WO2015093460A1 - 複合撚線 - Google Patents

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WO2015093460A1
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wire
strand
composite
steel
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鴨志田　真一
忠昭 三尾野
服部　保徳
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日新製鋼株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composite stranded wire. More specifically, the present invention relates to a composite twisted wire that can be suitably used for, for example, an automobile wire harness.
  • an electric wire for example, an electric wire has been proposed in which an element wire made of copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy or the like is a first element wire, and an element wire made of stainless steel is a second element wire (for example, (See claims 1 to 3 of Patent Document 1).
  • Patent Document 1 introduces an electric wire in which an element wire made of stainless steel and an element wire made of aluminum or an aluminum alloy are combined as an electric wire that is thinned and lightened.
  • a wire made of aluminum or an aluminum alloy used for the electric wire is crimped when the tensile load is small.
  • breaking at the part In addition, when a strand made of aluminum or an aluminum alloy breaks at the crimping portion, the strand made of stainless steel is pulled out from the crimping portion, and the reinforcing effect of the strand made of stainless steel cannot be sufficiently obtained. There is.
  • the strand made of aluminum or aluminum alloy is softer than the strand made of stainless steel. It was observed that the shape of the strand made of stainless steel was maintained while the cross-sectional area was greatly reduced at the portion, while the cross-sectional area was reduced. Therefore, when a tensile test is performed on the electric wire, the strand made of aluminum or aluminum alloy breaks at the crimped portion having a reduced cross-sectional area when crimped to the terminal.
  • the wire made of aluminum or aluminum alloy cannot firmly hold the wire made of stainless steel in the crimping part, and only the wire made of stainless steel It is considered that the tensile strength of the electric wire cannot be increased due to the wire being pulled out from the crimping portion.
  • the stainless steel used for the said electric wire and the aluminum or aluminum alloy are different metals in the electric wire which combined the strand made of stainless steel and the strand made of aluminum or aluminum alloy, the stainless steel Potential difference corrosion may occur at the contact portion between the steel and the aluminum or aluminum alloy.
  • an electric wire made of a combination of stainless steel and copper solves the problem of potentiometric corrosion, but an electric wire made of a combination of stainless steel and an aluminum alloy The problem is not solved.
  • the present invention has been made in view of the above prior art, and an object of the present invention is to provide a composite stranded wire that is reduced in weight and has excellent tensile strength and electrical resistance over time.
  • the present invention (1) A composite stranded wire in which a plurality of strands are twisted together, an aluminum coated strand in which a coating made of aluminum or an aluminum alloy is formed on the surface of the steel wire and an aluminum strand made of aluminum or an aluminum alloy A composite stranded wire characterized by having, (2) The composite stranded wire according to (1), wherein the steel material constituting the steel wire of the aluminum-coated wire is carbon steel or stainless steel, (3) The strands arranged on the outermost periphery are all aluminum strands, and the composite twisted wire according to (1) or (2), and (4) the aluminum-coated strands are in contact with only the aluminum strands. The composite twisted wire according to any one of (1) to (3).
  • a composite stranded wire that is reduced in weight and is excellent in the temporal strength of tensile strength and electrical resistance.
  • Example 10 is an optical micrograph of a cross section of a crimped portion between a composite stranded wire and a terminal obtained in Comparative Example 7. It is an optical microscope photograph of the cross section of the crimping
  • the composite stranded wire of the present invention is a composite stranded wire in which a plurality of strands are twisted together, and an aluminum-coated strand and aluminum or aluminum coating in which a coating made of aluminum or an aluminum alloy is formed on the surface of the steel wire. It has the aluminum strand which consists of aluminum alloys, It is characterized by the above-mentioned.
  • an aluminum-coated strand in which a coating made of aluminum or an aluminum alloy is formed on the surface of the steel wire and an aluminum strand made of aluminum or an aluminum alloy are used. Since the aluminum strand is twisted together, the steel wire used for the aluminum-coated strand has a larger deformation resistance than the aluminum strand. When the wire is crimped, the aluminum-coated strand contained in the composite twisted wire is difficult to be pulled out from the crimped portion, an excellent tensile strength is exhibited, and the electrical resistance is stable over time.
  • the composite stranded wire of the present invention includes an aluminum-coated wire in which a coating made of aluminum or an aluminum alloy is formed on the surface of a steel wire and an aluminum strand made of aluminum or an aluminum alloy. Since the surface of the wire and the surface of the aluminum strand are the same, potential difference corrosion due to contact of different metals can be suppressed.
  • the reliability of the said terminal can be improved by connecting the composite twisted wire of this invention to a terminal.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the composite twisted wire of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an aluminum-coated strand used for the composite stranded wire of the present invention.
  • the composite stranded wire 1 of the present invention is made of an aluminum-coated strand 2 in which a coating 2 b made of aluminum or an aluminum alloy is formed on the surface of a steel wire 2 a and aluminum or an aluminum alloy.
  • An aluminum strand 3 is provided.
  • the aluminum-coated strand 2 can be manufactured by forming a coating 2b made of aluminum or an aluminum alloy on the surface of the steel wire 2a.
  • Examples of the steel material constituting the steel wire 2a include stainless steel and carbon steel, but the present invention is not limited to such examples.
  • Stainless steel is an alloy steel containing 10% by mass or more of chromium (Cr).
  • examples of the stainless steel include austenitic steel materials, ferritic steel materials, martensitic steel materials and the like specified in JIS G4309, but the present invention is not limited only to such examples.
  • the stainless steel include stainless steels such as SUS301 and SUS304, which are generally considered to be metastable; austenitic stainless steels such as SUS305, SUS310, and SUS316; SUS405, SUS410, SUS429, SUS430, SUS434, Ferritic stainless steels such as SUS436, SUS444, and SUS447; martensitic stainless steels such as SUS403, SUS410, SUS416, SUS420, SUS431, and SUS440, as well as chromium-nickel-manganese stainless steel classified in the SUS200 series
  • the present invention is not limited to such examples.
  • Carbon steel is a steel material containing 0.02% by mass or more of carbon (C).
  • Examples of the carbon steel include, for example, steel materials defined in the standard of JIS G3560 hard steel wire and JIS G3505 mild steel wire, but the present invention is not limited to such examples.
  • Specific examples of carbon steel include hard steel and mild steel, but the present invention is not limited to such illustrations.
  • stainless steel and carbon steel are preferable from the viewpoint of increasing the tensile strength of the composite twisted wire 1 of the present invention.
  • the diameter of the steel wire 2a is not particularly limited, and is preferably adjusted as appropriate according to the application of the composite twisted wire 1 of the present invention.
  • the diameter of the steel wire 2a is usually preferably about 0.05 to 0.5 mm.
  • a coating 2b made of aluminum or an aluminum alloy is formed on the surface of the steel wire 2a.
