CN109906281A - 铝合金线、铝合金绞合线、包覆电线以及带端子电线 - Google Patents

铝合金线、铝合金绞合线、包覆电线以及带端子电线 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种包含铝合金的铝合金线。该铝合金包含0.005质量％以上2.2质量％以下的Fe，以及余量为Al和不可避免的杂质。在铝合金线的截面中，从距离截面的表面30μm深度的表层区域选取矩形表层气泡测定区域，该表层气泡测定区域的短边长度为30μm且长边长度为50μm。存在于该表层气泡测定区域中的气泡的总截面面积为2μm2以下。该铝合金线具有0.2mm以上3.6mm以下的线径，110MPa以上200MPa以下的拉伸强度，至少40MPa的0.2％屈服应力，至少10％的断裂伸长率，和至少55％IACS的导电率。

Description

铝合金线、铝合金绞合线、包覆电线以及带端子电线
技术领域
本发明涉及铝合金线、铝合金绞合线、包覆电线以及带端子电线。
本申请要求基于2016年10月31日提交的日本专利申请No.2016-213156的优先权，并将该日本申请中的全部内容并入本文。
背景技术
作为适合于电线用导体的线材，专利文献1公开了一种铝合金线，该铝合金线包含作为特定组成的铝合金并且该铝合金线被软化以具有高强度、高韧性和高导电率，并且还具有优异的对端子部分的固定性。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开No.2010-067591
发明内容
本公开的铝合金线是由铝合金构成的铝合金线。
铝合金包含0.005质量％以上2.2质量％以下的Fe，以及余量为Al和不可避免的杂质。
在铝合金线的横截面中，在从铝合金线的表面沿深度方向延伸30μm的表层区域内定义短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形的表层气泡测定区域，并且该表层气泡测定区域中的气泡的总截面面积为2μm2以下。
所述铝合金线具有：0.2mm以上3.6mm以下的线径；110MPa以上200MPa以下的拉伸强度；40MPa以上的0.2％屈服应力；10％以上的断裂伸长率；和55％IACS以上的导电率。
本公开的铝合金绞合线包括多根本公开的铝合金线，多根铝合金线被绞合在一起。
本公开的包覆电线包括：导体；以及包覆所述导体的外周的绝缘覆层。导体包括本公开的铝合金绞合线。
本公开的带端子电线包括：本公开的包覆电线；以及附接至包覆电线的端部的端子部分。
附图说明
图1为示出实施方案中具有包括铝合金线的导体的包覆电线的示意性透视图。
图2为示出实施方案中的带端子电线的端子部分附近的示意性侧视图。
图3为说明测定气泡的方法的说明图。
图4为说明测定气泡的方法的另一说明图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
作为用于包含在电线中的导体等的线材，期望具有优异的耐冲击性以及优异的疲劳特性的铝合金线。
存在用于各种用途的电线，如放置在汽车、飞机等中的装置中的线束、诸如工业机器人之类的各种电气装置中的互连以及建筑物中的互连等。在装置的使用、安装等期间，此类电线可能会受到冲击、反复弯曲等。以下为具体实例(1)至(3)。
(1)可以想到的是，汽车用线束中包括的电线会受到：(例如)在将电线安装到待连接的对象期间在端子部分附近的冲击(专利文献1)；根据汽车的行驶状态的突然冲击；在汽车行驶期间由于振动引起的反复弯曲；等等。
(2)可以想到的是，在工业机器人中布线的电线会受到反复弯曲、扭曲等。
(3)可以想到的是，在建筑物中布线的电线会受到：由于操作者在安装期间突然强拉或错误下落而产生的冲击；由于以波状运动摇动以便从已经缠绕成线圈形状的线材上去除褶皱而造成的反复弯曲；等等。
因此，期望用于电线中包括的导体等的铝合金线不仅在受到冲击时，而且在反复弯曲时，均不易于断开。
因此，一个目的是提供具有优异的耐冲击性和疲劳特性的铝合金线。另一个目的是提供具有优异的耐冲击性和疲劳特性的铝合金绞合线、包覆电线和带端子电线。
[本公开的有益效果]
本公开的铝合金线、本公开的铝合金绞合线、本公开的包覆电线以及本公开的带端子电线均具有优异的耐冲击性和疲劳特性。
本发明人已经在各种条件下制造了铝合金线，并且对具有优异的耐冲击性和疲劳特性(不易于由于反复弯曲而断开)的铝合金线进行了研究。由具有包含特定范围的Fe的特定组成的铝合金制成并经过软化处理的线材具有高强度(例如，高拉伸强度和高0.2％屈服应力)、高韧性(例如，高断裂伸长率)、优异的耐冲击性以及还具有高导电率从而具有优异的导电性能。本发明人已经发现，如果此类线材的表层包含较少量的气泡，则此类线材可具有优异的耐冲击性并且不易于由于反复弯曲而断开。本发明人还发现，可以通过(例如)将待进行铸造的铝合金的熔体温度控制在特定范围内来制造具有包含较少量气泡的表层的铝合金线。本申请的发明基于上述发现。下面将首先列出本申请的发明的实施方案的细节以进行说明。
[实施方案的说明]
(1)根据本申请的发明的一个方面的铝合金线是由铝合金构成的铝合金线。
铝合金包含0.005质量％以上2.2质量％以下的Fe，以及余量为Al和不可避免的杂质。
在所述铝合金线的横截面中，在从所述铝合金线的表面沿深度方向延伸30μm的表层区域内定义短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形的表层气泡测定区域，并且所述表层气泡测定区域中的气泡的总截面面积为2μm2以下。
所述铝合金线具有：0.2mm以上3.6mm以下的线径；110MPa以上200MPa以下的拉伸强度；40MPa以上的0.2％屈服应力；10％以上的断裂伸长率；和55％IACS以上的导电率。
铝合金线的横截面是指沿着与铝合金线的轴向方向(纵向方向)正交的平面切割的截面。
上述铝合金线(以下可称为Al合金线)由具有特定组成的铝合金(以下可称为Al合金)形成。上述铝合金线在制造过程中经过软化处理等，因此其具有高强度和高韧性，并且还具有优异的耐冲击性。由于高强度和高韧性，上述铝合金线可以顺畅地弯曲，即使在反复弯曲时也不易于断开，并且还具有优异的疲劳特性。特别地，上述Al合金线具有包括少量气泡的表层。因此，即使在受到冲击、反复弯曲等时，气泡也不易于成为破裂的起点，因此不易于发生由气泡引起的破裂。由于表面破裂不易于发生，所以可以减少破裂从线材的表面向其内部蔓延并可减小线材的断裂。因此，上述Al合金线具有优异的耐冲击性和疲劳特性。此外，上述Al合金线不易于发生由气泡引起的破裂。因此，取决于组成、热处理条件等，在拉伸试验中，选自拉伸强度、0.2％屈服应力和断裂伸长率中的至少一者倾向于比其他相对更高，从而也可产生优异的机械特性。
(2)上述Al合金线的实例包括这样的实施方案，其中在铝合金线的横截面中，定义短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形的内部气泡测定区域，使得该内部气泡测定区域的矩形的中心与铝合金线的中心重合，并且内部气泡测定区域中的气泡的总截面面积与表层气泡测定区域中的气泡的总截面面积之比为1.1以上44以下。
在上述实施方案中，上述总截面面积之比为1.1以上。因此，虽然Al合金线内部的气泡量大于Al合金线的表层中的气泡量，但是上述总截面面积之比落入特定范围内。因此，可以说Al合金线内部的气泡量也很小。因此，在上述实施方案中，即使当受到冲击、反复弯曲等时，破裂也不易于穿过气泡从线材的表面向其内部蔓延并且不易于断裂，从而产生更为优异的耐冲击性和疲劳特性。
(3)上述Al合金线的实例包括这样的实施方案，其中所述铝合金还含有总计1.0质量％以下的选自Mg、Si、Cu、Mn、Ni、Zr、Ag、Cr和Zn的一种或多种元素，上述元素各自的范围如下：
Mg：0.05质量％以上0.5质量％以下，
Si：0.03质量％以上0.3质量％以下，
Cu：0.05质量％以上0.5质量％以下，以及
Mn、Ni、Zr、Ag、Cr和Zn：总计0.005质量％以上0.2质量％以下。
在上述实施方案中，除了Fe之外，上述元素各自包含在特定范围内，从而可以预期进一步的强度提高等。
(4)上述Al合金线的实例包括这样的实施方案，其中所述铝合金还含有下述元素中的至少一者：0质量％以上0.05质量％以下的Ti；以及0质量％以上0.005质量％以下的B。
在Ti和B的情况下，晶粒在铸造期间容易微细粒化。通过使用具有微细结晶结构的铸造材料作为基材，因此容易实现具有微细结晶结构的Al合金线。在上述实施方案中，包括微细结晶结构。因此，在冲击或反复弯曲时，不易于发生断裂，从而获得优异的耐冲击性和疲劳特性。
