专利名称：汽车用电线的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于线束等的汽车用电线。
背景技术：
近年来，在汽车领域中，车辆电子化不断发展，用于连接装载于车辆的各种电子设备的配线增加并变得复杂。将电子设备相互连接时，使用被称为线束的汽车用电线，而伴随着如上所述的车辆电子化，这些线束越来越粗大。另一方面，在对世界性的环境问题的关心高涨的同时，对汽车也会要求减少二氧化碳排放量，为了改善燃料费而要求车辆轻量化。在混合动力车、电动汽车等电子化发展的车辆中，存在线束重量约超过30kg的情 况。由此，对于车辆的轻量化而言，认为有效的是将线束重量、尤其是将线束中占高重量的汽车用电线进行轻量化。作为汽车用电线轻量化的方法，可以考虑作为形成用于汽车用电线的导线的材料，使用比重更轻的材料的方法。作为使用比重轻的材料的方法，有对构成汽车用电线的导体使用铝的方法、使用将由铝构成的芯材用铜覆盖的Cu覆盖Al线的方法(例如，参照专利文献1、2)。此外，还有对导体使用Cu合金等的汽车用电线(例如，参照专利文献3)。然而，对于汽车用电线，有时在轻量的同时要求高强度，例如要求超过IOOOMPa的断裂强度。在使用如上所述的轻量的材料时，例如铝线强度低，另外，从与端子的接触电阻的方面出发，也无法被用作汽车用电线。此外，对于Cu覆盖Al线、Cu合金，从强度的方面出发也无法采用。进而，如果为了确保强度而增加导线的截面积，则会导致线束的重量化和粗大化。因此，有必要在实现作为汽车用电线的轻量化的同时达到细径化和高强度化。作为在汽车用电线细径化的同时实现高强度化的方法，有使用对高强度的不锈钢线实施Cu镀覆而得的电线的方法(例如，参照专利文献4)。该汽车用电线通过采用不锈钢线作为张力元件而确保强度，在该不锈钢线的周围用镀覆法形成Cu来作为导电层。通过将汽车用电线制成这样的构成，从而同时实现近年来对汽车用电线要求的细径化和高强度化。专利文献专利文献I :日本特许第4279203号公报专利文献2 :日本特开2004-207079号公报专利文献3 :日本特开2007-23305号公报专利文献4 :日本特许第4041970号公报
发明内容
但是，在车内的狭窄空间中，汽车用电线大多以经弯曲的状态被配线或者卷绕于汽车内的部件中。然而，若将上述专利文献4所述的汽车用电线卷绕于部件中，则有时汽车用电线的镀Cu层发生破裂。该破裂会成为汽车用电线的强度劣化、生锈的原因。此外，对汽车用电线还要求高导电率和优异的耐腐蚀性。本发明是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于提供一种汽车用电线，其在实现细径化的同时具有高断裂强度和导电率，耐腐蚀性优异，还耐弯曲。为了实现上述目的，本发明提供以下的手段。本发明的汽车用电线的特征在于，具备导体和绝缘体，所述含有至少I根由芯材和覆盖该芯材的表面的金属膜构成的单线，所述绝缘体覆盖上述导体，上述芯材由碳钢形成，上述金属膜具有12. 4 29. 6 μ m的厚度。 根据该汽车用电线，作为汽车用电线的导体，使用由芯材和覆盖该芯材的表面的金属膜形成的线材，作为芯材，采用碳钢，因此，能够提供实现细径化的同时具有高断裂强度和导电率、耐腐蚀性优异、还耐弯曲的汽车用电线。上述汽车用电线中，上述导体可以是将多根上述单线进行捻合而得的捻线。上述汽车用电线中，上述金属膜优选为铜、铝、或含铜和/或铝的合金。