  • the composite stranded wire 1 of the present invention includes an aluminum-coated strand 2, an aluminum strand 3, It has excellent adhesion and excellent temporal strength of tensile strength and electrical resistance.
  • the coating 2b may be formed of only aluminum, and may contain other elements as long as it does not impair the purpose of the present invention.
  • Examples of the other elements include nickel, chromium, zinc, silicon, copper, and iron, but the present invention is not limited to such examples.
  • the mechanical strength of the coating 2b can be increased, and as a result, the tensile strength of the composite twisted wire 1 of the present invention can be increased.
  • an iron-aluminum alloy layer having brittleness between the iron contained in the steel wire 2a and the aluminum contained in the coating 2b is formed. Silicon is preferable from the viewpoint of suppressing the above and increasing the mechanical strength of the coating 2b.
  • the lower limit of the content of the other element in the coating 2b is 0% by mass, but preferably 0.3% by mass or more, more preferably 0 from the viewpoint of sufficiently expressing the properties of the other element. 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 15% from the viewpoint of suppressing potential difference corrosion due to contact with the aluminum wire. It is below mass%.
  • Examples of the method for forming the coating 2b made of aluminum or an aluminum alloy on the surface of the steel wire 2a include a method of plating a material for forming the coating 2b on the surface of the steel wire 2a. It is not limited only to such illustration.
  • Examples of the method for plating the material for forming the coating 2b on the surface of the steel wire 2a include a hot dipping method, an electroplating method, a vacuum plating method, and the like, but the present invention is limited only to such examples. is not.
  • the hot dipping method is preferable from the viewpoint of forming a film having a uniform film thickness.
  • the thickness of the coating 2b is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more from the viewpoint of improving the adhesion between the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand 3, and increases the mechanical strength of the coating 2b. From the viewpoint, it is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less.
  • a plating layer may be formed as an intermediate layer between the steel wire 2a and the coating 2b, if necessary.
  • the metal constituting the plating layer include zinc, nickel, chromium, and alloys thereof, but the present invention is not limited to such examples.
  • the plating layer may be formed of only one layer, or a plurality of plating layers made of the same or different metals may be formed.
  • the intermediate layer may be an alloy layer formed when the coating 2b is coated on the steel wire 2a by the hot dipping method.
  • the aluminum-coated strand 2 By forming the coating 2b on the surface of the steel wire 2a as described above, the aluminum-coated strand 2 can be obtained.
  • the aluminum-coated strand 2 may be subjected to wire drawing processing so as to have a desired wire diameter, if necessary.
  • the composite strand 1 of the present invention uses the aluminum strand 3, the weight is reduced and the aluminum-coated strand 2 is used together with the aluminum strand 3. Excellent stability over time.
  • Aluminum strand 3 made of aluminum or aluminum alloy may be a strand made of aluminum or a strand made of aluminum alloy.
  • Examples of the aluminum alloy include an aluminum-silicon alloy, an aluminum-iron alloy, an aluminum-chromium alloy, an aluminum-nickel alloy, an aluminum-zinc alloy, an aluminum-copper alloy, an aluminum-manganese alloy, and an aluminum-magnesium alloy (for example, JIS Alloy number A5056 defined in H4040), aluminum-magnesium-silicon alloy, aluminum-zinc-magnesium alloy, aluminum-zinc-magnesium-copper alloy, and the like, but the present invention is limited to such examples only. is not. These aluminum alloys may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the metal other than aluminum in the aluminum alloy cannot be determined unconditionally because it varies depending on the type of the metal, but is usually 0.3% by mass or more from the viewpoint of improving the tensile strength. Preferably, it is 10% by mass or less from the viewpoint of reducing weight and suppressing potential difference corrosion due to contact with the aluminum-coated strand 2.
  • the metal constituting the aluminum strand 3 made of aluminum or an aluminum alloy is preferably an aluminum alloy, more preferably an aluminum-manganese alloy and an aluminum-magnesium-silicon alloy from the viewpoint of improving tensile strength.
  • the diameter of the aluminum strand 3 is not particularly limited, and is preferably adjusted as appropriate according to the use of the composite stranded wire 1 of the present invention.
  • the diameter of the aluminum strand 3 is usually preferably about 0.05 to 0.5 mm.
  • the composite stranded wire 1 of the present invention can be manufactured by twisting the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand 3 together.
  • the composite twisted wire 1 of the present invention may include a strand other than the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand 3 as long as the object of the present invention is not hindered.
  • FIG. 3 is a schematic explanatory view showing one embodiment of the method for producing the composite twisted wire 1 of the present invention.
  • the aluminum-coated wire 2 is supplied from a supply bobbin 4, and the aluminum wire 3 is supplied from a supply bobbin 5.
  • one aluminum-coated strand 2 is supplied from a supply bobbin 4 as a central strand constituting the central portion of the composite twisted wire 1 of the present invention. Further, six aluminum strands 3 are sent out from the supply bobbins 5 as peripheral strands surrounding the central strand, and are supplied around the aluminum-coated strand 2.
  • the composite twisted wire 1 can be manufactured by conveying the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand 3 in the direction of arrow B while twisting in the direction of arrow A, for example.
  • the composite twisted wire 1 manufactured as described above has the cross-sectional shape shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to the cross-sectional shape.
  • FIG. 4 (a) to (i) are schematic cross-sectional views of a composite twisted wire according to another embodiment of the present invention.
  • each of the strands arranged on the outermost periphery is an aluminum strand 3, and the aluminum-coated strand 2 is in contact with only the aluminum strand 3, respectively.
  • a cross section of line 1 is shown.
  • FIGS. 4E and 4F are cross-sectional views of the composite stranded wire 1 in which the strands arranged on the outermost periphery are both aluminum strands 3 and the aluminum-coated strands 2 are in contact with each other. It is shown.
  • each of the composite twisted wires 1 in which the aluminum-coated strands 2 are arranged on the outermost periphery and all the aluminum-coated strands 2 are in contact with only the aluminum strands 3 are shown.
  • a cross-sectional view is shown.
  • the aluminum-coated strand 2 is in contact with only the aluminum strand 3 as shown in FIGS. 4 (a) to (d).
  • the composite stranded wire 1 of the present invention is brought into close contact with the terminal when it is crimped to a terminal (not shown), and the adhesion between the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand is improved. This is preferable from the viewpoint of improving the tensile strength.
  • the number of central strands constituting the composite twisted wire 1 may be one as shown in FIG. 1, for example, or may be a plurality of about 2 to 6, for example. From the viewpoint of improving the tensile strength of the composite stranded wire 1 of the present invention, the number of central strands constituting the composite stranded wire 1 is preferably one, three or seven, and one or three. More preferably. Moreover, it is preferable that the center strand which comprises the composite twisted wire 1 is the aluminum covering strand 2 from a viewpoint of improving the tensile strength of the composite twisted wire 1 of this invention.
