KR102474538B1 - 알루미늄 합금 선재, 알루미늄 합금연선, 피복전선 및 와이어 하네스 및 알루미늄 합금 선재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 특히 기계적 특성을 저하시키지 않고 도금성을 개선한 알루미늄 합금 선재 등을 제공한다. 본 발명의 알루미늄 합금 선재는, Mg：0.1∼1.0질량%, Si：0.1∼1.2질량%, Fe：0.10∼1.40질량%, Ti：0∼0.100질량%, B：0∼0.030질량%, Cu：0∼1.00질량%, Ag：0∼0.50질량%, Au：0∼0.50질량%, Mn：0∼1.00질량%, Cr：0∼1.00질량%, Zr：0∼0.50질량%, Hf：0∼0.50질량%, V：0∼0.50질량%, Sc：0∼0.50질량%, Co：0∼0.50질량%, Ni：0∼0.50질량%, 잔부：Al 및 불가피한 불순물인 조성을 가지고, 표면에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 화합물이 100μ㎡ 중에 1개 이하이며, 인장강도가 200MPa 이상인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 전기 배선체의 도체로서 이용되는 알루미늄 합금 선재, 알루미늄 합금연선, 피복전선 및 와이어 하네스 및 알루미늄 합금 선재의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 자동차, 전철, 항공기 등의 이동체의 전기 배선체, 또는 산업용 로봇의 전기 배선체로서, 구리 또는 구리합금의 도체를 포함하는 전선에, 구리 또는 구리합금(예를 들면, 황동)제의 단자(커넥터)를 장착한, 이른바 와이어 하네스라 불리는 부재가 이용되어 왔다. 요즈음에는, 자동차의 고성능화나 고기능화가 급속히 진행되고 있고, 이것에 수반하여, 차량 탑재되는 각종 전기기기, 제어기기 등의 배치수가 증가함과 함께, 이들 기기에 사용되는 전기 배선체의 배치수도 증가하는 경향이 있다. 또, 그 한편, 환경 대응을 위하여 자동차 등의 이동체의 연비를 향상시키기 위해, 이동체의 경량화가 강하게 요구되고 있다.
이러한 이동체의 경량화를 달성하기 위한 수단의 하나로서, 예를 들면 전기 배선체의 도체를, 종래부터 이용되고 있는 구리 또는 구리합금을 대신하여, 보다 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 하는 검토가 진행되고 있다. 알루미늄의 비중은 구리 비중의 약 1/3, 알루미늄 도전율은 구리 도전율의 약 2/3(순구리를 100% IACS의 기준으로 한 경우, 순알루미늄은 약 66%IACS)이며, 알루미늄의 도체 선재에, 구리의 도체 선재와 같은 전류를 흐르게 하기 위해서는, 알루미늄의 도체 선재의 단면적을, 구리의 도체 선재의 단면적의 약 1.5배로 크게 할 필요가 있지만, 그처럼 단면적을 크게 한 알루미늄의 도체 선재를 이용한다고 해도, 알루미늄의 도체 선재의 질량은, 순구리의 도체 선재의 질량의 반정도이기 때문에, 알루미늄 도체 선재를 사용하는 것은, 경량화의 관점에서 유리하다. 한편, 상기의 %IACS란, 만국 표준연동(International Annealed Copper Standard)의 저항률 1.7241×10-8Ωm를 100%IACS로 한 경우의 도전율을 나타낸 것이다.
또, 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 처리 및 시효처리를 실시함으로써 고강도화를 도모할 수 있다.
본 발명자들은, 이미 출원하여 특허된 특허문헌 1에 있어서, 특히 6000계 알루미늄 합금 선재에 관한 발명을 제안했다. 특허문헌 1에서는, 성분과 공정의 검토에 의해 석출 조직을 제어하고, 선지름이 0.5㎜ 이하인 극세선으로 하여 사용한다고 해도, 만족할 수 있는 레벨의 고강도, 고도전율 및 고신장을 구비한 알루미늄 합금 선재의 제조를 가능하게 한 것이다.
그렇지만, 알루미늄 합금 선재의 용도에 따라서는, 도금성의 향상이 요구되는 경우가 있어, 한층 더 기술 개량이 요구된다. 도금성의 향상을 위해서 이용되는 도금으로서는, 예를 들면 단자 압착부의 전기 접촉 저항을 저하시키는 구리 도금, 내식성과 내마모성을 향상시키는 크롬 도금이나 니켈 도금 등을 들 수 있다.
이것에 대해, 종래의 알루미늄 합금 선재에서는, 도금 후에 핀홀이나 요철 등의 표면 결함이 발생하는 경우나 도금이 박리하는 경우가 있으며, 이러한 표면 결함의 발생은, 내식성의 저하, 외관의 악화, 응력 집중에 의한 사용 수명의 단축화를 조장하는 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 또, 특허문헌 1은 적절한 낮은 내력을 얻는 것을 중시하고 있기 때문에, 강도 밸런스의 관점에서 인장강도를 충분히 높일 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
그래서 본 발명의 목적은, 선재 표면에 존재하는 화합물의 입자 지름 및 존재 비율을 제어함으로써, 그 후, 선재 표면상에 도금 피막을 형성했을 때의, 도금 피막 표면상의 핀홀이나 요철의 발생을 억제하여 도금성을 향상시킨, 전기 배선체의 도체로서 이용되는 알루미늄 합금 선재, 알루미늄 합금연선, 피복전선 및 와이어 하네스, 및 알루미늄 합금 선재의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 지금까지 연구를 거듭하여, 이하와 같은 과제가 있는 것을 찾아내고, 또, 그 과제를 해결하기 위한 검토를 거듭한 결과, 이하와 같은 지견을 얻었다.
즉, 알루미늄 합금 선재의 원료인 알루미나에는, 통상 Fe가 많이 포함되어, 예를 들면 일반적인 알루미늄 지금(地金)인 99.7질량% 알루미늄에는 Fe가 최대 0.2질량% 함유되어 있다(JIS H2102:2011의 표 3 참조). 알루미늄 지금에 함유되는 Fe는, Al이나 Si 등 그 외의 함유성분과 결합하여 전기 전도성이 알루미늄모상보다 낮은 화합물을 생성하고, 도금 후에 핀홀이나 요철 등의 표면 결함이 발생하기 쉬워진다. 여기서 생긴 핀홀이나 요철 등의 표면 결함은, 내식성의 저하, 외관의 악화, 응력 집중에 의한 사용 수명의 단축화, 도금의 박리를 조장하는 등의 문제가 생기기 때문에, 이러한 문제를 해결하려면, 알루미늄 지금 중의 Fe 함유량은 적은 편이 바람직하다. 한편, Fe 함유량이 적은 고순도의 Al 지금을 이용하면, 양산성이 저하됨과 함께 Fe의 입경 미세화 효과를 얻을 수 없게 되기 때문에, 얻어진 Al합금 선재의 강도는 낮아지는 경향이 있다.
또, 본 발명자들은, 고강도 및 고도전율이 얻어지는 석출형의 Al-Mg-Si 합금인 6000계 알루미늄 합금을 비롯하여, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 7000, 8000계 알루미늄 합금에 있어서, 예의 검토를 행하여, 선재 표면에 존재하는 화합물의 입자 지름 및 존재 비율과 선재 표면에 도금 피막을 형성했을 때의 도금 피막 표면상의 핀홀 생성의 사이에 상관이 있는 것을 발견하고, 또한 첨가성분과 제조 프로세스가, 선재 표면에 존재하는 화합물에 끼치는 영향을 분명히 함으로써, 도금성이 양호하고 고강도인 알루미늄 합금 선재를 제조하는 것에 성공하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.
