KR20190077370A - 알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 및 단자 부착 전선 - Google Patents

Abstract

알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선으로서, 상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03 질량% 이상 1.5 질량% 이하, Si를 0.02 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 표층 정출 측정 영역을 취하고, 상기 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하인 알루미늄 합금선.

Description

알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 및 단자 부착 전선

본 발명은 알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 및 단자 부착 전선에 관한 것이다.

본 출원은, 2016년 10월 31일자의 일본 특허 출원 제 2016-213154 호에 근거하는 우선권, 및 2017년 04월 04일자의 일본 특허 출원 제 2017-074234 호에 근거하는 우선권을 주장하고, 상기 일본 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.

전선용 도체에 적절한 선재로서, 특허문헌 1은 Al-Mg-Si계 합금으로 구성되는 극세선이며, 고강도이고 도전율도 높고, 신율도 우수한 알루미늄 합금선을 개시한다.

일본 특허 공개 제 2012-229485 호 공보

본 개시의 알루미늄 합금선은,

알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선이며,

상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03 질량% 이상 1.5 질량% 이하, Si를 0.02 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고,

상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 표층 정출 측정 영역을 취하고, 상기 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하이다.

본 개시의 알루미늄 합금 연선은,

상기의 본 개시의 알루미늄 합금선을 복수 서로 연선하여 이루어진다.

본 개시의 피복 전선은,

도체와, 상기 도체의 외주를 덮는 절연 피복을 구비하는 피복 전선이며,

상기 도체는 상기의 본 개시의 알루미늄 합금 연선을 구비한다.

본 개시의 단자 부착 전선은,

상기의 본 개시의 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 구비한다.

도 1은 실시형태의 알루미늄 합금선을 도체에 포함하는 피복 전선을 도시하는 개략 사시도이다.
도 2는 실시형태의 단자 부착 전선에 대해서, 단자부 근방을 도시하는 개략 측면도이다.
도 3은 정출물의 측정 방법 등을 설명하는 설명도이다.
도 4는 정출물의 측정 방법 등을 설명하는 다른 설명도이다.
도 5는 동마찰 계수의 측정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 6은 알루미늄 합금선의 제조 공정을 설명하는 설명도이다.

[본 개시가 해결하려고 하는 과제]

전선에 구비하는 도체 등에 이용되는 선재로서, 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 피로 특성도 우수한 알루미늄 합금선이 요망되고 있다.

자동차나 비행기 등의 기기에 탑재되는 와이어 하니스, 산업용 로봇 등과 같은 각종 전기 기기의 배선, 건축물 등의 배선과 같은 각종 용도의 전선에는, 기기의 사용시나 부설시 등에 충격이나 반복 굽힘 등이 부여되는 일이 있다. 구체적으로는 이하의 (1) 내지 (3) 등을 들 수 있다.

(1) 자동차용 와이어 하니스에 구비하는 전선에서는, 전선을 접속 대상에 장착할 때 등에서 단자부 근방에 충격이 부여되는 것(특허문헌 1), 그 외에, 자동차의 주행 상태에 따라서 돌발적인 충격이 부여되는 것, 자동차의 주행시의 진동에 의해서 반복 굽힘이 부여되는 것 등이 고려된다.

(2) 산업용 로봇에 배선되는 전선에서는, 반복 굽힘이나 염회(捻回) 등이 부여되는 것 등이 고려된다.

(3) 건축물에 배선되는 전선에서는, 부설시에 작업자가 돌발적으로 강하게 인장하거나, 잘못해서 낙하시키거나 하여 충격이 부여되는 것, 코일 형상으로 권취된 선재로부터 권취 자국을 제거하기 위해 물결치듯이 흔듦으로써 반복 굽힘이 부여되는 것 등이 고려된다.

따라서, 전선에 구비하는 도체 등에 이용되는 알루미늄 합금선에는, 충격뿐만 아니라, 반복 굽힘이 부여되었을 경우에도, 단선되기 어려운 것이 요망된다.

그래서, 내충격성 및 피로 특성이 우수한 알루미늄 합금선을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 또한, 내충격성 및 피로 특성이 우수한 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 단자 부착 전선을 제공하는 것을 다른 하나의 목적으로 한다.

[본 개시의 효과]

상기의 본 개시의 알루미늄 합금선, 상기의 본 개시의 알루미늄 합금 연선, 상기의 본 개시의 피복 전선, 상기의 본 개시의 단자 부착 전선은 내충격성 및 피로 특성이 우수하다.

[본원 발명의 실시형태의 설명]

본 발명자들은, 여러 가지의 조건으로 알루미늄 합금선을 제조하여, 내충격성, 피로 특성(반복 굽힘에 대한 단선 어려움)이 우수한 알루미늄 합금선을 검토했다. Mg 및 Si를 특정 범위로 포함하는 것과 같은 특정 조성의 알루미늄 합금으로 구성되고, 특히 시효 처리가 실시된 선재는, 고강도(예를 들면, 인장 강도나 0.2% 내력이 높음)이고, 도전율이 높아 도전성도 우수하다. 이 선재에 있어서, 특히 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재하면, 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 반복 굽힘에 의해서도 단선되기 어렵다는 지견을 얻었다. 표층에 미세한 정출물이 존재하는 알루미늄 합금선은, 예를 들어 주조 과정에 있어서 특정의 온도역의 냉각 속도를 특정 범위로 제어함으로써 제조할 수 있다라는 지견을 얻었다. 본원 발명은 이러한 지견에 근거하는 것이다. 최초로 본원 발명의 실시형태의 내용을 열기하여 설명한다.

(1) 본원 발명의 일 태양에 따른 알루미늄 합금선은,

알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선이며,

상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03 질량% 이상 1.5 질량% 이하, Si를 0.02 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고,

상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 표층 정출 측정 영역을 취하고, 상기 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하이다.

알루미늄 합금선의 횡단면이란, 알루미늄 합금선의 축방향(길이방향)에 직교하는 면에서 절단한 단면을 말한다.

정출물이란, 대표적으로는 첨가 원소인 Mg 및 Si의 적어도 한쪽 등을 포함하는 화합물이나 단체 원소 등이고, 여기에서는 Al 합금선의 횡단면에 있어서 0.05㎛² 이상의 면적을 갖는 것(동일 면적에 있어서의 원 상당 직경으로는 0.25㎛ 이상을 갖는 것)으로 한다. 상기 화합물 중, 0.05㎛² 미만의 면적을 갖는 것, 대표적으로는 원 상당 직경으로 0.2㎛ 이하, 더욱이 0.15㎛ 이하의 보다 미세한 것을 석출물로 한다.

상기의 알루미늄 합금선(이하, Al 합금선이라고 부르는 일이 있음)은, 특정 조성의 알루미늄 합금(이하, Al 합금이라고 부르는 일이 있음)으로 구성되어 있으며, 제조 과정에서 시효 처리 등이 실시됨으로써, 고강도이며, 반복 굽힘이 부여되었을 경우에도 단선되기 어려워서, 피로 특성이 우수하다. 파단 신율이 높고, 고인성인 경우에는 내충격성도 우수하다. 특히, 상기의 Al 합금선은 표층에 존재하는 정출물이 미세하다. 그 때문에, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 조대한 정출물이 균열의 기점이 되기 어려워서 표면 균열이 생기기 어렵다. 또한, 조대한 정출물을 거친 균열의 진전도 저감하기 쉬워서, 선재의 표면으로부터 내부로 균열이 진전하거나, 파단에 이르거나 하는 것도 저감할 수 있다. 따라서, 상기의 Al 합금선은 내충격성 및 피로 특성이 우수하다. 또한, 상기의 Al 합금선은, 미세하기는 하지만 어느 정도의 크기의 정출물이 존재함으로써, Al 합금의 결정립의 성장 억제 등에 기여하는 경우가 있다. 결정립이 미세한 것에 의해서도, 내충격성 및 피로 특성의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 상기의 Al 합금선은, 정출물에 기인하는 균열이 생기기 어려우므로, 조성이나 열처리 조건 등에도 의하지만, 인장 시험을 실행했을 경우에 인장 강도, 0.2% 내력, 및 파단 신율로부터 선택되는 적어도 하나가 보다 높은 경향이 있어, 기계적 특성도 우수하다.

(2) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

상기 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 개수가 10개 초과 400개 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, Al 합금선의 표층에 존재하는 상술한 미세한 정출물의 개수가 상술한 특정 범위를 만족함으로써, 정출물이 균열의 기점이 되기 어려울 뿐만 아니라, 정출물에 기인하는 균열의 진전도 저감하기 쉬워서, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다.

(3) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 내부 정출 측정 영역을 이 장방형의 중심이 상기 알루미늄 합금선의 중심에 겹치도록 취하고, 상기 내부 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 40㎛² 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, Al 합금선의 내부에 존재하는 정출물도 미세하기 때문에, 정출물에 기인하는 파단을 보다 저감하기 쉬워서, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다.

(4) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

상기 알루미늄 합금의 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 정출물이 미세한 것에 부가하여, 결정립이 미세하여 유연성이 우수하기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 보다 우수하다.

(5) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 30㎛이고, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역을 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛² 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, Al 합금선의 표층에 존재하는 정출물이 미세한 것에 부가하여, 기포가 적기 때문에, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 기포가 균열의 기점이 되기 어려워서, 기포에 기인하는 균열이나 균열의 진전을 저감하기 쉽다. 따라서, 상기의 Al 합금선은 내충격성 및 피로 특성이 보다 우수하다.

(6) 기포의 함유량이 특정 범위인 상기 (5)의 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, 상술한 합계 단면적의 비가 1.1 이상이기 위해, Al 합금선의 표층과 비교하여 내부에 존재하는 기포가 많기는 하지만, 상술한 합계 단면적의 비가 특정 범위를 만족하기 때문에, 내부도 기포가 적다고 말할 수 있다. 따라서, 상기 형태는, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 기포를 거쳐서 선재의 표면으로부터 내부로 균열이 진전하기 어려워서, 보다 파단되기 어렵기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 보다 우수하다.

(7) 기포의 함유량이 특정 범위인 상기 (5) 또는 (6)의 Al 합금선의 일례로서,

수소의 함유량이 8.0ml/100g 이하인 형태를 들 수 있다.

본 발명자들은, 기포를 함유하는 Al 합금선에 대하여 함유 가스 성분을 조사한 바, 수소를 포함한다라는 지견을 얻었다. 따라서, Al 합금선 내의 기포의 한 요인은 수소인 것으로 고려된다. 상기 형태는, 수소의 함유량이 적은 것으로부터도 기포가 적다고 말할 수 있고, 기포에 기인하는 단선이 생기기 어려워서, 내충격성 및 피로 특성이 보다 우수하다.

(8) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

가공 경화 지수가 0.05 이상인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 가공 경화 지수가 특정 범위를 만족하기 때문에, 단자부를 압착 등을 하여 장착했을 경우에 가공 경화에 의한 단자부의 고착력의 향상을 기대할 수 있다. 따라서, 상기 형태는 단자 부착 전선 등의 단자부가 장착되는 도체에 호적하게 이용할 수 있다.

(9) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

동마찰 계수가 0.8 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태의 Al 합금선으로 예를 들어 연선을 구성하면, 굽힘 등을 실행했을 경우에 소선끼리가 미끄러지기 쉬워서, 매끄럽게 움직일 수 있어, 각 소선이 단선되기 어렵다. 따라서, 상기 형태는 피로 특성이 보다 우수하다.

(10) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

표면 조도가 3㎛ 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 표면 조도가 작기 때문에, 동마찰 계수가 작아지기 쉬워서, 특히 피로 특성이 보다 우수하다.

(11) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

상기 알루미늄 합금선의 표면에 윤활제가 부착되어 있고, 이 윤활제에 유래하는 C의 부착량이 0 초과 30 질량% 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태에 있어서 Al 합금선의 표면에 부착되는 윤활제란, 제조 과정에 있어서의 신선시나 연선시 등에 이용되는 윤활제가 잔존한 것으로 고려된다. 이러한 윤활제는 대표적으로는 탄소(C)를 포함하므로, 여기에서는 윤활제의 부착량을 C의 부착량으로 표현한다. 상기 형태는, Al 합금선의 표면에 존재하는 윤활제에 의해서, 동마찰 계수의 저감을 기대할 수 있어 피로 특성이 보다 우수하다. 또한, 상기 형태는 윤활제에 의해서 내식성도 우수하다. 또한, 상기 형태는, Al 합금선의 표면에 존재하는 윤활제량(C량)이 특정 범위를 만족함으로써, 단자부를 장착했을 경우에 단자부와의 사이에 개재되는 윤활제량(C량)이 적어서, 과도한 윤활제의 개재에 의한 접속 저항의 증대를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 형태는 단자 부착 전선 등의 단자부가 장착되는 도체에 호적하게 이용할 수 있다. 이 경우, 특히 피로 특성이 우수할 뿐만 아니라, 저저항이고 내식성도 우수한 접속 구조를 구축할 수 있다.

(12) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

상기 알루미늄 합금선의 표면 산화막의 두께가 1㎚ 이상 120㎚ 이하인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 표면 산화막의 두께가 특정 범위를 만족함으로써, 단자부를 장착했을 경우에 단자부와의 사이에 개재되는 산화물(표면 산화막을 구성하는 것)이 적어서, 과도한 산화물의 개재에 의한 접속 저항의 증대를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 내식성도 우수하다. 따라서, 상기 형태는 단자 부착 전선 등의 단자부가 장착되는 도체에 호적하게 이용할 수 있다. 이 경우, 내충격성 및 피로 특성이 우수할 뿐만 아니라, 저저항이고 내식성도 우수한 접속 구조를 구축할 수 있다.

(13) 상기의 Al 합금선의 일례로서,

인장 강도가 150MPa 이상이고, 0.2% 내력이 90MPa 이상이며, 파단 신율이 5% 이상이고, 도전율이 40%IACS 이상인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 인장 강도, 0.2% 내력, 파단 신율이 모두 높아서, 기계적 특성이 우수하여 내충격성 및 피로 특성이 보다 우수할 뿐만 아니라, 높은 도전율을 가져 전기적 특성도 우수하다. 0.2% 내력이 높으므로, 상기 형태는 단자부와의 고착성도 우수하다.

(14) 본원 발명의 일 태양에 따른 알루미늄 합금 연선은,

상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선을 복수 서로 연선하여 이루어진다.

상기의 알루미늄 합금 연선(이하, Al 합금 연선이라고 부르는 일이 있음)을 구성하는 각 소선은 상술한 바와 같이 특정 조성의 Al 합금으로 구성되는 동시에, 표층에 존재하는 정출물이 미세하기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다. 또한, 연선은, 일반적으로 동일한 도체 단면적을 갖는 단선과 비교하여 가요성이 우수하여, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 각 소선이 파단되기 어려워서, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다. 이러한 점으로부터, 상기의 Al 합금 연선은 내충격성 및 피로 특성이 우수하다. 각 소선이 상술한 바와 같이 기계적 특성이 우수하므로, 상기의 Al 합금 연선은 인장 강도, 0.2% 내력 및 파단 신율로부터 선택되는 적어도 하나가 보다 높은 경향이 있어, 기계적 특성도 우수하다.

