JP6535019B2 - 端子付き電線 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金線材を用いた端子付き電線に関する。

従来、自動車、電車、航空機等の移動体の電気配線体、または産業用ロボットの電気配線体として、銅又は銅合金の導体を含む電線に銅又は銅合金（例えば、黄銅）製の端子（コネクタ）を装着した端子付き電線が用いられてきた。

昨今では、自動車の高性能化や高機能化が急速に進められており、これに伴い、車載される各種の電気機器、制御機器などの配設数が増加すると共に、これらの機器に使用される電気配線体の配設数も増加する傾向にある。また、その一方で、環境対応のために自動車等の移動体の燃費を向上するため、軽量化が強く望まれている。

こうした近年の移動体の軽量化を達成するための手段の一つとして、例えば、電気配線体の導体を、従来から用いられている銅又は銅合金より軽量なアルミニウム又はアルミニウム合金に変更する検討が進められている。アルミニウムの比重は銅の比重の約１／３、アルミニウムの導電率は銅の導電率の約２／３（純銅を１００％ＩＡＣＳの基準とした場合、純アルミニウムは約６６％ＩＡＣＳ）であり、純アルミニウムの導体線材に純銅の導体線材と同じ電流を流すためには、純アルミニウムの導体線材の断面積を、純銅の導体線材の約１．５倍と大きくする必要があるが、そのように断面積を大きくしたアルミニウムの導体線材を用いたとしても、アルミニウムの導体線材の質量は、純銅の導体線材の質量の半分程度であることから、アルミニウムの導体線材を使用することは、軽量化の観点から有利である。なお、上記の％ＩＡＣＳとは、万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）の抵抗率１．７２４１×１０^−８Ωｍを１００％ＩＡＣＳとした場合の導電率を表したものである。

しかし、送電線用アルミニウム合金（ＪＩＳ規格によるＡ１０６０やＡ１０７０）を代表とする純アルミニウムでは、一般に引張耐久性、耐衝撃性、屈曲特性などが劣ることが知られている。そのため、例えば、車体への取付け作業時に作業者や産業機器などによって不意に負荷される荷重や、電線と端子の接続部における圧着部での引張や、ドア部などの屈曲部で負荷される繰り返し応力などに耐えることができない。また、種々の添加元素を加えて合金化した材料は引張強度を高めることは可能であるものの、アルミニウム中への添加元素の固溶現象により導電率の低下を招くこと、アルミニウム中に過剰な金属間化合物を形成することで伸線加工中に金属間化合物に起因する断線が生じることがあった。そのため、添加元素を限定ないし選択することにより、十分な伸び特性を有することで断線しないことを必須とし、さらに、従来レベルの導電率と引張強度を確保しつつ、耐衝撃性、屈曲特性を向上する必要があった。

移動体の電気配線体に用いられるアルミニウム導体として代表的なものに特許文献１に記載のものがある。これは極細線であって、高強度・高導電率を有しながら、伸びにも優れるアルミニウム合金線材、及びアルミニウム合金撚線を実現するものである。また、特許文献１には、十分な伸びを有することから、優れた屈曲特性を有する旨が記載されている。しかし、例えばドア部などに取り付けられるワイヤーハーネスとしてアルミニウム合金線を用い、ドアの開閉により繰り返し曲げ応力が作用することで高サイクル疲労破壊が発生しやすい使用環境下での耐屈曲疲労特性については、何ら開示も示唆もしていない。

近年、自動車に用いられるアルミニウム合金線材、特にφ０．１ｍｍ〜φ１．５ｍｍ程度のアルミニウム合金線材を製造する際に、以下の３つの課題が生じることが確認されている。第１の課題は、上述のように、自動車のドア部のような繰り返し屈曲部に用いられる場合に高い耐屈曲疲労特性が求められる。アルミニウムの屈曲疲労特性は、現在使用されている銅に比べて劣るため、使用箇所が限られている。第２の課題は、耐力が高いためにワイヤーハーネス取り付け時に大きな力を必要とし、作業効率が低いことである。第３の課題は、伸び性が低いことから、ワイヤーハーネス取り付け時や搭載後の衝撃に耐えられず、断線や亀裂の発生が生じることである。これらの課題を全て解決するためには、高い導電率を前提として、高い耐屈曲疲労特性を有し、かつ適切な耐力、高い伸び性を有するアルミニウム合金線が必要である。

高強度と高導電率を合わせ持つアルミニウム合金としては、ＭｇやＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎなどを添加した合金が知られている。例えば、特許文献２では、これらの元素を添加することで１５０ＭＰａ以上の引張強度と４０％以上の導電率を実現している。また、本特許文献２では、最大結晶粒径が５０μｍ以下の線材を作製することで５％以上の伸び性も同時に実現している。

特開２０１２−２２９４８５号公報 特許第５１５５４６４号公報

しかしながら、特許文献２のアルミニウム合金線材では、高導電率と高い伸び性に加えて、高い耐屈曲疲労特性と適切な耐力とを合わせ持つことはできず、上記３つの課題を同時に解決することができない。
また自動車用ワイヤーハーネスなどでは一般的に銅合金導体からなる線材をベースにした被覆電線の端部に、銅または銅合金からなる圧着端子を装着した端子付き電線が使用されているが、前記線材をアルミニウム合金に置き換えた場合、電位差による腐食の問題が課題となる。
これに対し、近年では、片端閉塞管状のバレル部を備えた端子を用い、線材―端子間の接続部分をこのバレル部内に形成し、水分がこのバレル部内に侵入しないようにバレル部をかしめた構成とすることで、上記腐食の問題を解決する技術が開発されている。しかし従来、線材としては純アルミニウムなど比較的軟らかい材質のものが使用されてきたところ、電線圧着の際（すなわち、線材外周からかしめ力を受けた際）、このような材質の線材は長手方向に垂直な面内で反発するように変形を生じるよりも、長手方向に伸びて逃げる性質があった。
そのため、バレル部内の空隙率を低く抑制することができず、内部に水が侵入しやすくなっていた。これにより端子が銅である場合、異種金属間腐食のもとになっていた。
また片端閉塞管状のバレル部では、内部でアルミニウム合金線材の先端がバレル部の先端側の内壁面に突き当たることになってしまうため、バレル部の強度的に弱い部分が破損してしまったり、端子に対して、電線全体が後端側に押し戻されてしまい、被覆のないアルミニウム合金線材がバレルの開口部から露出してしまったり、電線の樹脂部分が十分圧着できず、引き抜き強度が低くなってしまうなど、バレル部による所期のかしめ固定特性や防水特性が得られない場合が生じる可能性があった。
これを防止するために、たとえばバレル部の内部にアルミニウム合金線材の伸び代を考慮した長手方向に長い空間を設けることも考えられるが、その場合、端子全体が長手方向に長くなりすぎてしまう。
ここで、ワイヤーハーネス等に設けられるコネクタハウジングは、銅または銅合金からなる端子が挿入されることを前提として形状、寸法等が設計されており、端子をハウジング内に収納するためには、特に該端子の長手方向の長さを所定範囲内に収める必要がある。しかしながら上記のようなバレル部が長手方向に長くなりすぎると、端子の後端がコネクタハウジングから突出してしまうという課題があった。

