WO2020158682A1 - アルミニウム合金材およびこれを用いた、導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品、構造用部品、キャブタイヤケーブル - Google Patents

アルミニウム合金材およびこれを用いた、導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品、構造用部品、キャブタイヤケーブル Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy material, particularly an aluminum alloy material having high strength and excellent workability.
  • aluminum alloy materials are used in a wide range of applications (for example, conductive members, battery members, fastening parts, spring parts, structural parts, cabtire cables, etc.).
  • iron-based or copper-based wire has been widely used, but recently, as compared with iron-based or copper-based metal material, the specific gravity is small and the thermal expansion is further increased.
  • electrical and thermal conductivity is also relatively good, corrosion resistance is excellent, and especially an elastic material that has a small elastic coefficient and is elastically deformed is being considered as a substitute for an aluminum material.
  • the pure aluminum material has a problem that its yield strength (the stress that initiates plastic deformation when stress is applied to the material, also called yield stress) is lower than that of iron-based or copper-based metal materials. ..
  • the 2000 series (Al-Cu series) and 7000 series (Al-Zn-Mg series) have relatively high yield strength, but their electrical conductivity, corrosion resistance, stress corrosion cracking resistance, workability, etc. are not sufficient. Absent.
  • a 6000 series (Al-Mg-Si series) aluminum alloy material containing Mg and Si and having excellent electrical and thermal conductivity and corrosion resistance has been widely used.
  • a 6000-series aluminum alloy material has problems such as insufficient yield strength and poor electrical conductivity, and thus further strength and higher conductivity are desired.
  • Patent Document 1 a method of crystallizing an aluminum alloy material having an amorphous phase
  • Patent Document 2 a method of forming fine crystal grains by the ECAP method
  • Patent Document 3 A method of forming fine crystal grains by performing cold working at a temperature equal to or lower than room temperature
  • Patent Document 4 a method of dispersing carbon nanofibers
  • Patent Document 5 discloses a method for obtaining an Al-Mg alloy having a fine structure by controlling the rolling temperature. This method is excellent in industrial mass productivity, but there was a problem to further increase the strength of the obtained Al-Mg-based alloy. Further, when the strength is increased by such a method, there is a problem that the conductivity which is contrary to the strength is lowered.
  • Annealed copper wire is one of the materials having the highest breaking elongation among all metallic materials. Table 1 below shows the relationship between the wire diameter and the lower limit of breaking elongation of annealed copper wire, quoted from ASTM International B3-13 "Standard Specification for Soft or Annealed Copper Wire".
  • the specified value of the elongation at break is as high as 35% when the wire diameter is 8.252 mm or more, whereas it is 30% when the wire diameter is 2.906 mm or more and 7.348 mm or less, and 0.574 mm or more 2
  • the elongation at break remarkably decreases as the diameter decreases. Therefore, it is required to increase the breaking elongation particularly in a thin wire diameter of 1 mm or less.
  • JP-A-5-331585 JP, 9-137244 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-131721 JP, 2010-159445, A JP, 2003-027172, A
  • the present invention provides an aluminum alloy material having high yield strength, excellent electrical and thermal conductivity, and a constant breaking elongation even with a small diameter, and a conductive member, battery member, fastening component, spring component, and structure using the same. It is intended to provide a component and a cabtire cable.
  • the aluminum alloy material has a predetermined alloy composition and also has a fibrous metal structure in which crystal grains extend in one direction and are parallel to the one direction.
  • the average value of the maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the crystal grains is 800 nm or less, and when the cross section is viewed in the thickness direction and observed in the central portion, it is perpendicular to the longitudinal direction.
  • the specific dimension of which the maximum dimension in the horizontal direction is 1.0 ⁇ m or more does not exist, or the number of the specific voids present is 10 or less per 10,000 ⁇ m 2 , so that high yield strength and excellent electrical and thermal conductivity can be obtained. It has been found that an aluminum alloy material having excellent elongation at break can be obtained, and the present invention has been completed based on such findings.
  • the gist configuration of the present invention is as follows. (1) Fe: 0.05 to 1.50 mass%, Si: 0.01 to 0.15 mass%, Cu: 0.01 to 0.30 mass% and Mg: 0.01 to 1.50 mass% % Of at least one, and the balance being an aluminum alloy material having an alloy composition of Al and inevitable impurities, and having a fibrous metallographic structure in which a plurality of crystal grains extend in one direction. , In the cross section parallel to the one direction, the average value of the maximum dimension of the plurality of crystal grains in a direction perpendicular to the longitudinal direction is 800 nm or less, and the cross section is viewed in the thickness direction and observed in the central portion.
  • the balance is an aluminum alloy material having an alloy composition consisting of Al and unavoidable impurities, a plurality of crystal grains having a fibrous metal structure extending in one direction, in a cross section parallel to the one direction,
  • the average value of the maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the plurality of crystal grains is 800 nm or less, and when the cross section is viewed in the thickness direction and observed in the central portion, the direction perpen
  • the aluminum alloy material is characterized in that there are no specific voids having a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more, or the number of the specific voids is 10 or less per 10,000 ⁇ m 2 . (3) The average value of the maximum dimensions in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the plurality of specific voids is 2 to 10 with respect to the average value of the maximum dimensions in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the plurality of crystal grains.
  • the aluminum alloy material according to 1) or (2). (4) In the above (1), (2) or (3), the surface of which is coated with at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ni, Ag, Sn, Au, Pd and Pt. The described aluminum alloy material.
  • the aluminum alloy material has a predetermined alloy composition
  • a plurality of crystal grains have a fibrous metal structure extending in one direction, in a cross section parallel to the one direction
  • the average value of the maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the plurality of crystal grains is 800 nm or less, and when the cross section is viewed in the thickness direction and observed in the central portion, the direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the specific dimension of which the maximum dimension is 1.0 ⁇ m or more does not exist, or the number of the specific voids present is 10 or less per 10,000 ⁇ m 2 , so that high yield strength, excellent electrical and thermal conductivity, and It is possible to obtain an aluminum alloy material having a constant breaking elongation even with a small diameter, and a conductive member, a battery member, a fastening component, a spring component, a structural component and a cabtire cable using the same.
  • the aluminum alloy material according to the present invention comprises Fe: 0.05 to 1.50 mass%, Si: 0.01 to 0.15 mass%, Cu: 0.01 to 0.30 mass% and Mg: 0.01. And at least one selected from the group consisting of RE, Ag, Ni, Mn, Cr, Zr, Ti, and B: in total: An aluminum alloy material having an alloy composition of 0.30% by mass or less, the balance being Al and unavoidable impurities, and having a fibrous metal structure in which a plurality of crystal grains are aligned in one direction.
  • the average value of the maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the plurality of crystal grains is 800 nm or less, and when the cross section is viewed in the thickness direction and observed in the central portion, It is characterized in that there are no specific voids having a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the longitudinal direction, or the number of the specific voids present is 10 or less per 10,000 ⁇ m 2 .
  • the “crystal grain” refers to a portion surrounded by misorientation boundaries.
  • the "orientation boundary” means the contrast (channeling contrast) when observing a metal structure using a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), a scanning ion microscope (SIM), or the like. A boundary that changes discontinuously. Further, the maximum size of the crystal grains in the direction perpendicular to the longitudinal direction corresponds to the maximum interval of the misorientation boundaries.
  • cross section means a cut surface exposed when the aluminum alloy material is cut in a specific direction.
  • the “processing direction” means the direction of progress of drawing processing (drawing, rolling).
  • the longitudinal direction direction perpendicular to the wire diameter
  • the longitudinal direction in the as-rolled state corresponds to the rolling direction.
  • the longitudinal direction after cutting does not always coincide with the processing direction. The rolling direction can be confirmed from the processed surface.
  • the “thickness direction” means the wire diameter direction when the aluminum alloy material is a wire rod material, and the thickness direction when the aluminum alloy material is a plate material.
  • FIG. 1 shows a diagram for explaining the “central portion”.
  • FIG. 1 shows a cross section of an aluminum alloy material having a processing direction in the left-right direction of the paper surface.
  • the shape of the aluminum alloy material for example, a wire rod material or a plate material can be cited, but in any shape, the cross section parallel to the processing direction is as shown in FIG. As shown in FIG. 1, this aluminum alloy material has a rectangular cross section with a thickness h.
  • the "central portion” means a portion centered on a position moved from the surface of the plate material in the thickness direction by a dimension h/2 which is 1 ⁇ 2 of the thickness h of the plate material. Then, in the above-described cross section shown in FIG. 1, it is included in the range of 10000 ⁇ m 2 including the “central portion” (observation visual field (observation region): longitudinal direction (98 to 148 ⁇ m) ⁇ thickness direction (73 to 110 ⁇ m)).
  • the number of specific voids whose maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction is 1.0 ⁇ m or more is determined. Similar observations are made in a total of 5 fields selected at random, and the average value of the number of specific voids is obtained. The average value of the number of specific voids thus obtained is referred to as "the number of specific voids present".
  • the aluminum alloy material according to the present invention has a fibrous metal structure in which a plurality of crystal grains are aligned in one direction.
  • a perspective view schematically showing the appearance of the metal structure of the aluminum alloy material according to the present invention is shown in FIG.
  • the aluminum alloy material of the present invention has a fibrous structure in which a plurality of elongated crystal grains 10 extend in one direction, that is, in the longitudinal direction X in FIG. ing.
  • Such elongated crystal grains are significantly different from conventional fine crystal grains and flat crystal grains having a large aspect ratio.
  • the crystal grain of the present invention has an elongated shape like a fiber, and the average value of the maximum dimension t of the plurality of crystal grains in the direction perpendicular to the longitudinal direction X is 800 nm or less.
  • Such a fibrous metal structure in which fine crystal grains extend in one direction can be said to be a novel metal structure that has not been present in conventional aluminum alloy materials.
  • the aluminum alloy material of the present invention having the above metal structure has a high strength (for example, a tensile strength of 210 MPa or more and a Vickers hardness (HV)) higher than the tensile strength of 160 to 200 MPa which is the conductive strength of A1350 which is conductive aluminum specified by ASTM. 60 or more), excellent conductivity, and excellent elongation at break (for example, 2.0% or more when the aluminum alloy material is a wire).
  • a high strength for example, a tensile strength of 210 MPa or more and a Vickers hardness (HV)
  • HV Vickers hardness
  • making the crystal grain size finer has the effect of improving intergranular corrosion, improving fatigue properties against repeated deformation, reducing surface roughness after plastic working, and shearing. This has the effect of directly improving the function of the material by directly connecting to the action of reducing sagging and burrs at the time of performing.
  • the aluminum alloy material according to the present invention has a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the crystal grains when observing the range of the central part of the aluminum alloy material of 10000 ⁇ m 2 in the cross section.
  • the number of specific voids is 10 or less. If a large number of specific voids having a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the longitudinal direction are present in the aluminum alloy material, the breaking elongation is significantly reduced.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of stress applied to voids (including specific voids) in an aluminum alloy material.
  • Reducing the number of voids has the effects of improving the electrical and thermal conductivity, improving the malleability so that cracks are less likely to occur even when hit, etc., and improving the twisting processability. It is directly connected and has the effect of enhancing the function of the material as a whole. It has effects and actions that are not limited to improving elongation at break.
  • the average value of the maximum dimensions of the plurality of specific voids in the direction perpendicular to the longitudinal direction is 2 to 10 with respect to the average value of the maximum dimensions of the plurality of fibrous crystal grains in the direction perpendicular to the longitudinal direction. It is preferable that it is 5 to 8 and more preferable. It should be noted that it is impossible to infer from the non-fibrous structure how to reduce the size of the voids and how much to reduce the voids in order to optimize the action and the compatibility with the strength characteristics.
