(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．１〜１．０質量％、Ｓｉ：０．１〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０．０００〜０．１００質量％、Ｂ：０．０００〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０．００〜１．００質量％、Ａｇ：０．００〜０．５０質量％、Ａｕ：０．００〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．００〜１．００質量％、Ｃｒ：０．００〜１．００質量％、Ｚｒ：０．００〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．００〜０．５０質量％、Ｖ：０．００〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．００〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．００〜０．５０質量％、Ｎｉ：０．００〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有し、
粒子径０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が３．０×１０−３個／μｍ２以下であり、
母相の結晶粒同士の結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度がいずれも２．００質量％以下であることを特徴とするアルミニウム合金線材。
【請求項２】
前記化学組成が、Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％およびＢ：０．００１〜０．０３０質量％からなる群から選択された１種または２種を含有する請求項１に記載のアルミニウム合金線材。
【請求項３】
前記化学組成が、Ｃｕ：０．０１〜１．００質量％、Ａｇ：０．０１〜０．５０質量％、Ａｕ：０．０１〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．０１〜１．００質量％、Ｃｒ：０．０１〜１．００質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．０１〜０．５０質量％、Ｖ：０．０１〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．０１〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％、およびＮｉ：０．０１〜０．５０質量％からなる群から選択された１種または２種以上を含有する請求項１または２に記載のアルミニウム合金線材。
【請求項４】
Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｎｉの含有量の合計が０．０１〜２．００質量％である、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材。
【請求項５】
衝撃吸収エネルギーが５Ｊ／ｍｍ２以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材。
【請求項６】
屈曲疲労試験によって測定した破断までの繰返回数が２０万回以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材。
【請求項７】
素線の直径が０．１〜０．５ｍｍであるアルミニウム合金線である請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材。
【請求項８】
請求項７に記載のアルミニウム合金線を複数本撚り合わせて得られるアルミニウム合金撚線。
【請求項９】
請求項７に記載のアルミニウム合金線または請求項８に記載のアルミニウム合金撚線の外周に被覆層を有する被覆電線。
【請求項１０】
請求項９に記載の被覆電線と、該被覆電線の、前記被覆層を除去した端部に装着された端子とを具えるワイヤーハーネス。
【請求項１１】
溶解、鋳造後に、熱間加工を経て荒引線を形成し、その後、第１伸線加工、第１熱処理、第２伸線加工、第２熱処理および時効熱処理の各工程を順次行うことを含むアルミニウム合金線材の製造方法であって、
前記第１熱処理は、４８０〜６２０℃の範囲内の所定温度まで加熱した後、少なくとも１５０℃の温度までは１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却し、
前記第２熱処理は、３００℃以上４８０℃未満の範囲内の所定温度において２分間未満加熱した後、少なくとも１５０℃の温度までは９℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却す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材の製造方法。
【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線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスおよびアルミニウム合金線材の製造方法に関し、特に、素線径が０．５ｍｍ以下である極細線として使用した場合であっても、従来品と同等レベルの強度、伸びおよび導電率を確保しつつ、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性を向上させたアルミニウム合金線材に関するものである。
【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、または産業用ロボットの電気配線体として、銅又は銅合金の導体を含む電線に、銅又は銅合金（例えば、黄銅）製の端子（コネクタ）を装着した、いわゆるワイヤーハーネスと呼ばれる部材が用いられてきた。昨今では、自動車の高性能化や高機能化が急速に進められており、これに伴い、車載される各種の電気機器、制御機器などの配設数が増加するとともに、これら機器に使用される電気配線体の配設数も増加する傾向にある。また、その一方で、環境対応のために自動車等の移動体の燃費を向上させるため、移動体の軽量化が強く望まれている。【０００３】
こうした移動体の軽量化を達成するための手段の一つとして、例えば電気配線体の導体を、従来から用いられている銅又は銅合金に代えて、より軽量なアルミニウム又はアルミニウム合金にする検討が進められている。アルミニウムの比重は銅の比重の約１／３、アルミニウムの導電率は銅の導電率の約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、アルミニウムの導体線材に、銅の導体線材と同じ電流を流すためには、アルミニウムの導体線材の断面積を、銅の導体線材の断面積の約１．５倍と大きくする必要があるが、そのように断面積を大きくしたアルミニウムの導体線材を用いたとしても、アルミニウムの導体線材の質量は、純銅の導体線材の質量の半分程度であることから、アルミニウムの導体線材を使用することは、軽量化の観点から有利である。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。【０００４】
しかし、送電線用アルミニウム合金線材（ＪＩＳ規格によるＡ１０６０やＡ１０７０）を代表とする純アルミニウム線材では、一般に引張耐久性、耐衝撃性、屈曲特性などが劣ることが知られている。そのため、例えば、車体への取付け作業時に作業者や産業機器などによって不意に負荷される荷重や、電線と端子の接続部における圧着部での引張や、ドア部などの屈曲部で負荷される繰り返し応力などに耐えることができない。また、種々の添加元素を加えて合金化した材料は引張強度を高めることは可能であるものの、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、アルミニウム中に過剰な金属間化合物を形成することで伸線加工中に金属間化合物に起因する断線が生じることがあった。そのため、添加元素を限定ないし選択することにより、十分な伸び特性を有することで断線しないことを必須とし、さらに、従来レベルの導電率と引張強度を確保しつつ、耐衝撃性、屈曲特性を向上させる必要があった。【０００５】
