(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満と、Ｓｉを０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満と、Ｃｕを０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上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】
Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項３】
Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０１〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項４】
Ｆｅを０．０１〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．３〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．３〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項５】
線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面から法線方向を基準として０°以上２０°以下の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上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導体。
【請求項６】
線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上１０°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項７】
線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として１０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項８】
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１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項９】
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８に記載の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、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たが、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、一般的には伸びが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、取扱い及び取り付け時に必要となる適切な引張強度、及び電気を多く流すために必要となる導電率に加えて、耐屈曲疲労特性に優れ、取り回しがしやすい柔軟な材料が求められている。
【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強度には優れるものの、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、選択して断線しないことを必須とし、導電率低下を防ぎ、強度及び耐屈曲疲労特性を向上する必要があった。
【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、２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、引張強度が高すぎであり、車体での取り付け作業に難がある。特許文献２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、移動体の電気配線体への特性改善の要求は強まるばかりであり、さらなる特性の向上が望まれている。
【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２００６−２５３１０９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、十分な引張強度と導電率を有し、耐屈曲疲労特性、柔軟性に優れたアルミニウム合金導体の提供を目的とする。
【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前の伸線条件、連続熱処理などの熱処理条件を制御することにより結晶方位を制御して、優れた強度、導電率、耐屈曲疲労特性、及び柔軟性を具備するアルミニウム合金導体を製造しうることを見い出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、上記課題は以下の発明により達成された。        
（１）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満と、Ｓｉを０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満と、Ｃｕを０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（３）Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０１〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（４）Ｆｅを０．０１〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．３〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．３〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からな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（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（５）線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面から法線方向を基準として０°以上２０°以下の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であ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）線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上１０°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（７）線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として１０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（８）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）〜（７）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（９）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（８）に記載のアルミニウム合金導体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアルミニウム合金導体は強度、柔軟性、及び導電率に優れ、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。前記移動体としては、自動車や電車の車両、航空機があげられる。また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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】線材の伸線方向に垂直な断面において円の中心から半径（３／１０）Ｒの円、半径（７／１０）Ｒの円の説明図である。
