JPWO2012011447A1

JPWO2012011447A1 - アルミニウム合金導体及びその製造方法

Info

Publication number: JPWO2012011447A1
Application number: JP2011553189A
Authority: JP
Inventors: 茂樹関谷; 京太須齋; 邦照三原
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Furukawa Automotive Systems Inc
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-09-09
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: WO2012011447A1; CN103052729A; EP2597169A4; CN103052729B; JP5193374B2; US20130126055A1; EP2597169A1

Abstract

十分な引張強度、柔軟性、導電率を有し、高い耐屈曲疲労特性と耐応力緩和特性とを示し、かつ加工性に優れたアルミニウム合金導体を提供することを課題とする。上記問題を解決するためのアルミニウム合金導体は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．１〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜２０μｍであり、１０〜２００ｎｍの寸法をもつ第２相の分布密度が１〜１０２個／μｍ２であるアルミニウム合金導体である。

Description

本発明は、電気配線体の導体として用いられるアルミニウム合金導体及びその製造方法に関する。

従来、自動車、電車、航空機等の移動体の電気配線体として、ワイヤーハーネスと呼ばれる銅または銅合金の導体を含む電線に銅または銅合金（例えば、黄銅）製の端子（コネクタ）を装着した部材が用いられていたが、近年の移動体の軽量化の中で、電気配線体の導体として、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を用いる検討が進められている。
アルミニウムの比重は銅の約１／３、アルミニウムの導電率は銅の約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倍にする必要があるが、それでも質量では銅に比べて約半分となるので、有利な点がある。
なお、上記の％ＩＡＣＳとは、万国標準軟銅（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｎｎｅａｌｅｄＣｏｐｐｅｒＳｔａｎｄａｒｄ）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。

そのアルミニウムを移動体の電気配線体の導体として用いるためには幾つかの課題がある。そのひとつは耐屈曲疲労特性の向上である。ドアなどに取り付けられたワイヤーハーネスではドアの開閉により繰り返し曲げ応力を受けるためである。アルミニウムなどの金属材料は、ドアの開閉のように荷重を加えたり除いたりを繰り返し行なうと、一回の負荷では破断しないような低い荷重でも、ある繰り返し回数で破断を生じる（疲労破壊）。前記アルミニウム導体が開閉部に用いられたとき、耐屈曲疲労特性が悪いと、その使用中に導体が破断することが懸念され、耐久性、信頼性に欠ける。
一般に強度の高い材料ほど疲労特性は良好と言われている。そこで、強度の高いアルミニウム線材を適用すればよいが、ワイヤーハーネスはその設置時の取り回し（車体への取り付け作業）がしやすいことが要求されているために、一般的には伸びが１０％以上確保できる鈍し材（焼鈍材）が使われていることが多い。

二つ目に耐応力緩和特性の改善である。一般に金属材料では、材料に作用していた応力が減少する応力緩和現象が起きることがある。アルミニウム導体と端子との接続部においてアルミニウム導体に応力緩和現象が発生すると、接続部での接圧が低くなり、電気的な接合が確保できなくなってしまう。応力緩和現象は高温ほど起こりやすく、移動体として自動車を例に挙げた場合、人や荷物が乗るキャビン部分で約８０℃、エンジンルームや駆動用モータの部分ではそれらの発熱を考慮すると局所的には約１２０℃となるため、応力緩和現象が起こりやすい環境となっており、非常に深刻な問題である。

三つ目に加工性の向上である。銅やアルミニウムの線材は様々な方法で製造される。一般には銅やアルミニウムの鋳造体を塑性加工して線材を得るが、塑性加工中に断線などの問題を起こさない優れた加工性を有することが要求される。前記アルミニウム導体の加工性が劣るときは塑性加工中に断線を起こし、その生産性を向上させることができないばかりか、電気配線体として用いたときに導体が破断することが懸念され、耐久性、信頼性に欠けるという問題を生ずる。

よって、移動体の電気配線体に使用されるアルミニウム導体には、取扱い及び取り付け時に必要となる引張強度及び柔軟性、電気を多く流すために必要となる導電率に加えて、耐屈曲疲労特性、耐応力緩和特性、及び加工性の優れた材料が求められている。

このような要求のある用途に対して、送電線用アルミニウム合金線材（ＪＩＳＡ１０６０やＪＩＳＡ１０７０）を代表とする純アルミニウム系では、要求特性を十分に満たすことは出来ない。また、種々の添加元素を加えて合金化した材料は強度には優れるものの、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、選択して断線しないことを必須とし、導電率低下を防ぎ、強度及び耐屈曲疲労特性、耐応力緩和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１〜３に記載のものがある。しかし、特許文献１に記載されている電線導体は、引張強度が高すぎであり、車体への取り付け作業がしにくくなることがある。特許文献２に具体的に記載されているアルミ導電線では、仕上げ焼鈍を行なっていない。車体での取り付け作業にはさらに柔軟性が高いものが要望される。特許文献３には軽量、柔軟かつ耐屈曲疲労特性に優れたアルミニウム導電線が開示されているが、さらなる特性の向上が望まれている。なお、特許文献３に記載された発明の合金においてＳｉは不可避不純物であり、積極的に添加する合金成分ではない。