(1) Mg：0.1∼1.0질량%, Si：0.1∼1.2질량%, Fe：0.10∼1.40질량%, Ti：0∼0.100질량%, B：0∼0.030질량%, Cu：0∼1.00질량%, Ag：0∼0.50질량%, Au：0∼0.50질량%, Mn：0∼1.00질량%, Cr：0∼1.00질량%, Zr：0∼0.50질량%, Hf：0∼0.50질량%, V：0∼0.50질량%, Sc：0∼0.50질량%, Co：0∼0.50질량%, Ni：0∼0.50질량%, 잔부：Al 및 불가피한 불순물인 조성을 가지고, 표면에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 화합물이 100μ㎡ 중에 1개 이하이며, 인장강도가 200MPa 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 선재. 한편, 상기 화학조성에 함유 범위로 들고 있는 원소 중, 함유 범위의 하한치가 「0질량%」로 기재되어 있는 원소는 모두, 필요에 따라서 임의로 첨가되는 선택 첨가 원소를 의미한다. 즉 소정의 첨가 원소가 「0질량%」의 경우, 그 첨가 원소가 포함되지 않은 것을 의미한다.
(2) 상기 화학조성이 Ti：0.001∼0.100질량%와 B：0.001∼0.030질량%의 양쪽 또는 어느 하나를 함유하는 상기 (1)에 기재된 알루미늄 합금 선재.
(3) 상기 화학조성이 Cu：0.01∼1.00질량%, Ag：0.01∼0.50질량%, Au：0.01∼0.50질량%, Mn：0.01∼1.00질량%, Cr：0.01∼1.00질량% 및 Zr：0.01∼0.50질량%, Hf：0.01∼0.50질량%, V：0.01∼0.50질량%, Sc：0.01∼0.50질량%, Co：0.01∼0.50질량% 및 Ni：0.01∼0.50질량% 중 적어도 하나를 함유하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 알루미늄 합금 선재.
(4) Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 합계가 0.10∼2.00질량%인 상기 (1), (2) 또는 (3)에 기재된 알루미늄 합금 선재.
(5) 상기 화합물이 Fe계 화합물인 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 선재.
(6) 표면 산화층의 막 두께가 500㎚ 이하인 상기 (1)∼(5) 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 선재.
(7) 표면상에 도금 피막을 가지고, 상기 도금 피막의 표면상에 존재하는 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 핀홀이 1개/㎟ 이하인 상기 (1)∼(6) 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 선재.
(8) 소선(素線) 직경이 0.1∼0.5㎜인 알루미늄 합금선인 상기 (1)∼(7) 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 선재.
(9) 상기 (8)에 기재된 알루미늄 합금선을 복수개 꼬아 얻어지는 알루미늄 합금연선.
(10) 상기 (8)에 기재된 알루미늄 합금선 또는 상기 (9)에 기재된 알루미늄 합금연선의 외주에 피복층을 가지는 피복전선.
(11) 상기 (10)에 기재된 피복전선과, 상기 피복전선의, 상기 피복층을 제거한 단부에 장착된 단자를 구비하는 와이어 하네스.
(12) Mg：0.1∼1.0질량%, Si：0.1∼1.2질량%, Fe：0.10∼1.40질량%, Ti：0∼0.100질량%, B：0∼0.030질량%, Cu：0∼1.00질량%, Ag：0∼0.50질량%, Au：0∼0.50질량%, Mn：0∼1.00질량%, Cr：0∼1.00질량%, Zr：0∼0.50질량%, Hf：0∼0.50질량%, V：0∼0.50질량%, Sc：0∼0.50질량%, Co：0∼0.50질량%, Ni：0∼0.50질량%, 잔부：Al 및 불가피한 불순물인 조성을 가지는 알루미늄 합금 소재를, 용해, 주조 후에, 열간 가공을 거쳐 황인선(荒引線)을 형성하고, 그 후, 적어도 신선(伸線)가공, 용체화 열처리 및 시효 열처리의 각 공정을 행하는 알루미늄 합금 선재의 제조방법으로서, 상기 용체화 열처리는 450∼580℃의 범위 내의 소정 온도로 가열하고, 소정의 시간 유지 후, 적어도 150℃의 온도까지는 10℃／s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각함으로써 행하고, 상기 시효 열처리는 20∼150℃의 범위 내의 소정 온도로 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 선재의 제조방법.
(13) 주조시에 있어서의 750℃로부터 400℃까지의 온도 범위에서의 평균 냉각 속도가 20℃／s 이상이고, 상기 주조 후, 상기 열간 가공 전에 재열처리를 행하며, 상기 재열처리는 400℃ 이상의 소정 온도로 가열하여, 상기 소정 온도로 유지되는 시간이 10분 이하로 행하는 상기 (12)에 기재된 알루미늄 합금 선재의 제조방법.
본 발명의 알루미늄 합금 선재는, Mg：0.1∼1.0질량%, Si：0.1∼1.2질량%, Fe：0.10∼1.40질량%, Ti：0∼0.100질량%, B：0∼0.030질량%, Cu：0∼1.00질량%, Ag：0∼0.50질량%, Au：0∼0.50질량%, Mn：0∼1.00질량%, Cr：0∼1.00질량%, Zr：0∼0.50질량%, Hf：0∼0.50질량%, V：0∼0.50질량%, Sc：0∼0.50질량%, Co：0∼0.50질량%, Ni：0∼0.50질량%, 잔부：Al 및 불가피한 불순물인 조성을 가지고, 표면에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경이 1㎛ 이상의 화합물을, 100μ㎡ 중에 1개 이하로 함으로써, 그 후, 선재 표면상에 도금 피막을 형성했을 때의, 도금 피막 표면상의 핀홀이나 요철의 발생을 억제하여 도금성을 향상시킨, 전기 배선체의 도체로서 이용되는 알루미늄 합금 선재, 알루미늄 합금연선, 피복전선 및 와이어 하네스, 및 알루미늄 합금 선재의 제조방법의 제공이 가능하게 되었다. 본 발명의 알루미늄 합금 선재는, 특히 소선 직경이 0.5㎜ 이하의 세경선에 이용해도, 충분한 기계적 특성을 구비할 수 있기 때문에, 이동체에 탑재되는 배터리 케이블, 하네스 혹은 모터용 도선, 산업용 로봇의 배선체로서 유용하다.
도 1은, 본 발명에 따르는 알루미늄 합금 선재의 표면을, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여, 1500배의 배율로 관찰했을 때의 표면 SEM 사진이다.
도 2는, 종래의 알루미늄 합금 선재의 표면을, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여, 1500배의 배율로 관찰했을 때의 표면 SEM 사진이다.
도 2는, 종래의 알루미늄 합금 선재의 표면을, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여, 1500배의 배율로 관찰했을 때의 표면 SEM 사진이다.
다음으로, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 이하에, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 선재의 화학조성 및 표면 성질과 상태 등의 한정 이유를 나타낸다.
(I) 화학조성
〈Mg：0.1∼1.0질량%〉
Mg(마그네슘)은, 알루미늄 모재 중에 고용(固溶)하여 강화하는 작용을 가짐과 동시에, 그 일부는 Si와 함께 β"상(베타 더블 프라임상) 등으로서 석출하여 인장강도를 향상시키는 작용을 가진다. 또, 용질 원자 클러스터로서 Mg-Si클러스터를 형성한 경우는, 인장강도 및 신장을 향상시키는 작용을 가지는 원소이다. 그렇지만, Mg 함유량이 0.1질량% 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하고, 또, Mg 함유량이 1.0질량%를 초과하면, 결정립계에 Mg 농화 부분을 형성할 가능성이 높아져, 인장강도 및 신장이 저하된다. 또, Mg 원소의 고용량이 많아짐으로써 0.2% 내력이 높아져, 케이블화했을 때의 취급성이 저하됨과 함께 도전율도 저하된다. 따라서, Mg 함유량은 0.1∼1.0질량%로 한다. 한편, Mg 함유량은, 고강도를 중시하는 경우에는 0.5∼1.0질량%로 하는 것이 바람직하고, 또, 도전율을 중시하는 경우에는 0.1질량% 이상 0.5질량% 미만으로 하는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 종합적으로는 0.30∼0.70질량%로 하는 것이 바람직하다.