本発明の目的は、片端閉塞管状のバレル部を有する端子とアルミニウム合金線材を用いた電線とを備える端子付き電線において、アルミニウム合金線材を、従来品と同等以上の伸び性および導電率を維持しつつ、適切な耐力と高い耐屈曲疲労特性を両立するとともに、バレル部内に水分が侵入しにくく、かつ端子を長手方向にコンパクトに構成することのできる端子付き電線を提供することことにある。

本発明者らは、アルミニウム合金線材を屈曲させたとき、該導体の外周部に発生する応力が中心部に発生する応力より大きく、外周面に亀裂が発生し易いことを発見した。そこで、本発明者らは、アルミニウム合金の結晶粒径が小さい場合、亀裂が結晶粒界に衝突する回数が多くなり進行速度が小さくなることに着目し、鋭意研究を行った結果、アルミニウム合金線材の外周部での平均結晶粒径を所定範囲内の値とすることで、高導電性は確保したままで、耐屈曲疲労特性が向上し、更には適切な耐力、高い伸び性を実現できることを見出した。

またさらに、このアルミニウム合金線材は、外周からのかしめ力に対して、純アルミニウムのように長手方向に逃げるのではなく、等方的に変形することを見出した。これは端子のバレル部においてこのアルミニウム合金線材をかしめたときに、かしめ力を受けた断面内で当方的に反発すること、すなわち長手方向に逃げにくくなることを意味する。

以上の検討から本発明者は、片端閉塞管状のバレル部を有する端子との組み合わせにおいて、上記アルミニウム合金線材が、バレル部をかしめた際の電線の伸びを所定の範囲内に制御することに好適なアルミニウム合金線材であり、自動車用ワイヤーハーネスに好適な端子付き電線を構成することができることを知見した。

すなわち、上記課題は以下の発明により達成される。

（１）アルミニウム合金線材の外周を被覆してなる被覆電線と、該被覆電線の端部に圧着される圧着端子とを備える端子付き電線であって、
前記圧着端子は、前記アルミニウム合金線材と圧着されるバレル部を有し、前記バレル部は、片端閉塞管状に構成され、
前記アルミニウム合金線材は、Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％、Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％、Ｆｅ：０．０１〜２．５０質量％、Ｔｉ：０．０００〜０．１００質量％、Ｂ：０．０００〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０．００〜１．００質量％、Ａｇ：０．００〜０．５０質量％、Ａｕ：０．００〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．００〜１．００質量％、Ｃｒ：０．００〜１．００質量％、Ｚｒ：０．００〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．００〜０．５０質量％、Ｖ：０．００〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．００〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．００〜０．５０質量％、Ｎｉ：０．００〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする端子付き電線。

（２）前記アルミニウム合金線材の外周部での平均結晶粒径が１〜３５μｍであり、
前記アルミニウム合金線材の内部の平均結晶粒径が、前記外周部の平均結晶粒径の１．１倍以上であることを特徴とする、上記（１）記載の端子付き電線。
（３）前記組成は、Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％およびＢ：０．００１〜０．０３０質量％からなる群から選択された１種または２種を含有する、上記（１）または（２）に記載の端子付き電線。
（４）前記アルミニウム合金線材は、Ｃｕ：０．０１〜１．００質量％、Ａｇ：０．０１〜０．５０質量％、Ａｕ：０．０１〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．０１〜１．００質量％、Ｃｒ：０．０１〜１．００質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．０１〜０．５０質量％、Ｖ：０．０１〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．０１〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％およびＮｉ：０．０１〜０．５０質量％からなる群から選択された１種または２種以上を含有する、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の端子付き電線。
（５）前記アルミニウム合金線材におけるＦｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｎｉの含有量の合計が０．０１〜２．５０質量％である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の端子付き電線。
（６）屈曲疲労試験によって測定した破断までの繰返回数が１０万回以上であり、導電率が４５〜５５％ＩＡＣＳであることを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の端子付き電線。
（７）前記アルミニウム合金線材の素線の直径が０．１〜０．５ｍｍである、上記（１）〜（６）のいずれかに記載の端子付き電線。

本発明の端子付き電線は、片端閉塞管状のバレル部を有する端子とアルミニウム合金線材を用いた電線とを備える端子付き電線において、アルミニウム合金線材を、従来品と同等以上の伸び性および導電率を維持しつつ、適切な耐力と高い耐屈曲疲労特性を両立するとともに、バレル部内に水分が侵入しにくく、かつ端子を長手方向にコンパクトに構成することのできる端子付き電線を提供することができる。

すなわち本発明におけるアルミニウム合金線材は、従来と同等以上の導電率を有するため、移動体に搭載されるバッテリーケーブル、ハーネスあるいはモータ用導線として有用である。

またアルミニウム合金線材が、特に、高い耐屈曲疲労特性を有するので、ドア部やトランクなどの、高い耐屈曲疲労特性が求められる屈曲部に用いることができる。また、適切な耐力を有するので、小さい外力でワイヤーハーネスを取り付けることができ、作業効率が向上する。更に、従来と同等以上の伸び性を有するので、ワイヤーハーネス取り付け時や搭載後の衝撃に耐えることができ、断線や亀裂の発生を低減することができる。

しかもこの伸びは、純アルミニウムとは異なり、等方性の伸びであり、端子のバレル部のかしめ力に対して反発するように変形することでバレル部と電線との間の空隙率を低く抑制することができ、バレル部内への水分の侵入を防止することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る端子付き電線の構成を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の線Ａ−Ａに沿う横断面図である。 図１の線Ｂ−Ｂに沿う部分縦断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施例における結晶粒径の算出方法を説明する図である。

（本実施形態の端子付き電線の基本構成）
本発明の実施形態（以下、本実施形態と称する）となる端子付き電線について説明する。

（１）端子付き電線
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、端子付き電線１は、電線２と、該電線の端部に取り付けられた付けられた端子３とを備える。

電線２は、アルミニウム合金線材２ａ（ここでは複数撚り合わせたもの）と、該アルミニウム合金線材２ａの外周を被覆する樹脂被覆層２ｂとで構成されている。この電線２は、アルミニウム合金導体を１本もしくは複数本撚り合わせたものに、樹脂からなる被覆を施すことによって形成される。本実施形態では、アルミニウム合金線材２ａは、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の合金からなる。

