WO2010018646A1 - アルミニウム合金線 - Google Patents

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WO2010018646A1
WO2010018646A1 PCT/JP2009/002651 JP2009002651W WO2010018646A1 WO 2010018646 A1 WO2010018646 A1 WO 2010018646A1 JP 2009002651 W JP2009002651 W JP 2009002651W WO 2010018646 A1 WO2010018646 A1 WO 2010018646A1
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aluminum alloy
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alloy wire
mass
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PCT/JP2009/002651
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草刈美里
中井由弘
西川太一郎
高木義幸
大塚保之
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住友電気工業株式会社
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
富山住友電工株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation

Definitions

  • the present invention includes an aluminum alloy wire and an aluminum alloy stranded wire used for a conductor of an electric wire, a covered electric wire using the alloy wire or an alloy stranded wire as a conductor, a wire harness including the covered electric wire, and a method for producing the alloy wire,
  • the present invention relates to an aluminum alloy.
  • the present invention relates to an aluminum alloy wire having a well-balanced characteristic (strength, toughness, conductivity) suitable for a wire conductor of a wire harness used in a transport device such as an automobile.
  • a wiring harness in which a plurality of electric wires having terminals are bundled is used for a wiring structure of a transport device such as an automobile or an airplane, or an industrial device such as a robot.
  • a transport device such as an automobile or an airplane
  • an industrial device such as a robot.
  • copper-based materials such as copper and copper alloys, which are excellent in electrical conductivity, have been the main constituent material for wire conductors of wire harnesses.
  • Patent Document 1 discloses an aluminum alloy wire used for an electric wire conductor of an automobile wire harness made of an aluminum alloy having higher strength than pure aluminum.
  • the conventional aluminum alloy wire does not have sufficient characteristics required for a wire harness deployed in a transport device such as an automobile.
  • the conductor for electric wires has high conductivity.
  • the aluminum alloy wire described in Patent Document 1 cannot be said to have a sufficiently high electrical conductivity.
  • the high-strength aluminum alloy electric wire as described in Patent Document 1 has insufficient toughness.
  • aluminum alloys constituting conductors for electric wires of automobile wire harnesses have been studied mainly for the purpose of improving strength, and toughness (impact resistance, elongation, etc.) has not been sufficiently studied.
  • the conductor breaks in the vicinity of the boundary with the terminal portion in the conductor. I got the knowledge that there is. In other words, the characteristics of the wire itself has been studied, but the characteristics of the wire harness including the terminal portion have not been studied, and the development of a wire harness having sufficient toughness required for assembly has been made. Not done.
  • the mounting of the terminal part is performed so that a desired conduction state can be maintained.
  • the conventional aluminum alloy wire rod has a stress that is reduced when it is mounted (it decreases with time), so that the fixing force with the terminal portion is reduced, and the terminal portion may fall out of the electric wire.
  • the present inventors made an aluminum alloy having a specific composition, specifically, an aluminum alloy containing a specific amount of Fe, so that the impact resistance and the terminal portion It was found that an aluminum alloy wire having excellent strength and strength could be obtained.
  • the present invention is based on these findings.
  • the manufacturing method of the aluminum alloy wire of the present invention includes the following steps. 1. A step of casting a molten aluminum alloy containing Fe in an amount of 0.005 mass% to 2.2 mass% with the balance being Al to form a cast material. 2. A step of rolling the cast material to form a rolled material. 3. A step of drawing the rolled material to form a drawn material. 4. A step of softening the drawn wire material to form a soft material. And the manufacturing method of this invention performs a softening process to a wire drawing material so that elongation of the wire after a softening process may be 10% or more. The obtained aluminum alloy wire is used as a conductor.
  • the aluminum alloy wire of the present invention can be obtained by the above production method.
  • the aluminum alloy wire of the present invention is used for a conductor and contains 0.005 mass% or more and 2.2 mass% or less of Fe, with the balance being Al and impurities.
  • the aluminum alloy wire (hereinafter referred to as Al alloy wire) has a conductivity of 58% IACS or more and an elongation of 10% or more.
  • the Al alloy wire of the present invention is a soft material subjected to a softening treatment, it is excellent in both conductivity and toughness and has high connection strength with the terminal portion. Moreover, since the Al alloy wire of the present invention has a specific composition, it has high strength. Therefore, the Al alloy wire of the present invention has sufficient conductivity, impact resistance, strength, and connectivity with the terminal portion desired for the wire harness, and can be suitably used as a conductor for the wire of the wire harness.
  • content of an element shows the mass%.
  • the Al alloy of the present invention constituting the Al alloy wire of the present invention is an Al—Fe alloy containing 0.005% or more and 2.2% or less of Fe.
  • Fe By containing 0.005% or more of Fe, an Al alloy wire having excellent strength can be obtained.
  • the higher the Fe content the higher the strength of the Al alloy.
  • the electrical conductivity and toughness are lowered, and wire breakage is likely to occur during wire drawing, so Fe: 2.2% or less.
  • Fe can improve the strength without causing much decrease in electrical conductivity, but if Fe is added excessively, workability such as wire drawing is reduced.
  • a more preferable content of Fe is 0.9% or more and 2.0% or less.
  • Mn, Ni, Zr, and Cr are elements that have a high effect of improving the strength, although the decrease in conductivity is large. Ag and Zn are less likely to decrease in conductivity and have a certain degree of strength improvement effect. Cu has little decrease in conductivity and can improve strength. Although Mg has a large decrease in electrical conductivity, the effect of improving the strength is high, and in particular, the strength can be further improved by containing it together with Si.
  • additive elements may be contained alone or in combination of two or more, and the total content is preferably 0.005% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • Preferable contents are Mg: 0.05% to 0.5%, Mn, Ni, Zr, Zn, Cr and Ag: 0.005% to 0.2% in total, Cu: 0.05% to 0.5%, Si: 0.05% to 0.3% More preferably, Mg: 0.05% to 0.4%, especially Mg: 0.1% to 0.4%, Mn, Ni, Zr, Zn, Cr and Ag: 0.005% to 0.15% in total
  • Mg exceeds 0.5%
  • the total of Mn, Ni, Zr, Zn, Cr and Ag exceeds 0.2%
  • Cu exceeds 0.5%
  • the strength of the Al alloy increases, but the conductivity and toughness decrease. Disconnection is likely to occur during wire drawing.
  • Si is more than 0.3%, the electrical conductivity and toughness are reduced.
  • the following (1) to (4) may be mentioned as specific compositions when the additive element is contained in addition to Fe.
  • Fe is 0.90% or more and 1.20% or less, Mg is 0.10% or more and 0.25% or less, and the balance is Al and impurities.
  • Fe is 1.01% 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, Zn, Cr, and Ag in total 0.005 % And 0.2% or less, the balance being Al and impurities.
  • Fe is 1.01% or more and 2.2% or less
  • Cu is 0.05% or more and 0.5% or less
  • the balance is Al and impurities.
  • the strength can be further improved.
  • Ti and B have the effect of refining the crystal structure of the Al alloy during casting. If the crystal structure is fine, the strength can be improved. Although it may contain B alone, the effect of refining the crystal structure is further improved by containing Ti alone, particularly both. In order to sufficiently obtain this refinement effect, it is preferable that Ti is contained in a mass ratio of 100 ppm to 500 ppm (0.01% to 0.05%) and B is 10 ppm to 50 ppm (0.001% to 0.005%). If Ti: more than 500 ppm and B: more than 50 ppm, the above-mentioned refinement effect is saturated or the conductivity is lowered.
  • the Al alloy wire of the present invention is composed of the Al alloy of the present invention having a specific composition and is a soft material, it is excellent in conductivity and toughness, conductivity: 58% IACS or more, and elongation: 10% or more. Although depending on the kind and amount of additive elements and softening conditions, the Al alloy wire of the present invention can also satisfy electrical conductivity: 59% IACS or more and elongation: 25% or more.
  • the electrical conductivity and toughness can be improved and the corrosion resistance can be improved by the softening conditions (method).
  • a softening treatment when batch processing (brightness processing) described later is performed, conductivity and elongation tend to be high, and when continuous processing described later is performed, corrosion resistance tends to be excellent.
  • the Al alloy wires subjected to each softening treatment were examined, there was a difference in the presence of precipitates.
  • continuous softening treatment there were few very fine precipitates of 100 nm or less, and batch softening treatment was performed. In this case, more precipitates were present than when the continuous softening treatment was performed. That is, the following Al alloy wire was obtained.
  • Continuous softening treatment Al alloy wire used for conductors, containing Fe in an amount of 0.005 mass% to 2.2 mass%, with the balance being Al and impurities.
  • the cross section of the Al alloy wire is 2400 nm x 2600 nm When an observation field is taken, the number of precipitates present in the observation field and having an equivalent circle diameter of 100 nm or less is 10 or less.
  • Batch softening treatment Al alloy wire used for conductors, containing Fe in an amount of 0.005 mass% to 2.2 mass%, with the balance being Al and impurities.
  • the cross section of this Al alloy wire is 2400 nm x 2600 nm
  • the number of precipitates present in the observation field and having an equivalent circle diameter of 100 nm or less is more than ten.
  • the above-mentioned additive elements Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr, Zr
  • Ti and B may be contained. Also good.
  • crystal precipitates are mainly produced during casting, and fine precipitates are reduced by performing a continuous softening treatment after wire drawing. Accordingly, when the continuous softening treatment is performed, an Al alloy wire having excellent strength and corrosion resistance can be obtained because Fe is sufficiently dissolved in the base material.
  • batch softening treatment more fine precipitates exist than when continuous softening treatment is performed, but the size of each precipitate is 100 nm or less, and the abundance is at most 100 / observation above. It is a field of view. The size and abundance of the fine precipitates can be changed by adjusting the softening conditions.
