CN102119232A - 铝合金线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有高韧性和高导电率的铝合金、铝合金线、铝合金绞合线、包覆电线和束线，以及一种制造铝合金线的方法。所述铝合金线包含：大于或等于0.2质量％且小于或等于1.0质量％的Mg、大于或等于0.1质量％且小于或等于1.0质量％的Si、大于或等于0.1质量％且小于或等于0.5质量％的Cu，余量为Al和杂质，并且满足0.8≤Mg/Si≤2.7。所述铝合金线的导电率不低于58％IACS，并且伸长率不低于10％。所述铝合金线是通过铸造、轧制、拉丝以及软化处理这些连续的步骤而制成的。进行软化处理以提供优异的韧性(例如，伸长率和耐冲击性)，从而使得在安装束线时，电线在端子部附近处的断裂情况得以减轻。

Description

铝合金线
技术领域
本发明涉及用作电线导体的铝合金线和铝合金绞合线、具有该合金线或合金绞合线作为导体的包覆电线、包括该包覆电线的束线(wire harness)、制造该合金线的方法、以及铝合金。本发明特别涉及具有均衡的特性(强度、韧性、导电率)因而适合用作束线中电线的导体的铝合金线，其中所述束线用于诸如机动车辆之类的运输设备。
背景技术
传统上，人们已经使用被称作束线的结构体作为运输设备(例如机动车和飞机)以及工业设备(例如机器人)的布线结构，其中所述束线包括与端子连接的多根电线。传统上，构成束线中电线导体的材料主要为具有优异导电率的铜或者诸如铜合金之类的铜基材料。
随着最近机动车辆在性能和功能方面的快速增强，以及安装在车辆上的各种电气设备、控制设备等的增多，用于这些设备的电线也趋向于增加。与此同时，近来人们为了保护环境，一直期望提高(例如)机动车辆和飞机的燃油经济性。降低重量能够提高燃油经济性。鉴于此，为了降低电线的重量，人们一直研究了使用比重约为铜的1/3的铝作为导体。例如，在一个例子中，使用了纯铝作为10mm2或更粗的电线(例如机动车辆的电池电缆)的导体。但是，与铜基材料相比，纯铝的强度和抗疲劳性较低，因此，纯铝难以应用于常用的电线导体，例如导体横截面积为1.5mm2或更小的导体。与此相反，专利文献1则公开了一种用于机动车辆的束线中的电线，其中所述电线由强度高于纯铝的强度的铝合金制成。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开No.2004-134212
发明内容
本发明要解决的问题
然而，常规的铝合金电线并不完全具备配置于运输设备(例如，机动车辆)中的束线所需的特性。
电线中的导体需要具有较高的导电率。然而，专利文献1中所公开的铝合金电线不具有足够高的导电率。
此外，具有高强度的铝合金电线(例如，专利文献1中所公开的铝合金电线)的韧性不足。传统上，人们在研究用于形成运输设备的束线中的电线导体的铝合金时，主要目的是提高其强度，而在韧性(如耐冲击性和伸长率)方面的研究尚不充分。本发明人通过研究发现，当将使用了专利文献1中所披露的高强度铝合金电线的束线安装在设备等中时，导体可能会在导体与端子部之间的边界附近发生断裂。换句话说，传统上人们虽然对电线自身性能进行了研究，却没有对在将电线应用于包括端子部的束线中时的性能方面进行研究。目前还没有研制出具有安装时所需的足够高的韧性的束线。
通常以能够维持所需导电状态的方式来连接端子部。然而却发现了如下现象。在常规的铝合金电线中，连接时应力会松弛(应力随时间而减小)，这导致电线与端子部之间的固定强度下降，并可能会导致端子部从电线上脱落下来。即，对于使用了常规铝合金线的电线来说，所连接的端子部会松开。因此，需要开发一种在电线与端子部之间具有高的固定强度的束线。
鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供具有高强度、高韧性和高导电率并适合用于束线中电线导体的铝合金线和铝合金绞合线，并提供适合用于束线的包覆电线。本发明的另一目的是提供一种包括高强度、高韧性和高导电率的电线的束线。本发明的再一目的是提供一种制造本发明上述铝合金线的方法。
解决问题的手段
本发明人在对充分具有束线所需特性(特别是，如耐冲击性以及在电线和端子部之间的固定强度)、并适于用作电线导体的高导电率铝合金线进行研究后发现，优选使用一种在拉丝后经过软化处理(无需在拉丝后立即进行软化处理)的软化材料。该软化处理通过去除因塑性加工(例如，拉丝)而导致的张力，从而不仅能够提高线的伸长率，而且还能提高线的导电率。本发明人还发现：通过进行软化处理、并且另外将铝合金限定为具有特定的组成，从而可获得具有更高的耐冲击性以及更高的线与端子部之间的固定强度、并具有优异的强度的铝合金线。基于上述发现进行了本发明。
本发明铝合金线的制造方法包括以下步骤：
1.通过对熔融铝合金进行铸造以形成铸造材料的步骤，其中所述熔融铝合金包含：大于或等于0.2质量％且小于或等于1.0质量％的Mg、大于或等于0.1质量％且小于或等于1.0质量％的Si、大于或等于0.1质量％且小于或等于0.5质量％的Cu，并且余量为Al，其中Mg和Si的质量比Mg/Si满足0.8≤Mg/Si≤2.7。
2.通过对所述铸造材料进行轧制以形成轧制材料的步骤。
3.通过对所述轧制材料进行拉丝以形成拉丝材料的步骤。
4.通过对所述拉丝材料进行软化处理以形成软化材料的步骤。
本发明的制造方法对拉丝材料进行了软化处理，使得软化处理后的线材的伸长率不低于10％。将由此得到的铝合金线用作导体。
上述制造方法提供了本发明的铝合金线。将本发明的铝合金线用作导体，该铝合金线包含：大于或等于0.2质量％且小于或等于1.0质量％的Mg、大于或等于0.1质量％且小于或等于1.0质量％的Si、大于或等于0.1质量％且小于或等于0.5质量％的Cu，余量为Al和杂质。上述Mg和Si的质量比Mg/Si满足0.8≤Mg/Si≤2.7。该铝合金线(下文称为Al合金线)的导电率不低于58％IACS、并且伸长率不低于10％。
由于本发明的Al合金线为经过软化处理的软化材料，因此该Al合金线具有优异的导电率和韧性，并且与端子部之间具有高的连接强度。此外，由于本发明的Al合金线具有特定组成，因此其也具有高强度。因此，本发明的铝合金线完全具备束线所需的导电率、耐冲击性、强度以及与端子部的连接性，因而适合用作束线中电线的导体。下文将对本发明详细说明。在本文中，元素的含量以质量％表示。
[铝合金线]
《组成》
构成本发明Al合金线的本发明Al合金为Al-Mg-Si-Cu基合金，该Al-Mg-Si-Cu基合金包含：0.2％至1.0％的Mg、0.1％至1.0％的Si和0.1％至0.5％的Cu。Al-Mg-Si-Cu基合金包含0.2％或更多的Mg、0.1％或更多的Si以及0.1％或更多的Cu可使Al合金线具有优异的强度和优异的抗应力松弛性。也就是说，可减少端子部与电线之间固定强度的降低程度，其中端子部与电线之间固定强度的降低是由连接端子部时产生的应力松弛而引发的应力降低所导致的。尽管提高Mg、Si和Cu的含量使得Al合金的强度得以增加，但同时也使导电率和韧性降低，并使得(例如)在拉丝过程中线材容易发生断裂。鉴于此，将Mg的含量限定为1.0％以下，Si的含量限定为1.0％以下，Cu的含量限定为0.5％以下。特别地，尽管Mg会导致导电率的大幅下降，但同时会非常有效地提高强度。尤其是，可将含量在特定范围内的Si与Mg同时使用，以通过时效硬化从而有效地提高强度。Cu可导致导电率小幅降低，并可提高强度。更优选的是，Mg的含量为大于或等于0.3％且小于或等于0.9％，Si的含量为大于或等于0.1％且小于或等于0.8％，Cu的含量为大于或等于0.1％且小于或等于0.4％。此外，Mg和Si的质量比Mg/Si满足0.8≤Mg/Si≤2.7。当Mg/Si小于0.8时，则无法提供充分提高强度的效果，而当Mg/Si大于2.7时，则将会导致导电率大幅降低。更优选的是，Mg/Si满足0.9≤Mg/Si≤2.6。
