JP6418756B2 - Method for producing aluminum alloy conductor and method for producing electric wire using aluminum alloy conductor - Google Patents

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本発明は、振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線に用いられ、引張強度、耐屈曲性、及び伸線加工性に優れたアルミニウム合金導体の製造方法及びアルミニウム合金導体を用いた電線に関する。 The present invention is used for the wiring under under drive environment or vibration conditions such as vibration and bending, tensile strength, bending resistance, and using the manufacturing method and aluminum alloy conductor of good aluminum alloy conductor wire drawability Regarding electric wires.

アルミニウムは軽量で高い導電性を有し、しかも安価であることから、純銅に代わる導電性材料として有望視されている。しかし、アルミニウムは純銅に比較して引張強度が小さいことから、産業用ロボットケーブル用に使用する、例えば、線径が100μm以下の導体素線を形成する伸線加工を高効率で行うことができないという問題を有する。また、産業用ロボットケーブルに要求される耐屈曲性能、例えば、100万回以上の動的駆動(繰り返し曲げ)に耐える耐屈曲性能を、現状のアルミニウム基合金は有していない。そこで、アルミニウム基合金の金属組織を微細化、例えば、金属組織を構成する結晶粒の平均粒径を2μm以下とし、かつ1μm以下の粒径の結晶粒を断面積率で20%以上含むようにすると共に、粒径が10〜80nmのβダブルプライム相のナノ粒子を分散させることにより、100万回の動的駆動を保証した耐屈曲性導電材料が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Aluminum is promising as a conductive material to replace pure copper because it is lightweight, highly conductive, and inexpensive. However, since aluminum has a lower tensile strength than pure copper, it cannot be used for industrial robot cables, for example, wire drawing to form a conductor wire having a wire diameter of 100 μm or less with high efficiency. Have the problem. Moreover, the current aluminum-based alloy does not have the bending resistance required for industrial robot cables, for example, the bending resistance that can withstand dynamic driving (repeated bending) of 1 million times or more. Therefore, the metal structure of the aluminum-based alloy is refined, for example, the average grain size of the crystal grains constituting the metal structure is set to 2 μm or less, and the crystal grains having a grain size of 1 μm or less are included in a cross-sectional area ratio of 20% or more. At the same time, a bend-resistant conductive material that guarantees a dynamic drive of 1,000,000 times by dispersing nanoparticles of β double prime phase having a particle size of 10 to 80 nm has been proposed (for example, see Patent Document 1). ).

WO2013/002272号公報WO2013 / 002272 Publication

特許文献1の耐屈曲性導電材料は、金属組織を微細化することにより引張強度及び破断引張伸び率が向上され、伸線加工性が改善している。しかしながら、この耐屈曲性導電材料に対して、ロングスパンの機械装置用ケーブル等の用途を想定した場合、ケーブルに発生する自重張力に対して、この耐屈曲性導電材料の引張強度は不十分で、この耐屈曲性導電材料で作製したケーブルを単独では使用することができないという問題がある。 The bending-resistant conductive material of Patent Document 1 has improved tensile strength and breaking tensile elongation by refining the metal structure, thereby improving wire drawing workability. However, when the application of a long-span machine device cable, etc. is assumed for this bending-resistant conductive material, the tensile strength of this bending-resistant conductive material is insufficient for the self-weight tension generated in the cable. There is a problem that a cable made of this bending-resistant conductive material cannot be used alone.

更に、産業用ロボットを長期間に亘って安定して稼働させるには、100万回の動的駆動を保証する耐屈曲性では不十分であるという問題もある。そこで、金属組織を構成している結晶粒を伸線方向に配向させること、ナノ粒子の分散量を増加させることにより、疲労き裂の進展速度を低下させ、耐屈曲性の向上を図ることが行われている。しかしながら、特許文献1の耐屈曲性導電材料の金属組織では、微細化の程度が低いため、十分な等軸晶の金属組織を形成することができず、伸線加工時に結晶粒の配向性を十分に制御することは困難である。また、ナノ粒子の分散量を増加させるには、ナノ粒子形成元素の添加量を増加させる必要があるが、添加したナノ粒子形成元素の一部はアルミニウムの結晶粒内に固溶するため、ナノ粒子形成元素の固溶量の増加に伴って結晶粒の導電率が低下し、作製した導体素線の導電率も低下するという問題が生じる。更に、ナノ粒子形成元素の添加量を増加させた場合、ナノ粒子形成元素から粒径の大きな析出物が形成される頻度が向上し、この析出物が欠陥となって伸線加工中に線材が断線するという問題が生じる。 Furthermore, in order to stably operate an industrial robot for a long period of time, there is a problem that the bending resistance that guarantees a dynamic drive of 1 million times is insufficient. Therefore, by orienting the crystal grains constituting the metallographic structure in the wire drawing direction and increasing the amount of nanoparticles dispersed, the fatigue crack growth rate can be reduced and the bending resistance can be improved. Has been done. However, in the metal structure of the bending-resistant conductive material of Patent Document 1, since the degree of miniaturization is low, a sufficient equiaxed crystal structure cannot be formed, and the orientation of the crystal grains during the wire drawing process is reduced. It is difficult to control sufficiently. In order to increase the dispersion amount of nanoparticles, it is necessary to increase the addition amount of the nanoparticle-forming elements. However, since some of the added nanoparticle-forming elements are dissolved in the aluminum crystal grains, As the solid solution amount of the particle forming element increases, the conductivity of the crystal grains decreases and the conductivity of the produced conductor wire also decreases. Furthermore, when the amount of the nanoparticle-forming element added is increased, the frequency with which precipitates having a large particle size are formed from the nanoparticle-forming elements is improved, and the precipitate becomes a defect and the wire is formed during wire drawing. The problem of disconnection arises.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、アルミニウムの有する軽量で高い導電率を保持しながら、高い引張強度、高い耐屈曲性、及び高い伸線加工性を有し、振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線に使用することが可能なアルミニウム合金導体の製造方法及びアルミニウム合金導体を用いた電線の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has high tensile strength, high bending resistance, and high wire drawing workability while maintaining the light weight and high conductivity of aluminum, such as vibration and bending. and to provide a method for manufacturing a wire using the manufacturing method and aluminum alloy conductor of the aluminum alloy conductor that can be used for wiring under drive environment or vibration state.

前記目的に沿う第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法は、振動若しくは屈曲の駆動環境又は振動状態において常用されるアルミニウム合金導体の製造方法であって、
アルミニウムとの間で金属間化合物を生成し、アルミニウムに対する添加量が5質量%以下の領域に共晶反応又は包晶反応の生じる反応組成(即ち、共晶点又は包晶点)を有し、更に、アルミニウムに対する固溶限度が前記反応組成未満である元素Xを(アルミニウムに対して)0.3質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみの総和が100以上の強加工を行い、前記アルミニウム鋳造体の鋳造組織の微細化に伴って、アルミニウム微細結晶粒と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在する前記金属間化合物からなる第1のナノ粒子と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在する前記金属間化合物からなる第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織を形成し、
1)前記アルミニウム微細結晶粒の粒径を800nm以下、前記第1、第2のナノ粒子の粒径を500nm以下とし、しかも室温での引張試験時の引張強度を220MPa以上、室温での繰り返し屈曲試験による破断回数を300万回以上、室温での導電率を50%IACS以上とする、
2)前記アルミニウム鋳造体は、前記強加工前又は前記強加工中に、300℃以下の温度で熱処理される、又は
3)前記アルミニウム合金導体は、300℃以下の温度で熱処理されている
ここで、アルミニウム中の元素Xの含有量が0.3質量%未満では、第1、第2のナノ粒子の形成量が少なくなって、効果的なナノ粒子分散組織の形成ができない。一方、元素Xの含有量が5質量%を超えると、凝固過程で粒径の大きな金属間化合物の晶出物が形成され、強加工を行っても晶出物の微細分断及び分散を図ることができない。このため、元素Xの含有量を0.3質量%以上5質量%以下と規定した。
The method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention in accordance with the above object is a method for producing an aluminum alloy conductor that is commonly used in a vibration or bending drive environment or vibration state,
An intermetallic compound is formed with aluminum, and the addition amount to aluminum has a reaction composition in which an eutectic reaction or a peritectic reaction occurs in a region of 5% by mass or less (that is, a eutectic point or a peritectic point); Further, an aluminum casting containing 0.3% by mass or more and 5% by mass or less of element X (with respect to aluminum) whose solid solution limit in aluminum is less than the above reaction composition is subjected to strong processing having a total equivalent strain of 100 or more. As the cast structure of the aluminum casting is refined, the aluminum fine crystal grains, the first nanoparticles made of the intermetallic compound present in the aluminum fine crystal grains, and the aluminum fine crystals Forming a nanoparticle-dispersed structure having the second nanoparticle composed of the intermetallic compound present in the grain boundary of the grains ,
1) The aluminum fine crystal grains have a particle size of 800 nm or less, the first and second nanoparticles have a particle size of 500 nm or less, and the tensile strength at the time of a tensile test at room temperature is 220 MPa or more and is repeatedly bent at room temperature. The number of breaks in the test is 3 million times or more, and the electrical conductivity at room temperature is 50% IACS or more.
2) The aluminum casting is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or less before or during the strong processing, or
3) The aluminum alloy conductor is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or lower .
Here, when the content of the element X in aluminum is less than 0.3% by mass, the amount of the first and second nanoparticles formed becomes small, and an effective nanoparticle dispersed structure cannot be formed. On the other hand, if the content of element X exceeds 5% by mass, a crystallized product of an intermetallic compound having a large particle size is formed during the solidification process, and the crystallized product can be finely divided and dispersed even after strong processing. I can't. For this reason, the content of the element X is defined as 0.3% by mass or more and 5% by mass or less.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、前記鋳造組織は、1)アルミニウム中に前記元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体の初晶及びアルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、2)アルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、3)前記金属間化合物の晶出物及びアルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、及び4)アルミニウム中に前記元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体の初晶、アルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、及び前記金属間化合物の晶出物のいずれか1とすることができる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, the cast structure is: 1) a primary crystal of an aluminum-based solid solution in which the element X is dissolved in aluminum and a eutectic structure of aluminum and the intermetallic compound; 2) a eutectic structure of aluminum and the intermetallic compound, 3) a crystallized product of the intermetallic compound and a eutectic structure of aluminum and the intermetallic compound, and 4) the element X is dissolved in the aluminum. The primary crystal of the aluminum-based solid solution, the eutectic structure of aluminum and the intermetallic compound, and the crystallized product of the intermetallic compound can be used.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、前記アルミニウム鋳造体には、予め相当ひずみ2以下の塑性変形加工が加えられていることが好ましい。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, it is preferable that a plastic deformation process having an equivalent strain of 2 or less is applied to the aluminum cast body in advance.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、前記元素Xは鉄であって、アルミニウムに0.6質量%以上5質量%以下含有させることができる。
ここで、鉄はアルミニウムに対して1.5質量%以上2.5質量%以下含有されていることが好ましい。
そして、前記アルミニウム鋳造体はアルミニウムインゴット及びアルミニウムリサイクル回収材のいずれか一方又は双方を用いて鋳造することができる。
In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, the element X is iron, and can be contained in aluminum in an amount of 0.6 mass% to 5 mass%.
Here, iron is preferably contained in an amount of 1.5% by mass to 2.5% by mass with respect to aluminum.
And the said aluminum cast can be cast using any one or both of an aluminum ingot and an aluminum recycling collection | recovery material.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、前記元素Xはマンガンであって、アルミニウムに0.6質量%以上2.5質量%以下含有させることもできる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, the element X is manganese, and the aluminum may be contained in an amount of 0.6% by mass to 2.5% by mass.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、前記鋳造組織は、1)アルミニウム中に前記元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体及び該アルミニウム基固溶体に包摂された前記金属間化合物、又は2)アルミニウム中に前記元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体、該アルミニウム基固溶体に包摂された前記金属間化合物の晶出物、及び前記アルミニウム基固溶体中に析出した前記金属間化合物としてもよい。
そして、前記元素Xはクロムであって、アルミニウムに0.6質量%以上5質量%以下含有させることができる。
In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, the cast structure includes: 1) an aluminum-based solid solution in which the element X is dissolved in aluminum and the intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, or 2 The aluminum-based solid solution in which the element X is solid-solved in aluminum, the crystallized product of the intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, and the intermetallic compound precipitated in the aluminum-based solid solution may be used.
And the said element X is chromium, Comprising: 0.6 mass% or more and 5 mass% or less can be contained in aluminum.

前記目的に沿う第2の発明に係る電線の製造方法は、第1の発明に記載のアルミニウム合金導体に加工度5以上の引き抜き加工を行って形成、線径が0.03mm以上0.5mm以下である導体素線を使用する。 A method of manufacturing an electric wire according to a second invention that meets the above-mentioned object is formed by performing a drawing process with a processing degree of 5 or more on the aluminum alloy conductor according to the first invention, and a wire diameter of 0.03 mm or more and 0.5 mm. The following conductor strands are used.

第2の発明に係る電線の製造方法において、前記導体素線は350℃以下の温度で熱処理されることが好ましい。 In the method for manufacturing an electric wire according to the second invention, the conductor strand is preferably heat-treated at a temperature of 350 ° C. or lower.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法においては、凝固時に共晶反応又は包晶反応が生じるため、アルミニウム鋳造体の鋳造組織中は、微細な金属間化合物が分散した状態となる。このため、強加工によりアルミニウム鋳造体の鋳造組織の微細化、特に金属間化合物の分断と分散が容易となり、鋳造組織は、元素Xが過飽和固溶したアルミニウム微細結晶粒を経由して、アルミニウム微細結晶粒と、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ存在し、元素Xとアルミニウムとの反応で生成する金属間化合物からなる第1、第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織を形成することができる。その結果、アルミニウム合金導体の引張強度の向上を達成することができると共に、第1、第2のナノ粒子の生成に伴ってアルミニウム微細結晶粒内の元素Xの固溶量を減少させてアルミニウム合金導体の導電率を向上させることができる。
また、アルミニウム合金導体の金属組織がアルミニウム微細結晶粒で構成されているため伸び性が向上し、金属組織に繰り返し曲げが加えられても、ひずみが蓄積され難く疲労き裂が発生し難い。そして、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子が分散しているので、疲労き裂が発生しても、進展時に疲労き裂の偏向及び分岐が促進され、疲労き裂の進展速度が低下する。その結果、アルミニウム合金導体の耐屈曲性が向上し、アルミニウム合金導体を振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線に使用することができる。
In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, a eutectic reaction or a peritectic reaction occurs during solidification, so that a fine intermetallic compound is dispersed in the cast structure of the aluminum casting. For this reason, it becomes easy to refine the cast structure of an aluminum cast body by strong processing, in particular, to divide and disperse intermetallic compounds, and the cast structure passes through the aluminum fine crystal grains in which element X is supersaturated and solid-dissolved. A nanoparticle-dispersed structure having crystal grains and first and second nanoparticles made of an intermetallic compound formed by a reaction between element X and aluminum, which are present in the grains and in the grain boundaries of the aluminum fine crystal grains, respectively. Can be formed. As a result, it is possible to improve the tensile strength of the aluminum alloy conductor, and to reduce the solid solution amount of the element X in the aluminum fine crystal grains with the generation of the first and second nanoparticles, thereby reducing the aluminum alloy. The conductivity of the conductor can be improved.
In addition, since the metal structure of the aluminum alloy conductor is composed of aluminum fine crystal grains, the stretchability is improved, and even when bending is repeatedly applied to the metal structure, strain is hardly accumulated and fatigue cracks are not easily generated. Since the first and second nanoparticles are dispersed in the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries, respectively, even if fatigue cracks are generated, deflection and branching of the fatigue cracks are promoted during the development. , The fatigue crack growth rate decreases. As a result, the bending resistance of the aluminum alloy conductor is improved, and the aluminum alloy conductor can be used for wiring in a driving environment such as vibration or bending or in a vibration state.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、鋳造組織が、1)アルミニウム中に元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体の初晶及びアルミニウムと金属間化合物との共晶組織、2)アルミニウムと金属間化合物との共晶組織、3)金属間化合物の晶出物及びアルミニウムと金属間化合物との共晶組織、及び4)アルミニウム基固溶体の初晶、アルミニウムと金属間化合物との共晶組織、及び金属間化合物の晶出物のいずれか1である場合、鋳造組織中の金属間化合物の分断と分散を効率的に行うことができる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, the cast structure is 1) a primary crystal of an aluminum-based solid solution in which element X is dissolved in aluminum and a eutectic structure of aluminum and an intermetallic compound, 2) aluminum 3) Eutectic structure of intermetallic compound, 3) Crystallized product of intermetallic compound and eutectic structure of aluminum and intermetallic compound, and 4) Primary crystal of aluminum-based solid solution, eutectic of aluminum and intermetallic compound In the case of any one of the structure and the crystallized product of the intermetallic compound, the intermetallic compound in the cast structure can be efficiently divided and dispersed.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、アルミニウム鋳造体に、予め相当ひずみ2以下の塑性変形加工が加えられている場合、アルミニウム鋳造体中の共晶組織が粗く整合し、即ち、共晶組織が層状のアルミニウム部分と層状の金属間化合物部分とが交互に積層する状態になって、強加工時における共晶組織の崩壊が生じ易くなる。その結果、金属間化合物の分断が更に促進され、金属間化合物の分散をより効率的に行うことが可能になる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, when a plastic deformation process having an equivalent strain of 2 or less is previously applied to the aluminum casting, the eutectic structure in the aluminum casting is roughly aligned, The eutectic structure is in a state in which the layered aluminum portions and the layered intermetallic compound portions are alternately laminated, and the eutectic structure is easily collapsed during strong processing. As a result, the separation of the intermetallic compound is further promoted, and the intermetallic compound can be dispersed more efficiently.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、元素Xが鉄の場合、アルミニウムに対する固溶量が少ないため、アルミニウム合金導体の導電率が低減することを防止できる。
そして、アルミニウムに鉄が0.6質量%以上5質量%以下含有される場合、鉄の含有量に応じて、鋳造組織を、1)アルミニウム中に鉄が固溶したアルミニウム基固溶体の初晶及び共晶組織、2)共晶組織、3)アルミニウムと鉄との金属間化合物の晶出物及び共晶組織、及び4)初晶、共晶組織、及び晶出物のいずれか1とすることができる。その結果、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子が効果的に分散したナノ粒子分散組織を形成することができる。
In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, when the element X is iron, the amount of solid solution with respect to aluminum is small, so that the electrical conductivity of the aluminum alloy conductor can be prevented from being reduced.
And when iron contains 0.6 mass% or more and 5 mass% or less in aluminum, according to content of iron, a cast structure | tissue is used, 1) The primary crystal of the aluminum-based solid solution which iron dissolved in aluminum, and Eutectic structure, 2) eutectic structure, 3) crystallization and eutectic structure of an intermetallic compound of aluminum and iron, and 4) primary crystal, eutectic structure, and crystallization product. Can do. As a result, it is possible to form a nanoparticle dispersed structure in which the first and second nanoparticles are effectively dispersed in the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries, respectively.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、鉄がアルミニウムに対して1.5質量%以上2.5質量%以下含有されている場合、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、共晶組織が主体となり、初晶や晶出物は微細なので、強加工により共晶組織、初晶、晶出物の分断を効果的に進めることができ、鋳造組織の微細化が容易に達成できる。
ここで、アルミニウム鋳造体がアルミニウムインゴットを用いて鋳造される場合、アルミニウム微細結晶粒内の不純物濃度を低減させて、導電性を高くすることができる。
また、アルミニウム鋳造体がアルミニウムリサイクル回収材を用いて鋳造され、アルミニウムリサイクル回収材の鉄含有量が少ない場合や、アルミニウムインゴットとアルミニウムリサイクル回収材の双方を用いて鋳造され、アルミニウムリサイクル回収材の鉄含有量が多い場合でも、鉄をアルミニウムに対して1.5質量%以上2.5質量%以下含有されるように調節することができ、アルミニウムリサイクル回収材の使用率を向上させることができる。
In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, when iron is contained in an amount of 1.5% by mass or more and 2.5% by mass or less with respect to aluminum, the cast structure of the aluminum cast body is an eutectic structure. Since the primary crystals and crystallized substances are fine, the eutectic structure, primary crystals and crystallized substances can be effectively divided by strong processing, and the refinement of the cast structure can be easily achieved.
Here, when the aluminum casting is cast using an aluminum ingot, the impurity concentration in the aluminum fine crystal grains can be reduced to increase the conductivity.
In addition, when an aluminum casting is cast using an aluminum recycled material and the iron content of the recycled aluminum material is low, or when cast using both an aluminum ingot and an aluminum recycled material, the aluminum recycled material is iron. Even when the content is large, iron can be adjusted so as to be contained in an amount of 1.5% by mass or more and 2.5% by mass or less with respect to aluminum, and the usage rate of the aluminum recycled recovered material can be improved.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、元素Xがマンガンであって、アルミニウムに0.6質量%以上2.5質量%以下含まれる場合、マンガンの含有量に応じて、鋳造組織を、1)アルミニウム中にマンガンが固溶したアルミニウム基固溶体の初晶及び共晶組織、2)共晶組織、3)アルミニウムとマンガンとの金属間化合物の晶出物及び共晶組織、及び4)初晶、共晶組織、及び晶出物のいずれか1とすることができる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, when the element X is manganese and the aluminum is contained in an amount of 0.6 mass% or more and 2.5 mass% or less, depending on the manganese content, the cast structure 1) Primary crystal and eutectic structure of an aluminum-based solid solution in which manganese is dissolved in aluminum, 2) Eutectic structure, 3) Crystallized product and eutectic structure of an intermetallic compound of aluminum and manganese, and 4 ) Any one of primary crystal, eutectic structure, and crystallized product can be obtained.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、鋳造組織が、1)アルミニウム中に元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体及びアルミニウム基固溶体に包摂された金属間化合物、又は2)アルミニウム中に元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体、アルミニウム基固溶体に包摂された金属間化合物の晶出物、及びアルミニウム基固溶体中に析出した金属間化合物である場合、鋳造組織中の金属間化合物の分断と分散を効率的に行うことができる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, the cast structure is 1) an aluminum-based solid solution in which element X is solid-solved in aluminum and an intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, or 2) in aluminum. When the element X is an aluminum-based solid solution in which the element X is a solid solution, a crystallized product of an intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, and an intermetallic compound precipitated in the aluminum-based solid solution, the separation of the intermetallic compound in the cast structure Dispersion can be performed efficiently.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、元素Xがクロムであって、アルミニウムに0.6質量%以上5質量%以下含まれる場合、クロムの含有量に応じて、鋳造組織を、1)アルミニウム中にクロムが固溶したアルミニウム基固溶体及びアルミニウム基固溶体に包摂された金属間化合物、又は2)アルミニウム基固溶体、アルミニウム基固溶体に包摂された金属間化合物の晶出物、及びアルミニウム基固溶体中に析出した金属間化合物とすることができる。その結果、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子が効果的に分散したナノ粒子分散組織を形成することができる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, when the element X is chromium and aluminum is contained in an amount of 0.6% by mass or more and 5% by mass or less, depending on the chromium content, 1) an aluminum-based solid solution in which chromium is dissolved in aluminum and an intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, or 2) a crystallized product of an aluminum-based solid solution, an intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, and an aluminum group It can be an intermetallic compound precipitated in the solid solution. As a result, it is possible to form a nanoparticle dispersed structure in which the first and second nanoparticles are effectively dispersed in the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries, respectively.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、アルミニウム微細結晶粒の粒径は800nm以下、第1、第2のナノ粒子の粒径は500nm以下であり、室温での引張試験時の引張強度が220MPa以上、室温での繰り返し屈曲試験による破断回数が300万回以上、室温での導電率が50%IACS以上である場合、産業用ロボットや航空機等の高信頼性が要求される分野で使用されるケーブル用の導電材料として使用できる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, the aluminum fine crystal grains have a particle size of 800 nm or less, the first and second nanoparticles have a particle size of 500 nm or less, and a tensile force during a tensile test at room temperature. When the strength is 220 MPa or more, the number of breaks in a repeated bending test at room temperature is 3 million times or more, and the electrical conductivity at room temperature is 50% IACS or more, in fields that require high reliability such as industrial robots and aircraft It can be used as a conductive material for the cable used.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、アルミニウム鋳造体が、強加工前又は強加工中に、300℃以下の温度で熱処理される場合、アルミニウム鋳造体の鋳造組織を形成している結晶粒の粒成長を防止して、結晶粒内に存在するひずみを除去することができ、アルミニウム鋳造体の伸び性を向上させて、強加工を効率的に行うことができる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, when the aluminum cast body is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or less before or during strong processing, a cast structure of the aluminum cast body is formed. The grain growth of the crystal grains can be prevented, the strain existing in the crystal grains can be removed, the extensibility of the aluminum casting can be improved, and the strong processing can be efficiently performed.