  • the "average value of the maximum dimensions in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the plurality of specific voids" is calculated as follows. In the cross section shown in FIG. 1, all specific voids included in one visual field in the range of 10000 ⁇ m 2 including the “central portion” (observation visual field: longitudinal direction (98 to 148 ⁇ m) ⁇ thickness direction (73 to 110 ⁇ m)) The maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of is measured. The same observation is carried out in a total of five randomly selected visual fields, and the average value of the maximum dimensions of all the specific voids observed in the five visual fields in the direction perpendicular to the longitudinal direction is calculated.
  • the aluminum alloy material of the present invention has a basic composition of Fe: 0.05 to 1.50 mass%, Si: 0.01 to 0.15 mass%, Cu: 0.01 to 0.30 mass% and Mg. At least one selected from the group consisting of RE, Ag, Ni, Mn, Cr, Zr, Ti and B as an optional additive component. A total of 0.30 mass% or less of the above species is appropriately contained.
  • Fe is an essential element in the aluminum alloy material of the present invention, and is an element that contributes to the refinement of crystal grains. If the Fe content is less than 0.05% by mass, these actions and effects are insufficient, and if the Fe content exceeds 1.50% by mass, crystallized substances are increased and the workability is deteriorated. ..
  • the crystallized substance refers to an intermetallic compound that is produced during casting and solidification of the alloy. Therefore, the Fe content is 0.05 to 1.50% by mass, preferably 0.08 to 0.80% by mass, and more preferably 0.10 to 0.22% by mass.
  • Si silicon
  • Cu 0.01 to 0.3% by mass
  • Mg 0.01 to 1.5% by mass> Si (silicon), Cu (copper), and Mg (magnesium) are elements having a function of stabilizing the fine crystal grains of the aluminum base material. By adding two or more of them in combination rather than adding them alone, they act effectively in refining the crystal grains. Further, it has the effect of increasing the strength of the material when the crystal grains are fine.
  • Si content exceeds 0.15% by mass
  • the Cu content exceeds 0.3% by mass
  • Mg content exceeds 1.5% by mass
  • the conductivity decreases more than the merit of increasing the strength. This is not preferable because the disadvantages of doing so become apparent.
  • the more preferable range is 0.10% by mass or less, and further preferably 0.06% by mass or less.
  • the more preferable range is 0.22% by mass or less, and further preferably 0.16% by mass or less.
  • Mg is contained, the more preferable range is 1.00% by mass or less, and further preferably 0.30% by mass or less. Further, these elements act synergistically with the process of the present invention described later to effectively act to control the voids.
  • RE rare earth element
  • Ag silver
  • Ni nickel
  • Mn manganese
  • Cr chromium
  • Zr zirconium
  • Ti titanium
  • B boron
  • RE a rare earth element
  • RE includes 17 kinds of elements such as lanthanum, cerium, and yttrium. These 17 kinds of elements have equivalent effects, and it is difficult to chemically extract a single element. In the present invention, the total amount is defined.
  • the total content of these components is 0.0001% by mass or more, preferably 0.03% by mass or more, from the viewpoint of obtaining the above-mentioned effects.
  • the conductivity may decrease. Therefore, when one or more selected from the group consisting of RE, Ag, Ni, Mn, Cr, Zr, Ti and B is contained, the total content thereof is 0.0001 to 0.3% by mass. And preferably 0.03 to 0.30% by mass, more preferably 0.03 to 0.23% by mass, and 0.03 to 0.15% by mass when the conductivity is more important.
  • These components may be contained alone or in a combination of two or more.
  • RE is an element that has the effect of refining the crystal grains during casting, reducing the number of specific voids, and improving heat resistance.
  • the RE content is preferably 0.005% by mass or more, and more preferably 0.01% by mass or more.
  • the RE content is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since RE is an optional additive element component, when RE is not added, the lower limit of the RE content is 0.00 mass% in consideration of the impurity level content.
  • Ag is an element which has a function of refining crystal grains during casting, reducing the number of specific voids, and further improving heat resistance.
  • the content of Ag is preferably 0.005 mass% or more, and more preferably 0.01 mass% or more.
  • the content of Ag is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since Ag is an optional additive element component, when Ag is not added, the lower limit of the Ag content is 0.00 mass% in consideration of the impurity level content.
  • Ni is an element that has the effect of refining crystal grains during casting, reducing the number of specific voids, and further improving heat resistance and corrosion resistance when used in a corrosive environment. From the viewpoint of sufficiently exhibiting such an effect, the Ni content is preferably 0.005 mass% or more, and more preferably 0.01 mass% or more. On the other hand, if the Ni content is more than 0.30% by mass, the workability decreases. Therefore, the Ni content is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since Ni is an optional additive element component, if Ni is not added, the lower limit of the Ni content is 0.00 mass% in consideration of the impurity level content.
  • Mn is an element that has the effect of refining the crystal grains during casting, reducing the number of specific voids, and improving heat resistance and corrosion resistance when used in a corrosive environment.
  • the content of Mn is preferably 0.005 mass% or more, and more preferably 0.01 mass% or more, in order to sufficiently exert such an action.
  • the Mn content is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since Mn is an optional additive element component, if Mn is not added, the lower limit of the Mn content is 0.00 mass% in consideration of the impurity level content.
  • Cr is an element having a function of refining crystal grains during casting, reducing the number of specific voids, and further improving heat resistance and corrosion resistance when used in a corrosive environment.
  • the content of Cr is preferably 0.005 mass% or more, and more preferably 0.01 mass% or more.
  • the Cr content is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since Cr is an optional additive element component, when Cr is not added, the lower limit of the Cr content is 0.00 mass% in consideration of the impurity level content.
  • Zr is an element that has the effect of refining crystal grains during casting, reducing the number of specific voids, and further improving heat resistance and corrosion resistance when used in a corrosive environment.
  • the Zr content is preferably 0.005% by mass or more, and more preferably 0.01% by mass or more.
  • the Zr content is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since Zr is an optional additive element component, when Zr is not added, the lower limit of the Zr content is 0.00% by mass in consideration of the impurity level content.
  • Ti is an element having a function of making crystal grains fine during casting, reducing the number of specific voids, and further improving heat resistance and corrosion resistance when used in a corrosive environment.
  • the content of Ti is preferably 0.005 mass% or more in order to make the crystal grains during casting finer and to sufficiently exert the effect of improving heat resistance.
  • the Ti content is more preferably 0.01% by mass or more, and 0.05% by mass or more. More preferably, On the other hand, if the Ti content exceeds 0.30% by mass, the workability decreases.
  • the Ti content is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since Ti is an optional additive element component, when Ti is not added, the lower limit of the Ti content is 0.00 mass% in consideration of the impurity level content.
  • B is an element that has the effect of refining the crystal grains during casting, reducing the number of specific voids, and improving heat resistance and corrosion resistance when used in a corrosive environment.
  • the content of B is preferably 0.005 mass% or more in order to make the crystal grains during casting finer and to sufficiently exert the effect of improving heat resistance.
  • the content of B is more preferably 0.007 mass% or more, and 0.01 mass% or more. More preferably, On the other hand, if the content of B exceeds 0.30% by mass, the workability decreases.
  • the content of B is preferably 0.30% by mass or less, more preferably 0.27% by mass or less, and further preferably 0.25% by mass or less. Since B is an optional additive element component, when B is not added, the lower limit of the B content is set to 0.00 mass% in consideration of the impurity level content.
  • the balance other than the above-mentioned components is Al (aluminum) and inevitable impurities.
  • the unavoidable impurities referred to here mean impurities at a content level that can be unavoidably included in the manufacturing process. Since the unavoidable impurities may cause a decrease in conductivity depending on the content, it is preferable to suppress the content of the unavoidable impurities to some extent in consideration of the decrease in conductivity.
  • the components that can be cited as the inevitable impurities include Bi (bismuth), Pb (lead), Ga (gallium), Sr (strontium), and the like.
  • the upper limit of the content of these components may be 0.03 mass% for each of the above components, and 0.10 mass% for the total amount of the above components.
  • Such an aluminum alloy material can be realized by controlling the alloy composition and manufacturing process in combination.
  • a suitable method for producing the aluminum alloy material of the present invention will be described.
  • the aluminum alloy material according to one embodiment of the present invention has crystal grains inside an Al-Fe-(Si, Cu, Mg) alloy. It is characterized by high strength and high bendability by introducing the boundary with high density. That is, it is characterized in that the stabilization heat treatment is incorporated under a predetermined condition during the drawing process to promote the rearrangement of lattice defects inside the alloy and stabilize the alloy.
  • This manufacturing method includes at least the interfacial strength increasing heat treatment [1] and the cold working [2].
  • FIG. 4 is a schematic view of voids in an aluminum alloy material.
  • a heat treatment is performed on the aluminum alloy before the cold working [2] or at least before the final cold working when performing the cold working a plurality of times.
  • the heat treatment is preferably maintained at 180° C. to 280° C. for 10 minutes to 24 hours. If the temperature is lower than this, or if it is for a short time, atomic diffusion becomes insufficient and the effect becomes insufficient.
  • a brittle intermetallic compound may be formed, or a defect in the interface may occur due to a difference in linear expansion coefficient between the matrix phase and the intermetallic compound containing Fe during heat treatment. To generate.
  • the aluminum alloy raw material is not particularly limited as long as it has the above alloy composition, and includes, for example, extruded material, ingot material, hot-worked material (for example, hot-rolled material), cold-worked material (for example, cold-worked material). Rolled material, etc.) can be appropriately selected and used according to the purpose of use.
  • the stress state is complicated by a multi-axial state due to the difference in orientation between adjacent crystal grains and the spatial distribution of strain between the surface layer near the processing tool and the inside of the bulk. It is in a state. Due to these effects, the crystal grains that had a single orientation before the deformation split into multiple orientations as the deformation occurs, and grain boundaries are formed between the split crystals.
  • the added Mg and Si have the effect of stabilizing the crystal grain boundaries formed during processing.
  • Cold working [2] may be performed only once or multiple times.
  • the total working ratio of cold working [2] (total working ratio) is set to 2 or more.
  • total working ratio is set to 2 or more.
  • Such a total workability is preferably 2.5 or more, more preferably 3 or more, and further preferably 5 or more.
  • the upper limit of the total workability is not specified, but it is usually 15.
  • s1 is a cross-sectional area of the aluminum alloy that has not been cold worked [2] after the interface strength increasing heat treatment [1]
  • s2 is the cross-sectional area of all cold-worked [2] aluminum alloys after the heat treatment [1] for increasing the interfacial strength. Further, only the cold working [2] after the interface strength increasing heat treatment [1] is considered without considering the cold working performed before the interface strength increasing heat treatment [1].
  • the processing method may be appropriately selected according to the shape of the desired aluminum alloy material (wire rod material, plate material, strip, foil, etc.), for example, cassette roller die, groove roll rolling, round wire rolling, die, etc. Examples of the drawing process include swaging and the like.
  • the metal structure of the present invention is obtained by increasing the friction between the tool and the material and positively introducing the additional shear strain.
  • the aluminum alloy material is processed with a high degree of processing by a method such as drawing with a die or rolling. Therefore, a long aluminum alloy material is obtained as a result.
  • conventional aluminum alloy material manufacturing methods such as powder sintering, compression twisting, high pressure torsion (HPT), forging, and equal channel angular pressing (ECAP) Hard to get.
  • Such an aluminum alloy material of the present invention is preferably manufactured with a length of 10 m or more. Although the upper limit of the length of the aluminum alloy material at the time of manufacturing is not particularly set, it is preferably 6000 m in consideration of workability and the like.
  • the aluminum alloy material of the present invention is effective in increasing the workability for the refinement of the crystal grains as described above. Further, in the case of manufacturing as a plate material or foil, the thinner the thickness, the easier it is to realize the constitution of the present invention.
  • the aluminum alloy material of the present invention is a wire rod material
  • its wire diameter is preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, still more preferably 0.45 mm or less, and particularly preferably 0.4 mm.