  • the size of the precipitate can be reduced and the abundance can be reduced. Therefore, depending on the conditions of the batch softening treatment, for example, an Al alloy wire having a precipitate size of 80 nm or less and further 50 nm or less and an abundance of 50 or less and further 20 or less can be obtained. Even when batch softening is performed, the strength is high because Fe is dissolved in the base material, and it has excellent toughness by having a structure in which the fine precipitates are uniformly dispersed. Compared to the case of Al, an Al alloy wire having a high conductivity can be obtained by reducing the amount of Fe dissolved.
  • the Al alloy wire of the present invention preferably has a tensile strength of 110 MPa to 200 MPa.
  • the present inventors have obtained the knowledge that a conductor for electric wires that is merely high in strength and inferior in toughness is not suitable for a wire harness. In general, an increase in strength causes a decrease in toughness. When the tensile strength satisfies the above range, both high toughness and high strength can be achieved.
  • the Al alloy wire of the present invention preferably has a 0.2% proof stress of 40 MPa or more. When the tensile strength is the same, the higher the 0.2% proof stress, the higher the fixing force with the terminal portion.
  • an Al alloy wire satisfying the above specific ranges in electrical conductivity, elongation, tensile strength, and 0.2% proof stress can be obtained. Decreasing additive elements or increasing the heating temperature during the softening process and then slowing down the temperature decrease tends to increase the electrical conductivity and toughness. Increasing the additional elements or decreasing the heating temperature during the softening process The strength and the 0.2% proof stress tend to be high.
  • the tensile strength can be 120 MPa or more.
  • the Al alloy wire of the present invention can have various wire diameters (diameters) by appropriately adjusting the degree of processing (cross-sectional reduction rate) during wire drawing.
  • the wire diameter is preferably 0.2 mm or more and 1.5 mm or less.
  • the Al alloy wire of the present invention can have various cross-sectional shapes depending on the die shape at the time of wire drawing.
  • a cross-sectional circular shape is typical, and other cross-sectional shapes such as an elliptical shape, a polygonal shape such as a rectangle or a hexagon are listed.
  • the cross-sectional shape is not particularly limited.
  • the Al alloy wire of the present invention can be a stranded wire obtained by twisting a plurality of wires. Even a thin wire rod can be made into a high strength wire rod (twisted wire) by twisting together.
  • the number of twists is not particularly limited. For example, 7,11,19,37 are mentioned.
  • the Al alloy stranded wire of the present invention is a compression wire rod that has been twisted and then compression-molded, the wire diameter can be made smaller than that of the twisted state.
  • the said Al alloy wire of this invention, this invention Al alloy strand wire, and a compression wire can be utilized suitably for the conductor for electric wires.
  • it can be used as a conductor as it is, or it can be used as a covered electric wire having an insulating coating layer formed of an insulating material on the outer periphery of the conductor.
  • the insulating material can be selected as appropriate.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the thickness of the insulating coating layer can be appropriately selected in consideration of desired insulation strength, and is not particularly limited.
  • the said covered electric wire can be utilized suitably for a wire harness.
  • a terminal portion is attached to the end portion of the covered electric wire so that it can be connected to a connection target such as a device.
  • the terminal portion include various types such as a male type, a female type, a crimping type, and a welding type, and are not particularly limited.
  • the said wire harness may contain the electric wire group which shares one terminal part with respect to a some covered electric wire.
  • the plurality of covered electric wires provided in the wire harness are excellent in handling property by being bundled together by a binding tool or the like.
  • This wire harness can be suitably used in various fields where weight reduction is desired, in particular, automobiles where further weight reduction is desired in order to improve fuel efficiency.
  • a cast material made of an Al alloy having the above specific composition is formed.
  • a movable mold or a frame-shaped fixed mold or mold casting using a box-shaped fixed mold (hereinafter referred to as billet casting) can be used.
  • billet casting since the molten metal can be rapidly solidified, a cast material having a fine crystal structure can be obtained.
  • the crystal precipitate can be made fine, and a cast material having a structure in which the fine crystal precipitate is uniformly dispersed is obtained.
  • the cooling rate can be appropriately selected, but is preferably 1 ° C./sec or more, and more preferably 4 ° C./sec or more. Further, it is more preferable that the cooling rate is 20 ° C./sec or more in the solid-liquid coexistence temperature range of the molten metal at 600 to 700 ° C.
  • a continuous casting machine having a water-cooled copper mold or a forced water cooling mechanism is used, rapid solidification at the cooling rate as described above can be realized.
  • DAS Digitalendrite Arm Spacing
  • DAS is preferably 50 ⁇ m or less, and more preferably 40 ⁇ m or less.
  • adding just before pouring the molten metal into the mold is preferable because it suppresses local sedimentation of Ti and the like and can produce a cast material in which Ti and the like are evenly mixed. .
  • the cast material is subjected to (hot) rolling to form a rolled material.
  • hot hot
  • wire drawing process Next, the above-mentioned rolled material or continuous cast rolled material is subjected to (cold) wire drawing to form a wire drawing material.
  • the degree of wire drawing can be appropriately selected according to a desired wire diameter.
  • a desired number can be prepared and twisted together to form a stranded wire.
  • a softening process is performed to the said wire drawing material or a strand wire.
  • the softening treatment is performed under conditions such that the elongation of the wire (single wire or stranded wire) after the softening treatment is 10% or more.
  • Softening treatment may be performed both after drawing and after twisting so that the final elongation of the stranded wire becomes 10% or more. This softening treatment is performed in order to increase the toughness of the wire by softening without extremely reducing the strength of the wire that has been increased by refinement of the crystal structure and work hardening.
  • the atmosphere during the softening treatment is preferably an air atmosphere or an atmosphere with a lower oxygen content (for example, a non-oxidizing atmosphere) in order to suppress generation of an oxide film on the surface of the wire due to heat during the treatment.
  • Non-oxidizing atmospheres include, for example, a vacuum atmosphere (reduced pressure atmosphere), an inert gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ) and argon (Ar), a hydrogen-containing gas (for example, hydrogen (H 2 ) only, N 2 , Ar, A reducing gas such as a mixed gas of inert gas such as helium (He) and hydrogen (H 2 ) or a gas containing carbon dioxide (for example, a mixed gas of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ))
  • a vacuum atmosphere reduced pressure atmosphere
  • an inert gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ) and argon (Ar)
  • a hydrogen-containing gas for example, hydrogen (H 2 ) only, N 2 , Ar
  • a reducing gas such as a mixed gas of inert gas such as helium (He) and hydrogen (H 2 ) or a gas containing carbon dioxide (for example, a mixed gas of carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 )
  • Batch processing is a processing method in which a heating target is enclosed in a heating container (atmosphere furnace, for example, a box furnace), and the heating target is limited, but the entire heating target is limited. It is the processing method which is easy to manage the heating state.
  • the elongation of the wire can be increased to 10% or more by setting the heating temperature to 250 ° C. or higher.
  • Preferred conditions are heating temperature: 300 ° C. or more and 500 ° C. or less, and holding time: 0.5 hour or more and 6 hours or less. If the heating temperature is less than 250 ° C., the toughness and conductivity are difficult to improve, and if the heating temperature exceeds 500 ° C.
  • the cooling rate from the heating temperature that is, the cooling rate after heating is preferably 50 ° C./sec or less.
  • a relatively large amount of fine precipitates can be precipitated by slowing down the temperature decreasing rate relatively slowly.
  • the temperature-decreasing rate can be achieved, for example, by not leaving the furnace immediately after the heating, but by continuously storing it in the furnace after the heating.
  • Continuous treatment is a treatment method in which the object to be heated is continuously supplied into the heating container, and the object to be heated is continuously heated. There is an advantage that variation in characteristics in the longitudinal direction of the wire can be suppressed because it can be heated uniformly in the direction. In particular, when a softening treatment is performed on a long wire used for a conductor for electric wires, a continuous treatment can be suitably used.
  • Continuous treatment includes direct energization method that heats the object to be heated by resistance heating (continuous energization softening process), indirect energization method that heats the object to be heated by high-frequency electromagnetic induction (high frequency induction heating continuous softening process), and heating in a heated atmosphere
  • a furnace type in which a heating target is introduced into a container (pipe softening furnace) and heated by heat conduction.
  • the control parameters that can be involved in the desired properties are appropriately changed, the sample is softened, the properties (elongation) of the sample at that time are measured, and correlation data between the parameter values and the measured data are obtained. Create in advance. Based on this correlation data, parameters are adjusted so as to obtain desired characteristics (elongation).
  • the control parameters of the energization method include the supply speed (wire speed) into the container, the size of the object to be heated (wire diameter), the current value, and the like.
  • Examples of the furnace-type control parameters include the supply speed (linear speed) into the vessel, the size of the object to be heated (wire diameter), the size of the furnace (diameter of the pipe softening furnace), and the like.
  • a wire with an elongation of 10% or more can be obtained by setting the drawing speed to several hundred m / min or more, for example, 400 m / min or more.
  • the temperature lowering rate after heating is 50 ° C./sec or more. By making the temperature lowering rate relatively fast, precipitation of fine precipitates can be suppressed and the precipitates can be made relatively small.
  • the temperature lowering rate can be adjusted by adjusting the linear velocity or the like as described above.
  • the manufacturing method of the present invention further includes a step of forming a stranded wire by twisting a plurality of the above-mentioned wire drawing materials or soft materials, and a step of compression-molding the stranded wire to form a compressed wire material having a predetermined wire diameter.
  • the compressed wire can be manufactured.
