(57)【要約】  本発明は、高強度で優れた耐衝撃性を有し、細径線にも使用可能な断線しにくい電気配線体に用いられるアルミニウム合金線材等を提供する。  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：0〜0.100質量％、B：0〜0.030質量％、Cu：0〜1.00質量％、Ag：0〜0.50質量％、Au：0〜0.50質量％、Mn：0〜1.00質量％、Cr：0〜1.00質量％、Zr：0〜0.50質量％、Hf：0〜0.50質量％、V：0〜0.50質量％、Sc：0〜0.50質量％、Sn：0〜0.50質量％、Co：0〜0.50質量％、Ni：0〜0.50質量％、残部：Alおよび不可避不純物である組成を有し、（Al合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（Al合金線材の平均結晶粒径）の比が0.57以下であり、かつ（Al合金線材の直径）／（Al合金線材の平均結晶粒径）の比が10以上であることを特徴とする。
2016088888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％、Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０ 〜０．１００質量％、Ｂ：０〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０〜１．００質量％、Ａｇ：０〜０．５０質量％、Ａｕ：０〜０．５０質量％、Ｍｎ：０〜１．００質量％、Ｃｒ：０〜１．００質量％、Ｚｒ：０〜０．５０質量％、Ｈｆ：０〜０．５０質量％、Ｖ：０〜０．５０質量％、Ｓｃ：０〜０．５０質量％、Ｓｎ：０〜０．５０質量％、Ｃｏ：０〜０．５０質量％、Ｎｉ：０〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有し、（アルミニウム合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が０．５７以下であり、かつ（アルミニウム合金線材の直径）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が１０以上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％とＢ：０．００１〜０．０３０質量％のうち両方かいずれかひとつを含有する、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％、Ｓｎ：０．０１〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％およびＮｉ：０．０１〜０．５０質量％のうち、少なくともひとつを含有する、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】
直径が０．１０〜０．５０ｍｍである、請求項１、２または３に記載のアルミニウム合金線材。
【請求項５】
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を複数本撚り合わせてなるアルミニウム合金撚線。
【請求項６】
前記アルミニウム合金撚線の耐衝撃性を評価する手法にて、荷重２．９４Ｎ（３００ｇｆ）にて断線しないことを特徴とする、請求項５に記載のアルミニウム合金撚線。
【請求項７】
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または請求項５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８】
請求項７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備えるワイヤーハーネス。
【請求項９】
端子圧着された電線の耐衝撃性を評価する手法にて、荷重４．９０Ｎ（５００ｇｆ）にて断線しないことを特徴とする、請求項８に記載のワイヤーハーネス。
【請求項１０】
Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％、Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０ 〜０．１００質量％、Ｂ：０〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０〜１．００質量％、Ａｇ：０〜０．５０質量％、Ａｕ：０〜０．５０質量％、Ｍｎ：０〜１．００質量％、Ｃｒ：０〜１．００質量％、Ｚｒ：０〜０．５０質量％、Ｈｆ：０〜０．５０質量％、Ｖ：０〜０．５０質量％、Ｓｃ：０〜０．５０質量％、Ｓｎ：０〜０．５０質量％、Ｃｏ：０〜０．５０質量％、Ｎｉ：０〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有するアルミニウム合金素材を、溶解、鋳造後に、熱間加工を経て荒引線を形成し、その後、伸線加工を行い、溶体化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、溶体化熱処理は、３００〜４００℃の温度に加熱して保持する第１ステップと、５００℃以上に加熱する第２ステップとの２段熱処理で行なう、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、電気配線体の線材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、被覆電線およびワイヤーハーネス、ならびにアルミニウム合金線材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、または産業用ロボットの電気配線体として、銅又は銅合金の線材を含む電線に、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線材を、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に、銅の導体と同じ電流を流すためには、アルミニウムの導体の断面積を、銅の導体の断面積の約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を用いたとしても、アルミニウムの導体の質量は、純銅の導体の質量の半分程度であることから、アルミニウムの導体を使用することは、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っ張りや、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】
