本發(fā)明涉及用作電氣布線體的導體的鋁合金線材、鋁合金絞線、包覆電線、線束(wireharness)以及鋁合金線材的制造方法。

背景技術(shù)：

以往，作為汽車、電車、飛機等移動體的電氣布線體或者工業(yè)用機器人的電氣布線體，一直使用在包括銅或銅合金的導體的電線上安裝有銅或銅合金(例如黃銅)制的端子(連接器)而形成的、被稱為線束的部件。近年來，汽車的高性能化、高功能化迅速發(fā)展，與此相伴，存在車載的各種電氣設(shè)備、控制設(shè)備等的配設(shè)數(shù)量增加，并且這些設(shè)備所用的電氣布線體的配設(shè)數(shù)量也增加的傾向。此外，另一方面，為了環(huán)保要提高汽車等移動體的燃耗性，因此強烈期望移動體的輕量化。

作為用于實現(xiàn)這種移動體的輕量化的手段之一，例如在不斷研究代替以往所用的銅或銅合金，將電氣布線體的導體換成更輕量的鋁或鋁合金的技術(shù)。鋁的比重是銅的比重的大約1/3，鋁的電導率是銅的電導率的大約2/3(在設(shè)純銅為100％iacs的基準時，純鋁大約為66％iacs)，為了使鋁導線流過與銅導線相同的電流，需要將鋁導線的截面積增大到銅導線的截面積的大約1.5倍，但即使是使用這樣增大了截面積的鋁導線，鋁導線的質(zhì)量也僅是純銅的導線的質(zhì)量的一半左右，因此，從輕量化的觀點考慮，使用鋁導線是有利的。另外，上述的％iacs表示設(shè)國際退火銅標準(internationalannealedcopperstandard)的電阻率1.7241×10^－8ωm為100％iacs時的電導率。

此外，作為高強度鋁合金線材，例如公知有含有mg和si的鋁合金線材，作為該鋁合金線材的代表例，可舉出6000系鋁合金(al－mg－si系合金)線材。6000系鋁合金線材通?？梢酝ㄟ^實施固溶處理和時效處理來謀求高強度化。

本發(fā)明人在已經(jīng)申請并獲得授權(quán)的專利文獻1中特別提出了一種關(guān)于6000系鋁合金線材的發(fā)明。在專利文獻1中，通過研究成分和工序而控制析出組織，并能夠制造出即使作為線徑為0.5mm以下的極細線來使用，也具備滿意級別的高強度、高電導率以及高伸長率的鋁合金線材。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第5607853號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

但是，根據(jù)鋁合金線材的用途，有時要求提高鍍敷性，需要進一步改良技術(shù)。作為為了提高鍍敷性而采用的鍍敷，例如可舉出減小端子壓接部的電氣接觸電阻的鍍銅、提高耐腐蝕性和耐磨損性的鍍鉻、鍍鎳等。

而在現(xiàn)有的鋁合金線材中，存在在鍍敷后產(chǎn)生氣孔、凹凸等表面缺陷的情況、鍍層剝離的情況，已知該表面缺陷的產(chǎn)生存在助長耐腐蝕性下降、外觀變差、應(yīng)力集中導致的使用壽命縮短的傾向。此外，專利文獻1重視的是獲得適當?shù)偷那姸龋虼?，從強度均衡的觀點來看存在未充分提高抗拉強度的問題。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用作電氣布線體的導體的鋁合金線材、鋁合金絞線、包覆電線、線束以及鋁合金線材的制造方法，其通過控制線材表面存在的化合物的粒徑及存在比例，抑制隨后在線材表面上形成鍍敷被膜時在鍍敷被膜表面上產(chǎn)生氣孔、凹凸的情況，并提高鍍敷性。

解決問題的技術(shù)手段

本發(fā)明人反復研究至今，發(fā)現(xiàn)了存在以下課題，并且為了解決該課題而進行了反復研究，結(jié)果得出以下見解。

即，在作為鋁合金線材原料的氧化鋁中通常含有大量的fe，例如，常用的鋁基合金即99.7質(zhì)量％的鋁中最多含有0.2質(zhì)量％的fe(參照jish2102:2011的表3)。鋁基合金中所含的fe會與al、si等其他含有成分結(jié)合而生成導電性低于鋁母相的化合物，由此，在鍍敷后容易產(chǎn)生氣孔、凹凸等表面缺陷。這里產(chǎn)生的氣孔、凹凸等表面缺陷會產(chǎn)生助長耐腐蝕性下降、外觀變差、應(yīng)力集中導致的使用壽命縮短、鍍層剝離等問題，因此，為了解決該問題，優(yōu)選鋁基合金中的fe含量較少。另一方面，當使用fe含量少的高純度的al基合金時，批量生產(chǎn)性會下降，并且無法獲得fe的粒徑細化效果，因此，所得的al合金線材的強度存在下降的傾向。

此外，本發(fā)明人對能夠獲得高強度和高電導率的析出型的al－mg－si合金、即以6000系鋁合金為代表的1000、2000、3000、4000、5000、7000、8000系鋁合金，進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)線材表面存在的化合物的粒徑及存在比例與在線材表面形成鍍敷被膜時的鍍敷被膜表面上的氣孔的生成之間存在關(guān)聯(lián)，并且弄清楚了添加成分和制造工藝對線材表面存在的化合物造成的影響，由此，成功制造出了鍍敷性良好的高強度的鋁合金線材，以至完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明的主旨結(jié)構(gòu)如下。

