WO2014057738A1 - バスバー用板状導電体及びそれよりなるバスバー - Google Patents

バスバー用板状導電体及びそれよりなるバスバー Download PDF

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英貴 中西
峰生 浅野
田中　宏樹
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株式会社Uacj
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Definitions

  • the present invention relates to a bus bar plate conductor and a bus bar comprising the same, and in particular, comprises a bus bar plate conductor having excellent conductivity and excellent strength and bending characteristics, and such a conductor. It relates to the bus bar.
  • conductors for bus bars used in power control units such as Shinkansen, linear motor cars, and hybrid cars include oxygen-free copper, tough pitch copper, phosphorous deoxidized copper, etc. with excellent conductivity.
  • PCUs power control units
  • a copper alloy plate having high conductivity and electrolytic Ni plating has been used.
  • the price of copper and copper alloys has been rising in response to the wave of soaring resources in recent years, and because they are heavy, automobiles are required to be lighter to improve fuel economy. It is not preferable as a member or the like, and a light-weight and inexpensive conductive material is desired instead. Further, Ni plating has a problem of high cost.
  • JP 2011-19385A As a material for such a conductor for a bus bar, aluminum (Al), which is inexpensive and can be reduced in weight, has attracted attention.
  • JP 2011-19385A As pure Al having excellent conductivity, JP 2011-19385A
  • JIS standard A1060 material is particularly effective because it can obtain 61% IACS in terms of electrical conductivity.
  • JIS which is an Al alloy.
  • the use of a 6000 series material such as the standard or ISO standard A6061 is also disclosed in JP2009-238831A, in addition to the above JP2011-19385A.
  • bus bar conductors made of pure Al or Al alloys have a problem that the strength is not sufficient even if they satisfy the conductivity and bending workability to some extent. And those that can satisfy a certain degree of strength have problems such as insufficient bending workability, and could not satisfy any of the conductivity, strength, and bending workability. .
  • the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is a plate-like conductor for busbars which is excellent in conductivity and strength and excellent in bending workability. Another object is to provide a bus bar made of such a conductor.
  • Fe 0.05 to 2.0 mass%
  • Si 0.05 to 0.6 mass%
  • Cu 0.01 to 0.8 mass%. It is obtained by hot rolling using an Al alloy containing 35% by mass and the balance being Al and inevitable impurities so that the electrical conductivity at rolling is 55 to 60% IACS at room temperature.
  • the plate thickness (T) is made of an Al alloy plate having a thickness of 0.5 to 12 mm, the tensile strength as it is rolled at room temperature is 170 MPa or more, the proof stress is 155 MPa or more, and the plate thickness (T) And having a property of preventing cracks from being generated by bending at 90 ° with an inner bending radius of 55 to 60% IACS at room temperature after heat treatment with a holding time within 1000 hours at a temperature of 140 to 160 ° C.
  • Tensile strength is 160M a While the bus bar plate conductor, wherein a yield strength has a characteristic is more than 145 MPa, it is an gist thereof.
  • the Fe content in the Al alloy is 0.1 to 1.6% by mass, which is another desirable embodiment.
  • the Si content in the Al alloy is 0.05 to 0.5 mass%, and according to another desirable embodiment, the Cu content in the Al alloy is 0.05 to 0.30 mass%.
  • the total content of inevitable impurities in the Al alloy is 0.15% by mass or less.
  • the Al alloy plate has a plate thickness of 0.5 to 8 mm.
  • a bus bar characterized by comprising the above plate-like conductor is also the object.
  • the bus bar plate-like conductor uses an Al alloy containing specific amounts of Fe, Si, and Cu, and has an electrical conductivity of 55 to 50 at room temperature. It is hot-rolled to 60% IACS, and is formed as an Al alloy plate having a predetermined thickness, thereby achieving a balance between the precipitation state of the solid solution component and the solid solution state. Excellent tensile strength and proof strength in the as-rolled state, and excellent properties that do not cause cracking even when bent at 90 ° at the inner bending radius T at the plate thickness T, are advantageously realized, and are continuously used as a bus bar. Even when subjected to the exothermic action due to Joule heat, the properties having excellent conductivity, tensile strength and proof stress can be advantageously ensured. In And excellent plate conductor is the then becomes the bus bar may have been achieved.
  • bus bar plate conductor according to the present invention is basically made of an Al alloy, it is lighter and cheaper than a conventional copper bus bar material. Of course.
  • the hot rolling of the ingot made of a specific Al alloy is allowed to proceed under predetermined conditions, so that a solid solution component in the Al alloy is obtained. Therefore, the excellent properties as described above can be effectively imparted to the obtained bus bar plate-like conductor.
  • the plate-like conductor for bus bars which is the object of the present invention is 0.05 to 2.0 mass% of Fe (iron), 0.05 to 0.6 mass% of Si (silicon), Cu ( Al) having a thickness (T) of 0.5 to 12 mm obtained using an Al alloy containing 0.01 to 0.35 mass% of copper), the balance being Al (aluminum) and inevitable impurities It consists of an alloy plate.
  • Fe which is an essential component in the Al alloy that provides such an Al alloy plate is an element that functions to increase strength and refine crystal grains, and its content is 0.05% (mass).
  • the Fe content needs to be 0.05 to 2.0%, preferably 0.1 to 1.6%.
  • Si like Fe described above, is an element that functions to increase strength and refine crystal grains, and when the content is less than 0.05%, the effect of increasing the strength is obtained. It becomes difficult. On the other hand, if the content exceeds 0.6%, an Al—Fe—Si based crystallized product or Si precipitate is formed, which causes problems such as a decrease in bending workability. Therefore, the Si content is 0.05 to 0.6%, preferably 0.05 to 0.5%.
