WO2016199564A1 - アルミニウム合金線、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス - Google Patents

アルミニウム合金線、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス Download PDF

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WO2016199564A1
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aluminum alloy
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啓之 小林
田口　欣司
大塚　保之
鉄也 桑原
美里 草刈
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • H01B7/02—Disposition of insulation

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy wire and an aluminum alloy twisted wire suitable as a conductor of an electric wire, and a covered electric wire and a wire harness using these as a conductor.
  • the conventional aluminum alloy wire does not have sufficient strength when it is an ultrathin wire having a wire diameter of 0.5 mm or less, for example. Moreover, the impact strength when the terminal fitting was connected was not sufficient.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an aluminum alloy wire, an aluminum alloy twisted wire, a covered electric wire, and a wire harness that are excellent in impact strength when a terminal fitting is connected.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention has Mg of 0.03% by mass to 1.5% by mass, Si of 0.02% by mass to 2.0% by mass, and Fe of 0.1%.
  • the gist is that it is contained in an amount of not less than 0.6% by mass and not more than 0.6% by mass, the balance being made of Al and impurities, and the Mg 2 Si precipitate being needle-shaped with an aspect ratio of 2.0 to 6.0.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention preferably further contains 0.01% by mass or more of Zr. Further, it is preferable to contain 0.08% by mass or less of Ti. Further, it is preferable to contain 0.016% by mass or less of B.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention preferably has a dislocation density of 5.0 ⁇ 10 9 cm ⁇ 2 or less. Further, the amount of the Mg 2 Si precipitate having a particle size of 5 to 50 nm within the range of 350 ⁇ 425 nm in the radial cross section is preferably 100 or more. Moreover, it is preferable that the length of the Mg 2 Si precipitate is less than 40 nm.
  • the Mg 2 Si precipitate is preferably oriented along the axial direction.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention preferably has a tensile strength of 150 MPa or more, an elongation of 5% or more, and a conductivity of 40% IACS or more.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention may have a wire diameter of 0.5 mm or less.
  • the gist of the aluminum alloy twisted wire according to the present invention is that a plurality of aluminum alloy wires according to the present invention are twisted together.
  • the aluminum alloy twisted wire according to the present invention may be compression-formed in the radial direction.
  • the gist of the covered electric wire according to the present invention is that the outer periphery of the conductor including the aluminum alloy wire according to the present invention is covered with an insulating coating.
  • the gist of the wire harness according to the present invention is that the terminal fitting is attached to the conductor of the covered electric wire according to the present invention.
  • Mg is 0.03% by mass to 1.5% by mass
  • Si is 0.02% by mass to 2.0% by mass
  • Fe is 0.1% by mass to 0% by mass. .6% by mass or less
  • the balance is made of Al and impurities
  • the Mg 2 Si precipitate is needle-shaped with an aspect ratio of 2.0 to 6.0, so that it has high conductivity and excellent strength and elongation, Improved strength due to work hardening, resulting in superior impact strength when terminal fittings are connected.
  • the elongation is improved.
  • Ti is further contained in an amount of 0.08% by mass or less, the crystal structure is made fine and elongation is improved.
  • B is contained at 0.016% by mass or less together with Ti, the effect of refining the crystal structure is further improved.
  • the dislocation density is 5.0 ⁇ 10 9 cm ⁇ 2 or less, it is excellent in work hardening and the impact strength when the terminal fitting is connected is improved.
  • the amount of Mg 2 Si precipitates it is not less than a predetermined amount, excellent strength improvement by precipitation hardening.
  • the length of the Mg 2 Si precipitate is less than 40 nm, both high strength and high elongation can be achieved, and the impact strength is excellent.
  • the Mg 2 Si precipitate is oriented along the axial direction, a stable impact strength can be obtained.
  • the tensile strength is 150 MPa or more, the elongation is 5% or more, and the conductivity is 40% IACS or more, the strength and elongation are excellent with high conductivity.
  • the aluminum alloy twisted wire, the covered electric wire, and the wire harness according to the present invention it is excellent in strength and elongation with high conductivity and excellent in impact strength when the terminal fitting is connected due to strength improvement by work hardening.
  • FIG. 1A is a schematic view of a covered electric wire according to an embodiment of the present invention
  • FIG. It is sectional drawing of the covered electric wire which compression-molded the aluminum alloy twisted wire (conductor) shown in FIG.1 (b).
  • FIG.1 (b) It is a schematic diagram of the test method which measures the impact strength when a terminal metal fitting is connected.
  • the aluminum alloy is an Al—Mg—Si alloy having Mg and Si as essential elements as additive elements.
  • This is a so-called 6000 series aluminum alloy, which is a precipitation strengthening type aluminum alloy having Mg 2 Si as a precipitate.
  • Mg, Si, and Fe are essential additive components
  • Zr, Ti, and B are optional additive components.
  • Mg contributes to strength improvement by being dissolved or precipitated in Al.
  • Mg is an element that has a high strength improvement effect. In particular, when Mg is contained in a specific range simultaneously with Si, the strength can be effectively improved by age hardening.
  • the content of Mg is 0.03% by mass or more from the viewpoint of improving the strength. Preferably it is 0.2 mass% or more, More preferably, it is 0.3 mass% or more.
  • the content of Mg is 1.5% by mass or less from the viewpoint of suppressing the decrease in conductivity and elongation due to the addition of Mg. Preferably it is 0.9 mass% or less, More preferably, it is 0.8 mass% or less.
  • Si Si contributes to strength improvement by being dissolved or precipitated in Al. By containing in a specific range simultaneously with Mg, the strength can be effectively improved by age hardening.
  • the Si content is 0.02% by mass or more from the viewpoint of improving the strength. Preferably it is 0.1 mass% or more, More preferably, it is 0.3 mass% or more.
  • the content of Si is 2.0% by mass or less from the viewpoint of suppressing the decrease in conductivity and elongation due to the addition of Si. Preferably it is 1.5 mass% or less, More preferably, it is 0.8 mass% or less.
  • Fe contributes to improvement of elongation by refining Al alloy crystals. It is also effective in improving strength. From the viewpoint of improving elongation and strength, the Fe content is 0.1% by mass or more. Preferably it is 0.15 mass% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing a decrease in conductivity, the Fe content is 0.6% by mass or less. Preferably it is 0.3 mass% or less.
  • Zr contributes to improvement of elongation by refining Al alloy crystals.
  • Zr has a large effect of miniaturization and an effect of improving the elongation, and the elongation can be improved even with a very small amount.
  • the content of Zr is preferably 0.01% by mass or more from the viewpoint of excellent elongation improvement effect. More preferably, it is 0.02 mass% or more.
  • the content of Zr is preferably 0.4% by mass or less from the viewpoint of suppressing the decrease in conductivity and cracking during casting. More preferably, it is 0.2 mass% or less, More preferably, it is 0.1 mass% or less.
  • Ti has the effect of refining the crystal structure of the Al alloy during casting. From the viewpoint of the miniaturization effect, the content of Ti is preferably 0.005% by mass or more. On the other hand, the content of Ti is preferably 0.08% by mass or less from the viewpoint of suppressing a decrease in conductivity. More preferably, it is 0.05 mass% or less, More preferably, it is 0.02 mass% or less.