(1)一種鋁合金線材，其特征在于，該鋁合金線材具有如下組成：mg：0.1質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％、si：0.1質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％、fe：0.10質(zhì)量％～1.40質(zhì)量％、ti：0質(zhì)量％～0.100質(zhì)量％、b：0質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％、cu：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、ag：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、au：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、mn：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、cr：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、zr：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、hf：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、v：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、sc：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、co：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、ni：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、余量：al和不可避免的雜質(zhì)，存在于表面的、換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的化合物在100μm²中為1個以下，抗拉強度為200mpa以上。需要說明的是，對于在上述化學組成中例舉了含量范圍的元素，含量范圍的下限值記載為“0質(zhì)量％”的元素均是可根據(jù)需要任意添加的選擇添加元素。即，在規(guī)定的添加元素為“0質(zhì)量％”時，表示不含該添加元素。

(2)根據(jù)上述(1)所述的鋁合金線材，其中，

所述化學組成含有ti：0.001質(zhì)量％～0.100質(zhì)量％和b：0.001質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％這兩種元素或其中的任意一種。

(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的鋁合金線材，其中，

所述化學組成含有cu：0.01質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、ag：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、au：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、mn：0.01質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、cr：0.01質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％以及zr：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、hf：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、v：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、sc：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、co：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％以及ni：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％中的至少一種元素。

(4)根據(jù)上述(1)～(3)中任一項所述的鋁合金線材，其中，

fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni的合計含量為0.10質(zhì)量％～2.00質(zhì)量％。

(5)根據(jù)上述(1)～(4)中任一項所述的鋁合金線材，其中，

所述化合物為fe系化合物。

(6)根據(jù)上述(1)～(5)中任一項所述的鋁合金線材，其中，

該鋁合金線材的表面氧化層的膜厚為500nm以下。

(7)根據(jù)上述(1)～(6)中任一項所述的鋁合金線材，其中，

該鋁合金線材在表面上具有鍍敷被膜，存在于該鍍敷被膜的表面上的、換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的氣孔為1個/mm²以下。

(8)根據(jù)上述(1)～(7)中任一項所述的鋁合金線材，其中，

該鋁合金線材是線料直徑為0.1mm～0.5mm的鋁合金線。

(9)一種鋁合金絞線，其通過捻合多條上述(8)所述的鋁合金線而得到。

(10)一種包覆電線，其是在上述(8)所述的鋁合金線或上述(9)所述的鋁合金絞線的外周具有包覆層的包覆電線。

(11)一種線束，其包括上述(10)所述的包覆電線和安裝在該包覆電線的去除了所述包覆層的端部上的端子。

(12)一種鋁合金線材的制造方法，其特征在于，

將鋁合金原料熔解、鑄造之后，經(jīng)熱加工形成粗軋線，然后，至少進行拉絲加工、固溶熱處理以及時效熱處理的各工序，所述固溶熱處理通過加熱到450℃～580℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度，并保持在規(guī)定的時間之后，以10℃/s以上的平均冷卻速度至少冷卻到150℃的溫度來進行，所述時效熱處理在20℃～150℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度下進行，所述鋁合金原料具有如下化學組成：mg：0.1質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％、si：0.1質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％、fe：0.10質(zhì)量％～1.40質(zhì)量％、ti：0質(zhì)量％～0.100質(zhì)量％、b：0質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％、cu：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、ag：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、au：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、mn：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、cr：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、zr：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、hf：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、v：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、sc：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、co：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、ni：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、余量：al和不可避免的雜質(zhì)。

(13)根據(jù)上述(12)所述的鋁合金線材的制造方法，其中，

鑄造時的從750℃到400℃的溫度范圍中的平均冷卻速度為20℃/s以上，在所述鑄造之后、所述熱加工之前進行再熱處理，該再熱處理通過加熱到400℃以上的規(guī)定溫度，并在該規(guī)定溫度下保持10分鐘以下的時間來進行。

發(fā)明效果

通過使本發(fā)明的鋁合金線材具有如下組成：mg：0.1質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％、si：0.1質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％、fe：0.10質(zhì)量％～1.40質(zhì)量％、ti：0質(zhì)量％～0.100質(zhì)量％、b：0質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％、cu：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、ag：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、au：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、mn：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、cr：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、zr：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、hf：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、v：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、sc：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、co：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、ni：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、余量：al和不可避免的雜質(zhì)，并使存在于表面的、換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的化合物在100μm²中為1個以下，能夠提供抑制了隨后在線材表面上形成鍍敷被膜時在鍍敷被膜表面上產(chǎn)生氣孔、凹凸的情況、從而提高了鍍敷性的、用作電氣布線體的導體的鋁合金線材、鋁合金絞線、包覆電線、線束以及鋁合金線材的制造方法。本發(fā)明的鋁合金線材，尤其是即使用作線料直徑為0.5mm以下的細徑線，也能具備充分的機械特性，因此，作為搭載于移動體的電池線纜、線束或電機用導線、工業(yè)用機器人的布線體是有用的。

