(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、
リボン形状を有していることを特徴とするアルミニウム合金材。
【請求項２】
Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．００〜２質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、
リボン形状を有し、幅方向端面が凸曲面で形成されていることを特徴とするアルミニウム合金材。
【請求項３】
Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．０２〜２質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、
リボン形状を有し、幅方向端面が凸曲面で形成されていることを特徴とするアルミニウム合金材。
【請求項４】
ビッカース硬さ（ＨＶ）が１１５以上１９０以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項５】
Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ及びＰｄからなる群から選択された少なくとも１種の金属で覆われていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた導電部材。
【請求項７】
請求項６に記載の導電部材を備えた導電部品。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いたバネ用部材。
【請求項９】
請求項８に記載のバネ用部材を備えたバネ用部品。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた半導体モジュール用部材。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体モジュール用部材を備えた半導体モジュール用部品。
【請求項１２】
請求項１から５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材を用いた構造用部材。
【請求項１３】
請求項１２に記載の構造用部材を備えた構造用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リボン形状を有する高強度のアルミニウム合金材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リボン形状を有する金属材料は、あらゆる用途に利用されている。例えば、特許文献１には、信号伝送用ケーブル等に適した箔導体として、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上で引張強さが７００Ｎ／ｍｍ２以上のＣｕ−Ａｇ系合金からなる銅箔体が開示されている。また、特許文献２には、銅を含む金属から構成されるリボン状導体を備えた同軸ケーブルが開示されている。【０００３】
特許文献１及び特許文献２に開示されているように、リボン形状を有する金属材料としては、銅系材料が広く用いられてきた。しかしながら、新興国における急激な需要増大に伴い、銅の埋蔵量は減少している。また、銅鉱石におけるヒ素等の不純物の含有量が増加する等、銅鉱石の品質が低下している傾向にある。さらに、自動車分野、携帯型の電子機器分野及びウェアラブルデバイス等の分野では、特に部品の軽量化が求められており、銅系材料から比重の小さい材料への代替要求が高い。また、銅系材料を使用する場合には、銅害へ対策を講じる必要がある。銅害とは、銅イオンが有する、ポリマーの自動酸化反応（レドックス反応）を促進させる触媒的作用によって、ポリマーが劣化してしまう現象のことである。ゴムやプラスチックと銅との間の密着性の低下が引き起こされ、絶縁不良や銅の腐食が生じるおそれがある。銅害への対策としては、ポリマーにキレート材を配合することが一般的であるが、高温では効果が小さい。大電流化等に伴う、より高温での使用環境では、新たな対策が必要である。【０００４】
また、鉄系材料に関しても、銅と同様に、軽量化の問題を解決することはできない。また、鉄系材料は耐食性に劣り、電気伝導性及び熱伝導性が低いといった問題がある。【０００５】
そこで、上記のような銅系材料及び鉄系材料が抱える問題点を解消する方法として、銅系材料及び鉄系材料の代わりにアルミニウム系材料を用いることが検討されている。アルミニウムは埋蔵量が豊富であり、銅系材料及び鉄系材料と比較して比重が小さく、導電性が良好である。また、アルミニウムは、ポリマーの自動酸化反応の促進作用が小さいといった利点を有している。その一方で、アルミニウムは、銅系材料及び鉄系材料と比較して強度が低く、疲労寿命特性に劣るといった問題があった。具体的に、リボン形状を有するアルミニウム系材料に対して、引っ張り、捻り又は曲げといった外力がかかると変形しやすく、部材や部品としての機能が低下してしまうといった問題があった。また、リボン形状を有するアルミニウム系材料に対して、外的な振動や、熱的な膨張収縮によって繰返しの変形を与えると、使用途中に疲労破壊してしまうといった問題があった。そのため、従来、リボン形状を有するアルミニウム系材料は、限定的な用途にしか使用することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８２１５７号公報
【特許文献２】特開２０００−３５３４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の目的は、リボン形状を有する銅系材料及び鉄系材料の代替となり得る、リボン形状を有する高強度のアルミニウム合金材、並びに、これを用いた導電部材、導電部品、バネ用部材、バネ用部品、半導体モジュール用部材、半導体モジュール用部品、構造用部材及び構造用部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム合金材が、所定の合金組成を有すると共に、ビッカース硬さ（ＨＶ）が所定の範囲内であることにより、銅系材料及び鉄系材料に匹敵するリボン形状を有する高強度のアルミニウム合金材が得られることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。【０００９】
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
［１］Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有していることを特徴とするアルミニウム合金材。
［２］Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．００〜２質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、
リボン形状を有していることを特徴とするアルミニウム合金材。
［３］Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．０２〜２質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、
ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、
リボン形状を有していることを特徴とするアルミニウム合金材。
［４］ビッカース硬さ（ＨＶ）が１１５以上１９０以下であることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれかに記載のアルミニウム合金材。
［５］幅方向端面が凸曲面で形成されていることを特徴とする、上記［１］から［４］のいずれかに記載のアルミニウム合金材。
［６］Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ及びＰｄからなる群から選択された少なくとも１種の金属で覆われていることを特徴とする、［１］から［６］のいずれかに記載のアルミニウム合金材。
［７］上記［１］から［６］のいずれかに記載のアルミニウム合金材を用いた導電部材。
［８］上記［７］に記載の導電部材を備えた導電部品。
［９］上記［１］から［６］のいずれかに記載のアルミニウム合金材を用いたバネ用部材。
［１０］上記［９］に記載のバネ用部材を備えたバネ用部品。
［１１］上記［１］から［６］のいずれかに記載のアルミニウム合金材を用いた半導体モジュール用部材。
［１２］上記［１１］に記載の半導体モジュール用部材を備えた半導体モジュール用部品。
［１３］上記［１］から［６］のいずれかに記載のアルミニウム合金材を用いた構造用部材。
［１４］上記［１３］に記載の構造用部材を備えた構造用部品。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アルミニウム合金材が、所定の合金組成を有すると共に、ビッカース硬さ（ＨＶ）が所定の範囲内であることにより、銅系材料及び鉄系材料に匹敵するリボン形状を有する高強度のアルミニウム合金材、並びに、これを用いた導電部材、導電部品、バネ用部材、バネ用部品、半導体モジュール用部材、半導体モジュール用部品、構造用部材及び構造用部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１で作製した本発明のアルミニウム合金材を示す写真である。
【図２】図２は、実施例１７で作製した本発明のアルミニウム合金材を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のアルミニウム合金材の好ましい実施形態について、詳細に説明する。
【００１３】
本発明のアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有すると共に、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有していることを特徴とする。
【００１４】
（１）合金組成
本発明のアルミニウム合金材の合金組成とその作用について示す。
＜Ｍｇ：０．２〜１．８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、Ｓｉとの相乗効果によって引張強度を向上させる作用を持つ。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．２質量％未満であると、上記作用効果が不十分である。また、Ｍｇ含有量が１．８質量％を超えると、晶出物が形成され、加工性（伸線加工性や曲げ加工性等）が低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０．２〜１．８質量％であり、好ましくは０．４〜１．０質量％である。
【００１５】
＜Ｓｉ：０．２〜２．０質量％＞
Ｓｉ（ケイ素）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、Ｍｇとの相乗効果によって引張強度や耐屈曲疲労特性を向上させる作用を持つ。しかしながら、Ｓｉ含有量が０．２質量％未満であると、上記作用効果が不十分である。また、Ｓｉ含有量が２．０質量％を超えると、晶出物が形成され、加工性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．２〜２．０質量％であり、好ましくは０．４〜１．０質量％である。
【００１６】
＜Ｆｅ：０．０１〜１．５０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。ここで、金属間化合物とは２種類以上の金属によって構成される化合物をいう。Ｆｅは、Ａｌ中に６５５℃で０．０５質量％しか固溶できず、室温では固溶量が更に少ないため、Ａｌ中に固溶できない残りのＦｅは、Ａｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ系などの金属間化合物として晶出又は析出する。これらのようにＦｅとＡｌとで主に構成される金属間化合物を本明細書ではＦｅ系化合物と呼ぶ。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、Ａｌ中に固溶したＦｅ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％未満であると、これらの作用効果が不十分である。また、Ｆｅ含有量が１．５０質量％を超えると、晶出物が多くなり、加工性が低下する。ここで、晶出物とは、合金の鋳造凝固時に生ずる金属間化合物をいう。したがって、Ｆｅ含有量は０．０１〜１．５０質量％であり、好ましくは０．０５〜０．８０質量％である。なお、鋳造時の冷却速度が遅い場合は、Ｆｅ系化合物の分散が疎となり、悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、Ｆｅ含有量は１．００質量％未満が好ましく、より好ましくは０．６０質量％未満である。
【００１７】
＜残部：Ａｌ及び不可避不純物＞
上述した成分以外の残部は、Ａｌ（アルミニウム）及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、導電率の低下を考慮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、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）、Ｇａ（ガリウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｓｒ（ストロンチウム）等が挙げられる。なお、これらの成分の含有量は、上記成分毎に０．０５質量％以下、上記成分の総量で０．１５質量％以下とすればよい。
【００１８】
また、本発明のアルミニウム合金材は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ及びＰｄからなる群から選択された少なくとも１種の金属で覆われていてもよい。前記金属には、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ及び／またはＰｄを主たる構成元素とした合金や金属間化合物も含まれる。本発明のアルミニウム合金材に前記金属を被覆することで、接触抵抗、半田濡れ性、耐食性等を向上させることができる。
【００１９】