特開２００８−１１２６２０号公報特開２００６−１９１６３号公報特開２００６−２５３１０９号公報

本発明は、十分な引張強度、柔軟性、導電率を有し、高い耐屈曲疲労特性と耐応力緩和特性とを示し、かつ加工性に優れたアルミニウム合金導体の提供を課題とする。

本発明者らは種々検討を重ね、アルミニウム合金の組成及び製造条件を制御することにより結晶粒径及び第２相の分散密度を制御して、高い耐屈曲疲労特性と耐応力緩和特性とを示し、かつ加工性に優れ、十分に強度、柔軟性、及び導電率を具備するアルミニウム合金導体を製造しうることを見い出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の解決手段を提供するものである。
（１）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．１〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜２０μｍであり、１０〜２００ｎｍの寸法をもつ第２相の分布密度が１〜１０^２個／μｍ^２であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）Ｆｅを０．４〜１．２ｍａｓｓ％と、Ｃｕ、Ｍｇ及びＳｉから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０２〜０．５ｍａｓｓ％含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜２０μｍであり、１０〜２００ｎｍの寸法をもつ第２相の分布密度が１〜１０^２個／μｍ^２であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（３）アルミニウム合金導体の鋳造工程の冷却速度が１〜２０℃／秒であり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜５μｍであることを特徴とする（１）または（２）項に記載のアルミニウム合金導体。
（４）引張強度が１００ＭＰａ以上、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上、引張破断伸びが１０％以上であることを特徴とする（１）〜（３）いずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、第１伸線工程、中間焼鈍工程、第２伸線工程、及び仕上げ焼鈍工程を含み、前記中間焼鈍工程において、加工度１〜６の導体を温度３００℃〜４５０℃、時間１０分〜６時間の熱処理条件で熱処理を行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（６）さらに、第１伸線工程前の棒材に、温度３００℃〜４５０℃、時間１０分〜６時間の熱処理条件で熱処理を行うことを特徴とする（５）項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法。
（７）電気配線体として用いられることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（８）移動体内のバッテリーケーブル、ワイヤーハーネス、またはモータ用導線、あるいはそれらの端子材として用いられることを特徴とする（１）〜（４）、及び（７）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（９）前記移動体が自動車、電車、または航空機であることを特徴とする（８）項に記載のアルミニウム合金導体。

本発明のアルミニウム合金導体は強度、柔軟性、及び導電率に優れ、電気配線体または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。さらに本発明のアルミニウム合金導体は高い耐屈曲疲労特性と耐応力緩和特性とを有するため、この特性が求められる移動体用途はもとより、ドアやトランク、ボンネット、エンジンルーム内などにも好適に用いることができる。しかも、本発明のアルミニウム合金導体は加工性に優れているため、塑性加工中に断線などの問題を起こしにくく、生産性を向上させることができる。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。

図１は、実施例で行なった繰返破断回数を測定する試験の説明図である。図２は、後記の実施例Ｎｏ．５における第１相（母相）及び第２相（写真中の点状の影）の説明図（ＴＥＭ写真）である。スケールは、写真の下部に示した白線の長さが２５０ｎｍに相当する。図３は、室温で引張試験後の試験片（後記の実施例Ｎｏ．５）を撮影した図である。

本発明のアルミニウム合金導体は、合金組成、結晶粒径、及び第２相の分散密度を規定することにより、優れた耐屈曲疲労特性、耐応力緩和特性、加工性、強度、柔軟性及び導電率を具備したものとすることができる。以下、本発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。

［第１実施態様］
（合金組成）
本発明の好ましい第１の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．１〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなる（本明細書においては、質量％をｍａｓｓ％と記載する。）。

・Ｆｅ
本実施態様において、Ｆｅの含有量を０．０１〜０．４ｍａｓｓ％とするのは、主にＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物による様々な効果を利用するためである。Ｆｅはアルミニウム中には６５５℃において０．０５ｍａｓｓ％しか固溶せず、室温では更に少ない。残りはＡｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｓｉなどの金属間化合物として晶出または析出する。この晶出物または析出物は結晶粒の微細化材として働くと共に、強度、及び耐屈曲疲労特性を向上させる。一方、Ｆｅの固溶によっても強度が上昇する。本実施態様においては、Ｆｅの含有量がその下限値以上であると上記の効果が十分になり、その上限値以下であると過飽和固溶状態とならず導電率が過度に低下しない。Ｆｅの含有量は好ましくは０．１５〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１８〜０．２５ｍａｓｓ％である。

・Ｃｕ
本実施態様において、Ｃｕの含有量を０．１〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、Ｃｕをアルミニウム母材中に固溶させ強化するためである。また、耐クリープ性、耐屈曲疲労特性、耐熱性の向上に寄与する。Ｃｕの含有量がその下限値以上であると効果が十分であり、その上限値以下であると耐食性及び導電率の過度な低下を招かない。Ｃｕの含有量は好ましくは０．２０〜０．４５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．２５〜０．４０ｍａｓｓ％である。

・Ｍｇ
本実施態様において、Ｍｇの含有量を０．０４〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、Ｍｇはアルミニウム母材中に固溶して強化すると共に、その一部はＳｉと析出物を形成して強度、耐屈曲疲労特性、及び耐熱性を向上させることができるためである。Ｍｇの含有量がその上限値以上であると効果が十分であり、その上限値以下であると導電率を過度に低下させない。また、Ｍｇの含有量が多すぎると耐力が過剰となり、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなることがある。Ｍｇの含有量は好ましくは０．１５〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．２〜０．２８ｍａｓｓ％である。

・Ｓｉ
本実施態様において、Ｓｉの含有量を０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、アルミニウム母材中に固溶して強化すると共に、その一部はＦｅまたはＭｇなどと析出物を形成して強度、耐屈曲疲労特性、及び耐応力緩和性を向上させることができるためである。Ｓｉの含有量がその下限値以上であると効果が十分であり、その上限値以下であると導電率が過度に低下しない。Ｓｉの含有量は好ましくは０．０６〜０．２５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１０〜０．２５ｍａｓｓ％である。

・Ｔｉ，Ｖ
本実施態様において、ＴｉとＶは共に溶解鋳造時の鋳塊の微細化材として作用する。鋳塊の組織が粗大化しすぎないと、線材加工工程で割れを発生させず工業的に望ましい。ＴｉとＶの含有量は、その下限値以上であると効果が十分であり、その上限値以下であると導電率を大きく低下させすぎず好ましい。ＴｉとＶの合計の含有量は好ましくは０．００２〜０．００８ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．００３〜０．００６ｍａｓｓ％である。

［第２実施態様］
（合金組成）
本発明の好ましい第２の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．４〜１．２ｍａｓｓ％と、Ｃｕ、Ｍｇ、及びＳｉから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０２〜０．５ｍａｓｓ％含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなる。

