伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線およびその製造方法
【課題】ワイヤーハーネス用素線に適した細径の溶融Ａｌめっき鋼線において、伸線加工時に問題となる反応層のクラック発生を軽減させる。
【解決手段】鋼芯線の周囲に溶融Ａｌめっき層を有しており、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線であって、長手方向に垂直な断面において、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下に低減した伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線。このＡｌめっき鋼線は、長手方向に垂直な断面において、鋼素地の部分の円相当径が例えば０.１〜１ｍｍであり、当該断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率が例えば１０％以上である。
【解決手段】鋼芯線の周囲に溶融Ａｌめっき層を有しており、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線であって、長手方向に垂直な断面において、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下に低減した伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線。このＡｌめっき鋼線は、長手方向に垂直な断面において、鋼素地の部分の円相当径が例えば０.１〜１ｍｍであり、当該断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率が例えば１０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼芯線の表面にＡｌめっき被覆層を有するＡｌめっき鋼線であって、伸線加工性が良好であり、自動車のワイヤーハーネス等の導電部材（素線）に適したＡｌめっき鋼線、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のワイヤーハーネスは多数の導線により構成されており、それぞれの導線はさらに数本〜数十本の「素線」を束ねることによって作られている。近年、軽量化、コンパクト化のニーズが高まり、ワイヤーハーネスにも細線化の要求が強くなっている。また、自動車解体時の分別回収作業をできるだけ不要にするために、ワイヤーハーネス用の導線にはリサイクル性の良い構成のものが強く望まれるようになってきた。
【０００３】
ワイヤーハーネスを構成する各導線は端子に「かしめ加工」で締結されることが多く、かしめ部で容易に破断することがないように、個々の素線にはある程度の強度が要求され、また、かしめ締結部での引抜強度が要求される。現状の信号用ワイヤーハーネス導線用の素線には、Ｃｕ素線の場合は直径約０.２ｍｍ以上、Ａｌ素線の場合には直径１ｍｍ以上の線径を確保することが必要とされる。
【０００４】
リサイクル性の観点では、鉄のリサイクルにとって阻害元素となるＣｕよりも、鉄スクラップとともに溶解可能なＡｌの方が優れている。電気伝導性の面では、ＡｌはＣｕに比べ体積抵抗率が大きいが、微弱電流を流す信号用ワイヤーハーネスの場合、Ａｌ素線でも問題ない。しかしながら、Ａｌ素線は上記のように強度不足を解消するために太い線径のものを採用せざるを得ず、コンパクト化のニーズに十分応えられない。
【０００５】
一方、高強度・高耐食性が要求される用途において、鋼線を芯線とするＡｌめっき鋼線が知られている（特許文献１、２）。特許文献１には漁網ロープ用、送電線の補強用、海底光ファイバーケーブル補強用等のワイヤーに使用するＡｌめっき鋼線が記載されている。特許文献１の実施例に開示されている鋼線は線径２〜１３ｍｍと太いものであり、Ａｌめっきの目的は耐食性改善である。特許文献２のＡｌめっき線材は高強度ボルト用であり、その図２には７ｍｍ径のものが示されている。ワイヤーハーネスの素線に使用できるような低抵抗かつ細径のＡｌめっき鋼線はまだ実用化されていない。その要因の１つとして、細径の鋼芯線の周囲にＡｌを付着させた低抵抗の溶融Ａｌめっき鋼線は、伸線加工時にＡｌめっき鋼線の内部にクラックが生じやすいことが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２１９０２５号公報
【特許文献２】特開２００４−３６００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
導線用の素線を製造する場合、所定の線径とするために伸線工程が不可欠となる。しかしながら、鋼芯線を溶融Ａｌめっきに供すると、Ａｌめっき層と鋼素地の間に脆いＦｅ−Ａｌ系合金反応層が形成されることから、伸線加工を行うことは必ずしも容易ではない。溶融めっき条件によっては、伸線加工率（断面減少率）が数％程度であってもＦｅ−Ａｌ系合金反応層の部分で激しいクラックが生じることがある。発明者らの検討によれば、伸線加工後にワイヤーハーネスに加工され自動車に搭載されるまでの工程におけるＡｌめっき層の耐剥離性（特に曲げ戻しを受けた場合の耐剥離性）を十分に確保するためには、鋼芯線に由来する鋼素地の全周に対して合計１／２周以上の部分でＡｌめっき層／鋼素地間の接合が維持されていることが望まれる。また、ワイヤーハーネス用の素線を製造する場合には、少なくとも１０％以上の伸線加工率（断面減少率）で伸線できる性能が要求される。
【０００８】
本発明はこのような現状に鑑み、溶融Ａｌめっき鋼線の伸線加工率を例えば１０％以上としたときに、鋼芯線に由来する鋼素地の全周に対して合計１／２周以上の部分でＡｌめっき層／鋼素地間の接合が維持される（すなわち後述のクラック発生率が５０％未満となる）ような、良好な伸線加工性を有する溶融Ａｌめっき鋼線を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは詳細な検討の結果、溶融Ａｌめっき鋼線のＡｌめっき層／鋼素地間に生成するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下としたとき、伸線加工時のクラック発生に対する抵抗力が急激に向上することを見出した。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
すなわち本発明では、鋼芯線の周囲に溶融Ａｌめっき層を有しており、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線であって、長手方向に垂直な断面において、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下に低減した伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線が提供される。長手方向に垂直な断面において、鋼素地の部分の円相当径は例えば０.１〜１ｍｍであり、当該断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は例えば１０％以上である。ここで、当該Ａｌめっき鋼線の長手方向に垂直な断面に存在する鋼素地の断面積をＳ（ｍｍ2）、円周率をπとするとき、Ｓ＝πＤ2／４によって定まるＤ（ｍｍ）を鋼素地の円相当径という。