  • Cu is an element that functions to increase strength and to suppress a decrease in strength after receiving a high-temperature thermal history due to Joule heat when used as a bus bar, and its content is 0.01 If it is less than%, a sufficient effect of increasing the strength cannot be obtained, causing problems such as difficulty in suppressing a decrease in strength after receiving a high-temperature heat history. On the other hand, when the content exceeds 0.35%, the electrical conductivity is lowered, and it is easy to form a shear band during the bending process, thereby causing problems such as a decrease in bending workability. . Therefore, the Cu content needs to be in the range of 0.01 to 0.35%, preferably 0.05 to 0.30%.
  • the Al alloy according to the present invention contains the above-mentioned prescribed amounts of Fe, Si and Cu, and the balance is made of Al and inevitable impurities.
  • the inevitable impurities are known elements such as Mn, Mg, Cr, Zn, Ni, Ga, V, and Ti, and they are adjusted so that the content is reduced as much as possible. .
  • the individual contents of these elements are desirably 0.05% or less, and the total content of inevitable impurities composed of these elements is generally 0.15% or less, preferably 0.10% or less. It is desirable to adjust so that it becomes.
  • a plate conductor for a bus bar according to the present invention is obtained as an Al alloy plate having a plate thickness (T) of 0.5 to 12 mm by hot rolling using the above-described Al alloy.
  • the hot rolling operation is performed so that the electrical conductivity of the rolled state is 55 to 60% IACS at room temperature.
  • the balance between the precipitation state and the solid solution state of the solid solution component in the Al alloy can be effectively achieved, and excellent characteristics can be realized. It becomes.
  • the electrical conductivity is lower than 55% IACS, problems such as insufficient energization, difficulty in fulfilling the function as a bus bar, and insufficient bending workability are caused.
  • the conductivity is indicated by an IACS (International Annealed Copper Standard) value at 20 ° C. Specifically, when the annealed soft copper has a specific resistance of 1.7241 ⁇ cm, it is defined as 100% IACS as a standard. And, in comparison, it is displayed in percentage (% IACS).
  • IACS International Annealed Copper Standard
  • the thickness (T) of the Al alloy plate thus obtained has an influence on the electrical conductivity required for the bus bar and its weight, so that it is 0.5 to 12 mm, preferably 0.5 to The thickness is within a range of 8 mm. If the plate thickness T is less than 0.5 mm, the cross-sectional area per unit width becomes small, so that there is a problem that the conductivity is deteriorated and it becomes difficult to perform the function as a bus bar, and it exceeds 12 mm. Then, since the weight per unit width becomes large, it becomes difficult to obtain the effect (lightening effect) used as an alternative to the conventional copper bus bar.
  • the tensile strength as it is rolled is 170 MPa or more and the proof stress is 155 MPa or more at room temperature.
  • it has the property that cracks do not occur due to 90 ° bending with the plate thickness (T) as the inner bending radius, but such a property is a necessary material property immediately after the start of use as a bus bar.
  • T plate thickness
  • it is a material property for effectively performing the bending process employed when commercializing as a bus bar, and the tensile strength as it is in the rolled state is less than 170 MPa at room temperature, However, when it becomes less than 155 MPa at room temperature, it becomes difficult to be used as an alternative to a conventional copper bus bar.
  • such an Al alloy plate (plate-like conductor) does not generate cracks when bent at 90 ° with an inner bending radius (T) equal to the plate thickness (T). If cracks occur in such 90 ° bending, there is a risk that the product cannot be produced as a bus bar.
  • the plate conductor for bus bars made of such an Al alloy plate is excellent in the characteristics after the accelerated test taking into consideration the high temperature thermal history based on the heat generated by Joule heat that is received when continuously used as a bus bar. It has the characteristics. That is, when used as a bus bar, the heat generated by Joule heat is about 100 ° C. to 120 ° C. Therefore, as an accelerated test for confirming the characteristic deterioration due to such thermal history, a temperature of 140 ° C. to 160 ° C. is used. A method of selecting and holding the heat treatment in the temperature range for 1000 hours (excluding 0 hours) is adopted, and the plate-like conductor after the accelerated test is performed at the room temperature. In other words, the material has a characteristic in which the electrical conductivity of the material is 55 to 60% IACS, the tensile strength is 160 MPa or more, and the proof stress is 145 MPa or more.
  • an Al alloy ingot produced by DC casting or the like is usually subjected to a homogenization heat treatment at a temperature of 450 ° C. to 630 ° C., that is, a so-called homogenization treatment, and then about 450 ° C. ( ⁇ 50 ° C.).
  • a homogenization heat treatment at a temperature of 450 ° C. to 630 ° C., that is, a so-called homogenization treatment, and then about 450 ° C. ( ⁇ 50 ° C.).
  • the above-described temperature range in which Al—Fe and Al—Fe—Si compounds are likely to precipitate is avoided.
  • the hot rolling temperature is lowered to the extent that hot rolling is possible, and the ingot homogenization treatment temperature, which is appropriately performed prior to such hot rolling, is also set to the hot rolling start temperature or lower.
  • the production method of obtaining the Al alloy plate is preferably employed.
  • the hot rolling is started at a temperature of 400 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or lower as the hot rolling start temperature. Then, by finishing at a temperature lower than the recrystallization temperature, for example, around 250 ° C., an Al alloy plate having a target thickness is manufactured.
  • the lower limit of the hot rolling start temperature is generally about 250 ° C.
  • the lower limit of the hot rolling end temperature is generally about 100 ° C., preferably about 150 ° C. This is because if the end temperature is too low, defects such as ear cracks are likely to occur due to insufficient ductility during hot rolling.