端子３は、例えば雌型端子であり、ボックス形状を有し且つ雄型端子の挿入タブ等の挿入を許容する接続部３ａと、片端閉塞管状のバレル部３ｂとを有する。このバレル部３ｂは、例えば溶接により一端が閉塞された筒状に形成される。具体的には、平面展開した金属基体を立体的にプレス加工することで、断面が略Ｃ字型となる筒状体が形成され、この筒状体の開放部分（突き合わせ部）がレーザ溶接される。溶接は筒状体の長手方向に行われるので、突き合わせ溶接によってその長手方向と略同一の方向に溶接部４ａ（溶接ビード）が形成される。また、この後、筒状体の長手方向に垂直な方向に溶接部４ｂを形成することによって、バレル部３ｂの先端側を封止し、バレル部３ｂを片端閉塞管状とする。このとき溶接部４ａと溶接部４ｂとが合わさった部分である溶接重なり部５が形成される。この封止によって、接続部３ａ側からバレル部３ｂ内に水分等が浸入するのを防止する。

以下、本実施形態で特徴的なアルミニウム合金線材２ａについて説明する。
（２）アルミニウム合金線材
アルミニウム合金線材２ａは、Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％、Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％、Ｆｅ：０．０１〜２．５０質量％、Ｔｉ：０．０００〜０．１００質量％、Ｂ：０．０００〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０．００〜１．００質量％、Ａｇ：０．００〜０．５０質量％、Ａｕ：０．００〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．００〜１．００質量％、Ｃｒ：０．００〜１．００質量％、Ｚｒ：０．００〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．００〜０．５０質量％、Ｖ：０．００〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．００〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．００〜０．５質量％、Ｎｉ：０．００〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金線材であり、アルミニウム合金線材２ａの外周部での平均結晶粒径が１〜３５μｍであり、内部の平均結晶粒径が、前記外周部の平均結晶粒径の１．１倍以上である。

以下に、本実施形態のアルミニウム合金線材２ａの化学組成等の限定理由を示す。
（３−１）化学組成
＜Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％＞
Ｍｇ（マグネシウム）は、アルミニウム母材中に固溶して強化する作用を有すると共に、その一部はＳｉと化合して析出物を形成して引張強度、耐屈曲疲労特性および耐熱性を向上させる作用を有する元素である。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．１０質量％未満だと、上記作用効果が不十分であり、また、Ｍｇ含有量が１．００質量％を超えると、結晶粒界にＭｇ濃化部分を形成する可能性が高まり、引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性が低下するとともに、Ｍｇ元素の固溶量が多くなることによって導電率も低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０．１０〜１．００質量％とする。なお、Ｍｇ含有量は、高強度を重視する場合には０．５０〜１．００質量％にすることが好ましく、また、導電率を重視する場合には０．１０〜０．５０質量％とすることが好ましく、このような観点から総合的に０．３０〜０．７０質量％が好ましい。

＜Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％＞
Ｓｉ（ケイ素）は、Ｍｇと化合して析出物を形成して引張強度、耐屈曲疲労特性、及び耐熱性を向上させる作用を有する元素である。Ｓｉ含有量が０．１０質量％未満だと、上記作用効果が不十分であり、また、Ｓｉ含有量が１．００質量％を超えると、結晶粒界にＳｉ濃化部分を形成する可能性が高まり、引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性が低下するとともに、Ｓｉ元素の固溶量が多くなることによって導電率も低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．１０〜１．００質量％とする。なお、Ｓｉ含有量は、高強度を重視する場合には０．５〜１．０質量％にすることが好ましく、また、導電率を重視する場合には０．１０〜０．５０質量％とすることが好ましく、このような観点から総合的に０．３０〜０．７０質量％が好ましい。

＜Ｆｅ：０．０１〜２．５０質量％＞
Ｆｅ（鉄）は、主にＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物を形成することによって結晶粒の微細化に寄与すると共に、引張強度および耐屈曲疲労特性を向上させる元素である。Ｆｅは、Ａｌ中に６５５℃で０．０５質量％しか固溶できず、室温では更に少ないため、Ａｌ中に固溶できない残りのＦｅは、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇなどの金属間化合物として晶出又は析出する。この金属間化合物は、結晶粒の微細化に寄与すると共に、引張強度および耐屈曲疲労特性を向上させる。また、Ｆｅは、Ａｌ中に固溶したＦｅによっても引張強度を向上させる作用を有する。Ｆｅ含有量が０．０１質量％未満だと、これらの作用効果が不十分であり、また、Ｆｅ含有量が２．５０質量％超えだと、晶出物または析出物の粗大化により伸線加工性が悪くなり、伸線中断線が発生しやすくなる他、目的とする耐屈曲疲労特性が得られなくなり、導電率も低下する。したがって、Ｆｅ含有量は０．０１〜２．５０質量％とし、好ましくは０．１５〜０．９０質量％、更に好ましくは０．１５〜０．４５質量％とする。なお、Ｆｅが多すぎると晶出物または析出物の粗大化により伸線加工性が悪くなり、その結果、断線が発生しやすくなる傾向にあるが、本実施形態では１パス当たりの加工率を１０％以下と小さくしているため、伸線時の引張力が抑制され、断線が発生しにくい。よって、Ｆｅは多く含有することができ、２．５０質量％まで含有できる。

本実施形態のアルミニウム合金線材２ａは、Ｍｇ、Ｓｉ及びＦｅを必須の含有成分とするが、必要に応じて、さらに、ＴｉおよびＢからなる群から選択された１種または２種、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの１種または２種以上を含有させることができる。

＜Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％＞
Ｔｉは、溶解鋳造時の鋳塊の組織を微細化する作用を有する元素である。鋳塊の組織が粗大であると、鋳造において鋳塊割れや線材加工工程において断線が発生して工業的に望ましくない。Ｔｉ含有量が０．００１質量％未満であると、上記作用効果を十分に発揮することができず、また、Ｔｉ含有量が０．１００質量％超えだと導電率が低下する傾向があるからである。したがって、Ｔｉ含有量は０．００１〜０．１００質量％とし、好ましくは０．００５〜０．０５０質量％、より好ましくは０．００５〜０．０３０質量％とする。

＜Ｂ：０．００１〜０．０３０質量％＞
Ｂは、Ｔｉと同様、溶解鋳造時の鋳塊の組織を微細化する作用を有する元素である。鋳塊の組織が粗大であると、鋳造において鋳塊割れや線材加工工程において断線が発生しやすくなるため工業的に望ましくない。Ｂ含有量が０．００１質量％未満であると、上記作用効果を十分に発揮することができず、また、Ｂ含有量が０．０３０質量％超えだと導電率が低下する傾向がある。したがって、Ｂ含有量は０．００１〜０．０３０質量％とし、好ましくは０．００１〜０．０２０質量％、より好ましくは０．００１〜０．０１０質量％とする。