【図２】ダイス角の説明図である。
【図３】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。
【図４】（１１１）ステレオ投影図の標準三角形の範囲を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のアルミニウム合金導体は、結晶方位を以下のように規定することにより、優れた引張強度、導電率、耐屈曲疲労特性、及び柔軟性を具備したものとすることができる。
【００１４】
本発明では線材の伸線方向に垂直な断面を用いて結晶方位を規定する。結晶方位とは試料軸に対して結晶軸がどの方向を向いているのかを表すものである。本発明においては試料軸として線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する面を用い、記述した。
本発明の第１のアルミニウム合金導体は、後記の所定の合金組成を有するとともに、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であり、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とする。このような再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３のように屈曲させた際に、線材内外の結晶方位の差により耐屈曲疲労特性を向上させることができる。交差すべりのしやすさが耐屈曲疲労特性に影響を与えており、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内には交差すべりのしやすい（１００）面が多く出現している方が良く、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲には、交差すべりのしにくい（１１１）面が多く出現している方が良いと考えられる。交差すべりとは、あるすべり面から別のすべり面に乗り変わるすべりのことである。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率は、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に、好ましくは６０％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率は、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に、好ましくは６０％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。
【００１５】
ここで、ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度について説明しておく。図４に（１１１）ステレオ投影図の標準三角形の範囲を表す図を示す。この円には＜００１＞、＜０１１＞、＜１１１＞で囲まれる三角形が多数存在し、結晶の対象性を考えるとこの円内の結晶方位は１つの三角形で表すことができる。そこで、中心に近い１つを取り出したのが標準三角形４１である。投影図であるため、この三角形の頂点は曲線で結ばれることもある。なお、アルミニウムを主成分とする合金のため、立方晶を考えた。
ある結晶面をある角度で傾けると、等価な面が現れることを考慮すると、傾きの角度は、ステレオ投影図の標準三角形の角度内に収められる。例えば、（１１１）面の法線方向を基準として、３９．２°傾斜した（１２０）面と７５．０°傾斜した（-１２０）面は等価な面として表せるため、ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の３９．２°で記述する方が良い。なお、これらの等価な面は｛１２０｝という記号を用い、１つの群として表すことができる。
すなわち、傾斜角度θは０≦θ≦標準三角形の範囲内の角度であるが、対象とする結晶面によってその最大傾斜角度は異なる。さらに、例えば（１１１）面を対象としても標準三角形の範囲の最大値は必ず決まるわけではなく、法線方向を基準として（１１１）面をどの方向に傾斜するかにより異なる。なお、（１１１）面での標準三角形の範囲の最大値は、（１００）面に傾斜した際の５４．７°となる。
【００１６】
本発明の第２のアルミニウム合金導体は、第１のアルミニウム合金導体に加え、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面から法線方向を基準として０°以上２０°以下の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上であることを特徴とする。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面から法線方向を基準として０°以上２０°以下の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率は、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。
【００１７】
本発明の第３のアルミニウム合金導体は、第１または第２のアルミニウム合金導体に加え、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上１０°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とする。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上１０°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率は、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に、好ましくは６０％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。
【００１８】