  • the following is most preferably 0.35 mm or less.
  • the lower limit is not particularly set, but it is preferably 0.01 mm in consideration of workability and the like. Since the aluminum alloy wire rod according to the present invention has high strength even if it is a thin wire, one of its advantages is that it can be used as a thin single wire.
  • the aluminum alloy material of the present invention is a plate material
  • its plate thickness is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, still more preferably 0.4 mm or less, and particularly preferably 0.2 mm or less.
  • the lower limit is not particularly set, but is preferably 0.01 mm. Since the aluminum alloy sheet material of the present invention has high strength even in the shape of a thin plate or foil, one of its advantages is that it can be used as a thin single layer.
  • the aluminum alloy material of the present invention is processed to be thin or thin, but it is also possible to prepare a plurality of such aluminum alloy materials and bond them, and thicken or thicken them to use for the intended purpose. it can.
  • a known method can be used as the joining method, and examples include pressure welding, welding, joining with an adhesive, and friction stir welding.
  • the aluminum alloy material is a wire rod material
  • a plurality of aluminum alloy materials may be bundled and twisted to be used as an aluminum alloy twisted wire for the intended purpose.
  • the step of temper annealing [3] described below may be performed after the aluminum alloy material subjected to the cold working [2] is joined or twisted.
  • temper annealing [3] may be performed as a final treatment on the aluminum alloy for the purpose of releasing residual stress and improving elongation.
  • the treatment temperature is 50 to 130°C. If the treatment temperature of the temper annealing [3] is less than 50°C, it is difficult to obtain the above effects, and if it exceeds 130°C, recovery or recrystallization causes the growth of crystal grains and the strength decreases.
  • the holding time of the temper annealing [3] is preferably 24 to 48 hours. The various conditions of such heat treatment can be appropriately adjusted depending on the type and amount of unavoidable impurities and the solid solution/precipitation state of the aluminum alloy material.
  • the aluminum alloy material of the present invention manufactured by the manufacturing method as described above has a high density of crystal grain boundaries introduced into the metal structure.
  • Such an aluminum alloy material of the present invention has a fibrous metal structure in which a plurality of crystal grains extend in one direction, and in a cross section parallel to the one direction, a longitudinal direction of the plurality of crystal grains. The average of the maximum dimension in the direction perpendicular to is 800 nm or less.
  • Such an aluminum alloy material has a unique metal structure that does not exist in the conventional aluminum alloy material, so that the conventional aluminum alloy material (however, the 2000 series or 7000 series high-strength aluminum having poor corrosion resistance and workability) is used. It has much higher strength than alloy materials.).
  • the metal structure of the aluminum alloy material of the present invention has a fibrous structure, and elongated crystal grains are aligned in one direction and extend into a fibrous structure.
  • "one direction” corresponds to the processing direction (stretching direction) of the aluminum alloy material, and when the aluminum alloy material is a wire rod material, for example, in the drawing direction, when it is a plate material or foil.
  • the aluminum alloy material of the present invention exhibits particularly excellent strength characteristics against such tensile stress parallel to the processing direction.
  • the one direction preferably corresponds to the longitudinal direction of the aluminum alloy material. That is, the aluminum alloy material usually has its stretching direction corresponding to its longitudinal direction, unless it is diced into smaller dimensions than the dimension perpendicular to the processing direction.
  • the average value of the maximum dimension of the plurality of crystal grains in the direction perpendicular to the longitudinal direction is 800 nm or less, more preferably 740 nm or less, further preferably 640 nm or less, and particularly preferably It is 600 nm or less, more preferably 570 nm or less, and most preferably 550 nm or less.
  • the crystal grain boundaries are formed at high density.
  • the fine crystal grains have an effect of suppressing uneven deformation in bending deformation.
  • the average value of the maximum dimensions of the plurality of crystal grains in the direction perpendicular to the longitudinal direction is preferably as small as possible in order to achieve high strength, but the lower limit as a manufacturing or physical limit is, for example, 20 nm.
  • the average value of the maximum dimension of the crystal grains in the longitudinal direction is not necessarily specified, but it is preferably 1200 nm or more, more preferably 1700 nm or more, and further preferably 2200 nm or more.
  • the aspect ratio of the crystal grains is preferably 10 or more, more preferably 20 or more.
  • the number of specific voids whose maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction is 1.0 ⁇ m or more is 10 or less.
  • the number is preferably 9 or less, and more preferably 8 or less.
  • the number of the predetermined specific voids is 10 or less, it is possible to suppress breakage when stress is applied to the aluminum alloy material. Further, it is preferable that such specific voids do not ideally exist from the viewpoint of suppressing the destruction of the aluminum alloy material. However, if the aluminum alloy material is manufactured without specific voids, the mass production cost is significantly increased. Therefore, the number of specific voids may be in the range of 1 to 10 inclusive.
  • the tensile strength is a value measured according to JIS Z2241:2011. Detailed measurement conditions will be described in the section of Examples described later.
  • the aluminum alloy material of the present invention preferably has a tensile strength of 210 MPa or more, particularly when it is a wire rod material. Such tensile strength exceeds the tensile strength of 160 to 200 MPa of aluminum A1350 for electroconduction shown in ASTM INTERNATIONAL by 10% or more. (Standard name: B230/B230M-07).
  • the more preferable tensile strength of the present invention is 260 MPa or more, and the still more preferable tensile strength is 300 MPa or more.
  • An even more preferable tensile strength is 340 MPa or more.
  • Such tensile strength is higher than the tensile strength of 305 to 330 MPa of A6201 of the 6000 series aluminum alloy shown in ASTM INTERNATIONAL. (Standard name: B398/B398M-14).
  • the most preferable tensile strength is 380 MPa or more.
  • the Vickers hardness (HV) is a value measured according to JIS Z2244:2009. Detailed measurement conditions will be described in the section of Examples described later.
  • the aluminum alloy material of the present invention preferably has a Vickers hardness HV of 60 or more, particularly when it is a wire rod material. Such HV exceeds 10% of 54 which is HV of conductive aluminum A1350 shown in ASTM INTERNATIONAL.
  • the aluminum alloy wire rod material of the present invention when the aluminum alloy wire rod material of the present invention is applied to a cable, there is an effect of reducing the cross-sectional area and weight of the conductor of the cable by 10% while maintaining the high tension of the cable.
  • the more preferable HV of the present invention is 70 or more, and the more preferable Hv is 80 or more.
  • An even more preferable HV is 90 or more.
  • Such tensile strength exceeds 85, which is the tensile strength of A6201 of the 6000 series aluminum alloy shown in ASTM INTERNATIONAL.
  • the most preferable HV is 100 or more.
  • the upper limit of the Vickers hardness (HV) of the aluminum alloy material of the present invention is not particularly limited, but is 250, for example.
  • the elongation at break is a value measured by performing a tensile test using a precision universal tester (manufactured by Shimadzu Corporation) according to JIS Z2241:2001. Detailed measurement conditions will be described in the section of Examples described later.
  • the aluminum alloy material of the present invention particularly when it is a wire rod material, has a breaking elongation of preferably 2.0 or more, more preferably 3.0 or more, and further preferably 3.5 or more, Particularly preferably, it is 4.0 or more.
  • the elongation at break is preferably 12.0 or less, more preferably 10.0 or less, and further preferably 8.0 or less.
  • the preferred conductivity differs depending on the application and strength band.
  • conductivity is a basic function, so the conductivity is preferably 55.0% IACS or more. More preferably, it is 57.0% IACS or more.
  • the mechanical properties serve as a basic function, so that the electrical conductivity is preferably 45.0% IACS or more. More preferably, it is 48.0% IACS or more.
  • the aluminum alloy material of the present invention may be used not only as a bare material, but also by coating the surface of the aluminum alloy material with another metal by a method such as plating or clad. Also in this case, the above effect can be exhibited.
  • the type of metal to be coated include one or more metals or alloys selected from the group consisting of Cu, Ni, Ag, Sn, Au, Pd and Pt. It is effective in reducing contact resistance and improving corrosion resistance.
  • the coverage is preferably up to about 25% of the total area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction. This is because if the coverage is too high, the weight reduction effect will be reduced. It is preferably 15% or less, more preferably 10% or less.
  • the aluminum alloy material of the present invention can be applied to any applications where iron-based materials, copper-based materials and aluminum-based materials are used.
  • conductive members such as electric wires and cables, battery members such as meshes and nets for current collectors, fastening parts such as screws, bolts and rivets, spring parts such as coil springs, connectors and terminals, etc. It can be suitably used as a spring member for electric contacts, structural parts such as shafts and frames, guide wires, bonding wires for semiconductors, windings used in generators and motors, and the like.
  • More specific applications of the conductive member include overhead power lines, OPGW, underground cables, power cables such as submarine cables, communication cables such as telephone cables and coaxial cables, cables for wired drones, cabtire cables. , EV/HEV charging cable, offshore wind power generation twisting cable, elevator cable, umbilical cable, robot cable, train overhead wire, electric wire for equipment such as trolley wire, automotive wire harness, ship wire, airplane wire, etc. Examples thereof include electric wires for transportation, bus bars, lead frames, flexible flat cables, lightning rods, antennas, connectors, terminals, and braided cables.
  • the aluminum alloy of the present invention may be mixed with a general-purpose conductor such as copper or aluminum to form a stranded wire.
  • Examples of battery members include solar cell electrodes and lithium-ion battery electrodes.
  • structural parts examples include scaffolds at construction sites, conveyor mesh belts, metal fibers for clothing, chains, fences, insect repellent nets, zippers, fasteners, clips, aluminum wool, and brake wires.
  • Bicycle parts such as spokes, reinforced glass reinforcement wire, pipe seals, metal packing, cable protection reinforcement, fan belt core metal, actuator drive wire, chain, hanger, soundproof mesh, shelf board, etc. ..
  • fastening parts members
  • fastening parts members
  • fastening parts members
  • staples staples
  • thumbtacks etc.
  • spring parts include spring electrodes, terminals, connectors, springs for semiconductor probes, leaf springs and springs for mainsprings.
  • metal fiber it is suitable as a metal fiber to be added to give conductivity to resin-based materials, plastic materials, cloth, etc., or to control strength and elastic modulus.
  • the manufacturing conditions A to F shown in Table 2 are specifically as follows.
  • Comparative Example 1 An aluminum wire rod (0.24 mm ⁇ ) was manufactured under the manufacturing conditions shown in Table 2 using a 10 mm ⁇ rod made of 99.99 mass%-Al.
  • Comparative Examples 2 to 6 Aluminum alloy wire rods (0.07 to 2.0 mm ⁇ ) were manufactured under the manufacturing conditions shown in Table 2 using 10 mm ⁇ rods having the alloy compositions shown in Table 2.
  • a cross section parallel to the longitudinal direction (drawing direction X) of the wire was cut by FIB (Focused Ion Beam) to a thickness of 100 nm ⁇ 20 nm and finished by ion milling.
  • the gray contrast was used, the difference in contrast was recognized as the crystal orientation, and the boundary where the contrast was discontinuously different was recognized as the grain boundary.
  • ⁇ 2 is set by the two orthogonal sample rotation axes in the sample stage of the electron microscope. The angle between the electron beam and the sample was changed by tilting by 3°, the observation surface was photographed under a plurality of diffraction conditions, and the grain boundary was recognized.
  • the observation field of view is set to the longitudinal direction (15 to 40) ⁇ m ⁇ thickness direction (15 to 40) ⁇ m, and in the cross section, on the line corresponding to the radial direction (direction perpendicular to the longitudinal direction)
  • the observation was performed at an intermediate portion, that is, a position near the center between the center and the surface layer (a position from the surface layer side to the center side of about 1/4 of the line diameter).
  • the observation visual field was appropriately adjusted according to the size of the crystal grain.
