本發(fā)明涉及用作電氣配線體的導(dǎo)體的鋁合金導(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，特別涉及即使用作導(dǎo)線束徑為0.5mm以下的細(xì)線的情況下，也能夠確保與現(xiàn)有產(chǎn)品同等水平的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及電導(dǎo)率、并且提高了耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性的鋁合金導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
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，迫切希望移動(dòng)體的輕質(zhì)化。
作為用于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)體輕質(zhì)化的手段之一，例如研究將電氣配線體的導(dǎo)體變更為更輕的鋁或鋁合金來(lái)代替一直使用的銅或銅合金。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)，為了在鋁導(dǎo)體線材中流過(guò)與銅導(dǎo)體線材相同的電流，必須將鋁導(dǎo)體線材的截面積增大為銅導(dǎo)體線材的截面積的大約1.5倍，但是即使使用像這樣地增大了截面積的鋁導(dǎo)體線材，考慮到鋁導(dǎo)體線材的質(zhì)量為純銅導(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1.7241×10-8ωm為100％iacs時(shí)的電導(dǎo)率。
但是，已知以送電線路用鋁合金線材(jis規(guī)格的a1060、a1070)為代表的純鋁線材一般拉伸耐久性、耐沖擊性、彎曲特性等差。因此，無(wú)法耐受例如對(duì)車體安裝作業(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、施加于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，但是添加元素向鋁中的固溶現(xiàn)象導(dǎo)致電導(dǎo)率下降，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長(zhǎng)率特性，由此不發(fā)生斷線，還需要確保現(xiàn)有水平的電導(dǎo)率和抗拉強(qiáng)度，并且使耐沖擊性、彎曲特性提高。
另外，作為高強(qiáng)度鋁合金線材，例如已知含有mg和si的鋁合金線材，作為該鋁合金線材的代表例，可以舉出6000系鋁合金(al-mg-si系合金)線材。6000系鋁合金線材一般可以通過(guò)實(shí)施固溶處理以及時(shí)效處理而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化。但是，使用6000系鋁合金線材制造線徑0.5mm以下的極細(xì)線的情況下，雖然可以通過(guò)實(shí)施固溶處理以及時(shí)效處理而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化，但是有伸長(zhǎng)率不足的傾向。
作為移動(dòng)體的電氣配線體中使用的現(xiàn)有的6000系鋁合金線，例如記載于專利文獻(xiàn)1。專利文獻(xiàn)1中記載的鋁合金線為極細(xì)線，實(shí)現(xiàn)了具有高強(qiáng)度·高電導(dǎo)率，伸長(zhǎng)率也優(yōu)異的鋁合金線。另外，專利文獻(xiàn)1中記載有因?yàn)榫哂辛己玫纳扉L(zhǎng)率而具有優(yōu)異的彎曲特性的內(nèi)容，但是，針對(duì)例如在將鋁合金線用作安裝于門部等的線束，因門的開關(guān)而產(chǎn)生反復(fù)彎曲應(yīng)力，容易出現(xiàn)疲勞破壞的使用環(huán)境下的耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性沒(méi)有公開或暗示。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-229485號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的問(wèn)題
本發(fā)明的目的是提供一種鋁合金導(dǎo)體、鋁合金絞線、被覆電線、線束及鋁合金導(dǎo)體的制造方法，其以使用含有mg和si的鋁合金為前提，通過(guò)抑制起因于mg成分和si成分的晶界偏析，特別是即使在用作導(dǎo)線束徑為0.5mm以下的極細(xì)線的情況下，也確保與現(xiàn)有產(chǎn)品(專利文獻(xiàn)1中記載的鋁合金線)同等水平的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及電導(dǎo)率，并且提高了耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性。
用于解決問(wèn)題的技術(shù)方案
本發(fā)明人等在觀察含有mg和si的現(xiàn)有鋁合金導(dǎo)體的微觀組織時(shí)，發(fā)現(xiàn)在晶界形成有si元素的增濃部分以及mg元素的增濃部分。所以，本發(fā)明人等假定由于在晶界存在si元素的增濃部分以及mg元素的增濃部分，這些增濃部分與鋁母相的界面結(jié)合變?nèi)?，結(jié)果導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性劣化，進(jìn)行了深入研究。本發(fā)明人等通過(guò)控制成分組成和制造方法，制作使存在于晶界的、si元素的增濃部分以及mg元素的增濃部分的濃度發(fā)生改變的各種鋁合金導(dǎo)體，進(jìn)行比較調(diào)查研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在晶界沒(méi)有形成si元素的增濃部分以及mg元素的增濃部分的情況下，確保了與現(xiàn)有產(chǎn)品(專利文獻(xiàn)1中記載的鋁合金線)同等水平的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及電導(dǎo)率，并且耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性提高，完成了本發(fā)明。
即、本發(fā)明的要點(diǎn)構(gòu)成如下所述。
(1)一種鋁合金導(dǎo)體，其特征在于，具有如下組成：mg：0.1～1.0質(zhì)量％、si：0.1～1.0質(zhì)量％、fe：0.01～1.40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：al以及不可避免的雜質(zhì)，粒徑為0.5～5.0μm的mg2si化合物的分散密度為3.0×10-3個(gè)/μm2以下，母相的晶粒之間的晶界中的si以及mg的濃度均為2.00質(zhì)量％以下。
(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。