(5)上述Al合金线的实例包括这样的实施方案，其中所述铝合金的平均结晶粒径为50μm以下。
在上述实施方案中，除了少量气泡之外，晶粒微细粒化并且挠性优异，从而获得优异的耐冲击性和疲劳特性。
(6)上述Al合金线的实例包括这样的实施方案，其中加工硬化指数为0.05以上。
在上述实施方案中，加工硬化指数落入特定范围内。因此，当通过压接等附接端子部分时，可以预期通过加工硬化使端子部分的固定力得到提高。因此，上述实施方案可以适用于附接有端子部分的导体，如带端子电线。
(7)上述Al合金线的实例包括这样的实施方案，其中铝合金线的表面氧化膜的厚度为1nm以上120nm以下。
在上述实施方案中，表面氧化膜的厚度落入特定范围内。因此，当附接端子部分时，插入端子部分和表面之间的氧化物(其形成表面氧化膜)的量小。因此，可以防止由于插入过量氧化物而使连接电阻增大，同时还可以实现优异的耐腐蚀性。因此，上述实施方案可适用于附接有端子部分的导体，如带端子电线。在这种情况下，可以获得耐冲击性和疲劳特性优异以及电阻较小且耐腐蚀性优异的连接结构。
(8)上述Al合金线的实例包括这样的实施方案，其中氢气的含量为4.0ml/100g以下。
本发明人已经研究了含有气泡的Al合金线中所含的气体成分，并发现含有氢气。因此，在Al合金线内部产生的气泡的一个因素被认为是氢气。在上述实施方案中，氢气的含量小，因此气泡的量也被认为是小的。因此，不易于发生由气泡引起的断开，从而获得优异的耐冲击性和疲劳特性。
(9)根据本申请的发明的一个方面的铝合金绞合线包括多根上述(1)至(8)中任一项所述的铝合金线，多根铝合金线被绞合在一起。
形成上述铝合金绞合线(以下可称为Al合金绞合线)的各基线由具有如上所述的特定组成并且具有包括少量气泡的表层的Al合金形成，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。此外，与具有相同导体截面面积的单线相比，绞合线通常具有优异的挠性，并且即使当受到冲击或反复弯曲时，绞合线的各基线也不易于断裂，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。鉴于上述观点，上述Al合金绞合线具有优异的耐冲击性和疲劳特性。如上所述，各基线均具有优异的机械特性。因此，上述Al合金绞合线显示出选自拉伸强度、0.2％屈服应力和断裂伸长率中的至少一者比其他的更高的趋势，从而还产生优异的机械特性。
(10)上述Al合金绞合线的一个实例包括这样的实施方案，其中绞合间距为铝合金绞合线的层芯直径(pitch diameter)的10倍以上40倍以下。
层芯直径是指连接具有多层结构的绞合线的各层中所包括的所有基线的各个中心的圆的直径。
在上述实施方案中，绞合间距落入特定范围内。因此，在弯曲等期间，基线不易于被扭曲，从而不易于发生断裂。此外，在附接端子部分期间，基线不易于彼此分离，因此易于附接端子部分。因此，上述实施方案在疲劳特性方面特别优异，并且还可以适用于附接有端子部分的导体，如带端子电线。
(11)根据本申请的发明的一个方面的包覆电线是这样的包覆电线，其包括：导体；以及包覆导体的外周的绝缘覆层。导体包括上述(9)或(10)中所述的铝合金绞合线。
由于上述包覆电线包括由上述具有优异的耐冲击性和疲劳特性的Al合金绞合线形成的导体，因此该包覆电线具有优异的耐冲击性和疲劳特性。
(12)根据本申请的发明的一个方面的带端子电线包括：上述(11)中所述的包覆电线；以及连接至包覆电线的端部的端子部分。
上述带端子电线由包括包覆电线的部件构成，该包覆电线具有由耐冲击性和疲劳特性优异的Al合金线和Al合金线绞合线形成的导体，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。
[本申请的发明的实施方案的细节]
下面，将适当地参照附图详细描述本申请的发明的实施方案，在附图中，由相同的附图标记指定具有相同名称的部件。在以下说明中，各元素的含量以质量％表示。
[铝合金线]
(概述)
实施方案中的铝合金线(Al合金线)22是由铝合金(Al合金)形成的线材，并且代表性地用于电线的导体2等(图1)。在这种情况下，Al合金线22以下列状态使用：单线；通过将多根Al合金线22绞合在一起而形成的绞合线(在该实施方案中为Al合金绞合线20)；或者，通过将绞合线压缩成形为规定形状而形成的压缩绞合线(本实施方案中的Al合金绞合线20的另一个实例)。图1示出了通过将七根Al合金线22绞合在一起而形成的Al合金绞合线20。实施方案中的Al合金线22具有特定组成，其中Al合金包含特定范围内的Fe，并且Al合金线22还具有特定结构，其中Al合金线22的表层中的气泡的量很少。具体而言，实施方案中形成的Al合金线22的Al合金为Al-Fe基合金，其包含：0.005％以上2.2％以下的Fe，以及余量为Al和不可避免的杂质。此外，实施方案中的Al合金线22具有这样的横截面，其中以下区域(称为表层气泡测定区域)中存在的气泡的总截面面积为2μm2以下：该区域为在从Al合金线22的表面沿深度方向延伸30μm的表层区域内定义的区域。将表层气泡测定区域定义为短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形形状的区域。具有上述特定组成且具有特定结构的实施方案中的Al合金线22在制造过程中经过软化处理等，因此其具有高强度、高韧性和优异的耐冲击性，并且还可以减少由气泡所引起的断裂，从而产生更为优异的耐冲击性和疲劳特性。
以下是更为详细的说明。试验例中将描述测定诸如气泡的尺寸之类的各参数的方法的细节以及上述效果的细节。
(组成)
实施方案中的Al合金线22由含有0.005％以上的Fe的Al合金形成。因此，可以提高Al合金线22的强度而不会过度降低导电率。较高的Fe含量产生较高的Al合金强度。此外，Al合金线22由含有2.2％以下的Fe的Al合金形成，这不易于导致由Fe含量造成的导电率和韧性的降低。因此，该Al合金线22具有高导电率、高韧性等，在拉丝期间不易于断开，并且还具有优异的可制造性。考虑到强度、韧性和导电率之间的平衡，可以将Fe的含量设定为0.1％以上2.0％以下以及0.3％以上2.0％以下，并且进一步地为0.9％以上2.0％以下。
当形成实施方案中的Al合金线22的Al合金包含除Fe之外的优选后文描述的特定范围内的以下添加元素时，预期诸如强度和韧性之类的机械特性能够得到提高，从而产生更为优异的耐冲击性和疲劳特性。添加元素可为选自Mg、Si、Cu、Mn、Ni、Zr、Ag、Cr和Zn中的一种或多种元素。在Mg、Mn、Ni、Zr和Cr的情况中，导电率大大降低，但实现了高强度的改进效果。特别是当同时含有Mg和Si时，可以进一步提高强度。在Cu的情况中，导电率降低较少，并且可以进一步提高强度。在Ag和Zn的情况中，导电率降低较少，并且在一定程度上实现了强度提高的效果。由于强度的提高，即使在进行诸如软化处理之类的热处理之后，也可以在保持高拉伸强度等的同时实现高断裂伸长率等，从而也有助于提高耐冲击性和疲劳特性。各所列元素的含量为0％以上0.5％以下。所列元素的总含量为0％以上1.0％以下。特别是当所列元素的总含量为0.005％以上1.0％以下时，能够易于实现上述提高强度、耐冲击性和疲劳特性等效果。以下是各元素含量的实例。在上述总含量范围和以下各元素含量范围内，较高的含量更易于提高强度，而较低的含量更易于提高导电率。
(Mg)大于0％且为0.5％以下、0.05％以上且小于0.5％、0.05％以上0.4％以下以及0.1％以上0.4％以下。
(Si)大于0％且为0.3％以下、0.03％以上且小于0.3％以及0.05％以上0.2％以下。
(Cu)0.05％以上0.5％以下以及0.05％以上0.4％以下。
(Mn、Ni、Zr、Ag、Cr和Zn，以下可统称为元素α)合计0.005％以上0.2％以下以及合计0.005％以上0.15％以下。
当分析用作原料的纯铝中的成分的结果表明原料包含作为杂质的Fe和如上所述的诸如Mg之类的添加元素时，可调整各元素的添加量，使得这些元素各自的含量变为期望的量。换句话说，诸如Fe之类的各添加元素的含量表示包括用作原料的铝基金属中所含的元素的总量，而不一定是指添加量。