＜Ｃｕ：０．０１〜１．００質量％＞、＜Ａｇ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ａｕ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｍｎ：０．０１〜１．００質量％＞、＜Ｃｒ：０．０１〜１．００質量％＞、＜Ｚｒ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｈｆ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｖ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｓｃ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｎｉ：０．０１〜０．５０質量％＞からなる群から選択された１種または２種以上を含有させること
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉは、いずれも結晶粒を微細化する作用を有する元素であり、さらに、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕは、粒界に析出することで粒界強度を高める作用も有する元素であって、これらの元素の少なくとも１種を０．０１質量％以上含有していれば、上述した作用効果が得られ、引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性を向上させることができる。一方、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量のいずれかが、それぞれ上記の上限値を超えると、導電率が低下する傾向がある。したがって、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量の範囲は、それぞれ上記の範囲とした。

また、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉは、多く含有するほど導電率が低下する傾向と伸線加工性が劣化する傾向がある。従って、これらの元素の含有量の合計は、２．５０質量％以下とするのが好ましい。本実施形態のアルミニウム合金線材２ａではＦｅは必須元素であるため、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量の合計は０．０１〜２．５０質量％とする。これらの元素の含有量は、０．１０〜２．５０質量％とするのが更に好ましい。

なお、高導電率を保ちつつ、引張強度や伸び、耐屈曲疲労特性を向上させるには、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量の合計は、０．１０〜０．８０質量％が特に好ましく、０．２０〜０．６０質量％が更に好ましい。一方で、導電率はやや低下するが更に引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性を向上させるためには、０．８０超〜２．５０質量％が特に好ましく、１．００〜２．５０質量％が更に好ましい。

＜残部：Ａｌおよび不可避不純物＞
上述した成分以外の残部はＡｌ（アルミニウム）および不可避不純物である。ここでいう不可避不純物は、製造工程上、不可避的に含まれうる含有レベルの不純物を意味する。不可避不純物は、含有量によっては導電率を低下させる要因にもなりうるため、導電率の低下を加味して不可避不純物の含有量をある程度抑制することが好ましい。不可避不純物として挙げられる成分としては、例えば、Ｇａ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｂなどが挙げられる。

（３−２）アルミニウム合金線材２ａの外周部での平均結晶粒径が１〜３５μｍであること
本実施形態でいう外周部とは、アルミニウム合金線材２ａのうち、該アルミニウム合金線材２ａの外縁を含む外縁近傍の領域を示す。伸線方向に対して垂直な断面が円形であるアルミニウム合金線材２ａの場合、外周部は、該アルミニウム合金線材２ａの外縁を含み、外縁から該アルミニウム合金線材２ａの直径の１／１０の幅の領域をいう。圧縮撚線など断面が円形ではないアルミニウム合金線材２ａの場合には、まず、該アルミニウム合金線材２ａの断面積から円相当の直径を求める。そして、該アルミニウム合金線材２ａの外縁を含み、外縁から該アルミニウム合金線材２ａの円相当直径の１／１０の幅の領域を外周部とする。

本実施形態では、外周部での平均結晶粒径が１〜３５μｍとする。平均結晶粒径が１μｍ未満であると、耐力が過剰であると共に伸びが低下する。平均結晶粒径が３５μｍより大きいと耐屈曲疲労特性および耐力が低下する。したがって、外周部での平均結晶粒径を１〜３５μｍとし、好ましくは３〜３０μｍ、より好ましくは５〜２０μｍとする。

また、アルミニウム合金線材２ａの上記外周部以外の部分、すなわち内部での平均結晶粒径は１〜９０μｍである。内部の平均結晶粒径が１μｍ未満であると耐力が過剰であると共に伸びが低下し、内部の結晶粒径が９０μｍより大きいと十分な伸び、耐力を得ることができない。本実施形態の平均結晶粒径は、光学顕微鏡により観察し、交差法を用いて測定を行った。

（本実施形態に係るアルミニウム合金線材２ａの製造方法）
本実施形態のアルミニウム合金線材２ａは、［１］溶解処理、［２］鋳造処理、［３］熱間または冷間加工、［４］第１伸線加工処理、［５］中間熱処理、［６］第２伸線加工処理、［７］溶体化熱処理および第１歪み加工処理、［８］撚り合わせ処理、［９］時効熱処理および第２歪み加工処理の各工程を経て製造することができる。なお、溶体化熱処理および第１歪み加工処理の前後、または時効熱処理後に、撚線とする工程や電線に樹脂被覆を行う工程を設けてもよい。

以下、［１］〜［９］の工程について説明する。

［１］溶解処理
溶解は、後述するアルミニウム合金組成のそれぞれの実施態様の濃度となるような分量で溶製する。

［２］鋳造処理、［３］熱間または冷間加工
鋳造軸とベルトを組み合わせたプロペルチ式の連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行い棒材とする。このとき棒材は例えば、φ５．０〜１３．０ｍｍ程度にする。このときの鋳造時の冷却速度は、Ｆｅ系晶出物の粗大化の防止とＦｅの強制固溶による導電率低下の防止の観点から、好ましくは１〜２０℃／秒であるが、これに制限されるものではない。鋳造及び熱間圧延は、ビレット鋳造及び押出法などにより行ってもよい。

［４］第１伸線加工処理
次いで、表面の皮むきを実施して、例えばφ５．０〜１２．５ｍｍの棒材とし、第１ダイスを用いて、ダイス引きによって伸線加工する。この伸線加工により、被加工材の直径が例えばφ２．０ｍｍに縮径される。ダイスのダイス半角αは１０〜３０°、１パス当たりの加工率は、１０％以下であることが好ましい。加工率は、伸線加工前後の断面積の差を元の断面積で割って１００を掛けたものである。しかしながら、加工率が極端に小さくなると、目標の線径に加工するための伸線回数が多くなり生産性が低下するため１％以上が好ましく、また、加工率が１０％よりも大きいと、伸線加工が線材の内外で均一となりやすいため、外周部と内部にて結晶粒径の差が生じにくく、耐力を適度に低下させ、かつ伸びを向上させることができなくなる傾向がある。また、第１ダイスのテーパ面において適切な表面粗さを持たせると、本伸線加工時に被加工材の表面に加工を施すことができる点で有利である。なお、本第１伸線加工処理では最初に棒材表面の皮むきを行っているが、棒材表面の皮むきを行わなくてもよい。

［５］中間熱処理
次に、冷間伸線した被加工材に中間熱処理を施す。本実施形態の中間熱処理では、中間焼鈍における加熱温度は２５０〜４５０℃、加熱時間は、１０分〜６時間である。加熱温度が２５０℃より低いと、十分に軟化できず変形抵抗が大きくなり伸線時に断線や表面傷が発生しやすい。４５０℃より高いと、結晶粒粗大化が起こりやすくなり伸び、強度（耐力や引張強度など）が低下する。