(15) 상기의 Al 합금 연선의 일례로서,

연선 피치가 상기 알루미늄 합금 연선의 층심경(層心徑)의 10배 이상 40배 이하인 형태를 들 수 있다.

층심경이란, 연선이 다층 구조인 경우, 각층에 포함되는 모든 소선의 중심을 잇는 원의 직경을 말한다.

상기 형태는, 연선 피치가 특정 범위를 만족함으로써, 굽힘 등을 실행했을 때에 소선끼리가 비틀리기 어렵기 때문에 파단되기 어려울 뿐만 아니라, 단자부를 장착하는 경우에는 흐트러지기 어렵기 때문에 단자부를 장착하기 쉽다. 따라서, 상기 형태는, 특히 피로 특성이 우수할 뿐만 아니라, 단자 부착 전선 등의 단자부가 장착되는 도체에 호적하게 이용할 수 있다.

(16) 본원 발명의 일 태양에 따른 피복 전선은,

도체와, 상기 도체의 외주를 덮는 절연 피복을 구비하는 피복 전선이며,

상기 도체는 상기 (14) 또는 (15)에 기재된 알루미늄 합금 연선을 구비한다.

상기의 피복 전선은, 상술한 내충격성 및 피로 특성이 우수한 Al 합금 연선에 의해서 구성되는 도체를 구비하기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다.

(17) 본원 발명의 일 태양에 따른 단자 부착 전선은,

상기 (16)에 기재된 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 구비한다.

상기의 단자 부착 전선은, 상술한 내충격성 및 피로 특성이 우수한 Al 합금선이나 Al 합금 연선에 의해서 구성되는 도체를 구비하는 피복 전선을 구성요소로 하기 때문에, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다.

[본원 발명의 실시형태의 상세]

이하, 적절하게 도면을 참조하여, 본원 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 도면 중, 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 서로 연선되어 이루어지는 연선(실시형태의 Al 합금 연선(20)), 또는 연선이 소정의 형상으로 압축 성형되어 이루어지는 압축 연선(실시형태의 Al 합금 연선(20)의 다른 예)의 상태로 이용된다. 도 1에서는 7개의 Al 합금선(22)이 서로 연선된 Al 합금 연선(20)을 예시한다. 실시형태의 Al 합금선(22)은, Al 합금이 Mg 및 Si를 특정 범위로 포함하는 것과 같은 특정 조성을 갖는 동시에, Al 합금선(22)의 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재하는 것과 같은 특정 조직을 갖는다. 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 이루어지는 Al-Mg-Si계 합금이다. 또한, 실시형태의 Al 합금선(22)은, 그 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역으로부터 취한 이하의 영역(표층 정출 측정 영역이라고 부름)에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하이다. 표층 정출 측정 영역은 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 영역으로 한다. 상술한 특정 조성을 갖는 동시에 특정 조직을 갖는 실시형태의 Al 합금선(22)은, 제조 과정에서 시효 처리 등을 받음으로써 고강도일 뿐만 아니라, 조대한 정출물에 기인하는 파단도 저감할 수 있기 때문에, 내충격성, 피로 특성도 우수하다.

이하, 보다 상세하게 설명한다. 또한, 정출물의 크기 등과 같은 각 파라미터의 측정 방법의 상세, 상술한 효과의 상세는 시험예로 설명한다.

(조성)

실시형태의 Al 합금선(22)은, Al-Mg-Si계 합금으로 구성되며, Mg 및 Si가 고용하여 존재하는 동시에, 정출물 및 석출물로서 존재함으로써 강도가 우수하다. Mg는 강도의 향상 효과가 높은 원소이며, Si와 동시에 특정 범위로 함유함으로써, 구체적으로는 Mg를 0.03% 이상, 또한 Si를 0.02% 이상 함유함으로써, 시효 경화에 의한 강도의 향상을 효과적으로 도모할 수 있다. Mg 및 Si의 함유량이 많을수록, Al 합금선의 강도를 높일 수 있고, Mg를 1.5% 이하, 또한 Si를 2.0% 이하의 범위로 포함함으로써, Mg 및 Si의 함유에 기인하는 도전율이나 인성의 저하를 초래하기 어려워서, 높은 도전율이나 높은 인성 등을 갖거나, 신선 가공시에 단선되기 어려워서, 제조성도 우수하거나 한다. 강도, 인성, 도전율의 밸런스를 고려하여, Mg의 함유량을 0.1% 이상 2.0% 이하, 더욱이 0.2% 이상 1.5% 이하, 0.3% 이상 0.9% 이하, Si의 함유량을 0.1% 이상 2.0% 이하, 더욱이 0.1% 이상 1.5% 이하, 0.3% 이상 0.8% 이하로 할 수 있다.

Mg 및 Si의 함유량을 상술한 특정 범위로 하는 동시에, Mg와 Si의 질량비를 특정 범위로 하면, 한쪽의 원소가 과잉이 되지 않고, Mg 및 Si가 정출물이나 석출물 상태로 적절하게 존재할 수 있으므로, 강도나 도전성이 우수하여 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, 더욱이 0.8 이상 2.7 이하인 것이 보다 바람직하다.

실시형태의 Al 합금선(22)을 구성하는 Al 합금은, Mg, Si에 부가하여, Fe, Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn 및 Ga로부터 선택되는 1종 이상의 원소(이하, 통틀어서 원소 α라고 부르는 일이 있음)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. Zn는 도전율의 저하가 적고, 강도의 향상 효과를 어느 정도 갖는다. Ga는 강도의 향상 효과를 갖는다. 강도의 향상에 의해, 피로 특성이 우수하다. 또한, Fe, Cu, Mn, Zr, Cr은 결정의 미세화 효과가 있다. 미세한 결정 조직을 가지면, 파단 신율과 같은 인성이 우수하거나, 유연성이 우수하여 굽힘 등을 실행하기 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, 상술한 강도의 향상 효과, 내충격성, 피로 특성의 향상 효과 등을 얻기 쉽다. 각 원소의 함유량은, 예를 들어 이하를 들 수 있다. 상기의 합계 함유량의 범위, 및 이하의 각 원소의 함유량의 범위에 있어서, 많을수록 강도를 향상하기 쉽고, 적을수록 도전율을 높이기 쉬운 경향이 있다.

(Fe) 0.01% 이상 0.25% 이하, 더욱이 0.01% 이상 0.2% 이하

(Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn 각각) 0.01% 이상 0.5% 이하, 더욱이 0.01% 이상 0.3% 이하

(Ga) 0.005% 이상 0.1% 이하, 더욱이 0.005% 이상 0.05% 이하

또한, 원료에 이용하는 순수 알루미늄의 성분 분석을 실행하고, 원료에 불순물로서 Mg, Si, 원소 α 등의 원소를 포함하는 경우, 이러한 원소의 함유량이 소망의 양이 되도록 각 원소의 첨가량을 조정하면 좋다. 즉, 상술한 각 첨가 원소에 있어서의 함유량은, 원료에 이용하는 알루미늄 지금(地金) 자체에 포함되는 원소를 포함하는 합계량이며, 반드시 첨가량을 의미하지는 않는다.

실시형태의 Al 합금선(22)을 구성하는 Al 합금은, Mg 및 Si에 부가하여, Ti 및 B 중 적어도 한쪽의 원소를 함유할 수 있다. Ti나 B는, 주조시에 있어서, Al 합금의 결정을 미세하게 하는 효과가 있다. 미세한 결정 조직을 갖는 주조재를 소재로 함으로써, 주조 이후에 압연이나 신선 등의 가공이나 시효 처리를 포함하는 열처리 등을 받아도, 결정립이 미세하게 되기 쉽다. 미세한 결정 조직을 갖는 Al 합금선(22)은, 조대한 결정 조직을 갖는 경우와 비교하여, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에 파단되기 어려워서, 내충격성이나 피로 특성이 우수하다. B 단독의 함유, Ti 단독의 함유, Ti 및 B의 쌍방의 함유와 같은 순으로 미세화 효과가 높은 경향이 있다. Ti를 포함하는 경우, 그 함유량이 0% 이상 0.05% 이하, 더욱이 0.005% 이상 0.05% 이하이면, B를 포함하는 경우, 그 함유량이 0% 이상 0.005% 이하, 더욱이 0.001% 이상 0.005% 이하이면, 결정 미세화 효과가 얻어지는 동시에, Ti나 B의 함유에 기인하는 도전율의 저하를 저감할 수 있다. 결정 미세화 효과와 도전율의 밸런스를 고려하여, Ti의 함유량을 0.01% 이상 0.04% 이하, 더욱이 0.03% 이하, B의 함유량을 0.002% 이상 0.004% 이하로 할 수 있다.

Mg 및 Si에 부가하여, 상술한 원소 α 등을 함유하는 조성의 구체예를 이하에 나타낸다. 이하의 구체예에 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)

· 정출물

실시형태의 Al 합금선(22)은 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재한다. 구체적으로는 Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역(220), 즉 두께 50㎛의 환상의 영역을 취한다. 이 표층 영역(220)으로부터, 단변 길이(S)가 50㎛이고, 장변 길이(L)가 75㎛인 장방형의 표층 정출 측정 영역(222)(도 3에서는 파선으로 도시함)을 취한다. 단변 길이(S)는 표층 영역(220)의 두께에 상당한다. 상세하게는, Al 합금선(22)의 표면의 임의의 점(접점(P))에 대해 접선(T)을 취한다. 접점(P)으로부터 Al 합금선(22)의 내부로 향하여, 표면의 법선 방향으로 길이가 50㎛인 직선(C)을 취한다. Al 합금선(22)이 환선(丸線)이면, 이 원의 중심을 향해 직선(C)을 취한다. 직선(C)과 평행한 직선이며 길이가 50㎛의 직선을 단변(22S)으로 한다. 접점(P)을 통과하고, 접선(T)을 따르는 직선이며, 접점(P)이 중간점이 되도록 길이가 75㎛인 직선을 취하고, 이 직선을 장변(22L)으로 한다. 표층 정출 측정 영역(222)에 Al 합금선(22)이 존재하지 않는 미소한 공극(해칭 부분)(g)이 생기는 것을 허용한다. 이 표층 정출 측정 영역(222)에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하이다. 표층에 복수의 정출물이 존재해도, 각 정출물의 평균의 크기가 3㎛² 이하이기 때문에, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에 각 정출물을 기점으로 하는 균열을 저감하기 쉽고, 나아가서는 표층으로부터 내부로의 균열의 진전도 저감할 수 있어, 정출물에 기인하는 파단을 저감할 수 있다. 그 때문에, 실시형태의 Al 합금선(22)은 내충격성이나 피로 특성이 우수하다. 한편, 정출물의 평균 면적이 크면, 균열의 기점이 되는 조대한 정출물을 포함하기 쉬워서, 내충격성이나 피로 특성이 뒤떨어진다. 다른 한편, 각 정출물의 평균의 크기가 0.05㎛² 이상이기 때문에, Mg, Si 등의 첨가 원소의 고용에 기인하는 도전율의 저하를 저감하거나, 결정립의 성장을 억제하거나 하는 등의 효과를 기대할 수 있다. 상기 평균 면적은 작을수록 균열을 저감하기 쉽고, 2.5㎛² 이하, 더욱이 2㎛² 이하, 1㎛² 이하인 것이 바람직하다. 정출물을 어느 정도 존재시키는 관점에서는, 상기 평균 면적을 0.08㎛² 이상, 더욱이 0.1㎛² 이상으로 할 수 있다. 정출물은, 예를 들면, Mg, Si 등의 첨가 원소를 줄이거나, 주조시의 냉각 속도를 빠르게 하거나 하면 작아지기 쉽다. 특히, 주조 과정에 있어서의 특정의 온도역의 냉각 속도를 조정함으로써, 정출물을 적절히 존재하게 한다(상세는 후술함).

Al 합금선(22)이 환선인 경우나 실질적으로 환선으로 간주되는 경우 등에서는, 상술한 표층에 있어서의 정출물의 측정 영역을 도 4에 도시하는 부채형으로 할 수 있다. 도 4에서는 정출 측정 영역(224)을 알기 쉽도록 굵은선으로 도시한다. 도 4에 도시하는 바와 같이 Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역(220), 즉 두께(t)가 50㎛의 환상의 영역을 취한다. 이 표층 영역(220)으로부터, 3750㎛²의 면적을 갖는 부채형의 영역(정출 측정 영역(224)라고 부름)을 취한다. 환상의 표층 영역(220)의 면적과 정출 측정 영역(224)의 면적 3750㎛²를 이용하여, 면적 3750㎛²인 부채형의 영역의 중심각(θ)을 구함으로써, 환상의 표층 영역(220)으로부터 부채형의 정출 측정 영역(224)을 추출할 수 있다. 이 부채형의 정출 측정 영역(224)에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하이면, 상술한 이유에 의해, 내충격성이나 피로 특성이 우수한 Al 합금선(22)으로 할 수 있다. 상술한 장방형의 표층 정출 측정 영역과 부채형의 정출 측정 영역의 쌍방을 취하고, 이 쌍방에 존재하는 정출물의 평균 면적이 모두 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하이면, 내충격성이나 피로 특성이 우수한 선재로서의 신뢰성을 높일 수 있는 것으로 기대된다.

표층에 존재하는 정출물이 상술한 특정의 크기를 만족하는 것에 부가하여, 장방형의 표층 정출 측정 영역 및 상술한 부채형의 정출 측정 영역 중 적어도 한쪽에 있어서, 해당 측정 영역에 존재하는 정출물의 개수가 10개 초과 400개 이하인 것이 바람직하다. 상술한 특정의 크기를 만족하는 정출물이 400개 이하로 너무 많지 않으므로, 정출물이 균열의 기점이 되기 어려울 뿐만 아니라, 정출물에 기인하는 균열의 진전도 저감하기 쉽다. 그 때문에, 이 Al 합금선(22)은 내충격성이나 피로 특성이 보다 우수하다. 상기 개수는 적을수록 균열의 발생을 저감하기 쉽고, 이 점으로부터 350개 이하, 더욱이 300개 이하, 250개 이하, 200개 이하인 것이 바람직하다. 상술한 특정의 크기를 만족하는 정출물이 10개 초과로 존재하면, 상술한 바와 같이 도전율의 저하의 억제, 결정립의 성장 억제 등의 효과를 기대할 수 있다. 이 점으로부터, 상기 개수를 15개 이상, 더욱이 20개 이상으로 할 수도 있다.