また、高強度アルミニウム合金線材としては、例えばＭｇとＳｉを含有するアルミニウム合金線材が知られており、このアルミニウム合金線材の代表例としては、６０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）線材が挙げられる。６０００系アルミニウム合金線材は、一般に、溶体化処理及び時効処理を施すことにより高強度化を図ることができる。しかしながら、６０００系アルミニウム合金線材を用いて線径０．５ｍｍ以下といった極細線を製造する場合、溶体化処理及び時効処理を施すことで高強度化は達成できるものの、伸びが不足する傾向にあった。【０００６】
移動体の電気配線体に用いられる従来の６０００系アルミニウム合金線としては、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のアルミニウム合金線は、極細線であって、高強度・高導電率を有しながら、伸びにも優れるアルミニウム合金線を実現するものである。また、特許文献１には、良好な伸びを有することから、優れた屈曲特性を有する旨が記載されているが、例えばドア部などに取り付けられるワイヤーハーネスとしてアルミニウム合金線を用い、ドアの開閉により繰り返し曲げ応力が作用して疲労破壊が発生しやすい使用環境下での耐衝撃性や耐屈曲疲労特性については何ら開示も示唆もしていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２２９４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＭｇとＳｉを含有するアルミニウム合金を用いることを前提とし、Ｍｇ成分とＳｉ成分に起因した粒界偏析を抑制することにより、特に、素線径が０．５ｍｍ以下である極細線として使用した場合であっても、従来品（特許文献１記載のアルミニウム合金線）と同等レベルの強度、伸びおよび導電率を確保しつつ、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性を向上させた、電気配線体の導体として用いられるアルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスを提供すること、およびアルミニウム合金線材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、ＭｇとＳｉを含有する従来のアルミニウム合金線材のミクロ組織を観察したところ、結晶粒界にＳｉ元素の濃化部分及びＭｇ元素の濃化部分が形成されていることが判明した。このため、本発明者らは、結晶粒界にＳｉ元素の濃化部分及びＭｇ元素の濃化部分が存在することによって、これらの濃化部分とアルミニウム母相との界面結合が弱くなる結果、引張強度、伸び、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性が劣化するとの仮定の下に鋭意検討を行った。そして、本発明者らは、成分組成と製造プロセスの制御により、結晶粒界に存在する、Ｓｉ元素の濃化部分及びＭｇ元素の濃化部分の濃度を変化させた種々のアルミニウム合金線材を作製して比較検討を行った結果、結晶粒界にＳｉ元素の濃化部分及びＭｇ元素の濃化部分が形成されない場合に、従来品（特許文献１記載のアルミニウム合金線）と同等レベルの強度、伸びおよび導電率を確保しつつ、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性が向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）Ｍｇ：０．１〜１．０質量％、Ｓｉ：０．１〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０．０００〜０．１００質量％、Ｂ：０．０００〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０．００〜１．００質量％、Ａｇ：０．００〜０．５０質量％、Ａｕ：０．００〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．００〜１．００質量％、Ｃｒ：０．００〜１．００質量％、Ｚｒ：０．００〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．００〜０．５０質量％、Ｖ：０．００〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．００〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．００〜０．５０質量％、Ｎｉ：０．００〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有し、粒子径０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が３．０×１０−３個／μｍ２以下であり、母相の結晶粒同士の結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度がいずれも２．００質量％以下であることを特徴とするアルミニウム合金線材。
（２）前記化学組成が、Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％およびＢ：０．００１〜０．０３０質量％からなる群から選択された１種または２種を含有する上記（１）に記載のアルミニウム合金線材。
（３）前記化学組成が、Ｃｕ：０．０１〜１．００質量％、Ａｇ：０．０１〜０．５０質量％、Ａｕ：０．０１〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．０１〜１．００質量％、Ｃｒ：０．０１〜１．００質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．０１〜０．５０質量％、Ｖ：０．０１〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．０１〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％およびＮｉ：０．０１〜０．５０質量％からなる群から選択された１種または２種以上を含有する上記（１）または（２）に記載のアルミニウム合金線材。
（４）Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｎｉの含有量の合計が０．０１〜２．００質量％である（１）〜（３）のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線材。
（５）衝撃吸収エネルギーが５Ｊ／ｍｍ２以上である（１）〜（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材。
（６）屈曲疲労試験によって測定した破断までの繰返回数が２０万回以上である上記（１）〜（５）のいずれか1項に記載のアルミニウム合金線材。
（７）素線径が０．１〜０．５ｍｍであるアルミニウム合金線である上記（１）〜（６）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材。
（８）上記（７）に記載のアルミニウム合金線を複数本撚り合わせて得られるアルミニウム合金撚線。
（９）上記（７）に記載のアルミニウム合金線または上記（８）に記載のアルミニウム合金撚線の外周に被覆層を有する被覆電線。
（１０）上記（９）に記載の被覆電線と、該被覆電線の、前記被覆層を除去した端部に装着された端子とを具えるワイヤーハーネス。
