DE112009001970T5

DE112009001970T5 - Aluminiumlegierungsleitung

Info

Publication number: DE112009001970T5
Application number: DE112009001970T
Authority: DE
Inventors: Misato Kusakari; Yoshihiro Nakai; Taichirou Nishikawa; Yoshiyuki Takaki; Yasuyuki Mie Ootsuka
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2011-07-14
Also published as: JP2010043303A; WO2010018647A1; US20110132659A1; CN102119232A; JP4646998B2; US8653374B2; CN102119232B

Abstract

Aluminiumlegierungsleitung, die als Leiter verwendet wird, wobei die Aluminiumlegierungsleitung nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Si, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu umfasst, wobei der Rest Al und Verunreinigungen sind, wobei ein Massenverhältnis Mg/Si von Mg zu Si die Gleichung erfüllt 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7, wobei die Aluminiumlegierungsleitung eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS hat und die Aluminiumlegierungsleitung eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Leitung aus einer Aluminiumlegierung und einen Drilldraht aus einer Aluminiumlegierung, der als Leiter einer elektrischen Leitung verwendet wird, eine abgedeckte elektrische Leitung mit der Legierungsleitung oder dem Legierungsdrilldraht als Leiter, einen Kabelbaum, umfassend die abgedeckte elektrische Leitung, ein Verfahren zur Herstellung der Legierungsleitung, und eine Aluminiumlegierung. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Aluminiumlegierungsleitung mit gut ausgewogenen Eigenschaften (Festigkeit, Zähigkeit, elektrische Leitfähigkeit), die für einen Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes geeignet ist, der für eine Transportvorrichtung wie ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Konventionell wird für Leitungsstrukturen für Transportvorrichtungen wie Kraftfahrzeuge und Flugzeuge und für industrielle Geräte wie Roboter eine Struktur in der Form verwendet, die als Kabelbaum bezeichnet wird, umfassend eine Vielzahl von verbundenen elektrischen Leitungen mit Enden. Konventionell ist das Material zur Bildung eines Leiters für eine elektrische Leitung des Kabelbaumes hauptsächlich Kupfer mit einer ausgezeichneten elektrischen Leitfähigkeit oder ein Material auf Kupferbasis wie eine Kupferlegierung.
Mit der jüngsten schnellen Verstärkung der Leistung und Fähigkeiten der Kraftfahrzeuge und mit der Erhöhung einer Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen, Steuervorrichtungen und dgl., die auf dem Fahrzeug befestigt werden, neigen elektrische Leitungen, die für diese Vorrichtungen verwendet werden, ebenso zur Erhöhung. In der Zwischenzeit wird für den Umweltschutz beispielsweise eine verbesserte Brennstoffersparnis von Kraftfahrzeugen und Flugzeugen gewünscht. Ein reduziertes Gewicht kann die Brennstoffeinsparung verbessern. Angesichts dessen werden zur Verminderung des Gewichtes von elektrischen Leitungen Studien bei der Verwendung von Aluminium als Leiter durchgeführt, das ein spezifisches Gewicht aufweist, das etwa ein Drittel des Gewichtes von Kupfer ausmacht. Beispielsweise gibt es ein Beispiel, bei dem reines Aluminium für einen Leiter für eine elektrische Leitung mit 10 mm² oder mehr verwendet wird wie ein Batteriekabel eines Kraftfahrzeuges. Reines Aluminium hat jedoch eine niedrigere Festigkeit und geringere Ermüdungsresistenz als ein Material auf Kupferbasis, und daher ist reines Aluminium schwierig für allgemeine Leiter für elektrische Leitungen wie solche mit einer Querschnittsfläche des Leiters von 1,5 mm² oder weniger anzuwenden. Im Gegensatz offenbart das Patentdokument 1 eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes eines Kraftfahrzeuges, die aus Aluminiumlegierung mit einer höheren Festigkeit als reines Aluminium erzeugt ist.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: japanisches offengelegtes Patent 2004-134212

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die konventionelle elektrische Leitung aus Aluminiumlegierung hat nicht adäquat die erforderlichen Eigenschaften für einen Kabelbaum, der in einer Transportvorrichtung wie einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Eine höhere elektrische Leitfähigkeit ist für einen Leiter für eine elektrische Leitung gewünscht. Die elektrische Leitung aus der Aluminiumlegierung, offenbart im Patentdokument 1, hat jedoch keine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit.
Weiterhin hat eine elektrische Leitung aus Aluminiumlegierung mit einer hohen Festigkeit wie die, die im Patentdokument 1 offenbart ist, eine unzureichende Zähigkeit. Konventionell wurden Studien bei einer Aluminiumlegierung durchgeführt, unter Erzeugung eines Leiters für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes in einem Kraftfahrzeug, hauptsächlich mit dem Ziel, die Festigkeit zu verbessern, und die Studien sind angesichts der Zähigkeit (wie Schlagresistenz und Dehnung) unzureichend. Die Erfinder dieser Erfindung haben Studien durchgeführt und die Feststellung gemacht, dass dann, wenn ein Kabelbaum, für den eine elektrische Leitung aus hochfester Aluminiumlegierung verwendet wird, wie im Patentdokument 1 offenbart ist, in eine Vorrichtung oder dgl. installiert ist, der Leiter in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Leiter und einem Endbereich reißen kann. Mit anderen Worten wurden, während Studien konventionell bezüglich der Eigenschaften der Leitung selbst durchgeführt wurden, die Studien nicht bezüglich der Eigenschaften durchgeführt, wenn die Leitung für einen Kabelbaum, umfassend einen terminalen Bereich, angewandt wird. Ein Kabelbaum mit einer ausreichenden Zähigkeit, die zum Zeitpunkt der Installation erforderlich ist, wurde nicht entwickelt.
Der terminale Bereich wird so befestigt, dass ein gewünschter elektrisch leitender Zustand aufrechterhalten werden kann. Eine Feststellung wurde jedoch wie folgt gemacht. In der konventionellen elektrischen Leitung aus der Aluminiumlegierung wird die Spannung zum Zeitpunkt der Befestigung relaxiert (Spannungsverminderung mit der Zeit), was zu einer Verminderung der Sicherungsfestigkeit zwischen der elektrischen Leitung und dem terminalen Bereich führt und zu einem Abfall des terminalen Bereiches von der elektrischen Leitung führen kann. Im Hinblick auf die elektrische Leitung, für die die Leitung aus konventioneller Aluminiumlegierung verwendet wird, könnte der befestigte terminale Bereich verloren gehen. Es ist daher gewünscht, einen Kabelbaum zu entwickeln, bei dem die Bindungsfestigkeit zwischen einer elektrischen Leitung und einem terminalen Bereich hoch ist.
Angesichts dessen ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Aluminiumlegierungsleitung und einen Drilldraht aus Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit, hoher Zähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit anzugeben, die/der geeignet ist für einen Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes ebenso wie eine bedeckte elektrische Leitung, die für einen Kabelbaum geeignet ist. Ein anderes Ziel dieser Erfindung liegt darin, einen Kabelbaum, umfassend eine elektrische Leitung mit hoher Festigkeit, hoher Zähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit anzugeben. Ein noch weiteres Ziel dieser Erfindung liegt darin ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung anzugeben.
Mittel zur Lösung der Probleme
Nach Studium einer Aluminiumlegierungsleitung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, die ausreichende Eigenschaften aufweist, die für einen Kabelbaum gewünscht sind, insbesondere wie Schlagresistenz und Sicherungsresistenz zwischen der Leitung und einem terminalen Bereich, und die geeignet ist für einen Leiter für eine elektrische Leitung, haben die Erfinder dieser Erfindung die Feststellung gemacht, dass es bevorzugt ist, ein erweichtes Material zu verwenden, mit dem eine Erweichungsbehandlung nach (nicht notwendigerweise unmittelbar nach) dem Drahtziehen durchgeführt ist. Die Erweichungsbehandlung kann nicht nur die Dehnung der Leitung, sondern ebenfalls die elektrische Leitfähigkeit verbessern, indem Spannungen, die von der plastischen Verarbeitung wie Drahtziehen resultieren, entfernt werden. Die Erfinder haben ebenfalls die Feststellung gemacht, dass eine Aluminiumlegierungsleitung, die bezüglich der Schlagresistenz und Sicherungsfestigkeit zwischen der Leitung und einem terminalen Bereich verbessert werden kann und ebenfalls bezüglich der Festigkeit ausgezeichnet ist, durch Durchführen der Erweichungsbehandlung und zusätzliches Definieren einer Aluminiumlegierung mit einer spezifischen Zusammensetzung erhalten werden kann. Diese Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Feststellungen wie oben beschrieben gemacht.
Ein Verfahren zur Erzeugung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß dieser Erfindung umfasst die folgenden Schritte.

