CN111542899A - 铝系线材、绞线导体、编织线以及线束 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制因盐水造成的腐蚀的铝系线材(1)、使用该铝系线材(1)的绞线导体(2)、编织线(4)、线束(5)。铝系线材(1)具有线材主体部(11)、内层(12)以及外层(13)。线材主体部(11)由铝线或铝合金线构成。内层(12)由Zn或Zn合金或者Ni或Ni合金构成，将线材主体部(11)的外周面覆盖。外层(13)由Sn或Sn合金构成，将内层(12)的外周面覆盖。在铝系线材(1)中，外层(13)中的小孔比例为4％以下，而且/或者内层(12)的厚度为0.3μm以上。

Description

铝系线材、绞线导体、编织线以及线束
技术领域
本公开涉及铝系线材、绞线导体、编织线以及线束。
背景技术
以往，在用于汽车等车辆的线束中，使用在多根铜系线材绞合而成的铜系绞线导体的外周包覆有绝缘体的电线。另外，为了包覆在线束的线束端部露出的电线，而使用多根铜系线材被织入而成的铜系编织线。作为上述铜系线材，具体地讲，使用裸软铜线、无氧软铜线、镀锡软铜线等(参照专利文献1)。
近年来，因为线束的轻量化等，讨论取代铜系线材而使用由铝或铝合金构成的铝系线材。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-18756号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，铝与铜相比摩擦系数大。因此，铝系线材与铜系线材相比耐磨损性差。故此，为了保护线材主体而在线材表面包覆锡镀层等。但是，根据这种保护方法，在铝与锡的异种金属间容易发生腐蚀。特别是构成为在车辆的地板下面等车辆的车外使用采用了形成有锡镀层的铝系线材的绞线导体、编织线的情况下，容易暴露于盐水，从而绞线导体、编织线容易发生腐蚀。特别是，编织线因为线材彼此在织入部摩擦而容易磨损，且由于将线束的外周覆盖，所以容易受到盐水的影响。
本公开是鉴于上述背景而完成的，所要提供的是能抑制因盐水造成的腐蚀的铝系线材、使用该铝系线材的绞线导体、编织线、线束。
用于解决课题的方案
本公开的一方式在于铝系线材，具有：
线材主体部，其由铝线或铝合金线构成；
内层，其由Zn或Zn合金或者Ni或Ni合金构成，将上述线材主体部的外周面覆盖；以及
外层，其由Sn或Sn合金构成，将上述内层的外周面覆盖，
上述外层中的小孔比例为4％以下，而且/或者上述内层的厚度为0.3μm以上。
本公开的其他方式在于绞线导体，其具有绞合的多根线材，
上述线材是上述铝系线材。
本公开的另一其他方式在于编织线，其是具有被织入的多根线材的筒状的编织线，
上述线材是上述铝系线材。
本公开的另一其他方式在于线束，其具有电线，所述电线具备上述绞线导体。
本公开的又一其他方式在于线束，其具有上述编织线。
发明效果
上述铝系线材具有由上述的特定材质构成的内层及外层，上述外层中的小孔比例为特定范围，而且/或者内层的厚度为特定范围。因此，在上述铝系线材中，在外层中的小孔比例被限制在特定范围的情况下，不易由于盐水贯穿外层的小孔、内层可能包括的小孔而在伽伐尼腐蚀电位差大的Sn(伽伐尼腐蚀电位：-0.138)与Al(伽伐尼腐蚀电位：1.67)之间发生由异种金属间接触导致的腐蚀。也就是说，在该情况下，即使内层具有小孔，但通过减少外层的小孔数量，也能够抑制由铝线或铝合金线构成的线材主体部的腐蚀。另一方面，在上述铝系线材中，在内层的厚度为特定范围的情况下，即使外层具有小孔，但通过内层的膜厚化，也不易由于通过外层的小孔侵入的盐水而在Sn与Al之间发生由异种金属间接触导致的腐蚀。因此，在该情况下也能够抑制由铝线或铝合金线构成的线材主体部的腐蚀。并且，在上述铝系线材中，在外层中的小孔比例被限制在特定范围，且内层的厚度为特定范围的情况下，通过上述的双方的效果，容易抑制由铝线或铝合金线构成的线材主体部的腐蚀。