附圖說明

圖1是使用掃描電子顯微鏡(sem)以1500倍的倍率觀察本發(fā)明的鋁合金線材的表面時的表面sem照片。

圖2是使用掃描電子顯微鏡(sem)以1500倍的倍率觀察現(xiàn)有的鋁合金線材的表面時的表面sem照片。

具體實施方式

接下來，說明本發(fā)明的實施方式。以下，列出本發(fā)明的鋁合金線材的化學組成以及表面性狀等的限定理由。

(i)化學組成

＜mg：0.1質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％＞

mg(鎂)能固溶于鋁母材中而具有強化作用，且其一部分能與si一起以β”相(betadoubleprime，貝塔兩撇相)等析出而具有提高抗拉強度的作用。此外，在作為溶質(zhì)原子團簇(cluster)而形成了mg－si團簇時，mg具有提高抗拉強度以及伸長率的作用。但是，當mg含量不足0.1質(zhì)量％時，上述作用效果不充分，此外，當mg含量超過1.0質(zhì)量％時，在晶界處形成mg富集部分的可能性高，會使抗拉強度和伸長率下降。此外，mg元素的固溶量變多會導致0.2％屈服強度變高，從而導致制成線纜時的操作性下降，且電導率也下降。因此，mg含量設(shè)定為0.1質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％。另外，對于mg含量，在重視高強度的情況下優(yōu)選設(shè)定為0.5質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％，此外，在重視電導率的情況下優(yōu)選設(shè)定為大于等于0.1質(zhì)量％且小于0.5質(zhì)量％，基于這樣的觀點綜合考慮優(yōu)選設(shè)定為0.30質(zhì)量％～0.70質(zhì)量％。

＜si：0.1質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％＞

si(硅)能固溶于鋁母材中而具有強化作用，且其一部分能與mg一起以β”相等析出而具有提高抗拉強度、耐彎曲疲勞特性的作用。此外，si在作為溶質(zhì)原子團簇而形成了mg－si團簇、si－si團簇時，具有提高抗拉強度以及伸長率的作用。當si含量不足0.1質(zhì)量％時，上述作用效果不充分，此外，當si含量超過1.2質(zhì)量％時，在晶界處形成si富集部分的可能性高，抗拉強度以及伸長率會下降。此外，si元素的固溶量變多會導致0.2％屈服強度變高，從而導致操作性下降，且電導率也下降。因此，si含量設(shè)定為0.1質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％。另外，對于si含量，在重視高強度的情況下優(yōu)選設(shè)定為0.5質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％，此外，在重視電導率的情況下優(yōu)選設(shè)定為大于等于0.1質(zhì)量％且小于0.5質(zhì)量％，基于這樣的觀點綜合考慮優(yōu)選設(shè)定為0.3質(zhì)量％～0.7質(zhì)量％。

＜fe：0.10質(zhì)量％～1.40質(zhì)量％＞

fe(鐵)主要是通過形成al－fe系的金屬間化合物而有助于晶粒細化，并且提高抗拉強度的元素。fe在655℃時在al中只能固溶0.05質(zhì)量％，在室溫下則更少，因此，未能固溶于al中的剩余的fe以al－fe、al－fe－si、al－fe－si－mg等金屬間化合物結(jié)晶或析出。在本說明書中，將這樣主要由fe和al構(gòu)成的金屬間化合物稱為fe系化合物。該金屬間化合物有助于晶粒細化，并且能提高抗拉強度。此外，此外，fe還通過固溶于al中的fe而具有提高抗拉強度的作用。當fe含量不足0.10質(zhì)量％時，這些作用效果不充分，此外，當fe含量超過1.40質(zhì)量％時，由于結(jié)晶物或析出物的粗大化，拉絲加工性會變差，而且0.2％屈服強度會上升而導致操作性下降，此外伸長率也會下降。因此，fe含量設(shè)定為0.10質(zhì)量％～1.40質(zhì)量％，優(yōu)選設(shè)定為0.15質(zhì)量％～0.70質(zhì)量％，更優(yōu)選設(shè)定為0.15質(zhì)量％～0.45質(zhì)量％。

本發(fā)明的鋁合金線材如上述那樣以mg、si及fe為必須的含有成分，但根據(jù)需要還可以含有ti和b中的任一元素、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni中的至少一種元素。

＜ti：0.001質(zhì)量％～0.100質(zhì)量％＞

ti(鈦)是具有使熔解鑄造時的鑄錠的組織細化的作用的元素。當鑄錠的組織粗大時，在鑄造中會發(fā)生鑄錠開裂，在線材加工工序中會發(fā)生斷線，這在工業(yè)上是不希望出現(xiàn)的。當ti含量不足0.001質(zhì)量％時，不能充分發(fā)揮上述作用效果，此外，當ti含量超過0.100質(zhì)量％時，存在電導率下降的傾向。因此，ti含量設(shè)定為0.001質(zhì)量％～0.100質(zhì)量％，優(yōu)選設(shè)定為0.005質(zhì)量％～0.050質(zhì)量％，更優(yōu)選設(shè)定為0.005質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％。

＜b：0.001質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％＞

b(硼)與ti一樣是具有使熔解鑄造時的鑄錠的組織細化的作用的元素。當鑄錠的組織粗大時，在鑄造中易發(fā)生鑄錠開裂，在線材加工工序中易發(fā)生斷線，這在工業(yè)上是不希望出現(xiàn)的。當b含量不足0.001質(zhì)量％時，不能充分發(fā)揮上述作用效果，此外，當b含量超過0.030質(zhì)量％時，存在電導率下降的傾向。因此，b含量設(shè)定為0.001質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％，優(yōu)選設(shè)定為0.001質(zhì)量％～0.020質(zhì)量％，更優(yōu)選設(shè)定為0.001質(zhì)量％～0.010質(zhì)量％。

