(57)【要約】【課題】導電性が良好で、引張強さ及び伸びが高く、かつ、耐熱性も良好なアルミニウム合金編組線を提供するものである。【解決手段】本発明に係るアルミニウム合金編組線２１は、化学組成が、Ｆｅ：０．２〜１．０重量％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０重量％、残余：Ａｌ及び不可避不純物であるアルミニウム合金からなる素線１１を、複数本撚り合わせて形成したものである。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が、
Ｆｅ：０．２〜１．０重量％、
Ｚｒ：０．０１〜０．１０重量％であり、
残余がＡｌ及び不可避不純物であるアルミニウム合金からなる素線を、複数本撚り合わせて形成したことを特徴とするアルミニウム合金編組線。
【請求項２】
複数本の上記アルミニウム合金素線を並行に配列して素線束を形成し、その素線束を、複数束、袋組みに撚り合わせて形成した請求項１記載のアルミニウム合金編組線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金編組線に係り、特に、自動車等の装置の配線材に用いられ、アルミニウムを主成分とする合金からなる編組線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の配線材の配線材料としては、機械的強度および導電率の点から、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、銅又は銅合金は、引張強さ及び導電率は高いものの、比重が高いため、銅又は銅合金からなる配線材を自動車等の装置に適用した場合、配線材の重量割合が増え、装置全体のエネルギー効率の低下を招くという問題がある。
【０００４】
また、高温環境下では、銅又は銅合金自体が軟化するため、配線材の強度が不足するという問題がある。このため、配線材の周りの環境温度が高温になる自動車、特に電気自動車においては、銅又は銅合金からなる配線材の信頼性の確保が困難であった。
【０００５】
さらに、鉄スクラップ中に、銅又は銅合金からなる配線材の銅が、ある一定量以上含まれると、鉄鋼表面に亀裂等の不具合が生じ、鉄のリサイクル性を阻害してしまうため、近年では、配線材のＣｕフリー化が望まれるようになってきている。
【０００６】
一方、アルミニウム合金からなる配線材は、導電率が低いため、ジュール熱が発生し、エネルギー損失が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、アルミニウム合金は、導電率が低く、かつ、引張強さが小さいため、アルミニウム合金からなる配線材の電流溶量及び機械的強度を満足させるためには、配線材の断面積を大きくする必要がある。このため、アルミニウム合金からなる配線材を自動車等の装置に適用した場合、装置全体に占める配線材の容積が大きくなって、大型化を招いてしまい、エネルギー効率を低下させてしまう。
【０００８】
さらに、アルミニウム合金からなる配線材で必要な引張強さを得ようとすると、伸びが低下してしまうことから、可撓性が低下し、屈曲寿命の低下を招くという欠点がある。
【０００９】
また、高温環境下での使用においては、銅又は銅合金と同様の理由で、信頼性の確保が困難であった。
【００１０】
以上より、自動車、特に電気自動車などに使用する配線材（編組線）としては、導電性、引張強さ、及び伸びが高いこと、また、耐熱性が良好であることが望まれている。しかしながら、従来の配線材で、これらをすべて満足するものはなかった。
【００１１】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、導電性が良好で、引張強さ及び伸びが高く、かつ、耐熱性も良好なアルミニウム合金編組線を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るアルミニウム合金編組線は、化学組成が、
Ｆｅ：０．２〜１．０重量％、
Ｚｒ：０．０１〜０．１０重量％、
残余：Ａｌ及び不可避不純物であるアルミニウム合金からなる素線を、複数本撚り合わせて形成したものである。
【００１３】
具体的には、請求項２に示すように、複数本の上記アルミニウム合金素線を並行に配列して素線束を形成し、その素線束を、複数束、袋組みに撚り合わせて形成するものである。