形成实施方案中的Al合金线22的Al合金可以包含除Fe之外的Ti和B中的至少一种元素。Ti和B具有在铸造期间获得Al合金的晶粒微细的晶体的效果。当将具有微细晶体结构的铸造材料用作基础材料时，即使在铸造后进行诸如轧制和拉丝之类的加工或包括软化处理的热处理，晶粒也易于成为微细晶粒。与粗大的晶体结构的情况相比，具有微细的晶体结构的Al合金线22在受到冲击或反复弯曲时不易于断裂，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。获得较高晶粒微细化效果的顺序如下：仅含有B、仅含有Ti以及含有Ti和B两者。在Ti的含量为0％以上0.05％以下并且进一步为0.005％以上0.05％以下的情况中，并且在B的含量为0％以上0.005％以下并且进一步为0.001％以上0.005％以下的情况中，在能够抑制由含有Ti和B所造成的导电率降低的同时，可以实现晶粒微细化效果。考虑到晶粒微细化效果和导电率之间的平衡，可以将Ti的含量设定为0.01％以上0.04％以下并且进一步为0.03％以下，并且可以将B的含量设定为0.002％以上0.004％以下。
以下将描述含有除Fe之外的上述元素的组成的具体实例。
(1)含有：0.01％以上2.2％以下的Fe；以及0.05％以上0.5％以下的Mg，余量为Al和不可避免的杂质。
(2)含有：0.01％以上2.2％以下的Fe；0.05％以上0.5％以下的Mg；以及0.03％以上0.3％以下的Si，余量为Al和不可避免的杂质。
(3)含有：0.01％以上2.2％以下的Fe；0.05％以上0.5％以下的Mg；以及总量0.005％以上0.2％以下的选自Mn、Ni、Zr、Ag、Cr和Zn中的一种或多种元素，余量为Al和不可避免的杂质。
(4)含有：0.1％以上2.2％以下的Fe；以及0.05％以上0.5％以下的Cu，余量为Al和不可避免的杂质。
(5)含有下列元素中的至少一种：0.1％以上2.2％以下的Fe；0.05％以上0.5％以下的Cu；0.05％以上0.5％以下的Mg；以及0.03％以上0.3％以下的Si，余量为Al和不可避免的杂质。
(6)在上述(1)至(5)中的一者中，含有下列元素中的至少一者：0.005％以上0.05％以下的Ti；以及0.001％以上0.005％以下的B。
(结构)
气泡
实施方案中的Al合金线22具有包含少量的气泡的表层。具体而言，在Al合金线22的横截面中，如图3所示定义了从Al合金线22的表面沿深度方向延伸30μm的表层区域220，即厚度为30μm的环形区域。然后，在该表层区域220内，定义了短边长度S为30μm且长边长度L为50μm的矩形形状的表层气泡测定区域222(由图3中的虚线所示)。短边长度S对应于表层区域220的厚度。具体而言，定义Al合金线22的表面上的任意点(接触点P)的切线T。在表面的法线方向上，从接触点P朝向Al合金线22的内部定义长度为30μm的直线C。当Al合金线22为圆线时，定义朝向圆线的圆形中心延伸的直线C。将平行于直线C延伸并且长度为30μm的直线定义为短边22S。将沿着切线T延伸穿过接触点P并且接触点P定义为中间点的长度为50μm的直线定义为长边22L。允许在表层气泡测定区域222中出现不包括Al合金线22的微小空隙g(阴影部分)。存在于该表层气泡测定区域222中的气泡的总截面面积为2μm2以下。当表层包含少量气泡时，更易于抑制当受到冲击或反复弯曲时由气泡作为起点而发生的破裂，从而也可以抑制破裂从表层向其内部蔓延。作为结果，可以抑制由气泡引起的断裂。因此，实施方案中的该Al合金线22具有优异的耐冲击性和疲劳特性。一方面，当气泡的总面积相对较大时，存在粗大的气泡或存在大量的微细气泡。因此，气泡成为破裂的起点或破裂更易于蔓延，从而导致差的耐冲击性和疲劳特性。另一方面，较小的气泡的总截面面积产生较小的气泡量，以减少由气泡引起的断裂，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。因此，气泡的总截面面积优选小于1.5μm2、为1μm2以下，并且进一步地为0.95μm2以下，更优选接近零。例如，当在铸造过程中将熔体的温度设定得相对较低时，更易于减小气泡的量。此外，铸造期间的冷却速度的加速，特别是后文描述的特定温度范围内的冷却速度的加速，倾向于产生较少量和较小尺寸的气泡。
当Al合金线22是圆线或当Al合金线22基本上被认为是圆线时，上述表层中的气泡测定区域可以形成扇形，如图4所示。图4示出了由粗线表示的气泡测定区域224，以便可识别。如图4所示，在铝合金线22的横截面中，定义了从铝合金线22的表面沿深度方向延伸30μm的表层区域220，即，厚度t为30μm的环形区域。从该表层区域220，定义了面积为1500μm2的扇形区域(称为气泡测定区域224)。当使用环形表层区域220的面积和气泡测定区域224中的1500μm2的面积计算面积为1500μm2的扇形区域的中心角θ时，可以从环形表层区域220中提取扇形气泡测定区域224。如果存在于该扇形气泡测定区域224中的气泡的总截面面积为2μm2以下，则由于如上所述的原因，可以实现耐冲击性和疲劳特性优异的铝合金线22。当定义矩形表层气泡测定区域和扇形气泡测定区域时并且当这些区域中各自存在的气泡的总面积为2μm2以下时，预期可以提高作为耐冲击性和疲劳特性优异的线材的可靠性。
作为实施方案中的Al合金线22的实例，可存在这样的Al合金线，其中不仅在表层中，而且在Al合金线内部，气泡的量都很小。具体而言，在Al合金线22的横截面中，限定短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形的区域(将被称为内部气泡测定区域)。定义该内部气泡测定区域，使得矩形的中心与Al合金线22的中心重合。当Al合金线22是异形线时，内切圆的中心被定义为Al合金线22的中心(其余部分与上述相同)。在矩形表层气泡测定区域和扇形气泡测定区域中的至少一者中，内部气泡测定区域中存在的气泡的总截面面积Sib与上述测定区域中存在的气泡的总截面面积Sfb之比(Sib/Sfb)为1.1以上44以下。通常，在铸造过程中，凝固从金属的表层向金属的内部进行。因此，当大气中的气体溶解在熔体中时，金属的表层中的气体更易于泄漏至金属外部，但是金属内部的气体更易于被限制并保留在金属中。在使用此类铸造材料作为基础材料制造线材的情况中，据认为金属内部的气泡量更易于比金属表层中的大。如果如上所述表层中的气泡的总截面面积Sfb小，则在上述比率Sib/Sfb小的实施方案中，金属内部存在的气泡量也小。因此，在本实施方案中，更易于降低在受到冲击或反复弯曲时产生的破裂的发生和蔓延，从而抑制由气泡引起的断裂，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。较小的比率Sib/Sfb产生较少量的内部气泡，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。因此，更优选比率Sib/Sfb为40以下、30以下、20以下以及15以下。据认为上述比率Sib/Sfb为1.1以上适合于大规模生产，因为这使得能够制造包含少量气泡的Al合金线22而不必将熔体温度设定得过低。据认为当上述比率Sib/Sfb为约1.3至6.0时，有利于大规模生产。
结晶粒径
作为该实施方案中的Al合金线22的实例，可以存在由平均结晶粒径为50μm以下的Al合金制成的Al合金线。具有微细结晶结构的Al合金线22更易于经受弯曲等，并且具有优异的挠性，使得该Al合金线22在冲击或反复弯曲时不易于断裂。另外，由于表层中的气泡的量较少，因此本实施方案中的Al合金线22具有优异的耐冲击性和疲劳特性。较小的平均结晶粒径允许更容易弯曲等，从而获得优异的耐冲击性和疲劳特性。因此，优选的是，平均结晶粒径为45μm以下，40μm以下，以及30μm以下。取决于组成或制造条件，例如，当Al合金线22含有如上所述的Ti和B时，结晶粒径更易于为微细粒化的。
(氢气含量)
作为实施方案中的Al合金线22的实例，可存在含有4.0ml/100g以下氢气的Al合金线。如上所述，据认为造成气泡的一个因素是氢气。当每100g质量的Al合金线22的氢气含量为4.0ml以下时，该Al合金线22包含少量的气泡，因此如上所述可以抑制由气泡引起的断裂。据认为较小的氢气含量产生较少量的气泡。因此，氢气含量优选为3.8ml/100g以下、3.6ml/100g以下以及3ml/100g以下，并且更优选接近零。Al合金线22中的氢气被认为是溶解的氢气的残留物，其通过在大气气氛等中的含有水蒸气的气氛中铸造而将大气中的水蒸气溶解在熔体中而产生。因此，(例如)当通过将熔体温度设定得相对较低来减少来自大气的气体的溶解时，氢气含量倾向于降低。此外，当含有Cu和Si中的至少一者时，氢气含量倾向于降低。
(表面氧化膜)
