JP6185419B2 - アルミニウムめっきステンレス鋼線 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウムめっきステンレス鋼線に関する。さらに詳しくは、本発明は、捻回性に優れ、自動車用ワイヤーハーネス用電線などに用いられる複合撚線などの用途に好適に使用することができるアルミニウムめっきステンレス鋼線および当該アルミニウムめっきステンレス鋼線が用いられた複合撚線に関する。

近年、自動車用ワイヤーハーネス用電線が細径化される傾向があり、これに伴って電線の強度の低下を防止するために銅線とＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼線とが撚り合わされた電線が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。また、電線の導体にはアルミニウムが使用される傾向があり、当該電線の細径化による強度の低下を防止するために、アルミニウム線との電食防止を考慮してアルミニウムめっきステンレス鋼線を用いる構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

国際公開第２００５／０２４８５１号パンフレット 特公平７−３１９３９号公報

しかし、一般に鋼線を細径化させる際には、鋼線に伸線加工が施されるが、アルミニウムめっきステンレス鋼線に伸線加工を施した場合には、ステンレス鋼線と対比して捻回性が低下するという欠点がある。当該捻回性は、ねじり破断に対する耐久性であり、捻回性の低下は、撚り線の生産性の低下に直結することになる。

アルミニウムめっきステンレス鋼線での捻回性の低下は、当該アルミニウムめっきステンレス鋼線に伸線加工を施したときに当該アルミニウムめっきステンレス鋼線が急激に変形することにより、ステンレス鋼のオーステナイトの一部がマルテンサイト化することに起因するものと考えられている。ステンレス鋼にマルテンサイト変態が生じた場合、当該ステンレス鋼の硬化および体積膨張が生じる。ステンレス鋼線の体積膨張は、ステンレス鋼の結晶粒の方向および大きさによる影響を受け、鋼線の長さ方向および直径方向のいずれの方向においてもステンレス鋼線は膨張する。

アルミニウムめっき被膜を有しないステンレス鋼線では、当該ステンレス鋼線を伸線加工のために伸線ダイスに通過させる際に線径が一定となるが、膨張した体積は、当該伸線ダイスによって鋼線の長さ方向に矯正されることから、線径のバラつきが発生しがたい。これに対して、アルミニウムめっきステンレス鋼線では、伸線加工後の線径は、伸線ダイスの内径とほぼ同一になるが、アルミニウムは、ステンレス鋼と対比して柔らかいことからアルミニウムめっき被膜の厚さが変化するため、ステンレス鋼線の体積膨張が線径方向にも現れる。このステンレス鋼線の体積膨張は、結晶粒の方向および大きさによる影響を受けるため、ステンレス鋼線の線径にバラつきが発生するものと考えられる。

アルミニウムめっきステンレス鋼線では、その強度はステンレス鋼線が担っていることから、ステンレス鋼線の線径にバラつきが存在する場合には、当該ステンレス鋼線にねじり応力が加わったとき、線径の細い部分にねじり応力が集中するため、鋼線が破断しやすくなる。

このようなステンレス鋼のマルテンサイト変態が生じたときに発生する問題は、アルミニウムめっき被膜を有しないステンレス鋼線では、当該ステンレス鋼線を焼鈍し、マルテンサイトをオーステナイト化させてステンレス鋼を軟化させることによって解消することができる。しかし、アルミニウムめっきステンレス鋼線では、焼鈍温度よりも低い温度でアルミニウムめっき被膜とステンレス鋼との合金化が進行し、合金化しためっき層は脆いことから、当該アルミニウムめっきステンレス鋼線に加工を施したときにめっき被膜が剥離するおそれがあることから、当該アルミニウムめっきステンレス鋼線に焼鈍を施すことは適切であるとはいえない。

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、捻回性に優れたアルミニウムめっきステンレス鋼線を提供することを目的とする。また、本願発明は、軽量化が図られ、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れた複合撚線を提供することを目的とする。

なお、本明細書では、複数種類の導体素線を用いた撚線を複合撚線と称する。

本発明は、
（１） ステンレス鋼線として、式：Ｍｄ３０＝４１３−４６２Ｃ−４６２Ｎ−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−９．５Ｎｉ〔式中の各元素は、ステンレス鋼線に含まれている各元素の含有率（単位：質量％）を示す〕で表わされるＭｄ３０が−１０〜７０℃であるオーステナイト系ステンレス鋼からなり、線径が０．０５〜０．５ｍｍであるステンレス鋼線が用いられ、当該ステンレス鋼線の表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜が形成されていることを特徴とするアルミニウムめっきステンレス鋼線、
（２） アルミニウムめっきステンレス鋼線の鋼芯線の線径のバラツキが４．０％以内である前記（１）に記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線、
（３） めっき被膜の厚さが５〜５０μｍである前記（１）または（２）に記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線、
（４） めっき被膜がアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶融めっき被膜である前記（１）〜（３）のいずれかに記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線、
（５） 複数の素線が撚り合わされてなる複合撚線であって、前記（１）〜（４）のいずれかに記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線を有することを特徴とする複合撚線、
（６） 最外周に配置される素線が、いずれもアルミニウム素線である前記（５）に記載の複合撚線、および
（７） アルミニウムめっきステンレス鋼線が、アルミニウム素線のみと接している前記（５）または（６）に記載の複合撚線
に関する。

