Title:
Elektrischer Aluminiumlegierung-Draht und Fahrzeug-Kabelbaum, der selbigen verwendet
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Ein elektrischer Aluminiumlegierung-Draht umfasst eine Aluminiumlegierungslitze, die Mg, Si und einen Rest enthält, der aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Die Aluminiumlegierungslitze enthält 0,6 bis 1,4 Atom-% an Mg und 0,2 bis 1,0 Atom-% an Si, weist einen Variationskoeffizient von 0,8 oder weniger auf, wobei der Koeffizient durch Teilen einer Standardabweichung einer Korngröße von an einem Querschnitt beobachteten Kristallkörnern durch eine mittlere Korngröße der Kristallkörner berechnet wird, weist eine Zugfestigkeit von 165 MPa oder mehr auf, weist eine Bruchdehnung von 7% oder mehr auf, und weist eine Leitfähigkeit von 40% IACS oder mehr auf.





Inventors:
Goto, Jundai (Shizuoka, Susono-shi, JP)
Yamamoto, Yuuki (Shizuoka, Susono-shi, JP)
Application Number:
DE102017209678A
Publication Date:
12/14/2017
Filing Date:
06/08/2017
Assignee:
Yazaki Corporation (Tokyo, JP)
International Classes:
C22C21/06; C22F1/04; H01B13/00
Foreign References:
JP2010077535A2010-04-08
JPS5128109A1976-03-09
JP2013044038A2013-03-04
Other References:
JIS C 3002
JIS Z 2241
Attorney, Agent or Firm:
HOFFMANN - EITLE Patent- und Rechtsanwälte PartmbB, 81925, München, DE
Claims:
1. Elektrischer Aluminiumlegierung-Draht mit einer Aluminiumlegierungslitze, die Mg, Si und einen Rest enthält, der aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, wobei die Aluminiumlegierungslitze 0,6 bis 1,4 Atom-% an Mg und 0,2 bis 1,0 Atom-% an Si enthält, einen Variationskoeffizient von 0,8 oder weniger aufweist, wobei der Koeffizient durch Teilen einer Standardabweichung einer Korngröße von an einem Querschnitt beobachteten Kristallkörnern durch eine mittlere Korngröße der Kristallkörner berechnet wird, eine Zugfestigkeit von 165 MPa oder mehr aufweist, eine Bruchdehnung von 7% oder mehr aufweist, und eine Leitfähigkeit von 40% IACS oder mehr aufweist.

2. Fahrzeug-Kabelbaum, wobei der elektrische Aluminiumlegierung-Draht nach Anspruch 1 verwendet wird.

Description:
HINTERGRUND DER ERFINDUNGTECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Aluminiumlegierung-Draht bzw. elektrischen Draht aus Aluminiumlegierung zur Verwendung in einem Fahrzeug- Kabelbaum und dergleichen, und einen Fahrzeug-Kabelbaum, der selbigen verwendet.

STAND DER TECHNIK

Ein elektrischer Aluminiumlegierung-Draht mit einer Aluminiumlegierungslitze ist als ein elektrischer Draht zur Verwendung in einem Fahrzeug-Kabelbaum und dergleichen bekannt.

In den letzten Jahren ist es erwünscht gewesen, einen Durchmesser eines elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts zu verringern, um ein Gewicht eines Automobils zu verringern. Ein elektrischer Draht mit einem kleinsten Durchmesser in JASO D 603, welches ein Standard für die vorliegenden Fahrzeug-Aluminiumlegierung-Elektrische-Drähte ist, ist ein elektrischer Draht, bei welchem eine Querschnittfläche eines Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters, als ein Bündel einer Vielzahl der Aluminiumlegierungslitzen, 0,75 sq (mm2) beträgt. Überdies sind in diesem Standard als Leistungsfähigkeit, die für die Aluminiumlegierungslitze erforderlich ist, welche den Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter mit einer Querschnittfläche von 0,75 sq bildet, eine Zugfestigkeit von 70 MPa oder mehr, Bruchdehnung von 10% oder mehr und Leitfähigkeit von 58% IACS oder mehr beschrieben.

