KR101982913B1

KR101982913B1 - 알루미늄 합금 도체선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스 및 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법

Info

Publication number: KR101982913B1
Application number: KR1020167030605A
Authority: KR
Inventors: 쇼 요시다; 료스케 마쓰오; 시게키 세키야; 겐고 미토세
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤; 후루카와 에이에스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2019-05-27
Also published as: EP3150732A4; US20170069403A1; WO2015182624A1; JPWO2015182624A1; US9875822B2; EP3150732B1; EP3150732A1; JP6678579B2; CN106574329A; KR20170009842A

Abstract

양호한 강도를 확보하면서, 압착 신뢰성을 향상시킨 전기 배선체의 도체로서 이용되는 알루미늄 합금 도체선(aluminum alloy conductor wire)을 제공한다. 본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, Mg를 0.1 ~ 1.0 질량%, Si를 0.1 ~ 1.20 질량% 및 Fe를 0.01 ~ 1.40 질량%, Ti를 0 ~ 0.100 질량%, B를 0 ~ 0.030 질량%, Cu를 0 ~ 1.00 질량%, Ag를 0 ~ 0.50 질량%, Au를 0 ~ 0.50 질량%, Mn을 0 ~ 1.00 질량%, Cr을 0 ~ 1.00 질량%, Zr을 0 ~ 0.50 질량%, Hf를 0 ~ 0.50 질량%, V를 0 ~ 0.50 질량%, Sc를 0 ~ 0.50 질량%, Co를 0 ~ 0.50 질량% 및 Ni를 0 ~ 0.50 질량% 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물인 조성을 가지고, 입경이 0.5 ~ 5.0μm이며, 또한 Fe를 함유하는 화합물의 밀도가, 1 ~ 300개/10000μm²이다.

Description

알루미늄 합금 도체선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스 및 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법{ALUMINUM ALLOY CONDUCTOR WIRE, ALUMINUM ALLOY TWISTED WIRE, SHEATHED ELECTRICAL CABLE, WIRE HARNESS, AND METHOD FOR MANUFACTURING ALUMINUM ALLOY CONDUCTOR WIRE}

본 발명은, 전기 배선체의 도체로서 이용되는 알루미늄 합금 도체선(aluminum alloy conductor wire), 알루미늄 합금 연선(aluminum alloy twisted wire), 피복 전선, 와이어 하니스(wire harness) 및 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 자동차, 전철, 항공기 등의 이동체의 전기 배선체, 또는 산업용 로보트의 전기 배선체로서, 구리 또는 구리 합금의 도체를 포함하는 전선에, 구리 또는 구리 합금(예를 들면, 황동)제의 단자(커넥터)를 장착한, 이른바 와이어 하니스로 불리는 부재가 이용되어 왔다. 최근에는, 자동차의 고성능화나 고기능화가 급속히 진행되고 있고, 이것에 수반하여, 차량에 탑재되는 각종 전기 기기, 제어 기기 등의 배치수가 증가함과 함께, 이것들 기기에 사용되는 전기 배선체의 배치수도 증가하는 경향에 있다. 또한, 그 한편, 환경 대응을 위해서 자동차 등의 이동체의 연비를 향상시키기 위해서, 이동체의 경량화가 강하게 요망되고 있다.

이러한 이동체의 경량화를 달성하기 위한 수단의 하나로서, 예를 들면 전기 배선체의 도체를, 종래로부터 이용되고 있는 구리 또는 구리 합금 대신에, 보다 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 하는 검토가 진행되고 있다. 알루미늄의 비중은 구리의 비중의 약 1/3, 알루미늄의 도전율은 구리의 도전율의 약 2/3(순구리를 100%IACS의 기준으로 했을 경우, 순알루미늄은 약 66%IACS)이다. 알루미늄의 도체 선재에, 구리의 도체 선재와 동일한 전류를 흘리기 위해서는, 알루미늄의 도체 선재의 단면적을, 구리의 도체 선재의 단면적의 약 1.5배로 크게 할 필요가 있는데, 그처럼 단면적을 크게 한 알루미늄의 도체 선재를 이용했다고 해도, 알루미늄의 도체 선재의 질량은, 순구리의 도체 선재의 질량의 반 정도이다. 따라서, 알루미늄의 도체 선재를 사용하는 것은, 경량화의 관점으로부터 유리하다. 또한, 상기의 %IACS는, 만국 표준 연동(International Annealed Copper Standard)의 저항율 1.7241×10^-8Ωm를 100%IACS로 했을 경우의 도전율을 나타낸 것이다.

그러나, 송전선용 알루미늄 합금 선재(JIS 규격에 의한 A1060나 A1070)를 대표로 하는 순알루미늄 선재에서는, 일반적으로 인장 내구성, 내충격성, 굴곡 특성등이 떨어지는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 예를 들면, 차체에의 장착 작업시에 작업자나 산업 기기 등에 의해서 갑자기 부하되는 하중이나, 전선과 단자의 접속부에 있어서의 압착부에서의 인장(引張)이나, 도어부 등의 굴곡부에서 부하되는 반복 응력 등에 견딜 수 없다. 또한, 여러 가지의 첨가 원소를 더하여 합금화한 재료는 인장 강도를 높이는 것은 가능하지만, 알루미늄 중에의 첨가 원소의 고용(固溶) 현상에 의해 도전율의 저하를 초래하는 것, 알루미늄 중에 과잉의 금속간 화합물을 형성하는 것으로 신선(伸線) 가공 중에 금속간 화합물에 기인하는 단선이 생기는 일이 있었다. 이 때문에, 첨가 원소를 한정 내지 선택하는 것으로써, 충분한 연신 특성을 가지는 것으로 단선되지 않는 것을 필수로 하고, 또한 종래 레벨의 도전율과 인장 강도를 확보할 필요가 있었다.

고강도 알루미늄 합금 선재로서는, 예를 들면 Mg와 Si를 함유하는 알루미늄 합금 선재가 알려져 있고, 이 알루미늄 합금 선재의 대표예로서는, 6000계 알루미늄 합금(Al-Mg-Si계 합금) 선재를 들 수 있다. 6000계 알루미늄 합금 선재는, 일반적으로, 용체화(溶體化) 처리 및 시효 처리를 실시하는 것으로써 고강도화를 도모할 수 있기 때문에, 6000계 알루미늄 합금 선재를 이용하여 선 지름 1.5 mm 이하 등의 세선(細線)을 제조하는 경우에도, 용체화 처리 및 시효 처리를 실시하는 것으로 고강도화를 달성할 수 있다.

