CN110997965A - 热浸镀铝钢线 - Google Patents
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Abstract
一种热浸镀铝钢线，该热浸镀铝钢线在直径为0.1mm～0.4mm的钢线的表面具有镀层并通过拉丝加工而成，其中，断裂时的伸长率为5％～30％，从该热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径与该钢线的最小直径之比满足式：[最小直径/平均直径]≥[1－(断裂时的伸长率(％)/100)]；以及一种热浸镀铝钢线的制造方法，其中，从热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径与该钢线的最小直径之比满足上式，按照热浸镀铝钢线在断裂时的伸长率为5％～30％的方式对该热浸镀铝钢线实施拉丝加工。
Description
技术领域
本发明涉及热浸镀铝钢线。更详细而言，本发明涉及捻回(捻回)性优异、例如能够适当地用于汽车的线束等的热浸镀铝钢线及其制造方法。
本说明书中，热浸镀铝钢线中的“热浸镀铝”表示镀铝的种类。该热浸镀铝钢线是指使钢线浸渍于热浸镀铝浴后从该热浸镀铝浴连续地提起钢线由此实施了镀铝的钢线。另外，捻回性是指在钢线发生了扭转时难以断裂的性质。
背景技术
在汽车的线束等中使用的电线使用了如下得到的绞合线，即，使用对钢芯线实施了热浸镀铝的7根、19根等多根热浸镀铝钢线，对该热浸镀铝钢线实施加捻加工而得到绞合线。在制造绞合线时，构成该绞合线的热浸镀铝钢线发生扭转，若该热浸镀铝钢线的扭转变大，则热浸镀铝钢线发生断裂，因而需要用于使热浸镀铝钢线不发生捻回断裂的指标。
作为改善了对于扭转的抵抗力的热浸镀铝钢线，提出了一种热浸镀铝钢线，该热浸镀铝钢线在热浸镀铝后不经受拉丝加工，在芯材具有直径为0.05mm～0.50mm的钢芯线，其中，按照其长度方向上的平均直径DA(mm)和最小直径DMIN(mm)满足式(1)的方式使热浸镀铝的附着量均匀化(参照专利文献1的权利要求1～2)。
(DA－DMIN)/DA≤0.10 (1)
在上述热浸镀铝钢线中，为了确保该热浸镀铝钢线的每100mm长度的断裂扭转次数达到50次以上的抗扭性，要求满足上述式(1)(参照专利文献1的第[0022]段)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-185355号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述热浸镀铝钢线中，使用了硬钢线作为其线材(参照专利文献1的第[0034]段)。该硬钢线的伸长率大致为5％以下，在对使用了该硬钢线作为线材的热浸镀铝钢线实施了拉丝加工时，捻回性显著降低，因而上述热浸镀铝钢线以未实施拉丝加工的状态使用(参照专利文献1的第[0023]段)。
但是，在对奥氏体系不锈钢线等断裂时的伸长率为30％以上的、具有高于硬钢线的伸长率的钢线实施了热浸镀铝时，即使不满足上述式(1)表示的关系，热浸镀铝钢线的每100mm长度的断裂时的扭转次数也大多为几百次，并且，该热浸镀铝钢线即使实施了拉丝加工也具有某种程度的捻回性。
近年来，在绞合线加工中使用的线材使用了具有高于硬钢线的伸长率的钢线，希望开发出实施绞合线加工时的捻回性优异的、实施了拉丝加工的热浸镀铝钢线。
本发明是鉴于上述现有技术而进行的，其目的在于提供一种实施绞合线加工时的捻回性优异的热浸镀铝钢线及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明涉及：