作为实施方案中的Al合金线22的实例，可存在表面氧化膜厚度为1nm以上120nm以下的Al合金线22。当进行诸如软化处理之类的热处理时，在Al合金线22的表面上可能存在氧化膜。当表面氧化膜薄至120nm以下时，可以降低当将端子部分4(图2)附接至由Al合金线22形成的导体2的端部时在导体2和端子部分4之间插入的氧化物的量。当导体2和端子部分4之间插入的作为电绝缘体的氧化物的量小时，可以抑制导体2和端子部分4之间的连接电阻的增大。另一方面，当表面氧化膜为1nm以上时，Al合金线22的耐腐蚀性得到提高。随着在上述范围内的膜更薄，可以进一步降低上述连接电阻的增大。随着在上述范围内的膜更厚，可以进一步提高耐腐蚀性。考虑到对连接电阻增大的抑制和耐腐蚀性，表面氧化膜可以形成为厚度为2nm以上115nm以下，进一步地为5nm以上110nm以下，并且还进一步地为100nm以下。例如，可以通过热处理条件来调整表面氧化膜的厚度。例如，气氛中的较高氧浓度(例如，大气气氛)更易于提高表面氧化膜的厚度。较低的氧浓度(例如，惰性气体气氛、还原性气体气氛等)更易于降低表面氧化膜的厚度。
(特性)
-加工硬化指数
作为实施方案中的Al合金线22的实例，可存在加工硬化指数为0.05以上的Al合金线。当加工硬化指数高达0.05以上时，在进行塑性加工的情况中，例如，在对通过将多根Al合金线22绞合在一起而形成的绞合线进行压缩成形为压缩绞合线的塑性加工中，以及将端子部分4压接至由Al合金线22形成的导体2(其可为单线、绞合线和压缩绞合线中的任意一者)的端部的塑性加工中，Al合金线22易于加工硬化。即使当通过诸如压缩成形和压接之类的塑性加工使截面面积减小时，也能够通过加工硬化提高强度，并且能够将端子部分4牢固地固定至导体2。因此，加工硬化指数大的Al合金线22能够形成具有优异的对端子部分4的固定性的导体2。优选的是，加工硬化指数为0.08以上并且进一步地为0.1以上，这是因为较大的加工硬化指数可以预期通过加工硬化更大程度地提高强度。随着断裂伸长率变大，加工硬化指数更易于增大。因此，为了提高加工硬化指数，例如，可以通过调整添加元素的类型、含量、热处理条件等来提高断裂伸长率。在Al合金线22具有特定结构(其中结晶物(后面描述)是微细粒化的并且平均结晶粒径落入上述特定范围内)的情况中，加工硬化指数更易于为0.05以上。因此，也可以通过使用Al合金的结构作为指标来调整添加元素的类型、含量、热处理条件等来调整加工硬化指数。
-机械特性和电气特性
实施方案中的Al合金线22由具有上述特定组成的Al合金形成，并且代表性地经过诸如软化处理之类的热处理，从而获得高拉伸强度、高0.2％屈服应力、优异的强度、高断裂伸长率、优异的韧性、高导电率以及优异的导电性能。定量地，假设Al合金线22满足选自以下特性中的一个或多个，所述特性包括：拉伸强度为110MPa以上200MPa以下；0.2％屈服应力为40MPa以上；断裂伸长率为10％以上；以及导电率为55％IACS以上。满足上述特性中的两个特性、三个特性、特别是全部四个特性的Al合金线22是优选的，因为此类Al合金线22具有优异的机械特性、更为优异的耐冲击性和疲劳特性、优异的耐冲击性和疲劳特性以及优异的导电性能。此类Al合金线22可适合用作电线的导体。
在上述范围内的较高的拉伸强度可产生更为优异的强度和更优异的疲劳特性。在上述范围内的较低的拉伸强度更易于提高断裂伸长率和导电率。鉴于上述情况，可以将上述拉伸强度设定为110MPa以上180MPa以下，并且进一步地为115MPa以上150MPa以下。
10％以上的断裂伸长率导致优异的挠性、优异的韧性和优异的耐冲击性。在上述范围内的较高的断裂伸长率可产生更为优异的挠性和韧性，从而使得易于弯曲等。因此，可以将上述断裂伸长率设定为13％以上、15％以上并且进一步地为20％以上。
Al合金线22代表性地用于导体2。导电率为55％IACS以上的Al合金线22具有优异的导电性，因此该Al合金线22可以适用于各种类型的电线的导体。更优选的是，导电率为56％IACS以上、57％IACS以上，并且进一步地为58％IACS以上。
优选的是，Al合金线22还具有高的0.2％屈服应力。这是因为，在拉伸强度相同的情况中，较高的0.2％屈服应力更易于产生对端子部分4的优异的固定性。当0.2％屈服应力为40MPa以上时，尤其是当通过压接等附接端子部分时，Al合金线22的对端子部分的固定性更为优异。可以将0.2％屈服应力设定为45MPa以上、50MPa以上，并且进一步地为55MPa以上。
当0.2％屈服应力与拉伸强度之比为0.4以上时，Al合金线22表现出足够高的0.2％屈服应力，具有高强度，不易于断裂，并且如上所述还具有优异的对端子部分4的固定性。优选地，该比率为0.42以上以及0.45以上，这是因为较高的比率可产生较高的强度和更为优异的对端子部分4的固定性。
例如，通过调整添加元素的类型、含量、制造条件(拉丝条件、热处理条件等)，可以改变拉伸强度、0.2％屈服应力、断裂伸长率和导电率。例如，较大量的添加元素倾向于产生较高的拉伸强度和较高的0.2％屈服应力。较少量的添加元素倾向于产生较高的导电率。此外，热处理期间较高的加热温度倾向于产生较高的断裂伸长率。
(形状)
可以根据预期用途等适当地选择实施方案中的Al合金线22的横截面的形状。例如，可存在横截面为圆形的圆线(参见图1)。此外，可存在横截面为诸如矩形之类的四边形的矩形线等。当Al合金线22形成上述压缩绞合线的基线时，其代表性地具有压坏圆的异形形状。作为用于评价气泡的上述测定区域，当Al合金线22为矩形线等时，易于使用矩形区域，而当Al合金线22为圆线等时，可使用矩形区域或扇形区域。可选择拉丝模具的形状、用于压缩成形的模具的形状等，使得Al合金线22的横截面的形状形成为所需形状。
(尺寸)
可以根据预期用途等适当地选择实施方案中的Al合金线22的尺寸(横截面面积、圆线的情况中的线径(直径)等)。例如，当将Al合金线22用于设置在各种类型的线束(如汽车用线束)中的电线的导体时，Al合金线22的线径可为0.2mm以上1.5mm以下。例如，当将Al合金线22用于构建建筑物的互连结构等的电线的导体时，Al合金线22的线径可为0.2mm以上3.6mm以下。
[Al合金绞合线]
如图1所示，实施方案中的Al合金线22可用于绞合线的基线。通过将多根Al合金线22绞合在一起而形成实施方案中的Al合金绞合线20。通过将多根基线(Al合金线22)绞合而形成Al合金绞合线20，每根基线的截面面积小于具有相同的导体截面面积的作为单线的Al合金线的截面面积，从而产生优异的挠性并能够易于弯曲等。此外，由于线绞合在一起，因而即使作为各基线的Al合金线22相对较细，绞合线整体上也具有优异的强度。此外，使用具有包含少量气泡的特定结构的Al合金线22作为基线，以形成实施方案中的Al合金绞合线20。鉴于上述情况，即使当Al合金绞合线20受到冲击或反复弯曲时，作为各基线的Al合金线22也不易于断裂，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。当如上所述的氢气含量、结晶粒径等特性落在上述特定范围内时，作为各基线的Al合金线22在耐冲击性和疲劳特性方面更优异。
可以适当地选择Al合金绞合线20的绞合线的数量，并且例如可为7、11、16、19、37等。可以适当地选择Al合金绞合线20的绞合间距。在这种情况下，当将绞合间距设定为Al合金绞合线20的层芯直径的10倍以上时，当将端子部分4附接至由Al合金绞合线20形成的导体2的端部时，线不易于分离，使得端子部分4能够以优异的可加工性附接。另一方面，当将绞合间距设定为上述层芯直径的40倍以下时，基线在弯曲等时不易于扭曲，使得不易于发生断裂，从而产生优异的疲劳特性。考虑到防止线的分离和扭曲，可以将绞合间距设定为上述层芯直径的15倍以上35倍以下，以及上述层芯直径的20倍以上30倍以下。
Al合金绞合线20可以形成为已经进一步经过压缩成形的压缩绞合线。在这种情况下，线径可以比将线简单地绞合在一起的状态下的线径减小得更多，或者外部形状可以形成为期望的形状(例如，圆形)。当作为各基线的Al合金线22的加工硬化指数如上所述相对较高时，也可以期望提高强度、耐冲击性和疲劳特性。
形成Al合金绞合线20的各Al合金线22的规格(如组成、结构、表面氧化膜厚度、氢气含量、机械特性和电气特性)实质上保持在线绞合之前所用的Al合金线22的规格。通过在线绞合之后进行热处理，可以改变表面氧化膜的厚度、机械特性和电气特性。可调整绞合条件，使得Al合金绞合线20的规格达到期望值。
[包覆电线]
实施方案中的Al合金线22和实施方案中的Al合金绞合线20(其可为压缩绞合线)可以适合用于电线用导体，也可以用于没有绝缘覆层的裸导体和具有绝缘覆层的包覆电线的导体中的每一者。实施方案中的包覆电线1包括导体2和包覆导体2外周的绝缘覆层3，并且也包括作为导体2的实施方案中的Al合金线22或实施方案中的Al合金绞合线20。该包覆电线1包括由各自具有优异的耐冲击性和疲劳特性的Al合金线22和Al合金绞合线20形成的导体2，从而产生优异的耐冲击性和疲劳特性。可以适当地选择形成绝缘覆层3的绝缘材料。上述绝缘材料的实例可为阻燃性优异的材料，如聚氯乙烯(PVC)、无卤树脂等，它们可以是已知材料。可以在表现出规定的绝缘强度的范围内适当地选择绝缘覆层3的厚度。
