JP2024044548A - アルミニウム合金圧延材及びその製造方法並びにアルミニウム合金導電体 - Google Patents
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Abstract
【課題】、高い導電性、良好な熱伝導性並びに高い強度を有するアルミニウム合金圧延材及びその製造方法、並びにアルミニウム合金導電体を提供する。【解決手段】化学組成が、Ｓｉ：０．２０～０．６８質量％、Ｍｇ：０．３５～０．７４質量％、Ｆｅ：０．０５～０．４５質量％、Ｃｕ：０．００５～０．１２質量％、Ｍｎ：０．００２～０．０４質量％、Ｃｒ：０．００２～０．０４質量％、Ｚｎ：０．００２～０．０８質量％、Ｔｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｎｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｖ：０．０００８～０．０４質量％、Ｂ：０．０００５～０．０４質量％、Ｚｒ：０．０００８～０．０４質量％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、Ｓｉ含有量：ＣsiとＭｇ含有量：ＣMgが０．８≦ＣMg／Ｃsi≦１．７であり、室温での引張強さσB-RTが２２０ＭＰａ以上で、１５０℃における引張強さσB-150との関係がσB-150／σB-RT≧０．７０とする。【選択図】なし
Description
この発明は、アルミニウム合金圧延材、特に導電性、熱伝導性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材及びその製造方法、並びにアルミニウム合金導電体に関する。
電気自動車やハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などに搭載するバッテリは、高い出力電圧を得るために複数のバッテリセルを互いの正・負極間を直列接続して組電池とする構成が多く用いられており、これらのバッテリセルの端子同士を接続するための導電部材として例えばバスバーと呼ばれる部材がよく知られている。
また、このような接続部材は他にも駆動モーターを制御するインバータ回路やプラグインハイブリッド車に搭載されている家庭用電源等の外部の交流電源を用いてバッテリを充電する車載充電器（オンボードチャージャ）等の大電力を取り扱う回路内にも用いられている。
従来、このような導電部材の基材には、銅が使用されてきた。しかしながら近年、車体の軽量化のニーズから断面積を広くとる等の設計変更により銅より軽量化を図れる純アルミニウム合金又は導電性の高いアルミニウム合金への置き換えの検討が進んでいる。
これらの用途のアルミニウム合金には導電性が高いことはもちろん、通電による発熱を拡散し温度上昇を抑えるための優れた熱伝導性並びに走行中の振動による変形に耐えうる高い（静的）強度や疲労強度が求められる。また、外部環境変化やエンジンルーム付近など低温から高温までの過酷な温度環境下でも電気的・機械的特性を劣化させないことも必要な要件となっている。
更に、アルミニウム合金には、絶縁性の酸化膜や水和膜が生じやすく、これらの被膜による経時的な接触抵抗の増加を防ぐという課題もある。
これらの課題に対し、Ａ１１００、Ａ１０５０、Ａ１０７０等の純アルミニウム合金は導電性・熱伝導性に優れるが、強度が低く適さない。また高強度材として用いられるＡ５０５２等のＡｌ－Ｍｇ合金（５０００系合金）は、純アルミニウム系合金よりも熱伝導性及び導電性が著しく劣る。
そこで、熱伝導性及び導電性が良く時効硬化により強度向上を図ることができる、Ａｌ－Ｍｇ―Ｓｉ系合金（６０００系合金）を用いる方法が検討されている。
例えば、特許文献１には、Ｍｇを０．１～０．３４質量％、Ｓｉを０．２～０．８質量％、Ｃｕを０．２２～１．０質量％含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、Ｓｉ／Ｍｇ含有量比が１．３以上である合金を、半連続鋳造で厚さ２５０ｍｍ以上の鋳塊とし、４００～５４０℃の温度で予備加熱を経て熱間圧延、５０～８５％の圧下率で冷間圧延を施した後、１４０～２８０℃の温度で焼鈍をすることを特徴とするＡｌ－Ｍｇ―Ｓｉ系合金圧延板の製造方法が開示されている。
特許文献２には、Ｓｉ：０．２～１．５質量％、Ｍｇ：０．２～１．５質量％、Ｆｅ：０．３質量％以下を含有し、更に、Ｍｎ：０．０２～０．１５質量％、Ｃｒ：０．０２～０．１５％の１種又は２種を含有するとともに、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、該不可避不純物中のＴｉを０．２％以下に規制し、若しくはこれに更にＣｕ：０．０１～１質量％か希土類元素：０．０１～０．２質量％の１種又は２種を含有する組成を有するアルミニウム合金版を連続鋳造圧延により作製し、その後冷間圧延し、次いで５００～５７０℃の溶体化処理を行い、続いて冷間圧延率５～４０％で冷間圧延を行い、冷間圧延後１５０～１９０℃未満に加熱する時効処理を行うことを特徴とする熱伝導性、強度及び曲げ加工性に優れたアルミニウム合金板の製造方法が記載されている。
特許文献３には、Ｓｉ：０．２～１．５質量％、Ｍｇ：０．２～１．５質量％、Ｃｒ：０．０２～０．１質量％、Ｆｅ：０．３質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、該不可避不純物中のＴｉが０．０１５質量％以下に規制され、かつ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板が開示されている。
特許文献４には、Ｓｉ：１．１～１．５質量％、Ｍｇ：０．３～０．６質量％、Ｃｕ：０．６～０．８質量％を含有し、不純物としてＦｅ：０．３５質量％以下に規制し、残部がＡｌ及び不可避不純物よりなり、かつ導電率が５５％ＩＡＣＳ以上、引張強さを２１５Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする、熱伝導性と強度と曲げ加工性に優れたアルミニウム合金圧延板が開示されている。
特許文献５には、Ｓｉ：０．２０～０．６５質量％、Ｍｇ：０．３５～０．７質量％、Ｆｅ：０．０５～０．３５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．１５質量％、Ｎｉ：０．０２～０．２０質量％、Ｃｒ：０．０５質量％以下、Ｍｎ：０．０５質量％以下、Ｚｎ：０．１０質量％以下、Ｔｉ：０．１０質量％以下、Ｂ：０．０５質量％以下を含み、残部がＡｌと不可避不純物からなり、かつ導電率が５６％ＩＡＣＳ以上、引張強さを２５０ＭＰａ以上であることを特徴とする、熱伝導性と強度と曲げ加工性に優れたアルミニウム合金圧延板が開示されている。
なお、Ａｌ－Ｍｇ―Ｓｉ系合金においては、導電率と熱伝導率が良好な相関性を示し、高い導電率を示すアルミニウム合金板は良好な熱伝導性を有するため通電による発熱を拡散させ、温度上昇を抑えることができる。