（１１）溶解、鋳造後に、熱間加工を経て荒引線を形成し、その後、第１伸線加工、第１熱処理、第２伸線加工、第２熱処理および時効熱処理の各工程を順次行うことを含むアルミニウム合金線材の製造方法であって、第１熱処理は、４８０〜６２０℃の範囲内の所定温度まで加熱した後、少なくとも１５０℃の温度までは１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却し、前記第２熱処理は、３００℃以上４８０℃未満の範囲内の所定温度において２分間未満加熱した後、少なくとも１５０℃の温度までは９℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアルミニウム合金線材は、ＭｇとＳｉを含有するアルミニウム合金を用いることを前提とし、Ｍｇ成分とＳｉ成分に起因した粒界偏析を抑制することにより、特に、素線径が０．５ｍｍ以下である極細線として使用した場合であっても、従来品（特許文献１記載のアルミニウム合金線）と同等レベルの強度、伸びおよび導電率を確保しつつ、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性を向上させた、電気配線体の導体として用いられるアルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスを提供することおよびアルミニウム合金線材の製造方法を提供することが可能になり、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、産業用ロボットの配線体として有用である。さらに、本発明のアルミニウム合金線材は、引張強度が高いことから従来の電線よりも電線径を細くすることも可能であり、また、高い耐衝撃性や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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のアルミニウム合金線材は、Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％、Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０．０００〜０．１００質量％、Ｂ：０．０００〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０．００〜１．００質量％、Ａｇ：０．００〜０．５０質量％、Ａｕ：０．００〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．００〜１．００質量％、Ｃｒ：０．００〜１．００質量％、Ｚｒ：０．００〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．００〜０．５０質量％、Ｖ：０．００〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．００〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．００〜０．５０質量％、Ｎｉ：０．００〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有し、粒子径０．５〜５.０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が３．０×１０−３個／μｍ２以下であり、母相の結晶粒同士の結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度がいずれも２．００質量％以下であることを特徴とするアルミニウム合金線材である。
【００１３】
以下に、本発明のアルミニウム合金線材の化学組成等の限定理由を示す。
（１）化学組成
＜Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％＞
Ｍｇ（マグネシウム）は、アルミニウム母材中に固溶して強化する作用を有すると共に、その一部はＳｉと化合して析出物を形成して引張強度、耐屈曲疲労特性および耐熱性を向上させる作用を有する元素である。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．１０質量％未満だと、上記作用効果が不十分であり、また、Ｍｇ含有量が１．００質量％を超えると、結晶粒界にＭｇ濃化部分を形成する可能性が高まり、引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性が低下するとともに、Ｍｇ元素の固溶量が多くなることによって導電率も低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０．１０〜１．００質量％とする。なお、Ｍｇ含有量は、高強度を重視する場合には０．５０〜１．００質量％にすることが好ましく、また、導電率を重視する場合には０．１０〜０．５０質量％とすることが好ましく、このような観点から総合的に０．３０〜０．７０質量％が好ましい。
【００１４】
＜Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％＞
Ｓｉ（ケイ素）は、Ｍｇと化合して析出物を形成して引張強度、耐屈曲疲労特性、及び耐熱性を向上させる作用を有する元素である。Ｓｉ含有量が０．１０質量％未満だと、上記作用効果が不十分であり、また、Ｓｉ含有量が１．００質量％を超えると、結晶粒界にＳｉ濃化部分を形成する可能性が高まり、引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性が低下するとともに、Ｓｉ元素の固溶量が多くなることによって導電率も低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．１０〜１．００質量％とする。なお、Ｓｉ含有量は、高強度を重視する場合には０．５０〜１．００質量％にすることが好ましく、また、導電率を重視する場合には０．１０〜０．５０質量％とすることが好ましく、このような観点から総合的に０．３０〜０．７０質量％が好ましい。
【００１５】
＜Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％＞
Ｆｅ（鉄）は、主にＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物を形成することによって結晶粒の微細化に寄与すると共に、引張強度および耐屈曲疲労特性を向上させる元素である。Ｆｅは、Ａｌ中に６５５℃で０．０５質量％しか固溶できず、室温では更に少ないため、Ａｌ中に固溶できない残りのＦｅは、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇなどの金属間化合物として晶出又は析出する。この金属間化合物は、結晶粒の微細化に寄与すると共に、引張強度および耐屈曲疲労特性を向上させる。また、Ｆｅは、Ａｌ中に固溶したＦｅによっても引張強度を向上させる作用を有する。Ｆｅ含有量が０．０１質量％未満だと、これらの作用効果が不十分であり、また、Ｆｅ含有量が１．４０質量％超えだと、晶出物または析出物の粗大化により伸線加工性が悪くなり、その結果、目的とする耐屈曲疲労特性が得られなくなる他、導電率も低下する。したがって、Ｆｅ含有量は０．０１〜１．４０質量％とし、好ましくは０．１５〜０．９０質量％、更に好ましくは０．１５〜０．４５質量％とする。
【００１６】
本発明のアルミニウム合金線材は、Ｍｇ、ＳｉおよびＦｅを必須の含有成分とするが、必要に応じて、さらに、ＴｉおよびＢからなる群から選択された１種または２種、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの１種または２種以上を含有させることができる。
【００１７】
＜Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％＞