  • the softening treatment may be performed only on the wire drawing material before twisting, may be performed both before and after the twisting, or not applied on the wire drawing material before the twisting. You may give only to a compression wire.
  • a covered electric wire can be manufactured by forming the above-mentioned insulating coating layer on the obtained compressed wire.
  • a wire harness can be manufactured by attaching a terminal part to the end part of the obtained covered electric wire and bundling a plurality of covered electric wires with terminal parts.
  • the Al alloy wire of the present invention, the Al alloy twisted wire of the present invention, the coated electric wire of the present invention, and the Al alloy of the present invention have high strength and high toughness, and have high electrical conductivity.
  • the wire harness of the present invention has a good balance of strength, toughness and electrical conductivity, and is lightweight.
  • the production method of the present invention can produce the Al alloy wire of the present invention with high productivity.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the temperature during softening treatment, conductivity, and tensile strength in an Al—Fe—Mg— (Mn, Ni, Zr, Ag) alloy wire.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the temperature during softening treatment, the electrical conductivity, and the tensile strength of an Al—Fe—Cu alloy wire.
  • FIG. 3 is a micrograph of a cross section of an Al alloy wire, FIG. 3 (1) shows a sample subjected to batch softening treatment, and FIG. 3 (2) shows a sample subjected to continuous softening treatment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a test method of an impact resistance test.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a test method of a terminal adhering force test.
  • An Al alloy wire was produced, and further, a covered electric wire was produced using the Al alloy wire, and various characteristics of the Al alloy wire and the covered electric wire were examined.
  • the covered electric wire is produced by a procedure of casting, rolling, wire drawing, stranded wire, compression, softening, and formation of an insulating coating layer.
  • Al alloy wire is produced. Prepare pure aluminum (99.7% by mass or more Al) as a base, melt it, and add the additive elements shown in Table 1 to the resulting molten metal (molten aluminum) so as to have the contents shown in Table 1, to obtain an Al alloy. Make molten metal. It is desirable that the Al alloy molten metal whose components have been adjusted is appropriately subjected to a hydrogen gas removal treatment or a foreign matter removal treatment.
  • the prepared molten Al alloy is continuously cast and hot-rolled to produce a ⁇ 9.5 mm wire rod (continuously cast rolled material).
  • the cooling mechanism was adjusted to a cooling rate of 4.5 ° C./sec, and the DAS of the obtained cast material was measured using a structural photograph, and was about 20 ⁇ m.
  • the molten aluminum alloy is poured into a predetermined fixed mold and cooled to produce a billet cast material. After homogenizing the cast material, hot rolling is performed to obtain a ⁇ 9.5 mm wire. A rod (rolled material) is produced.
  • Ti grains or TiB 2 wires are supplied to the molten Al alloy just before casting so that the content shown in Table 1 is obtained.
  • ⁇ Cold wire drawing is applied to the wire rod to produce a wire drawing material with a wire diameter of ⁇ 0.3mm.
  • the obtained wire is subjected to the softening treatment shown in Table 1 to produce a soft material (Al alloy wire).
  • Softening treatment uses a box furnace, batch treatment with atmosphere and heating temperature shown in Table 1 (both softening treatment holding time is 3 hours, cooling rate: 0.02 ° C / sec), or high frequency with atmosphere shown in Table 1
  • Induction heating type continuous treatment linear speed: 500 m / min, current value: 200 A, temperature drop rate: 500 ° C./sec
  • sample Nos. 1-2 and 1-3 were subjected to continuous treatment, and samples other than sample Nos.
  • the tensile strength (MPa), elongation (%), 0.2% proof stress (MPa), and conductivity (% IACS) were measured for the obtained soft and untreated materials having a wire diameter of 0.3 mm. The results are shown in Table 2.
  • sample Nos. 1-1 to 1-4, 1-11 to 1-16, 1-21 to 1-26 made of Al-Fe alloy with a specific composition and softened Has an electrical conductivity of 58% IACS or more, an elongation of 10% or more, a 0.2% proof stress of 40 MPa or more, and a tensile strength of 110 MPa or more. That is, Sample Nos. 1-1 to 1-4, 1-11 to 1-16, and 1-21 to 1-26 have not only high conductivity and high toughness but also high strength.
  • the strength tends to increase, and in addition to Mg
  • Mn, Ni, Zr, Ag is added, or when both Mg, Si, Mg, and Si are added in addition to Cu, the strength is higher.
  • a sample subjected to continuous casting and rolling tends to have a higher elongation than a sample subjected to billet casting, and is 25% or more depending on the composition and is excellent in toughness.
  • sample Nos. 1-102 and 1-112 which have not been subjected to softening treatment have high strength, but have very low elongation, inferior toughness and low conductivity.
  • FIGS. 1 and 2 it can be seen that by performing a softening treatment at a heating temperature of 250 ° C. or higher, a soft material having an electrical conductivity of 58% IACS or higher and a tensile strength of 120 MPa or higher can be obtained. At 200 ° C., the tensile strength is too high, the elongation becomes small, and it is considered that the toughness is poor.
  • FIG. 3 is a transmission electron microscope (TEM) photograph (45,000 times) of the cross section of the soft material produced
  • Fig. 3 (1) is sample No. 1-1 (batch softening treatment)
  • Fig. 3 (2) is Sample No. 1-2 (continuous softening treatment) is shown.
  • dark gray small grains are precipitates
  • black relatively large grains are crystallized substances.
  • the sample subjected to the continuous softening treatment had few fine precipitates having an equivalent circle diameter of 100 nm or less, and was subjected to the batch softening treatment as shown in FIG. 3 (1).
  • the sample has more fine precipitates having an equivalent circle diameter of 100 nm or less than the sample subjected to the continuous softening treatment.
  • three observation fields of 2400 nm ⁇ 2600 nm were taken and the number of precipitates with an equivalent circle diameter of 100 nm or less present in each observation field was measured.
  • the number of precipitates of 100 nm or less was 3 (10 or less), and 18 samples (over 10 and 20 or less) were subjected to the batch softening treatment.
  • the size of the precipitate is the diameter when the micrograph is image-processed and the area of the precipitate is converted into a circle.
  • an Al alloy wire made of an Al—Fe-based alloy having a specific composition and subjected to a softening treatment is expected to be suitably used as a conductor for an electric wire of a wire harness. Then, the covered electric wire was produced and the mechanical characteristic was investigated.
  • a plurality of wiredrawing materials (composition: see Table 1) having a wire diameter of ⁇ 0.3 mm produced as described above are twisted together to produce a stranded wire.
  • compression processing is performed so that the cross-sectional outer shape becomes a circular shape, thereby producing a 0.75 mm 2 compressed wire.
  • the obtained compressed wire was softened (batch using a box furnace) under the same conditions as the softening treatment applied to the drawn wire with a wire diameter of ⁇ 0.3 mm described above by the atmosphere and heating temperature shown in Table 1. Treatment or high-frequency induction heating type continuous treatment).
  • An insulating coating layer (thickness: 0.2 mm) is formed on the outer periphery of the obtained soft material with an insulating material (here, a halogen-free insulating material) to produce a coated electric wire.
  • an insulating material here, a halogen-free insulating material
  • the obtained covered wire was examined for impact resistance (J / m) and terminal fixing force (N). The results are shown in Table 3.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a test method of an impact resistance test.
  • a weight w is attached to the tip of the sample S (inter-score distance L: 1 m) (FIG. 4 (1)), the weight w is lifted upward by 1 m, and then dropped freely (FIG. 4 (2)). Then, measure the weight (kg) of the maximum weight w that the sample S does not break, and divide the product of the weight multiplied by the gravitational acceleration (9.8m / s 2 ) and the drop distance 1m by the drop distance. Evaluated as impact resistance (J / m or (N ⁇ m) / m).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a test method of a terminal adhering force test.
  • the coating layer 2 at both ends of the sample S having the insulating coating layer 2 on the outer periphery of the stranded wire 1 is peeled off to expose the stranded wire 1.
  • a terminal portion 3 is attached to the stranded wire 1 on one end side, and the terminal portion 3 is sandwiched by a terminal chuck 20.
  • the stranded wire 1 on the other end side is clamped by the wire rod chuck 21.
  • the maximum load (N) at the time of fracture of the sample S sandwiched at both ends by the chucks 20 and 21 is measured, and this maximum load (N) is evaluated as the terminal fixing force (N).
  • sample Nos. 2-1 to 2-4, 2-11 to 2-16, 2- made of twisted wires made of an Al-Fe alloy with a specific composition and softened It can be seen that the covered wires of 21 to 2-26 have excellent impact resistance and high connection strength with the terminal.
  • Softening conditions (method) and characteristics] As the softening treatment, an Al alloy wire subjected to batch treatment and an Al alloy wire subjected to continuous treatment were produced, and corrosion resistance and mechanical properties were examined.
  • the Al alloy wire was produced in the same manner as the above-described ⁇ 0.3 mm Al alloy wire. That is, by adding the additive elements shown in Table 4 to the same pure aluminum melt as described above so as to have the content shown in Table 4, a molten Al alloy was prepared, and ⁇ 9.
  • a 5mm wire rod is manufactured (cooling rate during casting: 4.5 ° C / sec, DAS of cast material: about 20 ⁇ m).
  • This wire rod is subjected to cold wire drawing to produce a wire drawing material having a wire diameter of ⁇ 0.3 mm, and subjected to softening treatment (batch treatment (bright softening treatment) or continuous treatment) under the conditions shown in Table 4, ⁇ 0 Get 3mm softwood (single wire).
  • the batch processing conditions at this time were basically the same as those of Sample No. 1-1 or Sample No. 1-11, and the continuous processing conditions were the same as those of Sample No. 1-2. Further, after twisting 11 obtained wire rods with a wire diameter of ⁇ 0.3 mm, a 0.75 mm 2 compressed wire was produced, and the obtained compressed wire was softened under the conditions shown in Table 4 (batch treatment or Continuous treatment) to obtain a 0.75 mm 2 soft material (compressed wire).
