(57)【要約】【課題】耐屈曲疲労特性に優れたアルミニウム合金導体を提供する。【解決手段】Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍであるアルミニウム合金導体。【選択図】なし
2012011513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍ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】
引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５７％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が９００００回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】
前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項４】
前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項１〜請求項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】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項６】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項７】
請求項６に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
【請求項８】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であることを特徴とする請求項７に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項９】
引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５２％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が８００００回以上であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１０】
前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１１】
前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１２】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項１３】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項１４】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であり、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項１５】
Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で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。
【請求項１６】
Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、Ｆｅ０．０１ｍａｓｓ％〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｍｇ０．１〜０．３５ｍａｓｓ％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。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
【請求項１８】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比が、０．６〜２．６であることを特徴とする請求項１７に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１９】
前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項２０】
前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項１５〜請求項１９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項２１】
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記＜１＞または＜２＞のいずれかを施すことによって行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法：
＜１＞線材温度ｙ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３
の関係を満たす連続通電熱処理；または
＜２＞焼鈍炉温度ｚ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０
の関係を満たす連続走間熱処理。
【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およびその製造方法に関する。
【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りそのひとつに耐屈曲疲労特性の向上がある。移動体の電気配線体に使用されるアルミニウム導体に耐屈曲疲労特性が要求されるのは、ドアなどに取り付けられたワイヤ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、一回の負荷では破断しないような低い荷重でも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、ある繰り返し回数で破断する疲労破壊が生じる。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、信頼性に欠けるという問題を生ずる。
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、耐屈曲疲労特性の優れた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た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断線を引き起こす場合があることが問題であった。そのため、添加元素を限定、選択して導電率低下及び加工性劣化を防ぎ、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１〜３に記載のものがある。しかし下記のように、いずれの特許文献記載の発明も、さらに解決すべき課題を有する。
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、車体への取り付け作業がしにくくなることがある。
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。またＣｕが含まれていないため、伸びが低く、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、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２００６−１９１６３号公報
【特許文献３】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、耐屈曲疲労特性などに優れた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】
本発明者らは種々の検討を重ね、要求される耐屈曲疲労特性を満足するものとして、アルミニウム合金導体に含まれる成分、ならびに前記導体の仕上げ焼鈍製造工程を制御することにより、添加元素の効果を利用し、前記導体の結晶粒径を最適化することで、前記特性を改善し得ることを見出し、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、本発明は、以下の解決手段を提供するものである。
（１）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５７％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が９００００回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）前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられ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）前記導体が車両、電車、または航空機に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）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（６）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（７）（６）項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
（８）Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であることを特徴とする（７）項に記載のアルミニウム合金導体。
（９）引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５２％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が８００００回以上であることを特徴とする（６）〜（８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（１０）前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする（６）〜（９）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（１１）前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする（６）〜（１０）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（１２）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（１３）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（１４）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であり、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（１５）Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で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。
（１６）Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、Ｆｅ０．０１ｍａｓｓ％〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｍｇ０．１〜０．３５ｍａｓｓ％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。
（１７）（１５）または（１６）項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
（１８）Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比が、０．６〜２．６であることを特徴とする（１７）項に記載のアルミニウム合金導体。
（１９）前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする（１５）〜（１８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（２０）前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする（１５）〜（１９）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（２１）（１５）〜（１８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる（１５）〜（１８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記＜１＞または＜２＞のいずれかを施すことによって行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法：
＜１＞線材温度ｙ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３
の関係を満たす連続通電熱処理；または
＜２＞焼鈍炉温度ｚ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０
の関係を満たす連続走間熱処理。【００１１】
以下、前記（１）〜（４）項記載のアルミニウム合金導体と前記（５）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第１の実施態様という。
前記（６）〜（１１）項記載のアルミニウム合金導体と前記（１２）〜（１４）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第１の実施態様という。