(1)一种热浸镀铝钢线，其为在直径为0.1mm～0.4mm的钢线的表面具有镀层的热浸镀铝钢线，其中，断裂时的伸长率为5％～30％，从该热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径与该钢线的最小直径之比满足式(I)：
[最小直径/平均直径]≥[1－(断裂时的伸长率(％)/100)](I)；以及
(2)一种热浸镀铝钢线的制造方法，其为在直径为0.1mm～0.4mm的钢线的表面具有镀层的热浸镀铝钢线的制造方法，其中，从热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径与该钢线的最小直径之比满足式(I)：
[最小直径/平均直径]≥[1－(断裂时的伸长率(％)/100)](I)
按照热浸镀铝钢线在断裂时的伸长率为5％～30％的方式对该热浸镀铝钢线实施拉丝加工。
发明的效果
根据本发明，提供一种实施绞合线加工时的捻回性优异的热浸镀铝钢线及其制造方法。
附图说明
图1是示出制造本发明的热浸镀铝钢线时的一个实施方式的示意性说明图。
图2是在制造本发明的热浸镀铝钢线时将钢线从热浸镀铝浴提起时的钢线与热浸镀铝浴的浴面的边界部的示意性截面图。
图3是在本发明的各实施例和各比较例中使用的热浸镀铝钢线的捻回性试验装置的示意性说明图。
具体实施方式
以下，基于附图对制造本发明的热浸镀铝钢线的方法的一个实施方式进行说明，但本发明不仅限定于该一个实施方式。
图1是示出本发明的热浸镀铝钢线的制造方法的一个实施方式的示意性说明图。图2是在制造本发明的热浸镀铝钢线时将钢线从热浸镀铝浴提起时的钢线与热浸镀铝浴的浴面的边界部的示意性截面图。
本发明中，使钢线2浸渍于热浸镀铝浴1后，从该热浸镀铝浴1连续地提起热浸镀铝钢线3，由此可以制造热浸镀铝钢线3。
作为构成钢线2的钢材，可以举出例如不锈钢、软钢等，但本发明并不仅限于上述例示。
不锈钢是含有10质量％以上的铬(Cr)的合金钢。作为不锈钢，可以举出例如JISG4309中规定的奥氏体系的不锈钢、铁素体系的不锈钢、马氏体系的不锈钢等，但本发明并不仅限于上述例示。作为不锈钢的具体例，可以举出SUS301、SUS304等通常奥氏体相亚稳定的不锈钢；SUS305、SUS310、SUS316等稳定奥氏体系不锈钢；SUS405、SUS410L、SUS429、SUS430、SUS434、SUS436、SUS444、SUS447等铁素体系不锈钢；SUS403、SUS410、SUS416、SUS420、SUS431、SUS440等马氏体系不锈钢等、以及被分类为SUS200系列的铬-镍-锰系的不锈钢等，但本发明并不仅限于上述例示。
软钢可以举出JIS G3532的铁线中规定的钢材、JIS G3505的软钢线材的标准中规定的钢材等，但本发明并不仅限于上述例示。
在钢材2中，从提高热浸镀铝钢线3的拉伸强度的方面出发，优选不锈钢。
对拉丝加工前的钢线2的直径没有特别限定，优选根据热浸镀铝钢线3的用途而适当调整。例如，在将热浸镀铝钢线3用于汽车的线束等用途的情况下，拉丝加工前的钢线2的直径通常优选为0.2mm～0.4mm左右。
在图1中，钢线2从该钢线2的送出装置4送出，在箭头A方向上连续地传送，浸渍于镀覆浴槽5内的热浸镀铝浴1。通过将浸渍于热浸镀铝浴1的钢线2从热浸镀铝浴1的浴面6向铅直上方提起，得到在钢线2的表面附着有热浸镀铝浴1的热浸镀铝钢线3。