第1の発明に係るアルミニウム合金導体の製造方法において、アルミニウム合金導体が、300℃以下の温度で熱処理される場合、強加工を経て形成されたアルミニウム合金導体中に存在する加工ひずみの除去を、アルミニウム合金導体を形成しているアルミニウム微細結晶粒及び第1、第2のナノ粒子の粒成長をそれぞれ防止しながら行うことができる。これにより、アルミニウム合金導体の二次加工を容易に行うことができる。 In the method for producing an aluminum alloy conductor according to the first invention, when the aluminum alloy conductor is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or lower, removal of processing strain present in the aluminum alloy conductor formed through strong processing is performed. This can be performed while preventing the grain growth of the aluminum fine crystal grains and the first and second nanoparticles forming the aluminum alloy conductor. Thereby, the secondary processing of the aluminum alloy conductor can be easily performed.

第2の発明に係る電線の製造方法においては、第1の発明に記載のアルミニウム合金導体の鋳造組織が微細化されて等軸晶の結晶粒で構成されているので、このアルミニウム合金導体に加工度5以上の引き抜き加工を行うことにより形成する導体素線は、微細結晶粒が、その長手方向を引き抜き加工方向に向けて配向する組織で形成される。これにより、伸線方向(引き抜き方向)に直交する方向に付与される応力ひずみ、即ち、導体素線に曲げ変形を加えた際の応力ひずみに対する耐疲労性を著しく向上させることができる。そして、導体素線の線径を0.03mm以上0.5mm以下とすることで、導体素線に繰り返し曲げが負荷された際に発生する応力ひずみの絶対値を小さくすることができ、電線の耐屈曲性を向上させることができる。その結果、電線使用時の早期断線を防止して、この電線を使用した各種装置の信頼性を向上させることができると共に、各種装置のメンテナンス負担を軽減することができる。 In the method for manufacturing the electric wire according to the second invention, the cast structure of the aluminum alloy conductor according to the first invention is refined and configured with equiaxed crystal grains. The conductor wire formed by performing the drawing process at a degree of 5 or more is formed with a structure in which fine crystal grains are oriented with the longitudinal direction oriented in the drawing process direction. Thereby, it is possible to remarkably improve the fatigue resistance against stress strain applied in a direction orthogonal to the wire drawing direction (drawing direction), that is, stress strain when bending deformation is applied to the conductor wire. And by making the wire diameter of the conductor wire 0.03 mm or more and 0.5 mm or less, the absolute value of stress strain generated when bending is repeatedly applied to the conductor wire can be reduced. Flexibility can be improved. As a result, early disconnection at the time of using the electric wire can be prevented, the reliability of various devices using the electric wire can be improved, and the maintenance burden on the various devices can be reduced.

第2の発明に係る電線の製造方法において、導体素線が350℃以下の温度で熱処理される場合、導体素線を構成している結晶粒の粒成長を防止して、結晶粒内に存在するひずみを除去することができ、導体素線の伸び性を向上させることができる。このため、金属組織に繰り返し曲げが加えられても、金属組織内にひずみが蓄積され難くなる。これにより、電線の耐屈曲性を更に向上させることができる。 In the method for manufacturing an electric wire according to the second invention, when the conductor strand is heat-treated at a temperature of 350 ° C. or lower, the grain growth of the crystal grains constituting the conductor strand is prevented and exists in the crystal grains. The strain to be removed can be removed, and the elongation of the conductor wire can be improved. For this reason, even if bending is repeatedly applied to the metal structure, strain is hardly accumulated in the metal structure. Thereby, the bending resistance of an electric wire can further be improved.

HPT法の模式図である。It is a schematic diagram of the HPT method.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の第1の実施の形態に係る製造方法で製造されるアルミニウム合金導体は、アルミニウムとの間で金属間化合物を生成し、アルミニウムに対する添加量が5質量%以下の領域に共晶反応の生じる反応組成を有し、更に、アルミニウムに対する固溶限度が反応組成未満である元素Xの一例である鉄を0.6質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に、相当ひずみが100以上の強加工を施すことにより製造される。なお、鉄は、アルミニウム中に0.052質量%しか固溶しないので、アルミニウム中に鉄を添加しても、アルミニウムの導電率を大きく損なうことを防止できる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
The aluminum alloy conductor manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention generates an intermetallic compound with aluminum, and the eutectic reaction is performed in a region where the amount of addition to aluminum is 5% by mass or less. In an aluminum cast body that has a reaction composition to be produced and further contains 0.6% by mass or more and 5% by mass or less of iron which is an example of the element X whose solid solution limit with respect to aluminum is less than the reaction composition, the equivalent strain is 100 or more. It is manufactured by applying strong processing. In addition, since iron dissolves only 0.052 mass% in aluminum, even if iron is added to aluminum, it is possible to prevent the electrical conductivity of aluminum from being greatly impaired.

アルミニウム鋳造体に相当ひずみが100以上の強加工を施す方法として、例えば、HPT(High−Pressure Torsion)法を採用する。HPT法では、図1に示すように、円板状の被加工物10を、それぞれ中央部に被加工物10の形状に沿って形成された凹状の窪み11、11aを備えた上、下アンビル12、13で挟み込み、被加工物10に大きな圧力をかけながら、下アンビル13を上アンビル12に対して回転させることにより、被加工物10にせん断ひずみを導入する。ここで、被加工物10の厚さをt、下アンビル13の回転角をθとすると、被加工物10の中心から半径rの位置における相当ひずみεθは、θr/(31/2t)となる。従って、被加工物10の形状を固定した場合、強加工時における下アンビル13の回転角、即ち、回転回数を管理することで、被加工物10に加える相当ひずみを調節することができる。なお、被加工物の形状は、環状としてもよい。環状の被加工物では、被加工物の内周側と外周側において導入されるひずみ量の差が小さく、被加工物の組織の微細化を効率的に行うことができる。 For example, an HPT (High-Pressure Torsion) method is employed as a method of subjecting the aluminum casting to strong processing with an equivalent strain of 100 or more. In the HPT method, as shown in FIG. 1, a disk-shaped workpiece 10 is provided with concave depressions 11 and 11a formed along the shape of the workpiece 10 at the center, respectively, and a lower anvil. The lower anvil 13 is rotated with respect to the upper anvil 12 while being sandwiched between 12 and 13 and a large pressure is applied to the workpiece 10, thereby introducing shear strain into the workpiece 10. Here, when the thickness of the workpiece 10 is t and the rotation angle of the lower anvil 13 is θ, the equivalent strain ε θ at the position of the radius r from the center of the workpiece 10 is θr / (3 1/2 t ) Therefore, when the shape of the workpiece 10 is fixed, the equivalent strain applied to the workpiece 10 can be adjusted by managing the rotation angle of the lower anvil 13 during strong machining, that is, the number of rotations. Note that the shape of the workpiece may be annular. In an annular workpiece, the difference in strain introduced between the inner periphery and the outer periphery of the workpiece is small, and the structure of the workpiece can be refined efficiently.

アルミニウム鋳造体の鋳造組織、即ち、被加工物10の鋳造組織は、1)アルミニウム中に鉄が固溶したアルミニウム基固溶体の初晶及びアルミニウムとAl−Fe系金属間化合物との共晶組織、2)アルミニウムとAl−Fe系金属間化合物との共晶組織、3)Al−Fe系金属間化合物の晶出物及びアルミニウムとAl−Fe系金属間化合物との共晶組織、及び4)アルミニウム基固溶体の初晶、アルミニウムとAl−Fe系金属間化合物との共晶組織、及びAl−Fe系金属間化合物の晶出物のいずれか1である。このため、被加工物10に強加工を施すと、被加工物10の鋳造組織中に存在する初晶、共晶組織、晶出物は、強加工により分断が繰り返されて徐々に微細化し、例えば、粒径が800nm以下で等軸晶のアルミニウム微細結晶粒と、アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在するAl−Fe系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第1のナノ粒子と、アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在するAl−Fe系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織が生成することにより、アルミニウム合金導体が形成される。なお、Al−Fe系金属間化合物とは、AlFe及びAlFeのいずれか一方又は双方をさす。 The cast structure of the cast aluminum body, that is, the cast structure of the workpiece 10 is 1) a primary crystal of an aluminum-based solid solution in which iron is dissolved in aluminum and a eutectic structure of aluminum and an Al—Fe intermetallic compound, 2) Eutectic structure of aluminum and Al—Fe intermetallic compound, 3) Crystallized product of Al—Fe intermetallic compound and eutectic structure of aluminum and Al—Fe intermetallic compound, and 4) Aluminum. One of the primary crystal of the base solid solution, the eutectic structure of aluminum and the Al—Fe intermetallic compound, and the crystallization product of the Al—Fe intermetallic compound. For this reason, when the workpiece 10 is subjected to strong processing, the primary crystal, eutectic structure, and crystallized material existing in the cast structure of the workpiece 10 are gradually refined by being repeatedly divided by strong processing, For example, it is composed of an equiaxed aluminum fine crystal grain having a particle size of 800 nm or less and an Al—Fe-based intermetallic compound existing in the aluminum fine crystal grain. By forming a nanoparticle-dispersed structure consisting of particles and second nanoparticle having a particle diameter of 500 nm or less, including aluminum and Al—Fe-based intermetallic compound existing at the grain boundary of aluminum fine crystal grains, aluminum An alloy conductor is formed. The Al—Fe intermetallic compound refers to either one or both of Al 3 Fe and Al 6 Fe.

アルミニウム合金導体の金属組織がアルミニウム微細結晶粒で構成されているため伸び性が向上し、金属組織に繰り返し曲げが加えられても、ひずみが蓄積され難く疲労き裂が発生し難い。そして、疲労き裂が発生しても、疲労き裂がアルミニウム微細結晶粒の粒界を進展する場合、粒界に沿って疲労き裂の偏向及び分岐が生じ、更に、粒界には第2のナノ粒子が分散しているので、第2のナノ粒子に疲労き裂が衝突した場合、疲労き裂の偏向及び分岐が生じる。一方、疲労き裂がアルミニウム微細結晶粒の粒内を進展する場合、アルミニウム微細結晶粒内には第1のナノ粒子が分散しているので、第1のナノ粒子に疲労き裂が衝突した場合、疲労き裂の偏向及び分岐が生じる。これにより、疲労き裂の進展速度が低下する。その結果、アルミニウム合金導体の耐屈曲性が向上し、アルミニウム合金導体を振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線に使用することができる。 Since the metal structure of the aluminum alloy conductor is composed of aluminum fine crystal grains, the extensibility is improved, and even if bending is repeatedly applied to the metal structure, strain is hardly accumulated and fatigue cracks are not easily generated. Even if a fatigue crack is generated, if the fatigue crack propagates through the grain boundary of the aluminum fine crystal grain, the fatigue crack is deflected and branched along the grain boundary. Therefore, when a fatigue crack collides with the second nanoparticle, deflection and branching of the fatigue crack occur. On the other hand, when the fatigue crack propagates in the aluminum fine crystal grains, the first nanoparticles are dispersed in the aluminum fine crystal grains, so that the fatigue crack collides with the first nanoparticles. Fatigue crack deflection and bifurcation occur. Thereby, the growth rate of fatigue cracks is reduced. As a result, the bending resistance of the aluminum alloy conductor is improved, and the aluminum alloy conductor can be used for wiring in a driving environment such as vibration or bending or in a vibration state.

アルミニウム鋳造体は、純度が99.9質量%(残部は不可避的不純物)のアルミニウムインゴットに、純度が99質量%(残部は不可避的不純物)の鉄インゴットを所定量加えて、アルミニウムに対する鉄の含有率が0.6質量%以上5質量%以下の配合物を調製し、この配合物を780〜830℃で溶解させた後、冷却することにより作製する。ここで、アルミニウムと鉄との間で共晶反応が生じる反応組成は、アルミニウムに対する鉄の添加量が2質量%であるので、アルミニウムに対する鉄の含有率が0.6質量%以上2質量%未満である亜共晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が液相温度を通過すると、溶解物中にアルミニウム中に鉄が固溶したアルミニウム基固溶体の初晶が生成し、更に冷却が進行して温度が共晶温度(652℃)に到達した時点で、溶解物は初晶と共晶組成の液相の混合状態となる。そして、共晶組成の液相は、共晶温度直下の温度で凝固して共晶組織(アルミニウムとAl−Fe系金属間化合物との交錯組織)を形成する。その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、初晶の粒間に共晶組織が存在する状態となる。 The cast aluminum body has a purity of 99.9% by mass (the balance is inevitable impurities) and a predetermined amount of 99% by mass of iron ingot (the balance is inevitable impurities). It is prepared by preparing a blend having a rate of 0.6% by mass or more and 5% by mass or less, dissolving the blend at 780 to 830 ° C., and then cooling. Here, the reaction composition in which the eutectic reaction occurs between aluminum and iron is such that the amount of iron added to aluminum is 2% by mass, so the iron content to aluminum is 0.6% by mass or more and less than 2% by mass. When the melt of the hypoeutectic alloy composition is cooled, when the temperature of the melt passes the liquidus temperature, an aluminum-based solid solution primary crystal in which iron is dissolved in the aluminum is formed in the melt, and further, When the cooling proceeds and the temperature reaches the eutectic temperature (652 ° C.), the dissolved material is in a mixed state of a liquid phase having a primary crystal and a eutectic composition. The liquid phase having the eutectic composition is solidified at a temperature just below the eutectic temperature to form a eutectic structure (a complex structure of aluminum and an Al—Fe intermetallic compound). As a result, the cast structure of the aluminum cast body is in a state in which a eutectic structure exists between the primary crystal grains.

一方、アルミニウムに対する鉄の含有率が2質量%である共晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が共晶温度直下の温度で溶解物は凝固し、共晶組織を形成する。その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、共晶組織で構成される。
また、アルミニウムに対する鉄の含有率が2質量%を超え5質量%以下である過共晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が液相温度を通過すると、溶解物中にAlFeの晶出物が生成し、更に冷却が進行して温度が共晶温度に到達した時点で、溶解物は晶出物と共晶組成の液相の混合状態となる。そして、共晶組成の液相は、共晶温度直下の温度で凝固して共晶組織を形成する。その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、共晶組織中に晶出物が分散する状態となる。
On the other hand, when cooling a melt having a eutectic alloy composition in which the iron content relative to aluminum is 2% by mass, the melt solidifies at a temperature just below the eutectic temperature to form a eutectic structure. . As a result, the cast structure of the aluminum casting is composed of a eutectic structure.
In addition, when cooling a melt having a hypereutectic alloy composition in which the content of iron with respect to aluminum exceeds 2 mass% and is 5 mass% or less, when the temperature of the melt passes the liquidus temperature, Al is contained in the melt. When a crystallized product of 3 Fe is generated and the cooling further proceeds and the temperature reaches the eutectic temperature, the dissolved material becomes a mixed state of the crystallized product and the liquid phase of the eutectic composition. The liquid phase having the eutectic composition is solidified at a temperature just below the eutectic temperature to form a eutectic structure. As a result, the cast structure of the aluminum cast body is in a state in which crystallized substances are dispersed in the eutectic structure.

なお、溶解物を冷却する際、溶解物中に温度差(冷却速度の分布)が生じると、凝固が速く進行した領域には初晶が生成する。このため、共晶合金組成の溶解物の場合、溶解物全体としての温度が共晶温度直下まで低下すると、共晶組成の液相が凝固して共晶組織を形成するので、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、共晶組織中に初晶が点在する状態となる。また、過共晶合金組成の溶解物の場合、溶解物全体としての温度が液相温度を通過した時点で溶解物中に更にAl−Fe系金属間化合物の晶出物が生成し、共晶温度に到達した時点で、溶解物は初晶、晶出物、及び共晶組成の液相の混合状態となって、共晶温度直下の温度で共晶組成の液相が凝固して共晶組織を形成するため、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、初晶、共晶組織、及び晶出物が共存する状態となる。 When the melt is cooled, if a temperature difference (cooling rate distribution) occurs in the melt, primary crystals are generated in a region where solidification has progressed rapidly. For this reason, in the case of a melt having a eutectic alloy composition, if the temperature of the melt as a whole decreases to just below the eutectic temperature, the liquid phase of the eutectic composition solidifies to form a eutectic structure. The cast structure is in a state where primary crystals are scattered in the eutectic structure. In the case of a melt having a hypereutectic alloy composition, when the temperature of the melt as a whole passes the liquidus temperature, a crystallized product of an Al-Fe intermetallic compound is further generated in the melt, and the eutectic is obtained. When the temperature is reached, the melt becomes a mixed state of the primary phase, the crystallized product, and the liquid phase of the eutectic composition, and the liquid phase of the eutectic composition is solidified at a temperature just below the eutectic temperature. In order to form the structure, the cast structure of the aluminum cast body is in a state where the primary crystal, the eutectic structure, and the crystallized substance coexist.

アルミニウム鋳造体を作製する場合、アルミニウムインゴットを使用する代わりに、アルミニウムリサイクル回収材を使用することができる。現在、種々の用途で使用されている金属系材料の中で、鉄系材料の占める割合は非常に高い。このため、アルミニウムリサイクル回収材中に不純物として含まれる鉄の含有量も多くなっている。そこで、アルミニウムリサイクル回収材を使用することにより、アルミニウムに加えて、不純物として含まれる鉄の有効利用も図ることができる。なお、アルミニウムリサイクル回収材中に含まれる鉄の含有量が、アルミニウム鋳造体中に必要な鉄の含有量より少ない場合は、アルミニウムリサイクル回収材に所定量の鉄を加えることにより、鉄の含有量を必要量まで増加させる。一方、アルミニウムリサイクル回収材中に含まれる鉄の含有量が、アルミニウム鋳造体中に必要な鉄の含有量より多い場合は、所定量のアルミニウムインゴットと組み合せることにより、鉄の含有量を必要量まで低減させる。 When producing an aluminum casting, an aluminum recycled material can be used instead of using an aluminum ingot. At present, the ratio of iron-based materials is very high among metal-based materials used in various applications. For this reason, the content of iron contained as an impurity in the aluminum recycled material has also increased. Therefore, by using the aluminum recycling material, it is possible to effectively use iron contained as impurities in addition to aluminum. If the iron content contained in the recycled aluminum material is less than the required iron content in the aluminum casting, the iron content can be increased by adding a predetermined amount of iron to the recycled aluminum material. Increase to the required amount. On the other hand, if the iron content contained in the recycled aluminum material is greater than the iron content required in the aluminum casting, the iron content is reduced to the required amount by combining with a predetermined amount of aluminum ingot. To reduce.

