr：0.01质量％～1.00质量％＞、＜Zr：0.01质量％～0.50质量％＞、＜Hf：0.01质量％～0.50质量％＞、＜V：0.01质量％～0.50质量％＞、＜Sc：0.01质量％～0.50质量％＞、＜Co：0.01质量％～0.50质量％＞以及＜Ni：0.01质量％～0.50质量％＞中的1种或2种以上
Cu(铜)、Ag(银)、Au(金)、Mn(锰)、Cr(铬)、Zr(锆)、Hf(铪)、V(钒)、Sc(钪)、Co(钴)以及Ni(镍)均是具有使晶粒细化，并抑制生成异常粗大的成长粒的作用的元素，此外，Cu、Ag以及Au是还具有通过在晶界处析出而提高晶界强度的作用的元素，只要含有0.01质量％以上的这些元素中的至少1种，即可获得上述作用效果，从而能够提高抗拉强度以及伸长率。另一方面，Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni中的任一元素的含量超过各自的上述上限值时，含有该元素的化合物会变得粗大，从而使拉丝加工性变差而容易发生断线，此外，存在电导率下降的倾向。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所规定的范围。另外，在这些元素的组中，特别优选含有Ni。这是因为，当含有Ni时，晶粒细化效果和异常粒成长抑制效果变得显著，抗拉强度和伸长率提高，此外，对于电导率的下降和拉丝加工中的断线，也确认到具有抑制的效果。从均衡良好地满足这些效果的观点考虑，Ni含量更优选设定为0.05质量％～0.30质量％。
此外，Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni含有得越多，越是存在电导率和伸长率下降的倾向、拉丝加工性变差的倾向以及0.2％屈服强度升高而导致操作性变差的倾向。因此，这些元素的合计含量优选设定为2.00质量％以下。在本发明的铝合金线材中，Fe是必须元素，因此，优选Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni的合计含量设定为0.10质量％～2.00质量％。但是，在单独添加这些元素时，含量越多，越是存在含有该元素的化合物变得粗大的倾向，使得拉丝加工性变差，容易发生断线，因此，对于各元素，设定了上述所规定的含量范围。
另外，为了既保持高电导率，又适度降低屈服强度值，Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co和Ni的合计含量特别优选为0.10质量％～0.80质量％，更优选为0.15质量％～0.60质量％。另一方面，虽然会使电导率有些许下降，但为了进一步适度降低抗拉强度、伸长率以及相对于抗拉强度的屈服强度值，所述合计含量特别优选大于0.80质量％且小于等于2.00质量％，更优选为1.00质量％～2.00质量％。
＜余量：Al和不可避免的杂质＞
上述成分以外的余量为Al(铝)和不可避免的杂质。这里所说的不可避免的杂质是指在制造工序上不可避免地会含有的含有级别的杂质。不可避免的杂质根据含量也可能会成为使电导率下降的要因，因此，优选要考虑电导率的下降而将不可避免的杂质的含量抑制到某种程度。作为不可避免的杂质而被列举的成分，例如可举出Ga(镓)、Zn(锌)、Bi(铋)、Pb(铅)等。
(II)铝合金线材的表面性状以及强度特性
本发明需要以限定上述化学组成为前提，并且使存在于线材表面的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的化合物在100μm2中为1个以下，抗拉强度为200MPa以上。
本发明人对于线材表面存在的化合物的粒径及存在比例与在线材表面形成了镀敷被膜时的镀敷被膜表面上的气孔的生成之间是否存在关联，进行了深入研究。