〈Si：0.1∼1.2질량%〉
Si(규소)는, 알루미늄 모재 중에 고용하여 강화하는 작용을 가짐과 동시에, 그 일부는 Mg와 함께 β"상 등으로서 석출하여 인장강도, 내굴곡 피로 특성을 향상시키는 작용을 가진다. 또 Si는, 용질 원자 클러스터로서 Mg-Si클러스터나, Si-Si클러스터를 형성한 경우에 인장강도 및 신장을 향상시키는 작용을 가지는 원소이다. Si 함유량이 0.1질량% 미만이면, 상기 작용 효과가 불충분하고, 또, Si 함유량이 1.2질량%를 초과하면, 결정립계에 Si 농화 부분을 형성할 가능성이 높아져, 인장강도 및 신장이 저하된다. 또, Si 원소의 고용량이 많아 짐으로써 0.2% 내력이 높아져 취급성이 저하됨과 함께 도전율도 저하된다. 따라서, Si 함유량은 0.1∼1.2질량%로 한다. 한편, Si 함유량은, 고강도를 중시하는 경우에는 0.5∼1.2질량%로 하는 것이 바람직하고, 또, 도전율을 중시하는 경우에는 0.1질량% 이상 0.5질량% 미만으로 하는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 종합적으로는 0.3∼0.7질량%로 하는 것이 바람직하다.
〈Fe：0.10∼1.40질량%〉
Fe(철)은, 주로 Al-Fe계의 금속간 화합물을 형성함으로써 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장강도를 향상시키는 원소이다. Fe는, Al 중에 655℃에서 0.05질량% 밖에 고용할 수 없고, 실온에서는 더욱 적기 때문에, Al 중에 고용할 수 없는 나머지의 Fe는, Al-Fe, Al-Fe-Si, Al-Fe-Si-Mg 등의 금속간 화합물로서 정출 또는 석출한다. 이들과 같이, Fe와 Al로 주로 구성되는 금속간 화합물을 본 명세서에서는 Fe계 화합물이라고 부른다. 이 금속간 화합물은, 결정립의 미세화에 기여함과 함께, 인장강도를 향상시킨다. 또, Fe는, Al 중에 고용한 Fe에 의해서도 인장강도를 향상시키는 작용을 가진다. Fe 함유량이 0.10질량% 미만이면, 이들의 작용 효과가 불충분하고, 또, Fe 함유량이 1.40질량% 초과이면, 정출물 또는 석출물의 조대화에 의해 신선가공성이 저하됨과 함께, 0.2% 내력이 상승하여 취급성이 저하되며, 또한 신장도 저하된다. 따라서, Fe 함유량은 0.10∼1.40질량%로 하고, 바람직하게는 0.15∼0.70질량%, 더 바람직하게는 0.15∼0.45질량%로 한다.
본 발명의 알루미늄 합금 선재는, 상술한 바와 같이, Mg, Si 및 Fe를 필수 함유성분으로 하지만, 필요에 따라서, Ti와 B 중 어느 하나, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni 중, 적어도 하나를 더 함유시킬 수 있다.
〈Ti：0.001∼0.100질량%〉
Ti(티탄)은, 용해 주조시의 주괴의 조직을 미세화하는 작용을 가지는 원소이다. 주괴의 조직이 조대하면, 주조에 있어서 주괴 균열이나 선재 가공 공정에 있어서 단선이 발생하여 공업적으로 바람직하지 않다. Ti 함유량이 0.001질량% 미만이면, 상기 작용 효과를 충분히 발휘하지 못하고, 또, Ti 함유량이 0.100질량% 초과하면 도전율이 저하하는 경향이 있기 때문이다. 따라서, Ti 함유량은 0.001∼0.100질량%로 하고, 바람직하게는 0.005∼0.050질량%, 보다 바람직하게는 0.005∼0.030질량%로 한다.
〈B：0.001∼0.030질량%〉
B(붕소)는, Ti와 마찬가지로, 용해 주조시의 주괴의 조직을 미세화하는 작용을 가지는 원소이다. 주괴의 조직이 조대하면, 주조에 있어서 주괴 균열이나 선재 가공 공정에 있어서 단선이 쉽게 발생되기 때문에 공업적으로 바람직하지 않다. B 함유량이 0.001질량% 미만이면, 상기 작용 효과를 충분히 발휘하지 못하고, 또, B 함유량이 0.030질량% 초과하면 도전율이 저하하는 경향이 있다. 따라서, B 함유량은 0.001∼0.030질량%로 하고, 바람직하게는 0.001∼0.020질량%, 보다 바람직하게는 0.001∼0.010질량%로 한다.
〈Cu：0.01∼1.00질량%〉, 〈Ag：0.01∼0.50질량%〉, 〈Au：0.01∼0.50질량%〉, 〈Mn：0.01∼1.00질량%〉, 〈Cr：0.01∼1.00질량%〉 및 〈Zr：0.01∼0.50질량%〉, 〈Hf：0.01∼0.50질량%〉, 〈V：0.01∼0.50질량%〉, 〈Sc：0.01∼0.50질량%〉, 〈Co：0.01∼0.50질량%〉, 〈Ni：0.01∼0.50질량%〉의 1종 또는 2종 이상을 함유 시키는 것
Cu(구리), Ag(은), Au(금), Mn(망간), Cr(크롬), Zr(지르코늄), Hf(하프늄), V(바나듐), Sc(스칸듐), Co(코발트) 및 Ni(니켈)은, 모두 결정립을 미세화함과 함께, 이상(異常) 조대성장립의 생성을 억제하는 작용을 가지는 원소이며, 또한, Cu, Ag 및 Au는, 입계에 석출함으로써 입계 강도를 높이는 작용도 가지는 원소로서, 이들의 원소의 적어도 1종을 0.01질량% 이상 함유하고 있으면, 상술한 작용 효과를 얻을 수 있어, 인장강도 및 신장을 향상시킬 수 있다. 한편, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량 중 어느 하나가, 각각 상기의 상한치를 초과하면, 상기 원소를 함유하는 화합물이 조대하게 되어, 신선가공성을 열화시켜 쉽게 단선이 발생되며, 또, 도전율이 저하하는 경향이 있다. 따라서, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 범위는, 각각 상기에 규정한 범위로 했다. 한편, 이들의 원소군 중에서, 특히 Ni을 함유하는 것이 바람직하다. Ni을 함유하면, 결정립 미세화 효과와 이상입자 성장 억제 효과가 현저하게 되어 인장강도와 신장이 향상되고, 또, 도전율의 저하와 신선가공 중의 단선에 대해서도 억제하는 효과가 인정되기 때문이다. 이러한 효과를 균형 있게 만족시키는 관점에서, Ni 함유량은 0.05∼0.30질량%로 하는 것이 더 바람직하다.
또, Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni은, 많이 함유될수록 도전율과 신장이 저하하는 경향과 신선가공성이 열화하는 경향, 0.2% 내력 상승에 의한 취급성이 저하되는 경향이 있다. 따라서, 이들 원소의 함유량의 합계는, 2.00질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 알루미늄 합금 선재에서는 Fe는 필수 원소이므로, Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 합계는 0.10∼2.00질량%로 하는 것이 바람직하다. 다만, 이들의 원소를 단독으로 첨가하는 경우는, 함유량이 많을수록 상기 원소를 함유하는 화합물이 조대하게 되는 경향이 있고, 신선가공성을 열화시켜, 단선이 쉽게 발생되기 때문에, 각각의 원소에 있어서 상기에 규정한 함유 범위로 했다.
