JP2015021156A

JP2015021156A - Ａｌ合金導電線の製造方法

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Publication number: JP2015021156A
Application number: JP2013149944A
Authority: JP
Inventors: 辰規篠田; Tatsunori Shinoda
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: JP6240424B2

Abstract

【課題】優れた導電性を確保しながら、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができるＡｌ合金導電線を製造できるＡｌ合金導電線の製造方法を提供すること。
【解決手段】Ｆｅを０．３６〜１．５質量％、Ｍｇを０．２〜０．９質量％、Ｓｉを０．１５〜０．８質量％、Ｃｕを０〜０．２質量％、Ｔｉを０．００１〜０．０３質量％含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるＡｌ合金からなる荒引線を製造する荒引線製造工程と、荒引線を４００℃以下で熱処理して熱処理済荒引線を得る第一熱処理工程と、熱処理済荒引線を伸線して伸線材を得る伸線工程と、伸線材を３５０℃以下で熱処理してＡｌ合金導電線を得る第二熱処理工程とを含むＡｌ合金導電線の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、Ａｌ合金導電線の製造方法に関する。

ワイヤーハーネスやバッテリーケーブルなどにおいては、導電線が用いられている。近年、導電線の軽量化、コストダウンのために、Ｃｕの代替としてＡｌ合金が用いられるようになってきている。

このようなＡｌ合金導電線として、例えば下記特許文献１には、Ｓｉ：０．２〜０．８質量％、Ｆｅ：０．３６〜１．５質量％、Ｃｕ：０．２質量％以下、Ｍｇ：０．４５〜０．９質量％、Ｔｉ：０．００５〜０．０３質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡｌ合金で形成したＡｌ合金導電線が開示され、下記特許文献１には、このＡｌ合金導電線が可撓性、加工性を備え、高導電で、引張強さと引張伸びを両立することも記載されている。

特開２０１０−２６５５０９号公報

しかし、上記特許文献１に記載のＡｌ合金導電線は、引張強さ又は引張伸びの点で更なる改善の余地があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた導電性を確保しながら、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができるＡｌ合金導電線を製造できるＡｌ合金導電線の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その結果、本発明者は、Ａｌ合金のＦｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｔｉの組成をそれぞれ特定範囲にするだけでは上記課題を解決できない場合があることに気付いた。そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、所定の組成を有するＡｌ合金からなる荒引線を所定の温度で熱処理した後に伸線して伸線材を製造すること、得られた伸線材を所定の温度で熱処理することが上記課題を解決する上で重要であることを突き止め、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、Ｆｅを０．３６〜１．５質量％、Ｍｇを０．２〜０．９質量％、Ｓｉを０．１５〜０．８質量％、Ｃｕを０〜０．２質量％、Ｔｉを０．００１〜０．０３質量％含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるＡｌ合金からなる荒引線を製造する荒引線製造工程と、前記荒引線を４００℃以下で熱処理して熱処理済荒引線を得る第一熱処理工程と、前記熱処理済荒引線を伸線して伸線材を得る伸線工程と、前記伸線材を３５０℃以下で熱処理してＡｌ合金導電線を得る第二熱処理工程と、を含むＡｌ合金導電線の製造方法である。

本発明の製造方法によれば、優れた導電性を確保しながら、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができるＡｌ合金導電線を製造できる。

上記Ａｌ合金導電線の製造方法においては、前記第一熱処理工程において、前記荒引線を０．５時間以上熱処理することが好ましい。

この場合、荒引線の熱処理を０．５時間未満行う場合に比べて、伸線工程において熱処理済荒引線を伸線する際、その断線が生じにくくなる。

また、上記Ａｌ合金導電線の製造方法においては、前記第二熱処理工程において、前記伸線材を０．２５時間以上熱処理することが好ましい。

この場合、伸線材の熱処理を０．２５時間未満行う場合に比べて、得られるＡｌ合金導電線の伸び及び導電性がより向上する。

本発明によれば、優れた導電性を確保しながら、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができるＡｌ合金導電線を製造できるＡｌ合金導電線の製造方法が提供される。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明のＡｌ合金導電線の製造方法は、Ｆｅを０．３６〜１．５質量％、Ｍｇを０．２〜０．９質量％、Ｓｉを０．１５〜０．８質量％、Ｃｕを０〜０．２質量％、Ｔｉを０．００１〜０．０３質量％含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるＡｌ合金からなる荒引線を製造する荒引線製造工程と、荒引線を４００℃以下で熱処理して熱処理済荒引線を得る第一熱処理工程と、熱処理済荒引線を伸線して伸線材を得る伸線工程と、伸線材を３５０℃以下で熱処理してＡｌ合金導電線を得る第二熱処理工程と、を含むＡｌ合金導電線の製造方法である。