  • the batch processing conditions at this time were basically the same as those of Sample No. 2-1 or Sample No. 2-11, and the continuous processing conditions were the same as those of Sample No. 2-2.
  • the softening treatment shown in Table 4 is the same as the softening treatment applied to the ⁇ 0.3 mm soft material for the wire diameter ⁇ 1.0 mm drawn wire obtained in the course of producing the wire diameter ⁇ 0.3 mm described above.
  • the pitting corrosion potential (V) and the protective potential (V) were measured using the soft material as a sample. The results are shown in Table 5.
  • the pitting potential and the protective potential were measured as follows. First, the sample is immersed in a 5% by mass NaOH aqueous solution (60 ° C.) for a predetermined time (1 minute) to remove the passive film. Next, the sample is immersed in a 50 mass% HNO 3 aqueous solution for a predetermined time (about 10 seconds), washed and neutralized, and then washed with water. The washed sample is immersed in an electrolytic solution (5 mass% NaCl aqueous solution), and is reduced by applying a constant voltage for a predetermined time ( ⁇ 1.5 V, 5 minutes). Thereafter, the potential is swept, and the pitting corrosion potential and the protective potential are measured.
  • an electrolytic solution 5 mass% NaCl aqueous solution
  • This measurement is performed by configuring a three-electrode electrochemical measurement cell.
  • This cell includes a container into which an electrolytic solution is injected, a reference electrode (RE) that is immersed in the electrolytic solution: Ag / AgCl, a counter electrode (CE): Pt, and a sample to be measured.
  • RE reference electrode
  • CE counter electrode
  • One end of each of these RE, CE, and sample is connected to a commercially available potentiostat / galvanostat device, and a change in current is measured by applying a constant potential as described above.
  • the pitting potential is the potential at which the current continues to increase after the current reaches 100 ⁇ A / cm 2
  • the protective potential is the reverse of the potential when the current reaches 1 mA / cm 2 (here Then, the potential is swept in the cathode direction) so that the current becomes zero. It can be said that the smaller the absolute value of the pitting potential and the smaller the absolute value of the protective potential, the smaller the pitting corrosion, that is, the better the corrosion resistance.
  • an Al alloy wire made of an Al-Fe alloy with a specific composition and subjected to softening treatment has an electrical conductivity of 58% IACS or more, elongation of 10% or more, 0.2% proof stress of 40 MPa or more, It has a tensile strength of 110 MPa or more, high conductivity, high toughness, high strength, excellent impact resistance, and high connection strength with the terminal.
  • the sample subjected to the batch softening treatment may tend to have better mechanical properties such as conductivity, elongation, strength, and impact resistance than the sample subjected to the continuous softening treatment. I understand.
  • a coated electric wire using an Al alloy wire made of an Al-Fe-based alloy having a specific composition and subjected to a softening treatment has high conductivity, high toughness, and high strength, and connection strength with a terminal portion. Excellent impact resistance. Therefore, it is expected that this covered electric wire can be suitably used for a wire harness, particularly an automobile wire harness.
  • the above-described embodiment can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention, and is not limited to the above-described configuration.
  • the contents of Fe, Cu, Mg, Si, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr, and Zr may be changed within a specific range.
  • the wire harness of the present invention is lightweight and can be suitably used for applications where high strength, high toughness, and high conductivity are desired, for example, automobile wiring.
  • the coated wire according to the present invention, the aluminum alloy wire according to the present invention, or the aluminum twisted wire according to the present invention can be suitably used for the electric wire of the wire harness or the conductor for the electric wire.
  • the manufacturing method of this invention aluminum alloy wire can be utilized suitably for manufacture of the said this invention aluminum alloy wire.

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Abstract

高靭性及び高導電率であるアルミニウム合金、アルミニウム合金線、アルミニウム合金撚り線、被覆電線、及びワイヤーハーネス、並びにアルミニウム合金線の製造方法を提供する。 アルミニウム合金線は、Feを0.005質量％以上2.2質量％以下含有し、残部がAl及び不純物からなる。更に、質量％で、Mg、Si、Cu、Zn、Ni、Mn、Ag、Cr、及びZrから選択される1種以上の添加元素を合計で0.005質量％以上1.0質量％以下含有してもよい。このAl合金線は、導電率が58％IACS以上であり、かつ伸びが10％以上である。このAl合金線は、鋳造→圧延→伸線→軟化処理という工程を経て製造される。軟化処理を施すことで、伸びや耐衝撃性といった靭性に優れるため、ワイヤーハーネスを組み付ける際に端子部近傍で電線が破断することを低減することができる。

Description

アルミニウム合金線
　本発明は、電線の導体に用いられるアルミニウム合金線及びアルミニウム合金撚り線、これら合金線や合金撚り線を導体とする被覆電線、この被覆電線を具えるワイヤーハーネス、及び上記合金線の製造方法、並びにアルミニウム合金に関するものである。特に、自動車といった搬送機器に利用されるワイヤーハーネスの電線用導体に適した特性(強度、靭性、導電率)をバランスよく具えるアルミニウム合金線に関するものである。
