(57)【要約】【課題】  締結初期に強い応力でかしめることができ、１７０℃前後の温度環境で長時間放置された場合であっても強度低下し難く、導電性や耐食性に優れ、応力緩和が小さいアルミニウム合金板、その製造方法及びアルミニウム合金製端子を提供する。【解決手段】  本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、純度が９９．０質量％以上のアルミニウムよりなる皮材と、Ｃｕ：０．２〜０．９質量％、Ｍｇ：０．６〜１．４質量％含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、不可避的不純物のうち、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下に制限したアルミニウム合金よりなる芯材とを備えるクラッド板であって、皮材のクラッド率を２〜１０％とし、芯材の結晶粒径を３５〜３００μｍとした。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度が９９．０質量％以上のアルミニウムよりなる皮材と、
Ｃｕ：０．２〜０．９質量％、Ｍｇ：０．６〜１．４質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下に制限したアルミニウム合金よりなる芯材とを備えるかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板であって、
前記皮材のクラッド率が２〜１０％であり、芯材の結晶粒径が、３５〜３００μｍであることを特徴とするかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板。
【請求項２】
かしめ加工に相当する、加工率３０％の加工を付与して、１６０℃の温度条件下で１００時間保持した後の応力緩和率が６０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板。
【請求項３】
純度が９９．０質量％以上のアルミニウムの鋳塊を均質化熱処理した後に熱間圧延し、皮材用の板材を作製すると共に、
Ｃｕ：０．２〜０．９質量％、Ｍｇ：０．６〜１．４質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下に制限したアルミニウム合金からなる芯材用の鋳塊を作製し、この芯材用の鋳塊を均質化熱処理する第一工程と、
熱間圧延において、前記第一工程で作製した皮材用の板材と芯材用の鋳塊とを、最終冷間圧延後の前記皮材のクラッド率が２〜１０％となるように張り合わせた後、加熱して熱間圧延する第二工程と、
前記第二工程後の冷間圧延において、加工率７〜６０％で最終冷間圧延する第三工程と、
前記第三工程後に熱処理と冷却を行う第四工程と、
を含むことを特徴とするかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法。
【請求項４】
前記熱間圧延と前記最終冷間圧延との間に、冷間圧延及び中間焼鈍を行うことを特徴とする請求項３に記載のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板を用いて製造されたことを特徴とするアルミニウム合金製端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かしめ加工用アルミニウム合金クラッド板、その製造方法及びそれを用いて製造されたアルミニウム合金製端子に係り、特に、１７０℃程度の温度域でも応力緩和することなく使用できるかしめ加工用アルミニウム合金板、その製造方法及びアルミニウム合金製端子に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金は軽量で強度が高く、熱及び電気伝導性、並びに耐食性に優れていることから、飲料缶及び鍋等の日用品、エンジン及びその周辺部品、並びに電線等の幅広い分野で使用されている。
【０００３】
その一方で、アルミニウム合金は、例えば、ボルト形状に加工した後にネジ止めに供した場合、１２０〜１６０℃程度の温度環境下で長期間使用すると応力緩和により締結強度が低下し易いことから、この温度範囲で使用されることはなかった。
【０００４】
かしめ加工を行った場合も同様に、１２０〜１６０℃の温度範囲では応力緩和によってかしめ強度が低下し易いことから、かしめ部を有する部品にアルミニウム合金を使用することはなかった。
【０００５】
前記したように、アルミニウム合金は、１２０〜１６０℃程度の温度条件下ではクリープなどにより応力緩和現象が顕著となる。そのため、単独で使用されることはほとんどなく、ボルト止め又はねじ切り等においてはＳＵＳ等の他の金属と併用（クラッド板）され、また、多少の変形が許容できる用途に限定して使用されているのが現状であった。
【０００６】
一方、銅合金は導電性が優れていることから、電線や端子等に使用されており、その多くの部分でかしめ加工が施され、応力緩和性は一般的な評価試験となっている（例えば、非特許文献１参照）。
また、１２０〜１６０℃の温度下での銅合金の応力緩和性は、Ｃ２６００（７０％Ｃｕ−Ｚｎ合金）を１６０℃の温度に１０００時間保持した場合、残存応力２０％以下（応力緩和８０％強）であることが開示されている（例えば、非特許文献２参照）。