  • B has the effect of reducing the crystal structure of the Al alloy during casting.
  • B may be used alone instead of Ti, but the use with Ti is superior to the refinement effect than Ti alone or B alone.
  • the B content is preferably 0.0005% by mass or more. More preferably, it is 0.001 mass% or more.
  • the content of B is preferably 0.016% by mass or less from the viewpoint of suppressing a decrease in conductivity. More preferably, it is 0.01 mass% or less.
  • the Mg 2 Si precipitate is acicular. Its aspect ratio is in the range of 2.0 to 6.0. Thereby, it becomes excellent in work hardening, strength improves by work hardening at the time of connecting a terminal metal fitting, and comes to be excellent in impact strength.
  • the aluminum alloy wire is compressed by pressure bonding, and the strength is reduced due to the cross-sectional defect. By work hardening at the time of compression, this strength reduction is compensated and the impact strength becomes excellent.
  • the Mg 2 Si precipitate can be formed into needles, and the aspect ratio can be within a specific range.
  • the aspect ratio can be expressed by measuring the length and width of the Mg 2 Si precipitate.
  • the length of the Mg 2 Si precipitates the maximum length (major axis) in the particles of the Mg 2 Si precipitate.
  • the width of the Mg 2 Si precipitate is the maximum length (short axis) in the direction orthogonal to the long axis.
  • the major axis of the Mg 2 Si precipitate in the crystal grains is preferably less than 40 nm. More preferably, it is 35 nm or less, More preferably, it is 30 nm or less. If the major axis of the Mg 2 Si precipitate is less than 40 nm, the strength increases due to the pinning effect in the crystal grains, and further, dislocations are unlikely to accumulate, so both elongations can be achieved.
  • the major axis of the Mg 2 Si precipitate is preferably 2 nm or more. More preferably, it is 3 nm or more, More preferably, it is 5 nm or more.
  • the major axis of the Mg 2 Si precipitate is 2 nm or more, there is no risk of strength reduction due to breakage (breaking or the like) of the Mg 2 Si precipitate when the aluminum alloy wire is deformed.
  • the long axis of the Mg 2 Si precipitate can be within a specific range.
  • Mg 2 Si precipitates contribute to strength improvement.
  • the amount of Mg 2 Si precipitates is preferably 100 or more within the range of 350 ⁇ 425 nm in the radial cross section. More preferably, it is 150 or more.
  • the amount of Mg 2 Si precipitates is 1000 within a range of 350 ⁇ 425 nm in the radial cross section. It is preferable that there are no more. More preferably, it is 800 or less.
  • the amount of the Mg 2 Si precipitate can be set within a specific range depending on the amount of the additive element added and the manufacturing conditions (softening conditions, aging conditions, process order, etc.).
  • the particle size is represented by the length of the long axis.
  • TEM transmission electron microscope
  • the amount (number) of Mg 2 Si precipitates is represented by the average value of five or more fields to be observed.
  • Mg 2 Si precipitates having a particle size of 50nm greater is coarse and, Mg 2 Si precipitates ineffective strength.
  • the Mg 2 Si precipitate having a particle size of more than 50 nm can be measured by observing with a TEM within a field of view of 16 ⁇ m ⁇ 6.8 ⁇ m. TEM observation can be performed in five or more fields where a coarse Mg 2 Si precipitate can be confirmed in the same sample.
  • the number of coarse Mg 2 Si precipitates having a particle diameter exceeding 50 nm is preferably 50 or less.
  • the Mg 2 Si precipitate is preferably oriented along the axial direction of the aluminum alloy wire. Thereby, intensity
  • the aluminum alloy preferably has few dislocations. When there are few dislocations, work hardening is excellent.
  • the dislocation density is preferably 5.0 ⁇ 10 9 cm ⁇ 2 or less. More preferably, it is 1.0 ⁇ 10 9 cm ⁇ 2 or less. Dislocations can be reduced by heat treatment. The dislocation density can be calculated by Ham's equation by observing a thin film produced from an aluminum alloy wire with a transmission electron microscope (TEM).
  • TEM transmission electron microscope
  • the aluminum alloy wire according to the present invention has excellent conductivity, strength, and elongation, and satisfies tensile strength (room temperature) of 150 MPa or more, conductivity of 40% IACS or more, and elongation (room temperature) of 5% or more. Higher tensile strength and electrical conductivity are better, but considering the balance with elongation, the upper limit of tensile strength (room temperature) is about 400 MPa, and the upper limit of electrical conductivity is about 60% IACS.
  • the tensile strength and elongation can be measured using a general-purpose tensile tester in accordance with JIS Z 2241 (metal material tensile test method, 1998). Elongation is the elongation at break.
  • the conductivity (% IACS) can be measured by a bridge method.
  • the tensile strength, elongation, and electrical conductivity can be within a specific range depending on the type of additive element, the amount added, and the production conditions (softening conditions, aging conditions, process order, etc.).
  • the aluminum alloy wire according to the present invention can be a very fine wire having a wire diameter of 0.5 mm or less.
  • a wire diameter can be 0.1 mm or more and 0.4 mm or less.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention can be a stranded wire obtained by twisting a plurality of wires (aluminum alloy stranded wire according to the present invention).
  • a stranded wire obtained by twisting a plurality of wires (aluminum alloy stranded wire according to the present invention).
  • the flexibility is further improved.
  • it is possible to ensure high strength and high impact characteristics while enhancing the flexibility.
  • the number of twists is not particularly limited. For example, there are 7, 11, 19, 37, 49, 133 and the like.
  • the aluminum alloy stranded wire according to the present invention can be compression-formed (circular compression-formed) in the radial direction. Thereby, the clearance gap between aluminum alloy wires can be made small, the wire diameter of the whole twisted wire can be made small, and it can contribute to diameter reduction of a conductor.
  • FIG. 1 shows a perspective view (a) of an aluminum alloy twisted wire according to an embodiment of the present invention and a cross-sectional view (b) taken along the line AA.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of an aluminum alloy twisted wire obtained by compression molding the conductor shown in FIG.
  • the aluminum alloy stranded wire 12 is formed by twisting a plurality of aluminum alloy wires 16 (seven in FIG. 1). As shown in FIG. 2, the aluminum alloy stranded wire 12 can be compression-molded (circular compression molding) in the radial direction.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention can constitute a conductor of an electric wire with only one wire.
  • the conductor of an electric wire can be comprised by two or more.
  • the conductor of an electric wire can be comprised in combination with another metal wire.
  • the aluminum alloy twisted wire which concerns on this invention including the aluminum alloy wire which concerns on this invention can be used as the conductor of an electric wire.
  • the conductor containing the aluminum alloy wire according to the present invention can be used as the conductor of the electric wire.
  • the covered electric wire which concerns on this invention is obtained by covering the outer periphery of the conductor containing the aluminum alloy wire which concerns on this invention with insulation coating.
  • the insulating coating is not particularly limited. Examples thereof include insulating materials such as vinyl chloride resin (PVC) and olefin resin. In the insulating material, a flame retardant such as magnesium hydroxide or a brominated flame retardant may be blended.