アルミニウム鋳造体から作製した被加工物10にHPT法による強加工を繰り返すと、被加工物10の鋳造組織中のアルミニウム結晶粒(初晶、共晶組織中のアルミニウム部分)内には転位が蓄積されて亜結晶粒界が形成され、被加工物10に導入された相当ひずみの総和が100以上になった時点では、亜結晶粒界を経て結晶粒の超微細化が生じる。一方、Al−Fe系金属間化合物(共晶組織中のAl−Fe系金属間化合物部分、晶出物)では、強加工の繰り返しによりAl−Fe系金属間化合物の微細分断と分散(一部は鉄としてアルミニウム結晶粒に固溶)が生じる。 When the workpiece 10 produced from the aluminum casting is repeatedly subjected to strong processing by the HPT method, dislocations accumulate in the aluminum crystal grains (primary crystal, aluminum portion in the eutectic structure) in the cast structure of the workpiece 10. Then, when the sub-crystal grain boundary is formed and the total sum of the equivalent strains introduced into the workpiece 10 becomes 100 or more, the crystal grains are refined through the sub-crystal grain boundary. On the other hand, in the case of Al-Fe intermetallic compounds (Al-Fe intermetallic compound portion in the eutectic structure, crystallized product), fine fragmentation and dispersion (partial) of the Al-Fe intermetallic compound by repeated strong processing. Occurs as a solid solution in aluminum crystal grains as iron.

ここで、強加工を行う前に、被加工物10に、相当ひずみ2以下の塑性変形加工を加えてもよい。被加工物10に相当ひずみ2以下の塑性変形加工を行うと、被加工物10中の共晶組織が粗く整合させる、即ち、共晶組織が層状のアルミニウム部分と層状のAl−Fe系金属間化合物部分とが交互に積層する状態にすることができる。これにより、共晶組織内ではアルミニウム部分の変形に引きずられてAl−Fe系金属間化合物部分が変形するため、共晶組織の崩壊が生じ易くなる。その結果、鋳造組織中のAl−Fe系金属間化合物部分の分断が促進され、Al−Fe系金属間化合物の分散をより効率的に行うことが可能になる。
なお、相当ひずみ2以下の塑性変形加工を被加工物10に加える方法としては、例えば、相当ひずみが1以下となるECAP(Equal−Channel Angular Pressing)法やロール圧延法等を採用することができる。そして、被加工物10に加える相当ひずみ量は、塑性変形加工の繰返し回数により調節できる。
Here, a plastic deformation process having an equivalent strain of 2 or less may be applied to the workpiece 10 before performing the strong process. When plastic deformation is performed on the workpiece 10 with an equivalent strain of 2 or less, the eutectic structure in the workpiece 10 is roughly aligned, that is, the eutectic structure is between the layered aluminum portion and the layered Al—Fe-based metal. The compound portions can be alternately stacked. Thereby, in the eutectic structure, the Al—Fe-based intermetallic compound part is deformed due to the deformation of the aluminum part, so that the eutectic structure is easily collapsed. As a result, the division of the Al—Fe-based intermetallic compound portion in the cast structure is promoted, and the Al—Fe-based intermetallic compound can be more efficiently dispersed.
In addition, as a method of applying plastic deformation processing with an equivalent strain of 2 or less to the workpiece 10, for example, an ECAP (Equal-Channel Angular Pressing) method or a roll rolling method with an equivalent strain of 1 or less can be employed. . The equivalent strain applied to the workpiece 10 can be adjusted by the number of repetitions of plastic deformation.

その結果、強加工の終了時点では、例えば、粒径が800nm以下のアルミニウム微細結晶粒と、アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在するAl−Fe系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第1のナノ粒子と、アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在するAl−Fe系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織が生成して、アルミニウム合金導体が形成される。 As a result, at the end of the strong processing, for example, it is composed of an aluminum fine crystal grain having a particle size of 800 nm or less and an Al—Fe-based intermetallic compound existing in the aluminum fine crystal grain. A nanoparticle-dispersed structure comprising the following first nanoparticles and an Al—Fe-based intermetallic compound existing at the grain boundary of the aluminum fine crystal grains, for example, a second nanoparticle having a particle diameter of 500 nm or less. As a result, an aluminum alloy conductor is formed.

ここで、アルミニウム鋳造体中の鉄の含有量が固溶限度を超えている場合、強加工を繰り返すことで、強加工中に形成されるアルミニウム微細結晶粒内の鉄含有量は徐々に増加し、強加工の終了時点では、アルミニウム微細結晶粒内の鉄含有量は過飽和状態となっている。このため、強加工により得られたアルミニウム合金導体を、不活性雰囲気中(例えば、アルゴンガス雰囲気中)、300℃以下の温度で熱処理することにより、アルミニウム微細結晶粒の粒成長を防止しながら、アルミニウム微細結晶粒内の過飽和状態の鉄をAl−Fe系金属間化合物として析出させて第2のナノ粒子を形成させることができ、アルミニウム微細結晶粒内の鉄固溶量を減少させることができる。その結果、アルミニウム合金導体の室温での導電率を50%IACS以上とすることができる。なお、熱処理温度が300℃を超えると、アルミニウム微細結晶粒の粒成長が顕著となり、形成した微細組織は壊れるので好ましくない。一方、熱処理温度を低下させるにつれて、熱処理に要する処理時間は飛躍的に長くなり、生産性は低下する。このため、実用的な熱処理温度の下限は、例えば、150℃程度であり、処理時間は0.2〜40時間となる。 Here, when the iron content in the aluminum casting exceeds the solid solution limit, the iron content in the aluminum fine crystal grains formed during the strong processing gradually increases by repeating strong processing. At the end of the strong processing, the iron content in the aluminum fine crystal grains is in a supersaturated state. For this reason, the aluminum alloy conductor obtained by strong processing is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or lower in an inert atmosphere (for example, in an argon gas atmosphere), thereby preventing grain growth of aluminum fine crystal grains, The supersaturated iron in the aluminum fine crystal grains can be precipitated as an Al-Fe intermetallic compound to form second nanoparticles, and the amount of iron solid solution in the aluminum fine crystal grains can be reduced. . As a result, the electrical conductivity at room temperature of the aluminum alloy conductor can be 50% IACS or more. If the heat treatment temperature exceeds 300 ° C., the growth of aluminum fine crystal grains becomes remarkable and the formed microstructure is broken, which is not preferable. On the other hand, as the heat treatment temperature is lowered, the treatment time required for the heat treatment is drastically increased and the productivity is lowered. For this reason, the minimum of practical heat processing temperature is about 150 degreeC, for example, and processing time will be 0.2 to 40 hours.

また、アルミニウム鋳造体中の鉄の含有量が固溶限度を超えている場合、強加工中に、被加工物10を、300℃以下の温度で熱処理することも可能である。これにより、強加工中に形成されるアルミニウム微細結晶粒の粒成長を防止しながら、強加工を繰り返すことでアルミニウム微際結晶粒内に固溶する鉄含有量が徐々に増加しても、アルミニウム微際結晶粒内でAl−Fe系金属間化合物を析出させて第2のナノ粒子を形成させることができ、アルミニウム微細結晶粒内の鉄固溶量を減少させることができる。その結果、アルミニウム合金導体の室温での導電率を50%IACS以上とすることができる。なお、強加工中、被加工物10は加工発熱(摩擦熱の発生)するので、被加工物10の温度が300℃以下となるように加熱制御する必要がある。強加工中、被加工物10の温度が300℃を超えると、アルミニウム微細結晶粒の形成とアルミニウム微細結晶粒の粒成長が同時進行し、被加工物10内に効率的に微細組織を形成することができない。一方、強加工時、被加工物10の温度が低すぎると、例えば、被加工物10の温度が150℃未満になると、アルミニウム微際結晶粒内におけるナノ粒子を形成するAl−Fe系金属間化合物の析出速度が小さくなって、強加工中に第2のナノ粒子の形成を効率的に行うことができないので、被加工物10の温度が150〜300℃となるように加熱する必要がある。 In addition, when the iron content in the aluminum cast body exceeds the solid solution limit, the workpiece 10 can be heat-treated at a temperature of 300 ° C. or less during strong processing. As a result, while preventing the grain growth of the aluminum fine crystal grains formed during strong processing, even if the iron content dissolved in the aluminum fine crystal grains gradually increases by repeating the strong processing, the aluminum The Al—Fe-based intermetallic compound can be precipitated in the fine crystal grains to form second nanoparticles, and the amount of iron solid solution in the aluminum fine crystal grains can be reduced. As a result, the electrical conductivity at room temperature of the aluminum alloy conductor can be 50% IACS or more. Since the workpiece 10 generates heat during processing (generation of frictional heat) during strong processing, it is necessary to control the heating so that the temperature of the workpiece 10 is 300 ° C. or less. When the temperature of the work piece 10 exceeds 300 ° C. during the strong working, the formation of the aluminum fine crystal grains and the grain growth of the aluminum fine crystal grains proceed simultaneously to efficiently form a fine structure in the work piece 10. I can't. On the other hand, when the temperature of the workpiece 10 is too low during strong machining, for example, when the temperature of the workpiece 10 is less than 150 ° C., the Al—Fe-based metal forming nanoparticles in the aluminum fine grain Since the precipitation rate of the compound is reduced and the formation of the second nanoparticles cannot be efficiently performed during the strong processing, it is necessary to heat the workpiece 10 so that the temperature of the workpiece 10 is 150 to 300 ° C. .

更に、被加工物10を、300℃以下の温度で予め熱処理してから強加工してもよい。熱処理することにより、被加工物10の鋳造組織を構成しているアルミニウム結晶粒の成長を防止しながら、被加工物10内に導入された冷却ひずみを除去することができる。これにより、アルミニウム鋳造体の強加工を効率的に行うことができる。なお、熱処理温度が300℃を超えると、被加工物10を構成している結晶粒やAl−Fe系金属間化合物の析出物に粒成長が生じ、強加工により組織の微細化が効果的に実施できない。ここで、熱処理温度を低下させると、熱処理に要する処理時間は飛躍的に長くなり生産性が低下するので、実用的な熱処理温度の下限は、例えば、150℃程度であり、処理時間は0.2〜40時間である。 Further, the workpiece 10 may be subjected to a strong heat treatment in advance at a temperature of 300 ° C. or less. By performing the heat treatment, the cooling strain introduced into the workpiece 10 can be removed while preventing the growth of the aluminum crystal grains constituting the cast structure of the workpiece 10. Thereby, the strong processing of an aluminum casting can be performed efficiently. Note that when the heat treatment temperature exceeds 300 ° C., grain growth occurs in the crystal grains constituting the workpiece 10 and precipitates of the Al—Fe-based intermetallic compound, and the refinement of the structure is effectively performed by the strong processing. Cannot be implemented. Here, when the heat treatment temperature is lowered, the treatment time required for the heat treatment is drastically increased and the productivity is lowered. Therefore, the practical lower limit of the heat treatment temperature is, for example, about 150 ° C. 2 to 40 hours.

アルミニウム合金導体のナノ粒子分散組織を構成している第1、第2のナノ粒子の割合は、アルミニウム鋳造体中のAl−Fe系金属間化合物の晶出物の存在量に依存し、晶出物の存在量は溶解物中の鉄含有量により決定される。ここで、アルミニウムに対して鉄を少なくとも0.3質量%含有させることにより、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子を存在させて、疲労き裂の偏向及び分岐を発生させることができる。そして、アルミニウムに対して鉄を少なくとも0.6質量%含有させることにより、疲労き裂の偏向及び分岐の発生を顕著にすることができる。 The proportion of the first and second nanoparticles constituting the nanoparticle dispersed structure of the aluminum alloy conductor depends on the amount of Al-Fe intermetallic compound crystallized material in the aluminum casting, The amount of product present is determined by the iron content in the melt. Here, by containing at least 0.3% by mass of iron with respect to aluminum, the first and second nanoparticles exist in the grains of the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries, respectively, and the fatigue crack is deflected. And branching can occur. And by containing at least 0.6 mass% of iron with respect to aluminum, the deflection | deviation of a fatigue crack and generation | occurrence | production of a branch can be made remarkable.

一方、第1、第2のナノ粒子の粒径は、強加工によるAl−Fe系金属間化合物の微細分断効率に依存し、第1、第2のナノ粒子の分散状態は、強加工により形成された微細分断物の分散効率に依存する。このためには、アルミニウム鋳造体中に存在するAl−Fe系金属間化合物の粒径が小さいことが好ましい。ここで、鋳造組織中のAl−Fe系金属間化合物の粒径は、一般に、共晶組織中のAl−Fe系金属間化合物部分より晶出物の方が大きい。そして、晶出物の粒径を小さくするには、晶出物の生成開始温度と共晶温度の差を小さくする必要があり、晶出物の生成開始温度は、溶解物中の鉄含有量により決定される。 On the other hand, the particle size of the first and second nanoparticles depends on the fine cutting efficiency of the Al—Fe-based intermetallic compound by strong processing, and the dispersion state of the first and second nanoparticles is formed by strong processing. It depends on the dispersion efficiency of the finely divided material. For this purpose, it is preferable that the particle size of the Al—Fe-based intermetallic compound present in the aluminum casting is small. Here, the grain size of the Al—Fe intermetallic compound in the cast structure is generally larger in the crystallized product than the Al—Fe intermetallic compound part in the eutectic structure. In order to reduce the particle size of the crystallized product, it is necessary to reduce the difference between the crystallized product start temperature and the eutectic temperature. The crystallized product start temperature is the iron content in the melt. Determined by.

そこで、種々の鉄含有率を有する過共晶合金組成の溶解物を冷却して作製したアルミニウム鋳造体に、それぞれ相当ひずみが100以上の強加工を行って晶出物の微細分断効率及び分散効率を顕微鏡下で観察したところ、アルミニウムに対する鉄含有量が5質量%以下では、相当ひずみが100以上の強加工により晶出物を500nm以下の粒径に微細分断して、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子として分散できることが確認できた。このため、アルミニウムに対する鉄の含有量の範囲を、0.3質量%以上、好ましくは0.6質量%以上5質量%以下と規定した。
なお、アルミニウムに対する鉄含有量が5質量%を超えた場合、晶出物を微細化しても、粒径が500nmを超えるものが存在する。これらの粒子は欠陥として作用するため、例えば、引張強度の低下、耐屈曲性の低下、伸線加工時の断線を引き起こす。
Therefore, the aluminum castings produced by cooling the hypereutectic alloy composition having various iron contents were subjected to strong processing with an equivalent strain of 100 or more, respectively, and the fractionation efficiency and dispersion efficiency of the crystallized product When the iron content with respect to aluminum is 5% by mass or less, the crystallized product is finely divided into particles having a particle size of 500 nm or less by strong processing having an equivalent strain of 100 or more. It was confirmed that the first and second nanoparticles can be dispersed in the inner and grain boundaries, respectively. For this reason, the range of iron content with respect to aluminum was defined as 0.3 mass% or more, preferably 0.6 mass% or more and 5 mass% or less.
In addition, when the iron content with respect to aluminum exceeds 5 mass%, even if the crystallized material is refined, there are particles having a particle size exceeding 500 nm. Since these particles act as defects, they cause, for example, a decrease in tensile strength, a decrease in bending resistance, and a disconnection during wire drawing.

ここで、強加工によりAl−Fe系金属間化合物の微細分断及び分散が高効率に行われ、高精度に達成されるためには、アルミニウム鋳造体の鋳造組織において、Al−Fe系金属間化合物の粒径が小さく、鋳造組織中に均一に分散していることが好ましい。このような鋳造組織が得られるのは、溶解物が共晶合金組成の場合である。そこで、共晶合金組成を中心に、亜共晶合金組成側から過共晶合金組成側の鉄含有率を有する種々の組成の溶解物を冷却して作製したアルミニウム鋳造体に、それぞれ相当ひずみが100以上の強加工を行って晶出物の微細分断効率及び分散効率を顕微鏡下で観察したところ、相当ひずみが100以上の強加工により、共晶合金組成の鋳造組織の場合と同程度にAl−Fe系金属間化合物を500nm以下の粒径に微細分断して、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子として分散させることができるのは、アルミニウムに対する鉄の含有量が1.5質量%以上2.5質量%以下の範囲であることが確認できた。このため、アルミニウムに対する鉄の含有量の最適範囲を、1.5質量%以上2.5質量%以下と規定した。 Here, in order to achieve fine cutting and dispersion of Al-Fe-based intermetallic compounds with high efficiency and high precision by strong processing, in the cast structure of an aluminum cast body, Al-Fe-based intermetallic compounds It is preferable that the particle size of the material is small and is uniformly dispersed in the cast structure. Such a cast structure is obtained when the melt has a eutectic alloy composition. Accordingly, aluminum alloys produced by cooling various compositions having iron contents from the hypoeutectic alloy composition side to the hypereutectic alloy composition side centered on the eutectic alloy composition have respective strains. When micro-cutting efficiency and dispersion efficiency of the crystallized product were observed under a microscope by performing strong processing of 100 or more, Al was as strong as the case of a cast structure having a eutectic alloy composition by strong processing of equivalent strain of 100 or more. The Fe-based intermetallic compound is finely divided to a particle size of 500 nm or less, and can be dispersed as first and second nanoparticles in the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries, respectively. It was confirmed that the content of was in the range of 1.5 mass% to 2.5 mass%. For this reason, the optimal range of iron content with respect to aluminum was prescribed | regulated as 1.5 mass% or more and 2.5 mass% or less.

続いて、本発明の第2の実施の形態に係る製造方法で製造される電線について説明する。
第2の実施の形態に係る製造方法で製造される電線は、第1の実施の形態に係る製造方法で製造されるアルミニウム合金導体に加工度5以上の引き抜き加工を行って形成され、線径が0.03mm以上0.5mm以下である導体素線を用いて形成される。
導体素線は、鉄を0.3質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみが100以上の強加工を行って作製した板状のアルミニウム合金導体から、例えば、直径が1mmのロッドを切削加工により作製し、スエージング加工及びダイス伸線加工(引き抜き加工)を行って形成される。
Then, the electric wire manufactured with the manufacturing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
The electric wire manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment is formed by drawing a aluminum alloy conductor manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment with a processing degree of 5 or more. Is formed using a conductor wire having a thickness of 0.03 mm to 0.5 mm.
The conductor wire is made of a plate-shaped aluminum alloy conductor produced by subjecting an aluminum casting containing 0.3% by mass or more and 5% by mass or less of iron to a strong processing with an equivalent strain of 100 or more. The rod is manufactured by cutting, and is formed by performing swaging and die drawing (drawing).

ここで、第1の実施の形態に係る製造方法で製造されるアルミニウム合金導体の鋳造組織は、微細化されて等軸晶の結晶粒で構成されているので、ダイス伸線加工(引き抜き加工)で形成される導体素線は、長手方向が引き抜き加工方向に沿った微細結晶粒を有する配向組織で形成される。これにより、伸線方向(引き抜き方向)に直交する方向に付与される応力ひずみ、即ち、導体素線に曲げ変形を加えた際の応力ひずみに対する耐疲労性を著しく向上させることができる。そして、導体素線の線径を0.03mm以上0.5mm以下とすることで、導体素線に繰り返し曲げが負荷された際に発生する応力ひずみの絶対値を小さくすることができる。その結果、この導体素線を用いて形成される電線の耐屈曲性が向上し、振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線にこの電線を使用しても、早期断線が防止でき、この電線を使用した各種装置(産業用ロボット、自動車や航空機等の移動機械)の信頼性を向上させることができると共に、各種装置のメンテナンス負担を軽減することができる。 Here, since the cast structure of the aluminum alloy conductor manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment is made up of refined and equiaxed crystal grains, die drawing (drawing) is performed. The conductor wire formed in (1) is formed of an oriented structure having fine crystal grains whose longitudinal direction is along the drawing direction. Thereby, it is possible to remarkably improve the fatigue resistance against stress strain applied in a direction orthogonal to the wire drawing direction (drawing direction), that is, stress strain when bending deformation is applied to the conductor wire. And the absolute value of the stress distortion generate | occur | produced when bending is repeatedly applied to a conductor strand can be made small because the wire diameter of a conductor strand shall be 0.03 mm or more and 0.5 mm or less. As a result, the bending resistance of the electric wire formed using this conductor wire is improved, and even if this electric wire is used for wiring in a driving environment or vibration state such as vibration or bending, early disconnection can be prevented. The reliability of various devices (industrial robots, mobile machines such as automobiles and airplanes) using this electric wire can be improved, and the maintenance burden on the various devices can be reduced.

