KR102301262B1 - 알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 및 단자부착 전선 - Google Patents

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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선으로서, 상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03질량% 이상 1.5질량% 이하, Si를 0.02질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이뤄지고, 상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역을 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하이며, 상기 알루미늄 합금선의 선직경이 0.1㎜ 이상 3.6㎜ 이하이며, 인장 강도가 150㎫ 이상이며, 0.2% 내력이 90㎫ 이상이며, 파단 연신이 5% 이상이며, 도전율이 40%IACS 이상인 알루미늄 합금선.

Description

알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 및 단자부착 전선
본 발명은 알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 연선(aluminum alloy twisted wire), 피복 전선, 및 단자부착 전선에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 10월 31일자의 일본 출원의 특허 출원 제 2016-213153 호에 근거하는 우선권을 주장하고, 상기 일본 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.
전선용 도체에 적절한 선재로서, 특허문헌 1은, Al-Mg-Si계 합금으로 구성되는 극세선으로서, 고강도로 도전율도 높고, 연신에도 뛰어난 알루미늄 합금선을 개시한다.
일본 특허 공개 제 2012-229485 호 공보
본 개시의 알루미늄 합금선은,
알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선으로서,
상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03질량% 이상 1.5질량% 이하, Si를 0.02질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이뤄지고,
상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역을 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하이며,
상기 알루미늄 합금선의 선직경이 0.1㎜ 이상 3.6㎜ 이하이며,
인장 강도가 150㎫ 이상이며,
0.2% 내력이 90㎫ 이상이며,
파단 연신이 5% 이상이며,
도전율이 40%IACS 이상이다.
본 개시의 알루미늄 합금 연선은,
상기의 본 개시의 알루미늄 합금선을 복수개 꼬아합쳐서 이뤄진다.
본 개시의 피복 전선은,
도체와, 상기 도체의 외주를 덮는 절연 피복을 구비하는 피복 전선으로서,
상기 도체는 상기의 본 개시의 알루미늄 합금 연선을 구비한다.
본 개시의 단자부착 전선은,
상기의 본 개시의 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 구비한다.
도 1은 실시형태의 알루미늄 합금선을 도체에 포함한 피복 전선을 도시하는 개략 사시도이다.
도 2는 실시형태의 단자부착 전선에 대해서, 단자부 근방을 도시하는 개략 측면도이다.
도 3은 기포의 측정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 4는 기포의 측정 방법을 설명하는 다른 설명도이다.
도 5는 알루미늄 합금선의 제조 공정을 설명하는 설명도이다.
[본 개시가 해결하려고 하는 과제]
전선에 구비되는 도체 등에 이용되는 선재로서, 내충격성이 뛰어날 뿐만 아니라, 피로 특성에도 뛰어난 알루미늄 합금선이 요망되고 있다.
자동차나 비행기 등의 기기에 탑재되는 와이어 하네스, 산업용 로봇 등이라고 하는 각종의 전기 기기의 배선, 건축물 등의 배선이라고 하는 각종의 용도의 전선에는, 기기의 사용시나 포설시 등에 충격이나 반복의 굽힘 등이 부여되는 일이 있다. 구체적으로는 이하의 (1) 내지 (3) 등을 들 수 있다.
(1) 자동차용 와이어 하네스에 구비되는 전선에서는, 전선을 접속 대상에 부착할 때 등에서 단자부 근방에 충격이 부여되는 것(특허문헌 1), 그 외에, 자동차의 주행 상태에 의해서 돌발적인 충격이 부여되는 것, 자동차의 주행시의 진동에 의해서 반복의 굽힘이 부여되는 것 등을 생각할 수 있다.
(2) 산업용 로봇에 배선되는 전선에서는, 반복의 굽힘이나 비틀림 등이 부여되는 것 등을 생각할 수 있다.
(3) 건축물에 배선되는 전선에서는, 포설시에 작업자가 돌발적으로 강하게 인장하거나, 잘못해 낙하시키거나 하여 충격이 부여되는 것, 코일 형상으로 권취된 선재로부터 컬(curl)을 제거하기 위해서 물결치도록 진동하는 것으로 반복의 굽이 부여되는 것 등을 생각할 수 있다.
따라서, 전선에 구비되는 도체 등에 이용되는 알루미늄 합금선에는, 충격 뿐만 아니라, 반복의 굽힘이 부여된 경우에서도, 단선하기 어려운 것이 바람직하다.
그래서, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어난 알루미늄 합금선을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어난 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 단자부착 전선을 제공하는 것을 다른 목적의 하나로 한다.
[본 개시의 효과]
본 개시의 알루미늄 합금선, 본 개시의 알루미늄 합금 연선, 본 개시의 피복 전선, 본 개시의 단자부착 전선은 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다.
본 발명자 등은, 여러 가지의 조건으로 알루미늄 합금선을 제조하고, 내충격성, 피로 특성(반복의 굽힘에 대한 단선하기 어려움)이 뛰어난 알루미늄 합금선을 검토했다. Mg 및 Si를 특정의 범위에서 포함한다고 하는 특정의 조성의 알루미늄 합금으로 구성되고, 특히 시효 처리가 실시된 선재는, 고강도(예를 들면, 인장 강도나 0.2% 내력이 높다)이며, 도전율이 높은 도전성에도 뛰어나다. 이 선재에 있어서, 특히 표층에 기포가 적으면 내충격성이 뛰어날 뿐만 아니라, 반복의 굽힘에 의해도 단선하기 어렵다는 지견을 얻었다. 표층에 기포가 적은 알루미늄 합금선은, 예를 들면 주조에 제공하는 알루미늄 합금의 용탕 온도를 특정의 범위로 제어하는 것으로 제조할 수 있다고 하는 지견을 얻었다. 본원 발명은 이러한 지견에 근거하는 것이다. 최초로 본원 발명의 실시형태의 내용을 열기해서 설명한다.
[본원 발명의 실시형태의 설명]
(1) 본원 발명의 일 태양에 관한 알루미늄 합금선은,
알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선으로서,
상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03질량% 이상 1.5질량% 이하, Si를 0.02질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이뤄지고,
상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역을 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하이며,
상기 알루미늄 합금선의 선직경이 0.1㎜ 이상 3.6㎜ 이하이며,
인장 강도가 150㎫ 이상이며,
0.2% 내력이 90㎫ 이상이며,
파단 연신이 5% 이상이며,
도전율이 40%IACS 이상이다.
알루미늄 합금선의 횡단면이란, 알루미늄 합금선의 축 방향(길이 방향)으로 직교하는 면에서 절단한 단면을 말한다.
상기의 알루미늄 합금선(이하, Al 합금선이라고 부르는 일이 있다)은, 특정의 조성의 알루미늄 합금(이하, Al 합금이라고 부르는 일이 있다)으로 구성되어 있고, 제조 과정에서 시효 처리 등이 실시되는 것으로, 고강도이며, 반복의 굽힘이 부여된 경우에서도 단선하기 어렵고, 피로 특성이 뛰어나다. 또한, 파단 연신이 높고, 고인성이며, 내충격성에도 뛰어나다. 특히, 상기의 Al 합금선은 표층에 존재하는 기포가 적다. 그 때문에, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 기포가 균열의 기점이 되기 어렵고, 기포에 기인하는 균열이 생기기 어렵다. 표면 균열이 생기기 어려운 것으로, 선재의 표면에서 내부로 균열이 진전하거나, 파단에 이르거나 하는 일도 저감할 수 있다. 따라서, 상기의 Al 합금선은 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다. 또한, 상기의 Al 합금선은 기포에 기인하는 균열이 생기기 어려운 것이므로, 조성이나 열처리 조건 등에 따라 다르지만, 인장 시험을 실시했을 경우에 인장 강도, 0.2% 내력, 및 파단 연신으로부터 선택되는 적어도 하나가 보다 높은 경향이 있으며, 기계적 특성에도 뛰어나다.
(2) 상기의 Al 합금선의 일례로서,
상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 내부 기포 측정 영역을 이 장방형의 중심이 상기 알루미늄 합금선의 중심에 겹치도록 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적에 대한 상기 내부 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적의 비가 1.1 이상 44 이하인 형태를 들 수 있다.
상기 형태는, 상술의 합계 단면적의 비가 1.1 이상이기 때문에, Al 합금선의 표층과 비교해서 내부에 존재하는 기포가 많기는 하지만, 상술의 합계 단면적의 비가 특정의 범위를 만족하기 때문에, 내부도 기포가 적다고 말할 수 있다. 따라서, 상기 형태는, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 기포를 거쳐서 선재의 표면에서 내부로 균열이 진전하기 어렵고, 보다 파단하기 어렵기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 보다 뛰어나다.
(3) 상기의 Al 합금선의 일례로서,
상기 알루미늄 합금은, 또한, Fe, Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn, 및 Ga로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 각각 이하의 범위에서, 합계로 1.0질량% 이하 함유하는 형태를 들 수 있다.
Fe: 0.01질량% 이상 0.25질량% 이하
Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn의 각각: 0.01질량% 이상 0.5질량% 이하
Ga: 0.005질량% 이상 0.1질량% 이하
상기 형태는, Mg 및 Si에 추가해서 상술의 원소를 특정의 범위에서 함유하는 것으로, 한층 더 강도의 향상이나, 결정의 미세화에 의한 인성의 향상 등을 기대할 수 있다.
(4) 상기의 Al 합금선의 일례로서,
상기 알루미늄 합금은, 또한, 0질량% 이상 0.05질량% 이하의 Ti 및 0질량% 이상 0.005질량% 이하의 B 중 적어도 한쪽을 함유하는 형태를 들 수 있다.
Ti나 B는 주조시에 결정립을 미세하게 하기 쉽다. 미세한 결정 조직을 가지는 주조재를 소재에 이용하는 것으로, 결과적으로 미세한 결정 조직을 가지는 Al 합금선이 되기 쉽다. 상기 형태는, 미세한 결정 조직을 가지고 있고, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에 파단하기 어렵고, 내충격성이나 피로 특성이 뛰어나다.
(5) 상기의 Al 합금선의 일례로서,
상기 알루미늄 합금의 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하인 형태를 들 수 있다.
상기 형태는, 기포가 적은 것에 추가해서, 결정립이 미세하고 유연성이 뛰어나기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 보다 뛰어나다.
(6) 상기의 Al 합금선의 일례로서,
가공 경화 지수가 0.05 이상인 형태를 들 수 있다.
상기 형태는, 가공 경화 지수가 특정의 범위를 만족하기 때문에, 단자부를 압착 등을 해서 장착한 경우에 가공 경화에 의한 단자부의 고착력의 향상을 기대할 수 있다. 따라서, 상기 형태는, 단자부착 전선 등의 단자부가 장착되는 도체에 매우 적합하게 이용할 수 있다.
(7) 상기의 Al 합금선의 일례로서,
상기 알루미늄 합금선의 표면 산화막의 두께가 1㎚ 이상 120㎚ 이하인 형태를 들 수 있다.
상기 형태는, 표면 산화막의 두께가 특정의 범위를 만족하는 것으로, 단자부를 장착한 경우에 단자부와의 사이에 개재하는 산화물(표면 산화막을 구성하는 것)이 적고, 과도의 산화물의 개재에 의한 접속 저항의 증대를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 내식성에도 뛰어나다. 따라서, 상기 형태는, 단자부착 전선 등의 단자부가 장착되는 도체에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 이 경우, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어날 뿐만 아니라, 저저항으로 내식성에도 뛰어난 접속 구조를 구축할 수 있다.
(8) 상기의 Al 합금선의 일례로서,
수소의 함유량이 8.0㎖/100g 이하인 형태를 들 수 있다.
본 발명자 등은, 기포를 함유하는 Al 합금선에 대해 함유 가스 성분을 조사했는데, 수소를 포함한다라는 지견을 얻었다. 따라서, Al 합금선내의 기포의 한 요인은 수소라고 생각할 수 있다. 상기 형태는, 수소의 함유량이 적은 것으로부터도 기포가 적다고 하고, 기포에 기인하는 단선이 생기기 어렵고, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다.
