鋁合金導(dǎo)體、鋁合金絞線、被覆電線、線束以及鋁合金導(dǎo)體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用作電氣配線體的導(dǎo)體的鋁合金導(dǎo)體。特別涉及雖為極細(xì)線,但實(shí)現(xiàn) 了高電導(dǎo)率、高耐彎曲疲勞特性、適當(dāng)?shù)那?qiáng)度、以及高延展性的鋁合金導(dǎo)體。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前,作為汽車、電車、飛機(jī)等移動(dòng)體的電氣配線體或產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的電氣配線 體,使用在包含銅或銅合金的導(dǎo)體的電線上安裝有銅或銅合金(例如黃銅)制端子(連接 器)的、所謂線束的部件。最近,汽車的高性能化、高功能化迅速推進(jìn),隨之有車載的各種電 氣設(shè)備、控制機(jī)器等的配設(shè)數(shù)增加、并且這些機(jī)器中使用的電氣配線體的配設(shè)數(shù)也增加的 傾向。另一方面,為了適應(yīng)環(huán)境,提高汽車等移動(dòng)體的燃油效率,迫切希望輕質(zhì)化。
[0003] 作為用于實(shí)現(xiàn)近些年的移動(dòng)體輕質(zhì)化的手段之一,例如研宄將電氣配線體的導(dǎo)體 變更為比一直使用的銅或銅合金更輕的鋁或鋁合金。鋁的比重為銅的比重的大約1/3,鋁的 電導(dǎo)率為銅的電導(dǎo)率的大約2/3(以純銅為100%IACS的基準(zhǔn)的情況下,純鋁為大約66% IACS),為了在純鋁的導(dǎo)體線材中流過(guò)與純銅的導(dǎo)體線材相同的電流,必須將純鋁的導(dǎo)體線 材的截面積增大為純銅的導(dǎo)體線材的大約1. 5倍,但是即使使用像這樣地增大了截面積的 鋁的導(dǎo)體線材,考慮到鋁的導(dǎo)體線材的質(zhì)量為純銅的導(dǎo)體線材的質(zhì)量的一半左右,從輕質(zhì) 化方面考慮,使用鋁的導(dǎo)體線材也是有利的。應(yīng)予說(shuō)明,上述的%IACS是指以國(guó)際退火銅 標(biāo)準(zhǔn)(InternationalAnnealedCopperStandard)的電阻率 1.7241X10-8Dm為 100% IACS時(shí)的電導(dǎo)率。
[0004]但是,已知以送電線路用鋁合金導(dǎo)體(JIS規(guī)格的A1060、A1070)為代表的純鋁一 般拉伸耐久性、耐沖擊性、彎曲特性等差。因此,無(wú)法耐受例如在安裝到車體的作業(yè)時(shí)由作 業(yè)者、產(chǎn)業(yè)機(jī)器等意外地施加的荷重、在電線和端子的連接部的壓接部的拉伸、施加在門部 等彎曲部的反復(fù)應(yīng)力等。另外,添加各種添加元素而合金化的材料雖然能夠提高抗拉強(qiáng)度, 但是,有時(shí)添加元素向鋁中的固溶現(xiàn)象導(dǎo)致電導(dǎo)率下降,以及在鋁中形成過(guò)剩的金屬間化 合物導(dǎo)致在拉絲加工中發(fā)生起因于金屬間化合物的斷線。因此,必須通過(guò)限定或選擇添加 元素而具有充分的伸展特性,由此不發(fā)生斷線,還需要確?,F(xiàn)有水平的電導(dǎo)率和抗拉強(qiáng)度, 并且提高耐沖擊性、彎曲特性。
[0005] 作為移動(dòng)體的電氣配線體中使用的鋁導(dǎo)體,代表性的是專利文獻(xiàn)1中記載的產(chǎn) 品。其為極細(xì)線,實(shí)現(xiàn)了具有高強(qiáng)度、高電導(dǎo)率,伸展也優(yōu)異的鋁合金導(dǎo)體以及鋁合金絞線。 另外,專利文獻(xiàn)1中記載有因?yàn)榫哂谐浞值纳煺?,所以具有?yōu)異的彎曲特性的內(nèi)容。但是, 沒(méi)有公開(kāi)或暗示例如在將鋁合金線用作安裝于門部等的線束,因門的開(kāi)關(guān)所導(dǎo)致的反復(fù)彎 曲應(yīng)力的作用而容易出現(xiàn)高循環(huán)疲勞破壞的使用環(huán)境下的耐彎曲疲勞特性。
[0006] 近些年,在制造汽車中使用的鋁合金導(dǎo)體、特別是(po. 1mm~9丨.5mm左右的鋁 合金導(dǎo)體時(shí),確認(rèn)出現(xiàn)以下的三個(gè)課題。第一課題如上所述在用于汽車的門部這樣的反復(fù) 彎曲部的情況下要求高耐彎曲疲勞特性。鋁的彎曲疲勞特性比目前使用的銅差,所以限制 了使用位置。第二課題因?yàn)榍?qiáng)度高,所以在安裝線束時(shí)需要較大力量,作業(yè)效率低。第 三課題是因?yàn)檠诱剐缘?,所以不耐受線束安裝時(shí)以及搭載后的沖擊,發(fā)生斷線、龜裂。為了 將上述課題全部解決,需要以高電導(dǎo)率為前提、具有高耐彎曲疲勞特性、并且具有適當(dāng)?shù)那?服強(qiáng)度、高延展性的鋁合金線。