本発明の第４のアルミニウム合金導体は、第１または第２のアルミニウム合金導体に加え、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として１０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の半径をＲとすると、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上であることを特徴とする。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として１０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒は（１１１）面よりは交差すべりはしやすいが、（１００）面より交差すべりはしにくい。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として１０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率は、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に好ましくは６０％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。
【００１９】
線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面とは、結晶方位で表せば、（１１１）面、（１１２）面、（１２２）面、（１２３）面、（１３３）面、（２２３）面、（２３３）面などを含む。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内で傾いている面とは、結晶方位で表せば、（１００）面、（１１０）面、（１２０）面、（１３０）面、（１１３）面などを含む。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面から法線方向を基準として０°以上２０°以下の範囲で傾いている面とは、（１００）面、（４１０）面、（４１１）面などを含む。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上１０°未満の範囲で傾いている面とは、（１１１）面、（３３４）面、（３４４）面などを含む。線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として１０°以上２５°未満の範囲で傾いている面とは、（１１２）面、（１２２）面、（１２３）面、（１３３）面、（２２３）面、（２３３）面などを含む。
【００２０】
本発明における各結晶方位を有する結晶粒の面積率は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。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。
【００２１】
このような結晶方位を有するアルミニウム合金導体を得るには、アルミ合金導体の製造条件などを以下のように制御すること、さらに好ましくは、合金組成を後述のように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を以下に述べる。
【００２２】
（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（溝ロール加工など）、[４]伸線加工、[５]熱処理（中間焼鈍）、[６]伸線加工、[７]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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、及び押出法などにより行なってもよい。
【００２５】
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、伸線加工前の線材の伸線方向に垂直な断面積をＡ０、伸線加工後の線材の伸線方向に垂直な断面積を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強度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、行なわなくてもよい。
【００２６】
冷間伸線した加工材に中間焼鈍を施す。中間焼鈍は主に伸線加工で硬くなった線材の柔軟性を取り戻すために行なう。中間焼鈍温度が高すぎても低すぎても、後の伸線加工で断線を起し、線材が得られなくなる。中間焼鈍温度は好ましくは３００〜４５０℃、より好ましくは３５０〜４５０℃である。中間焼鈍の時間は、１０分以上とする。１０分未満であると、再結晶粒形成及び成長に必要な時間が足りず、線材の柔軟性を取り戻すことができないためである。好ましくは１〜６時間である。また、中間焼鈍時の熱処理温度から１００℃までの平均冷却速度は特に規定しないが、０．１〜１０℃／分が望ましい。
【００２７】
さらに、好ましくは０．１５ｍｍφ〜１．０ｍｍφの任意の線径まで伸線加工を施す。伸線工程中、線材が硬くなり頻繁に断線するようになる前に、適宜上記のような熱処理工程をはさんで軟化させても良い。
本発明のアルミニウム合金導体では、ダイス引きによって伸線加工を行い、１個のダイスの断面減少率を１０％以上、かつ、ダイス半角を５°以上とする。断面減少率とは、伸線加工前後における伸線方向に垂直な断面積の差を、伸線加工前の断面積で割って１００をかけたものとして与えられる。ダイス半角とは、図２に示す通り、導体がダイスに引き込まれる際の角度である。図２においてダイス２１のダイス半角２２がαで示されている。１個のダイスの断面減少率とダイス半角の一方または両方が規定値未満であると、材料に負荷されるせん断応力が不足し、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として２５°以上ステレオ投影図の標準三角形の範囲内の角度で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に５０％以上、かつ、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に５０％以上でなくなる場合がある。１個のダイスの断面減少率及びダイス角は、高い方が負荷されるせん断応力が高まるため、より線材の内外で結晶方位に差が生じ、線材の中心から半径（３／１０）Ｒの円内に、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１００）面から法線方向を基準として０°以上２０°以下の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が増えたり、線材全体より線材の中心から半径（７／１０）Ｒの円内を除いた範囲に、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上２５°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が増えたりする。特に、線材の伸線方向に垂直な断面に平行に位置する（１１１）面から法線方向を基準として０°以上１０°未満の範囲で傾いている面を有する結晶粒の面積率が増える。１個のダイスの断面減少率は、好ましくは１２％以上であり、更に好ましくは１５％以上である。１個のダイスの断面減少率が大きすぎると引抜力が過大となり、断線や線荒れが生じる可能性が高くなるため、３０％以内であることが好ましい。ダイス半角は、好ましくは７°以上であり、更に好ましくは９°以上である。ダイス半角が大きすぎると線材に負荷されるせん断応力が過大となり、断線や線荒れが生じる可能性が高くなるため、１５°以下であることが好ましい。
【００２８】