含有＜cu：0.01質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％＞、＜ag：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞、＜au：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞、＜mn：0.01質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％＞、＜cr：0.01質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％＞、＜zr：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞、＜hf：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞、＜v：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞、＜sc：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞、＜co：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞以及＜ni：0.01質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％＞中的1種或2種以上

cu(銅)、ag(銀)、au(金)、mn(錳)、cr(鉻)、zr(鋯)、hf(鉿)、v(釩)、sc(鈧)、co(鈷)以及ni(鎳)均是具有使晶粒細化，并抑制生成異常粗大的成長粒的作用的元素，此外，cu、ag以及au是還具有通過在晶界處析出而提高晶界強度的作用的元素，只要含有0.01質(zhì)量％以上的這些元素中的至少1種，即可獲得上述作用效果，從而能夠提高抗拉強度以及伸長率。另一方面，cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni中的任一元素的含量超過各自的上述上限值時，含有該元素的化合物會變得粗大，從而使拉絲加工性變差而容易發(fā)生斷線，此外，存在電導率下降的傾向。因此，cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni的含量的范圍分別設(shè)定為上述所規(guī)定的范圍。另外，在這些元素的組中，特別優(yōu)選含有ni。這是因為，當含有ni時，晶粒細化效果和異常粒成長抑制效果變得顯著，抗拉強度和伸長率提高，此外，對于電導率的下降和拉絲加工中的斷線，也確認到具有抑制的效果。從均衡良好地滿足這些效果的觀點考慮，ni含量更優(yōu)選設(shè)定為0.05質(zhì)量％～0.30質(zhì)量％。

此外，fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni含有得越多，越是存在電導率和伸長率下降的傾向、拉絲加工性變差的傾向以及0.2％屈服強度升高而導致操作性變差的傾向。因此，這些元素的合計含量優(yōu)選設(shè)定為2.00質(zhì)量％以下。在本發(fā)明的鋁合金線材中，fe是必須元素，因此，優(yōu)選fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni的合計含量設(shè)定為0.10質(zhì)量％～2.00質(zhì)量％。但是，在單獨添加這些元素時，含量越多，越是存在含有該元素的化合物變得粗大的傾向，使得拉絲加工性變差，容易發(fā)生斷線，因此，對于各元素，設(shè)定了上述所規(guī)定的含量范圍。

另外，為了既保持高電導率，又適度降低屈服強度值，fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co和ni的合計含量特別優(yōu)選為0.10質(zhì)量％～0.80質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.15質(zhì)量％～0.60質(zhì)量％。另一方面，雖然會使電導率有些許下降，但為了進一步適度降低抗拉強度、伸長率以及相對于抗拉強度的屈服強度值，所述合計含量特別優(yōu)選大于0.80質(zhì)量％且小于等于2.00質(zhì)量％，更優(yōu)選為1.00質(zhì)量％～2.00質(zhì)量％。

＜余量：al和不可避免的雜質(zhì)＞

上述成分以外的余量為al(鋁)和不可避免的雜質(zhì)。這里所說的不可避免的雜質(zhì)是指在制造工序上不可避免地會含有的含有級別的雜質(zhì)。不可避免的雜質(zhì)根據(jù)含量也可能會成為使電導率下降的要因，因此，優(yōu)選要考慮電導率的下降而將不可避免的雜質(zhì)的含量抑制到某種程度。作為不可避免的雜質(zhì)而被列舉的成分，例如可舉出ga(鎵)、zn(鋅)、bi(鉍)、pb(鉛)等。

(ii)鋁合金線材的表面性狀以及強度特性

本發(fā)明需要以限定上述化學組成為前提，并且使存在于線材表面的、換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的化合物在100μm²中為1個以下，抗拉強度為200mpa以上。

本發(fā)明人對于線材表面存在的化合物的粒徑及存在比例與在線材表面形成了鍍敷被膜時的鍍敷被膜表面上的氣孔的生成之間是否存在關(guān)聯(lián)，進行了深入研究。

結(jié)果表明，在線材表面，當換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的化合物以在100μm²中大于1個的存在比例存在時，在鍍敷后容易產(chǎn)生氣孔、凹凸等缺陷，會助長耐腐蝕性的下降、外觀的變差、應(yīng)力集中導致的使用壽命的縮短化。這里的“換算成當量圓直徑時的直徑”是指，面積與作為對象的化合物的實際面積相同的正圓的直徑。

圖1是表示使用掃描電子顯微鏡(sem)以1500倍的倍率觀察本發(fā)明的實施方式的鋁合金線材(發(fā)明品)的表面時的代表性的表面sem照片的一個例子的圖，圖2是以與圖1相同的條件觀察現(xiàn)有的鋁合金線材(現(xiàn)有品)的表面時的表面sem照片。由圖1和圖2可知，存在于發(fā)明品的鋁合金線材的表面的1μm以上的化合物的個數(shù)與現(xiàn)有品相比極少。

作為鋁合金線材的表面存在的化合物，可以想到各種化合物，但主要可舉出fe系化合物，例如al－fe系、al－fe－si系、al－fe－si－mg系、al－fe－mn－si系的化合物等。

此外，鋁合金線材的抗拉強度需要為200mpa以上。這是因為，當鋁合金線材的抗拉強度不足200mpa時，在作為線束被配置于汽車等移動體的會受到很大拉力作用的部位時，電線可能會斷裂，使用部位存在局限性。因此，將鋁合金線材的抗拉強度設(shè)定為200mpa。

