JP7167478B2 - Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof - Google Patents

Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP7167478B2
JP7167478B2 JP2018090930A JP2018090930A JP7167478B2 JP 7167478 B2 JP7167478 B2 JP 7167478B2 JP 2018090930 A JP2018090930 A JP 2018090930A JP 2018090930 A JP2018090930 A JP 2018090930A JP 7167478 B2 JP7167478 B2 JP 7167478B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum alloy
wire
mass
compound
alloy wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018090930A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019196519A (en
Inventor
亨 鷲見
和也 西
昌平 秦
孝 早坂
威 宇佐美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP2018090930A priority Critical patent/JP7167478B2/en
Priority to US16/191,622 priority patent/US10920306B2/en
Priority to CN201811368025.1A priority patent/CN110468306B/en
Publication of JP2019196519A publication Critical patent/JP2019196519A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7167478B2 publication Critical patent/JP7167478B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)

Description

本発明は、アルミニウム合金線材およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aluminum alloy wire and a method for producing the same.

鉄道車両、自動車、その他の電気機器等の用途では、配線材として、銅または銅合金からなる導体を備える電線やケーブルが使用されている。これらの電線やケーブルには、自動車などでのエネルギー消費量を低減する観点から、軽量化の要望が大きい。そのため、近年、これらの用途に使用される電線やケーブルには、銅または銅合金よりも比重の小さなアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導体を使用することが検討されている。 Electric wires and cables having conductors made of copper or copper alloys are used as wiring materials in applications such as railway vehicles, automobiles, and other electrical equipment. From the viewpoint of reducing energy consumption in automobiles and the like, there is a great demand for weight reduction of these electric wires and cables. Therefore, in recent years, the use of conductors made of aluminum or aluminum alloys, which have a lower specific gravity than copper or copper alloys, has been studied for electric wires and cables used in these applications.

例えば、特許文献1では、アルミニウム合金において、マグネシウム(Mg)やジルコニウム(Zr)などの合金元素を添加し、これらの元素を時効析出させる方法が提案されている。特許文献1では、導体として、このようなアルミニウム合金を採用することにより、導体の強度、伸び、導電率および耐熱性を向上させることができるとされている。なお、特許文献1における耐熱性とは、室温から150℃までの温度で1000時間保持されたときに強度が150MPa以上であることを示す。 For example, Patent Literature 1 proposes a method of adding alloy elements such as magnesium (Mg) and zirconium (Zr) to an aluminum alloy and causing aging precipitation of these elements. According to Patent Document 1, the strength, elongation, electrical conductivity and heat resistance of the conductor can be improved by employing such an aluminum alloy as the conductor. In addition, the heat resistance in Patent Document 1 indicates that the strength is 150 MPa or more when held at a temperature from room temperature to 150° C. for 1000 hours.

特開2012-229485号公報JP 2012-229485 A

ところで、鉄道車両等に使用される電線やケーブルでは、導体にアルミニウムまたはアルミニウム合金を適用したときに、導体の断面積が銅を適用した場合に比べて大きくなる。鉄道車両等の移動体では、電線やケーブルを配線する配線スペースが制限されているため、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導体の断面積をできるだけ小さくし、従来と同等の配線スペースに電線やケーブルを配線させることが望まれている。しかし、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導体の断面積を小さくすると、強度、伸び、導電率および耐熱性を高い水準でバランス良く得ることが難しかった。 By the way, in electric wires and cables used in railway vehicles and the like, when aluminum or an aluminum alloy is used for the conductor, the cross-sectional area of the conductor becomes larger than when copper is used. Since the wiring space for wiring electric wires and cables is limited in moving vehicles such as railway vehicles, the cross-sectional area of conductors made of aluminum or aluminum alloy is reduced as much as possible, and electric wires and cables are routed in the same wiring space as before. It is desired that However, when the cross-sectional area of a conductor made of aluminum or an aluminum alloy is reduced, it has been difficult to obtain a high level of strength, elongation, electrical conductivity and heat resistance in a well-balanced manner.

本発明は、強度、伸び、導電率および耐熱性を高い水準でバランスよく有するアルミニウム合金線材を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an aluminum alloy wire having high levels of strength, elongation, electrical conductivity and heat resistance in a well-balanced manner.

本発明の一態様によれば、
アルミニウム合金からなる線材であって、
前記アルミニウム合金は、
Co:0.1~1.0質量%、Zr:0.2~0.5質量%、Fe:0.02~0.09質量%、Si:0.02~0.09質量%、Mg:0~0.2質量%、Ti:0~0.10質量%、B:0~0.03質量%、Cu:0~1.00質量%、Ag:0~0.50質量%、Au:0~0.50質量%、Mn:0~1.00質量%、Cr:0~1.00質量%、Hf:0~0.50質量%、V:0~0.50質量%、Sc:0~0.50質量%、Ni:0~0.50質量%、残部:Alおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、かつ、
Al結晶粒とAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物とを含む金属組織を有し、
引張強度が150MPa以上、
導電率が55%IACS以上、
200℃で10年間加熱させたときの強度が初期状態の強度の90%以上である、
アルミニウム合金線材が提供される。
According to one aspect of the invention,
A wire rod made of an aluminum alloy,
The aluminum alloy is
Co: 0.1 to 1.0% by mass, Zr: 0.2 to 0.5% by mass, Fe: 0.02 to 0.09% by mass, Si: 0.02 to 0.09% by mass, Mg: 0 to 0.2% by mass, Ti: 0 to 0.10% by mass, B: 0 to 0.03% by mass, Cu: 0 to 1.00% by mass, Ag: 0 to 0.50% by mass, Au: 0 to 0.50% by mass, Mn: 0 to 1.00% by mass, Cr: 0 to 1.00% by mass, Hf: 0 to 0.50% by mass, V: 0 to 0.50% by mass, Sc: 0 to 0.50% by mass, Ni: 0 to 0.50% by mass, the balance: having a chemical composition consisting of Al and inevitable impurities, and
Having a metal structure containing Al crystal grains and Al-Co-Fe compounds and Al-Zr compounds,
Tensile strength of 150 MPa or more,
Conductivity is 55% IACS or more,
The strength when heated at 200 ° C. for 10 years is 90% or more of the strength in the initial state,
An aluminum alloy wire is provided.

本発明の他の態様によれば、
アルミニウム合金からなる線材の製造方法であって、
Co:0.1~1.0質量%、Zr:0.2~0.5質量%、Fe:0.02~0.09質量%、Si:0.02~0.09質量%、Mg:0~0.2質量%、Ti:0~0.10質量%、B:0~0.03質量%、Cu:0~1.00質量%、Ag:0~0.50質量%、Au:0~0.50質量%、Mn:0~1.00質量%、Cr:0~1.00質量%、Hf:0~0.50質量%、V:0~0.50質量%、Sc:0~0.50質量%、Ni:0~0.50質量%、残部:Alおよび不可避不純物からなる溶湯を準備する準備工程と、
前記溶湯を、Zrの晶出を抑制しつつCoを晶出させるような冷却速度で急冷して鋳造することで、Al-Co-Fe化合物を含む鋳造材を形成する鋳造工程と、
前記鋳造材を伸線して伸線材を形成する伸線工程と、
前記伸線材に時効処理を施し、前記Al相に固溶するZrをAl-Zr化合物として析出させる時効処理工程と、を有し、
前記アルミニウム合金が、前記化学組成と、Al結晶粒とAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物とを含む金属組織とを有し、前記線材の引張強度を150MPa以上、導電率を55%IACS以上、200℃で10年間加熱させたときの強度を初期状態の強度の90%以上となるように構成する、
アルミニウム合金線材の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A method for manufacturing a wire rod made of an aluminum alloy,
Co: 0.1 to 1.0% by mass, Zr: 0.2 to 0.5% by mass, Fe: 0.02 to 0.09% by mass, Si: 0.02 to 0.09% by mass, Mg: 0 to 0.2% by mass, Ti: 0 to 0.10% by mass, B: 0 to 0.03% by mass, Cu: 0 to 1.00% by mass, Ag: 0 to 0.50% by mass, Au: 0 to 0.50% by mass, Mn: 0 to 1.00% by mass, Cr: 0 to 1.00% by mass, Hf: 0 to 0.50% by mass, V: 0 to 0.50% by mass, Sc: A preparation step of preparing a molten metal consisting of 0 to 0.50% by mass, Ni: 0 to 0.50% by mass, and the balance: Al and inevitable impurities;
a casting step of forming a casting material containing an Al—Co—Fe compound by quenching and casting the molten metal at a cooling rate that causes Co to crystallize while suppressing the crystallization of Zr;
A wire drawing step of drawing the cast material to form a drawn wire material;
an aging treatment step of subjecting the drawn wire material to aging treatment, and precipitating Zr dissolved in the Al phase as an Al—Zr compound;
The aluminum alloy has the chemical composition and a metal structure containing Al crystal grains, an Al—Co—Fe compound, and an Al—Zr compound, and the wire has a tensile strength of 150 MPa or more and an electrical conductivity of 55% IACS. As described above, the strength when heated at 200 ° C. for 10 years is configured to be 90% or more of the strength in the initial state,
A method for manufacturing an aluminum alloy wire is provided.

本発明によれば、強度、伸び、導電率および耐熱性を高い水準でバランスよく有するアルミニウム合金線材が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an aluminum alloy wire having high levels of strength, elongation, electrical conductivity and heat resistance in a well-balanced manner.

図1は、実施例4のアルミニウム合金線材の長手方向に垂直な断面のSIM(二次イオン顕微鏡)像である。FIG. 1 is a SIM (secondary ion microscope) image of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy wire of Example 4. FIG. 図2は、実施例4のアルミニウム合金線材の長手方向に垂直な断面のSTEM(走査型電子顕微鏡)による暗視野像である。FIG. 2 is a STEM (scanning electron microscope) dark-field image of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy wire of Example 4. FIG. 図3は、図3の拡大図である。3 is an enlarged view of FIG. 3. FIG. 図4は、比較例1のアルミニウム合金線材の長手方向に垂直な断面のSIM(二次イオン顕微鏡)像である。4 is a SIM (secondary ion microscope) image of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy wire of Comparative Example 1. FIG. 図5は、比較例1のアルミニウム合金線材の長手方向に垂直な断面のSTEM(走査型電子顕微鏡)による暗視野像である。FIG. 5 is a dark-field image of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy wire of Comparative Example 1, taken by STEM (scanning electron microscope). 図6は、図5の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of FIG.

本発明者らは、上述した課題を解決すべく、合金元素の種類や製造条件などを適宜変更し、アルミニウム合金の化学組成を変化させたときの諸特性の変化について検討を行った。その結果、合金元素としてCoおよびZrを使用することにより、最終的に得られるアルミニウム合金線材において、強度、伸び、導電率および耐熱性を高い水準でバランスよく得られることを見出した。本発明は、当該知見に基づいて成されたものである。 In order to solve the above-described problems, the present inventors appropriately changed the types of alloying elements, manufacturing conditions, and the like, and studied changes in various properties when the chemical composition of the aluminum alloy was changed. As a result, it was found that by using Co and Zr as alloying elements, the strength, elongation, electrical conductivity and heat resistance of the finally obtained aluminum alloy wire can be obtained at high levels in a well-balanced manner. The present invention has been made based on this finding.

<アルミニウム合金線材>
以下、本発明の一実施形態にかかるアルミニウム合金線材について説明する。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
<Aluminum alloy wire>
An aluminum alloy wire according to one embodiment of the present invention will be described below. In this specification, the numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.

(化学組成)
まず、アルミニウム合金線材(以下、単に合金線材ともいう)を構成するアルミニウム合金(以下、単に合金ともいう)の化学組成について説明する。
(chemical composition)
First, the chemical composition of an aluminum alloy (hereinafter simply referred to as an alloy) that constitutes an aluminum alloy wire (hereinafter simply referred to as an alloy wire) will be described.

合金の化学組成は、Co:0.1~1.0質量%、Zr:0.2~0.5質量%、Fe:0.02~0.09質量%、Si:0.02~0.09質量%、Mg:0~0.2質量%、Ti:0~0.10質量%、B:0~0.03質量%、Cu:0~1.00質量%、Ag:0~0.50質量%、Au:0~0.50質量%、Mn:0~1.00質量%、Cr:0~1.00質量%、Hf:0~0.50質量%、V:0~0.50質量%、Sc:0~0.50質量%、Ni:0~0.50質量%、残部:Alおよび不可避不純物からなる。 The chemical composition of the alloy is Co: 0.1-1.0 mass %, Zr: 0.2-0.5 mass %, Fe: 0.02-0.09 mass %, Si: 0.02-0. 09% by mass, Mg: 0 to 0.2% by mass, Ti: 0 to 0.10% by mass, B: 0 to 0.03% by mass, Cu: 0 to 1.00% by mass, Ag: 0 to 0.00% by mass. 50 mass %, Au: 0-0.50 mass %, Mn: 0-1.00 mass %, Cr: 0-1.00 mass %, Hf: 0-0.50 mass %, V: 0-0. 50% by mass, Sc: 0 to 0.50% by mass, Ni: 0 to 0.50% by mass, balance: Al and unavoidable impurities.