(3)上述(1)或(2)所述的鋁合金導(dǎo)體，其中，上述化學(xué)組成含有選自cu：0.01～1.00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。
(4)(1)～(3)中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體，其中，fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co、ni的含量總和為0.01～2.00質(zhì)量％。
(5)(1)～(4)中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體，其中，沖擊吸收能量為5j/mm2以上。
(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20萬(wàn)次以上。
(7)上述(1)～(6)中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體，其中，導(dǎo)線束徑為0.1～0.5mm。
(8)一種鋁合金絞線，是捻合多條上述(7)所述的鋁合金線而得到。
(9)一種被覆電線，在上述(7)所述的鋁合金導(dǎo)線或上述(8)所述的鋁合金絞線的外周具有被覆層。
(10)一種線束，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。
(11)一種上述(1)～(7)中的任一項(xiàng)所述的鋁合金導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，該鋁合金導(dǎo)體的制造方法包含在熔化、鑄造后，經(jīng)熱加工形成盤條，然后，依序進(jìn)行第一拉絲加工、第一熱處理、第二拉絲加工、第二熱處理以及時(shí)效熱處理的各工序，第一熱處理在加熱至480～620℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度后，以10℃/s以上的平均冷卻速度冷卻到至少150℃的溫度，上述第二熱處理是以低于2分鐘的時(shí)間加熱到300℃以上且低于480℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度后，以9℃/s以上的平均冷卻速度冷卻到至少150℃的溫度。
發(fā)明效果
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體以使用含有mg和si的鋁合金為前提，通過(guò)抑制起因于mg成分和si成分的晶界偏析，能夠提供特別是即使在用作導(dǎo)線束徑為0.5mm以下的極細(xì)線的情況下，也確保與現(xiàn)有產(chǎn)品(專利文獻(xiàn)1中記載的鋁合金線)同等水平的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及電導(dǎo)率，提高了耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性的、用作電氣配線體的導(dǎo)體的鋁合金導(dǎo)體、鋁合金絞線、被覆電線、線束，并且提供了及鋁合金導(dǎo)體的制造方法，作為搭載于移動(dòng)體的電池?cái)埦€、配線或者馬達(dá)用導(dǎo)線、產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的配線體是有用的。另外，因?yàn)楸景l(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度高，所以電線徑能夠比現(xiàn)有電線更細(xì)，另外，能夠適用于要求高耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性的門、后備箱、機(jī)罩等。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體具有如下組成：mg：0.10～1.00質(zhì)量％、si：0.10～1.00質(zhì)量％、fe：0.01～1.40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：al以及不可避免的雜質(zhì)，粒徑0.5～5.0μm的mg2si化合物的分散密度為3.0×10-3個(gè)/μm2以下，母相的晶粒之間的晶界中的si以及mg的濃度均為2.00質(zhì)量％以下。
以下給出本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的化學(xué)組成等的限定理由。
(1)化學(xué)組成
＜mg：0.10～1.00質(zhì)量％＞
mg(鎂)是具有在鋁母材中固溶而強(qiáng)化的作用、并且具有其一部分與si化合而形成析出物、使抗拉強(qiáng)度、耐彎曲疲勞特性以及耐熱性提高的作用的元素。但是，如果mg含量低于0.10質(zhì)量％，則上述作用效果不充分，另外，如果mg含量超過(guò)1.00質(zhì)量％，則在晶界形成mg增濃部分的可能性增加，抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐彎曲疲勞特性下降，并且mg元素的固溶量增多，導(dǎo)致電導(dǎo)率也下降。因此，mg含量設(shè)定為0.10～1.00質(zhì)量％。應(yīng)予說(shuō)明，對(duì)于mg含量，在重視高強(qiáng)度的情況下，優(yōu)選設(shè)定為0.50～1.00質(zhì)量％，另外，在重視電導(dǎo)率的情況下，優(yōu)選設(shè)定為0.10～0.50質(zhì)量％，從這樣的觀點(diǎn)考慮，綜合性地優(yōu)選為0.30～0.70質(zhì)量％。
＜si：0.10～1.00質(zhì)量％＞
si(硅)是具有與mg化合而形成析出物，使抗拉強(qiáng)度、耐彎曲疲勞特性、以及耐熱性提高的作用的元素。如果si含量低于0.10質(zhì)量％，則上述作用效果不充分，另外，如果si含量超過(guò)1.00質(zhì)量％，則在晶界形成si增濃部分的可能性增加，抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐彎曲疲勞特性下降，并且si元素的固溶量增多，導(dǎo)致電導(dǎo)率也下降。因此，si含量設(shè)定為0.10～1.00質(zhì)量％。應(yīng)予說(shuō)明，對(duì)于si含量，在重視高強(qiáng)度的情況下，優(yōu)選設(shè)定為0.50～1.00質(zhì)量％，另外，在重視電導(dǎo)率的情況下，優(yōu)選設(shè)定為0.10～0.50質(zhì)量％，從這樣的觀點(diǎn)考慮，綜合性地優(yōu)選為0.30～0.70質(zhì)量％。
＜fe：0.01～1.40質(zhì)量％＞