本発明のアルミニウム合金材を前記金属で被覆する方法は、特に限定されず、置換めっき、電解めっき、クラッド（圧接）、溶射等の方法が挙げられる。前記金属の被覆は、軽量化等の点から厚さの薄い方が好ましく、従って、これらの方法のうち、置換めっき、電解めっきが特に好ましい。なお、アルミニウム合金材に前記金属の被覆を形成してから、伸線加工及び／または圧延加工を行ってもよい。また、前記金属で被覆された本発明のアルミニウム合金材の結晶方位をＸ線等によって測定する場合には、金属の被覆を除去してから、アルミニウム合金材の表面にて測定する。
【００２０】
また、本発明のアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．００〜２質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有すると共に、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有していることを特徴とする。さらに、本発明のアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．０２〜２質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有すると共に、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有していることを特徴とする。なお、「Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．００質量％」とは、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種が、実質的に含まれないことを意味する。
【００２１】
（１）合金組成
本発明のアルミニウム合金材の合金組成とその作用について示す。
＜Ｍｇ：０．２〜１．８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、Ｓｉとの相乗効果によって引張強度を向上させる作用を持つ。しかしながら、Ｍｇ含有量が０．２質量％未満であると、上記作用効果が不十分である。また、Ｍｇ含有量が１．８質量％を超えると、晶出物が形成され、加工性（伸線加工性や曲げ加工性等）が低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０．２〜１．８質量％であり、好ましくは０．４〜１．０質量％である。
【００２２】
＜Ｓｉ：０．２〜２．０質量％＞
Ｓｉ（ケイ素）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、Ｍｇとの相乗効果によって引張強度や耐屈曲疲労特性を向上させる作用を持つ。しかしながら、Ｓｉ含有量が０．２質量％未満であると、上記作用効果が不十分である。また、Ｓｉ含有量が２．０質量％を超えると、晶出物が形成され、加工性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．２〜２．０質量％であり、好ましくは０．４〜１．０質量％である。
【００２３】
＜Ｆｅ：０．０１〜１．５０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。ここで、金属間化合物とは２種類以上の金属によって構成される化合物をいう。Ｆｅは、Ａｌ中に６５５℃で０．０５質量％しか固溶できず、室温では固溶量が更に少ないため、Ａｌ中に固溶できない残りのＦｅは、Ａｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ系などの金属間化合物として晶出又は析出する。これらのようにＦｅとＡｌとで主に構成される金属間化合物を本明細書ではＦｅ系化合物と呼ぶ。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、Ａｌ中に固溶したＦｅ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％未満であると、これらの作用効果が不十分である。また、Ｆｅ含有量が１．５０質量％を超えると、晶出物が多くなり、加工性が低下する。ここで、晶出物とは、合金の鋳造凝固時に生ずる金属間化合物をいう。したがって、Ｆｅ含有量は０．０１〜１．５０質量％であり、好ましくは０．０５〜０．２３質量％である。特に、リボン形状への成形性を重視する場合に、０．０５〜０．１７質量％が特に好ましい。
【００２４】
＜Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．００〜２質量％＞
Ｔｉ（チタン）、Ｂ（ホウ素）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ａｕ（金）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｓｎ（スズ）はいずれも、耐熱性を向上させる元素である。これらの成分は、１種のみの単独で含まれていてもよいし、２種以上の組み合わせで含まれていてもよい。特に、腐食環境で使用される場合の耐食性を配慮するとＺｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種が含まれていることが好ましい。なお、上記「含まれている」とは、０．００質量％超のことを意味する。
【００２５】
上記成分が、耐熱性を向上させる機構としては、例えば上記成分の原子半径と、アルミニウムの原子半径との差が大きいために結晶粒界のエネルギーを低下させる機構や、上記成分の拡散係数が大きいために粒界に入り込んだ場合に粒界の移動度を低下させる機構、空孔との相互作用が大きく空孔をトラップするために拡散現象を遅延させる機構、などが挙げられ、これらの機構が相乗的に作用しているものと考えられる。
【００２６】
上記成分の含有量の合計が、０．０２質量％未満であると、耐熱性が不十分である。また、これらの成分の含有量が２質量％を超えると、加工性が低下する。したがって、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種の含有量の合計は、０．０２〜２質量％が好ましく、０．０６〜２質量％がより好ましく、特に好ましくは０．３〜１．２質量％である。
【００２７】
＜残部：Ａｌ及び不可避不純物＞
上述した成分以外の残部は、Ａｌ（アルミニウム）及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、導電率の低下を考慮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、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）、Ｇａ（ガリウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）等が挙げられる。なお、これらの成分の含有量は、上記成分毎に０．０５質量％以下、上記成分の総量で０．１５質量％以下とすればよい。
【００２８】
また、本発明のアルミニウム合金材は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ及びＰｄからなる群から選択された少なくとも１種の金属で覆われていてもよい。前記金属には、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ及び／またはＰｄを主たる構成元素とした合金や金属間化合物も含まれる。本発明のアルミニウム合金材に前記金属を被覆することで、接触抵抗、半田濡れ性、耐食性等を向上させることができる。