上述绞线导体具有绞合的多根上述铝系线材。另外，上述编织线具有被织入的多根上述铝系线材。因此，上述绞线导体、上述编织线能够抑制因盐水造成的腐蚀。而且，上述编织线因为具有由Sn或Sn合金构成的外层，所以也能够抑制由织入部的线材彼此的摩擦导致的磨损，也有利于抑制由振动导致的线材的断线。
上述线束具有具备上述绞线导体的电线、或者具有上述编织线。因此，上述线束能够抑制绞线导体或编织线被盐水腐蚀。故此，上述线束能够适当地在汽车的地板下面等车辆的车外使用。
附图说明
图1是将实施例1的铝系线材的与线材轴垂直的截面示意性示出的图。
图2是将实施例2的绞线导体及使用该绞线导体的电线示意性示出的外观图。
图3是将实施例3的编织线示意性示出的外观图。
图4是将图3中的IV-IV线截面示意性示出的图。
图5是将实施例4的线束及该线束的适用例示意性示出的图。
图6是将实验例中用于测定外层的小孔比例的试验装置的概要示出的说明图。
图7是将在实验例中测定的外层的厚度和外层的小孔比例的关系示出的坐标图。
具体实施方式
上述铝系线材具有线材主体部、内层以及外层。
线材主体部由铝线或铝合金线构成。作为铝合金，能够例示例如1000系Al合金、3000系Al合金、5000系Al合金、6000系Al合金、7000系Al合金等。另外，除此之外，作为铝合金，例如也能够例示具有如下化学组成的铝合金等：按质量％含有0.1％以上且1.5％以下的Mg、0.03％以上且2.0％以下的Si、0.05％以上且0.5％以下的Cu，剩余部由Al及不可避免的杂质构成，Mg及Si的质量比Mg/Si为0.8以上且3.5以下。关于具有上述化学组成的铝合金，能够将拉伸强度设为200MPa以上，并将导电率设为50％IACS以上。在作为构成铝合金线的铝合金使用具有上述化学组成的铝合金的情况下，容易提高线材的强度及导电性。故此，容易实现如下绞线导体、编织线：绞线导体容易确保绞线强度及导电性，编织线可确保良好的屏蔽性能并且容易抑制由振动导致的线材断线。另外，上述化学组成能够进一步按质量％含有0.1％以上且1.0％以下的Fe及0.01％以上且0.5％以下的Cr中的至少一种元素。另外，上述化学组成能够进一步按质量比例含有500pp以下的Ti及50ppm以下的B中的至少一种元素。
内层将线材主体部的外周面覆盖。内层主要具有将外层相对于线材主体部的密合性提高的作用。内层由Zn或Zn合金或者Ni或Ni合金构成。由Zn或Zn合金构成的内层例如能够通过在将线材主体部的表面的氧化膜除去后实施一次或两次以上的浸锌处理(在进行两次浸锌处理的情况下被称为二次浸锌处理)等而形成。另外，由Ni或Ni合金构成的内层例如能够通过在将线材主体部的表面的氧化膜除去后实施一次或两次以上的镀Ni或镀Ni合金等而形成。也就是说，内层能够由一层或两层以上构成。从容易使线材主体部和外层的密合性提高等的观点出发，优选内层由Zn或Zn合金构成，更优选由Zn构成。
外层将内层的外周面覆盖。外层主要具有使线材表面的耐磨损性提高，并抑制线材主体部的磨损的作用。外层由Sn或Sn合金构成。外层例如能够通过对内层表面实施一次或两次以上的镀Sn或镀Sn合金等而形成。从耐磨损性、与铜系端子的良好的电连接性、经济性等观点出发，外层能够由Sn构成。