Coは、合金線材に添加する必須成分である。Coは、後述するように、合金線材の製造過程(鋳造・凝固時)において、その大部分がAlと反応して晶出物(Al-Co化合物)を形成し、最終的に得られる合金線材では化合物相として存在する。Al-Co化合物は実際には、アルミニウム合金中に不可避的に存在するFeを吸収したAl-Co-F-e化合物の形で存在する。Al-Co-Fe化合物は、合金のAl再結晶粒の微細化に寄与するとともに、合金線材の伸びを向上させる。Coは合金の導電率を低下させるおそれがあるが、Coの含有量を0.1質量%~1.0質量%とすることにより、合金線材においてCoによる導電率の低下を抑制しつつ、Coによる強度、伸び、耐熱性を高い水準でバランスよく有する効果を得ることができる。Coの含有量は、0.2質量%~1.0質量%であることが好ましく、0.3質量%~0.8質量%であることがより好ましい。 Co is an essential component added to the alloy wire. As will be described later, in the manufacturing process (during casting and solidification) of the alloy wire, most of Co reacts with Al to form crystallized substances (Al—Co compounds), and the finally obtained alloy wire exists as a compound phase. The Al--Co compound actually exists in the form of an Al--Co--Fe compound that absorbs Fe that is inevitably present in the aluminum alloy. The Al--Co--Fe compound contributes to the refinement of recrystallized Al grains in the alloy and improves the elongation of the alloy wire. Co may reduce the electrical conductivity of the alloy. It is possible to obtain the effect of having a high level of strength, elongation, and heat resistance in a well-balanced manner. The Co content is preferably 0.2% by mass to 1.0% by mass, more preferably 0.3% by mass to 0.8% by mass.

Zrは、Coと同様に、合金線材の製造時に添加する必須成分である。Zrは、後述するように、鋳造後のインゴット(鋳造材)中では固溶状態で存在するが、時効熱処理後の合金線材ではAl-Zr化合物として析出する。Al-Zr化合物は、主に合金線材の耐熱性の向上に寄与する。Zrは、含有量が過度に多くなると、合金線材の製造過程で合金の延性を低下させて、合金線材の細径化を妨げるおそれがある。この点、Zrの含有量を0.2質量%~0.5質量%とすることにより、合金の延性を高く維持するとともに、合金線材において所望の耐熱性を得ることができる。Zrの含有量は、0.3質量%~0.4質量%であることがより好ましい。 Zr, like Co, is an essential component added during the production of the alloy wire. As will be described later, Zr exists in a solid solution state in the ingot (cast material) after casting, but precipitates as an Al—Zr compound in the alloy wire after aging heat treatment. The Al—Zr compound mainly contributes to improving the heat resistance of the alloy wire. If the Zr content is excessively high, it may reduce the ductility of the alloy during the manufacturing process of the alloy wire, thereby hindering the diameter reduction of the alloy wire. In this regard, by setting the Zr content to 0.2% by mass to 0.5% by mass, it is possible to maintain high ductility of the alloy and obtain desired heat resistance in the alloy wire. More preferably, the Zr content is 0.3% by mass to 0.4% by mass.

Feは、アルミニウム原料に由来して不可避的に取り込まれる成分である。Feは、合金の強度の向上に寄与する。Feは、鋳造時にFeAlとして晶出した場合、あるいは時効熱処理中にFeAlとして析出した場合、合金の延性を低下させて、製造時に合金線材の細径化を妨げるおそれがある。本実施形態では、Coを配合することで、Al-Co化合物を晶出させたときにFeを吸収することでAl-Co-Fe化合物を形成している。これにより、FeをAl-Co-Fe化合物とすることで、FeAlの形成を抑制している。この結果として、合金の延性の低下を抑制しつつ、合金の強度を向上させることができる。Feの含有量は、Al-Co化合物に吸収させる観点からはCoの含有量以下とするとよく、0.02質量%~0.09質量%とする。これにより、合金線材を細径化しつつ、高い強度を得ることができる。Feの含有量は、0.04質量%~0.09質量%であることが好ましい。なお、Feは、所定の含有量となるように、添加してもよい。 Fe is a component that is inevitably taken in from aluminum raw materials. Fe contributes to improving the strength of the alloy. When Fe crystallizes as FeAl 3 during casting or precipitates as FeAl 3 during aging heat treatment, it may reduce the ductility of the alloy and hinder the diameter reduction of the alloy wire during production. In the present embodiment, by blending Co, an Al--Co--Fe compound is formed by absorbing Fe when the Al--Co compound is crystallized. Accordingly, the formation of FeAl 3 is suppressed by making Fe into an Al—Co—Fe compound. As a result, it is possible to improve the strength of the alloy while suppressing the decrease in ductility of the alloy. The content of Fe is preferably less than or equal to the content of Co from the viewpoint of absorption by the Al—Co compound, and is 0.02% by mass to 0.09% by mass. This makes it possible to obtain high strength while reducing the diameter of the alloy wire. The Fe content is preferably 0.04% by mass to 0.09% by mass. Incidentally, Fe may be added so as to have a predetermined content.

Siは、Feと同様に、アルミニウム原料に由来して不可避的に取り込まれる成分である。Siは、合金のAl結晶粒中に固溶したり、Feとともに析出したりすることで、合金の強度の向上に寄与する。Siは、Feと同様に合金の伸びを低下させたり、合金線材の細径化を妨げたりするおそれがあるが、Siの含有量を0.02質量%~0.09質量%とすることにより、合金の伸びの低下を抑制しつつ、強度を向上させることができる。Siの含有量は、0.04質量%~0.08質量%であることが好ましい。なお、Siは、所定の含有量となるように、添加してもよい。 Si, like Fe, is a component that is inevitably taken in from aluminum raw materials. Si contributes to the improvement of the strength of the alloy by forming a solid solution in Al crystal grains of the alloy or precipitating together with Fe. Si, like Fe, may reduce the elongation of the alloy or hinder the reduction in diameter of the alloy wire. , it is possible to improve the strength while suppressing the decrease in elongation of the alloy. The Si content is preferably 0.04% by mass to 0.08% by mass. Incidentally, Si may be added so as to have a predetermined content.

Mg、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、Hf、V、ScおよびNiは、アルミニウム原料に由来して取り込まれたり、必要に応じて適宜添加したりする随意成分である。ここで、随意成分とは、含有してもよいし含有しなくてもよい成分を示す。各合金元素は、合金線材においてAl相の結晶粒の粗大化を抑制し、その強度の向上に寄与する。このうち、Cu、Ag、およびAuは、結晶粒界に析出して粒界強度も向上させることができる。各合金元素の含有量をそれぞれ、上記範囲とすることで、合金の伸びの低下を抑制するとともに、各合金元素による効果が得られる。 Mg, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Hf, V, Sc, and Ni are optional components that are derived from the aluminum raw material and are added as appropriate. Here, the optional component indicates a component that may or may not be contained. Each alloy element suppresses the coarsening of Al phase crystal grains in the alloy wire and contributes to the improvement of its strength. Among them, Cu, Ag, and Au can be precipitated at grain boundaries to improve grain boundary strength. By setting the content of each alloying element within the above range, the elongation of the alloy is suppressed and the effect of each alloying element can be obtained.

上述した成分以外の残部は、Alおよび不可避不純物となる。ここで、不可避不純物は、合金線材の製造工程上、不可避的に取り込まれてしまうものであって、合金線材の特性に影響を及ぼさない程度の少ない含有量のものを示す。不可避不純物としては、例えば、Ga、Zn、Bi、Pbなどが挙げられる。 The balance other than the above-mentioned components becomes Al and unavoidable impurities. Here, the unavoidable impurities are those that are unavoidably incorporated in the manufacturing process of the alloy wire, and are contained in such a small amount that the characteristics of the alloy wire are not affected. Examples of unavoidable impurities include Ga, Zn, Bi, and Pb.

合金線材の導電率の観点からは、Alの含有量は97質量%以上であることが好ましく、98質量%以上であることがより好ましく、98.4質量%以上であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of the electrical conductivity of the alloy wire, the Al content is preferably 97% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 98.4% by mass or more.

(金属組織)
続いて、アルミニウム合金の有する金属組織について説明する。
(metal structure)
Next, the metal structure of the aluminum alloy will be described.

合金の金属組織は、Al結晶粒と、晶出物または析出物からなるAl-Co-Fe化合物、およびAl-Zr化合物を含み、これらの化合物が微細に分散して構成されている。 The metallographic structure of the alloy contains Al--Co--Fe compounds and Al--Zr compounds consisting of Al crystal grains, crystallized substances or precipitates, and these compounds are finely dispersed.

ここで、晶出物とは、アルミニウム合金を鋳造する際に溶湯を冷却により凝固させる段階、もしくは、凝固後であって高温度の鋳造材を室温付近まで冷却させる段階で形成される化合物を示す。つまり、晶出物は、鋳造材の段階でアルミニウム合金中に形成される化合物である。
また、析出物とは、時効処理により、室温まで冷却された鋳造材を融点以下の高温雰囲気下で加熱保持する段階で形成される化合物を示す。具体的には、鋳造材のAl相中に固溶していた金属元素が、時効処理によってAl相中に拡散し凝集することで、初めて形成される化合物である。つまり、析出物は、鋳造材の段階ではAl合金中に存在せず、時効処理後の合金線材の段階で存在する。
Here, the crystallized substance refers to a compound formed in the step of solidifying the molten metal by cooling when casting the aluminum alloy, or in the step of cooling the high-temperature cast material to near room temperature after solidification. . In other words, the crystallized substances are compounds formed in the aluminum alloy at the casting material stage.
The term "precipitate" refers to a compound formed by aging treatment in the stage of heating and holding a cast material that has been cooled to room temperature in a high-temperature atmosphere below the melting point. Specifically, it is a compound that is formed for the first time when a metal element solid-soluted in the Al phase of the cast material diffuses and agglomerates into the Al phase due to the aging treatment. In other words, the precipitates do not exist in the Al alloy at the stage of the cast material, but exist at the stage of the alloy wire rod after the aging treatment.

また、合金の強度、伸び、導電率および耐熱性をより高い水準で実現する観点からは、合金の金属組織が、上記化合物が微細に分散する微細な結晶組織であることが好ましい。具体的には、合金の金属組織は、線材の長手方向に平行な断面において、結晶粒径の最大値が10μm以下のAl結晶粒が占める領域が面積比で90%以上であることが好ましい。このような面積比を有する金属組織では、Al結晶粒の大部分が10μm以下の微細な結晶であるため、その結晶粒の間に形成される結晶粒界は細かな網目構造を形成する。このような結晶粒界とその近傍領域に、Al-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物の2種類の化合物が存在することにより、化合物が金属組織中で微細かつ均一に分散することになる。 From the viewpoint of achieving higher levels of strength, elongation, electrical conductivity and heat resistance of the alloy, the metallic structure of the alloy is preferably a fine crystal structure in which the above compounds are finely dispersed. Specifically, in the metal structure of the alloy, in a cross section parallel to the longitudinal direction of the wire, the area occupied by Al crystal grains with a maximum grain size of 10 μm or less is preferably 90% or more in area ratio. In the metallographic structure having such an area ratio, most of the Al crystal grains are fine crystals of 10 μm or less, so the crystal grain boundaries formed between the crystal grains form a fine network structure. Due to the presence of two types of compounds, the Al--Co--Fe compound and the Al--Zr compound, in such grain boundaries and their neighboring regions, the compounds are finely and uniformly dispersed in the metal structure.

なお、結晶粒径とは、金属組織中にAl結晶粒とAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物とが存在するアルミニウム合金線材の長手方向に沿った断面において、Al結晶粒の粒径の最大値を示す。 The grain size is the grain size of Al grains in a cross section along the longitudinal direction of an aluminum alloy wire in which Al grains and Al--Co--Fe compounds and Al--Zr compounds are present in the metal structure. Indicates maximum value.

金属組織では、合金線材の長手方向に垂直な断面において、Al-Co-Fe化合物の単位面積当たりの数(以下、単に数密度ともいう)が50個/100μm以上であることが好ましい。このような数密度でAl-Co-Fe化合物を分散させることにより、化合物を金属組織中で微細に分散させることができ、合金線材において諸特性をより高い水準でバランスよく得ることができる。 In the metallographic structure, the number of Al-Co-Fe compounds per unit area (hereinafter simply referred to as number density) is preferably 50/100 µm 2 or more in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the alloy wire. By dispersing the Al—Co—Fe compound at such a number density, the compound can be finely dispersed in the metal structure, and various properties can be obtained at a higher level and in a well-balanced manner in the alloy wire.

金属組織では、合金線材の長手方向に垂直な断面において、Al-Zr化合物の単位面積当たりの数(数密度)が500個/100μmであることが好ましい。このような数密度でAl-Zr化合物を分散させることにより、化合物を金属組織中で微細に分散させることができ、合金線材において諸特性をより高い水準でバランスよく得ることができる。 In the metallographic structure, the number of Al—Zr compounds per unit area (number density) is preferably 500/100 μm 2 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the alloy wire. By dispersing the Al—Zr compound at such a number density, the compound can be finely dispersed in the metal structure, and various properties can be obtained at a higher level and in a well-balanced manner in the alloy wire.

金属組織において、Al-Zr化合物の大きさは5nm以上100nm以下であることが好ましい。析出物を小さくすることで、合金元素の含有量を少なくした場合であっても析出物の個数を増やすことができ、析出物による効果をバランスよく得ることができる。また、合金の延性を高く維持できるので、伸線工程で加工度を高くすることができ、合金線材をより細径化することが可能となる。 In the metallic structure, the size of the Al—Zr compound is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. By reducing the size of the precipitates, the number of precipitates can be increased even when the content of the alloying element is reduced, and the effect of the precipitates can be obtained in a well-balanced manner. Moreover, since the ductility of the alloy can be maintained at a high level, the workability can be increased in the wire drawing process, and the diameter of the alloy wire can be further reduced.

