铝合金线的制作方法

专利名称：铝合金线的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作电线的导体的铝合金线、铝合金绞线、包括所述合金线或绞线作为导体的被覆电线、包括所述被覆电线的线束、用于制备所述铝合金线的方法和用于制备所述被覆电线的方法。更具体而言，本发明涉及具有优异弯曲特性、強度和导电特性的铝合金线。
背景技术：
传统情况下，对于诸如汽车或飞机等运输设备或诸如自动机等エ业设备的布线结构，已经使用其中具有端子的多根电线被捆扎在一起的称作线束的形式。构成这种线束中的电线用导体的材料大多是具有优异导电特性的铜或铜基材料(如铜合金)。 随着汽车的性能和功能近来快速增强，因而各种车载电子器件、控制器件等的数目増加，用于这些器件的电线数目也倾向于増加。同时，近年来，出于环境保护目的，强烈需要减轻重量以增强汽车、飞机等的燃料效率。因而，为了减轻电线的重量，正在对包含铝作为导体的铝电线进行研究，其中铝的比重大致是铜比重的三分之一。然而，纯铝在弯曲特性方面次于铜基材料。例如，当将上述铝电线应用于开启或关闭的部件(如门)时，它在早期阶段就破损，因此，难以应用于这种部件。另ー方面，日本专利特开No. 2004-134212 (PTLl)公开了ー种用于汽车线束的电线，其包括由強度高于纯铝強度的铝合金制成的导体。引文列表专利文献PTLl :日本专利特开 No. 2004-13421
发明内容
技术问题然而，上述的常规铝合金电线不一定具有足够的弯曲特性。因而，需要开发弯曲特性进一步提闻的招合金电线。另外，由于电线用导体还期望具有优异的导电特性和強度，因此需要开发除弯曲特性之外，还具有优异导电率和強度的铝合金线。 因此，本发明的ー个目的是提供ー种具有优异弯曲特性、強度及导电特性并且适合作为电线用导体的铝合金线，并提供ー种铝合金绞线。本发明的另ー个目的是提供ー种具有优异弯曲特性、強度及导电特性并且适合作为线束的被覆电线，并提供一种线束。本发明的又ー个目的是提供ー种用于制备上述铝合金线的方法和用于制备上述被覆电线的方法。问题的解决方案本发明人发现，可以通过对拉丝后的拉丝材料(代表性的为具有最終线径的拉丝材料)进行固溶热处理(不一定是拉丝后即刻进行)来获得具有优异弯曲特性的铝合金线。特别是，发现通过使用具有特定组成的铝合金可以获得在具有优异弯曲特性的同时，还具有高強度和导电率的铝合金线。具体而言，发现通过进行固溶热处理，铝合金中添加的元素可以充分地溶解于基材铝中，并且可以通过固溶硬化来提高强度，从而提高了弯曲特性。另夕卜，发现通过在上述固溶热处理后进行时效处理，可以通过时效硬化进ー步提高强度，从而进ー步提高弯曲特性。还发现通过将上述添加元素的含量设定于特定范围内，可以减少因所添加元素的溶解导致的导电率降低，从而获得具有高导电率的铝合金线。另外，发现通过将强度限定至一定程度，可以获得具有強度和韧性良好平衡的铝合金线。基于这些发现完成了本发明。用于制备本发明铝合金线的方法包括以下步骤I.通过对熔融的铝合金进行铸造从而形成鋳造材料的步骤，所述熔融的铝合金含有大于或等于O. I质量％且小于或等于I. 5质量％的Mg、大于或等于O. 03质量％且小于或等于2. O质量％的Si、大于或等于O. 05质量％且小于或等于O. 5质量％的Cu、以及包含Al的剩余部分。 2.通过轧制上述鋳造材料从而形成轧制材料的步骤。3.通过将上述轧制材料拉丝从而形成拉丝材料的步骤。4.通过对上述拉丝材料进行固溶热处理从而形成热处理材料的步骤。经过上文所示的步骤I至4，由本发明的制备方法制备出了导电率大于或等于35%IACS且小于58%IACS、拉伸强度大于或等于150MPa且小于或等于400MPa且伸长率大于或等于2%的铝合金线。所获得的铝合金线被用作导体。通过上文描述的制备方法获得了本发明的铝合金线。本发明的铝合金线被用作导体并且含有大于或等于O. I质量％且小于或等于I. 5质量％的Mg、大于或等于O. 03质量％和小于或等于2. O质量％的Si、大于或等于O. 05质量％且小于或等于O. 5质量％的Cu、以及包含Al和杂质的剩余部分。Mg与Si的质量比Mg/Si满足O. 8彡Mg/Si彡3. 5。