[0007] 作為兼具高強(qiáng)度和高電導(dǎo)率的鋁合金,已知添加了Mg、Si、Cu、Mn等的合金。例如 在專利文獻(xiàn)2中,通過(guò)添加這些元素,實(shí)現(xiàn)150MPa以上的抗拉強(qiáng)度和40%以上的電導(dǎo)率。 另外,該專利文獻(xiàn)2中,通過(guò)制作最大結(jié)晶粒徑為50ym以下的線材,也同時(shí)實(shí)現(xiàn)5%以上的 延展性。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2012-229485公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利5155464號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 發(fā)明所要解決的課題
[0013] 但是,專利文獻(xiàn)2的鋁合金導(dǎo)體除了高電導(dǎo)率和高延展性,無(wú)法兼具高耐彎曲疲 勞特性和適當(dāng)?shù)那?qiáng)度,沒(méi)有能夠同時(shí)解決上述3個(gè)課題。
[0014] 本發(fā)明的目的是提供維持與現(xiàn)有產(chǎn)品同等以上的延展性以及電導(dǎo)率、并且兼具適 當(dāng)?shù)那?qiáng)度和高耐彎曲疲勞特性的鋁合金導(dǎo)體、鋁合金絞線、被覆電線、線束,以及提供 鋁合金導(dǎo)體的制造方法。
[0015] 用于解決課題的手段
[0016] 本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)使鋁合金導(dǎo)體彎曲時(shí),在該導(dǎo)體的外周部產(chǎn)生的應(yīng)力比在中央部 產(chǎn)生的應(yīng)力大,在外周面容易出現(xiàn)龜裂。因此,本發(fā)明人等著眼于在鋁合金的結(jié)晶粒徑小的 情況下,龜裂沖擊晶界的次數(shù)增多,行進(jìn)速度變小,進(jìn)行了深入研宄,結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)使鋁合 金導(dǎo)體的外周部的平均結(jié)晶粒徑為規(guī)定范圍內(nèi)的值,能夠在確保高導(dǎo)電性的前提下,能夠 提高耐彎曲疲勞特性,進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)適當(dāng)?shù)那?qiáng)度、高延展性,完成了本發(fā)明。
[0017] 即,上述課題通過(guò)以下發(fā)明而實(shí)現(xiàn)。
[0018] (1) 一種鋁合金導(dǎo)體,其特征在于,所述鋁合金導(dǎo)體具有如下組成,即,包含Mg: 0? 10 ~1. 00 質(zhì)量%、Si:0? 10 ~1. 00 質(zhì)量%、Fe:0? 01 ~2. 50 質(zhì)量%、Ti:0? 000 ~0? 100 質(zhì)量%、B:0? 000 ~0? 030 質(zhì)量%、Cu:0? 00 ~1. 00 質(zhì)量%、Ag:0? 00 ~0? 50 質(zhì)量%、Au: 0? 00 ~0? 50 質(zhì)量%、Mn:0? 00 ~1. 00 質(zhì)量%、Cr:0? 00 ~1. 00 質(zhì)量%、Zr:0? 00 ~0? 50 質(zhì)量%、Hf:0? 00 ~0? 50 質(zhì)量%、V:0? 00 ~0? 50 質(zhì)量%、Sc:0? 00 ~0? 50 質(zhì)量%、Co: 0. 00~0.50質(zhì)量%、Ni:0. 00~0.50質(zhì)量%、余量:A1以及不可避免的雜質(zhì),
[0019] 上述鋁合金導(dǎo)體的外周部的平均結(jié)晶粒徑為1~35ym。
[0020] (2)上述(1)所述的鋁合金導(dǎo)體,其中,上述化學(xué)組成含有選自Ti:0. 001~0. 100 質(zhì)量%以及B:0. 001~0.030質(zhì)量%中的1種或2種。