また、金属組織において、Al-Co-Fe化合物の大きさは20nm以上500nm以下であることが好ましい。Al-Co-Fe化合物もAl-Zr化合物と同様に、粒子サイズを小さくすることが好ましい。なお、Co原子はAl組織中でZr原子よりも高速で拡散するため、Al-Co-Fe化合物の大きさはAl-Zr化合物よりも増加する。後述するように、Al-Co-Fe化合物の役割は、時効熱処理の初期段階で再結晶粒の成長を抑制することにある。このため時効熱処理が終了した後の金属組織において、Al-Co-Fe化合物のサイズがAl-Zr化合物を上回ることによる支障はない。 Also, in the metallographic structure, the size of the Al-Co-Fe compound is preferably 20 nm or more and 500 nm or less. As with the Al--Zr compound, it is preferable to reduce the particle size of the Al--Co--Fe compound. Since Co atoms diffuse faster than Zr atoms in the Al structure, the size of the Al--Co--Fe compound increases more than that of the Al--Zr compound. As will be described later, the role of the Al-Co-Fe compound is to suppress the growth of recrystallized grains in the initial stage of aging heat treatment. Therefore, in the metallographic structure after aging heat treatment, there is no problem even if the size of the Al--Co--Fe compound exceeds that of the Al--Zr compound.

また、化合物の形状は、特に限定されないが、Al-Co-Fe化合物は球形状あるいは回転楕円体形状であることが好ましい。Al-Zr化合物は球形であることが好ましいが、不定形状であっても支障は無い。なお、回転楕円体形状とは、線材の長手方向に垂直な方向では円形状であり、線材の長手方向に平行な方向では楕円形状である形状を示す。 The shape of the compound is not particularly limited, but the Al--Co--Fe compound is preferably spherical or spheroidal. Although the Al--Zr compound is preferably spherical, it does not matter if it has an irregular shape. Note that the spheroidal shape refers to a shape that is circular in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the wire and elliptical in the direction parallel to the longitudinal direction of the wire.

(アルミニウム合金線材の特性)
本実施形態のアルミニウム合金線材は、上述した化学組成および金属組織を有するアルミニウム合金から形成されており、強度、伸び、導電率および耐熱性を高い水準でバランスよく有する。具体的には、合金線材は、室温における引張強度が150MPa以上となる強度および、8%以上となる引張り伸びを有する。また、50%IACS以上の導電率を有する。また、200℃で10年間加熱させたときの強度が初期状態の強度の90%以上となる耐熱性を有する。なお、ここでいう「200℃で10年間加熱させたときの強度が初期状態の強度の90%以上となる耐熱性」とは、アルミニウム合金線材を特定の温度と時間で加熱することによって得られる引張強度の等温軟化曲線に基づいて、アルミニウム合金線材の引張強度が加熱する前の引張強度(初期の引張強度)よりも10%低下する温度(例えば300℃~400℃の範囲の任意の温度)と時間(例えば600sec~3000000secの範囲の任意の時間)をアレニウス・プロットしたときにおいて、当該アレニウス・プロットでの温度が200℃の場合の時間(引張強度が10%低下するときの時間)が10年以上となることを意味する。具体的には、後述する実施例における耐熱性の評価方法によって得ることができる。
(Characteristics of aluminum alloy wire)
The aluminum alloy wire rod of the present embodiment is formed from an aluminum alloy having the chemical composition and metallographic structure described above, and has well-balanced strength, elongation, electrical conductivity, and heat resistance at high levels. Specifically, the alloy wire has a tensile strength of 150 MPa or more at room temperature and a tensile elongation of 8% or more. Moreover, it has a conductivity of 50% IACS or more. In addition, it has heat resistance such that the strength when heated at 200° C. for 10 years is 90% or more of the strength in the initial state. It should be noted that the "heat resistance in which the strength when heated at 200 ° C. for 10 years is 90% or more of the strength in the initial state" is obtained by heating the aluminum alloy wire at a specific temperature and time. Based on the isothermal softening curve of tensile strength, the temperature at which the tensile strength of the aluminum alloy wire is 10% lower than the tensile strength (initial tensile strength) before heating (for example, any temperature in the range of 300 ° C. to 400 ° C.) and time (for example, any time in the range of 600 sec to 3000000 sec) is Arrhenius plotted, and the time when the temperature in the Arrhenius plot is 200 ° C. (the time when the tensile strength decreases by 10%) is 10 means more than a year old. Specifically, it can be obtained by the heat resistance evaluation method in Examples described later.

合金線材の線径は、特に限定されないが、可とう性の観点からは2mm以下であることが好ましく、0.3mm~1mmであることがより好ましい。本実施形態では、合金を所定の構成とすることにより、線径を2mm以下としながらも、諸特性を高い水準でバランスよく得ることができる。 The wire diameter of the alloy wire is not particularly limited, but from the viewpoint of flexibility, it is preferably 2 mm or less, more preferably 0.3 mm to 1 mm. In this embodiment, by making the alloy have a predetermined structure, it is possible to obtain various properties at a high level and in a well-balanced manner while keeping the wire diameter at 2 mm or less.

<アルミニウム合金線材の製造方法>
続いて、上述したアルミニウム合金線材の製造方法について説明する。本実施形態のアルミニウム合金線材は、溶湯の準備工程、鋳造工程、成形工程、伸線工程および時効処理工程の各工程を順次行うことにより製造することができる。以下、各工程について詳述する。
<Method for producing aluminum alloy wire>
Next, a method for manufacturing the aluminum alloy wire described above will be described. The aluminum alloy wire rod of the present embodiment can be manufactured by sequentially performing each step of a molten metal preparation step, a casting step, a forming step, a wire drawing step, and an aging treatment step. Each step will be described in detail below.

(準備工程)
まず、アルミニウム合金線材を形成するための溶湯を準備する。本実施形態では、溶湯が上述した化学組成となるように、Al原料、Co原料およびZr原料、必要に応じて、その他の合金原料を混合し、溶解する。原料の混合方法や溶解方法は特に限定されず、従来公知の方法により行うことができる。
(Preparation process)
First, a molten metal for forming an aluminum alloy wire is prepared. In this embodiment, the Al raw material, the Co raw material, the Zr raw material, and, if necessary, other alloy raw materials are mixed and melted so that the molten metal has the chemical composition described above. The method of mixing and dissolving the raw materials is not particularly limited, and conventionally known methods can be used.

(鋳造工程)
続いて、溶湯を鋳造して鋳造材を形成する。本実施形態では、溶湯を、Zrの晶出を抑制しつつCoを晶出させるような冷却速度で急冷して凝固させる。これにより、Al-Co-Fe化合物を晶出させ、Al-Co-Fe化合物が分散する鋳造材を形成する。
(Casting process)
Subsequently, the molten metal is cast to form a cast material. In the present embodiment, the molten metal is quenched and solidified at a cooling rate that allows Co to crystallize while suppressing Zr from crystallizing. As a result, the Al--Co--Fe compound is crystallized to form a cast material in which the Al--Co--Fe compound is dispersed.

ここで、鋳造段階での急冷によるCoとZrの挙動の違いについて、本発明者らが得た知見を説明する。 Here, the knowledge obtained by the present inventors will be described with respect to the difference in behavior between Co and Zr due to rapid cooling in the casting stage.

本発明者らの検討によると、CoとZrとは、アルミニウム固相中での拡散速度が異なることで、晶出や析出のしやすさ(析出速度)が異なることが見出された。 According to the studies of the present inventors, it was found that Co and Zr differ in the easiness of crystallization and precipitation (precipitation rate) due to the difference in diffusion rate in the aluminum solid phase.

具体的には、Al固相中のCoは、その拡散速度がAlの自己拡散速度と同等もしくはそれ以上に大きい。しかも、Coの熱平衡状態でのAl相への固溶度は、最大0.05%未満と非常に小さい。そのため、Coは、溶湯から鋳造、凝固した直後であっても、Al組織中で容易に凝集して晶出しやすい。晶出によりCoの大部分は、鋳造後のインゴット(鋳造材)の段階で、Al組織中に化合物として晶出することになる。 Specifically, the diffusion rate of Co in the Al solid phase is equal to or higher than the self-diffusion rate of Al. Moreover, the solid solubility of Co in the Al phase in the thermal equilibrium state is very small, less than 0.05% at maximum. Therefore, Co easily aggregates and crystallizes in the Al structure even immediately after being cast from the molten metal and solidified. Due to crystallization, most of Co is crystallized as a compound in the Al structure at the ingot (casting material) stage after casting.

また、凝固直後のAl相には晶出した化合物以外に、固溶したCo原子も存在する。凝固直後では熱平衡的な固溶度より多い過飽和なCo原子が、Al相中には固溶する。しかし、Co原子は、Al相中を高速拡散することにより、過飽和に固溶したCo原子は比較的短時間で凝集し、化合物相を形成する。結果として、鋳造、凝固後に鋳造材が室温に冷却されるまでに、添加したCo原子のほとんどはAlとの化合物相として存在しており、Al相中に固溶するCo原子は、熱平衡濃度に近い0.1%未満の少量に留まる。 In addition to the crystallized compound, Co atoms dissolved in the Al phase immediately after solidification also exist. Immediately after solidification, supersaturated Co atoms, which are more than the thermal equilibrium solid solubility, form a solid solution in the Al phase. However, Co atoms diffuse at high speed in the Al phase, so that Co atoms dissolved in a supersaturated solid solution aggregate in a relatively short period of time to form a compound phase. As a result, most of the added Co atoms exist as a compound phase with Al until the cast material is cooled to room temperature after casting and solidification, and the Co atoms dissolved in the Al phase have a thermal equilibrium concentration of It remains close to a small amount of less than 0.1%.

一方、Al相中のZrは、その拡散速度がAlの自己拡散速度よりも著しく小さく、Coに比べてAl組織中における析出速度が小さくなる。しかも、Zrの熱平衡状態でのAl相への最大固溶度は、0.3~0.4%程度であり、Coより数倍大きい。このため、Zrは鋳造後の鋳造材の段階では晶出しにくく、その大部分はAl組織中に過飽和に固溶した状態で存在することになる。また、Zrは、Coに比べて拡散が著しく遅いため、鋳造後の鋳造材を室温で長時間保管した場合も、過飽和固溶状態はそのまま維持される。過飽和固溶状態のZrは、時効処理により、例えば300℃以上の温度で加熱することにより析出させることができる。 On the other hand, the diffusion rate of Zr in the Al phase is significantly lower than the self-diffusion rate of Al, and the precipitation rate in the Al structure is lower than that of Co. Moreover, the maximum solid solubility of Zr in the Al phase in the thermal equilibrium state is about 0.3 to 0.4%, which is several times larger than that of Co. For this reason, Zr is difficult to crystallize in the stage of the casting material after casting, and most of it exists in a supersaturated solid solution state in the Al structure. In addition, since Zr diffuses significantly slower than Co, the supersaturated solid-solution state is maintained as it is even when the cast material after casting is stored at room temperature for a long time. Zr in a supersaturated solid solution state can be precipitated by aging treatment, for example, by heating at a temperature of 300° C. or higher.

本発明者らは、この析出速度の違いに着目し、検討を行った。その結果、溶湯を冷却させる速度を大きくするほど、得られる鋳造材において、Coの大部分をAl-Co-Fe化合物として晶出させながらも、Zrの晶出を抑制してZrを固溶させた状態に維持できることが見出された。このような鋳造材によれば、Zrが晶出した鋳造材と比べて、高い加工度で伸線しても断線を抑制することができ、線径の細い合金線材を製造することができる。 The present inventors paid attention to this difference in deposition rate and conducted a study. As a result, as the rate of cooling the molten metal is increased, most of the Co is crystallized as an Al—Co—Fe compound in the resulting cast material, while suppressing the crystallization of Zr and allowing Zr to form a solid solution. It has been found that it can be maintained According to such a cast material, it is possible to suppress wire breakage even when the wire is drawn at a high degree of working compared to a cast material in which Zr is crystallized, and it is possible to manufacture an alloy wire rod with a small wire diameter.

鋳造材は、Coが溶湯中のFeとAl-Co-Fe化合物を形成することで、導電率の低下の要因となる固溶状態のFeが少なく、また伸びの低下の要因となる析出物(FeAl)が少ない。一方で、鋳造材に形成されたAl-Co-Fe化合物は、Al組織中に分散することで、後述の時効熱処理段階で、Al結晶粒が再結晶により粗大化するのを抑制するように作用する。本実施形態では、Al-Co-Fe化合物を微細に分散することで、時効処理工程での結晶粒の粗大化をより抑制し、結晶粒の結晶粒径をより小さく維持することが可能となる。 In the cast material, Co forms an Al-Co-Fe compound with Fe in the molten metal, so that Fe in a solid solution state that causes a decrease in electrical conductivity is small, and precipitates that cause a decrease in elongation ( FeAl 3 ) is less. On the other hand, the Al-Co-Fe compound formed in the cast material is dispersed in the Al structure, and acts to suppress coarsening of Al crystal grains due to recrystallization in the aging heat treatment stage described later. do. In the present embodiment, by finely dispersing the Al—Co—Fe compound, it is possible to further suppress the coarsening of the crystal grains in the aging treatment process, and to maintain the crystal grain size of the crystal grains smaller. .