Ｔｉは、溶解鋳造時の鋳塊の組織を微細化する作用を有する元素である。鋳塊の組織が粗大であると、鋳造において鋳塊割れや線材加工工程において断線が発生して工業的に望ましくない。Ｔｉ含有量が０．００１質量％未満であると、上記作用効果を十分に発揮することができず、また、Ｔｉ含有量が０．１００質量％超えだと導電率が低下する傾向があるからである。したがって、Ｔｉ含有量は０．００１〜０．１００質量％とし、好ましくは０．００５〜０．０５０質量％、より好ましくは０．００５〜０．０３０質量％とする。
【００１８】
＜Ｂ：０．００１〜０．０３０質量％＞
Ｂは、Ｔｉと同様、溶解鋳造時の鋳塊の組織を微細化する作用を有する元素である。鋳塊の組織が粗大であると、鋳造において鋳塊割れや線材加工工程において断線が発生しやすくなるため工業的に望ましくない。Ｂ含有量が０．００１質量％未満であると、上記作用効果を十分に発揮することができず、また、Ｂ含有量が０．０３０質量％超えだと導電率が低下する傾向がある。したがって、Ｂ含有量は０．００１〜０．０３０質量％とし、好ましくは０．００１〜０．０２０質量％、より好ましくは０．００１〜０．０１０質量％とする。
【００１９】
＜Ｃｕ：０．０１〜１．００質量％＞、＜Ａｇ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ａｕ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｍｎ：０．０１〜１．００質量％＞、＜Ｃｒ：０．０１〜１．００質量％＞および＜Ｚｒ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｈｆ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｖ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｓｃ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％＞＜Ｎｉ：０．０１〜０．５０質量％＞の１種または２種以上を含有させること
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉは、いずれも結晶粒を微細化する作用を有する元素であり、さらに、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕは、粒界に析出することで粒界強度を高める作用も有する元素であって、これらの元素の少なくとも１種を０．０１質量％以上含有していれば、上述した作用効果が得られ、引張強度、伸び、耐屈曲疲労特性を向上させることができる。一方、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量のいずれかが、それぞれ上記の上限値を超えると、該元素を含有する化合物が粗大になり、伸線加工性を劣化させるため、断線が生じやすく、また、導電率が低下する傾向がある。したがって、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量の範囲は、それぞれ上記の範囲とした。
【００２０】
また、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉは、多く含有するほど導電率が低下する傾向と伸線加工性が劣化する傾向がある。従って、これらの元素の含有量の合計は、２．００質量％以下とするのが好ましい。本発明のアルミニウム合金導体ではＦｅは必須元素なので、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量の合計は０．０１〜２．００質量％とする。これらの元素の含有量は、０．１０〜２．００質量％とするのが更に好ましい。ただし、これらの元素を単独で添加する場合は、含有量が多いほど該元素を含有する化合物が粗大になる傾向にあり、伸線加工性を劣化させ、断線が生じやすくなることから、それぞれの元素において上記の規定の含有範囲とした。
【００２１】
なお、高導電率を保ちつつ、引張強度や伸び、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性を向上させるには、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、ＣｏおよびＮｉの含有量の合計は、０．１０〜０．８０質量％が特に好ましく、０．２０〜０．６０質量％が更に好ましい。一方で、導電率はやや低下するが更に引張強度、伸び、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性を向上させるためには、０．８０超〜２．００質量％が特に好ましく、１．００〜２．００質量％が更に好ましい。
【００２２】
＜残部：Ａｌおよび不可避不純物＞
上述した成分以外の残部はＡｌ（アルミニウム）および不可避不純物である。ここでいう不可避不純物は、製造工程上、不可避的に含まれうる含有レベルの不純物を意味する。不可避不純物は、含有量によっては導電率を低下させる要因にもなりうるため、導電率の低下を加味して不可避不純物の含有量をある程度抑制することが好ましい。不可避不純物として挙げられる成分としては、例えば、Ｇａ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｂなどが挙げられる。
【００２３】
（２）粒子径０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が３．０×１０−３個／μｍ２以下であること
本発明のアルミニウム合金線材は、アルミニウム母相の結晶粒内に存在する特定の大きさのＭｇ２Ｓｉ化合物の密度を規定する。０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物は、主に、後述する第１熱処理が４８０℃未満で２分以上熱処理された場合や、第１熱処理の冷却速度が１０℃／ｓ未満の場合、第２熱処理温度が４８０℃未満で２分間以上熱処理された場合、第２熱処理の冷却速度が９℃／ｓ未満の場合などに形成する。０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が３．０×１０−３個／μｍ２を超えて形成すると、時効熱処理の際に形成する針状のＭｇ２Ｓｉ析出物が少なくなり、引張強度や、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性、導電率の向上幅が小さくなる。０．５〜５μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度は、小さいほど好ましい。すなわち、０に近いほど好ましい。また、Ｍｇ２Ｓｉ化合物に限らず、Ｍｇ−Ｓｉ系を主成分とする化合物の密度が上記の規定範囲外にあっても時効熱処理の際に形成する針状のＭｇ２Ｓｉ析出物が少なくなり、引張強度や耐衝撃性、耐屈曲疲労特性、導電率の向上幅が小さくなるため、Ｍｇ−Ｓｉ系を主成分とする化合物の密度も同様に上記の規定範囲にて設定される。
【００２４】
（３）母相の結晶粒同士の結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度がいずれも２．００質量％以下であること
本発明のアルミニウム合金線材は、アルミニウム母相の結晶粒界におけるＳｉ元素とＭｇ元素の濃化部分でのそれぞれ濃度を以下のように規定することにより、従来品（特許文献１記載のアルミニウム合金線）と同等レベルの強度、伸びおよび導電率を確保しつつ、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性を向上させることができる。
【００２５】
