CN109312429A - 铝合金线材、铝合金绞线、被覆电线和线束 - Google Patents

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Abstract

本发明提供铝合金线材等，其能够确保高导电率和适度的低屈服强度且能够实现高伸长率和适度的拉伸强度。本发明的铝合金线材的构成如下：Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.20质量％、Fe：0.10～1.40质量％、Ti：0～0.10质量％、B：0～0.030质量％、Cu：0～1.00质量％、Mn：0～1.00质量％、Cr：0～1.00质量％、Zr：0～0.50质量％、Ni：0～0.50质量％以及余量：Al和0.30质量％以下的杂质，在将线材沿长度方向切断时的纵截面组织中存在粗大晶粒，该粗大晶粒在沿上述线材的长度方向测定时的粒径的最大值为上述线材的直径以上，并且在上述纵截面组织的测定范围中的全部晶粒面积中，上述粗大晶粒所占的面积率为50％以上，上述线材的伸长率为10％以上。

Description

铝合金线材、铝合金绞线、被覆电线和线束
技术领域
本发明涉及作为电气布线体的导体使用的铝合金线材、铝合金绞线、被覆电线、线束以及铝合金线材的制造方法。
背景技术
目前为止，作为汽车、电车、航空器等移动体的电气布线体、或者产业用机器人、建筑用等的电气布线体，使用被称为线束的构件，即、将铜或铜合金(例如黄铜)制的端子(连接器)安装于包含铜或铜合金导体的电线。近来，随着汽车的高性能化、高功能化，车载的各种电气设备、控制设备等增加，这些设备中所使用的电气布线体的配设数也有增加的倾向。另一方面，为了满足环境要求而提高汽车等移动体的燃耗，强烈希望移动体的轻质化。
作为用于实现上述移动体的轻质化的手段之一，正在研究将以往使用的铜或铜合金制电气布线体的导体替换为更轻质的铝或铝合金。铝的比重是铜的比重的约1/3，铝的导电率是铜的导电率的约2/3(将纯铜设为100％IACS的基准的情况下，纯铝为约66％IACS)，为了在铝导体线材中流过与铜导体线材相同的电流，必须使铝导体线材的截面积增大至铜导体线材的截面积的约1.5倍，即使使用上述使截面积增大的铝导体线材，铝导体线材的质量也为纯铜导体线材的质量的一半左右，因此，从轻质化的方面考虑，使用铝导体线材是有利的。应予说明，上述“％IACS”表示将国际退火铜标准(International Annealed CopperStandard)的电阻率1.7241×10-8Ωm设为100％IACS时的导电率。
但是，已知以送电线用铝合金线材(根据JIS标准的A1060、A1070)为代表的纯铝线材的拉伸强度、伸长率、抗冲击性等比铜差。因此，在将纯铝线材用于线径为0.5mm以下的极细线的情况下，不能耐受向车体的安装作业时由作业者、产业设备等突然加载的负荷等所产生的塑性变形、在电线与端子的连接部处的压接部的拉伸等。另外，如果使用加入各种添加元素而合金化的线材，虽然可以提高拉伸强度，但由于添加元素在铝中的固溶现象，导致导电率降低，同时存在如下问题：由于硬质化，在线束安装时处理性降低，生产率下降。因此，必须在不使导电率降低的范围内限定或选择添加元素，并且也以高水平满足拉伸强度、伸长率和柔软性中的任一特性。
作为获得高导电率和高强度的铜合金线材，已知例如含有Mg和Si的6000系铝合金线材，通过添加元素的调整和固溶处理后的时效处理，能够兼顾高导电率和高强度。另外，为了改善有助于提高抗冲击性的拉伸强度和伸长率，有时要求晶粒直径的微细化。但是，使用6000系铝合金线材进行高强度化的情况下，0.2％屈服强度上升，存在向车体的安装作业效率降低的倾向。
作为以极细线开发的现有的6000系铝，例如可列举出专利文献1。专利文献1基于如下发现：如果存在超过100μm的粗大粒子，则该粗大粒子成为断裂的起点，导致伸长率变小，从而公开了通过晶粒直径的微细化而实现高强度和高伸长率的铝合金线。
但是，专利文献1记载的铝合金线虽然通过晶粒直径的微细化实现高强度和高伸长率，但作为相反的特性的柔软性降低，另外，也没有考虑0.2％屈服强度，存在向车体的安装作业效率差的问题。另外，为了批量生产制造非常长的电线，热处理条件、钉扎粒子分布、元素浓度发生变动，很少生成粗大粒子，有可能导致伸长率和强度局部地降低而断裂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5155464号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供铝合金线材、铝合金绞线、被覆电线和线束，其即使在作为极细线(例如线径为0.5mm以下)使用的情况下，也能够确保高导电率、和向车体的安装作业效率良好的程度的适度的低屈服强度，同时实现不发生断线的程度的高伸长率和适度的拉伸强度这两者。
用于解决课题的手段