  • the central strand constituting the composite stranded wire 1 is composed of the aluminum-coated strand 2, and the number thereof is one, three, or seven. It is desirable that the number is preferably 1 or 3.
  • the number of peripheral strands surrounding the central strand is, for example, 6 in the embodiment shown in FIG. 1, but is about 6 to 36 as shown in FIGS. 4 (a) to (i). There may be multiple.
  • the number of peripheral strands constituting the composite stranded wire 1 is preferably 6 to 36, and is 6, 10, 12, 16 The number is more preferably 18 or 18, more preferably 6, 10 or 12, and still more preferably 6.
  • the peripheral strand which comprises the composite twisted wire 1 is the aluminum strand 3 from a viewpoint of improving the tensile strength of the composite twisted wire 1 of this invention.
  • the composite stranded wire 1 of the present invention is composed of an aluminum-coated strand 2 having a central strand and six aluminum strands surrounding the central strand. It is preferable to be composed of the wire 3 from the viewpoint of obtaining a composite stranded wire 1 that is reduced in weight and that has excellent tensile strength and electrical resistance over time.
  • the composite stranded wire 1 of the present invention is reduced in weight and is excellent in tensile strength and electrical resistance over time.
  • the reason why the composite twisted wire 1 of the present invention is excellent in the temporal stability of the tensile strength and the electrical resistance is considered to be based on the following reasons.
  • the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand 3 on which the coating 2b made of aluminum or an aluminum alloy is formed are twisted, and the composite stranded wire
  • the steel wire 2a used for the aluminum-coated strand 2 is hardly deformed at the crimped portion between the composite twisted wire 1 and the terminal, and the aluminum-coated strand
  • the coating 2b made of aluminum or an aluminum alloy existing on the surface of the aluminum 2 and the aluminum wire 3 are plastically deformed to fill the voids inside the terminals.
  • the coating between the coating 2b made of aluminum or aluminum alloy present on the surface of the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand 3 is less likely to occur, and friction Since resistance becomes large, it is thought that the steel wire 2a used for the aluminum covering element wire 2 becomes difficult to be pulled out from the terminal.
  • the composite stranded wire 1 of the present invention is lightweight because the aluminum-coated strand 2 and the aluminum strand 3 are used as described above, and moreover, the tensile strength and the electrical resistance over time are stable. For example, it is expected to be used for applications such as electric wires used in automobile wire harnesses.
  • Examples 1-8 By using a steel wire having a diameter of 0.2 mm as a steel wire and comprising a steel material of the type shown in Table 1, by immersing this steel wire in a molten aluminum bath (aluminum purity: 99.7% or more), After forming an aluminum film having a thickness shown in Table 1, an aluminum-coated elemental wire was produced by drawing so that the wire diameter was 0.2 mm. As for the thickness of the coating, an optical outer diameter measuring instrument (manufactured by Keyence Co., Ltd., product number: LS-7000) was used at any five locations of the aluminum-coated strand on which an aluminum coating having a length of 100 mm was formed. It was obtained by subtracting the wire diameter (0.2 mm) before forming the aluminum coating from the average value of the measured wire diameter of the aluminum-coated strand.
  • the aluminum-coated strand obtained above is used as a central strand, and the peripheral strand has a diameter of 0.2 mm as a peripheral strand.
  • the peripheral strand has a diameter of 0.2 mm as a peripheral strand.
  • six aluminum strands made of aluminum alloy A1070 are used.
  • the composite twisted wire was obtained by arranging and twisting together at a twist pitch of 12 mm.
  • Example 1 instead of the aluminum-coated wire, the wire diameter is 0.2 mm, and the stainless steel wire is left as it is without being plated on the stainless steel wire made of stainless steel (SUS304). A composite twisted wire was produced in the same manner as in Example 1 except that it was used as.
  • the composite stranded wire was placed on a crimp terminal [manufactured by Japan Terminal Co., Ltd., product number: 17521-M2], and the crimp terminal was pressed to connect the composite stranded wire and the crimp terminal to prepare a sample. A tensile test was performed on the prepared sample, and it was subjected to evaluation of pulling out or breaking of the central strand of the crimped portion.
  • the breaking strength per one of each strand is as follows.
  • Example 9 Examples 9 to 11 and Comparative Example 2
  • Example 1 except that the aluminum-coated strand and the aluminum strand were changed as shown in Table 2, a composite stranded wire was produced in the same manner as in Example 1, and the center strand of the composite stranded wire was pulled out. Alternatively, the breakage was examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 12 to 16 and Comparative Example 3 In Example 1, except that the aluminum-coated strand was changed as shown in Table 3, a composite stranded wire was prepared in the same manner as in Example 1, and the central strand of the composite stranded wire was pulled out or broken. Investigation was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
  • Example 17 to 21 and Comparative Example 4 In Example 1, except that the aluminum-coated strand was changed as shown in Table 4, a composite stranded wire was produced in the same manner as in Example 1, and the central strand of the composite stranded wire was pulled out or broken. Investigation was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.
  • Example 2 In Example 1, except that the aluminum-coated wire and the aluminum wire were changed as shown in Table 5, a composite twisted wire was produced in the same manner as in Example 1, and the center wire was pulled out or broken. Investigation was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • Example 25 the composite aluminum wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that the molten aluminum bath was changed as shown in Table 6 and the thickness of the aluminum coating was changed to 12 ⁇ m. Pulling out or breaking was examined. The results are shown in Table 6.
  • Example 34 By using a stainless steel wire made of stainless steel (SUS304) as a steel wire and having a wire diameter of 0.2 mm, the stainless steel wire is immersed in a molten aluminum bath (aluminum purity: 99.7% or more), After an aluminum plating film having an average thickness of 8 ⁇ m was formed, the aluminum-coated elemental wire was produced by drawing so that the wire diameter was 0.2 mm. The thickness of the coating was measured in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 6 A stainless steel wire made of stainless steel (SUS304) and having a wire diameter of 0.2 mm was used as the steel wire, and this steel wire was immersed in a molten zinc bath to form a zinc plating film having a thickness of 3 ⁇ m. Thereafter, a zinc-coated strand was produced by drawing so that the wire diameter was 0.2 mm. The thickness of the coating was measured in the same manner as in Example 1.
  • the diameter of the wire is 0.2 mm, and six aluminum strands made of aluminum (A1070) are arranged, A composite twisted wire was obtained by twisting together at a twist pitch of 12 mm.
  • Comparative Example 7 As a steel wire, the wire diameter is 0.22 mm, a stainless steel wire made of stainless steel (SUS304) is used as a central strand, and a peripheral strand has a wire diameter of 0.2 mm around it. From aluminum (A1070) Six aluminum strands to be formed were arranged and twisted together at a twist pitch of 12 mm to obtain a composite twisted wire.