这种铝合金线(下文称作“Al合金线”)的导电率大于或等于35%IACS且小于58%IACS，拉伸强度大于或等于150MPa且小于或等于400MPa，并且伸长率大于或等于2%。由于本发明的Al合金线是如上所述已经进行了固溶热处理的线材，因此它具有归因于固溶硬化的优异强度和弯曲特性。另外，本发明的Al合金线中所添加元素的含量处于特定范围内，因此其还具有优异的导电特性。此外，本发明人发现，在将线束连接至器件等时，导体的强度过高可能造成导体在导体与端子部分之间的交界附近处破断。因而，期望的是，构成线束的电线用导体的线材应当不但在強度方面优异，而且在韧性方面也优异。本发明的Al合金线如上文所述具有处于特定范围内的強度，从而抑制了因强度增加而导致的韧性降低，并且还具优异的韧性。如上文所述，由于本发明的Al合金线在弯曲特性、強度、导电特性和韧性方面优异，因此它充分地具有在线束中所需要的特性，并且可以适合用作线束的电线用导体。特别是，即使在将具有本发明Al合金线作为导体的电线布置在进行弯曲操作的部件上时，其也不容易破断。下文将对本发明进行详细说明。元素的含量以质量％表示。[Al 合金线]
< 组成 >构成本发明Al合金线的Al合金为Al-Mg-Si-Cu基合金，其含有O. 1%至I. 5%的Mg (镁)、0· 03%至2. 0%的Si (硅)和O. 05%至O. 5%的Cu (铜)。本发明的Al合金线含有大于或等于O. 1%的Mg、大于或等于O. 03%的Si且大于或等于O. 05%的Cu，这些元素在Al中溶解或析出，因而本发明的铝合金线显示出优异的弯曲特性和強度。虽然Al合金线的弯曲特性和强度随着Mg、Si和Cu含量的増加而提高，但是导电率和韧性下降，并且在(例如)拉丝时线材易于断裂。因而，将Mg设置成小于或等于I. 5%，将Si设置成小于或等于2. 0%，并且将Cu设置成小于或等于O. 5%。虽然Mg可以大大降低Al合金线的导电率，但它是一种在提高弯曲特性和強度方面高度有效的元素。特别是，在含有Mg的同时以特定的范围含有Si，从而有效地实现了强度的提高，这归功于时效硬化。Cu能够提高弯曲特性和強度，而不会明显降低Al合金线的导电率。更优选的含量为大于或等于O. 2%且小于或等于I. 5%的Mg、大于或等于O. 1%且小于或等于I. 5%的Si以及大于或等于O. 1%且小于或等于O. 5%的Cu。Mg与Si的质量比Mg/Si还满足O. 8 < Mg/Si < 3. 5。如果Mg/Si小于O. 8，则不能充分有效地提高Al合金线的弯曲特性和強度，而如果Mg/Si超过3. 5，则导电率会显著下降。更优选的是，O. 8 ( Mg/Si く 3。此外，上述Al合金可以含有Fe (铁)和Cr (铬)中的至少ー者。尽管Fe能够提高弯曲特性和強度而不显著降低导电率，然而添加过多的Fe会造成加工性(如拉丝时的加工)劣化。因而，Fe含量优选为大于或等于O. 1%且小于或等于I. 0%，并且特别优选为大于或等于O. 2%且小于或等于O. 9%。虽然Cr可以大大降低导电率，但它是一种在提高弯曲特性和強度方面高度有效的元素。Cr含量优选为大于或等于O. 01%且小于或等于O. 5%，并且特别优选为大于或等于O. 05%且小于或等于O. 4%。此外，上述Al合金优选含有Ti (钛)和B (硼)中的至少ー者。Ti和B有效使Al合金的晶体结构在浇铸时更精细。精细的晶体结构可以提高強度。尽管Al合金可以只含有B，然而当Al合金只含有Ti或特别是含有Ti和B两者吋，使晶体结构更精细的效果进ー步得到改善。为了实现使晶体结构更精细的这种效果，Ti的质量比优选为大于或等于IOOppm并且B的质量比为大于或等于lOppm。然而，如果Ti的比例超过500ppm并且B的比例超过50ppm，则上述使晶体结构更精细的效果会变得饱和或导电率会下降，因此，Ti的质量比优选为小于或等于500ppm并且B的质量比小于或等于50ppm。< 特性 >由具有上文所述特定组成的Al合金制成并且已经进行了固溶热处理的本发明Al合金线不但具有高強度，而且还具有高导电率和伸长率，并且满足导电率大于或等于35%IACS、拉伸强度大于或等于150MPa且伸长率大于或等于2%的条件。