这种情况下，可进一步提闻导电率。上述汽车用电线中，优选在上述芯材与上述金属膜之间进一步具有镀镍层。这种情况下，通过在芯材与金属膜之间具有镀镍层而能够防止构成金属膜的金属材料向由碳钢形成的芯材扩散，能够提高芯材与金属膜的密合度。在此，优选上述镀镍层具有O. I O. 5 μ m的厚度。若镀镍层的厚度在上述范围内，则与比O. I μ m薄的情况相比，镀镍层与芯材的密合力进一步提高。此外，若镀镍层的厚度在上述范围内，则与超过O. 5 μ m的情况相比，高价的Ni的使用量会减少，因此，能够进一步降低汽车用电线的价格。上述汽车用电线中,优选上述碳钢中的含碳率为O. I I. O质量％。此外，本发明为上述汽车电线在汽车中的应用。根据本发明，作为汽车用电线的导体，使用由芯材和覆盖该芯材的表面的金属膜构成的线材，作为芯材，采用碳钢，因此，能够提供在实现细径化的同时具有高断裂强度和导电率、耐腐蚀性优异、还耐弯曲的汽车用电线。
图I是本发明第I实施方式的汽车用电线的示意性截面图。图2是本发明第2实施方式的汽车用电线的示意性截面图。图3是表示对实施例5的汽车用电线的镀铜层/碳钢界面用透射电子显微镜进行观察时的状态的照片。图4是表示由图3中的B所包围的区域的局部放大图。图5是表示由图3中的C所包围的区域的局部放大图。图6是表示由图5中的D所包围的区域的局部放大图。图7是表示本发明的其它实施方式的汽车用电线的示意性截面图。
具体实施例方式<第I实施方式>以下，参照附图对本发明的第I实施方式进行详细说明。图I是表示本发明的第I实施方式的汽车用电线的示意性截面图。如图I所示，本发明的汽车用电线I由导体10和用于保护导体10、使之与外部绝缘的绝缘体5构成，其中，导体10由用于传导电的单线4形成。单线4由芯材2和覆盖该芯材2的表面2a的金属膜3构成。本发明的汽车用电线I中，芯材2由碳钢形成。对于碳钢中的含碳率没有特别限定，但优选碳钢中的含碳率为O. I I. O质量％，更优选为O. 69 O. 76质量％。作为含碳率为O. I I. O质量％的碳钢，例如可使用硬钢线材(Steel Wire Rods High carbon, SWRH)，作为含碳率为0. 69 0. 76%的碳钢，例如可使用SWRH72。通过使用这样的碳钢，能够实现与以往的不锈钢线相比断裂强度更高的汽车用 电线。金属膜3以覆盖芯材2的表面2a的方式形成。作为构成金属膜3的金属材料,优选铜(Cu)，但只要金属膜3具有能够达到所要求的导电率的膜厚，构成金属膜3的金属材料就不限于铜。例如作为构成金属膜3的金属材料，除了铜以外，还可以适宜地采用铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、银(Ag)等可得到充分的导电性的金属材料。作为上述金属材料，优选铜、铝、或含铜和/或铝的合金。这种情况下，能够进一步提高导电率。作为含铜和/或铝的合金，例如可举出铜镍(Cu-Ni)合金。通过将如上所述的合金用作为金属膜3，能够提高汽车用电线I的耐磨性、耐腐蚀性等。为了达到所要求的导电率、耐腐蚀性和耐弯曲强度，金属膜3的厚度(镀覆厚度)dl成为12. 4 29.6 μ m。若金属膜3的厚度dl不足12. 4 μ m，则导电率低，变得不耐弯曲，耐腐蚀性差。另一方面，若金属膜3的厚度dl超过29. 6 μ m，则引起如下问题汽车用电线I的强度下降；即使增加镀覆厚度，Cu面积率的增加也变小；表面性变差而在弯曲汽车用电线I时变得容易出现裂纹；或者，拉伸强度下降。