fe(鐵)是主要形成al-fe系的金屬間化合物而有助于晶粒的微細(xì)化、并且使抗拉強(qiáng)度以及耐彎曲疲勞特性提高的元素。fe在al中于655℃只能固溶0.05質(zhì)量％，在室溫下更少，所以在al中無(wú)法固溶的剩余fe作為al-fe、al-fe-si、al-fe-si-mg等金屬間化合物結(jié)晶或析出。該金屬間化合物有助于晶粒的微細(xì)化，并且使抗拉強(qiáng)度以及耐彎曲疲勞特性提高。另外，fe具有通過(guò)al中固溶的fe而使抗拉強(qiáng)度提高的作用。如果fe含量低于0.01質(zhì)量％，則上述作用效果不充分，另外，如果fe含量超過(guò)1.40質(zhì)量％，則結(jié)晶物或析出物的粗大化使得拉絲加工性變差，結(jié)果，無(wú)法得到作為目標(biāo)的耐彎曲疲勞特性，電導(dǎo)率也下降。因此，fe含量設(shè)定為0.01～1.40質(zhì)量％，優(yōu)選設(shè)定為0.15～0.90質(zhì)量％，更優(yōu)選設(shè)定為0.15～0.45質(zhì)量％。
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體以mg、si以及fe為必須的含有成分，可以根據(jù)需要，進(jìn)一步含有選自ti以及b中的1種或2種、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni中的1種或2種以上。
＜ti：0.001～0.100質(zhì)量％＞
ti是具有將熔化鑄造時(shí)的鑄塊的組織微細(xì)化的作用的元素。如果鑄塊的組織粗大，則在鑄造中發(fā)生鑄塊斷裂，在線材加工工序中發(fā)生斷線，在工業(yè)方面并不理想。這是因?yàn)橛腥缦聝A向：如果ti含量低于0.001質(zhì)量％，則無(wú)法充分發(fā)揮上述作用效果，另外，如果ti含量超過(guò)0.100質(zhì)量％，則電導(dǎo)率下降。因此，ti含量設(shè)定為0.001～0.100質(zhì)量％，優(yōu)選設(shè)定為0.005～0.050質(zhì)量％，更優(yōu)選設(shè)定為0.005～0.030質(zhì)量％。
＜b：0.001～0.030質(zhì)量％＞
b與ti同樣，是具有將熔化鑄造時(shí)的鑄塊的組織微細(xì)化的作用的元素。如果鑄塊的組織粗大，則在鑄造中容易發(fā)生鑄塊斷裂，在線材加工工序中容易發(fā)生斷線，在工業(yè)方面并不理想。這是因?yàn)橛腥缦聝A向：如果b含量低于0.001質(zhì)量％，則無(wú)法充分發(fā)揮上述作用效果，另外，如果b含量超過(guò)0.030質(zhì)量％，則電導(dǎo)率下降。因此，b含量設(shè)定為0.001～0.030質(zhì)量％，優(yōu)選設(shè)定為0.001～0.020質(zhì)量％，更優(yōu)選設(shè)定為0.001～0.010質(zhì)量％。
含有選自＜cu：0.01～1.00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％＞以及＜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％＞、＜ni：0.01～0.50質(zhì)量％＞中的1種或2種以上
cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni均是具有將晶粒微細(xì)化的作用的元素，并且，cu、ag以及au是具有在晶界析出而提高晶界強(qiáng)度的作用的元素，如果含有0.01質(zhì)量％以上的這些元素中的至少1種，則能夠得到上述作用效果，能夠提高抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐彎曲疲勞特性。另一方面，如果cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni中的任一含量分別超過(guò)上述上限值，則含有該元素的化合物變得粗大，使拉絲加工性劣化，所以有容易斷線、并且電導(dǎo)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)定為上述范圍。
另外，存在以下傾向：fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni含有越多，電導(dǎo)率越下降，拉絲加工性越差。因此，這些元素的含量總和優(yōu)選設(shè)定為2.00質(zhì)量％以下。本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體中，因?yàn)閒e為必須元素，所以fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni的含量總和設(shè)定為0.01～2.00質(zhì)量％。這些元素的含量更進(jìn)一步地優(yōu)選為0.10～2.00質(zhì)量％。但是，單獨(dú)添加這些元素的情況下，有含量越多，含有該元素的化合物越粗大的傾向，使得拉絲加工性變差，容易發(fā)生斷線，所以各元素設(shè)定為上述規(guī)定的含有范圍。
應(yīng)予說(shuō)明，為了保持高電導(dǎo)率、使抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性提高，fe、ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co以及ni的含量總和特別優(yōu)選為0.10～0.80質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.20～0.60質(zhì)量％。另一方面，雖然電導(dǎo)率略下降，但為了使抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性進(jìn)一步提高，特別優(yōu)選為超過(guò)0.80～2.00質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為1.00～2.00質(zhì)量％。
＜余量：al以及不可避免的雜質(zhì)＞
上述成分之外的余量是al(鋁)以及不可避免的雜質(zhì)。此處所謂的不可避免的雜質(zhì)是在制造工序中可以不可避免地包含的含有水平的雜質(zhì)。不可避免的雜質(zhì)根據(jù)含量可能成為使電導(dǎo)率下降的主要原因，所以優(yōu)選在考慮電導(dǎo)率下降的情況下，將不可避免的雜質(zhì)的含量抑制在一定程度。作為不可避免的雜質(zhì)可列舉的成分，例如可以舉出ga、zn、bi、pb等。
(2)粒徑為0.5～5.0μm的mg2si化合物的分散密度在3.0×10-3個(gè)/μm2以下
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體規(guī)定鋁母相的晶粒內(nèi)存在的特定大小的mg2si化合物的密度。0.5～5.0μm的mg2si化合物主要是在以下情況下形成：后述的第一熱處理在低于480℃的溫度下實(shí)施2分鐘以上熱處理；第一熱處理的冷卻速度低于10℃/s；第二熱處理在低于480℃的溫度下實(shí)施2分鐘以上熱處理；第二熱處理的冷卻速度低于9℃/s等情況。0.5～5.0μm的mg2si化合物的分散密度超過(guò)3.0×10-3個(gè)/μm2而形成時(shí)，時(shí)效熱處理時(shí)形成的針狀mg2si析出物變少，抗拉強(qiáng)度、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性、電導(dǎo)率的提高幅度變小。0.5～5μm的mg2si化合物的分散密度越小越優(yōu)選。即，越接近0越優(yōu)選。另外，不只是mg2si化合物，以mg-si系為主成分的化合物的密度在上述的規(guī)定范圍外，也會(huì)導(dǎo)致時(shí)效熱處理時(shí)形成的針狀mg2si析出物變少，抗拉強(qiáng)度、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性、電導(dǎo)率的提高幅度變小，所以以mg-si系為主成分的化合物的密度也同樣設(shè)定在上述的規(guī)定范圍。