(9) 본원 발명의 일 태양에 관한 알루미늄 합금 연선은,
상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재의 알루미늄 합금선을 복수개 꼬아합쳐서 이뤄진다.
상기의 알루미늄 합금 연선(이하, Al 합금 연선이라고 부르는 일이 있다)을 구성하는 각 소선은, 상술한 바와 같이 특정의 조성의 Al 합금으로 구성됨과 동시에, 표층에 존재하는 기포가 적은 것으로, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다. 또한, 연선은, 일반적으로, 동일 도체 단면적을 갖는 단선과 비교해서 가요성이 뛰어나 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 각 소선이 파단하기 어렵고, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다. 이러한 점으로부터, 상기의 Al 합금 연선은 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다. 각 소선이 상술한 바와 같이 기계적 특성이 뛰어나므로, 상기의 Al 합금 연선은 인장 강도, 0.2% 내력, 및 파단 연신으로부터 선택되는 적어도 하나가 보다 높은 경향이 있으며, 기계적 특성에도 뛰어나다.
(10) 상기의 Al 합금 연선의 일례로서,
꼬임 피치(twisting pitch)가 상기 알루미늄 합금 연선의 층심 직경의 10배 이상 40배 이하인 형태를 들 수 있다.
층심 직경이란, 연선이 다층 구조인 경우, 각 층에 포함되는 모든 소선의 중심을 늘어놓는 원의 직경을 말한다.
상기 형태는, 꼬임 피치가 특정의 범위를 만족하는 것으로, 굽힘 등을 실시했을 때에 소선끼리가 비틀림 어렵기 때문에 파단하기 어려울 뿐만 아니라, 단자부를 장착하는 경우에는 어렵기 때문에 단자부를 장착하기 쉽다. 따라서, 상기 형태는, 특히 피로 특성이 뛰어날 뿐만 아니라, 단자부착 전선 등의 단자부가 장착되는 도체에 매우 적합하게 이용할 수 있다.
(11) 본원 발명의 일 태양에 관한 피복 전선은,
도체와, 상기 도체의 외주를 덮는 절연 피복을 구비하는 피복 전선으로서,
상기 도체는 상기 (9) 또는 (10)에 기재의 알루미늄 합금 연선을 구비한다.
상기의 피복 전선은, 상술의 내충격성 및 피로 특성이 뛰어난 Al 합금 연선에 의해서 구성되는 도체를 구비하기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다.
(12) 본원 발명의 일 태양에 관한 단자부착 전선은,
상기 (11)에 기재의 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 구비한다.
상기의 단자부착 전선은, 상술의 내충격성 및 피로 특성이 뛰어난 Al 합금선이나 Al 합금 연선에 의해서 구성되는 도체를 구비하는 피복 전선을 구성요소로 하기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다.
[본원 발명의 실시형태의 상세]
이하, 적절히 도면을 참조하여, 본원 발명의 실시의 형태를 상세하게 설명한다. 도면중, 동일 부호는 동일 명칭물을 나타낸다. 이하의 설명에 있어서 원소의 함유량은 질량%를 나타낸다.
[알루미늄 합금선]
(개요)
실시형태의 알루미늄 합금선(Al 합금선)(22)은, 알루미늄 합금(Al 합금)으로 구성되는 선재이며, 대표적으로는, 전선의 도체(2) 등에 이용된다(도 1). 이 경우, Al 합금선(22)은, 단선, 또는 복수의 Al 합금선(22)이 꼬아합쳐서 이뤄지는 연선(실시형태의 Al 합금 연선(20)), 또는 연선이 소정의 형상으로 압축 성형되어서 이뤄지는 압축 연선(실시형태의 Al 합금 연선(20)의 다른예)의 상태로 이용된다. 도 1에서는 7개의 Al 합금선(22)이 꼬아합쳐진 Al 합금 연선(20)을 예시한다. 실시형태의 Al 합금선(22)은, Al 합금이 Mg 및 Si를 특정의 범위에서 포함한다고 하는 특정의 조성을 가짐과 동시에, Al 합금선(22)의 표층에 존재하는 기포가 적다고 하는 특정의 조직을 가진다. 상세하게는, 실시형태의 Al 합금선(22)을 구성하는 Al 합금은, Mg를 0.03% 이상 1.5% 이하, Si를 0.02% 이상 2.0% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이뤄지는 Al-Mg-Si계 합금이다. 또한, 실시형태의 Al 합금선(22)은, 그 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터 취한 이하의 영역(표층 기포 측정 영역이라고 부른다)에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하이다. 표층 기포 측정 영역은, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 영역으로 한다. 상술의 특정의 조성을 가짐과 동시에 특정의 조직을 가지는 실시형태의 Al 합금선(22)은, 제조 과정에서 시효 처리 등을 받는 것으로 고강도일 뿐만 아니라, 기포에 기인하는 파단도 저감할 수 있기 때문에, 내충격성, 피로 특성에도 뛰어나다.
이하, 보다 상세하게 설명한다. 또한, 기포의 크기 등이라고 하는 각 파라미터의 측정 방법의 상세, 상술의 효과의 상세는 시험예로 설명한다.
(조성)
실시형태의 Al 합금선(22)은, Al-Mg-Si계 합금으로 구성되고, Mg 및 Si가 고용해서 존재함과 동시에, 정출물 및 석출물로서 존재하는 것으로 강도가 뛰어나다. Mg는 강도의 향상 효과가 높은 원소이며, Si와 동시에 특정의 범위에서 함유하는 것으로, 구체적으로는 Mg를 0.03% 이상 또한 Si를 0.02% 이상 함유하는 것으로, 시효경화에 의한 강도의 향상을 효과적으로 도모할 수 있다. Mg 및 Si의 함유량이 높을수록, Al 합금선의 강도를 높일 수 있고, Mg를 1.5% 이하 또한 Si를 2.0% 이하의 범위에서 포함하는 것으로, Mg 및 Si의 함유에 기인하는 도전율이나 인성의 저하를 초래하기 어렵고, 높은 도전율이나 높은 인성 등을 가지거나, 신선 가공시에 단선하기 어렵고, 제조성에도 뛰어나거나 한다. 강도, 인성, 도전율의 밸런스를 고려하여, Mg의 함유량을 0.1% 이상 2.0% 이하, 또한 0.2% 이상 1.5% 이하, 0.3% 이상 0.9% 이하, Si의 함유량을 0.1% 이상 2.0% 이하, 또한 0.1% 이상 1.5% 이하, 0.3% 이상 0.8% 이하로 할 수 있다.
Mg 및 Si의 함유량을 상술의 특정의 범위와 함과 동시에, Mg와 Si와의 질량비를 특정의 범위로 하면, 한쪽의 원소가 과잉이 되지 않고, Mg 및 Si가 정출물이나 석출물 상태로 적절히 존재할 수 있는 것으로, 강도나 도전성이 뛰어나 바람직하다. 구체적으로는, Si의 질량에 대한 Mg의 질량의 비(Mg/Si)가 0.5 이상 3.5 이하인 것이 바람직하고, 0.8 이상 3.5 이하, 또한 0.8 이상 2.7 이하인 것이 보다 바람직하다.
실시형태의 Al 합금선(22)을 구성하는 Al 합금은, Mg, Si에 추가해서, Fe, Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn, 및 Ga로부터 선택되는 1종 이상의 원소(이하, 통합해서 원소 α라고 부르는 일이 있다)를 함유할 수 있다. Fe, Cu는 도전율의 저하가 적고, 강도를 향상할 수 있다. Mn, Ni, Zr, Cr은 도전율의 저하가 크기는 하지만, 강도의 향상 효과가 높다. Zn은 도전율의 저하가 적고, 강도의 향상 효과를 어느 정도 가진다. Ga는 강도의 향상 효과를 가진다. 강도의 향상에 의해, 피로 특성이 뛰어나다. 또한, Fe, Cu, Mn, Zr, Cr은 결정의 미세화 효과가 있다. 미세한 결정 조직을 가지면, 파단 연신이라고 하는 인성이 뛰어나거나, 유연성이 뛰어나 굽힘 등을 실시하기 쉬워지거나 하기 때문에, 내충격성, 피로 특성의 향상을 기대할 수 있다. 열거한 각 원소의 함유량은 0% 이상 0.5% 이하, 열거한 원소의 합계 함유량은 0% 이상 1.0% 이하를 들 수 있다. 특히, 각 원소의 함유량이 0.01% 이상 0.5% 이하, 열거한 원소의 합계 함유량이 0.01% 이상 1.0% 이하이면, 상술의 강도의 향상 효과, 내충격성, 피로 특성의 향상 효과 등을 얻기 쉽다. 각 원소의 함유량은, 예를 들면 이하를 들 수 있다. 상기의 합계 함유량의 범위, 및 이하의 각 원소의 함유량의 범위에 있어서, 높을수록 강도를 향상하기 쉽고, 낮을수록 도전율을 높이기 쉬운 경향이 있다.
(Fe) 0.01% 이상 0.25% 이하, 또한 0.01% 이상 0.2% 이하
(Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn의 각각) 0.01% 이상 0.5% 이하, 또한 0.01% 이상 0.3% 이하
(Ga) 0.005% 이상 0.1% 이하, 또한 0.005% 이상 0.05% 이하
또한, 원료에 이용하는 순알루미늄의 성분 분석을 실시하고, 원료에 불순물로서 Mg, Si, 원소 α 등의 원소를 포함한 경우, 이러한 원소의 함유량이 소망의 양으로 되도록 각 원소의 첨가량을 조정하면 좋다. 즉, 상술의 각 첨가 원소에 있어서의 함유량은, 원료에 이용하는 알루미늄 지금 자체에 포함되는 원소를 포함한 합계량이며, 반드시, 첨가량을 의미하지 않는다.
실시형태의 Al 합금선(22)을 구성하는 Al 합금은, Mg 및 Si에 추가해서, Ti 및 B 중 적어도 한쪽의 원소를 함유할 수 있다. Ti나 B는, 주조시에 있어서, Al 합금의 결정을 미세하게 하는 효과가 있다. 미세한 결정 조직을 가지는 주조재를 소재로 하는 것으로, 주조 이후에 압연이나 신선 등의 가공이나 시효 처리를 포함한 열처리 등을 받아도, 결정립이 미세하게 되기 쉽다. 미세한 결정 조직을 가지는 Al 합금선(22)은, 조대한 결정 조직을 가지는 경우와 비교하여, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에 파단하기 어렵고, 내충격성이나 피로 특성이 뛰어나다. B 단독의 함유, Ti 단독의 함유, Ti 및 B의 쌍방의 함유라고 하는 순으로 미세화 효과가 높은 경향이 있다. Ti를 포함한 경우, 그 함유량이 0% 이상 0.05% 이하, 또한 0.005% 이상 0.05% 이하이면, B를 포함한 경우, 그 함유량이 0% 이상 0.005% 이하, 또한 0.001% 이상 0.005% 이하이면, 결정 미세화 효과를 얻을 수 있음과 동시에, Ti나 B의 함유에 기인하는 도전율의 저하를 저감할 수 있다. 결정 미세화 효과와 도전율과의 밸런스를 고려하여, Ti의 함유량을 0.01% 이상 0.04% 이하, 또한 0.03% 이하, B의 함유량을 0.002% 이상 0.004% 이하로 할 수 있다.
Mg 및 Si에 추가해서, 상술의 원소 α 등을 함유하는 조성의 구체적인 예를 이하에 나타낸다. 이하의 구체적인 예에 있어서, 질량비로 Mg/Si는 0.5 이상 3.5 이하가 바람직하다.
(1) Mg를 0.03% 이상 1.5% 이하, Si를 0.02% 이상 2.0% 이하, Fe를 0.01% 이상 0.25% 이하 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물.
(2) Mg를 0.03% 이상 1.5% 이하, Si를 0.02% 이상 2.0% 이하, Fe를 0.01% 이상 0.25% 이하, Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn, 및 Ga로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.01% 이상 0.3% 이하 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 0.005% 이상 0.05% 이하의 Ti 및 0.001% 이상 0.005% 이하의 B 중 적어도 한쪽의 원소를 함유한다.