【００２９】
本発明のアルミニウム合金材を前記金属で被覆する方法は、特に限定されず、置換めっき、電解めっき、クラッド（圧接）、溶射等の方法が挙げられる。前記金属の被覆は、軽量化等の点から厚さの薄い方が好ましく、従って、これらの方法のうち、置換めっき、電解めっきが特に好ましい。なお、アルミニウム合金材に前記金属の被覆を形成してから、伸線加工及び／または圧延加工を行ってもよい。また、前記金属で被覆された本発明のアルミニウム合金材の結晶方位をＸ線等によって測定する場合には、金属の被覆を除去してから、アルミニウム合金材の表面にて測定する。
【００３０】
このようなアルミニウム合金材は、合金組成や製造方法を組み合わせて制御することにより実現できる。以下、本発明のアルミニウム合金材の好適な製造方法について説明する。
【００３１】
（２）本発明の一実施例によるアルミニウム合金材の製造方法
従来、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等のアルミニウム合金は、溶体化熱処理と時効析出熱処理との組み合わせによって析出硬化させる方法で製造するのが一般的であった。この製造方法は、Ｔ６処理とも言われている。しかしながら、この製造方法で得られる強度レベルは、銅系材料や鉄系材料の強度レベルに対して不十分であった。したがって、本発明の製造方法は、従来のアルミニウム合金材で一般的に行われてきた、Ｍｇ−Ｓｉ化合物を析出硬化させる製造方法とは、高強度化に対するアプローチが大きく異なる。
【００３２】
本発明のアルミニウム合金材の好ましい製造方法では、所定の合金組成を有するアルミニウム合金素材に対し、伸線加工［１］及び圧延加工［２］を行う。以下、詳しく説明する。
【００３３】
伸線加工［１］において用いられるアルミニウム合金素材は、上記合金組成を有するものであれば特に限定されず、例えば、押出材、鋳塊材、熱間圧延材、冷間圧延材等を、使用目的に応じて適宜選択することができる。伸線加工［１］において、加工度ηは好ましくは５以上、より好ましくは６以上、さらに好ましくは７以上である。また加工度の上限は特に規定されないが、通常は１５である。
【００３４】
なお、加工度ηは、加工前の断面積をｓ１、加工後の断面積をｓ２（ｓ１＞ｓ２）とするとき、下記式（１）のように面積の比の対数で表される。
加工度（無次元）：η＝ｌｎ（ｓ１／ｓ２）  ・・・・・（１）
【００３５】
また、加工率Ｒとしては９８．２％以上とすることが好ましく、９９．８％以上とすることがより好ましい。なお、加工率Ｒは、上記ｓ１及びｓ２により、下記式（２）で表される。
加工率（％）：Ｒ＝｛（ｓ１−ｓ２）／ｓ１｝×１００  ・・・・・（２）
【００３６】
本発明では、従来、伸線加工［１］の前に行われてきた時効析出熱処理［０］は、行わない。このような時効析出熱処理［０］は、通常１６０〜２４０℃で、１分〜２０時間、アルミニウム合金素材を保持することにより、Ｍｇ−Ｓｉ化合物の析出を促すものである。しかし、アルミニウム合金素材に対しこのような時効析出熱処理［０］を施した場合には、上記のような高い加工度による伸線加工［１］及び、その後の圧延加工［２］を行うと、材料内部に加工割れが発生してしまう。
【００３７】
伸線加工［１］の後、圧延加工［２］を行う。圧延加工［２］では、伸線加工［１］によって得られた線材がリボン形状になるように加工される。なお、リボン形状を有するアルミニウム合金材を得る方法としては、広幅の板をスリット加工する方法もある。スリット加工とは、微少なクリアランスを設けた工具の間で材料にせん断変形を加えて切断する方法である。このクリアランスは材料の厚みが薄いほど、精密な制御が求められる。そして、クリアランスが狭すぎると、切断された材料のダレが大きくなる。ダレが大きいと、導電特性や機械特性が不十分となってしまう。逆にクリアランスが広すぎると、バリが発生してしまう。バリは電気部品の内部での短絡（ショート）を引き起こしかねない。したがって、本発明では、伸線加工［１］の後、圧延加工［２］を行う方法により、リボン形状を有するアルミニウム合金材を製造するのが好ましい。
【００３８】
圧延加工［２］において、幅拡がり率Ｓは好ましくは１．４〜６．０、より好ましくは１．７〜５．０、更に好ましくは２．０〜４．０、最も好ましくは２．３〜３．５である。なお、幅拡がり率Ｓは、伸線加工［１］後のアルミニウム合金材（線材）の直径をＤ、圧延加工［２］後のリボン形状を有するアルミニウム合金材の幅をＷとするとき、下記式（３）で表される。
幅拡がり率Ｓ＝Ｗ／Ｄ  ・・・・・（３）
【００３９】
本発明では、圧延加工［２］の後に、引抜き加工［３］を行ってもよい。引抜き加工［３］は、圧延加工されたアルミニウム合金材をダイスに通して引き抜くことにより行われる。さらに、本発明では、残留応力の解放や伸びの向上を目的として、圧延加工［２］、若しくは、引抜き加工［３］の後に調質焼鈍［４］を行ってもよい。調質焼鈍［４］は、好ましくは処理温度５０〜１６０℃、保持時間１〜４８時間で行う。調質焼鈍［４］の処理温度が５０℃未満の場合には、残留応力の解放や伸びの向上といった効果が得られにくく、１６０℃を超えると回復や再結晶によって結晶粒の成長が起き、強度が低下する傾向にある。なお、このような熱処理の諸条件は、不可避不純物の種類や量及び、用いるアルミニウム合金素材の固溶・析出状態によって、適宜調節することができる。
【００４０】
本発明では、上述のように、アルミニウム合金素材に対し、高い加工度の加工が行われる。そのため、結果として、長尺のリボン形状を有するアルミニウム合金材が得られる。一方、粉末焼結、圧縮ねじり加工、Ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｏｒｓｉｏｎ（ＨＰＴ）、鍛造加工、Ｅｑｕａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ（ＥＣＡＰ）等のような従来のアルミニウム合金材の製造方法では、このような形状を得ることは難しい。本発明のアルミニウム合金材の長さは、好ましくは１０ｍ以上である。なお、製造時のアルミニウム合金材の長さの上限は特に設けないが、作業性等を考慮し、６０００ｍとすることが好ましい。
【００４１】
また、本発明のアルミニウム合金材は、上述のように加工度を大きくすることが有効であるため、厚みを薄くするほど、本発明の構成を実現し易い。その厚みは、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下、特に好ましくは０．０７ｍｍ以下である。なお、厚みの上限は特に設けないが、３０ｍｍであることが好ましい。
【００４２】
また、上述のように本発明のアルミニウム合金材は、薄く加工されるが、このようなアルミニウム合金材を複数用意して接合し、厚くして目的の用途に使用することもできる。接合の方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、圧接、溶接、接着剤による接合、摩擦攪拌接合等が挙げられる。
【００４３】