【００１４】
以上により、アルミニウム合金素線の線径がφ０．３ｍｍ以下であるにも関わらず、その引張強さが１００ＭＰａ以上、伸びが１０％以上、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上のアルミニウム合金編組線を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
本発明者らが鋭意研究を行った結果、所定以上の純度を有するアルミニウムに、Ｆｅ及びＺｒを特定の割合で微量添加することで、アルミニウムの特長である低比重および良好な導電性を維持しつつ、機械的強度および伸びが高く、かつ、耐熱性も良好となるということを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
具体的には、本発明に係るアルミニウム合金編組線は、
Ｆｅを０．２〜１．０重量％、好ましくは０．２〜０．７重量％、特に好ましくは０．３〜０．６重量％、
Ｚｒを０．０１〜０．１０重量％、好ましくは０．０１〜０．０５重量％、特に好ましくは０．０２重量％前後含有し、
かつ、残余がＡｌ及び０．０５重量％以下の不可避不純物で構成されるアルミニウム合金で、図１に示す素線１１を形成し、そのアルミニウム合金素線１１を複数本（図１中では６本）並行に配列して素線束１２を形成し、その素線束１２を、図２に示すように、複数束（図２中では１６束）、袋組みに撚り合わせて形成するものである。
【００１８】
アルミニウム合金編組線２１における素線１１の撚り合わせ構造は、特に限定するものではなく、慣用の編組線に用いられている構造であれば、全て適用可能である。
【００１９】
アルミニウム合金素線１１の製造方法は、先ず、純度９９．９５％以上の純アルミニウムからなるＡｌ母材の溶湯中に、Ｆｅ及びＺｒを添加すると共に、それらの添加割合を調整し、前述した化学組成を有するＡｌ合金溶湯を作製する。次に、このＡｌ合金溶湯を用いて鋳造体の形成を行い、その後、その鋳造体に、線材加工および熱処理を施す。これによって、アルミニウム合金素線１１が得られる。
【００２０】
ここで、Ａｌ母材として、純度が９９．９５％以上の純アルミニウムを用いるのは、純度が９９．９５％よりも低いと、得られるアルミニウム合金素線１１において良好な導電率が得られないためである。
【００２１】
また、鋳造体に施す線材加工としては、特に限定するものではないが、例えば、断面減少率（減面率）が８５％以上、好ましくは９０％以上の塑性加工（冷間加工）が挙げられる。
【００２２】
次に、本発明に係るアルミニウム合金編組線の作用を説明する。
【００２３】
本発明のアルミニウム合金編組線２１に用いるアルミニウム合金素線１１は、母材となる純アルミニウムの純度と、ＦｅおよびＺｒの重量比とを規定したことにより、純アルミニウム線と略同等の良好な導電率が得られ、従来のアルミニウム合金のようにジュール熱の発生に伴うエネルギー損失が多くなるということはない。よって、この素線１１を用いた編組線２１を適用した装置、例えば自動車などにおいては、エネルギーの高効率化、すなわちエネルギー効率の向上を図ることができる。
【００２４】
また、Ａｌ以外の元素（Ｆｅ、Ｚｒ等）の含有量は、最大でも１％強であるため、素線１１を構成するアルミニウム合金の比重は純アルミニウムと略同等である。よって、この素線１１を用いた編組線２１を自動車等の装置に適用しても、編組線２１の重量割合は純アルミニウム編組線の場合と略同等であり、その結果、装置全体の重量を小さくすることができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００２５】
また、素線１１は、純アルミニウム線と略同等の良好な導電率を有し、かつ、室温での引張強さは純アルミニウム線よりも高いことから、素線１１の電流溶量及び機械的強度を満足させるために、素線１１の断面積を大きくする必要はない。例えば、線径がφ０．３ｍｍ以下、好ましくはφ０．２ｍｍ以下、より好ましくはφ０．１ｍｍ前後の極細線に形成することができる。よって、この素線１１を用いた編組線２１の断面積を小さく抑えることができ、装置全体に占める編組線２１の容積が小さくなり、その結果、装置の容積を小さくすることができる。
【００２６】