［６］第２伸線加工処理
さらに、被加工材を第２ダイスを用いて、ダイス引きによって伸線加工する。この伸線加工により、被加工材の外径が例えばφ０．３１ｍｍに縮径される。第２ダイスのダイス半角βは１０〜３０°、１パス当たりの加工率は、１０％以下であることが好ましい。ダイス半角を上記範囲のようにすると、表面加工率が大きくなる点で有利であり、外周部のみを加工することができる。また、第一伸線工程ではテーパ面を荒くすることで表面に加わる応力を大きくし、第二伸線工程では表面傷やクラックの発生を防ぐためテーパ面を滑らかにすることが望まれる。よって第２ダイスにおけるテーパ面の表面粗さを、第１ダイスにおけるテーパ面の表面粗さより小さくすることは、表面傷を発生させずに外周部の粒径だけを小さくできる点で有利である。

［７］溶体化熱処理（第１熱処理）および第１歪み加工処理
次に、被加工材に、溶体化熱処理を施すと共に第１歪み加工処理を施す。この溶体化熱処理は、被加工材にランダムに含有されているＭｇ、Ｓｉ化合物をアルミニウム合金の母相中に溶け込ませるため等を目的として行う。第１熱処理は、４８０〜６２０℃の範囲内の所定温度まで加熱した後、少なくとも１５０℃の温度までは１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却する熱処理である。溶体化熱処理温度が４８０℃より低いと、溶体化が不完全になり後工程の時効熱処理時に析出する針状のＭｇ_２Ｓｉ析出物が少なくなり、耐力、引張強度、耐屈曲疲労特性、導電率の向上幅が小さくなる。溶体化熱処理が６２０℃より高いと、結晶粒が粗大化する問題が発生し、耐力、引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性が低下する可能性がある。また、純アルミニウムに対してアルミニウム以外の元素が多く含まれているために融点が下がり、部分的に融解してしまう可能性がある。上記溶体化熱処理温度は、好ましくは５００〜６００℃の範囲、更に好ましくは５２０〜５８０℃の範囲とする。

第１熱処理を行う方法としては、例えばバッチ式熱処理でも、高周波加熱、通電加熱、走間加熱などの連続熱処理でも良いが、高周波加熱や通電加熱のような、線材自体から発生するジュール熱により熱処理される連続熱処理を用いた場合、外周部の結晶粒径が内部の結晶粒径より小さくなる傾向がより大きいため有利である。

高周波加熱や通電加熱を用いた場合、通常は線材に電流を流し続ける構造になっているため、時間の経過と共に線材温度が上昇する。そのため、電流を流し続けると線材が溶融してしまう可能性があるので、適正な時間範囲にて熱処理を行う必要がある。走間加熱を用いた場合においても、短時間の焼鈍であるため、通常、走間焼鈍炉の温度は線材温度より高く設定される。長時間の熱処理では線材が溶融してしまう可能性があるため、適正な時間範囲にて熱処理を行う必要がある。また、すべての熱処理において被加工材にランダムに含有されているＭｇ、Ｓｉ化合物をアルミニウム合金の母相中に溶け込ませる所定の時間以上が必要である。以下、各方法による熱処理を説明する。

高周波加熱による連続熱処理は、高周波による磁場中を線材が連続的に通過することで、誘導電流によって線材自体から発生するジュール熱により熱処理するものである。急熱、急冷の工程を含み、線材温度と熱処理時間で制御し線材を熱処理することができる。冷却は、急熱後、水中又は窒素ガス雰囲気中に線材を連続的に通過させることによって行う。この熱処理時間は０．０１〜２ｓ、好ましくは０．０５〜１ｓ、より好ましくは０．０５〜０．５ｓで行う。

連続通電熱処理は、２つの電極輪を連続的に通過する線材に電流を流すことによって線材自体から発生するジュール熱により熱処理するものである。急熱、急冷の工程を含み、線材温度と熱処理時間で制御し線材を熱処理することができる。冷却は、急熱後、水中、大気中又は窒素ガス雰囲気中に線材を連続的に通過させることによって行う。この熱処理時間は０．０１〜２ｓ、好ましくは０．０５〜１ｓ、より好ましくは０．０５〜０．５ｓで行う。

連続走間熱処理は、高温に保持した熱処理炉中を線材が連続的に通過して熱処理させるものである。急熱、急冷の工程を含み、熱処理炉内温度と熱処理時間で制御し線材を熱処理することができる。冷却は、急熱後、水中、大気中又は窒素ガス雰囲気中に線材を連続的に通過させることによって行う。この熱処理時間は０．５〜１２０ｓ、好ましくは０．５〜６０ｓ、より好ましくは０．５〜２０ｓで行う。

バッチ式熱処理は、焼鈍炉の中に線材を投入し、所定の設定温度、設定時間にて熱処理される方法である。線材自体が所定の温度にて数１０秒程度加熱されればよいが、工業使用上、大量の線材を投入することになるため、線材の熱処理ムラを抑制するために３０分以上は行った方が好ましい。熱処理時間の上限は、結晶粒粗大化が発生しなければ特に制限は無いが、工業使用上、短時間で行った方が生産性が良いため、１０時間以内、好ましくは６時間以内にて熱処理される。

また、上記溶体化熱処理前、溶体化熱処理中またはその両方で行われる第１歪み加工処理は、被加工材の外周部に低歪みを生じさせるものである。そのため外周部にはより加工が入った状態となり、溶体化後に外周部の結晶粒径が小さくなる。この第１歪み加工処理は、直径１０〜５０ｃｍの滑車の１つまたは複数を介して、被加工材を滑車に沿わせて変形させる処理であり、このときの被加工材の歪み量は、０．０００６〜０．０１５０である。歪み量は、被加工材の半径を、滑車半径の２倍と被加工材の半径との和で割ったものである。

［８］撚り合わせ処理
溶体化熱処理および第１歪み加工処理を実施した線材を、複数本束ねて撚り合わせる。この工程は溶体化熱処理前後、または時効熱処理後であっても良い。本実施形態では撚り合わせ処理を施すが、本撚り合わせ処理を行わず、溶体化熱処理および第１歪み加工処理を実施した線材の単線に、以下の時効熱処理を施してもよい。

［９］時効熱処理（第２熱処理）および第２歪み加工処理
そして、線材の撚線に、時効熱処理を施すと共に第２歪み加工処理を施す。時効熱処理は、針状のＭｇ_２Ｓｉ析出物を析出させるため等を目的として行う。時効熱処理における加熱温度は、１４０〜２５０℃である。前記加熱温度が１４０℃未満であると、針状のＭｇ_２Ｓｉ析出物を十分に析出させることができず、強度、耐屈曲疲労特性および導電率が不足しがちである。また、前記加熱温度が２５０℃よりも高いと、Ｍｇ_２Ｓｉ析出物のサイズが大きくなるため、導電率は上昇するが、強度および耐屈曲疲労特性が不足しがちである。加熱時間は、温度によって最適な時間が変化する。低温では長時間、高温では短時間の加熱が強度、耐屈曲疲労特性を向上させる上で好ましい。生産性を考慮すると短時間が良く、好ましくは１５時間以下、更に好ましくは１０時間以下である。