  • SUS304 stainless steel wire made of stainless steel
  • Comparative Example 8 An aluminum strand made of aluminum (A1070) and having a wire diameter of 0.2 mm is used as a central strand, and an aluminum strand having a wire diameter of 0.2 mm is made of aluminum (A1070) as a peripheral strand around it. Six wires were arranged and twisted together at a twist pitch of 12 mm to obtain a stranded wire.
  • A is the measurement result of the electrical resistance of the composite stranded wire obtained in Example 34 over time
  • B is the electrical resistance chronological stability of the composite stranded wire obtained in Comparative Example 6.
  • C is the measurement result of the electrical resistance of the composite twisted wire obtained in Comparative Example 7 over time
  • D is the measurement result of the electrical resistance of the twisted wire obtained in Comparative Example 8 over time. It is.
  • the stranded wire is covered with polypropylene, cut to a length of 15 cm, and both ends thereof are terminals [male terminals used for connecting in-vehicle signal wires called commercially available 0.64 (025), which are plated with tin. By crimping a 0.2 mm thick brass terminal], a sample was prepared by crimping and connecting.
  • the composite twisted wire obtained in Example 34 is the composite twisted wire obtained in Comparative Example 6 in which the dissimilar metal is in contact with the coating and the aluminum strand.
  • the amount of change with time of the electrical resistance is small. It turns out that it is excellent.
  • the composite stranded wire obtained in Example 34 (A in FIG. 5) is the stranded wire obtained in Comparative Example 8 (D in FIG. 5), that is, the center strand and the peripheral strand are both aluminum.
  • the fact that the electrical resistance is more stable over time than the stranded wire that is an alloy is a characteristic point among the operational effects of the composite stranded wire of the present invention.
  • the composite twisted wire of the present invention includes a strand made of a steel wire having an aluminum coating formed on the surface thereof, this steel wire suppresses a decrease in internal stress of the crimping part, It is considered that the increase in electrical resistance over time was suppressed.
  • FIG. 6 is an optical micrograph of a cross section of a caulked portion of a sample obtained by caulking and connecting the composite stranded wire obtained in Comparative Example 7 to a terminal.
  • FIG. 6 there is a stainless steel wire made of stainless steel (SUS304) at the center, and six aluminum strands made of aluminum (A1070) are arranged around it.
  • a terminal surrounds the periphery.
  • the aluminum strand is plastically deformed and fills the inside of the terminal without any gaps. It can be seen that the boundary with the aluminum wire is clearly present.
  • FIG. 7 is an optical micrograph of a caulked portion of a sample obtained by caulking and connecting the composite stranded wire obtained in Example 34 to a terminal.
  • an aluminum-coated strand obtained by forming an aluminum coating having an average thickness of 8 ⁇ m on a stainless steel wire made of one stainless steel (SUS304) is used as a central strand, and a peripheral strand around it.
  • a stainless steel wire made of one stainless steel SUS304
  • six aluminum strands made of aluminum A1070
  • a terminal surrounds the periphery.
  • this aluminum coating is integrated with the aluminum strand, so the boundary between them is It can be seen that it does not exist clearly.
  • the composite stranded wire obtained in Example 34 there is a portion where the aluminum coating and the aluminum strand are integrated. Therefore, when the composite stranded wire is pulled from the terminal, the aluminum strand It is considered that the steel wire used for the aluminum coated element wire is difficult to be pulled out from the terminal because the coating of the aluminum or aluminum alloy on the surface and the aluminum element wire do not easily slide and the frictional resistance increases. It is done. As described above, in the composite stranded wire obtained in Example 34, the aluminum coating and the aluminum strand are integrated, so that the composite stranded wire of the present invention has an electrical resistance over time as shown in FIG. It is considered that the effect of excellent stability is exhibited.
  • the composite twisted wire of the present invention is lightweight and excellent in temporal stability of tensile strength and electrical resistance, it can be suitably used for, for example, an automobile wire harness.