前記（１５）〜（２０）項記載のアルミニウム合金導体と前記（２１）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第３の実施態様という。
ここで、特に断らない限り、本発明とは、前記第１、第２および第３の実施態様を全て包含する意味である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアルミニウム合金導体は強度、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体として有用なもので、優れた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。
さらに、本発明のアルミニウム合金導体は、高温（例えば１２０℃）に曝されても屈曲疲労特性が低下しない優れたものであり、耐食性に優れるものである。【００１３】
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】
【００１４】
【図１】図１は、実施例の繰返破断回数試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明の第１の実施態様について説明する。
本発明の好ましい実施態様は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍのアルミニウム合金導体である。
【００１６】
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系の第２相粒子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、多すぎると晶出物の粗大化により伸線加工及び撚線加工において断線の原因となる。目的の耐屈曲疲労特性も得られない。Ｆｅの含有量は好ましくは０．１０〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％である。
【００１７】
本実施態様において、Ｃｕの含有量を０．３〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、Ｃｕはアルミニウム母材中に固溶して強化し、耐屈曲疲労特性を向上させるためであり、さらに、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉと第２相粒子を形成し、耐屈曲疲労特性を向上させるためである。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。さらに加工性が悪くなる。Ｃｕの含有量は好ましくは０．３５〜０．５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．４〜０．５ｍａｓｓ％である。
【００１８】
本実施態様において、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して強化すると共に、その一部はＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉと第２相粒子を形成して強度、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の含有量が多すぎると耐力が過剰となり、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなることがある。Ｍｇの含有量は好ましくは０．０８〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１〜０．２８ｍａｓｓ％である。
【００１９】
本実施態様において、Ｓｉの含有量を０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、Ｓｉ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Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇと第２相粒子を形成して強度、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。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し、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなる。また、線材製造中の熱処理過程におけるＳｉ単体の析出が断線の原因になる。Ｓｉの含有量は好ましくは０．０４〜０．２５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．０４〜０．２０ｍａｓｓ％である。
【００２０】
本実施態様において、ＴｉとＶは共に溶解鋳造時の鋳塊の微細化材として作用する。鋳塊の組織が粗大であると、線材加工工程で割れが発生して工業的に望ましくない。ＴｉとＶの含有量は、少なすぎると効果が不十分であり、多すぎると導電率を大きく低下させ、その効果も飽和する。ＴｉとＶの合計の含有量は好ましくは０．００２〜０．００８ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．００３〜０．００６ｍａｓｓ％である。
【００２１】
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体によれば、上記の成分以外に結晶粒径を厳密に規定することにより、所望の優れた耐屈曲疲労特性、強度、及び導電率を具備したアルミニウム合金導体を得ることができる。
【００２２】
（結晶粒径）
本発明のこの実施態様ではアルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を５〜２５μｍとする。この理由は、５μｍ未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、２５μｍを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは５〜２０μｍである。
【００２３】
（引張強度）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の引張強度は１２０ＭＰａ以上である。これは、引張強度が１２０ＭＰａ未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは１２０〜１６０ＭＰａであり、さらに好ましくは１２０〜１５０ＭＰａである。
【００２４】
（導電率）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の導電率は５７％ＩＡＣＳ以上である。これは、導電率が５７％ＩＡＣＳ未満では、動力線に用いる場合では数十Ａ（アンペア）の高電流が流れるため、電流ロスが激しいためである。導電率は好ましくは５７〜６２％ＩＡＣＳ導電率であり、さらに好ましくは５８〜６２％ＩＡＣＳである。
【００２５】
（耐屈曲疲労特性）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±０．１７％で試験を行う。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１記載の線材（アルミニウム合金導体）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。
次に、１日あたりの開閉回数を１０回とし２０年間の使用を想定した場合、開閉回数は７３０００回となる（１年３６５日として計算）。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる９００００回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表１及び表２に記載した。より好ましくは１０００００回以上である。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施態様について説明する。
本発明の別の好ましい実施態様は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍのアルミニウム合金導体である。
【００２７】
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖの作用効果、添加量の範囲の制限理由、好ましい添加量の範囲、は、先記した通りである。
【００２８】
耐屈曲疲労特性を、先記の合金よりもさらに向上させるためには、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制することが好ましい。
ところで、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎは、アルミニウム合金中の空孔を捕獲する作用を有しており、すなわち空孔を伴って進行する拡散作用を抑制する、あるいは遅延する働きがあり、それによりＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制する。その結果、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の添加により、耐屈曲疲労特性をより向上させることができる。
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量を、総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、０．０１ｍａｓｓ％未満では、第二相粒子生成の抑止効果が無く、０．５ｍａｓｓ％を超えると生成を抑止する効果がなくなり逆に第二相粒子の生成を加速すると共に、伸びが低下し、また、この総量が多すぎると、伸線加工時に割れを生じやすくなり工業的な製造が成り立たないためである。
【００２９】
しかし、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の添加による、第二相粒子の生成を抑制する効果は、１００℃以下の低温では顕著であるが、１００℃を超える高温で、温度が高いほど、抑制の効果が現れなくなり、析出粒子が生成されることがある。そこで、さらにＺｒを添加することにより、析出抑制効果が消失してしまう現象をキャンセルすることができる。Ｚｒは、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と共に添加することにより、１００℃を超える高温においても、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制する効果を有している。Ｚｒの添加量を０．００１〜０．１ｍａｓｓ％とするのは、０．００１ｍａｓｓ％未満では、その効果が不十分であり、０．１ｍａｓｓ％を超えると、Ａｌ−Ｚｒ系の第二相粒子の生成量が多大となって、耐屈曲疲労特性を低下させるためである。
【００３０】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）において、より好ましい範囲は、０．６〜２．６である。この範囲において、１００℃を超える高温においても、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成をより効果的に抑制する効果を有する。
【００３１】
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体によれば、上記の成分以外に結晶粒径を厳密に規定することにより、所望の優れた耐屈曲疲労特性、強度、及び導電率を具備したアルミニウム合金導体を得ることができる。
【００３２】
（結晶粒径）
本発明のこの実施態様ではアルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を５〜２５μｍとする。この理由は、５μｍ未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、２５μｍを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは５〜２０μｍである。
【００３３】
（引張強度）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の引張強度は１２０ＭＰａ以上である。これは、引張強度が１２０ＭＰａ未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは１２０〜１６０ＭＰａであり、さらに好ましくは１２０〜１５０ＭＰａである。
【００３４】
（導電率）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の導電率は５２％ＩＡＣＳ以上である。本来、導電率が５７％ＩＡＣＳ未満では、動力線に用いる場合では数十Ａ（アンペア）の高電流が流れるため、電流ロスが激しくなる懸念があるため、好ましくは５７〜６２％ＩＡＣＳ導電率である。しかし、例えば移動体内のバッテリーケーブルやワイヤハーネス等の通信線への適用に際しては、この５７％ＩＡＣＳ以上の範囲に限るものではなく、前記５２％ＩＡＣＳ以上であればよい。
【００３５】
（耐屈曲疲労特性）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±０．１７％で試験を行う。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１記載の線材（アルミニウム合金導体）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。