1. Schritt zur Bildung eines Gussmaterials durch Gießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung, die nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Si, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu und verbleibende Stoffe, einschließlich Al enthält, worin Mg und Si ein Massenverhältnis Mg/Si haben, das erfüllt: 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7.
2. Schritt zur Bildung eines gewalzten Materials durch Durchführen des Walzens mit dem Gussmaterial.
3. Schritt zur Bildung eines drahtgezogenen Materials durch Durchführen des Drahtziehens mit dem gewalzten Material.
4. Schritt der Bildung eines erweichten Materials durch Durchführen einer Erweichungsbehandlung mit dem drahtgezogenen Material.

Das Herstellungsverfahren dieser Erfindung führt die Erweichungsbehandlung auf dem drahtgezogenen Material durch, so dass die Leitung nach der Erweichungsbehandlung eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat. Die somit erhaltene Aluminiumlegierungsleitung wird als Leiter verwendet.
Das oben beschriebene Herstellungsverfahren ergibt die Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung. Die Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung wird als ein Leiter verwendet und umfasst nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Si, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu, wobei verbleibende Stoffe Al und Verunreinigungen sind. Das oben beschriebene Mg und Si erfüllen das Massenverhältnis Mg/Si: 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7. Diese Aluminiumlegierungsleitung (nachfolgend als Al-Legierungsleitung bezeichnet) hat eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 10%.
Weil die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung ein erweichtes Material ist, mit dem eine Erweichungsbehandlung durchgeführt worden ist, hat die Leitung sowohl eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit als auch ausgezeichnete Zähigkeit und hat eine hohe Verbindungsfestigkeit mit einem terminalen Bereich. Weil die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung eine spezifische Zusammensetzung hat, hat sie weiterhin auch eine hohe Festigkeit. Daher hat die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung adäquat die elektrische Leitfähigkeit, Schlagresistenz, Festigkeit und Verbindungsfähigkeit mit einem terminalen Bereich, was für einen Kabelbaum gewünscht ist, und kann geeignet als Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes verwendet werden. Nachfolgend wird diese Erfindung detailliert beschrieben. Hierin wird der Gehalt eines Elementes als Massen-% ausgedrückt.
[Al-Legierungsleitung]
<<Zusammensetzung>>
Eine Al-Legierung dieser Erfindung zur Erzeugung einer Al-Legierungsleitung dieser Erfindung ist eine Legierung auf Basis von Al-Mg-Si-Cu, umfassend 0,2 bis 1,0% Mg, 0,1 bis 1,0% Si und 0,1 bis 0,5% Cu. 0,2% oder mehr Mg, 0,1% oder mehr Si und 0,1 oder mehr Cu können eine Al-Legierungsleitung ergeben, die eine ausgezeichnete Festigkeit und Spannungsrelaxationsresistenz hat. Denn der Grad der Verminderung der Sicherungsfestigkeit zwischen dem terminalen Bereich und der elektrischen Leitung, der von der spannungsrelaxationsinduzierten Reduktion der Spannung resultiert, die erzeugt wird, wenn der terminale Bereich verbunden wird, kann vermindert werden. Während höhere Gehalte an Mg, Si und Cu die Festigkeit der Al-Legierung erhöhen, verursachen sie ebenfalls eine Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit und Zähigkeit und verursachen einen Bruch der Leitung, der zum Zeitpunkt der Leitungsziehung z. B. auftreten kann. Angesichts dessen wird der Gehalt von Mg mit nicht mehr als 1,0% definiert, der Gehalt von Si wird mit nicht mehr als 1,0% definiert und der Gehalt von Cu wird mit nicht mehr als 0,5% definiert. Während Mg eine große Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit verursacht, ist spezifisch Mg sehr effektiv für die Verbesserung der Festigkeit. Insbesondere kann Si mit einem Gehalt in einem spezifischen Bereich gleichzeitig mit Mg verwendet werden, um effektiv die Festigkeit durch Alterungshärtung zu verbessern. Cu verursacht eine geringere Reduktion der elektrischen Leitfähigkeit und kann die Festigkeit verbessern. Mehr bevorzugt ist der Gehalt an Mg nicht weniger als 0,3% und nicht mehr als 0,9%, der Gehalt an Si ist nicht weniger als 0,1% und nicht mehr als 0,8%, und der Gehalt an Cu ist nicht weniger als 0,1% und nicht mehr als 0,4%. Weiterhin erfüllen Mg und Si das Massenverhältnis Mg/Si: 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7. Mg/Si von weniger als 0,8 ergibt keine Wirkung für die ausreichende Verbesserung der Festigkeit und Mg/Si von mehr als 2,7 verursacht eine größere Reduktion der Leitfähigkeit. Mehr bevorzugt erfüllt das Verhältnis 0,9 ≤ Mg/Si ≤ 2,6.
Weiterhin kann die oben beschriebene Al-Legierung, umfassend zumindest eines von Ti und B, weiterhin bezüglich der Festigkeit verbessert werden. Ti und B haben die Wirkung, die Kristallstruktur der Al-Legierung zum Zeitpunkt des Gießens zu raffinieren. Die feine Kristallstruktur kann die Festigkeit verbessern. Während nur B enthalten sein kann, verstärkt das Vorhandensein von nur Ti oder insbesondere das Vorhandensein von sowohl B als auch Ti die Wirkung zum Raffinieren der Kristallstruktur. Um eine ausreichende Wirkung zum Raffinieren der Kristallstruktur zu erhalten, ist es bevorzugt, dass nicht weniger als 100 ppm und nicht mehr als 500 ppm (nicht weniger als 0,01% und nicht mehr als 0,05%), als Massenverhältnis von Ti, und nicht weniger als 10 ppm und nicht mehr als 50 ppm (nicht weniger als 0,001% und nicht mehr als 0,005%), als Massenverhältnis von B, enthalten sind. Ein Ti-Gehalt von mehr als 500 ppm und ein B-Gehalt von mehr als 50 ppm sättigen die oben beschriebene Raffinierwirkung oder verursachen eine Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit.
<<Charakteristiken>>
Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung wird aus der Al-Legierung dieser Erfindung mit einer spezifischen Zusammensetzung gebildet und ist ein erweichtes Material und daher ist die Al-Legierungsleitung ausgezeichnet bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit und Zähigkeit und hat eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 10%. Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann ebenfalls eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 59% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 20% erfüllen, was jedoch durch die Art und die Menge der zugegeben Elemente und der Erweichungsbedingung beeinflusst werden kann.
Weiterhin hat die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung bevorzugt eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 120 MPa und nicht mehr als 200 MPa. Die Erfinder dieser Erfindung haben die Feststellung gemacht, dass ein Leiter für eine elektrische Leitung, die nur eine hohe Festigkeit aufweist und inadäquat bezüglich Zähigkeit ist, nicht für einen Kabelbaum geeignet ist. Im Allgemeinen verursacht eine Verbesserung der Festigkeit eine Verminderung der Zähigkeit. Die Zugfestigkeit, die den oben beschriebenen Bereich erfüllt kann eine hohe Zähigkeit und hohe Festigkeit gleichzeitig ergeben.