  • the observation magnification was 1000 times.
  • FIG. 5 is a part of a TEM image of a cross section parallel to the longitudinal direction (drawing direction X) of the wire rod, which was taken when the TEM observation was performed.
  • the fibrous metal structure was evaluated as “present”.
  • any 100 crystal grains are selected, and the maximum dimension t in the direction perpendicular to the longitudinal direction of each crystal grain and the dimension parallel to the longitudinal direction of the crystal grain are measured,
  • the aspect ratio of the crystal grains was calculated. Further, regarding the maximum dimension t and the aspect ratio in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the crystal grains, an average value was calculated from the total number of observed crystal grains.
  • the maximum dimension t of the observed crystal grain in the direction perpendicular to the longitudinal direction is obviously larger than 800 nm, the number of selected crystal grains for measuring each dimension is reduced and the average value of each is calculated. ..
  • the aspect ratio was uniformly determined to be 10 or more.
  • the observation field of view is the longitudinal direction (98 to 148 ⁇ m) ⁇ thickness direction (73 to 110 ⁇ m), and in the cross section, on the line corresponding to the radial direction (direction perpendicular to the longitudinal direction), the middle portion in the thickness direction, That is, the observation was carried out at the central portions of the two surface layers (the positions of the centers moved from the surface layer side to about 1 ⁇ 2 of the line diameter).
  • the same observation was conducted in a total of five fields selected randomly, and the average value of the number of specific voids (the number of specific voids present) and the average value of the maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the specific voids were determined. ..
  • FIG. 6 is a part of an SEM image of a cross section parallel to the longitudinal direction (drawing direction X) of the wire rod, which was taken when the FE-SEM observation of Comparative Example 8 was performed. From FIG. 6, specific voids having a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the wire (drawing direction X) were confirmed. In FIG.
  • an asterisk (*) is attached to the lateral position of the specific void having a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the longitudinal direction (drawing direction X) of the wire.
  • 13 specific voids having a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the wire (drawing direction X) were confirmed.
  • FIG. 7 is a part of an SEM image of a cross section parallel to the longitudinal direction (drawing direction X) of the wire rod, which was taken when the FE-SEM observation of Inventive Example 3 was performed.
  • two specific voids having a maximum dimension of 1.0 ⁇ m or more in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the wire (drawing direction X) were confirmed.
  • HV Vickers hardness
  • HM-125 produced by Akashi Co., Ltd. (now Mitutoyo Co., Ltd.)
  • the test force was 0.1 kgf and the holding time was 15 seconds.
  • [7] Conductivity The conductivity was measured by a four-terminal method at 20 ⁇ 1°C.
  • the conductivity in the strength band where the tensile strength is 210 to 340 MPa, the conductivity is the basic function, so that the conductivity is 55.0% IACS or higher as the pass level.
  • the mechanical properties serve as a basic function, so that the electrical conductivity was 45.0% IACS or higher as the pass level. Since the thermal conductivity is proportional to the electrical conductivity, the judgment of pass/fail was substituted by the evaluation of the electrical conductivity.
  • the aluminum alloy wire rods of Examples 1 to 34 of the present invention have an alloy composition within the proper range of the present invention, and have a fibrous metallographic structure in which crystal grains extend in one direction.
  • the average value of the maximum dimension of the crystal grains in the direction perpendicular to the longitudinal direction is 800 nm or less, and in the cross section parallel to the longitudinal direction, when observing the range of the central portion 10000 ⁇ m 2 in the thickness direction of the aluminum alloy material, It was confirmed that the number of specific voids having a maximum dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of 1.0 ⁇ m or more was 10 or less.
  • the aluminum alloy wire rods according to Examples 1 to 34 of the present invention all have a tensile strength of 210 MPa or more, a Vickers hardness of 60 or more, and a breaking elongation of 2% or more.
  • the electrical conductivity was 55.0% IACS or more
  • the electrical conductivity was 45.0% IACS or more.
  • the pure aluminum wire of Comparative Example 1 has a composition outside the proper range of the present invention, and since the average value of the maximum dimension t in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the crystal grains is larger than 800 nm, The strength was low and both Vickers hardness and elongation at break were inferior.
  • the aluminum alloy wire of Comparative Example 2 had a Si content higher than the appropriate range of the present invention, and thus had poor electrical conductivity.
  • the Fe content was higher than the appropriate range of the present invention, and thus Fe-based compounds were precipitated, causing frequent disconnection during cold drawing [2].
  • the aluminum alloy of Comparative Example 4 had a Cu content higher than the appropriate range of the present invention, and thus had a poor electrical conductivity.
  • the aluminum alloy wire of Comparative Example 5 contained Mg in a larger amount than the appropriate range of the present invention, and thus had poor electrical conductivity.
  • the electrical conductivity of the aluminum alloy of Comparative Example 6 was inferior because the content of the optional component Mn and the total content of the optional components were larger than the proper range of the present invention.
  • the aluminum alloy wire rods of Comparative Examples 7 and 9 had alloy compositions within the proper range of the present invention, they were not subjected to the interfacial strength increasing heat treatment [1], so that the maximum size t in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the crystal grains was The average values were 1 ⁇ m or more and 900 nm, respectively, and the tensile strength and Vickers hardness were poor.
  • the aluminum alloy wire rods of Comparative Examples 8 and 10 had alloy compositions within the proper range of the present invention, but the interface strength increasing heat treatment [1] was not performed, so the number of specific voids exceeded 10 and the elongation at break was poor. Was there.

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Abstract

高い耐力、電気や熱の優れた導電性、および細い径でも一定の破断伸びを具備したアルミニウム合金材を提供すること。　本発明のアルミニウム合金材は、Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％と、Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３０質量％およびＭｇ：０．０１～１．５０質量％の少なくとも１種とを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、一方向に平行な断面において、複数の結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることを特徴としている。

Description

アルミニウム合金材およびこれを用いた、導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品、構造用部品、キャブタイヤケーブル
　本発明は、アルミニウム合金材、特に高強度と加工性に優れたアルミニウム合金材に関する。このようなアルミニウム合金材は、幅広い用途（例えば、導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品、構造用部品、キャブタイヤケーブル等）に用いられる。
　近年、金属製の細線を撚る、編む、織る、結ぶ、繋げる、接続する等の手法により、三次元の構造物を造形する技術が開発されている。このような手法は、例えばＷｉｒｅ－Ｗｏｖｅｎ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓとして検討が進められており、電池用の部品や、ヒートシンク、衝撃吸収部材等への応用が期待されている。