次に、１日あたりの開閉回数を１０回とし２０年間の使用を想定した場合、開閉回数は７３０００回となる（１年３６５日として計算）。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる８００００回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表３に記載した。より好ましくは１０００００回以上であり、さらに好ましくは１５００００回以上である。また、自動車用途では、過酷な使用環境下、電線は高温に曝されることがある。一般に、１０年の使用を想定した場合、１２０℃の高温にて１２０時間曝す加速試験が適用される。よって、１２０℃、１２０時間の放置後にも、８００００回以上の繰返し破断回数であることが好ましく、９００００回以上の繰返し破断回数であることがより好ましい。
【００３６】
（製造方法）
本発明の第１および第２の実施態様のアルミニウム合金導体の製造方法について説明する。
本発明の第１および第２の実施態様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。
【００３７】
本発明のアルミニウム合金組成を得るには、まず、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ及びＡｌの各合金成分、またはこれらにさらにＳｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を併せた各合金成分、またはこれらいずれかの合金成分とさらにＺｒを併せた各合金成分を、所望の濃度となるような分量で溶製する。
【００３８】
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の粗棒材とする。鋳造から約φ１０ｍｍの線材の加工まで連続的に行なうことができ、更に再熱工程などの工程を省略することが可能であるため、生産性を大幅に向上させることができる。このときの鋳造冷却速度は好ましくは１〜２０℃／秒である。
【００３９】
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して荒引き線材とする。ここで、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）で表される加工度は、１以上６以下であることが好ましい。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。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。
【００４０】
冷間伸線した荒引き線材にバッチ式焼鈍炉により中間焼鈍を施す。中間焼鈍の条件は、温度は３００〜４５０℃である。３００℃未満であると、未再結晶粒が残存して、後工程の伸線加工中に断線する原因となる。また、４５０℃を超えると粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下し、やはりこの場合も伸線加工中に断線するなど品質の面で問題がある。時間は１０分〜６時間である。１０分未満であると、未再結晶粒が残存して、後工程の伸線加工中に断線する原因となる。また、６時間を超えると熱処理温度によっては粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下し、伸線加工中に断線する恐れがある。生産性の点からも６時間を越えると良くない。中間焼鈍の条件は、好ましくは３００〜４５０℃、３０分〜４時間である。
【００４１】
さらに伸線加工を施して線材とする。この際も加工度は前述の理由により１以上６以下である。
【００４２】
冷間伸線した所定線径の線材にバッチ式焼鈍炉により仕上げ焼鈍を行ない、アルミニウム合金導体を得る。仕上げ焼鈍の条件は、温度は３００〜４５０℃である。３００℃未満であると、未再結晶粒が残存して、柔軟性が十分に確保できないためである。また、４５０℃を超えると粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下するためである。時間は１０分〜６時間である。１０分未満であると、未再結晶粒が残存して、柔軟性が十分に確保できないためである。また、６時間を超えると熱処理温度によっては粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下するためである。生産性の点からも６時間を越えると良くない。仕上げ焼鈍の条件は、好ましくは３００〜４５０℃、３０分〜４時間である。
なお、仕上げ焼鈍はバッチ式焼鈍の他に、例えば、導体に電気を流してジュール熱で焼鈍する通電焼鈍や、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走間焼鈍や、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。この場合、一般的に高温短時間の熱処理となるため、仕上げ焼鈍の条件はバッチ式焼鈍とは異なる。
【００４３】
以上詳述したように適正に熱処理を施して作製した本発明のこれらの実施態様のアルミニウム合金導体は、上記所定の結晶粒径を有することに加えて、再結晶組織を有する。再結晶組織とは、塑性加工により導入される転位などの格子欠陥が少ない結晶粒で構成された組織状態のことである。再結晶組織を有することにより、引張破断伸び、導電率が回復し、十分な柔軟性を得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施態様について説明する。
本発明のさらに別の好ましい実施態様は、Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で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。ここで、この実施態様のアルミニウム合金導体の合金組成における不可避不純物としては、ＪＩＳＨ２１１０（電気用アルミニウム合金地金）に開示されており、Ｆｅ０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ０．１ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ＋Ｖ０．００５ｍａｓｓ％以下が挙げられる。
また、実際に工業的に製造される地金中の不可避的不純物は、一般に、Ｆｅ０．０５〜０．１５ｍａｓｓ％、Ｓｉ０．０４〜０．１ｍａｓｓ％の範囲にある。なお、ＦｅやＳｉの含有量が０．０１ｍａｓｓ％を下回るものは、一般に高純度アルミニウムとして取り扱われるが、高純度アルミニウムそのものは、ＦｅやＳｉの含有量が低いため、前述の各実施態様と同様に、この実施態様においても好ましい範囲には含まれない。
また、この実施態様のアルミニウム合金導体の合金組成は、Ｍｇ０．１〜０．３５ｍａｓｓ％を含有していてもよい。また、Ｆｅは、前記不可避不純物の含有量を超えて、１．０ｍａｓｓ％以下の量で含有してもよい。
【００４５】
耐屈曲疲労特性を、先記の合金よりもさらに向上させるためには、Ｃｕが第二相粒子を形成せずに、アルミニウム中に固溶した状態とすることである。しかし、ＣｕはＡｌと第二相粒子を容易に形成しやすく、この第二相粒子の形成量は、添加するＣｕ量の増加と共に増え、形成された第二相粒子は、屈曲疲労特性に劣化をもたらす。
Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％としたのは、０．１ｍａｓｓ％未満では、固溶量が少ないため耐屈曲疲労特性が良くないためであり、１ｍａｓｓ％以上になると、以下に示す特定の製造方法においても、ＣｕとＡｌの第二相粒子の形成を阻止することができず、その粒子が介在した腐食性が顕著となって耐食性が劣ると共に、その粒子により耐屈曲疲労特性の低下を招くことがあるためである。
ところで、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎは、アルミニウム合金中の空孔を捕獲する作用を有しており、すなわち空孔を伴って進行する拡散作用を抑制する、あるいは遅延する働きがあり、それによりＡｌとＣｕを成分とする第二相粒子の生成を抑制する。その結果、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の添加により、耐屈曲疲労特性をより向上させることができる。
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量を、総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、０．０１ｍａｓｓ％未満では、第二相粒子生成の抑止効果が無く、０．５ｍａｓｓ％を超えると生成を抑止する効果が飽和するとともに伸びが低下し、また、この総量が多すぎると、伸線加工時に割れを生じやすくなり工業的な製造が成り立たないためである。
【００４６】
しかし、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の添加による、第二相粒子の生成を抑制する効果は、１００℃以下の低温では顕著であるが、１００℃を超える高温で、温度が高いほど、抑制の効果が現れなくなり、析出粒子が生成されることがある。そこで、さらにＺｒを添加することにより、析出抑制効果が消失してしまう現象をキャンセルすることができる。Ｚｒは、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と共に添加することにより、１００℃を超える高温においても、Ａｌ、Ｃｕを成分とする第二相粒子の生成を抑制する効果を有している。Ｚｒの添加量を０．００１〜０．１ｍａｓｓ％とするのは、０．００１ｍａｓｓ％未満では、その効果が不十分であり、０．１ｍａｓｓ％を超えると、Ａｌ−Ｚｒ系の第二相粒子の生成量が多大となって、耐屈曲疲労特性を低下させるためである。
【００４７】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）において、より好ましい範囲は、０．６〜２．６である。この範囲において、１００℃を超える高温においても、Ａｌ、Ｃｕを成分とする第二相粒子の生成をより抑制する効果を有する。
【００４８】
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体によれば、上記の成分以外に製造方法を厳密に制御することにより、所望の優れた耐屈曲疲労特性、強度、及び導電率を具備したアルミニウム合金導体を得ることができる。
【００４９】
（引張強度）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の引張強度は１２０ＭＰａ以上である。これは、引張強度が１２０ＭＰａ未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは１２０〜１６０ＭＰａであり、さらに好ましくは１２０〜１５０ＭＰａである。
【００５０】
（導電率）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体の導電率は５２％ＩＡＣＳ以上である。本来、導電率が５７％ＩＡＣＳ未満では、動力線に用いる場合では数十Ａ（アンペア）の高電流が流れるため、電流ロスが激しくなる懸念があるため、好ましくは５７〜６２％ＩＡＣＳ導電率である。しかし、例えば移動体内のバッテリーケーブルやワイヤハーネス等の通信線への適用に際しては、この５７％ＩＡＣＳ以上の範囲に限るものではなく、前記５２％ＩＡＣＳ以上であればよい。
【００５１】
（耐屈曲疲労特性）
本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±０．１７％で試験を行う。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１記載の線材（アルミニウム合金導体）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。
次に、１日あたりの開閉回数を１０回とし２０年間の使用を想定した場合、開閉回数は７３０００回となる（１年３６５日として計算）。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる８００００回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表６に記載した。より好ましくは１０００００回以上であり、さらに好ましくは１５００００回以上である。また、自動車用途では、過酷な使用環境下、電線は高温に曝されることがある。一般に、１０年の使用を想定した場合、１２０℃の高温にて１２０時間曝す加速試験が適用される。よって、１２０℃、１２０時間の放置後にも、８００００回以上の繰返し破断回数であることが好ましく、９００００回以上の繰返し破断回数であることがより好ましい。
【００５２】
（製造方法）
次に、本発明の第３の実施態様のアルミニウム合金導体の製造方法について説明する。
本発明の第３の実施態様のアルミニウム合金導体は、前記第１および第２の実施態様とは別の製造方法として、［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。
【００５３】
溶解は、前述のアルミニウム合金組成の合金成分を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。
【００５４】
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の粗棒材とする。このときの鋳造冷却速度は好ましくは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。
【００５５】
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して荒引き線材とする。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。
【００５６】
冷間伸線した荒引き線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。
【００５７】