また、本発明のアルミニウム合金材は、耐食性や半田付け性を改良するために、表面を銅、ニッケル、スズ、銀、金等の他の金属で被覆してもよい。被覆方法としては、圧接やめっき等が挙げられる。アルミニウム合金材を被覆することによって、疲労寿命を向上させる作用もある。
【００４４】
（３）本発明のアルミニウム合金材の特徴
本発明のアルミニウム合金材は、リボン形状を有している。「リボン形状」とは、平たく細長い形状であることを意味し、テープ状、帯状とも言える。リボン形状を有する本発明のアルミニウム合金材の幅は厚みに対して１．５倍以上であることが好ましい。アルミニウム合金材の複数箇所において幅と厚みを測定し、幅の平均値と厚みの平均値を用いて、厚みに対する幅の比率を算出することができる。ここで、幅とは、アルミニウム合金材の長手方向に対して垂直な方向の長さをいう。後述するように、本発明によるアルミニウム合金材の幅方向端面は凸曲面で形成されている場合があるが、この場合、両端面における凸曲面の頂点の間隔を幅とする。厚みに対する幅の比率が１．５倍未満であると、幅方向端面が凸曲面で形成されている場合に、この形状によって得られる後述する効果が不十分となる。厚みに対する幅の比率は、好ましくは、４倍以上、更に好ましくは８倍以上、最も好ましくは１２倍以上である。比率の上限値は特に設けないが、通常３０倍である。
【００４５】
本発明のアルミニウム合金材は、図１、２に示すように、幅方向端面が凸曲面で形成されていることが好ましい。幅方向端面とは、長手方向に垂直な方向における端面をいう。具体的には、幅方向端面が外側に凸の湾曲形状に形成されていることが好ましい。なお、凸曲面は、一定の曲率を有する１つの円弧からなる円弧状の曲面であってもよく、複数の円弧が連なった曲面であってもよい。上述した製造方法のように、伸線加工［１］と圧延加工［２］によってリボン形状を有するアルミニウム合金材を製造すると、アルミニウム合金材の幅方向端面は、凸曲面で形成される。一方、広幅の板をスリット加工する方法によってリボン形状を有するアルミニウム合金材を製造した場合には、幅方向端面は板表面に対して垂直な平面形状を有しており、湾曲形状に形成されることはない。この幅方向端面の湾曲形状は、材料の端面に付加される曲げやねじれの応力を分散させ、応力集中による疲労破壊を防止する作用がある。
【００４６】
（４）本発明のアルミニウム合金材の特性
［ビッカース硬さ（ＨＶ）］
本発明のアルミニウム合金材は、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０〜１９０である。ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０とは、銅系材料及び鉄系材料と同等の強度である。すなわち、本発明のアルミニウム合金材は、銅系材料及び鉄系材料と同等以上の強度を有する。アルミニウム合金材のビッカース硬さ（ＨＶ）は、好ましくは１０５以上、より好ましくは１１５以上、さらに好ましくは１３０以上、さらにより好ましくは１４５以上、最も好ましくは１６０以上である。ビッカース硬さ（ＨＶ）が１９０を超えると、加工割れが発生し易くなり生産性を低下させるため、好ましくない。
９０以上のビッカース硬さ（ＨＶ）を有するということは、銅系材料と同等以上の疲労寿命が得られるという目安になる。更に、１１５以上のビッカース硬さ（ＨＶ）を有するということは、銅系材料と比較して２倍以上の疲労寿命が得られるという目安になる。これは引張強度で約４３０ＭＰａ以上に相当する。したがって、１１５以上のビッカース硬さ（ＨＶ）を有するアルミニウム合金材は、例えば、繰返しの曲げによって歪みが起こりやすいウェアラブルデバイス用の部材や、振動によって歪みが起こりやすいエンジン或いはモーター周辺の部材に最適である。
【００４７】
ビッカース硬さ（ＨＶ）は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準拠して測定された値とする。なお、すでに部材又は部品となった加工品のビッカース硬さ（ＨＶ）を測定する場合には、加工品を分解して、断面を鏡面研磨し、その断面について測定を行うこともできる。
【００４８】
［導電率］
Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有すると共に、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有している、本発明のアルミニウム合金材は、導電率が４０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。より好ましくは、４５％ＩＡＣＳ以上、さらに好ましくは５０％ＩＡＣＳ以上、最も好ましくは、５５％ＩＡＣＳ以上である。導電率は、４端子法により測定することができる。
【００４９】
（５）本発明のアルミニウム合金材の用途
本発明のアルミニウム合金材は、鉄系材料、銅系材料及びアルミニウム系材料が用いられているあらゆる部材並びに部品に適用可能である。部材とは、アルミニウム合金材を一次加工（例えば、打ち抜き加工、曲げ加工、めっき等）したものをいい、部品とは、部材を用いて組み立てられたものをいう。具体的に、本発明のアルミニウム合金材は、導電部材、導電部品、バネ用部材、バネ用部品、半導体モジュール用部材、半導体モジュール用部品、構造用部材及び構造用部品に用いることができる。
【００５０】
導電部材としては、例えば、電線やケーブル等が挙げられる。導電部材を備えた導電部品としては、例えば、架空送電線、ＯＰＧＷ、地中電線、海底ケーブル等の電力用電線、電話用ケーブルや同軸ケーブル等の通信用電線、有線ドローン用ケーブル、キャブタイヤケーブル、ＥＶ／ＨＥＶ用充電ケーブル、洋上風力発電用捻回ケーブル、エレベータケーブル、アンビリカルケーブル、ロボットケーブル、電車用架線、トロリ線等の機器用電線、自動車用ワイヤーハーネス、船舶用電線、飛行機用電線等の輸送用電線、バスバー、リードフレーム、フレキシブルフラットケーブル、避雷針、アンテナ、コネクタ、端子等が挙げられる。
【００５１】
バネ用部材としては、例えば、コイルバネ、板バネ等が挙げられる。バネ用部材を備えたバネ用部品としては、例えば、コネクタ、スイッチ、端子、ぜんまい等が挙げられる。
【００５２】
半導体モジュール用部材としては、例えば、導体が挙げられる。半導体モジュール用部材を備えた半導体モジュール用部品としては、例えば、ボンディングフラットワイヤが挙げられる。
【００５３】
構造用部材としては、例えば、構造用板材、構造用角材、構造用異型材が挙げられる。構造用部材を備えた構造用部品としては、例えば、建築現場の足場、コンベアメッシュベルト、衣料用の金属繊維、鎖帷子、フェンス、虫除けネット、ジッパー、ファスナー、クリップ、アルミウール、ブレーキワイヤーやスポーク等の自転車用部品、強化ガラスの補強線、パイプシール、メタルパッキン、ケーブルの保護強化材、ファンベルトの芯金、アクチュエータ駆動用ワイヤー、チェーン、ハンガー、防音用メッシュ、棚板等が挙げられる。
【００５４】
近年、高度情報化社会の進展に伴い、データ伝送用のケーブルでは、シールド線として編組構造の銅線が用いられている。これらのシールド線も、リボン形状を有している本発明のアルミニウム合金材とすることで軽量化できる。
【００５５】