然而，由于本发明的Al合金线包含积极地溶解于基材Al中的添加元素，因此，导电特性可以提高的程度受到限制，并且所述Al合金线的导电率小于58%IACS。尽管大于或等于200MPa的拉伸强度可能是更优选的，然而仅具有高強度而韧性低劣的电线用导体不适用于线束，并且出于这个原因，本发明的Al合金线具有小于或等于400MPa的拉伸强度。当拉伸强度落在上述范围内吋，本发明的Al合金线可以显示出韧性和強度的良好平衡。Al合金线的导电率、拉伸强度和伸长率可以根据所添加元素的类型或量、拉丝条、件、固溶加热条件、是否进行下文进ー步描述的时效处理和所述时效处理的条件而变动。例如，当添加元素的量少时，导电率和韧性趋向于提高，而当添加元素的量多时，強度和弯曲特性趋向于提高。本发明Al合金线的ー个实例可以是满足导电率大于或等于40%IACS且伸长率大于或等于10%的条件的Al合金线。< 形状 >通过在拉丝时适当地调节拉丝缩减量(横截面缩减率)，本发明的Al合金线可以具有多种线径(直径)中的任意ー种。例如，当Al合金线用作汽车线束的电线用导体时，它优选具有大于或等于O. Imm且小于或等于I. 5mm的线径。
本发明的Al合金线还可以在拉丝时根据模具形状具有多种横截面形状中的任一形状。横截面形状代表性地是圆形，但是其他横截面形状的实例包括椭圆形、多边形(如矩形和六边形)等。对横截面形状没有特别限制。[Al合金绞线]绞线可以通过将多根本发明的上述铝合金线绞合在一起而形成。即便在线材具有小直径的情况下，也可以通过将所述线材绞合在一起而获得具有高弯曲特性和強度的线材(绞线)。对绞线的数目不作特别限制，并且可以(例如)是7、11、19或37。另外，在线材绞合在一起后，可以将本发明的Al合金绞线压塑成型为压缩线。以这种方式，可以使线径比绞合时的线径更小，从而有助于导体的尺寸缩减。[被覆电线]可以适宜地使用本发明的Al合金线、本发明的Al合金绞线和上文所述的压缩线作为电线用导体。根据预期用途，它们可以分别按原样用作导体，或以本发明的被覆电线形式用作导体，其中所述被覆电线包括在导体外周上提供的绝缘被覆层。可以适当选择构成上述绝缘被覆层的绝缘材料。绝缘材料的实例可以包括聚氯こ烯(PVC)、无卤素树脂、具有优异阻燃性的材料等。绝缘被覆层的厚度可以在考虑所需绝缘强度的情况下适当地选择，并且不作特别限制。[线束]上述的被覆电线可以适当地用作构成本发明线束的部件。本发明的线束包括上述的被覆电线和与被覆电线的末端部分连接的端子部分。被覆电线经这个端子部分连接至需要所述被覆电线与之连接的物体，例如，器件。该线束也可以包括其中多根被覆电线共有单个连接器的一组电线，其中所述多根被覆电线分别具有与所述连接器连接的端子部分。端子部分可以为多种形式中的任一形式，如插入式、接入式(female type)、压接式、焊接式等，并且不作特别限制。另外，上述线束中所包括的多根被覆电线可以用捆扎工具捆扎在一起，由此实现了优异的可操作性。另外，该线束可以适当地用于其中需要减轻重量的各个领域，尤其用于需要进ー步减轻重量以增强燃料经济性的汽车中。[制备方法]<铸造步骤>在本发明的制备方法中，首先形成由具有上述特定组成的Al合金制成的铸造材料。在鋳造中，可以使用采用移动模或框形固定模的连续铸造法和采用箱形固定模的模具鋳造法(下文称作方坯铸造法)中的任ー种方法。特别是，连续鋳造法可以快速地使熔融的金属凝固，因此可以提供具有精细晶体结构的鋳造材料。使用这种铸造材料作为原料，促进了具有精细晶体结构的Al合金线的制备，由此实现了因更精细晶体所致的弯曲特性和強度的提高。尽管可以适当选择冷却速率，但是在熔融金属以固体和液体两种形式存在的600°C至700°C范围内的温度下，冷却速率优选大于或等于20° C/秒。例如，可以使用具有水冷铜模、強制水冷机构等的连铸机以如上文所述的冷却速率来实现快速凝固。当添加Ti和/或B时，优选在添加Ti和/或B后立即将熔融金属倾入模具中，从而抑制Ti和/或其他元素在局部区域沉积，由此制备出其中Ti和/或其他元素均匀混合的鋳造材料，这是优选的。<轧制步骤>接下来，将上述鋳造材料(热)轧制以形成轧制材料。