【非特許文献１】村上陽太郎編、「銅および銅合金の基礎と工業技術」、第１版、日本伸銅協会、昭和６３年５月２５日、ｐ．３８４
【非特許文献２】村上陽太郎編、「伸銅品データブック」、第１版、日本伸銅協会、平成９年８月１日、ｐ．１８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、銅合金で作製された端子等では軽量化を図ることができない。端子等についても軽量化を追求すると、変形が許容されない部品であってもアルミニウム合金を使用する必要性が生じる場合がある。アルミニウム合金製の端子では１７０℃程度の温度範囲で長期間使用した場合、応力緩和によって端子のかしめ部に緩みが生じて通電が遮断される、或いは、端子から電線が抜けてしまうといった問題が生じる虞があった。このため、クリープ又は応力緩和が少ないアルミニウム合金の開発が強く要望されている。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、初期に強い応力でボルト締め及びかしめることができ、また、１７０℃程度の温度環境で長時間放置された場合であっても強度低下が少なく、更に、１７０℃程度の温度範囲で用いた場合であっても応力緩和が小さく、導電性や耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド板、その製造方法及びそれを用いたアルミニウム合金製端子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
アルミニウム合金板の応力緩和性が劣るということは、アルミニウム合金に固有の問題点であるが故に従来課題ともなっていなかった。
しかし、本発明者らは、近年のかしめ加工品の軽量化の要求に応じるべく、鋭意実験研究した結果、アルミニウム合金クラッド板の皮材及び芯材の組成や製造方法等を適切に規定することにより、応力緩和が少なく、かつ、耐食性に優れたアルミニウム合金並びにその好適な製造条件を見出すことに成功し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、純度が９９．０質量％以上のアルミニウムよりなる皮材と、Ｃｕ：０．２〜０．９質量％、Ｍｇ：０．６〜１．４質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下に制限したアルミニウム合金よりなる芯材とを備えるかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板であって、前記皮材のクラッド率が２〜１０％であり、芯材の結晶粒径が、３５〜３００μｍであることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
このように、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、皮材の純度と芯材のアルミニウム合金に含まれる合金の組成とを適切に規定したので強度が高く、芯材の結晶粒径を適切な範囲に規定しているので、かしめ加工時の肌割れや肌荒れを抑制し、かつ、粒界の面積も大きくなり、１７０℃程度の温度条件下で長期間放置した場合であっても応力緩和が小さくなる。
また、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、皮材を純アルミニウムとしたので、この皮材の表面に犠牲防食効果が作用し、アルミニウム合金のみで合金クラッド板を作製した場合と比較して耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド板を得ることができる。
また、このかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、皮材のクラッド率を適切な範囲に規定したので、皮材と芯材との圧着性が良好であるとともに、高い強度を付与することができる。
【００１２】
また、このかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、かしめ加工に相当する、加工率３０％の加工を付与して、１６０℃の温度条件下で１００時間保持した後の応力緩和率が６０％以下であることが好ましい（請求項２）。
このように、前記の一定条件下における応力緩和率を適正な数値以上に規定するので、１７０℃程度で長期間放置した場合であっても、応力緩和を小さく保つことが可能となる。
【００１３】
本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法は、純度が９９．０質量％以上のアルミニウムの鋳塊を均質化熱処理した後に熱間圧延し、皮材用の板材を作製すると共に、Ｃｕ：０．２〜０．９質量％、Ｍｇ：０．６〜１．４質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下に制限したアルミニウム合金からなる芯材用の鋳塊を作製し、この芯材用の鋳塊を均質化熱処理する第一工程と、熱間圧延において、前記第一工程で作製した皮材用の板材と芯材用の鋳塊とを、最終冷間圧延後の前記皮材のクラッド率が２〜１０％となるように張り合わせた後、加熱して熱間圧延する第二工程と、前記第二工程後の冷間圧延において、加工率７〜６０％で最終冷間圧延する第三工程と、前記第三工程後に熱処理と冷却を行う第四工程と、を含むことを特徴とする（請求項３）。
