JP6840348B2 - Manufacturing method of aluminum alloy wire - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム合金線、アルミニウム合金撚線、被覆電線、及び端子付き電線に関する。 The present invention relates to aluminum alloy wires, aluminum alloy stranded wires, coated electric wires, and electric wires with terminals.
電線用導体に適した線材として、特許文献１は、アルミニウム合金を特定の組成とすると共に軟化することで、高強度で高靭性であり、導電率も高く、端子部との固着性にも優れるアルミニウム合金線を開示する。
As a wire rod suitable for a conductor for electric wires,
電線に備える導体などに利用される線材として、耐衝撃性に優れる上に、疲労特性にも優れるアルミニウム合金線が望まれている。 As a wire rod used for a conductor provided in an electric wire, an aluminum alloy wire having excellent impact resistance and fatigue characteristics is desired.
自動車や飛行機などの機器に載置されるワイヤーハーネス、産業用ロボットなどといった各種の電気機器の配線、建築物などの配線といった各種の用途の電線には、機器の使用時や布設時などに衝撃や繰り返しの曲げなどが与えられることがある。具体的には以下の（１）から（３）などが挙げられる。
（１）自動車用ワイヤーハーネスに備える電線では、電線を接続対象に取り付ける際などで端子部近傍に衝撃が与えられること（特許文献１）、その他、自動車の走行状態によって突発的な衝撃が与えられること、自動車の走行時の振動によって繰り返しの曲げが与えられることなどが考えられる。
（２）産業用ロボットに配線される電線では、繰り返しの曲げや捻回などが与えられることなどが考えられる。
（３）建築物に配線される電線では、布設時に作業者が突発的に強く引っ張ったり、誤って落下させたりして衝撃が与えられること、コイル状に巻き取られた線材から巻き癖を除去するために波打つように振ることで繰り返しの曲げが与えられることなどが考えられる。
従って、電線に備える導体などに利用されるアルミニウム合金線には、衝撃だけでなく、繰り返しの曲げが与えられた場合でも、断線し難いことが望まれる。
Wire harnesses mounted on equipment such as automobiles and airplanes, wiring for various electric equipment such as industrial robots, and wiring for various purposes such as wiring for buildings are impacted when the equipment is used or laid. And repeated bending may be given. Specifically, the following (1) to (3) and the like can be mentioned.
(1) In the electric wire provided in the wire harness for automobiles, an impact is given to the vicinity of the terminal portion when the electric wire is attached to the connection target (Patent Document 1), and a sudden impact is given depending on the running state of the automobile. It is conceivable that repeated bending is given by the vibration during running of the automobile.
(2) It is conceivable that the electric wires wired to the industrial robot are repeatedly bent and twisted.
(3) For electric wires that are wired to buildings, the operator suddenly pulls strongly or accidentally drops them during laying to give an impact, and the winding habit is removed from the wire wound in a coil shape. It is conceivable that repeated bending is given by shaking in a wavy manner.
Therefore, it is desired that the aluminum alloy wire used for the conductor provided in the electric wire is not easily broken even when it is repeatedly bent as well as impacted.
そこで、耐衝撃性及び疲労特性に優れるアルミニウム合金線を提供することを目的の一つとする。また、耐衝撃性及び疲労特性に優れるアルミニウム合金撚線、被覆電線、端子付き電線を提供することを別の目的の一つとする。 Therefore, one of the purposes is to provide an aluminum alloy wire having excellent impact resistance and fatigue characteristics. Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy stranded wire, a coated electric wire, and an electric wire with terminals having excellent impact resistance and fatigue characteristics.
本開示の一態様に係るアルミニウム合金線は、
アルミニウム合金から構成されるアルミニウム合金線であって、
前記アルミニウム合金は、Ｆｅを０．００５質量％以上２．２質量％以下含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、
前記アルミニウム合金線の横断面において、その表面から深さ方向に３０μｍまでの表層領域から、短辺長さが３０μｍであり、長辺長さが５０μｍである長方形の表層気泡測定領域をとり、前記表層気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積が２μｍ２以下である。
The aluminum alloy wire according to one aspect of the present disclosure is
An aluminum alloy wire composed of an aluminum alloy.
The aluminum alloy contains Fe of 0.005% by mass or more and 2.2% by mass or less, and the balance is composed of Al and impurities.
In the cross section of the aluminum alloy wire, a rectangular surface bubble measurement region having a short side length of 30 μm and a long side length of 50 μm is taken from a surface layer region up to 30 μm in the depth direction from the surface thereof. The total cross-sectional area of the bubbles existing in the surface bubble measurement region is 2 μm 2 or less.
本開示の一態様に係るアルミニウム合金撚線は、
上記の本開示の一態様に係るアルミニウム合金線を複数撚り合わせてなる。
The aluminum alloy stranded wire according to one aspect of the present disclosure is
A plurality of aluminum alloy wires according to one aspect of the present disclosure are twisted together.
本開示の一態様に係る被覆電線は、
導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆とを備える被覆電線であって、
前記導体は、上記の本開示の一態様に係るアルミニウム合金撚線を備える。
The covered electric wire according to one aspect of the present disclosure is
A coated electric wire including a conductor and an insulating coating that covers the outer periphery of the conductor.
The conductor comprises an aluminum alloy stranded wire according to one aspect of the present disclosure.
本開示の一態様に係る端子付き電線は、
上記の本開示の一態様に係る被覆電線と、前記被覆電線の端部に装着された端子部とを備える。
The electric wire with a terminal according to one aspect of the present disclosure is
It includes a coated electric wire according to one aspect of the present disclosure and a terminal portion attached to an end portion of the coated electric wire.
上記のアルミニウム合金線、上記のアルミニウム合金撚線、上記の被覆電線、上記の端子付き電線は、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。 The above-mentioned aluminum alloy wire, the above-mentioned aluminum alloy stranded wire, the above-mentioned coated electric wire, and the above-mentioned terminald electric wire are excellent in impact resistance and fatigue characteristics.
本発明者らは、種々の条件でアルミニウム合金線を製造して、耐衝撃性、疲労特性（繰り返しの曲げに対する断線し難さ）に優れるアルミニウム合金線を検討した。Ｆｅを特定の範囲で含むという特定の組成のアルミニウム合金から構成され、軟化処理が施された線材は、高強度（例えば、引張強さや０．２％耐力が高い）かつ高靭性であり（例えば、破断伸びが高い）、耐衝撃性にも優れる上に、導電率が高く導電性にも優れる。この線材において、特に表層に気泡が少ないと、耐衝撃性により優れる上に、繰り返しの曲げによっても断線し難いとの知見を得た。表層に気泡が少ないアルミニウム合金線は、例えば鋳造に供するアルミニウム合金の溶湯温度を特定の範囲に制御することで製造できる、との知見を得た。本発明は、これらの知見に基づくものである。最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。 The present inventors have produced aluminum alloy wires under various conditions, and have studied aluminum alloy wires having excellent impact resistance and fatigue characteristics (difficulty of disconnection due to repeated bending). A wire rod composed of an aluminum alloy having a specific composition containing Fe in a specific range and subjected to a softening treatment has high strength (for example, high tensile strength and 0.2% proof stress) and high toughness (for example). , High breaking elongation), excellent impact resistance, high conductivity and excellent conductivity. It was found that in this wire rod, especially when there are few bubbles in the surface layer, the impact resistance is excellent and the wire is not easily broken even by repeated bending. It was found that an aluminum alloy wire having few bubbles on the surface layer can be produced, for example, by controlling the molten metal temperature of the aluminum alloy used for casting within a specific range. The present invention is based on these findings. First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
［本発明の実施形態の説明］
（１）本発明の一態様に係るアルミニウム合金線は、
アルミニウム合金から構成されるアルミニウム合金線であって、
前記アルミニウム合金は、Ｆｅを０．００５質量％以上２．２質量％以下含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、
前記アルミニウム合金線の横断面において、その表面から深さ方向に３０μｍまでの表層領域から、短辺長さが３０μｍであり、長辺長さが５０μｍである長方形の表層気泡測定領域をとり、前記表層気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積が２μｍ２以下である。
アルミニウム合金線の横断面とは、アルミニウム合金線の軸方向（長手方向）に直交する面で切断した断面をいう。
[Explanation of Embodiments of the Present Invention]
(1) The aluminum alloy wire according to one aspect of the present invention is
An aluminum alloy wire composed of an aluminum alloy.
The aluminum alloy contains Fe of 0.005% by mass or more and 2.2% by mass or less, and the balance is composed of Al and impurities.
In the cross section of the aluminum alloy wire, a rectangular surface bubble measurement region having a short side length of 30 μm and a long side length of 50 μm is taken from a surface layer region up to 30 μm in the depth direction from the surface thereof. The total cross-sectional area of the bubbles existing in the surface bubble measurement region is 2 μm 2 or less.
The cross section of the aluminum alloy wire means a cross section cut along a plane orthogonal to the axial direction (longitudinal direction) of the aluminum alloy wire.
上記のアルミニウム合金線（以下、Ａｌ合金線と呼ぶことがある）は、特定の組成のアルミニウム合金（以下、Ａｌ合金と呼ぶことがある）から構成されており、製造過程で軟化処理などが施されることで、高強度、高靭性であり、耐衝撃性にも優れる。高強度、高靭性であるため、曲げなども滑らかに行える上に、繰り返しの曲げが与えられた場合でも断線し難く、疲労特性にも優れる。特に、上記のＡｌ合金線は、表層に存在する気泡が少ない。そのため、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などでも、気泡が割れの起点になり難く、気泡に起因する割れが生じ難い。表面割れが生じ難いことで、線材の表面から内部に割れが進展したり、破断に至ったりすることも低減できる。従って、上記のＡｌ合金線は、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。また、上記のＡｌ合金線は、気泡に起因する割れが生じ難いことから、組成や熱処理条件などにもよるが、引張試験を行った場合に引張強さ、０．２％耐力、及び破断伸びから選択される少なくとも一つがより高い傾向にあり、機械的特性にも優れる。 The above aluminum alloy wire (hereinafter, may be referred to as Al alloy wire) is composed of an aluminum alloy having a specific composition (hereinafter, may be referred to as Al alloy), and is subjected to softening treatment or the like in the manufacturing process. As a result, it has high strength, high toughness, and excellent impact resistance. Since it has high strength and high toughness, it can be bent smoothly, and even if it is repeatedly bent, it is hard to break and has excellent fatigue characteristics. In particular, the above Al alloy wire has few bubbles existing on the surface layer. Therefore, even when subjected to an impact or repeated bending, the bubbles are unlikely to be the starting points of cracks, and cracks due to the bubbles are unlikely to occur. Since surface cracks are unlikely to occur, it is possible to reduce the occurrence of cracks from the surface of the wire rod to the inside and the occurrence of breakage. Therefore, the above Al alloy wire is excellent in impact resistance and fatigue characteristics. Further, since the above Al alloy wire is unlikely to crack due to bubbles, it depends on the composition and heat treatment conditions, but when a tensile test is performed, the tensile strength, 0.2% proof stress, and breaking elongation At least one selected from tends to be higher and has excellent mechanical properties.
（２）上記のＡｌ合金線の一例として、
前記アルミニウム合金線の横断面において、短辺長さが３０μｍであり、長辺長さが５０μｍである長方形の内部気泡測定領域をこの長方形の中心が前記アルミニウム合金線の中心に重なるようにとり、前記表層気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積に対する前記内部気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積の比が１．１以上４４以下である形態が挙げられる。
(2) As an example of the above Al alloy wire,
In the cross section of the aluminum alloy wire, a rectangular internal bubble measurement region having a short side length of 30 μm and a long side length of 50 μm is set so that the center of the rectangle overlaps the center of the aluminum alloy wire. Examples thereof include a mode in which the ratio of the total cross-sectional area of the bubbles existing in the internal bubble measurement region to the total cross-sectional area of the bubbles existing in the surface bubble measurement region is 1.1 or more and 44 or less.
上記形態は、上述の合計断面積の比が１．１以上であるため、Ａｌ合金線の表層に比較して内部に存在する気泡が多いものの、上述の合計断面積の比が特定の範囲を満たすため、内部も気泡が少ないといえる。従って、上記形態は、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などでも、気泡を介して線材の表面から内部に割れが進展し難く、より破断し難いため、耐衝撃性及び疲労特性により優れる。 In the above embodiment, since the ratio of the total cross-sectional area described above is 1.1 or more, there are many bubbles existing inside as compared with the surface layer of the Al alloy wire, but the ratio of the total cross-sectional area described above is within a specific range. Since it is filled, it can be said that there are few bubbles inside. Therefore, the above-mentioned form is excellent in impact resistance and fatigue characteristics because cracks are less likely to develop from the surface of the wire rod to the inside through air bubbles and are more difficult to break even when subjected to an impact or repeated bending.
（３）上記のＡｌ合金線の一例として、
水素の含有量が４．０ｍｌ／１００ｇ以下である形態が挙げられる。
(3) As an example of the above Al alloy wire,
Examples thereof include a form in which the hydrogen content is 4.0 ml / 100 g or less.
本発明者らは、気泡を含有するＡｌ合金線について含有ガス成分を調べたところ、水素を含むとの知見を得た。従って、Ａｌ合金線内の気泡の一要因は、水素であると考えられる。上記形態は、水素の含有量が少ないことからも気泡が少ないといえ、気泡に起因する断線が生じ難く、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。 When the present inventors investigated the gas content of the Al alloy wire containing bubbles, they found that it contained hydrogen. Therefore, it is considered that one factor of the bubbles in the Al alloy wire is hydrogen. In the above form, it can be said that there are few bubbles because the hydrogen content is low, disconnection due to the bubbles is unlikely to occur, and the impact resistance and fatigue characteristics are excellent.
（４）上記のＡｌ合金線の一例として、
前記アルミニウム合金は、更に、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、及びＺｎから選択される１種以上の元素を合計で０質量％以上１．０質量％以下含有する形態が挙げられる。
(4) As an example of the above Al alloy wire,
The aluminum alloy further contains one or more elements selected from Mg, Si, Cu, Mn, Ni, Zr, Ag, Cr, and Zn in a total amount of 0% by mass or more and 1.0% by mass or less. Can be mentioned.