さらに伸線加工を施して線材とする。上記のような再結晶集合組織を得るため、この際の加工度（連続熱処理前の加工度）を１以上６以下とする。加工度は再結晶粒形成及び成長に多大に影響を及ぼす。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、断線の原因になる場合がある。また、再結晶粒界が移動するための駆動力が不十分で目的の再結晶集合組織を形成できない場合がある。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。加工度は好ましくは２以上６以下である。
【００５８】
また、伸線速度は目的の再結晶集合組織を得るために制御する。伸線速度は、好ましくは５００〜２０００ｍ／分とする。伸線速度が５００ｍ／分未満では次工程の仕上げ焼鈍時に目的の再結晶集合組織を得ることができない場合がある。伸線速度が２０００ｍ／分超では、線材に負荷される摩擦力が大きく、次工程の仕上げ焼鈍時に目的の再結晶集合組織を得ることができない場合があるばかりか、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。伸線速度は、より好ましくは８００〜１８００ｍ／分である。
【００５９】
冷間伸線した所定線径の線材に、バッチ式熱処理又は連続熱処理により仕上げ焼鈍を行ない、アルミニウム合金導体を得る。
仕上げ焼鈍としてのバッチ式熱処理の条件は、前記と同様である。
この内、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。
【００６０】
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。線材温度が低すぎるかまたは焼鈍時間が短すぎるかの一方または両方の場合は車載取り付け等の際に必要な柔軟性が得られず、一方、線材温度が高すぎるかまたは焼鈍時間が長すぎるかの一方または両方の場合は、過焼鈍により結晶方位が過剰に回転してしまい、目的の再結晶集合組織が得られず、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所望の再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
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４１４〜６１６（℃）の範囲内である。
【００６１】
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。焼鈍炉温度が低すぎるかまたは焼鈍時間が短すぎるかの一方または両方の場合は車載取り付け等の際に必要な柔軟性が得られず、一方、焼鈍炉温度が高すぎるかまたは焼鈍時間が長すぎるかの一方または両方の場合は、過焼鈍により結晶方位が過剰に回転してしまい、目的の再結晶集合組織が得られず、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所望の再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
を満たすように行う。
なお、焼鈍炉温度ｚ（℃）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。ｚ（℃）は通常３００〜５９６（℃）の範囲内である。
また、連続熱処理による仕上げ焼鈍は上記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。
【００６２】
以上詳述したように適正に熱処理を施して作製した本発明のこの実施態様のアルミニウム合金導体は、上記所定の合金組成を有することに加えて、再結晶組織を有する。再結晶組織とは、塑性加工により導入される転位などの格子欠陥が少ない結晶粒で構成された組織状態のことである。再結晶組織を有することにより、引張破断伸び、導電率が回復し、十分な柔軟性を得ることができる。
【実施例】
【００６３】
本発明を以下の実施例に基づきさらに詳細に説明する。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。【００６４】
実施例Ｎｏ．１〜２４、比較例Ｎｏ．１〜１２
（本発明の第１の実施態様、つまり前記（１）〜（５）項記載の発明の実施例および比較例）
後記の表１（実施例）及び表２（比較例）に示すように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて合金とした。ここで、Ａｌについては、ＪＩＳ−Ｈ４０４０  合金番号１０７０であって、不可避不純物の含有量が表１及び表２の値を超えないものとした。比較例Ｎｏ．１（純Ａｌ）、比較例Ｎｏ．２、比較例Ｎｏ．８については、Ａｌとして高純度アルミニウム（フォーナイン（４Ｎ））を用いた。
この合金を、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の粗棒材とした。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒であった。
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して、２．６ｍｍφの荒引き線材とした。次に表１及び表２に示すように、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、更に、伸線加工を行って線径０．３１ｍｍφの線材とした。
最後に仕上げ焼鈍として、温度３００〜４５０℃（比較例では２５０℃、５００℃を含む）で０．５〜４時間のバッチ式熱処理を仕上げ焼鈍として施して、アルミニウム合金導体を得た。【００６５】
比較例Ｎｏ．１３
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて常法により溶解し、２５．４ｍｍ角の鋳型に鋳込んで鋳塊を得た。次に４００℃に１時間鋳塊を保持し、溝ロールで熱間圧延を行い線径９．５ｍｍの荒引線に加工した。
次いで、この荒引き線を線径０．９ｍｍまで伸線加工した後、３５０℃で２時間保持の熱処理を加え焼き入れ後、更に伸線加工を続けて線径０．３２ｍｍのアルミニウム合金素線を作製した。
最後に、作製した線径０．３２ｍｍのアルミニウム合金素線を３５０℃で２時間保持の熱処理を加え徐冷した。【００６６】
比較例Ｎｏ．１４
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて常法により溶解し、連続鋳造圧延法により線径９．５ｍｍの荒引き線に加工した。
次いで、この荒引き線を線径２．６ｍｍまで伸線加工した後、熱処理上がりの引張強度が１５０ＭＰａ以下となるような３５０℃で２時間保持の熱処理を加え、更に伸線加工を続けて線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線を作製した。【００６７】
比較例Ｎｏ．１５
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて溶製した合金溶湯を連続鋳造機により鋳造して、キャストバーを作製した。次いで、熱間圧延機によりφ９．５ｍｍのワイヤロッドを作製し、得られたワイヤロッドに冷間伸線加工を施して、φ０．２６ｍｍの電線素線を作製した。次いで、電線素線７本を撚り合わせて撚線とした。その後、溶体化処理、冷却、時効熱処理を行ない、電線導体を得た。このときの溶体化処理温度は５５０℃、時効熱処理の焼き戻し温度は１７０℃、焼き戻し時間は１２時間である。なお、表２に示す各特性は、撚線をばらして１本の素線とし、評価を行なった。【００６８】
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について下記の方法により各特性を測定した。その結果を後記の表１及び表２に示す。【００６９】
（ａ）結晶粒径（ＧＳ）
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数を変えて算出した。
（ｂ）引張強度（ＴＳ）及び柔軟性（引張破断伸び、Ｅｌ）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて各３本ずつ試験し、その平均値を求めた。柔軟性については引張破断伸びを用いて評価し、引張破断伸びが１０％以上を合格とした。
（ｃ）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。
（ｄ）繰返破断回数
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、線材（アルミニウム合金導体）に±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１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１．５Ｈｚ（１秒間に往復１．５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。【００７０】
【表１】
2012011513.tif 000003
【００７１】
【表２】
2012011513.tif 000004
【００７２】
表１及び表２から明らかなように、純Ａｌからなる比較例Ｎｏ．１の導体では結晶粒径が大きく、引張強度が低く、さらに、耐屈曲疲労特性に劣るため繰返破断回数の値が小さくなっている。比較例Ｎｏ．２〜１０のアルミニウム合金導体では合金組成が本発明の規定範囲外となる例であるが、比較例Ｎｏ．２〜４、６、８〜１０のアルミニウム合金導体では繰返破断回数が不足する。比較例Ｎｏ．５、７、９、１０のアルミニウム合金導体では導電率が不足する。さらに、比較例２、４、６のアルミニウム合金導体では引張強度が不足する。比較例Ｎｏ．１１、１２のアルミニウム合金導体は製造条件が本発明の規定範囲外となる例であるが、どちらも引張破断伸びが不足し、比較例Ｎｏ．１２のアルミニウム合金導体では引張強度及び繰返破断回数も不足する。比較例Ｎｏ．１３のアルミニウム合金導体は特開２００６−２５３１０９の実施例２を再現したものであるが、繰返破断回数が不足する。比較例Ｎｏ．１４のアルミニウム合金導体は特開２００６−１９１６３の実施例６を再現したものであるが、本発明の結晶粒径が得られず、引張破断伸びが不足する。比較例Ｎｏ．１５のアルミニウム合金導体は特開２００８−１１２６２０の実施例３を再現したものであるが、本発明の結晶粒径が得られず、引張破断伸び及び導電率が不足する。
これに対し、実施例Ｎｏ．１〜２４のアルミニウム合金導体では耐屈曲疲労特性、引張特性および導電性に優れ、移動車体のドアやトランク、ボンネットなどに用いられるワイヤハーネス等の用途に好適なアルミニウム合金導体であった。【００７３】
実施例Ｎｏ．１０１〜１２０、比較例Ｎｏ．１２１〜１２７
（本発明の第２の実施態様、つまり前記（６）〜（１４）項記載の発明の実施例および比較例）
後記の表３、表４に示すように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて、先述の実施例と同様にして、アルミニウム合金導体を作成した。
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について、先述の実施例と同様に各特性を測定した。また、繰り返し破断回数については、１２０℃に１２０時間放置した後の特性についても、計測した。その結果を表３及び表４に示す。また、先述の実施例中の表１に記載のアルミニウム合金導体Ｎｏ．１〜２０について、１２０℃、１２０時間放置した後の繰り返し破断回数を測定した。その結果を表５に示す。【００７４】
【表３】
2012011513.tif 000005
【００７５】
【表４】
2012011513.tif 000006
【００７６】
【表５】
2012011513.tif 000007
【００７７】
表３より、Ｎｏ．１０１〜１２０のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを含有するアルミニウム合金導体における、繰り返し破断回数は、表１記載のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを含有しないアルミニウム合金導体に比べ、やや低いものであった。しかし、Ｎｏ．１０１〜１１４のアルミニウム合金導体は、１２０℃放置後の繰り返し破断回数が、該加熱放置をしない場合と比べてあまり低下しておらず、高い耐屈曲性を維持した。なお、表５は、表１記載の線材の、１２０℃放置後の繰り返し破断回数であるが、該加熱放置による低下が著しいことが分かる。
また、Ｎｏ．１１５〜１２０のアルミニウム合金導体は、１２０℃放置により繰り返し破断回数が逆に向上する結果であった。
以上より、Ｎｏ．１０１〜１２０のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを含有するアルミニウム合金導体が、１２０℃放置後も、繰り返し破断回数を大幅に劣化させることはなく、あるいは逆に向上させることが分かった。
これに対し、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎの添加量の少なすぎたＮｏ．１２１〜１２３のアルミニウム合金導体、および表５のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを添加しなかったアルミニウム合金導体における、１２０℃放置後の繰り返し破断回数は全て１２０℃加熱放置前に比べて著しく低減する結果であった。また、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを過剰に添加した場合（表４、Ｎｏ．１２４〜１２６）は、１２０℃放置後の繰り返し破断回数が、放置しなかった場合に比べ大幅に低減しており、また、伸びの低下、導電率の低下が大きかった。また、過剰Ｚｒを添加した場合（表４、Ｎｏ．１２７）は、１２０℃放置せずともくり返し破断回数が低かった。【００７８】
実施例Ｎｏ．２０１〜２１２、比較例Ｎｏ．２１３〜２１８
（本発明の第３の実施態様、つまり前記（１５）〜（２１）項記載の発明の実施例および比較例）
後記の表６に示すように、各成分を所定量比（質量％）で用いて、先述の実施例と同様にして、アルミニウム合金導体を作成した。この実施例では、線材の伸線速度を１５００ｍ／分とし、加工度ηを２．１とし、最終線径は０．３１ｍｍとした。また、仕上げ焼鈍としての熱処理は、表６に示したように、連続通電熱処理またはバッチ式熱処理により、表６に記載の条件で行った。