이동체의 전기 배선체에 이용되는 종래의 6000계 알루미늄 합금선 및 그 제법은, 예를 들면 특허문헌 1 ~ 4에 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 주조·압연, 신선, 중간 열처리, 신선 및 용체화(재결정) 열처리의 각 공정을 이 순서로 실행하는 6000계 알루미늄 합금선의 제조 방법에 있어서, 주조·압연시에 냉각 속도 1 ~ 20℃/s로 10 mmφ의 봉재(棒材)를 제작하고, 중간 열처리시에 300 ~ 450℃, 0.5 ~ 4시간으로 중간소둔을 행하고, 그 후의 용체화 열처리시에 437 ~ 641℃, 0.03 ~ 0.54시간으로 마무리소둔을 행하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 상기와 마찬가지의 공정을 행하는 6000계 알루미늄 합금선의 제조 방법에 있어서, 주조·압연시에 냉각 속도 1 ~ 20℃/s로 10 mmφ의 봉재를 제작하고, 중간 열처리시에 300 ~ 450℃, 0.17 ~ 4시간으로 중간소둔을 행하고, 그 후의 용체화 열처리시에 415 ~ 633℃, 0.03 ~ 0.54시간으로 마무리소둔을 행하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 3에서는, 주조, 신선, 중간 열처리, 신선 및 용체화(재결정) 열처리의 각 공정을 이 순서로 실행하는 6000계 알루미늄 합금선의 제조 방법에 있어서, 주조시에 냉각 속도 10 ~ 300℃/s로 주괴를 제조하고, 중간 열처리시에 300 ~ 450℃, 1 ~ 4시간으로 열처리를 실시하고, 또한 용체화 열처리시에 300 ~ 450℃, 1 ~ 4시간으로 열처리를 실시하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는, 주조, 신선, 중간 열처리 및 신선의 각 공정을 이 순서로 실행하는 6000계 알루미늄 합금선의 제조 방법에 있어서, 주조시에 냉각 속도 10 ~ 300℃/s로 주괴를 제조하는 것이 개시되어 있다.

일본 특허공보 제4986252호 일본 특허공보 제4986251호 일본 공개특허공보 2010-163677호 일본 공개특허공보 2010-163676호

그러나, 상기 특허문헌 1 ~ 4의 알루미늄 합금선에서는, 제조 공정 중의 열처리시에 결정립이 국소적으로 이상 성장하는 경우가 있고, 그 결과 압착시에 있어서의 전선의 소성 변형량에 편차가 생기고, 단자 등의 피착체(被着體)로 압착할 때의 압착 신뢰성이 충분하지 않다는 등의 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 소선(素線)의 지름이 1.5mmφ 이하인 세선으로서 사용했을 경우라도, 양호한 강도를 확보하면서, 압착 신뢰성을 향상시킨 전기 배선체의 도체로서 이용되는 알루미늄 합금 도체선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스를 제공하는 것, 및 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, Mg, Si, Fe를 함유하는 알루미늄 합금을 이용하는 것을 전제로 하고, 성분 조성과 제조 프로세스의 제어에 의해, 입자 피닝 효과를 이용하여 재결정시에 있어서의 결정립의 이상 성장을 균일하게 억제하고, 양호한 강도를 확보하면서 압착 신뢰성이 향상되는 제법과 조직을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.

(1) Mg를 0.1 ~ 1.0 질량%, Si를 0.1 ~ 1.20 질량% 및 Fe를 0.01 ~ 1.40 질량%, Ti를 0 ~ 0.100 질량%, B를 0 ~ 0.030 질량%, Cu를 0 ~ 1.00 질량%, Ag를 0 ~ 0.50 질량%, Au를 0 ~ 0.50 질량%, Mn을 0 ~ 1.00 질량%, Cr을 0 ~ 1.00 질량%, Zr을 0 ~ 0.50 질량%, Hf를 0 ~ 0.50 질량%, V를 0 ~ 0.50 질량%, Sc를 0 ~ 0.50 질량%, Co를 0 ~ 0.50 질량% 및 Ni를 0 ~ 0.50 질량% 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물인 조성(단, 상기 Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni는, 어느 1 성분 이상 함유시켜도 좋고, 어느 성분도 함유시키지 않아도 좋은 임의의 첨가 성분이다.)을 가지고, 입경이 0.5 ~ 5.0μm이며, 또한 Fe를 함유하는 화합물의 밀도가, 1 ~ 300개/10000μm²인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 도체선.

(2) 상기 화학 조성이, Ti: 0.001 ~ 0.100 질량% 및 B: 0.001 ~ 0.030 질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종을 함유하는 상기 (1)에 기재된 알루미늄 합금 도체선.

(3) 상기 화학 조성이, Cu: 0.01 ~ 1.00 질량%, Ag: 0.01 ~ 0.50 질량%, Au: 0.01 ~ 0.50 질량%, Mn: 0.01 ~ 1.00 질량%, Cr: 0.01 ~ 1.00 질량%, Zr: 0.01 ~ 0.50 질량%, Hf: 0.01 ~ 0.50 질량%, V: 0.01 ~ 0.50 질량%, Sc: 0.01 ~ 0.50 질량%, Co: 0.01 ~ 0.50 질량% 및 Ni: 0.01 ~ 0.50 질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 알루미늄 합금 도체선.

(4) 상기 화학 조성이, Ni: 0.01 ~ 0.50 질량%를 함유하는 상기 (1) ~ (3)의 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금 도체선.

(5) Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co, Ni의 함유량의 합계가 0.01 ~ 2.00 질량%인 (1) ~ (4)의 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 도체선.

(6) 소선 지름이 0.1 ~ 1.5 mm인 알루미늄 합금선인 상기 (1) ~ (5)의 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 도체선.

(7) 상기 (6)에 기재된 알루미늄 합금선 복수개를 서로 꼬아서 얻어지는 알루미늄 합금 연선.

(8) 상기 (6)에 기재된 알루미늄 합금선 또는 상기 (7)에 기재된 알루미늄 합금 연선의 외주(外周)에 피복층을 가지는 피복 전선.

(9) 상기 (8)에 기재된 피복 전선과, 상기 피복 전선의, 상기 피복층을 제거한 단부(端部)에 장착된 단자(端子)를 구비하는 와이어 하니스.

(10) 용해, 주조 후에, 열간 가공을 거쳐서 황인선(荒引線; rough drawing wire)을 형성하고, 그 후, 적어도 신선 가공, 용체화 열처리 및 시효 열처리의 각 공정을 행하는 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법으로서, 상기 주조시의 냉각 속도를 0.1 ~ 5℃/s로 하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) ~ (6)의 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법.