上記形態は、Ｆｅに加えて上述の元素を特定の範囲で含有することで、更なる強度の向上などが期待できる。 In the above form, further improvement in strength can be expected by containing the above-mentioned element in a specific range in addition to Fe.
（５）上記のＡｌ合金線の一例として、
引張強さが１１０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であること、０．２％耐力が４０ＭＰａ以上であること、破断伸びが１０％以上であること、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であることから選択される一つ以上を満たす形態が挙げられる。
(5) As an example of the above Al alloy wire,
One selected from tensile strength of 110 MPa or more and 200 MPa or less, 0.2% proof stress of 40 MPa or more, elongation at break of 10% or more, and conductivity of 55% IACS or more. A form that satisfies the above can be mentioned.
上記形態において、引張強さが上記の範囲であれば高強度であり、疲労特性に優れる。０．２％耐力が４０ＭＰａ以上であれば、特に端子部を圧着などして取り付けた場合に端子部との固着性により優れる。破断伸びが１０％以上であれば可撓性、靭性に優れ、耐衝撃性に優れる。導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であれば導電性に優れて、各種の電線の導体に好適に利用できる。 In the above form, if the tensile strength is in the above range, the strength is high and the fatigue characteristics are excellent. When the 0.2% proof stress is 40 MPa or more, the adhesiveness to the terminal portion is excellent, especially when the terminal portion is attached by crimping or the like. If the elongation at break is 10% or more, the flexibility and toughness are excellent, and the impact resistance is excellent. When the conductivity is 55% IACS or more, the conductivity is excellent, and it can be suitably used for conductors of various electric wires.
（６）上記のＡｌ合金線の一例として、
前記アルミニウム合金の平均結晶粒径が５０μｍ以下である形態が挙げられる。
(6) As an example of the above Al alloy wire,
Examples thereof include a form in which the average crystal grain size of the aluminum alloy is 50 μm or less.
上記形態は、気泡が少ないことに加えて、結晶粒が微細であり柔軟性に優れるため、耐衝撃性及び疲労特性により優れる。 In addition to having few bubbles, the above-mentioned form is excellent in impact resistance and fatigue characteristics because the crystal grains are fine and excellent in flexibility.
（７）上記のＡｌ合金線の一例として、
加工硬化指数が０．０５以上である形態が挙げられる。
(7) As an example of the above Al alloy wire,
Examples thereof include a form in which the work hardening index is 0.05 or more.
上記形態は、加工硬化指数が特定の範囲を満たすため、端子部を圧着などして取り付けた場合に加工硬化による端子部の固着力の向上が期待できる。従って、上記形態は、端子付き電線などの端子部が取り付けられる導体に好適に利用できる。 In the above form, since the work hardening index satisfies a specific range, improvement in the fixing force of the terminal part due to work hardening can be expected when the terminal part is attached by crimping or the like. Therefore, the above-described embodiment can be suitably used for a conductor to which a terminal portion is attached, such as an electric wire with a terminal.
（８）上記のＡｌ合金線の一例として、
前記アルミニウム合金線の表面酸化膜の厚さが１ｎｍ以上１２０ｎｍ以下である形態が挙げられる。
(8) As an example of the above Al alloy wire,
Examples thereof include a form in which the thickness of the surface oxide film of the aluminum alloy wire is 1 nm or more and 120 nm or less.
上記形態は、表面酸化膜の厚さが特定の範囲を満たすことで、端子部を取り付けた場合に端子部との間に介在する酸化物（表面酸化膜を構成するもの）が少なく、過度の酸化物の介在による接続抵抗の増大を防止できる上に、耐食性にも優れる。従って、上記形態は、端子付き電線などの端子部が取り付けられる導体に好適に利用できる。この場合、耐衝撃性及び疲労特性に優れる上に、低抵抗で耐食性にも優れる接続構造を構築できる。 In the above form, when the thickness of the surface oxide film satisfies a specific range, there is little oxide (which constitutes the surface oxide film) intervening between the terminal portion and the terminal portion when the terminal portion is attached, which is excessive. In addition to being able to prevent an increase in connection resistance due to the presence of oxides, it also has excellent corrosion resistance. Therefore, the above-described embodiment can be suitably used for a conductor to which a terminal portion is attached, such as an electric wire with a terminal. In this case, it is possible to construct a connection structure having excellent impact resistance and fatigue characteristics, as well as low resistance and excellent corrosion resistance.
（９）本発明の一態様に係るアルミニウム合金撚線は、
上記（１）から（８）のいずれか一つに記載のアルミニウム合金線を複数撚り合わせてなる。
(9) The aluminum alloy stranded wire according to one aspect of the present invention is
A plurality of aluminum alloy wires according to any one of (1) to (8) above are twisted together.
上記のアルミニウム合金撚線（以下、Ａｌ合金撚線と呼ぶことがある）を構成する各素線は、上述のように特定の組成のＡｌ合金で構成されると共に、表層に存在する気泡が少ないことで、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。また、撚線は、一般に、同じ導体断面積を有する単線と比較して可撓性に優れ、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などでも、各素線が破断し難く、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。これらの点から、上記のＡｌ合金撚線は、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。各素線が上述のように機械的特性に優れることから、上記のＡｌ合金撚線は、引張強さ、０．２％耐力、及び破断伸びから選択される少なくとも一つがより高い傾向にあり、機械的特性にも優れる。 Each of the strands constituting the above aluminum alloy stranded wire (hereinafter, may be referred to as Al alloy stranded wire) is composed of an Al alloy having a specific composition as described above, and has few bubbles existing on the surface layer. Therefore, it is excellent in impact resistance and fatigue characteristics. Further, the stranded wire is generally superior in flexibility as compared with a single wire having the same conductor cross-sectional area, and each wire is less likely to break even when subjected to impact or repeated bending, and impact resistance and fatigue. Excellent characteristics. From these points, the above-mentioned Al alloy stranded wire is excellent in impact resistance and fatigue characteristics. Since each wire has excellent mechanical properties as described above, the above Al alloy stranded wire tends to have a higher tensile strength, 0.2% proof stress, and at least one selected from elongation at break. It also has excellent mechanical properties.
（１０）上記のＡｌ合金撚線の一例として、
撚りピッチが前記アルミニウム合金撚線の層心径の１０倍以上４０倍以下である形態が挙げられる。
層心径とは、撚線が多層構造である場合、各層に含まれる全ての素線の中心を連ねる円の直径をいう。
(10) As an example of the above Al alloy stranded wire,
Examples thereof include a form in which the twist pitch is 10 times or more and 40 times or less the layer core diameter of the aluminum alloy stranded wire.
The layer core diameter means the diameter of a circle connecting the centers of all the strands contained in each layer when the stranded wire has a multi-layer structure.
上記形態は、撚りピッチが特定の範囲を満たすことで、曲げなどを行った際に素線同士が捻じれ難いため破断し難い上に、端子部を取り付ける場合にはばらけ難いため端子部を取り付け易い。従って、上記形態は、特に疲労特性に優れる上に、端子付き電線などの端子部が取り付けられる導体に好適に利用できる。 In the above form, when the twist pitch satisfies a specific range, the strands are hard to be twisted when bent, so that they are hard to break, and when the terminal is attached, they are hard to come apart. Easy to install. Therefore, the above-described embodiment is particularly excellent in fatigue characteristics, and can be suitably used for a conductor to which a terminal portion such as an electric wire with a terminal is attached.
（１１）本発明の一態様に係る被覆電線は、
導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆とを備える被覆電線であって、
前記導体は、上記（９）又は上記（１０）に記載のアルミニウム合金撚線を備える。
(11) The covered electric wire according to one aspect of the present invention is
A coated electric wire including a conductor and an insulating coating that covers the outer periphery of the conductor.
The conductor includes the aluminum alloy stranded wire according to the above (9) or (10).
上記の被覆電線は、上述の耐衝撃性及び疲労特性に優れるＡｌ合金撚線によって構成される導体を備えるため、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。 Since the coated electric wire includes a conductor composed of the above-mentioned Al alloy stranded wire having excellent impact resistance and fatigue characteristics, it is excellent in impact resistance and fatigue characteristics.
（１２）本発明の一態様に係る端子付き電線は、
上記（１１）に記載の被覆電線と、前記被覆電線の端部に装着された端子部とを備える。
(12) The electric wire with a terminal according to one aspect of the present invention is
The coated electric wire according to (11) above and a terminal portion attached to an end portion of the coated electric wire are provided.
上記の端子付き電線は、上述の耐衝撃性及び疲労特性に優れるＡｌ合金線やＡｌ合金撚線によって構成される導体を備える被覆電線を構成要素とするため、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。 Since the above-mentioned electric wire with a terminal is composed of a coated electric wire having a conductor composed of the above-mentioned Al alloy wire or Al alloy stranded wire having excellent impact resistance and fatigue characteristics, it is excellent in impact resistance and fatigue characteristics.
［本発明の実施形態の詳細］
以下、適宜、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。以下の説明において元素の含有量は、質量％を示す。
[Details of Embodiments of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the figure, the same reference numerals indicate the same names. In the following description, the element content indicates mass%.
［アルミニウム合金線］
（概要）
実施形態のアルミニウム合金線（Ａｌ合金線）２２は、アルミニウム合金（Ａｌ合金）から構成される線材であり、代表的には、電線の導体２などに利用される（図１）。この場合、Ａｌ合金線２２は、単線、又は複数のＡｌ合金線２２が撚り合わされてなる撚線（実施形態のＡｌ合金撚線２０）、又は撚線が所定の形状に圧縮成形されてなる圧縮撚線（実施形態のＡｌ合金撚線２０の別例）の状態で利用される。図１では７本のＡｌ合金線２２が撚り合わされたＡｌ合金撚線２０を例示する。実施形態のＡｌ合金線２２は、Ａｌ合金がＦｅを特定の範囲で含むという特定の組成を有すると共に、Ａｌ合金線２２の表層に存在する気泡が少ないという特定の組織を有する。詳しくは、実施形態のＡｌ合金線を構成するＡｌ合金は、Ｆｅを０．００５％以上２．２％以下含有し、残部がＡｌ及び不純物からなるＡｌ−Ｆｅ系合金である。また、実施形態のＡｌ合金線２２は、その横断面において、その表面から深さ方向に３０μｍまでの表層領域からとった以下の領域（表層気泡測定領域と呼ぶ）に存在する気泡の合計断面積が２μｍ２以下である。表面気泡測定領域は、短辺長さが３０μｍであり、長辺長さが５０μｍである長方形の領域とする。上述の特定の組成を有すると共に特定の組織を有する実施形態のＡｌ合金線２２は、製造過程で軟化処理などを受けることで、高強度、高靭性であり、耐衝撃性にも優れる上に、気泡に起因する破断も低減できるため、耐衝撃性により優れ、疲労特性にも優れる。
以下、より詳細に説明する。なお、気泡の大きさなどといった各パラメータの測定方法の詳細、上述の効果の詳細は試験例で説明する。
[Aluminum alloy wire]
(Overview)
The aluminum alloy wire (Al alloy wire) 22 of the embodiment is a wire rod made of an aluminum alloy (Al alloy), and is typically used as a
Hereinafter, a more detailed description will be given. The details of the measurement method of each parameter such as the size of bubbles and the details of the above-mentioned effects will be described in Test Examples.
（組成）
実施形態のＡｌ合金線２２は、Ｆｅを０．００５％以上含有するＡｌ合金から構成されることで、導電率の低下をあまり招くことなく強度を高められる。Ｆｅの含有量が高いほど、Ａｌ合金の強度を高められる。また、Ａｌ合金線２２は、Ｆｅを２．２％以下の範囲で含むＡｌ合金から構成されることで、Ｆｅの含有に起因する導電率や靭性の低下を招き難く、高い導電率や高い靭性などを有したり、伸線加工時に断線し難く、製造性にも優れたりする。強度、靭性、導電率のバランスを考慮して、Ｆｅの含有量を０．１％以上２．０％以下、更に０．３％以上２．０％以下、０．９％以上２．０％以下とすることができる。
(composition)
Since the
実施形態のＡｌ合金線２２を構成するＡｌ合金は、Ｆｅに加えて、以下の添加元素を好ましくは後述する特定の範囲で含むと、強度や靭性といった機械的特性の向上が期待でき、耐衝撃性及び疲労特性により優れる。添加元素は、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、及びＺｎから選択される１種以上の元素が挙げられる。Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ｃｒは、導電率の低下が大きいものの、強度の向上効果が高い。特にＭｇとＳｉとを同時に含有すると、強度をより向上できる。Ｃｕは、導電率の低下が少なく、強度を向上できる。Ａｇ，Ｚｎは、導電率の低下が少なく、強度の向上効果をある程度有する。強度の向上により、軟化処理などの熱処理を施した後でも、高い引張強さなどを有しながら、高い破断伸びなどを有することができ、耐衝撃性、疲労特性の向上にも寄与する。列挙した各元素の含有量は０％以上０．５％以下、列挙した元素の合計含有量は０％以上１．０％以下が挙げられる。特に、列挙した元素の合計含有量が０．００５％以上１．０％以下であると、上述の強度の向上効果、耐衝撃性、疲労特性の向上効果などを得易い。各元素の含有量は、例えば以下が挙げられる。上記の合計含有量の範囲、及び以下の各元素の含有量の範囲において、多いほど強度を向上し易く、少ないほど導電率を高め易い傾向にある。
（Ｍｇ）０％超０．５％以下、更に０．０５％以上０．５％未満、０．０５％以上０．４％以下、０．１％以上０．４％以下
（Ｓｉ）０％超０．３％以下、更に０．０３％以上０．３％未満、更に０．０５％以上０．２％以下
（Ｃｕ）０．０５％以上０．５％以下、更に０．０５％以上０．４％以下
（Ｍｎ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ａｇ，Ｃｒ，及びＺｎ、以下、まとめて元素αと呼ぶことがある）合計で０．００５％以上０．２％以下、更に合計で０．００５％以上０．１５％以下
When the Al alloy constituting the
(Mg) More than 0% and 0.5% or less, further 0.05% or more and less than 0.5%, 0.05% or more and 0.4% or less, 0.1% or more and 0.4% or less (Si) 0% Super 0.3% or less, further 0.03% or more and less than 0.3%, further 0.05% or more and 0.2% or less (Cu) 0.05% or more and 0.5% or less, further 0.05% or more 0.4% or less (Mn, Ni, Zr, Ag, Cr, and Zn, hereinafter may be collectively referred to as element α) 0.005% or more and 0.2% or less in total, and 0.005 in total % Or more and 0.15% or less
なお、原料に用いる純アルミニウムの成分分析を行い、原料に不純物としてＦｅ，上述のＭｇなどの添加元素などを含む場合、これらの元素の含有量が所望の量となるように各元素の添加量を調整するとよい。即ち、Ｆｅなどの各添加元素における含有量は、原料に用いるアルミニウム地金自体に含まれる元素を含む合計量であり、必ずしも、添加量を意味しない。 When the components of pure aluminum used as a raw material are analyzed and the raw material contains additive elements such as Fe and the above-mentioned Mg as impurities, the amount of each element added so that the content of these elements becomes a desired amount. Should be adjusted. That is, the content of each additive element such as Fe is the total amount including the element contained in the aluminum bullion itself used as the raw material, and does not necessarily mean the addition amount.