此外，含有Ti和B中的至少一种元素的上述Al合金的强度可得到进一步提高。Ti和B具有在铸造时使Al合金的晶体结构细化的效果。微细晶体结构可使强度得以增加。尽管可仅含有B，但是仅含有Ti或者尤其是同时含有B和Ti会使细化晶体结构的效果得以增强。为了具有充分的晶体结构细化效果，优选的是，所包含的Ti含量为大于或等于100ppm且小于或等于500ppm(大于或等于0.01质量％且小于或等于0.05质量％)，B含量为大于或等于10ppm且小于或等于50ppm(大于或等于0.001质量％且小于或等于0.005质量％)。Ti含量高于500ppm以及B含量高于50ppm时会使上述细化效果饱和，或造成导电率降低。
《特性》
本发明的Al合金线由具有特定组成的本发明铝合金形成，并且本发明的Al合金线为软化材料，因此，该Al合金线具有优异的导电性和韧性，其导电率不低于58％IACS、并且伸长率不低于10％。本发明的Al合金线还可满足导电率不低于59％IACS、并且伸长率不低于20％的条件，不过这些会受到添加元素的种类和含量以及软化条件的影响。
此外，本发明的Al合金线的拉伸强度优选为大于或等于120MPa并且小于或等于200MPa。本发明人发现：仅具有高强度但韧性不足的电线导体不适合用于束线。通常情况下，强度的提高会导致韧性降低。满足上述范围的拉伸强度则可同时提供高韧性和高强度。
可适当调整添加元素(种类和含量)以及制造条件(如软化条件)，以使生产出的Al合金线具有满足前述各特定范围的导电率、伸长率和拉伸强度。当减少添加元素、或者提高软化处理的加热温度并随后降低降温速率时，导电率和韧性趋于升高。当增加添加元素、或者降低软化处理的加热温度时，则强度趋于增加。
《形状》
对于本发明的Al合金线，可适当调整线材被拉伸的程度(横截面减小率)，以使该线材具有各种线直径(直径)。例如，当将Al合金线用作机动车辆束线中电线的导体时，线直径优选为大于或等于0.2mm且小于或等于1.5mm。
根据拉丝所用模具形状的不同，本发明的Al合金线可具有各种不同的横截面形状。典型的横截面形状为圆形。此外，横截面形状也可为椭圆形、多边形(例如，矩形和六边形)等。横截面形状并不局限于特定的某一种形状。
[Al合金绞合线]
本发明的上述Al合金线可为由多根线绞合在一起而制成的绞合线。即使线材的直径较小，但这些线材可绞合在一起而构成高强度的线材(绞合线)。对绞合在一起的线材的根数没有特别的限制。线材的根数的例子可为7、11、19和37根。此外，本发明的Al合金绞合线也可以为压缩线，其中该压缩线是通过将线材绞合在一起、随后进行压缩成型而形成的，这样，这种线材的直径小于仅将线材绞合在一起而形成的绞合线的直径。
[包覆电线]
可将上面所述的本发明Al合金线、本发明Al合金绞合线及压缩线合适地用作电线导体。根据预期的用途，可将其直接用作导体、或者用作包覆电线，该包覆电线包括由绝缘材料形成的、位于导体外周的绝缘包覆层。可适当地选择绝缘材料。绝缘材料的例子可包括聚氯乙烯(PVC)、无卤素树脂、具有优异阻燃性的材料等。可根据所需的绝缘强度来适当地选择绝缘包覆层的厚度，而对绝缘层的厚度没有特别的限制。
[束线]
上述包覆电线可适合用于束线。此时，将端子部连接在包覆电线的末端，从而可使电线与目标物(例如，设备)相连接。端子部可为各种形式，例如公型、母型、压接型、焊接型，对端子部的形式没有特别的限制。上述束线还可以包括一组电线，其中多根包覆电线共用一个端子。此外，该束线中所包括的多根包覆电线可被捆绑工具等绑在一起，以便获得优异的操作性。这种束线适用于要求轻量化的各种领域，特别是用于为了提高燃油经济性而希望进一步减轻重量的机动车辆中。
[制造方法]
《铸造步骤》