Landscapes

  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

　複数の素線が撚り合わされることによって得られる複合撚線１であって、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂが鋼線２ａの表面に形成されたアルミニウム被覆素線２およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３を有する複合撚線。当該複合撚線は、軽量化が図られ、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れていることから、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる。

Description

複合撚線
　本発明は、複合撚線に関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる複合撚線に関する。
　自動車のワイヤーハーネスなどに用いられる電線には、従来、銅線が用いられている。しかし、近年、軽量化が要求されていることから、銅線よりも軽量である金属線が用いられた電線の開発が望まれている。銅線よりも軽量化が図られた金属線として、アルミニウムまたはアルミニウム合金線からなる素線を用いることが考えられる。しかし、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線は、銅線よりも軽量であるが、引張強さの点で劣るため、電線に必要な引張強さを保つことができない。そこで、電線の中に引張強さに優れているステンレス鋼からなる素線と、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線とを含めることにより、引張強さおよび導電性を向上させた複合電線が提案されている。前記複合電線として、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルニミウム合金などからなる素線を第一素線とし、ステンレス鋼からなる素線を第二素線とした電線が提案されている（例えば、特許文献１の請求項１～３参照）。
国際公開第２００５／０２４８５１号パンフレット
　しかし、前記電線には、次のような問題点がある。特許文献１には、細線化および軽量化が図られた電線として、ステンレス鋼からなる素線とアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線とが組合わされた電線が紹介されている。前記電線には、当該電線を端子に装着し、当該端子を圧着した後、引張試験を行なったとき、引張荷重が小さい段階で当該電線に用いられているアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線が圧着部で破断するという欠点がある。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線が圧着部で破断したとき、ステンレス鋼からなる素線が圧着部から引き抜かれてしまい、当該ステンレス鋼からなる素線による補強効果が十分に得られないことがある。
　そこで、前記電線を端子に装着し、当該端子を圧着したときの圧着部の断面を観察すると、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線は、ステンレス鋼からなる素線と対比して柔らかいことから、圧着部で大きく変形し、その断面積が小さくなるのに対し、ステンレス鋼からなる素線の形状が維持されていることが観察された。このことから、前記電線に対して引張試験を行なったとき、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線は、端子に圧着したときに断面積が小さくなった圧着部で破断するが、ステンレス鋼からなる素線は、破断せずにその形状が維持されるため、圧着部においてアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線がステンレス鋼からなる素線を強固に把持することができなくなり、ステンレス鋼からなる素線のみが圧着部から引き抜かれてしまうことに起因して電線の引張強度が高められないものと考えられる。
　前記電線を端子に装着し、当該端子を圧着したときにステンレス鋼からなる素線のみが圧着部から引き出されることを防止するために、圧着時の圧下量を大きくすることが考えられる。しかし、端子を圧着する際の圧下量を大きくしたとき、圧着部におけるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線の断面積がさらに小さくなり、さらに弱い引張応力でアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線が破断することから、単純に端子を圧着する際の圧下量を大きくするだけでは、当該電線の引張強度を高めることができない。
　また、ステンレス鋼からなる素線とアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる素線とが組合わされた電線には、当該電線に用いられているステンレス鋼とアルミニウムまたはアルミニウム合金とは異種金属であるため、当該ステンレス鋼と当該アルミニウムまたはアルミニウム合金との接触部で電位差腐食が発生するおそれがある。ここで、特許文献１に開示された各種電線のうち、ステンレス鋼と銅の組み合せからなる電線は、電位差腐食の問題を解決しているが、ステンレス鋼とアルミニウム合金の組み合わせからなる電線では、この問題が解決されていない。
　本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、軽量化が図られ、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れた複合撚線を提供することを目的とする。
　本発明は、
（１）複数の素線が撚り合わされてなる複合撚線であって、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜が鋼線の表面に形成されたアルミニウム被覆素線およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線を有することを特徴とする複合撚線、
（２）アルミニウム被覆素線の鋼線を構成する鋼材が炭素鋼またはステンレス鋼である前記（１）に記載の複合撚線、
（３）最外周に配置される素線がいずれもアルミニウム素線である前記（１）または（２）に記載の複合撚線、および
（４）アルミニウム被覆素線がアルミニウム素線のみと接している前記（１）～（３）のいずれかに記載の複合撚線
に関する。
　本発明によれば、軽量化が図られ、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れた複合撚線が提供される。
本発明の複合撚線の一実施態様を示す概略断面図である。 本発明の複合撚線に用いられるアルミニウム被覆素線の概略断面図である。 本発明の複合撚線の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。 （ａ）～（ｉ）は、それぞれ、本発明の他の実施態様の複合撚線の概略断面図である。 本発明の実施例３４、比較例６、比較例７および比較例８で得られた複合撚線または撚線の電気抵抗の増加量の経時変化を示すグラフである。 比較例７で得られた複合撚線と端子との圧着部の断面の光学顕微鏡写真である。 本発明の実施例３４で得られた複合撚線と端子との圧着部の断面の光学顕微鏡写真である。
　本発明の複合撚線は、前記したように、複数の素線が撚り合わされた複合撚線であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜が鋼線の表面に形成されたアルミニウム被覆素線およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線を有することを特徴とする。
　本発明の複合撚線は、このようにアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜が鋼線の表面に形成されたアルミニウム被覆素線およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線が用いられ、アルミニウム被覆素線およびアルミニウム素線が撚り合わされているので、アルミニウム被覆素線に用いられている鋼線は、アルミニウム素線よりも大きな変形抵抗を有することから、例えば、圧着端子に装着し、複合撚線と圧着端子とを圧着したとき、当該複合撚線に含まれているアルミニウム被覆素線が圧着部から引き出されがたく、優れた引張強度が発現され、さらに電気抵抗の経時的安定性に優れている。
　また、本発明の複合撚線には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜が鋼線の表面に形成されたアルミニウム被覆素線およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線が用いられており、アルミニウム被覆素線の表面とアルミニウム素線の表面とが同質であることから、異種金属の接触による電位差腐食を抑制することができる。
したがって、本発明の複合撚線を端子に接続することにより、当該端子の信頼性を高めることができる。
　以下に、本発明の複合撚線を図面に基づいて説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施態様のみに限定されるものではない。
　図１は、本発明の複合撚線の一実施態様を示す概略断面図である。また、図２は、本発明の複合撚線に用いられるアルミニウム被覆素線の概略断面図である。
　本発明の複合撚線１は、図１および図２に示されるように、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂが鋼線２ａの表面に形成されたアルミニウム被覆素線２およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３を有する。