한편, 고도전율을 유지하면서, 내력치를 적당히 저하시키려면, Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 합계는, 0.10∼0.80질량%가 특히 바람직하고, 0.15∼0.60질량%가 더 바람직하다. 한편으로, 도전율은 약간 저하하지만 더욱 인장강도, 신장, 및 인장강도에 대한 내력치를 적당히 저하시키기 위해서는, 상기 함유량의 합계는, 0.80질량% 초과, 2.00질량% 이하로 하는 것이 특히 바람직하고, 1.00∼2.00질량%로 하는 것이 더 바람직하다.
〈잔부：Al 및 불가피한 불순물〉
상술한 성분 이외의 잔부는 Al(알루미늄) 및 불가피한 불순물이다. 여기서 말하는 불가피한 불순물은, 제조공정상, 불가피적으로 포함될 수 있는 함유 레벨의 불순물을 의미한다. 불가피한 불순물은, 함유량에 따라서는 도전율을 저하시키는 요인으로도 될 수 있기 때문에, 도전율의 저하를 가미하여 불가피한 불순물의 함유량을 어느 정도 억제하는 것이 바람직하다. 불가피한 불순물로서 들 수 있는 성분으로서는, 예를 들면, Ga(갈륨), Zn(아연), Bi(비스무트), Pb(납) 등을 들 수 있다.
(Ⅱ) 알루미늄 합금 선재의 표면 성상 및 강도 특성
본 발명은, 상기 화학조성을 한정하는 것을 전제로 하고, 선재 표면에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 화합물이 100μ㎡ 중에 1개 이하이며, 인장강도가 200MPa 이상인 것이 필요하다.
본 발명자들은, 선재 표면에 존재하는 화합물의 입자 지름 및 존재 비율과, 선재 표면에 도금 피막을 형성했을 때의 도금 피막 표면상의 핀홀의 생성과의 사이에 상관이 있는지에 대하여 예의 검토를 행하였다.
그 결과, 선재 표면에, 원상당지름 환산에 있어서의 직경이 1㎛ 이상의 화합물이, 100μ㎡ 중에 1개보다 많은 존재 비율로 존재하고 있으면, 도금 후에 핀홀이나 요철 등의 결함이 생기기 쉬워져 내식성의 저하, 외관의 악화, 응력 집중에 의한 사용 수명의 단축화를 조장하는 것이 판명되었다. 여기서 「원상당지름 환산에 있어서의 직경」이란, 대상으로 되는 화합물의 실제 면적과 같은 면적이 되는 원을 생각했을 때의, 상기 원의 직경을 의미한다.
도 1은, 본 발명에 따르는 실시형태의 알루미늄 합금 선재(발명품)의 표면을, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여 1500배의 배율로 관찰했을 때의 대표적인 표면 SEM 사진의 일례를 나타낸 것이며, 도 2는, 종래의 알루미늄 합금 선재(종래품)의 표면을, 도 1과 같은 조건으로 관찰했을 때의 표면 SEM 사진이다. 도 1 및 도 2에서, 알루미늄 합금 선재의 표면에 존재하는 1㎛ 이상의 화합물의 개수가, 종래품에 대하여 발명품이 극단적으로 적은 것을 알 수 있다.
알루미늄 합금 선재의 표면에 존재하는 화합물로서는, 여러 가지의 화합물을 생각할 수 있지만, 주로 Fe계 화합물, 예를 들면 Al-Fe계, Al-Fe-Si계, Al-Fe-Si-Mg계, Al-Fe-Mn-Si계의 화합물 등을 들 수 있다.
또, 알루미늄 합금 선재의 인장강도는, 200MPa 이상인 것이 필요하다. 알루미늄 합금 선재의 인장강도가 200MPa 미만이면, 자동차 등의 이동체에 와이어 하네스로서, 큰 인장력이 작용하는 부위에 배치한 경우에는 전선이 파단될 우려가 있으며, 사용 부위가 한정되기 때문이다. 그 때문에, 알루미늄 합금 선재의 인장강도를 200MPa로 했다.
또한, 선재 표면의 표면 산화층의 막 두께가 500㎚ 이하인 것이 바람직하다. 상기 막 두께가 500㎚보다 두꺼우면, 산화막을 제거하는 도금의 사전 처리 공정에 장시간을 필요로 하여 생산성이 현저하게 저하할 우려가 있기 때문이다.
본 발명의 알루미늄 합금 선재에 의하면, 표면상에 도금 피막을 형성한 경우에, 도금 피막의 표면상에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 핀홀이 1개/㎟ 이하로 하는 것이 가능하게 되어, 내식성의 저하, 외관의 악화, 응력 집중에 의한 사용 수명의 단축화를 억제할 수 있다.
이러한 알루미늄 합금 선재는, 합금조성이나 제조 프로세스를 조합하여 제어함으로써 실현될 수 있다. 이하, 본 발명의 알루미늄 합금 선재의 적합한 제조방법에 대하여 설명한다.
(본 발명의 하나의 실시예에 의한 알루미늄 합금 선재의 제조방법)
본 발명의 하나의 실시예에 의한 알루미늄 합금 선재는, Mg：0.1∼1.0질량%, Si：0.1∼1.2질량%, Fe：0.10∼1.40질량%, Ti：0∼0.100질량%, B：0∼0.030질량%, Cu：0∼1.00질량%, Ag：0∼0.50질량%, Au：0∼0.50질량%, Mn：0∼1.00질량%, Cr：0∼1.00질량%, Zr：0∼0.50질량%, Hf：0∼0.50질량%, V：0∼0.50질량%, Sc：0∼0.50질량%, Co：0∼0.50질량%, Ni：0∼0.50질량%, 잔부：Al 및 불가피한 불순물인 조성을 가지는 알루미늄 합금 소재를, 용해, 주조 후에, 열간 가공을 거쳐 황인선을 형성하고, 그 후, 적어도 신선가공, 용체화 열처리 및 시효 열처리의 각 공정을 행하는 것을 전제로 하여, 용체화 열처리를, 450∼580℃의 범위 내의 소정 온도로 가열하고, 소정 시간 유지 후, 적어도 150℃의 온도까지는 10℃／s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하고, 시효 열처리를, 20∼250℃의 범위 내의 소정 온도까지 가열함으로써 행하는 제조방법에 따라 제조할 수 있다.
본 발명의 알루미늄 합금 선재의 제조방법은, 구체적인 예로서는, ［1］용해, ［2］주조, ［3］열간 가공(홈 롤 가공 등), ［4］제1 신선가공, ［5］제1 열처리(중간 열처리), ［6］제2 신선가공, ［7］제2 열처리(용체화 열처리), 및 ［8］제3 열처리(시효 열처리)의 각 공정을 차례로 진행하는 것을 포함하는 제조방법을 들 수 있다. 한편, 제2 열처리 전후, 또는 시효 열처리 후에, 연선으로 하는 공정이나 전선에 수지 피복을 행하는 공정을 마련해도 좋다. 이하, ［1］∼［8］의 공정에 대하여 설명한다.
［1］용해 공정
용해는, 상술한 알루미늄 합금조성이 되도록 각 성분의 분량을 조정한 재료를 준비하고, 그것을 용해한다.