在上述铝系线材中，内层的厚度为0.3μm以上。当内层的厚度少于0.3μm时，则内层的膜厚化不充分，由于通过外层的小孔侵入的盐水而在Sn与Al之间发生由异种金属间接触导致的腐蚀的可能性升高。从提高抑制因盐水造成的腐蚀的效果等的观点出发，优选内层的厚度为0.32μm以上，更优选为0.35μm以上，更进一步优选为0.37μm以上，再进一步优选为0.4μm以上。另外，从通过缩短内层的形成时间、减少浸锌处理等内层形成处理的次数等而提高内层的生产率等的观点出发，优选将内层的厚度设为1μm以下，更优选设为0.8μm以下，进一步优选设为0.6μm以下，更进一步优选设为0.5μm以下。
在上述铝系线材中，外层的厚度能够设为3.2μm以上。根据该构成，通过外层的膜厚化，容易将后述的外层的小孔比例设为4％以下，从而具有如下优点：容易实现通过减少外层的小孔来抑制线材主体部的腐蚀。另外，根据该构成，也有利于通过外层的膜厚化来提高耐磨损性。外层的厚度优选设为3.5μm以上，进一步优选设为3.7μm以上，更进一步优选设为4μm以上，再进一步优选设为4.5μm以上。另外，从通过缩短外层的形成时间等来提高外层的生产率等的观点出发，优选将外层的厚度设为10μm以下，更优选设为8μm以下，进一步优选设为7μm以下，更进一步优选设为6μm以下。
在上述铝系线材中，外层中的小孔比例设为4％以下。当外层的小孔比例超过4％时，由于外层中的小孔数量的增加，盐水容易侵入到内层，进而侵入到线材主体部，在Sn与Al之间发生由异种金属间接触导致的腐蚀的可能性升高。外层的小孔比例优选设为3.5％以下，更优选设为3.3％以下，进一步优选设为3％以下，更进一步优选设为2.5％以下，再进一步优选设为2％以下。另外，为了使小孔在实质上消失，认为在形成外层后还需要进行其他处理等。另外，即使具有小孔，但只要在上述小孔比例的范围内，就可得到抑制因盐水造成的腐蚀的效果。因此，对外层的小孔比例的下限不作特别限定。
外层的小孔比例可使用按如下算出的值。具体地讲，准备构成为如下的试验装置：在浓度为1重量％的NaCl水溶液(液温35℃)中配置样本、参比电极(Ag/AgCl电极)以及参比电极的对电极(Pt电极)，将他们与恒电位仪连接，使其发生氧化还原反应。另外，样本形成为线材形态。接着，通过对试验装置施加10mV的电压，从而扫描样本的电位，测定此时的响应电流(溶解电流)。在将内层的整个表面由没有小孔的理想的外层完全包覆的情况作为100％时，由该数值对表示外层实际包覆多少的包覆率(％)进行估算。并且，100-上述算出的外层的包覆率为外层的小孔比例。
另外，在上述铝系线材中，上述的内层的厚度、外层的厚度、外层的小孔比例的数值限定能够任意地组合。特别是在外层中的小孔比例为3％以下、且内层的厚度为0.4μm以上的情况下，通过减少外层的小孔数量和内层的膜厚化双方的效果，可得到容易对由铝线或铝合金构成的线材主体部的腐蚀进行抑制的铝系线材。
上述铝系线材中的线材主体部的外径例如在适用于编织线的情况下能够设为0.260mm以上且0.420mm以下，优选设为0.300mm以上且0.350mm以下等。另外，上述铝系线材中的线材主体部的外径例如在适用于绞线导体的情况下能够设为0.155mm以上且0.420mm以下，优选设为0.304mm以上且0.320mm以下等。
接着，上述绞线导体具有绞合的多根线材。上述绞线导体既可以仅绞合有多根线材，也可以是在抗拉构件的外周绞合有多根线材。并且，在上述绞线导体中，作为线材可使用上述铝系线材。上述绞线导体因为使用在表面具有由Sn或Sn合金构成的外层的上述铝系线材，所以具有如下优点：在与由铜或铜合金构成的铜系端子连接的情况下即使淋上盐水，也容易抑制腐蚀。