(조직)
· 기포
실시형태의 Al 합금선(22)은, 그 표층에 존재하는 기포가 적다. 구체적으로는 Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 도 3에 도시하는 바와 같이 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역(220), 즉 두께 30㎛의 환상의 영역을 취한다. 이 표층 영역(220)으로부터, 단변 길이 S가 30㎛이며, 장변 길이 L이 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역(222)(도 3에서는 파선으로 도시한다)을 취한다. 단변 길이 S는 표층 영역(220)의 두께에 상당한다. 상세하게는, Al 합금선(22)의 표면의 임의의 점(접점 P)에 대해 접선 T를 취한다. 접점 P로부터 Al 합금선(22)의 내부로 향해서, 표면의 법선 방향으로 길이가 30㎛인 직선 C를 취한다. Al 합금선(22)이 환선이면, 이 원의 중심으로 향해 직선 C를 취한다. 직선 C와 평행한 직선이며 길이가 30㎛의 직선을 단변(22S)으로 한다. 접점 P를 통과하고, 접선 T에 따른 직선이며, 접점 P가 중간점이 되도록 길이가 50㎛인 직선을 취하고, 이 직선을 장변(22L)으로 한다. 표층 기포 측정 영역(222)에 Al 합금선(22)이 존재하지 않는 미소한 공극(해칭 부분) g가 생기는 것을 허용한다. 이 표층 기포 측정 영역(222)에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하이다. 표층에 기포가 적은 것으로, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에 기포를 기점으로 하는 균열을 저감하기 쉽고, 나아가서는 표층에서 내부에의 균열의 진전도 저감할 수 있고, 기포에 기인하는 파단을 저감할 수 있다. 그 때문에, 실시형태의 Al 합금선(22)은 내충격성이나 피로 특성이 뛰어나다. 한편으로, 기포의 합계 면적이 크면, 조대한 기포가 존재하거나 미세한 기포가 다수 존재하거나 하고, 기포가 균열의 기점이 되거나, 균열이 진전하기 쉬워지거나 하고, 내충격성이나 피로 특성에 뒤떨어진다. 다른 한편으로, 기포의 합계 단면적은, 작을수록 기포가 적고, 기포에 기인하는 파단을 저감해서 내충격성이나 피로 특성이 뛰어나므로, 1.9㎛2 이하, 또한 1.8㎛2 이하, 1.2㎛2 이하인 것이 바람직하고, 0에 가까울수록 바람직하다. 기포는, 예를 들면, 주조 과정에서 탕온을 낮게 하면 적게 되기 쉽다. 추가로 주조시의 냉각 속도, 특히 후술하는 특정의 온도역의 냉각 속도를 빨리 하면 보다 적고, 작아지기 쉽다.
Al 합금선(22)이 환선인 경우나 실질적으로 환선으로 간주할 수 있는 경우 등에서는, 상술의 표층에 있어서의 기포의 측정 영역을 도 4에 나타내는 부채형으로 할 수 있다. 도 4에서는 기포 측정 영역(224)을 파악하기 용이하도록 굵은선으로 도시한다. 도 4에 도시하는 바와 같이 Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역(220), 즉 두께 t가 30㎛의 환상의 영역을 취한다. 이 표층 영역(220)으로부터, 1500㎛2의 면적을 가지는 부채형의 영역(기포 측정 영역(224)라고 부른다)을 취한다. 환상의 표층 영역(220)의 면적과 기포 측정 영역(224)의 면적 1500㎛2를 이용하고, 면적 1500㎛2인 부채형의 영역의 중심각 θ을 구하는 것으로, 환상의 표층 영역(220)으로부터 부채형의 기포 측정 영역(224)을 추출할 수 있다. 이 부채형의 기포 측정 영역(224)에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하이면, 상술한 이유에 의해, 내충격성이나 피로 특성이 뛰어난 Al 합금선(22)으로 할 수 있다. 상술의 장방형의 표층 기포 측정 영역과 부채형의 기포 측정 영역의 쌍방을 취하고, 이 쌍방으로 존재하는 기포의 합계 면적이 모두 2㎛2 이하이면, 내충격성이나 피로 특성이 뛰어난 선재로서의 신뢰성을 높일 수 있다고 기대된다.
실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서 표층에 추가해서 내부에 존재하는 기포도 적은 것을 들 수 있다. 구체적으로는, Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 영역(내부 기포 측정 영역이라고 부른다)을 취한다. 이 내부 기포 측정 영역은, 이 장방형의 중심이 Al 합금선(22)의 중심으로 겹치도록 취한다. Al 합금선(22)이 이형선의 경우에는, 내접원의 중심을 Al 합금선(22)의 중심으로 한다(이하 동일). 장방형의 표층 기포 측정 영역 및 상술의 부채형의 기포 측정 영역의 적어도 한쪽에 있어서, 해당 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적 Sfb에 대한 내부 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적 Sib의 비(Sib/Sfb)가 1.1 이상 44 이하이다. 여기서, 주조 과정에서는, 일반적으로, 금속의 표층에서 내부로 향해서 응고가 진행된다. 그 때문에, 용탕에 분위기 중의 가스가 용해하면, 금속의 표층에서는 가스가 금속 외부로 빠져나가기 쉽기는 하지만, 금속의 내부에서는 가스가 갇혀 잔존하기 쉽다. 이러한 주조재를 소재에 이용해 제조된 선재에서는, 그 표층과 비교해서 내부에 존재하는 기포가 많아지기 쉽다고 생각할 수 있다. 상술한 바와 같이 표층의 기포의 합계 단면적 Sfb가 작으면, 상기 비 Sib/Sfb가 작은 형태는, 내부에 존재하는 기포도 적다. 따라서, 이 형태는, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에 균열의 발생이나 균열의 진전 등을 저감하기 쉽고, 기포에 기인하는 파단을 저감하고, 내충격성이나 피로 특성이 뛰어나다. 상기 비 Sib/Sfb는, 작을수록 내부에 존재하는 기포가 적고, 내충격성이나 피로 특성이 뛰어나므로, 40 이하, 또한 30 이하, 20 이하, 15 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 비 Sib/Sfb가 1.1 이상이면, 탕온을 과도하게 낮게 하지 않아도, 기포가 적은 Al 합금선(22)을 제조할 수 있고, 양산에 적절하다고 생각할 수 있다. 상기 비 Sib/Sfb가 1.3 내지 6.0 정도이라면, 양산하기 쉽다고 생각할 수 있다.
· 결정립 직경
실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서 Al 합금의 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하인 것을 들 수 있다. 미세한 결정 조직을 가지는 Al 합금선(22)은 굽힘 등을 실시하기 쉽고, 유연성이 뛰어나고, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에서 파단하기 어렵다. 실시형태의 Al 합금선(22)은, 그 표층에 기포가 적은 것도 서로 어울려서, 이 형태는 내충격성, 피로 특성이 뛰어나다. 상기 평균 결정립 직경은, 작을수록 굽힘 등을 실시하기 쉽고, 내충격성, 피로 특성이 뛰어나므로, 45㎛ 이하, 또한 40㎛ 이하, 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 결정립 직경은, 조성이나 제조 조건에도 의하지만, 예를 들면 상술한 바와 같이 Ti나 B, 원소 α 중 미세화 효과가 있는 원소를 포함하면, 미세하게 되기 쉽다.
(수소 함유량)
실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서 수소의 함유량이 8.0㎖/100g 이하인 것을 들 수 있다. 기포의 한 요인은, 상술한 바와 같이 수소라고 생각할 수 있다. Al 합금선(22)에 대해 질량 100g 당에 대한 수소의 함유량이 8.0㎖ 이하이면, 이 Al 합금선(22)은 기포가 적고, 상술한 바와 같이 기포에 기인하는 파단을 저감할 수 있다. 수소의 함유량은 낮을수록, 기포가 적다고 생각할 수 있기 때문에, 7.8㎖/100g 이하, 또한 7.6㎖/100g 이하, 7.0㎖/100g 이하인 것이 바람직하고, 0에 가까울수록 바람직하다. Al 합금선(22) 중의 수소는, 대기 분위기 등의 수증기를 포함한 분위기로 주조를 실시하는 것으로 분위기 중의 수증기가 용탕에 용해하고, 이 용존 수소가 잔존하고 있다고 생각할 수 있다. 그 때문에, 수소의 함유량은, 예를 들면, 탕온을 낮게 해서 분위기로부터의 가스의 용해를 저감하면 적게 되기 쉽다. 또한, 수소의 함유량은, Cu를 함유하면 적게 되는 경향이 있다.
(표면 산화막)
실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, Al 합금선(22)의 표면 산화막의 두께가 1㎚ 이상 120㎚ 이하인 것을 들 수 있다. 시효 처리 등의 열처리가 실시되면, Al 합금선(22)의 표면에 산화막이 존재할 수 있다. 표면 산화막의 두께가 120㎚ 이하로 얇은 것으로, Al 합금선(22)으로 구성되는 도체(2)의 단부에 단자부(4)(도 2)를 장착한 경우에 도체(2)와 단자부(4) 사이에 개재되는 산화물을 줄일 수 있다. 도체(2)와 단자부(4) 사이에 전기 절연물인 산화물의 개재량이 적은 것으로, 도체(2)와 단자부(4) 사이의 접속 저항의 증대를 저감할 수 있다. 한편으로, 표면 산화막이 1㎚ 이상이면, Al 합금선(22)의 내식성을 높일 수 있다. 상기 범위에서 얇을수록 상기 접속 저항의 증대를 저감할 수 있고, 두꺼울수록 내식성을 높일 수 있다. 접속 저항의 증대 억제와 내식성을 고려하면, 표면 산화막은, 2㎚ 이상 115㎚ 이하, 또한 5㎚ 이상 110㎚ 이하, 또한 100㎚ 이하로 할 수 있다. 표면 산화막의 두께는, 예를 들면, 열처리 조건에 의해서 조정할 수 있다. 예를 들면, 분위기 중의 산소 농도가 높으면(예를 들면 대기 분위기) 표면 산화막을 두껍게 하기 쉽고, 산소 농도가 낮으면(예를 들면 불활성 가스 분위기, 환원 가스 분위기 등) 표면 산화막을 얇게 하기 쉽다.
(특성)
· 가공 경화 지수
실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서 가공 경화 지수가 0.05 이상인 것을 들 수 있다. 가공 경화 지수가 0.05 이상으로 큰 것으로, 예를 들면 복수의 Al 합금선(22)을 꼬아합친 연선을 압축 성형한 압축 연선으로 하거나, Al 합금선(22)으로 구성되는 도체(2)(단선, 연선, 압축 연선 중 어느 하나라도 좋다)의 단부에 단자부(4)를 압착하거나 하는 등의 소성 가공을 실시한 경우에, Al 합금선(22)은 가공 경화하기 쉽다. 압축 성형이나 압착 등의 소성 가공에 의해서 단면적이 감소했을 경우에서도, 가공 경화에 의해서 강도를 높일 수 있고, 도체(2)에 단자부(4)를 강고하게 고착할 수 있다. 이와 같이 가공 경화 지수가 큰 Al 합금선(22)은, 단자부(4)의 고착성이 뛰어난 도체(2)를 구성할 수 있다. 가공 경화 지수는 클수록, 가공 경화에 의한 강도의 향상을 기대할 수 있기 때문에, 0.08 이상, 또한 0.1 이상이 바람직하다. 가공 경화 지수는, 파단 연신이 클수록 커지기 쉽다. 그 때문에, 가공 경화 지수를 크게 하려면, 예를 들면 첨가 원소의 종류나 함유량, 열처리 조건 등을 조정해서, 파단 연신을 높이는 것을 들 수 있다. 정출물(후술함)이 미세하고, 평균 결정립 직경이 상술의 특정의 범위를 만족한다고 하는 특정의 조직을 가지는 Al 합금선(22)은, 가공 경화 지수가 0.05 이상을 만족하기 쉽다. 그 때문에, Al 합금의 조직을 지표로서 첨가 원소의 종류나 함유량, 열처리 조건 등을 조정하는 것도, 가공 경화 지수를 조정할 수 있다.