由于在热浸镀铝钢线3的表面如此形成有附着有热浸镀铝浴1的覆膜(镀层)，因此，该热浸镀铝钢线3与铝线材的密合性优异，拉伸强度和电阻的经时稳定性也优异。
在热浸镀铝浴1中可以仅使用铝，也可以根据需要在不阻碍本发明的目的的范围内含有其它元素。
作为上述其它元素，可以举出例如镍、铬、锌、硅、铜、铁等，但本发明并不仅限于上述例示。铝中含有这些其它元素的情况下，能够提高覆膜的机械强度，进而能够提高热浸镀铝钢线3的拉伸强度。在上述其它元素中，虽然也取决于钢线的种类，但是，从抑制在钢线所含的铁与覆膜所含的铝之间生成具有脆性的铁-铝合金层、提高镀覆覆膜的机械强度、并且降低热浸镀铝浴1的熔点由此高效地对钢线2进行镀覆的方面出发，优选硅。
覆膜中的上述其它元素的含量的下限值为0质量％，但从充分表现出该其它元素具有的性质的方面出发，优选为0.3质量％以上、更优选为0.5质量％以上、进一步优选为1质量％以上，从抑制与制造绞合线时使用的铝线材的接触所致的电位差腐蚀的方面出发，优选为50质量％以下、更优选为20质量％以下、进一步优选为15质量％以下。
有时在热浸镀铝浴1中不可避免地混入Fe、Cr、Ni、Zn、Cu等元素。
在将钢线2从热浸镀铝浴1提起时，如图2所示，优选在该钢线2与热浸镀铝浴1的浴面6的边界部使稳定化部件7与钢线2接触。
作为稳定化部件7，可以举出例如在表面卷绕有耐热布材的不锈钢制的方棒等。对于卷绕于稳定化部件7的耐热布而言，从抑制熔融铝块附着于热浸镀铝钢线3的表面的方面出发，优选使该稳定化部件7的新的面(新生面)与钢线2接触。稳定化部件7的新的面(新生面)例如可以如下形成：使用预先卷绕有耐热布的稳定化部件7，一边使稳定化部件7与钢线2接触一边将钢线2提起，此时依次卷取该耐热布而形成新的面。
优选稳定化部件7与热浸镀铝浴1的浴面6和钢线2这二者同时接触。这样使稳定化部件7与热浸镀铝浴1的浴面6和钢线2这二者同时接触的情况下，能够抑制热浸镀铝浴1的浴面6的脉动，能够抑制将钢线2以与稳定化部件7接触的状态提起时钢线2发生微小振动，进而能够在钢线2的表面均匀地形成热浸镀铝浴1的覆膜。在使稳定化部件7与钢线2接触时，从抑制钢线2发生微小振动的方面出发，可以根据需要使稳定化部件7轻轻按压钢线2，从而对钢线2施加张力。
在图1所示的实施方式中，设有用于向钢线2与热浸镀铝浴1的浴面6的边界部吹送非活性气体的喷嘴8。非活性气体例如可以从非活性气体供给装置9经由配管10供给至喷嘴8。为了调整非活性气体的流量，在非活性气体供给装置9内或配管10例如可以设有阀等流量控制装置(未图示)。
本发明中，从钢线2至喷嘴8的前端8a的距离(最短距离)和从喷嘴8的前端8a喷出的非活性气体的温度被适当地控制，并且，喷嘴8的前端的内径和从该喷嘴8喷出的非活性气体的体积流量被适当地控制，因此能够高效地制造线径均匀、在表面几乎不附着熔融铝块的热浸镀铝钢线3。
对于喷嘴8的前端的内径，从将从该喷嘴8的前端8a喷出的非活性气体可靠地吹送至钢线2与热浸镀铝浴1的浴面6的边界部由此高效地制造热浸镀铝钢线3的方面出发，优选为1mm以上、更优选为2mm以上，从得到线径均匀、在表面几乎不附着熔融铝块的热浸镀铝钢线3的方面出发，优选为15mm以下、更优选为10mm以下、进一步优选为5mm以下。
对于从钢线2至喷嘴8的前端8a的距离(最短距离)，从避免与钢线2接触、高效地制造热浸镀铝钢线3的方面出发，优选为1mm以上，从得到线径均匀、在表面几乎不附着熔融铝块的热浸镀铝钢线3的方面出发，优选为50mm以下、更优选为40mm以下、进一步优选为30mm以下、更进一步优选为10mm以下。