上記Ａｌ合金導電線の製造方法によれば、優れた導電性を確保しながら、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができるＡｌ合金導電線を製造できる。

以下、荒引線製造工程、第一熱処理工程、伸線工程及び第二熱処理工程について詳細に説明する。

（荒引線製造工程）
荒引線製造工程は、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＴｉを含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ合金からなる荒引線を製造する工程である。

上記Ａｌ合金は、Ｆｅを０．３６〜１．５質量％含有する。Ｆｅの含有率が０．３６質量％未満である場合、得られるＡｌ合金導電線は、引張強さが不十分となり、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができない。また、Ｆｅの含有率が１．５質量％を超える場合、得られるＡｌ合金導電線の導電性が低下する。

上記Ａｌ合金は、Ｍｇを０．２〜０．９質量％含有する。Ｍｇの含有率が０．２質量％未満である場合、得られるＡｌ合金導電線は、引張強さが不十分となり、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができない。また、Ｍｇの含有率が０．９質量％を超える場合、得られるＡｌ合金導電線の導電性が低下する。

上記Ａｌ合金は、Ｓｉを０．１５〜０．８質量％含有する。Ｓｉの含有率が０．１５質量％未満である場合、得られるＡｌ合金導電線は、引張伸びが不十分となり、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができない。また、Ｓｉの含有率が０．８質量％を超える場合、得られるＡｌ合金導電線の導電性が低下する。

上記Ａｌ合金は、Ｃｕを０〜０．２質量％含有する。Ｃｕの含有率が０．２質量％を超える場合、得られるＡｌ合金導電線において、導電性が不十分となる。

上記Ａｌ合金は、Ｔｉを０．００１〜０．０３質量％含有する。Ｔｉの含有率が上記範囲内にあると、Ｔｉの含有率が０．００１質量％未満である場合に比べて、伸線工程において熱処理済荒引線を伸線する際、その断線が生じにくくなる。また、Ｔｉの含有率が０．０３質量％を超える場合、得られるＡｌ合金導電線の導電性が低下する。

上記Ａｌ合金において、残部はＡｌ及び不可避的不純物で構成されている。Ａｌは、Ａｌ合金導電線の導電性を良好にするために高い純度を有することが好ましい。そのため、残部におけるＡｌの含有率は９９．７質量％以上であることが好ましい。

上記荒引線は、Ａｌ合金の連続鋳造圧延やビレット鋳造後の熱間押し出し等により得られる線を言う。

（第一熱処理工程）
第一熱処理工程は、上記のようにして得られた荒引線を４００℃以下で熱処理して熱処理済荒引線を得る工程である。荒引線の熱処理温度が４００℃を超える場合、得られるＡｌ合金導電線は、引張強さが不十分となり、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立させることができない。熱処理温度は３５０℃以下であることが好ましく、３００℃以下であることがより好ましい。但し、熱処理温度は、２００℃以上であることが好ましい。この場合、熱処理温度が２００℃未満である場合に比べて、伸線工程において、熱処理済荒引線を伸線する際、その断線が発生しにくく、伸線工程をよりスムーズに行うことができる。

第一熱処理工程においては、荒引線を０．５時間以上熱処理することが好ましい。この場合、荒引線の熱処理を０．５時間未満で行う場合に比べて、伸線工程において熱処理済荒引線を伸線する際、その断線が発生しにくくなる。熱処理時間は１時間以上であることがより好ましく、３時間以上であることがさらに好ましい。但し、荒引線の熱処理時間は１００時間以下であることが好ましい。この場合、得られるＡｌ合金導電線の製造効率がより向上する。

（伸線工程）
伸線工程は、上記のようにして得られる熱処理済荒引線を伸線して伸線材を得る工程である。伸線工程において、伸線は通常、冷間伸線で行えばよい。

（第二熱処理工程）
第二熱処理工程は、上記のようにして得られた伸線材を３５０℃以下で熱処理してＡｌ合金導電線を得る工程である。伸線材の熱処理温度が３５０℃を超える場合、得られるＡｌ合金導電線の導電性が低下する。伸線材の熱処理温度は３００℃以下であることが好ましく、２５０℃以下であることがより好ましい。但し、伸線材の熱処理温度は２００℃以上であることが好ましい。