本発明によれば、捻回性に優れたアルミニウムめっきステンレス鋼線が提供される。また、本発明によれば、軽量化が図られ、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れた複合撚線が提供される。

本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線の一実施態様を示す概略断面図である。 本発明の複合撚線に用いられるアルミニウムめっきステンレス鋼線の概略断面図である。 本発明の複合撚線の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。 （ａ）〜（ｉ）は、それぞれ、本発明の他の実施態様の複合撚線の概略断面図である。 本発明の実施例３４、比較例６、比較例７および比較例８で得られた複合撚線または撚線の電気抵抗の増加量の経時変化を示すグラフである。 本発明の実施例３５〜４６および比較例９〜１２で用いられたねじり試験装置の概略説明図である。

本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線は、前記したように、ステンレス鋼線として、式：Ｍｄ３０＝４１３−４６２Ｃ−４６２Ｎ−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−９．５Ｎｉで表わされるＭｄ３０が−１０〜７０℃であるオーステナイト系ステンレス鋼からなり、線径が０．０５〜０．５ｍｍであるステンレス鋼線が用いられ、当該ステンレス鋼線の表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜が形成されていることを特徴とする。本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線は、前記構成を有するので、捻回性に優れている。

以下に、本発明の複合撚線を図面に基づいて説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施態様のみに限定されるものではない。

図１は、本発明の複合撚線の一実施態様を示す概略断面図である。また、図２は、本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線の概略断面図である。

本発明の複合撚線１は、図１に示されるように、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂがステンレス鋼線２ａの表面に形成されたアルミニウムめっきステンレス鋼線２およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３を有する。

また、本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線２は、図２に示されるように、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂがステンレス鋼線２ａの表面に形成されている。

ステンレス鋼線２ａに伸線加工を施したときにマルテンサイトが生成することは、ステンレス鋼２ａの組成によって決定されるオーステナイトの安定性が関係しており、オーステナイトの安定性には温度依存性がある。

ステンレス鋼線２ａのオーステナイト安定度の一般的な指標として、式：Ｍｄ３０＝４１３−４６２Ｃ−４６２Ｎ−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−９．５Ｎｉがある。

式中の各元素は、ステンレス鋼線２ａに含まれている各元素の含有率（単位：質量％）である。Ｍｄ３０の温度が高くなるにしたがってステンレス鋼のマルテンサイト変態が生じる傾向にある。ステンレス鋼に炭素（Ｃ）などの元素を添加することにより、Ｍｄ３０の温度を低くし、ステンレス鋼のオーステナイトを安定化させることができる。なお、マルテンサイト変態は、一般的には加工率および加工速度がそれぞれ高くなるにしたがって進行しやすくなることが知られている。

本発明者らは、捻回性に優れたアルミニウムめっきステンレス鋼線を得るべく、ステンレス鋼線２ａにアルミニウムめっき被膜２ｂを形成させ、得られたアルミニウムめっきステンレス鋼線２に伸線加工を施した後の捻回性について鋭意研究を重ねた結果、ステンレス鋼線２ａの組成としてＭｄ３０を−１０〜７０℃に制御したとき、複合撚線を構成する素線の１種としてアルミニウムめっきステンレス鋼線を用いる際に安定な製造が可能となるアルミニウムめっきステンレス鋼線が得られることが見出された。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。

撚線は、生産性を向上させる観点から撚りピッチごとに各素線に１回転の捻りが加わる方法によって製造されることが多い。このため、各素線は、張力だけでなく、捻りに対する耐久性が要求される。

撚りピッチは、一般に撚り線の最外層の層芯径の２０倍以上とされる。例えば、直径０．１ｍｍの素線を用いて中心に１本、周辺に６本を有する７本撚線を製造するとき、最外層の層芯径は０．２ｍｍとなることから、撚りピッチは、その２０倍である４．０ｍｍ以上となるように選定されることになる。

本発明者らは、めっき線の捻りに対する耐久性の指標として、最小撚りピッチの捻れの８倍に相当する捻れを加えたときにめっき線が破断しないこととした。すなわち、これは、線径０．１ｍｍの素線では長さ０．５ｍｍあたりに１回転に相当する捻りである。目安として、めっき線の線径の５倍にあたる長さあたり１回転の捻じりを付与したときに破断しなければ、そのめっき線の捻回性は合格であり、撚線の製造に支障が生じないと考えられる。

Ｍｄ３０は、ステンレス鋼線２ａに伸線加工を施したときに、ステンレス鋼２ａにマルテンサイト変態が生じることを抑制する観点から、７０℃以下、好ましくは６５℃以下であり、Ｍｄ３０を低下させるためには、前記式に規定されている元素の含有率を高くすることが考えられるが、ＮｉおよびＣｒの含有率が高くなるとコストが増大し、Ｃ、ＳｉおよびＭｎの含有率が高くなるとステンレス鋼が硬質化し、加工性が低下することから、これらの事項を考慮して実用に即したな組成となるようにするためにＭｄ３０の下限値が−１０℃に設定されている。

ステンレス鋼線２ａを構成するステンレス鋼は、クロム（Ｃｒ）を１０質量％以上含有する合金鋼である。ステンレス鋼としては、例えば、ＪＩＳ Ｇ４３０９に規定されているオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。