(3)母相的晶粒之間的晶界中的si以及mg的濃度均在2.00質(zhì)量％以下
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體通過(guò)如下所述地規(guī)定鋁母相的晶界中的si元素和mg元素在增濃部分各自的濃度，能夠確保與現(xiàn)有產(chǎn)品(專利文獻(xiàn)1中記載的鋁合金線)同等水平的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及電導(dǎo)率，并且提高耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性。
本發(fā)明以鋁母相的晶界中的si以及mg的濃度均在2.00質(zhì)量％以下為必須的發(fā)明特定事項(xiàng)。這是因?yàn)榇嬖谝韵聝A向：在晶界中，si以及mg的濃度中的至少一方形成大于2.00質(zhì)量％的高增濃部分時(shí)，導(dǎo)致si以及mg的增濃部分和鋁母相的界面變?nèi)酰估瓘?qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性下降，并且，拉絲加工性也變差。優(yōu)選晶界中的si以及mg的濃度分別為1.50質(zhì)量％以下，更優(yōu)選分別為1.20質(zhì)量％以下。
應(yīng)予說(shuō)明，si以及mg的濃度的測(cè)定是使用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針微量分析器(epma)進(jìn)行的。首先，按能夠看到晶粒對(duì)比度的方式準(zhǔn)備試樣后，通過(guò)光學(xué)顯微鏡等對(duì)晶粒以及晶界進(jìn)行觀察，在觀察視野內(nèi)中，例如在120μm×120μm的正方形的4個(gè)頂點(diǎn)制作壓痕，確定觀察位置。然后，通過(guò)epma，在包括4處壓痕的120μm×120μm的視野內(nèi)進(jìn)行面分析。對(duì)在本發(fā)明所規(guī)定的晶界中存在的長(zhǎng)度1μm以上的線狀的mg或si的增濃部分和起因于化合物的粒狀的mg或si的增濃部分進(jìn)行區(qū)分，將起因于化合物的粒狀的增濃部分排除在測(cè)定對(duì)象外。然后，在觀察到本發(fā)明所規(guī)定的上述線狀的mg或si的增濃部分的情況下，按穿過(guò)晶界的增濃部分的方式任意設(shè)定線分析的長(zhǎng)度并進(jìn)行線分析，對(duì)上述線狀的增濃部分的si元素和mg元素的最大濃度進(jìn)行測(cè)定。另一方面，在沒(méi)有觀察到上述線狀的增濃部分的情況下，可以將晶界中的mg或si各自的濃度視為0質(zhì)量％，不進(jìn)行線分析。通過(guò)這樣的測(cè)定方法，任意選擇10處線狀的增濃部分并進(jìn)行濃度測(cè)定。在1個(gè)視野中無(wú)法測(cè)定10處的情況下，在其他視野中同樣地進(jìn)行觀察，測(cè)定總計(jì)10處線狀的增濃部分。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明中，因?yàn)殇X母相的晶界中的si以及mg的濃度均設(shè)定為2.00質(zhì)量％以下，所以穿過(guò)晶界進(jìn)行測(cè)定時(shí)，不必穿過(guò)與晶界垂直的方向。與晶界傾斜地穿過(guò)的情況下，也只要si以及mg的濃度均為2.00質(zhì)量％以下即可。
這樣抑制了si元素以及mg元素增濃部分的鋁合金導(dǎo)體可以通過(guò)組合合金組成、制造工藝進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)。以下對(duì)本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的優(yōu)選制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
(本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的制造方法)
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體可以通過(guò)包含依序進(jìn)行以下各工序的制造方法來(lái)制造，所述各工序?yàn)閇1]熔化、[2]鑄造、[3]熱加工(槽滾壓加工等)、[4]第一拉絲加工、[5]第一熱處理(固溶熱處理)、[6]第二拉絲加工、[7]第二熱處理、以及[8]時(shí)效熱處理。應(yīng)予說(shuō)明，可以在第二熱處理前后、或時(shí)效熱處理后，設(shè)置制成絞線的工序、對(duì)電線進(jìn)行樹脂被覆的工序。以下對(duì)[1]～[8]的工序進(jìn)行說(shuō)明。
[1]熔化
熔化是按成為上述鋁合金組成的方式對(duì)各成分的分量進(jìn)行調(diào)整而熔煉。
[2]鑄造以及[3]熱加工(槽滾壓加工等)
接下來(lái)，使用組合鑄造輪和帶的普羅珀澤式的連續(xù)鑄造軋制機(jī)，利用水冷的鑄型鑄造熔融金屬，并連續(xù)進(jìn)行軋制，制成例如直徑5～13.0mmφ的適當(dāng)粗細(xì)的棒材。從防止fe系結(jié)晶物的粗大化和防止fe的強(qiáng)制固溶導(dǎo)致的電導(dǎo)率下降的觀點(diǎn)考慮，此時(shí)的鑄造時(shí)的冷卻速度優(yōu)選為1～20℃/秒，但并不限定于此。鑄造以及熱軋可以通過(guò)鋼坯鑄造以及擠壓法等進(jìn)行。
[4]第一拉絲加工
接下來(lái)，實(shí)施表面剝皮，制成例如直徑5.0～12.5mmφ的適當(dāng)粗細(xì)的棒材，通過(guò)冷加工進(jìn)行拉絲加工。加工度η優(yōu)選為1～6的范圍。此處，加工度η在將拉絲加工前的線材截面積標(biāo)記為a0、拉絲加工后的線材截面積標(biāo)記為a1時(shí)，用η＝in(a0/a1)表示。如果加工度η低于1，則在下一個(gè)工序的熱處理時(shí)，重結(jié)晶晶粒粗大化，抗拉強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率顯著下降，可能成為斷線的原因。另外，如果加工度η大于6，則拉絲加工變難，在拉絲加工中發(fā)生斷線等在品質(zhì)方面有可能出現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)表面的剝皮進(jìn)行表面的潔凈化，但也可以不進(jìn)行。
[5]第一熱處理(固溶熱處理)