非活性气体是指对熔融的铝为非活性的气体。作为非活性气体，可以举出例如氮气、氩气、氦气等，但本发明并不仅限于上述例示。非活性气体中，优选氮气。在非活性气体中可以在不阻碍本发明的目的的范围内含有例如氧气、二氧化碳等。
对于从喷嘴8的前端8a喷出的非活性气体的体积流量，从得到线径均匀、在表面几乎不附着熔融铝块的热浸镀铝钢线3的方面出发，优选为2L(升)/分钟以上、更优选为5L/分钟以上、进一步优选为10L/分钟以上，从抑制因热浸镀铝浴1的飞散而在热浸镀铝钢线3的表面附着熔融铝块的方面出发，优选为200L/分钟以下、更优选为150L/分钟以下、进一步优选为100L/分钟以下。
对于从喷嘴8的前端8a喷出的非活性气体的温度，从得到线径均匀、在表面几乎不附着熔融铝块的热浸镀铝钢线3的方面出发，优选为200℃以上、更优选为300℃以上、进一步优选为400℃以上，由于在过高的情况下热效率降低，因而优选为800℃以下、更优选为780℃以下、进一步优选为750℃以下。从喷嘴8的前端8a喷出的非活性气体的温度是通过将测温用热电偶插入从喷嘴8的前端8a喷出的喷嘴8的前端8a部的非活性气体中而进行测定时的值。
对于将热浸镀铝钢线3从热浸镀铝浴1的浴面6提起时的提起速度没有特别限定，通过适当地调整该提起速度，能够调整在热浸镀铝钢线3的表面存在的热浸镀铝覆膜的平均厚度，因此优选根据该热浸镀铝覆膜的平均厚度而适当地调整。
为了在提起热浸镀铝钢线3的过程中进行冷却、使形成在表面的镀铝覆膜高效地凝固，如图1所示那样，可以根据需要配设冷却装置11。在冷却装置11中，对热浸镀铝钢线3吹送例如气体、液体的雾等，由此能够对该热浸镀铝钢线3进行冷却。
如上所述制造的热浸镀铝钢线3例如能够利用卷取装置12等进行回收。
对于存在于热浸镀铝钢线3的表面的热浸镀铝覆膜的平均厚度，从抑制绞合线加工、铆接加工等时基体的钢线2露出，并且提高每单位线径的机械强度的方面出发，优选为5μm～10μm左右。
在热浸镀铝钢线3的钢线2与热浸镀铝覆膜之间可以形成有作为中间层的镀层。作为构成镀层的金属，可以举出例如锌、镍、铬、它们的合金等，但本发明并不仅限于上述例示。另外，热浸镀铝覆膜可以仅由1层形成，也可以形成有由相同或不同的金属构成的2个以上的镀覆覆膜。
对于上述得到的热浸镀铝钢线3，可以使用例如模具等实施拉丝加工，以使线径为0.1mm～0.4mm。
另外，对于热浸镀铝钢线3的断裂时的伸长率，从提高拉丝加工后的热浸镀铝钢线3的捻回性的方面出发，为5％以上、优选为10％以上、更优选为15％以上，从提高拉丝加工后的热浸镀铝钢线3的捻回性的方面出发，为30％以下。
拉丝加工后的热浸镀铝钢线3的断裂时的伸长率为如下测定时的值：根据JISZ2241中规定的“金属材料拉伸试验方法”，将原标点距离调节为100±1mm，将夹具间距离设定为150mm，使用JIS Z2241的附录C“径或边小于4mm的线和棒中使用的线状或棒状试验片的种类”一栏中记载的9A号试验片进行测定。
本发明中，测定从拉丝加工后的热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径和该钢线的最小直径。
对于从拉丝加工后的热浸镀铝钢线除去镀层的方法没有特别限定，例如，将该热浸镀铝钢线在具有常温液温的5％～10％盐酸中浸渍10分钟左右，由此能够将镀层从该热浸镀铝钢线除去。