　また、上記のような金属製の細線としては、鉄系や銅系の線材が広く用いられてきたが、最近では、鉄系や銅系の金属材料に比べて、比重が小さく、さらに熱膨張係数が大きい他、電気や熱の伝導性も比較的良好で、耐食性に優れ、特に弾性係数が小さく、しなやかに弾性変形するアルミニウム系材料への代替が検討されている。
　しかし、純アルミニウム材は、鉄系や銅系の金属材料に比べて耐力（材料に応力を負荷したときに塑性変形を開始する応力をいい、降伏応力とも呼ばれる。）が低いという問題があった。アルミニウム合金の中でも、２０００系（Ａｌ－Ｃｕ系）や７０００系（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系）は、耐力が比較的高いが、導電性、耐食性、耐応力腐食割れ性、加工性等が十分ではない。
　そのため、最近では、ＭｇとＳｉを含有し、電気や熱の伝導性および耐食性に優れる６０００系（Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系）のアルミニウム合金材が広く用いられている。しかし、このような６０００系のアルミニウム合金材の耐力は十分ではなく、また導電性が劣る等の問題もあり、更なる高強度化、高伝導化が望まれている。
　このようなアルミニウム合金材の高強度化の方法としては、非晶質相を備えたアルミニウム合金素材の結晶化による方法（特許文献１）や、ＥＣＡＰ法による微細結晶粒形成方法（特許文献２）、室温以下の温度で冷間加工を施すことによる微細結晶粒形成方法（特許文献３）、カーボンナノファイバーを分散させる方法（特許文献４）等が知られている。しかし、これらの方法は、いずれも製造されるアルミニウム合金材の大きさが小さく、工業的な実用化が難しかった。
　また、特許文献５には、圧延温度の制御によって微細組織を有するＡｌ－Ｍｇ系合金を得る方法が開示されている。この方法は、工業量産性に優れるが、得られるＡｌ－Ｍｇ系合金の更なる高強度化が課題だった。また、このような方法で高強度化を図ると、強度と相反する導電性が低下する問題があった。
　また、一般的に、材料の断面積が小さい場合、材料の破断伸びは低下する。一つの例として、軟銅線の破断伸びについて説明する。軟銅線の降伏強度は線径によらず、ほぼ一定である。軟銅線は、あらゆる金属材料の中でも、最も破断伸びが高い材質の一つである。下記表１に、ＡＳＴＭ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｂ３－１３　“Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｏｆｔ　ｏｒ　Ａｎｎｅａｌｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｗｉｒｅ”から引用した、軟銅線における線径と破断伸びの下限値の関係を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この表１から分かるように、破断伸びの規定値は、線径が８．２５２ｍｍ以上では３５％と高いのに対し、同２．９０６ｍｍ以上７．３４８ｍｍ以下では３０％、同０．５７４ｍｍ以上２．５８８ｍｍ以下では２５％、同０．２８７ｍｍ以上０．５１１ｍｍ以下では２０％、同０．０７９ｍｍ以上０．２５４ｍｍ以下では１５％と、線径が細いほど小さい。特に１ｍｍ以下の線径では、細径化に伴う破断伸びの低下が著しい。そこで、例えば１ｍｍ以下のような細い線径において、特に破断伸びを高めることが求められている。
　また、例えば上述のような三次元の構造体を造形するための細線として、アルミニウム合金材を用いる場合には、耐力、導電性及び破断伸びのいずれをも向上することが望まれる。しかしながら、この破断伸びと耐力や導電性とは、通常、相反する特性であるため、耐力、導電性及び破断伸びのいずれをも向上させることは容易ではない。
特開平５－３３１５８５号公報 特開平９－１３７２４４号公報 特開２００１－１３１７２１号公報 特開２０１０－１５９４４５号公報 特開２００３－０２７１７２号公報
　本発明は、高い耐力、電気や熱の優れた導電性、および細い径でも一定の破断伸びを具備したアルミニウム合金材ならびにこれを用いた導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品、構造用部品およびキャブタイヤケーブルを提供することを目的とする。
　本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム合金材が、所定の合金組成を有するとともに、結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、前記一方向に平行な断面において、前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、前記断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、前記特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることによって、高い耐力、電気や熱の優れた伝導性、および優れた破断伸びを兼ね備えたアルミニウム合金材が得られることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％と、Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３０質量％およびＭｇ：０．０１～１．５０質量％の少なくとも１種とを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、前記一方向に平行な断面において、複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、前記断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、前記特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることを特徴とする、アルミニウム合金材。
（２）Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％と、Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３０質量％およびＭｇ：０．０１～１．５０質量％の少なくとも１種とを含有するとともに、ＲＥ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢからなる群から選択される少なくとも１種以上：合計で０．３０質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、前記一方向に平行な断面において、複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、前記断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、前記特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることを特徴とする、アルミニウム合金材。
（３）複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値に対する、複数の前記特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が２～１０である、上記（１）または（２）に記載のアルミニウム合金材。
（４）表面がＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ、ＰｄおよびＰｔからなる群から選択される少なくとも１種以上の金属で被覆されている、上記（１）、（２）または（３）に記載のアルミニウム合金材。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、導電部材。
（６）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、電池用部材。
（７）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、締結部品。
（８）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、バネ用部品。
（９）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、構造用部品。
（１０）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、キャブタイヤケーブル。
　本発明によれば、アルミニウム合金材が、所定の合金組成を有するとともに、複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、前記一方向に平行な断面において、複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、前記断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、前記特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることによって、高い耐力、電気や熱の優れた伝導性、および細い径でも一定の破断伸びを有するアルミニウム合金材並びにこれを用いた導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品、構造用部品およびキャブタイヤケーブルが得ることができる。
「中央部」を説明するための図である。 本発明に係るアルミニウム合金材の金属組織の様子を概略的に示す斜視図である。 アルミニウム合金材中の空隙に印加される応力の模式図である。 アルミニウム合金材中の空隙の模式図である。 ＴＥＭ観察を行った際に撮影した線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面のＴＥＭ画像の一部である。 比較例８のＦＥ－ＳＥＭ観察を行った際に撮影した線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面のＳＥＭ画像の一部である。 本発明例３のＦＥ－ＳＥＭ観察を行った際に撮影した線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面のＳＥＭ画像の一部である。
　以下、本発明のアルミニウム合金材の好ましい実施形態について、詳細に説明する。本発明に従うアルミニウム合金材は、Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％と、Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３０質量％およびＭｇ：０．０１～１．５０質量％の少なくとも１種とを含有し、さらに必要に応じて、ＲＥ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢからなる群から選択される少なくとも１種以上：合計で０．３０質量％以下、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる合金組成を有し、複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有するアルミニウム合金材であって、前記一方向に平行な断面において、複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、前記断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、前記特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることを特徴とするものである。
　ここで、本明細書において、「結晶粒」とは方位差境界で囲まれた部分をいう。ここで「方位差境界」とは、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）や、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）等を用いて金属組織を観察した場合に、コントラスト（チャネリングコントラスト）が不連続に変化する境界をいう。また、結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法は、方位差境界の間隔のうち最大のものに対応する。
　また、本明細書において、「断面」とはアルミニウム合金材を特定の方向に切断した場合に露出される切断面のことをいう。
　さらに、本明細書において、「加工方向」とは、延伸加工（伸線、圧延）の進行方向をいう。例えば、アルミニウム合金材が線棒材の場合、線棒材の長手方向（線径に垂直な方向）が伸線方向に対応する。また、アルミニウム合金材が板材の場合には、圧延加工したままの状態での長手方向が圧延方向に対応する。なお、板材の場合、圧延加工後に所定の大きさに裁断され、小片化されることがあるが、この場合、裁断後の長手方向は必ずしも加工方向に一致しないが、この場合であっても板材表面の加工面から圧延方向を確認することができる。
　そして、本明細書において、「厚さ方向」とは、アルミニウム合金材が線棒材の場合には線径方向、アルミニウム合金材が板材の場合には厚さ方向をいう。ここで、「中央部」を説明するための図を、図１に示す。図１は、紙面の左右方向に加工方向を有するアルミニウム合金材の断面を示している。なお、アルミニウム合金材の形状としては、例えば線棒材や板材が挙げられるが、いずれの形状であっても、加工方向と平行な断面は図１のようになる。図１に示すように、このアルミニウム合金材は、厚さｈの矩形の断面を有している。このような板材において、「中央部」とは、板材表面から、板材厚さｈの２分の１の寸法ｈ／２だけ厚さ方向に移動した位置を中心とする部分をいう。そして、以上の図１に示す断面において、「中央部」を含む１００００μｍ２の範囲（観察視野（観察領域）：長手方向（９８～１４８μｍ）×厚さ方向（７３～１１０μｍ））において、含まれる長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙の数を求める。同様の観察を、無作為に選択した計５つの視野において行い、特定空隙の数の平均値を求める。このようにして求めた特定空隙の数の平均値を「特定空隙の存在個数」とする。
　本発明に係るアルミニウム合金材は、複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有する。ここで、本発明に係るアルミニウム合金材の金属組織の様子を概略的に示す斜視図を、図２に示す。この図２に示されるように、本発明のアルミニウム合金材は、複数の細長形状の結晶粒１０が一方向、図２では長手方向Ｘに揃って延在状態となった繊維状組織を有している。このような細長形状の結晶粒は、従来の微細な結晶粒や、単にアスペクト比が大きい扁平な結晶粒とは大きく異なる。すなわち、本発明の結晶粒は、繊維のような細長い形状で、複数の結晶粒の長手方向Ｘに垂直な方向の最大寸法ｔの平均値が８００ｎｍ以下である。このような微細な結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織は、従来のアルミニウム合金材には存在しなかった新規な金属組織と言える。
　上記金属組織を有する本発明のアルミニウム合金材はＡＳＴＭで規定されている導電性アルミニウムであるＡ１３５０の引張強度である１６０～２００ＭＰａを上回る高強度（例えば、引張強度２１０ＭＰａ以上、ビッカース硬さ（ＨＶ）６０以上）と、優れた導電性と、優れた破断伸び（例えば、アルミニウム合金材が線材である場合には、２．０％以上）とのいずれをも実現し得る。
　結晶粒径を微細にすることは、強度を高める以外にも、粒界腐食を改善する作用、繰り返し変形に対する疲労特性を改善する作用、塑性加工した後の表面の肌荒れを低減する作用、せん断加工した際のダレやバリを低減する作用等に直結し、材料の機能を全般的に高める効果がある。
　また、本発明に係るアルミニウム合金材は、その断面において、アルミニウム合金材の中央部１００００μｍ２の範囲を観察した場合に、結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙の数が、１０個以下である。アルミニウム合金材中に、長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が多数存在すると、破断伸びが著しく低下する。図３は、アルミニウム合金材中の空隙（特定空隙を含む）に印加される応力の模式図である。アルミニウム合金材に対し、長手方向に引っ張ると、長手方向に垂直な方向に延びた空隙では、その端部に応力が集中する。このような空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法（ａ）が１．０μｍ以上であると空隙の端部に印加される応力が特に大きくなり、アルミニウム合金材の破壊の起点となる。
　空隙の数を低減させることは、電気や熱の伝導性を向上させる作用、叩き加工等を受けても割れが発生しにくいような展性を向上させる作用、ねじり加工性を向上させる作用等に直結し、材料の機能を全般的に高める効果がある。破断伸びを向上させるにとどまらない効果・作用がある。