しかしながら、特許文献１では、導電率を上げるために特にＭｇの固溶量を下げることを主眼としている。そのためＳｉ／Ｍｇ含有量比が１．３以上とＭｇの含有量そのものを抑えており、引張強さは主にＳｉを多く含有させることとＣｕの添加により確保されたもので、強度より導電率を優先させた合金となっており、実施例の発明例に記載の引張強さも２１３ＭＰａ以下と低く、強度面では十分とは言えない。
特許文献２では、Ｍｎ、Ｃｒの添加により成形性を向上させ、比較的高い強度が得られているものの導電率の目標下限は４８％ＩＡＣＳと極めて低く、実施例に記載の導電率も５４％ＩＡＣＳ未満となっている。
特許文献３では、実施例の記載例では導電率が５０％ＩＡＣＳ以上で引張強度、耐力と曲げ加工性に優れた材料が得られているが、疲労強度や高温での引張強度が考慮されておらず、検討もされていない。
特許文献４、特許文献５においても、導電率が高く、強度と曲げ加工性に優れた材料が提案されているが、疲労強度や高温での引張強度が考慮されておらず、実使用環境下での経時劣化に対する検討が不十分である。
本発明は、上述した技術背景に鑑み、高い導電率と良好な熱伝導性及び高い強度を有するとともに実使用環境下での経時劣化の少ないアルミニウム合金圧延材及びその製造方法並びにアルミニウム合金導電体を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく、本願発明者は鋭意研究の結果、アルミニウム圧延材の組成と製造工程を検討することで高い導電率と良好な熱伝導性と高い強度を有するアルミニウム合金圧延材が得られることを見出した。すなわち本願発明は以下に関する。
（１）化学組成が、Ｓｉ：０．２０～０．６８質量％、Ｍｇ：０．３５～０．７４質量％、Ｆｅ：０．０５～０．４５質量％、Ｃｕ：０．００５～０．１２質量％、Ｍｎ：０．００２～０．０４質量％、Ｃｒ：０．００２～０．０４質量％、Ｚｎ：０．００２～０．０８質量％、Ｔｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｎｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｖ：０．０００８～０．０４質量％、Ｂ：０．０００５～０．０４質量％、Ｚｒ：０．０００８～０．０４質量％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、Ｓｉ含有量：ＣsiとＭｇ含有量：ＣMgとの間で０．８≦ＣMg／Ｃsi≦１．７なる関係を有すると共に、室温における引張強さσB-RTが２２０ＭＰａ以上であり、１５０℃における引張強さσB-150との間で、σB-150／σB-RT≧０．７０なる関係式を満たすことを特徴とする導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
（２）Ｓｉ：０．３６～０．５６質量％、Ｍｇ：０．４２～０．６８質量％、Ｆｅ：０．１２～０．３８質量％、Ｃｕ：０．０１～０．０８質量％、Ｍｎ：０．００４～０．０１８質量％、Ｃｒ：０．００４～０．０１８質量％、Ｚｎ：０．００４～０．０２８質量％、Ｔｉ：０．００４～０．０１８質量％、Ｎｉ：０．００４～０．０１８質量％、Ｖ：０．００１～０．０１８質量％、Ｂ：０．００１～０．０２８質量％、Ｚｒ：０．００１～０．０２８質量％を含有し、かつσB-RTが２５０ＭＰａ以上で、σB-150／σB-RT≧０．８０なる関係式を満たすことを特徴とする前項１に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
（３）不可避不純物中のＧａが０．０４％質量％以下、Ｃａが０．０１質量％以下、Ｐｂが０．０１質量％以下、Ｂｉが０．０１質量％以下、Ｓｎが０．０１質量％以下、Ｉｎが０．００４質量％以下、Ｓｂが０．０１質量％以下にそれぞれ規制されていることを特徴とする前項１に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
（４）不可避不純物中のＧａが０．０４％質量％以下、Ｃａが０．０１質量％以下、Ｐｂが０．０１質量％以下、Ｂｉが０．０１質量％以下、Ｓｎが０．０１質量％以下、Ｉｎが０．００４質量％以下、Ｓｂが０．０１質量％以下にそれぞれ規制されていることを特徴とする前項２に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
（５）前項１ないし前項４の何れか１項に記載のアルミニウム合金圧延材の化学組成を有するアルミニウム合金鋳塊に後続して実施される面削の前又は後に４８０℃以上５７０℃以下の温度で１時間以上２０時間以下の時間にて均質化処理し、そのまま冷却後あるいは冷却することなく、４６０℃以上５４０℃以下の温度で３０分以上１０時間以下の保持後に熱間圧延を開始し、複数の圧下パスにより圧下率９３％以上９９．８％以下の熱間圧延を実施した後、６０％以上９５％以下の冷間圧延を施す工程を含むことを特徴とする導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
（６）冷間圧延を施す工程の開始から終了のいずれかのパスの間に少なくとも１回、２３０℃以上２９０℃以下、５分以上４時間以下の熱処理工程とそれに続く１０％以上６０％以下の冷間圧延工程を含むことを特徴とする前項５に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
（７）冷間圧延終了後に１２０℃以上１８０℃以下、１時間以上１０時間以下で熱処理する工程を含むことを特徴とする前項５に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
（８）冷間圧延終了後に１２０℃以上１８０℃以下、１時間以上１０時間以下で熱処理する工程を含むことを特徴とする前項６に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
（９）前項１ないし前項４の何れか１項に記載のアルミニウム合金圧延材が用いられ、電気的な接点部において前記アルミニウム合金圧延材に厚さ０．２～５μｍのＮｉめっき層か、厚さ０．２～５μｍのＮｉ－Ｐめっき層か、厚さ０．３～５μｍのＮｉ－Ｂめっき層のいずれかのめっき層が形成されていることを特徴とする導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金導電体。
（１０）前記めっき層の上層に厚さ０．４～４μｍのＳｎめっき層が形成されていることを特徴とする前項９に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金導電体。