［2］주조 및 ［3］열간 가공(홈 롤 가공 등)
다음으로, 주조 공정에서는 냉각 속도를 크게 하여, 화합물, 특히 Fe계 화합물의 정출을 감소, 미세화하는 것이 필요하고, 이 관점에서, 본 발명에서는, 주조시에 있어서의 750℃에서 400℃까지의 온도 범위에서의 냉각 속도를 20℃／s 이상으로 하며, 또, 상기 주조 후, 상기 열간 가공 전에 재열처리를 행하고, 상기 재열처리는, 400℃ 이상의 소정 온도로 가열하여, 상기 소정 온도로 유지되는 시간을 10분 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 750℃에서 400℃까지의 온도 범위에서의 냉각 속도를 20℃／s 이상으로 한 것은, Fe의 정출 온도 영역, Fe계 화합물의 석출 온도영역으로 유지되는 시간을 단축하여 Fe계 화합물의 생성을 억제하기 위해서 이며, 또, 주조 후, 열간 가공 전에 행하는 재열처리에 있어서, 400℃ 이상의 소정 온도로 유지되는 시간을 10분 이하로 한 것은, 첫째로, Fe계 화합물의 석출 온도영역으로 유지되는 시간을 단축하여 Fe계 화합물의 생성을 억제하기 위해서이며, 두번째로 Al 산화물이나 Mg 산화물로 이루어지는 표면 산화물층의 두께를 500㎚ 이하로 할 수 있기 때문이다.
한편, 주조시에 있어서의 750℃에서 400℃까지의 온도 범위에서의 평균 냉각 속도를 20℃／s 이상으로 하기 위한 방법으로서는, 특히 한정은 하지 않지만, 예를 들면 주조륜과 벨트를 조합한 프로펠치식의 연속 주조 압연기를 이용하는 방법이나, 물을 넣은 회전 드럼의 안쪽으로부터 같은 속도로 용융 금속류를 거의 평행하게 분출하여, 물속에서 용융 금속을 냉각하여 응고하는 방법, 이른바 수중 방사법을 들 수 있다. 연속 주조 압연기를 이용하는 방법에서는, 20℃/sec 이상의 평균 냉각 속도로, 직경 5∼13㎜의 봉재를 얻을 수 있으며, 또, 수중 방사법을 이용하면 30℃/sec 이상의 평균 냉각 속도로, 직경 1∼13㎜의 봉재를 얻을 수 있다. 주조 및 열간압연은, 빌렛 주조 및 압출법 등에 의해 행하여도 좋다.
［4］제1 신선가공
다음으로, 필요하면 표면의 박피를 실시하고, 예를 들면 직경 5∼12.5㎜φ의 적당한 굵기의 봉재로 하고, 이것을 냉간으로 신선가공한다. 가공도(η)는, 1∼6의 범위인 것이 바람직하다. 여기서 가공도(η)는, 신선가공 전의 선재 단면적을 A0, 신선가공 후의 선재 단면적을 A1로 하면, η=ln(A0/A1)로 표시된다. 가공도(η)가 1 미만이면, 다음 공정의 열처리시, 재결정립이 조대화되고, 인장강도 및 신장이 현저하게 저하되어, 단선의 원인이 될 우려가 있다. 또, 가공도(η)가 6보다 크면 신선가공이 곤란하게 되어, 신선가공 중에 단선되는 등 품질면에서 문제를 일으킬 우려가 있기 때문이다. 표면 박피를 행함으로써 표면의 청정화가 이루어지지만, 행하지 않아도 좋다.
［5］제1 열처리(중간 열처리)
다음으로, 냉간 신선시킨 피가공재에 제1 열처리를 실시한다. 본 발명의 제1 열처리는, 피가공재의 유연성을 되찾고, 신선가공성을 높이기 위하여 행하는 것이다. 신선가공성이 충분하여, 단선이 생기지 않으면 제1 열처리는 행하지 않아도 좋다. 금속간 화합물의 조대화를 방지하고, 표면 산화물층의 성장을 억제하기 위하여 400℃ 이하로 행하는 것이 바람직하며, 400℃보다 고온에 노출되는 시간을 10분 미만으로 하는 것이 바람직하다.
［6］제2 신선가공
상기 제1 열처리 후, 다시 냉간으로 신선가공을 실시한다. 이때의 가공도(η)는 1∼6의 범위가 바람직하다. 가공도(η)는, 재결정립의 형성 및 성장에 영향을 미친다. 가공도(η)가 1보다 작으면, 다음 공정의 열처리시, 재결정립이 조대화되고, 인장강도 및 신장이 현저하게 저하하는 경향이 있으며, 또, 가공도(η)가 6보다 크면, 신선가공이 곤란하게 되어, 신선가공 중에 단선하는 등 품질면에서 문제를 일으키는 경향이 있기 때문이다. 한편, 제1 열처리를 행하지 않는 경우, 제1 신선가공과 제2 신선가공은 연속으로 행해도 좋다.
［7］제2 열처리(용체화 열처리)
신선가공한 가공재에 제2 열처리를 실시한다. 본 발명의 제2 열처리는, 랜덤하게 함유되어 있는 Mg와 Si의 화합물을 알루미늄모상 중에 용입(溶入)시키기 위하여 행하는 용체화 열처리이다. 용체화 처리는, 가공 중에 Mg나 Si의 농화 부분을 고르게 할(균질화 할)수 있어, 최종적인 시효 열처리 후에서의 Mg와 Si의 화합물의 입계편석의 억제로 연결된다. 제2 열처리는, 구체적으로는, 450∼580℃의 범위 내의 소정 온도까지 가열하고, 소정 시간 유지 후, 적어도 150℃의 온도까지는 10℃／s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 열처리이다. 제2 열처리의 가열시 소정 온도가 580℃보다 높으면, 결정립경이 조대화되어, 이상성장립이 생성되고, 상기 소정 온도가 450℃보다 낮으면 Mg2Si를 충분히 고용시킬 수 없다. 따라서, 제2 열처리에 있어서의 가열시의 소정 온도는 450∼580℃의 범위로 하고, Mg, Si 함유량에 의해서도 변화하지만, 바람직하게는 450∼540℃, 보다 바람직하게는 480∼520℃의 범위로 한다. 상술한, 주조 후의 재열처리와 제1 열처리(중간 열처리)를 합한 400℃ 이상으로 유지하는 시간의 합계는, 10분 이내로 하는 것이 바람직하다. 또, 적어도 150℃의 온도까지의 평균 냉각 속도는, 10℃／s 보다 늦으면, 알루미늄모상 중에 일단 고용시켜 Mg와 Si가, Mg, Si 화합물로서 재석출되기 쉬워진다. 따라서, 본 발명에서는, 용체화 열처리를, 450∼580℃의 범위 내의 소정 온도까지 가열하고, 소정 시간 유지 후, 적어도 150℃의 온도까지는 10℃／s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각함으로써 행하는 것으로 한다.
제2 열처리를 행하는 방법으로서는, 예를 들면, 배치 소둔, 솔트 배스(염욕)라도, 고주파 가열, 통전 가열, 주간 가열 등의 연속 열처리라도 좋다.
다만, 고주파 가열이나 통전 가열을 이용한 경우, 통상은 선재에 전류를 계속 흐르게 하는 구조로 되어 있기 때문에, 시간의 경과와 함께 선재 온도가 상승 한다. 그 때문에, 전류를 계속 흐르게 하면 선재가 용융해 버릴 가능성이 있으므로, 적정한 시간 범위로 열처리를 행할 필요가 있다. 주간 가열을 이용한 경우에 있어서도, 단시간의 소둔이기 때문에, 통상, 주간 소둔로의 온도는 선재 온도보다 높게 설정된다. 장시간의 열처리에서는 선재가 용융해 버릴 가능성이 있기 때문에, 적정한 시간 범위로 열처리를 행할 필요가 있다. 또, 모든 열처리에 있어서의 가열·유지 시간은, 피가공재에 랜덤하게 함유되어 있는 Mg, Si 화합물을 알루미늄모상 중에 용해시키기 때문에, 소정의 시간 이상이 필요하다. 이하, 각 방법에 따른 열처리를 설명한다.