對(duì)進(jìn)行了冷拉絲的加工材實(shí)施第一熱處理。本發(fā)明的第一熱處理是為了使無(wú)規(guī)則含有的mg和si的化合物融入鋁母相而進(jìn)行的固溶熱處理。固溶處理目前是在時(shí)效熱處理前進(jìn)行的，但在本發(fā)明中，通過(guò)在第二拉絲加工前進(jìn)行，能夠在加工中使mg、si的增濃部分平均(均化)，隨之抑制最終時(shí)效熱處理后的mg和si的化合物的晶界偏析。即，本發(fā)明的第一熱處理是與在現(xiàn)有的制造方法中于拉絲加工中通常進(jìn)行的中間熱處理不同的熱處理。第一熱處理具體而言是加熱到480～620℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度后，以10℃/s以上的平均冷卻速度冷卻到至少150℃的溫度的熱處理。如果第一熱處理的加熱時(shí)的規(guī)定溫度高于620℃，則導(dǎo)致包含添加元素的鋁合金線部分熔融，抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性下降，另外，如果規(guī)定溫度低于480℃，則無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)固溶，在隨后的時(shí)效熱處理工序中無(wú)法充分得到抗拉強(qiáng)度的提高效果，抗拉強(qiáng)度下降。因此，第一熱處理中的加熱時(shí)的規(guī)定溫度設(shè)定為480～620℃的范圍，優(yōu)選設(shè)定為500～600℃的范圍、更優(yōu)選設(shè)定為520～580℃的范圍。
作為進(jìn)行第一熱處理的方法，例如可以為分批式熱處理，也可以為高頻加熱、通電加熱、行進(jìn)加熱等連續(xù)熱處理。
采用高頻加熱、通電加熱的情況下，通常為在線材中連續(xù)通過(guò)電流的結(jié)構(gòu)，所以隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)，線材溫度上升。因此，如果連續(xù)通過(guò)電流，則可能導(dǎo)致線材熔融，所以必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理。進(jìn)行行進(jìn)加熱的情況下，也因?yàn)槭嵌虝r(shí)退火，所以通常設(shè)定為行進(jìn)退火爐的溫度比線材溫度高。在長(zhǎng)時(shí)間的熱處理中可能導(dǎo)致線材熔融，所以必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理。另外，在全部熱處理中必須是使被加工材中無(wú)規(guī)則含有的mg、si化合物融入鋁母相中的規(guī)定時(shí)間以上。以下對(duì)利用各方法的熱處理進(jìn)行說(shuō)明。
利用高頻加熱的連續(xù)熱處理通過(guò)使線材連續(xù)地通過(guò)由高頻產(chǎn)生的磁場(chǎng)，利用由感應(yīng)電流使得線材本身產(chǎn)生的焦耳熱進(jìn)行熱處理。包含驟熱、驟冷的工序，能夠由線材溫度和熱處理時(shí)間進(jìn)行控制，對(duì)線材進(jìn)行熱處理。冷卻通過(guò)在驟熱后，使線材連續(xù)通過(guò)水中或氮?dú)鈿夥罩卸M(jìn)行。該熱處理時(shí)間為0.01～2s、優(yōu)選為0.05～1s、更優(yōu)選為0.05～0.5s。
連續(xù)通電熱處理是利用通過(guò)使電流流過(guò)連續(xù)通過(guò)2個(gè)電極輪的線材而使線材本身產(chǎn)生的焦耳熱來(lái)進(jìn)行熱處理。包含驟熱、驟冷的工序，能夠由線材溫度和熱處理時(shí)間進(jìn)行控制，對(duì)線材進(jìn)行熱處理。冷卻通過(guò)在驟熱后，使線材連續(xù)通過(guò)水中、大氣中或氮?dú)鈿夥罩卸M(jìn)行。該熱處理時(shí)間為0.01～2s、優(yōu)選為0.05～1s、更優(yōu)選為0.05～0.5s。
連續(xù)行進(jìn)熱處理是使線材連續(xù)通過(guò)保持高溫的熱處理爐中而進(jìn)行熱處理。包含驟熱、驟冷的工序，能夠由熱處理爐內(nèi)溫度和熱處理時(shí)間進(jìn)行控制，對(duì)線材進(jìn)行熱處理。冷卻通過(guò)在驟熱后，使線材連續(xù)通過(guò)水中、大氣中或氮?dú)鈿夥罩卸M(jìn)行。該熱處理時(shí)間為0.5～120s、優(yōu)選為0.5～60s、更優(yōu)選為0.5～20s。
分批式熱處理是將線材投入退火爐中、以規(guī)定的設(shè)定溫度、設(shè)定時(shí)間進(jìn)行熱處理的方法。線材本身只要在規(guī)定溫度加熱幾十秒左右即可，因?yàn)楣I(yè)使用時(shí)投入大量的線材，所以為了抑制線材的熱處理不均，優(yōu)選進(jìn)行30分鐘以上。熱處理時(shí)間的上限只要晶粒在線材的半徑方向計(jì)數(shù)為5個(gè)以上，就沒(méi)有特別限定，短時(shí)間進(jìn)行時(shí)在線材的半徑方向容易計(jì)數(shù)5個(gè)以上晶粒，工業(yè)使用方面生產(chǎn)率也良好，所以在10小時(shí)以內(nèi)、優(yōu)選6小時(shí)以內(nèi)實(shí)施熱處理。
線材溫度或熱處理時(shí)間中的一方或雙方低于上述定義的條件的情況下，固溶變得不完全，后續(xù)工序的時(shí)效熱處理時(shí)析出的mg2si析出物變少，抗拉強(qiáng)度、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性、電導(dǎo)率的提高幅度變小。線材溫度或退火時(shí)間中的一方或雙方高于上述定義的條件的情況下，晶粒粗大化，并且發(fā)生鋁合金導(dǎo)體中的化合物相的部分熔融(共晶熔化)，抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率下降，導(dǎo)體處理時(shí)容易發(fā)生斷線。
第一熱處理中的冷卻以10℃/s以上的平均冷卻速度冷卻到至少150℃的溫度是本發(fā)明的必須要件。這是因?yàn)槿绻鲜銎骄鋮s速度低于10℃/s，則在冷卻中生成mg、si等的析出物，固溶沒(méi)有充分進(jìn)行，隨后的時(shí)效熱處理工序中的抗拉強(qiáng)度的提高效果受限，無(wú)法得到充分的抗拉強(qiáng)度。應(yīng)予說(shuō)明，上述平均冷卻速度優(yōu)選為50℃/s以上，更優(yōu)選為100℃/s以上。