根据本发明的制造方法，首先形成由上述具有特定组成的铝合金制成的铸造材料。所用的铸造方法可为使用动模或框形定模的连续铸造、以及使用箱形定模的模具铸造(以下称为方坯铸造)中的任意一者。连续铸造可将熔融金属快速固化，从而提供具有微细晶体结构的铸造材料。此外，快速固化可使晶体析出物细化，由此使得在所提供的铸造材料中，均匀分散有微细的晶体析出物。使用这样的铸造材料作为基材有利于制造出具有微细晶体结构的Al合金线，并且能够通过晶体的细化而提高强度。可适当地选择冷却速度，不过在固态和液态的溶融金属共存的温度范围(600℃至700℃)内，冷却速度优选为20℃/秒或更高。例如，可使用具有水冷铜模具和/或强制水冷却装置等的连续铸造机，以实现上述冷却速度下的快速固化。
在加入Ti和/或B的情况下，优选在将溶融金属倾注到模具中之前立即加入Ti和/或B，以避免(例如)Ti的局部分布，从而制备(例如)Ti均匀混合的铸造材料。
《轧制步骤》
接下来，上述铸造材料经过(热)轧制从而形成轧制材料。特别是，当使用由具有上述特定组成的Al合金构成的方坯浇铸材料时，优选对浇铸之后且轧制之前的材料进行固溶退火以及时效处理，以便生成诸如Mg2Si之类的析出物，从而通过沉淀强化(时效硬化)来提高强度。时效处理优选在100℃或更高的加热温度下进行。可在轧制之后且拉丝之前，对轧制材料进行上述时效处理，或者可在拉丝过程中对线材(拉丝材料)进行上述时效处理。也可对由线材绞合在一起而形成的绞合线进行上述时效处理。可对铸造材料、轧制材料和拉丝材料中的至少一者进行上述时效处理，以便可通过上述沉淀强化而得到强度提高的效果。
可连续地进行上述铸造步骤和轧制步骤，以通过利用铸造材料中累积的热量来促进热轧，从而实现高能率，与间歇式铸造方法相比，这种方式的铸造轧制材料的生产性更优异。
《拉丝步骤》
接下来，对上述轧制材料、或者经连续铸造及轧制的材料进行(冷)拉丝，以形成拉丝材料。可根据所需的线直径来适当地选择材料被拉丝的程度。由此可制得所需数量的拉丝材料、并将这些拉丝材料绞合在一起以形成绞合线。
《软化处理(最终热处理)步骤》
接下来，使上述拉丝材料或绞合线经过软化处理。在这样的条件下进行软化处理，使得经过软化处理后的线材(单线或绞合线)的伸长率达到10％或更高。软化处理可在拉丝后以及绞合后进行，以使得最终的绞合线的伸长率为10％以上。进行软化处理以使线材软化，并在不过分降低线材强度的情况下提高线材的韧性，其中线材的强度已通过晶体结构的细化和加工硬化而得以增强。
关于软化处理，可使用连续处理或者分批处理。关于软化处理过程中的气氛，为了避免因处理过程中的加热而在线材表面上形成氧化膜，所述气氛优选为空气或者氧含量较低的气氛(例如，非氧化气氛)。非氧化气氛的例子可包括真空气氛(减压气氛)、惰性气体气氛(例如氮气(N2)或氩气(Ar))以及诸如含有氢气的气体(例如，纯氢气(H2)，诸如N2、Ar或氦气(He)之类的惰性气体与氢气(H2)的混合气体)、以及含有碳酸气的气体(例如，一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的混和气体)。
《分批处理》
分批处理是指对位于加热容器(例如，气氛炉(如，箱形炉))中的待加热工件进行加热的处理方法。尽管每次处理的生产量有限，但是这种处理方法易于控制整体工件的加热状态。分批处理中可将加热温度设置为250℃或更高，以使得线材的伸长率达到10％以上。优选的条件为：加热温度为大于或等于300℃且小于或等于500℃，保持时间为大于或等于0.5小时且小于或等于6小时。当加热温度低于250℃时，则难以提高韧性和导电率，而当加热温度高于500℃或保持时间超过6小时时，则强度会下降。
《连续处理》