【００１４】
このように、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法では、第一工程で所定純度のアルミニウムの鋳塊から皮材用の板材を作製し、また、所定の組成のアルミニウム合金からなる芯材用の鋳塊を作製することができる。そして、第二工程でこの皮材用の板材と芯材用の鋳塊とを張り合わせた後、加熱して熱間圧延を行うことによってこれらを強固に圧着することができる。なお、第二工程において張り合わせる皮材用の板材及び芯材用の鋳塊の厚さを適宜変更し、最終冷間圧延後の皮材のクラッド率を所定の範囲とすることで所望の強度を得ることができる。次に、第三工程で７〜６０％の加工率をもって最終冷間圧延を行うことにより、芯材の結晶粒径が適切な大きさとなり、適度な強度を実現することができる。そして、第四工程で適切な条件で熱処理と冷却を行うことにより、締結部品に必要な強度を保持することができる。
【００１５】
なお、このかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法は、前記熱間圧延と前記最終冷間圧延との間に、冷間圧延及び中間焼鈍を行うのが好ましい（請求項４）。冷間圧延及び中間焼鈍を行うことによって、より好ましい強度を得ることができる。
【００１６】
そして、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、アルミニウム合金製端子、すなわち、自動車用部品の端子として用いることができる（請求項５）。このアルミニウム合金製端子は、本発明で規定する要件を満たすアルミニウム合金クラッド板で構成されているので、１７０℃程度の温度環境で使用しても応力緩和を小さくすることができ、導電性や耐食性も良い端子を具現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、初期に強い応力でボルト締めやかしめを行うことができる。また、１７０℃程度の温度環境で長時間放置した場合であっても強度低下が少なく、かつ、応力緩和が小さく、更に、耐食性に優れたかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板を提供することができる。
また、本発明によれば、前記のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板を製造するのに好適な製造方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、軽量で腐食し難く、導電性に優れ、応力緩和が小さいアルミニウム合金製の端子を好適に提供することができる。特に、自動車用部品の端子として好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板、その製造方法及びそれを用いたアルミニウム合金製端子について詳細に説明する。
【００１９】
［かしめ加工用アルミニウム合金クラッド板］
初めに、本発明に係るかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板について説明する。
端子等の導電体用途には、導電性が高いこと（表面の接触抵抗が小さいこと）が要求され、アルミニウム及びアルミニウム合金の中では、ＪＩＳ Ｈ ４０００で１０００系として規定されている純アルミニウム（純度が９９．０質量％以上）が適しているのは明らかである。しかしながら、純アルミニウムは強度が低いため、強い応力でのボルト締め及びかしめ加工ができず、また、応力緩和も大きいため、１７０℃程度の温度環境に長時間放置されると締結部に緩みが生じる可能性が高い。
【００２０】
一方、かしめ加工用合金として強度が高く、応力緩和が小さいアルミニウム合金としては、ＪＩＳ Ｈ ４０００に６０００系として規定されているアルミニウム合金を用いるのが好ましいが、純アルミニウムと比較すると表面の接触抵抗や耐食性が劣る。
【００２１】
そこで、本発明者等は、純アルミニウムからなるアルミニウム板と６０００系のアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板とを用いたクラッド板とすることで、それぞれの特徴を兼ね備え、導電体用途に必要な特性を満足するかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板とすることができた。
【００２２】
すなわち、純度が９９．０質量％以上のアルミニウムよりなるアルミニウム板を皮材として用いることにより導電性（接触抵抗）及び耐食性の要求を満足させ、Ｃｕ：０．２〜０．９質量％、Ｍｇ：０．６〜１．４質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下に制限した組成を有するアルミニウム合金板を芯材として用いてクラッド率を２〜１０％とし、芯材の結晶粒径を３５〜３００μｍとすることによりかしめ加工性、かしめ強度及び応力緩和性の要求を満足させることとした。
【００２３】
［皮材］