　特に複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状組織が転位の運動を妨げることにより高い強度を示す材料では、従来の非繊維状組織とは異なり、延性向上へのメカニズムとその作用効果の程度が全く異なる。繊維状の金属組織を有し高強度を実現する場合には、転位が動きにくいためにクラックの先端の応力が開放されず、わずかな材料内部の不均一点が、変形時の応力集中点となり、繊維状結晶の破壊の起点となり得る。このために繊維状の結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法が小さいほど、特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法を小さくすることが好ましい。このような観点から、複数の繊維状の結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値に対する、複数の特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値は２～１０であることが好ましく、５～８であることがより好ましい。なお、どのような寸法の空隙をどの程度低減すれば、その作用効果を最適化し強度特性との両立を図れるのかは、非繊維状組織からは類推できない。
　なお、「複数の特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値」は、次のようにして算出する。図１に示す断面において、「中央部」を含む１００００μｍ２の範囲（観察視野：長手方向（９８～１４８μｍ）×厚さ方向（７３～１１０μｍ））において、１つの視野に含まれる全ての特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法を測定する。同様の観察を無作為に選択した計５つの視野において行い、５つの視野で観察された全ての特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法について、その平均値を求める。
（１）合金組成
　本発明のアルミニウム合金材の合金組成とその作用について示す。
　本発明のアルミニウム合金材は、基本組成として、Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％と、Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３０質量％およびＭｇ：０．０１～１．５０質量％の少なくとも１種とを含有し、さらに、任意添加成分として、ＲＥ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢからなる群から選択される少なくとも１種以上を合計で０．３０質量％以下を適宜含有させたものである。
＜Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％＞
　Ｆｅ（鉄）は、本発明のアルミニウム合金材において必須の元素であり、結晶粒の微細化に寄与する元素である。Ｆｅ含有量が０．０５質量％未満だと、これらの作用効果が不十分であり、また、Ｆｅ含有量が１．５０質量％を超えると、晶出物が多くなり、加工性が低下する。ここで、晶出物とは、合金の鋳造凝固時に生じる金属間化合物をいう。したがって、Ｆｅ含有量は０．０５～１．５０質量％とし、好ましくは０．０８～０．８０質量％であり、より好ましくは０．１０～０．２２質量％である。
＜Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３質量％、Ｍｇ：０．０１～１．５質量％の少なくとも１種＞
　Ｓｉ（ケイ素）、Ｃｕ（銅）、Ｍｇ（マグネシウム）は、アルミニウム母材の微細な結晶粒を安定化する作用を有する元素である。これらは、単独で添加するよりも２種以上を複合添加することによって、結晶粒の微細化に有効に作用する。さらに、結晶粒が微細な状況で材料の強度を高める作用がある。しかしながら、Ｓｉ含有量が０．１５質量％超え、Ｃｕ含有量が０．３質量％超え、Ｍｇ含有量が１．５質量％超えの場合には、強度が高めるメリット以上に、導電率が低下してしまうデメリットが顕在化するため、好ましくない。Ｓｉを含有させる場合のより好ましい範囲は０．１０質量％以下、更に好ましくは、０．０６質量％以下である。Ｃｕを含有させる場合のより好ましい範囲は０．２２質量％以下、更に好ましくは、０．１６質量％以下である。Ｍｇを含有させる場合のより好ましい範囲は１．００質量％以下、更に好ましくは、０．３０質量％以下である。また、これらの元素は、後述する本発明のプロセスと相乗的に作用して、空隙を制御するために有効に作用する。
＜ＲＥ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢの群から選択される少なくとも１種以上：合計で０．３０質量％以下＞
　ＲＥ（希土類元素）、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）およびＢ（ホウ素）はいずれも、結晶粒を微細化するとともに、特定空隙の発生数を少なくする効果があるため、必要に応じて適宜添加することができる任意添加元素である。これらの元素は、後述する本発明のプロセスと相乗的に作用して、空隙を制御するために有効に作用する。なお、ＲＥは、希土類元素を意味し、ランタン、セリウム、イットリウムなどの１７種類の元素が含まれ、これらの１７種類の元素は同等の効果を有し、化学的に単元素の抽出が難しいため、本発明では総量として規定する。
　これらの成分の含有量は、上記作用効果を得る点で、合計で０．０００１質量％以上とし、０．０３質量％以上とすることが好ましい。一方、前記成分の含有量の合計が０．３０質量％超だと、導電率が低下するおそれがある。したがって、ＲＥ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢの群から選択される１種以上を含有する場合には、それらの含有量の合計は、０．０００１～０．３質量％とし、好ましくは、０．０３～０．３０質量％とし、さらに好ましくは０．０３～０．２３質量％、より導電率を重視する場合は０．０３～０．１５質量％とする。これらの成分は、１種のみの単独で含まれていてもよいし、２種以上の組み合わせで含まれていてもよい。
＜ＲＥ：０．００～０．３０質量％＞
　ＲＥは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性を向上させる作用を有する元素である。このような作用を十分に発揮させるには、ＲＥの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましく、０．０１質量％以上とすることがより好ましい。他方で、ＲＥの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、ＲＥの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、ＲＥは、任意添加元素成分であるので、ＲＥを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、ＲＥ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜Ａｇ：０．００～０．３０質量％＞
　Ａｇは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性を向上させる作用を有する元素である。このような作用を十分に発揮させるには、Ａｇの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましく、０．０１質量％以上とすることがより好ましい。他方で、Ａｇの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、Ａｇの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、Ａｇは、任意添加元素成分であるので、Ａｇを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、Ａｇ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜Ｎｉ：０．００～０．３０質量％＞
　Ｎｉは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性と、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用を有する元素である。このような作用を十分に発揮させる観点から、Ｎｉの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましく、０．０１質量％以上とすることがより好ましい。他方で、Ｎｉの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、Ｎｉの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、Ｎｉは、任意添加元素成分であるので、Ｎｉを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、Ｎｉ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜Ｍｎ：０．００～０．３０質量％＞
　Ｍｎは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性と、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用を有する元素である。このような作用を十分に発揮させるには、Ｍｎの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましく、０．０１質量％以上とすることがより好ましい。他方で、Ｍｎの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、Ｍｎは、任意添加元素成分であるので、Ｍｎを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、Ｍｎ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜Ｃｒ：０．００～０．３０質量％＞
　Ｃｒは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性と、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用を有する元素である。このような作用を十分に発揮させるには、Ｃｒの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましく、０．０１質量％以上とすることがより好ましい。他方で、Ｃｒの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、Ｃｒの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、Ｃｒは、任意添加元素成分であるので、Ｃｒを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、Ｃｒ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜Ｚｒ：０．００～０．３０質量％＞
　Ｚｒは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性と、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用を有する元素である。このような作用を十分に発揮させるには、Ｚｒの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましく、０．０１質量％以上とすることがより好ましい。他方で、Ｚｒの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、Ｚｒの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、Ｚｒは、任意添加元素成分であるので、Ｚｒを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、Ｚｒ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜Ｔｉ：０．００～０．３０質量％＞
　Ｔｉは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性と、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用を有する元素である。鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、耐熱性を向上させる作用を十分に発揮させるには、Ｔｉの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましい。これに加えて、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用も十分に発揮させるには、Ｔｉの含有量を０．０１質量％以上とすることがより好ましく、０．０５質量％以上とすることがさらに好ましい。他方で、Ｔｉの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、Ｔｉの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、Ｔｉは、任意添加元素成分であるので、Ｔｉを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、Ｔｉ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜Ｂ：０．００～０．３０質量％＞
　Ｂは、鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、特定空隙の数を低減させ、さらに、耐熱性と、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用を有する元素である。鋳造時の結晶粒を微細化させ、また、耐熱性を向上させる作用を十分に発揮させるには、Ｂの含有量を０．００５質量％以上とすることが好ましい。これに加えて、腐食環境で使用される場合の耐食性を向上させる作用も十分に発揮させるには、Ｂの含有量を０．００７質量％以上とすることがより好ましく、０．０１質量％以上とすることがさらに好ましい。他方で、Ｂの含有量を０．３０質量％超とすると、加工性が低下する。したがって、Ｂの含有量は、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２７質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下とする。なお、Ｂは、任意添加元素成分であるので、Ｂを添加しない場合には、不純物レベルの含有も考慮して、Ｂ含有量の下限値は０．００質量％とする。
＜残部：Ａｌおよび不可避不純物＞
　上述した成分以外の残部は、Ａｌ（アルミニウム）および不可避不純物である。ここでいう不可避不純物は、製造工程上、不可避的に含まれうる含有レベルの不純物を意味する。不可避不純物は、含有量によっては導電率を低下させる要因にもなりうるため、導電率の低下を考慮して不可避不純物の含有量をある程度抑制することが好ましい。不可避不純物として挙げられる成分としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）、Ｇａ（ガリウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等が挙げられる。なお、これらの成分含有量の上限は、上記成分毎に０．０３質量％、上記成分の総量で０．１０質量％とすればよい。
　このようなアルミニウム合金材は、合金組成や製造プロセスを組み合わせて制御することにより実現できる。以下、本発明のアルミニウム合金材の好適な製造方法について説明する。
（２）本発明の一実施例によるアルミニウム合金材の製造方法
　このような本発明の一実施例によるアルミニウム合金材は、特にＡｌ－Ｆｅ－（Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ）系合金の内部に結晶粒界を高密度で導入することにより、高強度化と高曲げ性化を図ることを特徴とする。すなわち、延伸加工の間に所定の条件で安定化熱処理を組み込むことにより、合金の内部の格子欠陥の再配列を促し、安定化させることを特徴としている。
　以下、本発明のアルミニウム合金材の好ましい製造方法を詳しく説明する。この製造方法は、少なくとも界面強度増加熱処理［１］と、冷間加工［２］とを含むものである。
＜界面強度増加熱処理［１］＞
　アルミニウム合金材の空隙を低減させるための製法として、後述する冷間加工［２］の前、または複数回の冷間加工を行う場合には少なくとも最終の冷間加工の前に、界面強度増加熱処理［１］を行う。
　空隙は、冷間加工において、母相であるアルミニウム合金と第二相であるＦｅ系化合物との界面が剥離し、その剥離部が拡大することによって発生することが多い。したがって、このようにして形成された空隙の周囲にはＦｅ系化合物が存在している。図４は、アルミニウム合金材中の空隙の模式図である。
　このような空隙の形成を防止するため、冷間加工［２］の前、または複数回の冷間加工を行う場合には少なくとも最終の冷間加工の前に、アルミニウム合金に対して、熱処理を施す。このような熱処理によって、界面およびその周辺の原子拡散を促して界面強度を高め、アルミニウム合金とＦｅ系化合物との界面を剥離し難い状態にすることができる。加熱処理は、１８０℃～２８０℃で１０分～２４時間保持することが好ましい。これよりも温度が低い、もしくは短時間だと、原子拡散が不十分となり効果が不十分となる。また、これよりも温度が高い、もしくは長時間だと、かえって脆性のある金属間化合物が形成したり、熱処理中に母相とＦｅを含む金属間化合物の線膨張係数の違いから界面の欠陥が生成したりする。