고주파 가열에 의한 연속 열처리는, 고주파에 의한 자장(磁場) 중을 선재가 연속적으로 통과함으로써, 유도 전류에 의하여 선재 자체에서 발생하는 주울열에 의해 열처리하는 것이다. 급열, 급냉의 공정을 포함하고, 선재 온도와 열처리 시간으로 제어하여 선재를 열처리할 수 있다. 냉각은, 급열 후, 수중 또는 질소 가스 분위기중에 선재를 연속적으로 통과시킴으로써 행한다. 이 열처리 시간은 0.01∼2s, 바람직하게는 0.05∼1s, 보다 바람직하게는 0.05∼0.5s로 행한다.
연속 통전 열처리는, 2개의 전극륜을 연속적으로 통과하는 선재에 전류를 흐르게 함으로써 선재 자체에서 발생하는 주울열에 의해 열처리하는 것이다. 급열, 급냉의 공정을 포함하고, 선재 온도와 열처리 시간으로 제어하여 선재를 열처리할 수 있다. 냉각은, 급열 후, 수중, 대기중 또는 질소 가스 분위기중에 선재를 연속적으로 통과시킴으로써 행한다. 이 열처리 시간은 0.01∼2s, 바람직하게는 0.05∼1s, 보다 바람직하게는 0.05∼0.5s로 행한다.
연속주간 열처리는, 고온으로 유지한 열처리로 중을 선재가 연속적으로 통과하여 열처리시키는 것이다. 급열, 급냉의 공정을 포함하고, 열처리로 내 온도와 열처리 시간으로 제어하여 선재를 열처리할 수 있다. 냉각은, 급열 후, 수중, 대기중 또는 질소 가스 분위기중에 선재를 연속적으로 통과시킴으로써 행한다. 이 열처리 시간은 바람직하게는 0.5∼30s로 행한다.
선재 온도 또는 열처리 시간의 한쪽 또는 양쪽이 상기에서 정의되는 조건보다 낮은 경우는, 용체화가 불완전하게 되어 후속 공정의 시효 열처리시에 생성되는 용질 원자 클러스터나 β"상이나 Mg2Si 석출물이 적게 되어, 인장강도, 내충격성, 내굴곡 피로 특성, 도전율의 향상 폭이 작아진다. 선재 온도 또는 소둔시간의 한쪽 또는 양쪽이 상기에서 규정되는 조건보다 높은 경우는, 결정립이 조대화됨과 함께, 알루미늄 합금 선재 중의 화합물상의 부분 용융(공정 융해)이 일어나, 인장강도, 신장이 저하되고, 도체의 취급시에 단선이 쉽게 발생된다.
［8］제3 열처리(시효 열처리)
다음으로, 제3 열처리를 실시한다. 이 제3 열처리는, Mg, Si 화합물 또는, 용질 원자 클러스터를 생성시키기 위하여 행하는 시효 열처리이다. 본 발명에서는, 시효 열처리의 가열 온도를 20∼250℃로 한다. 시효 열처리에 있어서의 가열 온도는, 20℃ 미만이면, 용질 원자 클러스터의 생성이 늦어 필요한 인장강도와 신장을 얻기 위한 시간이 걸리기 때문에 양산적으로 불리하다. 또, 상기 가열 온도가 250℃보다 높으면, 강도에 가장 기여하는 Mg2Si 침상 석출물(β"상) 외에, 조대한 Mg2Si 석출물이 생성되어 강도가 저하된다. 이 때문에, 본 발명에서는, 시효 열처리의 가열 온도를 20∼250℃로 한다. 한편, 시효 열처리에 있어서의 가열 온도는, 보다 신장의 향상에 효과가 있는 용질 원자 클러스터를 생성시킬 필요가 있는 경우에는 20∼70℃인 것이 바람직하고, 또, β"상도 동시에 석출시켜, 인장강도와 신장의 균형을 잡을 필요가 있는 경우에는, 100∼150℃인 것이 바람직하다.
또한, 시효 열처리에 있어서의 가열·유지 시간은, 온도에 의하여 최적인 시간이 변화한다. 저온에서는 장시간, 고온에서는 단시간의 가열이 인장강도, 신장을 향상시켜, 인장강도에 대한 0.2% 내력을 작게 하는데 있어서 바람직하다. 장시간의 가열에서는, 예를 들면 10일간 이하이며, 단시간으로의 가열에서는, 바람직하게는 15시간 이하, 더 바람직하게는 8시간 이하이다. 한편, 시효 열처리에 있어서의 냉각은, 특성의 불균일을 방지하기 위해서, 가능한 한 냉각 속도를 빠르게 하는 것이 바람직하다. 물론, 제조공정상, 빠르게 냉각할 수 없는 경우라도, 용질 원자 클러스터의 생성이 충분히 이루어지는 시효 조건이라, 적절히 설정할 수 있다.
본 실시형태의 알루미늄 합금 선재는, 소선 직경을, 특별한 제한 없이 용도에 따라 적절히 정할 수 있지만, 세물선의 경우는 0.1∼0.5㎜φ, 중세물선의 경우는 0.8∼1.5㎜φ로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태의 알루미늄 합금 선재는, 알루미늄 합금선으로서, 단선으로 가늘게 하여 사용할 수 있는 것이 이점의 하나이지만, 복수개 묶어 꼬아 얻어지는 알루미늄 합금연선으로서 사용할 수도 있고, 본 발명의 제조방법을 구성하는 상기 ［1］∼［8］의 공정 중, ［1］∼［6］의 각 공정을 차례로 행한 알루미늄 합금 선재를 복수개로 묶어 꼰 후에, ［7］제2 열처리(용체화 열처리) 및 ［8］제3 열처리(시효 열처리)의 공정을 행해도 좋다.
또, 본 실시형태에서는, 추가 공정으로서, 연속 주조 압연 후에, 종래법으로 행해지고 있는 균질화 열처리를 행하는 것도 가능하다. 균질화 열처리는, 첨가 원소를 균일하게 분산시킬 수 있기 때문에, 정출물이나 그 후의 제3 열처리에서 용질 원자 클러스터나 β"석출 상을 균일하게 생성하기 쉬워져, 인장강도, 신장, 인장강도에 대한 내력치의 향상을 보다 안정되게 얻을 수 있다. 균질화 열처리는, 가열 온도를 450℃∼600℃에서 행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500∼600℃이다. 또, 균질화 가열처리에 있어서의 냉각은, 0.1∼10℃／분의 평균 냉각 속도로 서냉하는 것이, 균일한 화합물을 쉽게 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
본 실시형태의 알루미늄 합금 선재는, 알루미늄 합금선으로서, 또는 복수개의 알루미늄 합금선을 꼬아 얻어지는 알루미늄 합금연선으로서 사용할 수 있음과 함께, 알루미늄 합금선 또는 알루미늄 합금연선의 외주에 피복층을 가지는 피복전선으로서 사용할 수도 있고, 이에 더하여, 피복전선과, 이 피복전선의, 피복층을 제거한 단부에 장착된 단자를 구비하는 와이어 하네스(조전선(組電線))로서 사용하는 것도 또 가능하다.