・Ｆｅ
本実施態様において、Ｆｅの含有量を０．４〜１．２ｍａｓｓ％とするのは、第１の実施態様と同様に主にＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物による様々な効果を利用するためである。第１の実施態様よりも多く含有させることで、強度、及び耐屈曲疲労特性を大幅に向上させる設定である。その分、後述するＣｕ，Ｍｇ，Ｓｉについてはそれに適した範囲で組成を設定する。Ｆｅの含有量がその下限値以上であるとこれらの効果が十分であり、その上限値以下であると晶出物の粗大化による伸線加工性の悪化を招かず、目的の耐屈曲疲労特性が得られる。また過飽和固溶状態とならず導電率も低下しない。Ｆｅの含有量は好ましくは０．４〜０．９ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．６〜０．９ｍａｓｓ％である。

・Ｃｕ，Ｍｇ，Ｓｉ
本実施態様において、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０２〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、上記した通り特定量のＦｅを含有させた本実施形態において本発明の所望の効果を奏するものとして設定される範囲である。この量がその下限値以上であると、強度、耐屈曲疲労特性、及び耐応力緩和特性向上の十分な効果が得られ、その上限値以下であると、導電率が低下しすぎない。Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉから選択される１種以上の添加元素の合計の含有量は好ましくは０．１〜０．５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１５〜０．４ｍａｓｓ％である。
なお、その他の合金組成（成分）とその作用については上述の第１の実施態様と同様である。

（結晶粒径）
本発明ではアルミニウム線材の伸線方向に垂直な断面における結晶粒径を１〜２０μｍとする。結晶粒径がその下限値以上であると、未再結晶組織が残存せず伸びが十分に高まる。結晶粒径の大きさがその上限値以下であると変形挙動が均一となり、強度及び柔軟性が十分に高まる。また本発明では好ましくは１〜１５μｍ、特に好ましくは１〜５μｍの粒径を規定する。このように粒径の小さい領域では更に耐屈曲疲労特性が向上するためである。なお、本発明における「結晶粒径」は光学顕微鏡により観察して交差法により粒径測定を行った平均粒径であり、５０〜１００個の結晶粒の平均値とする。なお、本発明において特に断らない限り、結晶粒径の具体的な測定方法及び測定手順は実施例に記載の例による。

（第２相の寸法と分散密度）
本発明は前記第１及び第２の実施態様に示すように第２相を所定の分散密度で含有する。ここで、第２相とは、対象の導体材料内部に存在する、晶出物、析出物などの粒子である。主として、第２相を構成する晶出物は溶解鋳造時に形成され、析出物は中間焼鈍及び仕上げ焼鈍で形成される、例えば、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｍｇ−Ｓｉ等の粒子である。これに対し、第１相は上記結晶粒径の測定対象となった、Ａｌ（母材の結晶粒）を表す。このＡｌには添加元素および／または不可避不純物元素の一部が固溶している。一般に第１相は母相と呼ばれる。なお、上記分散密度は対象の導体材料に含まれる第２相の数をμｍ^２あたりに換算したものであり、ＴＥＭにより観察した写真を基に算出できる。なお、本発明において特に断らない限り、分散密度の具体的な測定方法及び測定手順は実施例に記載の例による。
本発明では、粒子径１０〜２００ｎｍの第２相に着目した。これは主に、上述のとおり、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｍｇ−Ｓｉ等により構成される。これらの第２相は結晶粒の微細化材として働くと共に、強度、及び耐屈曲疲労特性を向上させる。第２相の分散密度を１〜１０^２個／μｍ^２としたのは、その下限値以上であるとこれらの効果が十分であり、その上限値以下であると線材加工において断線の原因とならないためである。第２相の分散密度は１〜８０個／μｍ^２であることが好ましく、１０〜６０個／μｍ^２であることがより好ましい。

本発明の第１及び第２の実施態様において、上記の結晶粒径、及び第２相の分散密度を有するアルミニウム合金導体を得るには、それぞれの合金組成を前述の範囲に設定する。そして、鋳造冷却速度、中間焼鈍条件、仕上げ焼鈍条件などを適切に制御することにより実現できる。好ましい製造方法を以下に述べる。

（製造方法）
本発明のアルミニウム合金導体は、第１伸線加工、熱処理（中間焼鈍）、第２伸線加工、及び熱処理（仕上げ焼鈍）を含み、さらに具体的に述べると［１］溶解、［２］鋳造、［３］熱間または冷間加工（溝ロール加工など）、［４］第１伸線加工、［５］熱処理（中間焼鈍）、［６］第２伸線加工、［７］熱処理（仕上げ焼鈍）の各工程を経て製造することができる。

溶解は、前述の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。

次いで、鋳造輪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ない、約１０ｍｍφの棒材とする。このときの鋳造冷却速度は１〜５０℃／秒である。また、鋳造冷却速度を１〜２０℃／秒にすることによって多数の第２相が後の再結晶粒成長を抑制し、１〜５μｍの粒径を有するアルミニウム合金導体を得ることもできる。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なってもよい。また、第１伸線加工前の棒材（たとえば約１０ｍｍφ）に温度が３００℃〜４５０℃、時間が１０分〜６時間の熱処理条件で熱処理を行うことが好ましい。この棒材の熱処理の温度と時間が下限値以上であると、析出物生成に必要な温度、時間が十分となり、上記上限値以下であると、析出物生成量の飽和を防ぐことができるため、製造時間のロスをカットすることができる。好ましくは、温度が３００℃〜４００℃、時間が１時間〜４時間である。

次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工する。加工度は、１以上６以下が好ましい。ここで加工度ηは、伸線加工前の線材断面積をＡ_０、伸線加工後の線材断面積をＡ_１とすると、η＝ｌｎ（Ａ_０／Ａ_１）で表される。このときの加工度が上記下限値以上であると、次工程の熱処理時、再結晶粒が粗大化せず強度及び伸びが十分になり、断線を防ぐことができる。上限値以下であると、強度が高くなりすぎず伸線加工に過度な力を必要としないため、伸線加工中の断線を防ぐことができる。