また、リボン形状を有している本発明のアルミニウム合金材は、必要に応じて、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等の他の材料の線材と撚り合わせた、撚り線の構造としてもよい。
【００５６】
なお、上述したところは、この発明のいくつかの実施形態を例示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００５８】
（実施例１〜１３、比較例１〜６）
まず、実施例１〜１３及び比較例２〜６では、表１に示す合金組成を有する１０ｍｍφの各棒材を準備した。比較例１では、９９．９９質量％Ａｌからなる１０ｍｍφの棒材を準備した。次に、各棒材を用いて、表１に示す製造条件にて、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製した。【００５９】
なお、表１に示す製造条件Ａ〜Ｊは、具体的に以下のとおりである。加工度及び幅拡がり率Ｓは上記式（１）及び式（３）に示すとおりである。
＜製造条件Ａ＞
準備した棒材に対し、加工度５．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが３．０の圧延加工［２］を行った。なお、仕上げ引抜き加工［３］及び、調質焼鈍［４］は行わなかった。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１５倍であった。
＜製造条件Ｂ＞
伸線加工［１］の加工度を６．５とした以外は、製造条件Ａと同じ条件で行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１０倍であった。
＜製造条件Ｃ＞
準備した棒材に対し、加工度７．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．５の圧延加工［２］を行った。なお、仕上げ引抜き加工［３］及び、調質焼鈍［４］は行わなかった。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は６倍であった。
＜製造条件Ｄ＞
準備した棒材に対し、加工度１０．０の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．０の圧延加工［２］を行った。なお、仕上げ引抜き加工［３］及び、調質焼鈍［４］は行わなかった。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は３倍であった。
＜製造条件Ｅ＞
準備した棒材に対し、加工度５．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが３．０の圧延加工［２］を行った。仕上げ引抜き加工［３］は行わず、１５５℃で４０時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１５倍であった。
＜製造条件Ｆ＞
準備した棒材に対し、加工度６．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが３．０の圧延加工［２］を行った。続いて、仕上げ引抜き加工［３］を行い、１４０℃で１時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１０倍であった。
＜製造条件Ｇ＞
準備した棒材に対し、加工度７．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．５の圧延加工［２］を行った。仕上げ引抜き加工［３］は行わず、８０℃で２４時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は６倍であった。
＜製造条件Ｈ＞
準備した棒材に対し、加工度１０の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．０の圧延加工［２］を行った。仕上げ引抜き加工［３］は行わず、１００℃で２４時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は３倍であった。
＜製造条件Ｉ＞
伸線加工［１］の加工度を２．０とした以外は、製造条件Ｅと同じ条件で行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１５倍であった。
＜製造条件Ｊ＞
準備した棒材に対し、処理温度１８０℃、保持時間５時間の時効析出熱処理［０］を行い、その後、加工度５．５の伸線加工［１］と幅拡がり率Ｓが３．５の圧延加工［２］を行った。比較例６では、圧延加工［２］の途中で加工割れが多発したため、作業を中止した。
＜製造条件Ｋ＞
準備した棒材に対し、伸線加工［１］を行った。比較例３、４では、伸線加工［１］の途中で加工割れが多発したため、作業を中止した。【００６０】
［評価］
上記実施例及び比較例に係るアルミニウム合金材を用いて、下記に示す特性評価を行った。各特性の評価条件は下記の通りである。結果を表１に示す。【００６１】
［１］合金組成
ＪＩＳ  Ｈ１３０５：２００５に準じて、発光分光分析法によって行った。なお、測定は、発光分光分析装置（株式会社日立ハイテクサイエンス製）を用いて行った。【００６２】
［２］ビッカース硬さ（ＨＶ）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準じて、微小硬さ試験機  ＨＭ−１２５（株式会社アカシ（現株式会社ミツトヨ）製）を用いて、ビッカース硬さ（ＨＶ）を測定した。このとき、試験力は０．１ｋｇｆ（０．９８Ｎ）、保持時間は１５秒とした。また、測定位置は、作製したアルミニウム合金材の長手方向に平行な断面において、中心と表層の中間付近の位置（表層側から約１／４中心側の位置）とし、５箇所の測定値の平均値を算出した。なお、測定値の最大値及び最小値の差が１０以上であった場合には、さらに測定数を増やし、１０箇所の測定値の平均値を算出した。ビッカース硬さ（ＨＶ）は大きいほど好ましく、本実施例では、９０以上を合格レベルとした。【００６３】
［３］引張強度
ＪＩＳ  Ｚ２２４１：２００１に準じて、精密万能試験機（株式会社島津製作所製）を用いて、引張試験を行い、引張強さ（ＭＰａ）を測定した。なお、上記試験は、評点間距離を１０ｃｍ、変形速度を１０ｍｍ／分の条件で実施した。また、各アルミニウム合金材について３本ずつ測定を行い、その平均値を算出した。引張強度は大きいほど好ましいが、本実施例では、３５０ＭＰａ以上を合格レベルとした。【００６４】
［４］疲労回数
日本伸銅協会技術標準ＪＣＢＡ−Ｔ３０８（２００２）に準じて、両振りの試験を行った。試験片のセット長さＬは、１２５ＧＰａのヤング率を有する銅系材料に３００ＭＰａの曲げ応力を付与する条件を用いた。板厚ｔの平方根を用いて、
Ｌ＝３６．０６×√ｔ・・・・・・（４）
と表される。作製したアルミニウム合金材について、この条件による材料が破断するまでの繰り返し回数ＮＡを求めた。次に、リボン形状を有するタフピッチ銅について、同じ条件で測定し、繰り返し回数ＮＣを求めた。そして、両者の比Ｐを次式のように求めた。比較となるタフピッチ銅には、作製したアルミニウム合金材と、幅及び厚みが同じであるものを用いた。
Ｐ＝ＮＡ÷ＮＣ・・・・・・（５）
比較となる銅系材料に対する比Ｐは大きいほど好ましいが、本実施例では、１．０以上を合格レベルとした。【００６５】