なお、Al-Co-Fe化合物は、FeAl化合物のようにAl合金の延性を低下させないため、合金線材の細径化の妨げとならない。なお、Al-Co-Fe化合物は、Al、Co、Feを少なくとも含む化合物であり、その他の金属元素を含んでもよい。また、Al-Co-Fe化合物は、鋳造後のインゴット中では、細長い形状となる。 The Al--Co--Fe compound does not reduce the ductility of the Al alloy unlike the FeAl 3 compound, and therefore does not hinder the diameter reduction of the alloy wire. The Al-Co-Fe compound is a compound containing at least Al, Co and Fe, and may contain other metal elements. Also, the Al--Co--Fe compound has an elongated shape in the cast ingot.

鋳造工程では、冷却速度を1℃/s~60℃/sとすることが好ましく、20℃/s~50℃/sとすることがより好ましい。 In the casting process, the cooling rate is preferably 1° C./s to 60° C./s, more preferably 20° C./s to 50° C./s.

また、本実施形態では、Al-Co-Fe化合物の微細化と、固溶Zrの偏析を抑制する観点から、溶湯を急冷して鋳造可能なプロペルチ連続鋳造機、もしくは双ロール鋳造機などを用いて、ビレット鋳造または連続鋳造することが好ましい。 In addition, in the present embodiment, from the viewpoint of refining the Al-Co-Fe compound and suppressing the segregation of solid solution Zr, a propelti continuous casting machine capable of casting by quenching the molten metal or a twin roll casting machine is used. billet casting or continuous casting is preferred.

(成形工程)
続いて、必要に応じて、鋳造材を伸線しやすいように鋳造材を棒状(いわゆる荒引き線)に成形する。ここでは、例えば、線径が5mm~50mmとなるように鋳造材に機械加工を施す。機械加工としては、例えば圧延加工、スエージ加工、引抜加工など従来公知の方法を行うとよい。
(Molding process)
Subsequently, if necessary, the cast material is formed into a bar shape (so-called rough drawn wire) so that the cast material can be easily drawn. Here, for example, the cast material is machined so that the wire diameter is 5 mm to 50 mm. As machining, for example, conventionally known methods such as rolling, swaging, and drawing may be performed.

(伸線工程)
続いて、棒状の鋳造材に冷間伸線加工を施して、所定の線径の伸線材に加工する。この伸線加工の際、鋳造材中に分散するAl-Co-Fe化合物は細かく粉砕され、同時に伸線方向に平板上に引き伸ばされる。Al-Co-Fe化合物をより微細かつ緻密に分散させることで、後述の時効処理工程での結晶粒の粗大化をより確実に抑制することができる。伸線加工としては、例えばダイスを用いた引抜伸線加工など従来公知の方法で行うとよい。なお、加工度とは、鋳造材の断面積に対する伸線材の断面積の比率であって、伸線工程での減面率を示す。
(Wire drawing process)
Subsequently, the rod-shaped cast material is subjected to cold wire drawing to be processed into a drawn wire material having a predetermined wire diameter. During this wire drawing process, the Al--Co--Fe compounds dispersed in the cast material are finely pulverized and simultaneously stretched onto a flat plate in the wire drawing direction. By dispersing the Al—Co—Fe compound more finely and densely, it is possible to more reliably suppress coarsening of crystal grains in the aging treatment step described later. The wire drawing may be performed by a conventionally known method such as drawing using a die. The workability is the ratio of the cross-sectional area of the wire drawn material to the cross-sectional area of the cast material, and indicates the rate of area reduction in the wire drawing process.

本実施形態では、鋳造材が、Zrの晶出が抑制されて、高い延性を有するので、伸線加工の加工度を高くすることができる。Al-Co-Fe化合物をより細かく粉砕し、伸線材中により微細に分散させる観点からは、鋳造材を断面積が0.01倍以下となるように伸線し、伸線材の線径を2.0mm以下とすることが好ましい。このような加工度にすることにより、伸線終了後のAl-Co-Fe化合物の大きさを20nm~500nmに制御しやすくなる。また、後述の時効処理工程にて、Zrを析出させたときに、Al-Zr化合物の大きさも5nm~100nmに制御しやすくなる。しかも、最終的な合金線材において、析出物をより分散させて析出させることができる。 In the present embodiment, since the cast material has high ductility due to suppression of crystallization of Zr, it is possible to increase the workability of wire drawing. From the viewpoint of pulverizing the Al-Co-Fe compound more finely and dispersing it more finely in the drawn wire, the cast material is drawn so that the cross-sectional area is 0.01 times or less, and the wire diameter of the drawn wire is reduced to 2. 0 mm or less is preferable. By setting such a workability, it becomes easy to control the size of the Al--Co--Fe compound after wire drawing to 20 nm to 500 nm. In addition, when Zr is precipitated in the aging treatment step described later, the size of the Al—Zr compound can be easily controlled to 5 nm to 100 nm. Moreover, the precipitates can be more dispersed and deposited in the final alloy wire.

なお、本実施形態では、鋳造材が高い延性を有するので、伸線時の加工歪みを緩和するための焼鈍処理(いわゆる中間焼鈍処理)を省略することができる。これにより、Al結晶粒の再結晶による粗大化をより抑制することができる。 In addition, in this embodiment, since the cast material has high ductility, the annealing treatment (so-called intermediate annealing treatment) for alleviating working strain during wire drawing can be omitted. As a result, coarsening due to recrystallization of Al crystal grains can be further suppressed.

(時効処理工程)
続いて、伸線材に時効処理を施す。時効処理としては、例えば270℃~440℃の温度範囲で伸線材を加熱するとよく、処理時間を10時間以上とするとよい。時効処理により、伸線材においてAl相に固溶するZrをAl-Zr化合物として析出させる。Al-Zr化合物は、AlおよびZrを少なくとも含む化合物であり、その他の金属元素を含んでもよい。なお、時効処理の際、伸線材を構成するAl合金に固溶するCoも析出して、Al-Co-Fe化合物を形成することがある。
(Aging treatment process)
Subsequently, the drawn wire material is subjected to aging treatment. As the aging treatment, the drawn wire material may be heated, for example, in the temperature range of 270° C. to 440° C., and the treatment time may be 10 hours or longer. The aging treatment precipitates Zr, which dissolves in the Al phase in the drawn wire material, as an Al—Zr compound. The Al—Zr compound is a compound containing at least Al and Zr, and may contain other metal elements. In addition, during the aging treatment, Co that forms a solid solution in the Al alloy constituting the drawn wire may also precipitate to form an Al--Co--Fe compound.

時効処理の際、Al結晶粒が加熱により再結晶することになる。この点、本実施形態では、伸線材中にCoの化合物が微細に分散しているので、この粒子によってAl結晶粒の粗大化を抑制し、Al結晶粒の大部分を微小サイズ(例えば、10μm以下の結晶粒径)に維持することができる。諸特性をより高い水準でバランスよく得る観点からは、結晶粒径が10μm以下のAl結晶粒が占める領域を面積比で90%以上となるように、Al結晶粒の大きさを微細に維持することが好ましい。 During the aging treatment, Al crystal grains are recrystallized by heating. In this regard, in the present embodiment, since the Co compound is finely dispersed in the wire drawn material, the particles suppress the coarsening of the Al crystal grains, and the majority of the Al crystal grains are reduced to a fine size (for example, 10 μm). The following crystal grain sizes) can be maintained. From the viewpoint of obtaining various properties in a balanced manner at a higher level, the size of the Al crystal grains is kept fine so that the area occupied by the Al crystal grains with a crystal grain size of 10 μm or less is 90% or more in terms of area ratio. is preferred.

また、時効処理の際、Al相中に固溶するZrが結晶粒界まで移動して析出する。このとき、本実施形態では、Al結晶粒が微小で、その間に形成される結晶粒界が細かな網目構造を有するので、ZrがAl相から結晶粒界へ移動するまでの距離が短く、Zrの結晶粒界での析出を促進させることができる。そのため、Zrの析出物を微小サイズ(例えば10nm~100nm)として伸線材中に微細に分散させて析出させることができる。 Moreover, during the aging treatment, Zr dissolved in the Al phase migrates to the grain boundaries and precipitates. At this time, in the present embodiment, since the Al crystal grains are minute and the crystal grain boundaries formed therebetween have a fine mesh structure, the distance for Zr to move from the Al phase to the crystal grain boundaries is short, and the Zr can promote precipitation at grain boundaries. Therefore, the precipitates of Zr can be finely dispersed and precipitated in the drawn wire material in a minute size (for example, 10 nm to 100 nm).

以上により、伸線材を時効処理して、本実施形態の合金線材が得られる。 As described above, the drawn wire is subjected to aging treatment to obtain the alloy wire of the present embodiment.

<本実施形態に係る効果>
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
<Effects of this embodiment>
According to this embodiment, one or more of the following effects can be obtained.

本実施形態では、上述した化学組成を有する溶湯を、Zrの晶出を抑制しつつCoを晶出させるような冷却速度で急冷している。これにより、溶湯を凝固させる際に、CoをAl-Co-Fe化合物として、凝固組織中に分散させている。また、ZrをAl相中に固溶させた状態として晶出を抑制している。この鋳造材を伸線することにより、Al-Co-Fe化合物が粉砕されて微細化され、かつ均一に分散する伸線材を形成する。そして、この伸線材に時効処理を施すことにより、Al相に固溶するZrをAl-Zr化合物として析出させている。時効処理では、Zrの析出とともに、Al結晶粒が加熱により再結晶することになるが、伸線材中に微細に分散するAl-Co-Fe化合物が、Al結晶粒の再結晶による粗大化を抑制し、Al再結晶粒を小さく維持することができる。また、Zrの多くは、微小なAl再結晶粒同士の間の結晶粒界、および粒界近傍の粒内に析出するので、微細に分散することになる。このように、本実施形態では、所定の冷却速度で急冷した鋳造材に伸線加工および時効処理を施すことで、Al再結晶粒が小さく、かつ、Al-Co-FeおよびAl-Zrの各化合物が微細に分散する合金線材を得ることができる。 In this embodiment, the molten metal having the chemical composition described above is quenched at a cooling rate such that Co is crystallized while suppressing Zr from crystallizing. As a result, when the molten metal is solidified, Co is dispersed in the solidified structure as an Al--Co--Fe compound. In addition, crystallization is suppressed by dissolving Zr in the Al phase. By drawing the cast material, the Al--Co--Fe compound is pulverized into fine particles and uniformly dispersed to form a drawn wire. Then, by subjecting the drawn wire material to an aging treatment, Zr that dissolves in the Al phase is precipitated as an Al—Zr compound. In the aging treatment, Al crystal grains are recrystallized by heating along with the precipitation of Zr, but the Al-Co-Fe compound finely dispersed in the drawn wire suppresses coarsening due to recrystallization of Al crystal grains. and the Al recrystallized grains can be kept small. In addition, most of Zr is precipitated at grain boundaries between fine recrystallized Al grains and in grains in the vicinity of the grain boundaries, so that it is finely dispersed. Thus, in the present embodiment, by subjecting the cast material quenched at a predetermined cooling rate to wire drawing and aging treatment, the Al recrystallized grains are small and each of Al-Co-Fe and Al-Zr An alloy wire in which the compound is finely dispersed can be obtained.

得られた合金線材は、上述した化合組成を有し、かつAl結晶粒と分散粒子としてAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物を含む金属組織を有する。金属組織では、微細なAl結晶粒が多く存在し、その結晶粒間に形成される結晶粒界は細かな網目構造を有しており、その結晶粒界上に化合物が分散している。つまり、化合物が金属組織中に均一かつ微細に分散している。 The obtained alloy wire has the above-described chemical composition and a metal structure containing Al--Co--Fe compounds and Al--Zr compounds as Al crystal grains and dispersed particles. In the metallographic structure, many fine Al crystal grains exist, and the crystal grain boundaries formed between the crystal grains have a fine network structure, and compounds are dispersed on the crystal grain boundaries. That is, the compound is uniformly and finely dispersed in the metal structure.

このような金属組織を有する合金線材は、以下に示す特性を有する。すなわち、Feを、FeAl化合物ではなく、Al-Co-Fe化合物の形態で分散させているので、FeAlによる強度および伸びの低下が抑制されている。また、Feを化合物に吸収させることで、Al相に固溶するFeが少なく、高い導電率を維持することができる。また、Al-Zr化合物が析出しているので、高い耐熱性を得ることができる。さらに、Al結晶粒を微小サイズとして、Al-Co-FeおよびAl-Zrの各化合物を合金中に微細に分散させることで、各化合物粒子による効果を高い水準でバランスよく得ることができる。 An alloy wire having such a metal structure has the following properties. That is, since Fe is dispersed in the form of an Al--Co--Fe compound instead of an FeAl 3 compound, the decrease in strength and elongation due to FeAl 3 is suppressed. In addition, by allowing the compound to absorb Fe, the amount of Fe solid-soluted in the Al phase is small, and high electrical conductivity can be maintained. Also, since the Al—Zr compound is precipitated, high heat resistance can be obtained. Further, by finely dispersing each compound of Al--Co--Fe and Al--Zr in the alloy with fine Al crystal grains, the effect of each compound particle can be obtained at a high level and in a well-balanced manner.