  • FIG. 1 shows a perspective view (a) of a covered electric wire according to an embodiment of the present invention and a sectional view (b) taken along the line AA.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a covered electric wire obtained by compression-molding the conductor shown in FIG.
  • a covered electric wire 10 is formed by covering an outer periphery of a conductor made of an aluminum alloy stranded wire 12 with an insulating coating 14.
  • the wire harness according to the present invention can be configured by connecting a terminal metal fitting to the conductor of the covered electric wire according to the present invention.
  • the terminal fitting is attached to the conductor terminal.
  • the terminal fitting is connected to the conductor by various connection methods such as crimping and welding.
  • the terminal fitting is connected to the mating terminal fitting.
  • the aluminum alloy wire according to the present invention is made of a heat-treatable aluminum alloy whose strength is increased by precipitates precipitated by heat treatment, and using an aluminum alloy material, at least a solution treatment step, a wire drawing step, an aging step, It can manufacture with the manufacturing method which has this.
  • the aluminum alloy material is obtained by casting and rolling a molten alloy having a predetermined composition. Coarse metal compounds are precipitated in the crystal structure of the aluminum alloy after casting, and breakage starting from coarse grains is likely to occur, and the strength is low.
  • a solution treatment is performed on the aluminum alloy material obtained by casting and rolling.
  • the aluminum alloy material is heated to a temperature equal to or higher than the solid solution limit temperature to sufficiently dissolve the alloy components (solid solution element and precipitation strengthening element), and then cooled to a supersaturated solid solution state.
  • the solution treatment is performed at a temperature at which the alloy components can be sufficiently dissolved.
  • the temperature of the solution treatment is preferably 450 ° C. or higher.
  • the temperature of the solution treatment is preferably 600 ° C. or lower, and more preferably 550 ° C. or lower.
  • the holding time is preferably 30 minutes or longer so that the alloy components can be sufficiently dissolved. Further, from the viewpoint of productivity, it is preferably within 5 hours. More preferably, it is within 3 hours.
  • the cooling process after the heating process of the solution treatment is preferably a rapid cooling process.
  • rapid cooling By rapid cooling, excessive precipitation of solid solution elements can be prevented.
  • the cooling rate is preferably 10 seconds or less from the solution treatment temperature to 100 ° C. or less.
  • Such rapid cooling can be performed by forced cooling such as immersion in a liquid such as water or blowing.
  • the solution treatment may be performed in either an air atmosphere or a non-oxidizing atmosphere.
  • the non-oxidizing atmosphere include a vacuum atmosphere (reduced pressure atmosphere), an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon, a hydrogen-containing gas atmosphere, and a carbon dioxide gas-containing atmosphere.
  • the solution treatment may be performed by either continuous processing or batch processing (non-continuous processing).
  • continuous treatment it is easy to perform heat treatment under uniform conditions over the entire length of a long wire, so that variations in characteristics can be reduced.
  • the heating method is not particularly limited, and any of current heating, induction heating, and heating using a heating furnace may be used.
  • the heating method is electric heating or induction heating, it is easy to perform rapid heating / cooling, so that solution treatment can be easily performed in a short time.
  • the heating method is induction heating, since it is a non-contact method, the aluminum alloy material can be prevented from being damaged.
  • an aluminum alloy material is drawn to form a wire element from a cast / rolled material.
  • the electric wire is a wire constituting the electric wire conductor, and constitutes a single wire or a stranded wire.
  • the wire drawing is performed on the aluminum alloy material subjected to the solution treatment. Therefore, the wire drawing step is a step after the solution treatment step.
  • the obtained wire drawing material can be made into a stranded wire by twisting a desired number.
  • the obtained wire drawing material is usually wound as a single wire or a stranded wire around a drum, and the following treatment is performed. If the wire drawing step is before the solution forming step, the strands are fused together in the solution forming step, so that the productivity is not satisfied.
  • the aging step is a step after the solution treatment step.
  • the aging step is preferably a step after the wire drawing step for ease of wire drawing.
  • the aging treatment is performed at a temperature higher than the temperature at which the compound can be precipitated, but is a treatment for strengthening the precipitation, and is performed under conditions that do not soften. Therefore, the temperature of the aging treatment is preferably in the range of 0 to 200 ° C. When the temperature of the aging treatment exceeds 200 ° C., the aluminum alloy material is easily softened.
  • the aging treatment is preferably performed within a range of 0 to 200 ° C. and within a range of 1 to 100 hours. Thereby, the precipitate is finely dispersed, and the balance between strength and conductivity is improved. Further, from the viewpoint of productivity, it is more preferable to carry out within a range of 100 to 200 ° C. and within a range of 1 to 24 hours.
  • Aging treatment may be performed in either an air atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. When performed in a non-oxidizing atmosphere, an oxide film is hardly formed on the surface of the aluminum alloy material.
  • the aging treatment may be performed by either continuous treatment or batch treatment (non-continuous treatment). In the case of continuous treatment, it is easy to perform heat treatment under uniform conditions over the entire length of a long wire, so that variations in characteristics can be reduced.
  • the heating method is not particularly limited, and any of current heating, induction heating, and heating using a heating furnace may be used. When the heating method is induction heating, since it is a non-contact method, the aluminum alloy material can be prevented from being damaged.
  • ⁇ A softening step may be provided before the aging step.
  • the aging treatment may be performed on the softened aluminum alloy material.
  • the aluminum alloy material is softened.
  • the softening process is performed to remove processing distortion caused by processing such as wire drawing. Therefore, the softening process is a process after the wire drawing process.
  • the aluminum alloy material that has been drawn is softened.
  • the temperature of the softening treatment is preferably 250 ° C. or higher. More preferably, it is 300 ° C. or higher. When the temperature of the softening treatment is less than 250 ° C., the aluminum alloy material is not easily softened. On the other hand, from the viewpoint of productivity, the temperature of the softening treatment is preferably 600 ° C. or lower. More preferably, it is 550 degrees C or less.
  • Softening process is performed in a short time within 10 seconds.
  • the temperature of the softening treatment is a temperature at which aging precipitation occurs, and is a temperature at which coarse precipitates are formed.
  • the time for softening treatment is increased in a heat-treated aluminum alloy material that has undergone solution treatment, the strength is increased by aging precipitation. descend. For this reason, it is necessary to perform the softening treatment in a very short time so that coarse precipitates do not occur (age precipitation does not occur). From this point of view, the softening treatment is more preferably performed in a short time within 5 seconds.
  • the softening treatment is difficult to perform in a short time because it takes a long time to heat when the batch heating method is used. Then, aging precipitation proceeds simultaneously with softening. Therefore, the softening treatment is preferably performed by a continuous heating method.
  • the continuous heating method if the continuous heating method is used, the heat treatment can be easily performed under uniform conditions over the entire length of the long wire, so that variation in characteristics can be reduced.
  • the continuous heating method include an electric heating method, an induction heating method, and a furnace heating method. In the case of the electric heating method or the induction heating method, it is easy to perform solution treatment in a short time because it is easy to rapidly heat and cool. Since the induction heating method is a non-contact method, the aluminum alloy material can be prevented from being damaged.