前項（１）に記載の発明によれば、化学組成が、Ｓｉ：０．２０～０．６８質量％、Ｍｇ：０．３５～０．７４質量％、Ｆｅ：０．０５～０．４５質量％、Ｃｕ：０．００５～０．１２質量％、Ｍｎ：０．００２～０．０４質量％、Ｃｒ：０．００２～０．０４質量％、Ｚｎ：０．００２～０．０８質量％、Ｔｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｎｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｖ：０．０００８～０．０４質量％、Ｂ：０．０００５～０．０４質量％、Ｚｒ：０．０００８～０．０４質量％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、Ｓｉ含有量：ＣsiとＭｇ含有量：ＣMgとの間で０．８≦ＣMg／Ｃsi≦１．７なる関係を有すると共に、室温における引張強さσB-RTが２２０ＭＰａ以上であり、１５０℃における引張強さσB-150との間で、σB-150／σB-RT≧０．７０なる関係式を満たすことで高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材となしうる。
前項（２）に記載の発明によれば、Ｓｉ：０．３６～０．５６質量％、Ｍｇ：０．４２～０．６８質量％、Ｆｅ：０．１２～０．３８質量％、Ｃｕ：０．０１～０．０８質量％、Ｍｎ：０．００４～０．０１８質量％、Ｃｒ：０．００４～０．０１８質量％、Ｚｎ：０．００４～０．０２８質量％、Ｔｉ：０．００４～０．０１８質量％、Ｎｉ：０．００４～０．０１８質量％、Ｖ：０．００１～０．０１８質量％、Ｂ：０．００１～０．０２８質量％、Ｚｒ：０．００１～０．０２８質量％を含有し、かつσB-RTが２５０ＭＰａ以上で、σB-150／σB-RT≧０．８０なる関係式を満たすことで、更に高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材となしうる。
前項（３）に記載の発明によれば、不可避不純物中のＧａが０．０４％質量％以下、Ｃａが０．０１質量％以下、Ｐｂが０．０１質量％以下、Ｂｉが０．０１質量％以下、Ｓｎが０．０１質量％以下、Ｉｎが０．００４質量％以下、Ｓｂが０．０１質量％以下にそれぞれ規制されているから、高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材となしうる。
前項（４）に記載の発明によれば、不可避不純物中のＧａが０．０４％質量％以下、Ｃａが０．０１質量％以下、Ｐｂが０．０１質量％以下、Ｂｉが０．０１質量％以下、Ｓｎが０．０１質量％以下、Ｉｎが０．００４質量％以、Ｓｂが０．０１質量％以下下にそれぞれ規制されているから、高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材となしうる。
前項（５）に記載の発明によれば、高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材を製造できる。
前項（６）に記載の発明によれば、更に高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材を製造できる。
前項（７）に記載の発明によれば、更に高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材を製造できる。
前項（８）に記載の発明によれば、更に高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材を製造できる。
前項（９）に記載の発明によれば、高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少なく、接触抵抗の低い導電部材となしうる。
前項（１０）に記載の発明によれば、高い導電率、高い引張強さ、高い疲労強度を有するとともに、高温環境下での強度低下が少なく、更に接触抵抗の低い導電部材となしうる。
本願発明者は、熱間圧延、冷間圧延を順次実施するＡｌ－Ｍｇ―Ｓｉ系のアルミニウム合金圧延材の製造方法において、熱間圧延前に溶体化処理温度まで加熱した後に圧延を開始し、熱間圧延上がりの合金材の表面温度を所定の温度以下とするとともに、熱間圧延終了後であって、冷間圧延を施す工程の開始から終了のいずれかのパスの間において溶体化処理を施すことなく時効硬化と延性回復を兼ねた熱処理を実施することにより、高い導電率を有しつつ高い強度を有し、かつ高温環境下での強度低下が少ないアルミニウム合金圧延材が得られることを見出し本願の発明に至った。
［アルミニウム合金圧延材の化学組成］
アルミニウム合金圧延材の組成において、各元素の添加目的及び含有量の限定理由は下記の通りである。
アルミニウム合金圧延材の組成において、各元素の添加目的及び含有量の限定理由は下記の通りである。
（Ｍｇ、Ｓｉ含有量）
Ｍｇ及びＳｉは本願の合金の強度、成形性、導電率などの特性を確保するために必要な元素であり、それぞれの含有量はＳｉ：０．２０～０．６８質量％、Ｍｇ：０．３５～０．７４質量％とする。Ｓｉ含有量が０．２０質量％未満あるいはＭｇ含有量が０．３５質量％未満では十分な強度を得ることができない。一方、Ｓｉ含有量が０．６８質量％、Ｍｇ含有量が０．７４質量％を超えると、固溶するＭｇとＳｉの影響により必要な導電率を得ることができない。また、Ｓｉ含有量は更に０．３６～０．５６質量％が好ましく、特に０．４０～０．５２質量％が一層好ましい。Ｍｇ含有量は更に０．４２～０．６８質量％が好ましく、特に０．４４～０．６２質量％が一層好ましい。
Ｍｇ及びＳｉは本願の合金の強度、成形性、導電率などの特性を確保するために必要な元素であり、それぞれの含有量はＳｉ：０．２０～０．６８質量％、Ｍｇ：０．３５～０．７４質量％とする。Ｓｉ含有量が０．２０質量％未満あるいはＭｇ含有量が０．３５質量％未満では十分な強度を得ることができない。一方、Ｓｉ含有量が０．６８質量％、Ｍｇ含有量が０．７４質量％を超えると、固溶するＭｇとＳｉの影響により必要な導電率を得ることができない。また、Ｓｉ含有量は更に０．３６～０．５６質量％が好ましく、特に０．４０～０．５２質量％が一層好ましい。Ｍｇ含有量は更に０．４２～０．６８質量％が好ましく、特に０．４４～０．６２質量％が一層好ましい。
（Ｍｇ／Ｓｉ比）
また、一般にＡｌ－Ｍｇ―Ｓｉ系合金におけるＭｇとＳｉは、Ｍｇ２Ｓｉなる微細な析出物を形成することで強度向上に寄与すると共にアルミニウム母相中の固溶量を減少させ、導電率を向上させることがよく知られている。そのため、Ｍｇ２Ｓｉを形成させるためのバランス組成、すなわちＭｇ含有量（質量％）：ＣMg、Ｓｉ含有量（質量％）：ＣSiとしたときの、ＣMg／ＣSi＝１．７３が有効組成であると言われてきたため、そのような報告例も多い。
また、一般にＡｌ－Ｍｇ―Ｓｉ系合金におけるＭｇとＳｉは、Ｍｇ２Ｓｉなる微細な析出物を形成することで強度向上に寄与すると共にアルミニウム母相中の固溶量を減少させ、導電率を向上させることがよく知られている。そのため、Ｍｇ２Ｓｉを形成させるためのバランス組成、すなわちＭｇ含有量（質量％）：ＣMg、Ｓｉ含有量（質量％）：ＣSiとしたときの、ＣMg／ＣSi＝１．７３が有効組成であると言われてきたため、そのような報告例も多い。
しかしながら本願発明者は、更に上記の電気的並びに機械的特性をバランスよく確保し、かつ最適化させるためには、このＭｇ／Ｓｉ比のバランス組成よりＳｉ量の多い過剰Ｓｉ側にすることが重要なファクターであることを見出した。このＭｇ／Ｓｉ比は、０．８≦ＣMg／ＣSi≦１．７とする。更に０．９≦ＣMg／ＣSi≦１．５が好ましい。