　従来、自動車や飛行機などの搬送機器、ロボットなどの産業機器の配線構造には、端子を有する複数の電線を束ねたワイヤーハーネスと呼ばれる形態が利用されている。従来、ワイヤーハーネスの電線用導体の構成材料は、導電性に優れた銅や銅合金といった銅系材料が主流である。
　昨今、自動車の高性能化や高機能化が急速に進められてきており、車載される各種電気機器、制御機器などの増加に伴い、これらの機器に使用される電線も増加傾向にある。一方、近年、環境保全のため、自動車や飛行機などの燃費の向上が望まれている。軽量化すると、燃費を向上できる。そこで、電線の軽量化のために、比重が銅の約1/3であるアルミニウムを導体に用いることが検討されている。例えば、自動車のバッテリーケーブルといった10mm2以上の電線用導体に純アルミニウムが用いられた例がある。しかし、純アルミニウムは、銅系材料よりも強度が低く、耐疲労特性に劣るため、例えば、導体断面積が1.5mm2以下といった一般的な電線用導体に適用することが難しい。これに対し、特許文献1は、純アルミニウムよりも強度が高いアルミニウム合金からなる自動車用ワイヤーハーネスの電線用導体に利用されるアルミニウム合金線材を開示している。
特開2005-336549号公報
　しかし、従来のアルミニウム合金線材は、自動車といった搬送機器に配備されるワイヤーハーネスに求められる特性を十分に有していない。
　電線用導体には、導電率が高いことが望まれる。しかし、特許文献1に記載されるアルミニウム合金線材は、導電率が十分に高いとはいえない。
　また、特許文献1に記載されるような高強度のアルミニウム合金電線は、靭性が不十分である。従来、自動車用ワイヤーハーネスの電線用導体を構成するアルミニウム合金は、強度の向上を主目的として検討されており、靭性(耐衝撃性や伸びなど)について十分検討されていない。本発明者らが検討したところ、特許文献1に記載されるような高強度のアルミニウム合金線材を用いたワイヤーハーネスを機器などに組み付ける際、導体において端子部との境界近傍で導体が破断することがあるとの知見を得た。即ち、従来、線材自体の特性を検討しているものの、端子部を含むワイヤーハーネスとした場合の特性を検討しておらず、組み付けの際に求められる靭性を十分に有したワイヤーハーネスの開発がなされていない。
　端子部の装着は、所望の導通状態を維持できるように行われる。しかし、従来のアルミニウム合金線材は、装着時の応力が応力緩和されることで(経時的に低下していくことで)、端子部との固着力が低下し、端子部が電線から抜け落ちることがあるとの知見を得た。即ち、従来のアルミニウム合金線材を用いた電線は、装着された端子部が緩む恐れがある。従って、電線と端子部との固着力が高いワイヤーハーネスの開発が望まれる。
　そこで、本発明の目的の一つは、高強度、高靭性で導電率が高く、ワイヤーハーネスの電線用導体に好適なアルミニウム合金線、及びアルミニウム合金撚り線、並びにワイヤーハーネスに好適な被覆電線を提供することにある。また、本発明の他の目的は、高強度、高靭性で導電率が高い電線を具えるワイヤーハーネスを提供することにある。更に、本発明の他の目的は、上記本発明アルミニウム合金線の製造方法を提供することにある。
　導電率が高く、ワイヤーハーネスに望まれる特性、特に耐衝撃性や端子部との固着力を十分に具えた電線用導体に適したアルミニウム合金線を検討した結果、本発明者らは、伸線後(直後でなくてもよい)に軟化処理を施した軟材を利用することが好ましい、との知見を得た。軟化処理を行うと、線材の伸びを向上できるだけでなく、伸線などの塑性加工に伴う歪を除去して、導電率も向上することができる。かつ、本発明者らは、軟化処理を行うことに加えて、特定の組成のアルミニウム合金とする、具体的には特定量のFeを含有するアルミニウム合金とすることで、耐衝撃性や端子部との固着力を向上できる上に、強度にも優れるアルミニウム合金線が得られる、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。
　本発明アルミニウム合金線の製造方法は、以下の工程を具える。
　1.　Feを0.005質量％以上2.2質量％以下含有し、残部がAlからなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造して鋳造材を形成する工程。
　2.　上記鋳造材に圧延を施して圧延材を形成する工程。
　3.　上記圧延材に伸線加工を施して伸線材を形成する工程。
　4.　上記伸線材に軟化処理を施して軟材を形成する工程。
　そして、本発明製造方法は、軟化処理後の線材の伸びが10％以上となるように伸線材に軟化処理を施す。得られたアルミニウム合金線は、導体に利用される。
　上記製造方法により、本発明アルミニウム合金線が得られる。本発明アルミニウム合金線は、導体に利用されるものであり、Feを0.005質量％以上2.2質量％以下含有し、残部がAl及び不純物からなる。そして、このアルミニウム合金線(以下、Al合金線と呼ぶ)は、導電率が58％IACS以上、伸びが10％以上である。
　本発明Al合金線は、軟化処理が施された軟材であるため、導電率及び靭性の双方に優れる上に、端子部との接続強度も高い。また、本発明Al合金線は、特定の組成であるため、強度も高い。従って、本発明Al合金線は、ワイヤーハーネスに望まれる導電率や耐衝撃性、強度、端子部との接続性を十分に具え、ワイヤーハーネスの電線用導体に好適に利用できる。以下、本発明をより詳細に説明する。なお、元素の含有量は、質量％を示す。
　[Al合金線]
　　《組成》
　本発明Al合金線を構成する本発明Al合金は、Feを0.005％以上2.2％以下含有するAl-Fe系合金である。Feを0.005％以上含有することで、強度に優れるAl合金線が得られる。Feの含有量が高いほどAl合金の強度が高まるが、導電率や靭性が低下する上に、伸線加工時などで断線が生じ易くなるため、Fe:2.2％以下とする。Feは、導電率の低下をあまり招くことなく強度を向上することができるが、Feを添加し過ぎると、伸線加工などの加工性の低下を招く。Feのより好ましい含有量は、0.9％以上2.0％以下である。
　Feに加えて、Mg、Si、Cu、Zn、Ni、Mn、Ag、Cr、及びZrから選択される1種以上の添加元素を含有することで、強度や靭性、耐衝撃性の向上を図ることができる。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元素である。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。Cuは、導電率の低下が少なく、強度を向上することができる。Mgは、導電率の低下が大きいものの、強度の向上効果が高く、特にSiと同時に含有することで、強度をより向上できる。これらの添加元素は、1種でも2種以上を組み合わせて含有していてもよく、合計含有量が0.005質量％以上1.0質量％以下であることが好ましい。好ましい含有量は、Mg:0.05％以上0.5％以下、Mn,Ni,Zr,Zn,Cr及びAg:合計で0.005％以上0.2％以下、Cu:0.05％以上0.5％以下、Si:0.05％以上0.3％以下であり、より好ましい含有量は、Mg:0.05％以上0.4％以下、特に、Mg:0.1％以上0.4％以下、Mn,Ni,Zr,Zn,Cr及びAg:合計で0.005％以上0.15％以下、Cu:0.05％以上0.4％以下、Si:0.05％以上0.2％以下である。Mgが0.5％超、Mn,Ni,Zr,Zn,Cr及びAgの合計が0.2％超、Cuが0.5％超であると、Al合金の強度が高まるが、導電率や靭性が低下する上に、伸線加工時などで断線が生じ易くなる。Siが0.3％超であると、導電率及び靭性の低下を招く。
　本発明Al合金線を構成するAl合金において、Feに加えて上記添加元素を含有する場合の具体的な組成として、例えば、以下の(1)～(4)が挙げられる。
　(1)　質量％で、Feを0.90％以上1.20％以下、Mgを0.10％以上0.25％以下含有し、残部がAl及び不純物。
　(2)　質量％で、Feを1.01％以上2.2％以下、Mgを0.05％以上0.5％以下、Mn,Ni,Zr,Zn,Cr,及びAg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。
　(3)　質量％で、Feを1.01％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。
　(4)　質量％で、Feを1.01％以上2.2％以下、Cuを0.05％以上0.5％以下含有し、更にMgを0.1％以上0.5％以下及びSiを0.05％以上0.3％以下の少なくとも1種を含有し、残部がAl及び不純物。
　更に、上記Al合金は、Ti及びBの少なくとも一方を含有すると、強度をより向上することができる。TiやBは、鋳造時のAl合金の結晶組織を微細にする効果がある。結晶組織が微細であると、強度を向上することができる。B単独の含有でもよいが、Ti単独、特に双方を含有すると、結晶組織の微細化効果が更に向上する。この微細化効果を十分に得るには、質量割合で、Tiを100ppm以上500ppm以下(0.01％以上0.05％以下)、Bを10ppm以上50ppm以下(0.001％以上0.005％以下)含有することが好ましい。Ti:500ppm超、B:50ppm超では、上記微細化効果が飽和したり、導電率の低下を招く。
　　《特性》
　本発明Al合金線は、特定の組成の本発明Al合金から構成されると共に軟材であるため、導電性及び靭性に優れ、導電率:58％IACS以上、伸び:10％以上である。添加元素の種類や量、軟化条件にもよるが、本発明Al合金線は、導電率:59％IACS以上、伸び:25％以上を満たすこともできる。
　また、本発明者らが検討したところ、軟化条件(方式)によって、導電率や靭性を高めたり、耐食性を向上できるとの知見を得た。具体的には、軟化処理として、後述するバッチ処理(光輝処理)を行うと、導電率や伸びが高い傾向にあり、後述する連続処理を行うと、耐食性に優れる傾向にある。各軟化処理を施したAl合金線を調べたところ、析出物の存在状態に差異が見られ、連続軟化処理を行った場合、100nm以下といった非常に微細な析出物が少なく、バッチ軟化処理を行った場合、連続軟化処理を行った場合よりも上記析出物が多く存在していた。即ち、以下のAl合金線が得られた。
　(連続軟化処理):導体に利用されるAl合金線であって、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、このAl合金線の断面において2400nm×2600nmの観察視野をとったとき、この観察視野中に存在する析出物であって、円相当径が100nm以下の析出物の数が10個以下である。
　(バッチ軟化処理):導体に利用されるAl合金線であって、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、このAl合金線の断面において2400nm×2600nmの観察視野をとったとき、この観察視野中に存在する析出物であって、円相当径が100nm以下の析出物の数が10個超である。
　Feに加えて、上述した範囲で上記添加元素(Mg,Si,Cu,Zn,Ni,Mn,Ag,Cr,Zr)を含有していてもよいし、更に、TiやBを含有していてもよい。