オーステナイト系ステンレス鋼の具体例としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４などの一般にオーステナイト相が準安定であるとされるステンレス鋼；ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６などの安定オーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

ステンレス鋼線２ａの直径は、特に限定されず、本発明の複合撚線１の用途に応じて適宜調整することが好ましい。例えば、本発明の複合撚線１を自動車のワイヤーハーネスなどの用途に用いる場合には、ステンレス鋼線２ａの直径は、通常、０．０５〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。

ステンレス鋼線２ａの表面には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂが形成される。

本発明の複合撚線１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂが形成されたステンレス鋼線２ａが用いられているので、アルミニウムめっきステンレス鋼線２とアルミニウム素線３との密着性に優れ、引張強度および電気抵抗の経時的安定性にも優れている。

めっき被膜２ｂは、アルミニウムのみで形成されていてもよく、必要により、本発明の目的を阻害しない範囲内で他の元素が含有されていてもよい。

前記他の元素としては、例えば、ニッケル、クロム、亜鉛、ケイ素、銅、鉄などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの他の元素をアルミニウムに含有させた場合には、めっき被膜２ｂの機械的強度を高めることができ、ひいては本発明の複合撚線１の引張強度を高めることができる。前記他の元素のなかでは、ステンレス鋼線２ａの種類にもよるが、ステンレス鋼線２ａに含まれている鉄とめっき被膜２ｂに含まれているアルミニウムとの間で脆性を有する鉄−アルミニウム合金層の生成を抑制し、めっき被膜２ｂの機械的強度を高める観点から、ケイ素が好ましい。

めっき被膜２ｂにおける前記他の元素の含有率の下限値は、０質量％であるが、当該他の元素が有する性質を十分に発現させる観点から、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上であり、アルミニウム素線との接触による電位差腐食を抑制する観点から、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下である。

ステンレス鋼線２ａの表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂを形成させる方法としては、例えば、ステンレス鋼線２ａの表面にめっき被膜２ｂを形成する材料をめっきする方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

ステンレス鋼線２ａの表面にめっき被膜２ｂを形成する方法としては、例えば、溶融めっき法、電気めっき法、真空めっき法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの方法のなかでは、均一な膜厚の被膜を形成する観点から、溶融めっき法が好ましい。

ステンレス鋼線２ａにめっき膜を形成させる際には、めっき被膜の付着量を安定化させる観点から、めっき浴面からステンレス鋼線２ａを引き上げるときに耐熱クロス材をステンレス鋼線２ａに押し当てることにより、めっきの付着量を制御することが好ましい。

めっき被膜２ｂの厚さは、アルミニウムめっきステンレス鋼線２とアルミニウム素線３との密着性を向上させる観点から、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上であり、めっき被膜２ｂの機械的強度を高める観点から、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。

なお、本発明の複合撚線１においては、必要により、ステンレス鋼線２ａとめっき被膜２ｂとの間に中間層としてめっき層が形成されていてもよい。めっき層を構成する金属としては、例えば、亜鉛、ニッケル、クロム、これらの合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。また、めっき層は、１層のみで形成されていてもよく、同一または異なる金属からなる複数のめっき層が形成されていてもよい。なお、中間層は、ステンレス鋼線２ａにめっき被膜２ｂを溶融めっき法によって被覆する際に形成された合金層であってもよい。

以上のようにしてステンレス鋼線２ａの表面上にめっき被膜２ｂを形成させることにより、アルミニウムめっきステンレス鋼線２が得られる。

アルミニウムめっきステンレス鋼線２の鋼芯線の線径のバラツキは、捻回性を向上させる観点から、４．０％以内にあることが好ましい。なお、アルミニウムめっきステンレス鋼線２の鋼芯線の線径のバラツキは、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの値である。

次に、アルミニウムめっきステンレス鋼線２には、所望の線径を有するようにするために伸線加工が施される。アルミニウムめっきステンレス鋼線２に伸線加工を施す際には、ステンレス鋼にマルテンサイトが生成することを抑制することによってステンレス鋼線２の線径が均一となるようにし、捻回性を向上させる観点から、式：
［伸線加工率（％）］＝（１−［伸線加工前の断面積］÷［伸線加工前の断面積］）×１００
で示される伸線加工率が２０％以下となるようにアルミニウムめっきステンレス鋼線２に伸線加工を施すことが好ましい。

以上のようにして得られる本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線２は、捻回性に優れていることから、例えば、自動車用ワイヤーハーネス用電線などに用いられる複合撚線などの用途に好適に使用することができる。

本発明の複合撚線は、複数の素線が撚り合わされてなる複合撚線であり、前記アルミニウムめっきステンレス鋼線２を有することを特徴とする。本発明の複合撚線のなかでは、アルミニウムめっきステンレス鋼線２およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３を有する複合撚線１が好ましい。

アルミニウムめっきステンレス鋼線２およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線が用いられ、アルミニウムめっきステンレス鋼線およびアルミニウム素線３が撚り合わされた複合撚線１は、例えば、当該複合撚線１を圧着端子に装着し、複合撚線１と圧着端子とを圧着したとき、複合撚線１に含まれているアルミニウムめっきステンレス鋼線２が圧着部から引き出されがたく、優れた引張強度が発現され、さらに電気抵抗の経時的安定性に優れている。