作製された導体素線は、例えば、アルゴンガス雰囲気中において350℃以下の温度で、例えば、0.2〜40時間熱処理する。熱処理を行うことで、導体素線を構成している結晶粒の粒成長を防止しながら、結晶粒内に存在するひずみ(スエージング加工及びダイス伸線加工の際に導入されたひずみ)を除去することができ、導体素線の伸び性を向上させることができる。このため、電線に繰り返し曲げが加えられても、電線(導体素線)を構成している金属組織内にひずみが蓄積され難くなる。
なお、熱処理の時期と程度(温度と時間)は、加工対象物の加工度及び加工性(導体素線の生産速度)に応じて選択することが好ましい。例えば、ダイス伸線加工時に加工対象物の発熱が期待できる場合は、熱処理は不要となる。一方、導体素線の線径が小さい場合、例えば0.03〜0.1mmの場合は、ダイス伸線加工前、ダイス伸線加工中に熱処理を行うこともできる。
The produced conductor wire is heat-treated at a temperature of 350 ° C. or lower, for example, in an argon gas atmosphere, for example, for 0.2 to 40 hours. By performing heat treatment, the strain existing in the crystal grains (strain introduced during swaging and die wire drawing) is removed while preventing the growth of the grains constituting the conductor wire. It is possible to improve the extensibility of the conductor wire. For this reason, even if bending is repeatedly applied to the electric wire, strain is not easily accumulated in the metal structure constituting the electric wire (conductor wire).
In addition, it is preferable to select the timing and degree (temperature and time) of the heat treatment according to the degree of processing and workability (the production rate of the conductor wire) of the workpiece. For example, if heat generation of the workpiece can be expected during die drawing, heat treatment is not necessary. On the other hand, when the wire diameter of the conductor wire is small, for example, 0.03 to 0.1 mm, heat treatment can be performed before the die drawing and during the die drawing.

本発明の第3の実施の形態に係る製造方法で製造されるアルミニウム合金導体は、アルミニウムとの間で金属間化合物を生成し、アルミニウムに対する添加量が5質量%以下の領域に包晶反応の生じる反応組成を有し、更に、アルミニウムに対する固溶限度が反応組成未満である元素Xの一例であるクロムを0.6質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に、相当ひずみが100以上の強加工を施すことにより製造される。なお、クロムは、アルミニウム中に0.72質量%しか固溶しないので、アルミニウム中にクロムを添加しても、アルミニウムの導電率を大きく損なうことを防止できる。 The aluminum alloy conductor manufactured by the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention generates an intermetallic compound with aluminum, and the peritectic reaction is performed in a region where the addition amount with respect to aluminum is 5% by mass or less. An aluminum cast body having a generated reaction composition and further containing 0.6 mass% or more and 5 mass% or less of chromium, which is an example of the element X whose solid solution limit with respect to aluminum is less than the reaction composition, has an equivalent strain of 100 or more. It is manufactured by applying strong processing. In addition, since chromium dissolves only 0.72% by mass in aluminum, even if chromium is added to aluminum, it is possible to prevent the electrical conductivity of aluminum from being greatly impaired.

ここで、アルミニウム鋳造体の鋳造組織、即ち、被加工物の鋳造組織は、1)アルミニウム中にクロムが固溶したアルミニウム基固溶体及びアルミニウム基固溶体に包摂されたAl−Cr系金属間化合物、又は2)アルミニウム中にクロムが固溶したアルミニウム基固溶体、アルミニウム基固溶体に包摂されたAl−Cr系金属間化合物の晶出物、及びアルミニウム基固溶体中に析出したAl−Cr系金属間化合物である。このため、被加工物に強加工を施すと、被加工物の鋳造組織中に存在するアルミニウム基固溶体、アルミニウム基固溶体に包摂されたAl−Cr系金属間化合物、Al−Cr系金属間化合物の晶出物、アルミニウム基固溶体中に析出したAl−Cr系金属間化合物に対しては、それぞれ強加工による分断が繰り返されて徐々に微細化して分散し、例えば、粒径が800nm以下で等軸晶のアルミニウム微細結晶粒と、アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在するAl−Cr系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第1のナノ粒子と、アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在するAl−Cr系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織からなるアルミニウム合金導体が形成される。なお、Al−Cr系金属間化合物とは、例えば、AlCrをさす。 Here, the cast structure of the aluminum cast body, that is, the cast structure of the work piece is 1) an aluminum-based solid solution in which chromium is solid-solved in aluminum and an Al—Cr-based intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, or 2) An aluminum-based solid solution in which chromium is dissolved in aluminum, an Al-Cr-based intermetallic compound crystallized in the aluminum-based solid solution, and an Al-Cr-based intermetallic compound precipitated in the aluminum-based solid solution. . For this reason, when the workpiece is subjected to strong machining, the aluminum-based solid solution present in the cast structure of the workpiece, the Al-Cr-based intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, the Al-Cr-based intermetallic compound For the Al-Cr intermetallic compound precipitated in the crystallized product and the aluminum-based solid solution, the fragmentation by strong processing is repeated and gradually refined and dispersed. For example, the particle size is 800 nm or less and is equiaxed. Aluminum fine crystal grains and an Al-Cr intermetallic compound existing in the aluminum fine crystal grains, for example, the first nanoparticles having a particle size of 500 nm or less, and the grain boundaries of the aluminum fine crystal grains For example, an aluminum alloy conductor formed of a nanoparticle-dispersed structure having a second nanoparticle having a particle diameter of 500 nm or less is formed. Made. The Al—Cr intermetallic compound refers to, for example, Al 7 Cr.

アルミニウム合金導体の金属組織がアルミニウム微細結晶粒で構成されているため伸び性が向上し、金属組織に繰り返し曲げが加えられても、ひずみが蓄積され難く疲労き裂が発生し難い。そして、疲労き裂が発生しても、疲労き裂がアルミニウム微細結晶粒の粒界を進展する場合、粒界に沿って疲労き裂の偏向及び分岐が生じ、更に、粒界には第2のナノ粒子が分散しているので、第2のナノ粒子に疲労き裂が衝突した場合、疲労き裂の偏向及び分岐が生じる。一方、疲労き裂がアルミニウム微細結晶粒の粒内を進展する場合、アルミニウム微細結晶粒内には第1のナノ粒子が分散しているので、第1のナノ粒子に疲労き裂が衝突した場合、疲労き裂の偏向及び分岐が生じる。これにより、疲労き裂の進展速度が低下する。その結果、アルミニウム合金導体の耐屈曲性が向上し、アルミニウム合金導体を振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線に使用することができる。 Since the metal structure of the aluminum alloy conductor is composed of aluminum fine crystal grains, the extensibility is improved, and even if bending is repeatedly applied to the metal structure, strain is hardly accumulated and fatigue cracks are not easily generated. Even if a fatigue crack is generated, if the fatigue crack propagates through the grain boundary of the aluminum fine crystal grain, the fatigue crack is deflected and branched along the grain boundary. Therefore, when a fatigue crack collides with the second nanoparticle, deflection and branching of the fatigue crack occur. On the other hand, when the fatigue crack propagates in the aluminum fine crystal grains, the first nanoparticles are dispersed in the aluminum fine crystal grains, so that the fatigue crack collides with the first nanoparticles. Fatigue crack deflection and bifurcation occur. Thereby, the growth rate of fatigue cracks is reduced. As a result, the bending resistance of the aluminum alloy conductor is improved, and the aluminum alloy conductor can be used for wiring in a driving environment such as vibration or bending or in a vibration state.

アルミニウム鋳造体は、純度が99.9質量%のアルミニウムインゴットに、純度が99質量%(残部は不可避的不純物)のクロムインゴットを所定量加えて、アルミニウムに対するクロムの含有率が0.6質量%以上5質量%以下の配合物を調製し、この配合物を、例えば、780〜850℃で溶解させた後、冷却することにより作製する。ここで、アルミニウムに対するクロムの含有率が5質量%以下の領域では、アルミニウムとクロムとの間で包晶反応が生じる反応組成は、アルミニウムに対するクロムの添加量が0.41質量%及び1質量%の2つある。従って、アルミニウムに対するクロムの含有率が0.6質量%以上1質量%未満である包晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が液相温度を通過すると、溶解物中に金属間化合物AlCrが生成し、更に冷却が進行して温度が包晶温度661℃に到達した時点で、溶解物は金属間化合物AlCrと包晶組成の液相の混合状態となる。そして、包晶組成の液相は、包晶温度直下の温度で凝固して包晶組織(アルミニウム基固溶体とアルミニウム基固溶体に包摂されたAlCr)を形成する。更に温度が低下すると、アルミニウム基固溶体中のクロムの固溶限度が徐々に低下するため、アルミニウム基固溶体中にAlCrが析出し、その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、アルミニウム基固溶体、アルミニウム基固溶体に包摂されたAlCr、アルミニウム基固溶体中に析出したAlCrが存在する状態となる。 The cast aluminum body has a purity of 99.9% by mass, an addition of a predetermined amount of 99% by mass of chromium ingot (the balance is an unavoidable impurity), and the chromium content relative to aluminum is 0.6% by mass. A blend of 5% by mass or less is prepared, and the blend is dissolved, for example, at 780 to 850 ° C., and then cooled. Here, in the region where the chromium content with respect to aluminum is 5% by mass or less, the reaction composition in which the peritectic reaction occurs between aluminum and chromium is 0.41% by mass and 1% by mass with the addition of chromium to aluminum. There are two. Therefore, when cooling a melt having a peritectic alloy composition in which the chromium content with respect to aluminum is 0.6% by mass or more and less than 1% by mass, when the temperature of the melt passes the liquidus temperature, a metal is contained in the melt. When the intermetallic compound Al 7 Cr is generated and further cooling proceeds and the temperature reaches the peritectic temperature 661 ° C., the dissolved material is in a mixed state of the intermetallic compound Al 7 Cr and the liquid phase of the peritectic composition. The liquid phase having a peritectic composition is solidified at a temperature just below the peritectic temperature to form a peritectic structure (aluminum-based solid solution and Al 7 Cr included in the aluminum-based solid solution). When the temperature further decreases, the solid solution limit of chromium in the aluminum-based solid solution gradually decreases, so that Al 7 Cr is precipitated in the aluminum-based solid solution. As a result, the cast structure of the aluminum cast is an aluminum-based solid solution, Al 7 that are subsumed aluminum base solid solution Cr, a state where Al 7 precipitated in an aluminum base solid solution Cr is present.

一方、アルミニウムに対するクロムの含有率が1質量%以上5質量%以下である包晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が液相温度を通過すると、溶解物中に晶出物(金属間化合物Al11Cr)が生成し、更に冷却が進行して温度が包晶温度725℃に到達した時点で、溶解物中に金属間化合物AlCrが新に生成し、温度の降下と共に金属間化合物AlCrの生成量が増加する。次いで、温度が低温側の包晶温度661℃に到達した時点で、溶解物は金属間化合物AlCr、及び包晶組成の液相の混合状態となる。そして、包晶組成の液相は、包晶温度直下の温度で凝固して包晶組織(アルミニウム基固溶体とアルミニウム基固溶体に包摂されたAlCr)を形成する。更に温度が低下すると、アルミニウム基固溶体中のクロムの固溶限度が徐々に低下するため、アルミニウム基固溶体中にAlCrが析出し、その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、アルミニウム基固溶体、アルミニウム基固溶体に包摂されたAlCr、及びアルミニウム基固溶体中に析出したAlCrが存在する状態となる。 On the other hand, when cooling a melt having a peritectic alloy composition having a chromium content of 1% by mass or more and 5% by mass or less with respect to aluminum, when the temperature of the melt passes the liquidus temperature, a crystallized product is formed in the melt (Intermetallic compound Al 11 Cr 2 ) is generated, and when the cooling further proceeds and the temperature reaches the peritectic temperature of 725 ° C., the intermetallic compound Al 7 Cr is newly generated in the melt, and the temperature The production amount of the intermetallic compound Al 7 Cr increases with the decrease. Next, when the temperature reaches the peritectic temperature 661 ° C. on the low temperature side, the dissolved material is in a mixed state of the intermetallic compound Al 7 Cr and the liquid phase of the peritectic composition. The liquid phase having a peritectic composition is solidified at a temperature just below the peritectic temperature to form a peritectic structure (aluminum-based solid solution and Al 7 Cr included in the aluminum-based solid solution). When the temperature further decreases, the solid solution limit of chromium in the aluminum-based solid solution gradually decreases, so that Al 7 Cr is precipitated in the aluminum-based solid solution. As a result, the cast structure of the aluminum cast is an aluminum-based solid solution, a state where Al 7 that are subsumed aluminum base solid solution Cr, and Al 7 Cr deposited on an aluminum base solid solution exists.

ここで、アルミニウム鋳造体中のクロムの含有量が固溶限度を超えている場合、強加工を繰り返すことで、強加工中に形成されるアルミニウム微細結晶粒内のクロム含有量は徐々に増加し、強加工の終了時点では、アルミニウム微細結晶粒内のクロム含有量は過飽和状態となっている。このため、強加工により得られたアルミニウム合金導体を、不活性雰囲気中(例えば、アルゴンガス雰囲気中)、300℃以下の温度で熱処理することにより、アルミニウム微細結晶粒の粒成長を防止しながら、アルミニウム微細結晶粒内の過飽和状態のクロムを金属間化合物AlCrとして析出させて第2のナノ粒子を形成させることができ、アルミニウム微細結晶粒内のクロム固溶量を減少させることができる。その結果、アルミニウム合金導体の室温での導電率を50%IACS以上とすることができる。なお、熱処理温度が300℃を超えると、アルミニウム微細結晶粒の粒成長が顕著となり、形成した微細組織は壊れるので好ましくない。一方、熱処理温度を低下させるにつれて、熱処理に要する処理時間は飛躍的に長くなり、生産性は低下する。このため、実用的な熱処理温度の下限は、例えば、150℃程度であり、処理時間は0.2〜40時間となる。 Here, when the chromium content in the aluminum casting exceeds the solid solution limit, the chromium content in the aluminum fine crystal grains formed during the strong processing gradually increases by repeating strong processing. At the end of strong processing, the chromium content in the aluminum fine crystal grains is in a supersaturated state. For this reason, the aluminum alloy conductor obtained by strong processing is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or lower in an inert atmosphere (for example, in an argon gas atmosphere), thereby preventing grain growth of aluminum fine crystal grains, The supersaturated chromium in the aluminum fine crystal grains can be precipitated as the intermetallic compound Al 7 Cr to form second nanoparticles, and the amount of chromium solid solution in the aluminum fine crystal grains can be reduced. As a result, the electrical conductivity at room temperature of the aluminum alloy conductor can be 50% IACS or more. If the heat treatment temperature exceeds 300 ° C., the growth of aluminum fine crystal grains becomes remarkable and the formed microstructure is broken, which is not preferable. On the other hand, as the heat treatment temperature is lowered, the treatment time required for the heat treatment is drastically increased and the productivity is lowered. For this reason, the minimum of practical heat processing temperature is about 150 degreeC, for example, and processing time will be 0.2 to 40 hours.

また、アルミニウム鋳造体中のクロムの含有量が固溶限度を超えている場合、強加工中に、被加工物を、300℃以下の温度で熱処理することも可能である。これにより、強加工中に形成されるアルミニウム微細結晶粒の粒成長を防止しながら、強加工を繰り返すことでアルミニウム微際結晶粒内に固溶するクロム含有量が徐々に増加しても、アルミニウム微際結晶粒内で金属間化合物AlCrを析出させて第2のナノ粒子を形成させることができ、アルミニウム微細結晶粒内のクロム固溶量を減少させることができる。その結果、アルミニウム合金導体の室温での導電率を50%IACS以上とすることができる。なお、強加工中、被加工物は加工発熱(摩擦熱の発生)するので、被加工物の温度が300℃以下となるように加熱制御する必要がある。強加工中、被加工物の温度が300℃を超えると、アルミニウム微細結晶粒の形成とアルミニウム微細結晶粒の粒成長が同時進行し、被加工物内に効率的に微細組織を形成することができない。一方、強加工時、被加工物の温度が低すぎると、例えば、被加工物の温度が150℃未満になると、アルミニウム微際結晶粒内におけるAl−のナノ粒子を形成する金属間化合物AlCrの析出速度が小さくなって、強加工中に第2のナノ粒子の形成を効率的に行うことができないので、被加工物の温度が150〜300℃となるように加熱する必要がある。 In addition, when the chromium content in the aluminum casting exceeds the solid solution limit, it is possible to heat-treat the workpiece at a temperature of 300 ° C. or less during strong processing. As a result, while preventing the grain growth of the aluminum fine crystal grains formed during strong processing, even if the chromium content dissolved in the aluminum fine crystal grains gradually increases by repeating strong processing, the aluminum The second nanoparticle can be formed by precipitating the intermetallic compound Al 7 Cr in the fine grain, and the amount of chromium solid solution in the aluminum fine grain can be reduced. As a result, the electrical conductivity at room temperature of the aluminum alloy conductor can be 50% IACS or more. In addition, since the workpiece generates heat during processing (generation of frictional heat) during strong processing, it is necessary to control the heating so that the temperature of the workpiece is 300 ° C. or less. When the temperature of the workpiece exceeds 300 ° C. during strong processing, formation of aluminum fine crystal grains and grain growth of aluminum fine crystal grains proceed simultaneously, and a fine structure can be efficiently formed in the workpiece. Can not. On the other hand, when the temperature of the workpiece is too low during strong processing, for example, when the temperature of the workpiece is less than 150 ° C., the intermetallic compound Al 7 that forms Al- nanoparticles in the aluminum fine crystal grains. Since the precipitation rate of Cr becomes small and the formation of the second nanoparticles cannot be performed efficiently during the strong processing, it is necessary to heat the workpiece to a temperature of 150 to 300 ° C.

更に、被加工物を、300℃以下の温度で予め熱処理してから強加工してもよい。熱処理することにより、被加工物10の鋳造組織を構成しているアルミニウム結晶粒の成長を防止しながら、被加工物10内に導入された冷却ひずみを除去することができる。これにより、アルミニウム鋳造体の強加工を効率的に行うことができる。なお、熱処理温度が300℃を超えると、被加工物10を構成している結晶粒や金属間化合物AlCrの析出物に粒成長が生じ、強加工により組織の微細化が効果的に実施できない。ここで、熱処理温度を低下させると、熱処理に要する処理時間は飛躍的に長くなり生産性が低下するので、実用的な熱処理温度の下限は、例えば、150℃程度であり、処理時間は0.2〜40時間である。 Further, the work piece may be subjected to heat treatment in advance at a temperature of 300 ° C. or less and then subjected to strong processing. By performing the heat treatment, the cooling strain introduced into the workpiece 10 can be removed while preventing the growth of the aluminum crystal grains constituting the cast structure of the workpiece 10. Thereby, the strong processing of an aluminum casting can be performed efficiently. When the heat treatment temperature exceeds 300 ° C., grain growth occurs in the crystal grains constituting the workpiece 10 and precipitates of the intermetallic compound Al 7 Cr, and the refinement of the structure is effectively carried out by strong processing. Can not. Here, when the heat treatment temperature is lowered, the treatment time required for the heat treatment is drastically increased and the productivity is lowered. Therefore, the practical lower limit of the heat treatment temperature is, for example, about 150 ° C. 2 to 40 hours.

アルミニウム合金導体のナノ粒子分散組織を構成している第1、第2のナノ粒子の割合は、アルミニウム鋳造体中のAl−Cr系金属間化合物の存在量に依存し、Al−Cr系金属間化合物の存在量は溶解物中のクロム含有量により決定される。ここで、アルミニウムに対してクロムを少なくとも0.6質量%含有させることにより、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子を存在させて、疲労き裂の偏向及び分岐を発生させることができる。 The ratio of the first and second nanoparticles constituting the nanoparticle dispersed structure of the aluminum alloy conductor depends on the amount of Al—Cr intermetallic compound in the aluminum casting, and between the Al—Cr intermetallics. The amount of compound present is determined by the chromium content in the lysate. Here, by containing at least 0.6% by mass of chromium with respect to aluminum, the first and second nanoparticles are present in the grains of the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries, respectively, and the fatigue crack is deflected. And branching can occur.

一方、第1、第2のナノ粒子の粒径は、強加工によるAl−Cr系金属間化合物の微細分断効率に依存し、第1、第2のナノ粒子の分散状態は、強加工により形成された微細分断物の分散効率に依存する。このためには、アルミニウム鋳造体中に存在するAl−Cr系金属間化合物の粒径が小さいことが好ましい。そして、Al−Cr系金属間化合物の粒径を小さくするには、Al−Cr系金属間化合物の生成開始温度は、溶解物中のクロム含有量により決定される。 On the other hand, the particle size of the first and second nanoparticles depends on the fine cutting efficiency of the Al—Cr-based intermetallic compound by strong processing, and the dispersion state of the first and second nanoparticles is formed by strong processing. It depends on the dispersion efficiency of the finely divided material. For this purpose, it is preferable that the particle diameter of the Al—Cr intermetallic compound present in the aluminum casting is small. And in order to make the particle size of an Al-Cr type intermetallic compound small, the production | generation start temperature of an Al-Cr type | system | group intermetallic compound is determined by chromium content in a melt.

そこで、種々のクロム含有率を有する過包晶合金組成の溶解物を冷却して作製したアルミニウム鋳造体に、それぞれ相当ひずみが100以上の強加工を行ってAl−Cr系金属間化合物の微細分断効率及び分散効率を顕微鏡下で観察したところ、アルミニウムに対するクロム含有量が5質量%以下では、相当ひずみが100以上の強加工により晶出物を500nm以下の粒径に微細分断して、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子として分散できることが確認できた。このため、アルミニウムに対するクロムの含有量の範囲を、0.6質量%以上5質量%以下と規定した。
なお、アルミニウムに対するクロム含有量が5質量%を超えた場合、晶出物を微細化しても、粒径が500nmを超えるものが存在する。これらの粒子は欠陥として作用するため、例えば、引張強度の低下、耐屈曲性の低下、伸線加工時の断線を引き起こす。
Therefore, fine casting of Al-Cr-based intermetallic compounds was performed on aluminum castings produced by cooling melts of overperitectic alloy compositions having various chromium contents, each of which was strongly processed with an equivalent strain of 100 or more. The efficiency and dispersion efficiency were observed under a microscope. When the chromium content with respect to aluminum was 5% by mass or less, the crystallized product was finely divided into particle sizes of 500 nm or less by strong processing with an equivalent strain of 100 or more, and the aluminum fineness was reduced. It was confirmed that the first and second nanoparticles could be dispersed in the crystal grains and in the grain boundaries. For this reason, the range of the chromium content with respect to aluminum is defined as 0.6 mass% or more and 5 mass% or less.
In addition, when the chromium content with respect to aluminum exceeds 5 mass%, even if the crystallized material is refined, there are those having a particle size exceeding 500 nm. Since these particles act as defects, they cause, for example, a decrease in tensile strength, a decrease in bending resistance, and a disconnection during wire drawing.

