アルミニウム電線及びその製造方法
【課題】自動車用信号線としても用いることができる高い強度および伸びと、さらに、高い導電率とを有するアルミニウム電線を提供する。
【解決手段】アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の０．５質量％以上４．５質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたアルミニウム電線の製造方法。
【解決手段】アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の０．５質量％以上４．５質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたアルミニウム電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム電線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電線の導体の材料としては銅導体材料が使われており、例えば自動車用信号線としては断面積が０．１３ｍｍ2、あるいは０．３５ｍｍ2の銅導体材料からなる導体が一般に用いられている。
【０００３】
一般的な銅導体材料をアルミニウム導体材料と置き換えることにより軽量化を可能とする技術が知られているが、アルミニウム導体材料の強度が銅導体材料の強度より劣ることから、自動車用信号線のような細径の電線にはこの技術を応用することは困難とされていた。
【０００４】
また、特開２００６−１７６８３３号公報（特許文献１）では９９．９５重量％以上の高純度アルミニウムに他の金属を配合する技術が提案されているが、このような高純度アルミニウムは高価であると云う問題がある。
【０００５】
さらに、特開２００５−３３６５４９号（特許文献２）記載の技術では「ワイヤーハーネス等の導電体として使用できる充分な強度を持ちながら取り扱い易い自動車用の導電用アルミニウム合金線材を低コストで供給する」ことができるとされていますが、伸びが５％レベルしかなく、実際に、自動車用ワイヤーハーネスの信号線に応用するには充分なものではなかった。
【０００６】
しかしながら、電線軽量化の要望は強く、自動車用信号線として用いることができる細径の電線のアルミニウム化が依然として課題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１７６８３３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３６５４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、自動車用信号線としても用いることができる高い強度および伸びと、さらに、高い導電率とを有するアルミニウム電線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】
本発明のアルミニウム電線は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の０．５質量％以上４．５質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたことを特徴とするアルミニウム電線の製造方法である。
【００１０】
また、本発明のアルミニウム電線の製造方法は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載のアルミニウム電線の製造方法において、上記徐冷が、空冷、あるいは、炉冷によるものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のアルミニウム電線の製造方法は、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載のアルミニウム電線の製造方法において、上記徐冷が、０．１℃／秒以上１０℃／秒以下で行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明のアルミニウム電線は、請求項４に記載のとおり、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム電線の製造方法で製造されたことを特徴とするアルミニウム電線である。
【００１３】
本発明のアルミニウム電線は、請求項５に記載のとおり、請求項４に記載のアルミニウム電線において、断面積が０．０５ｍｍ2以上２ｍｍ2以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアルミニウム電線の製造方法によれば、細径であっても自動車用信号線としても用いることができるアルミニウム電線を製造することができる。
【００１５】
本発明のアルミニウム電線は自動車用信号線としても用いることができる優れた電線であり、そのとき、特に断面積を０．０５ｍｍ2以上２ｍｍ2以下することで最適化される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は実施例で製造された本発明に係るアルミニウム電線の断面を示すモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のアルミニウム電線において、アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料を用いる必要がある。すなわち、アルミニウムの含有量が９９．８５質量％以上のアルミニウム原料を用いると、強度不足となる上に、高コストとなる。また、原料のアルミニウムの含有量が９９．７質量％未満であると、導電率が低くなり導体として不充分なものとなる。ここでアルミニウム以外の成分としては、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などの不可避不純物が挙げられる。
【００１８】
このようなアルミニウム原料は、ＪＩＳ １０７０、あるいは、１０８０として入手可能である。
【００１９】
このようなアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の１質量％以上１０質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造（鋳造工程）する。鋳造は連続鋳造で行うことができ、熱間伸線により荒引き線とする。荒引き線の太さは、自由に選択できるが、細線径電線とした場合、直径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることが特に好ましい。
【００２０】
このようにして得られた荒引き線を伸線ダイスなどを用いて所望の太さまで伸線して伸線を得る（伸線工程）。
【００２１】
このようにして得られた伸線を、空気中（不活性ガス中でも良い）で３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する（焼鈍工程）、焼鈍時間としては１時間以上５時間以下であることが好ましい。焼鈍時間が１時間未満であると焼鈍による効果が充分得られない恐れがあり、５時間を越えて焼鈍を行っても、時間の増加に見合う焼鈍効果の向上が得られない。
【００２２】
焼鈍工程の後、徐冷工程を行う。徐冷は、空気中（空冷）、あるいは、電気炉を用いて徐冷速度を制御して行う。好ましい徐冷速度は０．１℃／秒以上１０℃／秒以下であり、１０℃／秒より速い速度で冷却すると低強度となりやすく、また、０．１℃／秒以下よりも遅い速度で冷却しても徐冷時間の延長に見合う効果の向上が得られない。