【００１１】
また、本発明では上記のＡｌめっき鋼線（溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないもの）を伸線加工してなるＡｌめっき鋼線が提供される。
【００１２】
前記のＡｌめっき鋼線（溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないもの）の製造方法として、
（１）素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる製造方法、あるいは、
（２）表面に平均厚さ０.２〜２μｍのＮｉめっき層を有する素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、Ｎｉめっき層が凝固後に全部消失するに足る時間、かつ鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる製造方法、
が提供される。その際、前記素材鋼線を、３００〜８００℃の還元性雰囲気で活性化したのち、溶融Ａｌめっき浴に浸漬してもよい。前記溶融Ａｌめっき浴はＳｉ含有量が０〜１２質量％のものを使用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
溶融Ａｌめっき鋼線は、従来、脆いＦｅ−Ａｌ系合金反応層が生成するために、伸線加工を行うとその反応層の部分でクラックが生じやすく、したがって伸線加工率は低く抑える必要があったところ、本発明によれば、例えば伸線加工率（断面減少率）を１０％以上としても反応層のクラックに起因した強度低下の問題が顕在化しない溶融Ａｌめっき鋼線が提供された。これにより、所定の線径に揃えた溶融Ａｌめっき鋼線の素線を大量生産することが可能となり、従来の銅素線を溶融Ａｌめっき鋼線に替えることによってリサイクル性に優れたワイヤーハーネスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】通常の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率３０％で伸線加工した場合の断面ＳＥＭ写真。
【図２】本発明の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率４２％で伸線加工した場合の断面ＳＥＭ写真。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、単に「断面」というときは特に断らない限り鋼線の長手方向に垂直な断面を意味する。「伸線加工率」は断面減少率で表され、次式によって算出される。
［伸線加工率（％）］＝（［伸線加工前の断面積］−［伸線加工後の断面積］）／［伸線加工前の断面積］×１００
【００１６】
Ａｌめっき層／鋼素地間の「クラック発生率」は、鋼素地の全周（３６０°）に占めるクラック発生部分の円弧の合計角度の割合を意味し、以下のようにして定めることができる。伸線加工後の溶融Ａｌめっき鋼線の断面において、鋼芯線に由来する鋼素地の最も長い部分の径（長径）の中点を中心点Ｏとする。中心点Ｏを一端とする半直線を想定し、その半直線を中心点Ｏを軸として断面内を３６０°回転させたとき、その直線がクラック上を通る（クラックに掛かる）場合の回転角度を積算し、これをθTOTAL（°）とする。クラック発生率は次式により算出される。
［クラック発生率（％）］＝θTOTAL（°）／３６０°×１００
【００１７】
Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の平均厚さｈ（μｍ）は、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線の断面の観察画像において、鋼芯線に由来する鋼素地の円相当径をＤ（μｍ）、断面内に存在する反応層のうち鋼素地と接している反応層（すなわちＡｌめっき層中に島状に分離して存在する反応層は含まない）の合計面積をＳ1（μｍ2）、円周率をπとするとき、次式により定めることができる。
［反応層の平均厚さｈ］＝Ｓ1／（πＤ）
ここで、分母のπＤは鋼素地の円周長さに相当する。反応層は概念的にその円周より外側に存在するので、数学的な正確さからは、反応層の平均厚さｈは上式により定まる値よりも僅かに小さい値となる。しかし、ｈはπＤに比べ十分に小さいので、本願では上式により近似したｈの値を反応層の平均厚さとして採用することができる。なお、上記のＤおよびＳ1は例えば断面の観察画像（例えばＳＥＭ画像）を画像処理することにより求めることができる。
【００１８】
図１、図２に、伸線加工を受けた溶融Ａｌめっき鋼線の長手方向に垂直な断面のＳＥＭ写真において、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の部分で生じたクラックの発生状況を例示する。図１は反応層におけるクラック発生の抑制対策をとっていない通常の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率約３０％で伸線加工した例である。反応層の部分で激しいクラックが発生し、クラック発生率は５０％を大きく上回っている。このようなＡｌめっき鋼線は、鋼芯線に由来する鋼素地部分の張力を強度として十分に活かすことができず、強度レベルに劣る。図２は本発明の後述実施例１に該当するものであり、伸線加工率４２％で伸線加工した例である。この場合でもクラック発生率は４５％であり、伸線加工性が改善されている。
【００１９】
本発明の溶融Ａｌめっき鋼線（溶融Ａｌめっき後に未だ伸線加工を施していないもの）は、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層が、平均厚さ６μｍ以下に低減されている点に特徴がある。発明者らの詳細な検討によれば、溶融Ａｌめっき鋼線の断面において、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが６μｍを超える場合には伸線加工率が数％であっても反応層の部分で激しいクラックが生じることがあり、１０％以上の伸線加工を行うと、ほとんどの場合、クラック発生率は５０％を超えてしまい、実用に供することが難しい。ところが、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが６μｍ以下となるように溶融Ａｌめっきを施した場合には、伸線加工性が急激に改善されるのである。Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さは５μｍ以下であることがより好ましく、４μｍ以下であることが一層好ましい。ただし、反応層が全くないものを製造することはほとんど不可能であり、これまでの試験では平均厚さ０.５μｍ以上となる。
【００２０】
Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の組成は、断面内の場所により変動が見られるが、通常、Ａｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である。
【００２１】