実施形態のＡｌ合金線２２を構成するＡｌ合金は、Ｆｅに加えて、Ｔｉ及びＢの少なくとも一方の元素を含有することができる。ＴｉやＢは、鋳造時において、Ａｌ合金の結晶を微細にする効果がある。微細な結晶組織を有する鋳造材を素材にすることで、鋳造以降に圧延や伸線などの加工や軟化処理を含む熱処理などを受けても、結晶粒が微細になり易い。微細な結晶組織を有するＡｌ合金線２２は、粗大な結晶組織を有する場合に比較して、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などに破断し難く、耐衝撃性や疲労特性に優れる。Ｂ単独の含有、Ｔｉ単独の含有、Ｔｉ及びＢの双方の含有、という順に微細化効果が高い傾向にある。Ｔｉを含む場合、その含有量が０％以上０．０５％以下、更に０．００５％以上０．０５％以下であると、Ｂを含む場合、その含有量が０％以上０．００５％以下、更に０．００１％以上０．００５％以下であると、結晶微細化効果が得られると共に、ＴｉやＢの含有に起因する導電率の低下を低減できる。結晶微細化効果と導電率とのバランスを考慮して、Ｔｉの含有量を０．０１％以上０．０４％以下、更に０．０３％以下、Ｂの含有量を０．００２％以上０．００４％以下とすることができる。
The Al alloy constituting the
Ｆｅに加えて、上述の元素を含有する組成の具体例を以下に示す。
（１）Ｆｅを０．０１％以上２．２％以下、Ｍｇを０．０５％以上０．５％以下含有し、残部がＡｌ及び不純物。
（２）Ｆｅを０．０１％以上２．２％以下、Ｍｇを０．０５％以上０．５％以下、Ｓｉを０．０３％以上０．３％以下含有し、残部がＡｌ及び不純物。
（３）Ｆｅを０．０１％以上２．２％以下、Ｍｇを０．０５％以上０．５％以下、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ａｇ，Ｃｒ，及びＺｎから選択される１種以上の元素を合計で０．００５％以上０．２％以下含有し、残部がＡｌ及び不純物。
（４）Ｆｅを０．１％以上２．２％以下、Ｃｕを０．０５％以上０．５％以下含有し、残部がＡｌ及び不純物。
（５）Ｆｅを０．１％以上２．２％以下、Ｃｕを０．０５％以上０．５％以下、０．０５％以上０．５％以下のＭｇ及び０．０３％以上０．３％以下のＳｉの少なくとも一方の元素を含有し、残部がＡｌ及び不純物。
（６）上記（１）から（５）のいずれか一つにおいて、０．００５％以上０．０５％以下のＴｉ及び０．００１％以上０．００５％以下のＢの少なくとも一方の元素を含有する。
Specific examples of the composition containing the above-mentioned elements in addition to Fe are shown below.
(1) Fe is contained in an amount of 0.01% or more and 2.2% or less, Mg is contained in an amount of 0.05% or more and 0.5% or less, and the balance is Al and impurities.
(2) Fe is contained in an amount of 0.01% or more and 2.2% or less, Mg is contained in an amount of 0.05% or more and 0.5% or less, Si is contained in an amount of 0.03% or more and 0.3% or less, and the balance is Al and impurities.
(3) Fe is 0.01% or more and 2.2% or less, Mg is 0.05% or more and 0.5% or less, and one or more elements selected from Mn, Ni, Zr, Ag, Cr, and Zn. Is contained in a total of 0.005% or more and 0.2% or less, and the balance is Al and impurities.
(4) Fe is contained in an amount of 0.1% or more and 2.2% or less, Cu is contained in an amount of 0.05% or more and 0.5% or less, and the balance is Al and impurities.
(5) Fe is 0.1% or more and 2.2% or less, Cu is 0.05% or more and 0.5% or less, 0.05% or more and 0.5% or less Mg, and 0.03% or more and 0.3. It contains at least one element of Si of% or less, and the balance is Al and impurities.
(6) In any one of (1) to (5) above, at least one element of Ti of 0.005% or more and 0.05% or less and B of 0.001% or more and 0.005% or less is contained. To do.
（組織）
・気泡
実施形態のＡｌ合金線２２は、その表層に存在する気泡が少ない。具体的にはＡｌ合金線２２の横断面において、図３に示すようにその表面から深さ方向に３０μｍまでの表層領域２２０、即ち厚さ３０μｍの環状の領域をとる。この表層領域２２０から、短辺長さＳが３０μｍであり、長辺長さＬが５０μｍである長方形の表層気泡測定領域２２２をとる。短辺長さＳは表層領域２２０の厚さに相当する。詳しくは、Ａｌ合金線２２の表面の任意の点（接点Ｐ）について接線Ｔをとる。接点ＰからＡｌ合金線２２の内部に向かって、表面の法線方向に長さが３０μｍである直線Ｃをとる。Ａｌ合金線２２が丸線であれば、この円の中心に向かって直線Ｃをとる。直線Ｃと平行な直線であって長さが３０μｍの直線を短辺２２Ｓとする。接点Ｐを通り、接線Ｔに沿った直線であって、接点Ｐが中間点となるように長さが５０μｍである直線をとり、この直線を長辺２２Ｌとする。表層気泡測定領域２２２にＡｌ合金線２２が存在しない微小な空隙(ハッチング部分)ｇが生じることを許容する。この表層気泡測定領域２２２に存在する気泡の合計断面積が２μｍ２以下である。表層に気泡が少ないことで、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などに気泡を起点とする割れを低減し易く、ひいては表層から内部への割れの進展も低減できて、気泡に起因する破断を低減できる。そのため、実施形態のＡｌ合金線２２は、耐衝撃性や疲労特性に優れる。一方、気泡の合計面積が大きければ、粗大な気泡が存在したり、微細な気泡が多数存在したりして、気泡が割れの起点となったり、割れが進展し易くなったりして、耐衝撃性や疲労特性に劣る。他方、気泡の合計断面積は、小さいほど気泡が少なく、気泡に起因する破断を低減して耐衝撃性や疲労特性に優れることから、１．５μｍ２未満、更に１μｍ２以下、０．９５μｍ２以下であることが好ましく、０に近いほど好ましい。気泡は、例えば、鋳造過程で湯温を低めにすると少なくなり易い。加えて鋳造時の冷却速度、特に後述する特定の温度域の冷却速度を速めるとより少なく、小さくなり易い。
(Organization)
-Bubble The
実施形態のＡｌ合金線２２の一例として、表層に加えて内部に存在する気泡も少ないものが挙げられる。具体的にはＡｌ合金線２２の横断面において、短辺長さが３０μｍであり、長辺長さが５０μｍである長方形の領域（内部気泡測定領域と呼ぶ）をとる。この内部気泡測定領域は、この長方形の中心がＡｌ合金線２２の中心に重なるようにとる。Ａｌ合金線２２が異形線の場合には、内接円の中心をＡｌ合金線２２の中心とする（以下同様）。表層気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積Ｓｆｂに対する内部気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積Ｓｉｂの比（Ｓｉｂ／Ｓｆｂ）が１．１以上４４以下である。ここで、鋳造過程では、一般に、金属の表層から内部に向かって凝固が進む。そのため、溶湯に雰囲気中のガスが溶解すると、金属の表層ではガスが金属外部に逃げ易いものの、金属の内部ではガスが閉じ込められて残存し易い。このような鋳造材を素材に用いて製造された線材では、その表層に比較して内部に存在する気泡が多くなり易いと考えられる。上述のように表層の気泡の合計断面積Ｓｆｂが小さいため、上記比Ｓｉｂ／Ｓｆｂが小さい形態は、内部に存在する気泡も少ないため、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などに割れの発生や割れの進展などを低減し易く、気泡に起因する破断を低減して、耐衝撃性や疲労特性に優れる。上記比Ｓｉｂ／Ｓｆｂは、小さいほど内部に存在する気泡が少なく、耐衝撃性や疲労特性に優れることから、４０以下、更に３０以下、２０以下、１５以下であることがより好ましい。上記比Ｓｉｂ／Ｓｆｂが１．１以上であれば、湯温を過度に低くしなくても、気泡が少ないＡｌ合金線２２を製造でき、量産に適すると考えられる。上記比Ｓｉｂ／Ｓｆｂが１．３から６．０ぐらいであると、量産し易いと考えられる。
As an example of the
・結晶粒径
実施形態のＡｌ合金線２２の一例として、Ａｌ合金の平均結晶粒径が５０μｍ以下であるものが挙げられる。微細な結晶組織を有するＡｌ合金線２２は曲げなどを行い易く、柔軟性に優れて、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などで破断し難い。実施形態のＡｌ合金線２２は、その表層に気泡が少ないことも相俟って、この形態は耐衝撃性、疲労特性に優れる。上記平均結晶粒径は、小さいほど曲げなどを行い易く、耐衝撃性、疲労特性に優れることから、４５μｍ以下、更に４０μｍ以下、３０μｍ以下であることが好ましい。結晶粒径は、組成や製造条件にもよるが、例えば上述のようにＴｉやＢを含むと、微細になり易い。
-Crystal grain size As an example of the
（水素含有量）
実施形態のＡｌ合金線２２の一例として、水素の含有量が４．０ｍｌ／１００ｇ以下であるものが挙げられる。気泡の一要因は、上述のように水素であると考えられる。Ａｌ合金線２２について質量１００ｇあたりに対する水素の含有量が４．０ｍｌ以下であれば、このＡｌ合金線２２は気泡が少なく、上述のように気泡に起因する破断を低減できる。水素の含有量は少ないほど、気泡が少ないと考えられることから、３．８ｍｌ／１００ｇ以下、更に３．６ｍｌ／１００ｇ以下、３ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましく、０に近いほど好ましい。Ａｌ合金線２２中の水素は、大気雰囲気などの水蒸気を含む雰囲気で鋳造を行うことで雰囲気中の水蒸気が溶湯に溶解し、この溶存水素が残存していると考えられる。そのため、水素の含有量は、例えば、湯温を低めにして雰囲気からのガスの溶解を低減すると少なくなり易い。また、水素の含有量は、Ｃｕ及びＳｉの少なくとも一方を含有すると少なくなる傾向にある。
(Hydrogen content)
As an example of the
（表面酸化膜）
実施形態のＡｌ合金線２２の一例として、Ａｌ合金線２２の表面酸化膜の厚さが１ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であるものが挙げられる。軟化処理などの熱処理が施されると、Ａｌ合金線２２の表面に酸化膜が存在し得る。表面酸化膜の厚さが１２０ｎｍ以下と薄いことで、Ａｌ合金線２２から構成される導体２の端部に端子部４（図２）を取り付けた場合に導体２と端子部４間に介在される酸化物を少なくできる。導体２と端子部４間に電気絶縁物である酸化物の介在量が少ないことで、導体２と端子部４間の接続抵抗の増大を低減できる。一方、表面酸化膜が１ｎｍ以上であれば、Ａｌ合金線２２の耐食性を高められる。上記範囲で薄いほど上記接続抵抗の増大を低減でき、厚いほど耐食性を高められる。接続抵抗の増大抑制と耐食性とを考慮すると、表面酸化膜は、２ｎｍ以上１１５ｎｍ以下、更に５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、更に１００ｎｍ以下とすることができる。表面酸化膜の厚さは、例えば、熱処理条件によって調整できる。例えば、雰囲気中の酸素濃度が高いと（例えば大気雰囲気）表面酸化膜を厚くし易く、酸素濃度が低いと（例えば不活性ガス雰囲気、還元ガス雰囲気など）表面酸化膜を薄くし易い。
(Surface oxide film)
As an example of the
（特性）
・加工硬化指数
実施形態のＡｌ合金線２２の一例として、加工硬化指数が０．０５以上であるものが挙げられる。加工硬化指数が０．０５以上と大きいことで、例えば複数のＡｌ合金線２２を撚り合わせた撚線を圧縮成形した圧縮撚線としたり、Ａｌ合金線２２から構成される導体２（単線、撚線、圧縮撚線のいずれでもよい）の端部に端子部４を圧着したりするといった塑性加工を施した場合に、Ａｌ合金線２２は加工硬化し易い。圧縮成形や圧着などの塑性加工によって断面積が減少した場合でも、加工硬化によって強度を高められ、導体２に端子部４を強固に固着できる。このように加工硬化指数が大きいＡｌ合金線２２は、端子部４の固着性に優れる導体２を構成できる。加工硬化指数は大きいほど、加工硬化による強度の向上が期待できることから、０．０８以上、更に０．１以上が好ましい。加工硬化指数は、破断伸びが大きいほど大きくなり易い。そのため、加工硬化指数を大きくするには、例えば添加元素の種類や含有量、熱処理条件などを調整して破断伸びを高めることが挙げられる。晶出物が微細であり、平均結晶粒径が上述の特定の範囲を満たすという特定の組織を有するＡｌ合金線２２は、加工硬化指数が０．０５以上を満たし易い。そのため、Ａｌ合金の組織を指標として、添加元素の種類や含有量、熱処理条件などを調整することでも、加工硬化指数を調整できる。
(Characteristic)
-Work hardening index As an example of the
・機械的特性、電気的特性
実施形態のＡｌ合金線２２は、上述した特定の組成のＡｌ合金で構成され、代表的には軟化処理などの熱処理を施されることで、引張強さや０．２％耐力が高く強度に優れ、破断伸びが高く靭性に優れ、更に導電率が高く導電性にも優れる。定量的には、Ａｌ合金線２２は、引張強さが１１０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であること、０．２％耐力が４０ＭＰａ以上であること、破断伸びが１０％以上であること、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であることから選択される一つ以上を満たすものが挙げられる。列挙する事項のうち二つの事項、更に三つの事項、特に四つ全ての事項を満たすＡｌ合金線２２は、機械的特性に優れて、耐衝撃性及び疲労特性により優れたり、耐衝撃性及び疲労特性に優れる上に導電性にも優れたりして好ましい。このようなＡｌ合金線２２は、電線の導体として好適に利用できる。
-Mechanical properties and electrical properties The
引張強さが上記範囲で高いほど強度に優れ、上記の範囲で低いほど破断伸びや導電率を高め易い。これらのことから、上記引張強さを１１０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下、更に１１５ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下とすることができる。 The higher the tensile strength in the above range, the better the strength, and the lower the tensile strength in the above range, the easier it is to increase the elongation at break and the conductivity. From these facts, the tensile strength can be set to 110 MPa or more and 180 MPa or less, and further 115 MPa or more and 150 MPa or less.