또한, 표층에 존재하는 정출물 중, 그 대부분이 3㎛² 이하이면, 미세하기 때문에 균열의 기점이 되기 어려울 뿐만 아니라, 정출물이 균일적인 크기로 존재하는 것에 의한 분산 강화를 기대할 수 있다. 이 점으로부터, 장방형의 표층 정출 측정 영역 및 상술한 부채형의 정출 측정 영역 중 적어도 한쪽에 있어서, 해당 측정 영역에 존재하는 정출물 중, 면적이 3㎛² 이하인 것의 합계 면적은 해당 측정 영역에 존재하는 전체 정출물의 합계 면적에 대해서 50% 이상인 것이 바람직하고, 더욱이 60% 이상, 70% 이상인 것이 보다 바람직하다.

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, Al 합금선(22)의 표층뿐만 아니라 내부에 있어서도, 미세한 정출물이 어느 정도 존재하는 것을 들 수 있다. 구체적으로는, Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 영역(내부 정출 측정 영역이라고 부름)을 취한다. 이 내부 정출 측정 영역은, 이 장방형의 중심이 Al 합금선(22)의 중심에 겹치도록 취한다. Al 합금선(22)이 이형선(異形線)인 경우에는, 내접원의 중심을 Al 합금선(22)의 중심으로 한다(이하 동일함). 내부 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 40㎛² 이하이다. 여기서, 정출물은 주조 과정에서 형성되고, 주조 이후에 소성 가공을 받아서 분단될 가능성이 있지만, 주조재 중에 존재하는 크기가 최종 선경의 Al 합금선(22)에 대해서도 실질적으로 유지되기 쉽다. 또한, 주조 과정에서는, 일반적으로 금속의 표층으로부터 내부로 향하여 응고가 진행되기 때문에, 금속의 내부는 표층보다 온도가 높은 상태가 길게 유지되기 쉬워서, Al 합금선(22)의 내부에 존재하는 정출물은 표층의 정출물보다 커지기 쉽다. 이것에 대해, 이 형태의 Al 합금선(22)은, 내부에 존재하는 정출물도 미세하기 때문에, 정출물에 기인하는 파단을 보다 저감하기 쉬워서, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다. 상술한 표층의 경우와 마찬가지로, 파단 저감의 관점으로부터 상기 평균 면적은 작은 것이 바람직하고, 20㎛² 이하, 더욱이 10㎛² 이하, 5㎛² 이하, 더욱이 2.5㎛² 이하인 것이 바람직하고, 정출물을 어느 정도 존재시키는 관점으로부터 상기 평균 면적을 0.08㎛² 이상, 더욱이 0.1㎛² 이상으로 할 수 있다.

· 결정립 직경

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, Al 합금의 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하인 것을 들 수 있다. 미세한 결정 조직을 갖는 Al 합금선(22)은 굽힘 등을 실시하기 쉽고, 유연성이 우수하여, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에서 파단되기 어렵다. 실시형태의 Al 합금선(22)은, 그 표층에 존재하는 정출물이 작은 것, 바람직하게는 기포가 적은 것(후술)과 더불어, 이 형태는 내충격성, 피로 특성이 우수하다. 상기 평균 결정립 직경은, 작을수록 굽힘 등을 실시하기 쉬어서, 내충격성, 피로 특성이 우수하므로, 45㎛ 이하, 더욱이 40㎛ 이하, 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 결정립 직경은, 조성이나 제조 조건에도 의하지만, 예를 들어 상술한 바와 같이 Ti나 B, 원소 α 중 미세화 효과가 있는 원소를 포함하면, 미세하게 되기 쉽다.

· 기포

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, 그 표층에 존재하는 기포가 적은 것을 들 수 있다. 구체적으로는, Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역, 즉 두께 30㎛의 환상의 영역으로부터, 단변 길이가 30㎛이고, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 영역(표층 기포 측정 영역이라고 부름)을 취한다. 단변 길이는 표층 영역의 두께에 상당한다. 이 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛² 이하이다. Al 합금선(22)이 환선인 경우나 실질적으로 환선으로 간주되는 경우 등에서는, Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 상술한 두께 30㎛의 환상의 영역으로부터, 1500㎛²의 면적을 갖는 부채형의 영역(기포 측정 영역이라고 부름)을 취하고, 이 부채형의 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛² 이하이다. 장방형의 표층 기포 측정 영역이나 부채형의 기포 측정 영역은, 상술한 표층 정출 측정 영역(222)이나 부채형의 정출 측정 영역(224)과 동일하게 하여, 단변 길이(S)를 30㎛, 장변 길이(L)를 50㎛로 대신하거나, 두께(t)를 30㎛, 면적을 1500㎛²로 대신하거나 하여 취하면 좋다. 상술한 장방형의 표층 기포 측정 영역과 부채형의 기포 측정 영역의 쌍방을 취하고, 이 쌍방에 존재하는 기포의 합계 면적이 모두 2㎛² 이하이면, 내충격성이나 피로 특성이 우수한 선재로서의 신뢰성을 높일 수 있는 것으로 기대된다. 표층에 기포가 적음으로써, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에 기포를 기점으로 하는 균열을 저감하기 쉽고, 나아가서는 표층으로부터 내부로의 균열의 진전도 저감할 수 있어, 기포에 기인하는 파단을 저감할 수 있다. 그 때문에, 이 Al 합금선(22)은 내충격성이나 피로 특성이 우수하다. 한편, 기포의 합계 면적이 크면, 조대한 기포가 존재하거나, 미세한 기포가 다수 존재하거나 하여, 기포가 균열의 기점이 되거나, 균열이 진전하기 쉬워지거나 하여, 내충격성이나 피로 특성이 뒤떨어진다. 다른 한편, 기포의 합계 단면적은, 작을수록 기포가 적어서, 기포에 기인하는 파단을 저감하여 내충격성이나 피로 특성이 우수하므로, 1.9㎛² 이하, 더욱이 1.8㎛² 이하, 1.2㎛² 이하인 것이 바람직하고, 0에 가까울수록 바람직하다. 기포는, 예를 들어 주조 과정에서 탕온(湯溫)을 낮게 하면 적어지기 쉽다. 부가하여, 주조시의 냉각 속도, 특히 후술하는 특정의 온도역의 냉각 속도를 빠르게 하면, 보다 적고, 작아지기 쉽다.

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, 표층에 부가하여 내부에 존재하는 기포도 적은 것을 들 수 있다. 구체적으로는, Al 합금선(22)의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 30㎛이고, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 영역(내부 기포 측정 영역이라고 부름)을 취한다. 이 내부 기포 측정 영역은, 이 장방형의 중심이 Al 합금선(22)의 중심에 겹치도록 취한다. 장방형의 표층 기포 측정 영역 및 상술한 부채형의 기포 측정 영역 중 적어도 한쪽에 있어서, 해당 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적(Sfb)에 대한 내부 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적(Sib)의 비(Sib/Sfb)가 1.1 이상 44 이하이다. 상술한 바와 같이 주조 과정에서는, 금속의 표층으로부터 내부로 향하여 응고가 진행되기 때문에, 용탕에 분위기 중의 가스가 용해하면, 금속의 표층에서는 가스가 금속 외부로 달아나기 쉽기는 하지만, 금속의 내부에서는 가스가 갇혀서 잔존하기 쉽다. 이러한 주조재를 소재에 이용하여 제조된 선재에서는, 그 표층과 비교하여 내부에 존재하는 기포가 많아지기 쉬운 것으로 고려된다. 상술한 바와 같이 표층의 기포의 합계 단면적(Sfb)이 작으면, 상기 비(Sib/Sfb)가 작은 형태는 내부에 존재하는 기포도 적다. 따라서, 이 형태는 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에 균열의 발생이나 균열의 진전 등을 저감하기 쉬워서, 기포에 기인하는 파단을 저감하여, 내충격성이나 피로 특성이 우수하다. 상기 비(Sib/Sfb)는, 작을수록 내부에 존재하는 기포가 적어서, 내충격성이나 피로 특성이 우수하므로, 40 이하, 더욱이 30 이하, 20 이하, 15 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 비(Sib/Sfb)가 1.1 이상이면, 탕온을 과도하게 낮게 하지 않아도, 기포가 적은 Al 합금선(22)을 제조할 수 있어, 양산에 적절한 것으로 고려된다. 상기 비(Sib/Sfb)가 1.3 내지 6.0 정도이면, 양산하기 쉬운 것으로 고려된다.

(수소 함유량)

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, 수소의 함유량이 8.0ml/100g 이하인 것을 들 수 있다. 기포의 한 요인은 상술한 바와 같이 수소인 것으로 고려된다. Al 합금선(22)에 대해 질량 100g당에 대한 수소의 함유량이 8.0ml 이하이면, 이 Al 합금선(22)은 기포가 적어서, 상술한 바와 같이 기포에 기인하는 파단을 저감할 수 있다. 수소의 함유량은 적을수록, 기포가 적은 것으로 고려되므로, 7.8ml/100g 이하, 더욱이 7.6ml/100g 이하, 7.0ml/100g 이하인 것이 바람직하고, 0에 가까울수록 바람직하다. Al 합금선(22) 중의 수소는, 대기 분위기 등의 수증기를 포함하는 분위기에서 주조를 실시함으로써 분위기 중의 수증기가 용탕에 용해하고, 이 용존 수소가 잔존하고 있는 것으로 고려된다. 그 때문에, 수소의 함유량은, 예를 들어 탕온을 낮게 하여 분위기로부터의 가스의 용해를 저감하면 적어지기 쉽다. 또한, 수소의 함유량은 Cu를 함유하면 적어지는 경향이 있다.

(표면 성상)

· 동마찰 계수

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, 동마찰 계수가 0.8 이하인 것을 들 수 있다. 동마찰 계수가 이와 같이 작은 Al 합금선(22)을 예를 들어 연선의 소선에 이용하여, 이 연선에 반복 굽힘을 부여했을 경우에 소선(Al 합금선(22))간의 마찰이 작아 소선끼리가 미끄러지기 쉬워서, 각 소선이 매끄럽게 움직일 수 있다. 여기서, 동마찰 계수가 크면, 소선간의 마찰이 커서, 반복 굽힘을 받았을 경우, 이 마찰에 기인하여 소선이 파단되기 쉬워지고, 결과적으로 연선이 단선되기 쉬워진다. 동마찰 계수가 0.8 이하인 Al 합금선(22)은, 특히 연선에 이용되었을 경우에 소선간의 마찰을 작게 할 수 있어, 반복 굽힘을 받아도 파단되기 어려워서, 피로 특성이 우수하다. 동마찰 계수는 작을수록, 마찰에 기인하는 파단을 저감할 수 있으며, 0.7 이하, 더욱이 0.6 이하, 0.5 이하인 것이 바람직하다. 동마찰 계수는, 예를 들어 Al 합금선(22)의 표면을 평활하게 하거나, Al 합금선(22)의 표면에 윤활제를 부착하거나, 이들 쌍방을 만족하거나 하면, 작아지기 쉽다.

· 표면 조도

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, 표면 조도가 3㎛ 이하인 것을 들 수 있다. 표면 조도가 이와 같이 작은 Al 합금선(22)은, 동마찰 계수가 작아지는 경향이 있어, 상술한 바와 같이 연선의 소선에 이용했을 경우에 소선간의 마찰을 작게 할 수 있어, 피로 특성이 우수하다. 경우에 따라서는 내충격성의 향상도 기대할 수 있다. 표면 조도는 작을수록, 동마찰 계수가 작아지기 쉬워서, 상기 소선간의 마찰을 작게 하기 쉬우므로, 2.5㎛ 이하, 더욱이 2㎛ 이하, 1.8㎛ 이하인 것이 바람직하다. 표면 조도는, 예를 들어 신선 다이스의 표면 조도가 3㎛ 이하인 것을 이용하거나, 신선시의 윤활제량을 많게 조정하거나 하는 등, 평활한 표면을 가지도록 제조함으로써, 작아지기 쉽다. 표면 조도의 하한을 0.01㎛, 더욱이 0.03㎛로 하면, 공업적으로 양산하기 쉬운 것으로 기대된다.

· C량

실시형태의 Al 합금선(22)의 일례로서, Al 합금선(22)의 표면에 윤활제가 부착되어 있으며, 이 윤활제에 유래하는 C의 부착량이 0 초과 30 질량% 이하인 것을 들 수 있다. Al 합금선(22)의 표면에 부착되는 윤활제란, 상술한 바와 같이 제조 과정에서 이용하는 윤활제(대표적으로는 유제)가 잔존한 것으로 고려된다. C의 부착량이 상기 범위를 만족하는 Al 합금선(22)은, 윤활제의 부착에 의해서 동마찰 계수가 작아지기 쉽고, 상기 범위에서 많을수록, 동마찰 계수가 작아지는 경향이 있다. 동마찰 계수가 작으므로, 상술한 바와 같이 Al 합금선(22)을 연선의 소선에 이용했을 경우에 소선간의 마찰을 작게 할 수 있어, 피로 특성이 우수하다. 또한, 윤활제의 부착에 의해서 내식성도 우수하다. 상기 범위에서 적을수록, Al 합금선(22)으로 구성되는 도체(2)의 단부에 단자부(4)(도 2)를 장착했을 경우에, 도체(2)와 단자부(4) 사이에 개재되는 윤활제를 줄일 수 있다. 이 경우, 과도한 윤활제의 개재에 수반하는 도체(2)와 단자부(4) 사이의 접속 저항의 증대를 방지할 수 있다. 마찰 저감과 접속 저항의 증대 억제를 고려하면, C의 부착량을 0.5 질량% 이상 25 질량% 이하, 더욱이 1 질량% 이상 20 질량% 이하로 할 수 있다. C의 부착량이 소망의 양이 되도록, 예를 들어 신선시나 연선시에 있어서의 윤활제의 사용량이나, 열처리 조건 등을 조정하는 것을 들 수 있다. 열처리 조건에 따라서는 윤활제가 저감, 제거되기 때문이다.

