JPWO2012011513A1 - アルミニウム合金導体の製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金導体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2012011513A1 JPWO2012011513A1 JP2011553225A JP2011553225A JPWO2012011513A1 JP WO2012011513 A1 JPWO2012011513 A1 JP WO2012011513A1 JP 2011553225 A JP2011553225 A JP 2011553225A JP 2011553225 A JP2011553225 A JP 2011553225A JP WO2012011513 A1 JPWO2012011513 A1 JP WO2012011513A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- aluminum alloy
- wire
- alloy conductor
- conductor
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
- H01B1/023—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
- C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
Abstract
Description
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(International Annealed Copper Standard)の抵抗率1.7241×10−8Ωmを100%IACSとした場合の導電率を表したものである。
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。
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。またCuが含まれていないため、伸びが低く、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、柔軟かつ屈曲性に優れたアルミニウム導電線が開示されているが、移動体の電気配線体への特性改善の要求は強まるばかりであり、さらなる特性の向上が望まれている。
(1)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
(2)引張強度が120MPa以上、及び導電率が57%IACS以上、±0.17%の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が90000回以上であることを特徴とする(1)に記載のアルミニウム合金導体。
(3)前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする(1)または(2)に記載のアルミニウム合金導体。
(4)前記導体が車両、電車、または航空機に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。
(5)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
(7)(6)項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにZrを0.001〜0.1mass%を含むアルミニウム合金導体。
(8)Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比(W1/W2)が、0.6〜2.6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。
(9)引張強度が120MPa以上、及び導電率が52%IACS以上、±0.17%の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が80000回以上であることを特徴とする(6)〜(8)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(10)前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする(6)〜(9)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(11)前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする(6)〜(10)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(12)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(13)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(14)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比(W1/W2)が、0.6〜2.6であり、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(15)Cuを0.1〜1mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体。
(16)Cuを0.1〜1mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、Fe0.01mass%〜1.0mass%と、Mg0.1〜0.35mass%とを含有し、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体。
(17)(15)または(16)項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにZrを0.001〜0.1mass%を含むアルミニウム合金導体。
(18)Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比が、0.6〜2.6であることを特徴とする(17)項に記載のアルミニウム合金導体。
(19)前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする(15)〜(18)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(20)前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする(15)〜(19)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(21)(15)〜(18)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる(15)〜(18)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、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記<1>または<2>のいずれかを施すことによって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:
<1>線材温度y(℃)と焼鈍時間x(秒)が、
0.03≦x≦0.55、かつ
26x−0.6+377≦y≦23.5x−0.6+423
の関係を満たす連続通電熱処理;または
<2>焼鈍炉温度z(℃)と焼鈍時間x(秒)が、
1.5≦x≦5、かつ
−50x+550≦z≦−36x+650
の関係を満たす連続走間熱処理。
前記(6)〜(11)項記載のアルミニウム合金導体と前記(12)〜(14)項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第1の実施態様という。
前記(15)〜(20)項記載のアルミニウム合金導体と前記(21)項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第3の実施態様という。
ここで、特に断らない限り、本発明とは、前記第1、第2および第3の実施態様を全て包含する意味である。
さらに、本発明のアルミニウム合金導体は、高温(例えば120℃)に曝されても屈曲疲労特性が低下しない優れたものであり、耐食性に優れるものである。
本発明の好ましい実施態様は、Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmのアルミニウム合金導体である。