[0021] (3)上述(1)或⑵所述的鋁合金導(dǎo)體,其中,上述化學(xué)組成含有選自Cu:0. 01~ 1. 〇〇 質(zhì)量%、Ag:0? 01 ~0? 50 質(zhì)量%、Au:0? 01 ~0? 50 質(zhì)量%、Mn:0? 01 ~1. 00 質(zhì)量%、 Cr:0? 01 ~1. 00 質(zhì)量%、Zr:0? 01 ~0? 50 質(zhì)量%、Hf:0? 01 ~0? 50 質(zhì)量%、V:0? 01 ~0? 50 質(zhì)量%、Sc:0? 01~0.50質(zhì)量%、Co:0? 01~0.50質(zhì)量%以及Ni:0? 01~0.50質(zhì)量%中 的1種或2種以上。
[0022] (4) (1)~⑶中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體,其中,F(xiàn)e、Ti、B、Cu、Ag、Au、Mn、Cr、 Zr、Hf、V、Sc、Co、Ni的含量總和為0? 01~2. 50質(zhì)量%。
[0023] (5)上述⑴~⑷中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體,其中,內(nèi)部的平均結(jié)晶粒徑為 上述外周部的平均結(jié)晶粒徑的1. 1倍以上。
[0024] (6)上述(1)~(5)中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體,其中,通過(guò)彎曲疲勞試驗(yàn)測(cè)定 的到斷裂為止的反復(fù)次數(shù)為10萬(wàn)次以上,電導(dǎo)率為45~55%IACS。
[0025] (7)上述(1)~(6)中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體,其中,導(dǎo)線束的直徑為0? 1~ 0. 5mm〇
[0026] (8) -種鋁合金絞線,是捻合多條上述(7)所述的鋁合金導(dǎo)體而得到。
[0027] (9) 一種被覆電線,在上述(7)所述的鋁合金導(dǎo)體或上述(8)所述的鋁合金絞線的 外周具有被覆層。
[0028] (10) -種線束,具備上述(9)所述的被覆電線和安裝在該被覆電線的、除去了上 述被覆層的端部的端子。
[0029] (11) 一種⑴~(7)中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體的制造方法,是按順序執(zhí)行 熔化處理、鑄造處理、熱或者冷加工處理、第一拉絲加工處理、中間熱處理、第二拉絲加工處 理、固溶熱處理以及時(shí)效熱處理而得到的鋁合金導(dǎo)體的制造方法,
[0030] 在上述第一拉絲加工處理中,使用的模具的模具半角為10~30°,并且每一輪的 加工率為10%以下,
[0031] 在上述第二拉絲加工處理中,使用的模具的模具半角為10~30°,并且每一輪的 加工率為10%以下。
[0032] (12)上述(11)所述的制造方法,其特征在于,在上述時(shí)效熱處理前,進(jìn)行對(duì)被加 工材的外周部實(shí)施低變形加工的變形加工處理。
[0033] (13)上述(12)所述的制造方法,其特征在于,在上述固溶熱處理中進(jìn)行上述變形 加工處理。
[0034] 發(fā)明效果
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體,因?yàn)榫哂信c現(xiàn)有產(chǎn)品同等以上的電導(dǎo)率,所以作為移 動(dòng)體上搭載的電池?cái)埦€、電氣配線或者馬達(dá)用導(dǎo)線是有用的。特別是因?yàn)榫哂懈吣蛷澢?勞特性,所以也能夠用于門部、后備箱等、要求高耐彎曲疲勞特性的彎曲部。另外,因?yàn)榫哂?適當(dāng)?shù)那?qiáng)度,所以能夠以小的外力安裝線束,作業(yè)效率提高。另外,因?yàn)榫哂信c現(xiàn)有產(chǎn) 品同等以上的延展性,所以能夠耐受線束安裝時(shí)以及搭載后的沖擊,能夠減少斷線、龜裂的 出現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是本發(fā)明中的第一拉絲加工處理以及第二拉絲加工處理的說(shuō)明圖。
[0037] 圖2是表示本實(shí)施方式所涉及的鋁合金導(dǎo)體的垂直于拉絲方向的截面的截面圖。
[0038] 符號(hào)說(shuō)明
[0039] 21......模具
[0040] 21a......錐形面
[0041] 22......模具
[0042] 22a......錐形面
【具體實(shí)施方式】
[0043] 本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體是具有如下組成的鋁合金導(dǎo)體,S卩,包含Mg:0. 10~1.00質(zhì) 量%、Si:0? 10 ~1. 00 質(zhì)量%、Fe:0? 01