JP2012149303A - アルミニウム電線及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動車用信号線としても用いることができる高い強度および伸びと、さらに、高い導電率とを有するアルミニウム電線を提供する。
【解決手段】アルミニウムの含有量が99.7質量%以上99.85質量%未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の0.5質量%以上4.5質量%以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を300℃以上400℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたアルミニウム電線の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウム電線及びその製造方法に関する。
電線の導体の材料としては銅導体材料が使われており、例えば自動車用信号線としては断面積が0.13mm2、あるいは0.35mm2の銅導体材料からなる導体が一般に用いられている。
一般的な銅導体材料をアルミニウム導体材料と置き換えることにより軽量化を可能とする技術が知られているが、アルミニウム導体材料の強度が銅導体材料の強度より劣ることから、自動車用信号線のような細径の電線にはこの技術を応用することは困難とされていた。
また、特開2006−176833号公報(特許文献1)では99.95重量%以上の高純度アルミニウムに他の金属を配合する技術が提案されているが、このような高純度アルミニウムは高価であると云う問題がある。
さらに、特開2005−336549号(特許文献2)記載の技術では「ワイヤーハーネス等の導電体として使用できる充分な強度を持ちながら取り扱い易い自動車用の導電用アルミニウム合金線材を低コストで供給する」ことができるとされていますが、伸びが5%レベルしかなく、実際に、自動車用ワイヤーハーネスの信号線に応用するには充分なものではなかった。
しかしながら、電線軽量化の要望は強く、自動車用信号線として用いることができる細径の電線のアルミニウム化が依然として課題となっていた。
特開2006−176833号公報 特開2005−336549号
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、自動車用信号線としても用いることができる高い強度および伸びと、さらに、高い導電率とを有するアルミニウム電線を提供することを目的とする。
本発明のアルミニウム電線は上記課題を解決するため、請求項1に記載の通り、アルミニウムの含有量が99.7質量%以上99.85質量%未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の0.5質量%以上4.5質量%以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を300℃以上400℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたことを特徴とするアルミニウム電線の製造方法である。
また、本発明のアルミニウム電線の製造方法は、請求項2に記載の通り、請求項1に記載のアルミニウム電線の製造方法において、上記徐冷が、空冷、あるいは、炉冷によるものであることを特徴とする。
また、本発明のアルミニウム電線の製造方法は、請求項3に記載の通り、請求項1または請求項2に記載のアルミニウム電線の製造方法において、上記徐冷が、0.1℃/秒以上10℃/秒以下で行われることを特徴とする。
本発明のアルミニウム電線は、請求項4に記載のとおり、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のアルミニウム電線の製造方法で製造されたことを特徴とするアルミニウム電線である。
本発明のアルミニウム電線は、請求項5に記載のとおり、請求項4に記載のアルミニウム電線において、断面積が0.05mm2以上2mm2以下であることを特徴とする。
本発明のアルミニウム電線の製造方法によれば、細径であっても自動車用信号線としても用いることができるアルミニウム電線を製造することができる。
本発明のアルミニウム電線は自動車用信号線としても用いることができる優れた電線であり、そのとき、特に断面積を0.05mm2以上2mm2以下することで最適化される。
図1は実施例で製造された本発明に係るアルミニウム電線の断面を示すモデル図である。
本発明のアルミニウム電線において、アルミニウムの含有量が99.7質量%以上99.85質量%未満のアルミニウム原料を用いる必要がある。すなわち、アルミニウムの含有量が99.85質量%以上のアルミニウム原料を用いると、強度不足となる上に、高コストとなる。また、原料のアルミニウムの含有量が99.7質量%未満であると、導電率が低くなり導体として不充分なものとなる。ここでアルミニウム以外の成分としては、ケイ素(Si)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)などの不可避不純物が挙げられる。