此外，優(yōu)選線材表面的表面氧化層的膜厚為500nm以下。這是因為，當所述膜厚大于500nm時，用于去除氧化膜的鍍層的前處理工序需要長時間，生產(chǎn)率可能會顯著降低。

根據(jù)本發(fā)明的鋁合金線材，在表面上形成有鍍敷被膜的情況下，能夠使鍍敷被膜的表面上存在的換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的氣孔為1個/mm²以下，從而能夠抑制耐腐蝕性的下降、外觀的變差、應(yīng)力集中導致的使用壽命縮短。

這樣的鋁合金線材能夠通過組合并控制合金組成、制造工藝來實現(xiàn)。以下，說明本發(fā)明的鋁合金線材的優(yōu)選的制造方法。

(本發(fā)明的一實施例的鋁合金線材的制造方法)

本發(fā)明的一實施例的鋁合金線材能夠通過如下制造方法來制造，即，將鋁合金原料熔解、鑄造之后，經(jīng)熱加工形成粗軋線，然后，至少進行拉絲加工、固溶熱處理以及時效熱處理的各工序，該制造方法以此為前提，在固溶熱處理中加熱到450℃～580℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度，保持規(guī)定的時間之后，以10℃/s以上的平均冷卻速度至少冷卻到150℃的溫度，時效熱處理是通過加熱到20℃～250℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度來進行，所述鋁合金原料具有如下組成：mg：0.1質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％、si：0.1質(zhì)量％～1.2質(zhì)量％、fe：0.10質(zhì)量％～1.40質(zhì)量％、ti：0質(zhì)量％～0.100質(zhì)量％、b：0質(zhì)量％～0.030質(zhì)量％、cu：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、ag：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、au：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、mn：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、cr：0質(zhì)量％～1.00質(zhì)量％、zr：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、hf：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、v：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、sc：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、co：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、ni：0質(zhì)量％～0.50質(zhì)量％、余量：al和不可避免的雜質(zhì)。

對于本發(fā)明的鋁合金線材的制造方法，作為具體例子，可舉出如下制造方法，該制造方法包括依次進行[1]熔解、[2]鑄造、[3]熱加工(槽輥加工等)、[4]第1拉絲加工、[5]第1熱處理(中間熱處理)、[6]第2拉絲加工、[7]第2熱處理(固溶熱處理)以及[8]第3熱處理(時效熱處理)的各工序的工藝。另外，也可以在第2熱處理的前后或時效熱處理之后設(shè)置制作絞線的工序、對電線進行樹脂包覆的工序。以下，說明[1]～[8]的工序。

[1]熔解工序

在熔解工序中，準備各成分的分量被調(diào)整成上述的鋁合金組成的材料，將它們?nèi)劢狻?/p>

[2]鑄造以及[3]熱加工(槽輥加工等)

接下來，在鑄造工序中需要增大冷卻速度，減少化合物特別是fe系化合物的結(jié)晶，實現(xiàn)微細化，從該觀點考慮，優(yōu)選在本發(fā)明中，將鑄造時從750℃到400℃的溫度范圍的冷卻速度設(shè)定為20℃/s以上，并且，在所述鑄造之后、所述熱加工之前，進行再熱處理，該再熱處理是加熱到400℃以上的規(guī)定溫度，在該規(guī)定溫度下保持的時間設(shè)定為10分鐘以下。這里，將從750℃到400℃的溫度范圍中的冷卻速度設(shè)定為20℃/s以上，是為了縮短被保持在fe的結(jié)晶溫度范圍、fe系化合物的析出溫度范圍的時間，從而抑制fe系化合物的生成，此外，在于鑄造之后、熱加工之前進行的再熱處理中，將保持在400℃以上的規(guī)定溫度的時間設(shè)定為10分鐘以下，其一是為了縮短被保持在fe系化合物的析出溫度范圍的時間，從而抑制fe系化合物的生成，其二是由于能夠使由al氧化物、mg氧化物形成的表面氧化物層的厚度在500nm以下。

另外，作為用于使鑄造時從750℃到400℃的溫度范圍的平均冷卻速度為20℃/s以上的方法，沒有特別限定，例如，可舉出使用組合鑄造輪和帶而成的普洛佩茲式連續(xù)鑄軋機的方法、自裝有水的旋轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)側(cè)以相同速度大致平行地噴出熔融金屬流并使熔融金屬在水中冷卻凝固的方法即所謂的水中紡絲法。在使用連續(xù)鑄軋機的方法中，可以以20℃/sec以上的平均冷卻速度獲得直徑為5mm～13mm的棒材，此外，若使用水中紡絲法，可以以30℃/sec以上的平均冷卻速度獲得直徑為1mm～13mm的棒材。鑄造和熱軋也可以通過錠坯鑄造和擠出法等來進行。

[4]第1拉絲加工

接下來，如有需要則實施表面的去皮，做成例如直徑為的適當粗細的棒材，對該棒材進行冷拉絲加工。加工度η優(yōu)選為1～6的范圍。這里，設(shè)拉絲加工前的線材截面積為a0，拉絲加工后的線材截面積為a1時，加工度η以η＝ln(a0/a1)來表示。當加工度η小于1時，在后續(xù)工序的熱處理時，會導致再結(jié)晶晶粒粗大化，抗拉強度和伸長率顯著下降，可能成為斷線的原因。此外，當加工度η大于6時，拉絲加工困難，可能會在拉絲加工中發(fā)生斷線等品質(zhì)方面的問題。通過進行表面的去皮可以使表面潔凈化，但也可以不進行。