破断伸びが上記範囲で高いほど可撓性、靭性に優れて曲げなどを行い易いため、上記破断伸びを１３％以上、更に１５％以上、２０％以上とすることができる。 The higher the elongation at break is in the above range, the more flexible and tough it is, and the easier it is to bend. Therefore, the elongation at break can be 13% or more, further 15% or more, and 20% or more.
Ａｌ合金線２２は、代表的には導体２に利用されることから導電率が高いほど好ましく、５６％ＩＡＣＳ以上、更に５７％ＩＡＣＳ以上、５８％ＩＡＣＳ以上であることがより好ましい。
Since the
Ａｌ合金線２２は、０．２％耐力も高いことが好ましい。引張強さが同じである場合、０．２％耐力が高いほど端子部４との固着性に優れる傾向にあるからである。０．２％耐力を４５ＭＰａ以上、更に５０ＭＰａ以上、５５ＭＰａ以上とすることができる。
The
Ａｌ合金線２２は、引張強さに対する０．２％耐力の比が０．４以上であると、０．２％耐力が十分に大きく、高強度で破断し難い上に上述のように端子部４との固着性にも優れる。この比は大きいほど、高強度で、端子部４との固着性にも優れることから、０．４２以上、更に０．４５以上であることが好ましい。
When the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength of the
引張強さ、０．２％耐力、破断伸び、導電率は、例えば、添加元素の種類や含有量、製造条件（伸線条件、熱処理条件など）を調整することで変更できる。例えば、添加元素が多いと引張強さや０．２％耐力が高くなる傾向にあり、添加元素が少ないと導電率が高くなる傾向にあり、熱処理時の加熱温度を高くすると、破断伸びが高くなる傾向にある。 Tensile strength, 0.2% proof stress, elongation at break, and conductivity can be changed by adjusting, for example, the type and content of additive elements and manufacturing conditions (wire drawing conditions, heat treatment conditions, etc.). For example, if there are many additive elements, the tensile strength and 0.2% proof stress tend to increase, if there are few additive elements, the conductivity tends to increase, and if the heating temperature during heat treatment is increased, the elongation at break increases. There is a tendency.
（形状）
実施形態のＡｌ合金線２２の横断面形状は、用途などに応じて適宜選択できる。例えば、横断面形状が円形である丸線が挙げられる（図１参照）。その他、横断面形状が長方形などの四角形である角線などが挙げられる。Ａｌ合金線２２が上述の圧縮撚線の素線を構成する場合には、代表的には円形が押し潰された異形状である。Ａｌ合金線２２の横断面形状が所望の形状となるように、伸線ダイスの形状、圧縮成形用のダイスの形状などを選択するとよい。
(shape)
The cross-sectional shape of the
（大きさ）
実施形態のＡｌ合金線２２の大きさ（横断面積、丸線の場合には線径（直径）など）は、用途などに応じて適宜選択できる。例えば、自動車用ワイヤーハーネスなどの各種のワイヤーハーネスに備えられる電線の導体に利用する場合、Ａｌ合金線２２の線径は０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが挙げられる。例えば、建築物などの配線構造を構築する電線の導体に利用する場合、Ａｌ合金線２２の線径は０．２ｍｍ以上３．６ｍｍ以下であることが挙げられる。
(size)
The size of the
［Ａｌ合金撚線］
実施形態のＡｌ合金線２２は、図１に示すように撚線の素線に利用できる。実施形態のＡｌ合金撚線２０は、複数のＡｌ合金線２２を撚り合わせてなる。Ａｌ合金撚線２０は、同じ導体断面積を有する単線のＡｌ合金線と比較して断面積が小さい複数の素線（Ａｌ合金線２２）を撚り合わせて構成されるため、可撓性に優れ、曲げなどを行い易い。また、撚り合せられることで、各素線であるＡｌ合金線２２が細くても、撚線全体として強度に優れる。更に、実施形態のＡｌ合金撚線２０は、気泡が少ないという特定の組織を有するＡｌ合金線２２を素線とする。これらのことからＡｌ合金撚線２０は、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合などでも、各素線であるＡｌ合金線２２が破断し難く、耐衝撃性及び疲労特性に優れる。各素線であるＡｌ合金線２２が上述した水素の含有量、結晶粒径の大きさなどの事項が上述の特定の範囲を満たすと、耐衝撃性、疲労特性に更に優れる。
[Al alloy stranded wire]
The
Ａｌ合金撚線２０の撚り合せ本数は適宜選択でき、例えば、７，１１，１６，１９，３７本などが挙げられる。Ａｌ合金撚線２０の撚りピッチは適宜選択できるが、撚りピッチをＡｌ合金撚線２０の層心径の１０倍以上とすると、Ａｌ合金撚線２０から構成される導体２の端部に端子部４を取り付ける際にばらけ難く、端子部４の取付作業性に優れる。一方、撚りピッチを上記層心径の４０倍以下とすると、曲げなどを行った際に素線同士が捻じれ難いため破断し難く、疲労特性に優れる。ばらけ防止と捻じれ防止とを考慮すると、撚りピッチは上記層心径の１５倍以上３５倍以下、更に２０倍以上３０倍以下とすることができる。
The number of twisted Al alloy stranded
Ａｌ合金撚線２０は、更に圧縮成形が施された圧縮撚線とすることができる。この場合、単に撚り合わせた状態よりも線径を小さくしたり、外形を所望の形状（例えば円形）にしたりなどすることができる。各素線であるＡｌ合金線２２の加工硬化指数が上述のように大きい場合には、強度の向上、ひいては耐衝撃性、疲労特性の向上も期待できる。
The Al alloy stranded
Ａｌ合金撚線２０を構成する各Ａｌ合金線２２の組成、組織、表面酸化膜の厚さ、水素の含有量、機械的特性及び電気的特性などの仕様は、撚り合せ前に用いたＡｌ合金線２２の仕様を実質的に維持する。撚り合せ後に熱処理を施すことなどによっては、表面酸化膜の厚さ、機械的特性及び電気的特性が変化する場合がある。Ａｌ合金撚線２０の仕様が所望の値となるように、撚り合せ条件を調整するとよい。
Specifications such as composition, structure, thickness of surface oxide film, hydrogen content, mechanical properties and electrical properties of each
［被覆電線］
実施形態のＡｌ合金線２２や実施形態のＡｌ合金撚線２０（圧縮撚線でもよい）は、電線用導体に好適に利用できる。絶縁被覆を備えていない裸導体、絶縁被覆を備える被覆電線の導体のいずれにも利用できる。実施形態の被覆電線１は、導体２と、導体２の外周を覆う絶縁被覆３とを備え、導体２として、実施形態のＡｌ合金線２２、又は実施形態のＡｌ合金撚線２０を備える。この被覆電線１は、耐衝撃性、疲労特性に優れるＡｌ合金線２２やＡｌ合金撚線２０から構成される導体２を備えるため、耐衝撃性、疲労特性に優れる。絶縁被覆３を構成する絶縁材料は、適宜選択できる。上記絶縁材料は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やノンハロゲン樹脂、難燃性に優れる材料などが挙げられ、公知のものが利用できる。絶縁被覆３の厚さは所定の絶縁強度を有する範囲で適宜選択できる。
[Covered wire]
The
［端子付き電線］
実施形態の被覆電線１は、自動車や飛行機などの機器に載置されるワイヤーハーネス、産業用ロボットなどといった各種の電気機器の配線、建築物などの配線など、各種の用途の電線に利用できる。ワイヤーハーネスなどに備えられる場合、代表的には、被覆電線１の端部には端子部４が取り付けられる。実施形態の端子付き電線１０は、図２に示すように実施形態の被覆電線１と、被覆電線１の端部に装着された端子部４とを備える。この端子付き電線１０は、耐衝撃性、疲労特性に優れる被覆電線１を備えるため、耐衝撃性、疲労特性に優れる。図２では、端子部４として、一端に雌型又は雄型の嵌合部４２を備え、他端に絶縁被覆３を把持するインシュレーションバレル部４４を備え、中間部に導体２を把持するワイヤバレル部４０を備える圧着端子を例示する。その他の端子部４として、導体２を溶融して接続する溶融型のものなどが挙げられる。
[Electric wire with terminal]
The covered
圧着端子は、被覆電線１の端部において絶縁被覆３が除去されて露出された導体２の端部に圧着されて、導体２と電気的及び機械的に接続される。導体２を構成するＡｌ合金線２２やＡｌ合金撚線２０が、上述のように加工硬化指数が高いものであると、導体２における圧着端子の取付箇所は、その断面積が局所的に小さくなっているものの、加工硬化によって強度に優れる。そのため、例えば端子部４と、被覆電線１の接続対象との接続時などに衝撃を受けても、更に接続後に繰り返しの曲げを受けても、導体２が端子部４近傍で破断することを低減でき、この端子付き電線１０は耐衝撃性、疲労特性に優れる。
The crimp terminal is crimped to the exposed end of the
導体２を構成するＡｌ合金線２２やＡｌ合金撚線２０について、上述のように表面酸化膜を薄くする等すると、導体２と端子部４間に介在される電気絶縁物（表面酸化膜を構成する酸化物など）を低減でき、導体２と端子部４間の接続抵抗を小さくできる。従って、この端子付き電線１０は、耐衝撃性、疲労特性に優れる上に、接続抵抗も小さい。
When the surface oxide film of the
端子付き電線１０は、図２に示すように、被覆電線１ごとに一つの端子部４が取り付けられた形態の他、複数の被覆電線１に対して一つの端子部（図示せず）を備える形態が挙げられる。複数の被覆電線１を結束具などによって束ねると、端子付き電線１０を取り扱い易い。
As shown in FIG. 2, the terminal-equipped
［Ａｌ合金線の製造方法、Ａｌ合金撚線の製造方法］
（概要）
実施形態のＡｌ合金線２２は、代表的には、鋳造、（熱間）圧延や押出、伸線という基本工程に加えて、適宜な時期に熱処理（軟化処理を含む）を行うことで製造できる。基本工程や軟化処理の条件などは公知の条件などを参照できる。実施形態のＡｌ合金撚線２０は、複数のＡｌ合金線２２を撚り合わせることで製造できる。撚り合せ条件などは公知の条件を参照できる。
[Manufacturing method of Al alloy wire, Manufacturing method of Al alloy stranded wire]
(Overview)
The
（鋳造工程）
特に、表層に気泡が少ない実施形態のＡｌ合金線２２は、例えば、鋳造過程において湯温を低めにすると製造し易い。溶湯に雰囲気中のガスが溶解することを低減でき、溶存ガスが少ない溶湯で鋳造材を製造できる。溶存ガスとしては、上述のように水素が挙げられ、この水素は雰囲気中の水蒸気が分解したもの、雰囲気中に含まれていたものと考えられる。溶存水素などの溶存ガスが少ない鋳造材を素材とすることで、圧延や伸線などの塑性加工、軟化処理などの熱処理を施しても、鋳造以降においてＡｌ合金に溶存ガスに起因する気泡が少ない状態を維持し易い。その結果、最終線径のＡｌ合金線２２の表層や内部に存在する気泡を上述の特定の範囲にすることができる。また、上述のように水素の含有量が少ないＡｌ合金線２２を製造できる。鋳造過程以降の工程、例えば、皮剥ぎ、塑性変形を伴う加工（圧延、押出、伸線など）を行うことで、Ａｌ合金の内部に閉じ込められた気泡の位置が変化したり、気泡の大きさがある程度小さくなったりすると考えられる。しかし、鋳造材に存在する気泡の合計含有量が多ければ、位置変動や大きさ変動があっても、最終線径のＡｌ合金線において、表層や内部に存在する気泡の合計含有量や、水素の含有量が多くなり易い（実質的に維持されたままである）と考えられる。そこで、湯温を低くして、鋳造材自体に含まれる気泡を十分に少なくすることを提案する。
(Casting process)
In particular, the
具体的な湯温として、例えばＡｌ合金における液相線温度以上７５０℃未満が挙げられる。湯温が低いほど溶存ガスを低減でき、鋳造材の気泡を低減できることから、７４８℃以下、更に７４５℃以下が好ましい。一方、湯温がある程度高いと、添加元素を固溶し易いため、湯温を６７０℃以上、更に６７５℃以上とすることができ、強度や靭性などに優れるＡｌ合金線を得易い。このように湯温を低くすることで、大気雰囲気などの水蒸気を含む雰囲気で鋳造を行っても、溶存ガスを少なくでき、ひいては溶存ガスに起因する気泡の合計含有量や、水素の含有量を低減できる。 Specific examples of the hot water temperature include a liquidus temperature of an Al alloy or more and less than 750 ° C. The lower the temperature of the hot water, the more the dissolved gas can be reduced and the bubbles in the cast material can be reduced. Therefore, the temperature is preferably 748 ° C or lower, more preferably 745 ° C or lower. On the other hand, when the hot water temperature is high to some extent, the additive elements are easily dissolved, so that the hot water temperature can be 670 ° C. or higher, further 675 ° C. or higher, and it is easy to obtain an Al alloy wire having excellent strength and toughness. By lowering the hot water temperature in this way, even if casting is performed in an atmosphere containing water vapor such as an atmospheric atmosphere, the dissolved gas can be reduced, and as a result, the total content of bubbles caused by the dissolved gas and the hydrogen content can be reduced. Can be reduced.