[带端子电线]
实施方案中的包覆电线1可以用于各种用途的电线，如放置在汽车、飞机等中的装置中的线束、各种电气装置(如工业机器人)中的互连、建筑物中的互连等等。当包覆电线1设置在线束等中时，代表性地，端子部分4附接至包覆电线1的端部。如图2所示，实施方案中的带端子电线10包括实施方案中的包覆电线1和附接至包覆电线1的端部的端子部分4。由于该带端子电线10包括耐冲击性和疲劳特性优异的包覆电线1，因此带端子电线10也具有优异的耐冲击性和疲劳特性。图2示出了作为端子部分4的压接端子的实例，其具有：包括阴型或阳型嵌合部分42的一端；包括用于夹持绝缘覆层3的绝缘筒部分44的另一端；以及包括用于夹持导体2的线筒部分40的中间部分。端子部分4的另一个实例可为用于熔融导体2以进行连接的熔融型端子部分。
将压接端子压接至通过除去包覆电线1的端部处的绝缘覆层3而暴露的导体2的端部，并且电连接且机械连接至导体2。如上所述，当形成导体2的Al合金线22和Al合金绞合线20具有相对较高的加工硬化指数时，导体2附接有压接端子的部分具有局部减小的截面面积，但由于加工硬化而具有优异的强度。因此，例如，即使在端子部分4与包覆电线1的连接对象之间的连接期间受到冲击，甚至在连接之后经过反复弯曲时，也可以抑制端子部分4附近的导体2的断裂。因此，该带端子电线10具有优异的耐冲击性和疲劳特性。
在形成导体2的Al合金线22和Al合金绞合线20中，如上所述，当将表面氧化膜形成为较薄时，可以减少插入导体2和端子部分4之间的电绝缘体(形成表面氧化膜的氧化物等)，从而可以降低导体2和端子部分4之间的连接电阻。因此，该带端子电线10具有优异的耐冲击性和疲劳特性，并且还具有小的连接电阻。
如图2所示，带端子电线10可被构造为使得一个端子部分4附接至各包覆电线1，并且还可被构造为使得多根包覆电线1具有一个端子部分(未示出)。当利用捆扎工具等将多根包覆电线1捆扎在一起时，可以容易地处理带端子电线10。
[制造Al合金线的方法及制造Al合金绞合线的方法]
(概述)
除了基本步骤如铸造、(热)轧制、挤出和拉丝之外，代表性地，可以通过在适当的时间进行热处理(包括软化处理)来制造实施方案中的Al合金线22。可以应用已知条件等作为基本步骤、软化处理等的条件。可以通过将多根Al合金线22绞合在一起来制造实施方案中的Al合金绞合线20。可以应用已知条件作为绞合条件等。
(铸造步骤)
特别地，例如，当在铸造过程中将熔体温度设定得相对较低时，可以容易地制造包括含有少量气泡的表层的实施方案中的Al合金线22。因此，可以减少气氛中的气体溶解在熔体，从而可以使用含有少量溶解气体的熔体来制造铸造材料。如上所述，溶解气体的实例可为氢气。该氢气被认为是气氛中的水蒸气的分解物，并被认为包含在气氛中。当将具有少量溶解气体(如溶解的氢气)的铸造材料用作基础材料时，不论是诸如轧制和拉丝之类的塑性加工还是诸如软化处理之类的热处理，在铸造时和之后都可以容易地保持Al合金含有少量气泡(其得自溶解气体)的状态。作为结果，可将具有最终线径的Al合金线22的表层和内部存在的气泡设定为落入上述特定范围内。此外，可以制造如上所述的含有少量氢气的Al合金线22。据认为，通过进行铸造步骤之后的步骤(例如剥皮和塑性变形)涉及的处理(轧制、挤出、拉丝等)，可在一定程度上改变受限于Al合金内部的气泡的位置并减小气泡的尺寸。然而，据认为，当铸造材料中存在的气泡的总含量相对较大时，即使当气泡的位置和尺寸变化时，具有最终线径的Al合金线的表层和内部存在的气泡的总含量和氢气含量也更易于增大(实质上保持维持)。因此，建议降低熔体的温度以充分减少铸造材料本身中包含的气泡。
熔体的特定温度的实例可为Al合金中的液相线温度以上且低于750℃。优选的是，熔体温度为748℃以下，还可为745℃以下，这是因为较低的熔体温度可以进一步减少溶解气体并进一步减少铸造材料中的气泡。另一方面，当熔体温度高到一定程度时，添加元素易于固溶。因此，可以将熔体温度设定为670℃以上，还可为675℃以上。因此，易于获得具有优异的强度、韧性等的Al合金线。通过以这种方式降低熔体的温度，即使当在包含水蒸气的气氛(如大气气氛)中进行铸造时，也可以减少溶解的气体，结果是可以减少由溶解的气体产生的气泡的总含量和氢气的含量。
除了降低熔体的温度之外，可以在一定程度上加速铸造过程中的冷却速率(特别是在从熔体温度到650℃的特定温度范围内的冷却速率)，因此可以容易地防止来自大气的溶解气体增加。这是因为上述特定温度范围主要是液相范围，其中氢气等易于溶解并且溶解气体容易增加。另一方面，据认为在上述特定温度范围内的冷却速率不会过度加速，因此容易将凝固中途的金属内部的溶解气体排放到大气中。考虑到抑制溶解气体的增加，优选上述冷却速率为1℃/秒以上，2℃/秒以上，并且进一步4℃/秒以上。考虑到如上所述加速金属内部的溶解气体的排出，上述冷却速率可以设定为30℃/秒以下，小于25℃/秒，20℃/秒以下，小于20℃/秒，15℃/秒以下，以及10℃/秒以下。当冷却速率不过高时，该冷却速率也适合于大规模生产。
已经发现，当如上所述在一定程度上加速铸造过程中特定温度范围内的冷却速率时，可以制造含有一定量微细结晶物的Al合金线22。在这种情况下，上述特定温度范围主要是如上所述的液相范围。因此，当提高液相范围内的冷却速率时，更易于减小凝固过程中产生的结晶物的尺寸。然而，据认为，当在如上所述降低熔体温度的情况下冷却速率太高时，特别是当冷却速率为25℃/秒以上时，不易于产生结晶物，使得添加元素的固溶量增加，从而降低了导电率，并且使得不易于实现结晶物对晶粒的钉扎效应。相反，当如上所述将熔体的温度设定为相对低并且在一定程度上加速上述温度范围内的冷却速率时，不易于包含粗大的结晶物，而更易于含有一定量的具有相对均匀尺寸的微细结晶物。最终，可以制造具有包含少量气泡且含有一定量微细结晶物的表层的Al合金线22。考虑到获得更微细的结晶物，优选冷却速率大于1℃/秒，并且进一步为2℃/秒以上，这取决于诸如Fe之类的添加元素的含量。
考虑到上述情况，优选将熔体的温度设定为670℃以上且小于750℃，并且将从熔体温度到650℃的冷却速率设定为低于20℃/秒。
此外，当在上述范围内提高铸造过程中的冷却速度时，可以预期获得以下效果：易于获得具有微细晶体结构的铸造材料；添加元素在一定程度上易于固溶；以及枝晶臂间距(DAS)易于减小(例如，为50μm以下，还可为40μm以下)。
连续铸造和金属模铸造(坯料铸造)两者均可用于铸造。连续铸造能够连续生产细长的铸造材料并且还有利于提高冷却速度。因此，如上所述，可以预期获得以下效果：减少气泡；抑制粗大结晶物；形成更微细的晶粒和更微细的DAS；使添加元素固溶；等等。
(拉丝前的步骤)
对通过对铸造材料进行诸如(热)轧制和挤出之类的塑性加工(中间加工)而代表性地获得的中间加工材料，进行拉丝。此外，也可以通过在连续铸造之后进行热轧制，对连续铸造轧制材料(中间工作材料的一个实例)进行拉丝。在上述塑性加工之前和之后可以进行剥皮和热处理。通过剥皮，可以除去可能含有气泡、表面缺陷等的表层。在这种情况下进行的热处理是(例如)为了实现Al合金的均质化等而进行的。可设定均质化处理的条件，以使得加热温度为约450℃以上约600℃以下，并且保持时间为约0.5小时以上约5小时以下。当在这些条件下进行均质化处理时，由于偏析所致的不均匀且粗大的结晶物在一定程度上易于晶粒微细且尺寸均一。当使用坯料铸造材料时，优选在铸造之后进行均质化处理。
(拉丝步骤)
对经过上述轧制等塑性加工的基础材料(中间加工材料)进行(冷)拉丝，直至达到规定的最终线径，从而形成拉丝线材。代表性地使用拉丝模具进行拉丝。可以根据最终线径适当地选择拉丝程度。
(绞合步骤)
为了制造Al合金绞合线20，准备多根线材(拉丝线材或在拉丝后经过热处理的经热处理的线材)并以规定的绞合间距(例如，层芯直径的10倍至40倍)绞合在一起。为了将Al合金绞合线20形成为压缩绞合线，将线材绞合，然后压缩成形为规定的形状。
(热处理)
可以在拉丝期间和之后的适当时期对拉丝线材进行热处理。特别是当进行为了提高断裂伸长率等韧性的软化处理时，可以制造具有高强度和高韧性并且还具有优异的耐冲击性和优异的疲劳特性的Al合金线22和Al合金绞合线20。可以在以下时期中的至少一个进行热处理，所述时期包括：拉丝期间；拉丝之后(线绞合之前)；线绞合之后(压缩成形之前)；以及压缩成形之后。可以在多个时期进行热处理。可通过调整热处理条件来进行热处理，使得作为最终产品的Al合金线22和Al合金绞合线20满足期望的特性，例如，使得断裂伸长率变为10％以上。通过进行使得断裂伸长率变为10％以上的热处理(软化处理)，还可以制造加工硬化指数落入上述特定范围内的Al合金线22。当在拉丝中途或在线绞合之前进行热处理时，可提高可加工性，从而能够易于进行拉丝、线绞合等。