실시예
본 발명을 이하의 실시예에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한 본 발명은, 이하에 나타내는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
〈실시예 및 비교예〉
Mg, Si, Fe 및 Al와, 선택적으로 첨가하는 Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni를, 표 1에 나타내는 함유량(질량%)이 되도록 프로펠치식의 연속 주조 압연기를 이용하고, 용탕을 수냉한 주형으로, 표 2에 나타내는 조건으로 연속적으로 주조하면서 압연을 행하여, φ9㎜의 봉재로 했다. 다음으로, 상기 봉재를 소정의 가공도가 얻어지도록 제1 신선가공을 실시했다. 다음으로, 이 제1 신선가공을 실시한 가공재에, 표 2에 나타내는 조건으로 제1 열처리(중간 열처리)를 실시하고, 또한, φ0.3㎜의 선지름까지 소정의 가공도가 얻어지도록 제2 신선가공을 행하였다. 다음으로, 표 2에 나타내는 조건으로 제2 열처리(용체화 열처리)를 실시했다. 제1 및 제2 열처리 모두, 배치식 열처리에서는, 선재에 열전대를 감아 선재 온도를 측정했다. 연속 통전 열처리에서는, 선재의 온도가 가장 높아지는 부분에서의 측정이 설비상 곤란하기 때문에, 파이버형 방사 온도계(재팬센서사 제)로 선재의 온도가 가장 높아지는 부분보다 앞의 위치에서 온도를 측정하여, 주울열과 방열을 고려하여 최고 도달 온도를 산출했다. 고주파 가열 및 연속주간 열처리에서는, 열처리 구간 출구 부근의 선재 온도를 측정했다. 제2 열처리 후에, 표 1에 나타내는 조건으로 제3 열처리(시효 열처리)를 실시하여, 알루미늄 합금선을 제조했다.
제작한 각각의 실시예 및 비교예의 알루미늄 합금선에 대하여 이하에 나타내는 방법에 의해 각 특성을 측정했다. 그들의 결과를 표 3에 나타낸다. 또, 제조한 각 알루미늄 합금선의 표면에, 각종 도금을 더 실시했을 때의 특성도 측정했으므로, 그들의 결과도 표 3에 나타낸다.
［평가방법］
(A) 선재 표면에 존재하는 화합물의 입자 지름 및 존재 비율의 측정
주사형 전자현미경(SEM)을 이용하고, 선재 표면에 존재하는 화합물의 입자 지름 및 존재 비율, 구체적으로는 선재 표면에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 입자 지름의 존재 비율을 이하의 수법으로 측정한다. 1점째는 선재 표면의 임의의 위치에서 1000μ㎡의 범위에서 관찰한다. 2점째는 1점째로부터 선재의 길이방향으로 1000㎜ 이상 떨어진 선재 표면의 위치에서 1000μ㎡의 범위로 관찰한다. 3점째는 1점째로부터 선재의 길이방향으로 2000㎜ 이상, 또 2점째로부터 선재의 길이방향으로 1000㎜ 이상 떨어진 선재 표면의 위치에서 1000μ㎡의 범위로 관찰하고, 선재 표면에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 입자 지름을 가지는 화합물의 존재 비율(개/100μ㎡)을 산출한다. 한편, 상기 직경은, 얻어진SEM 화상을 2치화하여 화합물의 면적을 구하고, 같은 면적으로부터 원상당지름으로 환산하여 구했다.
(B) 선재의 표면 산화층의 막 두께 측정
선재의 표면 산화층의 막 두께 측정은, 오제 전자 분광기를 이용하여 측정하고, 합계 3점의 측정치로부터 산출한 평균치를, 선재의 표면 산화층의 막 두께로 한다. 1점째와 2점째는 선재의 길이방향으로 1000㎜ 이상 간격을 두고 1점째와 3점째는 선재의 길이방향으로 2000㎜ 이상, 2점째와 3점째는 선재의 길이방향으로 1000㎜ 이상 간격을 두고 측정한다.
(C) 인장강도 및 파단 신장의 측정
JIS Z 2241：2011에 준하여 각 3개씩의 공시재(알루미늄 합금선)에 대하여 인장 시험을 행하여, 인장강도 및 파단 신장의 평균치를 구했다. 인장강도는 전선과 단자의 접속부에 있어서의 압착부의 인장강도를 유지하기 위해, 또, 차체에의 부착 작업시에 갑자기 부하되는 하중에 견딜 수 있게 하기 위해서도, 200MPa 이상을 합격 레벨로 했다.
(D) 도전율
길이 300㎜의 시험편을 20℃(±0.5℃) 로 유지한 항온조 중에서, 4단자법을 이용하여 각 3개씩의 공시재(알루미늄 합금선)에 대하여 비저항을 측정하고, 그 평균 도전율을 산출했다. 단자간 거리는 200㎜로 했다. 도전율은, 45%IACS 이상을 합격 레벨로 했다.
(E) 도금 후의 표면에 존재하는 핀홀의 존재 비율의 측정
주사형 전자현미경(SEM)을 이용하고, 선재 표면에 존재하는 핀홀의 직경 및 존재 비율, 구체적으로는 선재 표면에 존재하는, 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 핀홀의 존재 비율을 이하의 수법으로 측정한다. 1점째는 선재 표면의 임의의 위치에서 1000μ㎡의 범위로 관찰한다. 2점째는 1점째로부터 선재의 길이방향으로 1000㎜ 이상 떨어진 위치에서 1000μ㎡의 범위로 관찰한다. 3점째는 선재의 길이방향으로 1점째로부터 2000㎜ 이상, 2점째로부터 1000㎜ 이상 떨어진 위치에서 1000μ㎡의 범위로 관찰하고, 선재 표면에 존재하는, 원상당 직경 1㎛ 이상의 직경을 가지는 핀홀의 존재 비율(개/㎟)을 산출한다.
(F) 도금성의 평가
JIS Z 2371：2015에 기재된 중성염수 분무시험을 96시간 행하고, 시험 후의 외관 평가에서 2단계로 분류했다. 거의 악화가 보여지지 않는 경우를 「○」, 악화된 경우를 「×」로 하여 도금성을 평가했다.
(G) 종합 판정에 대하여
표 3 중에 나타내는 종합 판정은, 이하의 표 4에 나타내는 기준에 따라서 「A」∼ 「D」의 4 단계로 행하며, 「A」, 「B」 및 「C」를 합격 레벨로 하고, 「D」를 불합격으로 했다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
표 3에 나타내는 결과로부터, 다음의 것이 분명하다. 실시예 1∼6의 알루미늄 합금선은, 모두 합격 레벨의 인장강도, 파단 신장 및 도전율을 가짐과 함께, 도금성이 우수하여, 종합 판정도 합격 레벨이었다. 이것에 대해, 비교예 1 및 비교예 3의 알루미늄 합금선은, 선재 표면에 존재하는, 1㎛ 이상의 입자 지름을 가지는 화합물의 존재 비율이 본 발명의 범위 외 이기 때문에, 그 후에 도금한 경우의 도금 피막 표면에 발생하는 핀홀의 존재 비율이 많아져, 도금성이 뒤떨어져 있어, 종합 평가가 불합격이었다. 또, 비교예 2는, 선재 중의 Fe 함유량이 너무 적기 때문에, 인장강도가 부족하여, 종합 평가가 불합격이었다. 또한, 용체화 열처리의 가열 온도가 본 발명의 범위보다 높은 비교예 4, 및 시효 열처리의 가열 온도가 본 발명의 범위보다 높은 비교예 5는, 모두 인장강도가 부족하여, 종합 평가가 불합격이었다.
산업상의 이용 가능성
본 발명의 알루미늄 합금 선재는, 특히 소선 직경이 0.5㎜ 이하의 세경선에 이용해도, 충분한 기계적 특성을 구비할 수 있기 때문에, 이동체에 탑재되는 배터리 케이블, 하네스 혹은 모터용 도선, 산업용 로봇의 배선체로서 유용하다.