Additivelemente (Typ und Gehalt) und Herstellungsbedingungen (wie Erweichungsbedingung) können angemessen eingestellt werden, zur Erzeugung einer Al-Legierungsleitung mit einer elektrischen Leitfähigkeit, Dehnung und Zugfestigkeit, die die jeweiligen spezifischen Bereiche wie oben definiert erfüllen. Wenn die Additivelemente reduziert oder die Erwärmungstemperatur für die Erweichungsbehandlung erhöht wird und danach die Rate, bei der die Temperatur erniedrigt wird, vermindert wird, neigen die elektrische Leitfähigkeit und die Zähigkeit zur Erhöhung. Wenn die Additivelemente erhöht oder die Erwärmungstemperatur für die Erweichungstemperatur erniedrigt werden, neigt die Festigkeit zur Erhöhung.
<<Form>>
Für die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann das Ausmaß, in dem die Leitung gezogen wird (Rate der Verminderung beim Querschnitt) angemessen eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass die Leitung irgendwelche verschiedenen Leitungsdurchmesser (Durchmesser) aufweist. Wenn beispielsweise die Al-Legierungsleitung als Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, ist der Leitungsdurchmesser bevorzugt nicht weniger als 0,2 mm und nicht mehr als 1,5 mm.
Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann ebenfalls irgendwelche von verschiedenen Querschnittsformen in Abhängigkeit von der Düsenform aufweisen, die zum Drahtziehen verwendet wird. Die Querschnittsform ist typischerweise eine kreisförmige Form. Zusätzlich kann die Querschnittsform ebenfalls eine elliptische Form, polygonale Form wie eine rechteckige Form und hexagonale Form oder dgl. aufweisen. Die Querschnittsform ist nicht auf eine bestimmte beschränkt.
[Al-Legierungsdrilldraht]
Die oben beschriebene Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann ein Drilldraht sein, der aus einer Vielzahl von Leitungen erzeugt ist, die miteinander verdrillt sind. Selbst wenn die Leitungen einen kleinen Durchmesser aufweisen, können sie miteinander verdrillt werden, zur Erzeugung einer Leitung (Drilldraht) mit hoher Festigkeit. Die Anzahl der Leitungen, die miteinander verdrillt werden, ist nicht auf eine bestimmte beschränkt. Beispiele der Anzahl der Leitungen kann 7, 11, 19 und 37 sein. Weiterhin kann der Al-Legierungsdrilldraht dieser Erfindung eine komprimierte Leitung sein, worin die Leitungen zusammen verdrillt und danach kompressionsgeformt sind, so dass der Leitungsdurchmesser kleiner ist als der Drilldraht, bei dem die Leitungen nur miteinander verdrillt sind.
[Bedeckte elektrische Leitung]
Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung, der Al-Legierungsdrilldraht und die komprimierte Leitung dieser Erfindung, wie oben beschrieben, können geeignet als Leiter für eine elektrische Leitung verwendet werden. In Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung können sie jeweils so wie sie sind als Leiter verwendet werden oder als abgedeckte elektrische Leitung, umfassend eine Isolierabdeckschicht, die aus einem Isolationsmaterial um die äußere Peripherie des Leiters gebildet ist. Das Isolationsmaterial kann angemessen ausgewählt werden. Beispiele des Isolationsmaterials können Polyvinylchlorid (PVC), Nichthallogenharz, ein Material mit ausgezeichneter Flammresistenz und dgl. umfassen. Die Dicke der Isolationsabdeckschicht kann angemessen unter Berücksichtigung der gewünschten Isolationsfestigkeit ausgewählt werden und ist nicht besonders beschränkt.
[Kabelbaum]
Die oben beschriebene abgedeckte elektrische Leitung kann geeignet für einen Kabelbaum verwendet werden. An ein Ende der abgedeckten elektrischen Leitung wird ein terminaler Bereich gebunden, so dass die Leitung mit einem beabsichtigten Objekt wie einer Vorrichtung verbunden werden kann. Der terminale Bereich kann in irgendeiner von verschiedenen Formen wie männlicher Typ, weiblicher Typ, Crimptyp und Schweißtyp sein und ist nicht besonders beschränkt. Der oben beschriebene Kabelbaum kann ebenfalls eine Gruppe von elektrischen Leitungen umfassen, worin eine Vielzahl von abgedeckten elektrischen Leitungen ein einzelnes Ende sich teilen. Weiterhin kann eine Vielzahl von abgedeckten elektrischen Leitungen, die in diesem Kabelbaum enthalten sind, durch ein Bindewerkzeug oder dgl. miteinander verbunden sein, so dass eine ausgezeichnete Handhabungseigenschaft erzielt wird. Dieser Kabelbaum kann geeignet bei verschiedenen Gebieten verwendet werden, bei dem die Leichtgewichtigkeit gewünscht ist, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, für das ein weiter reduziertes Gewicht zur Verbesserung der Brennstoffeinsparung gewünscht ist.
[Herstellungsverfahren]
<<Gussschritt>>
Entsprechend einem Herstellungsverfahren dieser Erfindung wird zunächst ein Gussmaterial aus einer Al-Legierung mit der spezifischen Zusammensetzung wie oben beschrieben gebildet. Der anzuwendende Guss kann irgendeiner vom kontinuierlichen Guss, für den eine bewegbare Form oder eine rahmengeformte fixierte Form verwendet wird, und ein Formgießen für das eine boxförmige fixierte Form verwendet wird (auch nachfolgend als Guss bezeichnet), sein. Das kontinuierliche Gießen kann schnell ein geschmolzenes Metall verfestigen und daher ein Gussmaterial ergeben, das eine feine Kristallstruktur hat. Weiterhin kann die schnelle Verfestigung die Kristallpräzipitate raffinieren und demzufolge das Gussmaterial ergeben, bei dem die feinen Kristallpräzipitate gleichmäßig dispergiert sind. Die Verwendung eines solchen Gussmaterials als ein Basismaterial erleichtert die Herstellung einer Al-Legierungsleitung mit einer feinen Kristallstruktur und kann die Festigkeit durch Raffinieren des Kristalls verbessern. Während die Kühlrate angemessen ausgewählt werden kann, ist die Kühlrate bevorzugt 2000/s oder mehr innerhalb eines Bereiches von 600–700°C, der der Temperaturbereich ist, bei dem der Feststoff und die Lösung aus dem geschmolzenen Metall coexistieren. Zum Beispiel kann eine kontinuierliche Gussmaschine mit einer wassergekühlten Kupferform und/oder einem erzwungenen Wasserkühlmechanismus und dgl. verwendet werden, um die schnelle Verfestigung bei der Kühlrate wie oben beschrieben zu erzielen.
Wenn Ti und/oder B zugegeben werden, können diese bevorzugt unmittelbar zugegeben werden, bevor ein geschmolzenes Metall in eine Form gegossen wird, so dass lokales Absetzen von Ti zum Beispiel unterdrückt werden kann, um hierdurch ein Gussmaterial herzustellen, bei dem Ti beispielsweise gleichmäßig gemischt ist.
<<Walzenschritt>>