ワイヤーハーネス等の導線に用いる素線の用途を考慮すると、溶融Ａｌめっき後、伸線加工前の段階の断面において、鋼芯線に由来する鋼素地の部分の円相当径は０.１〜１ｍｍであることが望ましい。鋼芯線が細くなると溶融Ａｌめっきが難しくなるので、鋼素地の部分の円相当径が０.１ｍｍ未満の溶融Ａｌめっき鋼線を安定して製造することは容易でない。一方、鋼素地の円相当径が１ｍｍを超える場合は伸線加工の負荷が過大となりやすい。また、断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は３０％以上であることが望ましい。それよりＡｌ付着量が少ないと導電性の面で不利となりやすい。Ａｌめっき層の面積率の上限は、制御可能な装置上の条件範囲によって制約を受けるので、特に定める必要はないが、素線としての強度面からは例えば９５％以下とすればよい。
【００２２】
芯線となる鋼線については、例えばＪＩＳ Ｇ３５０５に規定される軟鋼線材、Ｇ３５３２に規定される鉄線、Ｇ３５０６に規定される硬鋼線材などが適用可能であるが、これに限られるものではない。
【００２３】
以上のようなＦｅ−Ａｌ系合金反応層の生成厚さを低減した本発明の溶融Ａｌめっき鋼線は、（１）溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間を短くする手法、あるいは、（２）鋼芯線の表面に薄いＮｉめっきを施した素材鋼板を溶融Ａｌめっき浴に浸漬する手法、によって製造可能であることがわかった。
【００２４】
（１）の溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間を短くする手法は、主としてライン速度を上げることによって実施できる。素材鋼線（芯線）の径および目的とするＡｌめっき付着量によって異なるが、例えば溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間が０.０５〜１.５秒の範囲においてＦｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さを６μｍ以下に低減できる条件を見出すことができる。その条件は予め予備実験により把握しておくことができ、そのデータに基づいて、浸漬時間を、Ｆｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールすればよい。素材鋼線の線径が細くなるとライン速度を向上させることが難しくなるが、装置のワイヤーの送給精度を高めるなどの工夫により、実現可能となる。装置の仕様によっては浸漬時間を０.１秒以上、あるいは０.３秒以上の範囲に管理しても構わない。
【００２５】
（２）の薄いＮｉめっきを施した素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬する手法は、ライン速度の条件を緩和する上で有効である。発明者らの検討によれば、素材鋼線の表面に存在するＮｉめっき層は、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の成長を抑制する作用を有することがわかった。薄いＮｉめっき層は溶融Ａｌめっき浴中で溶失してしまうが、鋼素地のＦｅとめっき浴のＡｌが直接接触して反応する時間が短縮化されることによって、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の成長が抑制されるものと考えられる。Ｎｉめっき層の厚さが厚くなりすぎると、凝固後もＮｉめっき層が残存し、Ａｌめっき層／鋼素地間の界面構造が複雑になる。本発明では溶融Ａｌめっきに供する素材鋼線の表面に存在させるＮｉめっき層の平均厚さを０.２〜２μｍとする。０.２〜１.５μｍとすることがより好ましく、０.２〜１.０μｍとすることが一層好ましい。Ｎｉめっき層が薄すぎると反応層の成長抑制効果があまり発揮されない。厚すぎると凝固後にＮｉめっき層が残存しやすく、その場合は複雑な界面構造となる。
【００２６】
薄いＮｉめっき層は、例えば硫酸ニッケル浴、塩化ニッケル浴などを用いた、公知の電気めっき法によって形成できる。Ｎｉめっき層の平均厚さは、電気Ｎｉめっきにおける電流密度および通電時間から算出することができ、Ｎｉめっき後、溶融Ａｌめっき前に伸線加工を行う場合はその加工率（断面減少率）をも考慮してＮｉめっき層の平均厚さをコントロールすることができる。
【００２７】
Ｎｉめっきを施した素材鋼線を用いる場合は、溶融Ａｌめっきにおける浸漬時間を、Ｎｉめっき層が凝固後に全部消失するに足る時間、かつＦｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールすればよい。具体的には、例えば溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間が０.０５〜３秒の範囲においてＦｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さを６μｍ以下に低減できる条件を見出すことができ、上記（１）の場合よりもライン速度を緩和することが可能になる。
【００２８】
溶融Ａｌめっき浴に浸漬する直前に還元性雰囲気での活性化を行えば、めっき付着性を向上させる上で有効である。還元性雰囲気としては例えば１０％Ｈ2−Ｎ2等のガスが挙げられ、温度は３００〜８００℃の範囲とすることが望ましい。
【００２９】
溶融Ａｌめっき浴は、Ｓｉ含有量を０〜１２質量とすることができる。Ｓｉを添加することにより反応層の成長を抑制することができ、伸線加工性の向上に有効となる。また、Ｓｉ添加により融点が低下するので、製造が容易となる。ただし、Ｓｉ含有量が増加するとＡｌめっき層の加工性が低下する。また導電性低下にも繋がる。したがって、Ａｌめっき浴にＳｉを含有させる場合は１２質量％以下とすることが好ましく、高い加工性が要求される場合は９質量％以下、あるいは６質量％以下に規制することが有効である。Ｓｉを含有するＡｌめっき浴を使用した場合、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層中にもＳｉが検出されるが、めっき浴組成が上記の範囲であれば特に弊害はない。
【実施例】
【００３０】
《実施例１》
素材鋼線として、線径０.２ｍｍの鋼線（ＪＩＳ Ｇ３５０５の軟鋼線相当材）を用意した。溶融Ａｌめっき浴として、Ａｌおよび不可避的不純物からなるめっき浴を用い、前記素材鋼線を、１０％Ｈ2−Ｎ2ガス、６００℃の雰囲気に曝すことにより表面の活性化を行った後、溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、垂直に引き上げる方法で溶融Ａｌめっきに供した。その際、ライン速度を７０ｍ／ｍｉｎとし、めっき浴中への浸漬時間を０.８秒とした。窒素ガスワイピングによってめっき付着量を調整した。
【００３１】
得られた溶融Ａｌめっき鋼線の断面を観察して、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の平均厚さｈを前述の方法で測定した結果、反応層の平均厚さは５.１μｍであった。ＳＥＭ−ＥＤＸによりその反応層を分析した結果、この反応層はＦｅ−Ａｌ系合金反応層であり、Ａｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であった。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は７７％であった。