本发明人进行有关结晶组织和伸长率的研究，结果发现晶粒直径的粗大化未必带来伸长率的降低，突然存在不均匀的粗大粒子的情况下，粗大粒子优先地塑性变形，颈缩现象提前发生，结果伸长率降低。即，认为通过晶粒直径的微细化使伸长率上升的现有认知本质上是由粒径均匀化引起的。
而且，本发明人通过上述的研究结果发现：为了在不对柔软性产生不良影响的情况下使伸长率最大限度地提高，例如在直径100μm的线材的情况下，可以是直径超过100μm的粗大粒子均匀存在的均匀粗大组织，最为理想的可以是单晶组织。
另外，为了得到均匀粗大组织，必须通过固溶来进行高温长时间退火，这种情况下，有可能发生表面氧化膜厚的增加引起的端子压接性降低和晶界富集引起的晶界断裂。所以，在这种情况下，必须研究通过短时间固溶来生成粗大粒子的制造方法。因此，对在第一拉丝加工和第二拉丝加工之间进行的中间热处理、和第二拉丝加工的条件对固溶后的组织产生的影响进行调查，结果发现：通过使中间热处理条件成为高温且长时间，并且使第二拉丝加工条件成为高加工率，从而能够促进粗大粒子生长。
即，本发明的主要构成如下所述。
(1)铝合金线材，其具有如下构成的化学组成：Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.20质量％、Fe：0.10～1.40质量％、Ti：0～0.10质量％、B：0～0.030质量％、Cu：0～1.00质量％、Mn：0～1.00质量％、Cr：0～1.00质量％、Zr：0～0.50质量％、Ni：0～0.50质量％以及余量：Al和0.30质量％以下的杂质，在将线材沿长度方向切断时的纵截面组织中存在粗大晶粒，该粗大晶粒在沿所述线材的长度方向测定时的粒径的最大值为所述线材的直径以上，并且在存在于所述纵截面组织的规定的测定面积中的晶粒中，所述粗大晶粒所占的面积率为50％以上，所述线材的伸长率为10％以上。
(2)上述(1)所述的铝合金线材，其中，最大尺寸为1μm以下的Mg-Si系化合物在所述纵截面组织中的分散密度平均为0.1个/μm2以上。
(3)上述(1)或(2)所述的铝合金线材，其中，在线材表面形成的氧化层的膜厚为500nm以下，在所述纵截面组织中化合物以外的Mg和Si的浓度均为2.0质量％以下，并且伸长率为15％以上，0.2％屈服强度为200MPa以下，拉伸强度为120MPa以上。
(4)上述(1)～(3)中任一项所述的铝合金线材，其中，所述粗大晶粒所占的面积率为70％以上，并且伸长率为20％以上，0.2％屈服强度为150MPa以下以及拉伸强度为120MPa以上。
(5)上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金线材，其中，所述化学组成含有选自Ti：0.001～0.100质量％和B：0.001～0.030质量％中的1种或2种。
(6)上述(1)～(5)中任一项所述的铝合金线材，其中，所述化学组成含有选自Cu：0.01～1.00质量％、Mn：0.01～1.00质量％、Cr：0.01～1.00质量％、Zr：0.01～0.50质量％和Ni：0.01～0.50质量％中的1种或2种以上。
(7)上述(1)～(6)中任一项所述的铝合金线材，其中，Fe、Ti、B、Cu、Mn、Cr、Zr和Ni的含量的合计为0.10～2.00质量％。
(8)上述(1)～(7)中任一项所述的铝合金线材，其中，线料的直径为0.1～0.5mm。
(9)铝合金绞线，其通过将多根上述(1)～(8)中任一项所述的铝合金线材绞合而得到。
(10)被覆电线，其在上述(1)～(8)中任一项所述的铝合金线材或上述(9)所述的铝合金绞线的外周具有被覆层。
(11)线束，其包括：上述(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。
应予说明，在上述化学组成中列举含量范围的元素中，含量范围的下限值记载为“0质量％”的元素均表示根据需要任意地添加的选择添加元素。即，规定的添加元素为“0质量％”的情况下，表示不含该添加元素。
发明的效果
本发明的铝合金线材确保高导电率和向车体的安装作业效率良好的程度的、适度的低屈服强度，同时实现不发生断线的程度的高伸长率和适度的拉伸强度这两者，从而，即使在例如作为细径线(例如线径为0.5mm以下)使用的情况下也耐受线束安装时的塑性变形、拉伸负荷，柔软且处理容易。因此，不必准备特性不同的多根线材，用1种线材就能够兼具上述特性，另外，使用该铝合金线材制造的铝合金绞线、被覆电线和线束可用作蓄电池缆线、线束或马达用导线、产业用机器人、建筑用等的配线体。
附图说明
图1为用光学显微镜对4种铝合金线材的纵截面摄影时的截面图像，(a)为实施例1的线材，(b)为实施例2的线材，(c)为比较例1的线材，(d)为比较例4的线材。
具体实施方式
以下示出本发明的化学组成等的限定理由。
(1)化学组成
＜Mg：0.10～1.00质量％＞