冷間伸線した加工材に連続熱処理により仕上げ焼鈍を行なう。連続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。
【００２９】
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、過焼鈍により結晶粒が粗大化し、強度、柔軟性が低下する。よって、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≦０．７３、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦１９ｘ−０．６＋４７７
を満たすように行う。
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４０８〜６３３（℃）の範囲内である。
【００３０】
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、過焼鈍により結晶粒が粗大化し、強度、柔軟性が低下する。よって、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
を満たすように行う。焼鈍炉温度ｚ（℃）は、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。
【００３１】
本発明のアルミニウム合金導体では、上記の[７]熱処理（仕上げ焼鈍）を行なう際、熱処理中に導体に作用する張力を１．５ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以下とすることが好ましい。張力が小さすぎる場合は、線材内外で結晶方位の差を得にくく、目的の結晶方位を有する結晶粒が得られない場合がある。大きすぎる場合は、線材が引張力に耐えられず、断線を引き起こす可能性が高くなる。張力は、線材内外で結晶方位の差を得るためには断線しない程度に高い方が良いが、その効果は高くなるほど飽和するため、好ましくは２〜１２ＭＰａであり、更に好ましくは３〜１２ＭＰａである。線材に負荷される張力は、通線される各電極輪や動力輪のサイズ、線速等により変化させることができる。
【００３２】
（合金組成）
本発明の第１の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満と、Ｓｉを０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満と、Ｃｕを０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる。
【００３３】
本実施態様において、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、強度、及び耐屈曲疲労特性を向上させる。一方、Ｆｅの固溶によっても強度が上昇する。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、多すぎると金属間化合物の粗大化により、逆に強度、耐屈曲性を低下させ、場合によっては金属間化合物が起点となり断線が生じる。また、過飽和固溶状態となり導電率が低下する。Ｆｅの含有量は好ましくは０．１〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１５〜０．３ｍａｓｓ％である。
【００３４】
本実施態様において、Ｍｇの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満とするのは、Ｍｇはアルミニウム母材中に固溶して強化すると共に、その一部はＳｉと析出物を形成して強度、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０．０５〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１０〜０．２５ｍａｓｓ％である。
【００３５】
本実施態様において、Ｓｉの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．３ｍａｓｓ％未満とするのは、上記したようにＳｉはＭｇと化合物を形成して強度、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。また、Ｓｉの含有量が多いとＳｉ単体の析出が生じ、断線が起こりやすくなる。Ｓｉの含有量は好ましくは０．０２〜０．２５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．０４〜０．２０ｍａｓｓ％である。
【００３６】
本実施態様において、Ｃｕの含有量を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、Ｃｕをアルミニウム母材中に固溶させ強化するためである。また、耐クリープ性、耐屈曲疲労特性、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０．１０〜０．４５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．２０〜０．４０ｍａｓｓ％である。
【００３７】
本発明の第２の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる。
【００３８】
第２の実施態様では、Ｆｅの含有量を０．４〜１．５ｍａｓｓ％とするのは、第１の実施態様で述べたように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の含有量が少なすぎると第２の実施態様ではＣｕ、Ｍｇを含まないため引張強度が低くなる。多すぎると金属間化合物の粗大化により、逆に強度、耐屈曲性を低下させ、場合によっては金属間化合物が起点となり断線が生じる。また、過飽和固溶状態となり導電率が低下する。Ｆｅの含有量は好ましくは０．６〜１．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．８〜１．１ｍａｓｓ％である。
【００３９】
本発明の第３の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０１〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる。
【００４０】
第３の実施態様では、上述の第１の実施態様の合金組成と比較してＦｅの含有量が多く、Ｃｕが含有されていない。Ｆｅの含有量を０．４〜１．５ｍａｓｓ％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。その効果は第１の実施態様で述べた通りである。Ｆｅの含有量が少なすぎると第３の実施態様ではＣｕを含まないため引張強度が低くなる。多すぎると金属間化合物の粗大化により、逆に強度、耐屈曲性を低下させ、場合によっては金属間化合物が起点となり断線が生じる。また、過飽和固溶状態となり導電率が低下する。Ｆｅの含有量は、好ましくは０．６〜１．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．８〜１．１ｍａｓｓ％である。
その他の合金組成とその作用については上述の第１の実施態様と同様である。
【００４１】
本発明の第４の実施態様の成分構成は、Ｆｅを０．０１〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．３〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．３〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体である。