Claims (13)
- Mg：0.1∼1.0질량%, Si：0.1∼1.2질량%, Fe：0.10∼1.40질량%, Ti：0.001∼0.100질량%, B：0.001∼0.030질량%, Cu：0∼1.00질량%, Ag：0∼0.50질량%, Au：0∼0.50질량%, Mn：0∼1.00질량%, Cr：0∼1.00질량%, Zr：0∼0.50질량%, Hf：0∼0.50질량%, V：0∼0.50질량%, Sc：0∼0.50질량%, Co：0∼0.50질량%, Ni：0∼0.50질량%, 잔부：Al 및 불가피한 불순물인 조성을 가지고, 상기 조성이, Mn：0.01∼1.00질량%, Cr：0.01∼1.00질량%, Zr：0.01∼0.50질량%, Sc：0.01∼0.50질량%, Co：0.01∼0.50질량% 및 Ni：0.01∼0.50질량% 중 적어도 하나를 함유하고, 표면에 존재하는 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 화합물이 100μ㎡ 중에 1개 이하이며, 인장강도가 200MPa 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 선재.
- 제 1 항에 있어서,
Fe, Ti, B, Cu, Ag, Au, Mn, Cr, Zr, Hf, V, Sc, Co 및 Ni의 함유량의 합계가 0.10∼2.00질량%인 알루미늄 합금 선재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 화합물이 Fe계 화합물인 알루미늄 합금 선재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
표면 산화층의 막 두께가 500㎚ 이하인 알루미늄 합금 선재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
표면상에 도금 피막을 가지고, 상기 도금 피막의 표면상에 존재하는 원상당지름 환산으로 직경 1㎛ 이상의 핀홀이 1개/㎟ 이하인 알루미늄 합금 선재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
소선 직경이 0.1∼0.5㎜인 알루미늄 합금선인 알루미늄 합금 선재. - 제 6 항에 기재된 알루미늄 합금선을 복수개 꼬아 얻어지는 알루미늄 합금연선.
- 제 6 항에 기재된 알루미늄 합금선의 외주에 피복층을 가지는 피복전선.
- 제 7 항에 기재된 알루미늄 합금연선의 외주에 피복층을 가지는 피복전선.
- 제 8 항에 기재된 피복전선과, 상기 피복전선의, 상기 피복층을 제거한 단부에 장착된 단자를 구비하는 와이어 하네스.
- 제 9 항에 기재된 피복전선과, 상기 피복전선의, 상기 피복층을 제거한 단부에 장착된 단자를 구비하는 와이어 하네스.
- Mg：0.1∼1.0질량%, Si：0.1∼1.2질량%, Fe：0.10∼1.40질량%, Ti：0.001∼0.100질량%, B：0.001∼0.030질량%, Cu：0∼1.00질량%, Ag：0∼0.50질량%, Au：0∼0.50질량%, Mn：0∼1.00질량%, Cr：0∼1.00질량%, Zr：0∼0.50질량%, Hf：0∼0.50질량%, V：0∼0.50질량%, Sc：0∼0.50질량%, Co：0∼0.50질량%, Ni：0∼0.50질량%, 잔부：Al 및 불가피한 불순물인 조성을 가지고, 상기 조성이, Mn：0.01∼1.00질량%, Cr：0.01∼1.00질량%, Zr：0.01∼0.50질량%, Sc：0.01∼0.50질량%, Co：0.01∼0.50질량% 및 Ni：0.01∼0.50질량% 중 적어도 하나를 함유하는, 알루미늄 합금 소재를, 용해, 주조 후에, 열간 가공을 거쳐 황인선(荒引線)을 형성하고, 그 후 적어도 신선(伸線)가공, 용체화 열처리 및 시효 열처리의 각 공정을 행하는 알루미늄 합금 선재의 제조방법으로서, 상기 용체화 열처리는 450∼580℃의 범위 내의 소정 온도까지 가열하고, 소정 시간 유지 후, 적어도 150℃의 온도까지는 10℃／s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각함으로써 행하며, 상기 시효 열처리는 20∼250℃의 범위 내의 소정 온도로 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 선재의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,
주조시에 있어서의 750℃로부터 400℃까지의 온도 범위에서의 평균 냉각 속도가 20℃／s 이상이며, 상기 주조 후, 상기 열간 가공 전에 재열처리를 행하고, 상기 재열처리는 400℃ 이상의 소정 온도로 가열하며, 상기 소정 온도로 유지되는 시간이 10분 이하로 행하는 알루미늄 합금 선재의 제조방법.
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| WO2019104183A1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-05-31 | General Cable Technologies Corporation | Wires formed from improved 8000-series aluminum alloy |
| JP2019096492A (ja) * | 2017-11-23 | 2019-06-20 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | アルミニウム系素線、撚線導体、編組線、および、ワイヤーハーネス |
| US11236410B2 (en) | 2018-03-27 | 2022-02-01 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Aluminum alloy material, and conductive member, battery member, fastening part, spring part, and structural part using aluminum alloy material |
| KR102520011B1 (ko) * | 2018-03-27 | 2023-04-10 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | 알루미늄 합금재 및 이를 사용한 도전 부재, 전지용 부재, 체결 부품, 스프링용 부품 및 구조용 부품 |
| US10920306B2 (en) * | 2018-05-09 | 2021-02-16 | Hitachi Metals, Ltd. | Aluminum alloy wire rod and producing method thereof |
| EP3921104A4 (en) * | 2019-02-07 | 2022-10-19 | Equispheres Inc. | ALLOYS HAVING LOW PRECIPITY DENSITY INTENDED FOR USE IN APPLICATIONS INCLUDING REFUEL PROCESSES, AND PREPARATION PROCESSES THEREOF |
| US11355258B2 (en) * | 2019-07-04 | 2022-06-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Aluminum alloy wire rod and producing method therefor |
| CN112289479B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-03-18 | 杭州尖力机械有限公司 | 一种电磁屏蔽铝镁合金线缆及其生产工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004134212A (ja) | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 自動車ワイヤハーネス用アルミ電線 |
| WO2012141041A1 (ja) | 2011-04-11 | 2012-10-18 | 住友電気工業株式会社 | アルミニウム合金線およびそれを用いたアルミニウム合金撚り線、被覆電線、ワイヤーハーネス |
| WO2014155820A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体、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導体の製造方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| 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 |
| JP5128109B2 (ja) * | 2006-10-30 | 2013-01-23 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 電線導体およびその製造方法 |
| CN101510456A (zh) * | 2009-03-19 | 2009-08-19 | 杭州飞祥电子线缆实业有限公司 | 一种高性能铝合金绞线 |
| CN102695813B (zh) * | 2009-10-30 | 2016-06-01 | 住友电气工业株式会社 | 铝合金线 |
| JP5712872B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2015-05-07 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | アルミニウム基端子金具 |
| US9779849B2 (en) * | 2011-09-05 | 2017-10-03 | Dyden Corporation | Aluminum-based conductive material and electric wire and cable using the same |
| JP5285170B2 (ja) * | 2011-11-07 | 2013-09-11 | 住友軽金属工業株式会社 | 高強度アルミニウム合金材及びその製造方法 |
| WO2013111884A1 (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | 古河スカイ株式会社 | 熱交換器フィン用のアルミニウム合金材及びその製造方法、ならびに、当該アルミニウム合金材を用いた熱交換器 |
| CN104114725B (zh) * | 2012-03-29 | 2016-08-24 | 古河电气工业株式会社 | 铝合金线及其制造方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004134212A (ja) | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 自動車ワイヤハーネス用アルミ電線 |
| WO2012141041A1 (ja) | 2011-04-11 | 2012-10-18 | 住友電気工業株式会社 | アルミニウム合金線およびそれを用いたアルミニウム合金撚り線、被覆電線、ワイヤーハーネス |
| WO2014155820A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体、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導体の製造方法 |
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