湯温を低くすることに加えて、鋳造過程の冷却速度、特に湯温から６５０℃までという特定の温度域の冷却速度をある程度速くすると、雰囲気中からの溶存ガスの増大を防止し易い。上記の特定の温度域は、主として液相域であり、水素などが溶解し易く、溶存ガスが増大し易いからである。一方、上記の特定の温度域における冷却速度が速過ぎないことで、凝固途中の金属内部の溶存ガスを外部である雰囲気中に排出し易いと考えられる。溶存ガスの増大抑制を考慮すると上記冷却速度は、１℃／秒以上、更に２℃／秒以上、４℃／秒以上が好ましい。上記金属内部の溶存ガスの排出促進を考慮すると、上記冷却速度は、３０℃／秒以下、更に２５℃／秒未満、２０℃／秒以下、２０℃／秒未満、１５℃／秒以下、１０℃／秒以下とすることができる。上記冷却速度が速過ぎないことで、量産にも適する。 In addition to lowering the hot water temperature, if the cooling rate in the casting process, particularly the cooling rate in a specific temperature range from the hot water temperature to 650 ° C. is increased to some extent, it is easy to prevent the dissolved gas from increasing from the atmosphere. This is because the above-mentioned specific temperature range is mainly a liquid phase range, in which hydrogen and the like are easily dissolved and the dissolved gas is likely to increase. On the other hand, if the cooling rate in the above specific temperature range is not too fast, it is considered that the dissolved gas inside the metal during solidification is easily discharged into the atmosphere outside. Considering the suppression of the increase of the dissolved gas, the cooling rate is preferably 1 ° C./sec or more, more preferably 2 ° C./sec or more, and 4 ° C./sec or more. Considering the promotion of dissolved gas inside the metal, the cooling rate is 30 ° C./sec or less, further less than 25 ° C./sec, 20 ° C./sec or less, less than 20 ° C./sec, 15 ° C./sec or less, 10 It can be ° C / sec or less. Since the cooling rate is not too fast, it is suitable for mass production.
上述のように鋳造過程における特定の温度域の冷却速度をある程度速めにすると、微細な晶出物をある程度含むＡｌ合金線２２を製造できるとの知見を得た。ここで、上述のように上記の特定の温度域は、主として液相域であり、液相域での冷却速度を速くすれば、凝固時に生成される晶出物を小さくし易い。しかし、上述のように湯温を低くした場合に上記冷却速度が速過ぎると、特に２５℃／秒以上であると、晶出物が生成され難くなり、添加元素の固溶量が多くなって導電率の低下を招いたり、晶出物による結晶粒のピン止め効果を得難くなったりすると考えられる。これに対し、上述のように湯温を低めにし、かつ上記温度域の冷却速度をある程度速めにすることで、粗大な晶出物を含み難く、微細で比較的均一的な大きさの晶出物をある程度の量含み易い。最終的に、表層に気泡が少なく、微細な晶出物をある程度含むＡｌ合金線２２を製造できる。晶出物の微細化を考慮すると、Ｆｅなどの添加元素の含有量などにもよるが、上記冷却速度は１℃／秒超、更に２℃／秒以上が好ましい。
As described above, it has been found that if the cooling rate in a specific temperature range in the casting process is increased to some extent, the
以上のことから、湯温を６７０℃以上７５０℃未満、かつ湯温から６５０℃までの冷却速度を２０℃／秒未満とすることが好ましい。 From the above, it is preferable that the hot water temperature is 670 ° C. or higher and lower than 750 ° C., and the cooling rate from the hot water temperature to 650 ° C. is less than 20 ° C./sec.
更に、鋳造過程の冷却速度を上述の範囲で速めにすると、微細な結晶組織を有する鋳造材を得易い、添加元素をある程度固溶させ易い、ＤＡＳ（Ｄｅｎｄｒｉｔｅ Ａｒｍ Ｓｐａｃｉｎｇ）を小さくし易い（例えば、５０μｍ以下、更に４０μｍ以下）、といった効果も期待できる。 Further, when the cooling rate in the casting process is increased within the above range, it is easy to obtain a cast material having a fine crystal structure, it is easy to dissolve additive elements to some extent, and it is easy to reduce DAS (Dendrite Arm Spacing) (for example,). Effects such as 50 μm or less and 40 μm or less) can also be expected.
鋳造は、連続鋳造、金型鋳造（ビレット鋳造）のいずれも利用することができる。連続鋳造は、長尺な鋳造材を連続的に製造できる上に冷却速度を速め易く、上述のように気泡の低減、粗大な晶出物の抑制、結晶粒やＤＡＳの微細化、添加元素の固溶などの効果が期待できる。 Casting can be either continuous casting or mold casting (billet casting). In continuous casting, long casting materials can be continuously produced and the cooling rate can be easily increased. As described above, reduction of air bubbles, suppression of coarse crystallization, miniaturization of crystal grains and DAS, and addition elements Effects such as solid solution can be expected.
（伸線までの工程）
鋳造材は、代表的には（熱間）圧延や押出などの塑性加工を施してから伸線に供することが挙げられる。連続鋳造に連続して熱間圧延を行って、連続鋳造圧延材を伸線に供することもできる。上記塑性加工の前後に皮剥ぎや熱処理を行うことができる。皮剥ぎを行うことで、気泡や表面キズなどが存在し得る表層を除去できる。ここでの熱処理は、例えばＡｌ合金の均質化などを目的とするものが挙げられる。均質化処理の条件は、加熱温度を４５０℃以上６００℃以下程度、保持時間を０．５時間以上５時間以下程度とすることが挙げられる。この条件で均質化処理を行うと、偏析などによる不均一で粗大な晶出物をある程度微細で、均一的な大きさにし易い。ビレット鋳造材を用いる場合、鋳造後に均質化処理を行うことが好ましい。
(Process until wire drawing)
The cast material is typically subjected to plastic working such as (hot) rolling or extrusion, and then subjected to wire drawing. It is also possible to continuously perform hot rolling in continuous casting to provide the continuously cast rolled material for wire drawing. Peeling and heat treatment can be performed before and after the plastic working. By peeling the skin, it is possible to remove the surface layer in which air bubbles and surface scratches may exist. Examples of the heat treatment here include those aimed at homogenizing the Al alloy. The conditions for the homogenization treatment include a heating temperature of 450 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and a holding time of 0.5 hours or longer and 5 hours or lower. When the homogenization treatment is performed under these conditions, it is easy to make non-uniform and coarse crystals due to segregation or the like fine to some extent and have a uniform size. When a billet casting material is used, it is preferable to perform a homogenization treatment after casting.
（伸線工程）
上述の圧延などの塑性加工を経た素材に、所定の最終線径になるまで（冷間）伸線加工を施し、伸線材を形成する。伸線加工は、代表的には伸線ダイスを用いて行う。伸線加工度は、最終線径に応じて適宜選択するとよい。
(Wire drawing process)
The material that has undergone plastic working such as rolling is subjected to (cold) wire drawing until it reaches a predetermined final wire diameter to form a wire drawing material. The wire drawing process is typically performed using a wire drawing die. The degree of wire drawing may be appropriately selected according to the final wire diameter.
（撚合工程）
Ａｌ合金撚線２０を製造する場合には、複数の線材（伸線材、又は伸線後に熱処理を施した熱処理材）を用意し、これらを所定の撚りピッチ（例えば、層心径の１０倍〜４０倍）で撚り合わせる。Ａｌ合金撚線２０を圧縮撚線とする場合には、撚り合せ後に所定の形状に圧縮成形する。
(Twisting process)
When manufacturing the Al alloy stranded
（熱処理）
伸線途中及び伸線工程以降の任意の時期の伸線材などに熱処理を行うことができる。特に、破断伸びなどの靭性の向上を目的とする軟化処理を施すと、高強度及び高靭性で、耐衝撃性、疲労特性にも優れるＡｌ合金線２２やＡｌ合金撚線２０を製造できる。熱処理を行う時期は、伸線途中、伸線後（撚線前）、撚線後（圧縮成形前）、圧縮成形後の少なくとも一つの時期が挙げられる。複数の時期に熱処理を行ってもよい。最終製品であるＡｌ合金線２２やＡｌ合金撚線２０が所望の特性を満たすように、例えば破断伸びが１０％以上を満たすように熱処理条件を調整して、熱処理を行うことが挙げられる。破断伸びが１０％以上を満たすように熱処理（軟化処理）を行うことで、加工硬化指数が上述の特定の範囲を満たすＡｌ合金線２２を製造することもできる。なお、伸線途中や撚線前に熱処理を行うと、加工性を高められて、伸線加工や撚り合せなどを行い易い。
(Heat treatment)
Heat treatment can be performed on the wire drawing material during wire drawing and at any time after the wire drawing process. In particular, when a softening treatment for the purpose of improving toughness such as elongation at break is performed, an
熱処理は、パイプ炉や通電炉などの加熱容器に熱処理対象を連続的に供給して加熱する連続処理でも、雰囲気炉などの加熱容器に熱処理対象を封入した状態で加熱するバッチ処理でもいずれも利用できる。バッチ処理の条件は、例えば加熱温度が２５０℃以上５００℃以下程度、保持時間が０．５時間以上６時間以下程度とすることが挙げられる。連続処理では、熱処理後の線材が所望の特性を満たすように制御パラメータを調整するとよい。熱処理対象の大きさ（線径や断面積など）に応じて、所望の特性を満たすように、特性とパラメータ値との相関データを予め作成しておくと（特許文献１参照）、連続処理の条件を調整し易い。また、熱処理前の潤滑剤量を測定しておき、熱処理後の残存量が所望の値となるように熱処理条件を調整することもできる。加熱温度が高いほど、又は保持時間が長いほど潤滑剤の残存量が少なくなる傾向にある。 The heat treatment can be used in both continuous processing in which the heat treatment target is continuously supplied to a heating container such as a pipe furnace or an energizing furnace to heat it, and batch processing in which the heat treatment target is heated in a heating container such as an atmosphere furnace. it can. The conditions for batch processing include, for example, a heating temperature of 250 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and a holding time of 0.5 hours or longer and 6 hours or lower. In the continuous treatment, the control parameters may be adjusted so that the wire rod after the heat treatment satisfies the desired characteristics. If correlation data between the characteristics and the parameter values is created in advance so as to satisfy the desired characteristics according to the size of the heat treatment target (wire diameter, cross-sectional area, etc.) (see Patent Document 1), continuous processing can be performed. Easy to adjust the conditions. It is also possible to measure the amount of lubricant before the heat treatment and adjust the heat treatment conditions so that the residual amount after the heat treatment becomes a desired value. The higher the heating temperature or the longer the holding time, the smaller the residual amount of the lubricant tends to be.
熱処理中の雰囲気は、例えば、大気雰囲気といった酸素含有量が比較的多い雰囲気、又は酸素含有量が大気よりも少ない低酸素雰囲気が挙げられる。大気雰囲気とすると、雰囲気制御が不要であるものの、表面酸化膜が厚く形成され易い（例えば、５０ｎｍ以上）。そのため、大気雰囲気とする場合には、保持時間を短くし易い連続処理とすると、表面酸化膜の厚さが上述の特定の範囲を満たすＡｌ合金線２２を製造し易い。低酸素雰囲気は、真空雰囲気（減圧雰囲気）、不活性ガス雰囲気、還元ガス雰囲気などが挙げられる。不活性ガスは、窒素やアルゴンなどが挙げられる。還元ガスは、水素ガス、水素と不活性ガスとを含む水素混合ガス、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガスなどが挙げられる。低酸素雰囲気では雰囲気制御が必要であるものの、表面酸化膜を薄くし易い（例えば、５０ｎｍ未満）。そのため、低酸素雰囲気とする場合には、雰囲気制御を行い易いバッチ処理とすると、表面酸化膜の厚さが上述の特定の範囲を満たすＡｌ合金線２２、好ましくは表面酸化膜の厚さがより薄いＡｌ合金線２２を製造し易い。
Examples of the atmosphere during the heat treatment include an atmosphere having a relatively high oxygen content such as an atmospheric atmosphere, and a low oxygen atmosphere having a lower oxygen content than the atmosphere. In the case of an atmospheric atmosphere, although atmospheric control is not required, a thick surface oxide film is likely to be formed (for example, 50 nm or more). Therefore, in the case of an atmospheric atmosphere, if the continuous treatment is performed so that the holding time can be easily shortened, it is easy to manufacture the
上述のようにＡｌ合金の組成を調整すると共に（好ましくはＴｉ及びＢの双方を添加）、連続鋳造材又は連続鋳造圧延材を素材に用いると、結晶粒径が上述の範囲を満たすＡｌ合金線２２を製造し易い。特に、連続鋳造材に圧延などの塑性加工を施した素材又は連続鋳造圧延材から最終線径の伸線材となるまでの伸線加工度を８０％以上とし、最終線径の伸線材、又は撚線、又は圧縮撚線に破断伸びが１０％以上となるように熱処理（軟化処理）を行うと、結晶粒径が５０μｍ以下であるＡｌ合金線２２を更に製造し易い。この場合に、伸線途中にも熱処理を行ってもよい。このような結晶組織の制御及び破断伸びの制御を行うことで、加工硬化指数が上述の特定の範囲を満たすＡｌ合金線２２を製造することもできる。
When the composition of the Al alloy is adjusted as described above (preferably both Ti and B are added) and a continuously cast material or a continuously cast rolled material is used as the material, the Al alloy wire having a crystal grain size satisfying the above range is satisfied. 22 is easy to manufacture. In particular, the degree of wire drawing from a material obtained by subjecting a continuous cast material to plastic working such as rolling or a continuously cast rolled material to a wire drawing material having a final wire diameter is set to 80% or more, and the wire drawing material or twisting material having a final wire diameter is set to 80% or more. When the wire or the compression stranded wire is heat-treated (softened) so that the elongation at break is 10% or more, the
（その他の工程）
その他、表面酸化膜の厚さの調整方法として、最終線径の伸線材を高温高圧の熱水の存在下に曝すこと、最終線径の伸線材に水を塗布すること、大気雰囲気の連続処理で熱処理後に水冷する場合に水冷後に乾燥工程を設けることなどが挙げられる。熱水に曝したり、水を塗布したりすることで表面酸化膜が厚くなる傾向にある。上記の水冷後に乾燥させることで、水冷に起因するベーマイト層の形成を防止して、表面酸化膜が薄くなる傾向にある。
(Other processes)
Other methods for adjusting the thickness of the surface oxide film include exposing the wire drawing material with the final wire diameter in the presence of hot water at high temperature and high pressure, applying water to the wire drawing material with the final wire diameter, and continuously treating the air atmosphere. In the case of water cooling after heat treatment, a drying step is provided after water cooling. The surface oxide film tends to thicken when exposed to hot water or applied with water. By drying after the above water cooling, the formation of a boehmite layer due to water cooling is prevented, and the surface oxide film tends to be thinned.