(11) 용해, 주조 후에, 열간 가공을 거쳐서 황인선을 형성하고, 그 후, 적어도 신선 가공, 용체화 열처리 및 시효 열처리의 각 공정을 행하는 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법으로서, 상기 주조시의 냉각 속도를 5℃/s를 초과하는 값으로 하고, 또한 상기 용체화 열처리시의 승온 온도를, 실온 ~ 550℃의 사이에서 20℃/s 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) ~ (6)의 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법.

본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, Mg, Si, Fe를 함유하는 알루미늄 합금을 이용하는 것을 전제로 하고, 적어도 주조시의 냉각 속도 또는 용체화 열처리시의 승온 온도를 제어하고, 소정 범위 내의 입경을 가지는 Fe계 화합물을 결정 조직에 균일하게 분산시키는 것으로, 재결정시에 있어서의 이상 입자 성장의 발생을 균일하게 억제할 수 있고, 모재의 강도 향상 및 결정입경의 균질화를 실현할 수 있다. 따라서, 소선 지름이 1.5mmφ 이하인 세선으로서 사용했을 경우라도, 압착시에 있어서의 알루미늄 전선 도체의 소성 변형량을 안정화 할 수 있고, 양호한 강도를 확보하면서, 단자 등의 피착체로 압착할 때의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 알루미늄 합금 도체선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스는, 이동체에 탑재되는 배터리 케이블, 하네스 혹은 모터용 도선, 산업용 로보트의 배선체로서 유용하다.

본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, Mg를 0.1 ~ 1.0 질량%, Si를 0.1 ~ 1.20 질량% 및 Fe를 0.01 ~ 1.40 질량%, Ti를 0 ~ 0.100 질량%, B를 0 ~ 0.030 질량%, Cu를 0 ~ 1.00 질량%, Ag를 0 ~ 0.50 질량%, Au를 0 ~ 0.50 질량%, Mn을 0 ~ 1.00 질량%, Cr을 0 ~ 1.00 질량%, Zr을 0 ~ 0.50 질량%, Hf를 0 ~ 0.50 질량%, V를 0 ~ 0.50 질량%, Sc를 0 ~ 0.50 질량%, Co를 0 ~ 0.50 질량% 및 Ni를 0 ~ 0.50 질량% 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물인 조성(단, 상기 Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni는, 어느 1 성분 이상 함유시켜도 좋고, 어느 성분도 함유시키지 않아도 좋은 임의의 첨가 성분이다.)을 가지고, 입경이 0.5 ~ 5.0μm이며, 또한 Fe를 함유하는 화합물의 밀도가, 1 ~ 300개/10000μm²인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 도체선이다.

본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, 알루미늄 합금선으로서, 또는 복수개의 알루미늄 합금선을 서로 꼬아서 얻어지는 알루미늄 합금 연선으로서 사용할 수 있음과 함께, 또한 알루미늄 합금선 또는 알루미늄 합금 연선의 외주에 피복층을 가지는 피복 전선으로서 사용할 수도 있고, 이에 더하여, 피복 전선과, 이 피복 전선의, 피복층을 제거한 단부에 장착된 단자를 구비하는 와이어 하니스(조전선(組電線))로서 사용하는 것도 또한 가능하다.

이하에, 본 발명의 알루미늄 합금 도체선의 화학 조성 등의 한정 이유를 나타낸다.

(1) 화학 조성

<Mg: 0.10 ~ 1.00 질량%>

Mg(마그네슘)는, 알루미늄 모재 중에 고용(固溶)되어 강화하는 작용을 가짐과 함께, 그 일부는 Si와 함께 석출물 내지는, Mg-Si 클러스터를 형성하여 인장 강도, 내굴곡 피로 특성 및 내열성을 향상시키는 작용을 가지는 원소이다. 그러나, Mg 함유량이 0.10 질량% 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하고, 또한, Mg 함유량이 1.00 질량%를 초과하면, 결정립계에 Mg 농화(濃化) 부분을 형성할 가능성이 높아지고, 인장 강도, 연신, 내굴곡 피로 특성이 저하됨과 함께, Mg 원소의 고용량(固溶量)이 많아지는 것에 의해서 도전율도 저하된다. 따라서, Mg 함유량은 0.10 ~ 1.00 질량%로 한다. 또한, Mg 함유량은, 고강도를 중시하는 경우에는 0.50 ~ 1.00 질량%로 하는 것이 바람직하고, 또한, 도전율을 중시하는 경우에는 0.10 ~ 0.50 질량%로 하는 것이 바람직하고, 이러한 관점으로부터 종합적으로 0.30 ~ 0.70 질량%가 바람직하다.

<Si: 0.10 ~ 1.20 질량%>

Si(규소)는, Mg와 함께 석출물 내지는, Mg-Si 클러스터를 형성하여 인장 강도, 내굴곡 피로 특성, 및 내열성을 향상시키는 작용을 가지는 원소이다. Si 함유량이 0.10 질량% 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하고, 또한, Si 함유량이 1.20 질량%를 초과하면, 결정립계에 Si 농화 부분을 형성할 가능성이 높아지고, 인장 강도, 연신, 내굴곡 피로 특성이 저하됨과 함께, Si원소의 고용량이 많아지는 것에 의해서 도전율도 저하된다. 따라서, Si 함유량은 0.10 ~ 1.20 질량%로 한다. 또한, Si 함유량은, 고강도를 중시하는 경우에는 0.50 ~ 1.00 질량%로 하는 것이 바람직하고, 또한, 도전율을 중시하는 경우에는 0.10 ~ 0.50 질량%로 하는 것이 바람직하고, 이러한 관점으로부터 종합적으로 0.30 ~ 0.70 질량%가 바람직하다.

<Fe: 0.01 ~ 1.40 질량%>

Fe(철)는, 주로 Al-Fe계의 금속간 화합물을 형성하는 것에 의해서 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장 강도 및 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 원소이다. Fe는, Al 중에 655℃에서 0.05 질량% 밖에 고용되지 않고, 실온에서는 더 적기 때문에, Al 중에 고용되지 않는 나머지의 Fe는, Al-Fe, Al-Fe-Si, Al-Fe-Si-Mg 등의 금속간 화합물로서 창출 또는 석출된다. 이 금속간 화합물은, 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장 강도 및 내굴곡 피로 특성을 향상시킨다. 또한, Fe는, Al 중에 고용된 Fe에 의해서도 인장 강도를 향상시키는 작용을 가진다. Fe 함유량이 0.01 질량% 미만이면, 이들의 작용 효과가 불충분하고, 또한, Fe 함유량이 1.40 질량%를 초과하면, 정출물 또는 석출물의 조대화(粗大化)에 의해 압착시의 소성 변형량이 소정 범위의 값이 되지 않고, 압착시의 도체 압착성이 저하된다. 따라서, Fe 함유량은 0.01 ~ 1.40 질량%로 하고, 바람직하게는 0.15 ~ 0.90 질량%, 더 바람직하게는 0.15 ~ 0.45 질량%로 한다.