  • the homogenization treatment is performed on the Al alloy ingot, it is carried out at a temperature equal to or lower than the hot rolling start temperature, and is generally about 1 to 24 hours. The conditions for holding during the period will be adopted. Moreover, it is also possible to use the Al alloy ingot obtained by DC casting etc. as it is for a hot rolling process, without performing such a homogenization process.
  • the above-described hot plate is used only for the final plate having the desired thickness.
  • cold rolling can be performed at a reduction rate of 50% or less to obtain an Al alloy plate having a desired plate thickness. Will increase.
  • the rolling reduction rate in this cold rolling exceeds 50%, a large amount of work structure is introduced, which may cause a decrease in bending workability.
  • this cold rolling is finished in one pass, and when the cold rolling is performed with the number of passes exceeding one pass, the cost of the material is increased.
  • the target Al alloy plate (plate-shaped conductor) by hot rolling from the ingot of the Al alloy according to the present invention, and adopts a continuous casting rolling method as a casting method.
  • a continuous casting rolling method as a casting method.
  • directly manufacturing an Al alloy plate having a thickness of it is possible to increase the solidification rate of the Al alloy molten metal, so that a material having a high solid solubility can be obtained in the as-cast state. Although it is possible to do so, high strength is achieved, but it is difficult to ensure conductivity. Therefore, contrary to the above-described manufacturing method, the obtained Al alloy plate material is obtained in an Al alloy. A heat treatment that promotes precipitation of the solid solution component is performed.
  • Such precipitation promoting heat treatment is generally preferably performed in the temperature range of 400 to 500 ° C., and a holding time of 5 hours or longer is advantageously employed. Note that if this holding time exceeds 24 hours, it is difficult to expect a large change in the precipitation effect, so the holding time will be 24 hours at the maximum.
  • the ingots of the Al alloys A to N were each homogenized at 350 ° C. for 2 hours, and then hot rolled at a start temperature of 350 ° C. and an end temperature of 200 ° C.
  • various hot-rolled plates having a thickness of 2.0 mm were obtained.
  • the bending workability as-rolled was examined, and those The results are shown in Table 2 below.
  • each hot-rolled plate was subjected to a heat treatment that was held at a temperature of 150 ° C. for 1000 hours, and at room temperature, respectively.
  • the electrical conductivity, tensile strength and proof stress were measured, and the results are shown in Table 2 below.
  • each hot-rolled plate was measured using a magnetically sensitive test coil device (Sigma tester), and the tensile strength and proof stress were each evaluated by a tensile test. Furthermore, the bending workability is such that the thickness of each hot-rolled sheet is 2.0 mm, and a 90 ° bending test is performed on each hot-rolled sheet with an inner bending radius of 2.0 mm. Then, a pass / fail judgment was made with x indicating that cracks occurred in the curved corners and O indicating that cracks did not occur.
  • the conductivity is 55: -60% IACS, tensile strength: 170 MPa or more, proof stress: 155 MPa or more, and had excellent characteristics such that no cracks occurred even in a 90 ° bending test.
  • the electrical conductivity is 55 to 60% IACS, the tensile strength is 160 MPa or more, the proof stress It became clear that it had the outstanding characteristic of 145 MPa or more.
  • all of the test materials 1 to 6 were evaluated as ⁇ (good) in the comprehensive judgment.
  • the test material 7 uses an Al alloy G having a Si content of less than 0.05%, the effect of improving the strength cannot be obtained, the tensile strength is less than 170 MPa, and the proof stress is less than 155 MPa. All of the characteristics were low. Moreover, even in the characteristics after the heat treatment in the accelerated test, the tensile strength was less than 160 MPa and the proof stress was less than 145 MPa, which were low.
  • test material 8 uses an Al alloy H having an Si content exceeding 0.6%, Al—Fe—Si based crystallized substances and Si precipitates are formed, and bending workability is improved. It was lowered and cracking occurred in the 90 ° bending test.
  • the test material 9 uses the Al alloy I having an Fe content of less than 0.05%, the effect of improving the strength cannot be obtained, the tensile strength is less than 170 MPa, and the proof stress is less than 155 MPa. It was characteristic. And the tensile strength after the heat processing of an acceleration test was also a low thing with less than 160 MPa and a yield strength also less than 145 MPa.
  • the test material 10 uses an Al alloy J having an Fe content exceeding 2.0%, Al—Fe—Si-based and Al—Fe-based crystals and precipitates are formed, The bending workability was lowered, and cracks were induced in the 90 ° bending test.
  • test material 11 uses Al alloy K having a Cu content of less than 0.01%, the effect of improving the strength cannot be obtained, and the tensile strength is less than 170 MPa and the proof stress is less than 155 MPa. It became a thing. And even after the heat treatment in the accelerated test, the tensile strength was less than 160 MPa and the yield strength was less than 145 MPa. Moreover, since the test material 12 used Al alloy L in which Cu content exceeds 0.35%, electroconductivity fell and it became 53% IACS. Furthermore, since it became easy to form a shear band, bending workability fell and the crack generate
  • test material 14 is made of Al alloy N (corresponding to A6063 alloy) having an Mg content of 0.61%, Mg—Si based crystallized substances and precipitates are formed, and bending workability is increased. And cracks occurred in the 90 ° bending test.
  • Example 2- First, Si: 0.45%, Fe: 0.72%, Cu: 0.25% and Al + unavoidable impurities: the remaining Al alloy molten metal of the composition is prepared, DC casting is the same as in Example 1, An ingot having a thickness of 550 mm and a width of 1000 mm was formed.
  • the obtained Al alloy ingot was rolled under various homogenization treatment conditions, hot rolling conditions, and cold rolling conditions shown in Table 3 below, and various thicknesses of 2.0 mm were respectively obtained.
  • a test material (plate material) was obtained.