（Ｆｅ含有量）
Ｆｅは結晶粒の微細化効果が期待でき強度向上に有効な成分であるが、多量に含有すると耐食性が低下する。０．４５質量％を超えると耐食性への阻害要因となる。一方で、０．０５質量％未満では強度向上が期待できない上に、原材料として用いるアルミ地金のベース純度が上がり高価となる。従ってＦｅ含有量の範囲は０．０５～０．４５質量％とする。更に０．１２質量％以上０．３８質量％以下であることが好ましく、特に０．１８～０．３５質量％が一層好ましい。
Ｆｅは結晶粒の微細化効果が期待でき強度向上に有効な成分であるが、多量に含有すると耐食性が低下する。０．４５質量％を超えると耐食性への阻害要因となる。一方で、０．０５質量％未満では強度向上が期待できない上に、原材料として用いるアルミ地金のベース純度が上がり高価となる。従ってＦｅ含有量の範囲は０．０５～０．４５質量％とする。更に０．１２質量％以上０．３８質量％以下であることが好ましく、特に０．１８～０．３５質量％が一層好ましい。
（Ｃｕ含有量）
Ｃｕは強度向上に必要な成分であるが、多量に含有すると耐食性が低下する。０．１２質量％を超えると導電率の確保が難しい。一方で、０．００５質量％未満では強度の確保が難しい。従ってＣｕ含有量の範囲は０．００５～０．１２質量％とする。更に０．０１～０．０８質量％が好ましく、特に０．０１８～０．０６質量％が一層好ましい。
Ｃｕは強度向上に必要な成分であるが、多量に含有すると耐食性が低下する。０．１２質量％を超えると導電率の確保が難しい。一方で、０．００５質量％未満では強度の確保が難しい。従ってＣｕ含有量の範囲は０．００５～０．１２質量％とする。更に０．０１～０．０８質量％が好ましく、特に０．０１８～０．０６質量％が一層好ましい。
（Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ含有量）
ＭｎとＣｒは強度向上、Ｎｉは強度向上と析出促進、Ｚｎは析出促進の効果が期待できる元素であるが、一方で含有量が多くなると、ＭｎとＣｒは導電性を低下させ、Ｎｉは導電率低下と高温環境下における析出促進による強度低下が起こりやすくなり、Ｚｎは合金材の耐食性を低下させる。従って、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉの含有量は０．００２～０．０４質量％とする。更に０．００４～０．０１８質量％が好ましく、特に０．００８～０．０１５質量％が一層好ましい。Ｚｎの含有量は０．００２～０．０８質量％とし、更に０．００４～０．０２８質量％以下が好ましく、特に０．００８～０．０２２質量％が一層好ましい。
ＭｎとＣｒは強度向上、Ｎｉは強度向上と析出促進、Ｚｎは析出促進の効果が期待できる元素であるが、一方で含有量が多くなると、ＭｎとＣｒは導電性を低下させ、Ｎｉは導電率低下と高温環境下における析出促進による強度低下が起こりやすくなり、Ｚｎは合金材の耐食性を低下させる。従って、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉの含有量は０．００２～０．０４質量％とする。更に０．００４～０．０１８質量％が好ましく、特に０．００８～０．０１５質量％が一層好ましい。Ｚｎの含有量は０．００２～０．０８質量％とし、更に０．００４～０．０２８質量％以下が好ましく、特に０．００８～０．０２２質量％が一層好ましい。
（Ｚｒ、Ｖ含有量）
Ｚｒ及びＶは、少量では合金をスラブに鋳造する際に結晶粒を微細化する効果があり、また室温付近でのＡｌへの固溶量が少ないため、導電率の低下を抑えながら強度向上が期待できる元素であるが、固溶状態では微量でも導電率を大きく低下させるため、工程条件の影響を受けやすい。従ってＺｒの含有量は０．０００８～０．０４質量％とする。更に０．００１～０．０２８質量％が好ましく、特に０．００２～０．０２質量％が一層好ましい。また、Ｖの含有量は０．０００８～０．０４質量％とする。更に０．００１～０．０１８質量％以下が好ましく、特に０．００２～０．０１質量％が一層好ましい。
Ｚｒ及びＶは、少量では合金をスラブに鋳造する際に結晶粒を微細化する効果があり、また室温付近でのＡｌへの固溶量が少ないため、導電率の低下を抑えながら強度向上が期待できる元素であるが、固溶状態では微量でも導電率を大きく低下させるため、工程条件の影響を受けやすい。従ってＺｒの含有量は０．０００８～０．０４質量％とする。更に０．００１～０．０２８質量％が好ましく、特に０．００２～０．０２質量％が一層好ましい。また、Ｖの含有量は０．０００８～０．０４質量％とする。更に０．００１～０．０１８質量％以下が好ましく、特に０．００２～０．０１質量％が一層好ましい。
（Ｔｉ、Ｂ含有量）
Ｔｉ及びＢは、合金をスラブに鋳造する際に結晶粒を微細化するとともに凝固割れを防止する効果がある。前記効果はＴｉ又はＢの少なくとも１種の添加により得られ、両方を添加してもよい。しかしながら、多量に含有すると、サイズの大きい晶出物が多く生成するため、材料の圧延性や部材としての曲げ加工性に代表される機械的特性に悪影響を及ぼす。Ｔｉの含有量は０．００２～０．０４質量％とする。更に０．００４質量％以上０．０１８質量％以下が好ましく、特に０．００５～０．０１５質量％が一層好ましい。また、Ｂ含有量は０．０００５～０．０４質量％とする。更に０．００１～０．０２８質量％が好ましく、０．００５～０．０２質量％が一層好ましい。
Ｔｉ及びＢは、合金をスラブに鋳造する際に結晶粒を微細化するとともに凝固割れを防止する効果がある。前記効果はＴｉ又はＢの少なくとも１種の添加により得られ、両方を添加してもよい。しかしながら、多量に含有すると、サイズの大きい晶出物が多く生成するため、材料の圧延性や部材としての曲げ加工性に代表される機械的特性に悪影響を及ぼす。Ｔｉの含有量は０．００２～０．０４質量％とする。更に０．００４質量％以上０．０１８質量％以下が好ましく、特に０．００５～０．０１５質量％が一層好ましい。また、Ｂ含有量は０．０００５～０．０４質量％とする。更に０．００１～０．０２８質量％が好ましく、０．００５～０．０２質量％が一層好ましい。
（Ｇａ、Ｃａ含有量）
Ｇａ、Ｃａは粒界に偏析しやすく、含有量が多くなると延性や疲労強度を低下させるため少ないことが好ましい。不可避不純物としてのＧａ含有量は０．０４質量％以下とする。更に０．０３％以下が好ましく、特に０．０２％以下が一層好ましい。また、不可避不純物としてのＣａ含有量は０．０１質量％以下とする。更に０．００８質量％以下が好ましく、特に０．００６％以下が一層好ましい。
Ｇａ、Ｃａは粒界に偏析しやすく、含有量が多くなると延性や疲労強度を低下させるため少ないことが好ましい。不可避不純物としてのＧａ含有量は０．０４質量％以下とする。更に０．０３％以下が好ましく、特に０．０２％以下が一層好ましい。また、不可避不純物としてのＣａ含有量は０．０１質量％以下とする。更に０．００８質量％以下が好ましく、特に０．００６％以下が一層好ましい。