本发明人对于热浸镀铝不锈钢线在热浸镀铝后测定该镀铝不锈钢线的线径，调查镀层附着量的偏差，对该镀铝不锈钢线实施拉丝加工，测定施加了拉丝加工后的镀铝不锈钢线的基于拉伸试验的伸长率后，进行捻回试验，由此对拉丝加工后的镀铝不锈钢线的伸长率和镀层附着量的偏差对捻回性产生的影响进行了调查。其结果，可知热浸镀铝不锈钢线的捻回性大体上如下所示。
(1)在镀层的附着量相同的条件下，具有镀层厚度的偏差越大则捻回性越低的倾向。
(2)具有拉丝加工后的热浸镀铝不锈钢线的伸长率越小则捻回性越低的倾向。
在热浸镀铝不锈钢线的镀层的厚度完全均匀的情况下，由于该热浸镀铝不锈钢线的不锈钢线的最小直径与该不锈钢线的平均直径相同，因此在捻回该热浸镀铝不锈钢线时，该热浸镀铝不锈钢线整体均匀地扭转，因此捻数达到最大。
但是，在制造热浸镀铝不锈钢线时，难以使镀层的厚度完全均匀。通过对镀层的厚度不均匀的热浸镀铝不锈钢线实施拉丝加工，在制造外径均匀的实施了拉丝加工的热浸镀铝不锈钢线时，不锈钢线与镀层的面积比在拉丝加工的前后不发生变化，因此拉丝加工后的不锈钢线的截面积与拉丝加工前的不锈钢线的截面积相比相对变小，因而在热浸镀铝不锈钢线的镀层的厚度大的部分，不锈钢线的线径相对变小。
因此，在对镀层的厚度不均匀的热浸镀铝不锈钢线进行了捻回的情况下，在捻回的热浸镀铝不锈钢线中，在不锈钢线的线径最小的部分发生断裂。
热浸镀铝不锈钢线的线径最小的部位是镀层最厚的部位，该镀层由铝形成，该铝与不锈钢相比强度低，因此基本上不会有助于捻回性的改善。
本发明人由绞合线的加工条件推测了为了对热浸镀铝不锈钢线实施绞合线加工所需要的捻数。
热浸镀铝不锈钢线的绞合线的标准捻距为该热浸镀铝不锈钢线的线径的20倍至40倍。即，以该间距对热浸镀铝不锈钢线施加1次扭转。为了防止热浸镀铝不锈钢线的绞合线加工时的捻回导致的断裂，认为在以该热浸镀铝不锈钢线的线径的10倍的间距施加了一圈扭转的状态下不发生断裂在实际使用上没有问题，因此认为满足合格基准。
因此，例如，在热浸镀铝不锈钢线的线径为0.2mm的情况下，即使在该热浸镀铝不锈钢线的每100mm长度中捻回50次以上也不发生钢线断裂时，满足合格基准，在热浸镀铝不锈钢线的线径为0.32mm的情况下，即使在该热浸镀铝不锈钢线的每100mm长度中捻回32次以上也不发生钢线断裂时，满足合格基准。
基于上述合格基准，对热浸镀铝不锈钢线的镀层的附着量的偏差与拉丝加工后的热浸镀铝不锈钢线的断裂时的伸长率的关系进行了调查。
其结果，可知：将拉丝加工后的热浸镀铝不锈钢线的镀层除去后的不锈钢线的最小线径/平均线径与该热浸镀铝不锈钢线的伸长率的关系满足式(I)时，
[最小直径/平均直径]≥[1－(断裂时的伸长率(％)/100)](I)
即便将拉丝加工后的热浸镀铝不锈钢线以该热浸镀铝不锈钢线的线径的10倍的间距进行捻回，也不发生断裂。
因此，本发明中，确认到断裂时的伸长率为5％～30％、从该热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径与该钢线的最小直径之比满足上述式(I)的热浸镀铝钢线的捻回性优异。
本发明的热浸镀铝钢线例如能够适当地用于汽车的线束等。
实施例
接着，基于实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例1～8和比较例1～9
基于图1所示的实施方式制造了热浸镀铝钢线。
作为钢线，使用具有表1所示的镀覆前的线径、具有表1所示的断裂时的伸长率的由SUS304构成的不锈钢线。将该不锈钢线在氮气中预热后，在热浸镀铝浴中进行通线，从浴面垂直地提起，使耐热布接触在从浴面提起的提起部在钢线周围形成的凹液面，对接触部吹送加热后的氮气，由此使镀层的附着量稳定化。需要说明的是，通线速度设为300m/分钟。