また、上記時効熱処理前に行われる第２歪み加工処理は、線材の外周部に低歪みを生じさせるものである。そのため潰されるなどの変形により、外周部の結晶粒径が小さくなる。加工歪が大きすぎると加工が入りすぎて伸びの低下に繋がる。第２歪み加工処理は、直径３０〜６０ｃｍのボビンあるいはスプールの１つ、または複数を介して、線材をボビンあるいはスプールに沿わせて変形させる処理であり、このときの線材の歪み量は、０．０００５〜０．００５０である。歪み量は、線材の半径を、ボビン（スプール）半径の２倍と線材の半径との和で割ったものである。尚、ここでいうボビンあるいはスプールとは、円筒状の外縁を有し、線材をその外縁に沿わせて巻き取らせる部材である。

（アルミニウム合金線材２ａ）
本実施形態のアルミニウム合金線材２ａは、素線径が、特に制限はなく用途に応じて適宜定めることができるが、細物線の場合はφ０．１〜０．５ｍｍ、中細物線の場合はφ０．８〜１．５ｍｍが好ましい。本アルミニウム合金線材２ａは、アルミニウム合金線材２ａに形成される外周部と、該外周部以外の残りの部分である内部とからなる線材として表すことができる。本発明における外周部とは、アルミニウム合金線材のうち、該アルミニウム合金線材の外縁を含む外縁近傍の領域を示す。伸線方向に対して垂直な断面が円形であるアルミニウム合金線材の場合、外周部は、該アルミニウム合金線材の外縁を含み、外縁から該アルミニウム合金線材の直径の１／１０の幅の領域（図２参照）をいう。また、圧縮撚線など断面が円形ではないアルミニウム合金線材の場合には、該アルミニウム合金線材の断面積から円相当の直径を求める。そして、該アルミニウム合金線材の外縁を含み、外縁から該アルミニウム合金線材の円相当直径の１／１０の幅の領域を外周部とする。

外周部での平均結晶粒径をより小さくすること、換言すれば、外周部での平均結晶粒径のみを小さくすることで、高導電率、高い耐屈曲疲労特性、適切な耐力および高い伸び性を同時に実現することができる。さらに、外周部での平均結晶粒径を上記範囲内の所定値とし、内部での平均結晶粒径を増大させる等、外周部での平均結晶粒径を内部での平均結晶粒径より小さくすると、導電率および破断までの繰返回数はさほど変化させずに、耐力を適度に低下させ、かつ伸びを向上させることが可能となる。

具体的には、内部の平均結晶粒径が、外周部の平均結晶粒径の１．１倍以上であるのが好ましく、これにより上記効果を確実に奏することができる。

以上、アルミニウム合金線材２ａおよびアルミニウム合金撚線について述べたが、本発明に使用されるアルミニウム合金線材２ａおよびその製法は、記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。

例えば製法に関して言えば、第１伸線加工処理におけるダイス半角の範囲は、第２伸線加工処理におけるダイス半角の範囲と同じであるが、第１伸線加工処理のダイス半角を第２伸線加工処理のダイス半角より大きくしてもよいし、あるいは小さくしてもよい。また、第１伸線加工処理における加工率の範囲は、第２伸線加工処理における加工率の範囲と同じであるが、第１伸線加工処理の加工率を第２伸線加工処理の加工率より大きくしてもよいし、あるいは小さくしてもよい。

また、上記実施形態では第１低歪み加工処理を溶体化熱処理中に行っているが、これに限らず、溶体化熱処理前に行ってもよい。また、第２低歪み加工処理を時効熱処理中に行っているが、これに限らず、第２低歪み加工処理を行わなくてもよい。

本実施形態の端子付き電線１の、とくにアルミニウム合金線材２ａについて、以下の実施例に基づき、さらに詳細に説明する。

（実施例１）
Ｍｇ、Ｓｉ、ＦｅおよびＡｌと、選択的に添加するＣｕ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢを、表１に示す含有量（質量％）になるようにプロペルチ式の連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行い、約φ９．５ｍｍの棒材とした。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒とした。次いで、表２に示す加工率が得られるように第１伸線加工を行った。次に、この第１伸線加工を施した加工材に中間熱処理を行い、その後、第１伸線加工と同様の加工率で、φ０．３ｍｍの線径まで第２伸線加工を行った。次に、表３に示す条件で溶体化熱処理（第１熱処理）を施した。なお、溶体化熱処理において、バッチ式熱処理では、線材に熱電対を巻きつけて線材温度を測定した。連続通電熱処理では、線材の温度が最も高くなる部分での測定が設備上困難であるため、ファイバ型放射温度計（ジャパンセンサ社製）で線材の温度が最も高くなる部分よりも手前の位置にて温度を測定し、ジュール熱と放熱を考慮して最高到達温度を算出した。高周波加熱および連続走間熱処理では、熱処理区間出口付近の線材温度を測定した。溶体化熱処理後に、表３に示す条件で時効熱処理（第２熱処理）を施し、アルミニウム合金線を製造した。

（実施例２）
Ｍｇ、Ｓｉ、ＦｅおよびＡｌと、選択的に添加するＣｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｃｏ、ＴｉおよびＢを、表４に示す含有量（質量％）になるように配合した以外は、実施例１と同様の方法で鋳造、圧延を行い、約φ９．５ｍｍの棒材とした。次いで、表５に示す加工率が得られるように第１伸線加工を行った。次に、この第１伸線加工を施した加工材に中間熱処理を行い、その後、第１伸線加工と同様の加工率で、φ０．３ｍｍの線径まで第２伸線加工を行った。次に、表６に示す条件で溶体化熱処理（第１熱処理）を施した。そして、溶体化熱処理後に、表６に示す条件で時効熱処理（第２熱処理）を施し、アルミニウム合金線を製造した。