具体的には、本実施形態の合金線材によれば、引張強度が150MPa以上、引張り伸びが8%以上、導電率が55%IACS以上、200℃で10年間加熱させたときの強度が初期状態の強度の90%以上であり、強度、伸び、導電率および耐熱性を高い水準でバランスよく得ることができる。 Specifically, according to the alloy wire of the present embodiment, the tensile strength is 150 MPa or more, the tensile elongation is 8% or more, the electrical conductivity is 55% IACS or more, and the strength when heated at 200 ° C. for 10 years is the initial state. It is 90% or more of the strength of , and strength, elongation, conductivity and heat resistance can be obtained at a high level and in a well-balanced manner.

また、合金線材は、合金線材の長手方向に平行な断面において、結晶粒径が10μm以下のAl結晶粒が占める領域が面積比で90%以上である金属組織を有することが好ましい。面積比が大きくなるほど、金属組織では、微細なAl結晶粒が多く存在することになり、その結晶粒間に形成される結晶粒界は細かな網目構造を有することになる。本実施形態では、10μm以下のAl結晶粒を面積比で90%以上となるように金属組織を構成することで、結晶粒界の網目構造をより細かくすることができ、結晶粒界に存在する化合物をより分散して存在させることができる。これにより、強度、伸び、導電率および耐熱性をより高い水準でバランスよく得ることができる。 Also, the alloy wire preferably has a metal structure in which Al crystal grains having a grain size of 10 μm or less occupy 90% or more of the area in a cross section parallel to the longitudinal direction of the alloy wire. The larger the area ratio, the more fine Al crystal grains are present in the metal structure, and the crystal grain boundaries formed between the crystal grains have a fine network structure. In the present embodiment, by configuring the metal structure so that the area ratio of Al crystal grains of 10 μm or less is 90% or more, the mesh structure of the grain boundaries can be made finer, and the The compounds can be present more dispersedly. Thereby, strength, elongation, electrical conductivity and heat resistance can be obtained at a higher level in a well-balanced manner.

また、合金線材は、長手方向に垂直な断面において、Al-Co-Fe化合物の単位面積当たりの数(数密度)が50個/100μm以上であることが好ましい。合金線材は、このような数密度となるようにAl-Co-Fe化合物が微細に分散していることで、合金線材の諸特性をより高い水準で満たすことができる。 Further, the alloy wire preferably has a number of Al--Co--Fe compounds per unit area (number density) of 50/100 μm 2 or more in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. Since the Al--Co--Fe compounds are finely dispersed so as to have such a number density, the alloy wire can satisfy various characteristics of the alloy wire at a higher level.

また、合金線材は、長手方向に垂直な断面において、Al-Zr化合物の単位面積当たりの数(数密度)が500個/100μm以上であることが好ましい。合金線材は、このような数密度となるようにAl-Zr化合物が微細に分散していることで、合金線材の諸特性をより高い水準で満たすことができる。 Further, the alloy wire preferably has a number of Al—Zr compounds per unit area (number density) of 500/100 μm 2 or more in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. Since the Al--Zr compound is finely dispersed so as to have such a number density, the alloy wire can satisfy various characteristics of the alloy wire at a higher level.

また、合金線材は、Al-Zr化合物の大きさが5nm以上100nm以下であることが好ましい。Al-Zr化合物の大きさが小さくなることで、合金線材の伸びをより向上させて、製造過程での断線率を低減することができる。その結果、合金線材の歩留まりを向上させることができる。 Also, in the alloy wire, the size of the Al—Zr compound is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. By reducing the size of the Al—Zr compound, the elongation of the alloy wire can be further improved, and the breakage rate during the manufacturing process can be reduced. As a result, the yield of the alloy wire can be improved.

また、合金線材は、Al-Co-Fe化合物の大きさが20nm以上500nm以下であることが好ましい。Al-Co-Fe化合物の大きさがこの範囲となることで、Al結晶粒の粗大化を効率よく抑制することが可能となる。 Also, in the alloy wire, the size of the Al—Co—Fe compound is preferably 20 nm or more and 500 nm or less. When the size of the Al--Co--Fe compound falls within this range, it is possible to efficiently suppress coarsening of Al crystal grains.

また、本実施形態では、鋳造材においてZrの晶出を抑制し、その延性を高く維持している。そのため、伸線工程にて、高い加工度で伸線することが可能であり、合金線材について、諸特性のバランスを高い水準で維持しながらも、細径化することができる。具体的には、線径を2mm以下とすることができる。 Moreover, in the present embodiment, the crystallization of Zr is suppressed in the cast material, and the ductility is maintained at a high level. Therefore, in the wire drawing process, the wire can be drawn with a high workability, and the diameter of the alloy wire can be reduced while maintaining the balance of various properties at a high level. Specifically, the wire diameter can be 2 mm or less.

また、本実施形態では、鋳造材においてZrの晶出を抑制し、その延性を高く維持しているので、伸線材の加工歪みによる断線を低減することができる。また、伸線材の延性も高いので、加工歪みを緩和するための焼鈍処理を省略することができる。 In addition, in the present embodiment, since the crystallization of Zr is suppressed in the cast material and the ductility is maintained at a high level, it is possible to reduce wire breakage due to working strain in the drawn wire material. In addition, since the drawn wire material has high ductility, annealing treatment for alleviating working strain can be omitted.

また、本実施形態では、析出物が球形状であることが好ましい。析出物が球形状であることにより、変形によって合金線材の一部に応力が集中するときに、Al相と析出物との界面での亀裂を抑制できるので、合金線材の延性を向上させることができる。 Moreover, in the present embodiment, the precipitates are preferably spherical. Since the precipitates are spherical, cracks at the interface between the Al phase and the precipitates can be suppressed when stress is concentrated on a part of the alloy wire due to deformation, so that the ductility of the alloy wire can be improved. can.

また、本実施形態では、伸線材に時効処理を施すときに、Coの晶出物がAl結晶粒の再結晶を抑制し、Al結晶粒を小さな粒子径に維持している。そのため、Al結晶粒間の結晶粒界が細かな網目構造となるので、固溶するZrがAl相から結晶粒界に移動して析出するまでの時間を短縮することができる。その結果、時効処理を短縮して、合金線材の生産効率を向上させることができる。 In addition, in the present embodiment, when the drawn wire is subjected to aging treatment, Co crystallized substances suppress recrystallization of Al crystal grains and maintain the Al crystal grains at a small particle size. Therefore, the crystal grain boundaries between the Al crystal grains have a fine network structure, so that the time required for solid-solution Zr to migrate from the Al phase to the crystal grain boundaries and precipitate can be shortened. As a result, the aging treatment can be shortened and the production efficiency of the alloy wire can be improved.

また、溶湯の鋳造時においては、冷却速度を1℃/s~60℃/sとすることが好ましく、20℃/s~50℃/sとすることがより好ましい。このような条件で溶湯を急冷することにより、Zrの晶出をより確実に抑制しつつ、Coをより微細に分散させて晶出させることができる。これにより、諸特性のバランスをより高い水準で得ることができる。 Further, when casting the molten metal, the cooling rate is preferably 1° C./s to 60° C./s, more preferably 20° C./s to 50° C./s. By quenching the molten metal under such conditions, it is possible to suppress the crystallization of Zr more reliably and crystallize Co in a more finely dispersed manner. This makes it possible to obtain a higher level of balance of properties.

また、伸線時においては、鋳造材を断面積が0.01倍以下となるような加工度で伸線することが好ましい。このような加工度で伸線することにより、鋳造材に晶出するAl-Co-Fe化合物をより細かく粉砕し、微細化するとともに均一に分散させることができる。この結果、時効処理において、Al-Zr化合物をより微細に分散させて析出させることができ、諸特性のバランスをより高い水準で得ることができる。 Also, during wire drawing, it is preferable to draw the cast material at a workability such that the cross-sectional area of the cast material is 0.01 times or less. By drawing the wire at such a workability, the Al--Co--Fe compound crystallized in the cast material can be pulverized more finely and dispersed uniformly. As a result, in the aging treatment, the Al—Zr compound can be dispersed and precipitated more finely, and the balance of various properties can be obtained at a higher level.

次に、本発明について実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

<合金線材の作製>
(実施例1)
実施例1では、Co、Zr、FeおよびSiが下記表1に示す組成となるように、純度99.9%のアルミニウム、CoおよびZrを配合し、アルゴン雰囲気中で高周波溶解炉を用いて溶解した。得られて溶湯を銅製水冷るつぼ中で鋳造することで、所定の化学組成を有する鋳造材を得た。鋳造時の凝固速度は25℃/SEC(秒)とした。鋳造材の寸法は外径φ30mm、長さ150mmの円柱形であった。この鋳造材をスエージング加工により、φ9.5mmの荒引き線とした後に、ダイスによる引抜きによる伸線加工を繰返すことで、φ0.45mmまで細線化した。ダイスによる伸線下降中の、中間熱処理は実施しなかった。得られたφ0.45mmの線材を300℃に加熱保持したソルトバス中に20時間以上保持することで、時効熱処理を行ない、実施例1の合金線材を作製した。
<Production of alloy wire>
(Example 1)
In Example 1, 99.9% pure aluminum, Co, and Zr were blended so that Co, Zr, Fe, and Si had the composition shown in Table 1 below, and melted using a high-frequency melting furnace in an argon atmosphere. did. The obtained molten metal was cast in a water-cooled copper crucible to obtain a casting material having a predetermined chemical composition. The solidification rate during casting was 25° C./SEC (second). The cast material had a cylindrical shape with an outer diameter of φ30 mm and a length of 150 mm. This cast material was swaged to obtain a rough drawn wire of φ9.5 mm, and then thinned to φ0.45 mm by repeating wire drawing by drawing with a die. No intermediate heat treatment was performed during the wire drawing descent through the die. The obtained wire rod of φ0.45 mm was held in a salt bath heated and held at 300° C. for 20 hours or more to carry out aging heat treatment, and an alloy wire rod of Example 1 was produced.

Figure 0007167478000001
Figure 0007167478000001

(実施例2~12)
実施例2~12では、Co、Zr、FeおよびSiの化学組成を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に合金線材を作製した。
(Examples 2 to 12)
In Examples 2 to 12, alloy wires were produced in the same manner as in Example 1 except that the chemical compositions of Co, Zr, Fe and Si were changed as shown in Table 1.

(実施例13~15)
実施例13~15では、冷却速度を表1に示すように変更した以外は、実施例4と同様に合金線材を作製した。
(Examples 13-15)
In Examples 13 to 15, alloy wires were produced in the same manner as in Example 4, except that the cooling rate was changed as shown in Table 1.

(比較例1~9)
比較例1~9では、Co、Zr、FeおよびSiの化学組成を下記表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様に合金線材を作製した。
(Comparative Examples 1 to 9)
In Comparative Examples 1 to 9, alloy wires were produced in the same manner as in Example 1, except that the chemical compositions of Co, Zr, Fe and Si were changed as shown in Table 2 below.

Figure 0007167478000002
Figure 0007167478000002

<評価方法>
作製した合金線材について、金属組織、金属組織に分散する化合物の形態、伸び、引張強さ、導電率および耐熱性について以下の方法により評価した。
<Evaluation method>
The metal structure, the form of compounds dispersed in the metal structure, elongation, tensile strength, electrical conductivity and heat resistance of the produced alloy wire were evaluated by the following methods.

(金属組織)
合金線材の金属組織は、Al結晶粒の粒径分布に基づいて、その微細性を評価した。具体的には、まず、合金線材を樹脂に埋め込んだ後に、長手方向に垂直な断面を研磨により露出させた。次に、その断面をSIM(Scanning Ion Microscope:二次イオン顕微鏡)により観察するとともに、得られたSIM像を画像解析した。そして、得られた画像解析結果から、10μm以下のAl結晶粒、10μmを超えるAl結晶粒のそれぞれの断面に占める面積比を求め、粒径分布を測定した。本実施例では、10μm以下のAl結晶粒の面積比が90%以上であれば、金属組織が微細な結晶組織を有するものと評価し、○と表記した。一方、90%未満であれば、微細な結晶組織を持たないと評価し、×と表記した。
(metal structure)
The fineness of the metal structure of the alloy wire was evaluated based on the grain size distribution of the Al crystal grains. Specifically, first, after embedding the alloy wire in the resin, a cross section perpendicular to the longitudinal direction was exposed by polishing. Next, the cross section was observed by SIM (Scanning Ion Microscope: secondary ion microscope), and the obtained SIM image was subjected to image analysis. Then, from the obtained image analysis results, the area ratios of the Al crystal grains of 10 μm or less and the Al crystal grains of more than 10 μm in the cross section were obtained, and the grain size distribution was measured. In this example, if the area ratio of Al crystal grains of 10 μm or less is 90% or more, the metal structure is evaluated as having a fine crystal structure, and is indicated by ◯. On the other hand, if it was less than 90%, it was evaluated as not having a fine crystal structure, and was marked with x.