具体而言，当依次进行上述的铸造步骤和轧制步骤时，可以通过利用鋳造材料中累积的热来促进热轧，从而实现高能效率，并且与通过轧制由间歇式鋳造法制备的铸造材料而制备出轧制材料的情况相比，实现了轧制材料(连续铸造轧制材料)的优异生产率。此外，当鋳造材料是连续鋳造材料时，对具 有精细晶体结构的鋳造材料连续施加轧制，由此还为所得到的轧制材料(连续鋳造轧制材料)提供精细晶体结构，这是优选的。〈拉丝步骤〉接下来，对上述的轧制材料或连续铸造轧制材料进行(冷)拉丝エ序以形成拉丝材料。可以根据所需的线径适当选择拉丝缩减量。在拉丝过程中，可以适当进行中间热处理，以消除由中间热处理之前进行的加工所引起的任何应变，从而在中间热处理后提高拉丝过程中的可加工性。中间热处理的条件可以(例如)是加热温度150至400°C、加热时间不短于O. 5小吋。中间热处理的条件可以与下文描述的固溶热处理的条件相同。<线绞合步骤>尽管具有最終线径的所得拉丝材料可以用作为单线，但在本发明制备方法的ー种形式中，也可以通过以下步骤进一歩形成绞线制备多根上述拉丝材料，以及通过将这些拉丝材料绞合在一起来形成绞线。另外，在本发明制备方法的ー种形式中，可以经以下步骤形成压缩线将上述绞线压缩成型以形成具有预定线径的压缩线。在形成上述绞线或压缩线的情况下，可以对绞线或压缩线进行下文描述的固溶热处理，或可以在对上述拉丝材料进行固溶热处理后或在除固溶热处理之外还进行时效处理时，对所述拉丝材料进行时效处理后形成上述的绞线。<固溶加热步骤>接下来，对具有最終线径的上述拉丝材料，或在形成绞线的情况下对绞合之前的拉丝材料或对绞合之后的绞线，或在形成压缩线的情况下对压缩之前的绞线或压缩之后的压缩线施加固溶热处理。这种固溶热处理主要意图是提供固溶硬化，并且为了通过固溶硬化提高弯曲特性和強度而进行。当使用方坯材料作为铸造材料时，可以在铸造后和在上述拉丝步骤后进行固溶热处理。通过对方坯材料进行固溶热处理，添加的元素充分地溶解，因而有利于之后的诸如轧制和拉丝等塑性加工。另外，通过拉丝后进ー步进行固溶热处理和时效处理，可以提高強度和弯曲性能。固溶热处理在使得上述特定的添加元素溶解在基材Al中以形成超饱和固溶体的条件下进行。例如，将上文所述的具有最終线径的拉丝材料、绞线、压缩线等加热至不低于450°C的温度并且随后快速冷却。具体而言，冷却可以以(例如)大于或等于50°C /分钟的冷却速率进行。通过设定加热温度为不低于450°C，在由上文所述特定组成制成的Al合金中，所添加的元素可以充分溶解于基材Al中。另外，通过以如上文所述的高冷却速率进行快速冷却，可以抑制溶解于基材中的元素在冷却步骤中析出。可以通过使用液体冷却剂(如水或液氮)，或通过强制冷却(如通风)来实现上述的冷却速率。特别是，优选调整冷却状态，使得冷却速率大于或等于100°C /分钟。固溶热处理期间的气氛的代表性实例是环境气氛。当采用具有较低含氧量的其他气氛(例如非氧化性气氛)时，可以抑制因固溶热处理期间的热而在待处理线材的表面上形成氧化物膜。非氧化性气氛的实例包括真空气氛(减压气氛)、惰性气体气氛(如氮气(N2)或氩气(Ar ))、含氢的气体(例如，仅氢气(H2)或氢气(H2)与如N2、Ar或氦气(He )等惰性气体的混合气体)和还原性气体气氛如含有ニ氧化碳的气体(例如，一氧化碳(CO)和ニ氧化碳(CO2)的混合气体)。另外，可以在固溶热处理中使用连续式热处理或间歇式热处理。
(间歇式热处理)间歇式热处理是其中待加热的物体封闭于加热容器(气氛炉，如箱形炉)中从而进行加热的处理方法。虽然每次处理的通量有限，但是该处理方法可以轻易地控制温度并管理待加热的整个物体的加热状态。在间歇式热处理中，可以设定加热容器中的气氛温度，从而将待加热的物体加热至预定温度。(连续式热处理)连续式热处理是其中通过将待加热物体连续送入加热容器中从而连续地加热该物体的处理方法。该处理方法具有(例如)以下优点1.可以连续地加热物体，因而实现了优异的操作性；以及2.可以在纵向上均匀地加热待加热的线材，因而抑制了在线材纵向上特性的变化。特别是，连续式热处理可以在将固溶热处理施加于长的线材(如用于电线用导体)的情况下适当地使用。