第二熱処理工程においては、伸線材を０．２５時間以上熱処理することが好ましい。この場合、伸線材の熱処理を０．２５時間未満行う場合に比べて、伸び及び導電性がより向上する。伸線材の熱処理時間は１時間以上であることがより好ましく、３時間以上であることがさらに好ましい。但し、熱処理時間は３０時間以下であることが好ましい。

以下、本発明の内容を実施例及び比較例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜２８及び比較例１〜１６）
先ず、下記表１〜３に示される合金組成のＡｌ合金を、プロペルチ法で連続鋳造圧延することによって直径９．８ｍｍの荒引線を得た。次に、この荒引線を、表１〜３の「第一熱処理工程」の欄に示される温度で「第一熱処理工程」の欄に示される時間、熱処理した。こうして熱処理済荒引線を得た。続いて、熱処理済荒引線を直径が０．３３ｍｍとなるまで伸線し、伸線材を得た。次に、この伸線材を、表１〜３の「第二熱処理工程」の欄に示される温度で「第二熱処理工程」の欄に示される時間、熱処理した。こうして実施例１〜２８及び比較例１〜１６のＡｌ合金導電線を作製した。

［特性評価］
（導電性）
実施例１〜２８及び比較例１〜１６のＡｌ合金導電線について導電率を、ＪＩＳＣ３００２に準拠して測定し、この導電率を導電性の指標とした。結果を表１〜３に示す。なお、表１〜３において、導電率が５８％ＩＡＣＳ以上のものを合格とし、５８％ＩＡＣＳ未満のものを不合格とした。

（引張強さ及び引張伸び）
実施例１〜２８及び比較例１〜１６のＡｌ合金導電線についてＪＩＳＣ３００２に準拠した引張試験により引張強さ及び引張伸びを測定した。結果を表１〜３に示す。なお、引張強さについては、引張強さの値が１４０ＭＰａ以上であるものを合格とし、１４０ＭＰａ未満であるものを不合格とした。また、引張伸びについては、引張伸びの値が１０％以上であるものを合格とし、１０％未満であるものを不合格とした。

ここで、引張強さの合格基準を１４０ＭＰａとしたのは、以下の理由によるものである。すなわち、軟銅線と同等の引張強さ（約２１０ＭＰａ）を断面積１．５倍のＡｌ合金導電線で実現するための引張強さは、２１０ＭＰａ×１／１．５＝１４０ＭＰａであるからである。なお、断面積を１．５倍にしても、アルミニウムの密度は２．７ｇ／ｃｍ^３、銅の密度は８．９ｇ／ｃｍ^３なので、導電線を十分に軽量化することができる。

表１〜３に示すように、実施例１〜２８のＡｌ合金導電線は、導電性、引張強さ及び引張伸びの全ての点で合格基準を満たしていた。一方、比較例１〜１６のＡｌ合金導電線は、導電性、引張強さ及び引張伸びのうち、少なくとも１つの点で合格基準を満たしていなかった。

以上より、本発明のＡｌ合金導電線の製造方法によれば、優れた導電性を確保しながら、優れた引張強さと優れた引張伸びとを両立することができるＡｌ合金導電線が製造できることが確認された。

Claims

Ｆｅを０．３６〜１．５質量％、Ｍｇを０．２〜０．９質量％、Ｓｉを０．１５〜０．８質量％、Ｃｕを０〜０．２質量％、Ｔｉを０．００１〜０．０３質量％含み、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるＡｌ合金からなる荒引線を製造する荒引線製造工程と、
前記荒引線を４００℃以下で熱処理して熱処理済荒引線を得る第一熱処理工程と、
前記熱処理済荒引線を伸線して伸線材を得る伸線工程と、
前記伸線材を３５０℃以下で熱処理してＡｌ合金導電線を得る第二熱処理工程と、
を含むＡｌ合金導電線の製造方法。
前記第一熱処理工程において、前記荒引線を０．５時間以上熱処理する請求項１に記載のＡｌ合金導電線の製造方法。
前記第二熱処理工程において、前記伸線材を０．２５時間以上熱処理する請求項１又は２に記載のＡｌ合金導電線の製造方法。