（Ｉｎ含有量）
Ｉｎは耐食性を著しく低下させるため少ないことが好ましい。不可避不純物としてのＩｎ含有量は０．００４質量％以下とする。更に０．００３質量％以下が好ましく、特に０．００２質量％以下が一層好ましい。
Ｉｎは耐食性を著しく低下させるため少ないことが好ましい。不可避不純物としてのＩｎ含有量は０．００４質量％以下とする。更に０．００３質量％以下が好ましく、特に０．００２質量％以下が一層好ましい。
（その他不純物元素）
上記以外のその他の不可避不純物元素としては、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これらその他の不可避不純物元素は個々の元素の含有量として０．０１質量％以下とする。更に０．００８質量％以下が好ましく、特に０．００５質量％以下が一層好ましい。
上記以外のその他の不可避不純物元素としては、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これらその他の不可避不純物元素は個々の元素の含有量として０．０１質量％以下とする。更に０．００８質量％以下が好ましく、特に０．００５質量％以下が一層好ましい。
次に、本願規定のアルミニウム合金圧延材を得るための処理工程について記述する。
常法にて溶解成分調整し、アルミニウム合金鋳塊を得る。得られた合金鋳塊に熱間圧延前加熱より前の工程として均質化処理を施すことが好ましい。
前記均質化処理はアルミニウム合金鋳塊中に晶出物及びＭｇ、Ｓｉを固溶させ均一な組織とするために実施するが、温度が高すぎると共晶融解が生じるため、４８０℃以上５７０℃以下で行うことが好ましく、特に５００℃以上５５０℃以下で行うことが好ましい。時間は１時間以上２０時間以下で行うことが好ましく、特に２時間以上１８時間以下で行うことが好ましい。
アルミニウム合金鋳塊に均質化処理を行った後、一旦冷却した後、あるいは冷却することなく引き続いて熱間圧延前加熱を行う。熱間圧延前加熱の好ましい温度範囲は４６０℃以上５４０℃以下である。時間は０．５時間以上１０時間以下が好ましい。更に好ましい範囲は、温度４８０℃以上５２０℃以下、時間１時間以上８時間以下である。なお、前記均質化処理及び熱間圧延前加熱双方の好ましい温度範囲にて均質化処理と熱間圧延前加熱を兼ねて同じ温度で加熱しても良い。
鋳造後熱間圧延前加熱前に鋳塊の表面近傍の不純物層を除去する為に鋳塊に面削を施すことが好ましい。面削は鋳造後均質化処理前であっても良いし、均質化処理後熱間圧延前加熱前であってもよい。
熱間圧延前加熱後のアルミニウム合金鋳塊に熱間圧延を施す。熱間圧延は粗熱間圧延と仕上げ熱間圧延からなり、粗熱間圧延機を用い複数のパスからなる粗熱間圧延を行った後、粗熱間圧延機とは異なる仕上げ熱間圧延機を用いて仕上げ熱間圧延を行う。なお、本願において、粗熱間圧延機での最終パスを熱間圧延の最終パスとする場合は、仕上げ熱間圧延を省略することができる。この熱間圧延の総圧下率は９３％以上９９．８％以下が好ましい。更に好ましい範囲は９５％以上９９．５％以下である。
粗熱間圧延では、溶体化処理に準じてＭｇ及びＳｉが固溶された状態を保持した後、粗熱間圧延のパスによるアルミニウム合金圧延材の冷却、若しくは粗熱間圧延のパス後とパス後の冷却による温度降下により焼き入れの効果を得ることができる。
上記粗熱間圧延のパス間の冷却は、アルミニウム合金圧延材を圧延しながら圧延後の部位に対し順次実施してもよいし、アルミニウム合金圧延材全体を圧延した後実施してもよい。冷却の方法は限定されないが、水冷であっても空冷であってもよいし、クーラントを利用してもよい。
本願において、粗熱間圧延の最終パス後に仕上げ圧延を行わない場合は、熱間圧延の最終パス直後のアルミニウム合金圧延材の表面温度を熱延上り温度とし、粗熱間圧延の最終パス後に仕上げ圧延を行う場合は、仕上げ圧延後のアルミニウム合金圧延材の表面温度を熱延上り温度とする。
上記熱延上り温度は２８０℃以下とすることが好ましい。熱延上り温度を２８０℃以下とすることにより有効な焼き入れ効果が得られ、その後の熱処理時により時効硬化するとともに導電率が向上する。熱延上り温度が高すぎると、焼き入れの効果が不足し、熱間圧延終了後冷間圧延終了前に熱処理を実施しても強度の向上が不十分となる。熱延上り温度は２５０℃以下が更に好ましく、特に２２０℃以下が好ましい。
なお、後工程の冷間圧延をコイルで実施するために熱間圧延後にコイル巻き取りを実施する際、巻き取り後の自然冷却速度が極めて遅くなる場合がある。その時、高温で長時間保持されると粗大な析出物が発生し過時効となるため、後述する熱処理による時効硬化が見込めなくなる。
従って、コイル状に巻き取る場合で仕上げ熱間圧延を行わない場合は、粗熱間圧延最終パス上りのアルミニウム合金板の表面温度は１８０℃以下が好ましい。粗熱間圧延の後仕上げ熱間圧延を行う場合は、仕上げ熱間圧延後のアルミニウム合金板の表面温度は１８０℃以下であることが好ましい。
熱間圧延終了後、所定の厚さのアルミニウム合金圧延材を得るまで、複数パスにより冷間圧延を実施する。熱間圧延終了後から中間熱処理前までの冷間圧延の圧下率は６０％以上９５％以下とするが良い。６０％未満では、冷間加工度が不足し、最終圧延材に必要な引張強さを得ることが出来ない。また、９５％を超えると最終圧延材に必要な伸びを確保することが出来ない。
冷間圧延を施す工程の開始から終了のいずれかのパスの間においてアルミニウム合金圧延材に中間熱処理を施すことで、時効硬化させるとともに導電率を向上させることができる。本願においてアルミニウム合金圧延材への中間熱処理は時効硬化及び導電率向上の効果を得るために２３０℃以上２９０℃以下の温度で実施することが好ましい。更に２４０℃以上２８０℃以下が更に好ましく、特に２５０℃以上２７０℃以下が一層好ましい。
前記熱間圧延終了後、冷間圧延を施す工程の開始から終了のいずれかのパスの間において実施するアルミニウム合金圧延材の中間熱処理の時間は、５分以上４時間以下の熱処理を実施することが好ましい。更に２０分以上３時間以下が好ましく、特に０．５時間以上２時間以下が一層好ましい。
前記中間熱処理後の冷間圧延により所定の厚さのアルミニウム合金圧延材とする。冷間圧延を実施することにより一般に加工硬化にて強度は向上する。この中間熱処理後の冷間圧延時の圧下率は、１０％以上６０％以下が好ましい。圧下率が１０％未満では最終圧延材に必要な強度を得ることが出来ない。また、６０％を超えると最終圧延材に必要な曲げ加工性を確保することが出来ない。更に２０％以上５５％以下が好ましく、特に３０％以上５０％以下が一層好ましい。
冷間圧延終了後に熱処理を実施すると冷間加工歪の回復と時効析出が同時に起こるため、強度向上は期待できないが、延性が向上し、曲げ加工性等の成形性を向上させることができる。この最終熱処理の好ましい温度範囲は１２０℃以上１８０℃以下である。時間は１時間以上１０時間以下が好ましい。更に好ましい範囲は、温度１３０℃以上１６０℃以下、時間は２時間以上６時間以下である。
冷間圧延後のアルミニウム合金圧延材に必要に応じて洗浄を実施しても良い。