应予说明，在将Ag或Au用作金属膜3时，Ag、Au与Cu相比，导电率低。因此，需要通过比Cu更厚地形成镀覆而确保被认为必要的导电率。优选单线4的径D为O. 109 O. 143mm。若单线4的径D处于上述范围内，则与在上述范围之外的情况相比，导电率更高，变得更耐弯曲。在此，单线4的径D是指单线4的直径。绝缘体5由聚丙稀系树脂、聚乙稀系树脂、聚氣乙稀树脂、氣系树脂(PTFE、PFA、FEP、ETFE等)或它们的发泡体等具有绝缘性、阻燃性、耐油性、耐水性等的树脂形成。接着，对汽车用电线I的制造方法进行说明。首先，准备芯材2。芯材2是可通过使用上述碳钢并进行拉线加工至最终线径而得到的。具体而言，是如下处理对硬钢线材(SWRH72)进行铅淬火处理。铅淬火处理是例如从1000°C左右的奥氏体区域骤冷至500°C 600°C，在该温度保持规定时间后，冷却至室温。通过该铅淬火处理，能够得到细径化的芯材2。如此地，由碳钢构成的芯材2通过细径化而得到高强度化。对芯材2的线径没有特别限定，例如设为O. 05 O. 2mm即可。接着，对将金属膜3 (以下也称为“镀覆层”或简单地称为“镀覆”)形成于芯材2的方法进行说明。金属膜3是使用含有构成金属膜3的金属材料的焦磷酸镀覆液形成的。以下，对其形成工序依次进行说明。(I)脱脂首先，将芯材2浸溃于例如10质量％的NaOH的溶液，从而进行电解脱脂。应予说明，只要能够清除存在于芯材2的表面2a且主要为油脂性的污垢，则并不限于电解脱脂，可以使用超声波脱脂等公知的脱脂方法进行脱脂。(2)酸活化接着，使进行了上述脱脂的芯材2例如在10质量％的HCl中浸溃例如15秒，从而对芯材2的表面2a进行酸活化。
(3)触击电镀接着，进行触击电镀。触击电镀是利用在液体中产生的氢气进行表面的清洁和活化的方法。在本实施方式中，例如采用焦磷酸液作为镀覆液。触击电镀中，电流密度和处理时间因触击电镀的厚度不同而异，例如在电流密度为lA/dm2时，将镀覆处理时间例如设为60秒即可。(4)主镀覆接着，对触击电镀层的上表面进行施加充分的电流密度的主镀覆处理。主镀覆处理采用焦磷酸液作为镀覆液。主镀覆处理中，为了使所形成的金属膜3的厚度为12. 4 μ m 29. 6 μ m，将电流密度和主镀覆处理时间例如设成如下即可。即，例如电流密度为3A/dm2时，将主镀覆处理时间设为5 60分钟即可。通过主镀覆处理形成的金属膜3的厚度由于依赖于上述主镀覆处理时间，所以根据需要适当变更主镀覆处理时间即可。应予说明，在本实施方式中，在形成由铜构成的金属膜3时，作为焦磷酸液，例如可使用含铜的C 口卜々(MURATA股份公司制造)。焦磷酸液的成分中不含对环境、人体有害的物质，所以，在镀覆处理中，能够减少对环境、人体的影响。主镀覆处理后，使形成有金属膜3的芯材2干燥，从而能够得到由单线4构成的导体10。接着，将如上得到的单线4用绝缘体5进行覆盖。绝缘体5例如以覆盖单线4的方式通过挤出成型形成均匀的厚度即可。如上所述地操作，完成汽车用电线I的制造。根据上述汽车用电线I的制造方法，作为芯材2，使用碳钢。因此，与将不锈钢用作芯材2的情况不同，在芯材2的表面2a几乎不会形成坚固的钝态氧化膜。因此，能够排除氧化膜残留的可能性，能够容易地进行Cu镀覆。即，根据上述汽车用电线I的制造方法，能够既不在芯材2的表面2a残留一部分钝态氧化膜，也能够充分防止该部分的镀覆变得充分。其结果是，能够容易地形成金属膜3，并且还不会发生芯材2的腐蚀、金属膜3从芯材2的表面2a剥离。此外，对构成汽车用电线I的芯材2覆盖金属膜3时，使用焦磷酸液，焦磷酸液中不含对环境、人体有害的物质。即，对碳钢的镀覆中，无需使用盐酸等危险性高的化学液体。因此，能够减少对人体和环境的影响。进而，在制造汽车用电线I时，金属膜3的厚度足够大。因此，不会生成针孔，能够制造具有高断裂强度和导电率、耐腐蚀性优异、弯曲强度也高的汽车用电线I。