また、本発明の複合撚線１は、アルミニウムめっきステンレス鋼線２およびアルミニウム素線３が用いられているので、軽量化が図られ、アルミニウムめっきステンレス鋼線２とともにアルミニウム素線３が用いられているので、引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れている。

さらに、本発明の複合撚線では、アルミニウムめっきステンレス鋼線２の表面とアルミニウム素線３の表面とが同質であることから、異種金属が接触したときのような電位差腐食を抑制することができる。

したがって、本発明の複合撚線は、端子と接続することにより、当該端子の信頼性を高めることができる。

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３は、アルミニウムで構成される素線であってもよく、アルミニウム合金で構成される素線であってもよい。

アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウム−ケイ素合金、アルミニウム−鉄合金、アルミニウム−クロム合金、アルミニウム−ニッケル合金、アルミニウム−亜鉛合金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マンガン合金、アルミニウム−マグネシウム合金（例えば、ＪＩＳ Ｈ４０４０に規定の合金番号Ａ５０５６など）、アルミニウム−マグネシウム−ケイ素合金、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム合金、アルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのアルミニウム合金は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

アルミニウム合金におけるアルミニウム以外の金属の含有率は、当該金属の種類などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、引張強度を向上させる観点から、０．３質量％以上であることが好ましく、軽量化を図るとともにアルミニウムめっきステンレス鋼線２との接触による電位差腐食を抑制する観点から、１０質量％以下であることが好ましい。

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３を構成する金属は、引張強度を向上させる観点から、好ましくはアルミニウム合金、より好ましくはアルミニウム−マンガン合金およびアルミニウム−マグネシウム−ケイ素合金である。

アルミニウム素線３の直径は、特に限定されず、本発明の複合撚線１の用途に応じて適宜調整することが好ましい。例えば、本発明の複合撚線１を自動車のワイヤーハーネスなどの用途に用いる場合には、アルミニウム素線３の直径は、通常、０．０５〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。

本発明の複合撚線１は、アルミニウムめっきステンレス鋼線２およびアルミニウム素線３を撚り合わせることによって製造することができる。なお、本発明の複合撚線１には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、アルミニウムめっきステンレス鋼線２およびアルミニウム素線３以外の素線が含まれていてもよい。

本発明の複合撚線１として、例えば、図１に示される断面形状を有する複合撚線１を製造する場合、図３に示される方法にしたがって製造することができる。図３は、本発明の複合撚線１の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。

図３に示されるように、アルミニウムめっきステンレス鋼線２は、供給ボビン４から供給され、アルミニウム素線３は、供給ボビン５から供給される。

図３に示される実施態様では、本発明の複合撚線１の中心部を構成する中心素線として１本のアルミニウムめっきステンレス鋼線２が供給ボビン４から供給されている。また、中心素線を包囲する周辺素線として６本のアルミニウム素線３が各供給ボビン５から送り出され、アルミニウムめっきステンレス鋼線２の周囲に供給されている。アルミニウムめっきステンレス鋼線２とアルミニウム素線３とを例えば矢印Ａ方向に捻りながら矢印Ｂ方向に搬送することにより、複合撚線１を製造することができる。

以上のようにして製造された複合撚線１は、図１に示される断面形状を有するが、本発明は、当該断面形状のみに限定されるものではない。

図１に示される複合撚線以外の他の断面形状を有する複合撚線としては、例えば、図４に示される断面形状を有する複合撚線１が挙げられる。図４において、（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ、本発明の他の実施態様の複合撚線の概略断面図である。

図４（ａ）〜（ｄ）には、それぞれ、最外周に配置されている素線がいずれもアルミニウム素線３であり、アルミニウムめっきステンレス鋼線２がアルミニウム素線３のみと接している複合撚線１の断面が示されている。

図４（ｅ）および（ｆ）には、それぞれ、最外周に配置されている素線がいずれもアルミニウム素線３であり、アルミニウムめっきステンレス鋼線２同士が接している複合撚線１の断面図が示されている。

また、図４（ｇ）〜（ｉ）には、それぞれ、アルミニウムめっきステンレス鋼線２が最外周に配置され、すべてのアルミニウムめっきステンレス鋼線２がアルミニウム素線３のみと接している複合撚線１の断面図が示されている。

図４（ａ）〜（ｉ）に示される実施態様のなかでは、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるように、アルミニウムめっきステンレス鋼線２がアルミニウム素線３のみと接していることが、端子（図示せず）に圧着したときに本発明の複合撚線１を端子に密着させるとともに、アルミニウムめっきステンレス鋼線２とアルミニウム素線との密着性を高め、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から好ましい。

複合撚線１を構成する中心素線の数は、例えば、図１に示されるように１本であってもよく、例えば、２〜６本程度の複数本であってもよい。本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、複合撚線１を構成する中心素線の数は、１本、３本または７本であることが好ましく、１本または３本であることがより好ましい。また、複合撚線１を構成する中心素線は、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、アルミニウムめっきステンレス鋼線２であることが好ましい。したがって、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、複合撚線１を構成する中心素線は、アルミニウムめっきステンレス鋼線２で構成され、その数が１本、３本または７本、好ましくは１本または３本であることが望ましい。