【００３２】
上記の溶融Ａｌめっき鋼線を引き抜きによる伸線加工に供し、得られたＡｌめっき鋼線の断面におけるクラック発生率を前述の方法で測定し、以下の結果を得た。
伸線加工率３０％のとき、クラック発生率３８％
伸線加工率４２％のとき、クラック発生率４５％
４０％程度の伸線加工率においてクラック発生率は５０％未満に抑えられており、良好な伸線加工性を有していることが確認された。
【００３３】
《比較例１》
実施例１において、溶融Ａｌめっきのライン速度を４５ｍ／ｍｉｎとして、めっき浴中への浸漬時間を１.１秒としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。結果は以下のとおりであった。
【００３４】
反応層の平均厚さは８.２μｍであった。この反応層はＡｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ａｌ系合金反応層であることが確認された。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は７９％であった。この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率１３％で伸線加工したところ、クラック発生率は８７％であり、伸線加工性に劣るものであった。
【００３５】
《比較例２》
実施例１において、溶融Ａｌめっきのライン速度を３０ｍ／ｍｉｎとして、めっき浴中への浸漬時間を１.６秒としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。結果は以下のとおりであった。
【００３６】
反応層の平均厚さは１１.５μｍであった。この反応層はＡｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ａｌ系合金反応層であることが確認された。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は７６％であった。この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率９％で伸線加工したところ、クラック発生率は９０％であり、伸線加工性に劣るものであった。
【００３７】
《実施例２》
実施例１において、素材鋼線を平均厚さ０.５μｍのＮｉめっき層を有する電気Ｎｉめっき鋼線としたこと、溶融めっき前の活性化処理を省略したこと、および溶融Ａｌめっきのライン速度を３５ｍ／ｍｉｎとして、めっき浴中への浸漬時間を１.４秒としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。結果は以下のとおりであった。
【００３８】
反応層の平均厚さは４.８μｍであった。この反応層はＡｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ａｌ系合金反応層であることが確認された。Ｎｉめっき層は完全に消失していた。素材鋼線としてＮｉめっき鋼線を使用することにより、ライン速度を遅くしても実施例１と同等以下に反応層を薄くすることが可能であった。すなわち、Ｎｉめっき層による反応層の生成抑制効果が認められた。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は８１％であった。
【００３９】
この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工したときのクラック発生率は以下のとおりであった。
伸線加工率２９％のとき、クラック発生率３５％
伸線加工率４２％のとき、クラック発生率４４％
実施例１と同様、良好な伸線加工性を有することが確認された。
【００４０】
《実施例３》
実施例１において、溶融Ａｌめっき浴をＳｉ：４質量％、残部Ａｌ及び不可避的不純物となるめっき浴としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。反応層はＦｅ−Ａｌ系合金反応層であり、その平均厚さ、Ａｌ濃度、Ａｌめっき層の面積率は実施例１と同様の傾向であった。
【００４１】
この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工したときのクラック発生率は以下のとおりであった。
伸線加工率２９％のとき、クラック発生率３６％
伸線加工率４２％のとき、クラック発生率４４％
実施例１と同様、良好な伸線加工性を有することが確認された。
【００４２】
《実施例４》
実施例１において、窒素ガスワイピングの条件を調整してめっき付着量を低下させ、Ａｌめっき層の面積率が実施例１よりも小さいＡｌめっき鋼線を製造した。
【００４３】
製造したＡｌめっき鋼線から、断面におけるＡｌめっき層の面積率が１８％と３９％の２水準のものを抽出した。これらの反応層の平均厚さ、組成は実施例１と同様の傾向であった。そして、このＡｌめっき層の面積率が１８％と３９％の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率４２％で伸線加工したときのクラック発生率は以下のとおりであった。
Ａｌめっき層の面積率が１８％のもの、クラック発生率４８％
Ａｌめっき層の面積率が３９％のもの、クラック発生率４６％
実施例１と同様、良好な伸線加工性を有することが確認された。
【００４４】
《比較例２》
実施例４において、窒素ガスワイピングの条件を調整してめっき付着量をさらに低下させ、断面におけるＡｌめっき層の面積率がさらに小さいＡｌめっき鋼線を製造した。
【００４５】
製造したＡｌめっき鋼線から、断面におけるＡｌめっき層の面積率が８％のものを抽出した。これらの反応層の平均厚さ、組成は実施例４と同様の傾向であった。そして、このＡｌめっき層の面積率が８％の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率４２％で伸線加工したところ、クラック発生率は５５％であり、伸線加工性に劣るものであった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼芯線の表面にＡｌめっき被覆層を有するＡｌめっき鋼線であって、伸線加工性が良好であり、自動車のワイヤーハーネス等の導電部材（素線）に適したＡｌめっき鋼線、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のワイヤーハーネスは多数の導線により構成されており、それぞれの導線はさらに数本〜数十本の「素線」を束ねることによって作られている。近年、軽量化、コンパクト化のニーズが高まり、ワイヤーハーネスにも細線化の要求が強くなっている。また、自動車解体時の分別回収作業をできるだけ不要にするために、ワイヤーハーネス用の導線にはリサイクル性の良い構成のものが強く望まれるようになってきた。
【０００３】
ワイヤーハーネスを構成する各導線は端子に「かしめ加工」で締結されることが多く、かしめ部で容易に破断することがないように、個々の素線にはある程度の強度が要求され、また、かしめ締結部での引抜強度が要求される。現状の信号用ワイヤーハーネス導線用の素線には、Ｃｕ素線の場合は直径約０.２ｍｍ以上、Ａｌ素線の場合には直径１ｍｍ以上の線径を確保することが必要とされる。