· 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 얇으므로, Al 합금선(22)으로 구성되는 도체(2)의 단부에 단자부(4)를 장착했을 경우에 도체(2)와 단자부(4) 사이에 개재되는 산화물을 줄일 수 있다. 도체(2)와 단자부(4) 사이에 전기 절연물인 산화물의 개재량이 적음으로써, 도체(2)와 단자부(4) 사이의 접속 저항의 증대를 저감할 수 있다. 한편, 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, 더욱이 5㎚ 이상 110㎚ 이하, 더욱이 100㎚ 이하로 할 수 있다. 표면 산화막의 두께는, 예를 들어 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 커짐으로써, 예를 들어 복수의 Al 합금선(22)을 서로 연선한 연선을 압축 성형한 압축 연선으로 하거나, Al 합금선(22)으로 구성되는 도체(2)(단선, 연선, 압축 연선의 어느 것도 좋음)의 단부에 단자부(4)를 압착하거나 하는 것과 같은 소성 가공을 실시했을 경우에, Al 합금선(22)은 가공 경화하기 쉽다. 압축 성형이나 압착 등의 소성 가공에 의해서 단면적이 감소했을 경우에도, 가공 경화에 의해서 강도를 높일 수 있어, 도체(2)에 단자부(4)를 강고하게 고착할 수 있다. 이와 같이 가공 경화 지수가 큰 Al 합금선(22)은 단자부(4)의 고착성이 우수한 도체(2)를 구성할 수 있다. 가공 경화 지수는 클수록, 가공 경화에 의한 강도의 향상을 기대할 수 있으므로, 0.08 이상, 더욱이 0.1 이상이 바람직하다. 가공 경화 지수는 파단 신율이 클수록 커지기 쉽다. 그 때문에, 가공 경화 지수를 크게 하려면, 예를 들어 첨가 원소의 종류나 함유량, 열처리 조건 등을 조정하여 파단 신율을 높이는 것을 들 수 있다. 정출물의 크기가 상술한 특정 범위를 만족하는 동시에, 평균 결정립 직경이 상술한 특정 범위를 만족하는 것과 같은 특정 조직을 갖는 Al 합금선(22)은 가공 경화 지수가 0.05 이상을 만족하기 쉽다. 그 때문에, Al 합금의 조직을 지표로 하여, 첨가 원소의 종류나 함유량, 열처리 조건 등을 조정하는 것에 의해서도, 가공 경화 지수를 조정할 수 있다.

· 기계적 특성, 전기적 특성

실시형태의 Al 합금선(22)은, 상술한 특정 조성의 Al 합금으로 구성되고, 대표적으로는 시효 처리 등의 열처리를 실시함으로써, 인장 강도나 0.2% 내력이 높아 강도가 우수할 뿐만 아니라 도전율이 높아 도전성도 우수하다. 조성이나 제조 조건 등에 따라서는, 파단 신율이 높아 인성도 우수한 것으로 할 수 있다. 정량적으로는, Al 합금선(22)은, 인장 강도가 150MPa 이상인 것, 0.2% 내력이 90MPa 이상인 것, 파단 신율이 5% 이상인 것, 도전율이 40%IACS 이상인 것으로부터 선택되는 하나 이상을 만족하는 것을 들 수 있다. 열거하는 사항 중 2개의 사항, 더욱이 3개의 사항, 특히 4개의 모든 사항을 만족하는 Al 합금선(22)은 내충격성, 피로 특성이 보다 우수하거나, 도전성도 우수하거나 한다. 이러한 Al 합금선(22)은 전선의 도체로서 호적하게 이용할 수 있다.

인장 강도가 상기 범위에서 높을수록 강도가 우수하고, 상기 인장 강도를 160MPa 이상, 더욱이 180MPa 이상, 200MPa 이상으로 할 수 있다. 인장 강도가 낮으면 파단 신율이나 도전율을 높이기 쉽다.

파단 신율이 상기 범위에서 높을수록 가요성, 인성이 우수하여 굽힘 등을 실시하기 쉽기 때문에, 상기 파단 신율을 6% 이상, 더욱이 7% 이상, 10% 이상으로 할 수 있다.

Al 합금선(22)은, 대표적으로는 도체(2)에 이용되므로 도전율이 높을수록 바람직하고, 45%IACS 이상, 더욱이 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 우수한 경향이 있기 때문이다. 0.2% 내력을 95MPa 이상, 더욱이 100MPa 이상, 130MPa 이상으로 할 수 있다.

Al 합금선(22)은, 인장 강도에 대한 0.2% 내력의 비가 0.5 이상이면, 0.2% 내력이 충분히 커서, 고강도이고 파단되기 어려울 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 단자부(4)와의 고착성도 우수하다. 이 비는 클수록, 고강도이고, 단자부(4)와의 고착성도 우수하므로, 0.55 이상, 더욱이 0.6 이상인 것이 바람직하다.

인장 강도, 0.2% 내력, 파단 신율, 도전율은, 예를 들어 첨가 원소의 종류나 함유량, 제조 조건(신선 조건, 열처리 조건 등)을 조정함으로써 변경할 수 있다. 예를 들면, 첨가 원소가 많으면 인장 강도나 0.2% 내력이 높아지는 경향이 있고, 첨가 원소가 적으면 도전율이 높아지는 경향이 있다.

(형상)

실시형태의 Al 합금선(22)의 횡단면 형상은 용도 등에 따라 적당히 선택할 수 있다. 예를 들면, 횡단면 형상이 원형인 환선을 들 수 있다(도 1 참조). 그 외에, 횡단면 형상이 장방형 등의 사각형인 각선(角線) 등을 들 수 있다. Al 합금선(22)이 상술한 압축 연선의 소선을 구성하는 경우에는, 대표적으로는 원형이 압궤된 이형상((異形狀)이다. 상술한 정출물이나 기포를 평가할 때의 측정 영역은, Al 합금선(22)이 각선 등이면 장방형의 영역이 이용하기 쉽고, Al 합금선(22)이 환선 등이면 장방형의 영역이라도 부채형의 영역이라도 어느 것을 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 선경(직경) 등)는 용도 등에 따라 적당히 선택할 수 있다. 예를 들면, 자동차용 와이어 하니스 등의 각종 와이어 하니스에 구비되는 전선의 도체에 이용하는 경우, Al 합금선(22)의 선경은 0.2mm 이상 1.5mm 이하인 것을 들 수 있다. 예를 들면, 건축물 등의 배선 구조를 구축하는 전선의 도체에 이용하는 경우, Al 합금선(22)의 선경은 0.1mm 이상 3.6mm 이하인 것을 들 수 있다. Al 합금선(22)은 고강도 선재이므로, 선경이 0.1mm 이상 1.0mm 이하와 같은 보다 세경의 용도 등에도 호적하게 이용할 수 있는 것으로 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 서로 연선하여 이루어진다. Al 합금 연선(20)은, 동일한 도체 단면적을 갖는 단선의 Al 합금선과 비교하여 단면적이 작은 복수의 소선(Al 합금선(22))을 서로 연선하여 구성되기 때문에, 가요성이 우수하여, 굽힘 등을 실행하기 쉽다. 또한, 서로 연선됨으로써, 각 소선인 Al 합금선(22)이 가늘어도, 연선 전체로서 강도가 우수하다. 또한, 실시형태의 Al 합금 연선(20)은 미세한 정출물이 존재하는 것과 같은 특정 조직을 갖는 Al 합금선(22)을 소선으로 한다. 이러한 것으로부터, Al 합금 연선(20)은, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우 등에서도, 각 소선인 Al 합금선(22)이 파단되기 어려워서, 내충격성 및 피로 특성이 우수하다. 각 소선인 Al 합금선(22)은, 상술한 정출물의 개수, 기포의 함유량, 수소의 함유량, 결정립 직경의 크기, 동마찰 계수의 크기, 표면 조도, 및 C의 부착량으로부터 선택되는 적어도 하나의 사항이 상술한 특정 범위를 만족하면, 내충격성, 피로 특성이 더욱 우수하다. 특히, 동마찰 계수가 작으면, 상술한 바와 같이 소선끼리의 마찰을 작게 하여, 피로 특성이 보다 우수한 Al 합금 연선(20)으로 할 수 있다.

Al 합금 연선(20)의 연선 개수는 적당히 선택할 수 있고, 예를 들어 7개, 11개, 16개, 19개, 37개 등을 들 수 있다. Al 합금 연선(20)의 연선 피치는 적당히 선택할 수 있지만, 연선 피치를 Al 합금 연선(20)의 층심경의 10배 이상으로 하면, Al 합금 연선(20)으로 구성되는 도체(2)의 단부에 단자부(4)를 장착할 때에 흐트러지기 어려워서, 단자부(4)의 장착 작업성이 우수하다. 한편, 연선 피치를 상기 층심경의 40배 이하로 하면, 굽힘 등을 실시했을 때에 소선끼리가 비틀리기 어렵기 때문에 파단되기 어려워서, 피로 특성이 우수하다. 흐트러짐 방지와 비틀림 방지를 고려하면, 연선 피치는 상기 층심경의 15배 이상 35배 이하, 더욱이 20배 이상 30배 이하로 할 수 있다.

Al 합금 연선(20)은 더욱이 압축 성형이 실시된 압축 연선으로 할 수 있다. 이 경우, 단지 서로 연선한 상태보다 선경을 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, C의 부착량, 표면 성상, 기계적 특성 및 전기적 특성 등의 사양은 연선 전에 이용한 Al 합금선(22)의 사양을 실질적으로 유지한다. 연선시에 윤활제를 이용하거나 연선 후에 열처리를 실시하거나 하는 등의 이유에 따라서는, 표면 산화막의 두께, C의 부착량, 기계적 특성 및 전기적 특성이 변화하는 경우가 있다. Al 합금 연선(20)의 사양이 소망의 값이 되도록, 연선 조건을 조정하면 좋다.

[피복 전선]

실시형태의 Al 합금선(22)이나 실시형태의 Al 합금 연선(20)(압축 연선이라도 좋음)은 전선용 도체에 호적하게 이용할 수 있다. 절연 피복을 구비하지 않은 나도체(裸導體), 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 우수한 Al 합금선(22)이나 Al 합금 연선(20)으로 구성되는 도체(2)를 구비하기 때문에, 내충격성, 피로 특성이 우수하다. 절연 피복(3)을 구성하는 절연 재료는 적당히 선택할 수 있다. 상기 절연 재료는, 예를 들어 폴리염화비닐(PVC)이나 비할로겐 수지, 난연성이 우수한 재료 등을 들 수 있고, 공지의 것을 이용할 수 있다. 절연 피복(3)의 두께는 소정의 절연 강도를 갖는 범위에서 적당히 선택할 수 있다.

[단자 부착 전선]

실시형태의 피복 전선(1)은, 자동차나 비행기 등의 기기에 탑재되는 와이어 하니스, 산업용 로봇 등과 같은 각종 전기 기기의 배선, 건축물 등의 배선 등, 각종 용도의 전선에 이용할 수 있다. 와이어 하니스 등에 구비되는 경우, 대표적으로는, 피복 전선(1)의 단부에는 단자부(4)가 장착된다. 실시형태의 단자 부착 전선(10)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 실시형태의 피복 전선(1)과, 피복 전선(1)의 단부에 장착된 단자부(4)를 구비한다. 이 단자 부착 전선(10)은, 내충격성, 피로 특성이 우수한 피복 전선(1)을 구비하기 때문에, 내충격성, 피로 특성이 우수하다. 도 2에서는, 단자부(4)로서, 일단에 암형 또는 수형의 끼워맞춤부(42)를 구비하고, 타단에 절연 피복(3)을 파지하는 인슐레이션 배럴부(insulation barrel portion)(44)를 구비하며, 중간부에 도체(2)를 파지하는 와이어 배럴부(40)를 구비하는 압착 단자를 예시한다. 그 외의 단자부(4)로서, 도체(2)를 용융하여 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 압착되어서, 도체(2)와 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 장착 개소는 그 단면적이 국소적으로 작아지고 있지만, 가공 경화에 의해서 강도가 우수하다. 그 때문에, 예를 들어 단자부(4)와, 피복 전선(1)의 접속 대상의 접속시 등에 충격을 받아도, 더욱이 접속 후에 반복 굽힘을 받아도, 도체(2)가 단자부(4) 근방에서 파단되는 것을 저감할 수 있어, 이 단자 부착 전선(10)은 내충격성, 피로 특성이 우수하다.

도체(2)를 구성하는 Al 합금선(22)이나 Al 합금 연선(20)이 상술한 바와 같이 C의 부착량이 적거나 표면 산화막이 얇거나 하면, 도체(2)와 단자부(4) 사이에 개재되는 전기 절연물(C를 포함하는 윤활제나 표면 산화막을 구성하는 산화물 등)을 저감할 수 있어, 도체(2)와 단자부(4) 사이의 접속 저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 이 단자 부착 전선(10)은 내충격성, 피로 특성이 우수할 뿐만 아니라, 접속 저항도 작다.

단자 부착 전선(10)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피복 전선(1)마다 하나의 단자부(4)가 장착된 형태 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, 단자 부착 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, 신선과 같은 기본 공정에 부가하여, 적당한 시기에 열처리(시효 처리를 포함함)를 실행함으로써 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 서로 연선함으로써 제조할 수 있다. 연선 조건 등은 공지의 조건을 참조할 수 있다.

(주조 공정)

특히, 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재하는 실시형태의 Al 합금선(22)은, 예를 들어 주조 과정의 냉각 속도, 특히 탕온으로부터 650℃까지와 같은 특정의 온도역의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 하면 제조하기 쉽다. 상기의 특정의 온도역은, 주로 액상역이며, 액상역에서의 냉각 속도를 빠르게 하면, 응고시에 생성되는 정출물을 작게 하기 쉽기 때문이다. 그러나, 후술하는 바와 같이 탕온을 낮게 했을 경우에 상기 냉각 속도가 너무 빠르면, 특히 25℃/초 이상이면, 정출물이 생성되기 어려워져서, 첨가 원소의 고 용량이 많아져 도전율의 저하를 초래하거나, 정출물에 의한 결정립의 핀 고정 효과를 얻기 어려워지거나 하는 것으로 고려된다. 이것에 대해, 상술한 바와 같이 탕온을 낮게 하고, 또한 상기 온도역의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 함으로써, 조대한 정출물을 포함하기 어려워서, 미세하고 비교적 균일적인 크기의 정출물을 어느 정도의 양 포함하기 쉽다. 최종적으로, 표층에 미세한 정출물을 어느 정도 포함하는 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다.

상기의 특정의 온도역에서의 냉각 속도로서는, Mg 및 Si, 원소 α 등의 첨가 원소의 함유량 등에도 의하지만, 예를 들어 1℃/초 이상, 더욱이 2℃/초 이상, 4℃/초 이상이면 정출물을 미세하게 하기 쉽고, 30℃/초 이하, 더욱이 25℃/초 미만, 20℃/초 이하, 20℃/초 미만, 15℃/초 이하, 10℃/초 이하이면 적량의 정출물을 생성하기 쉽다. 상기 냉각 속도가 너무 빠르지 않으므로, 양산에도 적합하다. 냉각 속도에 따라서는, 과포화 고용체로 할 수 있다. 이 경우, 주조 이후의 공정에서 용체화 처리를 생략해도 좋고, 별도로 실행해도 좋다.