Mg(镁)元素具有在铝母材中固溶而增强的作用，同时具有其一部分与Si一起作为β”相(β”相)等析出而提高拉伸强度的作用，另外，在作为溶质原子团簇形成Mg-Si团簇的情况下，具有提高拉伸强度和伸长率的作用。但是，如果Mg含量小于0.10质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Mg含量超过1.00质量％，则在晶界形成Mg富集部分的可能性升高，拉伸强度和伸长率降低。另外，通过Mg元素的固溶量增多，从而0.2％屈服强度升高，电线处理性降低，同时导电率也降低。因此，将Mg含量设为0.10～1.00质量％。应予说明，在重视高强度的情况下，优选使Mg含量成为0.50～1.00质量％，另外，在重视导电率的情况下，优选使其为0.10质量％以上且小于0.50质量％，考虑到上述观点，综合地优选设为0.3～0.7质量％。
＜Si：0.10～1.20质量％＞
Si(硅)具有在铝母材中固溶而增强的作用，同时具有其一部分与Mg一起作为β”相等析出而提高拉伸强度的作用，另外，Si在作为溶质原子团簇形成了Mg-Si团簇、Si-Si团簇的情况下是具有提高拉伸强度和伸长率的作用的元素。如果Si含量小于0.10质量％，则上述作用效果不充分，另外，如果Si含量超过1.20质量％，则在晶界形成Si富集部分的可能性升高，拉伸强度和伸长率降低。另外，因Si元素的固溶量增多，0.2％屈服强度升高，电线处理性降低，同时导电率也降低。因此，Si含量设为0.10～1.20质量％。应予说明，在重视高强度的情况下，优选使Si含量成为0.50～1.20质量％，另外，在重视导电率的情况下，优选使其含量为0.10质量％以上且小于0.50质量％，综合考虑上述观点，优选设为0.3～0.7质量％。
＜Fe：0.10～1.40质量％＞
Fe(铁)元素通过主要形成Al-Fe系的金属间化合物从而有助于晶粒的微细化，并且提高拉伸强度。Fe在Al中在655℃下只能固溶0.05质量％，在室温下更少，因此，在Al中不能固溶的剩余的Fe作为Al-Fe、Al-Fe-Si、Al-Fe-Si-Mg等金属间化合物结晶或析出。在本说明书中将上述主要由Fe和Al构成的金属间化合物称为Fe系化合物。该金属间化合物的生成具有妨碍位错的移动、提高拉伸强度的作用。另外，Fe具有即使利用在Al中固溶的Fe也使拉伸强度提高的作用。如果Fe含量小于0.10质量％，则这些作用效果不充分，另外，如果Fe含量超过1.40质量％，则由于结晶物或析出物的粗大化，拉丝加工性降低，并且0.2％屈服强度上升，电线处理性降低，同时伸长率降低。因此，Fe含量设为0.10～1.40质量％，优选设为0.15～0.70质量％，更优选设为0.15～0.45质量％。
本发明的铝合金线材如上所述，以Mg、Si和Fe作为必要的含有成分，但根据需要，能够进一步含有选自Ti和B中的1种或2种、选自Cu、Mn、Cr、Zr和Ni中的1种或2种以上。
＜Ti：0.001～0.100质量％＞
Ti(钛)是具有使熔解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，所以在工业上不优选。这是因为，如果Ti含量小于0.001质量％，则不能充分地发挥上述作用效果，另外，如果Ti含量超过0.100质量％，则存在导电率降低的倾向。因此，Ti含量设为0.001～0.100质量％，优选设为0.005～0.050质量％，更优选设为0.005～0.030质量％。
＜B：0.001～0.030质量％＞
B(硼)与Ti同样，是具有使熔解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，因此，在工业上不优选。如果B含量小于0.001质量％，则不能充分地发挥上述作用效果，另外，如果B含量超过0.030质量％，则存在导电率下降的倾向。因此，B含量规定为0.001～0.030质量％，优选规定为0.001～0.020质量％，更优选规定为0.001～0.010质量％。
＜Cu：0.01～1.00质量％＞、＜Mn：0.01～1.00质量％＞、＜Cr：0.01～1.00质量％＞、＜Zr：0.01～0.50质量％＞和＜Ni：0.01～0.50质量％＞
就Cu(铜)、Mn(锰)、Cr(铬)、Zr(锆)和Ni(镍)而言，只要以0.01质量％以上含有至少1种，则具有防止位错的移动、提高拉伸强度的作用。另一方面，如果Cu、Mn、Cr、Zr和Ni的任一含量超过上述的上限值，则含有该元素的化合物变得粗大，使拉丝加工性劣化，因此，容易发生断线，另外，存在导电率下降的倾向。因此，Cu、Mn、Cr、Zr和Ni的含量范围分别设为上述规定的范围。应予说明，在这些元素组中，特别优选含有Ni。如果含有Ni，则还可确认变形引入后的应力缓和特性的改善，所以，在端子压接部的电连接可靠性提高，因此，Ni含量更优选设为0.05～0.30质量％。