· 기계적 특성, 전기적 특성
실시형태의 Al 합금선(22)은, 상술한 특정의 조성의 Al 합금으로 구성되고, 대표적으로는 시효 처리 등의 열처리를 실시되는 것으로, 인장 강도나 0.2% 내력이 높고 강도가 뛰어날 뿐만 아니라 도전율이 높은 도전성에도 뛰어나다. 조성이나 제조 조건 등에 따라서는, 파단 연신이 높고 인성에도 뛰어난 것으로 할 수 있다. 정량적으로는, Al 합금선(22)은, 인장 강도가 150㎫ 이상인 것, 0.2% 내력이 90㎫ 이상인 것, 파단 연신이 5% 이상인 것, 도전율이 40%IACS 이상인 것으로부터 선택되는 하나 이상을 만족하는 것을 들 수 있다. 열거하는 사항중 두 개의 사항, 또한 세 개의 사항, 특히 넷 모든 사항을 만족하는 Al 합금선(22)은, 내충격성, 피로 특성에 의해 뛰어나거나, 도전성에도 뛰어나거나 한다. 이러한 Al 합금선(22)은 전선의 도체로서 매우 적합하게 이용할 수 있다.
인장 강도가 150㎫ 이상이면 고강도이며, 피로 특성이 뛰어나다. 인장 강도가 상기 범위에서 높을수록 강도가 뛰어나 상기 인장 강도를 160㎫ 이상, 또한 180㎫ 이상, 200㎫ 이상으로 할 수 있다. 인장 강도가 낮으면 파단 연신이나 도전율을 높이기 쉽다.
파단 연신이 5% 이상이면 가요성, 인성이 뛰어나 내충격성이 뛰어나다. 파단 연신이 상기 범위에서 높을수록 가요성, 인성이 뛰어나 굽힘 등을 실시하기 쉽기 때문에, 상기 파단 연신을 6% 이상, 또한 7% 이상, 10% 이상으로 할 수 있다.
Al 합금선(22)은, 대표적으로는 도체(2)에 이용된다. 도전율이 40%IACS 이상이면 도전성이 뛰어나고, 각종의 전선의 도체에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 도전율은 45%IACS 이상, 또한 48%IACS 이상, 50%IACS 이상인 것이 보다 바람직하다.
Al 합금선(22)은, 0.2% 내력도 높은 것이 바람직하다. 인장 강도가 동일한 경우, 0.2% 내력이 높을수록 단자부(4)와의 고착성이 뛰어난 경향이 있기 때문이다. 0.2% 내력이 90㎫ 이상이면, 특히 단자부를 압착 등을 해서 장착한 경우에 단자부와의 고착성에 의해 뛰어나다. 0.2% 내력을 95㎫ 이상, 또한 100㎫ 이상, 130㎫ 이상으로 할 수 있다.
Al 합금선(22)은, 인장 강도에 대한 0.2% 내력의 비가 0.5 이상이라면, 0.2% 내력이 충분히 크고, 고강도로 파단하기 어려울 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 단자부(4)와의 고착성에도 뛰어나다. 이 비는 클수록, 고강도로, 단자부(4)와의 고착성에도 뛰어나므로, 0.55 이상, 또한 0.6 이상인 것이 바람직하다.
인장 강도, 0.2% 내력, 파단 연신, 도전율은, 예를 들면, 첨가 원소의 종류나 함유량, 제조 조건(신선 조건, 열처리 조건 등)을 조정하는 것으로 변경할 수 있다. 예를 들면, 첨가 원소가 많으면 인장 강도나 0.2% 내력이 높아지는 경향이 있으며, 첨가 원소가 적으면 도전율이 높아지는 경향이 있다.
(형상)
실시형태의 Al 합금선(22)의 횡단면 형상은 용도 등에 따라서 적당 선택할 수 있다. 예를 들면, 횡단면 형상이 원형인 환선을 들 수 있다(도 1 참조). 그 외에, 횡단면 형상이 장방형 등의 사각형인 각선 등을 들 수 있다. Al 합금선(22)이 상술의 압축 연선의 소선을 구성하는 경우에는, 대표적으로는 원형이 가압 붕괴된 이상형상이다. 상술의 기포를 평가할 때의 측정 영역은, Al 합금선(22)이 각선 등에서 있으면 장방형의 영역이 이용하기 쉽고, Al 합금선(22)이 환선 등에서 있으면 장방형의 영역에서도 부채형의 영역에서도 어느 하나를 이용해도 좋다. Al 합금선(22)의 횡단면 형상이 소망의 형상이 되도록, 신선 다이스의 형상, 압축 성형용의 다이스의 형상 등을 선택하면 좋다.
(크기)
실시형태의 Al 합금선(22)의 크기(횡단면적, 환선의 경우에는 선직경(직경) 등)는 용도 등에 따라서 적당 선택할 수 있다. 예를 들면, 자동차용 와이어 하네스 등의 각종의 와이어 하네스에 구비되는 전선의 도체에 이용하는 경우, Al 합금선(22)의 선직경은 0.2㎜ 이상 1.5㎜ 이하인 것을 들 수 있다. 예를 들면, 건축물 등의 배선 구조를 구축하는 전선의 도체에 이용하는 경우, Al 합금선(22)의 선직경은 0.1㎜ 이상 3.6㎜ 이하인 것을 들 수 있다. Al 합금선(22)은 고강도 선재이기 때문에, 선직경이 0.1㎜ 이상 1.0㎜ 이하라고 했던 것보다 세경의 용도 등에도 매우 적합하게 이용할 수 있다고 기대된다.
[Al 합금 연선]
실시형태의 Al 합금선(22)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 연선의 소선에 이용할 수 있다. 실시형태의 Al 합금 연선(20)은 복수의 Al 합금선(22)을 꼬아합쳐서 이뤄진다. Al 합금 연선(20)은, 동일 도체 단면적을 가지는 단선의 Al 합금선과 비교해서 단면적이 작은 복수의 소선(Al 합금선(22))을 꼬아합쳐서 구성되기 때문에, 가요성이 뛰어나 굽힘 등을 실시하기 쉽다. 또한, 꼬아합칠 수 있는 것으로, 각 소선인 Al 합금선(22)이 가늘어도, 연선 전체적으로 강도가 뛰어나다. 또한, 실시형태의 Al 합금 연선(20)은, 기포가 적다고 하는 특정의 조직을 가지는 Al 합금선(22)을 소선으로 한다. 이러한 점에서 Al 합금 연선(20)은, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 각 소선인 Al 합금선(22)은 파단하기 어렵고, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어나다. 각 소선인 Al 합금선(22)이 상술한 수소의 함유량, 결정립 직경의 크기 등의 사항이 상술의 특정의 범위를 만족하면, 내충격성, 피로 특성에 더욱 뛰어나다.
Al 합금 연선(20)의 꼬아합침 개수는 적당 선택할 수 있고, 예를 들면, 7, 11, 16, 19, 37개 등을 들 수 있다. Al 합금 연선(20)의 꼬임 피치는 적당 선택할 수 있지만, 꼬임 피치를 Al 합금 연선(20)의 층심 직경의 10배 이상으로 하면, Al 합금 연선(20)으로 구성되는 도체(2)의 단부에 단자부(4)를 장착할 때에 흩어지기 어렵고, 단자부(4)의 설치 작업성이 뛰어나다. 한편으로, 꼬임 피치를 상기 층심 직경의 40배 이하로 하면, 굽힘 등을 실시했을 때에 소선끼리가 비틀림 어렵기 때문에 파단하기 어렵고, 피로 특성이 뛰어나다. 흩어짐 방지와 비틀림 방지를 고려하면, 꼬임 피치는 상기 층심 직경의 15배 이상 35배 이하, 또한 20배 이상 30배 이하로 할 수 있다.
Al 합금 연선(20)은, 또한 압축 성형이 실시된 압축 연선으로 할 수 있다. 이 경우, 단지 꼬아합친 상태보다 선직경을 작게 하거나 외형을 소망의 형상(예를 들면 원형)으로 하거나 할 수 있다. 각 소선인 Al 합금선(22)의 가공 경화 지수가 상술한 바와 같이 큰 경우에는, 강도의 향상, 나아가서는 내충격성, 피로 특성의 향상도 기대할 수 있다.
Al 합금 연선(20)을 구성하는 각 Al 합금선(22)의 조성, 조직, 표면 산화막의 두께, 수소의 함유량, 기계적 특성 및 전기적 특성 등의 사양은, 꼬아합침전에 이용한 Al 합금선(22)의 사양을 실질적으로 유지한다. 꼬아합침후에 열처리를 실시하는 것 등에 의해서는, 표면 산화막의 두께, 기계적 특성 및 전기적 특성이 변화하는 경우가 있다. Al 합금 연선(20)의 사양이 소망의 값으로 되도록, 꼬아합침 조건을 조정하면 좋다.
[피복 전선]
실시형태의 Al 합금선(22)이나 실시형태의 Al 합금 연선(20)(압축 연선이라도 좋다)은 전선용 도체에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 절연 피복을 구비하지 않은 알몸 도체, 절연 피복을 구비하는 피복 전선의 도체의 어느 것에도 이용할 수 있다. 실시형태의 피복 전선(1)은, 도체(2)와, 도체(2)의 외주를 덮는 절연 피복(3)을 구비하고, 도체(2)로서 실시형태의 Al 합금선(22), 또는 실시형태의 Al 합금 연선(20)을 구비한다. 이 피복 전선(1)은, 내충격성, 피로 특성이 뛰어난 Al 합금선(22)이나 Al 합금 연선(20)으로 구성되는 도체(2)를 구비하기 때문에, 내충격성, 피로 특성이 뛰어나다. 절연 피복(3)을 구성하는 절연 재료는 적당 선택할 수 있다. 상기 절연 재료는, 예를 들면, 폴리염화비닐(PVC)이나 논할로겐 수지, 난연성이 뛰어난 재료 등을 들 수 있고, 공지의 것을 이용할 수 있다. 절연 피복(3)의 두께는 소정의 절연 강도를 가지는 범위에서 적당 선택할 수 있다.
[단자부착 전선]
실시형태의 피복 전선(1)은, 자동차나 비행기 등의 기기에 탑재되는 와이어 하네스, 산업용 로봇 등이라고 하는 각종의 전기 기기의 배선, 건축물 등의 배선 등, 각종의 용도의 전선에 이용할 수 있다. 와이어 하네스 등에 구비되는 경우, 대표적으로는, 피복 전선(1)의 단부에는 단자부(4)가 장착된다. 실시형태의 단자부착 전선(10)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 실시형태의 피복 전선(1)과, 피복 전선(1)의 단부에 장착된 단자부(4)를 구비한다. 이 단자부착 전선(10)은, 내충격성, 피로 특성이 뛰어난 피복 전선(1)을 구비하기 때문에, 내충격성, 피로 특성이 뛰어나다. 도 2에서는, 단자부(4)로서 일단에 암형 또는 수형의 감합부(42)를 구비하고, 타단에 절연 피복(3)을 파지시키는 인슐레이션 배럴부(44)를 구비하고, 중간부에 도체(2)를 파지시키는 와이어 배럴부(40)를 구비하는 압착 단자를 예시한다. 그 외의 단자부(4)로서 도체(2)를 용융해서 접속하는 용융 형태의 것 등을 들 수 있다.
압착 단자는, 피복 전선(1)의 단부에 있어서 절연 피복(3)이 제거되어 노출된 도체(2)의 단부에 압착되고, 도체(2)로 전기적 및 기계적으로 접속된다. 도체(2)를 구성하는 Al 합금선(22)이나 Al 합금 연선(20)이, 상술한 바와 같이 가공 경화 지수가 높은 것이면, 도체(2)에 있어서의 압착 단자의 설치 개소는, 그 단면적이 국소적으로 작아지고 있지만, 가공 경화에 의해서 강도가 뛰어나다. 그 때문에, 예를 들면 단자부(4)와 피복 전선(1)의 접속 대상과의 접속시 등에 충격을 받아도, 또한 접속 후에 반복의 굽힘을 받아도, 도체(2)가 단자부(4) 근방에서 파단하는 것을 저감할 수 있고, 이 단자부착 전선(10)은 내충격성, 피로 특성이 뛰어나다.