상술한 바와 같이 탕온을 낮게 함으로써, 상술한 기포가 적은 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다라는 지견을 얻었다. 탕온을 낮게 하면, 용탕에 분위기 중의 가스가 용해하는 것을 저감할 수 있어, 용존 가스가 적은 용탕에서 주조재를 제조할 수 있다. 용존 가스로서는, 상술한 바와 같이 수소를 들 수 있고, 이 수소는 분위기 중의 수증기가 분해한 것, 분위기 중에 포함되어 있던 것으로 고려된다. 용존 수소 등의 용존 가스가 적은 주조재를 소재로 함으로써, 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 선경의 Al 합금선(22)의 표층이나 내부에 존재하는 기포를 상술한 특정 범위로 할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 수소의 함유량이 적은 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다. 주조 과정 이후의 공정, 예를 들어 피박리(皮剝離), 소성 변형을 수반하는 가공(압연, 압출, 신선 등)을 실행함으로써, Al 합금의 내부에 갇힌 기포의 위치가 변화하거나, 기포의 크기가 어느 정도 작아지거나 하는 것으로 고려된다. 그러나, 주조재에 존재하는 기포의 합계 함유량이 많으면, 위치 변동이나 크기 변동이 있어도, 최종 선경의 Al 합금선에 있어서, 표층이나 내부에 존재하는 기포의 합계 함유량이나, 수소의 함유량이 많아지기 쉬운 것(실질적으로 유지된 채로 있음)으로 고려된다. 이것에 대해, 탕온을 낮게 하여, 주조재 자체에 포함되는 기포를 충분히 줄임으로써, 기포가 적은 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다. 탕온이 낮을수록 용존 가스를 저감할 수 있어, 주조재의 기포를 저감할 수 있다. 또한, 탕온을 낮게 함으로써, 대기 분위기 등의 수증기를 포함하는 분위기에서 주조를 실행해도, 용존 가스를 적게 할 수 있고, 나아가서는 용존 가스에 기인하는 기포의 합계 함유량이나, 수소의 함유량을 저감할 수 있다. 탕온을 낮게 하는 것에 부가하여, 주조 과정에 있어서의 상술한 특정의 온도역의 냉각 속도를 상술한 바와 같이 어느 정도 빠르게 하면, 분위기 중으로부터의 용존 가스의 증대를 방지하기 쉽고, 너무 빠르지 않으므로, 응고 도중의 금속 내부의 용존 가스를 외부인 분위기 중에 배출하기 쉬운 것으로 고려된다. 결과적으로, 용존 가스에 기인하는 기포의 합계 함유량이나, 수소의 함유량을 보다 저감할 수 있다.

구체적인 탕온으로서, 예를 들어 Al 합금에 있어서의 액상선 온도 이상 750℃ 미만을 들 수 있다. 탕온이 낮을수록 용존 가스를 저감할 수 있어, 주조재의 기포를 저감할 수 있으므로, 748℃ 이하, 더욱이 745℃ 이하가 바람직하다. 한편, 탕온이 어느 정도 높으면, 첨가 원소를 고용하기 쉽기 때문에, 탕온을 670℃ 이상, 더욱이 675℃ 이상으로 할 수 있다. 탕온을 낮게 하면서, 상술한 특정의 온도역의 냉각 속도를 특정 범위로 하면, 상술한 바와 같이 미세한 정출물을 어느 정도 포함할 수 있는 것에 부가하여, 주조재의 기포도 작고 적어지기 쉽다. 상술한 650℃까지의 온도역은 수소 등이 용해하기 쉬워서, 용존 가스가 증대하기 쉽기는 하지만, 상기 냉각 속도를 상술한 특정 범위로 하면, 용존 가스의 증대를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 너무 빠르지 않으므로, 응고 도중의 금속 내부의 용존 가스를 외부인 분위기 중에 배출하기 쉽기 때문이다. 이상으로부터, 탕온을 670℃ 이상 750℃ 미만, 또한 탕온으로부터 650℃까지의 냉각 속도를 20℃/초 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 주조 과정의 냉각 속도를 상술한 범위에서 빠르게 하면, 미세한 결정 조직을 갖는 주조재를 얻기 쉽고, 첨가 원소를 어느 정도 고용시키기 쉽고, DAS(Dendrite Arm Spacing)를 작게 하기 쉽다(예를 들면, 50㎛ 이하, 더욱이 40㎛ 이하)라는 효과도 기대할 수 있다.

주조는 연속 주조, 금형 주조(빌릿 주조)의 어느 것도 이용할 수 있다. 연속 주조는, 장척인 주조재를 연속적으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 냉각 속도를 빠르게 하기 쉬워서, 상술한 바와 같이 조대한 정출물의 억제, 기포의 저감, 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 실행하여, 연속 주조 압연재(중간 가공재의 일례)를 신선에 제공할 수도 있다. 상기 소성 가공의 전후에 피박리나 열처리를 실시할 수 있다. 피박리를 실행함으로써, 기포나 표면 상처 등이 존재할 수 있는 표층을 제거할 수 있다. 여기서의 열처리는, 예를 들어 Al 합금의 균질화나 용체화 등을 목적으로 하는 것을 들 수 있다. 균질화 처리의 조건은, 예를 들어 분위기가 대기 또는 환원 분위기, 가열 온도가 450℃ 이상 600℃ 이하 정도(바람직하게는 500℃ 이상), 보지 시간이 1 시간 이상 10 시간 이하(바람직하게는 3 시간 이상), 냉각 속도가 1℃/분 이하의 서냉을 들 수 있다. 신선전의 중간 가공재에 상기의 조건으로 균질화 처리를 실시하면, 파단 신율이 높고, 인성이 우수한 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽고, 특히 중간 가공재를 연속 주조 압연재로 하면, 인성이 보다 우수한 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽다. 용체화 처리의 조건은 후술의 조건을 이용할 수 있다.

(신선 공정)

상술한 압연 등의 소성 가공을 거친 소재(중간 가공재)에, 소정의 최종 선경이 될 때까지 (냉간) 신선 가공을 실시하여, 신선재를 형성한다. 신선 가공은 대표적으로는 신선 다이스를 이용하여 실행한다. 또한, 윤활제를 이용하여 실행한다. 상술한 바와 같이 신선 다이스의 표면 조도가 작은 것, 예를 들어 3㎛ 이하의 것을 이용함으로써, 더욱이 윤활제의 도포량을 조정함으로써, 표면 조도가 3㎛ 이하와 같은 평활한 표면을 갖는 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다. 표면 조도가 작은 신선 다이스로 적당히 교환함으로써, 평활한 표면을 갖는 신선재를 연속해서 제조할 수 있다. 신선 다이스의 표면 조도는, 예를 들어 신선재의 표면 조도를 대체값으로서 이용하면, 측정이 용이하다. 윤활제의 도포량을 조정하거나 후술의 열처리 조건 등을 조정하거나 함으로써, Al 합금선(22)의 표면에 있어서의 C의 부착량이 상술한 특정 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다. 나아가서는, 동마찰 계수가 상술한 특정 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조할 수 있다. 신선 가공도는 최종 선경에 따라 적당히 선택하면 좋다.

(연선 공정)

Al 합금 연선(20)을 제조하는 경우에는, 복수의 선재(신선재, 또는 신선 후에 열처리를 실시한 열처리재)를 준비하고, 이들을 소정의 연선 피치(예를 들면, 층심경의 10배 내지 40배)로 서로 연선한다. 연선시에 윤활제를 이용해도 좋다. Al 합금 연선(20)을 압축 연선으로 하는 경우에는, 연선 후에 소정의 형상으로 압축 성형한다.

(열처리)

신선 도중 및 신선 공정 이후의 임의의 시기의 신선재 등에 열처리를 실행할 수 있다. 신선 도중에 실행하는 중간 열처리는, 예를 들어 신선 가공시에 도입된 변형을 제거하여, 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 합금 중의 Mg나 Si, 조성에 따라서는 원소 α(예를 들면, Zr 등)와 같은 첨가 원소를 포함하는 석출물을 Al 합금 중에 분산시켜, 시효 경화에 의한 강도의 향상, 및 고용 원소의 저감에 의한 도전율의 향상을 도모할 수 있기 때문이다. 그 결과, 고강도 및 고인성이고, 내충격성, 피로 특성도 우수한 Al 합금선(22)이나 Al 합금 연선(20)을 제조할 수 있다. 열처리를 실행하는 시기는, 신선 도중, 신선 후(연선 전), 연선 후(압축 성형 전), 압축 성형 후 중 적어도 하나의 시기를 들 수 있다. 복수의 시기에 열처리를 실행해도 좋다. 용체화 처리를 실행하는 경우, 용체화 처리는 시효 처리보다 이전(직전이 아니어도 좋음)에 실행한다. 신선 도중이나 연선 전에 상술한 중간 열처리나 용체화 처리 등을 실행하면, 가공성을 높일 수 있어, 신선 가공이나 연선 등을 실행하기 쉽다. 열처리 후의 특성이 소망의 범위를 만족하도록 열처리 조건을 조정하면 좋다. 예를 들어 파단 신율이 5% 이상을 만족하도록 열처리를 실행함으로써, 가공 경화 지수가 상술한 특정 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조할 수도 있다. 또한, 열처리 전의 윤활제량을 측정해 두고, 열처리 후의 잔존량이 소망의 값이 되도록 열처리 조건을 조정할 수도 있다. 가열 온도가 높을수록, 또는 보지 시간이 길수록 윤활제의 잔존량이 적어지는 경향이 있다.

열처리는, 파이프 노나 통전 노 등의 가열 용기에 열처리 대상을 연속적으로 공급하여 가열하는 연속 처리라도, 분위기 노 등의 가열 용기에 열처리 대상을 봉입한 상태로 가열하는 배치 처리라도 모두 이용할 수 있다. 연속 처리에서는, 예를 들어 비접촉식의 온도계에 의해서 선재의 온도를 측정하고, 열처리 후의 특성이 소정의 범위가 되도록 제어 파라미터를 조정하는 것을 들 수 있다. 배치 처리의 구체적인 조건은, 예를 들어 이하를 들 수 있다.

(용체화 처리) 가열 온도가 450℃ 이상 620℃ 이하 정도(바람직하게는 500℃ 이상 6000℃ 이하), 보지 시간이 0.005초 이상 5 시간 이하(바람직하게는 0.01초 이상 3 시간 이하), 냉각 속도가 100℃/분 이상, 더욱이 200℃/분 이상의 급냉

(중간 열처리) 가열 온도가 250℃ 이상 550℃ 이하, 가열 시간이 0.01초 이상 5 시간 이하

(시효 처리) 가열 온도가 100℃ 이상 300℃ 이하, 더욱이 140℃ 이상 250℃ 이하, 보지 시간이 4 시간 이상 20 시간 이하, 더욱이 16 시간 이하

열처리 중의 분위기는, 예를 들어 대기 분위기와 같은 산소 함유량이 비교적 많은 분위기, 또는 산소 함유량이 대기보다 적은 저산소 분위기를 들 수 있다. 대기 분위기로 하면, 분위기 제어가 불필요하지만, 표면 산화막이 두껍게 형성되기 쉽다(예를 들면, 50㎚ 이상). 그 때문에, 대기 분위기로 하는 경우에는, 보지 시간을 짧게 하기 쉬운 연속 처리로 하면, 표면 산화막의 두께가 상술한 특정 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 포함하는 수소 혼합 가스, 일산화탄소와 이산화탄소의 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 상술한 특정 범위를 만족하는 Al 합금선(22), 바람직하게는 표면 산화막의 두께가 보다 얇은 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽다.

상술한 바와 같이 Al 합금의 조성을 조정하는 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 상술한 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조하기 쉽다. 특히, 연속 주조재에 압연 등의 소성 가공을 실시한 소재 또는 연속 주조 압연재로부터 최종 선경의 신선재가 될 때까지의 신선 가공도를 80% 이상으로 하고, 최종 선경의 신선재, 또는 연선, 또는 압축 연선에 파단 신율이 5% 이상이 되도록 열처리(특히, 시효 처리)를 실행하면, 결정립 직경이 50㎛ 이하인 Al 합금선(22)을 더욱 제조하기 쉽다. 이 경우에, 신선 도중에도 열처리를 실행해도 좋다. 이러한 결정 조직의 제어 및 파단 신율의 제어를 실행함으로써, 가공 경화 지수가 상술한 특정 범위를 만족하는 Al 합금선(22)을 제조할 수도 있다.

(기타 공정)

그 외에, 표면 산화막의 두께의 조정 방법으로서, 최종 선경의 신선재를 고온 고압의 열수의 존재하에 노출하는 것, 최종 선경의 신선재에 물을 도포하는 것, 대기 분위기의 연속 처리에서 열처리 후에 수냉하는 경우에 수냉 후에 건조 공정을 마련하는 것 등을 들 수 있다. 열수에 노출하거나 물을 도포하거나 함으로써 표면 산화막이 두꺼워지는 경향이 있다. 상기의 수냉 후에 건조시킴으로써, 수냉에 기인하는 베이마이트층의 형성을 방지하여, 표면 산화막이 얇아지는 경향이 있다. 수냉의 냉매로서 물에 에탄올을 첨가한 것을 이용하면, 냉각과 동시에 탈지도 실행할 수 있다.

상술한 열처리에 의해서, 또는 탈지 처리 등을 실시하는 것에 의해서, Al 합금선(22)의 표면에 부착하는 윤활제량이 적은 경우 또는 실질적으로 없는 경우에는, 소정의 부착량이 되도록, 윤활제를 도포할 수 있다. 이 때, C의 부착량이나 동마찰 계수를 지표로서, 윤활제의 부착량을 조정할 수 있다. 탈지 처리는 공지의 방법을 이용할 수 있고, 상술한 바와 같이 냉각과 겸할 수도 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 좋음)을 준비하고, 도체(2)의 외주에 절연 피복(3)을 압출 등에 의해서 형성함으로써 제조할 수 있다. 압출 조건 등은 공지의 조건을 참조할 수 있다.

[단자 부착 전선의 제조 방법]

실시형태의 단자 부착 전선(10)은, 피복 전선(1)의 단부에 있어서, 절연 피복(3)을 제거하여 도체(2)를 노출시켜, 단자부(4)를 장착함으로써 제조할 수 있다.

[시험예 1]

Al 합금선을 여러 가지의 조건으로 제작하여 특성을 조사했다. 또한, 이 Al 합금선을 이용하여 Al 합금 연선을 제작하고, 더욱이 Al 합금 연선을 도체로 하는 피복 전선을 제작하고, 그 단부에 압착 단자를 장착하여 얻어진 단자 부착 전선의 특성을 조사했다.

이 시험에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이 제법 A 내지 제법 G에 나타내는 공정을 순서로 실행하고, 와이어 로드(WR)를 제작하여 최종적으로 시효재를 제조한다. 구체적인 공정은 이하와 같다. 각 제법은, 도 6의 제 1 란에 나타내는 공정에 대해서, 체크 표시를 한 공정을 실행한다.