　上述のように析出物の存在状態に差異が生じた理由は、以下のように考えられる。連続軟化処理の場合、軟化処理時に処理対象が高温になり易いことから、鋳造時や鋳造後の圧延時などに析出したFeが再固溶したり、軟化処理後の降温速度(冷却速度)が速い、即ち、急冷され易いことから固溶しているFeが析出し難いためであると考えられる。一方、バッチ軟化処理の場合、連続軟化処理の場合と比較して、軟化処理時に処理対象が高温になり難いことから、Feの再固溶が発生し難かったり、軟化処理後に徐冷されることから(降温速度が遅いことから)連続軟化処理の場合よりもFeが析出し易いためであると考えられる。
　なお、主として鋳造時に晶析出物が生成され、伸線後に連続軟化処理を行うことで、微細な析出物が低減される。従って、連続軟化処理を行うと、母材に十分にFeが固溶されていることで強度に優れる上に、耐食性にも優れるAl合金線が得られる。一方、バッチ軟化処理を行うと、連続軟化処理を行った場合よりも微細な析出物が多く存在するが、各析出物の大きさは100nm以下であり、その存在量もせいぜい100個/上記観察視野である。この微細な析出物の大きさや存在量は、軟化条件を調整することで変化させられる。例えば、軟化処理時の加熱温度を高く、降温速度(冷却速度)を速くすることで、析出物の大きさを小さく、存在量も少なくできる。従って、バッチ軟化処理の条件によっては、例えば、析出物の大きさが80nm以下、更に50nm以下であり、存在量が50個以下、更に20個以下のAl合金線が得られる。バッチ軟化処理を行った場合でも、母材にFeが固溶されていることから強度が高く、かつ上記微細な析出物が均一的に分散した組織を有することで靭性に優れると共に、連続軟化処理の場合と比較してFeの固溶量が少なくなることで導電率が高いAl合金線が得られる。
　本発明Al合金線は、引張強さが110MPa以上200MPa以下であることが好ましい。本発明者らは、単に高強度なだけで、靭性に劣る電線用導体ではワイヤーハーネスに適さないとの知見を得た。一般に、強度の向上は靭性の低下を招く。引張強さが上記範囲を満たすことで、高い靭性と高い強度とを両立することができる。また、本発明Al合金線は、0.2％耐力が40MPa以上であることが好ましい。同じ引張強さである場合、0.2％耐力が高い方が端子部との固着力が高くなる傾向にある。
　添加元素(種類や含有量)、製造条件(軟化条件など)を適宜調整することで、導電率、伸び、引張強さ、0.2％耐力が上記特定の範囲を満たすAl合金線が得られる。添加元素を少なくしたり、軟化処理時の加熱温度を高くした後に降温速度を遅くすると、導電率及び靭性が高くなる傾向にあり、添加元素を多くしたり、軟化処理時の加熱温度を低くすると、強度や0.2％耐力が高くなる傾向にあり、例えば、引張強さを120MPa以上とすることができる。
　　《形状》
　本発明Al合金線は、伸線加工時の加工度(断面減少率)を適宜調整することで、種々の線径(直径)を有することができる。例えば、自動車用ワイヤーハーネスの電線用導体に利用する場合、線径は0.2mm以上1.5mm以下が好ましい。
　また、本発明Al合金線は、伸線加工時のダイス形状によって種々の断面形状を有することができる。断面円形状が代表的であり、その他、楕円形状、矩形や六角形などの多角形状などの断面形状が挙げられる。断面形状は特に問わない。
　[Al合金撚り線]
　上記本発明Al合金線は、複数の線材を撚り合わせた撚り線とすることができる。細径の線材であっても撚り合わせることで、強度の高い線材(撚り線)とすることができる。撚り合わせ本数は、特に問わない。例えば、7,11,19,37本が挙げられる。また、本発明Al合金撚り線は、撚り合わせた後、圧縮成形した圧縮線材とすると、撚り合わせた状態よりも線径を小さくすることができる。
　[被覆電線]
　上記本発明Al合金線や本発明Al合金撚り線、圧縮線材は、電線用導体に好適に利用することができる。用途に応じて、このまま導体として使用することもできるし、この導体の外周に絶縁材料により形成した絶縁被覆層を具える被覆電線として使用することもできる。絶縁材料は、適宜選択することができる。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る。絶縁被覆層の厚さは、所望の絶縁強度を考慮して適宜選択することができ、特に限定されない。
　[ワイヤーハーネス]
　上記被覆電線は、ワイヤーハーネスに好適に利用することができる。このとき、被覆電線の端部には、機器などの接続対象に接続できるように端子部が装着される。上記端子部は、雄型、雌型、圧着型、溶接型などの種々の形態が挙げられ、特に限定されない。また、上記ワイヤーハーネスは、複数の被覆電線に対して一つの端子部を共有するような電線群を含んでいてもよい。更に、このワイヤーハーネスに具える複数の被覆電線は、結束具などにより一纏まりに束ねることで、ハンドリング性に優れる。このワイヤーハーネスは、軽量化が望まれている種々の分野、特に、燃費の向上のために更なる軽量化が望まれている自動車に好適に利用することができる。
　[製造方法]
　　《鋳造工程》
　本発明製造方法は、まず、上記特定の組成のAl合金からなる鋳造材を形成する。鋳造は、可動鋳型又は枠状の固定鋳型を用いる連続鋳造、箱状の固定鋳型を用いる金型鋳造(以下、ビレット鋳造と呼ぶ)のいずれも利用することができる。連続鋳造は、溶湯を急冷凝固できるため、微細な結晶組織を有する鋳造材が得られる。また、急冷凝固により、晶析出物を微細にできる上に、この微細な晶析出物が均一的に分散した組織を有する鋳造材が得られる。このような鋳造材を素材にすると、微細な結晶組織を有するAl合金線を製造し易く、結晶の微細化による強度の向上や、微細な晶析出物の分散による靭性の向上を図ることができる。冷却速度は、適宜選択することができるが、1℃/sec以上が好ましく、4℃/sec以上がより好ましい。また、溶湯の固液共存温度域である600～700℃において冷却速度が20℃/sec以上であることが更に好ましい。例えば、水冷銅鋳型や強制水冷機構などを有する連続鋳造機を用いると、上述のような冷却速度による急冷凝固を実現できる。連続鋳造において上記冷却速度を調整して急冷凝固を行うことで、鋳造後に得られた鋳造材のDAS(Dendrite　Arm　Spacing)を小さくすることができる。DASは、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましい。
　TiやBを添加する場合、溶湯を鋳型に注湯する直前に添加すると、Tiなどの局所的な沈降を抑制して、Tiなどが均等に混合された鋳造材を製造することができて好ましい。
　　《圧延工程》
　次に、上記鋳造材に(熱間)圧延を施し、圧延材を形成する。特に、ビレット鋳造材を用いた場合、鋳造後に均質化処理を行うことが好ましい。
　上記鋳造工程と圧延工程とは、連続的に行うと、鋳造材に蓄積される熱を利用して熱間圧延を容易に行えて、エネルギー効率がよい上に、バッチ式の鋳造方法と比較して、鋳造圧延材の生産性に優れる。
　　《伸線工程》
　次に、上記圧延材又は連続鋳造圧延材に(冷間)伸線加工を施し、伸線材を形成する。伸線加工度は、所望の線径に応じて適宜選択することができる。得られた伸線材は、所望の本数を用意して撚り合わせ、撚り線とすることもできる。
　　《軟化処理(最終熱処理)工程》
　次に、上記伸線材又は撚り線に軟化処理を施す。軟化処理は、軟化処理後の線材(単線材又は撚り線)の伸びが10％以上となるような条件により行う。伸線後及び撚り合わせ後の双方に軟化処理を施して、最終的な撚り線の伸びが10％以上となるようにしてもよい。この軟化処理は、結晶組織の微細化、及び加工硬化によって高めた線材の強度を極端に低下させることなく軟化して、線材の靭性を高めるために行う。
　軟化処理は、連続処理又はバッチ処理が利用できる。軟化処理中の雰囲気は、処理中の熱により線材の表面に酸化膜が生成されることを抑制するために、大気雰囲気や更に酸素含有量が少ない雰囲気(例えば、非酸化性雰囲気)が好ましい。非酸化性雰囲気は、例えば、真空雰囲気(減圧雰囲気)、窒素(N2)やアルゴン(Ar)などの不活性ガス雰囲気、水素含有ガス(例えば、水素(H2)のみ、N2,Ar,ヘリウム(He)といった不活性ガスと水素(H2)との混合ガスなど)や炭酸ガス含有ガス(例えば、一酸化炭素(CO)と二酸化炭素(CO2)との混合ガスなど)といった還元ガス雰囲気が挙げられる。
　＜バッチ処理＞
　バッチ処理(光輝軟化処理)は、加熱用容器(雰囲気炉、例えば、箱型炉)内に加熱対象を封入した状態で加熱する処理方法であり、一度の処理量が限られるものの、加熱対象全体の加熱状態を管理し易い処理方法である。バッチ処理では、加熱温度を250℃以上とすることで、線材の伸びを10％以上にすることができる。好ましい条件は、加熱温度:300℃以上500℃以下、保持時間:0.5時間以上6時間以下である。加熱温度が250℃未満では靭性及び導電率が向上し難く、加熱温度が500℃超、又は保持時間が6時間超では、強度が低下する。また、バッチ処理では、加熱温度からの冷却する際の速度、即ち、加熱後の降温速度が50℃/sec以下であることが好ましい。降温速度を比較的遅くして徐冷することで、微細な析出物を比較的多く析出することができる。上記降温速度は、例えば、加熱後直ちに炉内から出すのではなく、加熱後に引き続いて炉内に保存した状態とすることで達成することができる。
　＜連続処理＞
　連続処理は、加熱用容器内に加熱対象を連続的に供給して、加熱対象を連続的に加熱する処理方法であり、1.連続的に加熱できるため作業性に優れる、2.線材の長手方向に均一的に加熱できるため線材の長手方向における特性のばらつきを抑制できる、といった利点がある。特に、電線用導体に利用されるような長尺な線材に軟化処理を施す場合、連続処理が好適に利用できる。連続処理は、加熱対象を抵抗加熱により加熱する直接通電方式(通電連続軟化処理)、加熱対象を高周波数の電磁誘導により加熱する間接通電方式(高周波誘導加熱連続軟化処理)、加熱雰囲気とした加熱用容器(パイプ軟化炉)内に加熱対象を導入して熱伝導により加熱する炉式が挙げられる。連続処理により伸びが10％以上である線材を得るには、例えば、以下のようにする。所望の特性(ここでは、伸び)に関与し得る制御パラメータを適宜変化させて試料に軟化処理を行い、そのときの試料の特性(伸び)を測定し、パラメータ値と測定データとの相関データを予め作成する。この相関データに基づいて、所望の特性(伸び)が得られるようにパラメータを調整する。通電方式の制御パラメータは、容器内への供給速度(線速)、加熱対象の大きさ(線径)、電流値などが挙げられる。炉式の制御パラメータは、容器内への供給速度(線速)、加熱対象の大きさ(線径)、炉の大きさ(パイプ軟化炉の直径)などが挙げられる。伸線機における伸線材の排出側に軟化装置を配置させる場合、線速を数百m/min以上、例えば、400m/min以上とすることで、伸びが10％以上の線材が得られる。また、連続処理では、加熱後の降温速度が50℃/sec以上であることが好ましい。降温速度を比較的速くすることで、微細な析出物の析出を抑制し、当該析出物を比較的少なくすることができる。降温速度の調整は、上述のように線速などを調整することで行える。
　　《その他の工程》
　本発明製造方法は、更に、複数の上記伸線材又は軟材を撚り合わせて撚り線を形成する工程と、上記撚り線を圧縮成形して所定の線径の圧縮線材を形成する工程とを具えることで、圧縮線材を製造することができる。撚り線形態である場合、軟化処理は、撚り合わせ前の伸線材のみに施してもよいし、撚り合わせ前後の双方で行ってもよいし、撚り合わせ前の伸線材に施さず、撚り線や圧縮線材にのみ施してもよい。撚り合わせ前に所定の伸びを有する軟材を作製し、この軟材により圧縮線材を形成する場合や撚り合せた後に所定の伸びを有する撚り線(軟材)により圧縮線材を形成する場合、圧縮後に軟化処理を施さなくてもよい。得られた圧縮線材に上述の絶縁被覆層を形成することで、被覆電線を製造することができる。得られた被覆電線の端部に端子部を装着し、複数の端子部付きの被覆電線を束ねることで、ワイヤーハーネスを製造することができる。