中心素線を包囲する周辺素線の数は、例えば、図１に示される実施態様では６本であるが、図４（ａ）〜（ｉ）に示されるように、６〜３６本程度の複数本であってもよい。本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、複合撚線１を構成する周辺素線の本数は、６〜３６本であることが好ましく、６本、１０本、１２本、１６本または１８本であることがより好ましく、６本、１０本または１２本であることがさらに好ましく、６本であることがさらに一層好ましい。また、複合撚線１を構成する周辺素線は、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、アルミニウム素線３であることが好ましい。

したがって、本発明の複合撚線１は、図１に示されるように、中心素線が１本のアルミニウムめっきステンレス鋼線２で構成され、当該中心素線を取り囲む周辺素線が６本のアルミニウム素線３で構成されていることが、軽量化が図られ、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れた複合撚線１を得る観点から好ましい。

以上説明したように、本発明の複合撚線１は、軽量化が図られており、引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れている。本発明の複合撚線１がこのように引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れているのは、以下の理由に基づくものと考えられる。

すなわち、例えば、鋼線とアルミニウム素線とが撚り合わされた撚線と端子とを圧着して接続したとき、撚線と端子との圧着部では、鋼線は、ほとんど変形せずに、当該鋼線よりも柔らかいアルミニウム素線が変形し、端子内部の空隙を充填するようになる。このような状態で撚線が端子から引っ張られたとき、鋼線の保持力は、アルミニウム素線との摩擦抵抗によって付与されているところ、鋼線とアルミニウム素線の間で滑りが起こりやすく、当該アルミニウム素線がほとんど変形しないため、鋼線とアルミニウム素線との接触部における摩擦抵抗の増大は小さく、鋼線が端子から引き抜かれやすくなるものと考えられる。

これに対して、本発明の複合撚線１では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂが表面に形成されているアルミニウムめっきステンレス鋼線２とアルミニウム素線３とが撚り合わされており、当該複合撚線１と端子とを圧着して接続したとき、複合撚線１と端子との圧着部では、アルミニウムめっきステンレス鋼線２に用いられているステンレス鋼線２ａは、ほとんど変形せずに、当該アルミニウムめっきステンレス鋼線２の表面に存在しているアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂとアルミニウム素線３とが塑性変形し、端子内部の空隙を充填するようになる。このような状態で複合撚線１が端子から引っ張られたとき、アルミニウムめっきステンレス鋼線２の表面に存在しているアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜２ｂとアルミニウム素線３との滑りが起こりにくく、摩擦抵抗が大きくなることから、アルミニウムめっきステンレス鋼線２に使用されているステンレス鋼線２ａが端子から引き抜かれがたくなるものと考えられる。

このように、本発明の複合撚線１は、前記したようにアルミニウムめっきステンレス鋼線２およびアルミニウム素線３が用いられていることから、軽量であり、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れているので、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに用いられる電線などの用途に使用することが期待されるものである。

次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜８
鋼線として線径が０．２ｍｍであり、表１に示す種類の鋼材からなる鋼線を用い、この鋼線を溶融アルミニウム浴（アルミニウムの純度：９９．７％以上）に浸漬することにより、表１に示される厚さのアルミニウム被膜を形成させた後、線径が０．２ｍｍとなるように伸線することにより、アルミニウムめっきステンレス鋼線を作製した。なお、被膜の厚さは、長さが１００ｍｍであるアルミニウム被膜を形成させたアルミニウムめっきステンレス鋼線の任意の５カ所を光学式外径測定器〔（株）キーエンス製、品番：ＬＳ−７０００〕を用いて０．１ｍｍ間隔で測定し、測定されたアルミニウムめっきステンレス鋼線の線径の平均値からアルミニウム被膜を形成する前の線径（０．２ｍｍ）を減算することによって求めた。

前記で得られたアルミニウムめっきステンレス鋼線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線として線径が０．２ｍｍであり、図１に示されるようにアルミニウム合金Ａ１０７０からなるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。

比較例１
実施例１において、アルミニウムめっきステンレス鋼線の代わりに、線径が０．２ｍｍであり、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼線にめっきを施さずに当該ステンレス鋼線をそのままの状態で中心素線として用いたこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製した。

次に、各実施例および比較例１で得られた複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表１に示す。

〔複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断〕
複合撚線を圧着端子〔日本端子（株）製、品番：１７５２１−Ｍ２〕に配設し、圧着端子を押圧することにより、複合撚線と圧着端子とを接続させて試料を作製した。作製した試料に対して引張試験を行ない、圧着部の中心素線の引き抜けまたは破断の評価に供した。

なお、各素線の１本あたりの破断強度は、次のとおりである。
ＳＵＳ３０４線からなるステンレス鋼線にアルミニウムを被覆したアルミニウムめっきステンレス鋼線：３８Ｎ
ＳＵＳ４３０線からなるステンレス鋼線にアルミニウムを被覆したアルミニウムめっきステンレス鋼線：３５Ｎ
アルミニウム合金Ａ１０７０からなるアルミニウム素線：９Ｎ
アルミニウム合金Ａ５０５６からなるアルミニウム素線：１４Ｎ