도체(2)를 구성하는 Al 합금선(22)이나 Al 합금 연선(20)에 대해 상술한 바와 같이 표면 산화막을 얇게 하는 등을 하면, 도체(2)와 단자부(4) 사이에 개재되는 전기 절연물(표면 산화막을 구성하는 산화물 등)을 저감할 수 있고, 도체(2)와 단자부(4) 사이의 접속 저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 이 단자부착 전선(10)은, 내충격성, 피로 특성이 뛰어날 뿐만 아니라, 접속 저항도 작다.
단자부착 전선(10)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피복 전선(1)마다 하나의 단자부(4)가 장착된 형태의 이외에, 복수의 피복 전선(1)에 대해서 하나의 단자부(도시하지 않음)를 구비하는 형태를 들 수 있다. 복수의 피복 전선(1)을 결속구 등에 의해서 묶으면, 단자부착 전선(10)을 취급하기 쉽다.
[Al 합금선의 제조 방법, Al 합금 연선의 제조 방법]
(개요)
실시형태의 Al 합금선(22)은, 대표적으로는, 주조, (열간) 압연이나 압출 등의 중간 가공, 신선이라고 하는 기본 공정에 추가해서, 적당한 시기에 열처리(시효 처리를 포함한다)를 실시하는 것으로 제조할 수 있다. 기본 공정이나 시효 처리의 조건 등은 공지의 조건 등을 참조할 수 있다. 실시형태의 Al 합금 연선(20)은 복수의 Al 합금선(22)을 꼬아합치는 것으로 제조할 수 있다. 꼬아합침 조건 등은 공지의 조건을 참조할 수 있다.
(주조 공정)
특히, 표층에 기포가 적은 실시형태의 Al 합금선(22)은, 예를 들면, 주조 과정에 대해 탕온을 낮게 하면 제조하기 쉽다. 용탕에 분위기 중의 가스가 용해하는 것을 저감할 수 있고, 용존 가스가 적은 용탕으로 주조재를 제조할 수 있다. 용존 가스로서는, 상술한 바와 같이 수소를 들 수 있고, 이 수소는 분위기 중의 수증기가 분해한 것, 분위기 중에 포함되어 있던 것이라고 생각할 수 있다. 용존 수소 등의 용존 가스가 적은 주조재를 소재로 하는 것으로, 압연이나 신선 등의 소성 가공, 시효 처리 등의 열처리를 실시해도, 주조 이후에 있어서 Al 합금에 용존 가스에 기인하는 기포가 적은 상태를 유지하기 쉽다. 그 결과, 최종 선직경의 Al 합금선(22)의 표층이나 내부에 존재하는 기포를 상술의 특정의 범위로 할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 수소의 함유량이 적은 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다. 주조 과정 이후의 공정, 예를 들면, 필링(peeling), 소성 변형을 수반하는 가공(압연, 압출, 신선 등)을 실시하는 것으로, Al 합금의 내부에 갇힌 기포의 위치가 변화하거나 기포의 크기가 어느 정도 작아지거나 한다고 생각할 수 있다. 그러나, 주조재에 존재하는 기포의 합계 함유량이 많으면, 위치 변동이나 크기 변동이 있어도, 최종 선직경의 Al 합금선에 있어서, 표층이나 내부에 존재하는 기포의 합계 함유량이나, 수소의 함유량이 많아지기 쉽다(실질적으로 유지된 채로 있다)라고 생각할 수 있다. 그래서, 탕온을 낮게 하고, 주조재 자체에 포함되는 기포를 충분히 줄이는 것을 제안한다.
구체적인 탕온으로서, 예를 들면 Al 합금에 있어서의 액상선 온도 이상 750℃ 미만을 들 수 있다. 탕온이 낮을수록 용존 가스를 저감할 수 있고, 주조재의 기포를 저감할 수 있기 때문에, 748℃ 이하, 또한 745℃ 이하가 바람직하다. 한편으로, 탕온이 어느 정도 높으면, 첨가 원소를 고용(固溶)하기 쉽기 때문에, 탕온을 670℃ 이상, 또한 675℃ 이상으로 할 수 있다. 이와 같이 탕온을 낮게 하는 것으로, 대기 분위기 등의 수증기를 포함한 분위기로 주조를 실시해도, 용존 가스를 적게 할 수 있고, 나아가서는 용존 가스에 기인하는 기포의 합계 함유량이나, 수소의 함유량을 저감할 수 있다.
탕온을 낮게 하는 것에 추가해서, 주조 과정의 냉각 속도, 특히 탕온으로부터 650℃까지라고 하는 특정의 온도역의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 하면, 분위기 중으로부터의 용존 가스의 증대를 방지하기 쉽다. 상기의 특정의 온도역은 주로 액상역이며, 수소 등이 용해하기 쉽고, 용존 가스가 증대하기 쉽기 때문이다. 한편으로, 상기의 특정의 온도역에 있어서의 냉각 속도가 너무 빠르지 않는 것으로, 응고 도중의 금속 내부의 용존 가스를 외부인 분위기 중에 배출하기 쉽다고 생각할 수 있다. 용존 가스의 증대 억제를 고려하면, 상기 냉각 속도는, 1℃/초 이상, 또한 2℃/초 이상, 4℃/초 이상이 바람직하다. 상기 금속 내부의 용존 가스의 배출 촉진을 고려하면, 상기 냉각 속도는, 30℃/초 이하, 또한 25℃/초 미만, 20℃/초 이하, 20℃/초 미만, 15℃/초 이하, 10℃/초 이하로 할 수 있다. 상기 냉각 속도가 너무 빠르지 않는 것으로, 양산에도 적합하다. 냉각 속도에 따라서는, 과포화 고용체로 할 수 있다. 이 경우, 주조 이후의 공정으로 용체화 처리를 생략해도 좋고, 별도 행해도 좋다.
상술한 바와 같이 주조 과정에 있어서의 특정의 온도역의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 하면, 미세한 정출물을 어느 정도 포함한 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다라는 지견을 얻었다. 여기서, 상술한 바와 같이 상기의 특정의 온도역은, 주로 액상역이며, 액상역으로의 냉각 속도를 빠르게 하면, 응고시에 생성되는 정출물을 작게 하기 쉽다. 그러나, 상술한 바와 같이 탕온을 낮게 했을 경우에 상기 냉각 속도가 너무 빠르면, 특히 25℃/초 이상이라면, 정출물이 생성되기 어려워져, 첨가 원소의 고용량이 많아져 도전율의 저하를 초래하거나, 정출물에 의한 결정립의 플럭스 피닝을 얻기 어려워지거나 한다고 생각할 수 있다. 이것에 대해, 상술한 바와 같이 탕온을 낮게 하고, 또한 상기 온도역의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 하는 것으로, 조대한 정출물을 포함하기 어렵고, 미세하고 비교적 균일적인 크기의 정출물을 어느 정도의 양 포함하기 쉽다. 최종적으로, 표층에 기포가 적고, 미세한 정출물을 어느 정도 포함한 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다. 정출물의 미세화를 고려하면, Mg 및 Si, 원소 α 등의 첨가 원소의 함유량 등에도 의하지만, 상기 냉각 속도는 1℃/초 초과, 또한 2℃/초 이상이 바람직하다.
이상으로부터, 탕온을 670℃ 이상 750℃ 미만, 또한 탕온으로부터 650℃까지의 냉각 속도를 20℃/초 미만으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 주조 과정의 냉각 속도를 상술의 범위에서 빠르게 하면, 미세한 결정 조직을 가지는 주조재를 얻기 쉽고, 첨가 원소를 어느 정도 고용시키기 쉽고, DAS(Dendrite Arm Spacing)를 작게 하기 쉽다는(예를 들면, 50㎛ 이하, 또한 40㎛ 이하), 효과도 기대할 수 있다.
주조는 연속 주조, 금형 주조(빌릿 주조)의 모두 이용할 수 있다. 연속 주조는, 장척인 주조재를 연속적으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 냉각 속도를 빠르게 하기 쉽고, 상술한 바와 같이 기포의 저감, 조대한 정출물의 억제, 결정립이나 DAS의 미세화, 첨가 원소의 고용, 냉각 속도에 따라서는 과포화 고용체의 형성 등의 효과를 기대할 수 있다.
(신선까지의 공정)
주조재에, 대표적으로는 (열간) 압연이나 압출 등의 소성 가공(중간 가공)을 실시한 중간 가공재를 신선에 제공하는 것을 들 수 있다. 연속 주조에 연속해서 열간 압연을 실시해서, 연속 주조 압연재(중간 가공재의 일례)를 신선에 제공할 수도 있다. 상기 소성 가공의 전후에 필링나 열처리를 실시할 수 있다. 필링을 실시하는 것으로, 기포나 표면 상처 등이 존재할 수 있는 표층을 제거할 수 있다. 여기서의 열처리는, 예를 들면, Al 합금의 균질화나 용체화 등을 목적으로 하는 것을 들 수 있다. 균질화 처리의 조건은, 예를 들면, 분위기가 대기 또는 환원 분위기, 가열 온도가 450℃ 이상 600℃ 이하 정도(바람직하게는 500℃ 이상), 보지 시간이 1시간 이상 10시간 이하(바람직하게는 3시간 이상), 냉각 속도가 1℃/분 이하의 서냉을 들 수 있다. 신선전의 중간 가공재에 상기의 조건으로 균질화 처리를 실시하면, 파단 연신이 높고, 인성이 뛰어난 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽고, 특히 중간 가공재를 연속 주조 압연재로 하면, 인성에 의해 뛰어난 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽다. 용체화 처리의 조건은 후술의 조건을 이용할 수 있다.
(신선 공정)
상술의 압연 등의 소성 가공을 거친 소재(중간 가공재)에, 소정의 최종 선직경이 될 때까지 (냉간) 신선 가공을 하고, 신선재를 형성한다. 신선 가공은, 대표적으로는 신선 다이스를 이용해 실시한다. 신선 가공도는, 최종 선직경에 따라 적당 선택하면 좋다.
(꼬아합침 공정)
Al 합금 연선(20)을 제조하는 경우에는, 복수의 선재(신선재, 또는 신선 후에 열처리를 실시한 열처리재)를 준비하고, 이것들을 소정의 꼬임 피치(예를 들면, 층심 직경의 10배~40배)로 꼬아합친다. Al 합금 연선(20)을 압축 연선으로 하는 경우에는, 꼬아합침후에 소정의 형상으로 압축 성형한다.
(열처리)
신선 도중 및 신선 공정 이후의 임의의 시기의 신선재 등에 열처리를 실시할 수 있다. 신선 도중에 실시하는 중간 열처리는, 예를 들면, 신선 가공시에 도입된 왜곡을 제거하고, 가공성을 높이는 것을 목적으로 하는 것을 들 수 있다. 신선 공정 이후의 열처리는, 용체화 처리를 목적으로 하는 것, 시효 처리를 목적으로 하는 것 등을 들 수 있다. 적어도 시효 처리를 목적으로 하는 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 시효 처리에 의해서, Al 합금중의 Mg나 Si, 조성에 따라서는 원소 α(예를 들면 Zr 등)라고 하는 첨가 원소를 포함한 석출물을 Al 합금중에 분산시키고, 시효 경화에 의한 강도의 향상, 및 고용원소의 저감에 의한 도전율의 향상을 도모할 수 있기 때문이다. 그 결과, 고강도 및 고인성으로, 내충격성, 피로 특성에도 뛰어난 Al 합금선(22)이나 Al 합금 연선(20)을 제조할 수 있다. 열처리를 실시하는 시기는, 신선 도중, 신선 후(연선전), 연선 후(압축 성형전), 압축 성형 후의 적어도 하나의 시기를 들 수 있다. 복수의 시기에 열처리를 실시해도 좋다. 용체화 처리를 실시하는 경우, 용체화 처리는, 시효 처리보다 전(직전이 아니어도 좋다)에 실시한다. 신선 도중이나 연선전에 상술의 중간 열처리나 용체화 처리 등을 실시하면, 가공성을 높일 수 있고, 신선 가공이나 꼬아합침 등을 실시하기 쉽다. 열처리 후의 특성이 소망한 범위를 만족하도록 열처리 조건을 조정하면 좋다. 예를 들면 파단 연신이 5% 이상을 만족하도록 열처리를 실시하는 것으로, 가공 경화 지수가 상술의 특정의 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조할 수도 있다.