［５］導電率
ＪＩＳ−Ｋ６２７１：２０１５に基づき、４端子法で２０℃において抵抗値を測定した。測定した抵抗値を、作製したアルミニウム合金材の断面積で除することにより導電率を算出した。導電率は高いほど好ましいが、本実施例では、４０％ＩＡＣＳ以上を合格レベルとした。【００６６】
【表１】
0006430080.tif 000002
【００６７】
表１の結果より、実施例１〜１３に係るアルミニウム合金材は、特定の合金組成を有し、かつ、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有しているため、鉄系材料や銅系材料に匹敵する高い強度（具体的に、引張強度３５０ＭＰａ以上、疲労回数における銅との比が１．０以上）を有し、かつ導電率が４０％ＩＡＣＳ以上と高い値を示すことが分かった。【００６８】
これに対し、比較例１では、金属成分としてＭｇ、Ｓｉ、Ｆｅが含まれていないため、ビッカース硬さ（ＨＶ）が５０であり、引張強度が１６２ＭＰａと低く、銅よりも疲労回数が劣っていた。【００６９】
比較例２では、Ｍｇの含有量及びＳｉの含有量がいずれも０．１７質量％と少ないため、ビッカース硬さ（ＨＶ）が８３であり、引張強度が３０２ＭＰａと低く、銅よりも疲労回数が劣っていた。【００７０】
比較例３では、Ｍｇの含有量が１．８２質量％、Ｓｉの含有量が２．１１質量％と多いため、伸線加工［１］の途中で加工割れが発生し、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製することができなかった。【００７１】
比較例４では、Ｆｅの含有量が１．６２質量％と多いため、伸線加工［１］の途中で加工割れが発生し、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製することができなかった。【００７２】
比較例５では、加工度２．０の伸線加工［１］を行ったため、ビッカース硬さ（ＨＶ）が８６であり、引張強度が３１４ＭＰａと低く、銅よりも疲労回数が劣っていた。【００７３】
比較例６では、伸線加工［１］の前に時効析出熱処理［０］を行ったため、圧延加工［２］の途中で加工割れが発生し、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製することができなかった。【００７４】
以上より、本発明のアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有しているため、鉄系材料や銅系材料に匹敵する高い強度を有し、かつ、高い導電率を有する。そのため、本発明のアルミニウム合金材は、導電部材、導電部品、バネ用部材、バネ用部品、半導体モジュール用部材、半導体モジュール用部品、構造用部材及び構造用部品等に用いることができる。【００７５】
（実施例１４〜２９、比較例７〜１４）
まず、実施例１４〜２９及び比較例８〜１４では、表２に示す合金組成を有する１０ｍｍφの各棒材を準備した。比較例７では、９９．９９質量％Ａｌからなる１０ｍｍφの棒材を準備した。次に、各棒材を用いて、表２に示す製造条件にて、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製した。【００７６】
なお、表２に示す製造条件Ａ〜Ｊは、具体的に以下のとおりである。加工度及び幅拡がり率Ｓは上記式（１）及び式（３）に示すとおりである。
＜製造条件Ａ＞
準備した棒材に対し、加工度５．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが３．０の圧延加工［２］を行った。なお、仕上げ引抜き加工［３］及び、調質焼鈍［４］は行わなかった。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１５倍であった。
＜製造条件Ｂ＞
伸線加工［１］の加工度を６．５とした以外は、製造条件Ａと同じ条件で行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１０倍であった。
＜製造条件Ｃ＞
準備した棒材に対し、加工度７．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．５の圧延加工［２］を行った。なお、仕上げ引抜き加工［３］及び、調質焼鈍［４］は行わなかった。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は６倍であった。
＜製造条件Ｄ＞
準備した棒材に対し、加工度１０．０の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．０の圧延加工［２］を行った。なお、仕上げ引抜き加工［３］及び、調質焼鈍［４］は行わなかった。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は３倍であった。
＜製造条件Ｅ＞
準備した棒材に対し、加工度５．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが３．０の圧延加工［２］を行った。仕上げ引抜き加工［３］は行わず、１５５℃で４０時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１５倍であった。
＜製造条件Ｆ＞
準備した棒材に対し、加工度６．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが３．０の圧延加工［２］を行った。続いて、仕上げ引抜き加工［３］を行い、１４０℃で１時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１０倍であった。
＜製造条件Ｇ＞
準備した棒材に対し、加工度７．５の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．５の圧延加工［２］を行った。仕上げ引抜き加工［３］は行わず、８０℃で２４時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は６倍であった。
＜製造条件Ｈ＞
準備した棒材に対し、加工度１０の伸線加工［１］を行った。その後、幅拡がり率Ｓが２．０の圧延加工［２］を行った。仕上げ引抜き加工［３］は行わず、１００℃で２４時間の調質焼鈍［４］を行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は３倍であった。
＜製造条件Ｉ＞
伸線加工［１］の加工度を２．０とした以外は、製造条件Ｅと同じ条件で行った。作製したアルミニウム合金材の厚みに対する幅の比率は１５倍であった。
＜製造条件Ｊ＞
準備した棒材に対し、処理温度１８０℃、保持時間５時間の時効析出熱処理［０］を行い、その後、加工度５．５の伸線加工［１］と幅拡がり率Ｓが３．５の圧延加工［２］を行った。比較例１３では、圧延加工［２］の途中で加工割れが多発したため、作業を中止した。
＜製造条件Ｋ＞
準備した棒材に対し、伸線加工［１］を行った。比較例９〜１１では、伸線加工［１］の途中で加工割れが多発したため、作業を中止した。【００７７】
［評価］
上記実施例及び比較例に係るアルミニウム合金材を用いて、下記に示す特性評価を行った。各特性の評価条件は下記の通りである。結果を表２に示す。【００７８】