  • the cooling process after the heating process of the softening treatment is preferably a rapid cooling process.
  • rapid cooling excessive precipitation of solid solution elements can be prevented.
  • the cooling rate is preferably 10 seconds or less from the temperature of the softening treatment to 100 ° C. or less.
  • rapid cooling can be performed by forced cooling such as immersion in a liquid such as water or blowing.
  • Softening treatment may be performed in either an air atmosphere or a non-oxidizing atmosphere.
  • the non-oxidizing atmosphere include a vacuum atmosphere (reduced pressure atmosphere), an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon, a hydrogen-containing gas atmosphere, and a carbon dioxide gas-containing atmosphere.
  • the heat-treatable aluminum alloy material can exhibit excellent strength by precipitation strengthening of the metal compound, the strength can be improved while suppressing a decrease in conductivity due to the additive element. That is, both strength and conductivity can be achieved. And since the softening process is performed, excellent elongation can be secured. Since this softening treatment is performed in a short time of 10 seconds or less, precipitation of coarse metal compounds is suppressed in the softening treatment, and strength reduction is suppressed. That is, strength reduction is suppressed while removing distortion caused by wire drawing.
  • the molten alloy having the alloy composition shown in Table 1 was cast and rolled to obtain an aluminum alloy material as a ⁇ 9.5 mm wire rod. Using the obtained aluminum alloy material, an aluminum alloy wire having a predetermined wire diameter was produced through solution treatment, wire drawing, softening treatment, and aging treatment.
  • Example 1 Nineteen aluminum alloy wires having a wire diameter of 0.155 mm were bundled to form a stranded wire with a twist pitch of 16 mm, and an aluminum alloy stranded wire having a form as shown in FIG. 1 was produced without performing circular compression molding.
  • the obtained aluminum alloy stranded wire was extrusion coated with a vinyl chloride resin with a coating thickness of 0.2 mm to produce a coated electric wire.
  • a terminal metal fitting was crimped
  • Examples 2-7 Comparative Examples 1-2
  • Aluminum alloy stranded wires were produced in the same manner as in Example 1 with the wire diameters, numbers, and twist pitches listed in Table 1.
  • Example 3, 6, and 7 circular compression molding was performed to obtain an aluminum alloy twisted wire having a form as shown in FIG. Moreover, it carried out similarly to Example 1, and produced the covered electric wire and the wire harness.
  • a metal thin film having a thickness of 0.15 ⁇ m is formed from the obtained aluminum alloy wire by the FIB method, and this metal thin film is observed with a transmission electron microscope (TEM), and the range of 700 ⁇ 850 nm where the most dislocation can be confirmed I took a picture.
  • TEM transmission electron microscope
  • a radial cross section of the obtained aluminum alloy wire was observed with a transmission electron microscope (TEM), a 700 ⁇ 850 nm range was photographed, and the long axis of acicular Mg 2 Si precipitates at 12 areas of 350 ⁇ 425 nm. The number of precipitates of 5 to 50 nm was measured, and the average value at 12 locations was calculated as the amount of Mg 2 Si precipitates.
  • TEM transmission electron microscope
  • a radial cross section of the obtained aluminum alloy wire was photographed with a transmission electron microscope (TEM) in a range of 700 ⁇ 850 nm, and the major axis of acicular Mg 2 Si precipitates was 5 to 5 in 12 areas of 350 ⁇ 425 nm.
  • the major axis, the minor axis, and the aspect ratio were measured for 40 precipitates each having a thickness of 50 nm, and the average values of 40 and 12 locations were calculated as the aspect ratio, the major axis, and the minor axis of the Mg 2 Si precipitate.