Danach wird mit dem oben beschriebenen Gussmaterial ein (Heiß)walzen durchgeführt, unter Bildung eines gewalzten Materials. Insbesondere wenn ein Stück gegossenes Material aus einer Al-Legierung mit der oben beschriebenen spezifischen Zusammensetzung verwendet wird, kann bevorzugt das Material nach dem Gießen und vor dem Walzen eine Lösungsbehandlung und Alterungsbehandlung eingehen, so dass ein Präzipitat wie Mg₂Si erzeugt werden kann, zur Verbesserung der Festigkeit durch Ausfällungsverfestigung (Alterungshärtung) Die Alterungsbehandlung wird bevorzugt bei einer Erwärmungstemperatur von 100°C oder mehr durchgeführt. Die oben beschriebene Alterungsbehandlung kann ebenfalls bei einem gewalzten Material nach dem Walzen und vor dem Drahtziehen oder einem Draht (drahtgezogener Draht) während des Drahtziehens durchgeführt werden. Die Alterungsbehandlung kann ebenfalls bei einem Drilldraht durchgeführt werden, bei dem Leitungen miteinander verdrillt sind. Die Alterungsbehandlung kann mit zumindest einem von dem Gussmaterial, gewalzten Material und drahtgezogenen Material durchgeführt werden, so dass die Wirkung zur Verbesserung der Festigkeit durch Ausfällungsfestigkeit wie oben beschrieben erhalten werden kann.
Der oben beschriebene Gussschritt und Walzenschritt können aufeinanderfolgend durchgeführt werden, zur Erleichterung des Heißwalzens, indem die im Gussmaterial akkumulierte Wärme angewandt wird, um eine hohe Energieeffizienz zu erreichen und eine ausgezeichnete Produktivität des gegossenen und gewalzten Materials im Vergleich zu dem absatzweiße betriebenen Gussverfahren zu ergeben.
<<Drahtziehschritt>>
Danach wird mit dem oben beschriebenen gewalzten Material oder kontinuierlich gegossenen und gewalzten Material ein (kaltes) Drahtziehen durchgeführt, zur Bildung eines drahtgezogenen Materials. Das Ausmaß, in dem das Material drahtgezogen ist, kann angemessen in Abhängigkeit vom gewünschten Drahtdurchmesser ausgewählt werden. Eine gewünschte Anzahl von somit erhaltenen drahtgezogenen Materialien kann hergestellt und zusammen verdrillt werden, zur Bildung eines Drilldrahtes.
<<Erweichungsbehandlungsschritt (endgültige Wärmebehandlung)>>
Nachfolgend wird mit dem oben beschriebenen drahtgezogenen Material oder dem Drilldraht eine Erweichungsbehandlung durchgeführt. Die Erweichungsbehandlung wird unter der Bedingung durchgeführt, dass die Dehnung des Drahtes (Einzeldraht oder Drilldraht) nach der Erweichungsbehandlung auf 10% oder mehr ermöglicht wird. Die Erweichungsbehandlung kann nach dem Drahtziehen oder nach dem Verdrillen durchgeführt werden, um zu ermöglichen, dass die Dehnung des endgültigen verdrillten Drahtes 10% oder mehr ist. Die Erweichungsbehandlung wird durchgeführt, um den Draht zu erweichen und die Zähigkeit des Drahtes zu verbessern, ohne die Festigkeit des Drahtes exzessiv zu vermindern, der durch Raffinieren der Kristallstruktur und durch Arbeitshärtung verbessert wurde.
Für die Erweichungshandlung kann eine kontinuierliche oder absatzweise durchgeführte Behandlung verwendet werden. Bezüglich der Atmosphäre während der Erweichungsbehandlung ist zur Unterdrückung der Erzeugung eines Oxidfilmes auf der Oberfläche des Drahtes aufgrund der Wärme während der Behandlung die Atmosphäre bevorzugt Luft oder eine Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt (wie z. B. nichtoxidierende Atmosphäre). Beispiele der nichtoxidierenden Atmosphäre können eine Vakuumatomsphäre (Atmosphäre mit vermindertem Druck), Inertgas-Atmosphäre wie Stickstoff (N₂) oder Argon (Ar) und eine reduzierende Gasatomsphäre wie ein wasserstoffhaltiges Gas (z. B. Wasserstoff (H₂) alleine, Gasmischungen aus einem Inertgas wie N₂, Ar oder Helium (He) und Wasserstoff (H₂)) und ein kohlensäuregashaltiges Gas (Gasmischung aus Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) zum Beispiel) umfassen.
<Absatzweise betriebene Behandlung>
Die absatzweise betriebene Behandlung betrifft ein Behandlungsverfahren zum Erwärmen eines Arbeitsstückes, das erwärmt werden soll und in einem Heizkessel eingeschlossen ist (atmosphärischer Ofen wie boxförmiger Ofen zum Beispiel). Während der Durchgang pro Behandlung begrenzt ist, kann das Behandlungsverfahren leicht die Erwärmungsstufe des gesamten Arbeitsstückes managen. Die absatzweise Behandlung kann die Erwärmungstemperatur auf 250°C oder mehr einstellen, um die Dehnung des Drahtes auf 10% oder mehr zu ermöglichen. Bevorzugte Bedingungen sind, dass die Erwärmungstemperatur nicht weniger als 300°C und nicht mehr als 500°C ist und die Haltezeit nicht weniger als 0,5 Stunden und nicht mehr als 6 Stunden ist. Wenn die Erwärmungstemperatur niedriger als 250°C ist, können die Zähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit schwierig verbessert werden. Wenn die Heiztemperatur höher als 500°C ist oder die Haltezeit länger als 6 Stunden ist, vermindert sich die Festigkeit.
<Kontinuierliche Behandlung>
Die kontinuierliche Behandlung betrifft ein Behandlungsverfahren zum kontinuierlichen Zuführen eines zu erwärmenden Werkstückes zu einem Heizkessel und kontinuierliches Heizen des Arbeitsstückes, und hat folgende Vorteile: 1. der Draht kann kontinuierlich erwärmt werden und daher ist die Verarbeitbarkeit ausgezeichnet; und 2. der Draht kann gleichmäßig in der longitudinalen Richtung erwärmt werden und daher können Variationen der Eigenschaften in der longitudinalen Richtung des Drahtes unterdrückt werden. Insbesondere wenn eine lange Leitung wie eine, die als Leiter für eine elektrische Leitung die Erweichungsbehandlung eingeht, kann die kontinuierliche Behandlung geeignet verwendet werden. Beispiele der kontinuierlichen Behandlung können ein direktes energetisches Erwärmungsverfahren unter Erwärmung eines zu erwärmenden Arbeitsstückes durch Resistenzheizen (kontinuierliche Erweichungsbehandlung durch elektrische Energie), ein indirektes energetisches Erwärmungsverfahren unter Erwärmung eines zu erwärmenden Arbeitsstückes durch elektromagnetische Induktion mit hohen Frequenzen (kontinuierliche Erweichungsbehandlung durch Hochfrequenz-Induktionserwärmung) und ein Ofenverfahren unter Zuführen eines zu erwärmenden Arbeitsstückes zu einem Heizkessel (Rohrerweichungsofen) mit einer Heizatmosphäre und durch Heizen des Arbeitsstückes durch Wärmetransfer umfassen. Eine Leitung mit einer Dehnung von 10% oder mehr wird durch die kontinuierliche Behandlung beispielsweise wie folgt erhalten. Eine Probe wird einer Erweichungsbehandlung unterworfen, worin ein Kontrollparameter, der für eine gewünschte Eigenschaft (hier die Dehnung) verantwortlich sein kann, wie es angemessen ist, variiert wird, die Eigenschaft (Dehnung) der Probe zu diesem Zeitpunkt wird gemessen und die Korrelationsdaten zwischen dem Wert des Parameters und den gemessenen Daten werden erzeugt. Auf der Basis der Korrelationsdaten wird der Parameter so eingestellt, dass die gewünschte Eigenschaft (Dehnung) erhalten werden kann. Der Kontrollparameter für das Verfahren mit Hilfe der elektrischen Energie kann z. B. die Rate, mit der das Arbeitsstück in den Behälter geführt wird (Leitungsrate), die Größe des zu erwärmenden Arbeitsstückes (Leitungsdurchmesser) und den elektrischen Stromwert umfassen. Der Kontrollparameter für das Ofenverfahren kann z. B. die Rate, bei der das Arbeitsstück in den Behälter geführt wird (Leitungsrate), die Größe des zu erwärmenden Arbeitsstückes (Leitungsdurchmesser) und die Größe des Ofens (Durchmesser des Rohrerweichungsofens) umfassen. Wenn eine Erweichungsanlage auf die Seite der Drahtzugmaschine angeordnet ist, von der ein drahtgezogenes Material abgelassen wird, kann die Leitungsrate auf mehrere hundert m/min oder mehr, z. B. 400 m/min oder mehr eingestellt werden, um hierdurch eine Leitung mit einer Dehnung von 10% oder mehr zu erhalten.