そのような特性を有するアルミニウム合金線材として、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。【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、例えば本出願人が提案した特許文献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、外周部と内部の結晶粒径を制御して、特に、極細線でありながらも、高導電率、高い耐屈曲疲労特性、適切な耐力、更には高い伸び性に優れるアルミニウム合金線を実現するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５６０７８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年では環境対応のために自動車等の移動体の燃費向上のため移動体の軽量化が細部にまで要求されており、より線径が小さな細径線へのアルミの適用が望まれている。細径線ほど断面積が小さくなり、製造時のラインテンションや、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に耐えることができず断線の恐れが高まるため、移動体の細径電線としてアルミを使用することが難しかった。このように近年では、さらに耐衝撃性も要求されるような厳しい用途に使用される場合が想定され、かかる場合には、特許文献１に記載されたアルミニウム合金線材であっても、要求に十分応えることができない可能性もあり、更なる改良を行なう必要があった。【０００９】
本発明の目的は、高強度かつ優れた耐衝撃性を有し、細径線にも使用可能な断線しにくい電気配線体の線材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、被覆電線およびワイヤーハーネス、ならびに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】
【００１０】
本発明者らは種々検討を重ね、アルミニウム合金線材を製造する際の熱処理条件を制御し、結晶粒組織の適正化を図ることによって、高い引張強度を保ちつつ、優れた耐衝撃性を具備するアルミニウム合金線材を製造しうることを見出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。【００１１】
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％、Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０ 〜０．１００質量％、Ｂ：０〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０〜１．００質量％、Ａｇ：０〜０．５０質量％、Ａｕ：０〜０．５０質量％、Ｍｎ：０〜１．００質量％、Ｃｒ：０〜１．００質量％、Ｚｒ：０〜０．５０質量％、Ｈｆ：０〜０．５０質量％、Ｖ：０〜０．５０質量％、Ｓｃ：０〜０．５０質量％、Ｓｎ：０〜０．５０質量％、Ｃｏ：０〜０．５０質量％、Ｎｉ：０〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有し、（アルミニウム合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が０．５７以下であり、かつ（アルミニウム合金線材の直径）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が１０以上であることを特徴とするアルミニウム合金線材。なお、上記化学組成に含有範囲が挙げられている元素のうち、含有範囲の下限値が「０質量％」と記載されている元素はいずれも、必要に応じて任意に添加される選択添加元素を意味する。すなわち所定の添加元素が「０質量％」の場合、その添加元素が含まれないことを意味する。【００１２】
（２）前記化学組成が、Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％とＢ：０．００１〜０．０３０質量％のうち両方かいずれかひとつを含有する、上記（１）記載のアルミニウム合金線材。【００１３】
（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％、Ｓｎ：０．０１〜０．５０質量％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％およびＮｉ：０．０１〜０．５０質量％のうち、少なくともひとつを含有する、上記（１）または（２）記載のアルミニウム合金線材。【００１４】
（４）直径が０．１０〜０．５０ｍｍである、上記（１）、（２）または（３）に記載のアルミニウム合金線材。【００１５】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材を複数本撚り合わせてなるアルミニウム合金撚線。【００１６】
（６）前記アルミニウム合金撚線の耐衝撃性を評価する手法にて、荷重２．９４Ｎ（３００ｇｆ）にて断線しないことを特徴とする、上記（５）に記載のアルミニウム合金撚線。【００１７】
（７）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金線材または上記（５）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。【００１８】
（８）上記（７）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備えるワイヤーハーネス。【００１９】