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について、先述の実施例と同様に各特性を測定した。また、繰り返し破断回数については、１２０℃に１２０時間放置した後の特性についても、計測した。その結果を表６に示す。
さらに、これらの試験に加え、電線（アルミニウム合金導体）に対して塩水噴霧試験を実施した。作製したアルミニウム合金導体を１ｍほどの長さに切り出し、中性５％塩水噴霧試験（ＪＩＳＨ８５０２）に９６時間曝した。試験後の試料断面を樹脂埋め研磨し、光学顕微鏡にて観察した際に、アルミニウム合金導体表面側に、線径の１／５以上の長さの孔食、あるいは、アルミニウム合金導体表面から深さ方向に向かって線径の１／５以上の深さまで粒界腐食の様相が検出された場合を×と判定した、一方、孔食や粒界腐食があっても、その長さが１／５未満のものを○、ほとんど見られないものを◎と判定した。【００７９】
【表６】
2012011513.tif 000008
表６より、Ｎｏ．２０１〜２１２のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを含有するアルミニウム合金導体における、繰り返し破断回数は、いずれも１０万回を超えており、優れた屈曲特性であることが分かり、また、１２０℃放置後においても破断回数の低下はわずかであり、繰り返し破断回数は９万５千回を超えた。
これに対し、Ｃｕ添加の少なすぎたＮｏ．２１３、２１４のアルミニウム合金導体は、繰り返し破断回数が９万回を大きく下回り、さらに１２０℃放置後に低下が顕著であった。また、Ｃｕ過剰のＮｏ．２１５、２１６のアルミニウム合金導体は、１２０℃放置後の繰り返し破断回数低下が顕著であるとともに、塩水噴霧試験における劣化が悪かった。また、比較例Ｎｏ．２１７、２１８のアルミニウム合金導体は製造条件が本発明の規定範囲外となる例であるが、どちらも引張破断伸びが不足し、比較例Ｎｏ．２１８のアルミニウム合金導体では引張強度及び繰返破断回数も不足する。【００８０】
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。【００８１】
本願は、２０１０年７月２０日に日本国で特許出願された特願２０１０−１６３４１６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】
【００８２】
１  試験片（線材、アルミニウム合金導体）
２、３  曲げ治具
４  重り
５  押さえ冶具
【図１】
2012011513.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月16日(2011.12.16)
【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を０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍ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】
引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５７％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が９００００回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】
前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項４】
前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項１〜請求項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】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項６】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項７】
請求項６に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
【請求項８】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であることを特徴とする請求項７に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項９】
引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５２％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が８００００回以上であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１０】
前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１１】
前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１２】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項１３】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項１４】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であり、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項１５】
Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で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。
【請求項１６】
Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、Ｆｅ０．０１ｍａｓｓ％〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｍｇ０．１〜０．３５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＺｒ０．００１〜０．１ｍａｓｓ％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。
【請求項１７】
請求項１５に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
【請求項１８】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比が、０．６〜２．６であることを特徴とする請求項１７に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項１９】
前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項２０】
前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項１５〜請求項１９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項２１】
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記＜１＞または＜２＞のいずれかを施すことによって行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法：
＜１＞線材温度ｙ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３
の関係を満たす連続通電熱処理；または
＜２＞焼鈍炉温度ｚ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０
の関係を満たす連続走間熱処理。
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月12日(2012.9.12)
【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】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であり、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比が、０．６〜２．６であることを特徴とする請求項１６または１７に記載のアルミニウム合金導体。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を、加工度が１以上６以下で伸線速度が５００〜２０００ｍ／分の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記＜１＞または＜２＞のいずれかを施すことによって行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法：
＜１＞線材温度ｙ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３
の関係を満たす連続通電熱処理；または
＜２＞焼鈍炉温度ｚ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０
の関係を満たす連続走間熱処理。
【手続補正７】
【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、本発明は、以下の解決手段を提供するものである。
（１）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５７％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が９００００回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）前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられ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）前記導体が車両、電車、または航空機に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）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（６）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍであることを特徴とするアルミニウム合金導体。
（７）（６）項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
（８）Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であることを特徴とする（７）項に記載のアルミニウム合金導体。
（９）引張強度が１２０ＭＰａ以上、及び導電率が５２％ＩＡＣＳ以上、±０．１７％の曲げ歪みが与えられた際の繰返破断回数が８００００回以上であることを特徴とする（６）〜（８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（１０）前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする（６）〜（９）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（１１）前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする（６）〜（１０）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（１２）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（１３）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（１４）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であり、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（１５）Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で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。
（１６）Ｃｕを０．１〜１ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、Ｆｅ０．０１ｍａｓｓ％〜１．０ｍａｓｓ％と、Ｍｇ０．１〜０．３５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＺｒ０．００１〜０．１ｍａｓｓ％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。
（１７）（１５）項に記載のアルミニウム合金導体に、さらにＺｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含むアルミニウム合金導体。
（１８）Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比が、０．６〜２．６であることを特徴とする（１６）または（１７）項に記載のアルミニウム合金導体。