　アルミニウム合金原料は、上記合金組成を有するものであれば特に限定はなく、例えば、押出材、鋳塊材、熱間加工材（例えば、熱間圧延材）、冷間加工材（例えば、冷間圧延材等）等を、使用目的に応じて適宜選択して用いることができる。
＜冷間加工［２］＞
　通常、金属材に変形の応力が加わると、金属結晶の変形の素過程として、結晶すべりが生じる。このような結晶すべりが生じ易い金属材ほど、変形に要する応力は小さく、低強度と言える。そのため、金属材の高強度化にあたっては、金属組織内で生じる結晶すべりを抑制することが重要となる。このような結晶すべりの阻害要因としては、金属組織内の結晶粒界の存在が挙げられる。このような結晶粒界は、金属材に変形の応力が加わった際に、結晶すべりが金属組織内で伝播することを防止でき、その結果、金属材の強度は高められる。
　そのため、金属材の高強度化にあたっては、金属組織内に結晶粒界を高密度で導入することが望ましいと考えられる。ここで、結晶粒界の形成機構としては、例えば、次のような金属組織の変形に伴う、金属結晶の分裂が考えられる。
　通常、多結晶材料の内部は、隣接する結晶粒同士の方位の違いや、加工工具と接する表層近傍とバルク内部との間の歪みの空間分布に起因して、応力状態は、複雑な多軸状態となっている。これらの影響により、変形前に単一方位であった結晶粒が、変形に伴って複数の方位に分裂していき、分裂した結晶同士の間には結晶粒界が形成される。添加しているＭｇとＳｉは、加工時に形成される結晶粒界を安定化させる作用がある。
　冷間加工［２］は１回のみ行っても、複数回行ってもよい。本発明では、冷間加工［２］の合計の加工度（合計加工度）を２以上とする。特に、合計加工度を大きくすることにより、金属組織の変形に伴う金属結晶の分裂を促すことができ、アルミニウム合金材の内部に結晶粒界を高密度で導入できる。その結果、アルミニウム合金材の強度が大幅に向上する。このような合計加工度は、好ましくは２．５以上、より好ましくは３以上、さらに好ましくは５以上とする。また合計加工度の上限は特に規定されないが、通常は１５である。
　なお、加工度ηは、加工前の断面積をｓ１、加工後の断面積をｓ２（ｓ１＞ｓ２）とするとき、下記式（１）で表される。
　加工度（無次元）：η＝ｌｎ（ｓ１／ｓ２）　　　・・・（１）
　なお、この加工度の算出にあたり、複数回の冷間加工［２］を行う場合において、ｓ１は界面強度増加熱処理［１］後の冷間加工［２］を施していないアルミニウム合金の断面積、ｓ２は界面強度増加熱処理［１］後の全ての冷間加工［２］を施したアルミニウム合金の断面積とする。また、界面強度増加熱処理［１］よりも前に行う冷間加工を考慮せず、界面強度増加熱処理［１］後の冷間加工［２］のみを考慮する。
　また、加工方法は、目的とするアルミニウム合金材の形状（線棒材、板材、条、箔等）に応じて適宜選択すればよく、例えばカセットローラーダイス、溝ロール圧延、丸線圧延、ダイス等による引抜き加工、スエージング等が挙げられる。いずれの加工方法においても、工具と材料の間の摩擦を高めて、付加的せん断歪みを積極的に導入することによって、本発明の金属組織が得られる。
　また、本発明では、上述のように、アルミニウム合金素材に対し、ダイスによる引抜きや圧延等の方法により、高い加工度の加工が行われる。そのため、結果として、長尺のアルミニウム合金材が得られる。一方、粉末焼結、圧縮ねじり加工、Ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｏｒｓｉｏｎ（ＨＰＴ）、鍛造加工、Ｅｑｕａｌ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＥＣＡＰ）等のような従来のアルミニウム合金材の製造方法では、このような長尺のアルミニウム合金材を得ることは難しい。このような本発明のアルミニウム合金材は、好ましくは１０ｍ以上の長さで製造される。なお、製造時のアルミニウム合金材の長さの上限は特に設けないが、作業性等を考慮し、６０００ｍとすることが好ましい。
　また、本発明のアルミニウム合金材は、上述のように結晶粒の微細化のために加工度を大きくすることが有効であるため、特に線棒材として作製する場合には、細径にするほど、また、板材や箔として作製する場合には、薄厚にするほど、本発明の構成を実現し易い。
　特に、本発明のアルミニウム合金材が線棒材である場合には、その線径は、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．４５ｍｍ以下、特に好ましくは０．４ｍｍ以下、最も好ましくは０．３５ｍｍ以下である。なお、下限は特に設けないが、作業性等を考慮し、０．０１ｍｍとすることが好ましい。本発明のアルミニウム合金線棒材は、細線であっても高い強度を有するため、単線で細くして使用できることが利点の一つである。
　また、本発明のアルミニウム合金材が板材である場合には、その板厚は、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．４ｍｍ以下、特に好ましくは０．２ｍｍ以下である。なお、下限は特に設けないが、０．０１ｍｍとすることが好ましい。本発明のアルミニウム合金板材は、薄板や箔の形状でも高い強度を有するため、薄厚の単層として使用できることが利点の一つである。
　また、上述のように本発明のアルミニウム合金材は、細くまたは薄く加工されるが、このようなアルミニウム合金材を複数用意して接合し、太くまたは厚くして、目的の用途に使用することもできる。なお、接合の方法は、公知の方法を用いることができ、例えば圧接、溶接、接着剤による接合、摩擦攪拌接合等が挙げられる。また、アルミニウム合金材が線棒材である場合には、複数本束ねて撚り合わせ、アルミニウム合金撚線として、目的の用途に使用することもできる。なお、後述する調質焼鈍［３］の工程は、上記冷間加工［２］を行ったアルミニウム合金材を、接合あるいは撚り合わせによる加工を行った後に、行ってもよい。
＜調質焼鈍［３］＞
　必須の態様ではないが、残留応力の解放や伸びの向上を目的として、アルミニウム合金への最終処理として調質焼鈍［３］を行ってもよい。調質焼鈍［３］を行う場合には、処理温度を５０～１３０℃とする。調質焼鈍［３］の処理温度が５０℃未満の場合には、上記のような効果が得られにくく、１３０℃を超えると回復や再結晶によって結晶粒の成長が起き、強度が低下する。また、調質焼鈍［３］の保持時間は好ましくは２４～４８時間である。なお、このような熱処理の諸条件は、不可避不純物の種類や量およびアルミニウム合金素材の固溶・析出状態によって、適宜調節することができる。
（３）本発明のアルミニウム合金材の組織的な特徴
＜金属組織＞
　上述のような製造方法によって製造される本発明のアルミニウム合金材は、金属組織内に結晶粒界が高密度で導入されたものである。このような本発明のアルミニウム合金材は、複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、上記一方向に平行な断面において、複数の上記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下である。このようなアルミニウム合金材は、従来のアルミニウム合金材には存在しない特有の金属組織を有することにより、従来のアルミニウム合金材（ただし、耐食性、加工性等が劣る２０００系や７０００系の高強度アルミニウム合金材は除く。）に比べて格段に高い強度を有している。
　本発明のアルミニウム合金材の金属組織は繊維状組織を有しており、細長形状の結晶粒が一方向に揃って繊維状に延在した状態になっている。ここで、「一方向」とは、アルミニウム合金材の加工方向（延伸方向）に対応し、アルミニウム合金材が、線棒材である場合には例えば伸線方向に、板材や箔である場合には例えば圧延方向に、それぞれ対応する。また、本発明のアルミニウム合金材は、特にこのような加工方向に平行な引張応力に対して、特に優れた強度特性を発揮する。
　また、上記一方向は、好ましくはアルミニウム合金材の長手方向に対応する。すなわち、通常アルミニウム合金材は、その加工方向に垂直な方向の寸法よりも短い寸法に個片化されていない限り、その延伸方向は、その長手方向に対応する。
　また、上記一方向に平行な断面において、複数の結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値は、８００ｎｍ以下であり、より好ましくは７４０ｎｍ以下、さらに好ましくは６４０ｎｍ以下、特に好ましくは６００ｎｍ以下、より一層好ましくは５７０ｎｍ以下、最も好ましくは５５０ｎｍ以下である。このような径（結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法）の細い結晶粒が一方向に延在した繊維状の金属組織では、結晶粒界が高密度に形成されており、このような金属組織によれば、変形に伴う結晶すべりが生じないように効果的に抑制できる結果、従来のアルミニウム系材料では達成できなかった高強度を実現し得るアルミニウム合金材の開発に成功した。また、結晶粒が微細であることによって、曲げ変形における不均一な変形を抑制する作用がある。なお、複数の結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値は、高強度を実現する上で小さいほど好ましいが、製造上または物理上の限界としての下限は、例えば２０ｎｍである。
　また、上記結晶粒の長手方向の最大寸法の平均値は、必ずしも特定されないが、１２００ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１７００ｎｍ以上であり、さらに好ましくは２２００ｎｍ以上である。また、上記結晶粒のアスペクト比では、１０以上であることが好ましく、より好ましくは２０以上である。
　また、アルミニウム合金材の中央部において、１００００μｍ２の範囲を断面観察した場合に、長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙の数は、１０個以下であり、より好ましくは９個以下であり、さらに好ましくは８個以下である。上述したとおり、上記所定の特定空隙の数が１０個以下であることにより、当該アルミニウム合金材に応力が印加された場合における破壊を抑制することができる。また、このような特定空隙は、アルミニウム合金材の破壊を抑制する観点から、理想的には存在しないことが好ましい。ただし、アルミニウム合金材中に特定空隙が存在しないように製造すると、量産コストが大幅に上がるため、特定空隙の数は１個以上１０個以下の範囲であればよい。
（４）本発明のアルミニウム合金材の特性
［引張強度］
　引張強度は、ＪＩＳ　Ｚ２２４１：２０１１に準拠して測定された値とする。詳しい測定条件は、後述する実施例の欄にて説明する。
　本発明のアルミニウム合金材は、特に線棒材である場合に、好ましくは引張強度が２１０ＭＰａ以上である。このような引張強度は、ＡＳＴＭ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬに示されている導電用アルミニウムＡ１３５０の引張強度である１６０～２００ＭＰａを１割以上も上回る。（規格名：Ｂ２３０／Ｂ２３０Ｍ－０７）。従って、例えば、本発明のアルミニウム合金線棒材をケーブルに適用した場合には、ケーブルの高張力を維持したまま、ケーブルの導体の断面積および重量を１割低減する効果がある。また、本発明のより好ましい引張強度は２６０ＭＰａ以上、さらに好ましい引張強度は３００ＭＰａ以上である。さらにより好ましい引張強度は、３４０ＭＰａ以上である。このような引張強度は、ＡＳＴＭ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬに示されている６０００系アルミニウム合金のＡ６２０１の引張強度である３０５～３３０ＭＰａを上回る。（規格名：Ｂ３９８／Ｂ３９８Ｍ－１４）。最も好ましい引張強度は３８０ＭＰａ以上である。
［ビッカース硬さ（ＨＶ）］
　ビッカース硬さ（ＨＶ）は、ＪＩＳ　Ｚ２２４４：２００９に準拠して測定された値とする。詳しい測定条件は、後述する実施例の欄にて説明する。なお、すでに部品となった加工品のビッカース硬さ（ＨＶ）を測定する場合には、加工品を分解して、断面を鏡面研磨し、その断面について測定を行うこともできる。
　本発明のアルミニウム合金材は、特に線棒材である場合に、好ましくはビッカース硬さＨＶが６０以上である。このようなＨＶは、ＡＳＴＭ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬに示されている導電用アルミニウムＡ１３５０のＨＶである５４を１割上回る。従って、例えば、本発明のアルミニウム合金線棒材をケーブルに適用した場合には、ケーブルの高張力を維持したまま、ケーブルの導体の断面積および重量を１割低減する効果がある。また、本発明のより好ましいＨＶは７０以上、さらに好ましいＨｖは８０以上である。さらにより好ましいＨＶは、９０以上である。このような引張強度は、ＡＳＴＭ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬに示されている６０００系アルミニウム合金のＡ６２０１の引張強度である８５を上回る。最も好ましいＨＶは１００以上である。なお、本発明のアルミニウム合金材のビッカース硬さ（ＨＶ）の上限は、特に限定されないが、例えば２５０である。
　［破断伸び］
　破断伸びは、ＪＩＳ　Ｚ２２４１：２００１に準じて、精密万能試験機（株式会社島津製作所製）を用いて引張試験を行い測定された値とする。詳しい測定条件は、後述する実施例の欄にて説明する。
　本発明のアルミニウム合金材は、特に線棒材である場合に、破断伸びが、好ましくは２．０以上であり、より好ましくは３．０以上であり、さらに好ましくは３．５以上であり、特に好ましくは４．０以上である。また、破断伸びは、好ましくは１２．０以下であり、より好ましくは１０．０以下であり、さらに好ましくは８．０以下である。
［導電率］
　用途や強度帯によって、好ましい導電率は異なる。引張強度が２１０～３４０ＭＰａの強度帯では、導電が基本機能となるため、導電率は５５．０％ＩＡＣＳ以上が好ましい。より好ましくは５７．０％ＩＡＣＳ以上である。一方、引張強度が３４０ＭＰａ超の強度帯では、機械的特性が基本機能となるため、導電率は４５．０％ＩＡＣＳ以上が好ましい。より好ましくは、４８．０％ＩＡＣＳ以上である。
　また、本発明のアルミニウム合金材は、裸材として用いるだけでなく、めっきやクラッド等の方法によって、他の金属でアルミニウム合金材の表面を被覆してもよい。この場合にも、上記の効果を発揮することができる。被覆する金属の種類は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ、ＰｄおよびＰｔからなる群から選択される１種以上の金属または合金等が挙げられる。接触抵抗の低減、耐食性の向上等の効果がある。被覆率は、長手方向に垂直な断面において、全面積の２５％程度までとするのが良い。被覆率が多すぎると、軽量化効果が低減してしまうためである。好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下である。
（５）本発明のアルミニウム合金材の用途
　本発明のアルミニウム合金材は、鉄系材料、銅系材料およびアルミニウム系材料が用いられているあらゆる用途が対象となり得る。具体的には、電線やケーブル等の導電部材、集電体用のメッシュや網等の電池用部材、ねじや、ボルト、リベット等の締結部品、コイルバネ等のバネ用部品、コネクタや端子等の電気接点用バネ部材、シャフトやフレーム等の構造用部品、ガイドワイヤー、半導体用のボンディングワイヤー、発電機やモータに用いられる巻線等として好適に用いることができる。
　導電部材のより具体的な用途例としては、架空送電線、ＯＰＧＷ、地中電線、海底ケーブル等の電力用電線、電話用ケーブルや同軸ケーブル等の通信用電線、有線ドローン用ケーブル、キャブタイヤケーブル、ＥＶ／ＨＥＶ用充電ケーブル、洋上風力発電用捻回ケーブル、エレベータケーブル、アンビリカルケーブル、ロボットケーブル、電車用架線、トロリ線等の機器用電線、自動車用ワイヤーハーネス、船舶用電線、飛行機用電線等の輸送用電線、バスバー、リードフレーム、フレキシブルフラットケーブル、避雷針、アンテナ、コネクタ、端子、ケーブルの編粗等が挙げられる。
　電線やケーブルで、撚り線として用いる場合に、本発明のアルミニウム合金と汎用的な銅やアルミニウムなどの導体とを混合させて撚り線としても良い。
　電池用部材には、太陽電池の電極、リチウムイオン電池の電極等が挙げられる。
　構造用部品（部材）のより具体的な用途例としては、建築現場の足場、コンベアメッシュベルト、衣料用の金属繊維、鎖帷子、フェンス、虫除けネット、ジッパー、ファスナー、クリップ、アルミウール、ブレーキワイヤーやスポーク等の自転車用部品、強化ガラスの補強線、パイプシール、メタルパッキン、ケーブルの保護強化材、ファンベルトの芯金、アクチュエータ駆動用ワイヤー、チェーン、ハンガー、防音用メッシュ、棚板等が挙げられる。
　締結部品（部材）のより具体的な用途例としては、いもねじ、ステープル、画鋲等が挙げられる。
　バネ用部品（部材）のより具体的な用途例としては、バネ電極、端子、コネクタ、半導体プローブ用バネ、板バネ、ぜんまい用バネ等が挙げられる。
　また、樹脂系材料、プラスチック材料、布等に導電性を持たせたり、強度や弾性率を制御したりするために添加する金属繊維としても好適である。