  • the aluminum alloy wires of Examples 1 to 7 are excellent in impact resistance because Mg 2 Si precipitates are acicular and the aspect ratio is in a specific range.
  • the aluminum alloy wires of Comparative Examples 1 and 2 are inferior in impact resistance because the Mg 2 Si precipitates are acicular, but the aspect ratio is out of a specific range.

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Abstract

端子金具を接続したときの衝撃強度に優れるアルミニウム合金線、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネスを提供する。Ｍｇを０．０３質量％以上１．５質量％以下、Ｓｉを０．０２質量％以上２．０質量％以下、Ｆｅを０．１質量％以上０．６質量％以下含有し、残部がＡｌおよび不純物からなり、Ｍｇ２Ｓｉ析出物がアスペクト比２．０～６．０の針状であるアルミニウム合金線（１６）とする。また、このアルミニウム合金線（１６）を複数本撚り合わせてなるアルミニウム合金撚線（１２）、このアルミニウム合金線（１６）を含む導体の外周を絶縁被覆（１４）で覆ってなる被覆電線（１０）、この被覆電線（１０）の導体に端子金具が取り付けられてなるワイヤーハーネスとする。

Description

アルミニウム合金線、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス
　本発明は、電線の導体として好適なアルミニウム合金線およびアルミニウム合金撚線と、これらを導体として用いた被覆電線およびワイヤーハーネスに関するものである。
　自動車用電線などの電線の導体として、アルミニウム合金線を用いることが提案されている。
特許第５６０７８５３号公報
　しかしながら、従来のアルミニウム合金線は、例えば線径０．５ｍｍ以下といった極細線とした場合に、十分な強度を有していなかった。また、端子金具を接続したときの衝撃強度が十分ではなかった。
　本発明の解決しようとする課題は、端子金具を接続したときの衝撃強度に優れるアルミニウム合金線、アルミニウム合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネスを提供することにある。
　上記課題を解決するため本発明に係るアルミニウム合金線は、Ｍｇを０．０３質量％以上１．５質量％以下、Ｓｉを０．０２質量％以上２．０質量％以下、Ｆｅを０．１質量％以上０．６質量％以下含有し、残部がＡｌおよび不純物からなり、Ｍｇ２Ｓｉ析出物がアスペクト比２．０～６．０の針状であることを要旨とするものである。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、さらにＺｒを０．０１質量％以上含有することが好ましい。また、さらにＴｉを０．０８質量％以下含有することが好ましい。また、さらにＢを０．０１６質量％以下含有することが好ましい。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、転位密度が５．０×１０９ｃｍ－２以下であることが好ましい。また、径方向断面の３５０×４２５ｎｍの範囲内における、粒径５～５０ｎｍの前記Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量が１００個以上であることが好ましい。また、前記Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長さが４０ｎｍ未満であることが好ましい。また、前記Ｍｇ２Ｓｉ析出物が軸方向に沿って配向していることが好ましい。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、引張強さが１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、導電率が４０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。本発明に係るアルミニウム合金線は、線径が０．５ｍｍ以下であってもよい。
　そして、本発明に係るアルミニウム合金撚線は、本発明に係るアルミニウム合金線を複数本撚り合わせてなることを要旨とするものである。
　本発明に係るアルミニウム合金撚線は、径方向に圧縮成形されていてもよい。
　そして、本発明に係る被覆電線は、本発明に係るアルミニウム合金線を含む導体の外周を絶縁被覆で覆ってなることを要旨とするものである。
　また、本発明に係るワイヤーハーネスは、本発明に係る被覆電線の導体に端子金具が取り付けられてなることを要旨とするものである。
　本発明に係るアルミニウム合金線によれば、Ｍｇを０．０３質量％以上１．５質量％以下、Ｓｉを０．０２質量％以上２．０質量％以下、Ｆｅを０．１質量％以上０．６質量％以下含有し、残部がＡｌおよび不純物からなり、Ｍｇ２Ｓｉ析出物がアスペクト比２．０～６．０の針状であることで、高導電率で強度と伸びに優れるとともに、加工硬化による強度向上により、端子金具を接続したときの衝撃強度に優れる。
　この際、さらにＺｒを０．０１質量％以上含有すると、伸びが向上する。また、さらにＴｉを０．０８質量％以下含有すると、結晶組織を微細にし、伸びが向上する。ＴｉとともにＢを０．０１６質量％以下含有すると、結晶組織の微細化効果がさらに向上する。
　また、転位密度が５．０×１０９ｃｍ－２以下であると、加工硬化にすぐれ、端子金具を接続したときの衝撃強度が向上する。そして、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量が所定量以上であると、析出強化による強度向上に優れる。また、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長さが４０ｎｍ未満であると、高強度と高伸びが両立でき、衝撃強度に優れる。また、Ｍｇ２Ｓｉ析出物が軸方向に沿って配向していると、安定した衝撃強度を得ることができる。
　そして、引張強さが１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、導電率が４０％ＩＡＣＳ以上であると、高導電率で強度と伸びに優れる。
　そして、本発明に係るアルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスによれば、高導電率で強度と伸びに優れるとともに、加工硬化による強度向上により、端子金具を接続したときの衝撃強度に優れる。
本発明の一実施形態に係る被覆電線の模式図（ａ）とＡ－Ａ線断面図（ｂ）である。 図１（ｂ）に示すアルミニウム合金撚線（導体）を圧縮成形した被覆電線の断面図である。 端子金具を接続したときの衝撃強度を測定する試験方法の模式図である。
　次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　本発明に係るアルミニウム合金線において、アルミニウム合金は、添加元素としてＭｇおよびＳｉを必須の元素とするＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金である。いわゆる６０００系アルミニウム合金であり、Ｍｇ２Ｓｉを析出物とする析出強化型のアルミニウム合金である。本発明に係るアルミニウム合金線において、Ｍｇ，Ｓｉ，Ｆｅは必須の添加成分であり、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｂは任意の添加成分である。
　Ｍｇは、Ａｌに固溶または析出して存在することで、強度向上に貢献する。Ｍｇは、強度の向上効果が高い元素であり、特に、Ｓｉと同時に特定の範囲で含有することで、時効硬化による強度の向上を効果的に図ることができる。Ｍｇの含有量は、強度向上の観点から、０．０３質量％以上である。好ましくは０．２質量％以上、より好ましくは０．３質量％以上である。一方、Ｍｇの添加による導電率や伸びの低下を抑える観点から、Ｍｇの含有量は１．５質量％以下である。好ましくは０．９質量％以下、より好ましくは０．８質量％以下である。
　Ｓｉは、Ａｌに固溶または析出して存在することで、強度向上に貢献する。Ｍｇと同時に特定の範囲で含有することで、時効硬化による強度の向上を効果的に図ることができる。Ｓｉの含有量は、強度向上の観点から、０．０２質量％以上である。好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．３質量％以上である。一方、Ｓｉの添加による導電率や伸びの低下を抑える観点から、Ｓｉの含有量は２．０質量％以下である。好ましくは１．５質量％以下、より好ましくは０．８質量％以下である。