　本発明Al合金線、本発明Al合金撚り線、本発明被覆電線、及び本発明Al合金は、高強度かつ高靭性であり、導電率も高い。また、本発明ワイヤーハーネスは、強度、靭性、導電率をバランスよく具え、かつ軽量である。本発明製造方法は、上記本発明Al合金線を生産性よく製造できる。
図1は、Al-Fe-Mg-(Mn,Ni,Zr,Ag)系合金線において、軟化処理時の温度と、導電率及び引張強さとの関係を示すグラフである。 図2は、Al-Fe-Cu系合金線において、軟化処理時の温度と、導電率及び引張強さとの関係を示すグラフである。 図3は、Al合金線の断面の顕微鏡写真であり、図3(1)はバッチ軟化処理を施した試料、図3(2)は連続軟化処理を施した試料を示す。 図4は、耐衝撃性試験の試験方法を説明する説明図である。 図5は、端子固着力試験の試験方法を説明する説明図である。
　Al合金線を作製し、更にこのAl合金線を用いて被覆電線を作製し、Al合金線、及び被覆電線の種々の特性を調べた。被覆電線は、鋳造→圧延→伸線→撚り線→圧縮→軟化→絶縁被覆層の形成という手順で作製する。
　[Al合金線の特性]
　まず、Al合金線を作製する。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に示す添加元素を表1に示す含有量となるように投入して、Al合金溶湯を作製する。成分調整を行ったAl合金溶湯は、適宜、水素ガス除去処理や、異物除去処理を行うことが望ましい。
　ベルト-ホイール式の連続鋳造圧延機を用いて、用意したAl合金溶湯に鋳造及び熱間圧延を連続的に施し、φ9.5mmのワイヤーロッド(連続鋳造圧延材)を作製する。上記連続鋳造は、冷却機構などを調整して、冷却速度を4.5℃/secとし、得られた鋳造材のDASを、組織写真を用いて測定したところ、20μm程度であった。又は、所定の固定鋳型に上記Al合金溶湯を注湯して冷却してビレット鋳造材を作製し、この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。Ti、又はTi及びBを含有する試料は、表1に示す含有量となるように、鋳造直前のAl合金溶湯にTi粒又はTiB2ワイヤを供給する。
　上記ワイヤーロッドに冷間伸線加工を施して、線径φ0.3mmの伸線材を作製する。得られた伸線材に、表1に示す軟化処理を施して軟材(Al合金線)を作製する。軟化処理は、箱型炉を用い、表1に示す雰囲気及び加熱温度によるバッチ処理(軟化処理の保持時間はいずれも3時間、降温速度:0.02℃/sec)、又は表1に示す雰囲気による高周波誘導加熱方式の連続処理(線速:500m/min,電流値:200A、降温速度:500℃/sec)とした。ここでは、試料No.1-2,1-3に連続処理を施し、試料No.1-2,1-3以外の試料であって軟化処理を施した試料には、バッチ処理を施した。また、連続処理において温度は、非接触赤外温度計にて測定した。比較として、伸線後に軟化処理を施していない未処理材(試料No.1-102,1-112)も用意した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　得られた線径φ0.3mmの軟材及び未処理材について、引張強さ(MPa)、伸び(％)、0.2％耐力(MPa)、導電率(％IACS)を測定した。その結果を表2に示す。
　引張強さ(MPa)、伸び(％、破断伸び)、及び0.2％耐力(MPa)は、JIS　Z　2241(金属材料引張試験方法、1998)に準拠して、汎用の引張試験機を用いて測定した。導電率(％IACS)は、ブリッジ法により測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表1に示すように、特定の組成のAl-Fe系合金からなり、軟化処理を施した試料No.1-1～1-4,1-11～1-16,1-21～1-26は、導電率が58％IACS以上であり、かつ伸びが10％以上である上に、0.2％耐力が40MPa以上、引張強さが110MPa以上である。即ち、試料No.1-1～1-4,1-11～1-16,1-21～1-26は、高導電率、高靭性であるだけでなく、高強度である。特に、Feに加えて、Mg、Si、Cu、Zn、Ni、Mn、Ag、Cr、及びZrから選択される1種以上の添加元素を含有すると、強度が高くなり易く、Mgに加えて更にMn,Ni,Zr,Agを添加したり、Cuに加えて更にMgやSi、Mg及びSiの双方を添加すると、強度がより高い。また、同じ組成の試料を比較すると、連続鋳造圧延を行った試料は、ビレット鋳造を行った試料よりも伸びが高い傾向にあり、組成によっては25％以上であり、靭性に優れる。
　これに対し、軟化処理を施していない試料No.1-102,1-112は、高強度であるものの、伸びが非常に低く、靭性に劣る上に、導電率が低い。また、軟化処理を施しても、特定の組成でない試料、具体的にはFeやその他の添加元素が多いNo.1-101,1-111は、高強度であるものの、伸び及び導電率が低い。
　[軟化処理条件(温度)と特性]
　軟化処理の条件を変えた試料を作製し、得られた試料について導電率(％)及び引張強さ(MPa)を調べた。その結果を図1,2に示す。ここでは、試料No.1-12(図1),試料No.1-22(図2)の組成を有する線径φ0.3mmの伸線材に軟化処理を施した。軟化処理は、箱型炉を用いたバッチ処理(還元ガス雰囲気、降温速度:0.02℃/sec)とし、加熱温度(軟化温度)を200～400℃の範囲で適宜選択して伸線材に施した(保持時間:3時間)。
　図1,2に示すように加熱温度を250℃以上として軟化処理を施すことで、導電率が58％IACS以上で、引張強さが120MPa以上の軟材が得られることが分かる。200℃では、引張強さが高過ぎて伸びが小さくなり、靭性に劣ると考えられる。
　[軟材の組織]
　図3は、作製した軟材の断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真(45000倍)であり、図3(1)は試料No.1-1(バッチ軟化処理),図3(2)は試料No.1-2(連続軟化処理)を示す。図3において、濃い灰色の小さい粒は、析出物であり、黒く比較的大きな粒(円相当径が200nmを超えるような粒)は、晶出物である。図3(2)に示すように、連続軟化処理を施した試料は、円相当径が100nm以下である微細な析出物が少なく、図3(1)に示すように、バッチ軟化処理を施した試料は、円相当径が100nm以下である微細な析出物が連続軟化処理を行った試料よりも多いことが分かる。一つの断面について、2400nm×2600nmの観察視野を3個とり、各観察視野中に存在する円相当径100nm以下の析出物の数を測定したところ、連続軟化処理を行った試料は、上記観察視野中の100nm以下の析出物の数(3個の観察視野における平均数)が3個(10個以下)であり、バッチ軟化処理を行った試料は、18個(10個超20個以下)であった。なお、析出物の大きさ(円相当径)は、顕微鏡写真を画像処理し、析出物の面積を円に換算したときの直径としている。
　[被覆電線の特性]
　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合金線は、ワイヤーハーネスの電線用導体に好適に利用できると期待される。そこで、被覆電線を作製して、その機械的特性を調べた。
　上述のようにして作製した線径φ0.3mmの伸線材(組成:表1参照)を複数本撚り合わせて、撚り線を作製する。ここでは、内側3本、外側8本の合計11本の伸線材を撚り合わせた後、断面外形が円形状となるように圧縮加工を施し、0.75mm2の圧縮線材を作製する。得られた圧縮線材に、表1に示す雰囲気及び加熱温度により、上述した線径φ0.3mmの伸線材に施した軟化処理と基本的に同様の条件で軟化処理(箱型炉を用いたバッチ処理、又は高周波誘導加熱方式の連続処理)を施す。得られた軟材の外周に、絶縁材料(ここでは、ハロゲンフリー絶縁材料)により、絶縁被覆層(厚さ0.2mm)を形成して、被覆電線を作製する。比較として、伸線材を撚り合わせて圧縮した圧縮線材に軟化処理を施していない未処理材(試料No.2-102,2-112)も用意した。
　得られた被覆電線について、耐衝撃性(J/m)、端子固着力(N)を調べた。その結果を表3に示す。
　耐衝撃性(J/m又は(N・m)/m)は、以下のように評価した。図4は、耐衝撃性試験の試験方法を説明する説明図である。試料S(評点間距離L:1m)の先端に錘wを取り付け(図4(1))、この錘wを1m上方に持ち上げた後、自由落下させる(図4(2))。そして、試料Sが断線しない最大の錘wの重量(kg)を測定し、この重量に重力加速度(9.8m/s2)と落下距離1mとをかけた積値を落下距離で割った値を耐衝撃性(J/m又は(N・m)/m)として評価する。
　端子固着力(N)は、以下のように評価した。図5は、端子固着力試験の試験方法を説明する説明図である。撚り線1の外周に絶縁被覆層2を具える試料Sの両端の被覆層2を剥いで、撚り線1を露出させる。一端側の撚り線1に端子部3を取り付け、この端子部3を端子チャック20で挟持する。他端側の撚り線1を線材チャック21で挟持する。汎用の引張試験機を用いて、チャック20,21で両端を挟持した試料Sの破断時の最大荷重(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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表3に示すように、特定の組成のAl-Fe系合金からなり、軟化処理を施した撚り線を用いた試料No.2-1～2-4,2-11～2-16,2-21～2-26の被覆電線は、耐衝撃性に優れ、端子部との接続強度も高いことが分かる。
　[軟化処理条件(方式)と特性]
　軟化処理として、バッチ処理を行ったAl合金線と、連続処理を行ったAl合金線とを作製し、耐食性、機械的特性を調べた。
　Al合金線は、上述のφ0.3mmのAl合金線と同様にして作製した。即ち、上記と同様の純アルミニウムの溶湯に表4に示す添加元素を表4に示す含有量となるように投入してAl合金溶湯を作製し、ベルト-ホイール式の連続鋳造圧延機によりφ9.5mmのワイヤーロッドを作製する(鋳造時の冷却速度:4.5℃/sec、鋳造材のDAS:20μm程度)。このワイヤーロッドに冷間伸線加工を施して、線径φ0.3mmの伸線材を作製し、表4に示す条件で軟化処理(バッチ処理(光輝軟化処理)又は連続処理)を施して、φ0.3mmの軟材(単線)を得る。このときのバッチ処理の条件は、基本的に試料No.1-1又は試料No.1-11と同様とし、連続処理の条件は、試料No.1-2と同様とした。また、得られた線径φ0.3mmの伸線材を11本撚り合せた後、0.75mm2の圧縮線材を作製し、得られた圧縮線材に、表4に示す条件で軟化処理(バッチ処理又は連続処理)を施し、0.75mm2の軟材(圧縮線材)を得る。このときのバッチ処理の条件は、基本的に試料No.2-1又は試料No.2-11と同様とし、連続処理の条件は、試料No.2-2と同様とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　得られた軟材に、上述と同様にして、引張強さ(MPa)、0.2％耐力(MPa)、伸び(％、破断伸び)、導電率(％IACS)、耐衝撃性(J/m)、端子固着力(N)を調べた。その結果を表5に示す。
