(57)【要約】磁性材スパッタリングターゲットの組成になるように調合した原料粉末を、バッキングプレートと共にダイスへ充填し、ホットプレスすることにより、前記磁性材ターゲット粉末の焼結と同時にバッキングプレートに接合したことを特徴とするスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体。バッキングプレートにターゲットの原料粉末を配置し、焼結することにより、高い平均漏洩磁束を得ることができ、より安定してスパッタできるスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体を得ることを課題とする。また焼結と接合を同時に行うことによって、製造プロセスが少なく、製造期間を短縮でき、スパッタ中の温度上昇による剥離問題が生じさせない同組立体を提供する。また、コスト低減化とＰＴＦ（漏洩磁束）を向上させたスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体を可能とすることを課題とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上の結晶集合組織を持ち、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜３０μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項２】
線材の伸線方向に垂直な断面における円の中心から２／３の半径内に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面における円周から半径方向に１／３内側に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であ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導体。
【請求項３】
前記アルミニウム合金導体の合金組成が、Ｆｅ：０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇ：０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉ：０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｃｕ：０．１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる請求項１または２に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項４】
導体の長手方向で測定した引張試験において０．２％耐力が３５〜８０ＭＰａ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導体。
【請求項５】
移動体内のバッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用導線として用いられ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導体。
【請求項６】
前記移動体が自動車、電車、または航空機であることを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項７】
溶解、鋳造、熱間又は冷間加工を経て荒引線を形成した後、第１伸線加工、中間熱処理、第２伸線加工、最終熱処理の工程を有するアルミニウム合金の製造方法であって、中間熱処理を温度２３０〜２９０℃で１〜１０時間、第２伸線加工の加工率を１０〜３０％で行なう請求項１〜６記載のアルミニウム合金線の製造方法。
【請求項８】
前記最終熱処理が連続通電熱処理であり、下記式を満たす請求項７記載のアルミニウム合金線の製造方法。
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｙは線材温度（℃）を示す。）
【請求項９】
前記最終熱処理が連続送間熱処理であり、下記式を満たす請求項７記載のアルミニウム合金線の製造方法。
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｚは焼鈍炉温度（℃）を示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線体の導体として用いられるアルミニウム合金導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車、電車、航空機等の移動体の電気配線体として、ワイヤーハーネスと呼ばれる銅または銅合金の導体を含む電線に銅または銅合金（例えば、黄銅）製の端子（コネクタ）を装着した部材が用いられている。しかし、近年の移動体の軽量化の中で、電気配線体の導体として、銅又は銅合金より軽量なアルミニウム又はアルミニウム合金を用いる検討が進められている。
アルミニウムの比重は銅の約１／３、アルミニウムの導電率は銅の約２／３（純銅を１００％ＩＡＣＳの基準とした場合、純アルミニウムは約６６％ＩＡＣＳ）であり、純アルミニウムの導体線材に純銅の導体線材と同じ電流を流すためには、純アルミニウムの導体線材の断面積を純銅の導体線材の約１．５倍にする必要があるが、それでも質量では銅に比べて約半分となるので、有利な点がある。
なお、上記の％ＩＡＣＳとは、万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｎｎｅａｌｅｄ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）の抵抗率１．７２４１×１０−８Ωｍを１００％ＩＡＣＳとした場合の導電率を表したものである。【０００３】