  • the obtained various test materials in the same manner as in Example 1, as to the electrical conductivity, the tensile strength, the proof stress and the bending workability after the heat treatment as it is in the hot rolling or the accelerated test, respectively. The results are shown in Table 4 below.
  • test materials are all excellent in electrical conductivity.
  • the ratio, tensile strength, proof stress, and bending workability were exhibited, and the characteristics retained the characteristics defined in the present invention even after heat treatment as an accelerated test.
  • the target characteristics of the present invention cannot be sufficiently realized. It is accepted.

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Abstract

　導電性及び強度に優れ、且つ曲げ加工性にも優れたバスバー用板状導電体並びにそのような導電体からなるバスバーを提供する。　バスバー用板状導電体を、Ｆｅ：０．０５～２．０質量％、Ｓｉ：０．０５～０．６質量％及びＣｕ：０．０１～０．３５質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡｌ合金を熱間圧延して得られた、板厚（Ｔ）が０．５～１２ｍｍのＡｌ合金板を用いて、室温下における圧延のままでの導電率が５５～６０％ＩＡＣＳ、引張強さが１７０ＭＰａ以上、耐力が１５５ＭＰａ以上であり、且つ板厚（Ｔ）を内側曲げ半径とする９０°曲げにより割れが発生しない特性を有すると共に、１４０～１６０℃の温度での１０００時間以内の保持時間による熱処理後の、室温下における導電率が５５～６０％ＩＡＣＳ、引張強さが１６０ＭＰａ以上、耐力が１４５ＭＰａ以上である特性を有するように構成した。

Description

バスバー用板状導電体及びそれよりなるバスバー
　本発明は、バスバー用板状導電体及びそれよりなるバスバーに係り、特に、優れた導電性を有すると共に、強度及び曲げ特性にも優れたバスバー用板状導電体及びそのような導電体からなるバスバー（ｂｕｓ　ｂａｒ）に関するものである。
　従来から、新幹線、リニアモーターカー、ハイブリッド自動車等のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）に採用されているバスバー用の導電体には、優れた導電性を有する無酸素銅、タフピッチ銅、リン脱酸銅等の純銅板が用いられ、また強度が必要な場合には、導電性の高い銅合金板に電解Ｎｉめっきを施したものが用いられてきている。しかし、銅や銅合金は、近年における資源高騰の波を受けて、その価格が上昇してきており、また重量が大きなものであるところから、燃費向上のための軽量化が求められている自動車用部材等としては好ましくなく、それに代わる、軽量な、そして安価な導電材料が切望されている。また、Ｎｉめっきは、コストが高いという問題も内在するものであった。
　そこで、そのようなバスバー用導電体の材料として、安価で、軽量化が望めるアルミニウム（Ａｌ）が注目され、工業純度のＡｌの中でも、導電性に優れた純Ａｌとして、特開２０１１－１９３８５号公報等においては、ＪＩＳ規格のＡ１０６０材料が、導電率で６１％ＩＡＣＳを得ることが出来るところから、特に有効とされて用いられており、また、強度を必要とするときには、Ａｌ合金であるＪＩＳ規格又はＩＳＯ規格のＡ６０６１の如き６０００系材料が用いられることも、上記の特開２０１１－１９３８５号公報の他、特開２００９－２３８８３１号公報等に明らかにされている。
　ところで、最近になって、そのようなバスバーは、それが配設される周囲の環境に対応させるべく複雑な形状に成形され得るものであることが要請されており、そのために、導電性に加えて高い強度を有していると共に、曲げ加工性にも優れていることが要求されるようになってきている。しかしながら、従来から提案の純Ａｌ又はＡｌ合金からなるバスバー用導電体にあっては、導電性や曲げ加工性をある程度満足させるものであっても、強度が充分でない問題があり、また、導電性や強度をある程度満足させ得るものにあっては、曲げ加工性が充分でない等の問題を有しており、それら導電性、強度及び曲げ加工性の何れをも満足させ得るものではなかったのである。それは、高い導電率を得たり、また高い曲げ加工性を実現するには、Ａｌ又はＡｌ合金中の固溶成分を可及的に析出させることが望ましい一方、高い強度を得るには、Ａｌ又はＡｌ合金中の固溶成分を可及的に析出させることなく固溶体効果を発揮させることが望ましい、という相反する要求があるためである。
特開２０１１－１９３８５号公報 特開２００９－２３８８３１号公報
　ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、導電性及び強度に優れ、且つ曲げ加工性にも優れたバスバー用板状導電体並びにそのような導電体からなるバスバーを提供することにある。