前記で得られた試料を５本用意し、各試料に対して、引張試験機〔（株）島津製作所製、商品名：オートグラフＡＧ−５０００Ｂ〕の一方のチャックに圧着端子、もう一方のチャックに複合撚線の中心素線をそれぞれ掴持し、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて中心素線が破断するかまたは引抜けるまで引張試験を行ない、中心素線の引き抜けたかどうかについて、以下の評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
×：中心素線が引き抜けた。
○：中心素線は引き抜けずに破断した。

表１に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例１で得られた撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。

なお、引張試験において中心素線が破断するときの強度は、前記アルミニウム被覆鋼線の１本あたりの破断強度とほぼ同等である。このことは、以下の表２〜表６に示される実施例および比較例についても同様である。

実施例９〜１１および比較例２
実施例１において、アルミニウムめっきステンレス鋼線およびアルミニウム素線を表２に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表２に示す。

表２に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例２で得られた撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。

実施例１２〜１６および比較例３
実施例１において、アルミニウムめっきステンレス鋼線を表３に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表３に示す。

表３に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例３で得られた複合撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。

実施例１７〜２１および比較例４
実施例１において、アルミニウムめっきステンレス鋼線を表４に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表４に示す。

表４に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例４で得られた複合撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。

実施例２２〜２４および比較例５
実施例１において、アルミニウムめっきステンレス鋼線およびアルミニウム素線を表５に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表５に示す。

表５に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例５で得られた複合撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。

実施例２５〜３３
実施例１において、溶融アルミニウム浴を表６に示すように変更し、アルミニウム被膜の厚さを１２μｍに変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、中心素線の引き抜けまたは破断を調べた。その結果を表６に示す。

表６に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、中心素線の引き抜けが起こらずに破断することがわかる。また、表１および表６に示された結果から、めっき被膜にアルミニウムとともに１質量％以上のケイ素、鉄、クロム、ニッケルまたは亜鉛が含まれていても中心素線の引き抜けが起こらずに破断することがわかる。

実施例３４
鋼線としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなり、線径が０．２ｍｍであるステンレス鋼線を用い、このステンレス鋼線を溶融アルミニウム浴（アルミニウムの純度：９９．７％以上）に浸漬することにより、厚さ８μｍのアルミニウムのめっき被膜を形成させた後、線径が０．２ｍｍとなるように伸線することにより、アルミニウムめっきステンレス鋼線を作製した。なお、被膜の厚さは、実施例１と同様にして測定した。

次に、前記で得られたアルミニウムめっきステンレス鋼線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線としてアルミニウム（Ａ１０７０）からなり、線径が０．２ｍｍであるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。

比較例６
鋼線としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなり、線径が０．２ｍｍであるステンレス鋼線を用い、この鋼線を溶融亜鉛浴に浸漬することにより、厚さ３μｍの亜鉛のめっき被膜を形成させた後、線径が０．２ｍｍとなるように伸線することにより、亜鉛被覆素線を作製した。なお、被膜の厚さは、実施例１と同様にして測定した。

次に、前記で得られた亜鉛被覆素線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線として線径が０．２ｍｍであり、アルミニウム（Ａ１０７０）からなるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。

比較例７
鋼線として線径が０．２２ｍｍであり、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線として線径が０．２ｍｍであり、アルミニウム（Ａ１０７０）からなるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。

比較例８
アルミニウム（Ａ１０７０）からなり、線径が０．２ｍｍであるアルミニウム素線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線としてアルミニウム（Ａ１０７０）からなり、線径が０．２ｍｍであるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、撚線を得た。

前記で得られた撚線を用い、以下の方法にしたがって各撚線の電気抵抗の経時的安定性を調べた。その結果を図５に示す。

なお、図５中、Ａは実施例３４で得られた複合撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果、Ｂは比較例６で得られた複合撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果、Ｃは比較例７で得られた複合撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果、Ｄは比較例８で得られた撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果である。

〔電気抵抗の経時的安定性〕
撚線をポリプロピレンで被覆し、１５ｃｍの長さに切断し、その両端に端子〔市販の０．６４（０２５）と呼ばれる車載用信号線の結線に用いられるオス端子であって、スズめっきが施された厚さ０．２ｍｍの黄銅製の端子〕をかしめることにより、圧着して接続し、試料を作製した。

前記で得られた４種類の試料をそれぞれ５本用意し、環境試験装置を用いて５０℃の温度で相対湿度９８％以上の雰囲気中で各試料について１０００時間環境試験を行なった。なお、試験中、任意の時間が経過したときに環境試験装置から試料を取り出し、定電流発生装置で前記試料に１ｍＡの電流を通電し、両端子間の電圧を測定し、その測定結果から電気抵抗の経時変化を調べた。なお、試験開始前の端子間の抵抗は、いずれの試料についても１９〜２２ｍΩの範囲にあった。

図５に示される結果から、実施例３４で得られた複合撚線（図５中のＡ）は、被膜とアルミニウム素線とで異種金属が接触している比較例６で得られた複合撚線（図５中のＢ）および比較例７で得られた複合撚線（図５中のＣ）と対比して、電気抵抗の経時変化量が小さいことから、電気抵抗の経時的安定性に優れていることがわかる。特に、実施例３４で得られた複合撚線（図５中のＡ）は、比較例８で得られた撚線（図５中のＤ）、すなわち中心素線および周辺素線がいずれもアルミニウム合金である撚線よりも電気抵抗の経時的安定性に優れていることは、本発明の複合撚線が奏する作用効果のなかでも特徴的な点である。