（９）端子圧着された電線の耐衝撃性を評価する手法にて、荷重４．９０Ｎ（５００ｇｆ）にて断線しないことを特徴とする、上記（８）に記載のワイヤーハーネス。【００２０】
（１０）Ｍｇ：０．１０〜１．００質量％、Ｓｉ：０．１０〜１．００質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．４０質量％、Ｔｉ：０ 〜０．１００質量％、Ｂ：０〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０〜１．００質量％、Ａｇ：０〜０．５０質量％、Ａｕ：０〜０．５０質量％、Ｍｎ：０〜１．００質量％、Ｃｒ：０〜１．００質量％、Ｚｒ：０〜０．５０質量％、Ｈｆ：０〜０．５０質量％、Ｖ：０〜０．５０質量％、Ｓｃ：０〜０．５０質量％、Ｓｎ：０〜０．５０質量％、Ｃｏ：０〜０．５０質量％、Ｎｉ：０〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有するアルミ合金素材を、溶解、鋳造後に、熱間加工を経て荒引線を形成し、その後、伸線加工を行い、溶体化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、溶体化熱処理は、３００〜４００℃の温度に加熱して保持する第１ステップと、５００℃以上に加熱する第２ステップとの２段熱処理で行なう、アルミニウム合金線材の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記の構成により、高強度かつ優れた耐衝撃性を有し、細径線にも使用可能な断線しにくい電気配線体の線材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を提供することが可能になる。本発明は、特に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、高い引張強度および優れた耐衝撃性を有することから、従来の電線よりも電線径を細くすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】アルミニウム合金線材の耐衝撃性を評価する手法である、荷重落下試験の説明図である。
【図２】端子圧着された電線の耐衝撃性を評価する手法である、荷重落下試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態（以下、単に「本実施形態」という。）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 〜０．１００質量％、Ｂ：０〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０〜１．００質量％、Ａｇ：０〜０．５０質量％、Ａｕ：０〜０．５０質量％、Ｍｎ：０〜１．００質量％、Ｃｒ：０〜１．００質量％、Ｚｒ：０〜０．５０質量％、Ｈｆ：０〜０．５０質量％、Ｖ：０〜０．５０質量％、Ｓｃ：０〜０．５０質量％、Ｓｎ：０〜０．５０質量％、Ｃｏ：０〜０．５０質量％、Ｎｉ：０〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有し、（アルミニウム合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が０．５７以下であり、かつ（アルミニウム合金線材の直径）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が１０以上であることを特徴とする。
【００２４】
以下に、本実施形態のアルミニウム合金線材の化学組成および結晶粒径の限定理由を示す。
【００２５】
（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、導電率が低下する。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質量％以上０．５０質量％未満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。
【００２６】
＜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、導電率が低下する。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質量％以上０．５０質量％未満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。
【００２７】
＜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、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０．１０〜０．７０質量％、更に好ましくは０．１０〜０．４５質量％とする。
【００２８】
本実施形態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とＢのうち両方かいずれかひとつ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｓｎ、ＣｏおよびＮｉのうち、少なくともひとつを含有させることができる。
【００２９】
＜Ｔｉ：０．００１〜０．１００質量％＞
Ｔｉ（チタン）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。
【００３０】
＜Ｂ：０．００１〜０．０３０質量％＞
Ｂ（ホウ素）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。
【００３１】
＜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％＞、＜Ｓｎ：０．０１〜０．５０質量％＞、＜Ｃｏ：０．０１〜０．５０質量％＞および＜Ｎｉ：０．０１〜０．５０質量％＞のうち、少なくともひとつを含有させること
Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｓｎ（錫）、Ｃｏ（コバルト）およびＮｉ（ニッケル）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、引張強度および伸びを向上させることができる。一方、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｓｎ、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、Ｓｎ、ＣｏおよびＮｉの含有量の範囲は、それぞれ上記の範囲とする。
【００３２】
また、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｓｎ、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線材ではＦｅは必須元素なので、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｓｃ、Ｓｎ、ＣｏおよびＮｉの含有量の合計は０．０１〜２．０質量％とする。これらの元素の含有量は、０．０５〜１．０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する。
【００３３】
＜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（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）などが挙げられる。
【００３４】
（２）結晶粒径
本発明は、上記化学組成を有することに加えて、（アルミニウム合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が０．５７以下であり、かつ（アルミニウム合金線材の直径）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が１０以上であることが必要である。本発明では、このような構成に限定することにより、高い引張強度を保ちつつ、優れた耐衝撃性を有することができる。本発明者らの検討では、材料の変形のしやすさが結晶粒サイズに起因していることを見出し、結晶粒組織が均一に分散している場合において、優れた耐衝撃性が得られることがわかった。（アルミニウム合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が０．５７よりも高い場合、大きな結晶粒から変形が起こりやすく、断線が発生しやすくなり、耐衝撃性が要求される細径電線に好適に用いることができない。また、（アルミニウム合金線材の直径）／（アルミニウム合金の平均結晶粒径）の比が１０未満であると、線径との関係で結晶粒径が相対的に大きくなり、材料の変形の不均一性が顕著に現れ、耐衝撃性が低下するからである。なお、「結晶粒径の標準偏差」および「平均結晶粒径」の測定は、以下の方法によって行うことができる。まず、線材長手方向にて線材の中心線を含むように平行に切り出した供試材の断面を樹脂で埋め、機械研磨後、電解研磨を行い、その後、この供試材の断面組織を２００〜４００倍の光学顕微鏡で撮影し、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１−１９８６（伸銅品結晶粒度試験方法）に準じて切断法による粒径測定によって行うことができる。具体的には、測定方法に偏りが出ないようにするため、撮影された写真に線材長手方向と４５°の角度を持たせた直線を引き、その直線と交わるそれぞれの粒界間の直線距離を撮影倍率で除して得られた算出値を結晶粒径とした。この測定方法によって、例えば５０個の結晶粒の結晶粒径を求め、求めた（５０個の結晶粒の）結晶粒径から、標準偏差および平均結晶粒径を算出することができる。また、（５０個の）結晶粒径は、複数本の直線を用いるなどして、直線の長さと本数を調節して測定することができる。
【００３５】
なお本出願人は、特許文献１に、外周部並びに内部の結晶粒組織を制御して、高導電性、高い耐屈曲疲労特性、適切な耐力および高い伸び性を示す電気配線体の線材について開示したが、上述した結晶粒の均一性と耐衝撃性との関係については、特許文献１の出願時には定かではなかったため、何ら開示はしていなかった。
【００３６】
本実施形態のような結晶粒組織を有するアルミニウム合金線材を得るには、アルミ合金線材の製造条件などを以下のように制御することにより実現することができる。以下、本実施形態のアルミニウム合金線の好適な製造方法を説明する。
【００３７】
（本発明の一実施例によるアルミニウム合金線材の製造方法）
本発明の一実施例による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 〜０．１００質量％、Ｂ：０〜０．０３０質量％、Ｃｕ：０〜１．００質量％、Ａｇ：０〜０．５０質量％、Ａｕ：０〜０．５０質量％、Ｍｎ：０〜１．００質量％、Ｃｒ：０〜１．００質量％、Ｚｒ：０〜０．５０質量％、Ｈｆ：０〜０．５０質量％、Ｖ：０〜０．５０質量％、Ｓｃ：０〜０．５０質量％、Ｓｎ：０〜０．５０質量％、Ｃｏ：０〜０．５０質量％、Ｎｉ：０〜０．５０質量％、残部：Ａｌおよび不可避不純物である組成を有するアルミニウム合金素材を、溶解、鋳造後に、熱間加工を経て荒引線を形成し、その後、伸線加工を行い、溶体化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、溶体化熱処理は、３００〜４００℃の温度に加熱して保持する第１ステップと、５００℃以上に加熱する第２ステップとの２段熱処理で行なう製造方法によって製造することができる。
【００３８】
本実施形態のアルミニウム合金線材は、具体的な例としては、［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］中間熱処理、［６］第２伸線加工、［７］溶体化熱処理、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が挙げられる。なお、溶体化熱処理前後、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。