本発明のこの実施態様ではアルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を5〜25μmとする。この理由は、5μm未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、25μmを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは5〜20μmである。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の引張強度は120MPa以上である。これは、引張強度が120MPa未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは120〜160MPaであり、さらに好ましくは120〜150MPaである。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の導電率は57%IACS以上である。これは、導電率が57%IACS未満では、動力線に用いる場合では数十A(アンペア)の高電流が流れるため、電流ロスが激しいためである。導電率は好ましくは57〜62%IACS導電率であり、さらに好ましくは58〜62%IACSである。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±0.17%で試験を行う。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(アルミニウム合金導体)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。
次に、1日あたりの開閉回数を10回とし20年間の使用を想定した場合、開閉回数は73000回となる(1年365日として計算)。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる90000回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表1及び表2に記載した。より好ましくは100000回以上である。
本発明の別の好ましい実施態様は、Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmのアルミニウム合金導体である。
ところで、Sn、CdおよびInは、アルミニウム合金中の空孔を捕獲する作用を有しており、すなわち空孔を伴って進行する拡散作用を抑制する、あるいは遅延する働きがあり、それによりAl、Fe、Cu、Mg、Siの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制する。その結果、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の添加により、耐屈曲疲労特性をより向上させることができる。
Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量を、総量で0.01〜0.5mass%とするのは、0.01mass%未満では、第二相粒子生成の抑止効果が無く、0.5mass%を超えると生成を抑止する効果がなくなり逆に第二相粒子の生成を加速すると共に、伸びが低下し、また、この総量が多すぎると、伸線加工時に割れを生じやすくなり工業的な製造が成り立たないためである。
本発明のこの実施態様ではアルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を5〜25μmとする。この理由は、5μm未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、25μmを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは5〜20μmである。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の引張強度は120MPa以上である。これは、引張強度が120MPa未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは120〜160MPaであり、さらに好ましくは120〜150MPaである。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の導電率は52%IACS以上である。本来、導電率が57%IACS未満では、動力線に用いる場合では数十A(アンペア)の高電流が流れるため、電流ロスが激しくなる懸念があるため、好ましくは57〜62%IACS導電率である。しかし、例えば移動体内のバッテリーケーブルやワイヤハーネス等の通信線への適用に際しては、この57%IACS以上の範囲に限るものではなく、前記52%IACS以上であればよい。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±0.17%で試験を行う。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(アルミニウム合金導体)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。
次に、1日あたりの開閉回数を10回とし20年間の使用を想定した場合、開閉回数は73000回となる(1年365日として計算)。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる80000回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表3に記載した。より好ましくは100000回以上であり、さらに好ましくは150000回以上である。また、自動車用途では、過酷な使用環境下、電線は高温に曝されることがある。一般に、10年の使用を想定した場合、120℃の高温にて120時間曝す加速試験が適用される。よって、120℃、120時間の放置後にも、80000回以上の繰返し破断回数であることが好ましく、90000回以上の繰返し破断回数であることがより好ましい。
本発明の第1および第2の実施態様のアルミニウム合金導体の製造方法について説明する。
本発明の第1および第2の実施態様のアルミニウム合金導体は、[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]伸線加工、[5]熱処理(中間焼鈍)、[6]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。
なお、仕上げ焼鈍はバッチ式焼鈍の他に、例えば、導体に電気を流してジュール熱で焼鈍する通電焼鈍や、高温に保持した焼鈍炉中を線材が連続的に通過して焼鈍させる走間焼鈍や、磁場中を線材が連続的に通過して焼鈍させる誘導加熱でもよい。この場合、一般的に高温短時間の熱処理となるため、仕上げ焼鈍の条件はバッチ式焼鈍とは異なる。
本発明のさらに別の好ましい実施態様は、Cuを0.1〜1mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体である。ここで、この実施態様のアルミニウム合金導体の合金組成における不可避不純物としては、JISH2110(電気用アルミニウム合金地金)に開示されており、Fe0.25mass%以下、Si0.1mass%以下、Cu0.005mass%以下、Mn0.005mass%以下、Ti+V0.005mass%以下が挙げられる。
また、実際に工業的に製造される地金中の不可避的不純物は、一般に、Fe0.05〜0.15mass%、Si0.04〜0.1mass%の範囲にある。なお、FeやSiの含有量が0.01mass%を下回るものは、一般に高純度アルミニウムとして取り扱われるが、高純度アルミニウムそのものは、FeやSiの含有量が低いため、前述の各実施態様と同様に、この実施態様においても好ましい範囲には含まれない。
また、この実施態様のアルミニウム合金導体の合金組成は、Mg0.1〜0.35mass%を含有していてもよい。また、Feは、前記不可避不純物の含有量を超えて、1.0mass%以下の量で含有してもよい。
Cuを0.1〜1mass%としたのは、0.1mass%未満では、固溶量が少ないため耐屈曲疲労特性が良くないためであり、1mass%以上になると、以下に示す特定の製造方法においても、CuとAlの第二相粒子の形成を阻止することができず、その粒子が介在した腐食性が顕著となって耐食性が劣ると共に、その粒子により耐屈曲疲労特性の低下を招くことがあるためである。
ところで、Sn、CdおよびInは、アルミニウム合金中の空孔を捕獲する作用を有しており、すなわち空孔を伴って進行する拡散作用を抑制する、あるいは遅延する働きがあり、それによりAlとCuを成分とする第二相粒子の生成を抑制する。その結果、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の添加により、耐屈曲疲労特性をより向上させることができる。
Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量を、総量で0.01〜0.5mass%とするのは、0.01mass%未満では、第二相粒子生成の抑止効果が無く、0.5mass%を超えると生成を抑止する効果が飽和するとともに伸びが低下し、また、この総量が多すぎると、伸線加工時に割れを生じやすくなり工業的な製造が成り立たないためである。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の引張強度は120MPa以上である。これは、引張強度が120MPa未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは120〜160MPaであり、さらに好ましくは120〜150MPaである。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の導電率は52%IACS以上である。本来、導電率が57%IACS未満では、動力線に用いる場合では数十A(アンペア)の高電流が流れるため、電流ロスが激しくなる懸念があるため、好ましくは57〜62%IACS導電率である。しかし、例えば移動体内のバッテリーケーブルやワイヤハーネス等の通信線への適用に際しては、この57%IACS以上の範囲に限るものではなく、前記52%IACS以上であればよい。
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±0.17%で試験を行う。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(アルミニウム合金導体)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。
次に、1日あたりの開閉回数を10回とし20年間の使用を想定した場合、開閉回数は73000回となる(1年365日として計算)。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる80000回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表6に記載した。より好ましくは100000回以上であり、さらに好ましくは150000回以上である。また、自動車用途では、過酷な使用環境下、電線は高温に曝されることがある。一般に、10年の使用を想定した場合、120℃の高温にて120時間曝す加速試験が適用される。よって、120℃、120時間の放置後にも、80000回以上の繰返し破断回数であることが好ましく、90000回以上の繰返し破断回数であることがより好ましい。
次に、本発明の第3の実施態様のアルミニウム合金導体の製造方法について説明する。
本発明の第3の実施態様のアルミニウム合金導体は、前記第1および第2の実施態様とは別の製造方法として、[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]伸線加工、[5]熱処理(中間焼鈍)、[6]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。
仕上げ焼鈍としてのバッチ式熱処理の条件は、前記と同様である。
この内、連続熱処理は、連続通電熱処理、連続走間熱処理の2つの方法のいずれかで行うことができる。
連続通電熱処理においては線材温度をy(℃)、焼鈍時間をx(秒)とすると、
0.03≦x≦0.55、かつ
26x−0.6+377≦y≦23.5x−0.6+423
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414〜616(℃)の範囲内である。
連続走間熱処理においては焼鈍炉温度をz(℃)、焼鈍時間をx(秒)とすると、
1.5≦x≦5、かつ
−50x+550≦z≦−36x+650
を満たすように行う。
なお、焼鈍炉温度z(℃)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。z(℃)は通常300〜596(℃)の範囲内である。
また、連続熱処理による仕上げ焼鈍は上記2つの方法の他に、磁場中を線材が連続的に通過して焼鈍させる誘導加熱でもよい。
(本発明の第1の実施態様、つまり前記(1)〜(5)項記載の発明の実施例および比較例)
後記の表1(実施例)及び表2(比較例)に示すように、Fe、Cu、Mg、Si、Ti、V及びAlを、所定量比(質量%)で用いて合金とした。ここで、Alについては、JIS−H4040 合金番号1070であって、不可避不純物の含有量が表1及び表2の値を超えないものとした。比較例No.1(純Al)、比較例No.2、比較例No.8については、Alとして高純度アルミニウム(フォーナイン(4N))を用いた。
この合金を、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の粗棒材とした。このときの鋳造冷却速度は1〜20℃/秒であった。
次いで、表面の皮むきを実施して、9〜9.5mmφとし、これを伸線加工して、2.6mmφの荒引き線材とした。次に表1及び表2に示すように、この冷間伸線した加工材に温度300〜450℃で0.5〜4時間の中間焼鈍を施し、更に、伸線加工を行って線径0.31mmφの線材とした。
最後に仕上げ焼鈍として、温度300〜450℃(比較例では250℃、500℃を含む)で0.5〜4時間のバッチ式熱処理を仕上げ焼鈍として施して、アルミニウム合金導体を得た。
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。
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。
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、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。
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数を変えて算出した。
(b)引張強度(TS)及び柔軟性(引張破断伸び、El)
JIS Z 2241に準じて各3本ずつ試験し、その平均値を求めた。柔軟性については引張破断伸びを用いて評価し、引張破断伸びが10%以上を合格とした。
(c)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。
(d)繰返破断回数
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、線材(アルミニウム合金導体)に±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。
これに対し、実施例No.1〜24のアルミニウム合金導体では耐屈曲疲労特性、引張特性および導電性に優れ、移動車体のドアやトランク、ボンネットなどに用いられるワイヤハーネス等の用途に好適なアルミニウム合金導体であった。
(本発明の第2の実施態様、つまり前記(6)〜(14)項記載の発明の実施例および比較例)
後記の表3、表4に示すように、Fe、Cu、Mg、Si、Ti、V、Sn、Cd、In、Zr及びAlを、所定量比(質量%)で用いて、先述の実施例と同様にして、アルミニウム合金導体を作成した。
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について、先述の実施例と同様に各特性を測定した。また、繰り返し破断回数については、120℃に120時間放置した後の特性についても、計測した。その結果を表3及び表4に示す。また、先述の実施例中の表1に記載のアルミニウム合金導体No.1〜20について、120℃、120時間放置した後の繰り返し破断回数を測定した。その結果を表5に示す。
また、No.115〜120のアルミニウム合金導体は、120℃放置により繰り返し破断回数が逆に向上する結果であった。
以上より、No.101〜120のSn、Cd、In、Zrを含有するアルミニウム合金導体が、120℃放置後も、繰り返し破断回数を大幅に劣化させることはなく、あるいは逆に向上させることが分かった。
これに対し、Sn、Cd、Inの添加量の少なすぎたNo.121〜123のアルミニウム合金導体、および表5のSn、Cd、In、Zrを添加しなかったアルミニウム合金導体における、120℃放置後の繰り返し破断回数は全て120℃加熱放置前に比べて著しく低減する結果であった。また、Sn、Cd、In、Zrを過剰に添加した場合(表4、No.124〜126)は、120℃放置後の繰り返し破断回数が、放置しなかった場合に比べ大幅に低減しており、また、伸びの低下、導電率の低下が大きかった。また、過剰Zrを添加した場合(表4、No.127)は、120℃放置せずともくり返し破断回数が低かった。