连续处理是指将待加热工件连续地送入加热容器中、并对该工件连续加热的处理方法，其优点包括：1.线材可被连续加热，因此可加工性优异。2.线材在长度方向上受热均匀，因此可避免线材在长度方向上的性能发生变化。特别是，在使尺寸较长的线材(例如，用作电线导体的尺寸较长的线)进行软化处理的情况中，适合使用连续处理的方法。连续处理的例子可包括：直接通电加热法，其通过电阻加热来对待加热的工件进行加热(利用电能进行连续软化处理)；间接通电加热法，其通过高频电磁感应来对待加热工件进行加热(利用高频感应加热进行连续软化处理)；以及炉式加热法，其将待加热的工件送入具有加热气氛的加热容器(管道软化炉)中，并通过热传递对工件进行加热。可通过(例如)如下方式的连续处理来获得伸长率为10％以上的线材。对样品进行软化处理，在该软化处理过程中，适当改变可对所需特性(此处为伸长率)产生影响的控制参数，测量此时样品的特性(伸长率)，并得到参数值与测量值之间的相关数据。基于该相关数据对参数加以调整，以获得所需特性(伸长率)。利用电能的方法的控制参数可包括：(例如)工件送入容器中的速度(线材速度)、待加热工件的尺寸(线直径)以及电流值。炉式方法的控制参数可包括(例如)：工件送入容器中的速度(线材速度)、待加热工件的尺寸(线直径)以及炉子的尺寸(管道软化炉的直径)。在将软化装置置于拉丝机排出拉丝材料这一侧时，可将线材速度设置为数百米/分钟以上，例如设置为400m/min以上，以得到伸长率为10％以上的线材。
《其他步骤》
本发明的制造方法还可包括：通过将多根上述拉丝材料或软化材料绞合在一起而形成绞合线的步骤；以及通过对该绞合线进行压缩成型而形成具有预定线直径的压缩线，由此制得压缩线的步骤。在绞合线的情况中，可仅在绞合之前对拉丝材料进行软化处理，或者在绞合之前以及之后对拉丝材料进行软化处，或者不在绞合之前对拉丝线材进行软化处理、而是仅对绞合线或压缩线进行软化处理。当在绞合之前制得具有预定伸长率的软化材料，并通过使用该软化材料来形成具有一定伸长率的压缩线、或者通过使用经过绞合的绞合线(软化材料)来形成具有一定伸长率的压缩线时，在压缩之后可不进行软化处理。可在得到的压缩线上形成上述绝缘包覆层，以制得包覆电线。可在所得包覆电线的末端上连接端子部，并将多根具有端子部的包覆电线捆绑在一起以制得束线。
本发明的效果
本发明的Al合金线、本发明的Al合金绞合线、本发明的包覆电线以及本发明的Al合金具有高强度、高韧性和高的导电率。此外，本发明的束线具有均衡的强度、韧性和导电率，并且重量轻。本发明的制造方法可以高产率地制备本发明的上述Al合金线。
附图说明
图1为示出软化处理温度与导电率以及拉伸强度之间的关系的曲线图。
图2为示出了压缩试验的试验方法的示意图。
图3为示出了耐冲击性试验的试验方法的示意图。
图4为示出了端子部固定强度试验的试验方法的示意图。
具体实施方式
制备Al合金线，并将该Al合金线用于进一步制备包覆电线。检测Al合金线和包覆电线的各种特性。包覆电线的制备步骤依次为：铸造、轧制、拉丝、制备绞合线、压缩、软化、形成绝缘包覆层。
[Al合金线的特性]
首先，制备Al合金线。作为基本成分，准备纯铝(铝含量不低于99.7质量％)并熔化。按照表1所示的添加量，向所得的熔融金属(熔融铝)中加入表1所示的添加元素，以制得熔融Al合金。优选的是，对于成分经过调节的熔融Al合金，适当地进行氢气除去处理和/或异物除去处理。
使用皮带轮式连铸连轧机对准备好的熔融Al合金连续进行浇铸和热轧，以制得φ9.5mm的线棒(连铸连轧材料)。或者，将上述熔融Al合金倒入到预定的固定模中并冷却，以制得方坯铸造材料，并对该方坯铸造材料进行固熔热处理和时效处理(180℃×16小时)，随后进行热轧以制得φ9.5mm的线棒(轧制材料)。对于包含Ti或包含Ti和B的样品，将Ti颗粒或TiB2线材在铸造前立即加入到熔融Al合金中，以达到表1中所示的含量。样品编号为1-5的铸造材料为未经时效处理的热轧材料。