结果表明，在线材表面，当换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的化合物以在100μm2中大于1个的存在比例存在时，在镀敷后容易产生气孔、凹凸等缺陷，会助长耐腐蚀性的下降、外观的变差、应力集中导致的使用寿命的缩短化。这里的“换算成当量圆直径时的直径”是指，面积与作为对象的化合物的实际面积相同的正圆的直径。
图1是表示使用扫描电子显微镜(SEM)以1500倍的倍率观察本发明的实施方式的铝合金线材(发明品)的表面时的代表性的表面SEM照片的一个例子的图，图2是以与图1相同的条件观察现有的铝合金线材(现有品)的表面时的表面SEM照片。由图1和图2可知，存在于发明品的铝合金线材的表面的1μm以上的化合物的个数与现有品相比极少。
作为铝合金线材的表面存在的化合物，可以想到各种化合物，但主要可举出Fe系化合物，例如Al－Fe系、Al－Fe－Si系、Al－Fe－Si－Mg系、Al－Fe－Mn－Si系的化合物等。
此外，铝合金线材的抗拉强度需要为200MPa以上。这是因为，当铝合金线材的抗拉强度不足200MPa时，在作为线束被配置于汽车等移动体的会受到很大拉力作用的部位时，电线可能会断裂，使用部位存在局限性。因此，将铝合金线材的抗拉强度设定为200MPa。
此外，优选线材表面的表面氧化层的膜厚为500nm以下。这是因为，当所述膜厚大于500nm时，用于去除氧化膜的镀层的前处理工序需要长时间，生产率可能会显著降低。
根据本发明的铝合金线材，在表面上形成有镀敷被膜的情况下，能够使镀敷被膜的表面上存在的换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的气孔为1个/mm2以下，从而能够抑制耐腐蚀性的下降、外观的变差、应力集中导致的使用寿命缩短。
这样的铝合金线材能够通过组合并控制合金组成、制造工艺来实现。以下，说明本发明的铝合金线材的优选的制造方法。
(本发明的一实施例的铝合金线材的制造方法)
本发明的一实施例的铝合金线材能够通过如下制造方法来制造，即，将铝合金原料熔解、铸造之后，经热加工形成粗轧线，然后，至少进行拉丝加工、固溶热处理以及时效热处理的各工序，该制造方法以此为前提，在固溶热处理中加热到450℃～580℃的范围内的规定温度，保持规定的时间之后，以10℃/s以上的平均冷却速度至少冷却到150℃的温度，时效热处理是通过加热到20℃～250℃的范围内的规定温度来进行，所述铝合金原料具有如下组成：Mg：0.1质量％～1.0质量％、Si：0.1质量％～1.2质量％、Fe：0.10质量％～1.40质量％、Ti：0质量％～0.100质量％、B：0质量％～0.030质量％、Cu：0质量％～1.00质量％、Ag：0质量％～0.50质量％、Au：0质量％～0.50质量％、Mn：0质量％～1.00质量％、Cr：0质量％～1.00质量％、Zr：0质量％～0.50质量％、Hf：0质量％～0.50质量％、V：0质量％～0.50质量％、Sc：0质量％～0.50质量％、Co：0质量％～0.50质量％、Ni：0质量％～0.50质量％、余量：Al和不可避免的杂质。
对于本发明的铝合金线材的制造方法，作为具体例子，可举出如下制造方法，该制造方法包括依次进行[1]熔解、[2]铸造、[3]热加工(槽辊加工等)、[4]第1拉丝加工、[5]第1热处理(中间热处理)、[6]第2拉丝加工、[7]第2热处理(固溶热处理)以及[8]第3热处理(时效热处理)的各工序的工艺。另外，也可以在第2热处理的前后或时效热处理之后设置制作绞线的工序、对电线进行树脂包覆的工序。以下，说明[1]～[8]的工序。
[1]熔解工序
在熔解工序中，准备各成分的分量被调整成上述的铝合金组成的材料，将它们熔解。
[2]铸造以及[3]热加工(槽辊加工等)