その理由として、アルミニウム素線からなる撚線を端子に圧着したとき、アルミニウムは内部応力が低下しやすいことから、端子とアルミニウムからなる素線との間に空隙が生じやすく、その結果、電気抵抗が次第に増大するとともに、アルミニウム素線の表面に酸化皮膜が形成され、さらに経時的に電気抵抗が高くなるものと考えられる。これに対して、本発明の複合撚線は、アルミニウム被膜が表面に形成された鋼線からなる素線を含んでいるため、この鋼線が圧着部の内部応力の低下を抑制することにより、経時的な電気抵抗の増大が抑えられたものと考えられる。

実施例３５〜４６および比較例９〜１２
ステンレス鋼線として表７に示す鋼種からなり、線径（直径）を０．１８０ｍｍ、０．２００ｍｍ、０．２３０ｍｍまたは０．２５０ｍｍに調整した後、固溶化熱処理が施されたオーステナイト系ステンレス鋼線を用意した。以下では、このめっき前のステンレス鋼線の線径（直径）を記号Ｄ_１で示す。

次に、各ステンレス鋼線を溶融アルミニウム浴（アルミニウムの純度：９９．７％以上）に浸漬することにより、めっき被膜の平均厚さが１２μｍ程度となるようにアルミニウム被膜を形成させた後、線径が０．２０ｍｍとなるように伸線加工を施すことにより、アルミニウムめっきステンレス鋼線を得た。

なお、アルミニウムめっきステンレス鋼線のめつき被膜の平均厚さは、長さが５００ｍｍのアルミニウムめっきステンレス鋼線の任意の５カ所を光学式外径測定器〔（株）キーエンス製、品番：ＬＳ−７０００〕を用いて０．１ｍｍ間隔で測定し、測定されたアルミニウム被覆素線の線径の平均値からめっき被膜を形成する前の線径Ｄ_１を減算することによって求めた。

めっき被膜を形成する前の線径Ｄ_１、めっき被膜を形成した後の線径Ｄ₂および伸線加工後の線径Ｄ₃を表８に示す。

次に、伸線加工後のアルミニウムめっきステンレス鋼線について、めっきを除去してステンレス鋼線のみを取り出し、その線径を評価した。その評価の手順は、以下のとおりである。

伸線加工後のアルミニウムめっきステンレス鋼線から長さ約１００ｍｍ前後のステンレス鋼線径の評価用試験片を切り出した。得られた試験片を塩酸および水酸化ナトリウム水溶液に浸漬することにより、めっき層を溶解させ、ステンレス鋼線のみを露出させた。

前記で得られたステンレス鋼線の任意の５０カ所について光学式外径測定器〔（株）キーエンス製、品番：ＬＳ−７０００〕を用いて線径を測定した。測定された線径のうち、最小値をＤ_{s min}とし、５０カ所の測定値の平均値をＤ_sとした。

前記で測定された平均値Ｄ_sと最小値Ｄ_{s min}から、式：
［バラつきＶ（％）］＝［（Ｄ_{ｓ min}−Ｄ_ｓ）／Ｄ_ｓ］×１００
に基づいてバラつきＶを求めた。

伸線加工後のステンレス鋼線の線径として、平均値Ｄ_ｓ、最小値Ｄ_{ｓ min}およびバラつきＶの値を表８に併記する。なお、バラつきＶの値が大きいステンレス鋼線は、伸線加工に伴うマルテンサイト変態によってステンレス鋼線の表面に凹凸が発生したためと考えられる。

次に、伸線加工が施されたアルミニウムめっきステンレス鋼線の捻回性を評価した。その評価の手順は、以下のとおりである。

伸線加工が施されたアルミニウムめっきステンレス鋼線を長さ１００ｍｍに切断することにより、試験線を作製し、図６に示される捻回性評価試験機を用いて以下の破断捻回数の測定方法に基づいて試験線が破断するまでの捻回数（破断捻回数）を測定した。その結果を表８に示す。

〔破断捻回数の測定方法〕
ねじり試験装置の試験線６をチャック７ａおよび７ｂで掴み、試験台９上の台車１２に固定されたおもり１１（質量：５０ｇ）による荷重を付与し、試験線６が撓まないようにした。

次に、チャック７ｂを矢印Ａ方向に回転させ、試験線６が破断するまでの回転数を整数値で求め、これを破断捻回数とした。

例えば、試験線６がチャック７ｂを９０回させるまでに破断しないが、９１回転させたときに破断した場合には、破断捻回数は、９０回である。

なお、捻回性の良否の判断基準は、線径の５倍にあたる線長あたり１回転の捻じりを付与したときに破断しないこととした。

表８では、伸線加工後のアルミニウムめっきステンレス鋼線の線径が０．２ｍｍであるので、試験線の長さを１００ｍｍとした試験では、捻回数１００回が良否の判断基準となる。

表８に示された結果から、実施例３５〜４６によれば、前記判断基準を満足し、捻回性に優れたアルミニウムめっきステンレス鋼線が得られることがわかる。

実施例４７〜５８および比較例１３〜１６
ステンレス鋼線として表７に示す鋼種からなり、線径（直径）を０．０９０ｍｍ、０．１００ｍｍ、０．１１５ｍｍまたは０．１２５ｍｍに調整した後、固溶化熱処理が施されたオーステナイト系ステンレス鋼線を用意した。