(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 ⇒ 피박리 ⇒ 신선 ⇒ 중간 열처리 ⇒ 신선 ⇒ 열처리(용체화) ⇒ 시효

(제법 E) WR ⇒ 열처리(용체화) ⇒ 피박리 ⇒ 신선 ⇒ 중간 열처리 ⇒ 신선 ⇒ 열처리(용체화) ⇒ 시효

(제법 F) WR ⇒ 신선 ⇒ 시효

(제법 G) WR ⇒ 열처리(용체화, 배치) ⇒ 신선 ⇒ 시효

시료 No.1 내지 No.71, No.101 내지 No.106, No.111 내지 No.119는 제법 C로 제조한 시료이다. 시료 No.72 내지 No.77은 순서대로, 제법 A, B, D 내지 G로 제조한 시료이다. 이하, 제법 C의 구체적인 제조 과정을 설명한다. 제법 C 이외의 각 제법에 있어서, 제법 C와 동일한 공정은 동일한 조건으로 한다. 제법 D, E의 피박리는 선재 표면으로부터 두께 150㎛ 정도를 제거, 중간 열처리는 고주파 유도 가열 방식의 연속 처리이다(선재 온도: 300℃ 정도). 제법 G의 용체화 처리의 조건은 540℃×3 시간의 배치 처리이다.

베이스로서 순수 알루미늄(99.7 질량% 이상 Al)을 준비하여 용해하고, 얻어진 용탕(용융 알루미늄)에 표 1 내지 표 4에 나타내는 첨가 원소의 함유량이, 표 1 내지 표 4에 나타내는 양(질량%)이 되도록 투입하여, Al 합금의 용탕을 제작한다. 성분 조정을 실행한 Al 합금의 용탕은, 수소 가스 제거 처리나 이물 제거 처리를 실행하면, 수소의 함유량을 저감하거나 이물을 저감하거나 하기 쉽다.

준비한 Al 합금의 용탕을 이용하여, 연속 주조 압연재, 또는 빌릿 주조재를 제작한다. 연속 주조 압연재는, 벨트-휠식의 연속 주조 압연기와, 준비한 Al 합금의 용탕을 이용하여 주조 및 열간 압연을 연속적으로 실행하여 제작하고, φ9.5mm의 와이어 로드로 한다. 빌릿 주조재는 소정의 고정 주형에 Al 합금의 용탕을 주탕하고 냉각하여 제작한다. 빌릿 주조재에 균질화 처리를 실시한 후, 열간 압연을 실행하여, φ9.5mm의 와이어 로드(압연재)를 제작한다. 표 5 내지 표 8에, 주조법의 종별(연속 주조 압연재는 「연속」, 빌릿 주조재는 「빌릿」이라고 나타냄), 용탕 온도(℃), 주조 과정의 냉각 속도(탕온으로부터 650℃까지의 평균 냉각 속도, ℃/초)를 나타낸다. 냉각 속도는, 수냉 기구 등을 이용하여, 냉각 상태를 조정함으로써 변화시켰다.

상기의 와이어 로드에 530℃×5 시간의 조건으로 용체화 처리(배치 처리)를 실시한 후, 냉간 신선 가공을 실시하여, 선경 φ0.3mm의 신선재, 선경 φ0.25mm의 신선재, 선경 φ0.32mm의 신선재를 제작한다. 여기에서는, 신선 다이스, 시판의 윤활제(탄소를 포함하는 유제)를 이용하여 신선 가공을 실시한다. 사용하는 신선 다이스는, 표면 조도가 상이한 것을 준비하여 적당히 변경하는 동시에, 윤활제의 사용량을 조정함으로써, 각 시료의 신선재의 표면 조도를 조정한다. 시료 No.115는 표면 조도가 가장 큰 신선 다이스를 이용한다.

얻어진 선경 φ0.3mm의 신선재에 용체화 처리를 실시한 후, 시효 처리를 실시하여 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, 상자형 노를 이용한 배치 처리이며, 표 5 내지 표 8에 나타내는 온도(℃), 시간(시간(H)), 분위기로 실행한다. 시료 No.116은 대기 분위기에서의 시효 처리 후에 베이마이트 처리(100℃×15분)를 실행한다(표 8에서는 분위기의 란에 「*」를 부여하고 있음).

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[표 8]

(기계적 특성, 전기적 특성)

얻어진 선경 φ0.3mm의 시효재에 대해서, 인장 강도(MPa), 0.2% 내력(MPa), 파단 신율(%), 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(MPa), 0.2% 내력(MPa), 파단 신율(%)은, JIS Z 2241(금속 재료 인장 시험 방법, 1998년)에 준거하여, 범용의 인장 시험기를 이용하여 측정했다. 가공 경화 지수란, 인장 시험의 시험력을 단축 방향으로 적용했을 때의 소성 변형역에 있어서의 진응력(σ)과 진변형(ε)의 식 σ=C×εⁿ에 있어서, 진변형(ε)의 지수(n)로서 정의된다. 상기 식에 있어서, C는 강도 정수이다. 상기의 지수(n)는 상기의 인장 시험기를 이용하여 인장 시험을 실행해서 S-S 곡선을 작성함으로써 구해진다(JIS G 2253, 2011년도 참조). 도전율(%IACS)은 브릿지법에 의해 측정했다.

(피로 특성)

얻어진 선경 φ0.3mm의 시효재에 대해서, 굴곡 시험을 실행하고, 파단까지의 회수를 측정했다. 굴곡 시험은 시판의 반복 굽힘 시험기를 이용하여 측정했다. 여기에서는, 각 시료의 선재에 0.3%의 굽힘 변형이 가해지는 지그를 사용하여, 12.2MPa의 부하를 인가한 상태로 반복 굽힘을 실행한다. 시료마다 3개 이상의 굴곡 시험을 실시하고, 그 평균(회)을 표 9 내지 표 12에 나타낸다. 파단까지의 회수가 많을수록, 반복 굽힘에 의해서 파단되기 어려워서, 피로 특성이 우수하다고 말할 수 있다.

[표 9]

[표 10]

[표 11]

[표 12]

얻어진 선경 φ0.25mm 또는 선경 φ0.32mm의 신선재(상술한 시효 처리, 및 시효 직전의 용체화 처리를 실시하지 않은 것, 제법 B, F, G는 시효 처리를 실시하지 않은 것)를 이용하여 연선을 제작한다. 연선에는, 시판의 윤활제(탄소를 포함하는 유제)를 적당히 이용한다. 여기에서는, 선경 φ0.25mm의 선재를 7개 이용한 연선을 제작한다. 또한, 선경 φ0.32mm의 선재를 7개 이용한 연선을 더욱 압축 성형한 압축 연선을 제작한다. 연선의 단면적, 및 압축 연선의 단면적은 모두 0.35㎟(0.35sq)이다. 연선 피치는 20mm(선경 φ0.25mm의 신선재를 이용했을 경우에는 층심경의 약 40배, 선경 φ0.32mm의 신선재를 이용했을 경우에는 층심경의 약 32배)이다.

얻어진 연선, 압축 연선에 용체화 처리, 시효 처리를 순서대로 실시한다(제법 B, F, G는 시효 처리만). 어느 열처리 조건도 상술한 0.3mm의 신선재에 실시한 열처리 조건과 동일하게 하고, 용체화 처리는 고주파 유도 가열 방식의 연속 처리, 시효 처리는 표 5 내지 표 8에 나타내는 조건으로 실행하는 배치 처리이다(시료 No.116의 *는 상술 참조). 얻어진 시효 연선을 도체로 하여, 도체의 외주에 절연 재료(여기에서는, 할로겐 프리 절연 재료)에 의해서 절연 피복(두께 0.2mm)을 형성하여, 피복 전선을 제작한다. 시효 처리 후에 윤활제가 어느 정도 잔존하도록, 신선시의 윤활제 및 연선시의 윤활제 중 적어도 한쪽의 사용량을 조정한다. 시료 No.29는 그 외의 시료보다 윤활제를 많이 이용하고, 시료 No.117은 윤활제의 사용량이 가장 많다. 시료 No.114는 시효 처리 후에 탈지 처리를 실행한다. 시료 No.113은, 시효 온도를 300℃, 보지 시간을 50 시간으로 하고, 다른 시료보다 고온 장시간의 시효로 한다.

얻어진 각 시료의 피복 전선, 또는 이 피복 전선에 압착 단자를 장착한 단자 부착 전선에 대해서, 이하의 항목을 조사했다. 이하의 항목은, 상기 피복 전선의 도체를 연선으로 하는 것과 압축 연선으로 하는 것의 쌍방에 대해서 조사했다. 표 13 내지 표 20에는, 도체를 연선으로 하는 경우의 결과를 나타내지만, 도체를 압축 연선으로 하는 경우의 결과와 비교하여, 양자에 큰 차이가 없는 것을 확인하고 있다.

(조직 관찰)

· 정출물

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 횡단면을 취하고, 도체(Al 합금선으로 구성되는 연선 또는 압축 연선, 이하 동일)를 금속 현미경으로 관찰하여, 표층 및 내부의 정출물을 조사했다. 여기에서는, 도체를 구성하는 각 Al 합금선에 대해서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이 50㎛×장변 길이 75㎛인 장방형의 표층 정출 측정 영역을 취한다. 즉, 하나의 시료에 대해서, 연선을 구성하고 있던 7개의 Al 합금선 각각으로부터, 하나의 표층 정출 측정 영역을 취하고, 합계 7개의 표층 정출 측정 영역을 취한다. 그리고, 각 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 면적 및 개수를 각각 구한다. 표층 정출 측정 영역마다, 정출물의 면적의 평균을 구한다. 즉, 하나의 시료에 대해서, 합계 7개의 측정 영역에 있어서의 정출물의 면적의 평균을 구한다. 그리고, 시료마다, 이 합계 7개의 측정 영역에 있어서의 정출물의 면적의 평균을 더욱 평균한 값을 평균 면적 A(㎛²)로서, 표 13 내지 표 16에 나타낸다.

또한, 시료마다, 합계 7개의 표층 정출 측정 영역에 있어서의 정출물의 개수를 조사하고, 합계 7개의 측정 영역에 있어서의 정출물의 개수를 평균한 값을 개수 A(개)로서, 표 13 내지 표 16에 나타낸다.

또한, 각 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물 중, 면적이 3㎛² 이하인 것의 합계 면적을 조사하고, 각 표층 정출 측정 영역에 존재하는 모든 정출물의 합계 면적에 대한 면적이 3㎛² 이하인 것의 합계 면적의 비율을 구한다. 시료마다, 합계 7개의 표층 정출 측정 영역에 있어서의 상기 합계 면적의 비율을 조사한다. 이 합계 7개의 측정 영역에 있어서의 상기 합계 면적의 비율을 평균한 값을 면적 비율 A(%)로서, 표 13 내지 표 16에 나타낸다.

상술한 장방형의 표층 정출 측정 영역 대신에, 두께 50㎛의 환상의 표층 영역으로부터, 면적이 3750㎛²인 부채형의 정출 측정 영역을 취하고, 상술한 장방형의 표층 정출 측정 영역에서 평가했을 경우와 동일하게 하여, 부채형의 정출 측정 영역에 있어서의 정출물의 평균 면적 B(㎛²)를 구했다. 또한, 상술한 장방형의 표층 정출 측정 영역에서 평가했을 경우와 동일하게 하여 부채형의 정출 측정 영역에 있어서의 정출물의 개수 B(개), 면적이 3㎛² 이하인 정출물의 합계 면적의 면적 비율 B(%)를 구했다. 이러한 결과를 표 13 내지 표 16에 나타낸다.

또한, 정출물의 면적의 측정은, 관찰상에 이치화(二値化) 처리 등의 화상 처리를 실시하여, 처리상으로부터 정출물을 추출하면 용이하게 실행할 수 있다. 후술하는 기포에 대해서도 동일하다.

상기 횡단면에 있어서, 도체를 구성하는 각 Al 합금선에 대해서, 단변 길이 50㎛×장변 길이 75㎛인 장방형의 내부 정출 측정 영역을 취한다. 내부 정출 측정 영역은 상기 장방형의 중심이 각 Al 합금선의 중심에 겹치도록 취한다. 그리고, 각 내부 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 면적의 평균을 구한다. 시료마다, 합계 7개의 내부 정출 측정 영역에 있어서의 정출물의 면적의 평균을 조사한다. 이 합계 7개의 측정 영역에 있어서의 상기 면적의 평균을 더욱 평균한 값을 평균 면적(내부)으로 한다. 시료 No.20, No.40, No.70의 평균 면적(내부)은 순서대로, 2㎛², 3㎛², 1㎛²였다. 시료 No.1 내지 No.77 중, 상기의 3개의 시료를 제외한 시료의 평균 면적(내부)에 대해서도, 0.05㎛² 이상 40㎛² 이하이고, 대부분은 35㎛² 이하였다.

· 기포

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 횡단면을 취하고, 도체를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하여, 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 구성하고 있던 7개의 Al 합금선 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.

상술한 장방형의 표층 기포 측정 영역 대신에, 두께 30㎛의 환상의 표층 영역으로부터, 면적이 1500㎛²인 부채형의 기포 측정 영역을 취하고, 상술한 장방형의 표층 기포 측정 영역에서 평가했을 경우와 동일하게 하여, 부채형의 기포 측정 영역에 있어서의 기포의 합계 면적 B(㎛²)를 구했다. 그 결과를 표 13 내지 표 16에 나타낸다.

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 중심에 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 취하여 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. 상술한 장방형의 표층 기포 측정 영역에서 평가했을 경우와 동일하게 하여, 상술한 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 준거하여, SEM 관찰상에 시험선을 그어서, 각 결정립에 있어서, 시험선을 분단하는 길이를 결정립 직경으로 한다(절단법). 시험선의 길이는, 이 시험선에 의해서 10개 이상의 결정립이 분단되는 정도로 한다. 하나의 횡단면에 대하여, 3개의 시험선을 그어서, 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 제거하여 도체만으로 하고, 도체 100g당의 수소의 함유량(ml/100g)을 측정했다. 그 결과를 표 13 내지 표 16에 나타낸다. 수소의 함유량은 불활성 가스 용융법에 의해 측정한다. 상세하게는, 아르곤 기류 중에서 흑연 도가니 중에 시료를 투입하고, 가열 용융하여 수소를 다른 가스와 함께 추출한다. 추출한 가스를 분리 컬럼을 통과시켜 수소를 다른 가스와 분리하고, 열전도도 검출기로 측정하여, 수소의 농도를 정량화함으로써 수소의 함유량을 구한다.