作製した各々の発明例および比較例のアルミニウム合金線について以下に示す方法により各特性を測定した。その結果を表３、表６に示す。

（ａ）平均結晶粒径
伸線方向と平行に切り取った面を観察できるように樹脂で埋め、機械研磨後、電解研磨を行った。この組織を２００〜４００倍の光学顕微鏡で撮影し、ＪＩＳ Ｈ０５０１、Ｈ０５０２に準じて交差法による粒径測定を行った。具体的には、撮影された写真に伸線方向に平行な直線を引き、その直線と交わる粒界の数を測定した。この測定を、アルミニウム合金線材２ａの外周部及び内部についてそれぞれ５０個程度の結晶粒界と交わる（又は接する）ように測定し、粒界と直線とが交わった数をｎ１、接点の数をｎ２、直線の長さをＬ１としたとき、式：Ｄ＝Ｌ１／（ｎ１＋２×ｎ２）から平均結晶粒径を算出した。上記式において、粒界と直線との接点の数ｎ２を２倍して加算した。上記直線の長さは長いほど好ましいが、作業性の観点から、５０個程度の結晶粒径を測定できるように、また直線が長いと光学顕微鏡の撮影範囲からはみ出てしまうため複数本の直線を用いるなどして、直線の長さと本数を調節して測定した。

図３に、実施例における結晶粒径の算出方法を示した。図３（ａ）は、伸線方向に平行な直線Ｌが粒界を横切る場合、図３（ｂ）は、直線Ｌが粒界に接する場合を示している。同図において、楕円Ｅは粒界を示しており、楕円Ｅと直線Ｌとの接点または交点を白抜きの矢印で示す。測定は１メートル間隔で３回行い、上記式を用いて結晶粒径を求め、それらを平均することにより平均結晶粒径を得た。アルミニウム合金線材の内部の平均結晶粒径は、線材中心から線材直径の１／２の範囲において交差法を用いて算出し、外周部の平均結晶粒径は、線材中心から線材直径の９／１０〜１０／１０の範囲において交差法を用いて算出した。また、アルミニウム合金線材の外周部の測定箇所は、当該線材の径方向断面における径方向中央であり、アルミニウム合金線材の内部の測定箇所は、当該線材の径方向断面中心と、内部と外周部の境界との中央とした。

（ｂ）破断までの繰返回数
耐屈曲疲労特性の基準として、常温におけるひずみ振幅は線材表面において±０．１７％とした。耐屈曲疲労特性はひずみ振幅によって変化する。ひずみ振幅が大きい場合、疲労寿命は短くなり、ひずみ振幅が小さい場合、疲労寿命は長くなる。ひずみ振幅は、線材の線径と曲げ冶具の曲率半径により決定することができるため、線材の線径と曲げ冶具の曲率半径は任意に設定して屈曲疲労試験を実施することが可能である。藤井精機株式会社（現株式会社フジイ）製の両振屈曲疲労試験機を用い、０．１７％の曲げ歪みが与えられる治具を使用して、繰り返し曲げを実施することにより、破断までの繰返回数を測定した。本実施例では、破断までの繰返回数が１０万回以上を合格とした。

（ｃ）耐力（０．２％耐力）および柔軟性（引張破断伸び）の測定
ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じて各３本ずつの供試材（アルミニウム合金線）について引張試験を行い、オフセット法により０．２％の規定の永久伸びを用いて０．２％耐力を算出し、その平均値を求めた。耐力は、車体への取付け作業時に不意に負荷される荷重に耐えることができ、かつ、ワイヤーハーネス取り付け時の作業効率を低下させないために、５０ＭＰａ以上３２０ＭＰａ以下を合格とした。伸びは、引張破断伸びが５％以上を合格とした。

（ｄ）導電率（ＥＣ）
長さ３００ｍｍの試験片を２０℃（±０．５℃）に保持した恒温漕中で、四端子法を用いて比抵抗を各３本ずつの供試材（アルミニウム合金線）について測定し、その平均導電率を算出した。端子間距離は２００ｍｍとした。導電率は特に規定しないが、３５％以上を合格とした。なお、導電率は４５％ＩＡＣＳ以上であるとより好ましく、４５〜５５％ＩＡＣＳであると特に好ましい。

表３の結果より、次のことが明らかである。

発明例１〜３１のアルミニウム合金線は、いずれも高導電性、高い耐屈曲疲労特性、適切な耐力および高い伸び性を同時に実現する事ができた。

これに対し、比較例１では、１パス当たりの加工率および外周部の平均結晶粒径が本発明の範囲外にあり、この条件では、破断までの繰返回数が不足した。比較例２では、ダイス半角および外周部の平均結晶粒径が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数が不足した。比較例３では、１パス当たりの加工率、ダイス半角および外周部の平均結晶粒径が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数が不足した。比較例４では、ダイス半角および外周部の平均結晶粒径が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数および耐力が不足した。

また、表６の結果より、次のことが明らかである。

発明例３２〜５３のアルミニウム合金線は、いずれも高導電性、高い耐屈曲疲労特性、適切な耐力および高い伸び性を同時に実現する事ができた。

これに対し、比較例５（純アルミニウム）では、Ｍｇ、Ｓｉ含有量、１パス当たりの加工率およびダイス半角が本発明の範囲外にあり、この条件では、破断までの繰返回数が不足した。また、比較例６では、１パス当たりの加工率、ダイス半角および外周部の平均結晶粒径が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数が不足した。比較例７では、Ｍｇ、Ｓｉ含有量が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数および伸びが不足し、耐力が過剰となった。

比較例８では、含有されるＮｉ含有量が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数および伸びが不足し、耐力が過剰となった。比較例９では、Ｍｎ含有量が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数および導電率が不足し、耐力が過剰となった。比較例１０では、Ｚｒ含有量が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数および伸びが不足し、耐力が過剰となった。

また、比較例１１では、Ｍｇ、Ｃｒ含有量が本発明の範囲外にあり、この条件では、伸線中に断線が生じた。比較例１２では、１パス当たりの加工率、ダイス半角および外周部の平均結晶粒径が本発明の範囲外にあり、破断までの繰返回数が不足し、耐力が過剰となった。なお、比較例１２は、特許文献２中の試料Ｎｏ．１８の実施例を模したものである。

（端子付き電線の特性評価）
電線として、発明例５０と同様の方法で作製したアルミニウム合金線材２ａを７本撚り合わせ、０．７５ｍｍ^２となるよう構成した。なお樹脂被覆層には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を主成分とする樹脂を用いた。この電線の樹脂被覆層を除去し、アルミニウム合金線材２ａを５ｍｍの長さだけ露出させた。端子は、銅合金（ＦＡＳ６８０）からなる板材を用いて作製した。

そして、このように作製されたバレル部内の先端部分に所定の空間を残した状態で、電線のアルミニウム合金線材２ａの露出部分と樹脂被覆部分の一部を挿入し、それぞれの部分をかしめ、端子付き電線を作製した。このとき、図２に示すバレル部３ｂ内でアルミニウム合金線材２ａの端部が伸びるが、本実施形態の場合、長手方向に垂直な面内で反発するため、長手方向への伸びは緩和された。

次いで、端子付き電線のバレル部におけるアルミニウム合金線材とバレル部の圧着部分を長手方向に対して垂直な方向に切断し（図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿う横断面）、得られた断面において、前記バレル部３ｂを圧着した部位におけるバレル部３ｂ内のアルミニウム合金線材２ａを撚り合わせた部分の充填率、すなわち撚り合わせた全体の断面積に占める導体の面積率を測定したところ、ほぼ１００％となった。