冷間伸線（第１伸線）した加工材に中間焼鈍を施す。中間焼鈍は主に伸線加工で硬くなった線材の柔軟性を取り戻すために行なう。中間焼鈍温度を所定の温度範囲とすることにより、後の伸線加工で断線を起さなくすることができる。かかる観点から、中間焼鈍温度は好ましくは３００〜４５０℃、より好ましくは３００〜４００℃である。中間焼鈍の時間は、１０分〜６時間とすることが好ましい。この下限値以上であると、再結晶粒形成及び成長に必要な時間が十分となり、線材の柔軟性を取り戻すことができるためである。上記上限値以下であると、線材の柔軟性を取り戻す効果が飽和するため、製造時間のロスを防ぐことができる。また、過焼鈍により強度及び伸びの低下を防止し、断線を防ぐことができる。好ましくは１〜４時間である。また、中間焼鈍時の熱処理温度から１００℃までの平均冷却速度は特に規定しないが、０．１〜１０℃／分が望ましい。

さらに伸線加工（第２伸線）を施す。上記のような結晶粒径を得るため、この際の加工度（仕上げ焼鈍前の加工度）を１以上６以下とする。加工度は再結晶粒形成及び成長に多大に影響を及ぼす。加工度が上記下限値以上であると、次工程の熱処理時、再結晶粒が粗大化せず強度及び伸びが十分になり、断線を防ぐことができる。上限値以下であると、強度が高くなりすぎず伸線加工に過度な力を必要としないため、伸線加工中の断線を防ぐことができる。加工度は好ましくは２以上６以下である。

冷間伸線した加工材に連続通電熱処理により仕上げ焼鈍を行なう。連続通電熱処理とは、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自身から発生するジュール熱により焼鈍するものである。急熱、急冷の工程を含み、線材温度と焼鈍時間で制御し線材を焼鈍することができる。冷却は、急熱後、水中また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なう。線材温度が低すぎるかまたは焼鈍時間が短すぎるかの一方または両方の場合は車載取り付けの際に必要な柔軟性が得られず、一方、線材温度が高すぎるかまたは焼鈍時間が長すぎるかの一方または両方の場合は、再結晶粒が粗大化して強度及び伸びが十分に確保されず、さらには耐屈曲疲労特性も悪くなる。よって、以下の関係を満たす条件で行うと前記の結晶粒径を得ることができる。
連続通電熱処理において線材温度をｙ（℃）、焼鈍時間をｘ（秒）とすると、
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ^−０．６＋３７７≦ｙ≦１９ｘ^−０．６＋４７７
を満たすように行う。
なお、線材温度ｙ（℃）は、線材として温度が最も高くなる、冷却工程に通過する直前の温度を表す。ｙ（℃）は通常４１４〜６３３（℃）の範囲内である。

（引張強度）
本発明のアルミニウム合金導体の引張強度を１００ＭＰａ以上としたのは、車体取り付け時または取り付け後に断線しないためである。引張強度がそれ以上であると、線を引っ張る際の力に耐えることができる。引張強度はより好ましくは１００ＭＰａ〜１８０ＭＰａである。

（導電率）
本発明のアルミニウム合金導体の導電率を５５％以上としたのは、十分な電気伝導性を確保するためである。導電率はより好ましくは５８％ＩＡＣＳ〜６２％ＩＡＣＳである。

（引張破断伸び）
本発明のアルミニウム合金導体の引張破断伸びを１０％以上としたのは、車体取り付け時または取り付け後に十分な柔軟性を有し、取り回し性を高めるためである。引張破断伸びがそれ以上であると取り回しが十分であり、車体取り付け時に大きな力が必要にならない。また断線もしにくい。引張破断伸びはより好ましくは１０〜３０％である。

以上詳述したように適正に熱処理を施して作製した本発明のアルミニウム合金導体は、上記所定の結晶粒径と第二相の分散状態（分散密度）を有することに加えて、再結晶組織を有する。再結晶組織とは、塑性加工により導入される転位などの格子欠陥が少ない結晶粒で構成された組織状態のことである。再結晶組織を有することにより、引張破断伸び、導電率が回復し、十分な柔軟性を得ることができる。

本発明を以下の実施例に基づき詳細に説明する。なお本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。

実施例１〜２０、比較例１〜１８
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ及びＡｌが表１、２に示す量（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ない、約１０ｍｍφの棒材とした。このときの鋳造冷却速度は１〜５０℃／秒（比較例では０．１、７０℃／秒を含む）である。実施例１９では、約１０ｍｍφの棒材に３５０℃２時間の熱処理を、実施例２０では、約１０ｍｍφの棒材に４００℃１時間の熱処理を施した。
次いで、表面の皮むきを実施して、約９．５ｍｍφとし、これを所定の加工度が得られるように伸線加工した。次に表１、２に示すように、この冷間伸線した加工材に温度３００〜４５０℃（比較例では２５０、５５０℃を含む）で０．１７〜４時間の中間焼鈍を施し、さらに、所定の線径まで伸線加工を行った。

なお、実施例及び比較例で行なった伸線加工履歴は以下の通りである。
―――――――――――――――――――――――――――――
第１伸線前第１伸線後中間焼鈍第２伸線後
―――――――――――――――――――――――――――――
9.5mmφ 0.64mmφ(η=5.4) 中間焼鈍 0.43mmφ(η=0.8)
9.5mmφ 0.72mmφ(η=5.2) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=1.7)
9.5mmφ 1.4mmφ (η=3.8) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=3.0)
9.5mmφ 2.6mmφ (η=2.6) 中間焼鈍 0.37mmφ(η=3.9)
9.5mmφ 2.6mmφ (η=2.6) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=4.3)
9.5mmφ 4.8mmφ (η=1.4) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=5.5)
9.5mmφ 6.4mmφ (η=0.8) 中間焼鈍 0.43mmφ(η=5.4)
9.5mmφ 0.43mmφ(η=6.2)
―――――――――――――――――――――――――――――