(표면 성상)

· 동마찰 계수

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거하여 도체만으로 하고, 도체를 구성하는 연선 또는 압축 연선을 풀어서 소선으로 분해하여 각 소선(Al 합금선)을 시료로 하여, 이하와 같이 해서 동마찰 계수를 측정했다. 그 결과를 표 17 내지 표 20에 나타낸다. 도 5에 도시하는 바와 같이 직방체형상의 대좌(100)를 준비하고, 대좌(100)의 표면 중, 장방형의 일면의 단변 방향에 평행하도록 상대재(150)가 되는 소선(Al 합금선)을 탑재하여, 상대재(150)의 양단을 고정한다(고정 개소는 도시하지 않음). 상대재(150)에 직교하도록, 또한 대좌(100)의 상기 일면의 장변 방향에 평행하도록, 시료(S)가 되는 소선(Al 합금선)을 상대재(150) 위에 수평으로 배치한다. 시료(S)와 상대재(150)의 교차 개소 위에 소정의 질량의 추(110)(여기에서는 200g)를 배치하고, 교차 개소가 어긋나지 않도록 한다. 이 상태에서, 시료(S)의 도중에 활차를 배치하고, 활차를 따라서 시료(S)의 일단을 상방으로 인장하고, 오토그래프(autograph) 등에 의해서 인장력(N)을 측정한다. 시료(S)와 상대재(150)가 상대 편차 운동을 개시한 후로부터 100mm까지 이동했을 때의 평균 하중을 동마찰력(N)으로 한다. 이 동마찰력을, 추(110)의 질량에 의해서 생기는 법선력(여기에서는 2N)으로 나눈 값(동마찰력/법선력)을 동마찰 계수로 한다.

· 표면 조도

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거하여 도체만으로 하고, 도체를 구성하는 연선 또는 압축 연선을 풀어서 소선으로 분해하여 각 소선(Al 합금선)을 시료로 하여, 시판의 삼차원 광학 프로파일러(예를 들면, ZYGO사제 NewView7100)를 이용하여 표면 조도(㎛)를 측정했다. 여기에서는, 각 소선(Al 합금선)에 대하여, 85㎛×64㎛의 장방형의 영역에 대해서, 산술 평균 조도 Ra(㎛)를 구한다. 시료마다, 합계 7개의 영역에 있어서의 산술 평균 조도 Ra를 조사하고, 합계 7개의 영역에 있어서의 산술 평균 조도 Ra를 평균한 값을 표면 조도(㎛)로서 표 17 내지 표 20에 나타낸다.

· C의 부착량

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거하여 도체만으로 하고, 도체를 구성하는 연선 또는 압축 연선을 풀어서, 중심 소선의 표면에 부착되는 윤활제에 유래하는 C의 부착량을 조사했다. C의 부착량(질량%)은, SEM-EDX(에너지 분산형 X선 분석) 장치를 이용하여, 전자총의 가속 전압을 5kV로 하여 측정했다. 그 결과를 표 13 내지 표 16에 나타낸다. 또한, 피복 전선에 구비하는 도체를 구성하는 Al 합금선의 표면에 윤활제가 부착되어 있는 경우, 절연 피복을 제거할 때에, Al 합금선에 있어서의 절연 피복과의 접촉 개소에서는, 윤활제가 절연 피복에 부착되어 제거되고, C의 부착량을 적절히 측정할 수 없을 가능성이 있다. 한편, 피복 전선에 구비되는 도체를 구성하는 Al 합금선에 대해서, 그 표면에 있어서의 C의 부착량을 측정하는 경우, Al 합금선에 있어서의 절연 피복과 접촉하고 있지 않은 개소를 대상으로 하면, C의 부착량을 정밀도 양호하게 측정할 수 있는 것으로 고려된다. 그래서, 여기에서는 7개의 Al 합금선이 동심 연선되어 이루어지는 연선 또는 압축 연선에 있어서, 절연 피복에 접촉하고 있지 않은 중심 소선을 측정 대상으로 한다. 중심 소선의 외주를 둘러싸는 외주 소선 중, 절연 피복에 접촉하고 있지 않은 개소를 측정 대상으로 할 수도 있다.

· 표면 산화막

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거하여 도체만으로 하고, 도체를 구성하는 연선 또는 압축 연선을 풀어서, 각 소선의 표면 산화막을 이하와 같이 하여 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 17 내지 표 20에 나타낸다. 크로스 섹션 폴리셔(CP) 가공을 실시하여, 각 소선의 단면을 취하고, 단면을 SEM 관찰한다. 50㎚ 정도를 초과하는 비교적 두꺼운 산화막에 대해서는, 이 SEM 관찰상을 이용하여 두께를 측정한다. SEM 관찰에 있어서, 50㎚ 정도 이하의 비교적 얇은 산화막을 갖는 경우에는, 별도, X선 광전자 분광 분석(ESCA)에 의해서 깊이 방향의 분석(스패터링과 에너지 분산형 X선 분석(EDX)에 의한 분석을 반복함)을 실행하여 측정한다.

(내충격성)

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 특허문헌 1을 참조하여, 내충격성(J/m)을 평가했다. 개략을 기술하면, 평점간 거리가 1m인 시료의 선단에 추를 장착하고, 이 추를 1m 상방으로 들어올린 후, 자유 낙하시켜, 시료가 단선되지 않는 최대의 추의 질량(kg)을 측정한다. 이 추의 질량에 중력 가속도(9.8m/s²)와 낙하 거리(1m)를 곱한 값을 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㎟)으로 나눈 값을 단위면적당의 내충격성의 평가 파라미터(J/m·㎟)로서, 표 17 내지 표 20에 나타낸다.

(단자 고착력)

얻어진 각 시료의 단자 부착 전선에 대해서, 특허문헌 1을 참조하여, 단자 고착력(N)을 평가했다. 개략을 기술하면, 단자 부착 전선의 일단에 장착된 단자부를 단자 척으로 협지하고, 피복 전선의 타단의 절연 피복을 제거하여, 도체 부분을 도체 척으로 협지한다. 양 척으로 양단을 협지한 각 시료의 단자 부착 전선에 대해서, 범용의 인장 시험기를 이용하여 파단시의 최대 하중(N)을 측정하고, 이 최대 하중(N)을 단자 고착력(N)으로서 평가한다. 구한 최대 하중을 도체 단면적(여기에서는 0.35㎟)으로 나눈 값을 단위면적당의 단자 고착력(N/㎟)으로서, 표 17 내지 표 20에 나타낸다.

(내식성)

얻어진 각 시료의 피복 전선에 대해서, 절연 피복을 제거하여 도체만으로 하고, 도체를 구성하는 연선 또는 압축 연선을 풀어서 소선으로 분해하여, 임의의 1개의 소선을 시료로 하여 염수 분무 시험을 실행하여, 부식의 유무를 목시 확인으로 조사했다. 그 결과를 표 21에 나타낸다. 염수 분무 시험의 조건은 5 질량% 농도의 NaCl 수용액을 이용하고, 시험 시간을 96 시간으로 한다. 표 21에는, C의 부착량이 15 질량%인 시료 No.43, C의 부착량이 0 질량%이며, 윤활제가 실질적으로 부착되어 있지 않은 시료 No.114, C의 부착량이 40 질량%이며, 윤활제가 과잉으로 부착되어 있는 시료 No.117에 대해서, 발췌하여 나타낸다. 또한, 시료 No.1 내지 No.77의 시료에 대해서는, 시료 No.43과 동일한 결과였다.

[표 13]

[표 14]

[표 15]

[표 16]

[표 17]

[표 18]

[표 19]

[표 20]

[표 21]

Mg 및 Si를 특정 범위로 포함하고, 적당히 특정의 원소 α 등을 특정 범위로 포함하는 것과 같은 특정 조성의 Al-Mg-Si계 합금으로 구성되고, 시효 처리가 실시된 시료 No.1 내지 No.77(이하, 통틀어서, 시효 시료군이라고 부르는 일이 있음)의 Al 합금선은, 특정 조성 밖인 시료 No.101 내지 No.106(이하, 통틀어서 비교 시료군이라고 부르는 일이 있음)의 Al 합금선과 비교하여, 표 17 내지 표 19에 나타내는 바와 같이 내충격성의 평가 파라미터 값이 높고, 4 J/m 이상이다. 또한, 시효 시료군의 Al 합금선은, 표 9 내지 표 11에 나타내는 바와 같이 파단 신율이 높고, 굴곡 회수도 높은 수준에 있다. 이것으로부터, 시효 시료군의 Al 합금선은, 비교 시료군의 Al 합금선과 비교하여, 우수한 내충격성과 우수한 피로 특성을 밸런스있게 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한, 시효 시료군은, 기계적 특성이나 전기적 특성이 우수한 것, 즉 인장 강도가 높고, 도전율도 높을 뿐만 아니라, 파단 신율도 높은 것, 여기에서는 더욱이 0.2% 내력도 높다. 정량적으로는, 시효 시료군의 Al 합금선은, 인장 강도가 150MPa 이상, 0.2% 내력이 90MPa 이상, 파단 신율이 5% 이상, 도전율이 40%IACS 이상을 만족한다. 게다가, 인장 강도와 0.2% 내력의 비 「내력/인장」도 높고, 0.5 이상이다. 또한, 시효 시료군의 Al 합금선은, 표 17 내지 표 19에 나타내는 바와 같이, 단자부와의 고착성도 우수하다는 것을 알 수 있다(40N 이상). 그 이유의 하나로서, 시효 시료군의 Al 합금선은, 가공 경화 지수가 0.05 이상으로 크기 때문에(표 9 내지 표 11)), 압착 단자를 압착했을 때의 가공 경화에 의한 강도 향상 효과를 양호하게 얻을 수 있었기 때문인 것으로 고려된다.

이하의 정출물에 관한 사항, 후술하는 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 미세한 정출물이 어느 정도 존재한다. 정량적으로는, 평균 면적이 3㎛² 이하이며, 많은 시료는 2㎛² 이하, 더욱이 1.5㎛² 이하이다. 또한, 이러한 미세한 정출물의 개수가 10개 초과 400개 이하, 여기에서는 350개 이하, 많은 시료는 300개 이하이며, 200개 이하나 100개 이하의 시료도 있다. 동일한 조성인 시료 No.20(표 10, 표 18)과 시료 No.112(표 12, 표 20)의 비교를 실행하면, 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재하는 시료 No.20쪽이 굴곡 회수가 많고, 내충격성의 파라미터 값도 높다. 이것으로부터, 표층에 존재하는 정출물이 미세함으로써, 균열의 기점이 되기 어려워서, 내충격성 및 피로 특성이 우수한 것으로 고려된다. 미세한 정출물이 어느 정도 존재하는 것은, 결정의 성장을 억제하여 굽힘 등을 실행하기 쉽게 하여, 피로 특성의 향상의 한 요인이 되었던 것으로 고려된다.

이 시험으로부터, 상기 정출물을 미세하게 하는 동시에 어느 정도 존재시키기 위해서는, 특정의 온도역에서의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 하는 것(여기에서는 0.5℃/초 초과, 더욱이 1℃/초 이상, 바람직하게는 25℃/초 미만, 더욱이 20℃/초 미만)이 효과적이라고 말할 수 있다.

또한, 이 시험으로부터 이하라고 말할 수 있다.

(1) 표 13 내지 표 15의 「면적 비율」에 나타내는 바와 같이 표층에 존재하는 정출물의 대부분(여기에서는 70% 이상, 많게는 80% 이상, 더욱이 85% 이상)이 3㎛² 이하이며, 미세하고 균일적인 크기의 정출물인 것으로부터도, 균열의 기점이 되기 어려웠던 것으로 고려된다.

또한, 이 시험에서는, 상술한 바와 같이 표층뿐만 아니라 내부에 존재하는 정출물도 작은 것으로부터도(40㎛² 이하), 정출물이 균열의 기점이 되거나, 정출물을 거쳐서 표층으로부터 내부로 균열이 진전하거나 하는 것을 저감할 수 있어, 내충격성 및 피로 특성이 우수한 것으로 고려된다.

(2) 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.118, No.119의 Al 합금선과 비교하여 적다. 이 표층의 기포에 주목하여, 동일한 조성인 시료 No.20과 시료 No.111, 시료 No.47과 시료 No.118, 시료 No.71과 시료 No.119를 비교한다. 기포가 적은 시료 No.20, No.47, No.71쪽이, 내충격성이 우수할 뿐만 아니라(표 18, 표 19), 굴곡 회수가 많아 피로 특성도 우수하다는 것을 알 수 있다(표 10, 표 11). 그 이유의 하나로서, 표층에 기포가 많은 시료 No.111, No.118, No.119의 Al 합금선에서는, 충격이나 반복 굽힘을 받았을 경우에 기포가 균열의 기점이 되어 파단되기 쉬워졌던 것으로 고려된다. 이것으로부터, Al 합금선의 표층에 있어서, 기포를 저감함으로써, 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.118, No.119의 Al 합금선과 비교하여 적다. 이것으로부터, 기포의 한 요인은 수소인 것으로 고려된다. 시료 No.111, No.118, No.119에서는 탕온이 높아서, 용탕 중의 용존 가스가 많이 존재하기 쉬운 것으로 고려되고, 이 용존 가스에 유래하는 수소가 많아졌던 것으로 고려된다. 이러한 것으로부터, 상기 표층의 기포를 저감하기 위해서는, 주조 과정에서 탕온을 낮게 하는 것(여기에서는 750℃ 미만)이 효과적이라고 말할 수 있다.

그 외에, 시료 No.10(표 13))과 시료 No.22 내지 No.24(표 14))의 비교 등에 의해서, Cu를 함유하면, 수소를 저감하기 쉽다는 것을 알 수 있다.

표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이, 시효 시료군의 Al 합금선은 표층뿐만 아니라 내부에 존재하는 기포도 적다. 정량적으로는, 기포의 합계 면적의 비 「내부/표층」이 44 이하, 여기에서는 35 이하이고, 많은 시료가 20 이하, 더욱이 10 이하이며, 시료 No.112(표 16)보다 작다. 동일한 조성인 시료 No.20과 시료 No.112를 비교하면, 비 「내부/표층」이 작은 시료 No.20쪽이 굴곡 회수가 많고(표 10, 표 12), 내충격성의 파라미터 값도 높다(표 18, 표 20). 그 이유의 하나로서, 내부에 기포가 많은 시료 No.112의 Al 합금선에서는, 반복 굽힘 등을 받았을 경우에 기포를 거쳐서, 표층으로부터 내부로 균열이 진전하여 파단되기 쉬워졌던 것으로 고려된다. 이것으로부터, Al 합금선의 표층 및 내부에 있어서, 기포를 저감함으로써, 내충격성이나 피로 특성을 향상할 수 있다고 말할 수 있다. 또한, 이 시험으로부터, 냉각 속도가 클수록 비 「내부/표층」이 작아지기 쉽다고 말할 수 있다. 따라서, 상기 내부의 기포를 저감하기 위해서는, 주조 과정에서 탕온을 낮게 하는 동시에 650℃까지의 온도역에 있어서의 냉각 속도를 어느 정도 빠르게 하는 것(여기에서는 0.5℃/초 초과, 더욱이 1℃/초 이상, 바람직하게는 25℃/초 미만, 더욱이 20℃/초 미만)이 효과적이라고 말할 수 있다.