また、素線１１は、純アルミニウム素線と比較して室温での引張強さは同等以上で、かつ、伸びは著しく高い。よって、この素線１１からなる素線束１２を用いて袋組みに撚り合わせる際の加工性が容易となり、また、それによって得られる編組線２１の可撓性が良好となる。その結果、従来の編組線と比較して編組線２１の屈曲寿命が向上する。
【００２７】
また、本発明の編組線２１は、高温環境下においても引張強さは殆ど低下せず、高温強度が良好であることから、この編組線２１は高温環境下での信頼性が高い。よって、この編組線２１を、高温耐熱性が要求される装置、例えば電気自動車に適用すれば、自動車の信頼性を著しく向上させることができる。
【００２８】
本発明のアルミニウム合金編組線２１は、自動車用配線材の他にも、自動車用ハーネス、通信ケーブルなどにも適用することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明に係る編組線の素線径および編組線の構成などは、これらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
素線母材として純度９９．９５％のＡｌを用いて、化学組成がＡｌ−０．６Ｆｅ−０．０２Ｚｒ（重量％）のアルミニウム合金を鋳造し、その鋳造体に断面減少率９０％の塑性加工（減面加工）を施して素線を形成する。この素線に２５０〜３５０℃で約１時間の熱処理を施し、線径がφ０．１ｍｍのアルミニウム合金素線を作製した（試料１）。
【００３２】
（比較例１）
素線母材として純度９９．９５％のＡｌを用いて純アルミニウム鋳造体を作製し、その後は、実施例１と同様にして線径がφ０．１ｍｍのアルミニウム素線を作製した（試料２）。
【００３３】
実施例１及び比較例１の各素線（試料１，２）について、導電率（％ＩＡＣＳ）、室温（２０℃）での引張強さ（ＭＰａ）、伸び（％）、及び高温環境下（２８０℃）での強度残存率（％）を測定した。尚、高温環境下での強度残存率は、（２８０℃での引張強さ×１００／室温での引張強さ）によって求めた。各配線材のそれぞれの測定値を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004060007.tif 000003
【００３５】
表１から明らかなように、実施例１の素線（試料１）と比較例１の素線（試料２）とを比較すると、試料１の導電率（６０．３％ＩＡＣＳ）は試料２のそれ（６２．２％ＩＡＣＳ）よりやや劣るものの、略同等であるといえる。
【００３６】
一方、試料１の常温の引張強さは１３０ＭＰａであり、試料２のそれ（１２０ＭＰａ）よりも高強度であった。また、試料１の伸びは１５％であり、試料２のそれ（５％）の３倍以上であった。さらに、試料１の強度残存率は９６％であり、試料２のそれ（５８％）の１．５倍以上であった。
【００３７】
以上より、試料１のアルミニウム合金素線は、純アルミニウム素線と略同等の導電率を有し、室温での引張強さは純アルミニウム素線よりも良好で、伸び及び高温強度は純アルミニウム素線よりも極めて良好であることがわかる。
【００３８】
また、試料１のアルミニウム合金素線を用い、図１及び図２に示したように、素線を６本並行に配列して素線束を形成し、この素線束を１６束用いて、内径φ４ｍｍの袋組みに撚り合せ、アルミニウム合金編組線を作製した。この編組線は、素線束を袋組みに撚り合わせる際の加工性が容易であった。また、得られた編組線の可撓性は良好であることが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、化学組成が、
Ｆｅ：０．２〜１．０重量％、
Ｚｒ：０．０１〜０．１０重量％、
残余：Ａｌ及び不可避不純物であるアルミニウム合金からなる素線を、複数本撚り合わせることで、導電性が良好で、引張強さ及び伸びが高く、かつ、耐熱性も良好なアルミニウム合金編組線が得られるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】編組線を構成する素線束の断面図である。
【図２】本発明に係るアルミニウム合金編組線の断面図である。
【符号の説明】
１１　アルミニウム合金素線
１２　素線束
２１　アルミニウム合金編組線
【図１】
2004060007.tif 000004
【図２】
2004060007.tif 000005