［被覆電線の製造方法］
実施形態の被覆電線１は、導体２を構成する実施形態のＡｌ合金線２２又はＡｌ合金撚線２０（圧縮撚線でもよい）を用意し、導体２の外周に絶縁被覆３を押出などによって形成することで製造できる。押出条件などは公知の条件を参照できる。
[Manufacturing method of covered electric wire]
As the covered
［端子付き電線の製造方法］
実施形態の端子付き電線１０は、被覆電線１の端部において、絶縁被覆３を除去して導体２を露出させ、端子部４を取り付けることで製造できる。
[Manufacturing method of electric wire with terminal]
The terminal-equipped
［試験例１］
Ａｌ合金線を種々の条件で作製して特性を調べた。また、このＡｌ合金線を用いてＡｌ合金撚線を作製し、更にこのＡｌ合金撚線を導体とする被覆電線を作製し、その端部に圧着端子を取り付けて得られた端子付き被覆電線の特性を調べた。
[Test Example 1]
Al alloy wire was prepared under various conditions and its characteristics were investigated. Further, an Al alloy stranded wire is produced using this Al alloy wire, a coated electric wire having the Al alloy stranded wire as a conductor is produced, and a crimp terminal is attached to the end of the coated electric wire. The characteristics were investigated.
Ａｌ合金線は、以下のようにして作製する。
ベースとして純アルミニウム（９９．７質量％以上Ａｌ）を用意して溶解し、得られた溶湯（溶融アルミニウム）に表１から表４に示す添加元素の含有量が、表１から表４に示す量（質量％）となるように投入して、Ａｌ合金の溶湯を作製する。成分調整を行ったＡｌ合金の溶湯は、水素ガス除去処理や異物除去処理を行うと、水素の含有量を低減したり、異物を低減したりし易い。
The Al alloy wire is produced as follows.
Pure aluminum (99.7% by mass or more Al) was prepared and dissolved as a base, and the contents of the additive elements shown in Tables 1 to 4 in the obtained molten aluminum (molten aluminum) are shown in Tables 1 to 4. A molten Al alloy is prepared by charging in an amount (% by mass). When the molten Al alloy whose components have been adjusted is subjected to hydrogen gas removal treatment or foreign matter removal treatment, it is easy to reduce the hydrogen content and foreign matter.
用意したＡｌ合金の溶湯を用いて、連続鋳造圧延材、又はビレット鋳造材を作製する。連続鋳造圧延材は、ベルト−ホイール式の連続鋳造圧延機と、用意したＡｌ合金の溶湯とを用いて鋳造及び熱間圧延を連続的に行って作製し、φ９．５ｍｍのワイヤーロッドとする。ビレット鋳造材は、所定の固定鋳型にＡｌ合金の溶湯を注湯して冷却して作製する。ビレット鋳造材に均質化処理を施した後、熱間圧延を行って、φ９．５ｍｍのワイヤーロッド（圧延材）を作製する。表５から表８に、鋳造法の種別（連続鋳造圧延材は「連続」、ビレット鋳造材は「ビレット」と示す）、溶湯温度（℃）、鋳造過程の冷却速度（湯温から６５０℃までの平均冷却速度、℃／秒）を示す。冷却速度は、水冷機構などを用いて、冷却状態を調整することで変化させた。 Using the prepared molten Al alloy, a continuously cast rolled material or a billet cast material is produced. The continuous casting and rolling material is produced by continuously casting and hot rolling using a belt-wheel type continuous casting and rolling machine and a prepared molten Al alloy to obtain a wire rod having a diameter of 9.5 mm. The billet casting material is produced by pouring molten Al alloy into a predetermined fixed mold and cooling it. After homogenizing the billet cast material, hot rolling is performed to produce a wire rod (rolled material) having a diameter of 9.5 mm. Tables 5 to 8 show the type of casting method (continuously cast and rolled material is indicated as "continuous" and billet cast material is indicated as "billet"), molten metal temperature (° C), and cooling rate during the casting process (from hot water temperature to 650 ° C). The average cooling rate of, ° C / sec) is shown. The cooling rate was changed by adjusting the cooling state using a water cooling mechanism or the like.
上記のワイヤーロッドに冷間伸線加工を施して、線径φ０．３ｍｍの伸線材、線径φ０．３７ｍｍの伸線材、線径φ０．３９ｍｍの伸線材を作製する。 The above wire rod is cold-wired to produce a wire drawing material having a wire diameter of φ0.3 mm, a wire drawing material having a wire diameter of φ0.37 mm, and a wire drawing material having a wire diameter of φ0.39 mm.
得られた線径φ０．３ｍｍの伸線材に、表５から表８に示す方法、温度（℃）、雰囲気で軟化処理を施して軟材（Ａｌ合金線）を作製する。表５から表８に示す方法が「光輝軟化」とは、箱型炉を用いたバッチ処理であり、いずれも保持時間は３時間とする。表５から表８に示す方法が「連続軟化」とは、高周波誘導加熱方式又は直接通電方式の連続処理であり、表５から表８に示す温度（非接触式の赤外温度計にて測定）となるように通電条件を制御する。線速は５０ｍ／ｍｉｎから３，０００ｍ／ｍｉｎの範囲から選択する。試料Ｎｏ．２−２０２は、軟化処理を施していない。試料Ｎｏ．２−２０３は他の試料に比較して高温、長時間の熱処理条件：５５０℃×８時間とする（表８では温度の欄に「＊１」を付している）。試料Ｎｏ．２−２０５は大気雰囲気での軟化処理後にベーマイト処理（１００℃×１５分）を行う（表８では雰囲気の欄に「＊２」を付している）。 A soft material (Al alloy wire) is prepared by subjecting the obtained wire drawn wire having a diameter of φ0.3 mm to a softening treatment in the methods, temperatures (° C.), and atmosphere shown in Tables 5 to 8. The method shown in Tables 5 to 8 is "bright softening", which is a batch process using a box-type furnace, and the holding time is 3 hours in each case. The method shown in Tables 5 to 8 is "continuous softening", which is a continuous process of a high frequency induction heating method or a direct energization method, and the temperature shown in Tables 5 to 8 (measured by a non-contact infrared thermometer). ), And the energization condition is controlled. The linear velocity is selected from the range of 50 m / min to 3,000 m / min. Sample No. 2-202 is not softened. Sample No. In 2-203, the heat treatment conditions are higher and longer than those of other samples: 550 ° C. x 8 hours (in Table 8, "* 1" is added in the temperature column). Sample No. In 2-205, boehmite treatment (100 ° C. × 15 minutes) is performed after the softening treatment in the air atmosphere (“* 2” is added to the atmosphere column in Table 8).
（機械的特性、電気的特性）
得られた線径φ０．３ｍｍの軟材及び非熱処理材（試料Ｎｏ．２−２０２）について、引張強さ（ＭＰａ）、０．２％耐力（ＭＰａ）、破断伸び（％）、加工硬化指数、導電率（％ＩＡＣＳ）を測定した。また、引張強さに対する０．２％耐力の比「耐力／引張」を求めた。これらの結果を表９から表１２に示す。
(Mechanical and electrical characteristics)
Tensile strength (MPa), 0.2% proof stress (MPa), elongation at break (%), work hardening index of the obtained soft material and non-heat-treated material (Sample No. 2-202) having a wire diameter of φ0.3 mm. , The proof stress (% IACS) was measured. In addition, the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength "proof stress / tensile" was determined. These results are shown in Tables 9-12.
引張強さ（ＭＰａ）、０．２％耐力（ＭＰａ）、破断伸び（％）は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（金属材料引張試験方法、１９９８年）に準拠して、汎用の引張試験機を用いて測定した。加工硬化指数とは、引張試験の試験力を単軸方向に適用したときの塑性ひずみ域における真応力σと真ひずみεとの式σ＝Ｃ×εｎにおいて、真ひずみεの指数ｎとして定義される。上記式において、Ｃは強度定数である。上記の指数ｎは、上記の引張試験機を用いて引張試験を行ってＳ−Ｓ曲線を作成することで求められる（ＪＩＳ Ｇ ２２５３、２０１１年も参照）。導電率（％ＩＡＣＳ）は、ブリッジ法により測定した。 Tensile strength (MPa), 0.2% proof stress (MPa), and elongation at break (%) are measured using a general-purpose tensile tester in accordance with JIS Z 2241 (Metallic Material Tensile Testing Method, 1998). did. The work hardening index is defined as the index n of the true strain ε in the equation σ = C × ε n of the true stress σ and the true strain ε in the plastic strain region when the test force of the tensile test is applied in the uniaxial direction. Will be done. In the above formula, C is an intensity constant. The above index n is obtained by performing a tensile test using the above tensile tester to prepare an SS curve (see also JIS G 2253, 2011). The conductivity (% IACS) was measured by the bridge method.
（疲労特性）
得られた線径φ０．３ｍｍの軟材及び非熱処理材（試料Ｎｏ．２−２０２）について、屈曲試験を行い、破断までの回数を測定した。屈曲試験は、市販の繰り返し曲げ試験機を用いて測定した。ここでは、各試料の線材に０．３％の曲げ歪みが加えられる治具を使用して、１２．２ＭＰａの負荷を印加した状態で繰り返しの曲げを行う。試料ごとに３本以上の屈曲試験を行い、その平均（回）を表９から表１２に示す。破断までの回数が多いほど、繰り返しの曲げによって破断し難く、疲労特性に優れるといえる。
(Fatigue characteristics)
A bending test was performed on the obtained soft material having a wire diameter of φ0.3 mm and a non-heat-treated material (Sample No. 2-202), and the number of times until fracture was measured. The bending test was measured using a commercially available repetitive bending tester. Here, using a jig that applies a bending strain of 0.3% to the wire rod of each sample, repeated bending is performed with a load of 12.2 MPa applied. Three or more bending tests were performed for each sample, and the averages (times) are shown in Tables 9 to 12. It can be said that the greater the number of breaks, the less likely it is to break due to repeated bending, and the better the fatigue characteristics.
得られた線径φ０．３７ｍｍ又は線径φ０．３９ｍｍの伸線材（上述の軟化処理を施してないもの）を用いて撚線を作製する。ここでは、線径φ０．３７ｍｍの線材を７本用いた撚線を作製する。また、線径φ０．３９ｍｍの線材を７本用いた撚線を更に圧縮成形した圧縮撚線を作製する。撚線の断面積、及び圧縮撚線の断面積はいずれも、０．７５ｍｍ２（０．７５ｓｑ）である。撚りピッチは、２５ｍｍ（層心径の約３３倍）である。 A stranded wire is produced using the obtained wire drawing material having a wire diameter of φ0.37 mm or a wire diameter of φ0.39 mm (the one not subjected to the above-mentioned softening treatment). Here, a stranded wire using seven wires having a wire diameter of φ0.37 mm is produced. Further, a compression stranded wire is produced by further compression molding a stranded wire using seven wires having a wire diameter of φ0.39 mm. The cross-sectional area of the stranded wire and the cross-sectional area of the compressed stranded wire are both 0.75 mm 2 (0.75 sq). The twist pitch is 25 mm (about 33 times the core diameter of the layer).
得られた撚線、圧縮撚線に、表５から表８に示す方法、温度（℃）、雰囲気で軟化処理を施す（試料Ｎｏ．２−２０３，Ｎｏ．２−２０５の＊１，＊２は上述参照）。得られた軟化撚線を導体とし、導体の外周に絶縁材料（ここでは、ハロゲンフリー絶縁材料）によって絶縁被覆（厚さ０．２ｍｍ）を形成して、被覆電線を作製する。試料Ｎｏ．２−２０２は、伸線材及び撚線のいずれにも軟化処理を施していない。 The obtained stranded wire and compressed stranded wire are softened by the methods shown in Tables 5 to 8 at a temperature (° C.) and in an atmosphere (* 1, * 2 of Samples No. 2-203 and No. 2-205). See above). Using the obtained softened stranded wire as a conductor, an insulating coating (thickness 0.2 mm) is formed on the outer periphery of the conductor with an insulating material (here, a halogen-free insulating material) to produce a coated electric wire. Sample No. In 2-202, neither the wire drawing material nor the stranded wire is softened.