　アルミニウム被覆素線２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂを鋼線２ａの表面に形成させることによって製造することができる。
　鋼線２ａを構成する鋼材としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
　ステンレス鋼は、クロム（Ｃｒ）を１０質量％以上含有する合金鋼である。ステンレス鋼としては、例えば、ＪＩＳ　Ｇ４３０９に規定されているオーステナイト系の鋼材、フェライト系の鋼材、マルテンサイト系の鋼材などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。ステンレス鋼の具体例としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４などの一般にオーステナイト相が準安定であるとされるステンレス鋼；ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６などの安定オーステナイト系ステンレス鋼；ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４７などのフェライト系ステンレス鋼；ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０などのマルテンサイト系ステンレス鋼などをはじめ、ＳＵＳ２００番台に分類されるクロム－ニッケル－マンガン系のステンレス鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
　炭素鋼は、炭素（Ｃ）を０．０２質量％以上含有する鋼材である。炭素鋼としては、例えば、例えば、ＪＩＳ　Ｇ３５６０の硬鋼線材、ＪＩＳ　Ｇ３５０５の軟鋼線材の規格に規定される鋼材などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。炭素鋼の具体例としては、硬鋼、軟鋼などが挙げられるが、本発明は、かかる例示にのみ限定されるものではない。
　前記鋼材のなかでは、本発明の複合撚線１の引張強度を高める観点から、ステンレス鋼および炭素鋼が好ましい。
　鋼線２ａの直径は、特に限定されず、本発明の複合撚線１の用途に応じて適宜調整することが好ましい。例えば、本発明の複合撚線１を自動車のワイヤーハーネスなどの用途に用いる場合には、鋼線２ａの直径は、通常、０．０５～０．５ｍｍ程度であることが好ましい。
　鋼線２ａの表面には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂが形成されている。本発明においては、このように鋼線２ａの表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂが形成されているので、本発明の複合撚線１は、アルミニウム被覆素線２とアルミニウム素線３との密着性に優れ、引張強度および電気抵抗の経時的安定性にも優れている。
　被膜２ｂは、アルミニウムのみで形成されていてもよく、必要により、本発明の目的を阻害しない範囲内で他の元素が含有されていてもよい。
　前記他の元素としては、例えば、ニッケル、クロム、亜鉛、ケイ素、銅、鉄などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの他の元素をアルミニウムに含有させた場合には、被膜２ｂの機械的強度を高めることができ、ひいては本発明の複合撚線１の引張強度を高めることができる。前記他の元素のなかでは、鋼線２ａの種類にもよるが、鋼線２ａに含まれている鉄と被膜２ｂに含まれているアルミニウムとの間で脆性を有する鉄－アルミニウム合金層の生成を抑制し、被膜２ｂの機械的強度を高める観点から、ケイ素が好ましい。
　被膜２ｂにおける前記他の元素の含有率の下限値は、０質量％であるが、当該他の元素が有する性質を十分に発現させる観点から、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上であり、アルミニウム素線との接触による電位差腐食を抑制する観点から、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下である。
　鋼線２ａの表面上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂを形成させる方法としては、例えば、鋼線２ａの表面に被膜２ｂを形成する材料をめっきする方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
　鋼線２ａの表面に被膜２ｂを形成する材料をめっきする方法としては、例えば、溶融めっき法、電気めっき法、真空めっき法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの方法のなかでは、均一な膜厚の被膜を形成する観点から、溶融めっき法が好ましい。
　被膜２ｂの厚さは、アルミニウム被覆素線２とアルミニウム素線３との密着性を向上させる観点から、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上であり、被膜２ｂの機械的強度を高める観点から、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。
　なお、本発明の複合撚線１においては、必要により、鋼線２ａと被膜２ｂとの間に中間層としてめっき層が形成されていてもよい。めっき層を構成する金属としては、例えば、亜鉛、ニッケル、クロム、これらの合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。また、めっき層は、１層のみで形成されていてもよく、同一または異なる金属からなる複数のめっき層が形成されていてもよい。なお、中間層は、鋼線２ａに被膜２ｂを溶融めっき法によって被覆する際に形成された合金層であってもよい。
　以上のようにして鋼線２ａの表面上に被膜２ｂを形成させることにより、アルミニウム被覆素線２が得られる。なお、アルミニウム被覆素線２は、必要により、所望の線径を有するようにするために、伸線加工を施してもよい。
　本発明の複合撚線１は、アルミニウム素線３が用いられているので、軽量化が図られ、またアルミニウム素線３とともにアルミニウム被覆素線２が用いられているので、引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れている。
　アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３は、アルミニウムで構成される素線であってもよく、アルミニウム合金で構成される素線であってもよい。
　アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウム－ケイ素合金、アルミニウム－鉄合金、アルミニウム－クロム合金、アルミニウム－ニッケル合金、アルミニウム－亜鉛合金、アルミニウム－銅合金、アルミニウム－マンガン合金、アルミニウム－マグネシウム合金（例えば、ＪＩＳ　Ｈ４０４０に規定の合金番号Ａ５０５６など）、アルミニウム－マグネシウム－ケイ素合金、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム合金、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム－銅合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのアルミニウム合金は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
　アルミニウム合金におけるアルミニウム以外の金属の含有率は、当該金属の種類などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、引張強度を向上させる観点から、０．３質量％以上であることが好ましく、軽量化を図るとともにアルミニウム被覆素線２との接触による電位差腐食を抑制する観点から、１０質量％以下であることが好ましい。
　アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線３を構成する金属は、引張強度を向上させる観点から、好ましくはアルミニウム合金、より好ましくはアルミニウム－マンガン合金およびアルミニウム－マグネシウム－ケイ素合金である。
　アルミニウム素線３の直径は、特に限定されず、本発明の複合撚線１の用途に応じて適宜調整することが好ましい。例えば、本発明の複合撚線１を自動車のワイヤーハーネスなどの用途に用いる場合には、アルミニウム素線３の直径は、通常、０．０５～０．５ｍｍ程度であることが好ましい。
　本発明の複合撚線１は、アルミニウム被覆素線２およびアルミニウム素線３を撚り合わせることによって製造することができる。なお、本発明の複合撚線１には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、アルミニウム被覆素線２およびアルミニウム素線３以外の素線が含まれていてもよい。
　本発明の複合撚線１として、例えば、図１に示される断面形状を有する複合撚線１を製造する場合、図３に示される方法にしたがって製造することができる。図３は、本発明の複合撚線１の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。
　図３に示されるように、アルミニウム被覆素線２は、供給ボビン４から供給され、アルミニウム素線３は、供給ボビン５から供給される。
　図３に示される実施態様では、本発明の複合撚線１の中心部を構成する中心素線として１本のアルミニウム被覆素線２が供給ボビン４から供給されている。また、中心素線を包囲する周辺素線として６本のアルミニウム素線３が各供給ボビン５から送り出され、アルミニウム被覆素線２の周囲に供給されている。アルミニウム被覆素線２とアルミニウム素線３とを例えば矢印Ａ方向に捻りながら矢印Ｂ方向に搬送することにより、複合撚線１を製造することができる。
　以上のようにして製造された複合撚線１は、図１に示される断面形状を有するが、本発明は、当該断面形状のみに限定されるものではない。
　図１に示される複合撚線以外の他の断面形状を有する複合撚線としては、例えば、図４に示される断面形状を有する複合撚線１が挙げられる。図４において、（ａ）～（ｉ）は、それぞれ、本発明の他の実施態様の複合撚線の概略断面図である。