ここで、強加工によりAl−Cr系金属間化合物の微細分断及び分散が高効率に行われ、高精度に達成されるためには、アルミニウム鋳造体の鋳造組織において、Al−Cr系金属間化合物の粒径が小さく、鋳造組織中に均一に分散していることが好ましい。このような鋳造組織が得られるのは、溶解物が包晶合金組成の場合である。そこで、包晶合金組成を中心に、亜包晶合金組成側から過包晶合金組成側のクロム含有率を有する種々の組成の溶解物を冷却して作製したアルミニウム鋳造体に、それぞれ相当ひずみが100以上の強加工を行って晶出物の微細分断効率及び分散効率を顕微鏡下で観察したところ、相当ひずみが100以上の強加工により、包晶合金組成の鋳造組織の場合と同程度にAl−Cr系金属間化合物を500nm以下の粒径に微細分断して、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子として分散させることができるのは、アルミニウムに対するクロムの含有量が0.6質量%以上5質量%以下の範囲であることが確認できた。 Here, in order to achieve fine cutting and dispersion of Al-Cr-based intermetallic compounds with high efficiency and high precision by strong processing, in the cast structure of an aluminum cast body, Al-Cr-based intermetallic compounds It is preferable that the particle size of the material is small and is uniformly dispersed in the cast structure. Such a cast structure is obtained when the melt has a peritectic alloy composition. Accordingly, aluminum alloys produced by cooling various compositions having chromium content from the sub-peritectic alloy composition side to the super-peritectic alloy composition side centered on the peritectic alloy composition have respective strains. When microfabrication efficiency and dispersion efficiency of the crystallized material were observed under a microscope after performing strong processing of 100 or more, Al equivalent to the cast structure of peritectic alloy composition was obtained by strong processing of equivalent strain of 100 or more. The chromium-based intermetallic compound can be finely divided into a particle size of 500 nm or less, and dispersed as first and second nanoparticles in the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries, respectively. It was confirmed that the content of was in the range of 0.6 mass% or more and 5 mass% or less.

続いて、本発明の第4の実施の形態に係る製造方法で製造される電線について説明する。
第4の実施の形態に係る製造方法で製造される電線は、第3の実施の形態に係る製造方法で製造されるアルミニウム合金導体に加工度5以上の引き抜き加工を行って形成され、線径が0.03mm以上0.5mm以下である導体素線を用いて形成される。
導体素線は、クロムを0.6質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみが100以上の強加工を行って作製した板状のアルミニウム合金導体から、例えば、直径が1mmのロッドを切削加工により作製し、スエージング加工及びダイス伸線加工(引き抜き加工)を行って形成される。
Then, the electric wire manufactured with the manufacturing method which concerns on the 4th Embodiment of this invention is demonstrated.
The electric wire manufactured by the manufacturing method according to the fourth embodiment is formed by drawing a aluminum alloy conductor manufactured by the manufacturing method according to the third embodiment with a processing degree of 5 or more. Is formed using a conductor wire having a thickness of 0.03 mm to 0.5 mm.
The conductor wire is a plate-shaped aluminum alloy conductor produced by subjecting an aluminum casting containing 0.6 mass% or more and 5 mass% or less of chromium to a strong strain having an equivalent strain of 100 or more, for example, a diameter of 1 mm. The rod is manufactured by cutting, and is formed by performing swaging and die drawing (drawing).

ここで、第3の実施の形態に係る製造方法で製造されるアルミニウム合金導体の鋳造組織は、微細化されて等軸晶の結晶粒で構成されているので、ダイス伸線加工(引き抜き加工)で形成される導体素線は、長手方向が引き抜き加工方向に沿った微細結晶粒を有する配向組織で形成される。これにより、伸線方向(引き抜き方向)に直交する方向に付与される応力ひずみ、即ち、導体素線に曲げ変形を加えた際の応力ひずみに対する耐疲労性を著しく向上させることができる。そして、導体素線の線径を0.03mm以上0.5mm以下とすることで、導体素線に繰り返し曲げが負荷された際に発生する応力ひずみの絶対値を小さくすることができる。その結果、この導体素線を用いて形成される電線の耐屈曲性が向上し、振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線にこの電線を使用しても、早期断線が防止でき、この電線を使用した各種装置(産業用ロボット、自動車や航空機等の移動機械)の信頼性を向上させることができると共に、各種装置のメンテナンス負担を軽減することができる。 Here, since the cast structure of the aluminum alloy conductor manufactured by the manufacturing method according to the third embodiment is made up of refined and equiaxed crystal grains, die drawing (drawing) is performed. The conductor wire formed in (1) is formed of an oriented structure having fine crystal grains whose longitudinal direction is along the drawing direction. Thereby, it is possible to remarkably improve the fatigue resistance against stress strain applied in a direction orthogonal to the wire drawing direction (drawing direction), that is, stress strain when bending deformation is applied to the conductor wire. And the absolute value of the stress distortion generate | occur | produced when bending is repeatedly applied to a conductor strand can be made small because the wire diameter of a conductor strand shall be 0.03 mm or more and 0.5 mm or less. As a result, the bending resistance of the electric wire formed using this conductor wire is improved, and even if this electric wire is used for wiring in a driving environment or vibration state such as vibration or bending, early disconnection can be prevented. The reliability of various devices (industrial robots, mobile machines such as automobiles and airplanes) using this electric wire can be improved, and the maintenance burden on the various devices can be reduced.

作製された導体素線は、例えば、アルゴンガス雰囲気中において350℃以下の温度で、例えば、0.2〜40時間熱処理する。熱処理を行うことで、導体素線を構成している結晶粒の粒成長を防止しながら、結晶粒内に存在するひずみ(スエージング加工及びダイス伸線加工の際に導入されたひずみ)を除去することができ、導体素線の伸び性を向上させることができる。このため、電線に繰り返し曲げが加えられても、電線(導体素線)を構成している金属組織内にひずみが蓄積され難くなる。
なお、熱処理の時期と程度(温度と時間)は、加工対象物の加工度及び加工性(導体素線の生産速度)に応じて選択することが好ましい。例えば、ダイス伸線加工時に加工対象物の発熱が期待できる場合は、熱処理は不要となる。一方、導体素線の線径が小さい場合、例えば0.03〜0.1mmの場合は、ダイス伸線加工前、ダイス伸線加工中に熱処理を行うこともできる。
The produced conductor wire is heat-treated at a temperature of 350 ° C. or lower, for example, in an argon gas atmosphere, for example, for 0.2 to 40 hours. By performing heat treatment, the strain existing in the crystal grains (strain introduced during swaging and die wire drawing) is removed while preventing the growth of the grains constituting the conductor wire. It is possible to improve the extensibility of the conductor wire. For this reason, even if bending is repeatedly applied to the electric wire, strain is not easily accumulated in the metal structure constituting the electric wire (conductor wire).
In addition, it is preferable to select the timing and degree (temperature and time) of the heat treatment according to the degree of processing and workability (the production rate of the conductor wire) of the workpiece. For example, if heat generation of the workpiece can be expected during die drawing, heat treatment is not necessary. On the other hand, when the wire diameter of the conductor wire is small, for example, 0.03 to 0.1 mm, heat treatment can be performed before the die drawing and during the die drawing.

本発明の第5の実施の形態に係る製造方法で製造されるアルミニウム合金導体は、アルミニウムとの間で金属間化合物を生成し、アルミニウムに対する添加量が5質量%以下の領域に共晶反応の生じる反応組成を有し、更に、アルミニウムに対する固溶限度が反応組成未満である元素Xの一例であるマンガンを0.6質量%以上2.5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に、相当ひずみが100以上の強加工を施すことにより製造される。なお、マンガンは、アルミニウム中に1.25質量%しか固溶しないので、アルミニウム中にマンガンを添加しても、アルミニウムの導電率を大きく損なうことを防止できる。 The aluminum alloy conductor produced by the production method according to the fifth embodiment of the present invention produces an intermetallic compound with aluminum, and the eutectic reaction occurs in a region where the addition amount to aluminum is 5 mass% or less. In an aluminum cast body that has a reaction composition to be produced, and further contains 0.6 mass% to 2.5 mass% of manganese, which is an example of the element X whose solid solution limit with respect to aluminum is less than the reaction composition, an equivalent strain is present. Manufactured by applying 100 or more hard workings. Since manganese is only 1.25% by mass in aluminum, even if manganese is added to aluminum, it can be prevented that the electrical conductivity of aluminum is greatly impaired.

アルミニウム鋳造体の鋳造組織、即ち、被加工物の鋳造組織は、1)アルミニウム中にマンガンが固溶したアルミニウム基固溶体の初晶及びアルミニウムとAl−Mn系金属間化合物との共晶組織、2)アルミニウムとAl−Mn系金属間化合物との共晶組織、3)Al−Mn系金属間化合物の晶出物及びアルミニウムとAl−Mn系金属間化合物との共晶組織、及び4)アルミニウム基固溶体の初晶、アルミニウムとAl−Mn系金属間化合物との共晶組織、及びAl−Mn系金属間化合物の晶出物のいずれかである。このため、被加工物に強加工を施すと、被加工物の鋳造組織中に存在する初晶、共晶組織、晶出物は、強加工により分断が繰り返されて徐々に微細化し、例えば、粒径が800nm以下で等軸晶のアルミニウム微細結晶粒と、アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在するAl−Mn系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第1のナノ粒子と、アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在するAl−Mn系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織が生成することにより、アルミニウム合金導体が形成される。なお、Al−Mn系金属間化合物とは、例えばAlMnをさす。 The cast structure of the aluminum cast body, that is, the cast structure of the workpiece is as follows: 1) Primary crystal of an aluminum-based solid solution in which manganese is dissolved in aluminum and a eutectic structure of aluminum and an Al—Mn intermetallic compound; 3) eutectic structure of aluminum and Al-Mn intermetallic compound, 3) crystallized product of Al-Mn intermetallic compound and eutectic structure of aluminum and Al-Mn intermetallic compound, and 4) aluminum group One of a primary crystal of a solid solution, a eutectic structure of aluminum and an Al—Mn intermetallic compound, and a crystallized product of an Al—Mn intermetallic compound. For this reason, when the work is subjected to strong processing, the primary crystal, eutectic structure, and crystallized material present in the cast structure of the work are gradually refined by repeated cutting, for example, An aluminum fine crystal grain having an equiaxed crystal grain size of 800 nm or less and an Al-Mn intermetallic compound present in the grain of the aluminum fine crystal grain, for example, a first nanoparticle having a particle diameter of 500 nm or less and An aluminum alloy conductor formed of an Al-Mn intermetallic compound present at the grain boundary of the aluminum fine crystal grains, for example, a nanoparticle dispersed structure having second nanoparticles having a particle diameter of 500 nm or less. Is formed. The Al—Mn intermetallic compound refers to, for example, Al 6 Mn.

アルミニウム合金導体の金属組織がアルミニウム微細結晶粒で構成されているため伸び性が向上し、金属組織に繰り返し曲げが加えられても、ひずみが蓄積され難く疲労き裂が発生し難い。そして、疲労き裂が発生しても、疲労き裂がアルミニウム微細結晶粒の粒界を進展する場合、粒界に沿って疲労き裂の偏向及び分岐が生じ、更に、粒界には第2のナノ粒子が分散しているので、第2のナノ粒子に疲労き裂が衝突した場合、疲労き裂の偏向及び分岐が生じる。一方、疲労き裂がアルミニウム微細結晶粒の粒内を進展する場合、アルミニウム微細結晶粒内には第1のナノ粒子が分散しているので、第1のナノ粒子に疲労き裂が衝突した場合、疲労き裂の偏向及び分岐が生じる。これにより、疲労き裂の進展速度が低下する。その結果、アルミニウム合金導体の耐屈曲性が向上し、アルミニウム合金導体を振動や屈曲等の駆動環境下又は振動状態下の配線に使用することができる。 Since the metal structure of the aluminum alloy conductor is composed of aluminum fine crystal grains, the extensibility is improved, and even if bending is repeatedly applied to the metal structure, strain is hardly accumulated and fatigue cracks are not easily generated. Even if a fatigue crack is generated, if the fatigue crack propagates through the grain boundary of the aluminum fine crystal grain, the fatigue crack is deflected and branched along the grain boundary. Therefore, when a fatigue crack collides with the second nanoparticle, deflection and branching of the fatigue crack occur. On the other hand, when the fatigue crack propagates in the aluminum fine crystal grains, the first nanoparticles are dispersed in the aluminum fine crystal grains, so that the fatigue crack collides with the first nanoparticles. Fatigue crack deflection and bifurcation occur. Thereby, the growth rate of fatigue cracks is reduced. As a result, the bending resistance of the aluminum alloy conductor is improved, and the aluminum alloy conductor can be used for wiring in a driving environment such as vibration or bending or in a vibration state.

アルミニウム鋳造体は、純度が99.9質量%(残部は不可避的不純物)のアルミニウムインゴットに、純度が99質量%(残部は不可避的不純物)のマンガンインゴットを所定量加えて、アルミニウムに対するマンガンの含有率が0.6質量%以上2.5質量%以下の配合物を調製し、この配合物を780〜830℃で溶解させた後、冷却することにより作製する。ここで、アルミニウムとマンガンとの間で共晶反応が生じる反応組成は、アルミニウムに対するマンガンの添加量が2質量%であるので、アルミニウムに対するマンガンの含有率が0.6質量%以上2質量%未満である亜共晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が液相温度を通過すると、溶解物中にアルミニウム中にマンガンが固溶したアルミニウム基固溶体の初晶が生成し、更に冷却が進行して温度が共晶温度(658℃)に到達した時点で、溶解物は初晶と共晶組成の液相の混合状態となる。そして、共晶組成の液相は、共晶温度直下の温度で凝固して共晶組織(アルミニウムとAl−Mn系金属間化合物との交錯組織)を形成する。その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、初晶の粒間に共晶組織が存在する状態となる。 The cast aluminum body contains a manganese ingot with a purity of 99.9% by mass (the balance is an inevitable impurity) and a manganese ingot with a purity of 99% by weight (the balance is an inevitable impurity). A compound having a rate of 0.6% by mass to 2.5% by mass is prepared. The compound is dissolved at 780 to 830 ° C. and then cooled. Here, the reaction composition in which a eutectic reaction occurs between aluminum and manganese is such that the amount of manganese added to aluminum is 2% by mass, so the content of manganese relative to aluminum is 0.6% by mass or more and less than 2% by mass. When the melt of the hypoeutectic alloy composition is cooled, when the temperature of the melt passes the liquidus temperature, an aluminum-based solid solution primary crystal in which manganese is dissolved in aluminum is formed in the melt, and When the cooling proceeds and the temperature reaches the eutectic temperature (658 ° C.), the dissolved material is in a mixed state of a liquid phase of the primary crystal and the eutectic composition. The liquid phase having the eutectic composition is solidified at a temperature just below the eutectic temperature to form a eutectic structure (a complex structure of aluminum and an Al—Mn intermetallic compound). As a result, the cast structure of the aluminum cast body is in a state in which a eutectic structure exists between the primary crystal grains.

一方、アルミニウムに対するマンガンの含有率が1.8質量%である共晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が共晶温度直下の温度で溶解物は凝固し、共晶組織を形成する。その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、共晶組織で構成される。
また、アルミニウムに対するマンガンの含有率が2質量%を超え2.5質量%以下である過共晶合金組成の溶解物を冷却する場合、溶解物の温度が液相温度を通過すると、溶解物中にAlMnの晶出物が生成し、更に冷却が進行して温度が共晶温度に到達した時点で、溶解物は晶出物と共晶組成の液相の混合状態となる。そして、共晶組成の液相は、共晶温度直下の温度で凝固して共晶組織を形成する。その結果、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、共晶組織中に晶出物が分散する状態となる。
On the other hand, when cooling a melt having a eutectic alloy composition in which the manganese content relative to aluminum is 1.8% by mass, the melt solidifies at a temperature immediately below the eutectic temperature, and the eutectic structure is reduced. Form. As a result, the cast structure of the aluminum casting is composed of a eutectic structure.
Moreover, when cooling the melt | dissolution of the hypereutectic alloy composition whose content rate of manganese with respect to aluminum exceeds 2 mass% and is 2.5 mass% or less, when the temperature of a melt passes liquid phase temperature, When a crystallized product of Al 6 Mn is formed and the cooling further proceeds and the temperature reaches the eutectic temperature, the dissolved material is in a mixed state of the crystallized product and a liquid phase of the eutectic composition. The liquid phase having the eutectic composition is solidified at a temperature just below the eutectic temperature to form a eutectic structure. As a result, the cast structure of the aluminum cast body is in a state in which crystallized substances are dispersed in the eutectic structure.

なお、溶解物を冷却する際、溶解物中に温度差(冷却速度の分布)が生じると、凝固が速く進行した領域には初晶が生成する。このため、共晶合金組成の溶解物の場合、溶解物全体としての温度が共晶温度直下まで低下すると、共晶組成の液相が凝固して共晶組織を形成するので、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、共晶組織中に初晶が点在する状態となる。また、過共晶合金組成の溶解物の場合、溶解物全体としての温度が液相温度を通過した時点で溶解物中に更にAl−Mn系金属間化合物の晶出物が生成し、共晶温度に到達した時点で、溶解物は初晶、晶出物、及び共晶組成の液相の混合状態となって、共晶温度直下の温度で共晶組成の液相が凝固して共晶組織を形成するため、アルミニウム鋳造体の鋳造組織は、初晶、共晶組織、及び晶出物が共存する状態となる。 When the melt is cooled, if a temperature difference (cooling rate distribution) occurs in the melt, primary crystals are generated in a region where solidification has progressed rapidly. For this reason, in the case of a melt having a eutectic alloy composition, if the temperature of the melt as a whole decreases to just below the eutectic temperature, the liquid phase of the eutectic composition solidifies to form a eutectic structure. The cast structure is in a state where primary crystals are scattered in the eutectic structure. In the case of a melt having a hypereutectic alloy composition, when the temperature of the entire melt passes the liquidus temperature, a crystallized product of an Al-Mn intermetallic compound is further generated in the melt, and the eutectic is obtained. When the temperature is reached, the melt becomes a mixed state of the primary phase, the crystallized product, and the liquid phase of the eutectic composition, and the liquid phase of the eutectic composition is solidified at a temperature just below the eutectic temperature. In order to form a structure, the cast structure of the aluminum cast body is in a state in which a primary crystal, a eutectic structure, and a crystallized substance coexist.

アルミニウム鋳造体から作製した被加工物にHPT法による強加工を繰り返すと、被加工物の鋳造組織中のアルミニウム結晶粒(初晶、共晶組織中のアルミニウム部分)内には転位が蓄積されて亜結晶粒界が形成され、被加工物に導入された相当ひずみの総和が100以上になった時点では、亜結晶粒界を経て結晶粒の超微細化が生じる。一方、Al−Mn系金属間化合物(共晶組織中のAl−Mn系金属間化合物部分、晶出物)では、強加工の繰り返しによりAl−Mn系金属間化合物の微細分断と分散(一部はマンガンとしてアルミニウム結晶粒に固溶)が生じる。 When a workpiece made from an aluminum casting is repeatedly subjected to strong processing by the HPT method, dislocations accumulate in the aluminum crystal grains (primary crystal, aluminum portion in the eutectic structure) in the cast structure of the workpiece. When the sub-crystal grain boundaries are formed and the sum of the equivalent strains introduced into the workpiece reaches 100 or more, the crystal grains become ultrafine through the sub-crystal grain boundaries. On the other hand, in Al-Mn intermetallic compounds (Al-Mn intermetallic compounds in eutectic structures, crystallized products), fine fragmentation and dispersion of Al-Mn intermetallic compounds (partial) by repeated strong processing. Forms solid solution in aluminum crystal grains as manganese.

ここで、強加工を行う前に、被加工物に、相当ひずみ2以下の塑性変形加工を加えてもよい。被加工物に相当ひずみ2以下の塑性変形加工を行うと、被加工物中の共晶組織が粗く整合させる、即ち、共晶組織が層状のアルミニウム部分と層状のAl−Mn系金属間化合物部分とが交互に積層する状態にすることができる。これにより、共晶組織内ではアルミニウム部分の変形に引きずられてAl−Mn系金属間化合物部分が変形するため、共晶組織の崩壊が生じ易くなる。その結果、鋳造組織中のAl−Mn系金属間化合物部分の分断が促進され、Al−Mn系金属間化合物の分散をより効率的に行うことが可能になる。 Here, before carrying out strong processing, plastic deformation processing with an equivalent strain of 2 or less may be applied to the workpiece. When plastic deformation is performed on the work piece with an equivalent strain of 2 or less, the eutectic structure in the work piece is roughly aligned, that is, the eutectic structure is a layered aluminum portion and a layered Al-Mn intermetallic compound portion. Can be stacked alternately. Thereby, in the eutectic structure, the Al—Mn intermetallic compound part is deformed by being pulled by the deformation of the aluminum part, so that the eutectic structure is easily collapsed. As a result, the division of the Al—Mn intermetallic compound portion in the cast structure is promoted, and the Al—Mn intermetallic compound can be dispersed more efficiently.