(3) 표 17 내지 표 19에 도시하는 바와 같이, 시효 시료군의 Al 합금선은 동마찰 계수가 작다. 정량적으로는, 동마찰 계수가 0.8 이하이며, 많은 시료는 0.5 이하이다. 이와 같이 동마찰 계수가 작으므로, 연선을 구성하는 소선끼리가 미끄러지기 쉬워서, 반복 굽힘을 실시했을 경우에 단선되기 어려운 것으로 고려된다. 그래서, 시료 No.41의 조성의 단선(선경 0.3mm)과, 시료 No.41의 조성의 Al 합금선을 이용하여 제작한 이하의 연선에 대해서, 상술한 반복 굽힘 시험기를 이용하여 파단까지의 회수를 조사했다. 시험 조건은, 굽힘 변형: 0.9%, 부하 하중: 12.2MPa로 한다. 선경 0.3mmφ의 단선의 Al 합금선과 동일하게 하여 제작한 선경 φ0.3mm의 소선을 준비하고, 7개의 소선을 서로 연선한 후에 압축하여, 단면적 0.35㎟(0.35sq)의 압축 연선으로 하고, 시효 처리(표 6, No.41의 조건)를 실시한다. 시험의 결과, 단선에 있어서의 파단까지의 회수는 3894회이고, 연선에 있어서의 파단까지의 회수는 12053회이며, 굴곡 회수가 크게 상승하고 있었다. 이것으로부터, 동마찰 계수가 작은 소선을 연선으로 함으로써, 피로 특성의 향상 효과를 기대할 수 있다. 또한, 표 17 내지 표 19에 나타내는 바와 같이, 시효 시료군의 Al 합금선은 표면 조도가 작다. 정량적으로는, 표면 조도가 3㎛ 이하이고, 많은 시료는 2.5㎛ 이하이고, 2㎛ 이하나 1㎛ 이하의 시료도 있으며, 시료 No.115(표 20)보다 작다. 동일한 조성인 시료 No.20(표 18, 표 10)과 시료 No.115(표 20, 표 12)를 비교하면, 시료 No.20쪽이 동마찰 계수가 작고 표면 조도도 작을 뿐만 아니라, 굴곡 회수가 많고, 내충격성도 우수한 경향이 있다. 이것으로부터, 동마찰 계수가 작은 것은, 피로 특성의 향상, 내충격성의 향상에 기여하는 것으로 고려된다. 또한, 동마찰 계수를 저감하기 위해서는, 표면 조도를 작게 하는 것이 효과적이라고 말할 수 있다.

표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이, 시효 시료군의 Al 합금선은, 표면에 윤활제가 부착되어 있으면, 특히 C의 부착량이 1 질량% 이상이면(시료 No.41(표 14, 표 18)과 시료 No.114(표 16, 표 20)의 비교 참조), 표 17 내지 표 19에 나타내는 바와 같이 동마찰 계수가 작아지기 쉽다고 말할 수 있다. 표면 조도가 비교적 큰 경우에도 C의 부착량이 보다 많으므로 동마찰 계수가 작아지기 쉽다고 말할 수 있다(예를 들면, 시료 No.22(표 14, 표 18) 참조). 또한, 표 21에 나타내는 바와 같이, Al 합금선의 표면에 윤활제가 부착되어 있음으로써 내식성이 우수하다는 것을 알 수 있다. 윤활제의 부착량(C의 부착량)이 너무 많으면, 단자부와의 접속 저항의 증대를 초래하므로, 어느 정도 적은 것, 특히 30 질량% 이하가 바람직한 것으로 고려된다.

(4) 표 13 내지 표 15에 나타내는 바와 같이 시효 시료군의 Al 합금선은 결정립 직경이 작다. 정량적으로는, 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하이고, 많은 시료는 35㎛ 이하이고, 더욱이 30㎛ 이하이며, 20㎛ 이하의 시료도 있으며, 시료 No.113(표 16)보다 작다. 동일한 조성인 시료 No.20(표 10)과 시료 No.113(표 12)을 비교하면, 시료 No.20쪽이 굴곡 회수가 2배 정도 많다. 따라서, 결정립 직경이 작은 것은, 특히 피로 특성의 향상에 기여한 것으로 고려된다. 그 외에, 이 시험으로부터, 예를 들어 시효 온도를 낮게 하거나, 보지 시간을 짧게 하거나 하면, 결정립 직경을 작게 하기 쉽다고 말할 수 있다.

(5) 표 17 내지 표 19에 나타내는 바와 같이 시효 시료군의 Al 합금선은 표면 산화막을 갖지만 얇고(표 20의 시료 No.116과 비교 참조), 120㎚ 이하이다. 그 때문에, 이러한 Al 합금선은, 단자부와의 접속 저항의 증대를 저감할 수 있어, 저저항인 접속 구조를 구축할 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 표면 산화막을 적절한 두께로 구비하는 것(여기에서는 1㎚ 이상)은 상술한 내식성의 향상에 기여하는 것으로 고려된다. 그 외에, 이 시험으로부터, 시효 처리 등의 열처리를 대기 분위기로 하거나, 베이마이트층이 형성될 수 있는 조건으로 하거나 하면 표면 산화막이 두꺼워지기 쉽고, 저산소 분위기로 하면 얇아지기 쉽다고 말할 수 있다.

(6) 표 11, 표 15, 표 19에 나타내는 바와 같이 제법 A, B, D 내지 G로 변경했을 경우에도(시료 No.72 내지 No.77), 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재하여, 내충격성 및 피로 특성이 우수한 Al 합금선을 얻을 수 있다고 말할 수 있다. 특히, 주조 과정에 있어서의 특정의 온도역의 냉각 속도를 적절히 함으로써, 이후의 공정을 여러 가지 변경해도 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재하여, 내충격성 및 피로 특성이 우수한 Al 합금선을 제조할 수 있어, 제조 조건의 자유도가 높다.

상술한 바와 같이 특정 조성의 Al-Mg-Si계 합금으로 이루어지고, 시효 처리를 실시한 Al 합금선이며, 표층에 미세한 정출물이 어느 정도 존재하는 것은, 고강도, 고인성, 고도전율이고, 단자부와의 접속 강도도 우수할 뿐만 아니라, 내충격성 및 피로 특성도 우수하다. 이러한 Al 합금선은, 피복 전선의 도체, 특히 단자부가 장착되는 단자 부착 전선의 도체에 호적하게 이용할 수 있는 것으로 기대된다.

본 발명은 이러한 예시에 한정되는 것이 아니라, 청구범위에 의해서 나타나 고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

예를 들면, 시험예 1의 합금의 조성, 선재의 단면적, 연선의 연선수, 제조 조건(탕온, 주조시의 냉각 속도, 열처리 시기, 열처리 조건 등)을 적당히 변경할 수 있다.

[부기]

내충격성 및 피로 특성이 우수한 알루미늄 합금선으로서, 이하의 구성으로 할 수 있다. 내충격성 및 피로 특성이 우수한 알루미늄 합금선의 제조 방법으로서, 예를 들어 이하를 들 수 있다.

[부기 1]

알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선에 있어서,

상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03 질량% 이상 1.5 질량% 이하, Si를 0.02 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고,

상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 환상의 표층 영역으로부터, 3750㎛²의 부채형의 정출 측정 영역을 취하고, 상기 부채형의 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하인 알루미늄 합금선.

[부기 2]

상기 부채형의 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 개수가 10개 초과 400개 이하인 [부기 1]에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 3]

상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 내부 정출 측정 영역을 이 장방형의 중심이 상기 알루미늄 합금선의 중심에 겹치도록 취하고, 상기 내부 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 40㎛² 이하인 [부기 1] 또는 [부기 2]에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 4]

상기 알루미늄 합금의 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하인 [부기 1] 내지 [부기 3] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 5]

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 [부기 1] 내지 [부기 4] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 6]

상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 30㎛이고, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 내부 기포 측정 영역을 이 장방형의 중심이 상기 알루미늄 합금선의 중심에 겹치도록 취하고, 상기 부채형의 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적에 대한 상기 내부 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적의 비가 1.1 이상 44 이하인 [부기 5]에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 7]

수소의 함유량이 8.0ml/100g 이하인 [부기 5] 또는 [부기 6]에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 8]

가공 경화 지수가 0.05 이상인 [부기 1] 내지 [부기 7] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 9]

동마찰 계수가 0.8 이하인 [부기 1] 내지 [부기 8] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 10]

표면 조도가 3㎛ 이하인 [부기 1] 내지 [부기 9] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 11]

상기 알루미늄 합금선의 표면에 윤활제가 부착되어 있고, 이 윤활제에 유래하는 C의 부착량이 0 초과 30 질량% 이하인 [부기 1] 내지 [부기 10] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 12]

상기 알루미늄 합금선의 표면 산화막의 두께가 1㎚ 이상 120㎚ 이하인 [부기 1] 내지 [부기 11] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 13]

상기 알루미늄 합금은, 또한, Fe, Cu, Mn, Ni, Zr, Cr, Zn 및 Ga로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 각각 0 질량% 이상 0.5 질량% 이하, 합계로 0 질량% 이상 1.0 질량% 이하 함유하는 [부기 1] 내지 [부기 12] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 14]

상기 알루미늄 합금은, 또한, 0 질량% 이상 0.05 질량% 이하의 Ti 및 0 질량% 이상 0.005 질량% 이하의 B 중 적어도 한쪽의 원소를 함유하는 [부기 1] 내지 [부기 13] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 15)]

인장 강도가 150MPa 이상인 것, 0.2% 내력이 90MPa 이상인 것, 파단 신율이 5% 이상인 것, 도전율이 40%IACS 이상인 것으로부터 선택되는 하나 이상을 만족하는 [부기 1] 내지 [부기 14] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선.

[부기 16]

[부기 1] 내지 [부기 15)] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금선을 복수 서로 연선하여 이루어지는 알루미늄 합금 연선.

[부기 17]

연선 피치가 상기 알루미늄 합금 연선의 층심경의 10배 이상 40배 이하인 [부기 16]에 기재된 알루미늄 합금 연선.

[부기 18]

도체와, 상기 도체의 외주를 덮는 절연 피복을 구비하는 피복 전선에 있어서,

상기 도체는 [부기 16] 또는 [부기 17]에 기재된 알루미늄 합금 연선을 구비하는 피복 전선.

[부기 19]

[부기 18]에 기재된 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 구비하는 단자 부착 전선.

[부기 20]

Mg를 0.03 질량% 이상 1.5 질량% 이하, Si를 0.02 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금의 용탕을 주조하여, 주조재를 형성하는 주조 공정과,

상기 주조재에 소성 가공을 실시하여 중간 가공재를 형성하는 중간 가공 공정과,

상기 중간 가공재에 신선 가공을 실시하여 신선재를 형성하는 신선 공정과,

상기 신선 가공의 도중 또는 상기 신선 공정 이후에 열처리를 실시하는 열처리 공정을 구비하며,

상기 주조 공정에 있어서, 상기 용탕의 온도를 액상선 온도 이상 750℃ 미만으로 하는 동시에, 상기 용탕의 온도로부터 650℃까지의 온도역의 냉각 속도를 1℃/초 이상 25℃/초 미만으로 하는 알루미늄 합금선의 제조 방법.

[부기 21]

알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선에 있어서,

상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03 질량% 이상 1.5 질량% 이하, Si를 0.02 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고,

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 21]에 기재된 알루미늄 합금선은, 또한, [부기 1] 내지 [부기 15)] 중 적어도 하나의 기재 사항을 만족하면, 내충격성 및 피로 특성이 보다 우수하다. 또한, 상기 [부기 21]에 기재된 알루미늄 합금선은, [부기 16] 내지 [부기 19] 중 어느 하나에 기재된 알루미늄 합금 연선, 피복 전선, 또는 단자 부착 전선에 이용할 수 있다.

1 : 피복 전선 10 : 단자 부착 전선
2 : 도체 20 : 알루미늄 합금 연선
22 : 알루미늄 합금선(소선) 220 : 표층 영역
222 : 표층 정출 측정 영역 224 : 정출 측정 영역
22S : 단변 22L : 장변
P : 접점 T : 접선
C : 직선 g : 공극
3 : 절연 피복 4 : 단자부
40 : 와이어 배럴부 42 : 끼워맞춤부
44 : 인슐레이션 배럴부 S : 시료
100 : 대좌 110 : 추
150 : 상대재

Claims (17)

1. 알루미늄 합금으로 구성되는 알루미늄 합금선에 있어서,
   상기 알루미늄 합금은, Mg를 0.03 질량% 이상 1.5 질량% 이하, Si를 0.02 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, 질량비로 Mg/Si가 0.5 이상 3.5 이하이며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고,
   상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 표층 정출 측정 영역을 취하고, 상기 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 3㎛² 이하인
   알루미늄 합금선.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 표층 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 개수가 10개 초과 400개 이하인
   알루미늄 합금선.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 50㎛이고, 장변 길이가 75㎛인 장방형의 내부 정출 측정 영역을 이 장방형의 중심이 상기 알루미늄 합금선의 중심에 겹치도록 취하고, 상기 내부 정출 측정 영역에 존재하는 정출물의 평균 면적이 0.05㎛² 이상 40㎛² 이하인
   알루미늄 합금선.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 알루미늄 합금의 평균 결정립 직경이 50㎛ 이하인
   알루미늄 합금선.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 그 표면으로부터 깊이 방향으로 30㎛까지의 표층 영역으로부터, 단변 길이가 30㎛이고, 장변 길이가 50㎛인 장방형의 표층 기포 측정 영역을 취하고, 상기 표층 기포 측정 영역에 존재하는 기포의 합계 단면적이 2㎛² 이하인
   알루미늄 합금선.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 알루미늄 합금선의 횡단면에 있어서, 단변 길이가 30㎛이고, 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.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   수소의 함유량이 8.0ml/100g 이하인
   알루미늄 합금선.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   가공 경화 지수가 0.05 이상인
   알루미늄 합금선.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   동마찰 계수가 0.8 이하인
   알루미늄 합금선.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    표면 조도가 3㎛ 이하인
    알루미늄 합금선.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금선의 표면에 윤활제가 부착되어 있고, 이 윤활제에 유래하는 C의 부착량이 0 초과 30 질량% 이하인
    알루미늄 합금선.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금선의 표면 산화막의 두께가 1㎚ 이상 120㎚ 이하인
    알루미늄 합금선.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인장 강도가 150MPa 이상이고, 0.2% 내력이 90MPa 이상이고, 파단 신율이 5% 이상이며, 도전율이 40%IACS 이상인
    알루미늄 합금선.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금선을 복수 서로 연선하여 이루어지는
    알루미늄 합금 연선.
15. 제 14 항에 있어서,
    연선 피치가 상기 알루미늄 합금 연선의 층심경의 10배 이상 40배 이하인
    알루미늄 합금 연선.
16. 도체와, 상기 도체의 외주를 덮는 절연 피복을 구비하는 피복 전선에 있어서,
    상기 도체는 제 14 항 또는 제 15 항에 기재된 알루미늄 합금 연선을 구비하는
    피복 전선.
17. 제 16 항에 기재된 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 구비하는
    단자 부착 전선.

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