接着，上述编织线通过多根线材被织入为筒状而构成。并且，在上述编织线中，作为线材可使用上述铝系线材。
接着，对具有具备上述绞线导体的电线的线束进行说明。
在具有具备上述绞线导体的电线的线束中，作为电线的构成，具体地可举出具有上述绞线导体和将上述绞线导体的外周包覆的绝缘体的构成等。绝缘体的材质能够适用公知的材料。另外，具有具备上述绞线导体的电线的线束既可以包括一根或两根以上具备上述绞线导体的电线，也可以包括一根或两根以上除了具备上述绞线导体的电线以外还具备其他的绞线导体的电线。另外，在具有具备上述绞线导体的电线的线束中，作为将电线的外周覆盖的保护件，能够适用由片、带、软管、管等构成的各种公知保护件。
作为具有具备上述绞线导体的电线的线束，具体地能够例示如下构成：具有具备上述绞线导体的电线、将电线的外周覆盖的保护件、以及在线束端部与从保护件露出的电线连接的连接器的构成；以及在该构成的基础上还具有编织线的构成等，该编织线固定于保护件的端部和连接器的端部，并将从保护件露出的电线的外周覆盖。另外，该构成中的编织线既可以是多根上述铝系线材被织入为筒状而成的编织线，也可以是与上述铝系线材不同的铝系线材、铜系线材被织入为筒状而成的编织线。在前者的情况下，可得到耐盐水的腐蚀性优良的线束。
接着，对具有上述编织线的线束进行说明。
具有上述编织线的线束能够设为至少线束端部由上述编织线覆盖的构成。大多情况线束具有的电线在线束端部露出。根据上述构成，即使电线在线束端部露出，也能够用编织线覆盖该电线，能够抑制因盐水造成的腐蚀，在此基础上，即使由于振动导致线材彼此摩擦，编织线的线材也不易断线。因此，根据上述构成，可得到编织线的屏蔽可靠性高的线束。
作为具有上述编织线的线束，具体地能够设为如下构成：具有电线、将电线的外周覆盖的保护件、在线束端部与从保护件露出的电线连接的连接器、以及固定于保护件的端部和连接器的端部并将从保护件露出的电线的外周覆盖的上述编织线。根据该构成，在线束的连接器与振动部位连接的情况下，能够抑制因盐水造成的腐蚀，在此基础上，即使在编织线由于振动部位的振动而反复振动的情况下，编织线的线材也不易断线，因此可得到编织线的屏蔽可靠性高的线束。另外，作为振动部位，能够例示汽车等车辆的发动机、门开闭部(弯曲部)、电动机、电池等。
在具有上述编织线的线束中，作为电线的构成，具体地可举出如下构成：具有绞线导体和将绞线导体的外周包覆的绝缘体的构成等，所述绞线导体具有绞合的多根线材。绝缘体的材质能够适用公知材料。另外，上述构成中的绞线导体的线材既可以是上述铝系线材，也可以是与上述铝系线材不同的铝系线材、铜系线材等。在前者的情况下，可得到耐盐水的耐腐蚀性优良的线束。另外，在具有上述编织线的线束中，作为将电线的外周覆盖的保护件，能够使用由片、带、软管、管(pipe)等构成的各种公知保护件。
上述的线束能够构成为在车辆的车外使用。作为车辆，例如能够例示汽车、电车、列车、摩托车等。根据上述构成，即使是在车辆的车外暴露于盐水的情况下，也容易抑制上述绞线导体或上述编织线被盐水腐蚀。
另外，上述的各构成为了得到上述的各作用效果等，能够根据需要任意地组合。
实施例
以下，使用附图对实施例的铝系线材、绞线导体、编织线以及线束进行说明。
(实施例1)