上述连续式热处理的实例可以包括其中待加热的物体通过电阻加热法加热的直接电加热法(连续式电热处理)、其中待加热的物体通过高频电磁感应加热的间接电加热法(高频感应连续式热处理)、以及其中将待加热的物体引入设定成加热气氛的加热容器(管式炉)中并且通过热传递来加热该物体的炉法。在上述的连续式热处理中，例如，通过适当地变动多种控制參数以对样品进行固溶热处理，并测量此时样品的特性(这里为拉伸強度、导电率和伸长率)和样品的温度(例如，通过使用非接触式测温装置測量)。随后，事先创建參数值和测量数据之间的相关性数据。基于这种相关性数据，可以调节上述控制參数，从而得到具有所需特性(这里，拉伸强度为150MPa至400MPa，导电率为35%IACS至58%IACS，并且伸长率为大于或等于2%)的固溶热处理材料，并且可以控制温度，从而通过使用连续式热处理来容易地进行固溶热处理。电加热法的控制參数的实例包括送入容器中的速率(线材速度)、待加热物体的尺寸(线径)、电流值等。炉法的控制參数的实例包括送入容器中的速率(线材速度)、待加热物体的尺寸(线径)、炉尺寸(管式软化炉的直径)等。<时效处理>本发明的制备方法还可以包括通过对已进行过上述固溶热处理的固溶热处理材料(热处理材料)进行时效处理而形成热处理材料(时效处理材料)的步骤。通过在固溶热处理后进行时效处理，Al合金中的添加元素析出，从而使得析出物分散在Al合金中。可以通过析出物的分散硬化(即时效硬化)来提高强度，并且可以通过減少溶解的元素来提高导电率。特别是当Al合金具有如上文所述的精细结构时，可以容易地形成其中析出物均匀分散的结构。这进ー步提高了強度，从而获得具有高強度和导电率的Al合金线。尽管可以使用上文描述的连续式热处理作为上述的时效处理，但也可以使用间歇式热处理，在这种情况下可以维持足够的热处理时间，因而使得析出物充分形成。在通过间歇式热处理进行时效处理的情况下，具体条件可以(例如)是不低于100°c的加热温度和不短于O. 5小时的加热时间，并且优选100°C至250°C的加热温度和I至24小时的加热时间。时效处理也可以在环境气氛或具有低含氧量的上述气氛中进行。<被覆步骤> 本发明的被覆电线可以通过以下步骤来制备准备已经进行过上述固溶热处理和 在适当情况下进行过时效处理的热处理材料(单线、绞线和压缩线中的任一者)，并且在热处理材料的外周上形成由绝缘材料制成的上述绝缘被覆层。另外，可以通过将端子部分连接至所获得的上述被覆电线的末端部分，并且将多根具有端子部分的被覆电线捆扎在一起来制备线束。本发明的有益效果本发明的Al合金线、Al合金绞线、被覆电线和线束显示出优异的弯曲特性、強度和导电特性。本发明的制备方法能够制备出本发明的上述Al合金线或被覆电线。附图
简要说明图I为包括本发明铝合金线的被覆电线的示意性横截面图。图2为沿图I中的线II-II所取得的示意性横截面图。图3为示出用于制备图I和2中所示被覆电线的方法的流程图。图4为包括本发明铝合金绞线的被覆电线的示意性横截面图。图5为示出图4中所示被覆电线的第一变型形式的示意性横截面图。图6为示出图4中所示被覆电线的第二变型形式的示意性横截面图。图7为示出用于制备图4中所示被覆电线的方法的流程图。图8为示出包括本发明被覆电线的线束的示意图。图9为说明用于检查弯曲特性的测试方法的解释图。
具体实施例方式下面将參考附图对本发明的实施方案进行说明。在下文所示的附图中，相同或相应的部分由相同的參考数字表示，并且不重复对其的描述。[第一实施方案]參考图I和2，对包括本发明铝合金线的被覆电线进行说明。如图I和2中所示，根据本发明的一个实施方案的被覆电线10包括铝合金线2(下文表示为Al合金线2)和覆盖Al合金线2外周的由绝缘材料制成的绝缘被覆层3。Al合金线 2 由含有 O. 1% 至 I. 5% 的 Mg,O. 03% 至 2. 0% 的 Si 和 O. 05% 至 O. 5% 的 Cu 的 Al-Mg-Si-Cu基合金构成。另外，在Al合金线2中，Mg与Si的质量比Mg/Si满足O. 8彡Mg/Si ^ 3.5,导电率大于或等于35%IACS且小于58%IACS，拉伸强度大于或等于150MPa且小于或等于400MPa，并且伸长率大于或等于2%。本发明的Al合金线2含有大于或等于O. 1%的Mg、大于或等于O. 03%的Si和大于或等于O. 