本発明は、アルミニウム母相の結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度をいずれも２．００質量％以下とすることを必須の発明特定事項とする。結晶粒界においてＳｉおよびＭｇの濃度の少なくとも一方が２．００質量％よりも高い濃化部分が形成されると、これにより、ＳｉおよびＭｇの濃化部分とアルミニウム母相との界面が弱くなって、引張強度、伸び、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性が低下し、さらに、伸線加工性も劣る傾向があるからである。結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度は、それぞれ１．５０質量％以下であることが好ましく、より好ましくはそれぞれ１．２０質量％以下とする。
【００２６】
なお、ＳｉおよびＭｇの濃度の測定は、光学顕微鏡や電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて行う。まず、結晶粒コントラストが見えるように試料準備をした後、光学顕微鏡等にて結晶粒及び結晶粒界の観察を行いながら、観察視野内において、例えば１２０μｍ×１２０μｍの正方形の頂点４箇所に圧痕をつけて観察場所を特定する。次に、ＥＰＭＡにて、４箇所の圧痕を含む１２０μｍ×１２０μｍの視野にて面分析を行う。そして、本発明で規定する結晶粒界に存在する１μｍ以上の長さの線状のＭｇまたはＳｉの濃化部分と、化合物起因の粒状のＭｇまたはＳｉの濃化部分を区別し、化合物起因の粒状の濃化部分は測定対象外とする。次に、本発明にて規定する前記線状のＭｇまたはＳｉの濃化部分が観察された場合においては、結晶粒界の濃化部分を横切るように線分析の長さを任意に設定して線分析を行い、前記線状の濃化部分のＳｉ元素とＭｇ元素の最大濃度を測定する。一方、前記線状の濃化部分が観察されない場合には、結晶粒界におけるＭｇまたはＳｉのそれぞれの濃度は０質量％とみなして線分析は行わなくても良い。このような測定方法により線状の濃化部分を任意に１０箇所選択して濃度を測定する。１視野にて１０箇所が測定できない場合は、別の視野にて同様に観察して合計１０箇所の線状の濃化部分を測定する。なお、本発明では、アルミニウム母相の結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度をいずれも２．００質量％以下とするものなので、結晶粒界を横切る測定に際しては、粒界に対して垂直な方向に横切る必要はない。粒界に対して斜めに横切った場合であっても、ＳｉおよびＭｇの濃度がいずれも２．００質量％以下であればよい。
【００２７】
このようなＳｉ元素及びＭｇ元素濃化部分を抑制したアルミニウム合金線材は、合金組成や製造プロセスを組み合わせて制御することにより実現できる。以下、本発明のアルミニウム合金線材の好適な製造方法について説明する。
【００２８】
（本発明のアルミニウム合金線材の製造方法）
本発明のアルミニウム合金線材は、［１］溶解、［２］鋳造、［３］熱間加工（溝ロール加工など）、［４］第１伸線加工、［５］第１熱処理(溶体化熱処理)、［６］第２伸線加工、［７］第２熱処理、および［８］時効熱処理の各工程を順次行うことを含む製造方法によって製造することができる。なお、第２熱処理前後、または時効熱処理の後に、撚り線とする工程や電線に樹脂被覆を行う工程を設けてもよい。以下、［１］〜［８］の工程について説明する。
【００２９】
［１］溶解
溶解は、上述したアルミニウム合金組成になるように各成分の分量を調整して溶製する。
【００３０】
［２］鋳造および［３］熱間加工（溝ロール加工など）
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鋳造し、連続して圧延を行い、例えば直径５〜１３ｍｍφの適宜の太さの棒材とする。このときの鋳造時の冷却速度は、Ｆｅ系晶出物の粗大化の防止とＦｅの強制固溶による導電率低下の防止の観点から、好ましくは１〜２０℃／ｓであるが、これに制限されるものではない。鋳造及び熱間圧延は、ビレット鋳造及び押出法などにより行ってもよい。
【００３１】
［４］第１伸線加工
次いで、表面の皮むきを実施して、例えば直径５〜１２．５ｍｍφの適宜の太さの棒材とし、これを冷間で伸線加工する。加工度ηは、１〜６の範囲であることが好ましい。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。加工度ηが１未満だと、次工程の熱処理時、再結晶粒が粗大化し、引張強度及び伸びが著しく低下し、断線の原因になるおそれがある。また、加工度ηが６よりも大きいと、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おそれがあるからである。表面の皮むきは、行うことによって表面の清浄化がなされるが、行わなくてもよい。
【００３２】
［５］第１熱処理（溶体化熱処理）
冷間伸線した加工材に第１熱処理を施す。本発明の第１熱処理は、ランダムに含有されているＭｇとＳｉの化合物をアルミニウム母相中に溶け込ませるために行う溶体化熱処理である。溶体化処理は、従来、時効熱処理の直前に行っていたが、本発明では、第２伸線加工前に行うことによって、加工中にＭｇやＳｉの濃化部分をならす（均質化する）ことができ、最終的な時効熱処理後でのＭｇとＳｉの化合物の粒界偏析の抑制につながる。つまり、本発明の第１熱処理は、従来の製造方法において伸線加工途中で通常行われる中間熱処理とは異なる熱処理である。第１熱処理は、具体的には、４８０〜６２０℃の範囲内の所定温度まで加熱した後、少なくとも１５０℃の温度までは１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却する熱処理である。第１熱処理の加熱時の所定温度が６２０℃よりも高いと、添加元素を含んでいるアルミニウム合金線は部分的に溶融してしまい、引張強度、伸び、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性が低下し、また、所定温度が４８０℃よりも低いと、溶体化が十分に達成できずに、その後の時効熱処理工程での引張強度の向上効果が十分に得られず、引張強度が低下する。したがって、第１熱処理における加熱時の所定温度は４８０〜６２０℃の範囲とし、好ましくは５００〜６００℃の範囲、更に好ましくは５２０〜５８０℃の範囲とする。
【００３３】
第１熱処理を行う方法としては、例えばバッチ式熱処理でも、高周波加熱、通電加熱、走間加熱などの連続熱処理でも良い。
【００３４】
高周波加熱や通電加熱を用いた場合、通常は線材に電流を流し続ける構造になっているため、時間の経過と共に線材温度が上昇する。そのため、電流を流し続けると線材が溶融してしまう可能性があるので、適正な時間範囲にて熱処理を行う必要がある。走間加熱を用いた場合においても、短時間の焼鈍であるため、通常、走間焼鈍炉の温度は線材温度より高く設定される。長時間の熱処理では線材が溶融してしまう可能性があるため、適正な時間範囲にて熱処理を行う必要がある。また、すべての熱処理において被加工材にランダムに含有されているＭｇ、Ｓｉ化合物をアルミ母相中に溶け込ませる所定の時間以上が必要である。以下、各方法による熱処理を説明する。
【００３５】
高周波加熱による連続熱処理は、高周波による磁場中を線材が連続的に通過することで、誘導電流によって線材自体から発生するジュール熱により熱処理するものである。急熱、急冷の工程を含み、線材温度と熱処理時間で制御し線材を熱処理することができる。冷却は、急熱後、水中又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う。この熱処理時間は０．０１〜２ｓ、好ましくは０．０５〜１ｓ、より好ましくは０．０５〜０．５ｓで行う。
【００３６】
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線材自体から発生するジュール熱により熱処理するものである。急熱、急冷の工程を含み、線材温度と熱処理時間で制御し線材を熱処理することができる。冷却は、急熱後、水中、大気中又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う。この熱処理時間は０．０１〜２ｓ、好ましくは０．０５〜１ｓ、より好ましくは０．０５〜０．５ｓで行う。
【００３７】