另外，Fe、Ti、B、Cu、Mn、Cr、Zr和Ni的含量的合计优选为0.10～2.00质量％。如果这些元素的合计含量比2.00质量％多，则导电率和伸长率下降，拉丝加工性劣化，另外，存在0.2％屈服强度上升导致电线处理性下降的倾向。因此，这些元素的含量的合计优选设为2.00质量％以下。在本发明的铝合金线材中，Fe是必要元素，因此，Fe、Ti、B、Cu、Mn、Cr、Zr和Ni的含量的合计优选设为0.10～2.00质量％。但是，在单独添加这些元素的情况下，存在含量越多，含有该元素的化合物越变得粗大的倾向，使拉丝加工性劣化，变得容易发生断线，因此，对于各个元素，设为上述规定的含量范围。
另外，为了在保持高导电率的同时适度地降低屈服强度值，Fe、Ti、B、Cu、Mn、Cr、Zr和Ni的含量的合计特别优选0.10～0.80质量％，进一步优选0.15～0.60质量％。另一方面，为了导电率略微降低，但进一步提高拉伸强度和伸长率，同时适度地使相对于拉伸强度的屈服强度值降低，上述含量的合计特别优选设为超过0.80质量％且2.00质量％以下，进一步优选设为1.00～2.00质量％。
＜余量：Al和0.3质量％以下的杂质＞
上述的成分以外的余量为Al(铝)和杂质。应予说明，这里所说的杂质表示制造工序上可不可避免地含有的水平的杂质。这些杂质根据含量，也可成为使导电率降低的主要因素，因此，优选在考虑导电率的降低的情况下将杂质的含量抑制在某种程度上。作为该杂质的成分，例如可列举出Ga(镓)、Zn(锌)、Bi(铋)、Pb(铅)等。
(2)本发明的铝合金线材的结构、组织和特性
(i)在将线材沿长度方向切断时的纵截面组织中存在粗大晶粒，该粗大晶粒在沿上述线材的长度方向上测定时的粒径的最大值为上述线材的直径以上，并且在上述纵截面组织中，存在于规定的测定面积的晶粒中，上述粗大晶粒所占的面积率为50％以上，上述线材的伸长率为10％以上
本发明的铝合金线材具有以下特征：在将线材沿长度方向切断时的纵截面组织中存在粗大晶粒，该粗大晶粒在沿上述线材的长度方向上测定时的粒径的最大值为上述线材的直径以上，并且在上述纵截面组织中，存在于规定的测定面积的晶粒中，上述粗大晶粒所占的面积率为50％以上，上述线材的伸长率为10％以上。
通过存在线材直径以上的晶粒，从而可将伸长率提高为10％以上，并且减小0.2％屈服强度，在微细颗粒混合存在的不均匀组织的情况下，有时发生伸长率的下降和0.2％屈服强度的上升，因此，必须将粗大晶粒面积保持为至少50％以上。
此外，在必须进一步提高伸长率的同时进一步降低0.2％屈服强度的情况下，优选使上述粗大晶粒所占的面积率成为70％以上。应予说明，可以通过使用例如热场发射型扫描电子显微镜(日本电子(JEOL)株式会社制造、装置名“JSM-7001FA”)和解析软件“OIMAnalysis”对沿长度方向切断铝线材时的纵截面进行观察和解析，来测定上述面积率。应予说明，扫描步距(分辨率)设为1μm，另外，晶界定义为铝原子排列偏移15°以上的晶粒之间的边界面。另外，本发明的线材由于生成直径以上的粗大晶粒，因此，在将铝线材沿长度方向切断时的纵截面中，必须以至少10mm2面积进行观察和测定。
(ii)最大尺寸为1μm以下的Mg-Si系化合物在线材的纵截面组织中的分散密度平均为0.1个/μm2以上
另外，本发明的铝合金线材优选在线材的纵截面组织中，最大尺寸为1μm以下的Mg-Si系化合物的分散密度(析出密度)平均为0.1个/μm2以上。
通过使最大尺寸为1μm以下的Mg-Si系化合物的分散密度为平均0.1个/μm2以上，从而能够使拉伸强度成为120MPa以上。这是因为，即使Mg-Si系化合物的分散密度为平均0.1个/μm2以上，在最大尺寸超过1μm的情况下，成为与母相不相容的析出物，对强度上升的贡献小，存在不能获得所期望程度的强度的倾向。另外，如下测定上述分散密度：通过采用FIB(Focused Ion Beam，聚焦离子束)法使铝合金线成为薄膜，基于使用透射电子显微镜(TEM)拍摄的照片，采用EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，能量分散型X射线分光法)进行组成分析，鉴定构成元素，将Mg、Si的检测强度相对于固溶在母相中的Mg、Si的强度为10％以上、且最大尺寸为1μm以下的化合物作为计数对象，进行测定。Mg-Si系化合物的分散密度使用3处测定数据的平均值。在各测定点测定至少100μm2以上的连续面积，算出化合物的分散密度(个/μm2)。上述薄膜的试样厚度以0.15μm为基准厚度而算出。在试样厚度与基准厚度不同的情况下，将试样厚度换算为基准厚度，即、通过用(基准厚度/试样厚度)乘以基于拍摄的照片算出的试样厚度处的分散密度，从而能够算出上述Mg-Si系化合物的(基准厚度处的)分散密度。
(iii)在线材表面形成的氧化层的膜厚为500nm以下，上述纵截面组织中的、化合物以外的Mg和Si的浓度均为2.0质量％以下