【００２３】
このようにして得られる本発明にかかるアルミニウム電線は、必要に応じて適切な絶縁層を設け、自動車用電線などの電線として好適に用いられる。
【００２４】
本発明にかかるアルミニウム電線は引張強度が２００ＭＰａ以上で伸びが１０％以上であり、かつ、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上となり、自動車用電線などで要求される高度な取り扱い性を満たし、特に信号線などの細径の電線用途に応用でき、このとき、従来の銅電線よりも軽量であり、かつ、高純度な原料を用いずに製造できるために、安価なアルミニウム電線とすることが可能となる。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明のアルミニウム電線の製造方法の実施例について具体的に説明する。
【００２６】
アルミニウムの含有量が９９．７〜９９．８５重量％のアルミニウム原料（発光分光分析法により分析された成分を表１及び表２に示す）を用い、これに、マグネシウムを表１及び表２に示す配合量（質量％）となるように配合して連続鋳造し、直径が０．３７５ｍｍで、かつ、それぞれマグネシウムの配合が異なる２２種類の荒引き線を得た。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
これら２２種類の荒引き線を、伸線ダイスを用いて直径が０．３７５ｍｍとなるように伸線し、ボビンにコイル状に巻き取った。この伸線が巻かれたボビンごと電気炉内（空気雰囲気）で表１及び表２に示す温度で１時間焼鈍を行った後、電気炉内あるいは水冷により表１及び表２にそれぞれ示した冷却温度で室温まで冷却した。
【００３０】
これら１０種類の電線を心線として７本撚り合わせて、断面（図１参照）が１．５ｍｍ2のアルミニウム電線用導体とした。
【００３１】
このようにして得られたアルミニウム電線用導体をそれぞれ、ＪＩＳ Ｃ３００２に準拠して導電率（％ＩＡＣＳ）、引張強度、および、伸びを測定した。
結果を併せて表１及び表２に示す。
【００３２】
表１及び表２に示すように、本発明に係るアルミニウム電線（実施例）はいずれも引張強度が２００ＭＰａ以上、伸びが１０％以上、かつ、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上となり、自動車用信号線として用い得るレベルに達しており、このため充分であるとして”○”として評価されたが、比較例の電線はいずれも、これらの内、少なくとも１つは満たしておらず、不充分として”×”として評価された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム電線及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電線の導体の材料としては銅導体材料が使われており、例えば自動車用信号線としては断面積が０．１３ｍｍ2、あるいは０．３５ｍｍ2の銅導体材料からなる導体が一般に用いられている。
【０００３】
一般的な銅導体材料をアルミニウム導体材料と置き換えることにより軽量化を可能とする技術が知られているが、アルミニウム導体材料の強度が銅導体材料の強度より劣ることから、自動車用信号線のような細径の電線にはこの技術を応用することは困難とされていた。
【０００４】
また、特開２００６−１７６８３３号公報（特許文献１）では９９．９５重量％以上の高純度アルミニウムに他の金属を配合する技術が提案されているが、このような高純度アルミニウムは高価であると云う問題がある。
【０００５】
さらに、特開２００５−３３６５４９号（特許文献２）記載の技術では「ワイヤーハーネス等の導電体として使用できる充分な強度を持ちながら取り扱い易い自動車用の導電用アルミニウム合金線材を低コストで供給する」ことができるとされていますが、伸びが５％レベルしかなく、実際に、自動車用ワイヤーハーネスの信号線に応用するには充分なものではなかった。
【０００６】
しかしながら、電線軽量化の要望は強く、自動車用信号線として用いることができる細径の電線のアルミニウム化が依然として課題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１７６８３３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３６５４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、自動車用信号線としても用いることができる高い強度および伸びと、さらに、高い導電率とを有するアルミニウム電線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】
本発明のアルミニウム電線は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の０．５質量％以上４．５質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたことを特徴とするアルミニウム電線の製造方法である。
【００１０】
また、本発明のアルミニウム電線の製造方法は、請求項２に記載の通り、請求項１に記載のアルミニウム電線の製造方法において、上記徐冷が、空冷、あるいは、炉冷によるものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のアルミニウム電線の製造方法は、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載のアルミニウム電線の製造方法において、上記徐冷が、０．１℃／秒以上１０℃／秒以下で行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明のアルミニウム電線は、請求項４に記載のとおり、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム電線の製造方法で製造されたことを特徴とするアルミニウム電線である。
【００１３】
本発明のアルミニウム電線は、請求項５に記載のとおり、請求項４に記載のアルミニウム電線において、断面積が０．０５ｍｍ2以上２ｍｍ2以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアルミニウム電線の製造方法によれば、細径であっても自動車用信号線としても用いることができるアルミニウム電線を製造することができる。
【００１５】
本発明のアルミニウム電線は自動車用信号線としても用いることができる優れた電線であり、そのとき、特に断面積を０．０５ｍｍ2以上２ｍｍ2以下することで最適化される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は実施例で製造された本発明に係るアルミニウム電線の断面を示すモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のアルミニウム電線において、アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料を用いる必要がある。すなわち、アルミニウムの含有量が９９．８５質量％以上のアルミニウム原料を用いると、強度不足となる上に、高コストとなる。また、原料のアルミニウムの含有量が９９．７質量％未満であると、導電率が低くなり導体として不充分なものとなる。ここでアルミニウム以外の成分としては、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などの不可避不純物が挙げられる。