对上述线棒进行冷拉丝，以制备线直径为φ0.3mm或φ1mm的拉丝材料。将所得的拉丝材料在表1所示的气氛和加热温度下进行软化处理(通过箱型炉进行的分批处理)，以制得软化材料(Al合金线)。每个样品的软化处理保持时间为3小时。将拉丝后未经软化处理的未处理材料(样品编号为1-102)作为对照。
表1
对所获得的线直径为φ0.3mm的软化材料以及未处理材料的拉伸强度(MPa)、伸长率(％)以及导电率(％IACS)进行测量。结果如表2所示。此外，还对所获得的线材直径为φ1mm的软化材料以及未处理材料的端子部的耐脱落性进行测量。结果如表2所示。
按照JIS Z 2241(金属材料拉伸试验方法，1998)，利用通用的拉伸试验机对拉伸强度(MPa)和伸长率(％，断裂伸长率)进行测量。通过电桥法测定导电率(％IACS)。
关于端子部的耐脱落性，进行压缩试验以测定残余负荷率(residual load ratio)(％)，该残余负荷率用于评价耐脱落性。图2为示出了压缩试验的试验方法的示意图。将样品S置于具有凸起部分11的支撑台10上，使得样品S的两个相对末端伸出凸起部分11(图2(1))。在此状态下，用加压夹具12对样品S进行压制，以压缩样品S(图2(2))。通过加压夹具12对样品S施加负荷，直至位于凸起部分11和加压夹具12之间的样品S的线直径被压缩至50％。当线直径达到50％时，将此时的负荷状态保持预定的时间(14至16小时)，并测量在该保持阶段中施加到样品S上的负荷。将残余负荷率(％)定义为：(预定时间后施加在样品S上的负荷/线直径变为50％时施加在样品S上的负荷)×100。线材的残余负荷率越高，则施加于线材上的应力越不易于变得松弛，因而更易于保持线材与加压夹具12之间互相挤压的状态。因此，假设将加压夹具替换为端子部，则残余负荷率越高，端子部越不易于从线材上脱落下来。
表2
如表1所示，样品1-1至样品1-6均由具有特定组成的Al-Mg-Si-Cu基合金构成、并且经过软化处理，其导电率不低于58％IACS、伸长率不低于10％、并且拉伸强度不低于120MPa。也就是说，样品1-1至样品1-6不仅具有高导电率和高韧性，而且还具有高强度。此外，对于残余负荷率不低于90％的样品1-1至样品1-6，其端子部具有优异的耐脱落性。通过具有相同组成的样品1-4与样品1-5之间的对比可以看出，经过时效处理的样品1-4具有更高的强度。此外，通过对比具有相同组成的样品可以看出，与进行方坯铸造的样品相比，进行连铸连轧的样品往往具有更高的伸长率。
与此相对的是，未进行软化处理的样品1-102具有高强度，但是其伸长率非常低，从而导致其韧性低，并且其导电率也低。关于那些经过软化处理但不具有特定组成的样品，特别是添加元素含量较高的样品1-100具有高强度，但是其伸长率和导电率都较低；而添加元素含量较低的样品1-101具有高的伸长率和高的导电率，但是其强度较低。
[软化处理条件和特性]
制备了在不同条件下进行软化处理的样品，并测定了所得样品的导电率(％)和拉伸强度(MPa)。结果示于图1中。此处，对具有样品1-4的组成并且线直径为φ0.3mm的拉丝材料进行了软化处理。利用箱型炉(还原气体气氛)，在从200℃至400℃的范围内恰当选择的加热温度(软化温度)(保持时间：3小时)下，对拉丝材料进行分批软化处理。
从图1中可看出，在250℃以上的加热温度下进行软化处理，以得到导电率不低于58％IACS且拉伸强度不低于120MPa的软化材料。200℃的温度看起来会使拉伸强度过高，从而导致伸长率较小以及韧性较低。
[包覆电线的特性]
可以预见，由具有特殊组成的Al-Mg-Si-Cu基合金制成、并且经过上述软化处理的Al合金线适宜用作束线中电线的导体。因此，制备包覆电线以检测其机械特性。