連続走間熱処理は、高温に保持した熱処理炉中を線材が連続的に通過して熱処理させるものである。急熱、急冷の工程を含み、熱処理炉内温度と熱処理時間で制御し線材を熱処理することができる。冷却は、急熱後、水中、大気中又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う。この熱処理時間は０．５〜１２０ｓ、好ましくは０．５〜６０ｓ、より好ましくは０．５〜２０ｓで行う。
【００３８】
バッチ式熱処理は、焼鈍炉の中に線材を投入し、所定の設定温度、設定時間にて熱処理される方法である。線材自体が所定の温度にて数１０秒程度加熱されればよいが、工業使用上、大量の線材を投入することになるため、線材の熱処理ムラを抑制するために３０分以上は行った方が好ましい。熱処理時間の上限は、結晶粒が線材の半径方向に数えて５個以上あれば特に制限は無いが、短時間で行った方が結晶粒が線材の半径方向に数えて５個以上になりやすく、工業使用上、生産性も良いため、１０時間以内、好ましくは６時間以内にて熱処理される。
【００３９】
線材温度又は熱処理時間の一方又は両方が上記で定義される条件より低い場合は、溶体化が不完全になり後工程の時効熱処理時に析出するＭｇ２Ｓｉ析出物が少なくなり、引張強度、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性、導電率の向上幅が小さくなる。線材温度又は焼鈍時間の一方又は両方が上記で定義される条件より高い場合は、結晶粒が粗大化すると共に、アルミニウム合金線材中の化合物相の部分溶融（共晶融解）が起こり、引張強度、伸びが低下し、導体の取り扱い時に断線が起こりやすくなる。
【００４０】
第１熱処理における冷却は、少なくとも１５０℃の温度までは１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で行うことを必須の発明特定事項とする。前記平均冷却速度が１０℃／ｓ未満であると、冷却中にＭｇ、Ｓｉなどの析出物が生じてしまい、溶体化が十分になされずに、その後の時効熱処理工程での引張強度の向上効果が制限され、十分な引張強度が得られないからである。なお、前記平均冷却速度は、好ましくは５０℃／ｓ以上であり、更に好ましくは１００℃／ｓ以上である。
【００４１】
なお、本発明の第１熱処理における冷却は、上述したいずれの熱処理方法においても、第１伸線加工後のアルミニウム合金線材を、所定温度に加熱後、水中に通して行うことが好ましいが、かかる場合、冷却速度の正確な測定ができない。そこで、かかる場合には、いずれの熱処理方法においても、加熱後の水冷による平均冷却速度を、水冷直後にアルミニウム合金線材が水温（約２０℃）に冷却されていると推定した上で、各熱処理方法において、以下のようにして算出した冷却速度を上記平均冷却速度とした。すなわち、バッチ式熱処理では、冷却速度は冷却開始から１５０℃以上に保持されている時間を４０秒以内に抑えることが重要であるという観点から、５００℃に熱処理された場合には、（５００−１５０）／４０にて８．７５℃／ｓ以上であり、６００℃に熱処理された場合には（６００−１５０）／４０にて１１．２５℃／ｓ以上とする。高周波加熱による連続熱処理では、加熱後、アルミニウム合金線材を、線速：１００〜１５００ｍ／ｍｉｎで数メートル通線した後に水冷する機構であるため１００℃／ｓ以上であり、通電加熱による連続熱処理では、加熱直後にアルミニウム合金線材を水冷する機構であるため、１００℃／ｓ以上であり、そして、走間加熱による連続熱処理では、加熱直後に、アルミニウム合金線材を、線速：１０〜５００ｍ／ｍｉｎで水冷する機構の場合には１００℃／ｓ以上であり、加熱後、数ｍ〜数１０ｍ通線中に空冷する機構の場合には、アルミニウム合金線材をドラムに巻き取った直後に室温(約２０℃)に冷却されているとして算出すれば、空冷中の区間長さを１０ｍ、冷却開始温度を５００℃として、約６〜２９２℃／sの冷却がされていることになる。よって、１０℃／ｓ以上の冷却速度は十分可能である。ただし、いずれの熱処理方法であっても、溶体化熱処理の目的を達成させるという観点からは、少なくとも１５０℃まで急冷されればよい。
【００４２】
さらに、第１熱処理における冷却は、少なくとも２５０℃の温度までは２０℃／ｓ以上の平均冷却速度で行うことは、Ｍｇ及びＳｉの析出抑制によるその後の時効熱処理工程での引張強度向上効果を発揮する上で好ましい。Ｍｇ及びＳｉの析出温度帯のピークは３００〜４００℃に位置するため、冷却中にてＭｇ及びＳｉの析出を抑制するためには少なくとも該温度にて冷却速度を速くすることが好ましい。
【００４３】
［６］第２伸線加工
上記第１熱処理の後、さらに冷間で伸線加工を施す。この際の加工度ηは１〜６の範囲が好ましい。加工度ηは、再結晶粒の形成及び成長に影響を及ぼす。加工度ηが１よりも小さいと、次工程の熱処理時、再結晶粒が粗大化し、引張強度及び伸びが著しく低下する傾向があり、また、加工度ηが６よりも大きいと、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傾向があるからである。
【００４４】
［７］第２熱処理
冷間伸線した加工材に第２熱処理を行う。第２熱処理は、前述した第１熱処理や後述する時効熱処理とは異なった熱処理である。第２熱処理は、第１熱処理と同様、バッチ式焼鈍で行っても、また、高周波加熱、通電加熱、走間加熱などの連続焼鈍で行ってもよい。しかし、短時間で行う必要がある。長時間熱処理を施すと、ＭｇおよびＳｉの析出が生じてしまい、その後の時効熱処理工程での引張強度の向上効果が得られず、引張強度が低下するためである。そのため通常長時間の保持にて実施されるバッチ式焼鈍の場合は現実的に実施が難しく、好ましくは高周波加熱、通電加熱、走間加熱などの連続焼鈍である。
【００４５】
第２熱処理は、第１熱処理のような溶体化熱処理ではなく、線材の柔軟性を取り戻し、伸びを向上させるために行なう熱処理である。第２熱処理の加熱温度は、３００℃以上４８０℃未満とする。第２熱処理の加熱温度が３００℃未満だと、再結晶がなされず、伸びの向上効果が得られない傾向があり、また、前記加熱温度が４８０℃以上であると、ＭｇやＳｉ元素の濃化が生じやすくなって、引張強度、伸び、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性が低下する傾向があるからである。さらに、第２熱処理の加熱温度は、好ましくは３００〜４５０℃、更に好ましくは３２５〜４５０℃である。また、第２熱処理の加熱時間は、２分間以上だと、０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物が形成されやすくなり、０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が３．０×１０−３個／μｍ２を超える傾向があるため、２分間未満とする。
【００４６】
また、第２熱処理における冷却は、少なくとも１５０℃の温度までは９℃／ｓ以上の平均冷却速度で行うことを必須の発明特定事項とする。前記平均冷却速度が９℃／ｓ未満であると、冷却中にＭｇ２Ｓｉを始めとしたＭｇ、Ｓｉなどの析出物が生じてしまい、その後の時効熱処理工程での引張強度の向上効果が制限され、十分な引張強度が得られない傾向があるからである。なお、前記平均冷却速度は、好ましくは５０℃／ｓ以上であり、更に好ましくは１００℃／ｓ以上である。
【００４７】
さらに、第２熱処理における冷却において、少なくとも２５０℃の温度までは２０℃／ｓ以上の平均冷却速度で行うと、Ｍｇ及びＳｉの析出抑制によるその後の時効熱処理工程での引張強度向上効果を発揮する上で好ましい。Ｍｇ及びＳｉの析出温度帯のピークは３００〜４００℃に位置するため、冷却中にてＭｇ及びＳｉの析出を抑制するためには少なくとも該温度にて冷却速度を速くすることが好ましい。
【００４８】
［８］時効熱処理