【００１８】
このようなアルミニウム原料は、ＪＩＳ １０７０、あるいは、１０８０として入手可能である。
【００１９】
このようなアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の１質量％以上１０質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造（鋳造工程）する。鋳造は連続鋳造で行うことができ、熱間伸線により荒引き線とする。荒引き線の太さは、自由に選択できるが、細線径電線とした場合、直径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることが特に好ましい。
【００２０】
このようにして得られた荒引き線を伸線ダイスなどを用いて所望の太さまで伸線して伸線を得る（伸線工程）。
【００２１】
このようにして得られた伸線を、空気中（不活性ガス中でも良い）で３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する（焼鈍工程）、焼鈍時間としては１時間以上５時間以下であることが好ましい。焼鈍時間が１時間未満であると焼鈍による効果が充分得られない恐れがあり、５時間を越えて焼鈍を行っても、時間の増加に見合う焼鈍効果の向上が得られない。
【００２２】
焼鈍工程の後、徐冷工程を行う。徐冷は、空気中（空冷）、あるいは、電気炉を用いて徐冷速度を制御して行う。好ましい徐冷速度は０．１℃／秒以上１０℃／秒以下であり、１０℃／秒より速い速度で冷却すると低強度となりやすく、また、０．１℃／秒以下よりも遅い速度で冷却しても徐冷時間の延長に見合う効果の向上が得られない。
【００２３】
このようにして得られる本発明にかかるアルミニウム電線は、必要に応じて適切な絶縁層を設け、自動車用電線などの電線として好適に用いられる。
【００２４】
本発明にかかるアルミニウム電線は引張強度が２００ＭＰａ以上で伸びが１０％以上であり、かつ、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上となり、自動車用電線などで要求される高度な取り扱い性を満たし、特に信号線などの細径の電線用途に応用でき、このとき、従来の銅電線よりも軽量であり、かつ、高純度な原料を用いずに製造できるために、安価なアルミニウム電線とすることが可能となる。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明のアルミニウム電線の製造方法の実施例について具体的に説明する。
【００２６】
アルミニウムの含有量が９９．７〜９９．８５重量％のアルミニウム原料（発光分光分析法により分析された成分を表１及び表２に示す）を用い、これに、マグネシウムを表１及び表２に示す配合量（質量％）となるように配合して連続鋳造し、直径が０．３７５ｍｍで、かつ、それぞれマグネシウムの配合が異なる２２種類の荒引き線を得た。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
これら２２種類の荒引き線を、伸線ダイスを用いて直径が０．３７５ｍｍとなるように伸線し、ボビンにコイル状に巻き取った。この伸線が巻かれたボビンごと電気炉内（空気雰囲気）で表１及び表２に示す温度で１時間焼鈍を行った後、電気炉内あるいは水冷により表１及び表２にそれぞれ示した冷却温度で室温まで冷却した。
【００３０】
これら１０種類の電線を心線として７本撚り合わせて、断面（図１参照）が１．５ｍｍ2のアルミニウム電線用導体とした。
【００３１】
このようにして得られたアルミニウム電線用導体をそれぞれ、ＪＩＳ Ｃ３００２に準拠して導電率（％ＩＡＣＳ）、引張強度、および、伸びを測定した。
結果を併せて表１及び表２に示す。
【００３２】
表１及び表２に示すように、本発明に係るアルミニウム電線（実施例）はいずれも引張強度が２００ＭＰａ以上、伸びが１０％以上、かつ、導電率が３０％ＩＡＣＳ以上となり、自動車用信号線として用い得るレベルに達しており、このため充分であるとして”○”として評価されたが、比較例の電線はいずれも、これらの内、少なくとも１つは満たしておらず、不充分として”×”として評価された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の０．５質量％以上４．５質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたことを特徴とするアルミニウム電線の製造方法。
【請求項２】
上記徐冷が、空冷、あるいは、炉冷によるものであることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム電線の製造方法。
【請求項３】
上記徐冷が、０．１℃／秒以上１０℃／秒以下で行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム電線の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム電線の製造方法で製造されたことを特徴とするアルミニウム電線。
【請求項５】
断面積が０．０５ｍｍ2以上２ｍｍ2以下であることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム電線。
【請求項１】
アルミニウムの含有量が９９．７質量％以上９９．８５質量％未満のアルミニウム原料に対して、マグネシウムを全体の０．５質量％以上４．５質量％以下となるように添加して荒引き線を鋳造する鋳造工程、前記荒引き線を伸線して伸線を得る伸線工程、前記伸線を３００℃以上４００℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程、および、焼鈍された前記伸線を徐冷する徐冷工程を、この順で備えたことを特徴とするアルミニウム電線の製造方法。
【請求項２】
上記徐冷が、空冷、あるいは、炉冷によるものであることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム電線の製造方法。
【請求項３】
上記徐冷が、０．１℃／秒以上１０℃／秒以下で行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム電線の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム電線の製造方法で製造されたことを特徴とするアルミニウム電線。
【請求項５】
断面積が０．０５ｍｍ2以上２ｍｍ2以下であることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム電線。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１４９３０３（Ｐ２０１２−１４９３０３Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７９４（Ｐ２０１１−８７９４）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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