そのアルミニウムを移動体の電気配線体の導体として用いるためには幾つかの課題がある。そのひとつは耐屈曲疲労特性の向上である。ドアなどに取り付けられたワイヤーハーネスではドアの開閉により繰り返し曲げ応力を受けるためである。アルミニウムなどの金属材料は、ドアの開閉のように荷重を加えたり除いたりを繰り返し行なうと、一回の負荷では破断しないような低い荷重でも、ある繰り返し回数で破断を生じる（疲労破壊）。前記アルミニウム導体が開閉部に用いられたとき、耐屈曲疲労特性が悪いと、その使用中に導体が破断することが懸念され、耐久性、信頼性に欠ける。
一般に強度の高い材料ほど疲労特性は良好と言われている。そこで、強度の高いアルミニウム線材を適用すればよいが、ワイヤーハーネスはその設置時の取り回し（車体への取り付け作業）がしやすいことが要求されているために、過度な力を必要としないためにも強度は高すぎない方が良い。ワイヤーハーネスはその複雑な回路構成のため、ワイヤーハーネスに付属しているコネクタ同士をつなげたり、ワイヤーハーネスを所定の回路に合うように曲げたりするなど人の手によって組み立てている。そのような状況下で、電線の強度が高いとワイヤーハーネスを曲げたり持ち上げたりする際に、過大な力が必要であるため、１日に何時間も作業を繰り返す作業者にとって非常につらい作業となり、作業性が劣ることが予想される。一般に、ワイヤーハーネスを構成するものとしては、金属線を数本〜数十本束ねて撚線とし、更に被覆を施した電線を取り扱うが、金属線の強度は電線の強度に影響を及ぼすことが知られている。よって、作業者の取り回しがしやすい、低強度金属線の開発が要求されている。
以上のような課題、要求により低強度においても耐屈曲疲労特性が高い導電線が求められている。また、取り回し性には柔軟性も求められており、柔軟性の評価指標である伸びが１０％以上確保できる鈍し材（焼鈍材）が使われていることが多い。【０００４】
よって、移動体の電気配線体に使用されるアルミニウム導体には、作業者にとって取り回し性の良い適切な耐力、及び電気を多く流すために必要となる導電率、及び耐屈曲疲労特性の優れた材料が求められている。なお、ここで耐力とは力を除去後、規定された永久伸びを生じるときの応力のことで、作業性を表すときの強度の指標となりうる。【０００５】
このような要求のある用途に対して、送電線用アルミニウム合金線材（ＪＩＳ  Ａ１０６０やＪＩＳ  Ａ１０７０）を代表とする純アルミニウム系では、ドアなどの開閉で生じる繰り返し曲げ応力に十分耐えることはできない。また、種々の添加元素を加えて合金化した材料は、アルミニウム中への添加元素の固溶現象により導電率の低下を招くこと、耐力が高いために取り回し性が悪いことが問題であった。そのため、添加元素を限定、選択して断線しないことを必須とし、導電率低下を防ぎ、耐力及び耐屈曲疲労特性を適切に制御する必要があった。【０００６】
移動体の電気配線体に用いられるアルミニウム導体として代表的なものに特許文献１〜４に記載のものがある。しかし、特許文献１に記載されている電線導体は、Ｍｇ及びＳｉの量が多いため、伸線加工などの際に断線の原因となることがある。特許文献２に具体的に記載されているアルミ導電線では、仕上げ焼鈍を行なっていない。車体での取り付け作業にはさらに柔軟性が高いものが要望される。特許文献３には軽量、柔軟かつ屈曲性に優れたアルミニウム導電線が開示されているが、強度が高いため取り回し性に難がある。特許文献４は箔材である。板材および箔材では変形の形態が異なる。この加工履歴は後工程での結晶集合組織の形成に影響を及ぼし、結晶方位の形成の仕方が異なってくる。よって、線から目的の結晶集合組織を得ることと、箔から目的の結晶集合組織を得ることは技術的に異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１１２６２０号公報
【特許文献２】特開２００６−１９１６３号公報
【特許文献３】特開２００６−２５３１０９号公報
【特許文献４】特公昭５４−１１２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、導電率、耐屈曲疲労特性に優れ、取り回し性の良い適切な耐力を有するアルミニウム合金導体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは種々検討を重ね、アルミニウム合金の熱処理や、熱処理前の加工度などの製造条件を制御することにより結晶集合組織を形成し、優れた耐屈曲疲労特性及び導電率を維持したまま、耐力を適切な範囲まで低減したアルミニウム合金導体を製造しうることを見出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。【００１０】
すなわち、上記課題は以下の発明により達成された。
（１）線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上の結晶集合組織を持ち、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜３０μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）線材の伸線方向に垂直な断面における円の中心から２／３の半径内に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面における円周から半径方向に１／３内側に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であることを特徴とする（１）に記載のアルミニウム合金導体。
（３）前記アルミニウム合金導体の合金組成が、Ｆｅ：０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇ：０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉ：０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｃｕ：０．１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる（１）または（２）に記載のアルミニウム合金導体。
（４）導体の長手方向で測定した引張試験において０．２％耐力が３５〜８０ＭＰａであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（５）移動体内のバッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用導線として用いられることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（６）前記移動体が自動車、電車、または航空機であることを特徴とする（５）に記載のアルミニウム合金導体。
（７）溶解、鋳造、熱間又は冷間加工を経て荒引線を形成した後、第１伸線加工、中間熱処理、第２伸線加工、最終熱処理の工程を有するアルミニウム合金の製造方法であって、中間熱処理を温度２３０〜２９０℃で１〜１０時間、第２伸線加工の加工率を１０〜３０％で行なう（１）〜（６）記載のアルミニウム合金線の製造方法。
（８）前記最終熱処理が連続通電熱処理であり、下記式を満たす（７）記載のアルミニウム合金線の製造方法。
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｙは線材温度（℃）を示す。）
（９）前記最終熱処理が連続送間熱処理であり、下記式を満たす（７）記載のアルミニウム合金線の製造方法。
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｚは焼鈍炉温度（℃）を示す。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアルミニウム合金導体は高すぎない適切な耐力を有するため、ワイヤーハーネスを車載に取り付ける際の取り回し性に優れる。また導電率に優れ、移動体に搭載されるバッテリーケーブル、ハーネスあるいはモータ用導線として有用である。特に耐屈曲疲労特性に優れ、非常に高い耐屈曲疲労特性が求められるドアやトランク、ボンネットなどにも好適に用いることができる。【００１２】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、線材の伸線方向に垂直な断面において円の中心から２／３の半径内に位置する範囲と線材の伸線方向に垂直な断面において円周から半径方向に１／３内側に位置する範囲とを模式的に表す説明図である。
【図２】図２は、実施例で行なった繰返破断回数を測定する試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のアルミニウム合金導体は、結晶集合組織を以下のように規定することにより、優れた導電率及び耐屈曲疲労特性、適切な耐力を具備したものとすることができる。
【００１５】
（結晶集合組織）
本発明では線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する結晶面を用いて結晶集合組織を規定する。結晶集合組織とは、ある一定の結晶方位が多く集合した多結晶粒で構成される組織のことである。本発明のアルミニウム合金導体の結晶集合組織は、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上の結晶集合組織である。更に好ましくは、線材の伸線方向に垂直な断面における円の中心から２／３の半径内に位置する範囲（中心部）において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であり（上限は制限するものではないが５０％以下が好ましい）、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面における円周から半径方向に１／３内側に位置する範囲（外周部）において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上である（上限は制限するものではないが５０％以下が好ましい）結晶集合組織である。上記中心部と円周部を図１に模式的に示した。図１は線材の伸線方向に垂直な方向の断面図であってｒは半径を示し、Ａで示す部分が中心部であり、Ｂで示す部分が外周部である。このように領域を分けた理由のひとつは、線材の加工では、線材の中心部と外周部で変形の仕方が異なるが、異なる変形をした線材の中心部と外周部において、（１００）面を有する結晶粒の面積率が、どちらも２０％以上であるということ示すためである。このような結晶集合組織とすることにより、伸線方向に対して線材を図２のように屈曲させた際に、（１００）面が耐屈曲疲労特性を向上させることができる。
なお、本発明における結晶方位の面積率はＥＢＳＤ法によって測定した値とする。ＥＢＳＤ法とは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎの略で、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折を利用した結晶方位解析技術のことである。面積率は、伸線方向に（１００）面などの理想結晶面から±１５°以内の範囲で傾いている結晶粒の面積の全測定面積に対する割合である。ＥＢＳＤによる方位解析において得られる情報は、電子線が試料に侵入する数十ｎｍの深さまでの方位情報を含んでいるが、測定している広さに対して充分に小さいため、本明細書中では面積率として扱う。
【００１６】
（結晶粒径）
本発明ではアルミニウム線材の伸線方向に垂直な断面における結晶粒径を１〜３０μｍとする。結晶粒径が小さすぎると、部分再結晶組織が残存して目的の結晶集合組織が得られないばかりか、伸びが著しく低下する。結晶粒径の大きすぎる粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、結晶粒径が小さすぎるときと同様に伸びが低下するうえ、耐力が著しく低下する。結晶粒径は、好ましくは５〜３０μｍ、更に好ましくは５〜２０μｍである。
なお、本発明における「結晶粒径」は光学顕微鏡により観察して交差法により粒径測定を行った平均粒径であり、５０〜１００個の結晶粒の平均値とする。
【００１７】
このような結晶集合組織と結晶粒径を有するアルミニウム合金導体を得るには、合金組成を後述のようにすること、及び、熱処理や、熱処理前の加工度などの製造条件を以下のように制御することにより実現できる。好ましい製造方法と合金組成の例を以下に述べるが、発明の理解のための例示であり、線径などはこれに制限されるものではない。
【００１８】
（製造方法）
本発明のアルミニウム合金導体は、[１]溶解、[２]鋳造、[３]熱間または冷間加工、[４]第１伸線加工、[５]中間熱処理、[６]第２伸線加工、[７]最終熱処理（仕上げ焼鈍）の各工程を経て製造することができる。
【００１９】
[１]溶解
溶解は、後述するアルミニウム合金組成のそれぞれの実施態様の濃度となるような分量で溶製する。
【００２０】
[２]鋳造、[３]熱間または冷間加工
次いで、鋳造輪とベルトを組み合わせたプロペルチ式の連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行ない、約１０ｍｍφの棒材とする。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒である。鋳造及び熱間圧延は、ビレット鋳造、押出法、及び金型法などにより行なってもよい。
【００２１】
[４]第１伸線加工
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工する。加工度は、１以上６以下が好ましい。ここで加工度ηは、伸線加工前の線材断面積をＡ０、伸線加工後の線材断面積をＡ１とすると、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される。このときの加工度が小さすぎると、次工程の熱処理時、再結晶粒が粗大化し耐力及び伸びが著しく低下し、断線の原因にもなることがある。大きすぎると、伸線加工が困難となり、伸線加工中に断線するなど品質の面で問題を生ずることがある。表面の皮むきは、行なうことによって表面の清浄化がなされるが、適宜この皮むきは省くこともできる。最終線径までの加工度が６以上になると予想される場合は、伸線加工中の断線を防止するため、適宜途中で軟化処理を行う。
【００２２】
[５]中間熱処理
次に、目的の結晶集合組織を得るために、冷間伸線した加工材に中間熱処理を施す。ここで、目的とする結晶集合組織とは、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒が均一に分散している状態である。中間熱処理温度は２３０〜２９０℃である。中間熱処理温度が２３０℃未満であると、未再結晶粒が残存し、目的の結晶集合組織が得られない。２９０℃を越えると、再結晶中に結晶方位が回転してしまうため、目的の結晶集合組織が得られない。中間熱処理温度は好ましくは２４０℃〜２８０℃である。中間熱処理時間は１〜１０時間である。中間熱処理時間が１時間未満であると、未再結晶粒が残存し、目的の再結晶粒号組織が得られない。１０時間を越えると、温度によっては再結晶中に結晶方位が回転してしまうため、目的の結晶集合組織が得られない。中間熱処理時間は好ましくは２〜８時間である。
【００２３】
[６]第２伸線加工
さらに伸線加工を施す。このときの加工率は１０〜３０％とする。ここで、加工率とは伸線加工前後の断面積の差を元の断面積で割って１００をかけたものとして与えられる。加工率が１０％未満であると、付与ひずみが不足し、次工程の熱処理時に目的の結晶集合組織が得られない。３０％を越えると、伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面の再結晶率が低くなり、目的の結晶集合組織が得られない。加工率は好ましくは１５％〜２５％である。
【００２４】
[７]最終熱処理（仕上げ焼鈍）
冷間伸線した加工材に連続熱処理により最終熱処理を行なう。最終熱処理は連続通電熱処理、連続走間熱処理の２つの方法のいずれかで行うことができる。
【００２５】
連続通電熱処理は、２つの電極輪を連続的に通過する線材に電流を流すことによって自身から発生するジュール熱により焼鈍するものである。急熱、急冷の工程を含み、線材温度と焼鈍時間で制御し線材を焼鈍することができる。冷却は、急熱後、水中または窒素ガス雰囲気中に線材を連続的に通過させることによって行なう。線材温度または焼鈍時間の一方または両方が低すぎる場合は車載取り付けの際に必要な柔軟性が得られず、高すぎる場合は、過焼鈍により結晶方位が過剰に回転してしまい、目的の結晶集合組織が得られない。さらには耐屈曲疲労特性も悪くなる。よって、以下の関係を満たす条件で行うと上記の結晶集合組織とすることができる。
連続通電熱処理においては線材温度をｙ（℃）、焼鈍時間をｘ（秒）とすると、
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３（左辺と右辺のｘは同値を代入）
を満たすように行う。
上記式は温度と時間を制御することで再結晶させることを示すものである。温度が高いときは時間は短くてすむが、温度が比較的低温だと長時間の熱処理が必要になる。再結晶に適切な温度と時間を数式化したものである。また同時にこの式は集合組織が得られる範囲も表現している。
上記式の条件を満たすようにするには、実際には電流値、電圧値の制御をすることになるが、その調節は設備環境等によって異なり、電流値、電圧値の数値は一義的には定まらない。
なお、線材温度ｙ（℃）は、線材として温度が最も高くなる、冷却工程に通過する直前の温度を表す。ｙ（℃）は通常４１４〜６２０（℃）の範囲内である。
【００２６】
連続走間熱処理は、高温に保持した焼鈍炉中を線材が連続的に通過して焼鈍させるものである。急熱、急冷の工程を含み、焼鈍炉温度と焼鈍時間で制御し線材を焼鈍することができる。冷却は、急熱後、水中または窒素ガス雰囲気中に線材を連続的に通過させることによって行なう。焼鈍炉温度または焼鈍時間の一方または両方が低すぎる場合は車載取り付けの際に必要な柔軟性が得られず、高すぎる場合は、過焼鈍により結晶方位が過剰に回転してしまい、目的の結晶集合組織が得られない。さらには耐屈曲疲労特性も悪くなる。よって、以下の関係を満たす条件で行うと上記の結晶集合組織とすることができる。
連続走間熱処理においては焼鈍炉温度をｚ（℃）、焼鈍時間をｘ（秒）とすると、
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０（左辺と右辺のｘは同値を代入）
を満たすように行う。
これらの式も上記と同様に再結晶に適切で集合組織の得られる温度と時間を表現したもので、電流値、電圧値を設備環境に応じて調節してその関係を満たすようにできる。
ｚ（℃）は通常３００〜５９６（℃）の範囲内である。
また、仕上げ焼鈍は上記２つの方法の他に、磁場中を線材が連続的に通過して焼鈍させる誘導加熱でもよい。
【００２７】
（合金組成）
本発明の好ましい成分構成は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる。
【００２８】
Ｆｅの含有量を０．０１〜０．４ｍａｓｓ％とするのは、主にＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物による様々な効果を利用するためである。Ｆｅはアルミニウム中には６５５℃において０．０５ｍａｓｓ％しか固溶せず、室温では更に少ない。残りはＡｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｓｉなどの金属間化合物として晶出または析出する。この晶出物または析出物は結晶粒の微細化材として働くと共に、耐屈曲疲労特性を向上させる。Ｆｅの含有量が少なすぎるとこれらの効果が不十分であり、多すぎると晶出物の粗大化により伸線加工性が悪く、目的の耐屈曲疲労特性が得られない。また過飽和固溶状態となり導電率も低下する。Ｆｅの含有量は好ましくは０．１５〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１８〜０．２５ｍａｓｓ％である。
【００２９】
Ｍｇの含有量を０．０４〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、Ｍｇはアルミニウム母材中に固溶すると共に、その一部はＳｉと析出物を形成して耐屈曲疲労特性、及び耐熱性を向上させることができるためである。Ｍｇの含有量が少なすぎると効果が不十分であり、多すぎると導電率を低下させる。また、Ｍｇの含有量が多いと耐力が過剰となり、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなる。Ｍｇの含有量は好ましくは０．０８〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１０〜０．２８ｍａｓｓ％である。
【００３０】
Ｓｉの含有量を０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、上記したようにＳｉはＭｇと化合物を形成して耐屈曲疲労特性、及び耐熱性を向上させる働きを示すためである。Ｓｉの含有量が少なすぎると効果が不十分であり、多すぎると導電率が低下する。Ｓｉの含有量は好ましくは０．０４〜０．２５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１０〜０．２５ｍａｓｓ％である。
【００３１】
Ｃｕの含有量を０．１〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、Ｃｕをアルミニウム母材中に固溶させ、耐屈曲疲労特性、耐クリープ性、耐熱性の向上に寄与する。Ｃｕの含有量が少なすぎると効果が不十分であり、多すぎると耐食性及び導電率の低下を招く。Ｃｕの含有量は好ましくは０．２０〜０．４５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．２５〜０．４０ｍａｓｓ％である。
合金組成中の不可避不純物は、通常のものがあり、例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｂ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒなどがあげられる。
【００３２】
本発明のアルミニウム合金導体は線状では好ましくは直径０．１５〜１．２ｍｍ、より好ましくは直径０．３０〜０．５５ｍｍである。
【００３３】
（耐力）
本発明のアルミニウム合金線材は、導体の長手方向で測定した引張試験において０．２％耐力が３５〜８０ＭＰａを満たすものであることが好ましい。３５ＭＰａ未満では、耐力が低すぎてハーネス取り付け時等の不意の衝撃などに耐えることができず、断線の恐れがある。８０ＭＰａ超では、取り回し性に難がある。０．２％耐力のより好ましい範囲は、３５〜７０ＭＰａ、更に好ましくは３５〜６０ＭＰａである。なお、０．２％耐力とは、オフセット法により算出した０．２％の永久伸びに対する耐力のことである。
上述したように本発明のアルミニウム合金導体は、上記の、適度な耐力と優れた導電率、柔軟性を有するため、作業中の取り回し性に優れ、限られたスペースに配線する前記のような各種移動体の電気配線に好適である。また、優れた耐屈曲疲労特性を有するため、ドアなどの繰り返し開閉部に好適に使用されうる。
【実施例】
【００３４】
本発明を以下の実施例に基づき詳細に説明する。なお本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。【００３５】
実施例１及び２、比較例１、従来例１
Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、及びＡｌが表１に示す量（ｍａｓｓ％）になるようにプロペルチ式の連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行ない、約１０ｍｍφの棒材とした。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒である。
次いで、表面の皮むきを実施して、約９．５ｍｍφとし、これを２．６ｍｍφまで伸線加工し温度３５０〜４００℃で２〜３時間の軟化処理を行った。ここまでの伸線加工履歴と熱処理は次のように表せる。
９．５ｍｍφ→２．６ｍｍφ→軟化処理【００３６】
さらに伸線加工を行い、中間熱処理を２２０〜３１０℃、０．５〜１２時間の条件で施した後、加工率１０〜３０％の伸線加工を行った（加工率約９％と約３１％のものは比較例である）。ここまでの伸線加工履歴と熱処理は次のように表せる。
→０．３３０ｍｍφ→中間熱処理→０．３１５ｍｍφ（加工率約９％）
→０．３４０ｍｍφ→中間熱処理→０．３１５ｍｍφ（加工率約１４％）
→０．３５０ｍｍφ→中間熱処理→０．３１５ｍｍφ（加工率約１９％）
→０．３６０ｍｍφ→中間熱処理→０．３１５ｍｍφ（加工率約２３％）
→０．３７０ｍｍφ→中間熱処理→０．３１５ｍｍφ（加工率約２８％）
→０．３８０ｍｍφ→中間熱処理→０．３１５ｍｍφ（加工率約３１％）
→０．３７０ｍｍφ→中間熱処理→０．３４０ｍｍφ（加工率約１６％）
→０．３７５ｍｍφ→中間熱処理→０．３４０ｍｍφ（加工率約２０％）
→０．４１０ｍｍφ→中間熱処理→０．３７０ｍｍφ（加工率約１９％）
なお、線径の公差は±０．００３以内に収めることができる。【００３７】
最後に表１に示すように、仕上げ焼鈍として連続通電熱処理を温度４２６〜６０５℃、時間０．０３〜０．５４秒の条件で、連続走間熱処理を温度３２８〜５５９℃、時間１．５〜５．０秒の条件で行なった。温度はファイバ型放射温度計（ジャパンセンサ社製）で線材の温度が最も高くなる水中を通過する直前の線材温度ｙ（℃）（連続通電熱処理のとき）、または焼鈍炉温度ｚ（℃）（連続走間熱処理のとき）を測定した。また従来例１としてバッチ式熱処理を熱処理炉温度４００℃、時間３６００秒の条件で行なった。【００３８】
作製した各々の実施例、比較例、従来例の線材について以下に記す方法により各特性を測定した。その結果を表２に示す。【００３９】
（ａ）結晶粒径
伸線方向に垂直に切り出した供試材の横断面を樹脂で埋め、機械研磨後、電解研磨を行った。電解研磨条件は、研磨液が過塩素酸２０％のエタノール溶液、液温は０〜５℃、電圧は１０Ｖ、電流は１０ｍＡ、時間は３０〜６０秒である。次いで、結晶粒コントラストを得るため、２％ホウフッ化水素酸を用いて、電圧２０Ｖ、電流２０ｍＡ、時間２〜３分の条件でアノーダイジング仕上げを行なった。この組織を２００〜４００倍の光学顕微鏡で撮影し、交差法による粒径測定を行った。具体的には、撮影された写真に任意に直線を引いて、その直線の長さと粒界が交わる数を測定して平均粒径を求めた。なお、粒径は５０〜１００個が数えられるように直線の長さと本数を変えて評価した。【００４０】
（ｂ）各結晶方位の面積率
本発明における結晶方位の解析には、ＥＢＳＤ法を用いた。線材の伸線方向に垂直な断面において、主に直径３００μｍの試料面積に対し、０．５μｍステップでスキャンし、方位を解析した。測定面積及びスキャンステップは試料毎に調整を行い、測定面積は結晶粒が２５個以上含まれるように範囲を設定し、スキャンステップは試料の平均結晶粒の大きさの約１／１０以下に設定した。結晶粒が大きすぎて解析像１枚で２５個以上数えられない場合は、複数枚の合計で２５個以上になるようにして解析した。結晶方位の面積率は、伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面などの理想結晶面から±１５°以内の範囲で傾いている結晶粒の面積の全測定面積に対する割合である。なお、表２で全体、中心部、外周部の（１００）面積率の測定範囲はそれぞれにおいて設定し、全体の（１００）面積率の測定範囲は中心部と外周部が偏らないように、それぞれの領域から約５０％ずつ測定面積をとった。
（ｃ）耐力（０．２％耐力）及び柔軟性（引張破断伸び）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて各３本ずつ試験し、その平均値を求めた。耐力はオフセット法により算出し、０．２％の永久伸びに対する値（０．２％耐力と言う）を使用した。柔軟性は引張破断伸びが１０％以上を合格とした。
（ｄ）導電率（ＥＣ）
長さ３００ｍｍの試験片を２０℃（±０．５℃）に保持した恒温漕中で、四端子法を用いて比抵抗を各３本ずつ測定し、その平均導電率を算出した。端子間距離は２００ｍｍとした。導電率は５７％ＩＡＣＳ以上を合格とした。
（ｅ）繰返破断回数
耐屈曲疲労特性の基準として、常温におけるひずみ振幅は±０．１７％とした。耐屈曲疲労特性はひずみ振幅によって変化する。ひずみ振幅が大きい場合疲労寿命は短くなり、ひずみ振幅が小さい場合疲労寿命は長くなる。ひずみ振幅は図２記載の線材１の線径と曲げ冶具２、３の曲率半径により決定することができるため、線材１の線径と曲げ冶具２、３の曲率半径は任意に設定して屈曲疲労試験を実施することが可能である。
藤井精機株式会社（現株式会社フジイ）製の両振屈曲疲労試験機を用い、０．１７％の曲げ歪みが与えられる治具を使用して、繰り返し曲げを実施することにより、繰返破断回数を測定した。繰返破断回数は各４本ずつ測定し、その平均値を求めた。図２の説明図に示すように、線材１を、曲げ治具２及び３の間を１ｍｍ空けて挿入し、冶具２及び３に沿わせるような形で繰り返し運動をさせた。線材の一端は繰り返し曲げが実施できるよう押さえ冶具５に固定し、もう一端には約１０ｇの重り４をぶら下げた。試験中は押さえ冶具５が動くため、それに固定されている線材１も動き、繰り返し曲げが実施できる。繰り返しは往復１００回／分の条件で行い、線材の試験片１が破断すると、重り４が落下し、カウントを停止する仕組みになっている。なお繰返破断回数は往復を１回としてカウントする。
繰返破断回数は、６００００回以上を合格とした。また、繰返破断回数は０．２％耐力によって規格化を行った。繰返破断回数を０．２％耐力で割った値が１．５×１０３回／ＭＰａ以上であるものを合格とした。【００４１】
【表１】
2012133634.tif 000002
【００４２】
【表２】
2012133634.tif 000003
【００４３】
実施例１の各試料は、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であり、かつ、中心部及び外周部における（１００）面の面積率も２０％以上であった。実施例２の各試料は、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率は２０％以上であるが、中心部または外周部のどちらか一方においては（１００）面の面積率が２０％に満たなかった。比較例１の各試料及び従来例１の試料は、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％に満たなかった。
比較例１の各試料及び従来例１の試料は、いずれかの特性で劣っているのに対し、実施例１の各試料、実施例２の各試料は耐力、導電率、引張破断伸び、繰返破断回数のすべてで十分な特性を有していた。【００４４】
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。【００４５】
本願は、２０１１年３月３１日に日本国で特許出願された特願２０１１−０８０３４４に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
【符号の説明】
【００４６】
１  試験片（線材）
２、３  曲げ治具
４  重り
５  押さえ冶具
【図１】
2012133634.tif 000004
【図２】
2012133634.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月18日(2012.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ：０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇ：０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉ：０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｃｕ：０．１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金導体であって、
線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上の結晶集合組織を持ち、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜３０μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項２】
線材の伸線方向に垂直な断面における円の中心から２／３の半径内に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面における円周から半径方向に１／３内側に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であ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導体。
【請求項３】
導体の長手方向で測定した引張試験において０．２％耐力が３５〜８０ＭＰａであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項４】
移動体内のバッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用導線として用いられ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導体。
【請求項５】
前記移動体が自動車、電車、または航空機であることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項６】
溶解、鋳造、熱間又は冷間加工を経て荒引線を形成した後、第１伸線加工、中間熱処理、第２伸線加工、最終熱処理の各工程をこの順に有するアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記中間熱処理を温度２３０〜２９０℃で１〜１０時間、前記第２伸線加工を加工率１０〜３０％で行ない、前記最終熱処理が連続通電熱処理であり、下記式を満たす請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法。
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｙは線材温度（℃）を示す。）
【請求項７】
溶解、鋳造、熱間又は冷間加工を経て荒引線を形成した後、第１伸線加工、中間熱処理、第２伸線加工、最終熱処理の各工程をこの順に有するアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記中間熱処理を温度２３０〜２９０℃で１〜１０時間、前記第２伸線加工を加工率１０〜３０％で行ない、前記最終熱処理が連続走間熱処理であり、下記式を満たす請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法。
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｚは焼鈍炉温度（℃）を示す。）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明者らは種々検討を重ね、所定の合金組成を有するアルミニウム合金の熱処理や、熱処理前の加工度などの製造条件を制御することにより結晶集合組織を形成し、優れた耐屈曲疲労特性及び導電率を維持したまま、耐力を適切な範囲まで低減したアルミニウム合金導体を製造しうることを見出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
すなわち、上記課題は以下の発明により達成された。
（１）Ｆｅ：０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇ：０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉ：０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｃｕ：０．１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金導体であって、
線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上の結晶集合組織を持ち、伸線方向に垂直な断面における結晶粒径が１〜３０μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）線材の伸線方向に垂直な断面における円の中心から２／３の半径内に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面における円周から半径方向に１／３内側に位置する範囲において、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面を有する結晶粒の面積率が２０％以上であることを特徴とする（１）に記載のアルミニウム合金導体。
（３）導体の長手方向で測定した引張試験において０．２％耐力が３５〜８０ＭＰａであることを特徴とする（１）または（２）に記載のアルミニウム合金導体。
（４）移動体内のバッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用導線として用いられることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（５）前記移動体が自動車、電車、または航空機であることを特徴とする（４）に記載のアルミニウム合金導体。
（６）溶解、鋳造、熱間又は冷間加工を経て荒引線を形成した後、第１伸線加工、中間熱処理、第２伸線加工、最終熱処理の各工程をこの順に有するアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記中間熱処理を温度２３０〜２９０℃で１〜１０時間、前記第２伸線加工を加工率１０〜３０％で行ない、前記最終熱処理が連続通電熱処理であり、下記式を満たす（１）〜（５）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法。
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｙは線材温度（℃）を示す。）
（７）溶解、鋳造、熱間又は冷間加工を経て荒引線を形成した後、第１伸線加工、中間熱処理、第２伸線加工、最終熱処理の各工程をこの順に有するアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記中間熱処理を温度２３０〜２９０℃で１〜１０時間、前記第２伸線加工を加工率１０〜３０％で行ない、前記最終熱処理が連続走間熱処理であり、下記式を満たす（１）〜（５）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体の製造方法。
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０（左辺と右辺のｘは同値を代入）
（式中ｘは焼鈍時間（秒）を、ｚは焼鈍炉温度（℃）を示す。）
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明のアルミニウム合金導体は、所定の合金組成を有するアルミニウム合金導体の結晶集合組織を以下のように規定することにより、優れた導電率及び耐屈曲疲労特性、適切な耐力を具備したものとすることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（合金組成）
本発明のアルミニウム合金導体の成分構成は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる。
【国際調査報告】
2012133634.tif 000006
2012133634.tif 000007
2012133634.tif 000008