最後に仕上げ焼鈍として連続通電熱処理を温度４５８〜６２５℃、時間０．０３〜０．５４秒の条件で行なった。温度は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、水中を通過する直前の温度を測定した。

比較例１９
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて常法により溶解し、２５．４ｍｍ角の鋳型に鋳込んで鋳塊を得た。次に４００℃に１時間鋳塊を保持し、溝ロールで熱間圧延を行い線径９．５ｍｍの荒引線に加工した。
次いで、この荒引き線を線径０．９ｍｍまで伸線加工した後、３５０℃で２時間保持の熱処理を加え焼き入れ後、更に伸線加工を続けて線径０．３２ｍｍのアルミニウム合金素線を作製した。
最後に、作製した線径０．３２ｍｍのアルミニウム合金素線を３５０℃で２時間保持の熱処理を加え徐冷した。

比較例２０
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて常法により溶解し、連続鋳造圧延法により線径９．５ｍｍの荒引き線に加工した。
次いで、この荒引き線を線径２．６ｍｍまで伸線加工した後、熱処理上がりの引張強度が１５０ＭＰａ以下となるような３５０℃で２時間保持の熱処理を加え、更に伸線加工を続けて線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線を作製した。

比較例２１
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて溶製した合金溶湯を連続鋳造機により鋳造して、キャストバーを作製した。次いで、熱間圧延機によりφ９．５ｍｍのワイヤロッドを作製し、得られたワイヤロッドに冷間伸線加工を施してφ２．６ｍｍとし、軟化処理を行い、さらに冷間伸線加工を施してφ０．２６ｍｍの電線素線を作製した。
次いで、電線素線７本を撚り合わせて撚線とした。その後、溶体化処理、冷却、時効熱処理を行ない、電線導体を得た。このときの溶体化処理温度は５５０℃、時効熱処理の焼き戻し温度は１７０℃、焼き戻し時間は１２時間である。なお、表２に示すＲＡ値以外の各特性は、撚線をばらして１本の素線とし、評価を行なった。

作製した各々の実施例、比較例の線材について以下に記す方法により各特性を測定した。その結果を表１、２に示す。

（ａ）結晶粒径（ＧＳ）
伸線方向に垂直に切り出した供試材の横断面を樹脂で埋め、機械研磨後、電解研磨を行った。電解研磨条件は、研磨液が過塩素酸２０％のエタノール溶液、液温は０〜５℃、電圧は１０Ｖ、電流は１０ｍＡ、時間は３０〜６０秒である。次いで、結晶粒コントラストを得るため、２％ホウフッ化水素酸を用いて、電圧２０Ｖ、電流２０ｍＡ、時間２〜３分の条件でアノーダイジング仕上げを行なった。この組織を２００〜４００倍の光学顕微鏡で撮影し、交差法による粒径測定を行った。具体的には、撮影された写真に任意に直線を引いて、その直線の長さと粒界が交わる数を測定して平均粒径を求めた。なお、粒径は５０〜１００個が数えられるように直線の長さと本数を変えて評価した。

（ｂ）第２相の寸法（粒子径）と分散密度
実施例および比較例の線材をＦＩＢ法にて薄膜にして、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、倍率１万〜６万倍で任意の範囲を観察した。第２相の寸法は撮影された写真のスケールから判断し、形状を等面積円相当に換算して直径を算出した。第２相の分散密度は１０〜３０個をカウントできる範囲を設定して、第２相の分散密度（個／μｍ^２）＝第２相の個数（個）／カウント対象範囲（μｍ^２）の式を用いて算出した。
第２相の分散密度は、上記薄膜の試料厚さを０．１５μｍを基準厚さとして算出している。試料厚さが基準厚さと異なる場合、試料厚さを基準厚さに換算して、つまり、（基準厚さ／試料厚さ）を撮影された写真を基に算出した分散密度にかけることによって、分散密度を算出できる。本実施例および比較例では試料厚さは写真から観察された等厚縞の間隔を観測することにより算出し、すべての試料においてほぼ０．１５μｍと同一であることを確認している。

（ｃ）引張強度（ＴＳ）及び柔軟性（引張破断伸び、Ｅｌ）
ＪＩＳＺ２２４１に準じて各３本ずつ試験し、その平均値を求めた。引張強度は１００ＭＰａ以上を合格とした。柔軟性は引張破断伸びが１０％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、５５％ＩＡＣＳ以上を合格とし、５８％ＩＡＣＳ以上を更に良いとした。

（ｅ）繰返破断回数
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±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。ひずみ振幅は図１記載の線材１の線径と曲げ冶具２、３の曲率半径により決定することができるため、線材１の線径と曲げ冶具２、３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、繰返破断回数を測定した。繰返破断回数は各４本ずつ測定し、その平均値を求めた。図１の説明図に示すように、線材１を、曲げ治具２及び３の間を１ｍｍ空けて挿入し、冶具２及び３に沿わせるような形で繰り返し運動をさせた。線材の一端は繰り返し曲げが実施できるよう押さえ冶具５に固定し、もう一端には約１０ｇの重り４をぶら下げた。試験中は押さえ冶具５が動くため、それに固定されている線材１も動き、繰り返し曲げが実施できる。繰り返しは１．５Ｈｚ（１秒間に往復１．５回）の条件で行い、線材の試験片１が破断すると、重り４が落下し、カウントを停止する仕組みになっている。繰返破断回数は８００００回以上を合格とした。