まず、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の皮材について説明する。
（純度が９９．０質量％以上のアルミニウム）
皮材には、表面の接触抵抗を小さくして導電性を高めるため、及び耐食性を高めるために、純度が９９．０質量％以上の純アルミニウムを用いる。純度が９９．０質量％未満では、かしめ加工用合金に要求される導電性や接触抵抗を満足することができない。また、純度が低いと犠牲防食効果を有効に得ることができない。従って、本発明の皮材に用いるアルミニウムの純度は９９．０質量％以上とする。
【００２４】
［芯材］
次に、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の芯材の組成のうち、必須の元素であるＣｕ及びＭｇの含有量の限定理由について説明する。
（Ｃｕ：０．２〜０．９質量％）
Ｃｕは板の強度向上、及び粗大なβ′相（Ｍｇ−Ｓｉ）の析出による応力緩和を抑制するために添加する。Ｃｕ含有量が０．２質量％未満では十分な効果が得られない。また、Ｃｕ含有量が０．９質量％を超えると、これらの効果が飽和するとともに、粗大析出物が形成されるため、かしめ加工性が低下する。従って、Ｃｕ含有量は０．２〜０．９質量％とする。
【００２５】
（Ｍｇ：０．６〜１．４質量％）
本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板を用いて例えば、端子等の締結部品を形成し、この端子を用いて他の部材をかしめて使用する場合において、初期に強くかしめるためには、その端子にある程度の強度及び伸びが必要である。これらの効果を得るためには、Ｍｇを０．６質量％以上含有していることが必要である。但し、Ｍｇ含有量が１．４質量％を超えると、１７０℃以下の温度域であっても固溶限を超えてしまい、Ｍｇ単独でも析出して空孔移動を生じてしまうため、応力を緩和し易くなる。従って、Ｍｇ含有量は０．６〜１．４質量％とする。
【００２６】
以下、芯材を構成するアルミニウム合金の組成のうち、不可避的不純物として含まれる元素であるＳｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉ及びＺｒの含有量を制限した理由について説明する。これらの不可避的不純物は含有しない（すなわち、０．０質量％）ことが望ましいが、本発明においては以下に示す含有量以下であれば問題なく使用することができる。
（Ｓｉ：０．８質量％以下）
不可避的不純物元素であるＳｉは、１６０℃で長時間保持されると過時効状態の粗大なβ′相組織となり、空孔移動を生じて応力を緩和し易くなる。従って、Ｓｉ含有量は０．８質量％以下とする。なお、本質的にはＳｉは全く含有されないことが望ましいが、通常の生産においては０．４〜０．６質量％程度が含有されることが多く、その場合はＣｕを添加して粗大なβ′相の析出及び空孔の移動を抑制する。
【００２７】
（Ｆｅ：０．６質量％以下）
Ｆｅの含有量が０．６質量％を超えると結晶粒が微細化され易くなるため、結晶粒径が３５μｍ未満となる。結晶粒径が３５μｍ未満になると空孔の消滅サイトである粒界までの距離が短くなり、かつ、粒界の面積も大きくなるため、応力緩和性が劣化する。従って、Ｆｅ含有量は０．６質量％以下とする。
【００２８】
（Ｍｎ：０．１５質量％以下）
Ｍｎの含有量が０．１５質量％を超えると応力緩和性が低下する。従って、Ｍｎ含有量は０．１５質量％以下とする。
【００２９】
（Ｃｒ：０．３質量％以下）
Ｃｒの含有量が０．３質量％を超えると結晶粒を微細化し易くなるので、応力緩和性が低下する。従って、Ｃｒ含有量は０．３質量％以下とする。
【００３０】
（Ｚｎ：０．３質量％以下）
Ｚｎの含有量が０．３質量％を超えると応力緩和性が低下する。従って、Ｚｎ含有量は０．３質量％以下とする。
【００３１】
（Ｔｉ：０．１質量％以下）
Ｔｉは鋳塊組織微細化に寄与するが、その含有量が０．１質量％を超えると応力緩和性が低下する。従って、Ｔｉ含有量は０．１質量％以下とする。
【００３２】
（Ｚｒ：０．１５質量％以下）
Ｚｒは含有量が０．１５質量％を超えると巨大化合物Ａｌ3Ｚｒを生成し易くなり、かしめ加工性を劣化させる。従って、Ｚｒ含有量は０．１５質量％以下とする。
【００３３】
（クラッド率：２〜１０％）
皮材のクラッド率が２％未満であると、クラッド圧延における圧着性が低下して製造が困難となる。また、クラッド率が１０％を超えると強度が低下する。従って、皮材のクラッド率は２〜１０％とする。
【００３４】
［かしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法］
次に、本発明に係るかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法について詳細に説明する。
本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法としては、まず、純度が９９．０質量％以上のアルミニウムの鋳塊を均質化熱処理（５５０〜６３０℃）した後、熱間圧延することで皮材用の板材を作製する（第一工程）。なお、最終冷間圧延後における皮材のクラッド率が２〜１０％となるよう、芯材の鋳塊の厚さに応じて皮材用の板材の板厚を適宜調節する。