【０００４】
リサイクル性の観点では、鉄のリサイクルにとって阻害元素となるＣｕよりも、鉄スクラップとともに溶解可能なＡｌの方が優れている。電気伝導性の面では、ＡｌはＣｕに比べ体積抵抗率が大きいが、微弱電流を流す信号用ワイヤーハーネスの場合、Ａｌ素線でも問題ない。しかしながら、Ａｌ素線は上記のように強度不足を解消するために太い線径のものを採用せざるを得ず、コンパクト化のニーズに十分応えられない。
【０００５】
一方、高強度・高耐食性が要求される用途において、鋼線を芯線とするＡｌめっき鋼線が知られている（特許文献１、２）。特許文献１には漁網ロープ用、送電線の補強用、海底光ファイバーケーブル補強用等のワイヤーに使用するＡｌめっき鋼線が記載されている。特許文献１の実施例に開示されている鋼線は線径２〜１３ｍｍと太いものであり、Ａｌめっきの目的は耐食性改善である。特許文献２のＡｌめっき線材は高強度ボルト用であり、その図２には７ｍｍ径のものが示されている。ワイヤーハーネスの素線に使用できるような低抵抗かつ細径のＡｌめっき鋼線はまだ実用化されていない。その要因の１つとして、細径の鋼芯線の周囲にＡｌを付着させた低抵抗の溶融Ａｌめっき鋼線は、伸線加工時にＡｌめっき鋼線の内部にクラックが生じやすいことが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２１９０２５号公報
【特許文献２】特開２００４−３６００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
導線用の素線を製造する場合、所定の線径とするために伸線工程が不可欠となる。しかしながら、鋼芯線を溶融Ａｌめっきに供すると、Ａｌめっき層と鋼素地の間に脆いＦｅ−Ａｌ系合金反応層が形成されることから、伸線加工を行うことは必ずしも容易ではない。溶融めっき条件によっては、伸線加工率（断面減少率）が数％程度であってもＦｅ−Ａｌ系合金反応層の部分で激しいクラックが生じることがある。発明者らの検討によれば、伸線加工後にワイヤーハーネスに加工され自動車に搭載されるまでの工程におけるＡｌめっき層の耐剥離性（特に曲げ戻しを受けた場合の耐剥離性）を十分に確保するためには、鋼芯線に由来する鋼素地の全周に対して合計１／２周以上の部分でＡｌめっき層／鋼素地間の接合が維持されていることが望まれる。また、ワイヤーハーネス用の素線を製造する場合には、少なくとも１０％以上の伸線加工率（断面減少率）で伸線できる性能が要求される。
【０００８】
本発明はこのような現状に鑑み、溶融Ａｌめっき鋼線の伸線加工率を例えば１０％以上としたときに、鋼芯線に由来する鋼素地の全周に対して合計１／２周以上の部分でＡｌめっき層／鋼素地間の接合が維持される（すなわち後述のクラック発生率が５０％未満となる）ような、良好な伸線加工性を有する溶融Ａｌめっき鋼線を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは詳細な検討の結果、溶融Ａｌめっき鋼線のＡｌめっき層／鋼素地間に生成するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下としたとき、伸線加工時のクラック発生に対する抵抗力が急激に向上することを見出した。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
すなわち本発明では、鋼芯線の周囲に溶融Ａｌめっき層を有しており、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線であって、長手方向に垂直な断面において、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下に低減した伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線が提供される。長手方向に垂直な断面において、鋼素地の部分の円相当径は例えば０.１〜１ｍｍであり、当該断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は例えば１０％以上である。ここで、当該Ａｌめっき鋼線の長手方向に垂直な断面に存在する鋼素地の断面積をＳ（ｍｍ2）、円周率をπとするとき、Ｓ＝πＤ2／４によって定まるＤ（ｍｍ）を鋼素地の円相当径という。
【００１１】
また、本発明では上記のＡｌめっき鋼線（溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないもの）を伸線加工してなるＡｌめっき鋼線が提供される。
【００１２】
前記のＡｌめっき鋼線（溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないもの）の製造方法として、
（１）素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる製造方法、あるいは、
（２）表面に平均厚さ０.２〜２μｍのＮｉめっき層を有する素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、Ｎｉめっき層が凝固後に全部消失するに足る時間、かつ鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる製造方法、
が提供される。その際、前記素材鋼線を、３００〜８００℃の還元性雰囲気で活性化したのち、溶融Ａｌめっき浴に浸漬してもよい。前記溶融Ａｌめっき浴はＳｉ含有量が０〜１２質量％のものを使用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
溶融Ａｌめっき鋼線は、従来、脆いＦｅ−Ａｌ系合金反応層が生成するために、伸線加工を行うとその反応層の部分でクラックが生じやすく、したがって伸線加工率は低く抑える必要があったところ、本発明によれば、例えば伸線加工率（断面減少率）を１０％以上としても反応層のクラックに起因した強度低下の問題が顕在化しない溶融Ａｌめっき鋼線が提供された。これにより、所定の線径に揃えた溶融Ａｌめっき鋼線の素線を大量生産することが可能となり、従来の銅素線を溶融Ａｌめっき鋼線に替えることによってリサイクル性に優れたワイヤーハーネスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】通常の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率３０％で伸線加工した場合の断面ＳＥＭ写真。
【図２】本発明の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率４２％で伸線加工した場合の断面ＳＥＭ写真。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、単に「断面」というときは特に断らない限り鋼線の長手方向に垂直な断面を意味する。「伸線加工率」は断面減少率で表され、次式によって算出される。
［伸線加工率（％）］＝（［伸線加工前の断面積］−［伸線加工後の断面積］）／［伸線加工前の断面積］×１００