<<Andere Schritte>>
Das Herstellungsverfahren dieser Erfindung kann weiterhin den Schritt der Bildung eines Drilldrahtes durch Verdrillen einer Vielzahl der oben beschriebenen drahtgezogenen Materialien oder erweichten Materialien miteinander und den Schritt der Bildung einer komprimierten Leitung mit einem vorbestimmten Leitungsdurchmesser durch Kompressionsformen dieses Drilldrahtes umfassend, um hierdurch eine komprimierte Leitung herzustellen. Bei der Drilldrahtform kann die Erweichungsbehandlung nur mit dem drahtgezogenen Material vor dem Verdrillen oder vor und nach dem Verdrillen der Leitungen durchgeführt werden, oder die Erweichungstemperatur muss nicht bei der gezogenen Leitung vor dem Verdrillen durchgeführt werden, und kann nur bei dem Drilldraht oder dem komprimierten Draht durchgeführt werden. Wenn ein erweichtes Material mit einer vorbestimmten Dehnung erzeugt wird, bevor das Material verdrillt wird und ein komprimierter Draht durch Verwendung dieses erweichten Materials gebildet wird oder ein komprimierter Draht unter Verwendung eines Drilldrahtes (erweichtes Material), der verdrillt ist, unter Erhalt einer bestimmten Dehnung, gebildet wird, muss die Erweichungsbehandlung nicht nach der Komprimierung durchgeführt werden. Die oben beschriebene Isolationsabdeckschicht kann auf der resultierenden komprimierten Leitung gebildet werden, zur Erzeugung einer abgedeckten elektrischen Leitung. Ein terminaler Bereich kann mit einem Ende der resultierenden abgedeckten dielektrischen Leitung verbunden werden, und eine Vielzahl von abgedeckten dielektrischen Leitungen mit Endbereichen können zusammengebunden werden, zur Erzeugung eines Kabelbaumes.
Wirkungen dieser Erfindung
Eine Al-Legierungsleitung dieser Erfindung, der Al-Legierungs-Drilldraht dieser Erfindung, die abgedeckte elektrische Leitung dieser Erfindung und die Al-Legierung dieser Erfindung haben eine hohe Festigkeit und hohe Zähigkeit ebenso wie hohe elektrische Leitfähigkeit. Weiterhin hat der Kabelbaum dieser Erfindung gut ausgewogene Festigkeit, Zähigkeit und elektrische Leitfähigkeit und ist leichtgewichtig. Das Herstellungsverfahren dieser Erfindung kann die oben beschriebene Al-Legierungsleitung dieser Erfindung mit hoher Produktivität ergeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Beziehung einer Temperatur für die Erweichungsbehandlung mit einer elektrischen Leitfähigkeit und Zugfestigkeit zeigt;
2 ist eine Erläuterung, die ein Testverfahren für einen Kompressionstest zeigt;
3 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für einen Schlagresistenztest; und
4 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für einen Festigkeitstext für die Sicherung der Enden.
Arten zur Durchführung der Erfindung
Eine Al-Legierungsleitung wird erzeugt, und diese Al-Legierungsleitung wird zur weiteren Erzeugung einer abgedeckten elektrischen Leitung verwendet. Verschiedene Charakteristiken der Al-Legierungsleitung und der abgedeckten elektrischen Leitung wurden untersucht. Die abgedeckte elektrische Leitung wird durch einen Vorgang in der Reihenfolge des Gießens, Walzens, Drahtziehens, Drilldrahtbildung, Kompression, Erweichung, Bildung einer Isolationsabdeckschicht erzeugt.
[Charakteristiken der Al-Legierungsleitung]
Zunächst wird eine Al-Legierungsleitung erzeugt. Als Basis wird reines Aluminium (nicht weniger als 99,7 Massen-% Al) hergestellt und geschmolzen. Zu dem erhaltenen geschmolzenen Metall (geschmolzenes Aluminium) werden die in Tabelle 1 gezeigten Additivelemente mit den jeweiligen Gehalten gemäß Tabelle 1 zugegeben, zur Erzeugung einer geschmolzenen Al-Legierung. Mit der geschmolzenen Al-Legierung mit den eingestellten Komponenten wird eine Wasserstoffgas-Entfernungsbehandlung und/oder eine Behandlung zur Entfernung von Fremdstoffen bevorzugt wie es angemessen ist durchgeführt.
Eine kontinuierliche Guss- und Walzenmaschine vom Band-Drehscheiben-Typ wird zur kontinuierlichen Durchführung des Gießens und Heißwalzens mit der hergestellten geschmolzenen Al-Legierung verwendet, zur Erzeugung eines Drahtstabes mit ⌀ 9,5 mm (kontinuierlich gegossenes und gewalztes Material). Alternativ wird die oben beschriebene geschmolzene Al-Legierung in eine vorbestimmte fixierte Form gegossen und gekühlt, zur Erzeugung eines Strangs aus Gussmaterial, mit dem eine Lösungsbehandlung und eine Alterungsbehandlung (180°C × 16 Stunden) durchgeführt werden, und danach wird das Heißwalzen durchgeführt, zur Erzeugung eines Drahtstabes mit ⌀ 9,5 mm (gewalztes Material). Für die Proben, umfassend Ti oder umfassend Ti und B, wird Ti-Teilchen oder TiB₂-Draht zur geschmolzenen Al-Legierung unmittelbar vor dem Gießen zugeführt, so dass die Gehalte wie in Tabelle 1 gezeigt erfüllt werden. Bezüglich der Probe Nr. 1-5 wird das Gussmaterial ohne Alterungsbehandlung heißgewalzt.
Der oben beschriebene Drahtstab wird einem kalten Drahtziehen unterworfen, zur Erzeugung eines drahtgezogenen Materials mit einem Drahtdurchmesser von ⌀ 0,3 mm oder ⌀ 1 mm. Das somit erhaltene drahtgezogene Material wird einer Erweichungsbehandlung (absatzweise Behandlung mit Hilfe eines boxenförmigen Ofens) in der Atmosphäre und bei der Erwärmungstemperatur wie in Tabelle 1 gezeigt, unterworfen, zur Erzeugung eines erweichten Materials (Al-Legierungsleitung). Die Haltezeit der Erweichungsbehandlung ist für jede Probe 3 Stunden. Zum Vergleich wurde ein nichtbehandeltes Material (Probe Nr. 1-102), das nicht nach dem Drahtziehen erweichungsbehandelt ist, ebenfalls hergestellt.
Für das erhaltene erweichte Material mit einem Drahtdurchmesser von ⌀ 0,3 mm und das unbehandelte Material wurden die Zugfestigkeit (MPa), die Dehnung (%) und die elektrische Leitfähigkeit (% IACS) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Weiter wurde für das erhaltene erweichte Material mit einem Leitungsdurchmesser von ⌀ 1 mm und das nichtbehandelte Material die Ablöseresistenz eines terminalen Bereiches untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Zugfestigkeit (MPa) und die Dehnung (%, Bruchdehnung) wurden entsprechend JIS Z 2241 (Verfahren des Zugfestigkeitstests für metallische Materialien, 1998) mit Hilfe eines Zugfestigkeitstestgerätes für allgemeine Zwecke gemessen. Die elektrische Leitfähigkeit (% IACS) wurde durch das Brückenverfahren gemessen.