また、Ｃｕ：０．２〜０．９質量％、Ｍｇ：０．６〜１．４質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．１５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下に制限したアルミニウム合金の鋳塊を均質化熱処理（４５０〜５５０℃）することで芯材用の鋳塊を作製する（同じく第一工程）。
【００３５】
その後、皮材用の板材と芯材用の鋳塊とを張り合わせ、加熱した後に熱間圧延を行う（第二工程）。
更にその後、加工率７〜６０％で最終冷間圧延を行う（第三工程）。このとき、最終冷間圧延の加工率が７％未満では最終的な熱処理後の再結晶粒が粗大になり過ぎ、６０％を超えると再結晶粒が微細となり過ぎる。
更に、熱処理として、５００〜５７０℃の温度で１時間以下保持し、その後１℃／秒以上の速度で冷却することが望ましい（第四工程）。このとき、加熱温度が５００℃未満では構成元素の固溶が充分でなく、かしめ加工時に目的とする強度及び使用時に必要とされる耐応力緩和性が得られ難く、加熱温度が５７０℃を超えるとバーニングの懸念がある。また、加熱時間が１時間より長くなると結晶粒径が粗大化し過ぎる。
【００３６】
なお、この製造方法においては、均質化熱処理及び熱間圧延等を行った後、冷間圧延及び中間焼鈍を行い、その後、加工率７〜６０％で最終冷間圧延し、熱処理を行うこともできる。その際の中間焼鈍条件としては、３４０〜４００℃の温度で３０分以上行うことが望ましい。
【００３７】
前記組成の皮材と芯材とを用いて、このような条件の製造方法でアルミニウム合金クラッド板を作製すると、本発明で所望する性能を備えたかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板を具現することができる。
【００３８】
（芯材の結晶粒径：３５〜３００μｍ）
芯材の結晶粒径が３５μｍ未満であると、空孔の消滅サイトである粒界までの距離が短くなり、かつ、粒界の面積も大きくなるため、応力緩和性が劣化する。一方、芯材の結晶粒径が３００μｍを超えると、かしめ加工時に肌割れや荒れの原因となる。従って、本発明においては、芯材の結晶粒径を３５〜３００μｍとする。
【００３９】
そして、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法によって作製されたかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板は、かしめ加工に相当する、加工率３０％の加工を付与して、１６０℃の温度条件下で１００時間保持した後の応力緩和率が６０％以下であるようにすることが好ましい。
かしめ加工に相当する、加工率３０％の加工を付与して、１６０℃の温度条件下で１００時間保持した後の応力緩和率が６０％を超えると、実使用において締結部に緩みが生じて通電が遮断される。或いは、端子から電線が抜けてしまうなどの問題が発生し易くなる。そこで、同条件での応力緩和率は６０％以下とする。
【００４０】
［アルミニウム合金製端子］
次に、図１から図３を参照して本発明に係るアルミニウム合金製端子について説明する。なお、図１（ａ）は自動車用蓄電池電線板端子を示す平面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。また、図２（ａ）は自動車用丸形板端子を示す平面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。更に、図３（ａ）は本発明のアルミニウム合金製端子が配線に取り付けられた状態の一例を示す斜視図であり、図３（ｂ）はその接続部を示す拡大図である。
【００４１】
図１から図３に示す本発明のアルミニウム合金製端子は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車及び従来のガソリン車等におけるモーターとインバータとの間、バッテリーとインバータとの間及びバッテリーとリレーボックスとの間（いずれも図示せず）を接続する配線等に取り付ける、自動車用部品の端子として好適に使用することができる。
【００４２】
なお、これらの端子は、常法により製造することができる。例えば、前記本発明に係るかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法によって製造したかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板を、所定の形状の金型を有する金型装置に供することにより、任意の形状の端子を得ることができる。
このように、本発明に係るかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板を用いた端子は、所定の組成を有するので耐食性及び導電性に優れるとともに、アルミニウムとアルミニウム合金によって構成されているので、従来用いられてきた銅合金製の端子より軽量であり、自動車部品の端子として広く活用され得る。
【実施例】
【００４３】
次に、本発明の要件を満たす発明例の効果について、本発明の要件のうちいずれかを満たさない比較例の効果と比較して具体的に説明する。すなわち、発明例と比較例について、以下の第１実施例から第３実施例に記載する試験及び評価を行った。なお、第１実施例から第３実施例で示されている表１から表６において下線が付されている数字等は、本発明で規定する要件や所定の評価結果を満足していないことを示している。