【００１６】
Ａｌめっき層／鋼素地間の「クラック発生率」は、鋼素地の全周（３６０°）に占めるクラック発生部分の円弧の合計角度の割合を意味し、以下のようにして定めることができる。伸線加工後の溶融Ａｌめっき鋼線の断面において、鋼芯線に由来する鋼素地の最も長い部分の径（長径）の中点を中心点Ｏとする。中心点Ｏを一端とする半直線を想定し、その半直線を中心点Ｏを軸として断面内を３６０°回転させたとき、その直線がクラック上を通る（クラックに掛かる）場合の回転角度を積算し、これをθTOTAL（°）とする。クラック発生率は次式により算出される。
［クラック発生率（％）］＝θTOTAL（°）／３６０°×１００
【００１７】
Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の平均厚さｈ（μｍ）は、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線の断面の観察画像において、鋼芯線に由来する鋼素地の円相当径をＤ（μｍ）、断面内に存在する反応層のうち鋼素地と接している反応層（すなわちＡｌめっき層中に島状に分離して存在する反応層は含まない）の合計面積をＳ1（μｍ2）、円周率をπとするとき、次式により定めることができる。
［反応層の平均厚さｈ］＝Ｓ1／（πＤ）
ここで、分母のπＤは鋼素地の円周長さに相当する。反応層は概念的にその円周より外側に存在するので、数学的な正確さからは、反応層の平均厚さｈは上式により定まる値よりも僅かに小さい値となる。しかし、ｈはπＤに比べ十分に小さいので、本願では上式により近似したｈの値を反応層の平均厚さとして採用することができる。なお、上記のＤおよびＳ1は例えば断面の観察画像（例えばＳＥＭ画像）を画像処理することにより求めることができる。
【００１８】
図１、図２に、伸線加工を受けた溶融Ａｌめっき鋼線の長手方向に垂直な断面のＳＥＭ写真において、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の部分で生じたクラックの発生状況を例示する。図１は反応層におけるクラック発生の抑制対策をとっていない通常の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率約３０％で伸線加工した例である。反応層の部分で激しいクラックが発生し、クラック発生率は５０％を大きく上回っている。このようなＡｌめっき鋼線は、鋼芯線に由来する鋼素地部分の張力を強度として十分に活かすことができず、強度レベルに劣る。図２は本発明の後述実施例１に該当するものであり、伸線加工率４２％で伸線加工した例である。この場合でもクラック発生率は４５％であり、伸線加工性が改善されている。
【００１９】
本発明の溶融Ａｌめっき鋼線（溶融Ａｌめっき後に未だ伸線加工を施していないもの）は、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層が、平均厚さ６μｍ以下に低減されている点に特徴がある。発明者らの詳細な検討によれば、溶融Ａｌめっき鋼線の断面において、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが６μｍを超える場合には伸線加工率が数％であっても反応層の部分で激しいクラックが生じることがあり、１０％以上の伸線加工を行うと、ほとんどの場合、クラック発生率は５０％を超えてしまい、実用に供することが難しい。ところが、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが６μｍ以下となるように溶融Ａｌめっきを施した場合には、伸線加工性が急激に改善されるのである。Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さは５μｍ以下であることがより好ましく、４μｍ以下であることが一層好ましい。ただし、反応層が全くないものを製造することはほとんど不可能であり、これまでの試験では平均厚さ０.５μｍ以上となる。
【００２０】
Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の組成は、断面内の場所により変動が見られるが、通常、Ａｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である。
【００２１】
ワイヤーハーネス等の導線に用いる素線の用途を考慮すると、溶融Ａｌめっき後、伸線加工前の段階の断面において、鋼芯線に由来する鋼素地の部分の円相当径は０.１〜１ｍｍであることが望ましい。鋼芯線が細くなると溶融Ａｌめっきが難しくなるので、鋼素地の部分の円相当径が０.１ｍｍ未満の溶融Ａｌめっき鋼線を安定して製造することは容易でない。一方、鋼素地の円相当径が１ｍｍを超える場合は伸線加工の負荷が過大となりやすい。また、断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は３０％以上であることが望ましい。それよりＡｌ付着量が少ないと導電性の面で不利となりやすい。Ａｌめっき層の面積率の上限は、制御可能な装置上の条件範囲によって制約を受けるので、特に定める必要はないが、素線としての強度面からは例えば９５％以下とすればよい。
【００２２】
芯線となる鋼線については、例えばＪＩＳ Ｇ３５０５に規定される軟鋼線材、Ｇ３５３２に規定される鉄線、Ｇ３５０６に規定される硬鋼線材などが適用可能であるが、これに限られるものではない。
【００２３】
以上のようなＦｅ−Ａｌ系合金反応層の生成厚さを低減した本発明の溶融Ａｌめっき鋼線は、（１）溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間を短くする手法、あるいは、（２）鋼芯線の表面に薄いＮｉめっきを施した素材鋼板を溶融Ａｌめっき浴に浸漬する手法、によって製造可能であることがわかった。
【００２４】
（１）の溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間を短くする手法は、主としてライン速度を上げることによって実施できる。素材鋼線（芯線）の径および目的とするＡｌめっき付着量によって異なるが、例えば溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間が０.０５〜１.５秒の範囲においてＦｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さを６μｍ以下に低減できる条件を見出すことができる。その条件は予め予備実験により把握しておくことができ、そのデータに基づいて、浸漬時間を、Ｆｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールすればよい。素材鋼線の線径が細くなるとライン速度を向上させることが難しくなるが、装置のワイヤーの送給精度を高めるなどの工夫により、実現可能となる。装置の仕様によっては浸漬時間を０.１秒以上、あるいは０.３秒以上の範囲に管理しても構わない。
【００２５】