본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, Mg, Si 및 Fe를 필수의 함유 성분으로 하지만, 필요에 대응하여, Ti 및 B 로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 1종 또는 2종 이상을 더 함유시킬 수 있다.

<Ti: 0.001 ~ 0.100 질량%>

Ti는, 용해 주조시의 주괴의 조직을 미세화하는 작용을 가지는 원소이다. 주괴의 조직이 조대(粗大)하면, 주조에 있어서 주괴 균열이나 선재 가공 공정에 있어서 단선이 발생하여 공업적으로 바람직하지 않다. Ti 함유량이 0.001 질량% 미만이면, 상기 작용 효과를 충분히 발휘하지 못하고, 또한, Ti 함유량이 0.100 질량%를 초과하면, 도전율이 저하되는 경향이 있기 때문이다. 따라서, Ti 함유량은 0.001 ~ 0.100 질량%로 하고, 바람직하게는 0.005 ~ 0.050 질량%, 보다 바람직하게는 0.005 ~ 0.030 질량%로 한다.

<B: 0.001 ~ 0.030 질량%>

B는, Ti와 마찬가지로, 용해 주조시의 주괴의 조직을 미세화하는 작용을 가지는 원소이다. 주괴의 조직이 조대하면, 주조에 있어서 주괴 균열이나 선재 가공 공정에 있어서 단선이 발생하기 쉬워지기 때문에 공업적으로 바람직하지 않다. B 함유량이 0.001 질량% 미만이면, 상기 작용 효과를 충분히 발휘하지 못하고, 또한, B 함유량이 0.030 질량%를 초과하면, 도전율이 저하되는 경향이 있다. 따라서, B 함유량은 0.001 ~ 0.030 질량%로 하고, 바람직하게는 0.001 ~ 0.020 질량%, 보다 바람직하게는 0.001 ~ 0.010 질량%로 한다.

<Cu: 0.01 ~ 1.00 질량%>, <Ag: 0.01 ~ 0.50 질량%>, <Au: 0.01 ~ 0.50 질량%>, <Mn: 0.01 ~ 1.00 질량%>, <Cr: 0.01 ~ 1.00 질량%>및<Zr: 0.01 ~ 0.50 질량%>, <Hf: 0.01 ~ 0.50 질량%>, <V: 0.01 ~ 0.50 질량%>, <Sc: 0.01 ~ 0.50 질량%>, <Co: 0.01 ~ 0.50 질량%><Ni: 0.01 ~ 0.50 질량%>의 1종 또는 2종 이상을 함유 시키는 것

Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni는, 모두 결정립을 미세화하는 작용과 이상(異常)의 조대 성장 입자의 생성을 억제하는 원소이며, 또한 Cu, Ag 및 Au는, 입계에 석출하는 것으로 입계 강도를 높이는 작용도 가지는 원소로서, 이들 원소의 적어도 1종을 0.01 질량% 이상 함유하고 있으면, 상술한 작용 효과가 얻어지고, 인장 강도, 연신, 내굴곡 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 한편, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 어느 하나가, 각각 상기의 상한치를 초과하면, 상기 원소를 함유하는 화합물이 조대해지고, 신선 가공성을 열화시키기 때문에, 단선이 생기기 쉽고, 또한, 도전율이 저하되는 경향이 있다. 따라서, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 범위는, 각각 상기의 범위로 했다. 또한, 이 원소군 중에서, 특히 Ni를 함유하는 것이 바람직하다. Ni를 함유하면, 결정립 미세화 효과와 이상 입자 성장 억제 효과가 현저해지고 인장 강도와 연신이 향상된다. 또한, 도전율의 저하와 신선 가공 중의 단선을 보다 억제하기 쉬워진다. 이 효과가 현저해지므로, Ni의 함유량은 0.05 ~ 0.3 질량%인 것이 더 바람직하다.

또한, Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni는, 많이 함유할수록 도전율이 저하되는 경향과 신선 가공성이 열화되는 경향이 있다. 따라서, 이들 원소의 함유량의 합계는, 2.00 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 알루미늄 합금 도체선에서는 Fe는 필수 원소이므로, Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 합계는 0.01 ~ 2.00 질량%로 한다. 이들 원소의 함유량의 합계는, 0.10 ~ 2.00 질량%로 하는 것이 더 바람직하다. 다만, 이들 원소를 단독으로 첨가하는 경우는, 함유량이 많을수록 상기 원소를 함유하는 화합물이 조대해지는 경향이 있고, 신선 가공성을 열화시키고, 단선이 발생하기 쉬워지는 것으로부터, 각각의 원소에 있어서 상기의 규정의 함유 범위로 했다.

또한, 고도전율을 유지하면서, 인장 강도나 연신, 내력치를 향상시키기 위해서는, Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 합계는, 0.01 ~ 0.80 질량%가 특히 바람직하고, 0.05 ~ 0.60 질량%가 더 바람직하다. 한편, 도전율은 약간 저하되지만 인장 강도, 연신, 내력치를 더 향상시키기 위해서는, 0.80초 ~ 2.00 질량%가 특히 바람직하고, 1.00 ~ 2.00 질량%가 더 바람직하다.

<잔부: Al 및 불가피 불순물>

상술한 성분 이외의 잔부는 Al(알루미늄) 및 불가피 불순물이다. 여기서 말하는 불가피 불순물은, 제조 공정상, 불가피적으로 포함될 수 있는 함유 레벨의 불순물을 의미한다. 불가피 불순물은, 함유량에 따라서는 도전율을 저하시키는 요인으로도 될 수 있기 때문에, 도전율의 저하를 가미하여 불가피 불순물의 함유량을 어느 정도 억제하는 것이 바람직하다. 불가피 불순물로서 들 수 있는 성분으로서는, 예를 들면, Ga, Zn, Bi, Pb 등을 들 수 있다.