열처리는, 파이프 노(爐)나 통전 노 등의 가열 용기에 열처리 대상을 연속적으로 공급해 가열하는 연속 처리에서도, 분위기 노 등의 가열 용기에 열처리 대상을 봉입한 상태로 가열하는 배치 처리에서도 모두 이용할 수 있다. 연속 처리에서는, 예를 들면, 비접촉식의 온도계에 의해서 선재의 온도를 측정하고, 열처리 후의 특성이 소정의 범위가 되도록 제어 파라미터를 조정하는 것을 들 수 있다. 배치 처리의 구체적인 조건은, 예를 들면, 이하를 들 수 있다.
(용체화 처리) 가열 온도가 450℃ 이상 620℃ 이하 정도(바람직하게는 500℃ 이상 6000℃ 이하), 보지 시간이 0.005초 이상 5시간 이하(바람직하게는 0.01초 이상 3시간 이하), 냉각 속도가 100℃/분 이상, 또한 200℃/분 이상의 급냉
(중간 열처리) 가열 온도가 250℃ 이상 550℃ 이하, 가열 시간이 0.01초 이상 5시간 이하
(시효 처리) 가열 온도가 100℃ 이상 300℃ 이하, 또한 140℃ 이상 250℃ 이하, 보지 시간이 4시간 이상 20시간 이하, 또한 16시간 이하
열처리중의 분위기는, 예를 들면, 대기 분위기라고 하는 산소 함유량이 비교적 많은 분위기, 또는 산소 함유량이 대기보다 적은 저산소 분위기를 들 수 있다. 대기 분위기로 하면, 분위기 제어가 필요하지 않지만, 표면 산화막이 두껍게 형성되어 쉽다(예를 들면, 50㎚ 이상). 그 때문에, 대기 분위기로 하는 경우에는, 보지 시간을 짧게 하기 쉬운 연속 처리로 하면, 표면 산화막의 두께가 상술의 특정의 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽다. 저산소 분위기는, 진공 분위기(감압 분위기), 불활성 가스 분위기, 환원 가스 분위기 등을 들 수 있다. 불활성 가스는 질소나 아르곤 등을 들 수 있다. 환원 가스는, 수소 가스, 수소와 불활성 가스를 포함한 수소 혼합 가스, 일산화탄소와 이산화탄소와의 혼합 가스 등을 들 수 있다. 저산소 분위기에서는 분위기 제어가 필요하지만, 표면 산화막을 얇게 하기 쉽다(예를 들면, 50㎚ 미만). 그 때문에, 저산소 분위기로 하는 경우에는, 분위기 제어를 실시하기 쉬운 배치 처리로 하면, 표면 산화막의 두께가 상술의 특정의 범위를 만족하는 Al 합금선(22), 바람직하게는 표면 산화막의 두께가 보다 얇은 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽다.
상술한 바와 같이 Al 합금의 조성을 조정함과 동시에(바람직하게는 Ti 및 B의 쌍방, 원소 α 중 미세화 효과가 있는 원소 등을 첨가), 연속 주조재 또는 연속 주조 압연재를 소재에 이용하면, 결정립 직경이 상술의 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽다. 특히, 연속 주조재에 압연 등의 소성 가공을 실시한 소재 또는 연속 주조 압연재로부터 최종 선직경의 신선재가 될 때까지의 신선 가공도를 80% 이상으로 하고, 최종 선직경의 신선재, 또는 연선, 또는 압축 연선에 파단 연신이 5% 이상이 되도록 열처리(특히 시효 처리)를 실시하면, 결정립 직경이 50㎛ 이하인 Al 합금선(22)을 더욱 제조하기 쉽다. 이 경우에, 신선 도중에도 열처리를 실시해도 좋다. 이러한 결정 조직의 제어 및 파단 연신의 제어를 실시하는 것으로, 가공 경화 지수가 상술의 특정의 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조할 수도 있다.
(그 외의 공정)
그 외에, 표면 산화막의 두께의 조정 방법으로서 최종 선직경의 신선재를 고온 고압의 열수의 존재하에 노출하는 것, 최종 선직경의 신선재에 물을 도포하는 것, 대기 분위기의 연속 처리로 열처리 후에 수냉하는 경우에 수냉 후에 건조 공정을 마련하는 것 등을 들 수 있다. 열수에 노출하거나, 물을 도포하거나 하는 것으로 표면 산화막이 두꺼워지는 경향이 있다. 상기의 수냉 후에 건조시키는 것으로, 수냉에 기인하는 베마이트(boehmite)층의 형성을 방지하고, 표면 산화막이 얇아지는 경향이 있다.
[피복 전선의 제조 방법]
실시형태의 피복 전선(1)은, 도체(2)를 구성하는 실시형태의 Al 합금선(22)또는 Al 합금 연선(20)(압축 연선이라도 좋다)을 준비하고, 도체(2)의 외주에 절연 피복(3)을 압출 등에 의해서 형성하는 것으로 제조할 수 있다. 압출 조건 등은 공지의 조건을 참조할 수 있다.
[단자부착 전선의 제조 방법]
실시형태의 단자부착 전선(10)은, 피복 전선(1)의 단부에 있어서, 절연 피복(3)을 제거해서 도체(2)를 노출시켜, 단자부(4)를 장착하는 것으로 제조할 수 있다.
[시험예 1]
Al 합금선을 여러 가지의 조건으로 제작하고 특성을 조사했다. 또한, 이 Al 합금선을 이용해 Al 합금 연선을 제작하고, 또한 이 Al 합금 연선을 도체로 하는 피복 전선을 제작하고, 그 단부에 압착 단자를 장착해서 얻어진 단자부착 전선의 특성을 조사했다.
이 시험에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이 제법 A로부터 제법 G에 나타내는 공정을 순서대로 실시하고, 와이어 로드(WR)를 제작해 최종적으로 시효재를 제조한다. 구체적인 공정은 이하와 같다. 각 제법은, 도 5의 제 1 란에 나타내는 공정에 대해서, 체크표를 부여한 공정을 실시한다.
(제법 A) WR⇒신선⇒열처리(용체화)⇒시효
(제법 B) WR⇒열처리(용체화)⇒신선⇒시효
(제법 C) WR⇒열처리(용체화)⇒신선⇒열처리(용체화)⇒시효
(제법 D) WR⇒필링⇒신선⇒중간 열처리⇒신선⇒열처리(용체화)⇒시효
(제법 E) WR⇒열처리(용체화)⇒필링⇒신선⇒중간 열처리⇒신선⇒열처리(용체화)⇒시효
(제법 F) WR⇒신선⇒시효
(제법 G) WR⇒열처리(용체화, 배치)⇒신선⇒시효
시료 No. 1로부터 No. 71, No. 101로부터 No. 106, No. 111로부터 No. 115는 제법 C로 제조한 시료이다. 시료 No. 72로부터 No. 77은 순서대로, 제법 A, B, D로부터 G로 제조한 시료이다. 이하, 제법 C의 구체적인 제조 과정을 설명한다. 제법 C 이외의 각 제법에 있어서, 제법 C와 동일 공정은 동일 조건으로 한다. 제법 D, E의 필링은, 선재 표면으로부터 두께 150㎛ 정도를 제거, 중간 열처리는, 고주파 유도 가열 방식의 연속 처리이다(선재 온도: 300℃ 정도). 제법 G의 용체화 처리의 조건은 540℃×3시간의 배치 처리이다.
베이스로서 순알루미늄(99.7질량% 이상 Al)을 준비해 용해하고, 얻어진 용탕(용융 알루미늄)에 표 1로부터 표 4에 나타내는 첨가 원소의 함유량이, 표 1로부터 표 4에 나타내는 양(질량%)이 되도록 투입하고, Al 합금의 용탕을 제작한다. 성분 조정을 실시한 Al 합금의 용탕은, 수소 가스 제거 처리나 이물 제거 처리를 실시하면, 수소의 함유량을 저감하거나, 이물을 저감하거나 하기 쉽다.
준비한 Al 합금의 용탕을 이용하고, 연속 주조 압연재, 또는 빌릿 주조재를 제작한다. 연속 주조 압연재는, 벨트-휠식의 연속 주조 압연기와, 준비한 Al 합금의 용탕을 이용해 주조 및 열간 압연을 연속적으로 가서 제작하고, φ9.5㎜의 와이어 로드로 한다. 빌릿 주조재는, 소정의 고정 주형에 Al 합금의 용탕을 주탕하고 냉각해서 제작한다. 빌릿 주조재에 균질화 처리를 실시한 후, 열간 압연을 실시해서, φ9.5㎜의 와이어 로드(압연재)를 제작한다. 표 5 내지 표 8에, 주조법의 종별(연속 주조 압연재는 「연속」, 빌릿 주조재는 「빌릿」이라고 표시한다), 용탕 온도(℃), 주조 과정의 냉각 속도(탕온으로부터 650℃까지의 평균 냉각 속도, ℃/초)를 나타낸다. 냉각 속도는, 수냉 기구 등을 이용하고, 냉각 상태를 조정하는 것으로 변화시켰다.
상기의 와이어 로드에 530℃×5시간의 조건으로 용체화 처리(배치 처리)를 실시한 후, 냉간 신선 가공을 하고, 선직경 φ0.3㎜의 신선재, 선직경 φ0.25㎜의 신선재, 선직경 φ0.32㎜의 신선재를 제작한다.
얻어진 선직경 φ0.3㎜의 신선재에 용체화 처리를 실시한 후, 시효 처리를 가해 시효재(Al 합금선)를 제작한다. 용체화 처리는, 고주파 유도 가열 방식의 연속 처리이며, 비접촉식의 적외 온도계로 선재 온도를 측정하고, 선재 온도가 300℃ 이상이 되도록 통전 조건을 제어한다. 시효 처리는, 상형로를 이용한 배치 처리이며, 표 5 내지 표 8에 나타내는 온도(℃), 시간(시간(H)), 분위기로 실시한다. 시료 No. 113은, 대기 분위기로의 시효 처리 후에 베마이트 처리(100℃×15분)를 실시한다(표 8에서는 분위기의 란에 「*」를 부여하고 있다).
[표 1]
Figure 112019044031499-pct00001
[표 2]
Figure 112019044031499-pct00002
[표 3]
Figure 112019044031499-pct00003
[표 4]
Figure 112019044031499-pct00004
[표 5]
Figure 112019044031499-pct00005
[표 6]
Figure 112019044031499-pct00006
[표 7]
Figure 112019044031499-pct00007
[표 8]
Figure 112019044031499-pct00008
(기계적 특성, 전기적 특성)
얻어진 선직경 φ0.3㎜의 시효재에 대해서, 인장 강도(㎫), 0.2% 내력(㎫), 파단 연신(%), 가공 경화 지수, 도전율(%IACS)을 측정했다. 또한, 인장 강도에 대한 0.2% 내력의 비 「내력/인장」을 구했다. 이러한 결과를 표 9 내지 표 12에 나타낸다.
인장 강도(㎫), 0.2% 내력(㎫), 파단 연신(%)은, JIS Z 2241(금속 재료 인장 시험 방법, 1998년)에 준거하고, 범용의 인장 시험기를 이용해 측정했다. 가공 경화 지수란, 인장 시험의 시험력을 단축 방향으로 적용했을 때의 소성 왜곡역에 있어서의 진응력 σ와 진왜곡 ε와의 식 σ=C×εn에 있어서, 진왜곡 ε의 지수 n으로서 정의된다. 상기 식에 있어서, C는 강도 정수이다. 상기의 지수 n은, 상기의 인장 시험기를 이용해 인장 시험을 실시해 S-S 곡선을 작성하는 것으로 구할 수 있다(JIS G 2253, 2011년도 참조). 도전율(%IACS)은, 브릿지법에 의해 측정했다.