次いで、時効熱処理を施す。時効熱処理は、針状のＭｇ２Ｓｉ析出物を析出させるために行う。時効熱処理における加熱温度は、好ましくは１４０〜２５０℃である。前記加熱温度が１４０℃未満であると、針状のＭｇ２Ｓｉ析出物を十分に析出させることができず、強度、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性および導電率が不足しがちである。また、前記加熱温度が２５０℃よりも高いと、Ｍｇ２Ｓｉ析出物のサイズが大きくなるため、導電率は上昇するが、強度、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性が不足しがちである。時効熱処理における加熱温度は、耐衝撃性や高耐屈曲疲労特性を重視する場合には、好ましくは１６０〜２００℃であり、また、導電率を重視する場合には、好ましくは１８０〜２２０℃である。なお、加熱時間は、温度によって最適な時間が変化する。低温では長時間、高温では短時間の加熱が強度、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性を向上させる上で好ましい。生産性を考慮すると短時間が良く、好ましくは１５時間以下、更に好ましくは１０時間以下である。なお、時効熱処理における冷却は、特性のバラつきを防止するために、可能な限り冷却速度を速くすることが好ましい。しかし、製造工程上、速く冷却できない場合は、冷却中に針状のＭｇ２Ｓｉ析出物の増加や減少が起こることも考慮に入れて時効条件を適宜設定することができる。
【００４９】
本発明のアルミニウム合金線材は、素線径を、特に制限はなく用途に応じて適宜定めることができるが、細物線の場合は０．１〜０．５ｍｍφ、中細物線の場合は０．８〜１．５ｍｍφが好ましい。本発明のアルミニウム合金線材は、アルミニウム合金線として、単線で細くして使用できることが利点の一つであるが、複数本束ねて撚り合わせて得られるアルミニウム合金撚線として使用することもでき、本発明の製造方法を構成する上記［１］〜［８］の工程のうち、［１］〜［６］の各工程を順次行ったアルミニウム合金線を複数本に束ねて撚り合わせた後に、［７］第２熱処理および［８］時効熱処理の工程を行ってもよい。
【００５０】
また、本発明では、さらに追加の工程として、連続鋳造圧延後に、従来法で行われているような均質化熱処理を行なうことも可能である。均質化熱処理は、添加元素の析出物(主にＭｇ−Ｓｉ系化合物)を均一に分散させることができるため、その後の第１熱処理にて均一な結晶組織が得られやすくなる結果、引張強度、伸び、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性の向上がより安定して得られる。均質化熱処理は、加熱温度を４５０℃〜６００℃、加熱時間を１〜１０時間にて行なうことが好ましく、より好ましくは５００〜６００℃である。また、均質化加熱処理における冷却は、０．１〜１０℃／分の平均冷却速度で徐冷することが、均一な化合物が得られやすくなる点で好ましい。
【００５１】
なお、上述したところは、この発明の実施形態の例を示したにすぎず、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、本発明のアルミニウム合金導体は、衝撃吸収エネルギーが５Ｊ／ｍｍ２以上であり、優れた耐衝撃性を達成することができる。また、屈曲疲労試験によって測定した破断までの繰返回数が２０万回以上であって、優れた耐屈曲疲労特性を達成することができる。また、本発明のアルミニウム合金線材は、アルミニウム合金線として、または複数本のアルミニウム合金線を撚り合わせて得られるアルミニウム合金撚線として使用することができるとともに、さらに、アルミニウム合金線またはアルミニウム合金撚線の外周に被覆層を有する被覆電線として使用することもでき、加えて、被覆電線と、この被覆電線の、被覆層を除去した端部に装着された端子とを具えるワイヤーハーネス（組電線）として使用することもまた可能である。
【実施例】
【００５２】
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。【００５３】
実施例、比較例
Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ及びＡｌと、選択的に添加するＴｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｎｉを、表１および表２に示す含有量（質量％）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い、約９．５ｍｍφの棒材とした。このときの鋳造時の冷却速度は約１５℃／ｓとした。これを所定の加工度が得られるように第１伸線加工を施した。次に、この第１伸線加工を施した加工材に、表３および表４に示す条件で第１熱処理を施し、さらに０．３１ｍｍφの線径まで第２伸線加工を行った。次に、表３および表４に示す条件で第２熱処理を施した。第１及び第２熱処理とも、バッチ式熱処理では、線材に熱電対を巻きつけて線材温度を測定した。連続通電熱処理では、線材の温度が最も高くなる部分での測定が設備上困難であるため、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部分よりも手前の位置にて温度を測定し、ジュール熱と放熱を考慮して最高到達温度を算出した。高周波加熱および連続走間熱処理では、熱処理区間出口付近の線材温度を測定した。第２熱処理後に、表３及び表４に示す条件で時効熱処理を施し、アルミニウム合金線を製造した。なお、比較例１２は、特許文献１記載の表１の試料Ｎｏ．２の組成を有し、同文献で開示するのと同等の製法に倣ってアルミニウム合金線を製造したので、併せて評価した。【００５４】
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金線について以下に示す方法により各特性を測定した。その結果を表３および表４に示す。【００５５】
（Ａ）Ｍｇ２Ｓｉ化合物の分散密度の観察および評価方法
実施例及び比較例の線材を集束イオンビーム（ＦＩＢ）法にて薄膜にし、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、任意の範囲を観察した。Ｍｇ２Ｓｉ化合物は、ＥＤＸにて組成分析を行い、化合物種を同定した。また、Ｍｇ２Ｓｉ化合物は、板状の化合物として観察されたため、撮影された写真から板状化合物の辺にあたる部分が０．５〜５．０μmの化合物をカウントした。化合物が測定範囲外にまたがるとき、化合物が０．５μｍ以上観察できていれば、化合物数にカウントした。Ｍｇ２Ｓｉ化合物の分散密度は２０個以上をカウントできる範囲を設定して、Ｍｇ２Ｓｉ化合物の分散密度（個／μｍ２）＝Ｍｇ２Ｓｉ化合物の個数（個）／カウント対象範囲（μｍ２）の式を用いて算出した。カウント対象範囲は場合によっては複数枚の写真を用いた。２０個以上カウントできないほど化合物が少ない場合は、１０００μｍ２を指定してその範囲の分散密度を算出した。【００５６】
Ｍｇ２Ｓｉ化合物の分散密度は、上記薄膜の試料厚さを、０．１５μｍを基準厚さとして算出している。試料厚さが基準厚さと異なる場合、試料厚さを基準厚さに換算して、つまり、（基準厚さ／試料厚さ）を撮影された写真を基に算出した分散密度にかけることによって、分散密度を算出できる。本実施例及び比較例では、ＦＩＢ法によりすべての試料において試料厚さを約０．１５μｍに設定し作製した。Ｍｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が０〜３．０×１０−３個／μｍ２の範囲に含まれる場合には、Ｍｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が適正な範囲にあるとして「○」、０〜３．０×１０−３個／μｍ２の範囲に含まれない場合には、Ｍｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が不適正な範囲にあるとして「×」とした。【００５７】
（Ｂ）結晶粒界におけるＳｉ及びＭｇの濃度の測定