このような端子付き電線１につき、Ｎ数が１０回の５０ｋＰａのエアリーク試験を行った。このときのエアリーク試験条件は以下のとおりである。

図１および図２に示すように、ワイヤストリッパを用いて電線２端部の樹脂被覆層２ｂを剥離してアルミニウム合金線材２ａを露出させた。このように加工した電線２を端子３のバレル部３ｂに挿入し、バレル部３ｂを、クリンパおよびアンビルを用いて部分的に強圧縮することで、電線２のアルミニウム合金線材２ａの露出部分と樹脂被覆層２ｂが被覆されている部分の両方をそれぞれバレル部３ｂで圧着し、端子付き電線１を製造した。この圧着においては、樹脂被覆層２ｂを被覆した部分の圧縮率（以下、「被覆圧縮率」と言う）が７０％〜９０％の範囲となるように行った。

この被覆圧縮率は、樹脂被覆層２ｂの圧着前後の面積比であり、圧着後の電線２、具体的には樹脂被覆層２ｂとバレル部３ｂの圧着部分を長手方向に対して垂直な方向に切断し、得られた断面における樹脂被覆層２ｂの面積を測り、圧着前の同面積との比率を求めることによって得られる。この被覆圧縮率を異ならせた複数種類の端子付き電線を製造し、これら端子付き電線１に対し、エアリーク試験を行い、バレル部と電線との間の隙間からエアリークがあるか否かを試験した。エアリーク試験は端子付き電線１に対し、端子３を接続していない側の電線２の端部から空気圧を徐々に上げて５０ｋＰａの空気圧を３０秒間当ててリークを確認した後、１２０℃で１２０時間経過した後に同様のリークを確認する方法とした。結果を表７に示す。

表７の結果より、実施例１，３０，５０の端子付き電線１ではいずれも、空気圧５０ｋＰａの条件下でエアリークは確認されなかった。

一方、端子付き電線１の比較例として、アルミニウム合金線材２ａの代わりに純アルミニウムからなる線材（比較例５）を使用して同様の実験を行った。結果を表７に示す。

その結果、比較例５の端子付き電線では、線材の充填率は８９％にしかならず、かしめにより線材が長手方向に伸びて、図２中の、バレル部３ｂの開口側から外方に向かって伸びると共に、片端閉塞管状のバレル部３ｂ先端側、すなわちバレル部３ｂの内方にも伸び、形成された溶接部４ｂ近傍まで線材が入り込んだ。これによりバレル部３ｂで強度的に弱い溶接重なり部５やその近傍の溶接部４ａ、４ｂが、侵入してきた線材に押されて過度の応力負荷を受け、割れが生じた。また電線全体が後端側に押し戻されてしまい、被覆のないアルミニウム合金線材がバレルの開口部から露出してしまったりした。また運よくそのような不具合が生じなかったものについても、実施例と同じ条件のエアリーク試験を行うと、線材の充填率が低いせいで、１０回の試験のすべてにおいて、空気圧１〜５ｋＰａの間にエアリークが生じた。

これにより、本実施形態のアルミニウム合金線材を、片端閉塞管状のバレル部３ｂを有する端子３に適用することの効果が明らかとなった。

本発明の端子付き電線は、極細線として使用した場合であっても、高導電性、高い耐屈曲疲労特性、適切な耐力および高い伸び性を示す、電気配線体用の端子付き電線として用いることができる。また、移動体に搭載されるバッテリーケーブル、ハーネスあるいはモータ用導線、産業用ロボットの配線体として有用である。さらに、高い耐屈曲疲労特性が求められるドアやトランク、ボンネットなどに好適に用いることができる。

１ 端子付き電線
２ 電線
２ａ アルミニウム合金線材
２ｂ 樹脂被覆層
３ 端子
３ａ 接続部
３ｂ バレル部
４ａ，４ｂ 溶接部
５ 溶接重なり部

Claims (6)

1. アルミニウム合金線材の外周を被覆してなる電線と、該電線の端部に圧着された圧着端子とを備える端子付き電線であって、前記圧着端子は、前記アルミニウム合金線材と圧着されたバレル部を有し、前記バレル部は、片端閉塞管状であり、
   前記アルミニウム合金線材は、Ｍｇ：０．３０〜０．７０質量％、Ｓｉ：０．５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜２．５０質量％、Ｔｉ：０．０００〜０．１００質量％、Ｂ：０．０００〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０．００〜１．００質量％、Ａｇ：０．００〜０．５０質量％、Ａｕ：０．００〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．００〜１．００質量％、Ｃｒ：０．００〜１．００質量％、Ｚｒ：０．００〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．００〜０．５０質量％、Ｖ：０．００〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．００〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．００〜０．５０質量％、Ｎｉ：０．００〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物からなる組成を有し、
   前記アルミニウム合金線材の伸線方向と平行に切り取った面における前記アルミニウム合金線材の外周部での平均結晶粒径が３〜３０μｍであり、
   前記外周部が、前記アルミニウム合金線材の外縁を含み、該外縁から該アルミニウム合金線材の直径又は円相当直径の１／１０の幅の領域であり、
   前記アルミニウム合金線材の伸線方向と平行に切り取った面における前記アルミニウム合金線材の内部での平均結晶粒径が１〜９０μｍであり、
   前記アルミニウム合金線材の外周部の平均結晶粒径が、前記内部の平均結晶粒径より小さく、
   前記アルミニウム合金線材の内部の平均結晶粒径が、前記外周部の平均結晶粒径の１．１倍以上であることを特徴とする端子付き電線。
2. 前記組成は、Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％およびＢ：０．００１〜０．０３０質量％からなる群から選択された１種または２種を含有する、請求項１に記載の端子付き電線。
3. 前記アルミニウム合金線材は、Ｃｕ：０．０１〜１．００質量％、Ａｇ：０．０１〜０．５０質量％、Ａｕ：０．０１〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．０１〜１．００質量％、Ｃｒ：０．０１〜１．００質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．０１〜０．５０質量％、Ｖ：０．０１〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．０１〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％およびＮｉ：０．０１〜０．５０質量％からなる群から選択された１種または２種以上を含有する、請求項１又は２に記載の端子付き電線。
4. 前記アルミニウム合金線材におけるＦｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｎｉの含有量の合計が０．０１〜２．５０質量％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の端子付き電線。
5. 屈曲疲労試験によって測定した破断までの繰返回数が１０万回以上であり、導電率が４５〜５５％ＩＡＣＳであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の端子付き電線。
6. 前記アルミニウム合金線材の素線の直径が０．１〜０．５ｍｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の端子付き電線。

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