　Ｆｅは、Ａｌ合金の結晶を微細化し、伸びの向上に貢献する。また、強度の向上にも効果がある。伸び、強度の向上の観点から、Ｆｅの含有量は０．１質量％以上である。好ましくは０．１５質量％以上である。一方、導電率の低下を抑える観点から、Ｆｅの含有量は０．６質量％以下である。好ましくは０．３質量％以下である。
　Ｚｒは、Ａｌ合金の結晶を微細化し、伸びの向上に貢献する。Ｚｒは、微細化効果や伸びの向上効果が大きく、極微量でも伸びを向上することができる。また、製造時や使用時の熱履歴を受けても、結晶粒を成長し難くし、結晶粒を微細な状態に維持し易くする。つまり、高温強度や耐熱性といった高温特性にも貢献する。Ｚｒの含有量は、伸びの向上効果に優れるなどの観点から、０．０１質量％以上が好ましい。より好ましくは０．０２質量％以上である。一方、導電率の低下や鋳造時の割れを抑えるなどの観点から、Ｚｒの含有量は０．４質量％以下が好ましい。より好ましくは０．２質量％以下、さらに好ましくは０．１質量％以下である。
　Ｔｉは、鋳造時のＡｌ合金の結晶組織を微細にする効果がある。微細化効果の観点から、Ｔｉの含有量は０．００５質量％以上が好ましい。一方、導電率の低下を抑えるなどの観点から、Ｔｉの含有量は０．０８質量％以下が好ましい。より好ましくは０．０５質量％以下、さらに好ましくは０．０２質量％以下である。
　Ｂは、鋳造時のＡｌ合金の結晶組織を微細にする効果がある。ＴｉとともにではなくＢ単独で用いてもよいが、Ｔｉとともに用いるほうが、Ｔｉ単独あるいはＢ単独で用いるよりも微細化効果に優れる。微細化効果の観点から、Ｂの含有量は０．０００５質量％以上が好ましい。より好ましくは０．００１質量％以上である。一方、導電率の低下を抑えるなどの観点から、Ｂの含有量は０．０１６質量％以下が好ましい。より好ましくは０．０１質量％以下である。
　本発明に係るアルミニウム合金線において、Ｍｇ２Ｓｉ析出物は針状である。そのアスペクト比は２．０～６．０の範囲内である。これにより、加工硬化に優れるようになり、端子金具を接続する際の加工硬化によって強度が向上し、衝撃強度に優れるようになる。端子金具を接続する際には、アルミニウム合金線は圧着により圧縮され、断面欠損により強度が低下する。圧縮時に加工硬化することで、この強度低下を補い、衝撃強度に優れるようになる。本発明に係るアルミニウム合金線において、例えば熱処理条件を細かく設定することで、Ｍｇ２Ｓｉ析出物を針状とし、さらにそのアスペクト比を特定範囲内にすることができる。
　上記アスペクト比は、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長さおよび幅を計測し、その比で表すことができる。Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長さは、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の粒子における最大長さ（長軸）である。Ｍｇ２Ｓｉ析出物の幅は、長軸に直交する方向における最大長さ（短軸）である。
　本発明に係るアルミニウム合金線において、結晶粒内のＭｇ２Ｓｉ析出物の長軸は、４０ｎｍ未満であることが好ましい。より好ましくは３５ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下である。Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長軸が４０ｎｍ未満であると、結晶粒内でのピンニング効果で強度上昇が起こり、さらに転位が蓄積しにくいため、伸びも両立できる。一方、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長軸は、２ｎｍ以上であることが好ましい。より好ましくは３ｎｍ以上、さらに好ましくは５ｎｍ以上である。Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長軸が２ｎｍ以上であると、アルミニウム合金線の変形時にＭｇ２Ｓｉ析出物が破損（折れ等）による強度低下の恐れがなくなる。本発明に係るアルミニウム合金線において、例えば熱処理条件を細かく設定することで、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長軸を特定範囲内にすることができる。
　本発明に係るアルミニウム合金線において、Ｍｇ２Ｓｉ析出物は、強度向上に貢献する。強度向上などの観点から、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量は、径方向断面の３５０×４２５ｎｍの範囲内において１００個以上であることが好ましい。より好ましくは１５０個以上である。一方、析出物が多くなると強度は向上するが、伸びが低下することや加工硬化しにくくなるなどの観点から、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量は、径方向断面の３５０×４２５ｎｍの範囲内において１０００個以下であることが好ましい。より好ましくは８００個以下である。Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量は、添加元素の添加量、製造条件（軟化条件、時効条件、工程順など）により特定範囲内にすることができる。
　Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長さ、幅、アスペクト比、量（個数）は、粒径５～５０ｎｍのＭｇ２Ｓｉ析出物について計測する。粒径は、長軸の長さで表される。これらの計測は、アルミニウム合金線の径方向断面の３５０×４２５ｎｍの範囲を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することにより行うことができる。ＴＥＭ観察は、同一試料においてＭｇ２Ｓｉ析出物が確認できる場所の５視野以上で行う。Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長さ、幅、アスペクト比は、観測される粒径５～５０ｎｍのＭｇ２Ｓｉ析出物のすべてについて計測し、その平均値で表す。Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量（個数）は、観察する５視野以上の視野の平均値で表す。なお、粒径５０ｎｍ超のＭｇ２Ｓｉ析出物は、粗大で、強度に効かないＭｇ２Ｓｉ析出物である。粒径５０ｎｍ超のＭｇ２Ｓｉ析出物は、視野１６μｍ×６．８μｍの範囲でＴＥＭで観察することにより計測することができる。ＴＥＭ観察は、同一試料において粗大なＭｇ２Ｓｉ析出物が確認できる場所の５視野以上で行うことができる。粒径５０ｎｍ超の粗大なＭｇ２Ｓｉ析出物は、５０個以下が好ましい。
　本発明に係るアルミニウム合金線において、Ｍｇ２Ｓｉ析出物は、アルミニウム合金線の軸方向に沿って配向していることが好ましい。これにより、強度が向上する。
　本発明に係るアルミニウム合金線において、アルミニウム合金は、転位が少ないことが好ましい。転位が少ないと、加工硬化に優れる。転位密度としては、５．０×１０９ｃｍ－２以下であることが好ましい。より好ましくは１．０×１０９ｃｍ－２以下である。転位は、熱処理により少なくすることができる。転位密度は、アルミニウム合金線から作製した薄膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、Ｈａｍの式によって算出することができる。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、導電性、強度、伸びに優れ、引張強さ（室温）１５０ＭＰａ以上、導電率４０％ＩＡＣＳ以上、伸び（室温）５％以上を満たす。引張強さおよび導電率は高いほどよいが、伸びとのバランスを考慮すると、引張強さ（室温）の上限は４００ＭＰａ程度であり、導電率の上限は６０％ＩＡＣＳ程度である。引張強さおよび伸びは、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１(金属材料引張試験方法、１９９８)に準拠して、汎用の引張試験機を用いて測定することができる。伸びは、破断時の伸びである。導電率(％ＩＡＣＳ)は、ブリッジ法により測定することができる。引張強さ、伸び、導電率は、添加元素の種類、添加量、製造条件（軟化条件、時効条件、工程順など）により特定範囲内にすることができる。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、線径０．５ｍｍ以下の極細線とすることができる。例えば自動車用電線の導体に利用する場合、線径は０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすることができる。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、複数本を撚り合わせた撚線（本発明に係るアルミニウム合金撚線）とすることができる。このような撚線にすると、より屈曲性に優れる。また、屈曲性を高めたまま、高強度、高い衝撃特性を確保することができる。また、線径０．５ｍｍ以下の極細線とした場合にも、高強度、高い衝撃特性を確保することができる。撚り合わせ本数は特に限定されるものではない。例えば７，１１，１９，３７，４９，１３３本などが挙げられる。