可以在以下各项中使用热处理：连续处理，其中将待热处理的对象连续地供给到诸如管式炉或电炉之类的加热容器中；以及分批处理，其中在将待热处理的对象封闭在诸如气氛炉之类的加热容器中的状态下，对对象进行加热。例如，可设定分批处理条件，使得加热温度为约250℃以上约500℃以下，保持时间为约0.5小时以上约6小时以下。在连续处理中，可调整控制参数，使得热处理后的线材满足期望的特性。当根据待热处理的对象的尺寸(线径、截面面积等)，以满足所期望的特性的方式预先准备特性和参数值之间的相关数据时，易于调整连续处理条件(参见专利文献1)。
热处理期间的气氛的实例可为：诸如含有相对大量氧的大气气氛之类的气氛；或所含氧比大气中的氧少的低氧气氛。在大气气氛的情况中，不必控制气氛，但表面氧化膜更易于形成得较厚(例如，50nm以上)。因此，在大气气氛的情况中，通过采用有利于较短的保持时间的连续处理，易于制造具有厚度落入上述特定范围内的表面氧化膜的Al合金线22。低氢气气氛的实例可为真空气氛(减压气氛)、惰性气体气氛、还原性气体气氛等。惰性气体的实例可为氮气、氩气等。还原性气体的实例可为氢气、含有氢气和惰性气体的氢气混合气体、一氧化碳和二氧化碳的混合气体等。在低氧气氛中，必须控制气氛，但表面氧化膜更易于形成得更薄(例如，小于50nm)。因此，在低氧气氛的情况中，通过采用能够容易控制气氛的分批处理，可以易于制造具有厚度落入上述特定范围内的表面氧化膜的Al合金线22，并且优选制造具有较薄表面氧化膜的Al合金线22。
当如上所述调整Al合金的组成(优选地，添加Ti和B两者)并且使用连续铸造材料或连续铸造轧制材料作为基础材料时，易于制造表现出落入上述范围内的结晶粒径的Al合金线22。特别是在将基础材料(由对连续铸造材料进行诸如轧制之类的塑性加工而得到)或将连续铸造轧制材料加工并成形为具有最终线径的拉丝线材的拉丝程度设定为80％以上时，当对具有最终线径的拉丝线材、绞合线或压缩绞合线进行热处理(软化处理)以使得断裂伸长率成为10％以上时，进一步地易于制造结晶粒径为50μm以下的Al合金线22。在这种情况下，还可在拉丝中途进行热处理。通过以这种方式控制晶体结构并且还控制断裂伸长率，也可以制造表现出落入上述特定范围内的加工硬化指数的Al合金线22。
(其他步骤)
此外，调整表面氧化膜厚度的方法的实例可为：在存在高温高压的热水的情况中，暴露具有最终线径的拉丝线材；将水涂布到具有最终线径的拉丝线材上；在大气气氛中连续处理中的热处理之后进行水冷却时，在水冷却之后提供干燥步骤；等等。通过暴露于热水和涂布水，表面氧化膜的厚度倾向于增加。通过如上所述在水冷却之后进行干燥，可防止由水冷却所致的勃姆石层的形成，从而使表面氧化膜倾向于形成得较薄。
[制造包覆电线的方法]
可以通过准备形成导体2的实施方案的Al合金线22或Al合金绞合线20(其可为压缩绞合线)，并通过挤出等在导体2的外周上形成绝缘覆层3，从而制造实施方案中的包覆电线1。可以应用已知条件作为挤出条件等。
[制造带端子电线的方法]
可以通过从包覆电线1的端部除去绝缘覆层3以便暴露将附接端子部分4的导体2，从而制造实施方案中的带端子电线10。
[试验例1]
在各种条件下制造Al合金线以检测其特性。此外，将这些Al合金线用于制造Al合金绞合线，并且进一步制造包括该Al合金绞合线作为导体的包覆电线。然后，将压接端子附接至包覆电线的端部，从而得到带端子包覆电线。检测了带端子包覆电线的特性。
如下制造Al合金线。
准备纯铝(99.7质量％以上的Al)作为基础材料并溶解以得到熔体(熔融铝)，以表1至表4所示的含量(质量％)向熔体中添加表1至表4所示的添加元素，从而制造Al合金熔体。当对经过成分调整的Al合金熔体进行氢气去除处理和异物去除处理时，可以易于降低氢气含量并且可以易于减少异物。
将所制备的Al合金熔体用于制造连续铸造轧制材料或坯料铸造材料。通过使用带轮式连续铸轧机和所制备的Al合金熔体连续进行铸造和热轧制来制造连续铸造轧制材料，从而形成φ9.5mm的线棒。将Al合金熔体倒入规定的固定模具中，然后冷却，从而制造坯料铸造材料。将坯料铸造材料均质化，然后进行热轧制，从而制造φ9.5mm的线棒(轧制材料)。表5至表8示出了铸造方法的类型(连续铸造轧制材料表示为“连续”，而坯料铸造材料表示为“坯料”)、熔体温度(℃)和铸造过程中的冷却速度(从熔体温度至650℃的平均冷却速度；℃/秒)。通过使用水冷却机等调整冷却状态来改变冷却速度。
对上述线棒进行冷拉丝以制造线径为φ0.3mm的拉丝线材、线径为φ0.37mm的拉丝线材以及线径为φ0.39mm的拉丝线材。
通过表5至表8中所示的方法以及在表5至表8中所示的温度(℃)和气氛中对所得的线径为φ0.3mm的拉丝线材进行软化处理，从而制造经软化的线材(Al合金线)。在表5至表8中，作为方法表示的“光亮软化”是使用箱式炉的分批处理，其中将保持时间设定为3小时。在表5至表8中，作为方法表示的“连续软化”是高频诱导加热方式或直接通电方式的连续处理，其中控制通电条件以达到表5至表8中所示的温度(通过非接触式红外线温度计测定)。线速度选自50m/min至3,000m/min的范围。样品No.2-202未经过软化处理。在比其他样品的温度高且时间长的热处理条件(如550℃×8小时)下处理样品No.2-203(将“*1”付到表8中的温度栏中)。在大气气氛中进行软化处理后，将样品No.2-205进行勃姆石处理(100℃×15分钟)(将“*2”付到表8中的气氛栏中)。
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
(机械特性和电气特性)
对于所得的线径为φ0.3mm的经软化的线材和未经热处理的线材(样品No.2-202)，测定拉伸强度(MPa)、0.2％屈服应力(MPa)、断裂伸长率(％)、加工硬化指数和导电率(％IACS)。此外，计算0.2％屈服应力与拉伸强度之比“屈服应力/拉力”。这些结果示于表9至表12中。
基于JIS Z 2241(金属材料的拉伸试验方法，1998)，通过使用通用拉伸试验机测定拉伸强度(MPa)、0.2％屈服应力(MPa)和断裂伸长率(％)。将加工硬化指数定义为：当在单轴方向上施加拉伸试验的试验力时，所得到的塑性应变区域中的实际应力σ和实际应变ε的表达式σ＝C×εn中的实际应变ε的指数n。在上述表达式中，C为强度系数。通过使用上述拉伸试验机进行拉伸试验，通过生成S-S曲线来计算上述指数n(也参见2011年的JIS G2253)。通过桥接法测定导电率(％IACS)。
(疲劳特性)
对所得的各自具有φ0.3mm的线径的经软化的线材和未经热处理的线材(样品No.2-202)进行弯曲试验，以测定直至发生断裂的弯曲次数。使用市售可得的重复弯曲试验机进行弯曲试验。在这种情况下，在施加12.2MPa的负荷的状态下，使用能够对各样品的线材施加0.3％的弯曲变形的夹具进行反复弯曲。对于各样品的三个以上材料进行弯曲试验，并将弯曲次数的平均值(数量)示于表9至表12中。可以认识到，随着直到发生断裂时进行的弯曲次数越大，越不易于发生由反复弯曲造成的断裂，这会产生优异的疲劳特性。
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
使用所得的线径为φ0.37mm或线径为φ0.39mm拉丝线材(未经过上述软化处理)来制造绞合线。在这种情况下，制造了使用七根各自线径为φ0.37mm的线材形成的绞合线。此外，将使用七根各自线径为φ0.39mm的线材形成的绞合线进一步压缩成形，从而制造了压缩绞合线。绞合线的截面面积和压缩绞合线的截面面积各自均为0.75mm2(0.75sq)。绞合间距为25mm(为层芯直径的约33倍)。
通过表5至表8中所示的方法以及在表5至表8中所示的温度(℃)和气氛中对所得的绞合线和压缩绞合线进行软化处理(关于样品No.2-203中的*1和样品No.2-205中的*2，参见上文)。将所得的经软化的绞合线用作导体，以利用绝缘材料(此处为无卤绝缘材料)在导体的外周上形成绝缘覆层(厚度为0.2mm)，从而制造了包覆电线。对于样品No.2-202，各拉丝线材和绞合线均未经过软化处理。
对所得的各样品的包覆电线或通过将压接端子附接至该包覆电线而得到的带端子电线，进行以下项目的检验。对于包括绞合线作为导体的包覆电线和包括压缩绞合线作为导体的包覆电线中的每一者，检查以下项目。表13至表16示出了在将绞合线用作导体的情况中得到的结果，将上述结果与在将压缩绞合线用作导体的情况中得到的结果进行比较，从而确认两者之间没有显著差异。