＜第１実施例＞
第１実施例では、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板について説明する。
皮材の化学成分としては、表１に示すように、純度が９８．５〜９９．５質量％のアルミニウムを使用した。また、芯材としては、同じく表１に示すように、合金番号１〜２５に表す化学成分を有するアルミニウム合金を使用した。なお、表１中で下線が付されているものは、化学組成が本発明で規定する範囲から外れていることを示している。
【００４４】
そして、皮材用のアルミニウムの板材及び芯材用のアルミニウム合金の鋳塊を用いて、クラッド圧延により合金番号１〜２５に示すアルミニウム合金クラッド板を作製した。
合金番号１〜２５に示すアルミニウム合金クラッド板の製造方法としては、まず、表１中の純度を有するアルミニウムの鋳塊を６００℃で均質化熱処理した後、熱間圧延して皮材用の板材を作製する。また、表１中の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を５１０℃で均質化熱処理することで芯材用の鋳塊とした後、これらを張り合わせて再加熱し、熱間圧延した後に冷間圧延及び中間焼鈍（３７０℃×４時間）を行った。その後、加工率を５０％として最終冷間圧延を施し、板厚が１．５ｍｍのアルミニウム合金板とした。なお、このときの皮材のクラッド率は５％とした。
次に、５３０℃の温度条件下で３０秒間保持した後、５℃／秒の速度で冷却した。このようにして合金番号１〜２５に示すアルミニウム合金クラッド板を作製した。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
表１に示すように、合金番号１〜１３のアルミニウム合金クラッド板は本発明の要件を満たす発明例であって、本発明で規定した範囲内の組成を有するものである。
【００４７】
一方、合金番号１４〜２５のアルミニウム合金クラッド板は、本発明の要件を満たさない比較例である。
すなわち、合金番号１４のアルミニウム合金クラッド板は、皮材のアルミニウムの純度が９８．５％と下限値未満である。また、合金番号１５及び１６のアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＣｕの含有量が本発明で規定した範囲の下限値未満又は上限値を超えているものであり、合金番号１７及び１８のアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＭｇの含有量が本発明で規定した範囲の下限値未満又は上限値を超えているものである。更に、合金番号１９〜２５のアルミニウム合金クラッド板は、芯材における不可避的不純物であるＳｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉ及びＺｒが各々本発明で規定した範囲の上限値を超えているものである。
これら合金番号１〜２５に示す各発明例及び各比較例を用いて下記の試験及び評価を行った。
【００４８】
〔引張特性〕
合金番号１〜２５のアルミニウム合金クラッド板について、引張り方向が圧延方向と平行となるようにＪＩＳ Ｚ ２２０１に記載されている５号試験片を作製した。その後、各アルミニウム合金板の５号試験片について、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に記載されている金属材料引張試験方法による引張試験を実施し、引張強さ、耐力及び伸びを求めた。
【００４９】
〔かしめ加工性〕
かしめ加工性の評価は、９０°曲げ試験（Ｒ＝０．５）によって行った。肌荒れ及び肌割れが発生しなかったものをかしめ加工性が良好であると評価して「○」とし、肌荒れ及び肌割れが発生したものを不良であると評価して「×」とした。
【００５０】
〔かしめ強度〕
かしめ強度は、かしめ加工後の剛性で評価した。なお、かしめ強度は板厚及び耐力に比例する。そこで、かしめ加工を想定して加工率３０％の冷間圧延加工を行った後の耐力（かしめ加工を想定した冷間圧延加工後の耐力）を求め、この耐力と、別途測定した板厚との積を算出して、その値が２６０ｍｍ・Ｎ／ｍｍ2以上となるものを、かしめ強度が合格であると評価した。
【００５１】
〔応力緩和性〕
応力緩和性の評価は、図４の模式図に示す応力緩和試験によって行った。
まず、合金番号１〜２５の各アルミニウム合金クラッド板を用いて、かしめ加工を想定して圧延率３０％の冷間圧延を行い、その後、幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を切り出した。次に、図４に示すように、日本電子材料工業会標準規格ＥＭＡＳ−３００３に記載の片持ち梁式により、試験片Ｓ１に耐力の８０％の応力を付加して変形させ、各試験片の変形量（δ0）を測定する。そして、その状態のまま１６０℃で１００時間保持した後、応力を除去して再度試験片の変形量（ε）を測定する。応力緩和性の評価指標となる応力緩和率は、「応力緩和率＝（ε／δ0）×１００」で求めることができる。この応力緩和率の値が６０％以下のものを応力緩和性に優れる（応力緩和が小さい）として合格とした。