将由上述方法制得的、线直径为φ0.3mm的多根拉丝材料(组成参见表1)绞合在一起以制备绞合线。在此，将由3根内侧线和8根外侧线构成的总计11根拉丝线绞合在一起，之后进行压缩加工以使其横截面为圆形，由此得到0.75mm2的压缩线。在表1所示的气氛中和加热温度下，对所得压缩线进行软化处理(利用箱型炉进行的分批处理，保持时间：3小时)。使用绝缘材料(此处为无卤素绝缘材料)以在所得的软化材料的外周上形成绝缘包覆层(厚度为0.2mm)，由此制得包覆电线。作为对照，将拉丝材料绞合在一起、并将绞合线压缩成压缩线，未对该压缩线进行软化处理，由此制得未处理材料(样品2-102)。此外，作为对照，将具有样品1-101的组成、并且线直径为φ0.3mm的16根拉丝材料绞合在一起，随后以类似方式进行压缩成型，以制备1.25mm2的压缩线，并以类似方式进行软化处理并形成绝缘层，由此制得包覆电线(样品2-103)。
检测所得到的包覆电线的耐冲击性(J/m)、端子固定强度(N)以及耐久性试验后的端子固定强度(N)。结果示于表3中。
按照以下方式来评价耐冲击性(J/m或(N·m)/m)。图3为示出耐冲击性试验的试验方法的示意图。在样品S(待评价的两点间距离L：1m)的末端上连接重物w(图3(1))，将该重物w升高1m，而后使其自由降落(图3(2))。然后，测量不会导致样品S断裂的重物w的最大重量(kg)，将所测得的重量与重力加速度(9.8m/s2)以及下落距离1m相乘，将该乘积除以下落距离，将所得值用于评价耐冲击性(J/m或(N·m)/m)。
按照如下方式评价端子固定强度(N)。图4为示出端子固定强度试验的试验方法的示意图。对于由周围覆盖有绝缘层2的绞合线1所形成的样品S，将其相对的两端的绝缘层2剥去，从而暴露出绞合线1。将端子部3连接在绞合线1的一端上，并将该端子部3固定在端子夹头20上。绞合线1的另一端固定在线夹头21上。使用通用的拉伸试验机来测量样品S(其两端被夹头20、21固定)断裂时的最大负荷(N)，将该最大负荷(N)用于评价端子固定强度(N)。
关于耐久性试验后的端子固定强度(N)，将两端被固定在夹头20、21中的样品S置于高温环境(120℃×120小时)中，然后如上所述使用拉伸试验机来测定断裂时的最大负荷(N)并评价该最大负荷(N)。
表3
Figure BPA00001310280500141
Figure BPA00001310280500151
如表3所示，可以看出，样品2-1至样品2-6的包覆电线具有优异的耐冲击性，并且线材与端子部之间的连接强度高，其中这些样品使用了由具有特定组成的Al-Mg-Si-Cu基合金制成的、并经过软化处理的绞合线。还可以看出，样品2-1至样品2-6中，即使暴露于高温环境下，与端子部的连接强度仅有小幅降低，并且仍具有优异的耐热性。此外还可以看出，与具有较大横截面积的样品2-103相比，样品2-1至样品2-6的耐冲击性和端子固定强度几乎与样品2-103相等或更大。
如上所述，使用了由具有特定组成的Al-Mg-Si-Cu基合金制成的、并经过软化处理的Al合金线的包覆电线，具有高导电率、高韧性、高强度、以及优异的与端子部间的连接强度和优异的耐冲击性。因此，可以预见这种包覆电线适宜用于束线，特别是机动车辆用束线。
需要注意的是，在不超出本发明范围的情况下，可以对上述实施方案进行恰当地修改，并且上述实施方案并不局限于上述结构。例如，可在特定范围内改变Mg、Si、Cu的含量。此外，可以连续处理的方式进行软化处理。另外，也可以改变用以形成绞合线的线材的根数。
工业实用性
本发明的束线适用于需要质量轻、高强度、高韧性和高导电性的用途，特别是(例如)机动车辆用的布线。本发明的包覆电线、本发明的Al合金线、或本发明的Al合金绞合线适合用作这种束线的电线或电线的导体。此外，本发明的Al合金线制造方法适用于制造本发明的上述Al合金线。
符号说明
1绞合线；2绝缘包覆层；3端子部；S样品；w重物；10支撑台；11凸起部分；12加压夹具；20端子夹头；21线材夹头。

Claims (15)

1.一种用作导体的铝合金线，