　そして、本発明にあっては、上記した課題を解決するために、Ｆｅ：０．０５～２．０質量％、Ｓｉ：０．０５～０．６質量％及びＣｕ：０．０１～０．３５質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡｌ合金を用いて、室温下における、圧延のままでの導電率が５５～６０％ＩＡＣＳとなるように熱間圧延して得られた、板厚（Ｔ）が０．５～１２ｍｍのＡｌ合金板からなり、室温下における、圧延のままでの引張強さが１７０ＭＰａ以上、耐力が１５５ＭＰａ以上であり、且つ前記板厚（Ｔ）を内側曲げ半径とする９０°曲げにより割れが発生しない特性を有すると共に、１４０～１６０℃の温度での１０００時間以内の保持時間による熱処理後の、室温下における導電率が５５～６０％ＩＡＣＳ、引張強さが１６０ＭＰａ以上、耐力が１４５ＭＰａ以上である特性を有していることを特徴とするバスバー用板状導電体を、その要旨とするものである。
　なお、そのような本発明に従うバスバー用板状導電体の望ましい態様の一つによれば、前記Ａｌ合金中のＦｅ含有量は、０．１～１．６質量％とされ、別の望ましい態様の一つによれば、前記Ａｌ合金中のＳｉ含有量は、０．０５～０．５質量％とされ、更に別の望ましい態様の一つによれば、前記Ａｌ合金中のＣｕ含有量は、０．０５～０．３０質量％とされることとなる。
　また、かかる本発明の好ましい態様の一つによれば、前記Ａｌ合金中の不可避的不純物の合計含有量は、０．１５質量％以下とされることとなる。
　さらに、本発明の別の好ましい態様の一つにあっては、前記Ａｌ合金板は、０．５～８ｍｍの板厚を有している。
　更にまた、本発明にあっては、上記した板状導電体からなることを特徴とするバスバーをも、その対象とするものである。
　このように、本発明に従うバスバー用の板状導電体にあっては、Ｆｅ、Ｓｉ及びＣｕの特定量を含有するＡｌ合金を用いて、室温下における、圧延のままでの導電率が５５～６０％ＩＡＣＳとなるように熱間圧延して、所定厚さのＡｌ合金板として、形成されることによって、固溶成分の析出状態と固溶状態のバランスを図り、以て、室温下における、圧延のままでの引張強さ及び耐力が高く、また板厚Ｔにおける内側曲げ半径Ｔでの９０°曲げによっても、割れが発生しない優れた特性が、有利に実現されると共に、バスバーとして継続使用した場合におけるジュール熱による発熱作用を受けても、優れた導電率、引張強さ及び耐力を有する特性が有利に確保され得ているのであり、これによって、導電性、強度及び曲げ加工性の何れにも優れた板状導電体と、それからなるバスバーが実現され得たのである。
　しかも、かかる本発明に従うバスバー用板状導電体は、基本的にＡｌ合金からなるものであるところから、従来の銅材質のバスバー用材料に比べて、軽量であり、また安価なものとなっていることは勿論である。
　また、本発明に従うバスバー用板状導電体においては、その製造に際し、特定のＡｌ合金からなる鋳塊の熱間圧延が、所定の条件下において進行せしめられることによって、Ａｌ合金中における固溶成分の析出状態と固溶状態とがバランスよく実現され得ることとなるのであり、これによって、得られるバスバー用板状導電体に、上述の如き優れた特性が効果的に付与せしめられ得るのである。
　ところで、本発明の対象とするバスバー用板状導電体は、Ｆｅ（鉄）の０．０５～２．０質量％と、Ｓｉ（ケイ素）の０．０５～０．６質量％と、Ｃｕ（銅）の０．０１～０．３５質量％とを含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなるＡｌ合金を用いて得られる、板厚（Ｔ）が０．５～１２ｍｍのＡｌ合金板からなるものである。
　そして、そのようなＡｌ合金板を与えるＡｌ合金中の必須成分であるＦｅは、強度を高め、且つ結晶粒を微細化するよう機能する元素であって、その含有量が０．０５％（質量基準、以下同じ）未満の場合にあっては、強度を高める効果が得られず、また２．０％を超える場合には、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系やＡｌ－Ｆｅ系の晶出物や析出物を形成し、曲げ加工性を低下させる等の問題を惹起する。このため、Ｆｅの含有量は、０．０５～２．０％、好ましくは０．１～１．６％とする必要があるのである。
　また、Ｓｉは、上記のＦｅと同様に、強度を高め、結晶粒を微細化するよう機能する元素であって、その含有量が０．０５％未満となると、その強度を高める効果が得られ難くなる。また、０．６％を超えるような含有量となると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系の晶出物やＳｉの析出物を形成し、曲げ加工性が低下する等の問題を惹起する。従って、Ｓｉの含有量としては、０．０５～０．６％、好ましくは０．０５～０．５％の範囲内とされることとなる。
　さらに、Ｃｕも、強度を高めると共に、バスバーとして用いられた際における、ジュール熱による高温の熱履歴を受けた後の強度低下を抑制するよう機能する元素であって、その含有量が０．０１％未満となると、強度を高める充分な効果が得られず、高温の熱履歴を受けた後の強度低下を抑制することが困難となる等の問題を惹起する。一方、その含有量が０．３５％を超えるようになると、導電率が低下するようになると共に、曲げ加工中にせん断帯を形成し易くなり、曲げ加工性が低下する等の問題を惹起する。従って、かかるＣｕの含有量としては、０．０１～０．３５％、好ましくは０．０５～０．３０％の範囲内とされる必要がある。
　そして、本発明に従うＡｌ合金は、上記したＦｅ、Ｓｉ及びＣｕの規定量を含有すると共に、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるものである。なお、不可避的不純物としては、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｖ、Ｔｉ等の公知の元素であって、それらは可及的に低減された含有量となるように調整される。一般に、それら元素の個々の含有量は０．０５％以下とすることが望ましく、またそれら元素からなる不可避的不純物の合計含有量は、一般に０．１５％以下、好ましくは０．１０％以下となるように、調整されることが望ましい。