【００５２】
〔接触抵抗〕
図５（ａ）は接触抵抗の測定方法を示す斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す接触子を示す斜視図であり、図５（ｃ）はその形状を示す側面図である。
接触抵抗は、大気中において１６０℃で１００時間加熱した合金番号１〜２５のアルミニウム合金板Ｓ２を、室温に放置して冷却した後、図５（ａ）に示す電気接点シミュレータ３０に供して、電流Ｉ，Ｉと電圧Ｖ，Ｖを用いた４端子法によって測定した。測定は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、直径１ｍｍの金製ワイヤを曲げ加工した接触子３１を使用し、荷重負荷ΔＷを５Ｎとして行った。なお、接触抵抗値が０．３２ｍΩ以下のアルミニウム合金板を合格とした。
以上の試験・評価を行った結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2005330536.tif 000003
【００５４】
表２に示すように、発明例である合金番号１〜１３に示すアルミニウム合金クラッド板は、皮材及び芯材の化学成分が全て本発明で規定した範囲内にあるため、優れたかしめ加工性、かしめ強度、応力緩和性（応力緩和率）及び接触抵抗を示している。
【００５５】
一方、比較例である合金番号１４〜２５に示すアルミニウム合金クラッド板においては、本発明で規定する化学成分のうちいずれかを満たさないので、下記のような評価となった。
すなわち、合金番号１４に示すアルミニウム合金クラッド板は、皮材のアルミニウムの純度が本発明で規定した範囲の下限値未満であるため、接触抵抗が高いものとなった。
【００５６】
合金番号１５に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＣｕの含有量が本発明で規定した範囲の下限値未満であるため、応力緩和性が劣っていた。
また、合金番号１６に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＣｕの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるため、かしめ加工性が劣るものであった。
【００５７】
合金番号１７に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＭｇの含有量が本発明で規定した範囲の下限値未満であるため、かしめ強度が劣っていた。
また、合金番号１８に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＭｇの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるため、応力緩和性が劣るものであった。また、接触抵抗も高いものであった。
【００５８】
更に、合金番号１９に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＳｉの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるため、応力緩和性が劣っていた。また、接触抵抗も高いものであった。
また、合金番号２０に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＦｅの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えているため、応力緩和性が劣るものであった。
【００５９】
そして、合金番号２１〜２４に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＭｎ，Ｃｒ，Ｚｎ又はＴｉの含有量がそれぞれ本発明で規定した範囲の上限値を超えているため、応力緩和性が劣るものであった。
また、合金番号２５に示すアルミニウム合金クラッド板は、芯材におけるＺｒの含有量が本発明で規定する範囲の上限値を超えているため、かしめ加工性が劣るものであった。
【００６０】
＜第２実施例＞
第２実施例では、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板について更に説明する。
まず、皮材として、純度が９９．５質量％のアルミニウムを用い、芯材には表３に示す化学成分のアルミニウム合金を使用し、これら皮材と芯材とのクラッド率を１〜１５％の間で４水準に変化させた合金番号２６〜２９のアルミニウム合金クラッド板を製作した。
【００６１】
【表３】
2005330536.tif 000004
【００６２】
皮材用のアルミニウムの板材及び芯材用のアルミニウム合金の鋳塊を用いて、クラッド圧延により合金番号２６〜２９に示すアルミニウム合金クラッド板を作製した。
合金番号２６〜２９に示すアルミニウム合金クラッド板の製造方法としては、まず、表３中の純度を有するアルミニウムの鋳塊を６００℃で均質化熱処理した後、熱間圧延して皮材用の板材を作製する。また、表３中の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を５１０℃で均質化熱処理することで芯材用の鋳塊とした後、これらを張り合わせて再加熱し、熱間圧延した後に冷間圧延及び中間焼鈍（３７０℃×４時間）を行った。その後、加工率を５０％として最終冷間圧延を施し、板厚が１．５ｍｍのアルミニウム合金板とした。