（１９）前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする（１５）〜（１８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（２０）前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする（１５）〜（１９）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（２１）（１５）〜（１８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金組成を与えるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなる（１５）〜（１８）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体を製造する方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を、加工度が１以上６以下で伸線速度が５００〜２０００ｍ／分の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、急熱、急冷の工程を含む連続熱処理であって、下記＜１＞または＜２＞のいずれかを施すことによって行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法：
＜１＞線材温度ｙ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
０．０３≦ｘ≦０．５５、かつ
２６ｘ−０．６＋３７７≦ｙ≦２３．５ｘ−０．６＋４２３
の関係を満たす連続通電熱処理；または
＜２＞焼鈍炉温度ｚ（℃）と焼鈍時間ｘ（秒）が、
１．５≦ｘ≦５、かつ
−５０ｘ＋５５０≦ｚ≦−３６ｘ＋６５０
の関係を満たす連続走間熱処理。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
以下、前記（１）〜（４）項記載のアルミニウム合金導体と前記（５）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第１の実施態様という。
前記（６）〜（１１）項記載のアルミニウム合金導体と前記（１２）〜（１４）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第２の実施態様という。
前記（１５）〜（２０）項記載のアルミニウム合金導体と前記（２１）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法とを併せて、本発明の第３の実施態様という。
ここで、特に断らない限り、本発明とは、前記第１、第２および第３の実施態様を全て包含する意味である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
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の粗棒材とする。鋳造から約φ１０ｍｍの線材の加工まで連続的に行なうことができ、更に再熱工程などの工程を省略することが可能であるため、生産性を大幅に向上させることができる。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して荒引き線材とする。ここで、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）で表される加工度は、１以上６以下である。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。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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
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の粗棒材とする。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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して荒引き線材とする。加工度は、１以上６以下である。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。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
冷間伸線した荒引き線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３００〜４５０℃、好ましくは３５０〜４５０℃である。中間焼鈍の時間は、１０分以上６時間以下とする。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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
また、伸線速度は目的の再結晶集合組織を得るために制御する。伸線速度は、５００〜２０００ｍ／分とする。伸線速度が５００ｍ／分未満では次工程の仕上げ焼鈍時に目的の再結晶集合組織を得ることができない場合がある。伸線速度が２０００ｍ／分超では、線材に負荷される摩擦力が大きく、次工程の仕上げ焼鈍時に目的の再結晶集合組織を得ることができない場合があるばかりか、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。伸線速度は、好ましくは８００〜１８００ｍ／分である。
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月12日(2013.2.12)
【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を０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項２】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項３】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【請求項４】
Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であり、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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およびその製造方法に関する。
【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りそのひとつに耐屈曲疲労特性の向上がある。移動体の電気配線体に使用されるアルミニウム導体に耐屈曲疲労特性が要求されるのは、ドアなどに取り付けられたワイヤ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、一回の負荷では破断しないような低い荷重でも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、ある繰り返し回数で破断する疲労破壊が生じる。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、信頼性に欠けるという問題を生ずる。
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、耐屈曲疲労特性の優れた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た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断線を引き起こす場合があることが問題であった。そのため、添加元素を限定、選択して導電率低下及び加工性劣化を防ぎ、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１〜３に記載のものがある。しかし下記のように、いずれの特許文献記載の発明も、さらに解決すべき課題を有する。
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、車体への取り付け作業がしにくくなることがある。
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。またＣｕが含まれていないため、伸びが低く、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、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２００６−１９１６３号公報
【特許文献３】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、耐屈曲疲労特性などに優れたアルミニウム合金導体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは種々の検討を重ね、要求される耐屈曲疲労特性を満足するものとして、アルミニウム合金導体に含まれる成分、ならびに前記導体の鋳造冷却速度や仕上げ焼鈍条件などの製造工程を制御することにより、添加元素の効果を利用し、前記導体の結晶粒径を最適化することで、前記特性を改善し得ることを見出し、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、本発明は、以下の解決手段を提供するものである。
（１）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（２）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（３）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
（４）Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、Ｚｒを０．００１〜０．１ｍａｓｓ％を含み、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）が、０．６〜２．６であり、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金成分を溶解後、連続鋳造圧延を施して粗棒材とし、冷間線引き加工して荒引き線材とし、熱処理を施し、伸線加工を行って線材とし、さらに焼鈍熱処理を行う工程を有してなるアルミニウム合金導体の製造方法であって、前記連続鋳造圧延を、鋳造冷却速度が１〜２０℃／秒の条件で行い、前記冷間線引き加工を、加工前の線材断面積をＡ０、加工後の線材断面積をＡ１として、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度が１以上６以下の条件で行い、前記熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行い、前記伸線加工を加工度が１以上６以下の条件で行い、前記焼鈍熱処理を、温度３００〜４５０℃で１０分〜６時間の条件で行うことを特徴とするアルミニウム合金導体の製造方法。
【００１１】
以下、前記（１）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法を、本発明の第１の実施態様という。
前記（２）〜（４）項記載のアルミニウム合金導体の製造方法を、本発明の第２の実施態様という。
ここで、特に断らない限り、本発明とは、前記第１および第２の実施態様を包含する意味である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の製造方法で製造されるアルミニウム合金導体は強度、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体として有用なもので、優れた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。
さらに、本発明の製造方法で製造されるアルミニウム合金導体は、高温（例えば１２０℃）に曝されても屈曲疲労特性が低下しない優れたものであり、耐食性に優れるものである。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】図１は、実施例の繰返破断回数試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明の第１の実施態様について説明する。
本発明の好ましい実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍのアルミニウム合金導体である。
【００１６】
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系の第２相粒子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、多すぎると晶出物の粗大化により伸線加工及び撚線加工において断線の原因となる。目的の耐屈曲疲労特性も得られない。Ｆｅの含有量は好ましくは０．１０〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％である。
【００１７】
本実施態様において、Ｃｕの含有量を０．３〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、Ｃｕはアルミニウム母材中に固溶して強化し、耐屈曲疲労特性を向上させるためであり、さらに、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉと第２相粒子を形成し、耐屈曲疲労特性を向上させるためである。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。さらに加工性が悪くなる。Ｃｕの含有量は好ましくは０．３５〜０．５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．４〜０．５ｍａｓｓ％である。
【００１８】