(本発明の第3の実施態様、つまり前記(15)〜(21)項記載の発明の実施例および比較例)
後記の表6に示すように、各成分を所定量比(質量%)で用いて、先述の実施例と同様にして、アルミニウム合金導体を作成した。この実施例では、線材の伸線速度を1500m/分とし、加工度ηを2.1とし、最終線径は0.31mmとした。また、仕上げ焼鈍としての熱処理は、表6に示したように、連続通電熱処理またはバッチ式熱処理により、表6に記載の条件で行った。
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について、先述の実施例と同様に各特性を測定した。また、繰り返し破断回数については、120℃に120時間放置した後の特性についても、計測した。その結果を表6に示す。
さらに、これらの試験に加え、電線(アルミニウム合金導体)に対して塩水噴霧試験を実施した。作製したアルミニウム合金導体を1mほどの長さに切り出し、中性5%塩水噴霧試験(JISH8502)に96時間曝した。試験後の試料断面を樹脂埋め研磨し、光学顕微鏡にて観察した際に、アルミニウム合金導体表面側に、線径の1/5以上の長さの孔食、あるいは、アルミニウム合金導体表面から深さ方向に向かって線径の1/5以上の深さまで粒界腐食の様相が検出された場合を×と判定した、一方、孔食や粒界腐食があっても、その長さが1/5未満のものを○、ほとんど見られないものを◎と判定した。
これに対し、Cu添加の少なすぎたNo.213、214のアルミニウム合金導体は、繰り返し破断回数が9万回を大きく下回り、さらに120℃放置後に低下が顕著であった。また、Cu過剰のNo.215、216のアルミニウム合金導体は、120℃放置後の繰り返し破断回数低下が顕著であるとともに、塩水噴霧試験における劣化が悪かった。また、比較例No.217、218のアルミニウム合金導体は製造条件が本発明の規定範囲外となる例であるが、どちらも引張破断伸びが不足し、比較例No.218のアルミニウム合金導体では引張強度及び繰返破断回数も不足する。
2、3 曲げ治具
4 重り
5 押さえ冶具
(1)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
(2)引張強度が120MPa以上、及び導電率が57%IACS以上、±0.17%の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が90000回以上であることを特徴とする(1)に記載のアルミニウム合金導体。
(3)前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする(1)または(2)に記載のアルミニウム合金導体。
(4)前記導体が車両、電車、または航空機に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。
(5)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA 0 、加工後の線材断面積をA 1 として、η=ln(A 0 /A 1 )で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
(7)(6)項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにZrを0.001〜0.1mass%を含むアルミニウム合金導体。
(8)Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比(W1/W2)が、0.6〜2.6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。
(9)引張強度が120MPa以上、及び導電率が52%IACS以上、±0.17%の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が80000回以上であることを特徴とする(6)〜(8)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(10)前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする(6)〜(9)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(11)前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする(6)〜(10)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(12)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA 0 、加工後の線材断面積をA 1 として、η=ln(A 0 /A 1 )で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(13)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA 0 、加工後の線材断面積をA 1 として、η=ln(A 0 /A 1 )で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(14)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比(W1/W2)が、0.6〜2.6であり、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA 0 、加工後の線材断面積をA 1 として、η=ln(A 0 /A 1 )で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(15)Cuを0.1〜1mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体。
(16)Cuを0.1〜1mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、Fe0.01mass%〜1.0mass%と、Mg0.1〜0.35mass%とを含有し、さらにZr0.001〜0.1mass%を含有し、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体。
(17)(15)項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにZrを0.001〜0.1mass%を含むアルミニウム合金導体。
(18)Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比が、0.6〜2.6であることを特徴とする(16)または(17)項に記載のアルミニウム合金導体。
(19)前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする(15)〜(18)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(20)前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする(15)〜(19)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
(21)(15)〜(18)のいずれか1項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる(15)〜(18)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、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA 0 、加工後の線材断面積をA 1 として、η=ln(A 0 /A 1 )で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を、加工度が1以上6以下で伸線速度が500〜2000m/分の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記<1>または<2>のいずれかを施すことによって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:
<1>線材温度y(℃)と焼鈍時間x(秒)が、
0.03≦x≦0.55、かつ
26x−0.6+377≦y≦23.5x−0.6+423
の関係を満たす連続通電熱処理;または
<2>焼鈍炉温度z(℃)と焼鈍時間x(秒)が、