Bezüglich der Abtropfresistenz eines terminalen Bereiches wurde ein Kompressionstest durchgeführt, zum Bestimmen eines restlichen Beladungsverhältnisses (%), und das restliche Beladungsverhältnis wurde verwendet, zum Bewerten der Abtropfresistenz. 2 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für den Kompressionstest. Auf einem Tragetisch 10 mit einem Vorsprung 11 wird eine Probe S angeordnet, so dass die zwei entgegengesetzten Enden der Probe S sich von dem Vorspruch 11 abheben (2(1)). In diesem Zustand wird eine Pressspannvorrichtung 12 gegen die Probe S gepresst, zum Komprimieren der Probe S (2(2)). Bis der Drahtdurchmesser der Probe S, die zwischen dem Vorsprung 11 und der Pressspannvorrichtung 12 lokalisiert ist, 50% wird, wird eine Beladung durch die Pressspannvorrichtung 12 auf die Probe S auferlegt. Wenn der Drahtdurchmesser 50% wird, wird der geladene Zustand zu diesem Zeitpunkt für eine vorbestimmte Periode (14 bis 16 Stunden) gehalten und die auf die Probe S auferlegte Ladung in dieser Halteperiode wird gemessen. Das restliche Beladungsverhältnis (%) wird als (auf die Probe S auferlegte Ladung nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit/auf die Probe S auferlegte Ladung zum Zeitpunkt, wenn der Drahtdurchmesser 50% wird) × 100 definiert. Ein Draht mit einem höheren restlichen Ladungsverhältnis wird weniger wahrscheinlich relaxiert in Bezug auf die auf den Draht auferlegte Spannung, und der Zustand, bei dem dieser Draht und die Pressvorrichtung 12 gegeneinander gepresst werden, kann leichter aufrechterhalten werden. Unter der Annahme, dass die Pressvorrichtung durch einen terminalen Bereich ersetzt wird, ist es daher weniger wahrscheinlich, dass der terminale Bereich von dem Draht abfällt, wenn das restliche Ladungsverhältnis höher ist. Tabelle 2