测定如上所述得到的热浸镀铝钢线的线径。关于热浸镀铝钢线的线径，使用光学式外径测定器[株式会社KEYENCE制造、产品编号：LS-7000]，在长度方向上以0.08mm间隔从与钢线的直径截面正交的两个方向测定10次线径，将其平均值作为线径。将热浸镀铝钢线的线径记载于表1的“镀覆后的线径”一栏中。
接着，使热浸镀铝钢线通过模具，由此对该热浸镀铝钢线实施拉丝加工，以达到表1的“拉丝后的线径”一栏中所示的线径。
切取实施了拉丝加工的热浸镀铝钢线的一部分(长度：100mm)，将该热浸镀铝钢线在具有常温液温的10％盐酸中浸渍10分钟左右，由此将镀层从该热浸镀铝钢线除去，从而取出不锈钢线，与上述同样地调查该不锈钢线的线径。将其结果记载于表1的“拉丝后的钢线的线径”一栏中。
接着，对上述得到的热浸镀铝钢线100mm进行5次拉伸试验，由其平均测定断裂时的伸长率。将其结果记载于表1的“断裂时的伸长率”一栏中。
另外，使用图3所示的热浸镀铝钢线的捻回性试验装置进行了上述得到的热浸镀铝钢线的捻回试验。图3是热浸镀铝钢线的捻回性试验装置的示意性说明图。
更具体而言，用卡盘14a和14b夹住捻回性试验装置的试验线13，将卡盘14a与卡盘14b之间的距离设定为100mm，赋予固定于试验台15上的台车16的法码17(质量：50g)所产生的负荷，使试验线13不弯曲。接着，使卡盘14b沿箭头B方向旋转，以整数值求出至试验线13断裂为止的转速，将其作为捻数。将该测定结果记载于表1的“捻数”一栏中。
[评价]
调查在各实施例和各比较例中得到的热浸镀铝钢线是否满足上述式(I)，满足上述式(I)的情况下，在表1的“捻回性”的“判别式”一栏中记为“○”，不满足上述式(I)的情况下，在表1的“捻回性”的“判别式”一栏中记为“×”。
另外，上述测定的捻数的实测值为表1中记载的目标值以上的情况下评价为“○”，并非如此的情况下评价为“×”，将其结果记载于表1的“捻回性”的“实测”一栏中。
由表1所示的结果可知，根据各实施例，能够得到实施绞合线加工时的捻回性优异的实施了拉丝加工的热浸镀铝钢线。
工业实用性
通过本发明的制造方法得到的热浸镀铝钢线例如能够适当地用于汽车的线束等。
符号说明
1 热浸镀铝浴
2 钢线
3 热浸镀铝钢线
4 送出装置
5 镀覆浴槽
6 热浸镀铝浴的浴面
7 稳定化部件
8 喷嘴
8a 喷嘴的前端
9 非活性气体供给装置
10 配管
11 冷却装置
12 卷取装置
13 试验线
14a 卡盘
14b 卡盘
15 试验台
16 台车
17 法码
Claims (2)
1.一种热浸镀铝钢线，其为在直径为0.1mm～0.4mm的钢线的表面具有镀层的热浸镀铝钢线，其中，断裂时的伸长率为5％～30％，从该热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径与该钢线的最小直径之比满足式(I)：
[最小直径/平均直径]≥[1－(断裂时的伸长率(％)/100)](I)。
2.一种热浸镀铝钢线的制造方法，其为在直径为0.1mm～0.4mm的钢线的表面具有镀层的热浸镀铝钢线的制造方法，其中，从热浸镀铝钢线除去镀层后的钢线的每100mm长度的平均直径与该钢线的最小直径之比满足式(I)：
[最小直径/平均直径]≥[1－(断裂时的伸长率(％)/100)](I)
按照热浸镀铝钢线在断裂时的伸长率为5％～30％的方式对该热浸镀铝钢线实施拉丝加工。
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