1.5≦x≦5、かつ
−50x+550≦z≦−36x+650
の関係を満たす連続走間熱処理。
前記(6)〜(11)項記載のアルミニウム合金導体と前記(12)〜(14)項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第2の実施態様という。
前記(15)〜(20)項記載のアルミニウム合金導体と前記(21)項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第3の実施態様という。
ここで、特に断らない限り、本発明とは、前記第1、第2および第3の実施態様を全て包含する意味である。
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(International Annealed Copper Standard)の抵抗率1.7241×10−8Ωmを100%IACSとした場合の導電率を表したものである。
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。
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。またCuが含まれていないため、伸びが低く、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、柔軟かつ屈曲性に優れたアルミニウム導電線が開示されているが、移動体の電気配線体への特性改善の要求は強まるばかりであり、さらなる特性の向上が望まれている。
(1)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA0、加工後の線材断面積をA1として、η=ln(A0/A1)で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(2)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA0、加工後の線材断面積をA1として、η=ln(A0/A1)で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(3)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA0、加工後の線材断面積をA1として、η=ln(A0/A1)で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
(4)Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比(W1/W2)が、0.6〜2.6であり、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が1〜20℃/秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をA0、加工後の線材断面積をA1として、η=ln(A0/A1)で表される加工度が1以上6以下の条件で行い、前記熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が1以上6以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
前記(2)〜(4)項記載のアルミニウム合金導体の製造方法を、本発明の第2の実施態様という。
ここで、特に断らない限り、本発明とは、前記第1および第2の実施態様を包含する意味である。
さらに、本発明の製造方法で製造されるアルミニウム合金導体は、高温(例えば120℃)に曝されても屈曲疲労特性が低下しない優れたものであり、耐食性に優れるものである。
本発明の好ましい実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmのアルミニウム合金導体である。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体では、アルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を5〜25μmとする。この理由は、5μm未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、25μmを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは5〜20μmである。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の引張強度は120MPa以上である。これは、引張強度が120MPa未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは120〜160MPaであり、さらに好ましくは120〜150MPaである。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の導電率は57%IACS以上である。これは、導電率が57%IACS未満では、動力線に用いる場合では数十A(アンペア)の高電流が流れるため、電流ロスが激しいためである。導電率は好ましくは57〜62%IACS導電率であり、さらに好ましくは58〜62%IACSである。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±0.17%で試験を行う。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(アルミニウム合金導体)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。
次に、1日あたりの開閉回数を10回とし20年間の使用を想定した場合、開閉回数は73000回となる(1年365日として計算)。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる90000回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表1及び表2に記載した。より好ましくは100000回以上である。
本発明の別の好ましい実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmのアルミニウム合金導体である。
ところで、Sn、CdおよびInは、アルミニウム合金中の空孔を捕獲する作用を有しており、すなわち空孔を伴って進行する拡散作用を抑制する、あるいは遅延する働きがあり、それによりAl、Fe、Cu、Mg、Siの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制する。その結果、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の添加により、耐屈曲疲労特性をより向上させることができる。
Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量を、総量で0.01〜0.5mass%とするのは、0.01mass%未満では、第二相粒子生成の抑止効果が無く、0.5mass%を超えると生成を抑止する効果がなくなり逆に第二相粒子の生成を加速すると共に、伸びが低下し、また、この総量が多すぎると、伸線加工時に割れを生じやすくなり工業的な製造が成り立たないためである。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体では、アルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を5〜25μmとする。この理由は、5μm未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、25μmを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは5〜20μmである。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の引張強度は120MPa以上である。これは、引張強度が120MPa未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは120〜160MPaであり、さらに好ましくは120〜150MPaである。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の導電率は52%IACS以上である。本来、導電率が57%IACS未満では、動力線に用いる場合では数十A(アンペア)の高電流が流れるため、電流ロスが激しくなる懸念があるため、好ましくは57〜62%IACS導電率である。しかし、例えば移動体内のバッテリーケーブルやワイヤハーネス等の通信線への適用に際しては、この57%IACS以上の範囲に限るものではなく、前記52%IACS以上であればよい。