（２）の薄いＮｉめっきを施した素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬する手法は、ライン速度の条件を緩和する上で有効である。発明者らの検討によれば、素材鋼線の表面に存在するＮｉめっき層は、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の成長を抑制する作用を有することがわかった。薄いＮｉめっき層は溶融Ａｌめっき浴中で溶失してしまうが、鋼素地のＦｅとめっき浴のＡｌが直接接触して反応する時間が短縮化されることによって、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層の成長が抑制されるものと考えられる。Ｎｉめっき層の厚さが厚くなりすぎると、凝固後もＮｉめっき層が残存し、Ａｌめっき層／鋼素地間の界面構造が複雑になる。本発明では溶融Ａｌめっきに供する素材鋼線の表面に存在させるＮｉめっき層の平均厚さを０.２〜２μｍとする。０.２〜１.５μｍとすることがより好ましく、０.２〜１.０μｍとすることが一層好ましい。Ｎｉめっき層が薄すぎると反応層の成長抑制効果があまり発揮されない。厚すぎると凝固後にＮｉめっき層が残存しやすく、その場合は複雑な界面構造となる。
【００２６】
薄いＮｉめっき層は、例えば硫酸ニッケル浴、塩化ニッケル浴などを用いた、公知の電気めっき法によって形成できる。Ｎｉめっき層の平均厚さは、電気Ｎｉめっきにおける電流密度および通電時間から算出することができ、Ｎｉめっき後、溶融Ａｌめっき前に伸線加工を行う場合はその加工率（断面減少率）をも考慮してＮｉめっき層の平均厚さをコントロールすることができる。
【００２７】
Ｎｉめっきを施した素材鋼線を用いる場合は、溶融Ａｌめっきにおける浸漬時間を、Ｎｉめっき層が凝固後に全部消失するに足る時間、かつＦｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールすればよい。具体的には、例えば溶融Ａｌめっき浴への浸漬時間が０.０５〜３秒の範囲においてＦｅ−Ａｌ系合金層の平均厚さを６μｍ以下に低減できる条件を見出すことができ、上記（１）の場合よりもライン速度を緩和することが可能になる。
【００２８】
溶融Ａｌめっき浴に浸漬する直前に還元性雰囲気での活性化を行えば、めっき付着性を向上させる上で有効である。還元性雰囲気としては例えば１０％Ｈ2−Ｎ2等のガスが挙げられ、温度は３００〜８００℃の範囲とすることが望ましい。
【００２９】
溶融Ａｌめっき浴は、Ｓｉ含有量を０〜１２質量とすることができる。Ｓｉを添加することにより反応層の成長を抑制することができ、伸線加工性の向上に有効となる。また、Ｓｉ添加により融点が低下するので、製造が容易となる。ただし、Ｓｉ含有量が増加するとＡｌめっき層の加工性が低下する。また導電性低下にも繋がる。したがって、Ａｌめっき浴にＳｉを含有させる場合は１２質量％以下とすることが好ましく、高い加工性が要求される場合は９質量％以下、あるいは６質量％以下に規制することが有効である。Ｓｉを含有するＡｌめっき浴を使用した場合、Ｆｅ−Ａｌ系合金反応層中にもＳｉが検出されるが、めっき浴組成が上記の範囲であれば特に弊害はない。
【実施例】
【００３０】
《実施例１》
素材鋼線として、線径０.２ｍｍの鋼線（ＪＩＳ Ｇ３５０５の軟鋼線相当材）を用意した。溶融Ａｌめっき浴として、Ａｌおよび不可避的不純物からなるめっき浴を用い、前記素材鋼線を、１０％Ｈ2−Ｎ2ガス、６００℃の雰囲気に曝すことにより表面の活性化を行った後、溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、垂直に引き上げる方法で溶融Ａｌめっきに供した。その際、ライン速度を７０ｍ／ｍｉｎとし、めっき浴中への浸漬時間を０.８秒とした。窒素ガスワイピングによってめっき付着量を調整した。
【００３１】
得られた溶融Ａｌめっき鋼線の断面を観察して、Ａｌめっき層／鋼素地間に介在する反応層の平均厚さｈを前述の方法で測定した結果、反応層の平均厚さは５.１μｍであった。ＳＥＭ−ＥＤＸによりその反応層を分析した結果、この反応層はＦｅ−Ａｌ系合金反応層であり、Ａｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であった。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は７７％であった。
【００３２】
上記の溶融Ａｌめっき鋼線を引き抜きによる伸線加工に供し、得られたＡｌめっき鋼線の断面におけるクラック発生率を前述の方法で測定し、以下の結果を得た。
伸線加工率３０％のとき、クラック発生率３８％
伸線加工率４２％のとき、クラック発生率４５％
４０％程度の伸線加工率においてクラック発生率は５０％未満に抑えられており、良好な伸線加工性を有していることが確認された。
【００３３】
《比較例１》
実施例１において、溶融Ａｌめっきのライン速度を４５ｍ／ｍｉｎとして、めっき浴中への浸漬時間を１.１秒としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。結果は以下のとおりであった。
【００３４】
反応層の平均厚さは８.２μｍであった。この反応層はＡｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ａｌ系合金反応層であることが確認された。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は７９％であった。この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率１３％で伸線加工したところ、クラック発生率は８７％であり、伸線加工性に劣るものであった。
【００３５】
《比較例２》
実施例１において、溶融Ａｌめっきのライン速度を３０ｍ／ｍｉｎとして、めっき浴中への浸漬時間を１.６秒としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。結果は以下のとおりであった。
【００３６】
反応層の平均厚さは１１.５μｍであった。この反応層はＡｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ａｌ系合金反応層であることが確認された。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は７６％であった。この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率９％で伸線加工したところ、クラック発生率は９０％であり、伸線加工性に劣るものであった。
【００３７】
《実施例２》
実施例１において、素材鋼線を平均厚さ０.５μｍのＮｉめっき層を有する電気Ｎｉめっき鋼線としたこと、溶融めっき前の活性化処理を省略したこと、および溶融Ａｌめっきのライン速度を３５ｍ／ｍｉｎとして、めっき浴中への浸漬時間を１.４秒としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。結果は以下のとおりであった。
【００３８】