　図４（ａ）～（ｄ）には、それぞれ、最外周に配置されている素線がいずれもアルミニウム素線３であり、アルミニウム被覆素線２がアルミニウム素線３のみと接している複合撚線１の断面が示されている。
　図４（ｅ）および（ｆ）には、それぞれ、最外周に配置されている素線がいずれもアルミニウム素線３であり、アルミニウム被覆素線２同士が接している複合撚線１の断面図が示されている。
　また、図４（ｇ）～（ｉ）には、それぞれ、アルミニウム被覆素線２が最外周に配置され、すべてのアルミニウム被覆素線２がアルミニウム素線３のみと接している複合撚線１の断面図が示されている。
　図４（ａ）～（ｉ）に示される実施態様のなかでは、図４（ａ）～（ｄ）に示されるように、アルミニウム被覆素線２がアルミニウム素線３のみと接していることが、端子（図示せず）に圧着したときに本発明の複合撚線１を端子に密着させるとともに、アルミニウム被覆素線２とアルミニウム素線との密着性を高め、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から好ましい。
　複合撚線１を構成する中心素線の数は、例えば、図１に示されるように１本であってもよく、例えば、２～６本程度の複数本であってもよい。本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、複合撚線１を構成する中心素線の数は、１本、３本または７本であることが好ましく、１本または３本であることがより好ましい。また、複合撚線１を構成する中心素線は、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、アルミニウム被覆素線２であることが好ましい。したがって、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、複合撚線１を構成する中心素線は、アルミニウム被覆素線２で構成され、その数が１本、３本または７本、好ましくは１本または３本であることが望ましい。
　中心素線を包囲する周辺素線の数は、例えば、図１に示される実施態様では６本であるが、図４（ａ）～（ｉ）に示されるように、６～３６本程度の複数本であってもよい。本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、複合撚線１を構成する周辺素線の本数は、６～３６本であることが好ましく、６本、１０本、１２本、１６本または１８本であることがより好ましく、６本、１０本または１２本であることがさらに好ましく、６本であることがさらに一層好ましい。また、複合撚線１を構成する周辺素線は、本発明の複合撚線１の引張強度を向上させる観点から、アルミニウム素線３であることが好ましい。
　したがって、本発明の複合撚線１は、図１に示されるように、中心素線が１本のアルミニウム被覆素線２で構成され、当該中心素線を取り囲む周辺素線が６本のアルミニウム素線３で構成されていることが、軽量化が図られ、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れた複合撚線１を得る観点から好ましい。
　以上説明したように、本発明の複合撚線１は、軽量化が図られており、引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れている。本発明の複合撚線１がこのように引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れているのは、以下の理由に基づくものと考えられる。
　すなわち、例えば、鋼線とアルミニウム素線とが撚り合わされた撚線と端子とを圧着して接続したとき、撚線と端子との圧着部では、鋼線は、ほとんど変形せずに、当該鋼線よりも柔らかいアルミニウム素線が変形し、端子内部の空隙を充填するようになる。このような状態で撚線が端子から引っ張られたとき、鋼線の保持力は、アルミニウム素線との摩擦抵抗によって付与されているところ、鋼線とアルミニウム素線の間で滑りが起こりやすく、当該アルミニウム素線がほとんど変形しないため、鋼線とアルミニウム素線との接触部における摩擦抵抗の増大は小さく、鋼線が端子から引き抜かれやすくなるものと考えられる。
　これに対して、本発明の複合撚線１では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂが表面に形成されているアルミニウム被覆素線２とアルミニウム素線３とが撚り合わされており、当該複合撚線１と端子とを圧着して接続したとき、複合撚線１と端子との圧着部では、アルミニウム被覆素線２に用いられている鋼線２ａは、ほとんど変形せずに、当該アルミニウム被覆素線２の表面に存在しているアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂとアルミニウム素線３とが塑性変形し、端子内部の空隙を充填するようになる。このような状態で複合撚線１が端子から引っ張られたとき、アルミニウム被覆素線２の表面に存在しているアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜２ｂとアルミニウム素線３との滑りが起こりにくく、摩擦抵抗が大きくなることから、アルミニウム被覆素線２に使用されている鋼線２ａが端子から引き抜かれがたくなるものと考えられる。
　このように、本発明の複合撚線１は、前記したようにアルミニウム被覆素線２およびアルミニウム素線３が用いられていることから、軽量であり、しかも引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れているので、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに用いられる電線などの用途に使用することが期待されるものである。
　次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。
実施例１～８
　鋼線として線径が０．２ｍｍであり、表１に示す種類の鋼材からなる鋼線を用い、この鋼線を溶融アルミニウム浴（アルミニウムの純度：９９．７％以上）に浸漬することにより、表１に示される厚さのアルミニウム被膜を形成させた後、線径が０．２ｍｍとなるように伸線することにより、アルミニウム被覆素線を作製した。なお、被膜の厚さは、長さが１００ｍｍであるアルミニウム被膜を形成させたアルミニウム被覆素線の任意の５カ所を光学式外径測定器〔（株）キーエンス製、品番：ＬＳ－７０００〕を用いて０．１ｍｍ間隔で測定し、測定されたアルミニウム被覆素線の線径の平均値からアルミニウム被膜を形成する前の線径（０．２ｍｍ）を減算することによって求めた。
　前記で得られたアルミニウム被覆素線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線として線径が０．２ｍｍであり、図１に示されるようにアルミニウム合金Ａ１０７０からなるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。
比較例１
　実施例１において、アルミニウム被覆素線の代わりに、線径が０．２ｍｍであり、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼線にめっきを施さずに当該ステンレス鋼線をそのままの状態で中心素線として用いたこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製した。
　次に、各実施例および比較例１で得られた複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表１に示す。
〔複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断〕
　複合撚線を圧着端子〔日本端子（株）製、品番：１７５２１－Ｍ２〕に配設し、圧着端子を押圧することにより、複合撚線と圧着端子とを接続させて試料を作製した。作製した試料に対して引張試験を行ない、圧着部の中心素線の引き抜けまたは破断の評価に供した。
　なお、各素線の１本あたりの破断強度は、次のとおりである。
ＳＵＳ３０４線からなるステンレス鋼線にアルミニウムを被覆したアルミニウム被覆素線：３８Ｎ
ＳＵＳ４３０線からなるステンレス鋼線にアルミニウムを被覆したアルミニウム被覆素線：３５Ｎ
アルミニウム合金Ａ１０７０からなるアルミニウム素線：９Ｎ
アルミニウム合金Ａ５０５６からなるアルミニウム素線：１４Ｎ
　前記で得られた試料を５本用意し、各試料に対して、引張試験機〔（株）島津製作所製、商品名：オートグラフＡＧ－５０００Ｂ〕の一方のチャックに圧着端子、もう一方のチャックに複合撚線の中心素線をそれぞれ掴持し、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて中心素線が破断するかまたは引抜けるまで引張試験を行ない、中心素線の引き抜けたかどうかについて、以下の評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
　×：中心素線が引き抜けた。
　○：中心素線は引き抜けずに破断した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例１で得られた撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。
　なお、引張試験において中心素線が破断するときの強度は、前記アルミニウム被覆鋼線の１本あたりの破断強度とほぼ同等である。このことは、以下の表２～表６に示される実施例および比較例についても同様である。
実施例９～１１および比較例２
　実施例１において、アルミニウム被覆素線およびアルミニウム素線を表２に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例２で得られた撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。
実施例１２～１６および比較例３
　実施例１において、アルミニウム被覆素線を表３に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例３で得られた複合撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。
実施例１７～２１および比較例４