05%的Cu，其中这些元素在Al中溶解或析出，因而显示出优异的弯曲特性和強度。虽然Al合金线的弯曲特性和强度随着Mg、Si和Cu含量的增加而提高，但是导电率和韧性下降，并且线材在(例如)拉丝时倾向于发生断裂。因此，优选的是将Mg设置成小于或等于I. 5%，将Si设置成小于或等于2. 0%，并且将Cu设置成小于或等于O. 5%ο接下来，将參考图3对用于制备图I和2中示出的被覆电线10的方法进行说明。在用于制备本发明被覆电线10的方法中，如图3中所示，首先进行铸造步骤(SlO)0具体而言，形成由具有上述组成的Al合金制成的鋳造材料。可以通过使用任何常规熟知的方法，如采用移动模或框形固定模的连续铸造法、采用箱形固定模的模铸法(下文称作方坯铸造法)等来形成所述铸造材料。接下来，如图3中所示，进行轧制步骤(S20)。在这个步骤(S20)中，将上述铸造材 料(热)轧制以形成轧制材料。优选的是，上述的铸造步骤(SlO)和轧制步骤(S20)连续进行。接下来，如图3中所示，进行拉丝步骤(S30)。在这个步骤(S30)中，对上述的轧制材料(或连续铸造轧制材料)进行(冷)拉丝加工以形成拉丝材料。可以使用任何常规熟知的方法作为拉丝方法。接下来，如图3中所示，进行固溶加热步骤(S40)。在这个步骤(S40)中，对上述的拉丝材料进行固溶热处理。例如，将拉丝材料在环境气氛中加热至不低于450°C并且随后快速冷却(例如，以大于或等于50°C /分钟的冷却速率冷却)，使得所添加的元素溶解于作为拉丝材料基材的Al中，从而形成超饱和的固溶体。接下来，如图3中所示，进行时效处理步骤(S50)。在这个步骤(S50)中，进行(例如)加热温度不低于100°c、加热时间不短于O. 5小时的时效处理。接下来，如图3中所示，进行被覆步骤(S60)。在这个步骤(S60)中，在已进行过上述时效处理的热处理材料(时效处理材料)上形成由绝缘材料制成的绝缘被覆层。可以使用任何常规熟知的方法作为形成绝缘被覆层的方法。以这种方式，可以获得图I和2中所示的被覆电线10。(第二实施方案)參考图4，对包括本发明铝合金线的被覆电线进行说明。如图4中所示，根据本发明的一个实施方案的被覆电线10包括通过将多根本发明的Al合金线2绞合在一起所形成的铝合金绞线20，以及在铝合金绞线20的外周上形成的绝缘被覆层3。在铝合金绞线20中，多根Al合金线2沿着与图4示出的纸面垂直的方向延伸并且被绞合在一起。尽管绝缘被覆层3设置在铝合金绞线20的外周上，然而绝缘被覆层3可以如图4中所示在与铝合金绞线20的外圆周面密切接触的情况下形成，或可以在绝缘被覆层3的外圆周面和内圆周面之间形成空隙的情况下形成。如第一实施方案中所示的被覆电线10 —祥，这种被覆电线10也可以提供优异的弯曲特性和強度。如图4中所示，即便是小直径的线材(Al合金线2)，也可以通过将所述线材绞合在一起来获得具有高弯曲特性和強度的线材(绞线)。对绞合在一起的Al合金线2的数目没有特别限定。例如，如图4中所示，可以将7根Al合金线2绞合在一起以形成铝合金绞线20。铝合金绞线20中绞合在一起的Al合金线的数目也可以是11、19或37。另外，如下文描述，在线材绞合在一起后，可以将本发明的Al合金绞线20压缩成型为压缩线。以这种方式，可以使线径比绞合时的线径更小，从而有助于导体的尺寸缩减。尽管Al合金线2可以具有如图4中所示的圆形横截面形状，其也可以具有任何其他的形状。例如，Al合金线2可以具有多边形横截面形状(例如，四边形、三角形或梯形形状)。另外，尽管构成铝合金绞线20的多根Al合金线2可以具有相同的直径，然而可以组合具有不同直径的Al合金线2以构成铝合金绞线20。例如，位于中央的Al合金线可以具有与其他Al合金线2 (围绕位于中央的线材布置)不同的直径(例如，位于中央的Al合金线的直径可以相对于其他Al合金线增大或减小)。另外，考虑到強度的稳定性等，在铝合金绞线20中，Al合金线2优选以中心対称的方式布置在4图中所示的横截面中。接下来，參考图5，对图4中示出的被覆电线10的第一变型形式进行说明。參考图5，虽然被覆电线10具有基本上与图4中示出的被覆电线10相同的结构，但是它与图4中示 出的被覆电线10在构成铝合金绞线20的Al合金线2的数目方面不同。