反応層の平均厚さは４.８μｍであった。この反応層はＡｌ濃度が２５〜７５質量％の範囲で変動し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ−Ａｌ系合金反応層であることが確認された。Ｎｉめっき層は完全に消失していた。素材鋼線としてＮｉめっき鋼線を使用することにより、ライン速度を遅くしても実施例１と同等以下に反応層を薄くすることが可能であった。すなわち、Ｎｉめっき層による反応層の生成抑制効果が認められた。断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率は８１％であった。
【００３９】
この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工したときのクラック発生率は以下のとおりであった。
伸線加工率２９％のとき、クラック発生率３５％
伸線加工率４２％のとき、クラック発生率４４％
実施例１と同様、良好な伸線加工性を有することが確認された。
【００４０】
《実施例３》
実施例１において、溶融Ａｌめっき浴をＳｉ：４質量％、残部Ａｌ及び不可避的不純物となるめっき浴としたことを除き、実施例１と同様の実験を行った。反応層はＦｅ−Ａｌ系合金反応層であり、その平均厚さ、Ａｌ濃度、Ａｌめっき層の面積率は実施例１と同様の傾向であった。
【００４１】
この溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工したときのクラック発生率は以下のとおりであった。
伸線加工率２９％のとき、クラック発生率３６％
伸線加工率４２％のとき、クラック発生率４４％
実施例１と同様、良好な伸線加工性を有することが確認された。
【００４２】
《実施例４》
実施例１において、窒素ガスワイピングの条件を調整してめっき付着量を低下させ、Ａｌめっき層の面積率が実施例１よりも小さいＡｌめっき鋼線を製造した。
【００４３】
製造したＡｌめっき鋼線から、断面におけるＡｌめっき層の面積率が１８％と３９％の２水準のものを抽出した。これらの反応層の平均厚さ、組成は実施例１と同様の傾向であった。そして、このＡｌめっき層の面積率が１８％と３９％の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率４２％で伸線加工したときのクラック発生率は以下のとおりであった。
Ａｌめっき層の面積率が１８％のもの、クラック発生率４８％
Ａｌめっき層の面積率が３９％のもの、クラック発生率４６％
実施例１と同様、良好な伸線加工性を有することが確認された。
【００４４】
《比較例２》
実施例４において、窒素ガスワイピングの条件を調整してめっき付着量をさらに低下させ、断面におけるＡｌめっき層の面積率がさらに小さいＡｌめっき鋼線を製造した。
【００４５】
製造したＡｌめっき鋼線から、断面におけるＡｌめっき層の面積率が８％のものを抽出した。これらの反応層の平均厚さ、組成は実施例４と同様の傾向であった。そして、このＡｌめっき層の面積率が８％の溶融Ａｌめっき鋼線を伸線加工率４２％で伸線加工したところ、クラック発生率は５５％であり、伸線加工性に劣るものであった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼芯線の周囲に溶融Ａｌめっき層を有しており、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線であって、長手方向に垂直な断面において、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下に低減した伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線。
【請求項２】
長手方向に垂直な断面において、鋼素地の部分の円相当径が０.１〜１ｍｍであり、当該断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率が１０％以上である請求項１に記載のＡｌめっき鋼線。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＡｌめっき鋼線を伸線加工してなるＡｌめっき鋼線。
【請求項４】
素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる、伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線の製造方法。
【請求項５】
表面に平均厚さ０.２〜２μｍのＮｉめっき層を有する素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、Ｎｉめっき層が凝固後に全部消失するに足る時間、かつ鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる、伸線加工性に優れたＡｌめっき鋼線の製造方法。
【請求項６】
前記素材鋼線を、３００〜８００℃の還元性雰囲気で活性化したのち、溶融Ａｌめっき浴に浸漬する請求項４または５に記載のＡｌめっき鋼線の製造方法。
【請求項７】
溶融Ａｌめっき浴中のＳｉ含有量が０〜１２質量％である請求項４〜６のいずれかに記載のＡｌめっき鋼線の製造方法。
【請求項１】
鋼芯線の周囲に溶融Ａｌめっき層を有しており、溶融Ａｌめっき後にまだ伸線加工を受けていないＡｌめっき鋼線であって、長手方向に垂直な断面において、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さを６μｍ以下に低減した伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線。
【請求項２】
長手方向に垂直な断面において、鋼素地の部分の円相当径が０.１〜１ｍｍであり、当該断面に占めるＡｌめっき層（反応層を除く）の面積率が１０％以上である請求項１に記載のＡｌめっき鋼線。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＡｌめっき鋼線を伸線加工してなるＡｌめっき鋼線。
【請求項４】
素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる、伸線加工性の良好なＡｌめっき鋼線の製造方法。
【請求項５】
表面に平均厚さ０.２〜２μｍのＮｉめっき層を有する素材鋼線を溶融Ａｌめっき浴に浸漬し、浸漬時間を、Ｎｉめっき層が凝固後に全部消失するに足る時間、かつ鋼素地とＡｌめっき層の間に介在するＦｅ−Ａｌ系合金反応層の平均厚さが凝固後に６μｍ以下となる一定時間にコントロールして溶融Ａｌめっき浴から引き上げる、伸線加工性に優れたＡｌめっき鋼線の製造方法。
【請求項６】
前記素材鋼線を、３００〜８００℃の還元性雰囲気で活性化したのち、溶融Ａｌめっき浴に浸漬する請求項４または５に記載のＡｌめっき鋼線の製造方法。
【請求項７】
溶融Ａｌめっき浴中のＳｉ含有量が０〜１２質量％である請求項４〜６のいずれかに記載のＡｌめっき鋼線の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２３６０３５（Ｐ２０１０−２３６０３５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８６０３１（Ｐ２００９−８６０３１）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
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