　また、メガネフレーム、時計用ベルト、万年筆のペン先、フォーク、ヘルメット、注射針等の民生部材や医療部材にも好適である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
　次に、本発明の効果をさらに明確にするために、本発明例および比較例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
　（本発明例１～３４）
　まず、表２に示す合金組成を有する１０ｍｍφの各棒材を準備した。次に、各棒材を用いて、表２に示す製造条件にて、それぞれのアルミニウム合金線材（０．２１～１．９３ｍｍφ）を作製した。
　なお、表２に示す製造条件Ａ～Ｆは、具体的には以下のとおりである。
＜製造条件Ａ＞
　冷間伸線を行って、線径を１．５６ｍｍとし、２２０℃で２時間保持する界面強度増加熱処理［１］を行った後、加工度が３．３の冷間伸線［２］を行って、線径を０．３ｍｍとした。
＜製造条件Ｂ＞
　冷間伸線を行って、線径を４．６９ｍｍとし、２２０℃で２時間保持する界面強度増加熱処理［１］を行った後、加工度が５．５の冷間伸線［２］を行って、線径を０．３ｍｍとした。
＜製造条件Ｃ＞
　２２０℃で２時間保持する界面強度増加熱処理［１］を行った後、加工度が７．７の冷間伸線［２］を行って、線径を０．２４ｍｍとした。
＜製造条件Ｄ＞
　製造条件Ａの後、１００℃で３６時間保持する調質焼鈍［３］を行った。
＜製造条件Ｅ＞
　製造条件Ｂの後、１００℃で３６時間保持する調質焼鈍［３］を行った。
＜製造条件Ｆ＞
　製造条件Ｃの後、１００℃で３６時間保持する調質焼鈍［３］を行った。
　（比較例１）
　比較例１では、９９．９９質量％－Ａｌからなる１０ｍｍφの棒材を用い、表２に示す製造条件にて、アルミニウム線材（０．２４ｍｍφ）を作製した。
　（比較例２～６）
　比較例２～６では、表２に示す合金組成を有する１０ｍｍφの棒材を用い、表２に示す製造条件にて、アルミニウム合金線材（０．０７～２．０ｍｍφ）を作製した。
　（比較例７、９）
　表２に示す合金組成を有する１０ｍｍφの各棒材に対して、以下の製造条件Ｈを施した。
＜製造条件Ｈ＞
　界面強度増加熱処理［１］を行わずに、 加工度が２．２の冷間伸線［２］を行って、線径を３．１６ｍｍとした。
　（比較例８、１０）
　表２に示す合金組成を有する１０ｍｍφの各棒材に対して、以下の製造条件Ｉを施した。
＜製造条件Ｉ＞
　界面強度増加熱処理［１］を行わずに、合計加工度が７．７の冷間伸線［２］を行って、線径を０．２４ｍｍとした。
［評価］
　上記本発明例および比較例に係るアルミニウム系線材を用いて、下記に示す特性評価を行った。各特性の評価条件は下記の通りである。結果を表２に示す。
［１］合金組成
　ＪＩＳ　Ｈ１３０５：２００５に準じて、発光分光分析法によって行った。なお、測定は、発光分光分析装置（株式会社日立ハイテクサイエンス製）を用いて行った。
［２］結晶サイズの観察
　金属組織の観察は、透過電子顕微鏡（ＪＥＭ－２１００ＰＬＵＳ、日本電子株式会社製）を用い、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察により行った。加速電圧は２００ｋＶで観察した。
　観察用試料としては、上記線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面について、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ　Ｉｏｎ　Ｂｅａｍ）により厚さ１００ｎｍ±２０ｎｍで切断し、イオンミリングで仕上げたものを用いた。
　ＴＥＭ観察では、グレーコントラストを用い、コントラストの違いを結晶の方位として、コントラストが不連続に異なる境界を結晶粒界として認識した。なお、電子線の回折条件によっては、金属組織が異なっていてもグレーコントラストに差がない場合があるので、その場合には、電子顕微鏡の試料ステージ内における直交する２本の試料回転軸によって±３°ずつ傾けて電子線と試料の角度を変えて、複数の回折条件で観察面を撮影し、粒界を認識した。なお観察視野は、長手方向（１５～４０）μｍ×厚さ方向（１５～４０）μｍとし、上記断面において、線径方向（長手方向に垂直な方向）に対応する線上の、厚さ方向の中間部、すなわち中心と表層の中間付近の位置（表層側から線直径の約１／４中心側の位置）で観察を行った。観察視野は、結晶粒の大きさに応じて、適宜調整した。また、観察倍率は１０００倍とした。
　そして、ＴＥＭ観察を行った際に撮影した画像から、線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面において、繊維状の金属組織の有無を判断した。図５は、ＴＥＭ観察を行った際に撮影した線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面のＴＥＭ画像の一部である。本発明例では、図５に示すような金属組織が観察された場合に、繊維状の金属組織が「有」と評価した。
　さらに、それぞれの観察視野において、結晶粒のうち任意の１００個を選択し、それぞれの結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法ｔと、結晶粒の長手方向に平行な寸法を測定し、その結晶粒のアスペクト比を算出した。さらに、結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法ｔとアスペクト比については、観察した結晶粒の総数から、平均値を算出した。なお、観察された結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法ｔが８００ｎｍよりも明らかに大きい場合には、各寸法を測定する結晶粒の選択数を減らして、それぞれの平均値を算出した。また、結晶粒の長手方向に平行な寸法が、明らかに結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法ｔの１０倍以上のものについては、一律にアスペクト比１０以上と判断した。
［３］特定空隙の個数および複数の特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値
　特定空隙の個数および複数の特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値測定は、走査電子顕微鏡（日本電子株式会社製　ＪＳＭ－７００１ＦＡ、日本電子株式会社製）を用い、ＦＥ－ＳＥＭ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察により行った。加速電圧は２５．０ｋＶで観察した。
　観察用試料としては、アルミニウム合金材を樹脂に埋めてその樹脂を硬化させた後、上記線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面が露出するよう機械研磨し、露出した断面をイオンミリングで仕上げ、さらにカーボンを蒸着したものを用いた。
　観察視野は、長手方向（９８～１４８μｍ）×厚さ方向（７３～１１０μｍ）とし、上記断面において、線径方向（長手方向に垂直な方向）に対応する線上の、厚さ方向の中間部、すなわち２つの表層の中央部（表層側から線直径の約１／２だけに移動した中心の位置）で観察を行った。同様の観察を、無作為に選択した計５つの視野において行い、特定空隙の数の平均値（特定空隙の存在個数）および特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値を求めた。
　そして、ＦＥ－ＳＥＭ観察を行った際に撮影した画像から、線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面において、特定空隙の有無およびその個数と、特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値を計測した。図６は、比較例８のＦＥ－ＳＥＭ観察を行った際に撮影した線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面のＳＥＭ画像の一部である。図６より、線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が確認された。この図６においては、線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙の横位置に星印（★）を付した。図６の視野においては、線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が１３個確認された。図７は、本発明例３のＦＥ－ＳＥＭ観察を行った際に撮影した線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に平行な断面のＳＥＭ画像の一部である。図７では、線材の長手方向（伸線方向Ｘ）に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が２個確認された。
［４］引張強度
　ＪＩＳ　Ｚ２２４１：２００１に準じて、精密万能試験機（株式会社島津製作所製）を用いて、引張試験を行い、引張強度（ＭＰａ）を測定した。なお、上記試験は、評点間距離を１００ｍｍ、変形速度を１０ｍｍ／分の条件で実施した。本発明例では、加熱前の線材については、２１０ＭＰａ以上を合格レベルとした。
［５］ビッカース硬さ（ＨＶ）
　ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９に準じて、微小硬さ試験機　ＨＭ－１２５（株式会社アカシ（現株式会社ミツトヨ）製）を用いて、ビッカース硬さ（ＨＶ）を測定した。このとき、試験力は０．１ｋｇｆ、保持時間は１５秒とした。また、測定位置は、線材の長手方向に平行な断面において、線径方向（長手方向に垂直な方向）に対応する線上の、中心と表層の中間付近の位置（表層側から線径の約１／４中心側の位置）とし、測定値（Ｎ＝５）の平均値を、各線材のビッカース硬さ（ＨＶ）とした。なお、測定値の最大値および最小値の差が１０以上であった場合には、さらに測定数を増やし、測定値（Ｎ＝１０）の平均値をその線材のビッカース硬さ（ＨＶ）とした。ビッカース硬さ（ＨＶ）は大きいほど好ましく、本発明例では、６０以上を合格レベルとした。
［６］破断伸び
　ＪＩＳ　Ｚ２２４１：２００１に準じて、精密万能試験機（株式会社島津製作所製）を用いて、引張試験を行い、破断伸びを測定した。破断がチャック間で起きた試験のみを採用し、その中でｎ＝４の平均値を求めた。評点間距離を１００ｍｍ、変形速度を１０ｍｍ／分の条件で実施した。破断伸びは、２．０％以上を合格レベルとした。
［７］導電率
　導電率は、２０±１℃にて、４端子法により測定した。本発明例では、引張強度が２１０～３４０ＭＰａの強度帯では、導電が基本機能となるため、導電率は５５．０％ＩＡＣＳ以上を合格レベルとした。また、引張強度が３４０ＭＰａ超の強度帯では、機械的特性が基本機能となるため、導電率は４５．０％ＩＡＣＳ以上を合格レベルとした。なお、熱伝導率は導電率と比例関係にあるため、良否の判定を導電率の評価によって代用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の評価結果から、本発明例１～３４のアルミニウム合金線材は、合金組成が本発明の適正範囲内であり、結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、長手方向に平行な断面において、アルミニウム合金材の厚さ方向の中央部１００００μｍ２の範囲を観察した場合に、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙の数が、１０個以下であることが確認された。
　このような特有の金属組織を有することにより、本発明例１～３４に係るアルミニウム合金線材は、いずれも引張強度が２１０ＭＰａ以上、ビッカース硬さが６０以上、破断伸びが２％以上であり、引張強度が２１０～３４０ＭＰａでは、導電率が５５．０％ＩＡＣＳ以上、引張強度が３４０ＭＰａ超では、導電率が４５．０％ＩＡＣＳ以上であった。
　これに対し、比較例１の純アルミニウム線材は、組成が本発明の適正範囲外であり、また、結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法ｔの平均値が８００ｎｍよりも大きいため、引張強度が低く、ビッカース硬さおよび破断伸びのいずれもが劣っていた。
　比較例２のアルミニウム合金線材は、Ｓｉの含有量が本発明の適正範囲よりも多いため、導電率が劣っていた。
　比較例３のアルミニウム合金は、Ｆｅの含有量が本発明の適正範囲よりも多いため、Ｆｅ系化合物が析出し、冷間伸線［２］の際に断線が多発した。
　比較例４のアルミニウム合金は、Ｃｕの含有量が本発明の適正範囲よりも多いため、導電率が劣っていた。
　比較例５のアルミニウム合金線材は、Ｍｇの含有量が本発明の適正範囲よりも多いため、導電率が劣っていた。
　比較例６のアルミニウム合金は、任意成分Ｍｎの含有量および任意成分の合計含有量が本発明の適正範囲よりも多いため、導電率が劣っていた。
　比較例７、９のアルミニウム合金線材は、合金組成が本発明の適正範囲内であるものの、界面強度増加熱処理［１］を行わなかったため、結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法ｔの平均値がそれぞれ１μｍ以上および９００ｎｍとなり、引張強度およびビッカース硬さが劣っていた。
　比較例８、１０のアルミニウム合金線材は、合金組成が本発明の適正範囲内であるものの、界面強度増加熱処理［１］を行わなかったため、特定空隙の個数が１０個超となり、破断伸びが劣っていた。
　１　アルミニウム合金材
　１０　結晶粒
　ｔ　結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法
　Ｘ　結晶粒の長手方向

Claims (10)

  1. 　Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％と、Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３０質量％およびＭｇ：０．０１～１．５０質量％の少なくとも１種とを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
    　複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、
    　前記一方向に平行な断面において、
    　複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、
    　前記断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、前記特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることを特徴とする、アルミニウム合金材。
  2. 　Ｆｅ：０．０５～１．５０質量％と、Ｓｉ：０．０１～０．１５質量％、Ｃｕ：０．０１～０．３０質量％およびＭｇ：０．０１～１．５０質量％の少なくとも１種とを含有するとともに、ＲＥ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢからなる群から選択される少なくとも１種以上：合計で０．３０質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
    　複数の結晶粒が一方向に揃って延在した繊維状の金属組織を有し、
    　前記一方向に平行な断面において、
    　複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が８００ｎｍ以下であり、かつ、
    　前記断面を厚さ方向に見て、中央部で観察したとき、前記長手方向に垂直な方向の最大寸法が１．０μｍ以上である特定空隙が存在しないか、または、前記特定空隙の存在個数が１００００μｍ２あたり１０個以下であることを特徴とする、アルミニウム合金材。
  3. 　複数の前記結晶粒の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値に対する、複数の前記特定空隙の長手方向に垂直な方向の最大寸法の平均値が２～１０である、請求項１または２に記載のアルミニウム合金材。
  4. 　表面がＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ、ＰｄおよびＰｔからなる群から選択される少なくとも１種以上の金属で被覆されている、請求項１、２または３に記載のアルミニウム合金材。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、導電部材。
  6. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、電池用部材。
  7. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、締結部品。
  8. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、バネ用部品。
  9. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、構造用部品。
  10. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた、キャブタイヤケーブル。
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