所述铝合金线包含：大于或等于0.2质量％且小于或等于1.0质量％的Mg、大于或等于0.1质量％且小于或等于1.0质量％的Si、大于或等于0.1质量％且小于或等于0.5质量％的Cu，余量为Al和杂质，
所述Mg与所述Si的质量比Mg/Si满足0.8≤Mg/Si≤2.7，
所述铝合金线的导电率不低于58％IACS，并且
并且所述铝合金线的伸长率不低于10％。
2.根据权利要求1所述的铝合金线，还包含Ti和B中的至少一种，其中
以质量比计，Ti的含量大于或等于100ppm且小于或等于500ppm，B的含量大于或等于10ppm且小于或等于50ppm。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金线，其中
所述铝合金线的拉伸强度大于或等于120MPa且小于或等于200MPa。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝合金线，其中
所述铝合金线的线直径大于或等于0.2mm且小于或等于1.5mm。
5.一种铝合金绞合线，其是由多根权利要求1至4中任意一项所述的铝合金线绞合在一起而形成的。
6.一种包覆电线，将权利要求1至4中任意一项所述的铝合金线、由多根所述铝合金线绞合在一起而形成的铝合金绞合线、以及通过对所述绞合线进行压缩成型而形成的压缩线中的一种作为导体，并且在所述导体的外周具有绝缘包覆层。
7.一种束线，其包括权利要求6所述的包覆电线、以及与所述电线的末端连接的端子部。
8.根据权利要求7所述的束线，其中所述束线用于机动车辆。
9.一种制造用作导体的铝合金线的方法，包括如下步骤：
通过对熔融铝合金进行铸造以形成铸造材料，其中所述铝合金包含：大于或等于0.2质量％且小于或等于1.0质量％的Mg、大于或等于0.1质量％且小于或等于1.0质量％的Si、大于或等于0.1质量％且小于或等于0.5质量％的Cu，并且余量为Al，其中所述Mg与所述Si的质量比Mg/Si满足0.8≤Mg/Si≤2.7；
通过对所述铸造材料进行轧制以形成轧制材料；
通过对所述轧制材料进行拉丝以形成拉丝材料；以及
通过对所述拉丝材料进行软化处理以形成软化材料；
其中，对所述拉丝材料进行所述软化处理，使得经过所述软化处理后的所述拉丝材料的伸长率不低于10％。
10.根据权利要求9所述的制造铝合金线的方法，其中
所述软化处理为利用通电方式的连续软化处理、或利用高频感应加热的连续软化处理，并且所述软化处理在非氧化气氛中进行。
11.根据权利要求9所述的制造铝合金线的方法，其中
所述软化处理为使用气氛炉的分批处理，并且所述软化处理在非氧化气氛中、于不低于250℃的气氛温度下进行。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的制造铝合金线的方法，其中
所述铸造步骤和轧制步骤连续进行，以形成连铸连轧材料。
13.根据权利要求9至12中任意一项所述的制造铝合金线的方法，其中
在加热温度不低于100℃的条件下，对处于铸造后轧制前的所述铸造材料、处于轧制后拉丝前的所述轧制材料、以及处于拉丝过程中的所述拉丝材料中的至少一者进行时效处理。
14.根据权利要求9至13中任意一项所述的制造铝合金线的方法，包括如下步骤：
通过将多根所述拉丝材料或软化材料绞合在一起以形成绞合线；以及
通过对所述绞合线进行压缩以形成具有预定线直径的压缩线，其中
对所述压缩线进行所述软化处理。
15.一种铝合金，其包含：大于或等于0.2质量％且小于或等于1.0质量％的Mg、大于或等于0.1质量％且小于或等于1.0质量％的Si、大于或等于0.1质量％且小于或等于0.5质量％的Cu，余量为Al和杂质，
所述Mg与所述Si的质量比Mg/Si满足0.8≤Mg/Si≤2.7，
所述铝合金的导电率不低于58％IACS，并且
所述铝合金的伸长率不低于10％。
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