(피로 특성)
얻어진 선직경 φ0.3㎜의 시효재에 대해서, 굴곡 시험을 실시하고, 파단까지의 회수를 측정했다. 굴곡 시험은, 시판의 반복 굽힘 시험기를 이용해 측정했다. 여기에서는, 각 시료의 선재에 0.3%의 굽힘 왜곡이 더해지는 지그를 사용하고, 12.2㎫의 부하를 인가한 상태로 반복의 굽힘을 실시한다. 시료마다 3개 이상의 굴곡 시험을 실시하고, 그 평균(회)을 표 9 내지 표 12에 나타낸다. 파단까지의 회수가 높을수록, 반복의 굽힘에 의해서 파단하기 어렵고, 피로 특성이 뛰어나다고 말할 수 있다.
[표 9]
Figure 112019044031499-pct00009
[표 10]
Figure 112019044031499-pct00010
[표 11]
Figure 112019044031499-pct00011
[표 12]
Figure 112019044031499-pct00012
얻어진 선직경 φ0.25㎜ 또는 선직경 φ0.32㎜의 신선재(상술의 시효 처리, 및 시효 직전의 용체화 처리를 가하지 않은 것, 제법 B, F, G는 시효 처리를 가하지 않은 것)를 이용해 연선을 제작한다. 여기에서는, 선직경 φ0.25㎜의 선재를 7개 이용한 연선을 제작한다. 또한, 선직경 φ0.32㎜의 선재를 7개 이용한 연선을 더욱 압축 성형한 압축 연선을 제작한다. 연선의 단면적, 및 압축 연선의 단면적은 모두 0.35㎜2(0.35sq)이다. 꼬임 피치는 20㎜(선직경 φ0.25㎜의 신선재를 이용했을 경우에서는 층심 직경의 약 40배, 선직경 φ0.32㎜의 신선재를 이용했을 경우에서는 층심 직경의 약 32배)이다.
얻어진 연선, 압축 연선에 용체화 처리, 시효 처리를 순서대로 실시한다(제법 B, F, G는 시효 처리만). 어느 열처리 조건도 상술의 0.3㎜의 신선재에 실시한 열처리 조건과 마찬가지로 하고, 용체화 처리는 고주파 유도 가열 방식의 연속 처리, 시효 처리는 표 5 내지 표 8에 나타내는 조건으로 실시하는 배치 처리이다(시료 No. 113의 *는 상술 참조). 얻어진 시효 연선을 도체로 하고, 도체의 외주에 절연 재료(여기에서는, 할로겐 프리 절연 재료)에 의해서 절연 피복(두께 0.2㎜)을 형성하고, 피복 전선을 제작한다. 시료 No. 112는, 시효 온도를 300℃, 보지 시간을 50시간으로 하고, 다른 시료보다 고온 장시간의 시효로 한다.
얻어진 각 시료의 피복 전선, 또는 이 피복 전선에 압착 단자를 장착한 단자부착 전선에 대해서, 이하의 항목을 조사했다. 이하의 항목은, 상기 피복 전선의 도체를 연선으로 하는 것과 압축 연선으로 하는 것이라는 쌍방에 대해서 조사했다. 표 13 내지 표 16에는, 도체를 연선으로 하는 경우의 결과를 나타내지만, 도체를 압축 연선으로 하는 경우의 결과와 비교하여, 양자에게 큰 차이가 없는 것을 확인하고 있다.
(조직 관찰)
· 기포
얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 횡단면을 취하고, 도체(Al 합금선으로 구성되는 연선 또는 압축 연선, 이하 동일)를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 표층 및 내부의 기포, 결정립 직경을 조사했다. 여기에서는, 도체를 구성하는 각 Al 합금선에 대해서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이 30㎛×장변 길이 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역을 취한다. 즉, 하나의 시료에 대해서, 연선을 구성해 있던 7개의 Al 합금선의 각각으로부터, 하나의 표층 기포 측정 영역을 취하고, 합계 7개의 표층 기포 측정 영역을 취한다. 그리고, 각 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적을 구한다. 시료마다, 합계 7개의 표층 기포 측정 영역에 있어서의 기포의 합계 단면적을 조사한다. 이 합계 7개의 측정 영역에 있어서의 기포의 합계 단면적을 평균한 값을 합계 면적 A(㎛2)로서 표 13 내지 표 16에 나타낸다.
상술의 장방형의 표층 기포 측정 영역에 대신하여, 두께 30㎛의 환상의 표층 영역으로부터, 면적이 1500㎛2인 부채형의 기포 측정 영역을 취하고, 상술의 장방형의 표층 기포 측정 영역에서 평가했을 경우와 동일하게 하고, 부채형의 기포 측정 영역에 있어서의 기포의 합계 면적 B(㎛2)를 구했다. 그 결과를 표 13 내지 표 16에 나타낸다.
또한, 기포의 합계 단면적의 측정은, 관찰상에 2값화 처리 등의 화상 처리를 실시하고, 처리상으로부터 기포를 추출하면 용이하게 실시할 수 있다.
상기 횡단면에 있어서, 도체를 구성하는 각 Al 합금선에 대해서, 단변 길이 30㎛×장변 길이 50㎛인 장방형의 내부 기포 측정 영역을 취한다. 내부 기포 측정 영역은, 상기 장방형의 중심이 각 Al 합금선의 중심으로 겹치도록 취한다. 그리고, 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적에 대한 내부 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적의 비 「내부/표층」을 구한다. 시료마다, 합계 7개의 표층 기포 측정 영역 및 내부 기포 측정 영역을 취해서 비 「내부/표층」을 구한다. 이 합계 7개의 측정 영역에 있어서의 비 「내부/표층」을 평균한 값을 비 「내부/표층 A」로서, 표 13 내지 표 16에 나타낸다. 상술의 장방형의 표층 기포 측정 영역에서 평가했을 경우와 동일하게 하고, 상술의 부채형의 기포 측정 영역으로 했을 경우의 상기 비 「내부/표층 B」를 구하고, 그 결과를 표 13 내지 표 16에 나타낸다.
· 결정립 직경
또한, 상기 횡단면에 있어서, JIS G 0551(강-결정립도의 현미경 시험 방법, 2013년)에 준거하고, SEM 관찰상에 시험선을 그어, 각 결정립에 있어서, 시험선을 분단하는 길이를 결정립 직경으로 한다(절단법). 시험선의 길이는, 이 시험선에 의해서 10개 이상의 결정립이 분단되는 정도로 한다. 하나의 횡단면에 대해서, 3개의 시험선을 긋고, 각 결정립 직경을 구하고, 이러한 결정립 직경을 평균한 값을 평균 결정립 직경(㎛)으로서 표 13 내지 표 16에 나타낸다.
(수소 함유량)
얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거해서 도체만으로 하고, 도체 100g당의 수소의 함유량(㎖/100g)을 측정했다. 그 결과를 표 13 내지 표 16에 나타낸다. 수소의 함유량은 불활성 가스 용융법에 따라 측정한다. 상세하게는, 아르곤 기류중에서 흑연 도가니중에 시료를 투입하고, 가열 용융해서 수소를 다른 가스와 함께 추출한다. 추출한 가스를 분리 컬럼에 통과시켜 수소를 다른 가스와 분리하고, 열전도도 검출기로 측정하고, 수소의 농도를 정량하는 것으로 수소의 함유량을 구한다.
(표면 산화막)
얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거해서 도체만으로 하고, 도체를 구성하는 연선 또는 압축 연선을 풀고, 각 소선의 표면 산화막을 이하와 같이 해서 측정했다. 여기에서는, 각 소선(Al 합금선)의 표면 산화막의 두께를 조사한다. 시료마다 합계 7개의 소선에 있어서의 표면 산화막의 두께를 조사하고, 이 합계 7개의 소선에 있어서의 표면 산화막의 두께를 평균한 값을 표면 산화막의 두께(㎚)로서 표 13 내지 표 16에 나타낸다. 크로스 섹션 폴리셔-(CP) 가공을 실시하고, 각 소선의 단면을 취하고, 단면을 SEM 관찰한다. 50㎚ 정도를 초과하는 비교적 두꺼운 산화막에 대해서는, 이 SEM 관찰상을 이용해 두께를 측정한다. SEM 관찰에 있어서, 50㎚ 정도 이하의 비교적 얇은 산화막을 가지는 경우에는, 별도, X선 광전자 분광 분석(ESCA)에 의해서 깊이 방향의 분석(스패터링과 에너지 분산형 X선 분석(EDX)에 의한 분석을 반복한다)을 실시해 측정한다.
(내충격성)
얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 특허문헌 1을 참조하고, 내충격성(J/m)을 평가했다. 개략을 설명하면, 평점간 거리가 1m인 시료의 선단에 추를 장착하고, 이 추를 1m 상방으로 들어 올린 후, 자유 낙하시켜, 시료가 단선하지 않는 최대의 추의 질량(㎏)을 측정한다. 이 추의 질량에 중력 가속도(9.8m/s2)와 낙하 거리(1m)를 곱한 곱셈값을 낙하 거리(1m)로 나눈 값을 내충격성의 평가 파라미터(J/m 또는 (N·m)/m)로 한다. 구한 내충격성의 평가 파라미터를 도체 단면적(여기에서는 0.35㎜2)으로 나눈 값을 단위면적 당의 내충격성의 평가 파라미터(J/m·㎜2)로서 표 13 내지 표 16에 나타낸다.
(단자 고착력)
얻어진 각 시료의 단자부착 전선에 대해서, 특허문헌 1을 참조하여, 단자 고착력(N)을 평가했다. 개략을 설명하면, 단자부착 전선의 일단에 장착된 단자부를 단자 척으로 협지하고, 피복 전선의 타단의 절연 피복을 제거하고, 도체 부분을 도체 척으로 협지한다. 양 척으로 양단을 협지한 각 시료의 단자부착 전선에 대해서, 범용의 인장 시험기를 이용해 파단시의 최대 하중(N)을 측정하고, 이 최대 하중(N)을 단자 고착력(N)으로서 평가한다. 구한 최대 하중을 도체 단면적(여기에서는 0.35㎜2)으로 나눈 값을 단위면적 당의 단자 고착력(N/㎜2)으로서 표 13 내지 표 16에 나타낸다.
[표 13]
Figure 112019044031499-pct00013
[표 14]
Figure 112019044031499-pct00014
[표 15]
Figure 112019044031499-pct00015
[표 16]
Figure 112019044031499-pct00016
Mg 및 Si를 특정의 범위에서 포함하고, 적당 특정의 원소 α 등을 특정의 범위에서 포함한다고 하는 특정의 조성의 Al-Mg-Si계 합금으로 구성되고, 시효 처리가 실시된 시료 No. 1로부터 No. 77(이하, 통합해서, 시효 시료군이라고 부르는 일이 있다)의 Al 합금선은, 특정의 조성외인 시료 No. 101로부터 No. 106(이하, 정리해 비교 시료군이라고 부르는 일이 있다)의 Al 합금선과 비교하여, 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이 내충격성의 평가 파라미터값이 높고, 4J/m 이상이다. 또한, 시효 시료군의 Al 합금선은, 표 9로부터 표 11에 나타내는 바와 같이 파단 연신이 높고, 굴곡 회수도 높은 수준에 있다. 이것으로부터, 시효 시료군의 Al 합금선은, 비교 시료군의 Al 합금선과 비교하여, 뛰어난 내충격성과 뛰어난 피로 특성을 균형있게 가지는 것을 알았다. 또한, 시효 시료군은, 기계적 특성이나 전기적 특성이 뛰어난 것, 즉 인장 강도가 높고, 도전율도 높을 뿐만 아니라, 파단 연신도 높은 것으로, 여기에서는 또한 0.2% 내력도 높다. 정량적으로는, 시효 시료군의 Al 합금선은, 인장 강도가 150㎫ 이상, 0.2% 내력이 90㎫ 이상, 파단 연신이 5% 이상, 도전율이 40%IACS 이상을 만족한다. 게다가, 인장 강도와 0.2% 내력과의 비 「내력/인장」도 높고, 0.5 이상이다. 또한, 시효 시료군의 Al 합금선은, 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이, 단자부와의 고착성에도 뛰어난 것을 알았다(40 N 이상). 이 이유의 하나로서, 시효 시료군의 Al 합금선은, 가공 경화 지수가 0.05 이상으로 크기 때문에(표 9로부터 표 11), 압착 단자를 압착했을 때의 가공 경화에 의한 강도 향상 효과를 양호하게 얻을 수 있었기 때문이라고 생각할 수 있다.