ＳｉおよびＭｇの濃度は、光学顕微鏡およびＥＰＭＡを用いて測定した。なお、ＳｉおよびＭｇの濃度の測定は、光学顕微鏡や電子顕微鏡、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて行う。まず、結晶粒コントラストが見えるように試料準備をした後、光学顕微鏡等にて結晶粒及び結晶粒界の観察を行いながら、観察視野内において例えば１２０μｍ×１２０μｍの正方形の頂点４箇所に圧痕をつけて観察場所を特定する。次に、ＥＰＭＡにて、４箇所の圧痕を含む１２０μｍ×１２０μｍの視野にて面分析を行い、本発明で規定する１μｍ以上の長さの線状のＭｇまたはＳｉの濃化部分と、化合物起因の粒状のＭｇまたはＳｉの濃化部分を区別し、本発明では、前記線状の濃化部分がある場合には、その線状の濃化部分を最初に観察した光学顕微鏡等の観察結果を参考に結晶粒界とし、化合物起因の粒状の濃化部分は測定対象外とした。次に、結晶粒界の濃化部分を横切るように線分析を行い、前記線状の濃化部分のＳｉ元素とＭｇ元素の最大濃度を測定した。このような測定方法により線状の濃化部分を任意に１０箇所選択して濃度を測定した。１視野にて１０箇所が測定できない場合は、別の視野にて同様に観察して合計１０箇所の線状の濃化部分を測定した。なお、線分析の長さは５０μｍとした。一方、前記線状の濃化部分が観察されない場合には、結晶粒界におけるＭｇまたはＳｉのそれぞれの濃度は０質量％とみなして線分析は行わなかった。表３及び表４には、線分析の全ての範囲においてＳｉおよびＦＭｇの濃度がそれぞれ２．００質量％以下である場合または前記線状の濃化部分が観察されない場合については、粒界偏析が生じていないあるいは粒界偏析の程度が低いため合格として「○」と記載し、また、ＳｉおよびＭｇの濃度がそれぞれ２．００質量％超えである場合は、粒界偏析が生じているため不合格として「×」と記載した。【００５８】
（Ｃ）引張強度（ＴＳ）及び柔軟性（引張破断伸び）の測定
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて各３本ずつの供試材（アルミニウム合金線）について引張試験を行い、その平均値を求めた。引張強度は電線と端子の接続部における圧着部の引張強度を保つため、また、車体への取付け作業時に不意に負荷される荷重に耐えられるためにも１５０ＭＰａ以上を合格レベルとした。伸びは５％以上を合格とした。【００５９】
（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、四端子法を用いて各３本ずつの供試材（アルミニウム合金線）について比抵抗を測定し、その平均導電率を算出した。端子間距離は２００ｍｍとした。導電率は特に限定しないが、４０％ＩＡＣＳ以上を合格レベルとした。【００６０】
（Ｅ）衝撃吸収エネルギー
アルミニウム合金線材がどれほどの衝撃に耐えられるかの指標であり、アルミニウム合金導体が断線する直前の（錘の位置エネルギー）／（アルミニウム合金導体の断面積）で算出した。具体的には、アルミニウム合金導体線の一方の端に錘を付け、錘を３００ｍｍの高さから自由落下させた。錘を重いものに順次変えていき、断線する直前の錘の重さから衝撃吸収エネルギーを計算した。衝撃吸収エネルギーが大きい程、高い衝撃吸収性を有しているといえる。衝撃吸収エネルギーは、５Ｊ／ｍｍ２以上を合格レベルとした。
【００６１】
（Ｆ）破断までの繰返回数
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、線材の線径と曲げ冶具の曲率半径により決定することができるため、線材の線径と曲げ冶具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、破断までの繰返回数を測定した。本発明では、破断までの繰返回数は、２０万回以上を合格とした。【００６２】
【表１】
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【００６３】
【表２】
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【００６４】
【表３】
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【００６５】
【表４】
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【００６６】
表３および表４の結果より、次のことが明らかである。発明例１〜５７のアルミニウム合金線は、いずれも従来品（特許文献１記載のアルミニウム合金線、比較例１２に相当）と同等レベルの引張強度、伸びおよび導電率を有するとともに、耐衝撃性および耐屈曲疲労特性が優れていた。これに対し、比較例１〜１９のアルミニウム合金線は、いずれも破断までの繰返回数が１８万回以下と少なく、耐屈曲疲労特性が劣っていた。比較例１０および１６以外は、耐衝撃性にも劣っていた。また、比較例５〜９は、いずれも伸線工程中に断線した。本発明の範囲に含まれる化学組成を有するものの、結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度がいずれも２．００質量％超えと本発明の適正範囲外である比較例１２〜１５、１８のアルミニウム合金線は、いずれも耐屈曲疲労特性および耐衝撃性が劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明のアルミニウム合金線材は、ＭｇとＳｉを含有するアルミニウム合金を用いることを前提とし、Ｍｇ成分とＳｉ成分に起因した粒界偏析を抑制することにより、特に、素線径が０．５ｍｍ以下である極細線として使用した場合であっても、従来品（特許文献１記載のアルミニウム合金線）と同等レベルの強度、伸びおよび導電率を確保しつつ、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性を向上させた、電気配線体の導体として用いられるアルミニウム合金線材、アルミニウム合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスを提供すること、およびアルミニウム合金線材の製造方法を提供することが可能になり、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、産業用ロボットの配線体として有用である。さらに、本発明のアルミニウム合金線材は、引張強度が高いことから従来の電線よりも電線径を細くすることも可能であり、また、高い耐屈曲疲労特性が求められるドアやトランク、ボンネットなどの配線にも好適に用いることができる。
【要約】
特に、素線の直径が０．５ｍｍ以下である極細線として使用した場合であっても、従来品と同等レベルの強度、伸びおよび導電率を確保しつつ、耐衝撃性、耐屈曲疲労特性を向上させた、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等を提供する。
本発明のアルミニウム合金導体は、Ｍｇ：０．１〜１．０質量％、Ｓｉ：０．１〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０．０００〜０．１００質量％、Ｂ：０．０００〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０．００〜１．００質量％、Ａｇ：０．００〜０．５０質量％、Ａｕ：０．００〜０．５０質量％、Ｍｎ：０．００〜１．００質量％、Ｃｒ：０．００〜１．００質量％、Ｚｒ：０．００〜０．５０質量％、Ｈｆ：０．００〜０．５０質量％、Ｖ：０．００〜０．５０質量％、Ｓｃ：０．００〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．００〜０．５０質量％、Ｎｉ：０．００〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有し、粒子径０．５〜５．０μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物の分散密度が３．０×１０−３個／μｍ２以下であり、母相の結晶粒同士の結晶粒界におけるＳｉおよびＭｇの濃度がいずれも２．００質量％以下である。