（組織観察）
・気泡
得られた各試料の被覆電線について、横断面をとり、導体（Ａｌ合金線から構成される撚線又は圧縮撚線、以下同様）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して、表層及び内部の気泡、結晶粒径を調べた。ここでは、導体を構成する各Ａｌ合金線について、その表面から深さ方向に３０μｍまでの表層領域から、短辺長さ３０μｍ×長辺長さ５０μｍである長方形の表層気泡測定領域をとる。つまり、一つの試料について、撚線を構成していた７本のＡｌ合金線のそれぞれから、一つの表層気泡測定領域をとり、合計７個の表層気泡測定領域をとる。そして、各表層気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積を求める。試料ごとに、合計７個の表層気泡測定領域における気泡の合計断面積を調べる。この合計７個の測定領域における気泡の合計断面積を平均した値を合計面積（μｍ２）として、表１３から表１６に示す。
なお、気泡の合計断面積の測定は、観察像に二値化処理などの画像処理を施して、処理像から気泡を抽出すると容易に行える。
(Tissue observation)
-Bubble The cross section of the coated wire of each sample obtained is taken, and the conductor (twisted wire or compressed stranded wire composed of Al alloy wire, the same applies hereinafter) is observed with a scanning electron microscope (SEM) to form a surface layer. And the bubbles inside and the crystal grain size were examined. Here, for each Al alloy wire constituting the conductor, a rectangular surface bubble measurement region having a short side length of 30 μm × a long side length of 50 μm is taken from the surface layer region up to 30 μm in the depth direction from the surface thereof. That is, for one sample, one surface bubble measurement region is taken from each of the seven Al alloy wires constituting the stranded wire, and a total of seven surface bubble measurement regions are taken. Then, the total cross-sectional area of the bubbles existing in each surface bubble measurement region is obtained. For each sample, the total cross-sectional area of bubbles in a total of 7 surface bubble measurement regions is examined. Tables 13 to 16 show the average value of the total cross-sectional areas of the bubbles in the seven measurement regions as the total area (μm 2).
The total cross-sectional area of the bubbles can be easily measured by performing image processing such as binarization on the observed image and extracting the bubbles from the processed image.
上記横断面において、導体を構成する各Ａｌ合金線について、短辺長さ３０μｍ×長辺長さ５０μｍである長方形の内部気泡測定領域をとる。内部気泡測定領域は、上記長方形の中心が各Ａｌ合金線の中心に重なるようにとる。そして、表層気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積に対する内部気泡測定領域に存在する気泡の合計断面積の比「内部／表層」を求める。試料ごとに、合計７個の表層気泡測定領域及び内部気泡測定領域をとって比「内部／表層」を求める。この合計７個の測定領域における比「内部／表層」を平均した値を比「内部／表層」として、表１３から表１６に示す。 In the above cross section, for each Al alloy wire constituting the conductor, a rectangular internal bubble measurement region having a short side length of 30 μm × a long side length of 50 μm is taken. The internal bubble measurement region is set so that the center of the rectangle overlaps the center of each Al alloy wire. Then, the ratio "inside / surface layer" of the total cross-sectional area of the bubbles existing in the internal bubble measurement region to the total cross-sectional area of the bubbles existing in the surface bubble measurement region is obtained. For each sample, a total of 7 surface bubble measurement regions and internal bubble measurement regions are taken to determine the ratio "inside / surface layer". The values obtained by averaging the ratio "inside / surface layer" in the total of 7 measurement regions are shown in Tables 13 to 16 as the ratio "inside / surface layer".
・結晶粒径
また、上記横断面において、ＪＩＳ Ｇ ０５５１（鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法、２０１３年）に準拠して、ＳＥＭ観察像に試験線を引き、各結晶粒において、試験線を分断する長さを結晶粒径とする（切断法）。試験線の長さは、この試験線によって１０個以上の結晶粒が分断される程度とする。一つの横断面に対して、３本の試験線を引いて、各結晶粒径を求め、これらの結晶粒径を平均した値を平均結晶粒径（μｍ）として、表１３から表１６に示す。
-Crystal grain size In addition, in the above cross section, a test line is drawn on the SEM observation image in accordance with JIS G 0551 (microscopic test method for steel-crystal grain size, 2013), and the test line is divided at each crystal grain. The crystal grain size is defined as the length to be processed (cutting method). The length of the test line shall be such that 10 or more crystal grains are divided by this test line. Three test lines are drawn for one cross section to obtain each crystal grain size, and the average value of these crystal grain sizes is shown in Tables 13 to 16 as the average crystal grain size (μm). ..
（水素含有量）
得られた各試料の被覆電線について、絶縁被覆を除去して導体のみとし、導体１００ｇあたりの水素の含有量（ｍｌ／１００ｇ）を測定した。その結果を表１３から表１６に示す。水素の含有量は、不活性ガス溶融法によって測定する。詳しくは、アルゴン気流中で黒鉛るつぼ中に試料を投入し、加熱溶融して水素を他のガスと共に抽出する。抽出したガスを分離カラムに通して水素を他のガスと分離して熱伝導度検出器で測定して、水素の濃度を定量することで水素の含有量を求める。
(Hydrogen content)
For the coated electric wire of each of the obtained samples, the insulating coating was removed to make only a conductor, and the hydrogen content (ml / 100 g) per 100 g of the conductor was measured. The results are shown in Tables 13 to 16. The hydrogen content is measured by the inert gas melting method. Specifically, the sample is put into a graphite crucible in an argon stream and heated and melted to extract hydrogen together with other gases. The extracted gas is passed through a separation column to separate hydrogen from other gases, measured with a thermal conductivity detector, and the hydrogen concentration is quantified to determine the hydrogen content.
（表面酸化膜）
得られた各試料の被覆電線について、絶縁被覆を除去して導体のみとし、導体を構成する撚線又は圧縮撚線を解いて、各素線の表面酸化膜を以下のようして測定した。ここでは、各素線（Ａｌ合金線）の表面酸化膜の厚さを調べる。試料ごとに合計７本の素線における表面酸化膜の厚さを調べ、この合計７本の素線における表面酸化膜の厚さを平均した値を表面酸化膜の厚さ（ｎｍ）として、表１３から表１６に示す。クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）加工を施して、各素線の断面をとり、断面をＳＥＭ観察する。５０ｎｍ程度を超える比較的厚い酸化膜については、このＳＥＭ観察像を用いて厚さを測定する。ＳＥＭ観察において、５０ｎｍ程度以下の比較的薄い酸化膜を有する場合には、別途、Ｘ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）によって深さ方向の分析（スパッタリングとエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）による分析とを繰り返す）を行って測定する。
(Surface oxide film)
With respect to the coated electric wire of each sample obtained, the insulating coating was removed to form only a conductor, the stranded wire or the compression stranded wire constituting the conductor was unwound, and the surface oxide film of each strand was measured as follows. Here, the thickness of the surface oxide film of each strand (Al alloy wire) is examined. The thickness of the surface oxide film on a total of 7 strands was examined for each sample, and the average value of the thickness of the surface oxide film on the total of 7 strands was taken as the surface oxide film thickness (nm) in the table. 13 to 16 are shown. Cross-section polisher (CP) processing is applied, a cross section of each strand is taken, and the cross section is observed by SEM. For a relatively thick oxide film exceeding about 50 nm, the thickness is measured using this SEM observation image. In SEM observation, if a relatively thin oxide film of about 50 nm or less is present, a separate analysis in the depth direction (sputtering and energy dispersive X-ray analysis (EDX)) is performed by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA). Repeat) to measure.
（耐衝撃性）
得られた各試料の被覆電線について、特許文献１を参照して、耐衝撃性（Ｊ／ｍ）を評価した。概略を述べると、評点間距離が１ｍである試料の先端に錘を取り付け、この錘を１ｍ上方に持ち上げた後、自由落下させ、試料が断線しない最大の錘の質量（ｋｇ）を測定する。この錘の質量に重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）と落下距離１ｍとをかけた積値を落下距離（１ｍ）で除した値を耐衝撃性の評価パラメータ（Ｊ／ｍ又は（Ｎ・ｍ）／ｍ）とする。求めた耐衝撃性の評価パラメータを導体断面積（ここでは０．７５ｍｍ２）で除した値を単位面積当たりの耐衝撃性の評価パラメータ（Ｊ／ｍ・ｍｍ２）として、表１３から表１６に示す。
(Impact resistance)
The impact resistance (J / m) of each of the obtained coated electric wires of each sample was evaluated with reference to
（端子固着力）
得られた各試料の端子付き電線について、特許文献１を参照して、端子固着力（Ｎ）を評価した。概略を述べると、端子付き電線の一端に取り付けられた端子部を端子チャックで挟持し、被覆電線の他端の絶縁被覆を除去して、導体部分を導体チャックで挟持する。両チャックで両端を挟持した各試料の端子付き電線について、汎用の引張試験機を用いて破断時の最大荷重（Ｎ）を測定し、この最大荷重（Ｎ）を端子固着力（Ｎ）として評価する。求めた最大荷重を導体断面積（ここでは０．７５ｍｍ２）で除した値を単位面積当たりの端子固着力（Ｎ／ｍｍ２）として、表１３から表１６に示す。
(Terminal sticking force)
The terminal fixing force (N) of each of the obtained electric wires with terminals was evaluated with reference to
Ｆｅを特定の範囲で含み、適宜特定の元素（Ｍｇ，Ｓｉ，Ｃｕ，元素α）を特定の範囲で含むという特定の組成のＡｌ−Ｆｅ系合金から構成され、軟化処理が施された試料Ｎｏ．１−１からＮｏ．１−２３，Ｎｏ．２−１からＮｏ．２−２３，Ｎｏ．３−１からＮｏ．３−１２（以下、まとめて、軟材試料群と呼ぶことがある）のＡｌ合金線は、特定の組成外である試料Ｎｏ．１−１０１からＮｏ．１−１０４、Ｎｏ．２−２０１、Ｎｏ．３−３０１（以下、まとめて比較試料群と呼ぶことがある）のＡｌ合金線に比較して、表１３から表１５に示すように耐衝撃性の評価パラメータ値が高く、１０Ｊ／ｍ以上である。かつ、軟材試料群のＡｌ合金線は、表９から表１１に示すように強度にも優れて、屈曲回数も高い水準にある。このことから、軟材試料群のＡｌ合金線は、比較試料群のＡｌ合金線に比較して、優れた耐衝撃性と優れた疲労特性とをバランスよく有することが分かる。また、軟材試料群のＡｌ合金線は、機械的特性や電気的特性に優れること、即ち引張強さも破断伸びも高く、ここでは０．２％耐力も高い上に、導電率も高い。定量的には、軟材試料群のＡｌ合金線は、引張強さが１１０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下、０．２％耐力が４０ＭＰａ以上（ここでは４５ＭＰａ以上、多くの試料は５０ＭＰａ以上）、破断伸びが１０％以上（ここでは１１％以上、多くの試料は１５％以上、更に２０％以上）、導電率が５５％ＩＡＣＳ以上（多くの試料は５７％ＩＡＣＳ以上、更に５８％ＩＡＣＳ以上）を満たす。その上、軟材試料群のＡｌ合金線は、引張強さと０．２％耐力との比「耐力／引張」も高く、０．４以上である。更に、軟材試料群のＡｌ合金線は、表１３から表１５に示すように端子部との固着性にも優れることが分かる（４０Ｎ以上）。この理由の一つとして、軟材試料群のＡｌ合金線は、加工硬化指数が０．０５以上と大きいため（多くの試料は０．０７以上、更に０．１０以上、表９から表１１）、圧着端子を圧着した際の加工硬化による強度向上効果を良好に得られたためと考えられる。 Sample No. which is composed of an Al—Fe-based alloy having a specific composition containing Fe in a specific range and appropriately containing a specific element (Mg, Si, Cu, element α) in a specific range and has been softened. .. 1-1 to No. 1-23, No. 2-1 to No. 2-23, No. From 3-1 to No. The Al alloy wire of 3-12 (hereinafter, collectively referred to as a soft material sample group) has a sample No. which is outside the specific composition. 1-101 to No. 1-104, No. 2-201, No. As shown in Tables 13 to 15, the evaluation parameter value of impact resistance is higher than that of the Al alloy wire of 3-301 (hereinafter, may be collectively referred to as a comparative sample group), and at 10 J / m or more. is there. Moreover, as shown in Tables 9 to 11, the Al alloy wire of the soft material sample group has excellent strength and a high level of bending frequency. From this, it can be seen that the Al alloy wire of the soft material sample group has excellent impact resistance and excellent fatigue characteristics in a well-balanced manner as compared with the Al alloy wire of the comparative sample group. Further, the Al alloy wire of the soft material sample group is excellent in mechanical properties and electrical properties, that is, it has high tensile strength and breaking elongation, and here, it has high 0.2% proof stress and high conductivity. Quantitatively, the Al alloy wire of the soft material sample group has a tensile strength of 110 MPa or more and 200 MPa or less, a 0.2% proof stress of 40 MPa or more (here, 45 MPa or more, many samples 50 MPa or more), and a breaking elongation of 10. % Or more (here, 11% or more, many samples are 15% or more, further 20% or more), and the conductivity is 55% IACS or more (many samples are 57% IACS or more, further 58% IACS or more). Moreover, the Al alloy wire of the soft material sample group has a high ratio "proof stress / tensile" between the tensile strength and the 0.2% proof stress, which is 0.4 or more. Further, it can be seen that the Al alloy wire of the soft material sample group is also excellent in adhesiveness to the terminal portion as shown in Tables 13 to 15 (40 N or more). One of the reasons for this is that the Al alloy wire of the soft material sample group has a large work hardening index of 0.05 or more (many samples are 0.07 or more, further 0.10 or more, Tables 9 to 11). It is probable that the effect of improving the strength due to work hardening when the crimp terminal was crimped was obtained satisfactorily.