　本発明に従うバスバー用板状導電体は、上記したＡｌ合金を用いて、熱間圧延により、板厚（Ｔ）が０．５～１２ｍｍのＡｌ合金板として得られるものであって、その際の熱間圧延操作は、室温下における、圧延のままでの導電率が５５～６０％ＩＡＣＳとなるように実施されることとなる。このような導電率を与えるように熱間圧延を行なうことにより、Ａｌ合金中の固溶成分の析出状態と固溶状態のバランスが効果的に図られ得て、優れた特性が実現されることとなるのである。なお、かかる導電率が５５％ＩＡＣＳよりも低くなると、充分な通電性が得られず、バスバーとしての機能を果たし難くなると共に、曲げ加工性も充分でなくなる等の問題を惹起する。また、かかる導電率が６０％ＩＡＣＳを超えるようになると、導電性や曲げ加工性は良好であるものの、強度等の特性が悪化するようになるのである。ここで、導電率は、２０℃におけるＩＡＣＳ（International Annealed Copper Standard）値で示され、具体的には、焼鈍した軟銅の固有抵抗が１．７２４１μΩｃｍであるとき、それを標準として１００％ＩＡＣＳと定め、そして、それと比較して、百分率（％ＩＡＣＳ）にて表示されるものである。
　また、そのようにして得られるＡｌ合金板の板厚（Ｔ）は、バスバーに必要な通電性とその重量に影響を及ぼすものであるところから、０．５～１２ｍｍ、好ましくは０．５～８ｍｍの範囲内の厚さとされることとなる。なお、その板厚Ｔが０．５ｍｍ未満となると、単位幅当たりの断面積が小さくなるために、通電性が悪化し、バスバーとしての機能を果たし難くなる等の問題があり、また１２ｍｍを超えるようになると、単位幅当たりの重量が大きくなるために、従来の銅製バスバーの代替として用いる効果（軽量化効果）が得られ難くなるのである。
　そして、かくの如くして得られたＡｌ合金板からなるバスバー用板状導電体にあっては、その圧延のままでの引張強さが、室温下において、１７０ＭＰａ以上、耐力が１５５ＭＰａ以上であり、且つ板厚（Ｔ）を内側曲げ半径とする９０°曲げにより割れが発生しない特性を有しているのであるが、そのような特性は、バスバーとして使用を開始した直後に必要な材料特性であり、また、バスバーとして製品化する際に採用される曲げ加工を有効に行なうための材料特性であって、かかる圧延のままでの引張強さが、室温下において、１７０ＭＰａ未満となったり、耐力が、室温下において、１５５ＭＰａ未満となったりすると、従来の銅製バスバーの代替として用いられ難くなるのである。しかも、そのようなＡｌ合金板（板状導電体）は、その板厚（Ｔ）に等しい内側曲げ半径（Ｔ）での９０°曲げにおいて割れが発生しないものであるが、これに反して、そのような９０°曲げにおいて割れが発生したりすると、バスバーとして製品化することが出来なくなる恐れを生じることとなる。
　さらに、かかるＡｌ合金板からなるバスバー用板状導電体は、バスバーとして継続使用した際に受ける、ジュール熱による発熱に基づくところの高温の熱履歴を考慮した促進試験の後の特性においても、優れた特徴を有しているのである。即ち、バスバーとして使用した場合、ジュール熱による発熱は、１００℃～１２０℃程度となるところから、そのような熱履歴による特性劣化を確認するための促進試験として、１４０℃～１６０℃の温度を選定し、その温度範囲での加熱処理を１０００時間以内（０時間は含まず）の間保持する手法を採用し、そして、この促進試験を実施した後の板状導電体には、その室温下における導電率が５５～６０％ＩＡＣＳを有し、且つ引張強さが１６０ＭＰａ以上、耐力が１４５ＭＰａ以上である特性が具備せしめられているのである。
　なお、この１４０℃～１６０℃×１０００時間以内の熱処理（促進試験）を実施した後の導電率が低くなり過ぎると、充分な通電性が得られず、バスバーとしての機能を果たし難くなる一方、高くなり過ぎると、強度低下が著しく、バスバーとしての継続使用に問題を惹起するようになるのであり、更に、かかる促進試験後の引張強さや耐力が低くなり過ぎても、従来の銅製バスバーの代替として用いることが出来なくなるのである。
　ところで、上述の如く規定される、本発明に従うＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｕ系合金において、圧延のまま及び１４０℃～１６０℃の熱処理後における高い導電率を実現するため、また高い曲げ加工性を実現するためには、Ａｌ合金中の固溶成分を出来るだけ析出させる必要がある一方、圧延のまま及び１４０℃～１６０℃の熱処理後における高い強度を実現するためには、Ａｌ合金中の固溶成分を可及的に析出させることなく、固溶体効果による強度アップを図る必要がある。従って、それら二つの特性の確保には、相反する挙動を実現させることとなるのであるが、そのバランスをとる、即ちＡｌ合金中の固溶成分のある程度は析出させ、またそのある程度は固溶状態とすることにより、前述の如く規定される優れた特性を得ることが可能となるのである。
　そして、そのような特性を実現するために、本発明にあっては、例えば、以下のような製造方法が有利に採用されることとなるのである。
　すなわち、一般に、ＤＣ鋳造等により製造されたＡｌ合金鋳塊は、通常、４５０℃～６３０℃の温度で均質化熱処理、所謂均質化処理が施された後、４５０℃前後（±５０℃）の温度で開始する熱間圧延が実施されることとなるのであるが、本発明に従う、前記した規定量のＦｅ、Ｓｉ及びＣｕを含有するＡｌ合金の鋳塊を対象とした場合にあっては、４５０℃前後の温度域で、Ａｌ－Ｆｅ系やＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物の析出が最も発生し易く、従って、通常の温度条件下では析出が過多となるところから、導電率は実現されるものの、充分な強度を得ることが困難となってしまうのである。
　そこで、本発明に規定される導電率と強度のバランスを得るために、上記したＡｌ－Ｆｅ系やＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物が析出し易い温度域を避けることとして、Ａｌ合金鋳塊の熱間圧延温度を、熱間圧延が可能な範囲で下げ、また、そのような熱間圧延に先立って適宜に実施される鋳塊の均質化処理温度も、熱間圧延開始温度以下にして、目的とするＡｌ合金板を得るという製造方法が、本発明では、好適に採用されるのである。