なお、本願のアルミニウム合金圧延材の製造はコイルで行ってもよく、単板で行ってもよい。また、冷間圧延後の任意の工程でアルミニウム合金圧延材を切断し切断後の工程を単板で行ってもよいし、用途に応じスリットして条にしても良い。
上記の製造方法によれば、高い導電率を得つつ、曲げ加工性等の成形性を確保しながら強度を向上させることができ、優れたアルミニウム合金圧延材が得られる。
本願のアルミニウム合金圧延材の室温における引張強さσB-RTは２２０ＭＰａ以上と規定する。更に２５０ＭＰａ以上が好ましく、特に２７０ＭＰａ以上が一層好ましい。また、前記室温での引張強さσB-RTと１５０℃における引張強さσB-150のとの間で、σB-150／σB-RT≧０．７０なる関係式を満たすことを規定する。更にσB-150／σB-RT≧０．８０が好ましく、特にσB-150／σB-RT≧０．８５が一層好ましい。本願規定の室温と１５０℃における引張強さを満足することにより優れた熱伝導性と機械的特性を兼ね備えたアルミニウム合金圧延材となる。
また、本願のアルミニウム合金材は更に、その表面にＮｉめっき層、Ｎｉ－Ｐめっき層又はＮｉ－Ｂめっき層の何れかのめっき層を形成することで接続部の接触抵抗を著しく低減させることができ、また経時劣化も抑えられる。本発明において、Ｎｉめっき層の厚さを０．２～５μｍに、Ｎｉ－Ｐめっき層の厚さを０．２～５μｍに、Ｎｉ－Ｂめっき層の厚さを０．３～５μｍにそれぞれ規定するのは、前記下限値未満ではめっきによる前記効果が十分に得られず、５μｍを超えるとコストアップとなるとともに接触抵抗が高くなり不利となるためである。更にめっき層の厚さは０．５～４μｍ が好ましく、特に１～３μｍが一層好ましい。
電気的なＮｉめっきを施す場合のめっき浴には、ワット浴やスルファミン酸浴等の酸性のＮｉめっき液を用いるが、通電方法については個々の部材をぶら下げるラック法以外にバレルめっき法や長尺帯状のフープ材やコイル材に連続してめっきする方法を用いる事もできる。
Ｎｉ－Ｐめっき層並びにＮｉ－Ｂめっき層についてはその組成によって表面硬度が変化するが、これもめっき特性として重要なファクターとなる。硬さが低いと、導電体をボルト締結等で電気的に接続する際などに表面に傷がつき、欠陥となりやすくなる。また、硬さが高すぎると、曲げ成形時やボルト締結時に割れが発生しやすくなる。この硬さは、主に合金元素の濃度によって制御することができる。Ｎｉ－ＰめっきのＰ濃度は２～１２質量％、Ｎｉ－ＢめっきのＢ濃度は０．３～３質量％が好ましい。
Ｎｉめっき層、Ｎｉ－Ｐめっき層又は Ｎｉ－Ｂめっき層の各めっき層は、高温高湿潤環境下では酸化物や水和物を生じる場合があり、その結果、接触抵抗が増大してしまう場合がある。そのため、高温高湿潤環境下で用いられる場合においては各めっき層の上にＳｎめっき層を付与する構成が用いられる。この場合は、Ｎｉめっき、Ｎｉ－Ｐめっき又は Ｎｉ－Ｂめっきは下地として用いられるため、めっき厚は前記範囲を逸脱しない範囲で薄くても良い。Ｓｎめっき層の厚さは、０．４～４μｍと規定する。更に０．５～３．５μｍ が好ましく、特に１～３μｍが一層好ましい。
上記の各めっき層の表面にＳｎめっき層を形成するための処理方法には、硫酸第一スズを含む硫酸浴を用いた電気めっき等や、Ｓｎ塩に塩化スズ、還元剤に三塩化チタンを用いるような無電解法等が挙げられる。
Ｎｉめっき、Ｎｉ－Ｐめっき、Ｎｉ－Ｂめっき、Ｓｎめっきは前述の通り、接続部の接触抵抗の低減やその経時劣化の抑止効果によって用いられるが、上述した表面硬度以外にも特性に違いがあるためそれぞれ使い分けることができる。例えばＮｉめっきには表面硬度はやや低いものの伸びに優れる特徴があるため、めっき後に成形される用途に有利となる。また、Ｎｉ－Ｐのうち特にＰ濃度が高いものは非磁性であると言う特徴を有するため、磁化の影響を避けたい用途に適している。またＮｉ－Ｂめっきは表面硬度が非常に高い点と、はんだ付け性が比較的良好であることに特徴があるが、その反面分コスト高となる。Ｓｎめっきについては良好なはんだ付け性と前述した高温高湿潤環境下での経時劣化による接触抵抗の増大が少ないという特徴を付与することができる。また、はんだ付けをする用途には最適である。これらの点を考慮してめっき方法を選定することが望ましい。
以下に、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は、ここに記述する実施例に発明の範囲を限定するものではなく、本発明の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術範囲に含まれる。
［実施例１］
まず、表１に示す１２種類の化学組成のアルミニウム合金スラブに面削を施した。次に、面削後の合金スラブに対し加熱炉中で表２に記載の均質化処理を実施した後、同じ炉中で温度を変化させ表２に記載の熱間圧延前加熱を実施した。熱間圧延前加熱後のスラブを加熱炉中から取り出し、粗熱間圧延を実施した。
［実施例１］
まず、表１に示す１２種類の化学組成のアルミニウム合金スラブに面削を施した。次に、面削後の合金スラブに対し加熱炉中で表２に記載の均質化処理を実施した後、同じ炉中で温度を変化させ表２に記載の熱間圧延前加熱を実施した。熱間圧延前加熱後のスラブを加熱炉中から取り出し、粗熱間圧延を実施した。
粗熱間圧延の後、引き続き仕上げ熱間圧延を実施し、表２に記載の熱延上り温度、板厚の熱間圧延板を得た。仕上げ熱間圧延後の合金板に表２記載の熱処理、冷間圧延を施し、所定の板厚のアルミニウム合金板を得た。表１の合金スラブと表２の工程の組み合わせは表３の通りとした。
得られた合金板の室温での引張強さ、伸び、１５０℃における引張強さ、伸び、室温での疲労強度、導電率、曲げ加工性を以下の方法により評価した。
［室温での引張強さ、伸び］
引張強さ（σB-RT）及び伸び（δRT）は、ＪＩＳＺ２２４１金属材料引張試験方法に定めるＪＩＳ５号試験片を用い、圧延方向に対し平行方向に採取した試料について室温でＪＩＳＺ２２４１に準拠して実施した。σB-RTは２２０ＭＰａ以上、δRTは８％以上を合格とした。
［１５０℃における引張強さ、伸び］
１５０℃における引張強さ（σB-150）及び伸び（δ150）は、ＪＩＳＺ２２４１金属材料引張試験方法に定めるＪＩＳ５号試験片を用い、圧延方向に対し平行方向に採取した試料について試験片を恒温槽にて１５０±１０℃で３０分保持後に引張試験を実施した。σB-150は１７０ＭＰａ以上、δ150は９％以上を合格とした。
［疲労強度］
疲労強度は、ＪＩＳＺ２２７５金属平板の平面曲げ疲れ試験方法に定める１号試験片を用い、負荷を与える最も幅の狭い部分ｂを２０ｍｍとして圧延方向に対し平行方向に採取した試料について室温にてＪＩＳＺ２２７５に準拠して実施し、Ｓ－Ｎ線図を作成した。なお、疲労強度は１０７回まで試験して破壊しなかった数値としている。疲労強度は７０ＭＰａ以上を合格とした。
［導電率］
導電率は、国際的に採択された焼鈍標準軟銅（体積抵抗率１．７２４１×１０－２μΩｍ）の導電率を１００％ＩＡＣＳとしたときの相対値（％ＩＡＣＳ）として求めた。導電率は５６％ＩＡＣＳ以上を合格とした。