【００３９】
［１］溶解
溶解工程では、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た材料を用意し、それを溶解する。
【００４０】
［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。
【００４１】
［４］第１伸線加工
次いで、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。伸線加工前に表面の皮むきを行う場合もあり表面の清浄化がなされるが、行わなくてもよい。
【００４２】
［５］中間熱処理
冷間伸線した加工材に中間熱処理を施す。加工して硬くなった伸線材の柔軟性を取り戻すために軟化させる熱処理として、好ましくは３００〜４５０℃に保持する。時間は均熱が得られれば特に制限しないが、生産性を考え５時間以下の保持時間とすることが好ましい。
【００４３】
［６］第２伸線加工
上記中間熱処理の後、さらに冷間で伸線加工を施す。
【００４４】
［７］溶体化熱処理
冷間伸線した加工材に溶体化熱処理を行う。溶体化とはＭｇ及びＳｉなどの化合物をアルミニウム中に溶け込ませる工程である。本発明の溶体化熱処理は、３００〜４００℃の温度に加熱して保持する第１ステップと、５００℃以上に加熱する第２ステップとの２段熱処理で行なうことが必要である。第一ステップの熱処理温度が３００℃未満であると、再結晶が十分になされず、第二ステップにて不均一な結晶粒成長をしてしまい結晶粒径にばらつきが生じて耐衝撃性が低くなる。また、第一ステップの熱処理温度が４００℃よりも高いと、結晶粒が大きくなりすぎて第二ステップにて線材の線径との関係で結晶粒径が相対的に大きくなってしまい、やはり耐衝撃性が低くなる。第一ステップの熱処理時間は、結晶粒サイズのばらつきを抑えるため１０分以上が好ましく、また、生産性を考えると５時間以内が好ましい。第二ステップの熱処理温度が５００℃未満であると溶体化が十分になされず固溶元素による強化が見込めないばかりか、その後の時効熱処理において十分な析出物が得られず強度が低くなる。よって、本発明の溶体化熱処理は、３００〜４００℃の温度に加熱して保持する第１ステップと、５００℃以上に加熱する第２ステップとの２段熱処理で行なうこととする。なお、第２ステップの熱処理温度の上限値は、５８０℃よりも高いと、結晶粒界から優先的に溶融し、引張強度及び耐衝撃性が低くなる傾向があるため、５８０℃とすることが好ましい。
【００４５】
また、溶体化熱処理における冷却は、少なくとも２００℃の温度までは１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で行うことが好ましい。前記平均冷却速度が１０℃／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、その後に行う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１５℃／ｓ以上であり、更に好ましくは２０℃／ｓ以上である。
【００４６】
［８］時効熱処理
次いで、時効熱処理を施す。時効熱処理は、Ｍｇ及びＳｉの集合体または析出物を出現させるために行う。時効熱処理における加熱温度は、好ましくは１００〜２５０℃である。前記加熱温度が１００℃未満であると、Ｍｇ及びＳｉの集合体または析出物を十分に出現させることができず、引張強度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、Ｍｇ及びＳｉの析出物のサイズが大きくなりすぎるため、導電率は上昇するが、引張強度が不足しがちである。時効熱処理における加熱温度は、好ましくは１００〜２００℃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引張強度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Ｍｇ及びＳｉの析出物量の変化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。
【００４７】
本実施形態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。細物線の場合は例えば、０．１０〜０．５０ｍｍφ、中細物線の場合は０．５０〜１．５０ｍｍφである。本実施形態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、上述した本実施形態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］溶体化熱処理および［８］時効熱処理の工程を行ってもよい。
【００４８】
また、本実施形態では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、高い引張強度および良好な曲げ性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。
【００４９】
本実施形態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備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。また、本発明のアルミニウム合金撚線は、耐衝撃性を評価する手法にて、荷重２．９４Ｎ（３００ｇｆ）にて断線しないように構成し、加えて、本発明のワイヤーハーネスは、端子圧着された電線の耐衝撃性を評価する手法にて、荷重４．９０Ｎ（５００ｇｆ）にて断線しないように構成することが好適である。
【実施例】
【００５０】
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。【００５１】