〈第2实施方式>接着，对本发明的第2实施方式的汽车用电线进行详细的说明。应予说明，对与第I实施方式相同或同等的构成要件标记相同的符号，省略重复说明。图2是第2实施方式的汽车用电线IA的示意性截面图。如图2所示，本发明的第2实施方式的汽车用电线IA与第I实施方式的汽车用电线I的不同之处在于在由碳钢形成的芯材2与由Cu镀覆形成的金属膜3之间还具有镀镍(Ni)层6。S卩，如图2所示，导体IOA由单线4A构成，单线4A由芯材2、金属膜3以及设于芯材2与金属膜3之间的镀Ni层6构成。这种情况下，汽车用电线IA在芯材2与金属膜3之间还具有镀Ni层6，所以能够防止构成金属膜3的金属材料向由碳钢形成的芯材2扩散，能够提高芯材2和金属膜3的
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在此，镀Ni层6的厚度d2优选为O. I 0.5 μ m，更优选为O. 2 0.4 μ m。若镀Ni层6的厚度在上述范围内，则与比O. I μ m薄的情况相比，进一步提高镀Ni层6与芯材2的密合力。此外，若镀Ni层6的厚度处于上述范围内，则与超过O. 5 μ m的情况相比，减少高价的Ni的使用量，所以能够进一步降低汽车用电线IA的价格，并且在形成镀Ni层6时能够缩短镀覆时间。应予说明，镀Ni层6中，在不损害密合力的范围内可以含有其它的金属。在此，对于对芯材2形成镀Ni层6的方法进行说明。(I)脱脂首先，将芯材2浸溃例如在10质量％的NaOH的溶液中，从而对芯材2利用阳极电解处理进行脱脂。(2)酸活化接着，使进行了上述脱脂的芯材2例如在10质量％的HCl中浸溃15秒，从而对芯材2的表面2a进行酸活化。(3) Ni 镀覆接着，对表面被酸活化的芯材2用瓦特镀覆液进行Ni镀覆。Ni镀覆处理中，电流密度和Ni镀覆处理时间因要形成的镀Ni层6的厚度d2不同而异，例如为了使镀Ni层6的厚度d2为O. I O. 5 μ m，例如电流密度为2A/dm2时，将Ni镀覆处理时间设为30 120秒即可。并且，由于镀Ni层6的厚度d2依赖于Ni镀覆处理时间，所以可通过调整Ni镀覆处理时间而进行适宜的调整。应予说明，形成镀Ni层6之后，与第I实施方式同样地，对镀Ni层6的上表面进行施加充分的电流密度的主镀覆处理即可。其中，主镀覆处理优选利用硫酸铜镀覆液进行。主镀覆处理后，使形成有金属膜3的芯材2干燥，从而能够得到本实施方式的单线4A。如上所述，对由碳钢构成的芯材2形成镀Ni层6时，使用通常使用的瓦特镀覆液。在Ni的情况下，Ni不会取代析出至由碳钢构成的芯材2，所以通过将Ni在芯材2上薄薄地镀覆，能够得到对芯材2密合性优异的镀Ni层6。如此地，通过在由碳钢构成的芯材2与由Cu镀覆构成的金属膜3之间设置镀Ni层6,能够防止Cu向由碳钢形成的芯材2扩散。