Erweichtes Material Probe Nr.	Materialeigenschaften
Erweichtes Material Probe Nr.	Zugfestigkeit (MPa)	Dehnung (%)	Leitfähigkeit (% IACS)	Restliches Ladungsverhältnis (%)
1-1	124	19	58	91
1-2	130	20	59	93
1-3	130	18	59	93
1-4	134	18	59	95
1-5	128	20	59	95
1-6	134	15	59	95
1-110	320	9	43	98
1-101	81	28	61	82
1-102	364	1	50	95

Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, haben die Proben 1-1 bis 1-6, die jeweils aus einer Legierung auf Basis von Al-Mg-Si-Cu mit einer spezifischen Zusammensetzung gemacht sind, mit denen eine Erweichungsbehandlung durchgeführt wurde, eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS, eine Dehnung von nicht weniger als 10% und haben weiterhin eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 120 MPa. Denn die Proben 1-1 bis 1-6 haben jeweils nicht nur eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Zähigkeit, sondern ebenfalls hohe Festigkeit. Darüber hinaus sind die Proben 1-1 bis 1-6 mit einem restlichen Beladungsverhältnis von nicht weniger als 90% ausgezeichnet bezüglich der Ablöseresistenz eines terminalen Bereiches. Von einem Vergleich zwischen der Probe 1-4 und der Probe 1-5 mit der gleichen Zusammensetzung ist ersichtlich, dass die Probe 1-4, die alterungsbehandelt ist, eine höhere Festigkeit hat. Zusätzlich ist von einem Vergleich zwischen den Proben mit der gleichen Zusammensetzung ersichtlich, dass. eine Probe, bei der ein kontinuierliches Gießen und Walzen durchgeführt wurde, eine längere Dehnung aufzuweisen scheint als eine Probe bei der ein Stranggießen durchgeführt wurde.
Im Gegensatz dazu hat die Probe 1-102, bei der keine Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, eine hohe Festigkeit, während ihre Dehnung deutlich kleiner ist, was zu einer geringen Zähigkeit führt, und ihre elektrische Leitfähigkeit ist niedriger. Eine Probe, die erweichungsbehandelt ist, während sie keine spezifische Zusammensetzung hat, spezifisch die Probe 1-100 mit höheren Gehalten an Additivelementen, hat eine höhere Festigkeit, während ihre Dehnung und elektrische Leitfähigkeit niedriger sind, und die Probe 1-101 mit niedrigen Gehalten an Additivelementen hat eine große Dehnung und hohe elektrische Leitfähigkeit, während die Festigkeit niedriger ist.
[Erweichungsbehandlungsbedingung und Eigenschaften]
Proben, die unter unterschiedlichen Bedingungen erweichungsbehandelt sind, wurden hergestellt und die elektrische Leitfähigkeit (%) und die Zugfestigkeit (MPa) der resultierenden Proben wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 1 gezeigt. Hier wurde die Erweichungsbehandlung bei einem drahtgezogenen Material mit der Zusammensetzung der Probe 1-4 und einem Drahtdurchmesser ⌀ 0,3 mm durchgeführt. Die Erweichungsbehandlung wurde bei dem drahtgezogenen Material als absatzweise Behandlung unter Verwendung eines boxenförmigen Ofens (Reduktionsgasatmosphäre) bei einer Erwärmungstemperatur (Erweichungstemperatur), die angemessen aus einem Bereich von 200 bis 400°C (Haltezeit 3 Stunden) ausgewählt wurde, durchgeführt.
Wie aus 1 ersichtlich ist, kann die Erweichungsbehandlung bei einer Erwärmungstemperatur von 250°C oder mehr durchgeführt werden, unter Erhalt eines erweichten Materials mit einer elektrischen Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 120 MPa. Die Temperatur von 200°C scheint dazu zu führen, dass die Zugfestigkeit hoch wird, was zu einer niedrigeren Dehnung und niedrigeren Zähigkeit führt.
[Eigenschaften der abgedeckten elektrischen Leitung]
Es wird erwartet, dass ein Al-Legierungsdraht aus einer Legierung auf Al-Mg-Si-Cu mit einer spezifischen Zusammensetzung und mit Erweichungsbehandlung wie oben beschrieben geeignet als Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes verwendet werden kann. Somit wurde eine abgedeckte elektrische Leitung hergestellt, um ihre mechanischen Eigenschaften zu untersuchen.
Eine Vielzahl von drahtgezogenen Materialien (vergleiche Tabelle 1 bezüglich der Zusammensetzung) mit einem Drahtdurchmesser von ⌀ 0,3 mm, erzeugt auf oben beschriebene Weise, werden miteinander verdrillt zur Erzeugung eines Drilldrahtes. Hierin werden 11 gezogene Drahte insgesamt, bestehend aus drei inneren Drähten und acht äußeren Drähten, miteinander verdrillt und danach einem Kompressionsverarbeiten unterworfen, so dass das Profil des Querschnittes kreisförmig ist, unter Erzeugung eines komprimierten Drahtes mit 0,75 mm². Bei dem resultierenden komprimierten Draht wird eine Erweichungsbehandlung (absatzweise Behandlung mit Hilfe eines boxenförmigen Ofens, Haltezeit 3 Stunden) in der Atmosphäre und bei der in Tabelle 1 gezeigten Erwärmungstemperatur durchgeführt. Bei der äußeren Peripherie des somit erhaltenen aufgeweichten Materials wird ein Isolationsmaterial (hier ein halogenfreies Isolationsmaterial) verwendet, zur Bildung einer Isolationsabdeckschicht (0,2 mm Dicke), um so eine abgedeckte elektrische Leitung zu erzeugen. Zum Vergleich wird ein nicht behandeltes Material (Probe Nr. 2-102) ebenfalls durch Verdrillen von drahtgezogenen Materialien miteinander und Komprimieren des Drilldrahtes zu einem komprimierten Draht hergestellt, bei dem keine Erweichungsbehandlung durchgeführt wird. Weiterhin wird zum Vergleich ein komprimierter Draht hergestellt, indem 16 drahtgezogene Materialien mit der Zusammensetzung gemäß Probe 1-101 und einem Drahtdurchmesser von ⌀ 0,3 mm miteinander verdrillt werden, anschließend wird eine Kompressionsformung auf ähnliche Weise durchgeführt, zur Erzeugung einer komprimierten Leitung mit 1,25 mm² und die Erweichungsbehandlung und Bildung einer Isolationsabdeckschicht wird auf ähnliche Weise durchgeführt, zur Erzeugung einer abgedeckten elektrischen Leitung (Probe 203).
Für die somit erhaltenen abgedeckten elektrischen Leitungen wurden die Schlagresistenz (J/m), die End-Sicherungsfestigkeit (N) und die End-Sicherungsfestigkeit (N) nach einem Dauerhaftigkeitstest untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Schlagresistenz (J/M oder (N·m)/m) wurde wie folgt bewertet. 3 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für einen Schlagresistenztest. An ein Ende einer Probe S (zu bewertender Punkt-zu-Punkt-Abstand L: 1 m) wird ein Gewicht w befestigt (3(1)), dieses Gewicht w wird um 1 m angehoben und danach frei fallen gelassen (3(2)). Dann wird ein maximales Gewicht (kg) des Gewichtes w, der keinen Bruch der Probe S verursacht, gemessen, das gemessene Gewicht wird mit der Gravitationsbeschleunigung (9,8 m/s²) und dem Fallabstand 1 m multipliziert, das Produkt durch den Fallabstand dividiert und der resultierende Wert der somit bestimmt ist, wird als Schlagresistenz (J/m oder (N·m)/m) für die Bewertung verwendet.
Die End-Sicherungsfestigkeit (N) wird wie folgt ausgewertet. 4 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für einen End-Sicherungsfestigkeitstest. Für eine Probe S, die aus einem Drilldraht 1 gebildet ist, um den eine Isolationsabdeckschicht 2 vorgesehen ist, wird die Abdeckschicht 2 bei den zwei entgegengesetzten Enden abgestreift, um den Drilldraht 1 freizulegen. Ein terminaler Bereich 3 wird mit einem Ende des Drilldrahtes 1 verbunden und dieses terminale Ende 3 wird in einem Drahtspannrahmen 21 gehalten. Ein Zugfestigkeitstestgerät für allgemeine Zwecke wird zur Messung der maximalen Beladung (N) zum Zeitpunkt des Bruchs der Probe S verwendet, die an ihren beiden Enden durch die Spannfutter 20, 21 gehalten wird, und die maximale Beladung (N) wird als End-Sicherungsfestigkeit (N) für die Bewertung verwendet.