　本発明に係るアルミニウム合金撚線は、径方向に圧縮成形（円形圧縮成形）することができる。これにより、アルミニウム合金線間の隙間を小さくし、撚線全体の線径を小さくして、導体の小径化に寄与することができる。
　図１には、本発明の一実施形態に係るアルミニウム合金撚線の斜視図（ａ）およびそのＡ－Ａ線断面図（ｂ）を示す。図２には、図１（ｂ）に示す導体を圧縮成形したアルミニウム合金撚線の断面図を示す。
　図１に示すように、アルミニウム合金撚線１２は、複数本（図１では、７本）のアルミニウム合金線１６を撚り合わせてなる。図２に示すように、アルミニウム合金撚線１２は、径方向に圧縮成形（円形圧縮成形）することができる。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、１本のみで電線の導体を構成することができる。また、２本以上により電線の導体を構成することができる。また、他の金属線と組み合わせて電線の導体を構成することができる。また、本発明に係るアルミニウム合金線を含む、本発明に係るアルミニウム合金撚線を電線の導体とすることができる。このように、本発明に係るアルミニウム合金線を含む導体を電線の導体とすることができる。そして、本発明に係るアルミニウム合金線を含む導体の外周を絶縁被覆で覆うことで、本発明に係る被覆電線が得られる。
　本発明に係る被覆電線において、絶縁被覆としては、特に限定されるものではない。塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、オレフィン系樹脂などの絶縁材料が挙げられる。絶縁材料中には、水酸化マグネシウム、臭素系難燃剤などの難燃剤が配合されていてもよい。
　図１には、本発明の一実施形態に係る被覆電線の斜視図（ａ）およびそのＡ－Ａ線断面図（ｂ）を示す。図２には、図１（ｂ）に示す導体を圧縮成形した被覆電線の断面図を示す。
　図１、２に示すように、本発明の一実施形態に係る被覆電線１０は、アルミニウム合金撚線１２からなる導体の外周を絶縁被覆１４で覆ってなる。
　本発明に係る被覆電線の導体に端子金具を接続して、本発明に係るワイヤーハーネスを構成することができる。端子金具は、導体端末に取り付けられる。端子金具は、圧着、溶接などの各種接続方法により、導体に接続される。端子金具は、相手側端子金具と接続される。
　本発明に係るアルミニウム合金線は、熱処理によって析出させる析出物により強度を高める熱処理型のアルミニウム合金からなり、アルミニウム合金材を用いて、少なくとも、溶体化工程と、伸線工程と、時効工程と、を有する製造方法により製造することができる。
　アルミニウム合金材は、所定の組成の合金溶湯を鋳造・圧延することにより得られる。鋳造後のアルミニウム合金の結晶組織には、粗大な金属化合物が析出しており、粗大粒を起点とする破断が起こりやすく、強度が低い。
　溶体化工程は、鋳造・圧延により得られたアルミニウム合金材に溶体化処理を行う。溶体化処理は、アルミニウム合金材を固溶限温度以上の温度に加熱し、合金成分（固溶元素、析出強化元素）を十分に固溶させた後、冷却して過飽和固溶状態にする。溶体化処理は、合金成分を十分に固溶できる温度で行う。溶体化処理の温度は、４５０℃以上にするとよい。溶体化処理の温度は、６００℃以下が好ましく、５５０℃以下がより好ましい。保持時間は、合金成分を十分に固溶できるように、３０分以上であることが好ましい。また、生産性の観点から、５時間以内であることが好ましい。より好ましくは３時間以内である。
　溶体化処理の加熱過程後の冷却過程は急冷過程であることが好ましい。急冷とすることで、固溶元素の過度な析出を防止することができる。冷却速度は、溶体化処理の温度から１００℃以下にするまでの時間が１０秒以内であることが好ましい。このような急冷は、水などの液体に浸漬する、送風するなどの強制冷却により行うことができる。
　溶体化処理は、大気雰囲気、非酸化性雰囲気のいずれで行ってもよい。非酸化性雰囲気は、真空雰囲気（減圧雰囲気）、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気、水素含有ガス雰囲気、炭酸ガス含有雰囲気などが挙げられる。非酸化性雰囲気で行うと、アルミニウム合金材の表面に酸化被膜が形成されにくい。
　溶体化処理は、連続処理およびバッチ処理（非連続処理）のいずれで行ってもよい。連続処理であると、長尺な線材の全長にわたって均一な条件で熱処理を行いやすいため、特性のばらつきを小さくできる。加熱方法は特に限定されるものではなく、通電加熱、誘導加熱、加熱炉を用いた加熱のいずれであってもよい。加熱方法が通電加熱や誘導加熱であると、急加熱・急冷却しやすいため、短時間で溶体化処理を行いやすい。加熱方法が誘導加熱であると、非接触方式であるため、アルミニウム合金材の傷付きを防止できる。
　伸線工程は、アルミニウム合金材に伸線加工を行って、鋳造・圧延材から電線素線を形成する。電線素線は、電線導体を構成する線材であり、単線あるいは撚線を構成する。伸線加工は、溶体化処理を行ったアルミニウム合金材に行う。したがって、伸線工程は、溶体化工程の後の工程である。得られた伸線材は、所望の本数を撚り合わせることにより、撚線とすることができる。得られた伸線材は、通常、単線のまま、あるいは、撚線とした状態で、ドラムに巻きつけられ、次の処理が行われる。伸線工程が溶体化工程の前にあると、溶体化工程において素線同士が融着するため、製造性が満足しない。
　時効工程は、アルミニウム合金材に時効処理を行う。時効処理は、溶体化処理したアルミニウム合金の合金成分（固溶元素、析出強化元素）を加熱することにより化合物として析出させる。したがって、時効工程は、溶体化工程の後の工程である。また、伸線加工しやすさから、時効工程は、伸線工程の後の工程とするのがよい。
　時効処理は、化合物の析出が可能な温度以上で行われるが、析出強化させる処理であり、軟化しない条件で行われる。したがって、時効処理の温度は、０～２００℃の範囲内であることが好ましい。時効処理の温度が２００℃超では、アルミニウム合金材が軟化されやすくなる。
　時効処理は、低温で長時間行うほうが、析出物が微細分散され、強度が得られやすくなる。高温で行うと、析出物が粗大に不均一に析出し、強度が低下する。したがって、時効処理は、０～２００℃の範囲内で、１～１００時間の範囲内で行うことが好ましい。これにより、析出物が微細分散され、強度と導電性のバランスが良好となる。また、生産性の観点から、１００～２００℃の範囲内で、１～２４時間の範囲内で行うことがより好ましい。
　時効処理は、大気雰囲気、非酸化性雰囲気のいずれで行ってもよい。非酸化性雰囲気で行うと、アルミニウム合金材の表面に酸化被膜が形成されにくい。時効処理は、連続処理およびバッチ処理（非連続処理）のいずれで行ってもよい。連続処理であると、長尺な線材の全長にわたって均一な条件で熱処理を行いやすいため、特性のばらつきを小さくできる。加熱方法は特に限定されるものではなく、通電加熱、誘導加熱、加熱炉を用いた加熱のいずれであってもよい。加熱方法が誘導加熱であると、非接触方式であるため、アルミニウム合金材の傷付きを防止できる。
　時効工程の前には、軟化工程を設けてもよい。つまり、軟化処理を行ったアルミニウム合金材に時効処理を行ってもよい。軟化工程は、アルミニウム合金材に軟化処理を行う。軟化処理は、伸線加工などの加工により生じた加工歪みの除去のために行われる。したがって、軟化工程は、伸線工程の後の工程である。伸線加工を行ったアルミニウム合金材に軟化処理を行う。軟化処理を行うことにより、熱処理型のアルミニウム合金材の一般的な調質方法では得られない伸びが得られ、その結果、電線特性として屈曲性やワイヤーハーネスへの加工性（柔軟性の向上）、衝撃特性が得られる。
　軟化処理は、軟化に必要な温度以上の温度で行う。したがって、軟化処理の温度は、２５０℃以上であることが好ましい。より好ましくは３００℃以上である。軟化処理の温度が２５０℃未満では、アルミニウム合金材が十分に軟化されにくい。一方、生産性の観点から、軟化処理の温度は６００℃以下であることが好ましい。より好ましくは５５０℃以下である。
　軟化処理は、１０秒以内の短時間で行う。軟化処理の温度は、時効析出が起こる温度であり、粗大な析出物が生じる温度であるため、溶体化処理された熱処理型のアルミニウム合金材において軟化処理の時間が長くなると、時効析出により強度が低下する。このため、粗大な析出物が生じない（時効析出が起こらない）ように、極短時間で軟化処理を行う必要があるからである。また、この観点から、軟化処理は、５秒以内の短時間であることがより好ましい。
　軟化処理は、バッチ加熱方式により行うと、加熱時間が長くなるため、短時間で行うことが難しい。そうすると、軟化と同時に時効析出が進行する。したがって、軟化処理は、連続加熱方式により行うことが好ましい。また、連続加熱方式にすれば、長尺な線材の全長にわたって均一な条件で熱処理を行いやすいため、特性のばらつきを小さくできる。連続加熱方式としては、通電加熱方式、誘導加熱方式、炉加熱方式などが挙げられる。通電加熱方式や誘導加熱方式であると、急加熱・急冷却しやすいため、短時間で溶体化処理を行いやすい。誘導加熱方式であると、非接触方式であるため、アルミニウム合金材の傷付きを防止できる。