本実施態様において、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して強化すると共に、その一部はＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉと第２相粒子を形成して強度、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の含有量が多すぎると耐力が過剰となり、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなることがある。Ｍｇの含有量は好ましくは０．０８〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１〜０．２８ｍａｓｓ％である。
【００１９】
本実施態様において、Ｓｉの含有量を０．０２〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、Ｓｉ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Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇと第２相粒子を形成して強度、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。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し、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなる。また、線材製造中の熱処理過程におけるＳｉ単体の析出が断線の原因になる。Ｓｉの含有量は好ましくは０．０４〜０．２５ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．０４〜０．２０ｍａｓｓ％である。
【００２０】
本実施態様において、ＴｉとＶは共に溶解鋳造時の鋳塊の微細化材として作用する。鋳塊の組織が粗大であると、線材加工工程で割れが発生して工業的に望ましくない。ＴｉとＶの含有量は、少なすぎると効果が不十分であり、多すぎると導電率を大きく低下させ、その効果も飽和する。ＴｉとＶの合計の含有量は好ましくは０．００２〜０．００８ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．００３〜０．００６ｍａｓｓ％である。
【００２１】
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体によれば、上記の成分以外に結晶粒径を厳密に規定することにより、所望の優れた耐屈曲疲労特性、強度、及び導電率を具備したアルミニウム合金導体を得ることができる。
【００２２】
（結晶粒径）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体では、アルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を５〜２５μｍとする。この理由は、５μｍ未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、２５μｍを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは５〜２０μｍである。
【００２３】
（引張強度）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の引張強度は１２０ＭＰａ以上である。これは、引張強度が１２０ＭＰａ未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは１２０〜１６０ＭＰａであり、さらに好ましくは１２０〜１５０ＭＰａである。
【００２４】
（導電率）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の導電率は５７％ＩＡＣＳ以上である。これは、導電率が５７％ＩＡＣＳ未満では、動力線に用いる場合では数十Ａ（アンペア）の高電流が流れるため、電流ロスが激しいためである。導電率は好ましくは５７〜６２％ＩＡＣＳ導電率であり、さらに好ましくは５８〜６２％ＩＡＣＳである。
【００２５】
（耐屈曲疲労特性）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±０．１７％で試験を行う。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１記載の線材（アルミニウム合金導体）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。
次に、１日あたりの開閉回数を１０回とし２０年間の使用を想定した場合、開閉回数は７３０００回となる（１年３６５日として計算）。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる９００００回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表１及び表２に記載した。より好ましくは１０００００回以上である。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施態様について説明する。
本発明の別の好ましい実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、Ｆｅを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％と、Ｃｕを０．３〜０．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０２〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とを含有し、さらにＴｉとＶを合わせて０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含み、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、その伸線方向の垂直断面における結晶粒径が５〜２５μｍのアルミニウム合金導体である。
【００２７】
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖの作用効果、添加量の範囲の制限理由、好ましい添加量の範囲、は、先記した通りである。
【００２８】
耐屈曲疲労特性を、先記の合金よりもさらに向上させるためには、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制することが好ましい。
ところで、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎは、アルミニウム合金中の空孔を捕獲する作用を有しており、すなわち空孔を伴って進行する拡散作用を抑制する、あるいは遅延する働きがあり、それによりＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制する。その結果、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の添加により、耐屈曲疲労特性をより向上させることができる。
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量を、総量で０．０１〜０．５ｍａｓｓ％とするのは、０．０１ｍａｓｓ％未満では、第二相粒子生成の抑止効果が無く、０．５ｍａｓｓ％を超えると生成を抑止する効果がなくなり逆に第二相粒子の生成を加速すると共に、伸びが低下し、また、この総量が多すぎると、伸線加工時に割れを生じやすくなり工業的な製造が成り立たないためである。
【００２９】
しかし、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の添加による、第二相粒子の生成を抑制する効果は、１００℃以下の低温では顕著であるが、１００℃を超える高温で、温度が高いほど、抑制の効果が現れなくなり、析出粒子が生成されることがある。そこで、さらにＺｒを添加することにより、析出抑制効果が消失してしまう現象をキャンセルすることができる。Ｚｒは、Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素と共に添加することにより、１００℃を超える高温においても、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成を抑制する効果を有している。Ｚｒの添加量を０．００１〜０．１ｍａｓｓ％とするのは、０．００１ｍａｓｓ％未満では、その効果が不十分であり、０．１ｍａｓｓ％を超えると、Ａｌ−Ｚｒ系の第二相粒子の生成量が多大となって、耐屈曲疲労特性を低下させるためである。
【００３０】
Ｓｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素の含有量の総量（Ｗ１）と、Ｚｒの含有量（Ｗ２）の質量比（Ｗ１／Ｗ２）において、より好ましい範囲は、０．６〜２．６である。この範囲において、１００℃を超える高温においても、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉの二種以上を成分とする第二相粒子の生成をより効果的に抑制する効果を有する。
【００３１】
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体によれば、上記の成分以外に結晶粒径を厳密に規定することにより、所望の優れた耐屈曲疲労特性、強度、及び導電率を具備したアルミニウム合金導体を得ることができる。
【００３２】
（結晶粒径）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体では、アルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を５〜２５μｍとする。この理由は、５μｍ未満では部分的な未再結晶組織が残存して伸びが著しく低下するためであり、２５μｍを上限とするのは、これを超えた粗大な組織を形成すると変形挙動が不均一となり、同様に伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、より好ましくは５〜２０μｍである。
【００３３】
（引張強度）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の引張強度は１２０ＭＰａ以上である。これは、引張強度が１２０ＭＰａ未満では取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しいためである。引張強度は好ましくは１２０〜１６０ＭＰａであり、さらに好ましくは１２０〜１５０ＭＰａである。
【００３４】
（導電率）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体の導電率は５２％ＩＡＣＳ以上である。本来、導電率が５７％ＩＡＣＳ未満では、動力線に用いる場合では数十Ａ（アンペア）の高電流が流れるため、電流ロスが激しくなる懸念があるため、好ましくは５７〜６２％ＩＡＣＳ導電率である。しかし、例えば移動体内のバッテリーケーブルやワイヤハーネス等の通信線への適用に際しては、この５７％ＩＡＣＳ以上の範囲に限るものではなく、前記５２％ＩＡＣＳ以上であればよい。
【００３５】
（耐屈曲疲労特性）
本発明のこの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、優れた耐屈曲疲労特性を有する。耐屈曲疲労特性の基準として、本実施形態ではひずみ振幅±０．１７％で試験を行う。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１記載の線材（アルミニウム合金導体）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。
次に、１日あたりの開閉回数を１０回とし２０年間の使用を想定した場合、開閉回数は７３０００回となる（１年３６５日として計算）。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる８００００回以上の繰返破断回数が望ましいとし、表３に記載した。より好ましくは１０００００回以上であり、さらに好ましくは１５００００回以上である。また、自動車用途では、過酷な使用環境下、電線は高温に曝されることがある。一般に、１０年の使用を想定した場合、１２０℃の高温にて１２０時間曝す加速試験が適用される。よって、１２０℃、１２０時間の放置後にも、８００００回以上の繰返し破断回数であることが好ましく、９００００回以上の繰返し破断回数であることがより好ましい。
【００３６】
（製造方法）
本発明の第１および第２の実施態様のアルミニウム合金導体の製造方法について説明する。
本発明の第１および第２の実施態様の製造方法で製造される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、所定の製造条件で製造することができる。
【００３７】
本発明のアルミニウム合金組成を得るには、まず、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ及びＡｌの各合金成分、またはこれらにさらにＳｎ、ＣｄおよびＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を併せた各合金成分、またはこれらいずれかの合金成分とさらにＺｒを併せた各合金成分を、所望の濃度となるような分量で溶製する。
【００３８】
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の粗棒材とする。鋳造から約φ１０ｍｍの線材の加工まで連続的に行なうことができ、更に再熱工程などの工程を省略することが可能であるため、生産性を大幅に向上させることができる。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒である。