應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明的第一熱處理中的冷卻優(yōu)選在上述任一熱處理方法中都將第一拉絲加工后的鋁合金線材加熱到規(guī)定溫度后，通過(guò)水中而進(jìn)行，但是這種情況下，無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)定冷卻速度。因此，這種情況下，任一熱處理方法中都是將加熱后通過(guò)水冷的平均冷卻速度推定為在剛剛水冷后將鋁合金線材冷卻到水溫(大約20℃)，基于此，各熱處理方法中，將如下所述地算出的冷卻速度作為上述平均冷卻速度。即，在分批式熱處理中，對(duì)于冷卻速度，基于從冷卻開始到保持在150℃以上的時(shí)間控制在40秒以內(nèi)是重要的觀點(diǎn)考慮，在500℃實(shí)施熱處理的情況下，按(500-150)/40為8.75℃/s以上，在600℃實(shí)施熱處理的情況下按(600-150)/40為11.25℃/s以上。在利用高頻加熱的連續(xù)熱處理中，因?yàn)槭窃诩訜岷?，將鋁合金線材以線速：100～1500m/min穿線數(shù)米后，進(jìn)行水冷的機(jī)制，所以為100℃/s以上，在利用通電加熱的連續(xù)熱處理中，因?yàn)槭窃诩訜岷缶蛯X合金線材水冷的機(jī)制，所以為100℃/s以上，而在利用行進(jìn)加熱的連續(xù)熱處理中，在加熱后將鋁合金線材以線速：10～500m/min進(jìn)行水冷的機(jī)制的情況下為100℃/s以上，在加熱后在幾米～數(shù)十米m穿線中進(jìn)行空氣冷卻的機(jī)制的情況下，如果按在將鋁合金線材卷纏在鼓上后立即冷卻到室溫(大約20℃)計(jì)算，則設(shè)空氣冷卻中的區(qū)間長(zhǎng)度為10m、冷卻開始溫度為500℃，以大約6～292℃/s冷卻。因此，10℃/s以上的冷卻速度是足夠可以的。但是，任一熱處理方法中，從實(shí)現(xiàn)固溶熱處理的目的的觀點(diǎn)考慮，都是只要驟冷至至少150℃即可。
從發(fā)揮通過(guò)mg以及si的析出抑制在后續(xù)的時(shí)效熱處理工序中產(chǎn)生的抗拉強(qiáng)度提高效果方面考慮，優(yōu)選第一熱處理中的冷卻優(yōu)選以20℃/s以上的平均冷卻速度冷卻到至少250℃的溫度。因?yàn)閙g以及si的析出溫度帶的峰位于300～400℃，所以為了在冷卻中抑制mg以及si的析出，優(yōu)選至少在該溫度下提高冷卻速度。
[6]第二拉絲加工
在上述第一熱處理后，進(jìn)一步通過(guò)冷加工實(shí)施拉絲加工。此時(shí)的加工度η優(yōu)選為1～6的范圍。加工度η影響重結(jié)晶晶粒的形成以及成長(zhǎng)。這是因?yàn)槿绻庸ざ圈切∮?，則下一個(gè)工序的熱處理時(shí)，有重結(jié)晶晶粒粗大化、抗拉強(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率顯著下降的傾向，另外，如果加工度η大于6，則有拉絲加工變難、拉絲加工中發(fā)生斷線等品質(zhì)方面發(fā)生問(wèn)題的傾向。
[7]第二熱處理
對(duì)進(jìn)行了冷拉絲的加工材實(shí)施第二熱處理。第二熱處理是與前述第一熱處理、后述的時(shí)效熱處理不同的熱處理。第二熱處理可以與第一熱處理同樣地通過(guò)分批式退火而進(jìn)行，另外，也可以通過(guò)高頻加熱、通電加熱、行進(jìn)加熱等連續(xù)退火進(jìn)行。但是，必須在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。這是因?yàn)槿绻麑?shí)施長(zhǎng)時(shí)間熱處理，則發(fā)生mg以及si的析出，無(wú)法在隨后的時(shí)效熱處理工序中得到提高抗拉強(qiáng)度的效果，抗拉強(qiáng)度下降。即，第二熱處理必須通過(guò)能夠在2分鐘內(nèi)進(jìn)行從150℃開始升溫、保持、降溫到150℃的過(guò)程的制造方法加以實(shí)施。因?yàn)椋ǔＭㄟ^(guò)長(zhǎng)時(shí)間保持來(lái)實(shí)施的分批式退火的情況下，現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)施，優(yōu)選為高頻加熱、通電加熱、行進(jìn)加熱等連續(xù)退火。
第二熱處理不是第一熱處理那樣的固溶熱處理，是為了恢復(fù)線材的柔軟性、使伸長(zhǎng)率提高而進(jìn)行的熱處理。第二熱處理的加熱溫度在300℃以上且低于480℃。這是因?yàn)槿绻诙崽幚淼募訜釡囟鹊陀?00℃，則有無(wú)法實(shí)施重結(jié)晶、無(wú)法得到伸長(zhǎng)率提高效果的傾向，另外，如果上述加熱溫度在480℃以上，則有容易發(fā)生mg、si元素的增濃、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性下降的傾向。進(jìn)而，第二熱處理的加熱溫度優(yōu)選為300～450℃，更優(yōu)選為325～450℃。另外，第二熱處理的加熱時(shí)間如果在2分鐘以上，則有容易形成0.5～5.0μm的mg2si化合物，0.5～5.0μm的mg2si化合物的分散密度超過(guò)3.0×10-3個(gè)/μm2的傾向，所以設(shè)定為低于2分鐘。
另外，第二熱處理中的冷卻以9℃/s以上的平均冷卻速度冷卻到至少150℃的溫度是本發(fā)明的必須要件。這是因?yàn)槿绻鲜銎骄鋮s速度低于9℃/s，則有在冷卻中生成以mg2si為代表的mg、si等析出物，隨后的時(shí)效熱處理工序中的抗拉強(qiáng)度的提高效果受限，無(wú)法得到充分的抗拉強(qiáng)度的傾向。應(yīng)予說(shuō)明，上述平均冷卻速度優(yōu)選為50℃/s以上，更優(yōu)選為100℃/s以上。
進(jìn)而，從發(fā)揮通過(guò)mg以及si的析出抑制在后續(xù)的時(shí)效熱處理工序中產(chǎn)生抗拉強(qiáng)度提高效果方面考慮，第二熱處理中的冷卻中優(yōu)選以20℃/s以上的平均冷卻速度冷卻到至少250℃的溫度。mg以及si的析出溫度帶的峰位于300～400℃，所以為了在冷卻中抑制mg以及si的析出，優(yōu)選至少在該溫度下提高冷卻速度。
[8]時(shí)效熱處理
接下來(lái)實(shí)施時(shí)效熱處理。時(shí)效熱處理是為使針狀mg2si析出物析出而進(jìn)行的。時(shí)效熱處理中的加熱溫度優(yōu)選為140～250℃。如果上述加熱溫度低于140℃，則無(wú)法充分地析出針狀mg2si析出物，強(qiáng)度、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性以及電導(dǎo)率容易不足。另外，如果上述加熱溫度高于250℃，則mg2si析出物的尺寸變大，所以電導(dǎo)率升高，但強(qiáng)度、耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性容易不足。時(shí)效熱處理中的加熱溫度在重視耐沖擊性、高耐彎曲疲勞特性的情況下，優(yōu)選為160～200℃，另外，重視電導(dǎo)率的情況下，優(yōu)選為180～220℃。另外，加熱時(shí)間根據(jù)溫度不同，最佳時(shí)間改變。低溫下長(zhǎng)時(shí)間、高溫下短時(shí)間的加熱使強(qiáng)度、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性提高，所以是優(yōu)選的。如果考慮生產(chǎn)率，則短時(shí)間即可，優(yōu)選為15小時(shí)以下，更優(yōu)選為10小時(shí)以下。應(yīng)予說(shuō)明，時(shí)效熱處理中的冷卻為了防止特性的不均，優(yōu)選盡可能提高冷卻速度。但是，在制造工序方面無(wú)法快速冷卻的情況下，可以考慮在冷卻中發(fā)生針狀mg2si析出物的增加、減少，適當(dāng)設(shè)定時(shí)效條件。