另外，本发明的铝合金线材优选在线材表面形成的氧化层的膜厚为500nm以下，上述纵截面组织中的、化合物以外的Mg和Si的浓度均为2.0质量％以下。如果上述氧化层的膜厚超过500nm，则端子的压接部处的接触电阻上升，有可能发生端子压接性的降低。这是因为，如果上述纵截面组织中的、化合物以外的Mg和Si中的至少一者的浓度比2.0质量％高，则变得容易发生晶界富集引起的晶界断裂(晶界破坏)。应予说明，在线材表面形成的氧化层的膜厚使用俄歇电子分光器测定，将由合计3点的测定值算出的平均值作为在线材表面形成的氧化层的膜厚。考虑到长度方向的波动，如下进行测定，即、使第一点与第二点在线材的长度方向上留有1000mm以上的间隔，使第一点与第三点在线材的长度方向上留有2000mm以上的间隔，使第二点与第三点在线材的长度方向上留有1000mm以上间隔。另外，上述纵截面组织中的、化合物以外的Mg和Si的浓度的测定与Mg、Si化合物的分散密度的测定方法同样地使用TEM和EDX进行。以得到合计300μm2以上的面积的方式采用FIB法制作试样，为了考察Mg和Si浓度，进行面分析。在上述纵截面组织中，在Mg、Si为高浓度的部分进行定量分析，在发现Mg和Si中的至少一者超过2.0质量％的高浓度的部分的情况下，观察衍射图案，在得到与铝母相不同的衍射图案的情况下，判断为化合物，从计数中排除。
(3)本发明的铝合金线材的特性
从即使在作为例如极细线(例如线径为0.5mm以下)使用的情况下也难以发生断线的方面考虑，本发明的铝合金线材优选使伸长率为15％以上，使拉伸强度为120MPa以上，另外，从使向车体的安装作业等线材的处理性变得良好的方面考虑，优选使0.2％屈服强度成为200MPa以下。另外，在重视线材的处理性的情况下，更优选在将拉伸强度维持在120MPa以上的状态下使伸长率成为20％以上，使0.2％屈服强度成为150MPa以下。
为了防止焦耳热产生的发热，导电率优选为40％IACS以上，更优选为45％IACS以上。另外，导电率更优选为50％IACS以上，这种情况下进一步的细直径化成为可能。
(4)本发明的一个实施例的铝合金线材的制造方法
这样的铝合金线材能够通过组合控制合金组成、制造工艺而实现。以下对于本发明的铝合金线材的优选的制造方法进行说明。
本发明的一个实施例的铝合金线材能够采用包含依次进行[1]熔解、[2]铸造、[3]热加工(槽辊加工等)、[4]第一拉丝加工、[5]中间热处理(中间退火)、[6]第二拉丝加工、[7]第一热处理(固溶热处理)和[8]第二热处理(时效热处理)各工序的制造方法制造。另外，在固溶热处理前后或者时效热处理后可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]熔解
在熔解工序中，准备对各成分的分量进行调整以成为上述铝合金组成的材料，并将其熔解。
[2]铸造和[3]热加工(槽辊加工等)
接下来，在铸造工序中，增大冷却速度，使Fe系化合物的结晶适度减少，进行微细化。优选地，铸造时从熔融金属温度至400℃的平均冷却速度为20～50℃/s，如果使用将铸造轮和带组合而成的普罗珀泽(Properzi)式连续铸造轧制机，则能够得到例如直径5～15mm的棒材。另外，如果使用水中纺丝法，则能够以30℃/s以上的平均冷却速度，得到直径1～13mm的棒材。铸造和热加工(轧制)可采用坯料铸造和挤出法等进行。另外，可以在上述铸造后、热加工后实施再热处理，在实施该再热处理的情况下，优选保持在400℃以上的时间为30分钟以下。
[4]第一拉丝加工
接下来，将热加工中得到的粗轧线进行冷拉丝，直至目标的中间退火线径。目标的中间退火线径由第二拉丝加工中的目标加工率决定。例如将第二拉丝加工中的加工率设为99.5％而制作线径的线材的情况下，目标的中间退火线径成为应予说明，这里所说的“加工率”是利用使拉丝前后的线材截面积之差除以拉丝前的线材截面积所得的值乘以100所得的值算出。另外，在需要线材表面的清洁化的情况下适当地实施剥皮。
[5]中间热处理(中间退火)
接下来，为了制作通过第二热处理晶粒容易生长的组织，进行中间热处理。应予说明，中间热处理也有软化处理的作用，通常在由于加工应变的蓄积而发生拉丝断线的情况下以软化为目的而进行中间热处理。本发明中，为了实现在重结晶时晶粒容易生长的组织而进行中间热处理。具体而言，第二热处理优选在250～600℃下进行，更优选设为在250℃以上且小于350℃下进行5小时以上热处理、在350℃以上且小于500℃下进行3小时以上热处理、并在500℃以上且600℃以下进行1小时以上热处理。另外，就第二热处理中的冷却速度而言，优选以5℃/min以下进行冷却。在表面氧化膜生长的情况下，在Ar气等惰性气体气氛中进行退火。
[6]第二拉丝加工
接下来，为了通过作为后续工序的第二热处理改善晶粒容易生长的组织，进行采用高加工率的冷拉丝加工(第二拉丝加工)。具体地，优选设为95.0％以上的加工率，更优选为99.0％以上。另外，如果设为99.9％以上的加工率，则进一步促进第二热处理中的晶粒的生长，在这方面优选。这是因为，在加工率小于95.0％的情况下，在第二热处理中粗大的晶粒难以生成，存在发生起因于不均匀组织的拉伸强度和伸长率的降低的倾向，此外必须使第一热处理的条件成为高温长时间，有可能发生表面氧化膜生长引起的在端子压接部的接触电阻增加、Mg、Si晶界富集引起的拉伸强度、伸长率的降低。