更に、５３０℃の温度条件下で３０秒間保持した後、５℃／秒の速度で冷却して合金番号２６〜２９のアルミニウム合金板を作製した。そして、これらのアルミニウム合金板について、前記各種の試験・評価を行った。結果を表４に示す。
【００６３】
【表４】
2005330536.tif 000005
【００６４】
表４に示すように、本発明の要件を満たす合金番号２６及び２７に示すアルミニウム合金クラッド板は、皮材及び芯材の化学成分、クラッド率が全て本発明で規定した範囲内にあるため、優れたかしめ加工性、かしめ強度及び応力緩和性を示している。
【００６５】
一方、合金番号２８に示すアルミニウム合金クラッド板は、クラッド率が本発明で規定した範囲の下限値未満であるため、クラッド圧延での圧着性が劣り、最終製品が製造できなかった。
また、合金番号２９に示すアルミニウム合金クラッド板は、クラッド率が本発明で規定した範囲の上限値を超えているため、応力緩和性に劣るものであった。また、かしめ強度も劣っていた。
【００６６】
＜第３実施例＞
次に、第３実施例では、本発明のかしめ加工用アルミニウム合金クラッド板の製造方法について説明する。
皮材の化学成分としては、純度が９９．５質量％のアルミニウムを用いた。また、芯材の化学成分としては、前記表１の合金番号１に示すアルミニウム合金を用いた。これら皮材用のアルミニウムの板材と芯材用のアルミニウム合金の鋳塊とを使用し、中間焼鈍後の最終冷間圧延における加工率を５〜６５％の間で４水準に変化させて、合金番号３０〜３３のアルミニウム合金板を作製した。
【００６７】
その製造方法としては、まず、前記純度のアルミニウムの鋳塊を６００℃で均質化熱処理した後、熱間圧延して皮材用の板材を作製する。また、前記したように表１中の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を５１０℃で均質化熱処理することで芯材用の鋳塊とした後、これらを張り合わせて再加熱し、熱間圧延した後に冷間圧延及び中間焼鈍（３７０℃×４時間）を行った。その後、４水準の加工率による最終冷間圧延を施し、板厚が１．５ｍｍのアルミニウム合金板とした。なお、このときの皮材のクラッド率は５％とした。
次に、５３０℃の温度条件下で３０秒間保持して溶体化処理を行った後、５℃／秒の速度で冷却した。このようにして合金番号３０〜３３に示すアルミニウム合金クラッド板を作製した。
【００６８】
これら合金番号３０〜３３のアルミニウム合金板について、前記の第１実施例及び第２実施例と同様の試験・評価を行った。なお、表６の芯材の結晶粒径は、アルミニウム合金板の圧延表面をバーカー法によりエッチングし、光学顕微鏡観察により切断法を用いて測定した。
【００６９】
下記の表５にはこれらの作製条件を、下記の表６にはその評価結果を示す。また、表５及び表６には、標準試料として前記の第１実施例で作製した合金番号１のアルミニウム合金板の作製条件及び評価結果を併せて示している。
【００７０】
【表５】
2005330536.tif 000006
【００７１】
【表６】
2005330536.tif 000007
【００７２】
前記表６に示すように本発明の要件を満たす発明例である合金番号３０及び３１に示すアルミニウム合金クラッド板は、優れたかしめ加工性、かしめ強度及び応力緩和性を示した。
一方、冷間圧延加工率が本発明で規定する範囲より低く、本発明の比較例である合金番号３２に示すアルミニウム合金クラッド板は、結晶粒径が粗大（３００μｍを超える）であるために、かしめ加工性が劣っていた。
また、冷間圧延加工率が本発明で規定する範囲より高い合金番号３３に示すアルミニウム合金クラッド板は、結晶粒径が微細（３５μｍ未満）であるために応力緩和性が劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は自動車用蓄電池電線板端子を示す平面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図２】（ａ）は自動車用丸形板端子を示す平面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図３】（ａ）は本発明のアルミニウム合金製端子が配線に取り付けられた状態の一例を示す斜視図であり、（ｂ）はその接続部を示す拡大図である。
【図４】本発明のアルミニウム合金クラッド板における応力緩和試験の模式図である。
【図５】（ａ）は接触抵抗の測定方法を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す接触子を示す斜視図であり、（ｃ）はその形状を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１１    自動車用蓄電池電線板端子
２１，２１ａ  自動車用丸形板端子
【図１】
2005330536.tif 000008
【図２】
2005330536.tif 000009
【図３】
2005330536.tif 000010
【図４】
2005330536.tif 000011
【図５】
2005330536.tif 000012