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的導(dǎo)線束徑?jīng)]有特別限定，可以根據(jù)用途適當(dāng)設(shè)定，細(xì)物線的情況下優(yōu)選為0.1～0.5mmφ，中細(xì)物線的情況優(yōu)選為0.8～1.5mmφ。本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體作為鋁合金線能夠以單心線的形式縮細(xì)而使用是優(yōu)點(diǎn)之一，也可以作為將多條捆成束并捻合而得到的鋁合金絞線進(jìn)行使用，在構(gòu)成本發(fā)明的制造方法的上述[1]～[8]的工序中，可以在將多條依序進(jìn)行了[1]～[6]各工序的鋁合金線捆成束并捻合后，進(jìn)行[7]第二熱處理以及[8]時(shí)效熱處理的工序。
另外，本發(fā)明中，作為進(jìn)一步增加的工序，也可以在連續(xù)鑄造軋制后，進(jìn)行依照現(xiàn)有方法進(jìn)行的均質(zhì)化熱處理。均質(zhì)化熱處理因?yàn)槟軌蚴固砑釉氐奈龀鑫?主要是mg-si系化合物)均勻地分散，所以通過(guò)后續(xù)的第一熱處理容易得到均勻的結(jié)晶組織，結(jié)果能夠更穩(wěn)定地提高抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性。均質(zhì)化熱處理優(yōu)選在加熱溫度450℃～600℃、加熱時(shí)間1～10小時(shí)的條件下進(jìn)行，更優(yōu)選為500～600℃。另外，從能夠容易地獲得均勻的化合物方面考慮，優(yōu)選均質(zhì)化加熱處理中的冷卻是以0.1～10℃/分的平均冷卻速度進(jìn)行緩慢冷卻。
應(yīng)予說(shuō)明，以上只是列舉出本發(fā)明的實(shí)施方式的例子，在保護(hù)范圍中可以施加各種變更。例如，本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的沖擊吸收能量為5j/mm2以上，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的耐沖擊性。另外，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)在20萬(wàn)次以上，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的耐彎曲疲勞特性。另外，本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體可以作為鋁合金線或作為將多條鋁合金線捻合而得到的鋁合金絞線進(jìn)行使用，進(jìn)而，也可以作為在鋁合金線或鋁合金絞線的外周具有被覆層的被覆電線使用，并且，還可以作為具備被覆電線和安裝在該被覆電線的、將被覆層除去了的端部的端子的線束(裝配電線)進(jìn)行使用。
實(shí)施例
基于以下的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明不限定于以下所示的實(shí)施例。
實(shí)施例、比較例
將mg、si、fe以及al和選擇性地添加的ti、b、cu、ag、au、mn、cr、zr、hf、v、sc、co、ni按表1以及表2所示的含量(質(zhì)量％)，使用普羅珀澤式的連續(xù)鑄造軋制機(jī)，邊利用水冷后的鑄型連續(xù)地鑄造熔融金屬，邊進(jìn)行軋制，制成大約9.5mmφ的棒材。此時(shí)的鑄造時(shí)的冷卻速度約為15℃/s。按能夠獲得規(guī)定的加工度的方式對(duì)其實(shí)施第一拉絲加工。然后，對(duì)實(shí)施了該第一拉絲加工的加工材在表3以及表4所示的條件下實(shí)施第一熱處理，進(jìn)而進(jìn)行第二拉絲加工至0.31mmφ的線徑。然后，在表3以及表4所示的條件下實(shí)施第二熱處理。第一以及第二熱處理均通過(guò)分批式熱處理，在線材上卷纏熱電偶，測(cè)定線材溫度。連續(xù)通電熱處理中，設(shè)備方面難以對(duì)線材溫度最高的部分進(jìn)行測(cè)定，所以由光纖型放射溫度計(jì)(japansensor公司制)在比線材溫度最高的部分更靠近測(cè)定者的位置對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)定，在考慮焦耳熱和放熱的情況下，算出最高到達(dá)溫度。高頻加熱以及連續(xù)行進(jìn)熱處理中，對(duì)熱處理區(qū)間出口附近的線材溫度進(jìn)行測(cè)定。在第二熱處理后，在表3及表4所示的條件下實(shí)施時(shí)效熱處理，制造鋁合金線。應(yīng)予說(shuō)明，比較例12具有專利文獻(xiàn)1中記載的表1的試樣no.2的組成，按與該文獻(xiàn)所公開的制法相同的制法制作鋁合金線，所以一并進(jìn)行評(píng)價(jià)。
對(duì)于制作的各實(shí)施例以及比較例的鋁合金線，通過(guò)以下所示的方法測(cè)定各特性。其結(jié)果示于表3及表4。
(a)mg2si化合物的分散密度的觀察以及評(píng)價(jià)方法
將實(shí)施例以及比較例的線材通過(guò)聚焦式離子束(fib)法制成薄膜，使用透射電子顯微鏡(tem)對(duì)任意的范圍進(jìn)行觀察。通過(guò)edx對(duì)mg2si化合物進(jìn)行組成分析，對(duì)化合物種類進(jìn)行鑒定。另外，因?yàn)閙g2si化合物作為板狀的化合物被觀察到，所以由所拍攝的照片計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于板狀化合物邊緣的部分為0.5～5.0μm的化合物。在化合物穿過(guò)到測(cè)定范圍外時(shí)，只要化合物能夠觀察到0.5μm以上，就計(jì)入化合物數(shù)。mg2si化合物的分散密度如下計(jì)算：設(shè)定能夠計(jì)數(shù)20個(gè)以上的范圍，使用mg2si化合物的分散密度(個(gè)/μm2)＝mg2si化合物的個(gè)數(shù)(個(gè))/計(jì)數(shù)對(duì)象范圍(μm2)的式子來(lái)算出。計(jì)數(shù)對(duì)象范圍根據(jù)情況使用多張照片?；衔锷僦翢o(wú)法計(jì)數(shù)20個(gè)以上的情況下，指定1000μm2，對(duì)該范圍的分散密度進(jìn)行計(jì)算。
mg2si化合物的分散密度是將上述薄膜的試樣厚度以0.15μm為基準(zhǔn)厚度進(jìn)行計(jì)算的。試樣厚度不同于基準(zhǔn)厚度的情況下，將試樣厚度換算為基準(zhǔn)厚度，即，可以通過(guò)將(基準(zhǔn)厚度/試樣厚度)乘以基于所拍攝的照片算出的分散密度而算出分散密度。本實(shí)施例以及比較例中，通過(guò)fib方法，對(duì)于全部試樣，將試樣厚度設(shè)定為大約0.15μm進(jìn)行制作。mg2si化合物的分散密度包括在0～3.0×10-3個(gè)/μm2的范圍的情況下，mg2si化合物的分散密度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，記為“○”，沒(méi)有包括在0～3.0×10-3個(gè)/μm2的范圍的情況下，mg2si化合物的分散密度不在合適的范圍內(nèi)，記為“×”。