[7]第一热处理(固溶热处理)
对经拉丝加工的加工材料实施第一热处理。本实施方式的第一热处理是为了使分散的Mg和Si的化合物在铝母相中固溶而进行的固溶热处理。通过固溶处理，能够得到均匀的Mg、Si固溶组织，从而通过后面的热处理工序即时效热处理，可得到均匀的时效析出组织。第一热处理优选在500～600℃下进行，更优选在500℃以上且小于550℃下热处理5小时以上、550℃以上且600℃以下热处理30分钟以上的条件下进行。第一热处理中的冷却优选以10℃/s以上的平均冷却速度进行到至少150℃的温度。如果第一热处理的保持温度比600℃高，则发生表面氧化膜的生长、Mg、Si的晶界富集，如果保持温度比500℃低，则不能使Mg2Si充分地固溶。另外，由于晶粒的生长花费时间，因此，不适合大量生产。
作为进行第一热处理的方法，例如可以是分批退火、盐浴(salt bath)，也可以是高频加热、通电加热、行走加热等连续热处理。
采用高频加热的连续热处理是通过使线材连续地在采用高频的磁场中通过，从而利用通过感应电流由线材自身产生的焦耳热进行热处理。在长时间的退火困难的情况下，可将多次的退火时间合计而得到适当的热处理时间。通过使线材连续在水中或氮气气氛中通过而进行冷却。
连续通电热处理是通过在连续地通过2个电极轮的线材中流过电流，从而利用由线材自身产生的焦耳热进行热处理。在长时间的退火困难的情况下，可将多次的退火时间合计而得到适当的热处理时间。通过使线材连续地在水中或氮气气氛中通过而进行冷却。
连续行走热处理是线材连续地在保持于高温的热处理炉中通过来进行热处理。在长时间的退火困难的情况下，可将多次的退火时间合计而得到适当的热处理时间。通过使线材连续地在水中、大气中或氮气气氛中通过而进行冷却。
[8]第二热处理(时效热处理)
接下来，实施第二热处理。该第二热处理是为了使Mg、Si化合物或者溶质原子团簇生成而进行的时效热处理。时效热处理在20～250℃的范围内的规定温度下进行加热。如果时效热处理中的上述规定温度低于20℃，则溶质原子团簇的生成缓慢，为了获得必要的拉伸强度和伸长率，花费时间，因此，不利于批量生产。另外，如果上述规定温度比250℃高，则除了最有助于强度的Mg2Si针状析出物(β”相)以外，还生成粗大的Mg2Si析出物，导致强度降低。因此，就上述规定温度而言，在使对于伸长率的进一步提高有效果的溶质原子团簇生成的情况下，优选设为20～70℃，另外，在使β”相也同时析出，并需要实现拉伸强度与伸长率这两种特性的平衡的情况下，优选设为100～150℃。保持时间需要根据保持温度和所需的特性进行调整。例如，在需要高伸长率材料的情况下优选低温长时间或高温短时间的加热。这里所说的长时间，例如为超过15小时且10天以下，所谓短时间，例如为15小时以下。应予说明，就时效热处理中的冷却而言，为了防止特性的波动，优选尽可能使冷却速度加快。当然，即使是在制造工序上不能快速冷却的情况下，只要为使溶质原子团簇的生成充分的时效条件即可，可以适当设定。
就本实施方式的铝合金线材而言，对线料直径没有特别限定，能够根据用途适当地确定，在细线的情况下，优选设为在中等细线的情况下，优选设为本实施方式的铝合金线材作为铝合金线能够以单线较细地使用是其优点之一，但也能够作为将多根集束并绞合而得到的铝合金绞线使用，构成本发明的制造方法的上述[1]～[8]的工序中，可在将依次进行[1]～[6]的各工序的铝合金线材集束多根并绞合后，进行[7]固溶热处理和[8]时效热处理的工序。
另外，本实施方式中，作为进一步追加的工序，也可在铸造工序后、热加工后进行采用现有方法进行的均质化热处理。均质化热处理能够使添加元素均匀地分散，因此，通过其后的第二热处理容易均匀地生成溶质原子团簇、β”析出相，并获得不依赖于测定点的稳定的拉伸强度和伸长率。均质化热处理优选在加热温度450℃～600℃下进行，更优选为500～600℃。另外，就均质化加热处理中的冷却而言，在容易得到均匀的化合物的方面，优选以0.1～10℃/分的平均冷却速度缓慢冷却。
本发明的铝合金线材能够作为铝合金线或者作为将多根铝合金线绞合得到的铝合金绞线使用，另外也能够作为在铝合金线或铝合金绞线的外周具有被覆层的被覆电线使用，此外，也可作为线束(电线组)使用，该线束(电线组)包括被覆电线和安装于该被覆电线的、将被覆层除去的端部的端子。
实施例
(实施例、比较例)