Als eine herkömmliche Technologie hinsichtlich der Aluminiumlegierungslitze beschreibt die Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2010-77535 einen Aluminiumlegierungsdraht, der vorbestimmte Mengen an Mg, Si und Cu enthält, bei welchem eine Leitfähigkeit 58% oder mehr beträgt, und eine Dehnung 10% oder mehr beträgt. Überdies beschreibt eine Ausführungsform der Japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2010-77535 einen Aluminiumlegierungsdraht mit einer Zugfestigkeit von 124 bis 134 MPa.

Überdies beschreibt das Japanische Patent Nr. 5128109 einen elektrischen Aluminiumdrahtleiter, welcher durch Verdrehen einer Vielzahl an Aluminiumlegierungslitzen gebildet ist, und vorbestimmte Mengen an Mg und Si enthält, bei welchem eine Zugfestigkeit 240 MPa oder mehr beträgt, eine Bruchdehnung 10% oder mehr beträgt, und eine Leitfähigkeit 40% IACS oder mehr beträgt.

Des Weiteren beschreibt die Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2013-44038 einen Aluminiumlegierungsdraht, der Fe, Mg und Si enthält, bei welchem eine Zugfestigkeit weniger als 240 MPa beträgt, und eine Bruchdehnung 10% oder mehr beträgt.

Da es nötig ist, das Gewicht des Automobils zu verringern, ist es im Übrigen erwünscht gewesen, den Durchmesser des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts weiter zu verringern. Elektrische Aluminiumlegierung-Drähte, von welchen erwartet wird, dass sie in der Zukunft unter Bezugnahme auf eine Größe des in JASO D 611 vorgeschriebenen Fahrzeug-Kupfer-Elektrischer Drahts erscheinen, sind jene, bei welchen Querschnittflächen der Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter 0,5 sq, 0,35 sq, 0,22 sq, 0,13 sq und dergleichen betragen.

Falls die Querschnittfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters jedoch verringert wird, dann wird eine Belastbarkeit bzw. Lastkapazität des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts verringert. Damit der elektrische Aluminiumlegierung-Draht eine ausreichende Belastbarkeit aufweisen kann, ist es deshalb notwendig eine Festigkeit der Aluminiumlegierungslitze zu erhöhen. Zum Beispiel, damit ein elektrischer Aluminiumlegierung-Draht, bei welchem eine derartige Querschnittfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters 0,5 sq oder weniger beträgt, eine Belastbarkeit äquivalent derjenigen eines elektrischer Aluminiumlegierung-Drahts erlangen kann, bei welchem eine Querschnittfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters 0,75 sq beträgt, scheint es notwendig, dass die Zugfestigkeit der Aluminiumlegierungslitze 165 MPa oder mehr beträgt.

Damit die elektrischen Aluminiumlegierung-Drähte bei einer Fahrzeuganwendung wie beispielsweise ein Fahrzeug-Kabelbaum verwendet werden können, ist es überdies notwendig, dass die Aluminiumlegierungslitze, zusätzlich zu einer hohen Festigkeit, eine angemessene Bruchdehnung und Leitfähigkeit aufweist.

Andererseits weist die Aluminiumlegierungslitze in der Japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2010-77535 eine geringe Festigkeit auf. Wenn ein derartiger elektrischer Aluminiumlegierung-Draht, bei welchem eine Querschnittfläche kleiner als 0,75 sq ist, hergestellt wird, ist es folglich zu erwarten, dass die Festigkeit des elektrischer Aluminiumlegierung-Drahts ungenügend ist.

Bei der Aluminiumlegierungslitze in dem Japanischen Patent Nr. 5128109, wenn ein Drahtdurchmesser auf φ0,32 mm festgelegt ist, dann ist überdies die Anzahl an Kristallkörnern, die an einem Querschnitt der Litze beobachtet wird, verringert, und die Bruchdehnung ist verringert. Falls der elektrische Aluminiumlegierung-Draht, bei welchem die Querschnittfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters kleiner als 0,75 sq ist, aus dieser Litze hergestellt wird, wird deshalb dann verstanden, dass eine Duktilität des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts ungenügend sein kann.