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±0.17%で試験を行う。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(アルミニウム合金導体)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。
次に、1日あたりの開閉回数を10回とし20年間の使用を想定した場合、開閉回数は73000回となる(1年365日として計算)。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる80000回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表3に記載した。より好ましくは100000回以上であり、さらに好ましくは150000回以上である。また、自動車用途では、過酷な使用環境下、電線は高温に曝されることがある。一般に、10年の使用を想定した場合、120℃の高温にて120時間曝す加速試験が適用される。よって、120℃、120時間の放置後にも、80000回以上の繰返し破断回数であることが好ましく、90000回以上の繰返し破断回数であることがより好ましい。
本発明の第1および第2の実施態様のアルミニウム合金導体の製造方法について説明する。
本発明の第1および第2の実施態様の製造方法で製造されるアルミニウム合金導体は、[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]伸線加工、[5]熱処理(中間焼鈍)、[6]伸線加工、[7]熱処理(仕上げ焼鈍)の各工程を経て、所定の製造条件で製造することができる。
なお、仕上げ焼鈍はバッチ式焼鈍の他に、例えば、導体に電気を流してジュール熱で焼鈍する通電焼鈍や、高温に保持した焼鈍炉中を線材が連続的に通過して焼鈍させる走間焼鈍や、磁場中を線材が連続的に通過して焼鈍させる誘導加熱でもよい。この場合、一般的に高温短時間の熱処理となるため、仕上げ焼鈍の条件はバッチ式焼鈍とは異なる。
(本発明の第1の実施態様、つまり前記(1)項記載の発明の実施例および比較例)
後記の表1(実施例)及び表2(比較例)に示すように、Fe、Cu、Mg、Si、Ti、V及びAlを、所定量比(質量%)で用いて合金とした。ここで、Alについては、JIS−H4040 合金番号1070であって、不可避不純物の含有量が表1及び表2の値を超えないものとした。比較例No.1(純Al)、比較例No.2、比較例No.8については、Alとして高純度アルミニウム(フォーナイン(4N))を用いた。
この合金を、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の粗棒材とした。このときの鋳造冷却速度は1〜20℃/秒であった。
次いで、表面の皮むきを実施して、9〜9.5mmφとし、これを伸線加工して、2.6mmφの荒引き線材とした。次に表1及び表2に示すように、この冷間伸線した加工材に温度300〜450℃で0.5〜4時間の中間焼鈍を施し、更に、伸線加工を行って線径0.31mmφの線材とした。
最後に仕上げ焼鈍として、温度300〜450℃(比較例では250℃、500℃を含む)で0.5〜4時間のバッチ式熱処理を仕上げ焼鈍として施して、アルミニウム合金導体を得た。
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。
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。
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、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。
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数を変えて算出した。
(b)引張強度(TS)及び柔軟性(引張破断伸び、El)
JIS Z 2241に準じて各3本ずつ試験し、その平均値を求めた。柔軟性については引張破断伸びを用いて評価し、引張破断伸びが10%以上を合格とした。
(c)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。
(d)繰返破断回数
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、線材(アルミニウム合金導体)に±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。
これに対し、実施例No.1〜24のアルミニウム合金導体では耐屈曲疲労特性、引張特性および導電性に優れ、移動車体のドアやトランク、ボンネットなどに用いられるワイヤハーネス等の用途に好適なアルミニウム合金導体であった。
(本発明の第2の実施態様、つまり前記(2)〜(4)項記載の発明の実施例および比較例)
後記の表3、表4に示すように、Fe、Cu、Mg、Si、Ti、V、Sn、Cd、In、Zr及びAlを、所定量比(質量%)で用いて、先述の実施例と同様にして、アルミニウム合金導体を作成した。
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について、先述の実施例と同様に各特性を測定した。また、繰り返し破断回数については、120℃に120時間放置した後の特性についても、計測した。その結果を表3及び表4に示す。また、先述の実施例中の表1に記載のアルミニウム合金導体No.1〜20について、120℃、120時間放置した後の繰り返し破断回数を測定した。その結果を表5に示す。
また、No.115〜120のアルミニウム合金導体は、120℃放置により繰り返し破断回数が逆に向上する結果であった。
以上より、No.101〜120のSn、Cd、In、Zrを含有するアルミニウム合金導体が、120℃放置後も、繰り返し破断回数を大幅に劣化させることはなく、あるいは逆に向上させることが分かった。
これに対し、Sn、Cd、Inの添加量の少なすぎたNo.121〜123のアルミニウム合金導体、および表5のSn、Cd、In、Zrを添加しなかったアルミニウム合金導体における、120℃放置後の繰り返し破断回数は全て120℃加熱放置前に比べて著しく低減する結果であった。また、Sn、Cd、In、Zrを過剰に添加した場合(表4、No.124〜126)は、120℃放置後の繰り返し破断回数が、放置しなかった場合に比べ大幅に低減しており、また、伸びの低下、導電率の低下が大きかった。また、過剰Zrを添加した場合(表4、No.127)は、120℃放置せずともくり返し破断回数が低かった。
2、3 曲げ治具
4 重り
5 押さえ冶具
Claims (21)
- Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
- 引張強度が120MPa以上、及び導電率が57%IACS以上、±0.17%の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が90000回以上であることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金導体。
- 前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアルミニウム合金導体。
- 前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
- Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
- Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金導体であって、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が5〜25μmであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
- 請求項6に記載のアルミニウム合金導体に、さらにZrを0.001〜0.1mass%を含むアルミニウム合金導体。
- Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比(W1/W2)が、0.6〜2.6であることを特徴とする請求項7に記載のアルミニウム合金導体。
- 引張強度が120MPa以上、及び導電率が52%IACS以上、±0.17%の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が80000回以上であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