（ｆ）耐応力緩和特性（引張強度変化率）
耐応力緩和特性の指標として１６０℃１２０時間熱処理後の引張強度変化率を測定した。具体的には仕上げ焼鈍後、５〜５０％の加工率を付与したアルミニウム合金導体を１６０℃（±５℃）に管理された恒温槽中（大気中）で、１２０時間の熱処理を行い、自然冷却（放冷）した。その後、上記（ｃ）と同様の引張試験を行った。熱処理前の引張強度と熱処理後の引張強度を測定し、引張強度変化率（％）を求めた。試験は３本ずつ行い、その平均値を求めた。
耐応力緩和特性を評価する手法としてラーソン・ミラーパラメータ（ＬＭ：式１参照）による評価方法を用いた。
（ＬＭ）＝（温度＋２７３）×（２０＋Ｌｏｇ（時間））（式１）
単位は、温度は℃、時間はｈである。これは温度と時間を変えた実験において、受けた熱エネルギーを等価に評価する考え方である。１６０℃１２０時間の試験を車のエンジンルームの最大温度１２０℃に置き換えると、１２０℃２１２００時間と等価となる。しかし、車のエンジンルームでは１２０℃が連続して維持されることはなく、エンジンを停止した際には温度は低下する。１日の使用で温度が１２０℃に維持される時間を合計で２時間と仮定すると、１６０℃１２０時間の試験は１２０℃２９年間の使用と等価であり、２０年以上寿命が確保されるため熱処理条件として１６０℃１２０時間を採用した。
アルミニウム合金導体の加工率を５〜５０％付与した理由は、前記したようにアルミニウム合金導体と銅製端子（コネクタ）とを接合する場合を想定しており、５％未満では接合強度を満たせず電気的接合を満足しないためであり、５０％を超えるとアルミニウム合金導体が破断するおそれがあるためである。
引張強度変化率は−５％以上を合格とした。引張強度の劣化が５％を超えなければ（変化率として−５％より小とならなければ）、通常、アルミニウム導体と端子との接続部において接圧が低くなりすぎず、良好な電気的接合が維持できるためである。

（ｇ）加工性（ＲＡ値）
加工性評価の指標として引張試験前後の断面積の比である断面減少率（ＲＡ値）を用いた。ＲＡ値とは、引張試験前後の引張試験方向に垂直な断面積の比であり、
ＲＡ値（％）＝｛１−（引張試験後の断面積／引張試験前の断面積）｝×１００
で表される。
本試験では、［６］伸線加工途中の、断面が円形で初期の断面積が約１．５ｍｍ^２（直径１．４ｍｍ）の試験片を用いた。この理由は冷間加工性を評価する際に、１．２ｍｍ^２以下であると、ＲＡ値が正確に測定できないためであり、［４］伸線加工途中であると中間焼鈍の影響を反映した結果が得られないためである。比較例１９では中間焼鈍の影響を反映した結果が得られないが、参考値として約１．５ｍｍ^２（直径１．４ｍｍ）の試験片で測定した。上記（ｃ）と同様の試験条件で３本ずつ、室温（２０℃）と２００℃（誤差±５℃）の試験温度で行った。試験後の断面積は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で引張破断面を観察して、画像解析装置を用いて１本につき２つの破断面を平均して算出し、更に３本の試験の平均値を求めた。図３には室温で引張試験後の実施例Ｎｏ．５の試験片を示す。得られたＲＡ値が８０％以上であれば、加工性は良好と判断した。ＲＡ値は、好ましくは９０％以上である。

まず比較例のものを見てみると、第１実施形態に対応する比較例１〜１５において、合金組成が範囲外となる比較例１〜５、９では、（ｅ）屈曲破断回数及び（ｆ）引張強度変化率において十分なレベルを維持することはできなかった（比較例９では（ｄ）導電率も低すぎる結果であった。）。比較例６〜８では、合金の成分組成は所定の範囲内にあるが、（ａ）結晶粒径が特定の範囲ではなく、（ｃ）引張強度、（ｃ）引張破断伸び、（ｅ）屈曲破断回数、（ｆ）引張強度変化率のいずれかあるいはすべてにおいて満足なレベルに達しなかった。比較例１０〜１５は製造条件の点で、所望の合金特性（上記各性能）を満たさず、あるいはその製造段階で断線を生じた。比較例１６〜１８は第２実施形態に対応する比較例であり、特定の合金組成の範囲外となる場合に、（ｅ）屈曲破断回数及び（ｆ）引張強度変化率、ないしはその他の項目で実用上十分なものとはならなかった。比較例１９は特開２００６−２５３１０９の実施例２を再現したものであるが、粒子密度が本発明の範囲内になく、（ｅ）屈曲破断回数及び（ｆ）引張強度変化率において十分なレベルを維持することはできなかった。比較例Ｎｏ．２０は特開２００６−１９１６３の実施例６を再現したものであるが、結晶粒径及び粒子密度が本発明の範囲内になく、（ｃ）引張破断伸び及び（ｆ）引張強度変化率において十分なレベルを維持することはできなかった。比較例Ｎｏ．２１は特開２００８−１１２６２０の実施例３を再現したものであるが、本発明の結晶粒径が本発明の範囲内になく、（ｃ）引張破断伸び及び（ｄ）導電率において十分なレベルを維持することはできなかった。

これに対し本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る合金導体（実施例１〜２０）は、特定の範囲の結晶粒径及び第２相の分散密度を有しており、優れた耐屈曲疲労特性と耐応力緩和特性とを示し、かつ加工性に優れ、十分な強度、柔軟性、及び導電率を具備するものであった。この結果から、本発明の合金導体は移動体等のバッテリーケーブル、ワイヤーハーネス、またはモータ用導線、あるいはそれらの端子材として好適に使用できることが分かる。

本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

本願は、２０１０年７月２０日に日本国で特許出願された特願２０１０−１６３４１５に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