[5]第1熱處理(中間熱處理)

接下來，對冷拉絲后的被加工件實施第1熱處理。本發(fā)明的第1熱處理是為了使被加工件恢復柔軟性，提高拉絲加工性而進行的。若拉絲加工性充分，不會發(fā)生斷線，也可以不進行第1熱處理。為了防止金屬間化合物的粗大化，抑制表面氧化物層的成長，優(yōu)選在400℃以下進行，并且，優(yōu)選使暴露在高于400℃的高溫中的時間小于10分鐘。

[6]第2拉絲加工

在上述第1熱處理之后，再次實施冷拉絲加工。此時的加工度η優(yōu)選為1～6的范圍。加工度η會影響再結(jié)晶晶粒的形成和成長。當加工度η小于1時，在后續(xù)工序的熱處理時，存在再結(jié)晶晶粒粗大化、抗拉強度和伸長率顯著下降的傾向，此外，當加工度η大于6時，拉絲加工困難，存在產(chǎn)生在拉絲加工中斷線等品質(zhì)方面的問題的傾向。另外，在不進行第1熱處理的情況下，也可以連續(xù)進行第1拉絲加工和第2拉絲加工。

[7]第2熱處理(固溶熱處理)

對拉絲加工后的加工件實施第2熱處理。本發(fā)明的第2熱處理是為了使隨機含有的mg、si化合物溶到鋁母相中而進行的。固溶處理在加工中能夠使mg、si的富集部分均勻(均質(zhì)化)，從而抑制最終的時效熱處理后的mg和si的化合物的晶界偏析。具體而言，第2熱處理是如下熱處理：加熱到450℃～580℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度，在規(guī)定的時間保持之后，以10℃/s以上的平均冷卻速度至少冷卻到150℃的溫度。當?shù)?熱處理的加熱時的規(guī)定溫度高于580℃時，結(jié)晶粒徑會粗大化，生成異常成長粒，當所述規(guī)定溫度低于450℃時，不能使mg2si充分固溶。因此，第2熱處理中的加熱時的規(guī)定溫度設(shè)定為450℃～580℃的范圍，雖然也可根據(jù)mg、si的含量而有所變化，但優(yōu)選設(shè)定為450℃～540℃，更優(yōu)選設(shè)定為480℃～520℃的范圍。上述的鑄造后的再熱處理和第1熱處理(中間熱處理)加在一起保持在400℃以上的合計時間優(yōu)選設(shè)定為10分鐘以內(nèi)。此外，當至少冷卻到150℃的溫度的平均冷卻速度小于10℃/s時，mg和si暫時固溶于鋁母相后容易以mg、si化合物的形態(tài)再析出。因此，在本發(fā)明中，固溶熱處理通過加熱到450℃～580℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度，在規(guī)定的時間保持之后，以10℃/s以上的平均冷卻速度至少冷卻到150℃的溫度來進行。

作為進行第2熱處理的方法，例如可以是分批式退火、鹽浴(saltbath)，也可以是高頻加熱、通電加熱、移動加熱等連續(xù)熱處理。

但是，采用高頻加熱、通電加熱時，通常是使線材持續(xù)流過電流的構(gòu)造，因此，線材溫度隨著時間經(jīng)過而上升。因此，當持續(xù)流過電流時，線材可能會熔融，因此需要在適當?shù)臅r間范圍內(nèi)進行熱處理。在采用移動加熱的情況下也是一樣的，由于是短時間的退火，因此通常移動退火爐的溫度要設(shè)定得比線材溫度高。若進行長時間的熱處理，則線材可能會熔融，因此，需要在適當?shù)臅r間范圍內(nèi)進行熱處理。此外，在所有的熱處理中，都需要使加熱/保持時間為規(guī)定的時間以上，以使被加工件中隨機含有的mg、si化合物溶到鋁母相中。以下，說明各方法的熱處理。

利用高頻加熱的連續(xù)熱處理利用焦耳熱進行熱處理，該焦耳熱是通過使線材從高頻的磁場中連續(xù)通過，由線材自身在感應(yīng)電流的作用下而產(chǎn)生的。包括急熱、急冷工序，可以在線材溫度和熱處理時間上進行控制而對線材進行熱處理。冷卻是在急熱之后通過使線材從水中或氮氣氣氛中連續(xù)通過來進行的。其熱處理時間為0.01s～2s，優(yōu)選為0.05s～1s，更優(yōu)選為0.05s～0.5s。

連續(xù)通電熱處理利用焦耳熱來進行熱處理，該焦耳熱是通過使連續(xù)通過2個電極滾輪的線材中流過電流而由線材自身產(chǎn)生的。包括急熱、急冷工序，可以通過控制線材溫度和熱處理時間而對線材進行熱處理。冷卻是在急熱之后通過使線材從水中、大氣中或氮氣氣氛中連續(xù)通過來進行的。其熱處理時間為0.01s～2s，優(yōu)選為0.05s～1s，更優(yōu)選為0.05s～0.5s。

連續(xù)移動熱處理是通過使線材從保持高溫的熱處理爐中連續(xù)通過來進行熱處理的。包括急熱、急冷工序，可以在熱處理爐內(nèi)溫度和熱處理時間上進行控制而對線材進行熱處理。冷卻是在急熱之后通過使線材從水中、大氣中或氮氣氣氛中連續(xù)通過來進行的。其熱處理時間優(yōu)選為0.5s～30s。