　軟化処理の加熱過程後の冷却過程は急冷過程であることが好ましい。急冷とすることで、固溶元素の過度な析出を防止することができる。冷却速度は、軟化処理の温度から１００℃以下にするまでの時間が１０秒以内であることが好ましい。このような急冷は、水などの液体に浸漬する、送風するなどの強制冷却により行うことができる。
　軟化処理は、大気雰囲気、非酸化性雰囲気のいずれで行ってもよい。非酸化性雰囲気は、真空雰囲気（減圧雰囲気）、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気、水素含有ガス雰囲気、炭酸ガス含有雰囲気などが挙げられる。非酸化性雰囲気で行うと、アルミニウム合金材の表面に酸化被膜が形成されにくい。
　以上に示すアルミニウム合金線の製造方法によれば、細径電線においても高強度で高導電率を有しながら、伸びにも優れ、製造性も満足するアルミニウム電線が得られる。熱処理型のアルミニウム合金材は金属化合物の析出強化によって優れた強度を発揮できるため、添加元素による導電性の低下を抑えつつ強度向上を図ることができる。つまり、強度と導電性を両立できる。そして、軟化処理を行うため、優れた伸びも確保できる。この軟化処理は１０秒以内の短時間で行うため、軟化処理において粗大な金属化合物の析出が抑えられ、強度低下が抑えられる。つまり、伸線加工による歪みを除去しつつ強度低下を抑える。そして、伸線加工は溶体化処理を行った後に行うため、素線同士の融着は発生しにくく、製造性も満足する。この伸線加工が溶体化処理の後であるため、溶体化処理とは別の、加工歪みを除去するための熱処理として軟化処理を伸線加工後に行う。
　以下、本発明の実施例について説明する。
　表１に記載の合金組成からなる合金溶湯に鋳造および圧延を行い、φ９．５ｍｍのワイヤーロッドとしてアルミニウム合金材を得た。得られたアルミニウム合金材を用い、溶体化処理、伸線加工、軟化処理、時効処理を経て、所定の線径のアルミニウム合金線を作製した。
（実施例１）
　線径０．１５５ｍｍのアルミニウム合金線を１９本束ねて撚りピッチ１６ｍｍで撚線とし、円形圧縮成形を行わないで、図１のような形態のアルミニウム合金撚線を作製した。得られたアルミニウム合金撚線に被覆厚０．２ｍｍで塩化ビニル樹脂を押出被覆し、被覆電線を作製した。得られた被覆電線の導体に端子金具を圧着して、ワイヤーハーネスを作製した。
（実施例２～７、比較例１～２）
　表１に記載の線径、本数、撚りピッチで、実施例１と同様にアルミニウム合金撚線を作製した。実施例３、６、７では、円形圧縮成形を行い、図２のような形態のアルミニウム合金撚線とした。また、実施例１と同様にして、被覆電線およびワイヤーハーネスを作製した。
　得られたアルミニウム合金線について、引張強さ、伸び、導電率、転位密度、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量、Ｍｇ２Ｓｉ析出物のアスペクト比、Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長軸、短軸を測定した。また、得られたワイヤーハーネスについて、端子圧着部における耐衝撃性を評価した。
（引張強さ、伸び）
　ＪＩＳ　Ｚ２２４１（金属材料引張試験方法、１９９８）に準拠して、汎用の引張試験機を用いて測定した。
（導電率）
　ブリッジ法により測定した。
（転位密度）
　得られたアルミニウム合金線からＦＩＢ法で厚さ０．１５μｍの金属薄膜を形成し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）でこの金属薄膜を観察し、最も転位が確認できる箇所の７００×８５０ｎｍの範囲を撮影した。この写真上に、縦横１０本ずつ平行線を引き、その平行線の合計長さをＬ、平行線と転位との交点の数をＮ、試料の厚さをｔとし、転位密度ρを、計算式ρ＝２Ｎ／（Ｌ×ｔ）より算出した。
（Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量）
　得られたアルミニウム合金線の径方向断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、７００×８５０ｎｍの範囲を撮影し、３５０×４２５ｎｍのエリア１２カ所で針状のＭｇ２Ｓｉ析出物の長軸が５～５０ｎｍの析出物の個数を計測し、１２カ所の平均値をＭｇ２Ｓｉ析出物の量として算出した。
（Ｍｇ２Ｓｉ析出物のアスペクト比、長軸、短軸）
　得られたアルミニウム合金線の径方向断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で７００×８５０ｎｍの範囲を撮影し、３５０×４２５ｎｍのエリア１２カ所で針状のＭｇ２Ｓｉ析出物の長軸が５～５０ｎｍの析出物各４０個について、長軸、短軸、アスペクト比を計測し、４０個および１２カ所の平均値をＭｇ２Ｓｉ析出物のアスペクト比、長軸、短軸として算出した。
（耐衝撃性）
　図３に示すように、長さ５００ｍｍの被覆電線１の導体（アルミニウム合金撚線）の一端に端子金具２を圧着してなるワイヤーハーネス３の端子金具２を治具４で固定するとともに、ワイヤーハーネス３の他端に取り付けられた錘５を端子金具２の固定位置の高さまで引き上げ、錘５を自由落下させた。この落下試験により端子金具２の圧着部で被覆電線１の導体（アルミニウム合金撚線）に断線が生じない最大荷重（ｇ）を耐衝撃性の指標とした。最大荷重が１００ｇ以上であった場合を耐衝撃性に優れるとし、最大荷重が３００ｇ以上であった場合を耐衝撃性に特に優れるとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例１～７のアルミニウム合金線は、Ｍｇ２Ｓｉ析出物が針状であり、そのアスペクト比が特定範囲にあるため、耐衝撃性に優れる。一方、比較例１～２のアルミニウム合金線は、Ｍｇ２Ｓｉ析出物は針状であるが、そのアスペクト比が特定範囲から外れるため、耐衝撃性に劣る。
　以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

 

Claims (14)

  1. 　Ｍｇを０．０３質量％以上１．５質量％以下、Ｓｉを０．０２質量％以上２．０質量％以下、Ｆｅを０．１質量％以上０．６質量％以下含有し、残部がＡｌおよび不純物からなり、Ｍｇ２Ｓｉ析出物がアスペクト比２．０～６．０の針状であることを特徴とするアルミニウム合金線。
  2. 　さらに、Ｚｒを０．０１質量％以上含有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金線。
  3. 　さらに、Ｔｉを０．０８質量％以下含有することを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金線。
  4. 　さらに、Ｂを０．０１６質量％以下含有することを特徴とする請求項３に記載のアルミニウム合金線。
  5. 　転位密度が、５．０×１０９ｃｍ－２以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線。
  6. 　径方向断面の３５０×４２５ｎｍの範囲内における、粒径５～５０ｎｍの前記Ｍｇ２Ｓｉ析出物の量が、１００個以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線。
  7. 　前記Ｍｇ２Ｓｉ析出物の長さが、４０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線。
  8. 　前記Ｍｇ２Ｓｉ析出物が、軸方向に沿って配向していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線。
  9. 　引張強さが１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、導電率が４０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線。
  10. 　線径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線。
  11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線を複数本撚り合わせてなることを特徴とするアルミニウム合金撚線。
  12. 　径方向に圧縮成形されてなることを特徴とする請求項１１に記載のアルミニウム合金撚線。
  13. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線を含む導体の外周を絶縁被覆で覆ってなることを特徴とする被覆電線。
  14. 　請求項１３に記載の被覆電線の導体に端子金具が取り付けられてなることを特徴とするワイヤーハーネス。
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