- 前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
- 前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項6〜請求項10のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
- Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%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アルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
- Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
- Feを0.01〜0.4mass%と、Cuを0.3〜0.5mass%と、Mgを0.04〜0.3mass%と、Siを0.02〜0.3mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、さらにTiとVを合わせて0.001〜0.01mass%含み、Zrを0.001〜0.1mass%を含み、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比(W1/W2)が、0.6〜2.6であり、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度300〜450℃で10分〜6時間の条件で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。
- Cuを0.1〜1mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体。
- Cuを0.1〜1mass%と、Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を総量で0.01〜0.5mass%とを含有し、Fe0.01mass%〜1.0mass%と、Mg0.1〜0.35mass%とを含有し、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体。
- 請求項15または16に記載のアルミニウム合金導体に、さらにZrを0.001〜0.1mass%を含むアルミニウム合金導体。
- Sn、CdおよびInからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素の含有量の総量(W1)と、Zrの含有量(W2)の質量比が、0.6〜2.6であることを特徴とする請求項17に記載のアルミニウム合金導体。
- 前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項15〜18のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
- 前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項15〜請求項19のいずれか1項に記載のアルミニウム合金導体。
- 請求項15〜18のいずれか1項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる請求項15〜18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、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記<1>または<2>のいずれかを施すことによって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:
<1>線材温度y(℃)と焼鈍時間x(秒)が、
0.03≦x≦0.55、かつ
26x−0.6+377≦y≦23.5x−0.6+423
の関係を満たす連続通電熱処理;または
<2>焼鈍炉温度z(℃)と焼鈍時間x(秒)が、
1.5≦x≦5、かつ
−50x+550≦z≦−36x+650
の関係を満たす連続走間熱処理。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011553225A JP5228118B2 (ja) | 2010-07-20 | 2011-07-20 | アルミニウム合金導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010163416 | 2010-07-20 | ||
JP2010163416 | 2010-07-20 | ||
PCT/JP2011/066499 WO2012011513A1 (ja) | 2010-07-20 | 2011-07-20 | アルミニウム合金導体およびその製造方法 |
JP2011553225A JP5228118B2 (ja) | 2010-07-20 | 2011-07-20 | アルミニウム合金導体の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013025015A Division JP5469262B2 (ja) | 2010-07-20 | 2013-02-12 | アルミニウム合金導体およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5228118B2 JP5228118B2 (ja) | 2013-07-03 |
JPWO2012011513A1 true JPWO2012011513A1 (ja) | 2013-09-09 |
Family
ID=45496932
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011553225A Active JP5228118B2 (ja) | 2010-07-20 | 2011-07-20 | アルミニウム合金導体の製造方法 |
JP2013025015A Active JP5469262B2 (ja) | 2010-07-20 | 2013-02-12 | アルミニウム合金導体およびその製造方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013025015A Active JP5469262B2 (ja) | 2010-07-20 | 2013-02-12 | アルミニウム合金導体およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP5228118B2 (ja) |
WO (1) | WO2012011513A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2597168B1 (en) * | 2010-07-15 | 2019-09-11 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Aluminum alloy conductor |
CN104032191A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-10 | 江苏长峰电缆有限公司 | 一种节能高延伸软铝合金线及其制备方法 |
CN104538116B (zh) * | 2014-12-16 | 2016-09-28 | 广东省材料与加工研究所 | 一种高强度、高导电率铝合金导线的生产方法 |
CN105018803B (zh) * | 2015-07-10 | 2016-11-09 | 南通玖伍捌科技企业孵化器有限公司 | 一种抗折耐拉伸的铝合金导线材料及其制备方法 |
EP3521479A4 (en) * | 2016-09-30 | 2020-03-25 | Obshchestvo s Ogranichennoy Otvetstvennost'yu "Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno- Tekhnoloicheskiy Tsentr" | METHOD FOR PRODUCING MOLDED SEMI-PRODUCT FROM ALUMINUM ALLOYS |
JPWO2022030620A1 (ja) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | ||
CN116435003A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-07-14 | 中天科技海缆股份有限公司 | 改性铝合金导体及其生产工艺、改性铝合金导体电缆 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4943162B1 (ja) * | 1970-05-06 | 1974-11-19 | ||