(化合物の形態)
合金線材の金属組織に分散する化合物の形態は、長手方向に垂直な断面を研磨により露出させ、その断面をSTEM(走査透過型電子顕微鏡)により観察した。観察には電界放出(FE)型の電子線源を有するSTEM装置を使用し、広角環状暗視野像(High Angle Annular Dark Field image、HAADF)を撮影して、Co、Fe、Zrを含む微細な化合物粒子を観察した。本実施例では、Al-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物の有無とその数密度を測定した。数密度の測定は、合金線材の長手方向で異なる5か所の断面についてそれぞれ数密度を測定し、その平均を算出した。本実施例では、Al-Co-Fe化合物については、数密度が50個/100μm以上であれば○、50個未満であれば×とした。Al-Zr化合物については500個/100μm以上であれば○、500個未満であれば×とした。
(Form of compound)
The morphology of the compounds dispersed in the metallographic structure of the alloy wire was examined by exposing a cross section perpendicular to the longitudinal direction by polishing and observing the cross section with an STEM (scanning transmission electron microscope). For the observation, an STEM apparatus having a field emission (FE) electron beam source is used to take a high angle annular dark field image (HAADF) to capture fine particles containing Co, Fe, and Zr. Compound particles were observed. In this example, the presence or absence of Al--Co--Fe compounds and Al--Zr compounds and their number densities were measured. The number density was measured by measuring the number density for each of five different cross sections in the longitudinal direction of the alloy wire and calculating the average. In this example, the Al--Co--Fe compound was evaluated as ◯ when the number density was 50/100 μm 2 or more, and was evaluated as x when it was less than 50. For the Al--Zr compound, 500/100 μm 2 or more was evaluated as ◯, and less than 500 was evaluated as x.

(伸びおよび引張強さ)
合金線材の伸びと引張強さは、合金線材の引張試験により測定した。本実施例では、伸びが8%以上であれば伸び性が良好であると評価した。また、引張強度が150MPa以上であれば、強度が高いと評価した。
(elongation and tensile strength)
The elongation and tensile strength of the alloy wire were measured by a tensile test of the alloy wire. In this example, elongation of 8% or more was evaluated as good elongation. Moreover, when the tensile strength was 150 MPa or more, the strength was evaluated as high.

(導電率)
合金線材の導電率は、直流四端子法により、作製した合金線材の20℃における電気抵抗を測定して導電率を算出した。本実施例では、電電率が55%IACS以上であれば、高い導電率を有するものと評価した。
(conductivity)
The electrical conductivity of the alloy wire was calculated by measuring the electrical resistance of the alloy wire produced at 20° C. by the DC four-terminal method. In this example, if the conductivity was 55% IACS or more, it was evaluated as having high conductivity.

(耐熱性)
合金線材の耐熱性は、以下の方法により、200℃で10年間加熱させたときの強度が初期状態の強度の90%以上となる耐熱性の有無を評価した。まず、合金線材に対し、加熱温度と加熱時間とを変えた時効処理を実施し、時効処理後の線材の引張試験から引張強さを測定した。同一の化学組成及び時効条件の線材5本について、引張試験を実施し、5本の試験結果の平均を引張強さとして採用した。次に、加熱温度と加熱時間と引張強度の値から、種々の温度での引張強度の等温軟化曲線を作成した。次に、該等温軟化曲線から、加熱によって引張強度が初期値(加熱する前の引張強度の値)から10%低下する時間を求めた。次に、引張強度が初期値から10%低下する温度と時間(300℃、350℃および400℃の温度で加熱したときに引張強度が初期値から10%低下する時間)をアレニウス・プロットし、当該アレニウス・プロットでの温度が200℃の場合の時間(引張強度が10%低下するときの時間)を求めた。このとき、アレニウス・プロットでの温度が200℃の場合の時間が10年以上であれば所望の耐熱性を有するものとして合格(○)と判定し、200℃の場合の時間が10年未満であれば所望の耐熱性を得られないものとして不合格(×)と判定した。なお、本測定では、10%以下の軟化現象はすべて同一の活性化エネルギーで起こる現象と仮定した。
(Heat-resistant)
The heat resistance of the alloy wire was evaluated by the following method to determine whether the strength was 90% or more of the strength in the initial state when heated at 200° C. for 10 years. First, the alloy wire was subjected to aging treatment by changing the heating temperature and heating time, and the tensile strength was measured from the tensile test of the wire after the aging treatment. Five wires having the same chemical composition and aging conditions were subjected to a tensile test, and the average of the test results for the five wires was adopted as the tensile strength. Next, from the values of heating temperature, heating time and tensile strength, isothermal softening curves of tensile strength at various temperatures were created. Next, from the isothermal softening curve, the time required for the tensile strength to decrease by 10% from the initial value (value of tensile strength before heating) was determined by heating. Next, the temperature and time at which the tensile strength decreases by 10% from the initial value (the time at which the tensile strength decreases by 10% from the initial value when heated at temperatures of 300 ° C., 350 ° C. and 400 ° C.) are plotted by Arrhenius, The time when the temperature in the Arrhenius plot is 200° C. (the time when the tensile strength decreases by 10%) was obtained. At this time, if the time at 200 ° C. on the Arrhenius plot is 10 years or more, it is determined to have the desired heat resistance and is judged to be acceptable (○), and if the time at 200 ° C. is less than 10 years. If any, the desired heat resistance was not obtained, and it was determined to be unacceptable (x). In this measurement, it was assumed that the softening phenomenon of 10% or less all occurred with the same activation energy.

<評価結果>
実施例4の合金線材についてSIM像を図1に示す。図1では、横方向が合金線材の長手方向(伸線方向)に該当する。図1によると、多数のAl結晶粒が形成されていることが確認された。ほとんどのAl結晶粒は、アスペクト比が小さな等軸結晶粒であることが確認された。また、図1に示すSIM像について、画像解析処理により結晶粒サイズの分布を測定したところ、一部に長手方向の長さが10μmを越える粗大な結晶粒も認められたが、粗大結晶粒が占める面積比は3.3%と少なく、大部分はサイズが10μm未満の微細結晶粒であることが確認された。
<Evaluation results>
A SIM image of the alloy wire of Example 4 is shown in FIG. In FIG. 1, the horizontal direction corresponds to the longitudinal direction (drawing direction) of the alloy wire. According to FIG. 1, it was confirmed that many Al crystal grains were formed. It was confirmed that most of the Al grains were equiaxed grains with a small aspect ratio. Further, when the grain size distribution of the SIM image shown in FIG. It was confirmed that the occupied area ratio was as small as 3.3%, and most of them were fine crystal grains with a size of less than 10 µm.

実施例4の合金線材についてSTEM像を図2に示す。図2によれば、丸形状の粒子(白色)の分散が確認された。丸形状の粒子のサイズは数十~数百nmの範囲にあり、主に結晶粒界上に分布している。図2の金属組織中には、これらの丸形状の粒子よりも微細な粒子も存在する。図2のSTEM像の一部を拡大した金属組織を図3に示す。図3によると、サイズが数十μmの粒子が、結晶粒界、粒内の両方に分散する様子が確認された。図3で認められる粒子の形状は、点状、棒状、帯状等の不定形状であることもわかった。 A STEM image of the alloy wire of Example 4 is shown in FIG. According to FIG. 2, dispersion of round-shaped particles (white) was confirmed. The size of the round particles is in the range of several tens to several hundreds of nanometers, and they are mainly distributed on grain boundaries. Finer grains than these round grains also exist in the metallographic structure of FIG. FIG. 3 shows a metallographic structure in which a part of the STEM image of FIG. 2 is enlarged. According to FIG. 3, it was confirmed that particles with a size of several tens of μm were dispersed both at the grain boundaries and inside the grains. It was also found that the shape of the particles observed in FIG. 3 was irregular, such as dot-like, rod-like, and band-like.

また、図2において、エネルギー分散分析(EDS)により、分散粒子の化学組成を測定したところ、丸形状の粒子からは、Alの他にCoとFeが検出された。EDSスペクトルを定量解析した結果、粒子におけるFe含有量はCo含有量に比べて少ないことがわかった。この結果から、図2の丸状粒子はAlCo相に代表されるAlCo化合物であり、Coの一部をFeで置換されているAl-Co-Fe化合物である可能性が示唆された。また、AlFe化合物等の、Coを含まずにFeのみを含むAl-Fe化合物相は、確認されなかった。 In FIG. 2, when the chemical composition of the dispersed particles was measured by energy dispersive analysis (EDS), Co and Fe were detected in addition to Al from the round particles. Quantitative analysis of the EDS spectrum revealed that the Fe content in the particles was less than the Co content. From this result, it was suggested that the round particles in FIG. 2 are AlCo compounds represented by the Al 9 Co 7 phase, and may be Al—Co—Fe compounds in which part of Co is replaced with Fe. . Also, no Al--Fe compound phase containing only Fe without Co, such as an Al 3 Fe compound, was confirmed.

また、図3において確認される微細な不定形状の粒子について、EDS分析を行ったところ、Alに加えてZrが検出され、Co、Feは検出されなかった。この結果から、これらの不定形状の微細粒子は、AlZrに代表されるAl-Zr化合物であることがわかった。 Further, when EDS analysis was performed on the fine irregular-shaped particles confirmed in FIG. 3, Zr was detected in addition to Al, but Co and Fe were not detected. From this result, it was found that these amorphous fine particles were Al—Zr compounds represented by Al 3 Zr.

また、実施例4の合金線材では、丸形状のAl-Co-Fe化合物の粒子数は、5箇所の平均で100μmあたり210個であった。また、不定形状のAl-Zr化合物の粒子数は、5箇所の平均で100μmあたり2800個であった。 In addition, in the alloy wire of Example 4, the number of round-shaped Al—Co—Fe compound particles was 210 per 100 μm 2 on average at five locations. In addition, the average number of irregular shaped Al—Zr compound particles was 2,800 per 100 μm 2 at five locations.

また、実施例4の合金線材は、表1に示すように、諸特性を高い水準でバランスよく有することが確認された。具体的には、伸びが8%、引張強度が179MPa、導電率が56%IACSであることが確認された。また、実施例4の合金線材は、200℃で10年間加熱させた場合であっても、加熱による強度の低下が初期状態から10%以下であって、初期状態の強度の90%以上を維持できることが確認され、高い耐熱性を有することが確認された。これは、合金線材の金属組織において、Al再結晶粒が小さく、かつ、Al-Co-FeおよびAl-Zrの各化合物が微細に分散しているためと推測される。 In addition, as shown in Table 1, the alloy wire of Example 4 was confirmed to have well-balanced properties at high levels. Specifically, it was confirmed that the elongation was 8%, the tensile strength was 179 MPa, and the electrical conductivity was 56% IACS. In addition, even when the alloy wire of Example 4 is heated at 200 ° C. for 10 years, the decrease in strength due to heating is 10% or less from the initial state, and 90% or more of the strength in the initial state is maintained. It was confirmed that it can be done and that it has high heat resistance. It is presumed that this is because the Al recrystallized grains are small and the compounds of Al--Co--Fe and Al--Zr are finely dispersed in the metallographic structure of the alloy wire.

実施例1~3、及び5~12では、結晶粒径が10μm以下のAl結晶粒が占める領域が面積比で90%以上であり、微細な結晶組織が形成されていることが確認された。具体的には、結晶粒径が10μmを越える粗大結晶粒が占める領域が面積比でいずれも10%を下回る値であった。また、各実施例について、STEM暗視野像を検討したところ、全てにおいてAl-Co-Fe化合物、Al-Zr化合物が分散していることが確認された。また、実施例4と同様に、諸特性を高い水準でバランスよく有することが確認された。 In Examples 1 to 3 and 5 to 12, the area occupied by Al crystal grains with a crystal grain size of 10 μm or less was 90% or more, and it was confirmed that a fine crystal structure was formed. Specifically, the areas occupied by coarse crystal grains having a grain size of more than 10 μm were less than 10% in terms of area ratio. Further, when the STEM dark field image was examined for each example, it was confirmed that Al--Co--Fe compounds and Al--Zr compounds were dispersed in all samples. In addition, as in Example 4, it was confirmed that various properties were maintained at a high level and in a well-balanced manner.

実施例13~15は、実施例4と同じ化学組成の合金において、鋳造時の凝固速度を25℃/SEC(秒)から、8、12、20℃/SECとした場合の結果である。凝固速度が遅くなるにつれて引張強さが徐々に低下する。一方、導電率は、凝固速度が遅くなるにつれて増加する傾向が確認される。これは、凝固速度が速くなると鋳造時のZrの晶出が抑制されてZrの過飽和固溶量が増加し、時効処理中のAl-Zr化合物の析出が促進されて引張強さが増加するためと考えられる。 Examples 13 to 15 show the results of alloys with the same chemical composition as in Example 4, where the solidification rate during casting was changed from 25°C/SEC (sec) to 8, 12, and 20°C/SEC. The tensile strength gradually decreases as the solidification rate slows down. On the other hand, the electrical conductivity tends to increase as the solidification rate slows down. This is because when the solidification rate increases, the crystallization of Zr during casting is suppressed, the amount of supersaturated solid solution of Zr increases, and the precipitation of Al—Zr compounds during aging treatment is promoted, resulting in an increase in tensile strength. it is conceivable that.

これに対して、比較例1の合金線材では、図4~6に示すように、実施例1のような金属組織が形成されていないことが確認された。図4は、比較例1のアルミニウム合金線材の長手方向に垂直な断面のSIM(二次イオン顕微鏡)像である。図5は、比較例1のアルミニウム合金線材の長手方向に垂直な断面のSTEM(走査型電子顕微鏡)による暗視野像である。図6は、図5の拡大図である。 On the other hand, in the alloy wire of Comparative Example 1, as shown in FIGS. 4 to 6, it was confirmed that the metal structure of Example 1 was not formed. 4 is a SIM (secondary ion microscope) image of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy wire of Comparative Example 1. FIG. FIG. 5 is a dark-field image of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy wire of Comparative Example 1, taken by STEM (scanning electron microscope). FIG. 6 is an enlarged view of FIG.