이러한 알루미늄 합금 도체선은, 합금 조성이나 제조 프로세스를 조합하여 제어하는 것으로써 실현될 수 있다. 이하, 본 발명의 알루미늄 합금 도체선의 적합한 제조 방법에 대해서 설명한다.

(2) Al 모상 중의 화합물

본 발명의 알루미늄 합금 도체선에는, 입경이 0.5 ~ 5.0μm이며, 또한 Fe를 함유하는 화합물이, 1 ~ 300개/10000μm²의 밀도로 존재한다. 이 화합물의 입경은, 바람직하게는, 1.0 ~ 5.0μm이다. 이 화합물의 밀도는, 바람직하게는, 10 ~ 100개/10000μm²이다. 즉 소정 범위 내의 입경을 가지는 Fe계 화합물을 균일하게 분산시키는 것으로, 결정립의 이상 성장을 균일하게 억제할 수 있고, 그 결과, 압착시의 소성 변형량이 안정화된다. 따라서, 양호한 강도를 실현함과 함께 피착체로 압착할 때의 압착 신뢰성을 달성할 수 있고, 기계적, 전기적인 접속 신뢰성이 높은 와이어 하니스용의 알루미늄 합금 도체선을 제공할 수 있다. Fe를 함유하는 입경 0.5 ~ 5.0μm인 화합물의 밀도가 1개/10000μm² 미만이면, 피닝 효과가 작은 것으로부터 조대 입자가 발생하기 쉬워지고, 내충격성이 저하된다. 또한, 입경 0.5 ~ 5.0μm인 Fe를 함유하는 화합물의 밀도가 300개/10000μm²을 초과하면, 강도가 저하되기 쉬워진다. 또한, 화합물이 Fe를 함유하는지 아닌지의 판정은, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)를 이용하여 행하고, 또한, 입자의 입경은, 알루미늄 합금 도체선의 단면에서 관찰된 입자의 면적을, 프리 소프트 「Image JJ」를 이용하여 측정하고, 원등가(圓等價)로 환산했을 때의 직경(원 상당 지름)으로 평가한 값이다. 또한, 입경 0.5 ~ 5.0μm인 Fe를 함유하는 화합물의 개수 밀도(개/10000μm²)는, 이온 밀링법에 의해서, 알루미늄 합금 도체선의 단면 중심을 관찰할 수 있을 때까지 가공하고, 가공한 단면을, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰하고, 시야 사이즈(1000μm²)내에 존재하는, 입경 0.5 ~ 5.0μm의 Fe계 화합물의 개수를 측정하고, 측정한 Fe계 화합물의 개수를 10배 하여 10000μm² 당으로 환산하는 것으로 구했다. 또한, 상기 화합물의 개수 밀도의 수치는, 알루미늄 합금 도체선의 길이방향을 따라서 간격을 두고 위치하는, 다른 3개의 단면 위치, 구체적으로는, 제1의 단면 위치를 임의로 결정한 위치로 하고, 제2의 단면 위치를, 제1의 단면 위치로부터 1000 mm 이상(예를 들면 1000 mm) 떨어진 위치로 하고, 제3의 단면 위치를, 제1의 단면 위치로부터 2000 mm 이상(예를 들면 2000 mm) 떨어진 위치이며, 또한 제2의 단면 위치로부터 1000 mm 이상(예를 들면 1000 mm) 떨어진 위치로 하고, 이것들 제1 ~ 제3의 단면 위치에서 구한 상기 화합물의 개수 밀도의 평균치를 의미한다.

(3) 본 발명의 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법

본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, [1] 용해, [2] 주조, [3] 열간 가공(홈 롤 가공 등), [4] 제1 신선 가공, [5] 제1 열처리(중간 열처리), [6] 제2 신선 가공, [7] 제2 열처리(용체화 열처리), 및 [8] 제3 열처리(시효 열처리)의 각 공정을 순차 행하는 것을 포함하는 제조 방법에 따라서 제조할 수 있다. 또한, 제2 열처리 전후, 또는 시효 열처리의 후에, 연선으로 하는 공정이나 전선에 수지 피복을 행하는 공정을 마련해도 좋다. 이하, [1] ~ [8]의 공정에 대해서 설명한다.

[1] 용해

용해는, 상술한 알루미늄 합금 조성이 되도록 각 성분의 분량을 조정하여 용융 제조한다.

[2] 주조 및 [3] 열간 가공(홈 롤 가공 등)

다음에, 주조륜(鑄造輪)과 벨트를 조합한 프로펠치식의 연속 주조 압연기를 이용하여, 용탕(溶湯)을 수냉한 주형으로 주조하고, 연속하여 압연을 행하고, 예를 들면 직경 5 ~ 13 mmφ의 적절한 굵기의 봉재로 한다. 이 때의 주조시의 냉각 속도는, 0.1 ~ 5.0℃/s이며, 바람직하게는 0.1 ~ 1.0℃/이다. 주조시의 냉각 속도가 0.1℃/s미만이면, 주조시 냉각 속도가 너무 늦기 때문에, 소정 면적 중에 존재하는 입경 0.5 ~ 5.0μm의 Fe계 화합물수(개/10000μm²)가 너무 많아져서, 강도가 저하된다. 한편, 주조시의 냉각 속도가 5.0℃/s를 초과하는 경우에는, 후술하는 용체화 열처리(제2 열처리)시의 승온 속도가, 실온 ~ 550℃까지의 사이에서 20℃/s보다 크면, 주조시의 냉각 속도 및 용체화 열처리시의 승온 속도가 너무 빠르기 때문에, 소정 면적 중에 존재하는 입경 0.5 ~ 5.0μm의 Fe계 화합물수가 적어지고, 결정립이 조대화되어 이상 성장 입자가 생성하기 쉬워지는 결과, 충격 내구성이나, 압착부의 전선 압착성이 저하한다. 이 때문에, 본 발명에서는, 주조시의 냉각 속도가 5.0℃/s를 초과하는 경우에는, 제2 열처리시의 승온 속도를, 실온 ~ 550℃까지의 사이에서 20℃/s 이하로 제한하는 것으로 했다. 이 주조 및 열간 압연은, 빌릿 주조 및 압출법 등에 의해 행해도 좋다.