JP2001254160A (ja) * | 2000-03-09 | 2001-09-18 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | アルミニウム合金線の製造方法およびアルミニウム合金 |
JP2005174554A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミ導電線 |
JP2006253109A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-09-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム導電線 |
WO2010082670A1 (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金線材 |
WO2010082671A1 (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金線材 |
JP2010163675A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム合金線材 |
JP2010163676A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム合金線材 |
WO2012011447A1 (ja) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体及びその製造方法 |
JP4986251B2 (ja) * | 2010-02-26 | 2012-07-25 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS495807B1 (ja) * | 1966-04-23 | 1974-02-09 | ||
JPS50110915A (ja) * | 1974-02-08 | 1975-09-01 | ||
JP2006176833A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Hitachi Cable Ltd | 導電用アルミニウム合金及び導電用アルミニウム合金線並びにその製造方法 |
-
2011
- 2011-07-20 WO PCT/JP2011/066499 patent/WO2012011513A1/ja active Application Filing
- 2011-07-20 JP JP2011553225A patent/JP5228118B2/ja active Active
-
2013
- 2013-02-12 JP JP2013025015A patent/JP5469262B2/ja active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4943162B1 (ja) * | 1970-05-06 | 1974-11-19 | ||
JP2001254160A (ja) * | 2000-03-09 | 2001-09-18 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | アルミニウム合金線の製造方法およびアルミニウム合金 |
JP2005174554A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミ導電線 |
JP2006253109A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-09-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム導電線 |
WO2010082670A1 (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金線材 |
WO2010082671A1 (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金線材 |
JP2010163675A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム合金線材 |
JP2010163676A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミニウム合金線材 |
JP4986251B2 (ja) * | 2010-02-26 | 2012-07-25 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体 |
WO2012011447A1 (ja) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5469262B2 (ja) | 2014-04-16 |
WO2012011513A1 (ja) | 2012-01-26 |
JP2013151750A (ja) | 2013-08-08 |
JP5228118B2 (ja) | 2013-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5193375B2 (ja) | アルミニウム合金導体の製造方法 | |
JP5193374B2 (ja) | アルミニウム合金導体及びその製造方法 | |
JP5607855B1 (ja) | アルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスおよびアルミニウム合金線材の製造方法 | |
JP5607856B1 (ja) | アルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスおよびアルミニウム合金線材の製造方法 | |
JP6462662B2 (ja) | アルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネス、およびアルミニウム合金線材の製造方法 | |
KR101813772B1 (ko) | 알루미늄 합금 도체, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 와이어하네스 및 알루미늄 합금 도체의 제조 방법 | |
JP4986251B2 (ja) | アルミニウム合金導体 | |
US9997276B2 (en) | Aluminum alloy wire rod, aluminum alloy stranded wire, covered wire, and wire harness, and method of manufacturing aluminum alloy wire rod | |
JP5469262B2 (ja) | アルミニウム合金導体およびその製造方法 | |
KR101982913B1 (ko) | 알루미늄 합금 도체선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스 및 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법 | |
JP6147167B2 (ja) | アルミニウム合金導体、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス | |
JP4986252B2 (ja) | アルミニウム合金導体 | |
JP2013044038A (ja) | アルミニウム合金導体 | |
JP6440476B2 (ja) | アルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス、ならびにアルミニウム合金線材の製造方法 | |
JP5939530B2 (ja) | アルミニウム合金導体 | |
JP5846360B2 (ja) | アルミニウム合金導体 | |
WO2011105586A1 (ja) | アルミニウム合金導体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20130312 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130318 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5228118 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |