(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを０．３〜０．７％（質量％、以下同じ）、Ｍｇを０．３５〜０．８％含有し、残部が不可避的不純物及びアルミニウムからなるアルミニウム合金基材の両面又は片面に、アルミニウム純度９９．０％以上の高純度アルミニウム皮膜が片面当り０．０５〜０．５ｍｍの厚さで形成されていることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項２】
請求項１において、上記アルミニウム合金基材は、厚さ１．５〜５ｍｍの板材からなることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記アルミニウム合金導体は、上記アルミニウム合金基材用の板材と、上記高純度アルミニウム皮膜用の板材とを重ね合わせて圧延により圧着させるクラッド圧延を行って得られることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド車のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）等に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、ハイブリッド車のＰＣＵ用のブスバー、電気・電子機器等には、合金導体が用いられていた。該合金導体としては、導電性の高い銅合金板に電解Ｎｉめっきを施したもの等が用いられていた。しかし、銅合金やＮｉめっきはコストが高く、重量が大きいという問題点があった。そのため、これに代る材料の開発が求められており、その中でも安価で軽量なアルミニウム合金が有望視されている。
【０００３】
上述のブスバー等に用いられる上記合金導体には、強度及び導電性等の特性が要求される。また、上記合金導体は、該合金導体と他部材とを電気的に接続して用いられるため、アルミニウムワイヤー等の導電性接続部材との接合性が要求される。
しかし、アルミニウム合金は、大気中に放置するだけで表面に酸化物や水酸化物を主体とする絶縁性皮膜が生じ易く、接触抵抗が増加し易い。そのため、アルミニウム合金導体は、上記導電性接続部材との接続性が悪いという問題があった。
アルミニウム合金導体の電気接続性を向上させるために、表面に、Ｚｎ皮膜、Ｃｕめっき層、ＳｎまたはＡｇめっき層を形成した合金導体が開発されている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０２３５６号公報
【特許文献２】特開平８−４７７９３号公報
【特許文献３】特開平１１−３０２８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のアルミニウム合金導体においては、電気接続面間の摺動によってめっき皮膜が損傷し易い。その結果、露出したアルミニウム合金基材とＣｕ、Ａｇ等のめっき金属との間に電池が形成され、特に高温多湿の環境下においては腐食が急速に進行してしまうという問題がある。
また、従来のアルミニウム合金導体においては、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎなどのめっき層を多重に形成していたため、めっきにかかるコストが増大し、低コストでの生産が困難であるという問題がある。
また、Ｚｎ皮膜を亜鉛置換法により形成したアルミニウム合金導体が提案されており（特許文献３参照）、かかる技術は、上述の腐食の進行及びコストの増大という問題点に対して比較的有効であるが、その効果は未だ充分とはいえなかった。
【０００６】
また、アルミニウム合金導体においては、アルミニウムワイヤー等の導電性接続部材との超音波接合等による接合性（ボンディング性）が重要となる。特に例えばブスバー等の自動車部品に用いられるアルミニウム合金導体においては、温度変化の激しい環境下での使用を余儀なくされるため、接合初期の接合強度だけでなく、熱履歴後の接合強度、冷熱サイクル後の接合強度等が要求される。しかし、これらの特性を満足するアルミニウム合金導体はほとんどなく、ブスバー等に適したアルミニウム合金導体の開発が望まれていた。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、低コストで製造でき、接合強度及び耐腐食性に優れたアルミニウム合金導体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、Ｓｉを０．３〜０．７％（質量％、以下同じ）、Ｍｇを０．３５〜０．８％含有し、残部が不可避的不純物及びアルミニウムからなるアルミニウム合金基材の両面又は片面に、アルミニウム純度９９．０％以上の高純度アルミニウム皮膜が片面当り０．０５〜０．５ｍｍの厚さで形成されていることを特徴とするアルミニウム合金導体にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアルミニウム合金導体は、Ｓｉを０．３〜０．７％（質量％、以下同じ）、Ｍｇを０．３５〜０．８％含有し、残部が不可避的不純物及びアルミニウムからなる上記アルミニウム合金基材を有している。そのため、上記アルミニウム合金導体は、優れた強度を示すことができ、例えばハイブリッド車のブスバー等として好適に用いることができる。
【００１０】
Ｓｉ含有量が０．３質量％未満の場合又はＭｇ含有量が０．３５質量％未満の場合には、強度が不十分になるおそれがある。一方、Ｓｉ含有量が０．７質量％を超える場合又はＭｇ含有量が０．８質量％を超える場合には、熱間圧延時の変形抵抗が大きくなり、熱間圧延が困難になるおそれがある。
【００１１】
また、上記アルミニウム合金導体は、上記アルミニウム合金基材の両面又は片面に、アルミニウム純度９９．０％以上の高純度アルミニウム皮膜を片面当り０．０５〜０．５ｍｍの厚さで有している。
そのため、上記アルミニウム合金導体を、アルミニウムワイヤー又はアルミニウムテープ等の導電性接続部材に充分に優れた接合強度で接合させることができる。また、加熱及び冷却を繰り返し行っても、接合強度の低下を抑制することができ、優れた接合強度を維持することができる。さらに、加熱及び冷却を繰り返し行っても接合部が腐食され難く、耐腐食性に優れている。
【００１２】
上記高純度アルミニウム皮膜のアルミニウム純度が９９．０％未満の場合、又は上記高純度アルミニウム皮膜の厚みが０．０５ｍｍ未満の場合には、接合強度が不十分になるおそれがある。また、上記接合部が腐食し易くなるおそれがある。また、０．５ｍｍを超えて厚みを大きくしても接合強度の向上効果にもはやほとんど寄与しなくなるだけでなく、コストを増大させてしまうおそれがある。また、この場合には、上記アルミニウム合金導体全体の強度が低下してしまうおそれがある。上記高純度アルミニウム皮膜のアルミニウム純度は、好ましくは９９．５％以上、より好ましくは９９．９％以上がよい。
【００１３】
上記高純度アルミニウム皮膜は、めっき等により形成する必要はなく、例えばクラッド圧延等により上記アルミニウム合金基材に一体化させることができる。そのため、上記アルミニウム合金導体は、低コストで簡単に製造することができる。
【００１４】
このように、本発明によれば、低コストで製造でき、接合強度及び耐腐食性に優れたアルミニウム合金導体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例にかかる、アルミニウム合金導体の断面構造を示す説明図。
【図２】実施例にかかる、導電性接続部材を接合したアルミニウム合金導体の断面構造を示す説明図。
【図３】実施例にかかる、アルミニウムワイヤーが接合されたアルミニウム合金導体を上面から観察した様子を示す説明図（ａ）、剪断引張試験後に、接合部にアルミニウムワイヤーの一部が残存した様子を示す説明図（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
上記アルミニウム合金導体は、上記アルミニウム合金基材と、該アルミニウム合金基材の表面に形成された上記高純度アルミニウム皮膜とを有する。
上記アルミニウム合金導体の用途に応じて、上記高純度アルミニウム皮膜は、例えば板状の上記アルミニウム合金基材の両面に形成することもできるが、片面に形成することもできる。
【００１７】
上記アルミニウム合金基材は、上記のごとく、Ｓｉを０．３〜０．７％（質量％、以下同じ）、Ｍｇを０．３５〜０．８％含有し、残部が不可避的不純物及びアルミニウムからなる。即ち、上記アルミニウム合金基材は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０００系）のアルミニウム合金からなる。
【００１８】
上記アルミニウム合金基材は、厚さ１．５〜５ｍｍの板材からなることが好ましい（請求項２）。
厚さが１．５ｍｍ未満の場合には、実用上充分な強度を発揮することができず、上記アルミニウム合金導体の実用性が低下するおそれがある。一方、５ｍｍを超える場合には、プレス成形を行う用途において、プレス成形性が劣化するおそれがある。
【００１９】
上記アルミニウム合金導体は、上記アルミニウム合金基材用の板材と、上記高純度アルミニウム皮膜用の板材とを重ね合わせて圧延により圧着させるクラッド圧延を行って得られることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記アルミニウム合金導体を低コストで簡単に製造することができる。また、この場合には、上記高純度アルミニウム皮膜と上記アルミニウム合金基材との間を金属結合させることができる。そのため、上記高純度アルミニウム皮膜が剥がれてしまうことを防止することができる。
【００２０】
具体的には、上記アルミニウム合金導体は、例えば上記アルミニウム合金基材用の板材と、上記高純度アルミニウム皮膜用の板材とを重ね合わせ、熱間圧延を行ってクラッド材とし、さらに冷間圧延を行うことにより製造することができる。
また、上記アルミニウム合金導体は、さらに溶体処理を行い、その後に時効硬化処理を行ったもの、即ちＴ６材（ＪＩＳ  Ｈ  ０００１）であることが好ましい。
この場合には、上記アルミニウム合金基材の６０００系アルミニウム合金材の時効析出挙動により、強度を向上させることができ、さらに導電率を確保することができる。
【００２１】
上記アルミニウム合金導体は、上記高純度アルミニウム皮膜において、導電性接続部材に接続して用いることができる。
上記導電性接続部材としては、例えばアルミニウム純度９９．９９％以上のアルミニウムワイヤー又はアルミニウムテープ等を用いることができる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
次に、本発明の実施例につき、図１及び図２を用いて説明する。
図１に示すごとく、本例のアルミニウム合金導体１は、板状のアルミニウム合金基材２と、その両面に形成された高純度アルミニウム皮膜３とを有する。
【００２３】
アルミニウム合金基材２は、Ｓｉを０．３〜０．７％（質量％、以下同じ）、Ｍｇを０．３５〜０．８％含有し、残部が不可避的不純物及びアルミニウムからなる。
高純度アルミニウム皮膜３は、純度９９．０％以上のアルミニウムからなり、片面当り０．０５〜０．５ｍｍの厚さで形成されている。
また、図２に示すごとく、アルミニウム合金導体１は、高純度アルミニウム皮膜３において、例えばアルミニウム純度９９．９９％以上のアルミニウムワイヤー等の導電性接続部材４と接合して用いることができる。
【００２４】
次に、本例のアルミニウム合金導体の製造方法につき、説明する。
まず、後述の表１に示す組成のアルミニウム合金基材用の板材と高純度アルミニウム合金皮膜用の板材を準備した。そして、これらの板材を積み重ねて熱間圧延を行い、アルミニウム合金基材用の板材の両面に高純度アルミニウム皮膜用の板材を圧着させた。これにより、厚み３．２ｍｍのクラッド材を得た。次いで、このクラッド材に冷間圧延を行って、全体厚みを２ｍｍにした。次に、溶体化処理を行った後、時効熱処理を行って、最終的なアルミニウム合金導体（Ｔ６材）を得た。本例においては、表１に示すごとく、アルミニウム合金基材の組成、高純度アルミニウム皮膜の厚みを変えて１２種類のアルミニウム合金導体（試料Ｅ１〜試料Ｅ６及び試料Ｃ１〜試料Ｃ６）を作製した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
（実施例２）
本例においては、実施例１において作製した試料Ｅ１〜試料Ｅ６及び試料Ｃ１〜試料Ｃ６のアルミニウム合金導体の特性を評価する。
まず、図２に示すごとく、各試料のアルミニウム合金導体１における高純度アルミニウム皮膜３に、アルミニウム純度９９．９９％以上のアルミニウムワイヤー４を接合した。接合は超音波接合により行った。そして、接合部（ワイヤーボンディング部）４５における接合強度を下記のようにして評価した。
【００２７】
「初期接合強度」
図３（ａ）に示すごとく、重ね継ぎ手により接合されたアルミニウム合金導体１とアルミニウムワイヤー４とからなる試験片において、アルミニウムワイヤー４及びアルミニウム合金導体１をそれぞれ矢印Ａ及びＢの方向に破断するまで引張る（剪断引張試験）。図３（ｂ）に示すごとく、破断後に、接合部４５においてアルミニウムワイヤー４が残存する領域４０の面積Ｓ1を求め、破断前の接合部４５の面積をＳ0とし、アルミニウムワイヤー残存率Ｓ（Ｓ（％）＝Ｓ1／Ｓ0×１００）を算出した。そして、接合強度としては、アルミニウムワイヤー残存率が７０％以上の場合を「○」として評価し、３０％を超えかつ７０％未満の場合を「△」として評価し、３０％以下の場合を「×」として評価した。その結果を表２に示す。
【００２８】
「熱履歴後の接合強度」
各試料を温度１５０℃で３時間加熱した後、室温まで冷却した。その後、ワイヤーボンディング部の接合強度を上述の「初期接合強度」と同様の方法により評価した。その結果を表２に示す。
【００２９】
「冷熱サイクル後の接合強度」
各試料を温度１５０℃まで加熱した後、温度−４０℃まで冷却するという冷熱サイクルを３０００サイクル繰り返し行った。その後、ワイヤーボンディング部の接合強度を上述の「初期接合強度」と同様の方法により評価した。その結果を表２に示す。
【００３０】
「冷熱サイクル後の腐食性」
各試料を温度１５０℃まで加熱した後、温度−４０℃まで冷却するという冷熱サイクルを３０００サイクル繰り返し行った。その後、ワイヤーボンディング部の断面を顕微鏡で観察し、腐食の有無を観察した。そして、腐食が認められない場合を「○」として評価し、腐食が観察された場合を「×」として評価した。その結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２より知られるごとく、試料Ｅ１〜試料Ｅ６は、初期接合強度、熱履歴後の接合強度、冷熱サイクル後の接合強度、及び冷熱サイクル後の耐腐食性に優れていることがわかる。これに対し、試料Ｃ１〜試料Ｃ６は、いずれかの特性に不具合を生じていた。
【００３３】
また、実施例１に示すごとく、高純度アルミニウム皮膜３は、めっき等を用いて形成する必要はなく、例えばクラッド圧延等によりアルミニウム合金基材２に一体化させて形成させることができる（図１参照）。そのため、本例のアルミニウム合金導体は、低コストで簡単に製造することができる。
【００３４】
したがって、本例よれば、Ｓｉを０．３〜０．７％（質量％、以下同じ）、Ｍｇを０．３５〜０．８％含有し、残部が不可避的不純物及びアルミニウムからなるアルミニウム合金基材の両面に、アルミニウム純度９９．０％以上の高純度アルミニウム皮膜が片面当り０．０５〜０．５ｍｍの厚さで形成されたアルミニウム合金導体（試料Ｅ１〜試料Ｅ６）は、低コストで製造でき、接合強度及び耐腐食性に優れていることがわかる。
【符号の説明】
【００３５】
１  アルミニウム合金導体
２  アルミニウム合金基材
３  高純度アルミニウム皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005413774.tif 000006