(结构观察)
气泡
通过扫描电子显微镜(SEM)观察各所得样品的包覆电线的横截面中的导体(由Al合金线形成的绞合线或压缩绞合线；以下与上述相同)，以确定导体的表层和内部的气泡和结晶粒径。在这种情况下，在从形成导体的各铝合金线的表面沿深度方向延伸30μm的表层区域内定义短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形的表层气泡测定区域。换句话说，对于一个样品，在形成绞合线的七根Al合金线的每个中定义一个表层气泡测定区域，从而定义总共七个表层气泡测定区域。然后，计算各表层气泡测定区域中存在的气泡的总截面面积。对于各样品，确定总共七个表层气泡测定区域中的气泡的总截面面积。表13至表16各自示出了通过对总共七个测定区域中的气泡的总截面面积取平均而得到的值作为总面积A(μm2)。
代替上述矩形表层气泡测定区域，在厚度为30μm的环形表层区域内定义面积为1500μm2的扇形气泡测定区域。然后，以与上述矩形表层气泡测定区域的评价相同的方式，计算扇形气泡测定区域中的气泡的总面积B(μm2)。其结果示于表13至表16中。
可以通过对观察到的图像进行诸如二值化处理之类的图像处理以便从处理图像中提取气泡来容易地进行气泡的总横截面面积的测定。
在上述横截面中，在形成导体的各Al合金线中定义短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形内部气泡测定区域。定义内部气泡测定区域，使得矩形的中心与各Al合金线的中心重合。然后，计算内部气泡测定区域中存在的气泡的总截面面积与表层气泡测定区域中存在的气泡的总截面面积之比“内部/表层”。对于各样品的总共七个表层气泡测定区域和内部气泡测定区域，计算比率“内部/表层”。在表13至表16中，通过对总共七个测定区域中的比率“内部/表层”取平均而得到的值示出为比率“内部/表层A”。以与上述矩形表层气泡测定区域的评价相同的方式，计算上述扇形气泡测定区域的情况中的上述比率“内部/表层B”，并将其结果示于表13至表16中。
-结晶粒径
此外，在上述横截面中，基于JIS G 0551(钢-晶粒度的显微镜确定方法，2013)，在SEM观察结果图像中绘制试验线，并将各晶粒中分割试验线的长度定义为结晶粒径(切割法)。将试验线的长度定义为这样的程度，使得该试验线可分割十个以上晶粒。然后，在一个横截面上绘制三条试验线，以计算各结晶粒径。然后，将这些结晶粒径的平均值示出为表13至表16中的平均结晶粒径(μm)。
(氢气含量)
从各所得的样品的包覆电线中，除去绝缘覆层，以单独得到导体。然后，测定每100g导体的氢气含量(ml/100g)。其结果示于表13至表16中。通过惰性气体熔融法测定氢气含量。具体而言，在氩气流中，将样品引入石墨坩埚中，并且加热并熔融，从而提取氢气以及其他气体。使提取的气体流过分离柱，以将氢气与其他气体分离，并通过热导检测器测定分离的氢气，以量化氢气的浓度，从而计算氢气含量。
(表面氧化膜)
从各所得的样品的包覆电线中，除去绝缘覆层，以单独得到导体。然后，将形成导体的绞合线或压缩绞合线拆开，并且如下测定各基线的表面氧化膜。在这种情况下，检测各基线(Al合金线)的表面氧化膜的厚度。对于各样品，确定总共七根基线各自的表面氧化膜的厚度。然后，将总共七根基线的表面氧化膜的厚度的平均值示出为表13至表16中的表面氧化膜的厚度(nm)。进行截面抛光(CP)处理以定义各基线的截面。然后，对所定义的截面进行SEM观察。在厚度超过约50nm的相对较厚的氧化膜的情况中，使用该SEM观察结果图像测定厚度。当在SEM观察结果中看到厚度为约50nm以下的相对较薄的氧化膜时，通过X射线光电子能谱(ESCA)在深度方向上单独进行分析(重复溅射和利用能量色散X射线分析(EDX)进行的分析)以进行测定。
(耐冲击性)
对于各所得的样品的包覆电线，参考专利文献1评价耐冲击性(J/m)。更具体而言，将砝码连接至与评价点之间的距离为1m处的样品的端部。使砝码向上升高1m后，使砝码自由下落。然后，测定样品中没有发生断开的最大砝码质量(kg)。将重力加速度(9.8m/s2)和下落距离1m与该砝码的质量相乘，将所得的乘积除以下落距离(1m)而得到的值定义为耐冲击性的评价参数(J/m或(N·m)/m)。将得到的耐冲击性评价参数除以导体截面面积(此处为0.75mm2)得到的值示出为表13至表16中的每单位面积的耐冲击性评价参数(J/m·mm2)。
(端子固定力)
对于各所得的样品的带端子电线，参考专利文献1评价端子固定力(N)。示意性地，利用端子卡盘将附接至带端子电线的一端的端子部分夹持在中间，以除去包覆电线另一端处的绝缘覆层，然后，利用导体卡盘夹持导体部分。对于两个端部均由两个卡盘夹持的各样品的带端子电线，使用通用拉伸试验机测定断裂时的最大荷重(N)，以评价作为端子固定力(N)的最大荷重(N)。将计算出的最大荷重除以导体截面面积(此处为0.75mm2)而得到的值示出为表13至表16中的每单位面积的端子固定力(N/mm2)。
如表13至表15所示，与各自具有以下特定组成之外的组成的样品No.1-101至No.1-104、No.2-201和No.3-301(以下统称为比较样品组)的Al合金线相比，各自由具有特定组成(其含有特定范围内的Fe并根据需要含有特定范围内的特定元素(Mg、Si、Cu，元素α))的Al-Fe基合金形成并且各自进行软化处理的样品No.1-1至No.1-23及No.2-1至No.2-23及No.3-1至No.3-12(以下统称为经软化的线材样品组)的Al合金线各自具有高达10J/m以上的高耐冲击性评价参数值。此外，如表9至表11所示，经软化的线材样品组中的Al合金线还具有优异的强度和较高的弯曲次数。这表明，与比较样品组中的Al合金线相比，经软化的线材样品组中的Al合金线以良好平衡的方式具有优异的耐冲击性和优异的疲劳特性。此外，经软化的线材样品组中的Al合金线具有优异的机械特性和电气特性，也就是说，具有高拉伸强度和高断裂伸长率，并且还具有高0.2％屈服应力和高导电率。定量地，经软化的线材样品组中的Al合金线满足以下条件：拉伸强度为110MPa以上200MPa以下；0.2％屈服应力为40MPa以上(此处，为45MPa以上，并且在大多数样品中，为50MPa以上)；断裂伸长率为10％以上(此处，为11％以上，并且在大多数样品中，为15％以上和20％以上)；并且导电率为55％IACS以上(在大多数样品中，为57％IACS以上和58％IACS以上)。此外，经软化的线材样品组中的Al合金线表现出拉伸强度和0.2％屈服应力之间的高“屈服应力/拉力”之比，该比率为0.4以上。此外，如表13至表15所示，可知经软化的线材样品组中的Al合金线具有优异的对端子部分的固定性(40N以上)。作为其中一个原因，据认为这是因为经软化的线材样品组中的Al合金线各自具有0.05以上的高加工硬化指数(在大多数样品中，为0.07以上，并且进一步地为0.10以上；表9至表11)，从而在压接端子的压接期间通过加工硬化极好地实现了强度提高效果。
将通过参照使用矩形测定区域A得到的评价结果和使用扇形测定区域B得到的评价结果来发现下文所述的关于气泡的特征。
特别地，如表13至15所示，在软化的线材样品组中的Al合金线中，存在于表层中的气泡的总面积为2.0μm2以下，其小于表16中的样品No.1-105、No.1-106、No.2-204和3-303中的Al合金线的总面积。将注意力集中在表层中的那些气泡上，对具有相同组成的样品(No.1-5、No.1-105、No.1-106)、(No.2-5、No.2-204)和(No.3-3、No.3-303)进行相互比较。结果表明，具有较小气泡量的样品No.1-5的耐冲击性更为优异(表13和表16)，并且弯曲次数更大且疲劳特性更为优异(表9和表12)。这同样适用于各自包含较小气泡量的样品No.2-5和No.3-3。作为其中一个原因，据认为这是因为，在表层中各自含有大量气泡的样品No.1-105、No.1-106、No.2-204和No.3-303的Al合金线中，当受到冲击或反复弯曲时，更易于发生由于气泡作为破裂起点的断裂。基于此，可以认识到，通过降低Al合金线的表层中的气泡，可以提高耐冲击性和疲劳特性。同样如表13至表15所示，经软化的线材样品组中的Al合金线的氢气含量小于表16中所示的样品No.1-105、No.1-106、No.2-204和No.3-303中的Al合金线。基于以上所述，气泡的一个因素被认为是氢气。在样品No.1-105、No.1-106、No.2-204和No.3-303中，熔体温度相对较高。因此，据认为熔体中更易于存在大量的溶解气体。还认为来源于该溶解气体的氢气增加。基于以上所述，可以认为为了减少上述表层中的气泡，在铸造过程中将熔体温度设定得相对较低(此处为低于750℃)是有效的。