接下来，在铸造工序中需要增大冷却速度，减少化合物特别是Fe系化合物的结晶，实现微细化，从该观点考虑，优选在本发明中，将铸造时从750℃到400℃的温度范围的冷却速度设定为20℃/s以上，并且，在所述铸造之后、所述热加工之前，进行再热处理，该再热处理是加热到400℃以上的规定温度，在该规定温度下保持的时间设定为10分钟以下。这里，将从750℃到400℃的温度范围中的冷却速度设定为20℃/s以上，是为了缩短被保持在Fe的结晶温度范围、Fe系化合物的析出温度范围的时间，从而抑制Fe系化合物的生成，此外，在于铸造之后、热加工之前进行的再热处理中，将保持在400℃以上的规定温度的时间设定为10分钟以下，其一是为了缩短被保持在Fe系化合物的析出温度范围的时间，从而抑制Fe系化合物的生成，其二是由于能够使由Al氧化物、Mg氧化物形成的表面氧化物层的厚度在500nm以下。
另外，作为用于使铸造时从750℃到400℃的温度范围的平均冷却速度为20℃/s以上的方法，没有特别限定，例如，可举出使用组合铸造轮和带而成的普洛佩兹式连续铸轧机的方法、自装有水的旋转鼓的内侧以相同速度大致平行地喷出熔融金属流并使熔融金属在水中冷却凝固的方法即所谓的水中纺丝法。在使用连续铸轧机的方法中，可以以20℃/sec以上的平均冷却速度获得直径为5mm～13mm的棒材，此外，若使用水中纺丝法，可以以30℃/sec以上的平均冷却速度获得直径为1mm～13mm的棒材。铸造和热轧也可以通过锭坯铸造和挤出法等来进行。
[4]第1拉丝加工
接下来，如有需要则实施表面的去皮，做成例如直径为的适当粗细的棒材，对该棒材进行冷拉丝加工。加工度η优选为1～6的范围。这里，设拉丝加工前的线材截面积为A0，拉丝加工后的线材截面积为A1时，加工度η以η＝ln(A0/A1)来表示。当加工度η小于1时，在后续工序的热处理时，会导致再结晶晶粒粗大化，抗拉强度和伸长率显著下降，可能成为断线的原因。此外，当加工度η大于6时，拉丝加工困难，可能会在拉丝加工中发生断线等品质方面的问题。通过进行表面的去皮可以使表面洁净化，但也可以不进行。
[5]第1热处理(中间热处理)
接下来，对冷拉丝后的被加工件实施第1热处理。本发明的第1热处理是为了使被加工件恢复柔软性，提高拉丝加工性而进行的。若拉丝加工性充分，不会发生断线，也可以不进行第1热处理。为了防止金属间化合物的粗大化，抑制表面氧化物层的成长，优选在400℃以下进行，并且，优选使暴露在高于400℃的高温中的时间小于10分钟。
[6]第2拉丝加工
在上述第1热处理之后，再次实施冷拉丝加工。此时的加工度η优选为1～6的范围。加工度η会影响再结晶晶粒的形成和成长。当加工度η小于1时，在后续工序的热处理时，存在再结晶晶粒粗大化、抗拉强度和伸长率显著下降的倾向，此外，当加工度η大于6时，拉丝加工困难，存在产生在拉丝加工中断线等品质方面的问题的倾向。另外，在不进行第1热处理的情况下，也可以连续进行第1拉丝加工和第2拉丝加工。
[7]第2热处理(固溶热处理)
对拉丝加工后的加工件实施第2热处理。本发明的第2热处理是为了使随机含有的Mg、Si化合物溶到铝母相中而进行的。固溶处理在加工中能够使Mg、Si的富集部分均匀(均质化)，从而抑制最终的时效热处理后的Mg和Si的化合物的晶界偏析。具体而言，第2热处理是如下热处理：加热到450℃～580℃的范围内的规定温度，在规定的时间保持之后，以10℃/s以上的平均冷却速度至少冷却到150℃的温度。当第2热处理的加热时的规定温度高于580℃时，结晶粒径会粗大化，生成异常成长粒，当所述规定温度低于450℃时，不能使Mg2Si充分固溶。因此，第2热处理中的加热时的规定温度设定为450℃～580℃的范围，虽然也可根据Mg、Si的含量而有所变化，但优选设定为450℃～540℃，更优选设定为480℃～520℃的范围。上述的铸造后的再热处理和第1热处理(中间热处理)加在一起保持在400℃以上的合计时间优选设定为10分钟以内。此外，当至少冷却到150℃的温度的平均冷却速度小于10℃/s时，Mg和Si暂时固溶于铝母相后容易以Mg、Si化合物的形态再析出。因此，在本发明中，固溶热处理通过加热到450℃～580℃的范围内的规定温度，在规定的时间保持之后，以10℃/s以上的平均冷却速度至少冷却到150℃的温度来进行。