當線材溫度或熱處理時間中的一項或二項低于上述定義的條件時，固溶不完全，會導致在后續(xù)工序的時效熱處理時生成的溶質(zhì)原子團簇、β”相、mg2si析出物變少，從而使抗拉強度、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性、電導率的提高幅度變小。當線材溫度或退火時間中的一項或二項高于上述規(guī)定的條件時，會導致晶粒粗大化，且會引起鋁合金線材中的化合物相的部分熔融(共晶熔化)，從而導致抗拉強度、伸長率下降，處理導體時容易引起斷線。

[8]第3熱處理(時效熱處理)

接下來，實施第3熱處理。該第3熱處理是為了生成mg、si化合物或溶質(zhì)原子團簇而進行的時效熱處理。在本發(fā)明中，將時效熱處理的加熱溫度設(shè)定為20℃～250℃。當時效熱處理中的加熱溫度低于20℃時，溶質(zhì)原子團簇的生成變慢，為了獲得所需的抗拉強度和伸長率比較耗費時間，不利于批量生產(chǎn)。此外，當所述加熱溫度高于250℃時，除了對強度最有助益的mg2si針狀析出物(β”相)之外，還會生成粗大的mg2si析出物，導致強度下降。因此，在本發(fā)明中，將時效熱處理的加熱溫度設(shè)定為20℃～250℃。另外，對于時效熱處理中的加熱溫度，在需要生成具有進一步提高伸長率的效果的溶質(zhì)原子團簇時，優(yōu)選為20℃～70℃，此外，在需要也同時析出β”相，以取得抗拉強度和伸長率的均衡時，優(yōu)選為100℃～150℃。

此外，時效熱處理中的加熱/保持時間的最佳時間根據(jù)溫度而變化。低溫下長時間、高溫下短時間的加熱在提高抗拉強度、伸長率，減小相對于抗拉強度的0.2％屈服強度方面是優(yōu)選的。長時間的加熱例如為10日以下，短時間的加熱優(yōu)選為15小時以下，更優(yōu)選為8小時以下。另外，對于時效熱處理中的冷卻，為了防止特性不均，優(yōu)選盡可能加快冷卻速度。當然，當在制造工序上不能快速冷卻時，只要時效條件能充分生成溶質(zhì)原子團簇，也可以適當設(shè)定。

本實施方式的鋁合金線材對線料直徑?jīng)]有特別制限，可根據(jù)用途適當設(shè)定，但在細線的情況下優(yōu)選為在中細線的情況下優(yōu)選為本實施方式的鋁合金線材作為鋁合金線的優(yōu)點之一是能夠以較細的單線的形式來使用，但也可以作為將多條單線捻合成束所得的鋁合金絞線來使用，也可以在將多條依次進行了構(gòu)成本發(fā)明的制造方法的上述[1]～[8]的工序中的[1]～[6]的各工序的鋁合金線材捻合成束之后，再進行[7]第2熱處理(固溶熱處理)和[8]第3熱處理(時效熱處理)的工序。

此外，在本實施方式中，作為進一步追加的工序，也可以在連續(xù)鑄軋之后進行在以往方法中進行的那種均質(zhì)化熱處理。均質(zhì)化熱處理能夠使添加元素均勻分散，因此，容易均勻地生成結(jié)晶物，通過其后的第3熱處理容易均勻地析出溶質(zhì)原子團簇、β”析出相，從而能夠更穩(wěn)定地獲得抗拉強度、伸長率、相對于抗拉強度的屈服強度值的提高。均質(zhì)化熱處理優(yōu)選在450℃～600℃的加熱溫度下進行，更優(yōu)選為500℃～600℃。此外，對于均質(zhì)化加熱處理中的冷卻，以0.1℃/分鐘～10℃/分鐘的平均冷卻速度進行徐冷的方式在容易獲得均勻的化合物方面是優(yōu)選的。

本實施方式的鋁合金線材可以作為鋁合金線，或者作為捻合多條鋁合金線所得的鋁合金絞線來使用，并且，還可以作為在鋁合金線或鋁合金絞線的外周具有包覆層的包覆電線來使用，除此之外，還可以作為包括包覆電線和安裝在該包覆電線的去除了包覆層的端部上的端子的線束(鎧裝線)來使用。

實施例

基于以下的實施例詳細說明本發(fā)明。另外，本發(fā)明不限定于以下所示的實施例。

＜實施例和比較例＞

將mg、si、fe和al以及選擇性添加的ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co和ni以達到表1所示的含量(質(zhì)量％)的方式下料，使用普洛佩茲式連續(xù)鑄軋機，用水冷后的鑄模對熔融金屬一邊在表2所示的條件下進行連續(xù)鑄造一邊進行軋制，制成的棒材。接下來，以得到規(guī)定的加工度的方式對該棒材實施了第1拉絲加工。接下來，在表2所示的條件下，對實施了該第1拉絲加工后的加工件實施第1熱處理(中間熱處理)，然后以得到規(guī)定的加工度的方式進行了第2拉絲加工，直到達到的線徑。接下來，在表2所示的條件下實施了第2熱處理(固溶熱處理)。第1熱處理和第2熱處理都在分批式熱處理中在線材上卷繞熱電偶而測定了線材溫度。在連續(xù)通電熱處理中，由于設(shè)備的原因難以在線材的溫度最高的部分進行測定，因此，用光纖型放射溫度計(japansensorcorporation生產(chǎn))在比線材的溫度最高的部分靠前的位置上測定了溫度，然后考慮焦耳熱和散熱來計算最高到達溫度。在高頻加熱以及連續(xù)移動熱處理中，測定了熱處理區(qū)間出口附近的線材溫度。在第2熱處理之后，在表1所示的條件下實施第3熱處理(時效熱處理)，制造出了鋁合金線。