此外，用硫酸铜镀覆液在镀Ni层6上进行Cu镀覆时，不存在Ni与Cu之间密合性差等的问题，所以通过在镀Ni层6上进行Cu镀覆，能够提高芯材2与镀Cu层(金属膜3)的密合度。应予说明，本发明并不限于上述第I和第2实施方式。例如上述第I和第2实施方式中，对汽车用电线1、1A具有I根单线4、4A的情况进行了说明，但本发明并不局限于此。例如图7所示，作为导体可使用将多根单线4捻合而成的捻线7。图7是表示制成多根单线4并将它们捻合而制成捻线7的汽车用电线IB的实施方式的示意性截面图。图7中导体IOB由捻线7构成。使构成捻线7的单线4的线径小于仅使用I根单线4，4A的汽车用电线I、1A的单线4、4A，将多根这种单线4、4A进行捻合，使其总截面积等于或大于汽车用电线I、IA中的I根单线4、4A的大小即可。此外，关于上述第I和第2实施方式的各构成要件，在不脱离本发明主旨的范围内 可以施加各种变更。
实施例下面，举出实施例，与本发明范围之外的比较例进行比较，进一步具体说明本发明的内容，但本发明并不限于以下实施例。(实施例I 4和比较例I 3)首先，对直径为I. Omm的高碳钢线材(SWRH72)进行了铅淬火处理。该高碳钢线材中的含碳率为O. 7质量％。此外，铅淬火处理是从1000°C左右的奥氏体温度区域骤冷至550°C，在该温度保持O. 5小时后，冷却至室温。其后进行拉线而获得线径为O. 084mm的芯材。芯材中的金属组织在整个区域内为珠光体组织。此外，测定芯材的最终断裂强度，结果断裂强度为3700MPa。接着，将芯材浸溃于10质量％的NaOH的溶液，对芯材进行电解脱脂。接着，将进行了上述脱脂的芯材在10质量％的HCl中浸溃15秒，对芯材表面进行
酸活化。接着，对表面被酸活化的芯材进行了触击电镀。触击电镀采用电流密度I A/dm2的焦磷酸液作为镀覆液，处理时间为60秒。接着，对通过上述触击电镀而得到的触击电镀层的上表面进行了主镀覆处理。主镀覆处理采用e。口 U > F' > - >々(MURATA股份公司制造)作为镀覆液。此外，电流密度设为3A/dm2，主镀覆处理的时间为表I所示。如此地制成单线。接着，将单线用由聚氯乙烯树脂形成的绝缘体进行覆盖。如此地得到汽车用电线。(实施例5 8)首先，代替对表面被酸活化的芯材进行触击电镀，对表面被酸活化的芯材用瓦特镀覆液进行了电流密度设为2A/dm2、Ni镀覆时间设为如表I所示的Ni镀覆，将主镀覆处理的镀覆液设为硫酸铜镀覆液，电流密度设为ΙΟΑ/dm2，主镀覆的处理时间设为如表I所示，除此以外，与实施例I同样地制备了汽车用电线。应予说明，对于实施例5中得到的汽车用电线的单线，使用透射型电子显微镜(TEM)观察了镀Cu层/碳钢界面。将结果示于图3 图6。图3是表示用透射电子显微镜(TEM)观察镀Cu层(金属膜3) /碳钢(芯材2)界面的状态的照片。图4是表示由图3的B所包围的区域的局部放大图，图5是表示由图3的C所包围的区域的局部放大图。此外，图6是表示由图5的用D包围的区域的局部放大图。由图4可知，形成于由Cu镀覆形成的金属膜3与由碳钢形成的芯材2之间的Ni与Cu的界面完全结合。此外，由图5和6可知，Ni/碳钢界面也完全结合。此外，对于在实施例6 8中得到的汽车用电线的单线而言，也与实施例5同样，形成于由Cu镀覆形成的金属膜3与由碳钢形成的芯材2之间的Ni与Cu的界面完全结合，Ni/碳钢界面也完全结合。在实施例I 8和比较例I 3中得到的汽车用电线及其单线，通过下述方法进行了评价。( I)线径和Cu面积率用测微计测定了在实施例I 8和比较例I 3中得到的汽车用电线的单线的直径D。