【００４２】
本実施態様においてＦｅの含有量を０．０１〜１．５ｍａｓｓ％とするのは、第１の実施態様で述べたように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、多すぎると金属間化合物の粗大化により、逆に強度、耐屈曲性を低下させ、場合によっては金属間化合物が起点となり断線が生じる。また、過飽和固溶状態となり導電率が低下する。Ｆｅの含有量は好ましくは０．１５〜１．１ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１５〜０．９ｍａｓｓ％である。
【００４３】
Ｍｇの含有量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％とするのは、Ｍｇ−Ｓｉ系析出物を多く析出させ、導電率を適切に保ちつつ強度を向上させるためである。Ｍｇの含有量が少なすぎると強度の上昇があまり期待できず、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０．４〜０．９ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．５〜０．８ｍａｓｓ％である。
【００４４】
Ｓｉの含有量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％とするのは、上述のＭｇと同様、Ｍｇ−Ｓｉ系析出物を多く析出させ、導電率を適切に保ちつつ強度を向上させるためである。Ｓｉの含有量が少なすぎると強度の上昇があまり期待できず、多すぎると導電率が低下する。また、Ｓｉの含有量が多いとＳｉ単体の析出が生じ、断線が起こりやすくなる。Ｓｉの含有量は好ましくは０．４〜０．９ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．５〜０．８ｍａｓｓ％
である。
【００４５】
Ｃｕの含有量を０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、Ｃｕをアルミニウム母材中に固溶させ強化するためである。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０．０５〜０．４ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１５〜０．３５ｍａｓｓ％である。
【実施例】
【００４６】
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。
【００４７】
実施例１、比較例１
Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、及びＡｌが表１に示す量（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、これを所定の加工度が得られるように伸線加工した。次に、この冷間伸線した加工材に温度３００〜４５０℃で０．５〜４時間の中間焼鈍を施し、さらに、所定の線径まで伸線加工を行った。伸線加工はダイス引きによって行い、１個のダイスの断面減少率を１５％〜３０％（比較例では８％、３２％を含む）、かつ、ダイス半角を５°〜１５°（比較例では４°、１７°を含む）とした。
最後に仕上げ焼鈍として連続通電熱処理を温度４３８〜６１０℃、時間０．０３〜０．７３秒、連続走間熱処理を温度４９９〜５２３℃、時間１．５〜３．０秒行なった。
連続通電熱処理の場合、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（℃）を測定した。また、連続走間熱処理の場合、焼鈍炉温度ｚ（℃）を測定した。仕上げ焼鈍時の張力は、３．５〜１５．０ＭＰａ（比較例では、１．０ＭＰａ、２０．０ＭＰａを含む）とした。張力はロードセル（共和電業製）を用いて測定した。
【００４８】
作製した各々の実施例、比較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。
【００４９】
（ｂ）各結晶方位を有する結晶粒の面積率
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、主に直径約３１０μｍの試料面積に対し、結晶方位を観察した。測定面積は図１の範囲（半径（３／１０）Ｒの円の内側、もしくは半径（７／１０）Ｒの円の外側）を基に設定し、スキャンステップは試料の平均結晶粒の大きさの約１／５〜１／１０に設定した。各結晶方位を有する結晶粒の面積率は、伸線方向に垂直な断面に平行に位置する結晶面に対し、図１の測定面積の中に存在する各結晶方位を有する結晶粒の面積を、図１の全測定面積で割ったものとして与えられる。
（ｃ）引張強度（ＴＳ）及び引張破断伸び（柔軟性）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて各３本ずつ試験し、その平均値を求めた。引張強度の下限は好ましくは８０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは１００ＭＰａ以上である。また、引張強度の上限は好ましくは２４０ＭＰａ未満であり、更に好ましくは２２０ＭＰａ未満である。柔軟性に関する指標として、引張破断伸びは１０％以上が好ましい。さらに好ましくは１５％以上である。
（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、特に限定はしないが、電気を流すため高い方が好ましい。
（ｅ）繰返破断回数（耐屈曲疲労特性）
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３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３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１分間に１００回の条件で行い、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。繰返破断回数は好ましくは１０万回以上、より好ましくは１２万回以上、更に好ましくは１４万回以上である。
【００５０】
【表１】
0005846360.tif 000002
【００５１】
【表２】
0005846360.tif 000003
【００５２】
比較例１−Ｎｏ．１〜６は、アルミニウム合金の製造条件によって本発明の規定するアルミニウム合金導体が得られなかった例である。比較例１−Ｎｏ．１、３、５では、繰返破断特性が悪かった。比較例１−Ｎｏ．２、４では、伸線工程中に断線した。比較例１−Ｎｏ．６では、仕上げ焼鈍中に断線した。
これに対し実施例１−Ｎｏ．１〜１３では、引張強度、導電率、引張破断伸び（柔軟性）、及び繰返破断特性（耐屈曲疲労特性）に優れたアルミニウム合金導体が得られた。
【符号の説明】
【００５３】
１  試験片（線材）
２、３  曲げ治具
４  重り
５  押さえ冶具
２１  ダイス
２２  ダイス半角
４１  ステレオ投影図の標準三角形
【図１】
0005846360.tif 000004
【図２】
0005846360.tif 000005
【図３】
0005846360.tif 000006
【図４】
0005846360.tif 000007