對于制作出的各實施例和比較例的鋁合金線，通過以下所示的方法測定了各特性。將這些測定結(jié)果示于表3。此外，也測定了在制造出的各鋁合金線的表面進一步實施各種鍍敷時的特性，因此，這些測定結(jié)果也示于表3。

[評價方法]

(a)線材表面存在的化合物的粒徑及存在比例的測定

使用掃描電子顯微鏡(sem)按照以下方法測定線材表面存在的化合物的粒徑以及存在比例，具體為存在于線材表面的、換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的粒徑的存在比例。第一個點在線材表面的任意的位置以1000μm²的范圍進行觀察。第二個點在線材表面沿線材的長度方向上距離第一個點1000mm以上的位置以1000μm²的范圍進行觀察。第三個點在線材表面沿線材的長度方向上距離第一個點2000mm以上且在線材的長度方向上距離第二個點1000mm以上的位置以1000μm²的范圍進行觀察，計算線材表面存在的具有換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的粒徑的化合物的存在比例(個/100μm²)。另外，所述直徑通過對所得的sem圖像進行二值化，求出化合物的面積，再由該面積換算成當量圓直徑來求得。

(b)線材的表面氧化層的膜厚測定

線材的表面氧化層的膜厚測定使用俄歇電子光譜儀(augerelectronspectroscope)來進行測定，將根據(jù)共計三點的測定值計算出的平均值作為線材的表面氧化層的膜厚。進行測定時，第一個點和第二個點在線材的長度方向上相隔1000mm以上的間隔，第一個點和第三個點在線材的長度方向上相隔2000mm以上，第二個點和第三個點在線材的長度方向上相隔1000mm以上的間隔。

(c)抗拉強度和斷裂伸長率的測定

基于jisz2241：2011，對各3條試樣(鋁合金線)進行了拉伸試驗，求出了抗拉強度和斷裂伸長率的平均值。為了確保電線和端子的連接部處的壓接部的抗拉強度，此外也為了在向車身進行安裝作業(yè)時能經(jīng)受住意外受到的載荷，抗拉強度以200mpa以上為合格級別。

(d)電導率

將長300mm的試驗片在保持20℃(±0.5℃)的恒溫漕中用四端子法對各3條試樣(鋁合金線)測定了比電阻，計算了其平均電導率。端子間距離設(shè)為200mm。電導率以45％iacs以上為合格級別。

(e)存在于鍍敷后的表面的氣孔的存在比例的測定

使用掃描電子顯微鏡(sem)按照以下方法測定了線材表面存在的氣孔的直徑以及存在比例，具體為存在于線材表面的、換算成當量圓直徑時的直徑為1μm以上的氣孔的存在比例。第一個點在線材表面的任意位置以1000μm²的范圍進行觀察。第二個點在于線材的長度方向上距離第一個點1000mm以上的位置以1000μm²的范圍進行觀察。第三個點在于線材的長度方向上距離第一個點2000mm以上且距離第二個點1000mm以上的位置以1000μm²的范圍進行觀察，計算線材表面存在的具有當量圓直徑為1μm以上的直徑的氣孔的存在比例(個/mm²)。

(f)鍍敷性的評價

進行96小時的jisz2371：2015所記載的中性鹽霧試驗，將試驗后的外觀評價分類為兩檔。將幾乎看不到變差的情況記作“○”，將變差了的情況記作“×”，由此評價鍍敷性。

(g)對于綜合判定

表3中所示的綜合判定按照以下的表4所示的基準，分“a”～“d”4檔進行，以“a”、“b”和“c”為合格級別，“d”為不合格。

[表1]

(注)表中斜體加粗的數(shù)值表示該數(shù)值在本發(fā)明的適當范圍外。

[表2]

(注)表中斜體加粗的數(shù)值表示該數(shù)值在本發(fā)明的適當范圍外。

[表3]

(注)表中斜體加粗的數(shù)值表示該數(shù)值在本發(fā)明的適當范圍外的情況，或者特性為不合格級別的情況。

[表4]

由表3所示的結(jié)果可知如下結(jié)論。實施例1～6的鋁合金線均具有合格級別的抗拉強度、斷裂伸長率以及電導率，并且鍍敷性優(yōu)異，綜合判定也為合格級別。而比較例1和比較例3的鋁合金線的線材表面存在的具有1μm以上的粒徑的化合物的存在比例在本發(fā)明的范圍外，因此，隨后鍍敷時的鍍敷被膜表面所產(chǎn)生的氣孔的存在比例變多，鍍敷性差，綜合評價為不合格。此外，比較例2的線材中的fe含量過少，因此，抗拉強度不足，綜合評價為不合格。此外，固溶熱處理的加熱溫度高于本發(fā)明范圍的比較例4以及時效熱處理的加熱溫度高于本發(fā)明范圍的比較例5其抗拉強度均不足，綜合評價均為不合格。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的鋁合金線材特別是用作線料直徑為0.5mm以下的細徑線也能具備充分的機械特性，因此，作為搭載于移動體的電池線纜、線束或電機用導線、工業(yè)用機器人的布線體有用。