［曲げ加工性］
曲げ加工性は、ＪＩＳＺ２２４８金属材料曲げ試験方法の板厚が０．４ｍｍ以上の場合に準拠して曲げ角度を９０°、合金板の板厚の２倍を曲げ内側半径として、「６．３ Ｖブロック法による曲げ試験」を実施し、割れが発生しなかったものを○、割れはないがシワが発生したものを△、割れが発生したものを×として評価した。
［室温での引張強さ、伸び］
引張強さ（σB-RT）及び伸び（δRT）は、ＪＩＳＺ２２４１金属材料引張試験方法に定めるＪＩＳ５号試験片を用い、圧延方向に対し平行方向に採取した試料について室温でＪＩＳＺ２２４１に準拠して実施した。σB-RTは２２０ＭＰａ以上、δRTは８％以上を合格とした。
［１５０℃における引張強さ、伸び］
１５０℃における引張強さ（σB-150）及び伸び（δ150）は、ＪＩＳＺ２２４１金属材料引張試験方法に定めるＪＩＳ５号試験片を用い、圧延方向に対し平行方向に採取した試料について試験片を恒温槽にて１５０±１０℃で３０分保持後に引張試験を実施した。σB-150は１７０ＭＰａ以上、δ150は９％以上を合格とした。
［疲労強度］
疲労強度は、ＪＩＳＺ２２７５金属平板の平面曲げ疲れ試験方法に定める１号試験片を用い、負荷を与える最も幅の狭い部分ｂを２０ｍｍとして圧延方向に対し平行方向に採取した試料について室温にてＪＩＳＺ２２７５に準拠して実施し、Ｓ－Ｎ線図を作成した。なお、疲労強度は１０７回まで試験して破壊しなかった数値としている。疲労強度は７０ＭＰａ以上を合格とした。
［導電率］
導電率は、国際的に採択された焼鈍標準軟銅（体積抵抗率１．７２４１×１０－２μΩｍ）の導電率を１００％ＩＡＣＳとしたときの相対値（％ＩＡＣＳ）として求めた。導電率は５６％ＩＡＣＳ以上を合格とした。
［曲げ加工性］
曲げ加工性は、ＪＩＳＺ２２４８金属材料曲げ試験方法の板厚が０．４ｍｍ以上の場合に準拠して曲げ角度を９０°、合金板の板厚の２倍を曲げ内側半径として、「６．３ Ｖブロック法による曲げ試験」を実施し、割れが発生しなかったものを○、割れはないがシワが発生したものを△、割れが発生したものを×として評価した。
引張強さ、１５０℃引張強さ、疲労強度、導電率、及び曲げ加工性の評価結果を表３に示す。表３より、本願規定の化学組成、引張強さ、１５０℃引張強さ、及び導電率を満足する実施例記載のアルミニウム合金圧延材が確認できた。
［実施例２］
まず、表１に示す化学組成のアルミニウム合金スラブに面削を施した。次に、面削後の合金スラブに対し加熱炉中で表２に記載の均質化処理を実施した後、同じ炉中で温度を変化させ、表２に記載の熱間圧延前加熱を実施した。熱間圧延前加熱後のスラブを加熱炉中から取り出し、粗熱間圧延を実施した。
まず、表１に示す化学組成のアルミニウム合金スラブに面削を施した。次に、面削後の合金スラブに対し加熱炉中で表２に記載の均質化処理を実施した後、同じ炉中で温度を変化させ、表２に記載の熱間圧延前加熱を実施した。熱間圧延前加熱後のスラブを加熱炉中から取り出し、粗熱間圧延を実施した。
次に、アルカリエッチング及びデスマットは、以下のように行った。すなわち、アルミニウム合金板を５％ＮａＯＨ水溶液中に６０秒間浸漬し、その後流水にて水洗を実施し、引き続き、室温に保持した３０％硝酸水溶液に６０秒間浸漬し、更に流水にて水洗を実施した。
下地処理は、市販のジンケート液を純水で５００ｍｌ/Ｌの濃度に希釈し、室温に保持し、上記アルミニウム圧延材を６０秒間浸漬した。その後、水道水で３０秒間の流水洗浄した後、材を、６０％硝酸を純水で１００ｍｌ/Ｌの濃度に希釈し、室温に保持した亜鉛剥離液に３０秒間浸漬して亜鉛層を剥離した。更に水洗した後、上述のジンケート処理液に３０秒間浸漬して、アルミニウム圧延材上に亜鉛置換層を形成し、これを水洗することで下地処理を実施した。
Ｎｉめっき、Ｎｉ－Ｐめっき、Ｎｉ－Ｂめっき、Ｓｎめっきのそれぞれの浴組成を表４に示す。Ｎｉめっきは表４ａ）に示す硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸を主成分とするワット浴を用い、浴温５０℃、４Ａ／ｄｍ２のカソード電流密度で実施した。Ｎｉ－Ｐめっきは、表４ｂ）に示すニッケル塩に硫酸ニッケル、還元剤に次亜リン酸ナトリウムを含むめっき浴を用い、浴温９０℃にて浸漬のみを実施した。Ｎｉ－Ｂめっきは、表４ｃ）に示すニッケル塩として硫酸ニッケル、還元剤としてジメチルアミンボラン（以下、ＤＭＡＢ）を含むめっき浴を用い、浴温６５℃にて浸漬のみを実施した。Ｓｎめっきは表４ｄ）に示すスズ塩に塩化スズを用いためっき浴を用い、浴温６０℃にて浸漬のみを実施した。なお、それぞれめっき層の厚みが所定の厚さとなるように処理時間を設定した。表１の合金スラブと表２の工程ならびに表４のめっき浴組成との組み合わせは表５の通りとした。なお、表５におけるＮｏ．１０～１２については、表４ｂ）に示すめっき浴を用いてＮｉ－Ｐめっきを行った後、表４ｄ）に示すめっき浴を用いてＳｎめっきを行い、Ｎｉ－Ｐめっき層の上層にＳｎめっき層を形成した。
得られた導電体の接触抵抗、めっき厚さ、めっき密着性、耐食性を以下の方法により評価した。
［接触抵抗］
接触抵抗をＪＣＢＡ Ｔ３２３表面接触電気抵抗の測定方法に準拠し、四端子法によって実施した。上記方法によりめっきを施し、１５０℃で３０分保持後に室温まで冷却した平板状試験片を水平に保持し、鉛直方向から接触子を接触させ、水平方向には摺動させずに保持した状態で、鉛直方向から接触荷重を印加した。この際、１Ｎの荷重を印加した。接触抵抗測定における開放電圧は２０ｍＶ、通電電流は１０ｍＡとした。めっきを施した場合の接触抵抗は５０ｍΩを合格とした。
［めっき厚さ］
試料のめっき厚さはめっきしたアルミニウム基材の圧延方向に直角な断面を切り出し、クロスセクションポリッシャ（以下、ＣＰ）を用いて断面加工した面をＦＥ－ＳＥＭにて観察しめっき厚さを計測した。なお、ｎ数は５点とし平均値を求めた。
［めっき密着性］
めっき密着性は、上記の曲げ加工性と同じ治具を用い、ＪＩＳＺ２２４８金属材料曲げ試験方法の板厚が０．４ｍｍ以上の場合に準拠して曲げ角度を９０°、合金板の板厚の２倍を曲げ内側半径として、「６．３ Ｖブロック法による曲げ試験」を実施した試験片の曲げ加工を施した辺にテープを押し当ててテープ剥離を行い、剥がれが発生しなかったものを○、剥がれが発生したものを×として評価した。なお、使用するテープは、ＪＩＳＺ１５２２で規定されたセロハン粘着テープに準拠したものを用いた。
［耐食性］
耐食性は、ＪＩＳＺ２３７１塩水噴霧試験方法に規定される中性塩水噴霧試験に準拠して実施した。試験片は１５０×７０×板厚のサイズにて長手方向が圧延方向になるように切り出し、切断面をエポキシ系樹脂で保護したものを用い、３５℃、５％ＮａＣｌ中で６時間放置後に取り出し、流水にて洗浄後にエタノールに浸漬し、その後乾燥したものについて目視にて観察した。変化が認められなかったものを○、変色が認められたものを△、腐食生成物が認められたものを×として評価し、○と△とを合格レベルとした。
［接触抵抗］