(b)晶界中的si以及mg的濃度的測(cè)定
si以及mg的濃度使用光學(xué)顯微鏡以及epma進(jìn)行測(cè)定。應(yīng)予說(shuō)明，si以及mg的濃度的測(cè)定是使用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針微量分析器(epma)進(jìn)行的。首先，按能夠看到晶粒對(duì)比度的方式準(zhǔn)備試樣后，通過(guò)光學(xué)顯微鏡等對(duì)晶粒以及晶界進(jìn)行觀察，在觀察視野內(nèi)中，例如在120μm×120μm的正方形的4個(gè)頂點(diǎn)制作壓痕，確定觀察位置。然后，通過(guò)epma，在包括4處壓痕的120μm×120μm的視野內(nèi)進(jìn)行面分析，對(duì)本發(fā)明所規(guī)定的長(zhǎng)度1μm以上的線狀的mg或si的增濃部分和起因于化合物的粒狀的mg或si的增濃部分進(jìn)行區(qū)分，本發(fā)明中，在存在上述線狀的增濃部分的情況下，以最初觀察到該線狀的增濃部分的光學(xué)顯微鏡等的觀察結(jié)果為參考作為晶界，將起因于化合物的粒狀增濃部分排除在測(cè)定對(duì)象外。接下來(lái)，按穿過(guò)晶界的增濃部分的方式進(jìn)行線分析，測(cè)定上述線狀的增濃部分的si元素和mg元素的最大濃度。通過(guò)這樣的測(cè)定方法，任意選擇10處線狀的增濃部分并進(jìn)行濃度測(cè)定。在1個(gè)視野中無(wú)法測(cè)定10處的情況下，在其他視野中同樣地進(jìn)行觀察，測(cè)定總計(jì)10處線狀的增濃部分。應(yīng)予說(shuō)明，線分析的長(zhǎng)度設(shè)定為50μm。另一方面，在沒(méi)有觀察到上述線狀的增濃部分的情況下，將晶界中的mg或si各自的濃度視為0質(zhì)量％，不進(jìn)行線分析。表3以及表4中，線分析的全部范圍中，在si以及fmg的濃度分別為2.00質(zhì)量％以下的情況或沒(méi)有觀察到上述線狀的增濃部分的情況下，沒(méi)有發(fā)生晶界偏析或者晶界偏析的程度低，所以是合格的，記為“○”，另外，si以及mg的濃度分別超過(guò)2.00質(zhì)量％的情況下，發(fā)生晶界偏析，不合格，記為“×”。
(c)抗拉強(qiáng)度(ts)以及柔軟性(拉伸斷裂伸長(zhǎng)率)的測(cè)定
基于jisz2241，分別對(duì)3根供試材(鋁合金線)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，求出其平均值?？估瓘?qiáng)度為了確保電線和端子的連接部中的壓接部的抗拉強(qiáng)度，另外，為了耐受對(duì)車體安裝作業(yè)時(shí)意外地施加的荷重，以150mpa以上為合格水平。伸長(zhǎng)率以5％以上為合格。
(d)電導(dǎo)率(ec)
將長(zhǎng)度300mm的試驗(yàn)片在保持20℃(±0.5℃)的恒溫槽中，使用四端子法，對(duì)于各3根供試材(鋁合金線)進(jìn)行比電阻測(cè)定，算出其平均電導(dǎo)率。端子間距離為200mm。電導(dǎo)率沒(méi)有特別限定，以40％iacs以上為合格水平。
(e)沖擊吸收能量
沖擊吸收能量是鋁合金導(dǎo)體耐受何種程度的沖擊的指標(biāo)，由鋁合金導(dǎo)體即將發(fā)生斷線前的(錘的位置能量)/(鋁合金導(dǎo)體的截面積)算出。具體而言，將錘安裝于鋁合金導(dǎo)體線的一端，使錘從300mm的高度自由落下。將錘逐次加重，由即將斷線之前的錘的重量算出沖擊吸收能量?？梢哉f(shuō)沖擊吸收能量越大，越具有高沖擊吸收性。沖擊吸收能量以5j/mm2以上為合格水平。
(f)到斷裂為止的反復(fù)次數(shù)
作為耐彎曲疲勞特性的基準(zhǔn)，常溫時(shí)的變形振幅設(shè)定為±0.17％。耐彎曲疲勞特性根據(jù)變形振幅而改變。變形振幅大的情況下，疲勞壽命變短，變形振幅小的情況下，疲勞壽命變長(zhǎng)。因?yàn)樽冃握穹梢杂删€材的線徑和彎曲夾具的曲率半徑?jīng)Q定，所以可以任意設(shè)定線材的線徑和彎曲夾具的曲率半徑而實(shí)施彎曲疲勞試驗(yàn)。使用藤井精機(jī)株式會(huì)社(現(xiàn)在的株式會(huì)社藤井)制的交替彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)，使用施加了0.17％的彎曲變形的夾具，反復(fù)實(shí)施彎曲，由此測(cè)定到斷裂為止的反復(fù)次數(shù)。本發(fā)明中，到斷裂為止的反復(fù)次數(shù)以在20萬(wàn)次以上為合格。
表1
(注)表中的斜粗體字的數(shù)值表示本發(fā)明的合理范圍外的數(shù)值。
表2
(注)表中的斜粗體字的數(shù)值表示本發(fā)明的合理范圍外的數(shù)值。
表3
(注)表中的斜粗體字的數(shù)值表示本發(fā)明的合理范圍外的數(shù)值。
表4
(注)表中的斜粗體字的數(shù)值表示本發(fā)明的合理范圍外的數(shù)值。
由表3以及表4的結(jié)果可知以下情況。發(fā)明例1～57的鋁合金線均具有與現(xiàn)有產(chǎn)品(專利文獻(xiàn)1中記載的鋁合金線、相當(dāng)于比較例12)同等水平的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及電導(dǎo)率，并且耐沖擊性以及耐彎曲疲勞特性優(yōu)異。相對(duì)于此，比較例1～19的鋁合金線到斷裂為止的反復(fù)次數(shù)均低，在18萬(wàn)次以下，耐彎曲疲勞特性差。除了比較例10以及16以外，耐沖擊性也差。另外，比較例5～9均在拉絲工序中斷線。比較例12～15、18的鋁合金線，雖然具有本發(fā)明的范圍所包含的化學(xué)組成，但是晶界中的si以及mg的濃度均超過(guò)2.00質(zhì)量％，在本發(fā)明的適當(dāng)范圍外，耐彎曲疲勞特性以及耐沖擊性都差。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的鋁合金導(dǎo)體以使用含有mg和si的鋁合金為前提，通過(guò)抑制起因于mg成分和si成分的晶界偏析，能夠提供特別是即使在用作導(dǎo)線束徑為0.5mm以下的極細(xì)線的情況下，也確保與現(xiàn)有產(chǎn)品(專利文獻(xiàn)1中記載的鋁合金線)同等水平的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及電導(dǎo)率，并提高了耐沖擊性、耐彎曲疲勞特性的、用作電氣配線體的導(dǎo)體的鋁合金導(dǎo)體、鋁合金絞線、被覆電線、線束，并且提供鋁合金導(dǎo)體的制造方法，作為搭載于移動(dòng)體的電池?cái)埦€、配線或者馬達(dá)用導(dǎo)線、產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的配線體是有用的。另外，因?yàn)楸景l(fā)明的鋁合金導(dǎo)體的抗拉強(qiáng)度高，所以電線徑能夠比現(xiàn)有電線更細(xì)，另外，能夠適用于要求高耐彎曲疲勞特性的門、后備箱、機(jī)罩等的配線。