このようなアルミニウム原料は、JIS 1070、あるいは、1080として入手可能である。
このようなアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の1質量%以上10質量%以下となるように添加して荒引き線を鋳造(鋳造工程)する。鋳造は連続鋳造で行うことができ、熱間伸線により荒引き線とする。荒引き線の太さは、自由に選択できるが、細線径電線とした場合、直径が0.1mm以上1mm以下とすることが特に好ましい。
このようにして得られた荒引き線を伸線ダイスなどを用いて所望の太さまで伸線して伸線を得る(伸線工程)。
このようにして得られた伸線を、空気中(不活性ガス中でも良い)で300℃以上400℃以下の温度で焼鈍する(焼鈍工程)、焼鈍時間としては1時間以上5時間以下であることが好ましい。焼鈍時間が1時間未満であると焼鈍による効果が充分得られない恐れがあり、5時間を越えて焼鈍を行っても、時間の増加に見合う焼鈍効果の向上が得られない。
焼鈍工程の後、徐冷工程を行う。徐冷は、空気中(空冷)、あるいは、電気炉を用いて徐冷速度を制御して行う。好ましい徐冷速度は0.1℃/秒以上10℃/秒以下であり、10℃/秒より速い速度で冷却すると低強度となりやすく、また、0.1℃/秒以下よりも遅い速度で冷却しても徐冷時間の延長に見合う効果の向上が得られない。
このようにして得られる本発明にかかるアルミニウム電線は、必要に応じて適切な絶縁層を設け、自動車用電線などの電線として好適に用いられる。
本発明にかかるアルミニウム電線は引張強度が200MPa以上で伸びが10%以上であり、かつ、導電率が30%IACS以上となり、自動車用電線などで要求される高度な取り扱い性を満たし、特に信号線などの細径の電線用途に応用でき、このとき、従来の銅電線よりも軽量であり、かつ、高純度な原料を用いずに製造できるために、安価なアルミニウム電線とすることが可能となる。
以下に本発明のアルミニウム電線の製造方法の実施例について具体的に説明する。
アルミニウムの含有量が99.7〜99.85重量%のアルミニウム原料(発光分光分析法により分析された成分を表1及び表2に示す)を用い、これに、マグネシウムを表1及び表2に示す配合量(質量%)となるように配合して連続鋳造し、直径が0.375mmで、かつ、それぞれマグネシウムの配合が異なる22種類の荒引き線を得た。
Figure 2012149303
Figure 2012149303
これら22種類の荒引き線を、伸線ダイスを用いて直径が0.375mmとなるように伸線し、ボビンにコイル状に巻き取った。この伸線が巻かれたボビンごと電気炉内(空気雰囲気)で表1及び表2に示す温度で1時間焼鈍を行った後、電気炉内あるいは水冷により表1及び表2にそれぞれ示した冷却温度で室温まで冷却した。
これら10種類の電線を心線として7本撚り合わせて、断面(図1参照)が1.5mm2のアルミニウム電線用導体とした。
このようにして得られたアルミニウム電線用導体をそれぞれ、JIS C3002に準拠して導電率(%IACS)、引張強度、および、伸びを測定した。
結果を併せて表1及び表2に示す。
表1及び表2に示すように、本発明に係るアルミニウム電線(実施例)はいずれも引張強度が200MPa以上、伸びが10%以上、かつ、導電率が30%IACS以上となり、自動車用信号線として用い得るレベルに達しており、このため充分であるとして”○”として評価されたが、比較例の電線はいずれも、これらの内、少なくとも1つは満たしておらず、不充分として”×”として評価された。

Claims (5)

  1. アルミニウムの含有量が99.7質量%以上99.85質量%未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の0.5質量%以上4.5質量%以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を300℃以上400℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたことを特徴とするアルミニウム電線の製造方法。
  2. 上記徐冷が、空冷、あるいは、炉冷によるものであることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム電線の製造方法。
  3. 上記徐冷が、0.1℃/秒以上10℃/秒以下で行われることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアルミニウム電線の製造方法。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のアルミニウム電線の製造方法で製造されたことを特徴とするアルミニウム電線。
  5. 断面積が0.05mm2以上2mm2以下であることを特徴とする請求項4に記載のアルミニウム電線。
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