作为进行第2热处理的方法，例如可以是分批式退火、盐浴(salt bath)，也可以是高频加热、通电加热、移动加热等连续热处理。
但是，采用高频加热、通电加热时，通常是使线材持续流过电流的构造，因此，线材温度随着时间经过而上升。因此，当持续流过电流时，线材可能会熔融，因此需要在适当的时间范围内进行热处理。在采用移动加热的情况下也是一样的，由于是短时间的退火，因此通常移动退火炉的温度要设定得比线材温度高。若进行长时间的热处理，则线材可能会熔融，因此，需要在适当的时间范围内进行热处理。此外，在所有的热处理中，都需要使加热/保持时间为规定的时间以上，以使被加工件中随机含有的Mg、Si化合物溶到铝母相中。以下，说明各方法的热处理。
利用高频加热的连续热处理利用焦耳热进行热处理，该焦耳热是通过使线材从高频的磁场中连续通过，由线材自身在感应电流的作用下而产生的。包括急热、急冷工序，可以在线材温度和热处理时间上进行控制而对线材进行热处理。冷却是在急热之后通过使线材从水中或氮气气氛中连续通过来进行的。其热处理时间为0.01s～2s，优选为0.05s～1s，更优选为0.05s～0.5s。
连续通电热处理利用焦耳热来进行热处理，该焦耳热是通过使连续通过2个电极滚轮的线材中流过电流而由线材自身产生的。包括急热、急冷工序，可以通过控制线材温度和热处理时间而对线材进行热处理。冷却是在急热之后通过使线材从水中、大气中或氮气气氛中连续通过来进行的。其热处理时间为0.01s～2s，优选为0.05s～1s，更优选为0.05s～0.5s。
连续移动热处理是通过使线材从保持高温的热处理炉中连续通过来进行热处理的。包括急热、急冷工序，可以在热处理炉内温度和热处理时间上进行控制而对线材进行热处理。冷却是在急热之后通过使线材从水中、大气中或氮气气氛中连续通过来进行的。其热处理时间优选为0.5s～30s。
当线材温度或热处理时间中的一项或二项低于上述定义的条件时，固溶不完全，会导致在后续工序的时效热处理时生成的溶质原子团簇、β”相、Mg2Si析出物变少，从而使抗拉强度、耐冲击性、耐弯曲疲劳特性、电导率的提高幅度变小。当线材温度或退火时间中的一项或二项高于上述规定的条件时，会导致晶粒粗大化，且会引起铝合金线材中的化合物相的部分熔融(共晶熔化)，从而导致抗拉强度、伸长率下降，处理导体时容易引起断线。
[8]第3热处理(时效热处理)
接下来，实施第3热处理。该第3热处理是为了生成Mg、Si化合物或溶质原子团簇而进行的时效热处理。在本发明中，将时效热处理的加热温度设定为20℃～250℃。当时效热处理中的加热温度低于20℃时，溶质原子团簇的生成变慢，为了获得所需的抗拉强度和伸长率比较耗费时间，不利于批量生产。此外，当所述加热温度高于250℃时，除了对强度最有助益的Mg2Si针状析出物(β”相)之外，还会生成粗大的Mg2Si析出物，导致强度下降。因此，在本发明中，将时效热处理的加热温度设定为20℃～250℃。另外，对于时效热处理中的加热温度，在需要生成具有进一步提高伸长率的效果的溶质原子团簇时，优选为20℃～70℃，此外，在需要也同时析出β”相，以取得抗拉强度和伸长率的均衡时，优选为100℃～150℃。
此外，时效热处理中的加热/保持时间的最佳时间根据温度而变化。低温下长时间、高温下短时间的加热在提高抗拉强度、伸长率，减小相对于抗拉强度的0.2％屈服强度方面是优选的。长时间的加热例如为10日以下，短时间的加热优选为15小时以下，更优选为8小时以下。另外，对于时效热处理中的冷却，为了防止特性不均，优选尽可能加快冷却速度。当然，当在制造工序上不能快速冷却时，只要时效条件能充分生成溶质原子团簇，也可以适当设定。
本实施方式的铝合金线材对线料直径没有特别制限，可根据用途适当设定，但在细线的情况下优选为在中细线的情况下优选为 本实施方式的铝合金线材作为铝合金线的优点之一是能够以较细的单线的形式来使用，但也可以作为将多条单线捻合成束所得的铝合金绞线来使用，也可以在将多条依次进行了构成本发明的制造方法的上述[1]～[8]的工序中的[1]～[6]的各工序的铝合金线材捻合成束之后，再进行[7]第2热处理(固溶热处理)和[8]第3热处理(时效热处理)的工序。