　従って、本発明に従うＡｌ合金からなる鋳塊の熱間圧延工程においては、その熱間圧延の開始温度として、４００℃以下、好ましくは３５０℃以下の温度が採用されて、熱間圧延が進行され、そして、再結晶温度以下、例えば、２５０℃前後の温度で終了することにより、目的とする板厚のＡｌ合金板が製造されるようにするのである。なお、熱間圧延開始温度の下限は、一般に２５０℃程度とされ、また熱間圧延の終了温度の下限としては、一般に１００℃程度、好ましくは１５０℃程度とされることとなる。かかる終了温度が低くなり過ぎると、熱間圧延中の延性不足により、耳割れ等の不具合が発生し易くなるからである。
　なお、かかる熱間圧延に先立って、Ａｌ合金鋳塊に対して均質化処理を施す場合にあっては、上記した熱間圧延開始温度以下の温度で実施され、一般に、１時間～２４時間程度の間保持する条件が採用されることとなる。また、このような均質化処理を施すことなく、ＤＣ鋳造等によって得られたＡｌ合金鋳塊を、そのまま熱間圧延工程に供することも可能である。
　また、本発明に従うバスバー用板状導電体を与える所定厚さのＡｌ合金板の製造に際しては、上記した熱間圧延だけで、目的とする厚さの最終板とすること以外にも、上記した熱間圧延の後、５０％以下の圧下率で冷間圧延を実施し、目的とする板厚のＡｌ合金板とすることも可能であり、こうすることによって、製品の板厚に自由度が増すこととなる。なお、この冷間圧延での圧下率が５０％を超えるようになると、加工組織が多く導入されることとなる結果、曲げ加工性の低下を招く恐れが生じる。なお、この冷間圧延は１パスで仕上げることが好ましく、１パスを超えるパス数で冷間圧延を行なった場合には、材料のコストアップを招くようになる。
　なお、本発明に従うＡｌ合金の鋳塊から、熱間圧延により、目的とするＡｌ合金板（板状導電体）を製造する方法に代えて、鋳造方法として連続鋳造圧延法を採用して、目的とする厚さのＡｌ合金板を直接に製造する場合にあっては、Ａｌ合金溶湯の凝固速度を大きくすることが出来るところから、鋳造のままの状態で固溶度の大きな材料を得ることが出来ることとなるが、それでは、高強度は実現されるものの、導電率の確保が困難であるところから、上記した製造方法とは逆に、得られるＡｌ合金の板材に対して、Ａｌ合金中の固溶成分の析出を促進する熱処理が施されることとなる。そのような析出促進の熱処理は、一般に、４００～５００℃の温度範囲で行なわれるのが好ましく、また保持時間としては、５時間以上が有利に採用されることとなる。なお、この保持時間が２４時間を超えるようになると、析出効果に大きな変化を期待することが困難となることから、保持時間は最大限２４時間までとされることとなる。
　以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも、例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。また、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、そしてそのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでも無いところである。
　以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことも、また、理解されるべきである。
－実施例１－
　先ず、下記表１に示す化学成分を有する各種のＡｌ合金Ａ～Ｎを、ＤＣ鋳造により造塊して、厚さ：５５０ｍｍ、幅：１０００ｍｍの鋳塊を、それぞれ得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次いで、それらＡｌ合金Ａ～Ｎの鋳塊に対して、それぞれ、３５０℃の温度で２時間の均質化処理を施した後、開始温度：３５０℃、終了温度：２００℃の熱間圧延を実施し、板厚：２．０ｍｍの各種の熱間圧延板を得た。そして、その得られた各種の熱間圧延板について、圧延のままでの導電率、引張強さ及び耐力を、それぞれ室温下で測定する一方、圧延のままでの曲げ加工性を調べ、それらの結果を、下記表２に示した。また、ジュール熱による発熱に基づくところの特性低下を確認するための促進試験として、それぞれの熱間圧延板を、１５０℃の温度で、１０００時間保持する熱処理を行なった後、室温下において、それぞれの導電率、引張強さ及び耐力を測定し、その結果を、下記表２に示した。
　なお、各熱間圧延板の導電率は、磁気感応テストコイル装置（シグマテスター）を用いて測定し、また引張強さ及び耐力は、引張試験により、それぞれ評価した。更に、曲げ加工性は、それぞれの熱間圧延板の板厚が２．０ｍｍであるところから、それぞれの熱間圧延板に対して、内側曲げ半径が２．０ｍｍとなる９０°曲げ試験を実施し、その湾曲角部に割れが発生したものを×、割れが発生しなかったものを○として、合否判定をした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　かかる表２の結果から明らかなように、本発明に従う化学成分を有するＡｌ合金Ａ～Ｆを用いて得られた試験材１～６に係る熱間圧延板においては、何れも、導電率：５５～６０％ＩＡＣＳ、引張強さ：１７０ＭＰａ以上、耐力：１５５ＭＰａ以上であり、且つ９０°曲げ試験においても割れが発生しない、優れた特性を有するものであった。しかも、それら試験材１～６の熱間圧延板に対して、ジュール熱による発熱を想定した促進試験を実施した後においても、導電率：５５～６０％ＩＡＣＳ、引張強さ：１６０ＭＰａ以上、耐力：１４５ＭＰａ以上の、優れた特性を有していることが、明らかとなった。その結果、試験材１～６の全てが、総合判定において、○（良）と評価された。
　これに対して、試験材７～１４の熱間圧延板においては、それを与えるＡｌ合金中の化学成分の含有量が少な過ぎたり、多過ぎたりしているため、導電率、引張強さ及び耐力及び曲げ加工性の少なくとも何れか一つに問題があり、そのために、総合判定において、×（不良）と評価されている。
　具体的には、試験材７は、Ｓｉ含有量が０．０５％未満であるＡｌ合金Ｇを用いているため、強度向上の効果が得られず、引張強さが１７０ＭＰａ未満、耐力が１５５ＭＰａ未満であり、何れの特性も低いものであった。また、促進試験の熱処理後の特性にあっても、引張強さが１６０ＭＰａ未満、耐力が１４５ＭＰａ未満となり、低いものであった。