１試験片（線材）
２、３曲げ治具
４重り
５押さえ冶具

すなわち、本発明は、以下の解決手段を提供するものである。
（１）Ｆｅを０．４〜１．２ｍａｓｓ％と、Ｃｕ、Ｍｇ及びＳｉから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０２〜０．５ｍａｓｓ％含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜２０μｍであり、１０〜２００ｎｍの寸法をもつ第２相の分布密度が１〜１０^２個／μｍ^２であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）アルミニウム合金導体の鋳造工程の冷却速度が１〜２０℃／秒であり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜５μｍであることを特徴とする（１）項に記載のアルミニウム合金導体。
（３）引張強度が１００ＭＰａ以上、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上、引張破断伸びが１０％以上であることを特徴とする（１）または（２）項に記載のアルミニウム合金導体。
（４）（１）〜（３）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、第１伸線工程、中間焼鈍工程、第２伸線工程、及び仕上げ焼鈍工程を含み、前記中間焼鈍工程において、加工度１〜６の導体を温度３００℃〜４５０℃、時間１０分〜６時間の熱処理条件で熱処理を行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（５）さらに、第１伸線工程前の棒材に、温度３００℃〜４５０℃、時間１０分〜６時間の熱処理条件で熱処理を行うことを特徴とする（４）項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法。
（６）電気配線体として用いられることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（７）移動体内のバッテリーケーブル、ワイヤーハーネス、またはモータ用導線、あるいはそれらの端子材として用いられることを特徴とする（１）〜（３）、及び（６）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（８）前記移動体が自動車、電車、または航空機であることを特徴とする（７）項に記載のアルミニウム合金導体。

図１は、実施例で行なった繰返破断回数を測定する試験の説明図である。図２は、後記の参考例５における第１相（母相）及び第２相（写真中の点状の影）の説明図（ＴＥＭ写真）である。スケールは、写真の下部に示した白線の長さが２５０ｎｍに相当する。図３は、室温で引張試験後の試験片（後記の参考例５）を撮影した図である。

本発明のアルミニウム合金導体は、合金組成、結晶粒径、及び第２相の分散密度を規定することにより、優れた耐屈曲疲労特性、耐応力緩和特性、加工性、強度、柔軟性及び導電率を具備したものとすることができる。以下、参考発明の好ましい実施態様（以下、第１の実施態様という。）とともに本発明の好ましい実施態様（以下、第２の実施態様という。）について詳細に説明する。

［第１の実施態様］
（合金組成）
第１の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．１〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなる（本明細書においては、質量％をｍａｓｓ％と記載する。）。

［第２の実施態様］
（合金組成）
第２の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．４〜１．２ｍａｓｓ％と、Ｃｕ、Ｍｇ、及びＳｉから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０２〜０．５ｍａｓｓ％含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなる。

（第２相の寸法と分散密度）
本発明は第２相を所定の分散密度で含有する。ここで、第２相とは、対象の導体材料内部に存在する、晶出物、析出物などの粒子である。主として、第２相を構成する晶出物は溶解鋳造時に形成され、析出物は中間焼鈍及び仕上げ焼鈍で形成される、例えば、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｍｇ−Ｓｉ等の粒子である。これに対し、第１相は上記結晶粒径の測定対象となった、Ａｌ（母材の結晶粒）を表す。このＡｌには添加元素および／または不可避不純物元素の一部が固溶している。一般に第１相は母相と呼ばれる。なお、上記分散密度は対象の導体材料に含まれる第２相の数をμｍ^２あたりに換算したものであり、ＴＥＭにより観察した写真を基に算出できる。なお、本発明において特に断らない限り、分散密度の具体的な測定方法及び測定手順は実施例に記載の例による。
本発明では、粒子径１０〜２００ｎｍの第２相に着目した。これは主に、上述のとおり、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｍｇ−Ｓｉ等により構成される。これらの第２相は結晶粒の微細化材として働くと共に、強度、及び耐屈曲疲労特性を向上させる。第２相の分散密度を１〜１０^２個／μｍ^２としたのは、その下限値以上であるとこれらの効果が十分であり、その上限値以下であると線材加工において断線の原因とならないためである。第２相の分散密度は１〜８０個／μｍ^２であることが好ましく、１０〜６０個／μｍ^２であることがより好ましい。

第２の実施態様において、上記の結晶粒径、及び第２相の分散密度を有するアルミニウム合金導体を得るには、それぞれの合金組成を前述の範囲に設定する。そして、鋳造冷却速度、中間焼鈍条件、仕上げ焼鈍条件などを適切に制御することにより実現できる。好ましい製造方法を以下に述べる。

実施例１〜３、参考例１〜１７、比較例１〜１８
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ及びＡｌが表１、２に示す量（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ない、約１０ｍｍφの棒材とした。このときの鋳造冷却速度は１〜５０℃／秒（比較例では０．１、７０℃／秒を含む）である。参考例１７では、約１０ｍｍφの棒材に３５０℃２時間の熱処理を、実施例３では、約１０ｍｍφの棒材に４００℃１時間の熱処理を施した。
次いで、表面の皮むきを実施して、約９．５ｍｍφとし、これを所定の加工度が得られるように伸線加工した。次に表１、２に示すように、この冷間伸線した加工材に温度３００〜４５０℃（比較例では２５０、５５０℃を含む）で０．１７〜４時間の中間焼鈍を施し、さらに、所定の線径まで伸線加工を行った。

なお、実施例、参考例及び比較例で行なった伸線加工履歴は以下の通りである。
―――――――――――――――――――――――――――――
第１伸線前第１伸線後中間焼鈍第２伸線後
―――――――――――――――――――――――――――――
9.5mmφ 0.64mmφ(η=5.4) 中間焼鈍 0.43mmφ(η=0.8)
9.5mmφ 0.72mmφ(η=5.2) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=1.7)
9.5mmφ 1.4mmφ (η=3.8) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=3.0)
9.5mmφ 2.6mmφ (η=2.6) 中間焼鈍 0.37mmφ(η=3.9)
9.5mmφ 2.6mmφ (η=2.6) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=4.3)
9.5mmφ 4.8mmφ (η=1.4) 中間焼鈍 0.31mmφ(η=5.5)
9.5mmφ 6.4mmφ (η=0.8) 中間焼鈍 0.43mmφ(η=5.4)
9.5mmφ 0.43mmφ(η=6.2)
―――――――――――――――――――――――――――――