図4によると、比較例1の合金線材では、Al結晶粒の多くは、長手方向に伸びた、アスペクト比の大きな形状となっている。図4の一部では、長手方向に10μmを越えた粗大なサイズの結晶粒が認められる。これらの長手方向に伸びた結晶粒は、時効熱処理中の再結晶の段階で、結晶粒界が長手方向に容易に移動することで形成されたと考えられる。 According to FIG. 4, in the alloy wire of Comparative Example 1, most of the Al crystal grains are elongated in the longitudinal direction and have a large aspect ratio. In a part of FIG. 4, coarse crystal grains exceeding 10 μm in the longitudinal direction are recognized. These longitudinally elongated grains are considered to be formed by the easy movement of grain boundaries in the longitudinal direction at the stage of recrystallization during the aging heat treatment.

また、図4に示すSIM像について、画像解析処理により結晶粒サイズの分布を測定したところ、長さが10μmを越える粗大結晶粒は、面積比で観察領域全体の44.7%を占めており、実施例1と比べてAl結晶粒が粗大化しやすいことが確認された。 In addition, when the grain size distribution of the SIM image shown in FIG. 4 was measured by image analysis processing, coarse grains with a length exceeding 10 μm accounted for 44.7% of the entire observation area in terms of area ratio. , it was confirmed that Al crystal grains tend to coarsen as compared with Example 1.

また、図5に示す比較例1のSTEM像によれば、実施例1のような丸形状の粒子(Al-Co-Fe化合物)は存在せず、結晶粒界に100nm以下の微細な粒子が分散する様子が認められる。図6によれば、実施例1の図3と同様に、サイズが数十~100μm程度の不定形状粒子が、結晶粒界、粒内の両方に分散する様子が認められる。 Further, according to the STEM image of Comparative Example 1 shown in FIG. 5, there are no round particles (Al—Co—Fe compound) as in Example 1, and fine particles of 100 nm or less are present at the grain boundaries. Dispersion is observed. According to FIG. 6, similarly to FIG. 3 of Example 1, it can be seen that irregularly shaped particles with a size of about several tens to 100 μm are dispersed both at the grain boundaries and inside the grains.

図6の不定形状粒子についてEDS分析したところ、Alに加えてZrが検出され、Co、Feは検出されなかった。この結果からこれらの不定形状の粒子は、AlZrに代表されるAl-Zr化合物であることがわかった。また、少数ではあるが、サイズが数百μm程度とより粗大な粒子で、Al以外にはFeのみが検出される粒子の存在も確認された。このFeのみを含む粗大粒子は、AlFe等のAl-Fe化合物の可能性が高いと推測された。つまり、比較例1の合金線材では、金属組織に分散する化合物としては、Al-Zr化合物と小数のAl-Fe化合物であると推測される。なお、Al-Zr化合物の数密度は、5箇所の平均で100μmあたり3300個であった。 EDS analysis of the irregularly shaped particles in FIG. 6 detected Zr in addition to Al, but did not detect Co or Fe. From this result, it was found that these irregularly shaped particles were Al--Zr compounds represented by Al 3 Zr. In addition, it was also confirmed that there were some coarser particles with a size of about several hundred μm, although only a few, in which only Fe was detected in addition to Al. It was presumed that the coarse particles containing only Fe were highly likely to be Al—Fe compounds such as Al 3 Fe. In other words, in the alloy wire of Comparative Example 1, the compounds dispersed in the metal structure are presumed to be Al--Zr compounds and a small number of Al--Fe compounds. The number density of the Al—Zr compound was 3,300 per 100 μm 2 on average at five locations.

また、比較例1の合金線材では、伸びが4%であり、引張強度が149MPaであり、所望の機械特性を得られないことが確認された。これは、Coを配合しないことで、Al-Co-Fe化合物が形成されていないためと推測される。なお、比較例1の耐熱性は合格判定であった。 Moreover, the alloy wire of Comparative Example 1 had an elongation of 4% and a tensile strength of 149 MPa, and it was confirmed that desired mechanical properties could not be obtained. It is presumed that this is because no Al--Co--Fe compound is formed because Co is not blended. It should be noted that the heat resistance of Comparative Example 1 was determined to be acceptable.

比較例2,3では、SIM像について、画像解析処理により結晶粒サイズの分布を測定したところ、長さが10μmを越える粗大結晶粒は、面積比で観察領域全体の20%を超えることが確認された。比較例2では、Zrを添加していないため、Al-Zr化合物が形成されていなかった。このため、伸びは高いものの、引張強度が著しく低くなることが確認された。一方、比較例3では、Zrを添加したものの、0.1質量%と少なかったため、Al-Zr化合物の形成は確認されなかった。そのため、比較例2と同様に所望の機械特性を得られないことが確認された。また、比較例2,3の合金線材では、200℃で加熱したときの強度が初期状態の強度の90%未満となるまでの時間(加熱による強度の低下が10%以上となるまでの時間)が10年未満であり、耐熱性が不合格であることが確認された。これは、Al-Zr化合物が形成されないため、耐熱性が低下したと考えられる。 In Comparative Examples 2 and 3, when the SIM image was subjected to image analysis processing to measure the grain size distribution, it was confirmed that coarse grains with a length of more than 10 μm accounted for more than 20% of the entire observation area in terms of area ratio. was done. In Comparative Example 2, since Zr was not added, no Al—Zr compound was formed. Therefore, although the elongation is high, it was confirmed that the tensile strength is remarkably low. On the other hand, in Comparative Example 3, although Zr was added, it was as small as 0.1% by mass, so formation of an Al—Zr compound was not confirmed. Therefore, it was confirmed that desired mechanical properties could not be obtained similarly to Comparative Example 2. In addition, in the alloy wires of Comparative Examples 2 and 3, the time required for the strength to decrease to less than 90% of the strength in the initial state when heated at 200°C (the time required for the decrease in strength due to heating to reach 10% or more). was less than 10 years, and the heat resistance was confirmed to be unsatisfactory. It is believed that this is because the Al--Zr compound was not formed, resulting in lower heat resistance.

比較例4~9では、結晶粒径が10μm以下のAl結晶粒が存在するものの、その面積比が80%程度であって90%未満となることが確認された。またAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物が形成されていたものの、Co、Zr、FeおよびSiが適度な含有量となっていたかったため、諸特性のバランスがよくないことが確認された。各実施例における耐熱性はいずれも合格判定であった。 In Comparative Examples 4 to 9, although Al crystal grains with a grain size of 10 μm or less are present, it was confirmed that the area ratio was about 80% and less than 90%. Also, although an Al--Co--Fe compound and an Al--Zr compound were formed, it was confirmed that the properties were not well-balanced because it was desired that the content of Co, Zr, Fe and Si be moderate. The heat resistance in each example was determined to be acceptable.

<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Preferred embodiments of the present invention are additionally described below.

[付記1]
本発明の一態様によれば、
アルミニウム合金からなる線材であって、
前記アルミニウム合金は、
Co:0.1~1.0質量%、Zr:0.2~0.5質量%、Fe:0.02~0.09質量%、Si:0.02~0.09質量%、Mg:0~0.2質量%、Ti:0~0.10質量%、B:0~0.03質量%、Cu:0~1.00質量%、Ag:0~0.50質量%、Au:0~0.50質量%、Mn:0~1.00質量%、Cr:0~1.00質量%、Hf:0~0.50質量%、V:0~0.50質量%、Sc:0~0.50質量%、Ni:0~0.50質量%、残部:Alおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、かつ、
Al結晶粒とAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物とを含む金属組織を有し、
引張強度が150MPa以上、
導電率が55%IACS以上、
200℃で10年間加熱させたときの強度が初期状態の強度の90%以上である、
アルミニウム合金線材が提供される。
[Appendix 1]
According to one aspect of the invention,
A wire rod made of an aluminum alloy,
The aluminum alloy is
Co: 0.1 to 1.0% by mass, Zr: 0.2 to 0.5% by mass, Fe: 0.02 to 0.09% by mass, Si: 0.02 to 0.09% by mass, Mg: 0 to 0.2% by mass, Ti: 0 to 0.10% by mass, B: 0 to 0.03% by mass, Cu: 0 to 1.00% by mass, Ag: 0 to 0.50% by mass, Au: 0 to 0.50% by mass, Mn: 0 to 1.00% by mass, Cr: 0 to 1.00% by mass, Hf: 0 to 0.50% by mass, V: 0 to 0.50% by mass, Sc: 0 to 0.50% by mass, Ni: 0 to 0.50% by mass, the balance: having a chemical composition consisting of Al and inevitable impurities, and
Having a metal structure containing Al crystal grains and Al-Co-Fe compounds and Al-Zr compounds,
Tensile strength of 150 MPa or more,
Conductivity is 55% IACS or more,
The strength when heated at 200 ° C. for 10 years is 90% or more of the strength in the initial state,
An aluminum alloy wire is provided.

[付記2]
付記1のアルミニウム合金線材において、好ましくは、
前記金属組織において、結晶粒径が10μm以下の前記Al結晶粒が占める領域が面積比で90%以上である。
[Appendix 2]
In the aluminum alloy wire rod of Supplementary Note 1, preferably,
In the metallographic structure, the area occupied by the Al crystal grains having a grain size of 10 μm or less is 90% or more in area ratio.

[付記3]
付記1又は2のアルミニウム合金線材において、好ましくは、
長手方向に垂直な断面において、前記Al-Zr化合物の単位面積当たりの数が500個/100μm以上である。
[Appendix 3]
In the aluminum alloy wire of Supplementary Note 1 or 2, preferably,
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the number of Al—Zr compounds per unit area is 500/100 μm 2 or more.

[付記4]
付記1~3のいずれかのアルミニウム合金線材において、好ましくは、
長手方向に垂直な断面において、前記Al-Co-Fe化合物の単位面積当たりの数が50個/100μm以上である。
[Appendix 4]
In the aluminum alloy wire according to any one of Appendices 1 to 3, preferably
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the number of Al--Co--Fe compounds per unit area is 50/100 μm 2 or more.

[付記5]
付記1~4のいずれかのアルミニウム合金線材において、好ましくは、
前記Al-Co-Fe化合物の大きさが20nm以上500nm以下である。
[Appendix 5]
In the aluminum alloy wire according to any one of Appendices 1 to 4, preferably
The size of the Al-Co-Fe compound is 20 nm or more and 500 nm or less.

[付記6]
付記1~5のいずれかのアルミニウム合金線材において、好ましくは、
前記Al-Zr化合物の大きさが5nm以上100nm以下である。
[Appendix 6]
In the aluminum alloy wire according to any one of Appendices 1 to 5, preferably
The size of the Al—Zr compound is 5 nm or more and 100 nm or less.

[付記7]
付記1~6のいずれかのアルミニウム合金線材において、好ましくは、
線径が2.0mm以下である。
[Appendix 7]
In the aluminum alloy wire according to any one of Appendices 1 to 6, preferably
The wire diameter is 2.0 mm or less.

[付記8]
付記1~7のいずれかのアルミニウム合金線材において、好ましくは、
前記Al-Co-Fe化合物および前記Al-Zr化合物は球形状を有する。
[Appendix 8]
In the aluminum alloy wire according to any one of Appendices 1 to 7, preferably
The Al-Co-Fe compound and the Al-Zr compound have a spherical shape.

[付記9]
本発明の他の態様によれば、
アルミニウム合金からなる線材の製造方法であって、
Co:0.1~1.0質量%、Zr:0.2~0.5質量%、Fe:0.02~0.09質量%、Si:0.02~0.09質量%、Mg:0~0.2質量%、Ti:0~0.10質量%、B:0~0.03質量%、Cu:0~1.00質量%、Ag:0~0.50質量%、Au:0~0.50質量%、Mn:0~1.00質量%、Cr:0~1.00質量%、Hf:0~0.50質量%、V:0~0.50質量%、Sc:0~0.50質量%、Ni:0~0.50質量%、残部:Alおよび不可避不純物からなる溶湯を準備する準備工程と、
前記溶湯を、Zrの晶出を抑制しつつCoを晶出させるような冷却速度で急冷して鋳造することで、Al-Co-Fe化合物を含む鋳造材を形成する鋳造工程と、
前記鋳造材を伸線して伸線材を形成する伸線工程と、
前記伸線材に時効処理を施し、前記Al相に固溶するZrをAl-Zr化合物として析出させる時効処理工程と、を有し、
前記アルミニウム合金が、前記化学組成と、Al結晶粒とAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物とを含む金属組織とを有し、前記線材の引張強度を150MPa以上、導電率を55%IACS以上、200℃で10年間加熱させたときの強度を初期状態の強度の90%以上となるように構成する、
アルミニウム合金線材の製造方法が提供される。
[Appendix 9]
According to another aspect of the invention,
A method for manufacturing a wire rod made of an aluminum alloy,
Co: 0.1 to 1.0% by mass, Zr: 0.2 to 0.5% by mass, Fe: 0.02 to 0.09% by mass, Si: 0.02 to 0.09% by mass, Mg: 0 to 0.2% by mass, Ti: 0 to 0.10% by mass, B: 0 to 0.03% by mass, Cu: 0 to 1.00% by mass, Ag: 0 to 0.50% by mass, Au: 0 to 0.50% by mass, Mn: 0 to 1.00% by mass, Cr: 0 to 1.00% by mass, Hf: 0 to 0.50% by mass, V: 0 to 0.50% by mass, Sc: A preparation step of preparing a molten metal consisting of 0 to 0.50% by mass, Ni: 0 to 0.50% by mass, and the balance: Al and inevitable impurities;
a casting step of forming a casting material containing an Al—Co—Fe compound by quenching and casting the molten metal at a cooling rate that causes Co to crystallize while suppressing the crystallization of Zr;
A wire drawing step of drawing the cast material to form a drawn wire material;
an aging treatment step of subjecting the drawn wire material to aging treatment, and precipitating Zr dissolved in the Al phase as an Al—Zr compound;
The aluminum alloy has the chemical composition and a metal structure containing Al crystal grains, an Al—Co—Fe compound, and an Al—Zr compound, and the wire has a tensile strength of 150 MPa or more and an electrical conductivity of 55% IACS. As described above, the strength when heated at 200 ° C. for 10 years is configured to be 90% or more of the strength in the initial state,
A method for manufacturing an aluminum alloy wire is provided.