准备以表1中所示的化学组成(质量％)含有作为必要含有成分的Mg、Si、Fe和Al、作为选择性添加成分的Ti、B、Cu、Mn、Cr、Zr和Ni中的至少一种成分的合金原料，对于该合金原料，使用普罗珀泽式连续铸轧机，一边使用水冷后的铸模对熔融金属进行连续铸造一边进行轧制，制成了的棒材。接下来，以获得规定的加工率的方式对其实施第一拉丝加工。然后，在表2中所示的条件下对该实施了第一拉丝加工的加工材料实施中间退火(中间热处理)，并且以获得规定的加工率的方式进行第二拉丝加工直至的线直径。接下来，在表2中所示的条件下实施第一热处理(固溶热处理)。在中间退火和第一热处理都为批量热处理的情况下，将热电偶卷绕于线材，测定线材温度。在连续通电热处理的情况下，由于在设备方面难以对线材的温度成为最高的部分进行测定，因此，用光纤型放射温度计(Japan Sensor Corporation制造)在靠近线材的温度成为最高的部分的前面的位置测定温度，考虑焦耳热和放热算出最高到达温度。在高频加热和连续行走热处理的情况下，测定热处理区间出口附近的线材温度。接下来，在表2所示的条件下实施第二热处理(时效热处理)，制造铝合金线。
对于制作的各实施例和比较例的铝合金线，采用以下所示方法测定各特性。
(A)导电率(EC)的测定方法
针对长300mm的试验片，使用四端子法在保持于20℃(±0.5℃)的恒温漕中对于各3根供试材料(铝合金线)测定电阻率，算出其平均导电率。端子间距离设为200mm。在本实施例中，将导电率为40％IACS以上定为合格水平。
(B)拉伸强度、0.2％屈服强度和拉伸断裂伸长率的测定方法
按照JIS Z2241：2011，对于各3根供试材料(铝合金线)进行拉伸试验。将得到的应力-应变曲线(S-S曲线)中的最大应力作为拉伸强度，将产生0.2％的永久应变时的应力作为0.2％屈服强度，将相对于初期长度的断裂后的伸长率作为拉伸断裂伸长率，将平均值作为各物性值。就伸长率而言，即使为细径线也要求难以因变形而断裂的高伸长率，因此，将15％以上定为合格。就0.2％屈服强度而言，由于要求减轻向车体的安装负荷，因此，将容易塑性变形的200MPa以下定为合格，就拉伸强度而言，由于需要可耐受车体安装时的冲击的强度，因此，将120MPa以上定为合格。
(C)粗大晶粒的面积率的测定方法
本实施例中的粗大晶粒的面积率的测定能够如下进行：将的铝线材切出约10mm，树脂填埋后，以线材与研磨面变得平行的方式研磨直至将线材的约一半削除后，对表面进行化学蚀刻，碳蒸镀后，使用热电场放射型扫描电子显微镜(日本电子(JEOL)株式会社制造、装置名“JSM-7001FA”)和解析软件“OIM Analysis”进行观察和解析。应予说明，扫描步距(分辨率)设为1μm，另外，晶界定义为铝原子排列偏移15°以上的晶粒之间的边界面。另外，对于一种材料制作30根样品，测定合计100mm2以上的面积。另外，在能够明确地判断晶界的情形下、在容易求出面积率的材料中，可进行作为简易的方法的显微镜观察。这种情况下，对树脂填埋后并进行了研磨的样品进行电解研磨、阳极氧化处理，并通过偏光板进行显微镜观察。
(D)Mg、Si化合物的分散密度(析出密度)的测定方法
如下进行Mg、Si化合物的分散密度(析出密度)的测定：通过采用FIB法使实施例和比较例的铝合金线成为薄膜，基于使用透射电子显微镜(TEM)拍摄的照片，采用EDX进行组成分析，鉴定构成元素，将Mg、Si的检测强度相对于在母相中固溶的Mg、Si的强度为10％以上并且最大尺寸为1μm以下的化合物作为计数对象。应予说明，Mg-Si系化合物的分散密度使用3处的测定数据的平均值。在各测定点测定至少100μm2以上的连续面积，算出化合物的分散密度(个/μm2)。上述薄膜的试样厚度以0.15μm为基准厚度而算出。在试样厚度与基准厚度不同的情况下，将试样厚度换算为基准厚度，即，通过用(基准厚度/试样厚度)乘以基于拍摄的照片算出的试样厚度处的分散密度，从而能够算出上述Mg-Si系化合物的(基准厚度处的)分散密度。
(E)线材的纵截面组织中的Mg、Si的浓度的测定方法
线材的纵截面组织中的、化合物以外的Mg、Si的浓度的测定与Mg、Si化合物的分散密度的测定方法相同，使用TEM和EDX测定Mg、Si的浓度。以合计得到300μm2以上的面积的方式采用FIB法制作试样，为了考察Mg和Si浓度，进行面分析。在上述纵截面组织中，在高浓度的部分对Mg、Si进行定量分析，在发现了Mg和Si中的至少一者超过2.0质量％的高浓度的部分的情况下，观察衍射图案，在得到了与铝母相不同的衍射图案的情况下判断为化合物，从计数中排除。
(F)在线材表面形成的氧化层的膜厚的测定方法
在线材表面形成的氧化层的膜厚使用俄歇电子分光器测定，将由合计三点的测定值算出的平均值作为线材的表面氧化层的膜厚。考虑长度方向的波动进行测定，即、使第一点与第二点在线材的长度方向上间隔1000mm以上，使第一点与第三点在线材的长度方向上间隔2000mm以上，使第二点与第三点在线材的长度方向上间隔1000mm以上。
将采用上述方法综合判定线材的特性的结果示于表2中。应予说明，表2中的判定的栏中记载的“A”是伸长率为20％以上、0.2％屈服强度为150MPa以下以及拉伸强度为120MPa以上的情形，“B”是伸长率为15％以上、0.2％屈服强度为200MPa以下以及拉伸强度为120MPa以上的情形，而且“C”是伸长率小于15％、0.2％屈服强度超过200MPa以及拉伸强度小于120MPa中的至少一个的情形。
[表1]
(注)表中带有下划线的部分表示在本发明的适当范围外。