作製した各々の実施例、参考例及び比較例の線材について以下に記す方法により各特性を測定した。その結果を表１、２に示す。

（ｂ）第２相の寸法（粒子径）と分散密度
実施例、参考例および比較例の線材をＦＩＢ法にて薄膜にして、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、倍率１万〜６万倍で任意の範囲を観察した。第２相の寸法は撮影された写真のスケールから判断し、形状を等面積円相当に換算して直径を算出した。第２相の分散密度は１０〜３０個をカウントできる範囲を設定して、第２相の分散密度（個／μｍ^２）＝第２相の個数（個）／カウント対象範囲（μｍ^２）の式を用いて算出した。
第２相の分散密度は、上記薄膜の試料厚さを０．１５μｍを基準厚さとして算出している。試料厚さが基準厚さと異なる場合、試料厚さを基準厚さに換算して、つまり、（基準厚さ／試料厚さ）を撮影された写真を基に算出した分散密度にかけることによって、分散密度を算出できる。本実施例、参考例および比較例では試料厚さは写真から観察された等厚縞の間隔を観測することにより算出し、すべての試料においてほぼ０．１５μｍと同一であることを確認している。

（ｇ）加工性（ＲＡ値）
加工性評価の指標として引張試験前後の断面積の比である断面減少率（ＲＡ値）を用いた。ＲＡ値とは、引張試験前後の引張試験方向に垂直な断面積の比であり、
ＲＡ値（％）＝｛１−（引張試験後の断面積／引張試験前の断面積）｝×１００
で表される。
本試験では、［６］伸線加工途中の、断面が円形で初期の断面積が約１．５ｍｍ^２（直径１．４ｍｍ）の試験片を用いた。この理由は冷間加工性を評価する際に、１．２ｍｍ^２以下であると、ＲＡ値が正確に測定できないためであり、［４］伸線加工途中であると中間焼鈍の影響を反映した結果が得られないためである。比較例１９では中間焼鈍の影響を反映した結果が得られないが、参考値として約１．５ｍｍ^２（直径１．４ｍｍ）の試験片で測定した。上記（ｃ）と同様の試験条件で３本ずつ、室温（２０℃）と２００℃（誤差±５℃）の試験温度で行った。試験後の断面積は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で引張破断面を観察して、画像解析装置を用いて１本につき２つの破断面を平均して算出し、更に３本の試験の平均値を求めた。図３には室温で引張試験後の参考例５の試験片を示す。得られたＲＡ値が８０％以上であれば、加工性は良好と判断した。ＲＡ値は、好ましくは９０％以上である。

まず比較例のものを見てみると、第１の実施態様に対応する比較例１〜１５において、合金組成が範囲外となる比較例１〜５、９では、（ｅ）屈曲破断回数及び（ｆ）引張強度変化率において十分なレベルを維持することはできなかった（比較例９では（ｄ）導電率も低すぎる結果であった。）。比較例６〜８では、合金の成分組成は所定の範囲内にあるが、（ａ）結晶粒径が特定の範囲ではなく、（ｃ）引張強度、（ｃ）引張破断伸び、（ｅ）屈曲破断回数、（ｆ）引張強度変化率のいずれかあるいはすべてにおいて満足なレベルに達しなかった。比較例１０〜１５は製造条件の点で、所望の合金特性（上記各性能）を満たさず、あるいはその製造段階で断線を生じた。比較例１６〜１８は第２の実施態様に対応する比較例であり、特定の合金組成の範囲外となる場合に、（ｅ）屈曲破断回数及び（ｆ）引張強度変化率、ないしはその他の項目で実用上十分なものとはならなかった。比較例１９は特開２００６−２５３１０９の実施例２を再現したものであるが、粒子密度が本発明の範囲内になく、（ｅ）屈曲破断回数及び（ｆ）引張強度変化率において十分なレベルを維持することはできなかった。比較例Ｎｏ．２０は特開２００６−１９１６３の実施例６を再現したものであるが、結晶粒径及び粒子密度が本発明の範囲内になく、（ｃ）引張破断伸び及び（ｆ）引張強度変化率において十分なレベルを維持することはできなかった。比較例Ｎｏ．２１は特開２００８−１１２６２０の実施例３を再現したものであるが、本発明の結晶粒径が本発明の範囲内になく、（ｃ）引張破断伸び及び（ｄ）導電率において十分なレベルを維持することはできなかった。

これに対し、第１の実施態様に係る合金導体（参考例１〜１７）及び第２の実施態様に係る合金導体（実施例１〜３）は、特定の範囲の結晶粒径及び第２相の分散密度を有しており、優れた耐屈曲疲労特性と耐応力緩和特性とを示し、かつ加工性に優れ、十分な強度、柔軟性、及び導電率を具備するものであった。この結果から、本発明の合金導体は移動体等のバッテリーケーブル、ワイヤーハーネス、またはモータ用導線、あるいはそれらの端子材として好適に使用できることが分かる。

Claims

Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．１〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜２０μｍであり、１０〜２００ｎｍの寸法をもつ第２相の分布密度が１〜１０^２個／μｍ^２であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
Ｆｅを０．４〜１．２ｍａｓｓ％と、Ｃｕ、Ｍｇ及びＳｉから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０２〜０．５ｍａｓｓ％含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜２０μｍであり、１０〜２００ｎｍの寸法をもつ第２相の分布密度が１〜１０^２個／μｍ^２であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
アルミニウム合金導体の鋳造工程の冷却速度が１〜２０℃／秒であり、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜５μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金導体。
引張強度が１００ＭＰａ以上、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上、引張破断伸びが１０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、第１伸線工程、中間焼鈍工程、第２伸線工程、及び仕上げ焼鈍工程を含み、前記中間焼鈍工程において、加工度１〜６の導体を温度３００℃〜４５０℃、時間１０分〜６時間の熱処理条件で熱処理を行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
さらに、第１伸線工程前の棒材に、温度３００℃〜４５０℃、時間１０分〜６時間の熱処理条件で熱処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム合金導体の製造方法。
電気配線体として用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
移動体内のバッテリーケーブル、ワイヤーハーネス、またはモータ用導線、あるいはそれらの端子材として用いられることを特徴とする請求項１〜４、及び７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
前記移動体が自動車、電車、または航空機であることを特徴とする請求項８に記載のアルミニウム合金導体。