Bezüglich der End-Sicherungsfestigkeit (N) nach dem Dauerhaftigkeitstest wird die Probe S mit ihren beiden Enden, die in den Spannfuttern 20, 21 gehalten ist, in eine Hochtemperaturumgebung (120°C × 120 Stunden) gegeben und danach wird das Zugfestigkeitstestgerät wie oben beschrieben zum Messen der maximalen Beladung (N) zum Zeitpunkt des Bruches und zum Bewerten der maximalen Ladung (N) verwendet. Tabelle 3

Elektrische Leitung Probe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	0,75 mm² elektrischer Draht Leistung
Elektrische Leitung Probe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	Schlagresistenz (J/m)	End-Sicherungsfestigkeit (N)	End-Sicherungsfestigkeit nach Dauerhaftigkeitstest (N)
2-1	1-1	11	72	71
2-2	1-2	11	74	73
2-3	1-3	11	74	73
2-4	1-4	11	75	74
2-5	1-5	11	73	73
2-6	1-6	10	75	74
2-100	1-100	7	157	154
2-101	1-101	12	55	49
2-102	1-102	1	180	178
		1,25 mm² elektrische Leitungsleistung
2-103	1-101	13	72	63

Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die abgedeckten elektrischen Leitungen der Proben 2-1 bis 2-6, für die ein Drilldraht aus einer Legierung auf Basis von Al-Mg-Si-Cu mit einer spezifischen Zusammensetzung und mit dem eine Erweichungsbehandlung durchgeführt worden ist, verwendet wird, eine ausgezeichnete Schlagresistenz und hohe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Draht und einem Endbereich haben. Es ist ebenfalls ersichtlich, dass die Proben 2-1 bis 2-6 ein kleines Ausmaß der Verminderung der Verbindungsfestigkeit mit dem Endbereich haben, selbst wenn sie einer Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt sind, und dass sie ebenfalls eine ausgezeichnete Wärmeresistenz haben. Weiterhin ist ersichtlich, dass die Proben 2-1 bis 2-6 jeweils eine Schlagresistenz und End-Sicherungsfestigkeit haben, die im Wesentlichen gleich oder größer ist als die der Probe 2-103 mit einer größeren Querschnittsfläche.
Wie oben beschrieben hat eine abgedeckte elektrische Leitung, für die ein Al-Legierungsdraht aus einer Legierung auf Basis von Al-Mg-Si-Cu mit einer spezifischen Zusammensetzung und mit dem eine Erweichungsbehandlung durchgeführt worden ist, verwendet wird, eine hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe Zähigkeit und hohe Festigkeit ebenso wie eine ausgezeichnete Verbindungsfestigkeit mit einem Endbereich und genauso ausgezeichnete Schlagresistenz. Daher wird erwartet, dass diese abgedeckte elektrische Leitung geeignet für einen Kabelbaum, insbesondere für einen Kabelbaum für ein Kraftfahrzeug verwendet werden kann.
Es ist zu beachten, dass das oben beschriebene Ausführungsbeispiel angemessen modifiziert werden kann, ohne den Umfang dieser Erfindung zu verlassen, und wird nicht durch die oben beschriebene Struktur beschränkt. Beispielsweise kann der Gehalt von Mg, Si, Cu jeweils innerhalb eines spezifischen Bereiches variieren. Weiterhin kann die Erweichungsbehandlung in der Form einer kontinuierlichen Behandlung durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die Anzahl der Drähte unter Bildung eines Drilldrahtes geändert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Kabelbaum dieser Erfindung kann geeignet für Anwendungen eingesetzt werden, bei denen ein leichtes Gewicht ebenso wie hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit gewünscht sind, insbesondere z. B. für eine Leitung eines Kraftfahrzeuges. Die abgedeckte elektrische Leitung dieser Erfindung, der Aluminiumlegierungsdraht dieser Erfindung oder der Aluminium-Drilldraht dieser Erfindung kann geeignet als elektrische Leitung dieses Kabelbaumes oder als Leiter für die elektrische Leitung verwendet werden. Weiterhin kann das Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß dieser Erfindung geeignet für die Herstellung der oben beschriebenen Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung eingesetzt werden.
Beschreibung der Bezugszeichen

1 Drilldraht; 2 Isolationsabdeckschicht; 3 Endbereich; S Probe; w Gewicht; 10 Tragetisch; 11 Vorsprung; 12 Pressvorrichtung; 20 End-Spannrahmen; 21 Leitungs-Spannrahmen

ZUSAMMENFASSUNG
Aluminiumlegierung, Aluminiumlegierungsleitung, Aluminiumlegierungs-Drilldraht, abgedeckte elektrische Leitung und Kabelbaum, die eine hohe Zähigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, und ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung werden angegeben. Die Aluminiumlegierungsleitung umfasst nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Si, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu, Rest, umfassend Al und Verunreinigungen, und erfüllt die Gleichung 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7, bezogen auf das Massenverhältnis. Die Al-Legierungsleitung hat eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 10%. Die Al-Legierungsleitung wird durch die aufeinanderfolgenden Schritte des Gießens, Walzens, Drahtziehens und Erweichungsbehandlung hergestellt. Die Erweichungsbehandlung kann durchgeführt werden, unter Erhalt einer ausgezeichneten Zähigkeit wie Dehnung und Schlagresistenz, und hierdurch wird der Bruch der elektrischen Leitung in der Nähe eines Endbereiches reduziert, wenn der Kabelbaum installiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-134212 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS Z 2241 (Verfahren des Zugfestigkeitstests für metallische Materialien, 1998) [0045]

Claims

Aluminiumlegierungsleitung, die als Leiter verwendet wird, wobei die Aluminiumlegierungsleitung nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Si, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu umfasst, wobei der Rest Al und Verunreinigungen sind, wobei ein Massenverhältnis Mg/Si von Mg zu Si die Gleichung erfüllt 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7, wobei die Aluminiumlegierungsleitung eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS hat und die Aluminiumlegierungsleitung eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.
Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend zumindest eines von Ti und B, worin ein Massengehalt von Ti nicht weniger als 100 ppm und nicht mehr als 500 ppm und ein Massengehalt von B nicht weniger als 10 ppm und nicht mehr als 50 ppm ist.
Aluminiumlegierungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Aluminiumlegierungsleitung eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 120 MPa und mehr als 200 MPa hat.
Aluminiumlegierungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Aluminiumlegierungsleitung einen Leitungsdurchmesser von nicht weniger als 0,2 mm und nicht mehr als 1,5 mm hat.
Aluminiumlegierungs-Drilldraht, gebildet durch Verdrillen einer Vielzahl von Aluminiumlegierungsleitungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 miteinander.
Abgedeckte elektrische Leitung, umfassend als Leiter eine von einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, einen Aluminiumlegierungs-Drilldraht, gebildet durch Verdrillen einer Vielzahl der Aluminiumlegierungsleitungen miteinander, und eine komprimierte Leitung, gebildet durch Kompressionsformen des Drilldrahtes, und umfassend eine Isolationsabdeckschicht auf einer äußeren Peripherie des Leiters.
Kabelbaum, umfassend eine abgedeckte elektrische Leitung gemäß Anspruch 6 und einen terminalen Bereich, der mit einem Ende der elektrischen Leitung verbunden ist.
Kabelbaum gemäß Anspruch 7, worin der Kabelbaum für ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung, die als Leiter verwendet wird, umfassend folgende Schritte: Bilden eines Gussmaterials durch Gießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung, umfassend nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Si, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu, worin ein Massenverhältnis Mg/Si von Mg zu Si die Gleichung erfüllt 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7, wobei der Rest Al umfasst; Formen eines gewalzten Materials durch Durchführen des Walzens mit dem gegossenen Material; Formen eines drahtgezogenen Materials durch Durchführen eines Drahtziehens mit dem gewalzten Material; und Formen eines erweichten Materials durch Durchführen einer Erweichungsbehandlung mit dem drahtgezogenen Material; wobei die Erweichungsbehandlung mit dem drahtgezogenen Material durchgeführt wird, so dass das drahtgezogene Material, mit dem die Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 9, worin die Erweichungsbehandlung eine kontinuierliche Erweichungsbehandlung mit Hilfe einer energetischen oder kontinuierlichen Erweichungsbehandlung durch Hochfrequenzinjektionsheizen ist und in einer nichtoxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 9, worin die Erweichungsbehandlung eine absatzweise Behandlung unter Verwendung eines Atmosphärenofens ist und in einer nichtoxidierenden Atmosphäre und bei einer Atmosphärentemperatur von nicht weniger als 250°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, worin die Schritte des Gießens und Walzens kontinuierlich zur Bildung eines kontinuierlich gegossenen und gewalzten Materials durchgeführt werden.
Verfahren zur Erzeugung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, worin eine Alterungsbehandlung bei einer Erwärmungstemperatur von nicht weniger als 100°C auf zumindest einem des Gussmaterials nach dem Gießen und vor dem Walzen, dem gewalzten Material nach dem Walzen und vor dem Drahtziehen und dem drahtgezogenen Material während des Drahtziehens durchgeführt wird.
Verfahren zur Erzeugung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, umfassend folgende Schritte: Bilden eines Drilldrahtes durch Verdrillen einer Vielzahl der drahtgezogenen Materialien oder erweichten Materialien miteinander; und Bildung eines komprimierten Drahtes mit einem bestimmten Drahtdurchmesser durch Komprimieren des Drilldrahtes, worin die Erweichungsbehandlung mit dem komprimierten Draht durchgeführt wird.
Aluminiumlegierung, umfassend nicht weniger als 0,2 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 1,0 Massen-% Si, nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu, wobei der Rest Al und Verunreinigungen sind, wobei ein Massenverhältnis Mg/Si von Mg zu Si die Gleichung erfüllt 0,8 ≤ Mg/Si ≤ 2,7, wobei die Aluminiumlegierungsleitung eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS hat, und die Aluminiumlegierungsleitung eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.