使用图1对实施例1的铝系线材进行说明。如图1所示，本例的铝系线材1具有线材主体部11、内层12以及外层13。线材主体部11由铝线或铝合金线构成。内层12由Zn或Zn合金或者Ni或Ni合金构成，将线材主体部11的外周面覆盖。外层13由Sn或Sn合金构成，将内层12的外周面覆盖。在铝系线材1中，外层13中的小孔比例为4％以下，而且/或者内层12的厚度为0.3μm以上。
(实施例2)
使用图2对实施例2的绞线导体进行说明。如图2所示，本例的绞线导体2具有绞合的多根铝系线材1(实施例1的物品)。另外，绞线导体2虽然未图示，但是也可以被进行圆形压缩。另外，电线3在绞线导体2的外周具有由氯乙烯树脂等构成的绝缘体30。
(实施例3)
使用图3及图4对实施例3的编织线进行说明。如图3及图4所示，本例的编织线4具有被织入的多根铝系线材1(实施例1的物品)。编织线4的形状为筒状。另外，在图4中，各铝系线材1被省略。
(实施例4)
使用图5对实施例4的线束进行说明。如图5所示，本例的线束5具有：电线3(实施例2的物品)；保护件51，其将电线3的外周覆盖；连接器52，其在线束端部50与从保护件51露出的电线3连接；以及编织线4(实施例3的物品)，其固定于保护件51的端部和连接器52的端部，将从保护件51露出的电线3的外周覆盖。在图5中，示出双方线束端部50由编织线4覆盖的例子。另外，保护件51具体为金属制管。
在本例中，一方线束端部50侧的连接器52与作为第1振动部位6的汽车的发动机连接。另外，另一方线束端部50侧的连接器52与作为第2振动部位7的汽车的电池连接。另外，本例的线束5是在汽车的车外布设的地板下面用的线束。另外，通过将环构件54敛紧，从而编织线4固定于保护件51的端部。另外，编织线4通过由带构件55紧固，从而固定于连接器52的端部。
以下，制作铝系线材的试样，进行评价。对其实验例进行说明。
<实验例1>
(外层的小孔比例和外层的厚度的关系)
准备由铝合金构成的Al合金线(直径0.26mm)，Al合金线从与线材轴垂直的截面观看，线材的外形为圆形。铝合金具有按质量％含有0.1％以上且1.5％以下的Mg、0.03％以上且2.0％以下的Si、0.05％以上且0.5％以下的Cu，剩余部由Al及不可避免的杂质构成，且Mg及Si的质量比Mg/Si为0.8以上且3.5以下的化学组成。
接着，在Al合金线的外周面实施二次浸锌处理，形成由厚度为0.4μm的Zn层构成的内层。接着，在该内层的外周面实施回流镀Sn，形成预定厚度的Sn层。在本例中，通过变更电镀时间，从而将Sn层的厚度形成为2μm、4μm或6μm。通过以上，制造外层的厚度不同的三种铝系线材。
接着，使用图6所示的试验装置，通过上述的方法，求出三种铝系线材中的外层的小孔比例。在图6中，附图标记90是浓度为1重量％的NaCl水溶液(液温35℃)。附图标记91是样本。附图标记92是参比电极。附图标记93是参比电极的对电极。附图标记94是恒电位仪。
通过上述实验，得到如图7所示的、外层的厚度和外层的小孔比例的关系。根据图7可知通过将外层的厚度增厚到3.2μm以上，容易将外层的小孔比例设为4％以下。另外，可知通过将外层的厚度增厚到3.5μm以上，容易将外层的小孔比例设为3.5％以下。另外，可知通过将外层的厚度增厚到4μm以上，容易将外层的小孔比例设为3％以下。
<实验例2>
与实验例1大致相同地制造具有表1所示的内层及外层的构成的试样1～试样8的铝系编织线。
(盐水喷涂试验)