[4] 제1 신선 가공

다음에, 표면의 껍질 벗기기를 실시하여, 예를 들면 직경 5 mm ~ 12.5mmφ의 적절한 굵기의 봉재로 하고, 이것을 냉간으로 신선 가공한다. 가공도 η는, 1 ~ 6의 범위인 것이 바람직하다. 여기서 가공도 η는, 신선 가공 전의 선재 단면적을 A₀, 신선 가공 후의 선재 단면적을 A₁로 하면, η = ln(A₀/A₁)로 나타난다. 가공도 η가 1 미만이면, 다음 공정의 열처리시, 재결정입자가 조대화되고, 인장 강도 및 연신이 현저하게 저하되고, 단선의 원인이 될 우려가 있다. 또한, 가공도 η가 6보다 크면 신선 가공이 곤란해지고, 신선 가공 중에 단선되는 등 품질의 면에서 문제를 일으킬 우려가 있기 때문이다. 표면의 껍질 벗기기는, 행하는 것에 의해서 표면의 청정화가 이루어지지만, 행하지 않아도 좋다.

[5] 제1 열처리(중간 열처리)

다음에, 냉간 신선한 피가공재에 제1 열처리를 실시한다. 이 제1 열처리는, 구체적으로는, 300 ~ 480℃의 범위 내에서 소정 온도까지 가열하고, 유지 시간 0.05 ~ 6시간으로 유지한다. 본 발명의 제1 열처리는, 피가공재의 유연성을 되찾고, 신선 가공성을 높이기 위해서 행하는 것이다. 신선 가공성이 충분하고, 단선이 생기지 않으면 제1 열처리는 행하지 않아도 좋다.

[6] 제2 신선 가공

상기 제1 열처리의 후, 냉간에서 더 신선 가공을 한다. 이 때의 가공도 η는 1 ~ 6의 범위가 바람직하다. 가공도 η는, 재결정입자의 형성 및 성장에 영향을 미친다. 가공도 η가 1보다 작으면 다음 공정의 열처리시, 재결정입자가 조대화되고, 인장 강도 및 연신이 현저하게 저하되는 경향이 있고, 또한, 가공도 η가 6보다 크면 신선 가공이 곤란해지고, 신선 가공 중에 단선되는 등 품질의 면에서 문제를 일으키는 경향이 있기 때문이다. 또한, 제1 열처리를 행하지 않는 경우, 제1 신선 가공과 제2 신선 가공은 연속으로 행해도 좋다.

[7] 제2 열처리(용체화 열처리)

신선 가공한 가공재에 제2 열처리를 실시한다. 본 발명의 제2 열처리는, 랜덤으로 함유되어 있는 Mg와 Si의 화합물을 알루미늄 모상 중에 녹여 넣게(溶入) 하기 위해서 행하는 용체화 열처리이다. 용체화 처리는, 가공 중에 Mg나 Si의 농화 부분을 순응시킬(균질화시킬) 수 있고, 최종적인 시효 열처리 후에의 Mg와 Si의 화합물의 입계편석의 억제로 연결된다. 제2 열처리는, 구체적으로는, 상기 주조시의 냉각 속도가 5℃/s를 초과하는 경우, 실온 ~ 550℃까지의 사이에서는 승온 속도 20℃/s 이하에서, 480 ~ 620℃의 범위 내의 소정 온도까지 가열하고, 유지하고, 그 후, 급냉하는 열처리이다. 주조시의 냉각 속도가 5℃/s를 초과하고, 또한 제2 열처리에 있어서의 승온 속도가 20℃/s를 초과하는 경우, 주조시 냉각 속도 혹은 용체화 열처리시의 승온 속도가 너무 빠르기 때문에, 소정 면적 중에 존재하는 입경 0.5 ~ 5.0μm의 Fe계 화합물수가 적어지고, 결정립이 조대화되어 이상 성장 입자가 생성되고, 충격 내구성이 저하된다. 또한, 제2 열처리의 가열시의 소정 온도가 620℃보다 높으면 결정립이 조대화되고, 상기 소정 온도가 480℃보다 낮으면 Fe계 화합물을 분산하여 석출시킬 수 없다. 또한, 본 발명에 있어서의 이상 성장 입자는, 선 지름에 대해서 1 ~ 2개 정도의 조대화된 결정립이며, 직경이 50μm 이상인 것을 가리킨다. 따라서, 제2 열처리에 있어서의 가열시의 소정 온도는 480 ~ 620℃의 범위로 하고, 바람직하게는 520 ~ 580℃의 범위로 한다. 또한, 상기 주조시의 냉각 속도가 0.1 ~ 5℃/s인 경우, 제2 열처리시에 있어서의 승온 속도의 범위는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 5 ~ 80℃/s이다.

제2 열처리를 행하는 방법으로서는, 예를 들면, 고주파 가열이라도, 통전 가열, 주간 가열 등의 연속 열처리라도 좋다.

고주파 가열이나 통전 가열을 이용했을 경우, 통상은 선재에 전류를 계속 흘리는 구조로 되어 있기 때문에, 시간의 경과와 함께 선재 온도가 상승한다. 이 때문에, 전류를 계속 흘리면 선재가 용융되어 버릴 가능성이 있으므로, 적정한 시간 범위에서 열처리를 행할 필요가 있다. 주간 가열을 이용했을 경우에 있어서도, 단시간의 소둔이기 때문에, 통상, 주간소둔로(燒鈍爐)의 온도는 선재 온도보다 높게 설정된다. 장시간의 열처리에서는 선재가 용융되어 버릴 가능성이 있기 때문에, 적정한 시간 범위에서 열처리를 행할 필요가 있다. 이하, 각 방법에 의한 열처리를 설명한다.

고주파 가열에 의한 연속 열처리는, 고주파에 의한 자장(磁場) 중을 선재가 연속적으로 통과하는 것으로, 유도 전류에 의해서 선재 자체로부터 발생하는 줄열에 의해 열처리하는 것이다. 급열, 급냉의 공정을 포함하여, 선재 온도와 열처리 시간으로 제어하여 선재를 열처리할 수 있다. 냉각은, 급열 후, 수중 또는 질소 가스 분위기 중에 선재를 연속적으로 통과시키는 것에 의해서 행한다. 이 열처리 시간은 0.01 ~ 2 s, 바람직하게는 0.05 ~ 1 s, 보다 바람직하게는 0.05 ~ 0.5 s로 행한다.

연속 통전 열처리는, 2개의 전극륜을 연속적으로 통과하는 선재에 전류를 흘리는 것에 의해서 선재 자체로부터 발생하는 줄열에 의해 열처리하는 것이다. 급열, 급냉의 공정을 포함하여, 선재 온도와 열처리 시간으로 제어하여 선재를 열처리할 수 있다. 냉각은, 급열 후, 수중, 대기중 또는 질소 가스 분위기 중에 선재를 연속적으로 통과시키는 것에 의해서 행한다. 이 열처리 시간은 0.01 ~ 2 s, 바람직하게는 0.05 ~ 1 s, 보다 바람직하게는 0.05 ~ 0.5 s로 행한다.