（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、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｎｉを、表１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、溶湯を調合し、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。次に、第１伸線加工を施し、３５０℃、２時間の中間熱処理を施し、さらに０．３１ｍｍφの線径まで第２伸線加工を行った。次に、表２に示す条件で溶体化熱処理を施した。中間熱処理及び溶体化熱処理とも、線材に熱電対を巻きつけて線材温度を測定した。溶体化熱処理後に、表２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。【００５２】
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、評価した。【００５３】
（Ａ）結晶粒径の標準偏差および平均結晶粒径の測定
「結晶粒径の標準偏差」および「平均結晶粒径」の測定は、以下の方法によって行った。まず、線材長手方向にて線材の中心線を含むように平行に切り出した供試材の断面を樹脂で埋め、機械研磨後、電解研磨を行い、その後、この供試材の断面組織を２００〜４００倍の光学顕微鏡で撮影し、ＪＩＳ  Ｈ  ０５０１−１９８６（伸銅品結晶粒度試験方法）に準じて切断法による粒径測定によって行った。具体的には、測定方法に偏りが出ないようにするため、撮影された写真に線材長手方向と４５°の角度を持たせた直線を引き、その直線と交わるそれぞれの粒界間の直線距離を撮影倍率で除して得られた算出値を結晶粒径とした。この測定方法によって、例えば５０個の結晶粒の結晶粒径を求め、求めた（５０個の結晶粒の）結晶粒径から、標準偏差および平均結晶粒径を算出した。また、（５０個の）結晶粒径は、複数本の直線を用いるなどして、直線の長さと本数を調節して測定した。【００５４】
（Ｂ）引張強度（ＴＳ）の測定
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１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、それらの平均値を求めた。従来同様、断面積が小さい細径線に適用しても断線することなく使用可能とするために、高い引張強度が求められていることから、本発明においても２００ＭＰａ以上を合格レベルとした。【００５５】
（Ｃ）アルミニウム合金撚線の耐衝撃性（Ｉ）の測定
時効熱処理が完了したアルミニウム合金撚線１１は、図１に示すように、一端１２を固定し、他端１３に３００ｇの錘をつけ、一端１２から他端１３までの撚線長を３００ｍｍとし、錘を３００ｍｍの高さまで垂直上方に持ち上げた後に自由落下させたときに撚線が断線するか否かを試験し、耐衝撃性を評価した。なお、表３中に示す耐衝撃性は、撚線が断線しなかった場合を合格として「○」、断線した場合をＮＧ品として「×」として示す。【００５６】
（Ｄ）ワイヤーハーネスの耐衝撃性（ＩＩ）の測定
端子圧着されたワイヤーハーネスのアルミ電線２１の端子固定部分２２を固定し、電線端２３に５００ｇの錘をつけ、端子固定部分２２から電線端２３までの電線長を３００ｍｍとし、錘を３００ｍｍの高さまで垂直上方に持ち上げた後に自由落下させたときにアルミ電線２１が断線するか否かを試験し、耐衝撃性を評価した。なお、表３中に示す耐衝撃性は、電線が断線しなかった場合を合格として「○」、断線した場合をＮＧ品として「×」として示す。【００５７】
実施例、比較例を上記方法にて測定、評価した結果を、表３に示す。【００５８】
【表１】
2016088888.tif 000003
【００５９】
【表２】
2016088888.tif 000004
【００６０】
【表３】
2016088888.tif 000005
【００６１】
表３の結果より、実施例１〜９はいずれも、（アルミニウム合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比および（アルミニウム合金線材の直径）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比が本発明の範囲内であるため、アルミニウム合金線材の引張強度、アルミニウム合金撚線の耐衝撃性（Ｉ）およびワイヤーハーネスの耐衝撃性（ＩＩ）のいずれもが優れていた。一方、比較例１〜６はいずれも、（アルミニウム合金線材の結晶粒径の標準偏差）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比および（アルミニウム合金線材の直径）／（アルミニウム合金線材の平均結晶粒径）の比の少なくとも一方が本発明の範囲外であるため、アルミニウム合金撚線の耐衝撃性（Ｉ）およびワイヤーハーネスの耐衝撃性（ＩＩ）のいずれもが劣っており、また、比較例４〜６は引張強度も劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、上記の構成により、高強度かつ優れた耐衝撃性を有し、細径線にも使用可能な断線しにくい電気配線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、被覆電線およびワイヤーハーネス、ならびに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る。本発明は、特に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、高引張強度及び優れた耐衝撃性を有する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る。
【符号の説明】
【００６３】
１１  アルミニウム合金撚線
１２  アルミニウム合金撚線の一端
１３  アルミニウム合金撚線の他端
２１  ワイヤーハーネスのアルミ電線
２２  ワイヤーハーネスのアルミ電線の端子固定部分
２３  ワイヤーハーネスのアルミ電線の電線端
【図１】
2016088888.tif 000006
【図２】
2016088888.tif 000007
【国際調査報告】
2016088888.tif 000008
2016088888.tif 000009
2016088888.tif 000010
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