　また、試験材８は、Ｓｉ含有量が０．６％を超えるＡｌ合金Ｈを用いているため、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系の晶出物及びＳｉの析出物が形成されて、曲げ加工性が低下し、９０゜曲げ試験で割れが発生するものであった。
　さらに、試験材９は、Ｆｅ含有量が０．０５％未満であるＡｌ合金Ｉを用いているところから、強度向上の効果が得られず、引張強さが１７０ＭＰａ未満、耐力が１５５ＭＰａ未満の低い特性のものであった。そして、促進試験の熱処理後における引張強さも１６０ＭＰａ未満、耐力も１４５ＭＰａ未満と、低いものであった。加えて、試験材１０は、Ｆｅ含有量が２．０％を超えるＡｌ合金Ｊを用いているため、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系及びＡｌ－Ｆｅ系の晶出物や析出物が形成されて、曲げ加工性が低下し、９０゜曲げ試験において割れが惹起されるものであった。
　更にまた、試験材１１は、Ｃｕ含有量が０．０１％未満であるＡｌ合金Ｋを用いているため、強度向上の効果が得られず、引張強さが１７０ＭＰａ未満、耐力が１５５ＭＰａ未満の低いものとなった。そして、促進試験の熱処理後においても、引張強さが１６０ＭＰａ未満、耐力が１４５ＭＰａ未満の低いものであった。また、試験材１２は、Ｃｕ含有量が０．３５％を超えるＡｌ合金Ｌを用いているところから、導電性が低下し、５３％ＩＡＣＳとなった。更に、せん断帯が形成され易くなることで、曲げ加工性が低下し、９０°曲げ試験において、割れが発生した。
　また、試験材１３は、Ｍｎ含有量が１．１％であるＡｌ合金Ｍ（Ａ３００３合金相当）を用いられているため、導電性が低下し、５５％ＩＡＣＳ未満であった。加えて、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系の晶出物及び析出物が形成され、曲げ加工性が低下し、９０°曲げ試験で割れが発生した。
　さらに、試験材１４は、Ｍｇ含有量が０．６１％であるＡｌ合金Ｎ（Ａ６０６３合金相当）を用いられているため、Ｍｇ－Ｓｉ系の晶出物及び析出物が形成され、曲げ加工性が低下し、９０°曲げ試験で割れが発生した。
－実施例２－
　先ず、Ｓｉ：０．４５％、Ｆｅ：０．７２％、Ｃｕ：０．２５％及びＡｌ＋不可避的不純物：残部なる組成のＡｌ合金溶湯を準備し、ＤＣ鋳造により、実施例１と同様な、厚さ：５５０ｍｍ、幅：１０００ｍｍの鋳塊を造塊した。
　次いで、かかる得られたＡｌ合金鋳塊を、下記表３に示される各種の均質化処理条件、熱間圧延条件及び冷間圧延条件下において圧延を行ない、それぞれ、板厚が２．０ｍｍの各種の試験材（板材）を得た。そして、その得られた各種の試験材について、実施例１と同様にして、熱間圧延のままの、又は促進試験である熱処理後の導電率、引張強さ、耐力及び曲げ加工性について、それぞれ調べ、その結果を、下記表４に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　かかる表３及び表４の結果から明らかなように、本発明に従う均質化処理条件や熱間圧延条件、冷間圧延条件を採用した場合において、得られた試験材は、何れも、優れた導電率、引張強さ、耐力及び曲げ加工性を示すものであり、また、その特性は、促進試験としての熱処理後においても、本発明にて規定する特性を保持するものであった。
　これに対して、均質化処理温度や熱間圧延開始温度及び終了温度が高くなったり、冷間圧延に際しての圧下率が大きくなったりすると、本発明の目的とする特性が充分に実現され得なくなることが認められるのである。

Claims (7)

  1. 　Ｆｅ：０．０５～２．０質量％、Ｓｉ：０．０５～０．６質量％及びＣｕ：０．０１～０．３５質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡｌ合金を用いて、圧延のままでの室温下における導電率が５５～６０％ＩＡＣＳとなるように熱間圧延して得られた、板厚（Ｔ）が０．５～１２ｍｍのＡｌ合金板からなり、圧延のままでの室温下における引張強さが１７０ＭＰａ以上、耐力が１５５ＭＰａ以上であり、且つ前記板厚（Ｔ）を内側曲げ半径とする９０°曲げにより割れが発生しない特性を有すると共に、１４０～１６０℃の温度での１０００時間以内の保持時間による熱処理後の、室温下における導電率が５５～６０％ＩＡＣＳ、引張強さが１６０ＭＰａ以上、耐力が１４５ＭＰａ以上である特性を有していることを特徴とするバスバー用板状導電体。
  2. 　前記Ａｌ合金中のＦｅ含有量が、０．１～１．６質量％である請求項１に記載のバスバー用板状導電体。
  3. 　前記Ａｌ合金中のＳｉ含有量が、０．０５～０．５質量％である請求項１又は請求項２に記載のバスバー用板状導電体。
  4. 　前記Ａｌ合金中のＣｕ含有量が、０．０５～０．３０質量％である請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のバスバー用板状導電体。
  5. 　前記Ａｌ合金中の不可避的不純物の合計含有量が、０．１５質量％以下である請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のバスバー用板状導電体。
  6. 　前記Ａｌ合金板が、０．５～８ｍｍの板厚を有している請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のバスバー用板状導電体。
  7. 　請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の板状導電体からなることを特徴とするバスバー。
                                                                                    
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