이하의 기포에 관한 사항에 대해서는, 장방형의 측정 영역 A를 이용한 평가 결과, 부채형의 측정 영역 B를 이용한 평가 결과를 참조한다.
특히, 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이 시효 시료군의 Al 합금선은, 표층에 존재하는 기포의 합계 면적이 2.0㎛2 이하이며, 표 16에 나타내는 시료 No. 111, No. 114, No. 115의 Al 합금선과 비교해서 적다. 이 표층의 기포에 주목해서, 동일 조성인 시료 No. 20과 시료 No. 111, 시료 No. 47과 시료 No. 114, 시료 No. 71과 시료 No. 115를 비교한다. 기포가 적은 시료 No. 20, No. 47, No. 71이, 내충격성이 뛰어날 뿐만 아니라(표 14, 표 15), 굴곡 회수가 많고 피로 특성에도 뛰어난 것을 알았다(표 10, 표 11). 이 이유의 하나로서, 표층에 기포가 많은 시료 No. 111, No. 114, No. 115의 Al 합금선에서는, 충격이나 반복의 굽힘을 받았을 경우에 기포가 균열의 기점이 되어 파단하기 쉬워졌다고 생각할 수 있다. 이것으로부터, Al 합금선의 표층에 있어서, 기포를 저감하는 것으로, 내충격성 및 피로 특성을 향상할 수 있다고 말할 수 있다. 또한, 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이 시효 시료군의 Al 합금선은, 수소의 함유량이 표 16에 나타내는 시료 No. 111, No. 114, No. 115의 Al 합금선과 비교해서 적다. 이것으로부터, 기포의 한 요인은 수소라고 생각할 수 있다. 시료 No. 111, No. 114, No. 115에서는 탕온이 높고, 용탕중의 용존 가스가 많이 존재하기 쉽다고 생각할 수 있고, 이 용존 가스에 유래하는 수소가 많아졌다고 생각할 수 있다. 이러한 점에서, 상기 표층의 기포를 저감하려면, 주조 과정에서 탕온을 낮음으로 하는 것(여기에서는 750℃ 미만)이 효과적이라고 할 수 있다.
그 외에, 시료 No. 10(표 13)과 시료 No. 22로부터 No. 24(표 14)와의 비교 등에 의해서, Cu를 함유하면, 수소를 저감하기 쉬운 것을 알았다.
또한, 이 시험으로부터 이하와 같이 말할 수 있다.
(1) 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이, 시효 시료군의 Al 합금선은, 표층 뿐만 아니라 내부에 존재하는 기포도 적다. 정량적으로는, 기포의 합계 면적의 비 「내부/표층」이 44 이하, 여기에서는 35 이하이며, 많은 시료가 20 이하, 또한 10 이하이다. 동일 조성인 시료 No. 20과 시료 No. 111을 비교하면, 비 「내부/표층」이 작은 시료 No. 20이 굴곡 회수가 많고(표 10, 표 12), 내충격성의 파라미터값도 높다(표 14, 표 16). 이 이유의 하나로서, 내부에 기포가 많은 시료 No. 111의 Al 합금선에서는, 반복의 굽힘 등을 받았을 경우에 기포를 거쳐서, 표층에서 내부로 균열이 진전해 파단하기 쉬워졌다고 생각할 수 있다. 이것으로부터, Al 합금선의 표층 및 내부에 있어서, 기포를 저감하는 것으로, 내충격성이나 피로 특성을 향상할 수 있다고 말할 수 있다. 또한, 이 시험으로부터, 냉각 속도가 큰 만큼 비 「내부/표층」이 작아지기 쉽다고 말할 수 있다. 따라서, 상기 내부의 기포를 저감하려면, 주조 과정에서 탕온을 낮음으로 함과 동시에 650℃까지의 온도역에 있어서의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 하는 것(여기에서는 0.5℃/초 초과, 또한 1℃/초 이상, 바람직하게는 25℃/초 미만, 또한 20℃/초 미만)이 효과적이라고 할 수 있다.
(2) 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이 시효 시료군의 Al 합금선은 결정립 직경이 작다. 정량적으로는, 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하이며, 많은 시료는 35㎛ 이하이며, 또한 30㎛ 이하이며, 20㎛ 이하의 시료도 있고, 시료 No. 112(표 16)보다 작다. 동일 조성인 시료 No. 20(표 10)과 시료 No. 112(표 12)를 비교하면, 시료 No. 20이 굴곡 회수가 2배 정도 많다. 따라서, 결정립 직경이 작은 것은, 특히 피로 특성의 향상에 기여한다고 생각할 수 있다. 그 외에, 이 시험으로부터, 예를 들면, 시효 온도를 낮음으로 하거나, 보지 시간을 짧음으로 하거나 하면, 결정립 직경을 작게 하기 쉽다고 말할 수 있다.
(3) 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이 시효 시료군의 Al 합금선은, 표면 산화막을 가지지만 얇고(표 16의 시료 No. 113과 비교 참조), 120㎚ 이하이다. 그 때문에, 이러한 Al 합금선은, 단자부와의 접속 저항의 증대를 저감할 수 있고, 저저항인 접속 구조를 구축할 수 있다고 생각할 수 있다. 또한, 시효 시료군의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거해서 도체만으로 하고, 도체를 구성하는 연선 또는 압축 연선을 풀어 소선으로 분해하고, 임의의 1개의 소선을 시료로서 소금물 분무 시험을 실시해서, 부식의 유무를 목시 확인해서 조사했는데, 부식이 없었다. 소금물 분무 시험의 조건은, 5질량% 농도의 NaCl 수용액을 이용해 시험 시간을 96시간으로 한다. 이것으로부터, 표면 산화막을 적절한 두께로 구비하는 것으로(여기에서는 1㎚ 이상), 내식성의 향상에 기여한다고 생각할 수 있다. 그 외에, 이 시험으로부터, 시효 처리 등의 열처리를 대기 분위기로 하거나 베마이트층이 형성될 수 있는 조건으로 하거나 하면 표면 산화막이 두꺼워지기 쉽고, 저산소 분위기로 하면 얇아지기 쉽다고 말할 수 있다.
(4) 표 11, 표 15에 나타내는 바와 같이 제법 A, B, D로부터 G로 변경했을 경우(시료 No. 72로부터 No. 77)에서도, 표층에 기포가 적고, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어난 Al 합금선을 얻을 수 있다고 말할 수 있다. 특히, 주조시의 용탕 온도를 적절히 하는 것으로, 이후의 공정을 여러 가지 변경해도 표층에 기포가 적고, 내충격성 및 피로 특성이 뛰어난 Al 합금선을 제조할 수 있고, 제조 조건의 자유도가 높다.
상술한 바와 같이 특정의 조성의 Al-Mg-Si계 합금으로 이뤄지고, 시효 처리를 실시한 Al 합금선으로서, 표층에 존재하는 기포가 적은 것은, 고강도, 고인성, 고도전율이며, 단자부와의 접속 강도에도 뛰어날 뿐만 아니라, 내충격성 및 피로 특성에도 뛰어나다. 이러한 Al 합금선은, 피복 전선의 도체, 특히 단자부가 장착되는 단자부착 전선의 도체에 매우 적합하게 이용할 수 있다고 기대된다.
본 발명은 이러한 예시로 한정되는 것이 아니고, 청구의 범위에 의해서 나타나 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
예를 들면, 시험예 1의 합금의 조성, 선재의 단면적, 연선의 꼬아합침수, 제조 조건(탕온, 주조시의 냉각 속도, 열처리 시기, 열처리 조건 등)을 적당 변경할 수 있다.
[부기]
내충격성 및 피로 특성이 뛰어난 알루미늄 합금선으로서 이하의 구성으로 할 수 있다.
[부기 1]
알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선으로서,
상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03질량% 이상 1.5질량% 이하, Si를 0.02질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이뤄지고,
상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 환상의 표층 영역으로부터, 1500㎛2의 부채형의 기포 측정 영역을 취하고, 상기 부채형의 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하인 알루미늄 합금선.
상기 [부기 1]에 기재의 알루미늄 합금선은, 또한, 인장 강도·0.2% 내력·파단 연신이라고 하는 기계적 특성, 결정립 직경, 가공 경화 지수, 수소 함유량의 적어도 하나의 사항이 상술의 특정의 범위를 만족하면, 내충격성 및 피로 특성이 보다 뛰어나다. 또한, 상기 [부기 1]에 기재의 알루미늄 합금선은, 도전율이 상술의 특정의 범위를 만족하면 도전성이 뛰어나, 표면 산화막이 상술의 특정의 범위를 만족하면 내식성이 뛰어나다. 상기 [부기 1]에 기재의 알루미늄 합금선은, 상술의 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 또는 단자부착 전선에 이용할 수 있다.
1: 피복 전선
10: 단자부착 전선
2: 도체
20: 알루미늄 합금 연선
22: 알루미늄 합금선(소선)
220: 표층 영역
222: 표층 기포 측정 영역
224: 기포 측정 영역
22S: 단변
22L: 장변
P: 접점
T: 접선
C: 직선
g: 공극
3: 절연 피복
4: 단자부
40: 와이어 배럴부
42: 감합부
44: 인슐레이션 배럴부

Claims (12)

  1. 알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03질량% 이상 1.5질량% 이하, Si를 0.02질량% 이상 2.0질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이뤄지고,
    상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역을 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛2 이하이며,
    상기 알루미늄 합금선의 선직경이 0.1㎜ 이상 3.6㎜ 이하이며,
    인장 강도가 150㎫ 이상이며,
    0.2% 내력이 90㎫ 이상이며,
    파단 연신이 5% 이상이며,
    도전율이 40%IACS 이상이고,
    수소의 함유량이 8.0㎖/100g 이하인
    알루미늄 합금선.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 30㎛이며, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 내부 기포 측정 영역을 이 장방형의 중심이 상기 알루미늄 합금선의 중심에 겹치도록 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적에 대한 상기 내부 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적의 비가 1.1 이상 44 이하인
    알루미늄 합금선.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은, 또한, Fe, Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn, 및 Ga로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 각각 이하의 범위에서, 합계로 1.0질량% 이하 함유하는
    알루미늄 합금선.
    Fe: 0.01질량% 이상 0.25질량% 이하
    Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn의 각각: 0.01질량% 이상 0.5질량% 이하
    Ga: 0.005질량% 이상 0.1질량% 이하
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금은, 또한, 0질량% 이상 0.05질량% 이하의 Ti 및 0질량% 이상 0.005질량% 이하의 B 중 적어도 한쪽을 함유하는
    알루미늄 합금선.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하인
    알루미늄 합금선.
  6. 제 1 항에 있어서,
    가공 경화 지수가 0.05 이상인
    알루미늄 합금선.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금선의 표면 산화막의 두께가 1㎚ 이상 120㎚ 이하인
    알루미늄 합금선.
  8. 삭제
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금선을 복수개 꼬아합쳐서 이뤄지는
    알루미늄 합금 연선.
  10. 제 9 항에 있어서,
    꼬임 피치가 상기 알루미늄 합금 연선의 층심 직경의 10배 이상 40배 이하인
    알루미늄 합금 연선.
  11. 도체와, 상기 도체의 외주를 덮는 절연 피복을 구비하는 피복 전선에 있어서,
    상기 도체는 제 9 항에 기재된 알루미늄 합금 연선을 구비하는
    피복 전선.
  12. 제 11 항에 기재된 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 구비하는 단자부착 전선.
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