即，通过将19根Al合金线2绞合在一起，形成了构成图5中所示被覆电线10的铝合金绞线20。具有这种结构的被覆电线10也可以提供与通过图4中所示被覆电线10所获得的效果相同的效果。接下来，參考图6，对图4中示出的被覆电线10的第二变型形式进行说明。參考图6，虽然被覆电线10具有基本上与图4中示出的被覆电线10相同的结构，但是它与图4中所示的被覆电线10的不同之处在于，铝合金绞线20向着径向方向的中心被压缩。具体而言，铝合金绞线20中位于中心的Al合金线2的横截面大致为六边形。另外，围绕位于中心的Al合金线2的外周布置的多根(图6中六根)Al合金线2具有大致为梯形的横截面形状，其面朝铝合金绞线20中心的一侧的长度短于面朝其外周的一侧的长度。在布置在外周的多根Al合金线2中的每ー根中，面朝铝合金绞线20外周设置的表面(形成该梯形相对较长ー侧的表面)处于从铝合金绞线20的中心侧向外凸起的曲面形式。此外，布置在外周上的多根Al合金线2中相邻两者彼此接触的部分在横截面上从铝合金绞线20的中心沿径向向外大致成直线延伸。以这种方式，除了与通过图4中所示的被覆线材10获得的那些效果相同的效果之外，还可以使被覆线材10的线径小于仅将具有圆形横截面的Al合金线2绞合在一起时的线径，从而有助于导体的尺寸缩减。另外，当被覆线材10的直径相同时，可以进ー步提高Al合金线2的横截面在被覆线材10的横截面中的比例。接下来，參考图7，对用于制备图4中所示的被覆电线10的方法进行说明。參考图7，从图7中的鋳造步骤(SlO)至拉丝步骤(S30)，进行与图3中所示的鋳造步骤(SlO)至拉丝步骤(S30)相同的步骤。如图7中所示，随后进行加工步骤(S70)。具体而言，在这个步骤(S70)中，制备在上述的步骤(S30)中获得的拉丝材料，并且通过将这些拉丝材料绞合在一起来形成绞线。以这种方式，可以获得铝合金绞线20。另外，在用于制备本发明被覆电线的方法的ー种形式中，可以对上述绞线进行压缩成型以形成具有预定线径的压缩线。接下来，从图7中所示的固溶加热步骤(S40)至被覆步骤(S60)，将与图3中所示的步骤(S40)至步骤(S60)相同的那些处理应用至上述绞线(或压缩线)。以这种方式，可以获得4图中所示的被覆电线10。(第三实施方案)
下面将參考图8对本发明的线束进行说明。參考图8，本发明的一个实施方案中的线束30包括多根本发明的被覆电线10和与各被覆电线10的末端部分连接的端子部分31。可以通过将各个端子部件连接至各被覆电线10的末端部分并且随后将多个端子部件固定在一起，来形成端子部分31。或者，可以通过形成能够与相应的被覆电线10的末端部分连接的多个连接部分来形成端子部分31。此夕卜，可以将如图8中所示的多个线束30捆扎在一起以构成更大的线束。由于本发明被覆电线10的弯曲特性和強度优异，因此也可以在这种线束中实现充分的耐久性。(例子)制造Al合金线，并且检验所述Al合金线的各种特性。根据以下エ序来制备所述Al合金线熔融一连续铸造轧制一拉丝(在适当情况下，进行中间热处理)一形成绞线一固溶加热(在适当的情况下，进行时效处理)。 [Al合金线的特性]首先制造Al合金线。制备纯铝(Al含量大于或等于99. 7质量％)作为基材并且熔融。向所获得的熔融金属(熔融铝)中添加表I中所示的添加元素以得到表I中所示的含量，从而制得熔融Al合金。有利的是，对其中组分已经调整过的熔融Al合金适当进行(例如)用于除去氢气的处理和/或用于除去异物的处理。[表I]
权利要求
1.ー种用作导体的铝合金线(2)，包含 大于或等于O. I质量％且小于或等于I. 5质量％的Mg、大于或等于O. 03质量％且小于或等于2. O质量％的Si、大于或等于O. 05质量％且小于或等于O. 5质量％的Cu、以及包含Al和杂质的剰余部分，并且 所述Mg与所述Si的质量比Mg/Si满足O. 8彡Mg/Si彡3. 5， 导电率大于或等于35%IACS且小于58%IACS， 拉伸强度大于或等于150MPa且小于或等于400MPa，并且 伸长率大于或等于2%。
2.根据权利要求I所述的铝合金线(2)，还包含Fe和Cr中的至少ー种元素，其中 Fe含量大于或等于O. I质量％且小于或等于I. O质量％,并且Cr含量大于或等于O. 01质量％且小于或等于O. 5质量％。