此外，通过样品No.1-3和样品No.1-10(表13)之间的比较以及样品No.1-5和样品No.3-3(表15)之间的比较，结果表明当含有Si和Cu时，易于减少氢气。
此外，可以从该试验中发现以下内容。
(1)如表13至表15所示，经软化的线材样品组中的Al合金线不仅在表层而且在其内部各自包含少量的气泡。定量地，气泡的总面积的比率“内部/表层”为44以下，并且此处为20以下，并且进一步地为15以下，并且在大多数样品中为10以下，该值小于样品No.2-204(表16)的值。当对具有相同组成的样品No.1-4和样品No.1-106进行比较时，比率“内部/表层”较小的样品No.1-4的弯曲次数高于样品No.1-106(表9和表12)并且耐冲击性参数值高于样品No.1-106(表13和表16)。作为其中一个原因，据认为在含有相对较大量的内部气泡的样品No.1-106的Al合金线中，当受到冲击或反复弯曲时，破裂通过气泡从表层向其内部蔓延，因此更易于发生断裂。在样品No.2-204的情况中，弯曲次数小(表12)并且耐冲击性参数值低(表16)。因此，可以说较高的比率“内部/表层”更易于导致破裂向内部蔓延，因此更易于发生断裂。基于以上所述，可以说通过减少Al合金线的表层及其内部的气泡可以提高耐冲击性和疲劳特性。此外，基于该试验可以说，较高的冷却速度更易于产生较小的比率“内比/表层”。因此，为了减少上述内部气泡，可以认为在铸造过程中将熔体温度设定得相对较低并且将直至650℃的温度范围内的冷却速度一定程度地提高(此处，大于0.5℃/秒，并且进一步地为1℃/秒以上，并且为30℃/秒以下，并且优选低于25℃/秒，并且进一步地低于20℃/秒)是有效的。
(2)如表13至表15所示，经软化的线材样品组中的Al合金线表现出相对较小的结晶粒径。定量地，平均结晶粒径为50μm以下，并且在大多数样品中为35μm以下，并且进一步地为30μm以下，该值小于样品No.2-203(表16)的值。当对具有相同组成的样品No.2-5和样品No.2-203进行比较时，样品No.2-5的耐冲击性的评价参数值大于样品No.2-203(表14和表16)并且弯曲次数也大于样品No.2-203(表10和表12)。因此，据认为小的结晶粒径有助于提高耐冲击性和疲劳特性。此外，基于该试验可以说，通过将热处理温度设定得相对较低或通过将保持时间设定得相对较短，可以易于减小结晶粒径。
(3)如表13至表15所示，经软化的线材样品组中的Al合金线各自具有相对薄的表面氧化膜(为比较参见表16中的样品No.2-205)并且为120nm以下。因此，据认为这些Al合金线可以抑制与端子部分的连接电阻的增加，从而能够构造低电阻连接结构。此外，对于经软化的线材样品组中的包覆电线，去除绝缘覆层以仅获得导体。然后，将形成导体的绞合线或压缩绞合线拆开成基线，以获得任意一根基线作为样品，然后对该样品进行盐雾试验，以通过目视观察是否发生腐蚀。结果，没有发生腐蚀。在盐雾试验的条件下，使用5质量％浓度的NaCl水溶液，以及试验时间为96小时。基于上述，据认为具有适当厚度(此处为1nm以上)的表面氧化膜有助于提高耐腐蚀性。此外，基于该试验可以说，在用于诸如软化处理的热处理的大气气氛中或在能够形成勃姆石层的条件下，表面氧化膜更易于形成得较厚，并且在低氧气氛中，表面氧化膜更易于形成得较薄。
如上所述，由具有特定组成、经过软化处理并具有包含少量的气泡的表层的Al-Fe基合金构成的Al合金线具有高强度、高韧性和高导电率，并且还具有优异的端子部分连接强度以及优异的耐冲击性和疲劳特性。期望此类Al合金线能够适合用于包覆电线用导体，特别是附接有端子部分的带端子电线的导体。
本发明由权利要求的条款限定，但不限于以上描述，并且旨在包括与权利要求的条款等同的含义和范围内的任何修改。
例如，可以根据需要改变试验例1中的合金的组成、线材的截面面积、绞合成绞合线的线材的数量以及制造条件(熔体温度、铸造期间的冷却速度、热处理的时期、热处理条件等)。
[附记]
以下构造可用作具有优异的耐冲击性和疲劳特性的铝合金线。
[附记1]
一种铝合金线，其由铝合金构成。
所述铝合金包含0.005质量％以上2.2质量％以下的Fe，并且余量为Al和不可避免的杂质。
在所述铝合金线的横截面中，在从所述铝合金线的表面沿深度方向延伸30μm的环形表层区域内定义1500μm2的扇形气泡测定区域，并且所述扇形气泡测定区域中的气泡的总截面面积为2μm2以下。
当诸如拉伸强度、0.2％屈服应力和断裂伸长率等机械特性、结晶粒径、加工硬化指数和氢气含量中的至少一者落入上述特定范围内时，上述[附记1]中描述的铝合金线具有更优异的耐冲击性和疲劳特性。另外，当导电率落在入上述特定范围内时，上述[附记1]中描述的铝合金线具有优异的导电性，当表面氧化膜落入上述特定范围内时，上述[附记1]中描述的铝合金线具有优异的耐腐蚀性。上述[附记1]中描述的铝合金线材可以用于如上描述的铝合金绞合线、包覆电线或带端子电线。
附图标记列表
1包覆电线、10带端子电线、2导体、20铝合金绞合线、22铝合金线(基线)、220表层区域、222表层气泡测定区域、224气泡测定区域、22S短边、22L长边、P接触点、T切线、C直线、g空隙、3绝缘覆层、4端子部分、40线筒部分、42嵌合部分、44绝缘筒部分

Claims (12)

1.一种由铝合金构成的铝合金线，其中
所述铝合金包含0.005质量％以上2.2质量％以下的Fe，以及余量为Al和不可避免的杂质，并且
在所述铝合金线的横截面中，在从所述铝合金线的表面沿深度方向延伸30μm的表层区域内定义短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形的表层气泡测定区域，并且所述表层气泡测定区域中的气泡的总截面面积为2μm2以下，并且
所述铝合金线具有
0.2mm以上3.6mm以下的线径，
110MPa以上200MPa以下的拉伸强度，
40MPa以上的0.2％屈服应力，
10％以上的断裂伸长率，和
55％IACS以上的导电率。
2.根据权利要求1所述的铝合金线，其中，在所述铝合金线的横截面中，定义短边长度为30μm且长边长度为50μm的矩形的内部气泡测定区域，使得所述内部气泡测定区域的所述矩形的中心与所述铝合金线的中心重合，并且所述内部气泡测定区域中的气泡的总截面面积与所述表层气泡测定区域中的气泡的总截面面积之比为1.1以上44以下。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金线，其中
所述铝合金还含有总计1.0质量％以下的选自Mg、Si、Cu、Mn、Ni、Zr、Ag、Cr和Zn的一种或多种元素，上述元素各自的范围如下：
Mg：0.05质量％以上0.5质量％以下，
Si：0.03质量％以上0.3质量％以下，
Cu：0.05质量％以上0.5质量％以下，以及
Mn、Ni、Zr、Ag、Cr和Zn：总计0.005质量％以上0.2质量％以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金线，其中所述铝合金还含有下述中的至少一者：0质量％以上0.05质量％以下的Ti；以及0质量％以上0.005质量％以下的B。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金线，其中所述铝合金的平均结晶粒径为50μm以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铝合金线，其中加工硬化指数为0.05以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的铝合金线，其中所述铝合金线的表面氧化膜的厚度为1nm以上120nm以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的铝合金线，其中氢气的含量为4.0ml/100g以下。
9.一种铝合金绞合线，其包括多根根据权利要求1至8中任一项所述的铝合金线，多根所述铝合金线被绞合在一起。
10.根据权利要求9所述的铝合金绞合线，其中绞合间距为所述铝合金绞合线的层芯直径的10倍以上40倍以下。
11.一种包覆电线，其包括：
导体；以及
包覆所述导体的外周的绝缘覆层，其中
所述导体包括根据权利要求9或10所述的铝合金绞合线。
12.一种带端子电线，其包括：
根据权利要求11所述的包覆电线；以及
附接至所述包覆电线的端部的端子部分。
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