［１］合金組成
ＪＩＳ  Ｈ１３０５：２００５に準じて、発光分光分析法によって行った。なお、測定は、発光分光分析装置（株式会社日立ハイテクサイエンス製）を用いて行った。【００７９】
［２］ビッカース硬さ（ＨＶ）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準じて、微小硬さ試験機  ＨＭ−１２５（株式会社アカシ（現株式会社ミツトヨ）製）を用いて、ビッカース硬さ（ＨＶ）を測定した。このとき、試験力は０．１ｋｇｆ（０．９８Ｎ）、保持時間は１５秒とした。また、測定位置は、作製したアルミニウム合金材の長手方向に平行な断面において、中心と表層の中間付近の位置（表層側から約１／４中心側の位置）とし、５箇所の測定値の平均値を算出した。なお、測定値の最大値及び最小値の差が１０以上であった場合には、さらに測定数を増やし、１０箇所の測定値の平均値を算出した。ビッカース硬さ（ＨＶ）は大きいほど好ましく、本実施例では、９０以上を合格レベルとした。【００８０】
［３］引張強度
ＪＩＳ  Ｚ２２４１：２００１に準じて、精密万能試験機（株式会社島津製作所製）を用いて、引張試験を行い、引張強さ（ＭＰａ）を測定した。なお、上記試験は、評点間距離を１０ｃｍ、変形速度を１０ｍｍ／分の条件で実施した。作製したアルミニウム合金材と、作製後に１２０℃で３０分間加熱したアルミニウム合金材について、各３本ずつ測定を行い、その平均値を算出した。引張強度は大きいほど好ましいが、本実施例では、加熱前のアルミニウム合金材について３５０ＭＰａ以上を合格レベルとした。加熱後のアルミニウム合金材については、引張強度が加熱前のアルミニウム合金材に対して９０％以上であるものを合格「○」とし、９０％未満であるものを不合格「×」とした。【００８１】
［４］疲労回数
日本伸銅協会技術標準ＪＣＢＡ−Ｔ３０８（２００２）に準じて、両振りの試験を行った。試験片のセット長さＬは、１２５ＧＰａのヤング率を有する銅系材料に３００ＭＰａの曲げ応力を付与する条件を用いた。板厚ｔの平方根を用いて、
Ｌ＝３６．０６×√ｔ・・・・・・（４）
と表される。作製したアルミニウム合金材について、この条件による材料が破断するまでの繰り返し回数ＮＡを求めた。次に、リボン形状を有するタフピッチ銅について、同じ条件で測定し、繰り返し回数ＮＣを求めた。そして、両者の比Ｐを下記式（５）のように求めた。比較となるタフピッチ銅には、作製したアルミニウム合金材と、幅及び厚みが同じであるものを用いた。
Ｐ＝ＮＡ÷ＮＣ・・・・・・（５）
比較となる銅系材料に対する比Ｐは大きいほど好ましいが、本実施例では、１．０以上を合格レベルとした。【００８２】
【表２】
0006430080.tif 000003
【００８３】
表２の結果より、実施例１４〜２９に係るアルミニウム合金材は、特定の合金組成を有し、かつ、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有しているため、鉄系材料や銅系材料に匹敵する高い強度（具体的に、引張強度３５０ＭＰａ以上、疲労回数における銅との比が１．０以上）を有することが分かった。また、実施例１４〜２９に係るアルミニウム合金材は、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種を所定量含有しているため、加熱後においても高い引張強度を維持しており、耐熱性にも優れることが分かった。【００８４】
これに対し、比較例７では、金属成分としてＭｇ、Ｓｉ、Ｆｅが含まれていないため、ビッカース硬さ（ＨＶ）が４３であり、引張強度が１５０ＭＰａと低く、銅よりも疲労回数が劣っていた。また、耐熱性にも劣っていた。【００８５】
比較例８では、Ｍｇの含有量及びＳｉの含有量がいずれも０．１７質量％と少ないため、ビッカース硬さ（ＨＶ）が８５であり、引張強度が３２５ＭＰａと、銅よりも疲労回数が劣っていた。また、耐熱性にも劣っていた。【００８６】
比較例９では、Ｍｇの含有量が１．８２質量％、Ｓｉの含有量が２．１１質量％と多いため、伸線加工［１］の途中で加工割れが発生し、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製することができなかった。【００８７】
比較例１０では、Ｆｅの含有量が１．６２質量％と多いため、伸線加工［１］の途中で加工割れが発生し、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製することができなかった。【００８８】
比較例１１では、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種の合計含有量が２．０９質量％と多いため、伸線加工［１］の途中で加工割れが発生し、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製することができなかった。【００８９】
比較例１２では、加工度２．０の伸線加工［１］を行ったため、ビッカース硬さ（ＨＶ）が８７であり、引張強度が３３０ＭＰａと低く、銅よりも疲労回数が劣っていた。【００９０】
比較例１３では、伸線加工［１］の前に時効析出熱処理［０］を行ったため、圧延加工［２］の途中で加工割れが発生し、リボン形状を有するアルミニウム合金材を作製することができなかった。【００９１】
比較例１４では、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種が含まれていないため、耐熱性に劣っていた。【００９２】
以上より、本発明のアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、Ｔｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ及びＳｎから選択される少なくとも１種：合計で０．００超〜２質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有しているため、鉄系材料や銅系材料に匹敵する高い強度を有し、かつ、耐熱性を有する。そのため、本発明のアルミニウム合金材は、導電部材、導電部品、バネ用部材、バネ用部品、半導体モジュール用部材、半導体モジュール用部品、構造用部材及び構造用部品等に用いることができる。
【要約】
本発明の目的は、リボン形状を有する銅系材料及び鉄系材料の代替となり得る、リボン形状を有する高強度のアルミニウム合金材、並びに、これを用いた導電部材、導電部品、バネ用部材、バネ用部品、半導体モジュール用部材、半導体モジュール用部品、構造用部材及び構造用部品を提供することにある。
本発明のアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．２〜１．８質量％、Ｓｉ：０．２〜２．０質量％、Ｆｅ：０．０１〜１．５０質量％、残部：Ａｌ及び不可避不純物からなる合金組成を有するアルミニウム合金材であって、ビッカース硬さ（ＨＶ）が９０以上１９０以下であり、リボン形状を有していることを特徴とする。【図１】
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【図２】
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