3.根据权利要求I所述的铝合金线(2)，还包含Ti和B中的至少ー种元素，其中 Ti的质量比小于或等于500ppm,并且B的质量比小于或等于50ppm。
4.根据权利要求I所述的铝合金线(2)，其线直径大于或等于O.Imm且小于或等于丄· 5mm。
5.ー种铝合金绞线(20)，其是通过将多根根据权利要求I所述的铝合金线(2)绞合在一起而获得的。
6.ー种被覆电线(10)，包括根据权利要求I所述的铝合金线(2)、通过将多根所述铝合金线(2)绞合在一起而获得的铝合金绞线(20)、以及通过将所述铝合金绞线(20)压缩成型而获得的压缩线中的任一者作为导体，并且包括位于所述导体的外周上的绝缘被覆层(3)。
7.一种线束(30)，包括根据权利要求6所述的被覆电线(10)和与所述被覆电线(10)的末端部分连接的端子部分(31)。
8.ー种用于制备用作导体的铝合金线(2)的方法，包括下述步骤 通过对熔融的铝合金进行铸造从而形成鋳造材料(SlO)，所述熔融的铝合金含有大于或等于O. I质量％且小于或等于I. 5质量％的Mg、大于或等于O. 03质量％且小于或等于2.O质量％的Si、大于或等于O. 05质量％且小于或等于O. 5质量％的Cu、以及包含Al的剩余部分； 通过轧制所述铸造材料从而形成轧制材料(S20)； 通过将所述轧制材料拉丝从而形成拉丝材料(S30);以及 通过对所述拉丝材料进行固溶热处理从而形成热处理材料(S40)， 所述铝合金线的导电率为大于或等于35%IACS且小于58%IACS、拉伸强度为大于或等于150MPa且小于或等于400MPa、并且伸长率为大于或等于2%。
9.根据权利要求8所述的用于制备铝合金线的方法，其中 连续进行所述的形成鋳造材料的步骤(SlO)和所述的形成轧制材料的步骤(S20)以形成连续铸造轧制材料。
10.根据权利要求8所述的用于制备铝合金线的方法，其中 在所述的固溶热处理中，将所述拉丝材料加热至不低于450°C并且随后以大于或等于500C /分钟的冷却速率冷却。
11.根据权利要求8所述的用于制备铝合金线的方法，其中所述固溶热处理是通过连续式电热处理、借助高频感应加热的连续式热处理、以及间歇式热处理中的任一者而进行的。
12.根据权利要求8所述的用于制备铝合金线的方法，还包括对已经进行过所述固溶热处理的热处理材料进行时效处理从而形成时效处理材料的步骤(S50)，其中 所述时效处理为加热温度不低于100°C且加热时间不短于I小时的间歇式热处理。
13.根据权利要求8所述的用于制备铝合金线的方法，还包括通过将多根所述拉丝材料绞合在一起从而形成绞线的步骤(S70)，其中 对所述绞线进行所述固溶热处理。
14.ー种用于制备被覆电线的方法，包括下述步骤准备所述热处理材料，所述热处理材料是通过根据权利要求8所述的用于制备铝合金线的方法而获得的；以及，在所述热处理材料的外周上形成由绝缘材料制成的绝缘被覆层(3)。
全文摘要
本发明提供了具有优异弯曲特性、强度和导电性的铝合金线(2)、铝合金绞线、包括上述合金线或绞线的被覆电线(10)、包括被覆电线(10)的线束、用于制备上述铝合金线的方法以及用于制备上述被覆电线(10)的方法。所述铝合金线(2)含有0.1质量%-1.5质量%的Mg、0.03质量%-2.0质量%的Si、0.05质量%-0.5质量%的Cu以及包含Al和杂质的剩余部分。所述铝合金线(2)满足0.8≤Mg/Si(质量比)≤3.5的关系，导电率为35%IACS-58%IACS，拉伸强度为150MPa-400MPa，并且伸长率大于或等于2%。所述铝合金线(2)是依次通过铸造、轧制、拉丝和固溶热处理的步骤而制备的。通过采用特定组成并且在拉丝后进行固溶热处理以充分使得添加元素处于固溶状态，可以获得具有优异弯曲特性的铝合金线(2)。
文档编号H01B7/00GK102695813SQ20108004914
公开日2012年9月26日 申请日期2010年10月27日 优先权日2009年10月30日
发明者中井由弘, 大塚保之, 草刈美里, 西川太一郎, 高木义幸 申请人:住友电气工业株式会社, 住友电装株式会社, 株式会社自动网络技术研究所