연속 주간 열처리는, 고온으로 유지한 열처리로(熱處理爐) 중을 선재가 연속적으로 통과하여 열처리시키는 것이다. 급열, 급냉의 공정을 포함하여, 열처리로 내의 온도와 열처리 시간으로 제어하여 선재를 열처리할 수 있다. 냉각은, 급열 후, 수중, 대기중 또는 질소 가스 분위기 중에 선재를 연속적으로 통과시키는 것에 의해서 행한다. 이 열처리 시간은 바람직하게는 0.5 ~ 30 s로 행한다.

선재 온도 또는 열처리 시간의 한쪽 또는 양쪽 모두가 상기에서 정의되는 조건보다 낮은 경우는, 용체화가 불완전하게 되고 Fe계 화합물의 석출이 적어지고, 인장 강도, 내충격성의 향상폭이 작아진다. 선재 온도 또는 소둔 시간의 한쪽 또는 양쪽 모두가 상기에서 정의되는 조건보다 높은 경우는, 결정립이 조대화됨과 함께, 알루미늄 합금 도체 중의 화합물 상의 부분 용융(공정 융해)이 일어나고, 인장 강도, 연신이 저하되고, 도체선의 취급시에 단선이 일어나기 쉬워진다.

[8] 제3 열처리(시효 열처리)

다음에, 제3 열처리를 실시한다. 이 제3 열처리는, 침(針) 형상의 Mg₂Si 석출물을 석출시키고, 인장 강도를 향상시키기 위해서 행한다. 시효 열처리에 있어서의 가열 온도는, 100 ~ 250℃, 가열 시간은, 0.5 ~ 15시간이다. 상기 가열 온도가 100℃ 미만이면, 침 형상의 Mg₂Si 석출물을 충분히 석출시키지 못하고, 강도, 내굴곡 피로 특성 및 도전율이 부족하기 쉽다. 또한, 상기 가열 온도가 250℃보다 높으면 Mg₂Si 석출물의 사이즈가 커지기 때문에, 도전율은 상승하지만, 강도 및 내굴곡 피로 특성이 부족하기 쉽다.

본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, 소선 지름을, 특별히 제한은 없이 용도에 대응하여 적절하게 정할 수 있지만, 세물선(細物線)의 경우는 0.1 ~ 0.5mmφ, 중세물선(中細物線)의 경우는 0.8 ~ 1.5mmφ가 바람직하다. 본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, 알루미늄 합금선으로서 단선으로 가늘게 하여 사용할 수 있는 것이 이점의 하나이지만, 복수개를 묶어서 서로 꼬아서 얻어지는 알루미늄 합금 연선으로서 사용할 수도 있고, 본 발명의 제조 방법을 구성하는 상기 [1] ~ [8]의 공정 중, [1] ~ [6]의 각 공정을 순차 행한 알루미늄 합금선 복수개를 묶어서 서로 꼬은 후에, [7] 제2 열처리 및 [8] 시효 열처리의 공정을 행해도 좋다.

또한, 본 발명에서는, 또한 추가의 공정으로서, 연속 주조 압연 후에, 종래법으로 행해지고 있는 균질화 열처리를 행하는 것도 가능하다. 균질화 열처리는, 첨가 원소의 석출물(주로 Mg-Si계 화합물)을 균일하게 분산시킬 수 있기 때문에, 그 후의 제1 열처리에서 균일한 결정 조직이 얻어지기 쉬워지는 결과, 인장 강도, 연신, 내력치의 향상이 보다 안정적으로 얻어진다. 균질화 열처리는, 가열 온도를 450℃ ~ 600℃, 가열 시간을 1 ~ 10시간으로 행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500 ~ 600℃이다. 또한, 균질화 가열 처리에 있어서의 냉각은, 0.1 ~ 10℃/분의 평균 냉각 속도로 서랭(徐冷)하는 것이, 균일한 화합물이 얻어지기 쉬워지는 점으로부터 바람직하다.

[실시예]

본 발명을 이하의 실시예에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한 본 발명은, 이하에 나타내는 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예, 비교예)

Mg, Si, Fe 및 Al와, 선택적으로 첨가하는 Ti, B, Mn, Cr, Cu, Co, Ni 및 Zr을, 표 1에 나타내는 함유량(질량%)이 되도록 프로펠치식의 연속 주조 압연기를 이용하여, 용탕을 수냉한 주형으로 연속적으로 주조하면서 압연을 행하고, 약 9.5mmφ의 봉재로 했다. 이 때의 주조시의 냉각 속도는 각각 표 2에 나타내는 값으로 했다. 이것을 소정의 신선도가 얻어지도록 제1 신선 가공을 실시했다. 다음에, 이 제1 신선 가공을 실시한 가공재에, 300 ~ 480℃, 0.05 ~ 6시간으로 제1 열처리를 실시하고, 또한 0.31mmφ의 선 지름까지 제2 신선 가공을 행했다. 다음에, 각각 표 2에 나타내는 승온 온도, 최고 도달 온도 480 ~ 620℃에서 제2 열처리를 실시했다. 제1 열처리에 있어서의, 배치식 열처리에서는, 선재에 열전대(熱電對)를 감아서 선재 온도를 측정했다. 제1, 제2 열처리에 있어서의 연속 주간 열처리에서는, 열처리 구간 출구 부근의 선재 온도를 측정했다. 제2 열처리 후에, 100 ~ 250℃, 0.05 ~ 12시간으로 시효 열처리를 실시하고, 마무리 지름 0.1 ~ 1.5mmφ의 알루미늄 합금선을 제조했다.

제작한 각각의 실시예 및 비교예의 알루미늄 합금선에 대해서 이하에 나타내는 방법에 의해 각 특성을 측정했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2에 있어서의 「합금 No.」의 란에 기재되어 있는 숫자는, 표 1에 있어서의 합금 No.1 ~ 17에 대응하고 있다.

(A) 입경이 0.5 ~ 5.0μm이며, 또한 Fe를 함유하는 화합물의 밀도의 측정

실시예 및 비교예의 알루미늄 합금 도체선을 FIB법으로 박막으로 하고, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여, 관찰 배율 500 ~ 5000배로, 10000μm²의 범위를 관찰했다. 이 관찰 범위에 있어서, 입경이 0.5 ~ 5.0μm이며, 또한 Fe를 함유하는 화합물의 개수를 세어서 밀도(개/m²)로 했다. 또한, 입자의 입경은, 관찰된 입자의 면적을 원등가로 환산했을 때의 직경(원 상당 지름)으로 평가했다.