その結果、強加工の終了時点では、例えば、粒径が800nm以下のアルミニウム微細結晶粒と、アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在するAl−Mn系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第1のナノ粒子と、アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在するAl−Mn系金属間化合物からなり、例えば、粒径が500nm以下の第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織が生成して、アルミニウム合金導体が形成される。 As a result, at the end of the strong processing, for example, it is composed of an aluminum fine crystal grain having a particle size of 800 nm or less and an Al-Mn intermetallic compound present in the aluminum fine crystal grain. A nanoparticle-dispersed structure comprising the following first nanoparticles and an Al—Mn intermetallic compound existing at the grain boundary of aluminum fine crystal grains, for example, second nanoparticles having a particle size of 500 nm or less. As a result, an aluminum alloy conductor is formed.

ここで、アルミニウム鋳造体中のマンガンの含有量が固溶限度を超えている場合、強加工を繰り返すことで、強加工中に形成されるアルミニウム微細結晶粒内のマンガン含有量は徐々に増加し、強加工の終了時点では、アルミニウム微細結晶粒内のマンガン含有量は過飽和状態となっている。このため、強加工により得られたアルミニウム合金導体を、不活性雰囲気中(例えば、アルゴンガス雰囲気中)、300℃以下の温度で熱処理することにより、アルミニウム微細結晶粒の粒成長を防止しながら、アルミニウム微細結晶粒内の過飽和状態のマンガンをAl−Mn系金属間化合物として析出させて第2のナノ粒子を形成させることができ、アルミニウム微細結晶粒内のマンガン固溶量を減少させることができる。その結果、アルミニウム合金導体の室温での導電率を50%IACS以上とすることができる。なお、熱処理温度が300℃を超えると、アルミニウム微細結晶粒の粒成長が顕著となり、形成した微細組織は壊れるので好ましくない。一方、熱処理温度を低下させるにつれて、熱処理に要する処理時間は飛躍的に長くなり、生産性は低下する。このため、実用的な熱処理温度の下限は、例えば、150℃程度であり、処理時間は0.2〜40時間となる。 Here, when the manganese content in the aluminum casting exceeds the solid solution limit, the manganese content in the aluminum fine crystal grains formed during the strong processing gradually increases by repeating strong processing. At the end of the strong processing, the manganese content in the aluminum fine crystal grains is in a supersaturated state. For this reason, the aluminum alloy conductor obtained by strong processing is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or lower in an inert atmosphere (for example, in an argon gas atmosphere), thereby preventing grain growth of aluminum fine crystal grains, The supersaturated manganese in the aluminum fine crystal grains can be precipitated as an Al-Mn intermetallic compound to form second nanoparticles, and the amount of manganese solid solution in the aluminum fine crystal grains can be reduced. . As a result, the electrical conductivity at room temperature of the aluminum alloy conductor can be 50% IACS or more. If the heat treatment temperature exceeds 300 ° C., the growth of aluminum fine crystal grains becomes remarkable and the formed microstructure is broken, which is not preferable. On the other hand, as the heat treatment temperature is lowered, the treatment time required for the heat treatment is drastically increased and the productivity is lowered. For this reason, the minimum of practical heat processing temperature is about 150 degreeC, for example, and processing time will be 0.2 to 40 hours.

また、アルミニウム鋳造体中のマンガンの含有量が固溶限度を超えている場合、強加工中に、被加工物を、300℃以下の温度で熱処理することも可能である。これにより、強加工中に形成されるアルミニウム微細結晶粒の粒成長を防止しながら、強加工を繰り返すことでアルミニウム微際結晶粒内に固溶するマンガン含有量が徐々に増加しても、アルミニウム微際結晶粒内でAl−Mn系金属間化合物を析出させて第2のナノ粒子を形成させることができ、アルミニウム微細結晶粒内のマンガン固溶量を減少させることができる。その結果、アルミニウム合金導体の室温での導電率を50%IACS以上とすることができる。なお、強加工中、被加工物は加工発熱(摩擦熱の発生)するので、被加工物10の温度が300℃以下となるように加熱制御する必要がある。強加工中、被加工物の温度が300℃を超えると、アルミニウム微細結晶粒の形成とアルミニウム微細結晶粒の粒成長が同時進行し、被加工物内に効率的に微細組織を形成することができない。一方、強加工時、被加工物の温度が低すぎると、例えば、被加工物の温度が150℃未満になると、アルミニウム微際結晶粒内におけるナノ粒子を形成するAl−Mn系金属間化合物の析出速度が小さくなって、強加工中に第2のナノ粒子の形成を効率的に行うことができないので、被加工物10の温度が150〜300℃となるように加熱する必要がある。 Further, when the content of manganese in the aluminum casting exceeds the solid solution limit, it is possible to heat-treat the workpiece at a temperature of 300 ° C. or less during the strong processing. As a result, while preventing the growth of aluminum fine crystal grains formed during strong processing, even if the manganese content dissolved in the aluminum fine crystal grains gradually increases by repeating strong processing, aluminum The Al—Mn intermetallic compound can be precipitated in the fine crystal grains to form second nanoparticles, and the amount of manganese solid solution in the aluminum fine crystal grains can be reduced. As a result, the electrical conductivity at room temperature of the aluminum alloy conductor can be 50% IACS or more. In addition, since the workpiece generates heat during processing (generation of frictional heat) during strong processing, it is necessary to control the heating so that the temperature of the workpiece 10 is 300 ° C. or less. When the temperature of the workpiece exceeds 300 ° C. during strong processing, formation of aluminum fine crystal grains and grain growth of aluminum fine crystal grains proceed simultaneously, and a fine structure can be efficiently formed in the workpiece. Can not. On the other hand, when the temperature of the workpiece is too low during strong processing, for example, when the temperature of the workpiece is less than 150 ° C., the Al—Mn intermetallic compound that forms nanoparticles in the aluminum fine crystal grains Since the deposition rate is reduced and the formation of the second nanoparticles cannot be efficiently performed during strong processing, it is necessary to heat the workpiece 10 so that the temperature of the workpiece 10 is 150 to 300 ° C.

更に、被加工物を、300℃以下の温度で予め熱処理してから強加工してもよい。熱処理することにより、被加工物の鋳造組織を構成しているアルミニウム結晶粒の成長を防止しながら、被加工物内に導入された冷却ひずみを除去することができる。これにより、アルミニウム鋳造体の強加工を効率的に行うことができる。なお、熱処理温度が300℃を超えると、被加工物を構成している結晶粒やAl−Mn系金属間化合物の析出物に粒成長が生じ、強加工により組織の微細化が効果的に実施できない。ここで、熱処理温度を低下させると、熱処理に要する処理時間は飛躍的に長くなり生産性が低下するので、実用的な熱処理温度の下限は、例えば、150℃程度であり、処理時間は0.2〜40時間である。 Further, the work piece may be subjected to heat treatment in advance at a temperature of 300 ° C. or less and then subjected to strong processing. By performing the heat treatment, the cooling strain introduced into the workpiece can be removed while preventing the growth of aluminum crystal grains constituting the cast structure of the workpiece. Thereby, the strong processing of an aluminum casting can be performed efficiently. If the heat treatment temperature exceeds 300 ° C, grain growth occurs in the crystal grains and Al-Mn intermetallic compound precipitates that make up the workpiece, and the microstructure is effectively refined by strong processing Can not. Here, when the heat treatment temperature is lowered, the treatment time required for the heat treatment is drastically increased and the productivity is lowered. Therefore, the practical lower limit of the heat treatment temperature is, for example, about 150 ° C. 2 to 40 hours.

アルミニウム合金導体のナノ粒子分散組織を構成している第1、第2のナノ粒子の割合は、アルミニウム鋳造体中のAl−Mn系金属間化合物の晶出物の存在量に依存し、晶出物の存在量は溶解物中のマンガン含有量により決定される。ここで、アルミニウムに対してマンガンを少なくとも0.3質量%含有させることにより、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子を存在させて、疲労き裂の偏向及び分岐を発生させることができる。そして、アルミニウムに対してマンガンを少なくとも0.6質量%含有させることにより、疲労き裂の偏向及び分岐の発生を顕著にすることができる。 The ratio of the first and second nanoparticles constituting the nanoparticle dispersed structure of the aluminum alloy conductor depends on the amount of Al-Mn intermetallic compound crystallized material in the aluminum casting, The amount of product present is determined by the manganese content in the melt. Here, by containing at least 0.3% by mass of manganese with respect to aluminum, the first and second nanoparticles exist in the grains of the aluminum fine crystal grains and the grain boundaries, respectively, and fatigue crack deflection is caused. And branching can occur. And by containing at least 0.6 mass% of manganese with respect to aluminum, the deflection | deviation of a fatigue crack and generation | occurrence | production of a branch can be made remarkable.

一方、第1、第2のナノ粒子の粒径は、強加工によるAl−Mn系金属間化合物の微細分断効率に依存し、第1、第2のナノ粒子の分散状態は、強加工により形成された微細分断物の分散効率に依存する。このためには、アルミニウム鋳造体中に存在するAl−Mn系金属間化合物の粒径が小さいことが好ましい。ここで、鋳造組織中のAl−Mn系金属間化合物の粒径は、一般に、共晶組織中のAl−Mn系金属間化合物部分より晶出物の方が大きい。そして、晶出物の粒径を小さくするには、晶出物の生成開始温度と共晶温度の差を小さくする必要があり、晶出物の生成開始温度は、溶解物中のマンガン含有量により決定される。 On the other hand, the particle size of the first and second nanoparticles depends on the fine cutting efficiency of the Al—Mn intermetallic compound by strong processing, and the dispersion state of the first and second nanoparticles is formed by strong processing. It depends on the dispersion efficiency of the finely divided material. For this purpose, it is preferable that the particle size of the Al—Mn intermetallic compound present in the aluminum casting is small. Here, the grain size of the Al—Mn intermetallic compound in the cast structure is generally larger in the crystallized product than the Al—Mn intermetallic compound portion in the eutectic structure. In order to reduce the particle size of the crystallized product, it is necessary to reduce the difference between the crystallized product start temperature and the eutectic temperature. The crystallized product start temperature is the manganese content in the melt. Determined by.

そこで、種々のマンガン含有率を有する過共晶合金組成の溶解物を冷却して作製したアルミニウム鋳造体に、それぞれ相当ひずみが100以上の強加工を行って晶出物の微細分断効率及び分散効率を顕微鏡下で観察したところ、アルミニウムに対するマンガン含有量が5質量%以下では、相当ひずみが100以上の強加工により晶出物を500nm以下の粒径に微細分断して、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子として分散できることが確認できた。このため、アルミニウムに対するマンガンの含有量の範囲を、0.3質量%以上、好ましくは0.6質量%以上2.5質量%以下と規定した。
なお、アルミニウムに対するマンガン含有量が2.5質量%を超えた場合、晶出物を微細化しても、粒径が500nmを超えるものが存在する。これらの粒子は欠陥として作用するため、例えば、引張強度の低下、耐屈曲性の低下、伸線加工時の断線を引き起こす。
Therefore, the aluminum castings produced by cooling the hypereutectic alloy compositions having various manganese contents were subjected to strong processing with an equivalent strain of 100 or more, respectively, and the fractionation efficiency and dispersion efficiency of the crystallized product When the manganese content with respect to aluminum is 5% by mass or less, the crystallized product is finely divided into particles having a particle size of 500 nm or less by strong processing having an equivalent strain of 100 or more. It was confirmed that the first and second nanoparticles can be dispersed in the inner and grain boundaries, respectively. For this reason, the range of manganese content with respect to aluminum was defined as 0.3 mass% or more, preferably 0.6 mass% or more and 2.5 mass% or less.
In addition, when manganese content with respect to aluminum exceeds 2.5 mass%, even if it refines | miniaturizes a crystallization thing, a thing with a particle size exceeding 500 nm exists. Since these particles act as defects, they cause, for example, a decrease in tensile strength, a decrease in bending resistance, and a disconnection during wire drawing.

ここで、強加工によりAl−Mn系金属間化合物の微細分断及び分散が高効率に行われ、高精度に達成されるためには、アルミニウム鋳造体の鋳造組織において、Al−Mn系金属間化合物の粒径が小さく、鋳造組織中に均一に分散していることが好ましい。このような鋳造組織が得られるのは、溶解物が共晶合金組成の場合である。そこで、共晶合金組成を中心に、亜共晶合金組成側から過共晶合金組成側のマンガン含有率を有する種々の組成の溶解物を冷却して作製したアルミニウム鋳造体に、それぞれ相当ひずみが100以上の強加工を行って晶出物の微細分断効率及び分散効率を顕微鏡下で観察したところ、相当ひずみが100以上の強加工により、共晶合金組成の鋳造組織の場合と同程度にAl−Mn系金属間化合物を500nm以下の粒径に微細分断して、アルミニウム微細結晶粒の粒内及び粒界にそれぞれ第1、第2のナノ粒子として分散させることができるのは、アルミニウムに対するマンガンの含有量が0.6質量%以上2.5質量%以下の範囲であることが確認できた。 Here, in order to achieve fine cutting and dispersion of Al-Mn intermetallic compounds with high efficiency and high precision by strong processing, in the cast structure of an aluminum cast body, Al-Mn intermetallic compounds It is preferable that the particle size of the material is small and is uniformly dispersed in the cast structure. Such a cast structure is obtained when the melt has a eutectic alloy composition. Therefore, aluminum alloys produced by cooling various compositions having manganese contents from the hypoeutectic alloy composition side to the hypereutectic alloy composition side, centering on the eutectic alloy composition, each have an equivalent strain. When micro-cutting efficiency and dispersion efficiency of the crystallized product were observed under a microscope by performing strong processing of 100 or more, Al was as strong as the case of a cast structure having a eutectic alloy composition by strong processing of equivalent strain of 100 or more. -Mn-based intermetallic compounds can be finely divided into particles having a particle size of 500 nm or less, and dispersed in the aluminum fine crystal grains and in the grain boundaries as first and second nanoparticles, respectively. It was confirmed that the content of was in the range of 0.6 mass% to 2.5 mass%.

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例、比較例について、以下に説明する。
(実施例1〜12)
鉄を0.3質量%、0.6質量%、1.5質量%、2質量%、2.5質量%、及び5質量%それぞれ含有するアルミニウム鋳造体1〜6を鋳造し、各アルミニウム鋳造体1〜6からそれぞれ直径10mm、厚さ1mmの円板状の被加工物1〜6を作製した。次いで、被加工物1〜6を、図1に示す上、下アンビルで挟み込み、被加工物1〜6に6GPaの圧力をかけながら、下アンビルを上アンビルに対して所定回数だけ回転させ、被加工物1〜6にせん断ひずみを導入することにより、相当ひずみが100となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体1〜6を、相当ひずみが150となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体7〜12を作製した。なお、被加工物1〜6内に導入されるせん断ひずみ量は、被加工物1〜6の中心からの距離により変化するので、被加工物1〜6内に予め各評価用の試験片を取り出す領域をそれぞれ設定し、この領域には少なくとも相当ひずみが100及び150の強加工が行われるように、下アンビルの回転回数を設定した。
Next, examples and comparative examples performed for confirming the effects of the present invention will be described below.
(Examples 1-12)
Aluminum castings 1 to 6 containing 0.3% by mass, 0.6% by mass, 1.5% by mass, 2% by mass, 2.5% by mass, and 5% by mass of iron are cast, and each aluminum casting Disk-shaped workpieces 1 to 6 each having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm were produced from the bodies 1 to 6. Next, the workpieces 1 to 6 are sandwiched between the upper anvils shown in FIG. 1 and the lower anvil is rotated a predetermined number of times with respect to the upper anvil while applying a pressure of 6 GPa to the workpieces 1 to 6. By introducing shear strain into the workpieces 1 to 6, strong processing with an equivalent strain of 100 is performed, respectively, and the disk-shaped aluminum alloy conductors 1 to 6 are respectively subjected to strong processing with an equivalent strain of 150. Thus, disk-shaped aluminum alloy conductors 7 to 12 were produced. Since the amount of shear strain introduced into the workpieces 1 to 6 varies depending on the distance from the center of the workpieces 1 to 6, test pieces for each evaluation are previously placed in the workpieces 1 to 6. Each region to be taken out was set, and the number of rotations of the lower anvil was set in this region so that strong processing with at least equivalent strain of 100 and 150 was performed.

作製したアルミニウム合金導体1〜12から、引張試験片1〜12及び導体素線作製用の線材母材1〜12をそれぞれ作製した。ここで、引張試験片は、ゲージ長1.5mm、ゲージ幅0.7mmのゲージ部の中心が、アルミニウム合金導体1〜12の中心から2mmの部位に位置するように作製した。また、線材母材1〜12は、アルミニウム合金導体1〜12の中心に中心位置を一致させて作製した内径が9mm、外径が10mmの開環状とし、幅方向中央部を周方向に沿って通過する中心線が、アルミニウム合金導体1〜12の中心を中心とした半径9.5mmの円と一致するように作製した。そして、線材母材1〜12にスエージング加工を行って、線径が1mmの線材を形成し、ダイス伸線加工を行って、線径80μmの導体素線1〜12をそれぞれ作製し、得られた導体素線1〜12をそれぞれ用いて縒り線を形成し、断面積が0.2mmの電線1〜12を作製した。 From the produced aluminum alloy conductors 1 to 12, tensile test pieces 1 to 12 and wire base materials 1 to 12 for producing conductor wires were produced, respectively. Here, the tensile test piece was produced so that the center of the gauge part having a gauge length of 1.5 mm and a gauge width of 0.7 mm was located at a position 2 mm from the center of the aluminum alloy conductors 1 to 12. In addition, the wire base materials 1 to 12 have an open ring shape with an inner diameter of 9 mm and an outer diameter of 10 mm produced by matching the center position with the center of the aluminum alloy conductors 1 to 12, and the center in the width direction along the circumferential direction. The center line which passes was produced so that it might correspond to the circle | round | yen with a radius of 9.5 mm centering on the center of the aluminum alloy conductors 1-12. Then, the wire base materials 1 to 12 are swaged to form a wire with a wire diameter of 1 mm, and the die wire drawing is performed to produce conductor wires 1 to 12 with a wire diameter of 80 μm, respectively. A twisted wire was formed using each of the obtained conductor wires 1 to 12 to produce electric wires 1 to 12 having a cross-sectional area of 0.2 mm 2 .

そして、引張試験片1〜12を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線1〜12を用いて、導電率をそれぞれ測定し、次いで、電線1〜12にそれぞれ荷重100gを負荷した状態で、曲げ半径が15mm、折り曲げ角度範囲が±90度の左右繰り返し曲げを加える屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片1〜12から透過電子顕微鏡用の試料をそれぞれ作製し、アルミニウム合金導体1〜12の組織観察を行い、視野内に存在するアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、視野内に存在する第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表1に示す。 And the tensile test was done at normal temperature using the tensile test pieces 1-12, and the tensile strength was calculated | required. In addition, the electrical conductivity was measured using the produced conductor wires 1 to 12, respectively, and then the bending radius was 15 mm and the bending angle range was ± 90 degrees with a load of 100 g applied to the wires 1 to 12, respectively. The number of breaks was determined by conducting a bending test in which left and right repeated bending was performed at room temperature. Furthermore, a sample for a transmission electron microscope is prepared from each of the tensile test pieces 1 to 12 after the tensile test, the structure of the aluminum alloy conductors 1 to 12 is observed, and the maximum grain size of the aluminum fine crystal grains present in the visual field, The maximum particle sizes of the first and second nanoparticles present in the field of view were determined. Table 1 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

Figure 0006418756
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(比較例R1〜R6)
実施例1〜12で作製した円板状のアルミニウム合金導体1〜6に対して、前記被加工物1〜6に相当ひずみが50となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体R1〜R6を作製した。次いで、作製したアルミニウム合金導体R1〜R6から、実施例1〜12と同様に引張試験片R1〜R6及び導体素線R1〜R6をそれぞれ作製し、更に、導体素線R1〜R6からは、断面積が0.2mmの電線R1〜R6を作製した。そして、引張試験片R1〜R6を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線R1〜R6を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例1〜12と同様に電線R1〜R6に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片R1〜R6から透過電子顕微鏡用の試料をそれぞれ作製し、アルミニウム合金導体R1〜R6の組織観察を行い、視野内に存在するアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、視野内に存在する第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表1に示す。
(Comparative Examples R1 to R6)
The disk-shaped aluminum alloy conductors 1 to 6 produced in Examples 1 to 12 were each subjected to strong processing with an equivalent strain of 50 on the workpieces 1 to 6, thereby forming the disk-shaped aluminum alloy conductors. R1 to R6 were prepared. Next, tensile test pieces R1 to R6 and conductor strands R1 to R6 were respectively produced from the produced aluminum alloy conductors R1 to R6 in the same manner as in Examples 1 to 12, and further, the conductor strands R1 to R6 were cut off. Electric wires R1 to R6 having an area of 0.2 mm 2 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using tensile test piece R1-R6, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was measured using produced conductor strand R1-R6, respectively, Then, the bending test was done with respect to electric wire R1-R6 at normal temperature similarly to Examples 1-12, and the frequency | count of a fracture | rupture was calculated | required. Further, a specimen for a transmission electron microscope is prepared from each of the tensile test pieces R1 to R6 after the tensile test, the structure of the aluminum alloy conductors R1 to R6 is observed, and the maximum grain size of the aluminum fine crystal grains existing in the field of view, The maximum particle sizes of the first and second nanoparticles present in the field of view were determined. Table 1 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

表1に示す結果から、鉄を0.3質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみが100以上の強加工を行って形成されるナノ粒子分散組織を有するアルミニウム合金導体は、アルミニウム微細結晶粒の粒径は800nm以下、第1、第2のナノ粒子の粒径は500nm以下であり、室温での引張試験時の引張強度が300MPa以上、室温での繰り返し屈曲試験による破断回数が300万回以上、室温での導電率が50%IACS以上となることが確認できる。
従って、このアルミニウム合金導体を用いて作製した電線を、例えば、産業用ロボットの駆動部の配線用に使用すると、ロボットの信頼性を向上させることができると共に、メンテナンス負担を軽減することができる。
From the results shown in Table 1, an aluminum alloy conductor having a nanoparticle-dispersed structure formed by subjecting an aluminum casting containing 0.3% by mass or more and 5% by mass or less of iron to a strong processing having an equivalent strain of 100 or more, The aluminum fine crystal grains have a particle size of 800 nm or less, the first and second nanoparticles have a particle size of 500 nm or less, the tensile strength at the time of the tensile test at room temperature is 300 MPa or more, and the number of breaks by the repeated bending test at room temperature. 3 million times or more, it can be confirmed that the electrical conductivity at room temperature is 50% IACS or more.
Therefore, if the electric wire produced using this aluminum alloy conductor is used for wiring of the drive part of an industrial robot, for example, the reliability of the robot can be improved and the maintenance burden can be reduced.

(実施例13〜15)
鉄を0.3質量%、2質量%、及び5質量%それぞれ含有するアルミニウム鋳造体13〜15を鋳造し、アルミニウム鋳造体13〜15からそれぞれ直径10mm、厚さ1mmの円板状の被加工物13〜15を作製し、アルゴンガス雰囲気中、温度250℃で0.2時間の熱処理を行った。次いで、被加工物13〜15に対して、実施例1〜12と同様の方法で相当ひずみが100となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体13〜15を作製した。作製したアルミニウム合金導体13〜15から、実施例1〜12と同様に引張試験片13〜15及び導体素線13〜15をそれぞれ作製し、更に、導体素線13〜15からは、断面積が0.2mmの電線13〜15を作製した。そして、引張試験片13〜15を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線13〜15を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例1〜12と同様に電線13〜15に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片13〜15を用いて、実施例1〜12と同様にアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表2に示す。
(Examples 13 to 15)
Aluminum castings 13 to 15 each containing 0.3% by mass, 2% by mass, and 5% by mass of iron are cast, and each of the aluminum castings 13 to 15 has a disk shape of 10 mm in diameter and 1 mm in thickness. Articles 13 to 15 were prepared and heat-treated at a temperature of 250 ° C. for 0.2 hours in an argon gas atmosphere. Next, the workpieces 13 to 15 were each subjected to strong processing with an equivalent strain of 100 in the same manner as in Examples 1 to 12 to produce disk-shaped aluminum alloy conductors 13 to 15. Tensile test pieces 13 to 15 and conductor strands 13 to 15 were respectively produced from the produced aluminum alloy conductors 13 to 15 in the same manner as in Examples 1 to 12, and the conductor strands 13 to 15 had a cross-sectional area. 0.2 mm 2 of electric wires 13 to 15 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using the tensile test pieces 13-15, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was respectively measured using the produced conductor strands 13-15, and the bending test was done with respect to the electric wires 13-15 at normal temperature similarly to Examples 1-12, and the frequency | count of a fracture | rupture was calculated | required. Furthermore, using the tensile test pieces 13 to 15 after the tensile test, the maximum particle diameter of the aluminum fine crystal grains and the maximum particle diameters of the first and second nanoparticles were determined in the same manner as in Examples 1 to 12, respectively. Table 2 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

Figure 0006418756
Figure 0006418756

(比較例R13〜R15)
実施例13〜15で作製したアルミニウム鋳造体13〜15からそれぞれ直径10mm、厚さ1mmの円板状の被加工物R13〜R15を作製し、アルゴンガス雰囲気中、温度350℃で0.2時間の熱処理を行った。次いで、被加工物R13〜R15に対して、実施例1〜12と同様の方法で相当ひずみが100となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体R13〜R15を作製した。作製したアルミニウム合金導体R13〜R15から、実施例1〜12と同様に引張試験片R13〜R15及び導体素線R13〜R15をそれぞれ作製し、更に、導体素線R13〜R15からは、断面積が0.2mmの電線R13〜R15を作製した。そして、引張試験片R13〜R15を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線R13〜R15を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例1〜12と同様に電線R13〜R15に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片R13〜R15を用いて、実施例1〜12と同様にアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表2に示す。
(Comparative Examples R13 to R15)
Disk-shaped workpieces R13 to R15 each having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm were produced from the aluminum castings 13 to 15 produced in Examples 13 to 15, and were subjected to 0.2 hours at 350 ° C. in an argon gas atmosphere. The heat treatment was performed. Next, the workpieces R13 to R15 were each subjected to strong processing with an equivalent strain of 100 in the same manner as in Examples 1 to 12, thereby producing disk-shaped aluminum alloy conductors R13 to R15. Tensile test pieces R13 to R15 and conductor strands R13 to R15 were respectively produced from the produced aluminum alloy conductors R13 to R15 in the same manner as in Examples 1 to 12, and the conductor strands R13 to R15 had a cross-sectional area. Electric wires R13 to R15 of 0.2 mm 2 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using tensile test piece R13-R15, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was measured using produced conductor element | wire R13-R15, respectively, Then, the bending test was done with respect to electric wire R13-R15 at normal temperature similarly to Examples 1-12, and the frequency | count of a fracture | rupture was calculated | required. Furthermore, using the tensile test pieces R13 to R15 after the tensile test, the maximum particle diameter of the aluminum fine crystal grains and the maximum particle diameters of the first and second nanoparticles were determined in the same manner as in Examples 1 to 12, respectively. Table 2 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

表2に示す結果から、被加工物13〜15を強加工する前に300℃以下の温度で熱処理すると、アルミニウム合金導体13〜15の引張強度、破断回数、及び導電率が向上することが分かる。このことは、300℃以下の熱処理を行うことで、アルミニウム鋳造体13〜15の鋳造組織を形成している結晶粒の粒成長を防止して、結晶粒内に存在するひずみを除去することができ、アルミニウム鋳造体13〜15の伸び性が向上することにより、強加工が効率的に行われて、アルミニウム微細結晶粒形成と、Al−Fe系金属間化合物の微細分断及び分散、これに伴う鉄の過飽和固溶相の生成がそれぞれ促進されたと解される。 From the results shown in Table 2, it can be seen that the tensile strength, the number of breaks, and the conductivity of the aluminum alloy conductors 13 to 15 are improved when heat-treated at a temperature of 300 ° C. or lower before the workpieces 13 to 15 are strongly processed. . This is because heat treatment at 300 ° C. or lower can prevent grain growth of the crystal grains forming the cast structure of the aluminum cast bodies 13 to 15 and remove strain existing in the crystal grains. In addition, by improving the extensibility of the aluminum castings 13 to 15, strong processing is efficiently performed to form aluminum fine crystal grains, and finely severing and dispersing the Al—Fe intermetallic compound. It is understood that the formation of the iron supersaturated solid solution phase was promoted.

(実施例16〜33)
鉄を0.3質量%含有するアルミニウム鋳造体を鋳造し、アルミニウム鋳造体から直径10mm、長さ50mmの円柱状物を6本作製し、ECAP法による相当ひずみ0.2、0.5、0.9、2、3、及び10の塑性変形加工をそれぞれ行った後、直径10mm、厚さ1mmの円板状に成形して被加工物16〜21を作製した。次いで、アルゴンガス雰囲気中、温度250℃で0.2時間の熱処理を行った後、被加工物16〜21に対して、実施例1〜12と同様の方法で相当ひずみが100となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体16〜21を作製した。作製したアルミニウム合金導体16〜21から、実施例1〜12と同様に引張試験片16〜21及び導体素線16〜21をそれぞれ作製し、更に、導体素線16〜21からは、断面積が0.2mmの電線16〜21を作製した。そして、引張試験片16〜21を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線16〜21を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例1〜12と同様に電線16〜21に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片16〜21を用いて、実施例1〜12と同様にアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表3に示す。
(Examples 16 to 33)
An aluminum cast body containing 0.3% by mass of iron was cast, and six cylindrical objects having a diameter of 10 mm and a length of 50 mm were produced from the aluminum cast body, and equivalent strains of 0.2, 0.5, 0 by the ECAP method were produced. .9, 2, 3, and 10 were respectively subjected to plastic deformation, and then formed into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm to produce workpieces 16 to 21. Next, after performing heat treatment at a temperature of 250 ° C. for 0.2 hours in an argon gas atmosphere, the workpieces 16 to 21 are subjected to strong processing in which the equivalent strain becomes 100 in the same manner as in Examples 1 to 12. The disc-shaped aluminum alloy conductors 16 to 21 were produced. Tensile test pieces 16 to 21 and conductor strands 16 to 21 were respectively produced from the produced aluminum alloy conductors 16 to 21 in the same manner as in Examples 1 to 12, and the conductor strands 16 to 21 had a cross-sectional area. Electric wires 16 to 21 of 0.2 mm 2 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using the tensile test pieces 16-21, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was measured using the produced conductor strands 16-21, respectively, Then, the bending test was done with respect to the electric wires 16-21 at normal temperature similarly to Examples 1-12, and the frequency | count of a fracture | rupture was calculated | required. Further, using the tensile test pieces 16 to 21 after the tensile test, the maximum particle diameter of the aluminum fine crystal grains and the maximum particle diameters of the first and second nanoparticles were determined in the same manner as in Examples 1 to 12, respectively. Table 3 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

Figure 0006418756
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鉄を2質量%含有するアルミニウム鋳造体を鋳造し、アルミニウム合金導体16〜21を作製した場合と同様の方法によりアルミニウム合金導体22〜27を作製した。そして、アルミニウム合金導体22〜27から、実施例1〜12と同様に引張試験片22〜27及び導体素線22〜27をそれぞれ作製し、更に、導体素線22〜27からは、断面積が0.2mmの電線22〜27を作製した。そして、引張試験片22〜27を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線22〜27を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例1〜12と同様に電線22〜27に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片22〜27を用いて、実施例1〜12と同様にアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表3に示す。 An aluminum cast body containing 2% by mass of iron was cast, and aluminum alloy conductors 22 to 27 were produced by the same method as that for producing aluminum alloy conductors 16 to 21. And the tensile test pieces 22-27 and the conductor strands 22-27 are each produced from the aluminum alloy conductors 22-27 similarly to Examples 1-12, Furthermore, cross-sectional area is further from the conductor strands 22-27. 0.2 mm 2 of electric wires 22 to 27 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using the tensile test pieces 22-27, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was measured using the produced conductor strands 22-27, respectively, and the bending test was then performed on the wires 22-27 at room temperature in the same manner as in Examples 1-12 to determine the number of breaks. Furthermore, using the tensile test pieces 22 to 27 after the tensile test, the maximum particle diameter of the aluminum fine crystal grains and the maximum particle diameters of the first and second nanoparticles were determined in the same manner as in Examples 1 to 12, respectively. Table 3 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

鉄を5質量%含有するアルミニウム鋳造体を鋳造し、アルミニウム合金導体16〜21を作製した場合と同様の方法によりアルミニウム合金導体28〜33を作製した。そして、アルミニウム合金導体28〜33から、実施例1〜12と同様に引張試験片28〜33及び導体素線28〜33をそれぞれ作製し、更に、導体素線28〜33からは、断面積が0.2mmの電線28〜33を作製した。そして、引張試験片28〜33を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線28〜33を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例1〜12と同様に電線28〜33に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片28〜33を用いて、実施例1〜12と同様にアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表3に示す。 Aluminum alloy conductors 28 to 33 were produced in the same manner as in the case of producing aluminum alloy conductors 16 to 21 by casting an aluminum cast body containing 5% by mass of iron. And the tensile test pieces 28-33 and the conductor strands 28-33 are each produced from the aluminum alloy conductors 28-33 similarly to Examples 1-12, Furthermore, cross-sectional area is from the conductor strands 28-33. 0.2 mm 2 of electric wires 28 to 33 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using the tensile test pieces 28-33, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was measured using the produced conductor strands 28-33, respectively, and then the bending test was performed on the wires 28-33 at room temperature in the same manner as in Examples 1-12 to determine the number of breaks. Furthermore, using the tensile test pieces 28 to 33 after the tensile test, the maximum particle diameter of the aluminum fine crystal grains and the maximum particle diameters of the first and second nanoparticles were determined in the same manner as in Examples 1 to 12, respectively. Table 3 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

表3に示すように、塑性変形加工を行わずに相当ひずみ100の強加工を行う場合(実施例14)と比較して、相当ひずみ0.5の塑性変形加工を予め行うと第2のナノ粒子の最大粒径の減少が、相当ひずみ0.9の塑性変形加工を予め行うとアルミニウム微結晶、第1のナノ粒子、及び第2のナノ粒子のそれぞれの最大粒径の減少が、相当ひずみ2の塑性変形加工を行うと更に第1のナノ粒子の最大粒径の減少が確認できた。そして、第1のナノ粒子及び第2のナノ粒子それぞれの最大粒径の微細化に伴って、引張強度の向上が確認できた。
ここで、実施例14と比較して、相当ひずみ0.2の塑性変形加工を予め行っても、第1のナノ粒子及び第2のナノ粒子の最大粒径の減少は確認されず、相当ひずみ0.2以下の塑性変形加工を行っても、アルミニウム鋳造体中の共晶組織を粗く整合させる(共晶組織を崩壊し易くする)ためには、強加工を行う前に加える塑性変形加工による相当ひずみは0.5以上とする必要があることが分かった。
また、相当ひずみ3以上の塑性変形加工を予め行っても、第1のナノ粒子及び第2のナノ粒子の最大粒径の減少は確認されず、強加工を行う前に加える塑性変形加工による相当ひずみは2以下とする必要があることが分かった。なお、相当ひずみ3以上の塑性変形加工を行った場合、強加工を行っても第1のナノ粒子及び第2のナノ粒子の最大粒径の減少が生じないのは、塑性変形加工により共晶組織内のAl−Fe系金属間化合物部分が中途半端に微細化して、強加工時に崩壊し難くなったためと解される。
As shown in Table 3, the second nanometer is obtained when the plastic deformation process with an equivalent strain of 0.5 is performed in advance, as compared with the case of performing a strong process with an equivalent strain of 100 without performing the plastic deformation process (Example 14). When the maximum grain size of the particles is reduced by a plastic deformation process with an equivalent strain of 0.9 in advance, the maximum grain size of each of the aluminum microcrystals, the first nanoparticles, and the second nanoparticles is reduced. When the plastic deformation processing of No. 2 was performed, a decrease in the maximum particle size of the first nanoparticles could be confirmed. And the improvement of the tensile strength was able to be confirmed with refinement | miniaturization of each maximum particle size of the 1st nanoparticle and the 2nd nanoparticle.
Here, as compared with Example 14, even when plastic deformation with an equivalent strain of 0.2 was performed in advance, a decrease in the maximum particle size of the first nanoparticles and the second nanoparticles was not confirmed, and the equivalent strain Even if a plastic deformation process of 0.2 or less is performed, in order to roughly align the eutectic structure in the aluminum casting (to make the eutectic structure easy to collapse), the plastic deformation process applied before the strong process is performed. It was found that the equivalent strain needs to be 0.5 or more.
In addition, even if plastic deformation processing with an equivalent strain of 3 or more is performed in advance, a decrease in the maximum particle size of the first nanoparticles and the second nanoparticles is not confirmed, which is equivalent to the plastic deformation processing applied before performing strong processing. It was found that the strain needs to be 2 or less. In addition, when plastic deformation processing with an equivalent strain of 3 or more is performed, the maximum particle size of the first nanoparticles and the second nanoparticles does not decrease even when strong processing is performed. It is understood that the Al—Fe-based intermetallic compound portion in the structure was refined halfway and became difficult to collapse during strong processing.

(実施例34〜36)
マンガンを0.6質量%、2質量%、及び2.5質量%それぞれ含有するアルミニウム鋳造体34〜36を鋳造し、各アルミニウム鋳造体34〜36からそれぞれ直径10mm、厚さ1mmの円板状の被加工物34〜36を作製した。次いで、被加工物34〜36を、図1に示す上、下アンビルで挟み込み、被加工物34〜36に6GPaの圧力をかけながら、下アンビルを上アンビルに対して所定回数だけ回転させ、被加工物34〜36にせん断ひずみを導入することにより、相当ひずみが100となる強加工をそれぞれ行った後、アルゴンガス雰囲気中、温度250℃で0.2時間の熱処理を行って円板状のアルミニウム合金導体34〜36を作製した。なお、被加工物34〜36内に導入されるせん断ひずみ量は、被加工物34〜36の中心からの距離により変化するので、被加工物34〜36内に予め各評価用の試験片を取り出す領域をそれぞれ設定し、この領域には少なくとも相当ひずみが100の強加工が行われるように、下アンビルの回転回数を設定した。
(Examples 34 to 36)
Aluminum castings 34 to 36 each containing 0.6% by mass, 2% by mass, and 2.5% by mass of manganese are cast, and each of the aluminum castings 34 to 36 has a disk shape with a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm. The workpieces 34 to 36 were prepared. Next, the workpieces 34 to 36 are sandwiched between the upper anvils shown in FIG. 1 and the lower anvil is rotated a predetermined number of times with respect to the upper anvils while applying a pressure of 6 GPa to the workpieces 34 to 36. Each of the workpieces 34 to 36 was subjected to a strong processing with an equivalent strain of 100 by introducing a shear strain, followed by a heat treatment at a temperature of 250 ° C. for 0.2 hours in an argon gas atmosphere. Aluminum alloy conductors 34 to 36 were produced. Since the amount of shear strain introduced into the workpieces 34 to 36 varies depending on the distance from the center of the workpieces 34 to 36, test pieces for each evaluation are previously placed in the workpieces 34 to 36. Each region to be taken out was set, and the number of rotations of the lower anvil was set in this region so that strong machining with at least an equivalent strain of 100 was performed.

作製したアルミニウム合金導体34〜36から、引張試験片34〜36及び導体素線作製用の線材母材34〜36をそれぞれ作製した。ここで、引張試験片は、ゲージ長1.5mm、ゲージ幅0.7mmのゲージ部の中心が、アルミニウム合金導体34〜36の中心から2mmの部位に位置するように作製した。また、線材母材34〜36は、アルミニウム合金導体34〜36の中心に中心位置を一致させて作製した内径が9mm、外径が10mmの開環状とし、幅方向中央部を周方向に沿って通過する中心線が、アルミニウム合金導体34〜36の中心を中心とした半径9.5mmの円と一致するように作製した。そして、線材母材34〜36にスエージング加工を行って、線径が1mmの線材を形成し、ダイス伸線加工を行って、線径80μmの導体素線34〜36をそれぞれ作製し、得られた導体素線34〜36をそれぞれ用いて縒り線を形成し、断面積が0.2mmの電線34〜36を作製した。 From the produced aluminum alloy conductors 34 to 36, tensile test pieces 34 to 36 and wire base materials 34 to 36 for producing conductor strands were produced, respectively. Here, the tensile test piece was produced so that the center of the gauge part having a gauge length of 1.5 mm and a gauge width of 0.7 mm was located at a position 2 mm from the center of the aluminum alloy conductors 34 to 36. Further, the wire base materials 34 to 36 have an open annular shape with an inner diameter of 9 mm and an outer diameter of 10 mm produced by matching the center positions with the centers of the aluminum alloy conductors 34 to 36, and the central portion in the width direction along the circumferential direction. The center line which passes was produced so that it might correspond to the circle | round | yen with a radius of 9.5 mm centering on the center of the aluminum alloy conductors 34-36. Then, the wire base materials 34 to 36 are swaged to form a wire having a wire diameter of 1 mm, and the die wire drawing is performed to produce conductor wires 34 to 36 having a wire diameter of 80 μm. Wire strands were formed using the obtained conductor wires 34 to 36, respectively, and electric wires 34 to 36 having a cross-sectional area of 0.2 mm 2 were produced.

そして、引張試験片34〜36を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線34〜36を用いて、導電率をそれぞれ測定し、次いで、電線34〜36にそれぞれ荷重100gを負荷した状態で、曲げ半径が15mm、折り曲げ角度範囲が±90度の左右繰り返し曲げを加える屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片34〜36から透過電子顕微鏡用の試料をそれぞれ作製し、アルミニウム合金導体34〜36の組織観察を行い、視野内に存在するアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、視野内に存在する第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表4に示す。 And the tensile test was done at normal temperature using the tensile test pieces 34-36, and the tensile strength was calculated | required. In addition, the electrical conductivity was measured using the produced conductor wires 34 to 36, and then the bending radius was 15 mm and the bending angle range was ± 90 degrees with a load of 100 g applied to the wires 34 to 36, respectively. The number of breaks was determined by conducting a bending test in which left and right repeated bending was performed at room temperature. Further, a specimen for a transmission electron microscope is prepared from each of the tensile test pieces 34 to 36 after the tensile test, the structure of the aluminum alloy conductors 34 to 36 is observed, and the maximum grain size of the aluminum fine crystal grains existing in the field of view, The maximum particle sizes of the first and second nanoparticles present in the field of view were determined. Table 4 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

Figure 0006418756
Figure 0006418756

(比較例R34〜R36)
実施例34〜36で作製した円板状のアルミニウム合金導体34〜36に対して、前記被加工物34〜36に相当ひずみが50となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体R34〜R36を作製した。次いで、作製したアルミニウム合金導体R34〜R36から、実施例34〜36と同様に引張試験片R34〜R36及び導体素線R34〜R36をそれぞれ作製し、更に、導体素線R34〜R36からは、断面積が0.2mmの電線R34〜R36を作製した。そして、引張試験片R34〜R36を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線R34〜R36を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例34〜36と同様に電線R34〜R36に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片R34〜R36から透過電子顕微鏡用の試料をそれぞれ作製し、アルミニウム合金導体R34〜R36の組織観察を行い、視野内に存在するアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、視野内に存在する第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表4に示す。
(Comparative Examples R34 to R36)
The disk-shaped aluminum alloy conductors 34 to 36 produced in Examples 34 to 36 were each subjected to strong processing with an equivalent strain of 50 on the workpieces 34 to 36 to obtain disk-shaped aluminum alloy conductors. R34 to R36 were produced. Next, tensile test pieces R34 to R36 and conductor strands R34 to R36 were respectively produced from the produced aluminum alloy conductors R34 to R36 in the same manner as in Examples 34 to 36, and further, the conductor strands R34 to R36 were cut off. Electric wires R34 to R36 having an area of 0.2 mm 2 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using tensile test piece R34-R36, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was measured using the produced conductor strands R34 to R36, respectively, and then bending tests were performed on the wires R34 to R36 at room temperature in the same manner as in Examples 34 to 36 to determine the number of breaks. Further, a specimen for a transmission electron microscope is prepared from each of the tensile test pieces R34 to R36 after the tensile test, and the structure of the aluminum alloy conductors R34 to R36 is observed, and the maximum grain size of the aluminum fine crystal grains existing in the field of view, The maximum particle sizes of the first and second nanoparticles present in the field of view were determined. Table 4 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle size of the aluminum fine crystal grains, maximum particle size of the first nanoparticles, and maximum particle size of the second nanoparticles, respectively.

(実施例37〜40)
クロムを0.3質量%、0.7質量%、2質量%、及び2.5質量%それぞれ含有するアルミニウム鋳造体37〜40を鋳造し、各アルミニウム鋳造体37〜40からそれぞれ直径10mm、厚さ1mmの円板状の被加工物37〜40を作製した。次いで、被加工物37〜40を、図1に示す上、下アンビルで挟み込み、被加工物37〜40に6GPaの圧力をかけながら、下アンビルを上アンビルに対して所定回数だけ回転させ、被加工物37〜40にせん断ひずみを導入することにより、相当ひずみが100となる強加工をそれぞれ行った後、アルゴンガス雰囲気中、温度250℃で0.2時間の熱処理を行って円板状のアルミニウム合金導体37〜40を作製した。なお、被加工物37〜40内に導入されるせん断ひずみ量は、被加工物37〜40の中心からの距離により変化するので、被加工物37〜40内に予め各評価用の試験片を取り出す領域をそれぞれ設定し、この領域には少なくとも相当ひずみが100の強加工が行われるように、下アンビルの回転回数を設定した。
(Examples 37 to 40)
Aluminum castings 37 to 40 each containing 0.3% by mass, 0.7% by mass, 2% by mass, and 2.5% by mass of chromium were cast, and each aluminum casting 37 to 40 had a diameter of 10 mm and a thickness. Disk-shaped workpieces 37 to 40 having a thickness of 1 mm were produced. Next, the workpieces 37 to 40 are sandwiched between the upper anvils shown in FIG. 1, and the lower anvil is rotated with respect to the upper anvil a predetermined number of times while applying a pressure of 6 GPa to the workpieces 37 to 40. After introducing a shear strain into the workpieces 37 to 40 and performing strong processing each having an equivalent strain of 100, a heat treatment is performed at a temperature of 250 ° C. for 0.2 hours in an argon gas atmosphere. Aluminum alloy conductors 37 to 40 were produced. Since the amount of shear strain introduced into the workpieces 37 to 40 varies depending on the distance from the center of the workpieces 37 to 40, test pieces for each evaluation are previously placed in the workpieces 37 to 40. Each region to be taken out was set, and the number of rotations of the lower anvil was set in this region so that strong machining with at least an equivalent strain of 100 was performed.

作製したアルミニウム合金導体37〜40から、引張試験片37〜40及び導体素線作製用の線材母材37〜40をそれぞれ作製した。ここで、引張試験片は、ゲージ長1.5mm、ゲージ幅0.7mmのゲージ部の中心が、アルミニウム合金導体37〜40の中心から2mmの部位に位置するように作製した。また、線材母材37〜40は、アルミニウム合金導体37〜40の中心に中心位置を一致させて作製した内径が9mm、外径が10mmの開環状とし、幅方向中央部を周方向に沿って通過する中心線が、アルミニウム合金導体37〜40の中心を中心とした半径9.5mmの円と一致するように作製した。そして、線材母材37〜40にスエージング加工を行って、線径が1mmの線材を形成し、ダイス伸線加工を行って、線径80μmの導体素線37〜40をそれぞれ作製し、得られた導体素線37〜40をそれぞれ用いて縒り線を形成し、断面積が0.2mmの電線37〜40を作製した。 From the produced aluminum alloy conductors 37 to 40, tensile test pieces 37 to 40 and wire base materials 37 to 40 for producing conductor wires were produced, respectively. Here, the tensile test piece was produced so that the center of the gauge part having a gauge length of 1.5 mm and a gauge width of 0.7 mm was located at a position 2 mm from the center of the aluminum alloy conductors 37 to 40. Further, the wire base materials 37 to 40 are formed in an open ring shape having an inner diameter of 9 mm and an outer diameter of 10 mm, which is produced by matching the center position with the center of the aluminum alloy conductors 37 to 40, and the central portion in the width direction along the circumferential direction. The center line which passes was produced so that it might correspond to the circle | round | yen with a radius of 9.5 mm centering on the center of the aluminum alloy conductors 37-40. Then, a swaging process is performed on the wire base materials 37 to 40 to form a wire with a wire diameter of 1 mm, and a die wire drawing process is performed to produce conductor strands 37 to 40 with a wire diameter of 80 μm. A twisted wire was formed using each of the obtained conductor wires 37 to 40 to produce electric wires 37 to 40 having a cross-sectional area of 0.2 mm 2 .

そして、引張試験片37〜40を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線37〜40を用いて、導電率をそれぞれ測定し、次いで、電線37〜40にそれぞれ荷重100gを負荷した状態で、曲げ半径が15mm、折り曲げ角度範囲が±90度の左右繰り返し曲げを加える屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片37〜40から透過電子顕微鏡用の試料をそれぞれ作製し、アルミニウム合金導体37〜40の組織観察を行い、視野内に存在するアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、視野内に存在する第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表5に示す。 And the tensile test was done at normal temperature using the tensile test pieces 37-40, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, the electrical conductivity was measured using the produced conductor wires 37 to 40, respectively, and then the bending radius was 15 mm and the bending angle range was ± 90 degrees with a load of 100 g applied to the wires 37 to 40, respectively. The number of breaks was determined by conducting a bending test in which left and right repeated bending was performed at room temperature. Further, a specimen for a transmission electron microscope is prepared from each of the tensile test pieces 37 to 40 after the tensile test, the structure of the aluminum alloy conductors 37 to 40 is observed, and the maximum grain size of the aluminum fine crystal grains existing in the visual field, The maximum particle sizes of the first and second nanoparticles present in the field of view were determined. Table 5 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle diameter of the aluminum fine crystal grains, maximum particle diameter of the first nanoparticles, and maximum particle diameter of the second nanoparticles, respectively.

Figure 0006418756
Figure 0006418756

(比較例R37〜R40)
実施例37〜40で作製した円板状のアルミニウム合金導体37〜40に対して、前記被加工物37〜40に相当ひずみが50となる強加工をそれぞれ行って、円板状のアルミニウム合金導体R37〜R40を作製した。次いで、作製したアルミニウム合金導体R37〜R40から、実施例37〜40と同様に引張試験片R37〜R40及び導体素線R37〜R40をそれぞれ作製し、更に、導体素線R37〜R40からは、断面積が0.2mmの電線R37〜R40を作製した。そして、引張試験片R37〜R40を用いて常温で引張試験を行い、引張強度を求めた。また、作製した導体素線R37〜R40を用いて導電率をそれぞれ測定し、次いで、実施例37〜40と同様に電線R37〜R40に対して屈曲試験を常温で行って破断回数を求めた。更に、引張試験後の引張試験片R37〜R40から透過電子顕微鏡用の試料をそれぞれ作製し、アルミニウム合金導体R37〜R40の組織観察を行い、視野内に存在するアルミニウム微細結晶粒の最大粒径、視野内に存在する第1、第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ求めた。得られた引張強度、破断回数、導電率、アルミニウム微細結晶粒の最大粒径、第1のナノ粒子の最大粒径、及び第2のナノ粒子の最大粒径をそれぞれ表5に示す。
(Comparative Examples R37 to R40)
The disk-shaped aluminum alloy conductors 37 to 40 produced in Examples 37 to 40 were each subjected to strong processing with an equivalent strain of 50 on the workpieces 37 to 40, so that the disk-shaped aluminum alloy conductors were formed. R37 to R40 were produced. Next, tensile test pieces R37 to R40 and conductor strands R37 to R40 were respectively produced from the produced aluminum alloy conductors R37 to R40 in the same manner as in Examples 37 to 40. Further, the conductor strands R37 to R40 were cut off. Electric wires R37 to R40 having an area of 0.2 mm 2 were produced. And the tensile test was done at normal temperature using tensile test piece R37-R40, and the tensile strength was calculated | required. Moreover, electrical conductivity was measured using produced conductor strand R37-R40, respectively, Then, the bending test was done with respect to electric wire R37-R40 at normal temperature similarly to Examples 37-40, and the frequency | count of a fracture | rupture was calculated | required. Further, a specimen for a transmission electron microscope is prepared from each of the tensile test pieces R37 to R40 after the tensile test, the structure of the aluminum alloy conductors R37 to R40 is observed, and the maximum grain size of the aluminum fine crystal grains existing in the field of view, The maximum particle sizes of the first and second nanoparticles present in the field of view were determined. Table 5 shows the obtained tensile strength, number of breaks, electrical conductivity, maximum particle diameter of the aluminum fine crystal grains, maximum particle diameter of the first nanoparticles, and maximum particle diameter of the second nanoparticles, respectively.

表4、表5に示す結果から、マンガン又はクロムを0.3質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみが100以上の強加工を行って形成されるナノ粒子分散組織を有するアルミニウム合金導体は、アルミニウム微細結晶粒の粒径は800nm以下、第1、第2のナノ粒子の粒径は500nm以下であり、室温での引張試験時の引張強度が220MPa以上、室温での繰り返し屈曲試験による破断回数が300万回以上、室温での導電率が50%IACS以上となることが確認できる。 From the results shown in Tables 4 and 5, it has a nano-particle dispersed structure formed by subjecting an aluminum casting containing 0.3% by mass or more and 5% by mass or less of manganese or chromium to strong processing with an equivalent strain of 100 or more. The aluminum alloy conductor has a fine aluminum crystal grain size of 800 nm or less, the first and second nanoparticles have a particle size of 500 nm or less, a tensile strength at the time of a tensile test at room temperature of 220 MPa or more, and repeated at room temperature. It can be confirmed that the number of breaks in the bending test is 3 million times or more and the electrical conductivity at room temperature is 50% IACS or more.

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
なお、以上の発明において、アルミニウムは不可避的不純物を含む場合も当然適用される。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included.
Further, the present invention also includes a combination of components included in the present embodiment and other embodiments and modifications.
In addition, in the above invention, aluminum is naturally applied also when an unavoidable impurity is included.

10:被加工物、11、11a:窪み、12:上アンビル、13:下アンビル
10: Workpiece, 11, 11a: Dimple, 12: Upper anvil, 13: Lower anvil

Claims (13)

振動若しくは屈曲の駆動環境又は振動状態において常用されるアルミニウム合金導体の製造方法であって、
アルミニウムとの間で金属間化合物を生成し、アルミニウムに対する添加量が5質量%以下の領域に共晶反応又は包晶反応の生じる反応組成を有し、更に、アルミニウムに対する固溶限度が前記反応組成未満である元素Xを0.3質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみの総和が100以上の強加工を行い、前記アルミニウム鋳造体の鋳造組織の微細化に伴って、アルミニウム微細結晶粒と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在する前記金属間化合物からなる第1のナノ粒子と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在する前記金属間化合物からなる第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織を形成して、
前記アルミニウム微細結晶粒の粒径を800nm以下、前記第1、第2のナノ粒子の粒径を500nm以下とし、しかも室温での引張試験時の引張強度を220MPa以上、室温での繰り返し屈曲試験による破断回数を300万回以上、室温での導電率を50%IACS以上とすることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
A method of manufacturing an aluminum alloy conductor that is commonly used in a vibration or bending drive environment or vibration state,
An intermetallic compound is formed with aluminum, and has a reaction composition in which an eutectic reaction or a peritectic reaction occurs in a region where the amount of addition to aluminum is 5% by mass or less. The aluminum casting containing element X, which is less than 0.3% by mass to 5% by mass, is subjected to strong processing with a total sum of equivalent strains of 100 or more. A first nanoparticle composed of a fine crystal grain, the intermetallic compound existing in a grain of the aluminum fine crystal grain, and a second nanoparticle composed of the intermetallic compound present in a grain boundary of the aluminum fine crystal grain. Forming a nanoparticle-dispersed tissue having particles ,
According to the repeated bending test at room temperature, the aluminum fine crystal grains have a particle size of 800 nm or less, the first and second nanoparticles have a particle size of 500 nm or less, and the tensile strength at the time of a tensile test at room temperature is 220 MPa or more. A method for producing an aluminum alloy conductor, wherein the number of breaks is 3 million times or more, and the electrical conductivity at room temperature is 50% IACS or more .
振動若しくは屈曲の駆動環境又は振動状態において常用されるアルミニウム合金導体の製造方法であって、
アルミニウムとの間で金属間化合物を生成し、アルミニウムに対する添加量が5質量%以下の領域に共晶反応又は包晶反応の生じる反応組成を有し、更に、アルミニウムに対する固溶限度が前記反応組成未満である元素Xを0.3質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみの総和が100以上の強加工を行い、前記アルミニウム鋳造体の鋳造組織の微細化に伴って、アルミニウム微細結晶粒と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在する前記金属間化合物からなる第1のナノ粒子と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在する前記金属間化合物からなる第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織を形成し、
前記アルミニウム鋳造体は、前記強加工前又は前記強加工中に、300℃以下の温度で熱処理されることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
A method of manufacturing an aluminum alloy conductor that is commonly used in a vibration or bending drive environment or vibration state,
An intermetallic compound is formed with aluminum, and has a reaction composition in which an eutectic reaction or a peritectic reaction occurs in a region where the amount of addition to aluminum is 5% by mass or less. The aluminum casting containing element X, which is less than 0.3% by mass to 5% by mass, is subjected to strong processing with a total sum of equivalent strains of 100 or more. A first nanoparticle composed of a fine crystal grain, the intermetallic compound existing in a grain of the aluminum fine crystal grain, and a second nanoparticle composed of the intermetallic compound present in a grain boundary of the aluminum fine crystal grain. Forming a nanoparticle-dispersed tissue having particles ,
The method for producing an aluminum alloy conductor, wherein the aluminum cast body is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or less before or during the strong processing.
振動若しくは屈曲の駆動環境又は振動状態において常用されるアルミニウム合金導体の製造方法であって、
アルミニウムとの間で金属間化合物を生成し、アルミニウムに対する添加量が5質量%以下の領域に共晶反応又は包晶反応の生じる反応組成を有し、更に、アルミニウムに対する固溶限度が前記反応組成未満である元素Xを0.3質量%以上5質量%以下含有するアルミニウム鋳造体に相当ひずみの総和が100以上の強加工を行い、前記アルミニウム鋳造体の鋳造組織の微細化に伴って、アルミニウム微細結晶粒と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒内に存在する前記金属間化合物からなる第1のナノ粒子と、前記アルミニウム微細結晶粒の粒界に存在する前記金属間化合物からなる第2のナノ粒子とを有するナノ粒子分散組織を形成し、
前記アルミニウム合金導体は、300℃以下の温度で熱処理されることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
A method of manufacturing an aluminum alloy conductor that is commonly used in a vibration or bending drive environment or vibration state,
An intermetallic compound is formed with aluminum, and has a reaction composition in which an eutectic reaction or a peritectic reaction occurs in a region where the amount of addition to aluminum is 5% by mass or less. The aluminum casting containing element X, which is less than 0.3% by mass to 5% by mass, is subjected to strong processing with a total sum of equivalent strains of 100 or more. A first nanoparticle composed of a fine crystal grain, the intermetallic compound existing in a grain of the aluminum fine crystal grain, and a second nanoparticle composed of the intermetallic compound present in a grain boundary of the aluminum fine crystal grain. Forming a nanoparticle-dispersed tissue having particles ,
The said aluminum alloy conductor is heat-processed at the temperature of 300 degrees C or less, The manufacturing method of the aluminum alloy conductor characterized by the above-mentioned .
請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、前記鋳造組織は、1)アルミニウム中に前記元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体の初晶及びアルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、2)アルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、3)前記金属間化合物の晶出物及びアルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、及び4)アルミニウム基固溶体の初晶、アルミニウムと前記金属間化合物との共晶組織、及び前記金属間化合物の晶出物のいずれかであることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 In the manufacturing method of the aluminum alloy conductor of any one of Claims 1-3, the said casting structure is 1) the primary crystal of the aluminum-based solid solution in which the said element X was dissolved in aluminum, and between aluminum and the said metal Eutectic structure of compound, 2) eutectic structure of aluminum and intermetallic compound, 3) crystallized product of intermetallic compound, eutectic structure of aluminum and intermetallic compound, and 4) aluminum-based solid solution 1. A method for producing an aluminum alloy conductor, wherein the primary crystal is an eutectic structure of aluminum and the intermetallic compound, or a crystallized product of the intermetallic compound. 請求項記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、前記アルミニウム鋳造体には、予め相当ひずみ2以下の塑性変形加工が加えられていることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 5. The method for producing an aluminum alloy conductor according to claim 4 , wherein the aluminum casting is preliminarily subjected to plastic deformation with an equivalent strain of 2 or less. 請求項又は記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、前記元素Xは鉄であって、アルミニウムに0.6質量%以上5質量%以下含有されることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 The manufacturing method according to claim 4 or 5 aluminum alloy conductor, wherein the element X is a iron producing method of an aluminum alloy conductor, characterized in that it contains 0.6 wt% to 5 wt% or less of aluminum . 請求項記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、鉄はアルミニウムに対して1.5質量%以上2.5質量%以下含有されていることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 7. The method for producing an aluminum alloy conductor according to claim 6 , wherein iron is contained in an amount of 1.5% by mass to 2.5% by mass with respect to aluminum. 請求項又は記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、前記アルミニウム鋳造体はアルミニウムインゴット及びアルミニウムリサイクル回収材のいずれか一方又は双方を用いて鋳造されることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 The method for producing an aluminum alloy conductor according to claim 6 or 7 , wherein the aluminum casting is cast using one or both of an aluminum ingot and an aluminum recycled material. . 請求項記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、前記元素Xはマンガンであって、アルミニウムに0.6質量%以上2.5質量%以下含まれることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 6. The method for producing an aluminum alloy conductor according to claim 5 , wherein the element X is manganese and is contained in the aluminum in an amount of 0.6% by mass to 2.5% by mass. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、前記鋳造組織は、1)アルミニウム中に前記元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体及び該アルミニウム基固溶体に包摂された前記金属間化合物、又は2)アルミニウム中に前記元素Xが固溶したアルミニウム基固溶体、該アルミニウム基固溶体に包摂された前記金属間化合物の晶出物、及びアルミニウム基固溶体中に析出した前記金属間化合物であることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 In the manufacturing method of the aluminum alloy conductor of any one of Claims 1-3, the said casting structure | tissue was included in 1) the aluminum base solid solution in which the said element X was dissolved in aluminum, and this aluminum base solid solution. The intermetallic compound, or 2) an aluminum-based solid solution in which the element X is dissolved in aluminum, a crystallized product of the intermetallic compound included in the aluminum-based solid solution, and the intermetallic compound precipitated in the aluminum-based solid solution. A method for producing an aluminum alloy conductor, which is a compound. 請求項10記載のアルミニウム合金導体の製造方法において、前記元素Xはクロムであって、アルミニウムに0.6質量%以上5質量%以下含まれることを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。 11. The method for producing an aluminum alloy conductor according to claim 10 , wherein the element X is chromium and is contained in the aluminum in an amount of 0.6 mass% to 5 mass%. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体に加工度5以上の引き抜き加工を行って形成し、線径が0.03mm以上0.5mm以下である導体素線を使用することを特徴とする電線の製造方法。 The aluminum alloy conductor according to any one of claims 1 to 11 , wherein the aluminum alloy conductor is formed by drawing at a workability of 5 or more, and a conductor wire having a wire diameter of 0.03 mm to 0.5 mm is used. A method of manufacturing an electric wire characterized by 請求項12記載の電線の製造方法において、前記導体素線は350℃以下の温度で熱処理されることを特徴とする電線の製造方法。 13. The method of manufacturing an electric wire according to claim 12 , wherein the conductor wire is heat-treated at a temperature of 350 [deg.] C. or less.
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