接触抵抗をＪＣＢＡ Ｔ３２３表面接触電気抵抗の測定方法に準拠し、四端子法によって実施した。上記方法によりめっきを施し、１５０℃で３０分保持後に室温まで冷却した平板状試験片を水平に保持し、鉛直方向から接触子を接触させ、水平方向には摺動させずに保持した状態で、鉛直方向から接触荷重を印加した。この際、１Ｎの荷重を印加した。接触抵抗測定における開放電圧は２０ｍＶ、通電電流は１０ｍＡとした。めっきを施した場合の接触抵抗は５０ｍΩを合格とした。
［めっき厚さ］
試料のめっき厚さはめっきしたアルミニウム基材の圧延方向に直角な断面を切り出し、クロスセクションポリッシャ（以下、ＣＰ）を用いて断面加工した面をＦＥ－ＳＥＭにて観察しめっき厚さを計測した。なお、ｎ数は５点とし平均値を求めた。
［めっき密着性］
めっき密着性は、上記の曲げ加工性と同じ治具を用い、ＪＩＳＺ２２４８金属材料曲げ試験方法の板厚が０．４ｍｍ以上の場合に準拠して曲げ角度を９０°、合金板の板厚の２倍を曲げ内側半径として、「６．３ Ｖブロック法による曲げ試験」を実施した試験片の曲げ加工を施した辺にテープを押し当ててテープ剥離を行い、剥がれが発生しなかったものを○、剥がれが発生したものを×として評価した。なお、使用するテープは、ＪＩＳＺ１５２２で規定されたセロハン粘着テープに準拠したものを用いた。
［耐食性］
耐食性は、ＪＩＳＺ２３７１塩水噴霧試験方法に規定される中性塩水噴霧試験に準拠して実施した。試験片は１５０×７０×板厚のサイズにて長手方向が圧延方向になるように切り出し、切断面をエポキシ系樹脂で保護したものを用い、３５℃、５％ＮａＣｌ中で６時間放置後に取り出し、流水にて洗浄後にエタノールに浸漬し、その後乾燥したものについて目視にて観察した。変化が認められなかったものを○、変色が認められたものを△、腐食生成物が認められたものを×として評価し、○と△とを合格レベルとした。
接触抵抗、めっき厚さ、めっき密着性、耐食性の評価結果を表５に示す。表５より、本願規定の化学組成、接触抵抗、めっき厚さ、めっき密着性および耐食性を満足する実施例記載のアルミニウム合金圧延材が確認できた。
本発明に係るアルミニウム合金圧延材においては、高い導電率と優れた機械的特性を有し、車載用途を中心とした導電部材材料として用いることができて有用である。
Claims (10)
- 化学組成が、Ｓｉ：０．２０～０．６８質量％、Ｍｇ：０．３５～０．７４質量％、Ｆｅ：０．０５～０．４５質量％、Ｃｕ：０．００５～０．１２質量％、Ｍｎ：０．００２～０．０４質量％、Ｃｒ：０．００２～０．０４質量％、Ｚｎ：０．００２～０．０８質量％、Ｔｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｎｉ：０．００２～０．０４質量％、Ｖ：０．０００８～０．０４質量％、Ｂ：０．０００５～０．０４質量％、Ｚｒ：０．０００８～０．０４質量％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、Ｓｉ含有量：ＣsiとＭｇ含有量：ＣMgとの間で０．８≦ＣMg／Ｃsi≦１．７なる関係を有すると共に、室温における引張強さσB-RTが２２０ＭＰａ以上であり、１５０℃における引張強さσB-150との間で、σB-150／σB-RT≧０．７０なる関係式を満たすことを特徴とする導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
- Ｓｉ：０．３６～０．５６質量％、Ｍｇ：０．４２～０．６８質量％、Ｆｅ：０．１２～０．３８質量％、Ｃｕ：０．０１～０．０８質量％、Ｍｎ：０．００４～０．０１８質量％、Ｃｒ：０．００４～０．０１８質量％、Ｚｎ：０．００４～０．０２８質量％、Ｔｉ：０．００４～０．０１８質量％、Ｎｉ：０．００４～０．０１８質量％、Ｖ：０．００１～０．０１８質量％、Ｂ：０．００１～０．０２８質量％、Ｚｒ：０．００１～０．０２８質量％を含有し、かつσB-RTが２５０ＭＰａ以上で、σB-150／σB-RT≧０．８０なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
- 不可避不純物中のＧａが０．０４％質量％以下、Ｃａが０．０１質量％以下、Ｐｂが０．０１質量％以下、Ｂｉが０．０１質量％以下、Ｓｎが０．０１質量％以下、Ｉｎが０．００４質量％以下、Ｓｂが０．０１質量％以下にそれぞれ規制されていることを特徴とする請求項１に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
- 不可避不純物中のＧａが０．０４％質量％以下、Ｃａが０．０１質量％以下、Ｐｂが０．０１質量％以下、Ｂｉが０．０１質量％以下、Ｓｎが０．０１質量％以下、Ｉｎが０．００４質量％以下、Ｓｂが０．０１質量％以下にそれぞれ規制されていることを特徴とする請求項２に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材。
- 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のアルミニウム合金圧延材の化学組成を有するアルミニウム合金鋳塊に後続して実施される面削の前又は後に４８０℃以上５７０℃以下の温度で１時間以上２０時間以下の時間にて均質化処理し、そのまま冷却後あるいは冷却することなく、４６０℃以上５４０℃以下の温度で３０分以上１０時間以下の保持後に熱間圧延を開始し、複数の圧下パスにより圧下率９３％以上９９．８％以下の熱間圧延を実施した後、６０％以上９５％以下の冷間圧延を施す工程を含むことを特徴とする導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 冷間圧延を施す工程の開始から終了のいずれかのパスの間に少なくとも１回、２３０℃以上２９０℃以下、５分以上４時間以下の熱処理工程とそれに続く１０％以上６０％以下の冷間圧延工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 冷間圧延終了後に１２０℃以上１８０℃以下、１時間以上１０時間以下で熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 冷間圧延終了後に１２０℃以上１８０℃以下、１時間以上１０時間以下で熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のアルミニウム合金圧延材が用いられ、電気的な接点部において前記アルミニウム合金圧延材に厚さ０．２～５μｍのＮｉめっき層か、厚さ０．２～５μｍのＮｉ－Ｐめっき層か、厚さ０．３～５μｍのＮｉ－Ｂめっき層のいずれかのめっき層が形成されていることを特徴とする導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金導電体。
- 前記めっき層の上層に厚さ０．４～４μｍのＳｎめっき層が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の導電性並びに強度に優れたアルミニウム合金導電体。
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