　上述した線径φ0.3mmの伸線材を作製する途中に得られる線径φ1.0mmの伸線材に対して、φ0.3mmの軟材に施した軟化処理と同様にして表4に示す軟化処理を施した軟材を作製し、この軟材を試料として、孔食電位(V)及び保護電位(V)を測定した。その結果を表5に示す。
　孔食電位及び保護電位は、以下のようにして測定した。まず、5質量％NaOH水溶液(60℃)に試料を所定時間(1分間)浸漬して、不動態被膜を除去する。次に、50質量％HNO3水溶液に試料を所定時間(約10秒間)浸漬して、洗浄及び中和した後、水洗いする。この洗浄した試料を電解液(5質量％NaCl水溶液)に浸漬して、所定の時間、一定の電圧を印加して還元する(-1.5V、5分間)。その後、電位を掃引していき、孔食電位及び保護電位の測定を実施する。この測定は、三電極方式の電気化学測定セルを構成して行う。このセルは、電解液が注入される容器と、電解液に浸漬される基準電極(RE):Ag/AgCl、対極(CE):Pt、及び測定対象となる試料とを具える。これらRE、CE及び試料の一端をそれぞれ、市販のポテンショスタット/ガルバノスタット装置に接続させ、上述のように一定の電位を印加して電流の変化を測定する。ここでは、孔食電位は、電流が100μA/cm2となった後、電流が増大し続けるときの電位とし、保護電位は、電流が1mA/cm2となった時点で電位を逆方向(ここでは、カソード方向)に掃引し、電流がゼロになる電位とする。孔食電位の絶対値が小さいほど、また、保護電位の絶対値が小さいほど、孔食が少ない、即ち、耐食性に優れると言える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表5に示すように、特定の組成のAl-Fe系合金からなり、軟化処理を施したAl合金線は、導電率が58％IACS以上、伸びが10％以上、0.2％耐力が40MPa以上、引張強さが110MPa以上であり、高導電率、高靭性、高強度である上に、耐衝撃性にも優れ、端子部との接続強度も高い。特に、同じ組成の試料を比較すると、バッチ軟化処理を行った試料は、連続軟化処理を行った試料よりも、導電率や伸び、強度、耐衝撃性といった機械的特性に優れる傾向にあることが分かる。一方、同じ組成の試料を比較すると、連続軟化処理を行った試料は、バッチ軟化処理を行った試料よりも、孔食電位の絶対値や保護電位の絶対値が小さく、耐食性に優れる傾向にあることが分かる。また、例えば、表5の試料No.15,16を比較することで、引張強さが同程度であっても、0.2％耐力が高いと、端子固着力が高くなる傾向にあることが分かる。
　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合金線を用いた被覆電線は、高導電率、高靭性、高強度であり、端子部との接続強度、及び耐衝撃性にも優れる。従って、この被覆電線は、ワイヤーハーネス、特に自動車用ワイヤーハーネスに好適に利用できると期待される。
　なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、Fe,Cu,Mg,Si,Zn,Ni,Mn,Ag,Cr,Zrの含有量を特定の範囲で変化させてもよい。また、素線の大きさや形状、撚り線の本数を変更してもよい。
　本発明ワイヤーハーネスは、軽量で、かつ高強度、高靭性、高導電率が望まれる用途、例えば、自動車の配線に好適に利用することができる。このワイヤーハーネスの電線、或いは電線用導体に、本発明被覆電線、或いは本発明アルミニウム合金線、本発明アルミニウム撚り線を好適に利用することができる。また、本発明アルミニウム合金線の製造方法は、上記本発明アルミニウム合金線の製造に好適に利用することができる。
　1　撚り線　2　絶縁被覆層　3　端子部
　S　試料　w　錘　20　端子チャック　21　線材チャック

Claims (23)

  1. 　導体に利用されるアルミニウム合金線であって、
    　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、
    　導電率が58％IACS以上であり、
    　伸びが10％以上であることを特徴とするアルミニウム合金線。
  2. 　更に、Mg、Si、Cu、Zn、Ni、Mn、Ag、Cr、及びZrから選択される1種以上の添加元素を合計で0.005質量％以上1.0質量％以下含有することを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金線。
  3. 　前記アルミニウム合金線は、以下の(1)～(4)のいずれか一つの組成からなることを特徴とする請求項2に記載のアルミニウム合金線。
    　(1)　質量％で、Feを0.90％以上1.20％以下、Mgを0.10％以上0.25％以下含有し、残部がAl及び不純物。
    　(2)　質量％で、Feを1.01％以上2.2％以下、Mgを0.05％以上0.5％以下、Mn,Ni,Zr,Zn,Cr,及びAg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。
    　(3)　質量％で、Feを1.01％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。
    　(4)　質量％で、Feを1.01％以上2.2％以下、Cuを0.05％以上0.5％以下含有し、更にMgを0.1％以上0.5％以下及びSiを0.05％以上0.3％以下の少なくとも1種を含有し、残部がAl及び不純物。
  4. 　更に、Ti及びBの少なくとも一方を含有し、
    　質量割合で、Tiの含有量は、100ppm以上500ppm以下、Bの含有量は、10ppm以上50ppm以下であることを特徴とする請求項1～3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線。
  5. 　前記アルミニウム合金線の断面において2400nm×2600nmの観察視野をとったとき、この観察視野中に存在する析出物であって、円相当径が100nm以下の析出物の数が10個以下であることを特徴とする請求項1～4のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線。
  6. 　前記アルミニウム合金線の断面において2400nm×2600nmの観察視野をとったとき、この観察視野中に存在する析出物であって、円相当径が100nm以下の析出物の数が10個超であることを特徴とする請求項1～4のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線。
  7. 　0.2％耐力が40MPa以上であることを特徴とする請求項1～6のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線。
  8. 　引張強さが110MPa以上200MPa以下であることを特徴とする請求項1～7のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線。
  9. 　線径が0.2mm以上1.5mm以下であることを特徴とする請求項1～8のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線。
  10. 　請求項1～9のいずれか1項に記載の複数のアルミニウム合金線を撚り合わせてなることを特徴とするアルミニウム合金撚り線。
  11. 　請求項1～9のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線、複数の当該アルミニウム合金線を撚り合せたアルミニウム合金撚り線、及びこの撚り線を圧縮成形した圧縮線材のいずれかを導体とし、その外周に絶縁被覆層を具えることを特徴とする被覆電線。
  12. 　請求項11に記載の被覆電線と、この電線の端部に装着された端子部とを具えることを特徴とするワイヤーハーネス。
  13. 　自動車に用いられることを特徴とする請求項12に記載のワイヤーハーネス。
  14. 　導体に利用されるアルミニウム合金線の製造方法であって、
    　Feを0.005質量％以上2.2質量％以下含有し、残部がAlからなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造して鋳造材を形成する工程と、
    　前記鋳造材に圧延を施して圧延材を形成する工程と、
    　前記圧延材に伸線加工を施して伸線材を形成する工程と、
    　前記伸線材に軟化処理を施して軟材を形成する工程とを具え、
    　前記軟化処理は、この軟化処理後の線材の伸びが10％以上となるように前記伸線材に施すことを特徴とするアルミニウム合金線の製造方法。
  15. 　前記アルミニウム合金の溶湯は、更に、Mg、Si、Cu、Zn、Ni、Mn、Ag、Cr、及びZrから選択される1種以上の添加元素を合計で0.005質量％以上1.0質量％以下含有することを特徴とする請求項14に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  16. 　前記軟化処理は、通電による連続軟化処理、又は高周波誘導加熱による連続軟化処理であり、大気雰囲気又は非酸化性雰囲気で行うことを特徴とする請求項14又は15に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  17. 　前記連続軟化処理において、加熱後の降温速度が50℃/sec以上であることを特徴とする請求項16に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  18. 　前記軟化処理は、雰囲気炉を用いたバッチ処理であり、非酸化性雰囲気で、雰囲気温度を250℃以上として行うことを特徴とする請求項14又は15に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  19. 　前記バッチ軟化処理において、加熱後の降温速度が50℃/sec以下であることを特徴とする請求項18に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  20. 　前記鋳造工程及び前記圧延工程は、連続的に行って、連続鋳造圧延材を形成することを特徴とする請求項14～19のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  21. 　前記鋳造は、冷却速度を1℃/sec以上として行い、鋳造後に得られた鋳造材のDASが50μm以下であることを特徴とする請求項14～20のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  22. 　複数の前記伸線材又は軟材を撚り合わせて撚り線を形成する工程と、
    　前記撚り線を圧縮成形して所定の線径の圧縮線材を形成する工程とを具え、
    　前記圧縮線材に前記軟化処理を施すことを特徴とする請求項14～21のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
  23. 　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、
    　導電率が58％IACS以上であり、
    　伸びが10％以上であることを特徴とするアルミニウム合金。
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