前記で固溶化熱処理が施されたオーステナイト系ステンレス鋼線を用い、前記と同様にして伸線加工後のステンレス鋼線径を測定し、捻回性の評価を行なった。その結果を表９に示す。

表９に示された結果から、実施例４７〜５８によれば、前記判断基準を満足し、捻回性に優れたアルミニウムめっきステンレス鋼線が得られることがわかる。

実施例５９〜７０および比較例１７〜２０
ステンレス鋼線として表７に示す鋼種からなり、線径（直径）を０．３６０ｍｍ、０．４００ｍｍ、０．４６０ｍｍまたは０．５００ｍｍに調整した後、固溶化熱処理が施されたオーステナイト系ステンレス鋼線を用意した。

前記で固溶化熱処理が施されたオーステナイト系ステンレス鋼線を用い、前記と同様にして伸線加工後のステンレス鋼線径を測定し、捻回性の評価を行なった。その結果を表１０に示す。

表１０に示された結果から、実施例５９〜７０によれば、前記判断基準を満足し、捻回性に優れたアルミニウムめっきステンレス鋼線が得られることがわかる。

以上の結果から明らかなように、本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線は、前記したように、ステンレス鋼線として、式：Ｍｄ３０＝４１３−４６２Ｃ−４６２Ｎ−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−９．５Ｎｉで表わされるＭｄ３０が−１０〜７０℃であるオーステナイト系ステンレス鋼からなり、線径が０．０５〜０．５ｍｍであるステンレス鋼線が用いられ、当該ステンレス鋼線の表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜が形成されているので、捻回性に優れている。

実験例（複合撚線の製造）
実施例４７〜７０で得られたアルミニウムめっきステンレス鋼線を中心素線とし、アルミニウム合金線を周辺素線として構成された複合撚線を以下の方法に基づいて製造した。

まず、アルミニウム合金Ａ１０７０からなり、直径が０．２０ｍｍに調整されたアルミニウム合金線を用意し、これを周辺素線として用いた。

次に、実施例４７〜７０のずれかで得られたアルミニウムめっきステンレス鋼線を巻き付けたボビン１個およびアルミニウム合金線を巻き付けたボビン６個を準備し、図３に示される撚線製造機を用い、撚りピッチ１２ｍｍで、長さ１００００ｍの複合撚線を製造した。このとき、アルミニウムめっきステンレス鋼線を巻き付けたボビンは、図３に示される撚線製造機のボビン４の位置に配置し、アルミニウム合金線を巻き付けたボビン６個は、それぞれボビン５の位置に配置した。これにより、ボビン４から繰り出されたアルミニウムめっきステンレス鋼線が中心素線となり、ボビン５から繰り出されたアルミニウム合金線が周辺素線となり、図１に示される形態を有する複合撚線を製造したところ、複合撚線を製造しているときに断線することがなく、長さ１００００ｍの複合撚線を順調に製造することができた。

これに対して、アルミニウムめっきステンレス鋼線として比較例９（鋼種Ｄ）で製造したアルミニウムめっきステンレス鋼線を用いた場合は、中心素線の破断が長さ１００００ｍの途中で２回生じたことから、当該アルミニウムめっきステンレス鋼線は、製造安定性の面で問題があった。

本発明のアルミニウムめっきステンレス鋼線は、捻回性に優れているので、自動車用ワイヤーハーネス用電線などに用いられる複合撚線などの用途に好適に使用することができる。また、本発明の複合撚線は、軽量であり、引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れているので、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる。

１ 複合撚線
２ アルミニウムめっきステンレス鋼線
２ａ 鋼線
２ｂ 被膜
３ アルミニウム素線
４ 供給ボビン
５ 供給ボビン
６ 試験線（アルミニウムめっきステンレス鋼線）
７ａ チャック
７ｂ チャック
８ 糸
９ 試験台
１０ プーリー
１１ おもり
１２ 台車
Ａ チャック７ｂの回転方向

Claims (7)

1. ステンレス鋼線として、式：Ｍｄ３０＝４１３−４６２Ｃ−４６２Ｎ−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−９．５Ｎｉ〔式中の各元素は、ステンレス鋼線に含まれている各元素の含有率（単位：質量％）を示す〕で表わされるＭｄ３０が−１０〜７０℃であるオーステナイト系ステンレス鋼からなり、線径が０．０５〜０．５ｍｍであるステンレス鋼線が用いられ、当該ステンレス鋼線の表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき被膜が形成されていることを特徴とするアルミニウムめっきステンレス鋼線。
2. アルミニウムめっきステンレス鋼線の鋼芯線の線径のバラツキが４．０％以内である請求項１に記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線。
3. めっき被膜の厚さが５〜５０μｍである請求項１または２に記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線。
4. めっき被膜がアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶融めっき被膜である請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線。
5. 複数の素線が撚り合わされてなる複合撚線であって、請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウムめっきステンレス鋼線を有することを特徴とする複合撚線。
6. 最外周に配置される素線が、いずれもアルミニウム素線である請求項５に記載の複合撚線。
7. アルミニウムめっきステンレス鋼線が、アルミニウム素線のみと接している請求項５または６に記載の複合撚線。

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