特に、表１３から表１５に示すように軟材試料群のＡｌ合金線は、表層に存在する気泡の合計面積が２．０μｍ２以下であり、表１６に示す試料Ｎｏ．１−１０５，Ｎｏ．１−１０６，Ｎｏ．２−２０４，Ｎｏ．３−３０３のＡｌ合金線に比較して少ない。この表層の気泡に着目して、同じ組成である試料同士（Ｎｏ．１−５，Ｎｏ．１−１０５，Ｎｏ．１−１０６）、（Ｎｏ．２−５，Ｎｏ．２−２０４）、（Ｎｏ．３−３，Ｎｏ．３−３０３）を比較する。気泡が少ない試料Ｎｏ．１−５の方が、耐衝撃性に優れる上に（表１３，表１６）、屈曲回数が多く疲労特性にも優れることが分かる（表９，表１２）。気泡が少ない試料Ｎｏ．２−５、Ｎｏ．３−３についても同様である。この理由の一つとして、表層に気泡が多い試料Ｎｏ．１−１０５，Ｎｏ．１−１０６，Ｎｏ．２−２０４，Ｎｏ．３−３０３のＡｌ合金線では、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合に気泡が割れの起点となって破断し易くなったと考えられる。このことから、Ａｌ合金線の表層において、気泡を低減することで、耐衝撃性及び疲労特性を向上できるといえる。また、表１３から表１５に示すように軟材試料群のＡｌ合金線は、水素の含有量が表１６に示す試料Ｎｏ．１−１０５，Ｎｏ．１−１０６，Ｎｏ．２−２０４，Ｎｏ．３−３０３のＡｌ合金線に比較して少ない。このことから、気泡の一要因は水素であると考えられる。試料Ｎｏ．１−１０５，Ｎｏ．１−１０６，Ｎｏ．２−２０４，Ｎｏ．３−３０３では湯温が高く、溶湯中の溶存ガスが多く存在し易いと考えられ、この溶存ガスに由来する水素が多くなったと考えられる。これらのことから、上記表層の気泡を低減するには、鋳造過程で湯温を低めにすること（ここでは７５０℃未満）が効果的であるといえる。
その他、試料Ｎｏ．１−３と試料Ｎｏ．１−１０との比較（表１３）、試料Ｎｏ．１−５と試料Ｎｏ．３−３（表１５）との比較によって、ＳｉやＣｕを含有すると、水素を低減し易いことが分かる。
In particular, as shown in Tables 13 to 15, the Al alloy wire of the soft material sample group has a total area of bubbles existing on the surface layer of 2.0 μm 2 or less, and the sample Nos. 1-105, No. 1-106, No. 2-204, No. Less than 3-303 Al alloy wire. Focusing on the bubbles on the surface layer, the samples having the same composition (No. 1-5, No. 1-105, No. 1-106), (No. 2-5, No. 2-204), ( No. 3-3, No. 3-303) are compared. Sample No. with few bubbles. It can be seen that 1-5 is superior in impact resistance (Tables 13 and 16), has a large number of bends, and is also excellent in fatigue characteristics (Tables 9 and 12). Sample No. with few bubbles. 2-5, No. The same applies to 3-3. One of the reasons for this is that the sample No. has many bubbles on the surface layer. 1-105, No. 1-106, No. 2-204, No. It is considered that in the 3-303 Al alloy wire, when it is subjected to an impact or repeated bending, the bubbles become the starting point of cracking and are easily broken. From this, it can be said that the impact resistance and fatigue characteristics can be improved by reducing the number of bubbles in the surface layer of the Al alloy wire. Further, as shown in Tables 13 to 15, the Al alloy wire of the soft material sample group has a hydrogen content of the sample No. 1 shown in Table 16. 1-105, No. 1-106, No. 2-204, No. Less than 3-303 Al alloy wire. From this, it is considered that one factor of the bubbles is hydrogen. Sample No. 1-105, No. 1-106, No. 2-204, No. In 3-303, the hot water temperature is high, and it is considered that a large amount of dissolved gas is likely to be present in the molten metal, and it is considered that the amount of hydrogen derived from this dissolved gas is increased. From these facts, it can be said that it is effective to lower the hot water temperature in the casting process (here, less than 750 ° C.) in order to reduce the air bubbles in the surface layer.
In addition, sample No. 1-3 and sample No. Comparison with 1-10 (Table 13), Sample No. 1-5 and sample No. By comparison with 3-3 (Table 15), it can be seen that hydrogen can be easily reduced when Si or Cu is contained.
更に、この試験から以下のことがいえる。
（１）表１３から表１５に示すように、軟材試料群のＡｌ合金線は、表層だけでなく内部に存在する気泡も少ない。定量的には、気泡の合計面積の比「内部／表層」が４４以下、ここでは２０以下、更に１５以下であり、多くの試料が１０以下であり、試料Ｎｏ．２−２０４（表１６）よりも小さい。同じ組成である試料Ｎｏ．１−５と試料Ｎｏ．１−１０６とを比較すると、比「内部／表層」が小さい試料Ｎｏ．１−５の方が屈曲回数が多く（表９，表１２）、耐衝撃性のパラメータ値が高い（表１３，表１６）。この理由の一つとして、内部に気泡が多めである試料Ｎｏ．１−１０６のＡｌ合金線では、衝撃や繰り返しの曲げを受けた場合に気泡を介して、表層から内部に割れが進展して破断し易くなったと考えられる。試料Ｎｏ．２−２０４の屈曲回数が少なく（表１２）、耐衝撃性のパラメータ値が低い（表１６）ことからも、比「内部／表層」が大きいと、内部に割れが進展して破断し易いといえる。このことから、Ａｌ合金線の表層及び内部において、気泡を低減することで、耐衝撃性及び疲労特性を向上できるといえる。また、この試験から、冷却速度が大きいほど比「内部／表層」が小さくなり易いといえる。従って、上記内部の気泡を低減するには、鋳造過程で湯温を低めにすると共に６５０℃までの温度域における冷却速度をある程度速めにすること（ここでは０．５℃／秒超、更に１℃／秒以上３０℃／秒以下、好ましくは２５℃／秒未満、更に２０℃／秒未満）が効果的であるといえる。
Furthermore, the following can be said from this test.
(1) As shown in Tables 13 to 15, the Al alloy wire of the soft material sample group has few bubbles existing not only on the surface layer but also inside. Quantitatively, the ratio "inside / surface layer" of the total area of bubbles is 44 or less, here 20 or less, further 15 or less, and most of the samples are 10 or less, and the sample No. It is smaller than 2-204 (Table 16). Sample No. having the same composition. 1-5 and sample No. Compared with 1-106, the sample No. with a smaller ratio "inside / surface layer". 1-5 has a larger number of bends (Tables 9 and 12) and a higher impact resistance parameter value (Tables 13 and 16). One of the reasons for this is that the sample No. has a large number of bubbles inside. It is considered that the 1-106 Al alloy wire was easily broken by cracking from the surface layer to the inside through air bubbles when subjected to impact or repeated bending. Sample No. From the fact that the number of bends of 2-204 is small (Table 12) and the parameter value of impact resistance is low (Table 16), if the ratio "inside / surface layer" is large, cracks will develop inside and it will be easy to break. I can say. From this, it can be said that the impact resistance and fatigue characteristics can be improved by reducing the number of bubbles in the surface layer and the inside of the Al alloy wire. Further, from this test, it can be said that the higher the cooling rate, the smaller the ratio "inside / surface layer" tends to be. Therefore, in order to reduce the bubbles inside, the hot water temperature should be lowered during the casting process and the cooling rate in the temperature range up to 650 ° C should be increased to some extent (here, more than 0.5 ° C / sec, further 1). It can be said that ° C./sec or higher and 30 ° C./sec or lower, preferably less than 25 ° C./sec, and further less than 20 ° C./sec) is effective.
（２）表１３から表１５に示すように軟材試料群のＡｌ合金線は、結晶粒径が小さい。定量的には、平均結晶粒径が５０μｍ以下であり、多くの試料は３５μｍ以下、更に３０μｍ以下であり、試料Ｎｏ．２−２０３（表１６）よりも小さい。同じ組成である試料Ｎｏ．２−５と試料Ｎｏ．２−２０３とを比較すると、試料Ｎｏ．２−５の方が耐衝撃性の評価パラメータ値が大きい上に（表１４，表１６）、屈曲回数も多い（表１０，表１２）。従って、結晶粒径が小さいことは、耐衝撃性や疲労特性の向上に寄与すると考えられる。その他、この試験から、熱処理温度を低めにしたり、保持時間を短めにしたりすると、結晶粒径を小さくし易いといえる。 (2) As shown in Tables 13 to 15, the Al alloy wire of the soft material sample group has a small crystal grain size. Quantitatively, the average crystal grain size is 50 μm or less, most of the samples are 35 μm or less, and further 30 μm or less. It is smaller than 2-203 (Table 16). Sample No. having the same composition. 2-5 and sample No. Comparing with 2-203, the sample No. 2-5 has a larger evaluation parameter value for impact resistance (Tables 14 and 16) and a larger number of bends (Tables 10 and 12). Therefore, it is considered that a small crystal grain size contributes to the improvement of impact resistance and fatigue characteristics. In addition, from this test, it can be said that the crystal grain size can be easily reduced by lowering the heat treatment temperature or shortening the holding time.
（３）表１３から表１５に示すように軟材試料群のＡｌ合金線は、表面酸化膜を有するものの薄く（表１６の試料Ｎｏ．２−２０５と比較参照）、１２０ｎｍ以下である。そのため、これらのＡｌ合金線は、端子部との接続抵抗の増大を低減でき、低抵抗な接続構造を構築できると考えられる。また、軟材試料群の端子付き電線について、絶縁被覆を除去して導体のみとし、塩水噴霧試験を行って、腐食の有無を目視確認にて調べたところ、腐食が無かった。塩水噴霧試験の条件は、５質量％濃度のＮａＣｌ水溶液を用い、試験時間を９６時間とする。このことから、表面酸化膜を適切な厚さで備えることで（ここでは１ｎｍ以上）、耐食性の向上に寄与すると考えられる。その他、この試験から、軟化処理などの熱処理を大気雰囲気としたり、ベーマイト層が形成され得る条件としたりすると表面酸化膜が厚くなり易く、低酸素雰囲気とすると薄くなり易いといえる。 (3) As shown in Tables 13 to 15, the Al alloy wire of the soft material sample group has a surface oxide film but is thin (see comparison with Sample No. 2-205 in Table 16) and has a diameter of 120 nm or less. Therefore, it is considered that these Al alloy wires can reduce the increase in connection resistance with the terminal portion and can construct a low resistance connection structure. Further, regarding the electric wire with a terminal of the soft material sample group, the insulating coating was removed to use only the conductor, and a salt spray test was conducted to visually check for corrosion. As a result, there was no corrosion. The conditions for the salt spray test are a 5% by mass concentration of an aqueous NaCl solution, and the test time is 96 hours. From this, it is considered that providing the surface oxide film with an appropriate thickness (here, 1 nm or more) contributes to the improvement of corrosion resistance. In addition, from this test, it can be said that the surface oxide film tends to be thickened when the heat treatment such as softening treatment is used in the air atmosphere or the condition that the boehmite layer can be formed, and it is easy to be thinned in the low oxygen atmosphere.
上述のように特定の組成のＡｌ−Ｆｅ系合金からなり、軟化処理を施したＡｌ合金線であって、表層に存在する気泡が少ないものは、高強度、高靭性、高導電率であり、端子部との接続強度にも優れる上に、耐衝撃性及び疲労特性にも優れる。このようなＡｌ合金線は、被覆電線の導体、特に端子部が取り付けられる端子付き電線の導体に好適に利用できると期待される。 As described above, an Al alloy wire made of an Al—Fe based alloy having a specific composition and subjected to a softening treatment and having few bubbles existing on the surface layer has high strength, high toughness, and high conductivity. In addition to being excellent in connection strength with terminals, it is also excellent in impact resistance and fatigue characteristics. It is expected that such an Al alloy wire can be suitably used for a conductor of a coated electric wire, particularly a conductor of an electric wire with a terminal to which a terminal portion is attached.
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、試験例１の合金の組成、線材の断面積、撚線の撚り合せ数、製造条件（湯温、鋳造時の冷却速度、熱処理時期、熱処理条件など）を適宜変更できる。
The present invention is not limited to these examples, and is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
For example, the composition of the alloy of Test Example 1, the cross-sectional area of the wire rod, the number of twisted wires, and the manufacturing conditions (hot water temperature, cooling rate at the time of casting, heat treatment timing, heat treatment conditions, etc.) can be appropriately changed.
１ 被覆電線
１０ 端子付き電線
２ 導体
２０ アルミニウム合金撚線
２２ アルミニウム合金線（素線）
２２０ 表層領域
２２２ 表層気泡測定領域
２２Ｓ 短辺
２２Ｌ 長辺
Ｐ 接点
Ｔ 接線
Ｃ 直線
ｇ 空隙
３ 絶縁被覆
４ 端子部
４０ ワイヤバレル部
４２ 嵌合部
４４ インシュレーションバレル部
1 Coated
220
Claims (1)
前記鋳造材に塑性加工を施して塑性加工材を製造する工程と、
前記塑性加工材に伸線加工を施して伸線材を製造する工程と、
前記伸線加工の途中又は前記伸線材を製造する工程以降に熱処理を施す工程とを備え、
前記鋳造材を製造する工程において、前記溶湯の温度を液相線温度以上７５０℃未満とすると共に、前記溶湯の温度から６５０℃までの冷却速度を１℃／秒以上２５℃／秒未満とする、
アルミニウム合金線の製造方法。
A process of producing a cast material by casting a molten aluminum alloy containing Fe in an amount of 0.005% by mass or more and 2.2% by mass or less and the balance being Al and unavoidable impurities.
The process of manufacturing a plastic working material by subjecting the cast material to plastic working,
The process of manufacturing a wire drawing material by subjecting the plastic working material to a wire drawing process,
It is provided with a step of performing heat treatment during the wire drawing process or after the step of manufacturing the wire drawing material.
In the step of manufacturing the cast material, the temperature of the molten metal is set to the liquidus temperature or more and less than 750 ° C., and the cooling rate from the temperature of the molten metal to 650 ° C. is set to 1 ° C./sec or more and less than 25 ° C./sec. ,
Manufacturing method of aluminum alloy wire.
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