【００３９】
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して荒引き線材とする。ここで、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）で表される加工度は、１以上６以下である。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。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。
【００４０】
冷間伸線した荒引き線材にバッチ式焼鈍炉により中間焼鈍を施す。中間焼鈍の条件は、温度は３００〜４５０℃である。３００℃未満であると、未再結晶粒が残存して、後工程の伸線加工中に断線する原因となる。また、４５０℃を超えると粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下し、やはりこの場合も伸線加工中に断線するなど品質の面で問題がある。時間は１０分〜６時間である。１０分未満であると、未再結晶粒が残存して、後工程の伸線加工中に断線する原因となる。また、６時間を超えると熱処理温度によっては粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下し、伸線加工中に断線する恐れがある。生産性の点からも６時間を越えると良くない。中間焼鈍の条件は、好ましくは３００〜４５０℃、３０分〜４時間である。
【００４１】
さらに伸線加工を施して線材とする。この際も加工度は前述の理由により１以上６以下である。
【００４２】
冷間伸線した所定線径の線材にバッチ式焼鈍炉により仕上げ焼鈍を行ない、アルミニウム合金導体を得る。仕上げ焼鈍の条件は、温度は３００〜４５０℃である。３００℃未満であると、未再結晶粒が残存して、柔軟性が十分に確保できないためである。また、４５０℃を超えると粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下するためである。時間は１０分〜６時間である。１０分未満であると、未再結晶粒が残存して、柔軟性が十分に確保できないためである。また、６時間を超えると熱処理温度によっては粗大な再結晶粒が形成され、引張強度、伸びが著しく低下するためである。生産性の点からも６時間を越えると良くない。仕上げ焼鈍の条件は、好ましくは３００〜４５０℃、３０分〜４時間である。
なお、仕上げ焼鈍はバッチ式焼鈍の他に、例えば、導体に電気を流してジュール熱で焼鈍する通電焼鈍や、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走間焼鈍や、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。この場合、一般的に高温短時間の熱処理となるため、仕上げ焼鈍の条件はバッチ式焼鈍とは異なる。
【００４３】
以上詳述したように適正に熱処理を施して作製した本発明のこれらの実施態様で製造されるアルミニウム合金導体は、上記所定の結晶粒径を有することに加えて、再結晶組織を有する。再結晶組織とは、塑性加工により導入される転位などの格子欠陥が少ない結晶粒で構成された組織状態のことである。再結晶組織を有することにより、引張破断伸び、導電率が回復し、十分な柔軟性を得ることができる。
【実施例】
【００４４】
本発明を以下の実施例に基づきさらに詳細に説明する。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。
【００４５】
実施例Ｎｏ．１〜２４、比較例Ｎｏ．１〜１２
（本発明の第１の実施態様、つまり前記（１）項記載の発明の実施例および比較例）
後記の表１（実施例）及び表２（比較例）に示すように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて合金とした。ここで、Ａｌについては、ＪＩＳ−Ｈ４０４０  合金番号１０７０であって、不可避不純物の含有量が表１及び表２の値を超えないものとした。比較例Ｎｏ．１（純Ａｌ）、比較例Ｎｏ．２、比較例Ｎｏ．８については、Ａｌとして高純度アルミニウム（フォーナイン（４Ｎ））を用いた。
この合金を、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の粗棒材とした。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒であった。
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して、２．６ｍｍφの荒引き線材とした。次に表１及び表２に示すように、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、更に、伸線加工を行って線径０．３１ｍｍφの線材とした。
最後に仕上げ焼鈍として、温度３００〜４５０℃（比較例では２５０℃、５００℃を含む）で０．５〜４時間のバッチ式熱処理を仕上げ焼鈍として施して、アルミニウム合金導体を得た。
【００４６】
比較例Ｎｏ．１３
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて常法により溶解し、２５．４ｍｍ角の鋳型に鋳込んで鋳塊を得た。次に４００℃に１時間鋳塊を保持し、溝ロールで熱間圧延を行い線径９．５ｍｍの荒引線に加工した。
次いで、この荒引き線を線径０．９ｍｍまで伸線加工した後、３５０℃で２時間保持の熱処理を加え焼き入れ後、更に伸線加工を続けて線径０．３２ｍｍのアルミニウム合金素線を作製した。
最後に、作製した線径０．３２ｍｍのアルミニウム合金素線を３５０℃で２時間保持の熱処理を加え徐冷した。
【００４７】
比較例Ｎｏ．１４
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて常法により溶解し、連続鋳造圧延法により線径９．５ｍｍの荒引き線に加工した。
次いで、この荒引き線を線径２．６ｍｍまで伸線加工した後、熱処理上がりの引張強度が１５０ＭＰａ以下となるような３５０℃で２時間保持の熱処理を加え、更に伸線加工を続けて線径０．３２ｍｍのアルミ合金素線を作製した。
【００４８】
比較例Ｎｏ．１５
後記の表２に示すように、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて溶製した合金溶湯を連続鋳造機により鋳造して、キャストバーを作製した。次いで、熱間圧延機によりφ９．５ｍｍのワイヤロッドを作製し、得られたワイヤロッドに冷間伸線加工を施して、φ０．２６ｍｍの電線素線を作製した。次いで、電線素線７本を撚り合わせて撚線とした。その後、溶体化処理、冷却、時効熱処理を行ない、電線導体を得た。このときの溶体化処理温度は５５０℃、時効熱処理の焼き戻し温度は１７０℃、焼き戻し時間は１２時間である。なお、表２に示す各特性は、撚線をばらして１本の素線とし、評価を行なった。
【００４９】
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について下記の方法により各特性を測定した。その結果を後記の表１及び表２に示す。
【００５０】
（ａ）結晶粒径（ＧＳ）
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数を変えて算出した。
（ｂ）引張強度（ＴＳ）及び柔軟性（引張破断伸び、Ｅｌ）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて各３本ずつ試験し、その平均値を求めた。柔軟性については引張破断伸びを用いて評価し、引張破断伸びが１０％以上を合格とした。
（ｃ）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。
（ｄ）繰返破断回数
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、線材（アルミニウム合金導体）に±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１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１．５Ｈｚ（１秒間に往復１．５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。
【００５１】
【表１】
2012011513.tif 000010
【００５２】
【表２】
2012011513.tif 000011
【００５３】
表１及び表２から明らかなように、純Ａｌからなる比較例Ｎｏ．１の導体では結晶粒径が大きく、引張強度が低く、さらに、耐屈曲疲労特性に劣るため繰返破断回数の値が小さくなっている。比較例Ｎｏ．２〜１０のアルミニウム合金導体では合金組成が本発明の規定範囲外となる例であるが、比較例Ｎｏ．２〜４、６、８〜１０のアルミニウム合金導体では繰返破断回数が不足する。比較例Ｎｏ．５、７、９、１０のアルミニウム合金導体では導電率が不足する。さらに、比較例２、４、６のアルミニウム合金導体では引張強度が不足する。比較例Ｎｏ．１１、１２のアルミニウム合金導体は製造条件が本発明の規定範囲外となる例であるが、どちらも引張破断伸びが不足し、比較例Ｎｏ．１２のアルミニウム合金導体では引張強度及び繰返破断回数も不足する。比較例Ｎｏ．１３のアルミニウム合金導体は特開２００６−２５３１０９の実施例２を再現したものであるが、繰返破断回数が不足する。比較例Ｎｏ．１４のアルミニウム合金導体は特開２００６−１９１６３の実施例６を再現したものであるが、本発明の結晶粒径が得られず、引張破断伸びが不足する。比較例Ｎｏ．１５のアルミニウム合金導体は特開２００８−１１２６２０の実施例３を再現したものであるが、本発明の結晶粒径が得られず、引張破断伸び及び導電率が不足する。
これに対し、実施例Ｎｏ．１〜２４のアルミニウム合金導体では耐屈曲疲労特性、引張特性および導電性に優れ、移動車体のドアやトランク、ボンネットなどに用いられるワイヤハーネス等の用途に好適なアルミニウム合金導体であった。
【００５４】
実施例Ｎｏ．１０１〜１２０、比較例Ｎｏ．１２１〜１２７
（本発明の第２の実施態様、つまり前記（２）〜（４）項記載の発明の実施例および比較例）
後記の表３、表４に示すように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒ及びＡｌを、所定量比（質量％）で用いて、先述の実施例と同様にして、アルミニウム合金導体を作成した。
作製した各々の実施例及び比較例のアルミニウム合金導体について、先述の実施例と同様に各特性を測定した。また、繰り返し破断回数については、１２０℃に１２０時間放置した後の特性についても、計測した。その結果を表３及び表４に示す。また、先述の実施例中の表１に記載のアルミニウム合金導体Ｎｏ．１〜２０について、１２０℃、１２０時間放置した後の繰り返し破断回数を測定した。その結果を表５に示す。
【００５５】
【表３】
2012011513.tif 000012
【００５６】
【表４】
2012011513.tif 000013
【００５７】
【表５】
2012011513.tif 000014
【００５８】
表３より、Ｎｏ．１０１〜１２０のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを含有するアルミニウム合金導体における、繰り返し破断回数は、表１記載のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを含有しないアルミニウム合金導体に比べ、やや低いものであった。しかし、Ｎｏ．１０１〜１１４のアルミニウム合金導体は、１２０℃放置後の繰り返し破断回数が、該加熱放置をしない場合と比べてあまり低下しておらず、高い耐屈曲性を維持した。なお、表５は、表１記載の線材の、１２０℃放置後の繰り返し破断回数であるが、該加熱放置による低下が著しいことが分かる。
また、Ｎｏ．１１５〜１２０のアルミニウム合金導体は、１２０℃放置により繰り返し破断回数が逆に向上する結果であった。
以上より、Ｎｏ．１０１〜１２０のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを含有するアルミニウム合金導体が、１２０℃放置後も、繰り返し破断回数を大幅に劣化させることはなく、あるいは逆に向上させることが分かった。
これに対し、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎの添加量の少なすぎたＮｏ．１２１〜１２３のアルミニウム合金導体、および表５のＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを添加しなかったアルミニウム合金導体における、１２０℃放置後の繰り返し破断回数は全て１２０℃加熱放置前に比べて著しく低減する結果であった。また、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｚｒを過剰に添加した場合（表４、Ｎｏ．１２４〜１２６）は、１２０℃放置後の繰り返し破断回数が、放置しなかった場合に比べ大幅に低減しており、また、伸びの低下、導電率の低下が大きかった。また、過剰Ｚｒを添加した場合（表４、Ｎｏ．１２７）は、１２０℃放置せずともくり返し破断回数が低かった。
【００５９】
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。
【００６０】
本願は、２０１０年７月２０日に日本国で特許出願された特願２０１０−１６３４１６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】
【００６１】
１  試験片（線材、アルミニウム合金導体）
２、３  曲げ治具
４  重り
５  押さえ冶具
【国際調査報告】
2012011513.tif 000015
2012011513.tif 000016
2012011513.tif 000017
2012011513.tif 000018
2012011513.tif 000019
2012011513.tif 000020
2012011513.tif 000021