[表2]
由表2中所示的结果可知，实施例1～5的铝合金线材均显示出16％以上的高伸长率、184MPa以下的适度的低0.2％屈服强度和122MPa以上的拉伸强度，综合判断为“B”以上，导电率也高达45％IACS以上。特别地，实施例2和5均维持122MPa以上的拉伸强度，同时显示出25％以上的高伸长率和61MPa以下的显著低的0.2％屈服强度，综合判断为“A”。
而比较例1的铝合金线材由于线材的纵截面中不存在粗大晶粒，即，粗大晶粒所占的面积率为0％，因此，0.2％屈服强度比240MPa和200MPa高，因此，电线的处理性差，综合判断为“C”。比较例2的铝合金线由于不含Mg和Si，因此，拉伸强度不足，为96MPa，综合判断为“C”。比较例3的Fe和B的含量均比合理范围高，并且由于超过600℃的第一热处理(固溶热处理)，添加元素在晶界富集，成为脆弱的组织，因此，伸长率低达4％，拉伸强度也不足，为80MPa，综合判断为“C”。比较例4的Mg、Si和B的含量均比合理范围高，粗大晶粒所占的面积率小，为5％，因此，伸长率不足，为7％，0.2％屈服强度高达297MPa，综合判断为“C”，另外导电率也低达36％IACS。比较例5不含Fe，粗大晶粒所占的面积率小，为14％，因此，伸长率不足，为2％，综合判断为“C”。
产业上的可利用性
本发明的铝合金线材确保高导电率和向车体的安装作业效率良好的适度的低屈服强度，同时实现不发生断线的程度的高伸长率和适度的拉伸强度这两者，因此，即使在例如作为细径线(例如线径为0.5mm以下)使用的情况下也耐受线束安装时的塑性变形、拉伸负荷，柔软且处理容易。因此，不必准备特性不同的多根线材，用1种线材就能够兼具上述特性，另外，使用该铝合金线材制造的铝合金绞线、被覆电线和线束可用作蓄电池缆线、线束或马达用导线、产业用机器人、建筑用等的配线体。

Claims (11)

1.铝合金线材，其具有如下构成的化学组成：Mg：0.10～1.00质量％、Si：0.10～1.20质量％、Fe：0.10～1.40质量％、Ti：0～0.10质量％、B：0～0.030质量％、Cu：0～1.00质量％、Mn：0～1.00质量％、Cr：0～1.00质量％、Zr：0～0.50质量％、Ni：0～0.50质量％以及余量：Al和0.30质量％以下的杂质，
在将线材沿长度方向切断时的纵截面组织中存在粗大晶粒，
该粗大晶粒在沿所述线材的长度方向测定时的粒径的最大值为所述线材的直径以上，并且在所述纵截面组织的测定范围中的全部晶粒面积中，所述粗大晶粒所占的面积率为50％以上，所述线材的伸长率为10％以上。
2.根据权利要求1所述的铝合金线材，其中，最大尺寸为1μm以下的Mg-Si系化合物在所述纵截面组织中的分散密度平均为0.1个/μm2以上。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金线材，其中，在线材表面形成的氧化层的膜厚为500nm以下，在所述纵截面组织中，化合物以外的Mg和Si的浓度均为2.0质量％以下，并且伸长率为15％以上，0.2％屈服强度为200MPa以下，拉伸强度为120MPa以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的铝合金线材，其中，所述粗大晶粒所占的面积率为70％以上，并且伸长率为20％以上，0.2％屈服强度为150MPa以下，拉伸强度为120MPa以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的铝合金线材，其中，所述化学组成含有选自由Ti：0.001～0.100质量％和B：0.001～0.030质量％构成的组中的1种或2种。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的铝合金线材，其中，所述化学组成含有选自由Cu：0.01～1.00质量％、Mn：0.01～1.00质量％、Cr：0.01～1.00质量％、Zr：0.01～0.50质量％和Ni：0.01～0.50质量％构成的组中的1种或2种以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的铝合金线材，其中，Fe、Ti、B、Cu、Mn、Cr、Zr和Ni的含量合计为0.10～2.00质量％。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的铝合金线材，其中，线料的直径为0.1～0.5mm。
9.铝合金绞线，其通过将多根权利要求1～8中任一项所述的铝合金线材绞合而得到。
10.被覆电线，其在权利要求1～8中任一项所述的铝合金线材或权利要求9所述的铝合金绞线的外周具有被覆层。
11.线束，其包括：权利要求10所述的被覆电线、和安装在该被覆电线的除去所述被覆层的端部的端子。
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