(B) 압착부의 전선 압착성의 평가

알루미늄 합금선의 단부에 단자를 압착하고, 압착 전에 대한 압착 후의 알루미늄 합금 도체선의 소성 변형량을 측정하고, 소성 변형량이 55 ~ 65%인 경우를 합격 레벨로 하고, 55% 미만, 혹은 65%를 초과한 경우를 불합격 레벨로 했다.

(C) 강도(YS)(0.2%내력)의 측정

JISZ2241에 준하여 각 3개씩의 공시재(供試材)(알루미늄 합금선)에 대해서 인장 시험을 행하고, 그 후, 0.2% 내력을 산출하고, 그 평균치를 구했다. 강도는, 전선과 단자의 접속부에 있어서의 압착부의 강도를 유지하기 위해서, 80 MPa 이상을 합격 레벨로 하고, 80 MPa 미만을 불합격 레벨로 했다.

표 2의 결과로부터, 다음 사항이 명백하다. 발명예 1 ~ 25의 알루미늄 합금선은, 모두 양호한 강도를 가짐과 함께, 전선 압착성이 우수했다. 이것에 비하여, 비교예 1 ~ 4, 6 ~ 9, 13 ~ 16, 18 및 20 ~ 23의 알루미늄 합금선은, 모두 주조시의 냉각 속도가 0.1℃/s 미만으로 본 발명의 범위 외이며, 입경 0.5 ~ 5.0μm인 Fe계 화합물의 밀도가 본 발명의 범위 외가 되고, 강도가 떨어지고 있었다. 또한, 비교예 5, 10 ~ 12, 17 및 19의 알루미늄 합금선은, 모두 주조시의 냉각 속도가 15℃/s 이상이며, 또한 용체화 열처리시의 승온 온도가 50℃/s 이상으로서 본 발명의 범위 외이며, 상기 Fe계 화합물의 밀도가 본 발명의 범위 외가 되고, 압착부의 전선 압착성이 떨어지고 있었다.

본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, 양호한 강도를 확보하면서, 전선 압착성을 향상시킨, 전기 배선체의 도체로서 이용되는 알루미늄 합금 도체선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스를 제공하는 것, 및 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해지고, 이동체에 탑재되는 배터리 케이블, 하네스 혹은 모터용 도선, 산업용 로보트의 배선체로서 유용하다. 또한, 본 발명의 알루미늄 합금 도체선은, 강도가 높은 것으로부터 종래의 전선보다 전선 지름을 가늘게 하는 것이 가능하다.

Claims

Mg를 0.3 ~ 0.7 질량%, Si를 0.50 ~ 1.00 질량% 및 Fe를 0.01 ~ 1.40 질량%, Ti를 0 ~ 0.100 질량%, B를 0 ~ 0.030 질량%, Cu를 0 ~ 1.00 질량%, Ag를 0 ~ 0.50 질량%, Au를 0 ~ 0.50 질량%, Mn을 0 ~ 1.00 질량%, Cr을 0 ~ 1.00 질량%, Zr을 0 ~ 0.50 질량%, Hf를 0 ~ 0.50 질량%, V를 0 ~ 0.50 질량%, Sc를 0 ~ 0.50 질량%, Co를 0 ~ 0.50 질량% 및 Ni를 0 ~ 0.50 질량% 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물인 화학 조성(단, 상기 Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni는, 어느 1 성분 이상 함유시켜도 좋고, 어느 성분도 함유시키지 않아도 좋은 임의의 첨가 성분이다.)을 가지고,
입경이 0.5 ~ 5.0μm이며, 또한 Fe를 함유하는 화합물의 밀도가, 1 ~ 300개/10000μm² 이며,
소선의 직경이 0.1 ~ 1.5 mm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 도체선(aluminum alloy conductor wire).
제 1 항에 있어서,
상기 화학 조성이, Ti: 0.001 ~ 0.100 질량% 및 B: 0.001 ~ 0.030 질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종을 함유하는 알루미늄 합금 도체선.
제 1 항에 있어서,
상기 화학 조성이, Cu: 0.01 ~ 1.00 질량%, Ag: 0.01 ~ 0.50 질량%, Au: 0.01 ~ 0.50 질량%, Mn: 0.01 ~ 1.00 질량%, Cr: 0.01 ~ 1.00 질량%, Zr: 0.01 ~ 0.50 질량%, Hf: 0.01 ~ 0.50 질량%, V: 0.01 ~ 0.50 질량%, Sc: 0.01 ~ 0.50 질량%, Co: 0.01 ~ 0.50 질량%, 및 Ni: 0.01 ~ 0.50 질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 알루미늄 합금 도체선.
제 1 항에 있어서,
상기 화학 조성이, Ni: 0.01 ~ 0.50 질량%를 함유하는 알루미늄 합금 도체선.
제 1 항에 있어서,
Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 합계가 0.01 ~ 2.00 질량%인, 알루미늄 합금 도체선.
제 5 항에 기재된 알루미늄 합금선 복수개를 서로 꼬아서 얻어지는 알루미늄 합금 연선(aluminum alloy twisted wire).
제 5 항에 기재된 알루미늄 합금선 또는 제 6 항에 기재된 알루미늄 합금 연선의 외주(外周)에 피복층을 가지는 피복 전선.
제 7 항에 기재된 피복 전선과, 상기 피복 전선의, 상기 피복층을 제거한 단부(端部)에 장착된 단자(端子)를 구비하는 와이어 하니스(wire harness).
용해, 주조 후에, 열간 가공을 거쳐서 황인선(荒引線; rough drawing wire)을 형성하고, 그 후, 적어도 신선 가공, 용체화 열처리 및 시효 열처리의 각 공정을 행하는 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법으로서,
상기 주조시의 냉각 속도를 0.1 ~ 5℃/s로 하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법.
용해, 주조 후에, 열간 가공을 거쳐서 황인선을 형성하고, 그 후, 적어도 신선 가공, 용체화 열처리 및 시효 열처리의 각 공정을 행하는 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법으로서,
상기 주조시의 냉각 속도를 5℃/s를 초과하고, 80℃/s 이하의 값으로 하며, 또한 상기 용체화 열처리시의 승온 온도를, 실온 ~ 550℃의 사이에서 5℃/s 이상 20℃/s 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 도체선의 제조 방법.
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