此外，在本实施方式中，作为进一步追加的工序，也可以在连续铸轧之后进行在以往方法中进行的那种均质化热处理。均质化热处理能够使添加元素均匀分散，因此，容易均匀地生成结晶物，通过其后的第3热处理容易均匀地析出溶质原子团簇、β”析出相，从而能够更稳定地获得抗拉强度、伸长率、相对于抗拉强度的屈服强度值的提高。均质化热处理优选在450℃～600℃的加热温度下进行，更优选为500℃～600℃。此外，对于均质化加热处理中的冷却，以0.1℃/分钟～10℃/分钟的平均冷却速度进行徐冷的方式在容易获得均匀的化合物方面是优选的。
本实施方式的铝合金线材可以作为铝合金线，或者作为捻合多条铝合金线所得的铝合金绞线来使用，并且，还可以作为在铝合金线或铝合金绞线的外周具有包覆层的包覆电线来使用，除此之外，还可以作为包括包覆电线和安装在该包覆电线的去除了包覆层的端部上的端子的线束(铠装线)来使用。
实施例
基于以下的实施例详细说明本发明。另外，本发明不限定于以下所示的实施例。
＜实施例和比较例＞
将Mg、Si、Fe和Al以及选择性添加的Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co和Ni以达到表1所示的含量(质量％)的方式下料，使用普洛佩兹式连续铸轧机，用水冷后的铸模对熔融金属一边在表2所示的条件下进行连续铸造一边进行轧制，制成的棒材。接下来，以得到规定的加工度的方式对该棒材实施了第1拉丝加工。接下来，在表2所示的条件下，对实施了该第1拉丝加工后的加工件实施第1热处理(中间热处理)，然后以得到规定的加工度的方式进行了第2拉丝加工，直到达到的线径。接下来，在表2所示的条件下实施了第2热处理(固溶热处理)。第1热处理和第2热处理都在分批式热处理中在线材上卷绕热电偶而测定了线材温度。在连续通电热处理中，由于设备的原因难以在线材的温度最高的部分进行测定，因此，用光纤型放射温度计(Japan Sensor Corporation生产)在比线材的温度最高的部分靠前的位置上测定了温度，然后考虑焦耳热和散热来计算最高到达温度。在高频加热以及连续移动热处理中，测定了热处理区间出口附近的线材温度。在第2热处理之后，在表1所示的条件下实施第3热处理(时效热处理)，制造出了铝合金线。
对于制作出的各实施例和比较例的铝合金线，通过以下所示的方法测定了各特性。将这些测定结果示于表3。此外，也测定了在制造出的各铝合金线的表面进一步实施各种镀敷时的特性，因此，这些测定结果也示于表3。
[评价方法]
(A)线材表面存在的化合物的粒径及存在比例的测定
使用扫描电子显微镜(SEM)按照以下方法测定线材表面存在的化合物的粒径以及存在比例，具体为存在于线材表面的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的粒径的存在比例。第一个点在线材表面的任意的位置以1000μm2的范围进行观察。第二个点在线材表面沿线材的长度方向上距离第一个点1000mm以上的位置以1000μm2的范围进行观察。第三个点在线材表面沿线材的长度方向上距离第一个点2000mm以上且在线材的长度方向上距离第二个点1000mm以上的位置以1000μm2的范围进行观察，计算线材表面存在的具有换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的粒径的化合物的存在比例(个/100μm2)。另外，所述直径通过对所得的SEM图像进行二值化，求出化合物的面积，再由该面积换算成当量圆直径来求得。
(B)线材的表面氧化层的膜厚测定
线材的表面氧化层的膜厚测定使用俄歇电子光谱仪(Auger ElectronSpectroscope)来进行测定，将根据共计三点的测定值计算出的平均值作为线材的表面氧化层的膜厚。进行测定时，第一个点和第二个点在线材的长度方向上相隔1000mm以上的间隔，第一个点和第三个点在线材的长度方向上相隔2000mm以上，第二个点和第三个点在线材的长度方向上相隔1000mm以上的间隔。
(C)抗拉强度和断裂伸长率的测定
基于JIS Z2241：2011，对各3条试样(铝合金线)进行了拉伸试验，求出了抗拉强度和断裂伸长率的平均值。为了确保电线和端子的连接部处的压接部的抗拉强度，此外也为了在向车身进行安装作业时能经受住意外受到的载荷，抗拉强度以200MPa以上为合格级别。
(D)电导率
将长300mm的试验片在保持20℃(±0.5℃)的恒温漕中用四端子法对各3条试样(铝合金线)测定了比电阻，计算了其平均电导率。端子间距离设为200mm。电导率以45％IACS以上为合格级别。
(E)存在于镀敷后的表面的气孔的存在比例的测定
使用扫描电子显微镜(SEM)按照以下方法测定了线材表面存在的气孔的直径以及存在比例，具体为存在于线材表面的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的气孔的存在比例。第一个点在线材表面的任意位置以1000μm2的范围进行观察。第二个点在于线材的长度方向上距离第一个点1000mm以上的位置以1000μm2的范围进行观察。第三个点在于线材的长度方向上距离第一个点2000mm以上且距离第二个点1000mm以上的位置以1000μm2的范围进行观察，计算线材表面存在的具有当量圆直径为1μm以上的直径的气孔的存在比例(个/mm2)。
(F)镀敷性的评价
进行96小时的JIS Z2371：2015所记载的中性盐雾试验，将试验后的外观评价分类为两档。将几乎看不到变差的情况记作“○”，将变差了的情况记作“×”，由此评价镀敷性。
(G)对于综合判定
表3中所示的综合判定按照以下的表4所示的基准，分“A”～“D”4档进行，以“A”、“B”和“C”为合格级别，“D”为不合格。
[表1]
(注)表中斜体加粗的数值表示该数值在本发明的适当范围外。
[表2]
(注)表中斜体加粗的数值表示该数值在本发明的适当范围外。
[表3]
(注)表中斜体加粗的数值表示该数值在本发明的适当范围外的情况，或者特性为不合格级别的情况。
[表4]
由表3所示的结果可知如下结论。实施例1～6的铝合金线均具有合格级别的抗拉强度、断裂伸长率以及电导率，并且镀敷性优异，综合判定也为合格级别。而比较例1和比较例3的铝合金线的线材表面存在的具有1μm以上的粒径的化合物的存在比例在本发明的范围外，因此，随后镀敷时的镀敷被膜表面所产生的气孔的存在比例变多，镀敷性差，综合评价为不合格。此外，比较例2的线材中的Fe含量过少，因此，抗拉强度不足，综合评价为不合格。此外，固溶热处理的加热温度高于本发明范围的比较例4以及时效热处理的加热温度高于本发明范围的比较例5其抗拉强度均不足，综合评价均为不合格。
产业上的可利用性
本发明的铝合金线材特别是用作线料直径为0.5mm以下的细径线也能具备充分的机械特性，因此，作为搭载于移动体的电池线缆、线束或电机用导线、工业用机器人的布线体有用。

Claims (13)

1.一种铝合金线材，其特征在于，
该铝合金线材具有如下组成：Mg：0.1质量％～1.0质量％、Si：0.1质量％～1.2质量％、Fe：0.10质量％～1.40质量％、Ti：0质量％～0.100质量％、B：0质量％～0.030质量％、Cu：0质量％～1.00质量％、Ag：0质量％～0.50质量％、Au：0质量％～0.50质量％、Mn：0质量％～1.00质量％、Cr：0质量％～1.00质量％、Zr：0质量％～0.50质量％、Hf：0质量％～0.50质量％、V：0质量％～0.50质量％、Sc：0质量％～0.50质量％、Co：0质量％～0.50质量％、Ni：0质量％～0.50质量％、余量：Al和不可避免的杂质，存在于表面的、换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的化合物在100μm2中为1个以下，抗拉强度为200MPa以上。
2.根据权利要求1所述的铝合金线材，其中，
所述化学组成含有Ti：0.001质量％～0.100质量％和B：0.001质量％～0.030质量％中的两者或其中任意一者。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金线材，其中，
所述化学组成含有Cu：0.01质量％～1.00质量％、Ag：0.01质量％～0.50质量％、Au：0.01质量％～0.50质量％、Mn：0.01质量％～1.00质量％、Cr：0.01质量％～1.00质量％以及Zr：0.01质量％～0.50质量％、Hf：0.01质量％～0.50质量％、V：0.01质量％～0.50质量％、Sc：0.01质量％～0.50质量％、Co：0.01质量％～0.50质量％以及Ni：0.01质量％～0.50质量％中的至少一种。
4.根据权利要求1、2或3所述的铝合金线材，其中，
Fe、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Zr、Hf、V、Sc、Co以及Ni的合计含量为0.10质量％～2.00质量％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的铝合金线材，其中，
所述化合物为Fe系化合物。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的铝合金线材，其中，
该铝合金线材的表面氧化层的膜厚为500nm以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的铝合金线材，其中，
该铝合金线材在表面上具有镀敷被膜，该镀敷被膜的表面上存在的换算成当量圆直径时的直径为1μm以上的气孔为1个/mm2以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的铝合金线材，其中，
该铝合金线材是线料直径为0.1mm～0.5mm的铝合金线。
9.一种铝合金绞线，其通过捻合多条权利要求8所述的铝合金线而得到。
10.一种包覆电线，其在权利要求8所述的铝合金线或权利要求9所述的铝合金绞线的外周具有包覆层。
11.一种线束，其包括权利要求10所述的包覆电线和安装在该包覆电线的去除了所述包覆层的端部上的端子。
12.一种铝合金线材的制造方法，其特征在于，
将铝合金原料熔解、铸造后，经热加工形成粗轧线，然后，至少进行拉丝加工、固溶热处理以及时效热处理的各工序，所述固溶热处理通过加热到450℃～580℃的范围内的规定温度，保持规定的时间后，以10℃/s以上的平均冷却速度至少冷却到150℃的温度来进行，所述时效热处理在20℃～250℃的范围内的规定温度下进行，所述铝合金原料具有如下组成：Mg：0.1质量％～1.0质量％、Si：0.1质量％～1.2质量％、Fe：0.10质量％～1.40质量％、Ti：0质量％～0.100质量％、B：0质量％～0.030质量％、Cu：0质量％～1.00质量％、Ag：0质量％～0.50质量％、Au：0质量％～0.50质量％、Mn：0质量％～1.00质量％、Cr：0质量％～1.00质量％、Zr：0质量％～0.50质量％、Hf：0质量％～0.50质量％、V：0质量％～0.50质量％、Sc：0质量％～0.50质量％、Co：0质量％～0.50质量％、Ni：0质量％～0.50质量％、余量：Al和不可避免的杂质。
13.根据权利要求12所述的铝合金线材的制造方法，其中，
铸造时从750℃到400℃的温度范围的平均冷却速度为20℃/s以上，在所述铸造之后、所述热加工之前进行再热处理，该再热处理通过加热到400℃以上的规定温度，并在该规定温度下保持10分钟以下的时间来进行。
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