将结果示于表I。应予说明，表I中，“线径平均”是指对单线用测微计测定3次的线 径的平均值，该线径平均与单线的直径D相同。此外，基于线径平均和Cu镀覆的厚度，算出单线和Cu的截面积，基于下式算出了Cu面积率。Cu面积率(％) =IOOX [Cu镀覆的截面积/单线的截面积](2)断裂强度对于在实施例I 8和比较例I 3中得到的汽车用电线，使用拉伸试验机测定了单线断裂时的应力。然后，利用该应力和单线的截面积算出了断裂强度(MPa)。将结果示于表I。应予说明，鉴于近来对汽车用电线的要求规格，将断裂强度的合格基准设为“1300MPa以上”。(3)导电率将在实施例I 8和比较例I 3中得到的汽车用电线的单线的导电率用导电率测定器进行测定。将结果示于表I。应予说明，鉴于近来对汽车用电线的要求规格，将导电率的合格基准设为“40%IACS以上”。在此，导电率(％IACS)是以将相当于国际标准软铜的电阻值的导电率设为100而得的相对比进行表示的。(4)卷绕试验卷绕试验是通过向直径为O. 3mm的棒卷绕在实施例I 8和比较例I 3中得到的汽车用电线而进行的。其后，用透射型电子显微镜(TEM)观察单线的表面，确认有无表面破裂。将结果示于表I。表I中，对单线表面未确认到破裂的汽车用电线标记为“A”，对单线表面确认到破裂的汽车用电线标记为“B”。在此，被标记为“A”的汽车用电线为合格，被标记为“B”的汽车用电线为不合格。(5)盐水喷雾试验盐水喷雾试验是通过将在实施例I 8和比较例I 3中得到的长度为Im的汽车用电线投入盐水喷雾装置中而进行的。I个月后取出汽车用电线，确认外观上有无变色部分。将结果示于表I。在表I中，外观上未确认到变色部分的汽车用电线标记为“A”，外观上确认到变色部分的汽车用电线标记为“B”。在此，被标记为“A”的汽车用电线为合格，被标记为“B”的汽车用电线为不合格。[表I]t' CQCD<<<<<<<<<
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权利要求
1.一种汽车用电线，具备导体和绝缘体， 所述导体含有至少I根由芯材和覆盖该芯材的表面的金属膜构成的单线， 所述绝缘体覆盖所述导体， 所述芯材由碳钢构成， 所述金属膜具有12. 4 29. 6 μ m的厚度。
2.如权利要求I所述的汽车用电线，其中，所述导体是将多根所述单线进行捻合而得的捻线。
3.如权利要求I或2所述的汽车用电线，其中，所述金属膜是铜、铝、或含铜和/或铝的合金
4.如权利要求I 3中任一项所述的汽车用电线，其中，在所述芯材与所述金属膜之间进一步具有镀镍层。
5.如权利要求4所述的汽车用电线，其中，所述镀镍层具有O.I O. 5μπι的厚度。
6.如权利要求I 5中任一项所述的汽车用电线，其中，所述碳钢中的含碳率为O.I I.O质量％。
7.权利要求I 6中任一项所述的汽车电线在汽车中的应用。
全文摘要
本发明为一种汽车用电线，其具备导体和绝缘体，所述导体含有至少一根由芯材和覆盖该芯材的表面的金属膜构成的单线，所述绝缘体覆盖导体，其中，芯材由碳钢构成，金属膜具有12.4～29.6μm的厚度。
文档编号H01B5/02GK102834877SQ201180018600
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月22日 优先权日2010年6月24日
发明者木嵜刚志 申请人:株式会社藤仓