　実施例１において、アルミニウム被覆素線を表４に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、複合撚線の中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例４で得られた複合撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。
実施例２２～２４および比較例５
　実施例１において、アルミニウム被覆素線およびアルミニウム素線を表５に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、中心素線の引き抜けまたは破断を実施例１と同様にして調べた。その結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、比較例５で得られた複合撚線と対比して、中心素線の引き抜けが起こらずに破断したことがわかる。
実施例２５～３３
　実施例１において、溶融アルミニウム浴を表６に示すように変更し、アルミニウム被膜の厚さを１２μｍに変更したこと以外は、実施例１と同様にして複合撚線を作製し、中心素線の引き抜けまたは破断を調べた。その結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６に示された結果から、各実施例で得られた複合撚線は、いずれも、中心素線の引き抜けが起こらずに破断することがわかる。また、表１および表６に示された結果から、めっき被膜にアルミニウムとともに１質量％以上のケイ素、鉄、クロム、ニッケルまたは亜鉛が含まれていても中心素線の引き抜けが起こらずに破断することがわかる。
実施例３４
　鋼線としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなり、線径が０．２ｍｍであるステンレス鋼線を用い、このステンレス鋼線を溶融アルミニウム浴（アルミニウムの純度：９９．７％以上）に浸漬することにより、平均厚さが８μｍのアルミニウムのめっき被膜を形成させた後、線径が０．２ｍｍとなるように伸線することにより、アルミニウム被覆素線を作製した。なお、被膜の厚さは、実施例１と同様にして測定した。
　次に、前記で得られたアルミニウム被覆素線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線としてアルミニウム（Ａ１０７０）からなり、線径が０．２ｍｍであるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。
比較例６
　鋼線としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなり、線径が０．２ｍｍであるステンレス鋼線を用い、この鋼線を溶融亜鉛浴に浸漬することにより、厚さ３μｍの亜鉛のめっき被膜を形成させた後、線径が０．２ｍｍとなるように伸線することにより、亜鉛被覆素線を作製した。なお、被膜の厚さは、実施例１と同様にして測定した。
　次に、前記で得られた亜鉛被覆素線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線として線径が０．２ｍｍであり、アルミニウム（Ａ１０７０）からなるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。
比較例７
　鋼線として線径が０．２２ｍｍであり、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線として線径が０．２ｍｍであり、アルミニウム（Ａ１０７０）からなるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、複合撚線を得た。
比較例８
　アルミニウム（Ａ１０７０）からなり、線径が０．２ｍｍであるアルミニウム素線を中心素線として用い、その周囲に周辺素線としてアルミニウム（Ａ１０７０）からなり、線径が０．２ｍｍであるアルミニウム素線６本を配置し、撚りピッチ１２ｍｍで撚り合わせることにより、撚線を得た。
　前記で得られた撚線を用い、以下の方法にしたがって各撚線の電気抵抗の経時的安定性を調べた。その結果を図５に示す。
　なお、図５中、Ａは実施例３４で得られた複合撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果、Ｂは比較例６で得られた複合撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果、Ｃは比較例７で得られた複合撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果、Ｄは比較例８で得られた撚線の電気抵抗の経時的安定性の測定結果である。
〔電気抵抗の経時的安定性〕
　撚線をポリプロピレンで被覆し、１５ｃｍの長さに切断し、その両端に端子〔市販の０．６４（０２５）と呼ばれる車載用信号線の結線に用いられるオス端子であって、スズめっきが施された厚さ０．２ｍｍの黄銅製の端子〕をかしめることにより、圧着して接続し、試料を作製した。
　前記で得られた４種類の試料をそれぞれ５本用意し、環境試験装置を用いて５０℃の温度で相対湿度９８％以上の雰囲気中で各試料について１０００時間環境試験を行なった。なお、試験中、任意の時間が経過したときに環境試験装置から試料を取り出し、定電流発生装置で前記試料に１ｍＡの電流を通電し、両端子間の電圧を測定し、その測定結果から電気抵抗の経時変化を調べた。なお、試験開始前の端子間の抵抗は、いずれの試料についても１９～２２ｍΩの範囲にあった。
　図５に示される結果から、実施例３４で得られた複合撚線（図５中のＡ）は、被膜とアルミニウム素線とで異種金属が接触している比較例６で得られた複合撚線（図５中のＢ）および比較例７で得られた複合撚線（図５中のＣ）と対比して、電気抵抗の経時変化量が小さいことから、電気抵抗の経時的安定性に優れていることがわかる。特に、実施例３４で得られた複合撚線（図５中のＡ）は、比較例８で得られた撚線（図５中のＤ）、すなわち中心素線および周辺素線がいずれもアルミニウム合金である撚線よりも電気抵抗の経時的安定性に優れていることは、本発明の複合撚線が奏する作用効果のなかでも特徴的な点である。
　その理由として、アルミニウム素線からなる撚線を端子に圧着したとき、アルミニウムは内部応力が低下しやすいことから、端子とアルミニウムからなる素線との間に空隙が生じやすく、その結果、電気抵抗が次第に増大するとともに、アルミニウム素線の表面に酸化皮膜が形成され、さらに経時的に電気抵抗が高くなるものと考えられる。これに対して、本発明の複合撚線は、アルミニウム被膜が表面に形成された鋼線からなる素線を含んでいるため、この鋼線が圧着部の内部応力の低下を抑制することにより、経時的な電気抵抗の増大が抑えられたものと考えられる。
　次に、比較例７および実施例３４で得られた複合撚線と端子との圧着部を切断し、その断面を調べた。
　図６は、比較例７で得られた複合撚線を端子にかしめて接続することによって得られた試料のかしめ部の断面における光学顕微鏡写真である。
　図６に示されるように、中心に１本のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼線があり、その周囲にアルミニウム（Ａ１０７０）からなるアルミニウム素線６本が配置されている。さらにその周囲を端子が包囲している。ここで、１本の鋼線と６本のアルミニウム素線は端子によりかしめられているため、アルミニウム素線が塑性変形し、端子内部を隙間なく充填しているが、鋼線の周囲には、アルミニウム素線との境界が明瞭に存在していることがわかる。
　一方、図７は、実施例３４で得られた複合撚線を端子にかしめて接続することによって得られた試料のかしめ部における光学顕微鏡写真である。
　図７に示されるように、１本のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなるステンレス鋼線に平均厚さが８μｍのアルミニウム被覆を形成させたアルミニウム被覆素線を中心素線とし、その周囲に周辺素線としてアルミニウム（Ａ１０７０）からなるアルミニウム素線６本が配置されている。さらにその周囲を端子が包囲している。ここで、実施例３４で得られた複合撚線では、中心素線の鋼線がその周囲にアルミニウム被覆を有するため、このアルミニウム被覆がアルミニウム素線と一体化していることから、両者の境界が明瞭に存在していないことがわかる。
　したがって、実施例３４で得られた複合撚線では、アルミニウム被覆とアルミニウム素線とが一体化した部位が存在しているので、複合撚線が端子から引っ張られたときに、アルミニウム被覆素線の表面のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜とアルミニウム素線の滑りが生じがたく、摩擦抵抗が大きくなることから、アルミニウム被覆素線に使用されている鋼線が端子から引き抜かれがたくなるものと考えられる。このように、実施例３４で得られた複合撚線では、アルミニウム被覆とアルミニウム素線とが一体化しているので、図５に示されるように、本発明の複合撚線が電気抵抗の経時的安定性に優れるという効果が発現するものと考えられる。
　本発明の複合撚線は、軽量であり、引張強度および電気抵抗の経時的安定性に優れているので、例えば、自動車のワイヤーハーネスなどに好適に使用することができる。
　１　　複合撚線
　２　　アルミニウム被覆素線
　２ａ　鋼線
　２ｂ　被膜
　３　　アルミニウム素線
　４　　供給ボビン
　５　　供給ボビン

Claims (4)

  1. 　複数の素線が撚り合わされてなる複合撚線であって、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被膜が鋼線の表面に形成されたアルミニウム被覆素線およびアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム素線を有することを特徴とする複合撚線。
  2. 　アルミニウム被覆素線の鋼線を構成する鋼材が、炭素鋼またはステンレス鋼である請求項１に記載の複合撚線。
  3. 　最外周に配置される素線が、いずれもアルミニウム素線である請求項１または２に記載の複合撚線。
  4. 　アルミニウム被覆素線が、アルミニウム素線のみと接している請求項１～３のいずれかに記載の複合撚線。
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