[付記10]
付記9のアルミニウム合金線材の製造方法において、好ましくは、
前記金属組織におけるAl結晶粒の再結晶粒径の最大値が10μm以下である。
[Appendix 10]
In the method for producing an aluminum alloy wire according to Supplementary Note 9, preferably
The maximum recrystallized grain size of Al crystal grains in the metal structure is 10 μm or less.

[付記11]
付記9又は10のアルミニウム合金線材の製造方法において、好ましくは、
前記鋳造工程では、冷却速度を1℃/s以上60℃/s以下とする。
[Appendix 11]
In the method for producing an aluminum alloy wire according to Supplementary Note 9 or 10, preferably
In the casting step, the cooling rate is set to 1° C./s or more and 60° C./s or less.

[付記12]
付記9~11のいずれかのアルミニウム合金線材の製造方法において、好ましくは、
前記伸線工程では、前記鋳造材を断面積が0.01倍以下となるような加工度で伸線する。
[Appendix 12]
In the method for producing an aluminum alloy wire according to any one of Appendices 9 to 11, preferably
In the wire drawing step, the cast material is drawn at a workability such that the cross-sectional area is 0.01 times or less.

[付記13]
付記9~12のいずれかのアルミニウム合金線材の製造方法において、好ましくは、
前記伸線工程では、前記伸線材の線径を2.0mm以下とする。
[Appendix 13]
In the method for producing an aluminum alloy wire according to any one of Appendices 9 to 12, preferably,
In the wire drawing step, the wire diameter of the wire drawn material is set to 2.0 mm or less.

Claims (10)

アルミニウム合金からなる線材であって、
前記アルミニウム合金は、
Co:0.1~1.0質量%、Zr:0.2~0.5質量%、Fe:0.02~0.09質量%、Si:0.02~0.09質量%、残部:Alおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、
かつ、
Al結晶粒とAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物とを含む金属組織を有し、
引張強度が150MPa以上、
導電率が55%IACS以上、
300℃、350℃および400℃の温度で加熱したときに引張強度が初期値から10%低下する時間をアレニウス・プロットし、当該アレニウス・プロットから求められた200℃で10年間加熱させたときの引張強度が初期状態の引張強度の90%以上であり、
前記金属組織において、長手方向に沿った断面において、粒径の最大値である結晶粒径が10μm以下の前記Al結晶粒が占める領域が面積比で90%以上である、
アルミニウム合金線材。
A wire rod made of an aluminum alloy,
The aluminum alloy is
Co: 0.1 to 1.0% by mass, Zr: 0.2 to 0.5% by mass, Fe: 0.02 to 0.09% by mass, Si: 0.02 to 0.09% by mass, balance: Having a chemical composition consisting of Al and inevitable impurities,
And,
Having a metal structure containing Al crystal grains and Al-Co-Fe compounds and Al-Zr compounds,
Tensile strength of 150 MPa or more,
Conductivity is 55% IACS or more,
Arrhenius plotted the time for the tensile strength to decrease by 10% from the initial value when heated at temperatures of 300 ° C., 350 ° C. and 400 ° C., and the time when heated at 200 ° C. for 10 years obtained from the Arrhenius plot. The tensile strength is 90% or more of the tensile strength in the initial state ,
In the metal structure, in a cross section along the longitudinal direction, the area occupied by the Al crystal grains having a crystal grain size of 10 μm or less, which is the maximum grain size, is 90% or more in terms of area ratio.
Aluminum alloy wire.
長手方向に垂直な断面において、前記Al-Zr化合物の単位面積当たりの数が500個/100μm2以上である、
請求項に記載のアルミニウム合金線材。
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the number of Al—Zr compounds per unit area is 500/100 μm 2 or more,
The aluminum alloy wire according to claim 1 .
長手方向に垂直な断面において、前記Al-Co-Fe化合物の単位面積当たりの数が50個/100μm2以上である、
請求項1または2に記載のアルミニウム合金線材。
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the number of Al-Co-Fe compounds per unit area is 50/100 μm 2 or more,
The aluminum alloy wire according to claim 1 or 2 .
前記Al-Co-Fe化合物の大きさが20nm以上500nm以下である、
請求項1~のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線材。
The size of the Al-Co-Fe compound is 20 nm or more and 500 nm or less,
The aluminum alloy wire according to any one of claims 1 to 3 .
前記Al-Zr化合物の大きさが5nm以上100nm以下である、
請求項1~のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線材。
The Al—Zr compound has a size of 5 nm or more and 100 nm or less,
The aluminum alloy wire according to any one of claims 1-4 .
線径が2.0mm以下である、
請求項1~のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線材。
The wire diameter is 2.0 mm or less,
The aluminum alloy wire according to any one of claims 1-5 .
前記Al-Co-Fe化合物は球形状または回転楕円体形状を有し、
前記Al-Zr化合物は球形状または不定形状を有する、
請求項1~のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線材。
The Al-Co-Fe compound has a spherical or spheroidal shape,
The Al—Zr compound has a spherical shape or irregular shape,
The aluminum alloy wire according to any one of claims 1-6 .
アルミニウム合金からなる線材の製造方法であって、
Co:0.1~1.0質量%、Zr:0.2~0.5質量%、Fe:0.02~0.09質量%、Si:0.02~0.09質量%、残部:Alおよび不可避不純物からなる溶湯を準備する準備工程と、
前記溶湯を、1℃/s以上60℃/s以下の冷却速度で急冷して鋳造することにより鋳造材を形成する鋳造工程と、
前記鋳造材を伸線して伸線材を形成する伸線工程と、
前記伸線材に270℃以上440℃以下で10時間以上の時効処理を施す時効処理工程と、を有し、
前記アルミニウム合金が、Al結晶粒とAl-Co-Fe化合物およびAl-Zr化合物とを含む金属組織とを有し、前記線材の引張強度を150MPa以上、導電率を55%IACS以上、300℃、350℃および400℃の温度で加熱したときに引張強度が初期値から10%低下する時間をアレニウス・プロットし、当該アレニウス・プロットから求められた200℃で10年間加熱させたときの引張強度を初期状態の引張強度の90%以上となるように構成し、
前記金属組織において、長手方向に沿った断面において、粒径の最大値である結晶粒径が10μm以下の前記Al結晶粒が占める領域が面積比で90%以上となるように構成する
アルミニウム合金線材の製造方法。
A method for manufacturing a wire rod made of an aluminum alloy,
Co: 0.1 to 1.0% by mass, Zr: 0.2 to 0.5% by mass, Fe: 0.02 to 0.09% by mass, Si: 0.02 to 0.09% by mass, balance: A preparation step of preparing a molten metal containing Al and unavoidable impurities;
a casting step of forming a cast material by rapidly cooling the molten metal at a cooling rate of 1° C./s or more and 60° C./s or less;
A wire drawing step of drawing the cast material to form a drawn wire material;
an aging treatment step of subjecting the drawn wire material to aging treatment at 270° C. or higher and 440° C. or lower for 10 hours or longer;
The aluminum alloy has a metal structure containing Al crystal grains and an Al-Co-Fe compound and an Al-Zr compound, and the tensile strength of the wire is 150 MPa or more, the electrical conductivity is 55% IACS or more, 300 ° C., Arrhenius plot the time for the tensile strength to decrease by 10% from the initial value when heated at temperatures of 350 ° C. and 400 ° C., and the tensile strength when heated at 200 ° C. for 10 years obtained from the Arrhenius plot. Configured to be 90% or more of the tensile strength in the initial state,
In the metal structure, in a cross section along the longitudinal direction, the area occupied by the Al crystal grains having a crystal grain size of 10 μm or less, which is the maximum grain size, is configured so that the area ratio is 90% or more .
A method for producing an aluminum alloy wire.
前記伸線工程では、前記鋳造材を断面積が0.01倍以下となるような加工度で伸線する、
請求項に記載のアルミニウム合金線材の製造方法。
In the wire drawing step, the cast material is drawn at a workability such that the cross-sectional area is 0.01 times or less,
The method for producing an aluminum alloy wire according to claim 8 .
前記伸線工程では、前記伸線材の線径を2.0mm以下とする、
請求項8または9に記載のアルミニウム合金線材の製造方法。
In the wire drawing step, the wire diameter of the wire drawn material is set to 2.0 mm or less,
The method for producing an aluminum alloy wire according to claim 8 or 9 .
JP2018090930A 2018-05-09 2018-05-09 Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof Active JP7167478B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018090930A JP7167478B2 (en) 2018-05-09 2018-05-09 Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof
US16/191,622 US10920306B2 (en) 2018-05-09 2018-11-15 Aluminum alloy wire rod and producing method thereof
CN201811368025.1A CN110468306B (en) 2018-05-09 2018-11-16 Aluminum alloy wire and method for producing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018090930A JP7167478B2 (en) 2018-05-09 2018-05-09 Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019196519A JP2019196519A (en) 2019-11-14
JP7167478B2 true JP7167478B2 (en) 2022-11-09

Family

ID=68537494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018090930A Active JP7167478B2 (en) 2018-05-09 2018-05-09 Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7167478B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7167479B2 (en) * 2018-05-09 2022-11-09 日立金属株式会社 Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof
JP6683281B1 (en) * 2019-07-04 2020-04-15 日立金属株式会社 Aluminum alloy wire and method for manufacturing the same
JP7111073B2 (en) * 2019-07-04 2022-08-02 日立金属株式会社 Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof
JP7639468B2 (en) 2021-03-29 2025-03-05 株式会社プロテリアル Aluminum alloy wire
CN115948684B (en) * 2022-12-21 2024-06-07 广东领胜新材料科技有限公司 High-strength high-conductivity aluminum alloy wire and manufacturing method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011105584A1 (en) 2010-02-26 2011-09-01 古河電気工業株式会社 Aluminum alloy conductor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EG10355A (en) * 1970-07-13 1976-05-31 Southwire Co Aluminum alloy used for electrical conductors and other articles and method of making same
JP7167479B2 (en) * 2018-05-09 2022-11-09 日立金属株式会社 Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011105584A1 (en) 2010-02-26 2011-09-01 古河電気工業株式会社 Aluminum alloy conductor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019196519A (en) 2019-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7167478B2 (en) Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof
JP5367999B2 (en) Cu-Ni-Si alloy for electronic materials
US10920306B2 (en) Aluminum alloy wire rod and producing method thereof
KR101159562B1 (en) Cu-ni-si-co-based copper alloy for electronic material, and method for production thereof
JP2011214088A (en) Cu-Ni-Si-Co COPPER ALLOY FOR ELECTRONIC MATERIAL AND PROCESS FOR PRODUCING SAME
KR20120130342A (en) Cu-ni-si alloy for electronic material
JP2000119786A (en) Aluminum alloy forging material for high speed motion part
CN104334761B (en) Magnesium alloy and its manufacture method
JP7167479B2 (en) Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof
JP6684176B2 (en) Aluminum alloy wire rod, stranded aluminum alloy wire, coated electric wire and wire harness
KR20230031230A (en) Copper alloy plastically processed materials, copper alloy rods, parts for electronic and electrical devices, terminals
JP6683281B1 (en) Aluminum alloy wire and method for manufacturing the same
JP7658921B2 (en) Aluminum alloys, aluminum alloy wires, aluminum alloy members, and bolts
WO2018088351A1 (en) Aluminum alloy extruded material
JP6736869B2 (en) Copper alloy material
EP4174197A1 (en) Plastic copper alloy working material, copper alloy wire material, component for electronic and electrical equipment, and terminal
JP2010163677A (en) Aluminum alloy wire rod
CN109790612B (en) Method for producing deformed semi-finished products from aluminium-based alloys
CN112176226B (en) Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof
JP5524901B2 (en) Cu-Ni-Si-Co based copper alloy for electronic materials
JP5607960B2 (en) Heat-resistant magnesium alloy with excellent fatigue strength characteristics and heat-resistant parts for engines
JP4058398B2 (en) Aluminum alloy forging with excellent high-temperature fatigue strength
JP7111073B2 (en) Aluminum alloy wire rod and manufacturing method thereof
JP7639468B2 (en) Aluminum alloy wire
KR100560252B1 (en) Aluminum alloy forgings with excellent high temperature fatigue strength

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220728

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220927

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221010

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7167478

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350