将试样1在120℃放置1000小时。接着，对该试样1喷涂5重量％的NaCl水(液温35℃)96小时。接着，将该试样1在85℃、90％RH的高温高湿条件下放置96小时。使用显微镜观察上述盐水喷涂试验后的试样1的腐蚀状态。其结果是，试样1发生因盐水造成的腐蚀，没有抑制腐蚀效果。将该试样1的腐蚀状态设为“C”。接着，与上述相同，对试样2～试样8实施盐水喷涂试验。将与试样1相比可抑制因盐水造成的腐蚀，且占整个外层的小孔比例为1％以下的情况设为“A+”。将与试样1相比可抑制因盐水造成的腐蚀，且占整个外层的小孔比例超过1％且为3％以下的情况设为“A”。将与试样1相比可抑制因盐水造成的腐蚀，且占整个外层的小孔比例超过3％且为5％以下的情况设为“B+”。将与试样1相比可抑制因盐水造成的腐蚀，且占整个外层的小孔比例超过5％且为10％以下的情况设为“B”。另外，“B”是指虽然因盐水造成的腐蚀在容许范围内发生但是可以说至少具有抑制腐蚀效果的情况。总结以上结果在表1中示出。
[表1]
Figure BDA0002480599520000111
根据表1可知在上述铝系线材中，在外层中的小孔比例被限制在特定范围的情况下，不易由于盐水贯穿外层的小孔、内层可能包含的小孔而在Sn与Al之间发生由异种金属间接触导致的腐蚀。也就是说，可知在该情况下，即使内层具有小孔，但通过减少外层的小孔数量，也能够抑制由铝线或铝合金线构成的线材主体部的腐蚀。另外可知在上述铝系线材中，在内层的厚度设为特定范围的情况下，即使外层具有小孔，但通过内层的膜厚化，也不易由于盐水贯穿外层的小孔而侵入从而在Sn与Al之间发生由异种金属间接触导致的腐蚀。因此可知在该情况下，也能够抑制由铝线或铝合金线构成的线材主体部的腐蚀。并且可知在上述铝系线材中，在外层中的小孔比例被限制在特定范围，且内层的厚度被设为特定范围的情况下，通过上述的双方的效果，容易抑制由铝线或铝合金线构成的线材主体部的腐蚀。
以上详细对本公开的实施例进行了说明，但是本公开并不限定于上述实施例、实验例，能够在不损害本公开的宗旨的范围内进行各种变更。

Claims (11)

1.一种铝系线材，具有：
线材主体部，其由铝线或铝合金线构成；
内层，其由Zn或Zn合金或者Ni或Ni合金构成，将上述线材主体部的外周面覆盖；以及
外层，其由Sn或Sn合金构成，将上述内层的外周面覆盖，
上述外层中的小孔比例为4％以下，而且/或者上述内层的厚度为0.3μm以上。
2.根据权利要求1所述的铝系线材，其中，上述外层中的小孔比例为3％以下，且上述内层的厚度为0.4μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的铝系线材，其中，上述外层的厚度为3.2μm以上。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的铝系线材，其中，上述内层由Zn或Zn合金构成。
5.一种绞线导体，其具有绞合的多根线材，
上述线材是权利要求1～4中的任一项所述的铝系线材。
6.一种编织线，其是具有被织入的多根线材的筒状的编织线，
上述线材是权利要求1～4中的任一项所述的铝系线材。
7.一种线束，其具有电线，所述电线具备权利要求5所述的绞线导体。
8.一种线束，其具有权利要求6所述的编织线。
9.根据权利要求8所述的线束，其中，至少线束端部由上述编织线覆盖。
10.根据权利要求8或9所述的线束，其中，所述线束具有：电线；保护件，其将上述电线的外周覆盖；连接器，其在线束端部与从上述保护件露出的上述电线连接；以及上述编织线，其固定于上述保护件的端部和上述连接器的端部，将从上述保护件露出的上述电线的外周覆盖。
11.根据权利要求7～10中的任一项所述的线束，其中，所述线束构成为在车辆的车外使用。
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