Des Weiteren wird Fe zu der Aluminiumlegierungslitze der Japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2013-44038 zugefügt. Falls der elektrische Aluminiumlegierung-Draht, bei welchem die Querschnittfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters kleiner als 0,75 sq ist, aus dieser Litze hergestellt wird, wird deshalb dann verstanden, dass die Leitfähigkeit des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts verringert sein kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der oben beschriebenen Umstände ausgeführt worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Aluminiumlegierung-Draht mit einer Aluminiumlegierungslitze mit Charakteristika bereitzustellen, bei welchen eine Zugfestigkeit 165 MPa oder mehr beträgt, eine Bruchdehnung 7% oder mehr beträgt, und eine Leitfähigkeit 40% IACS oder mehr beträgt. Angemerkt sei, dass diese Charakteristika Charakteristika sind, welche derartige Eigenschaften zu erfüllen scheinen, die für die Aluminiumlegierungslitze erforderlich sind, die den elektrischen Aluminiumlegierung-Draht bildet, bei welchem die Querschnittfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters 0,5 sq oder weniger beträgt.

Ein elektrischer Aluminiumlegierung-Draht gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Aluminiumlegierung-Draht mit einer Aluminiumlegierungslitze, die Mg, Si und einen Rest enthält, der aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierungslitze 0,6 bis 1,4 Atom-% an Mg und 0,2 bis 1,0 Atom-% an Si enthält, einen Variationskoeffizient von 0,8 oder weniger aufweist, wobei der Koeffizient durch Teilen einer Standardabweichung einer Korngröße von an einem Querschnitt beobachteten bzw. observierten Kristallkörnern durch eine mittlere Korngröße der Kristallkörner berechnet wird, eine Zugfestigkeit von 165 MPa oder mehr aufweist, eine Bruchdehnung von 7% oder mehr aufweist, und eine Leitfähigkeit von 40% IACS oder mehr aufweist.

Ein Fahrzeug-Kabelbaum gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aluminiumlegierung-Draht verwendet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Figuren stellen rein beispielhaft, nicht beschränkend, eine oder mehr Umsetzungen gemäß der vorliegenden Lehre dar. In den Figuren bezeichnen ähnliche bzw. gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Elemente.

1 ist ein REM(Rasterelektronenmikroskop)-Foto von einem Querschnitt eines Drahts von einer Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 1.

2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis von einer Korngröße zu einer mittleren Korngröße und einer Fraktion in Kristallkörnern an dem Querschnitt des Drahts der Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 1 zeigt.

3 ist ein REM(Rasterelektronenmikroskop)-Foto von einem Querschnitt eines Drahts von einer Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 2.

4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis von einer Korngröße zu einer mittleren Korngröße und einer Fraktion in Kristallkörnern an dem Querschnitt des Drahts der Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 2 zeigt.

5 ist ein REM(Rasterelektronenmikroskop)-Foto von einem Querschnitt eines Drahts von einer Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 3.

6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis von einer Korngröße zu einer mittleren Korngröße und einer Fraktion in Kristallkörnern an dem Querschnitt des Drahts der Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 3 zeigt.

7 ist ein REM(Rasterelektronenmikroskop)-Foto von einem Querschnitt eines Drahts von einer Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 4.

8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis von einer Korngröße zu einer mittleren Korngröße und einer Fraktion in Kristallkörnern an dem Querschnitt des Drahts der Aluminiumlegierungslitze von Beispiel 4 zeigt.

9 ist ein REM(Rasterelektronenmikroskop)-Foto von einem Querschnitt eines Drahts von einer Aluminiumlegierungslitze von Vergleichsbeispiel 1.

10 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verhältnis von einer Korngröße zu einer mittleren Korngröße und einer Fraktion in Kristallkörnern an dem Querschnitt des Drahts der Aluminiumlegierungslitze von Vergleichsbeispiel 1 zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Nachstehend wird eine spezifische Beschreibung eines elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts von dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erfolgen.

[Elektrischer Aluminiumlegierung-Draht]

Der elektrische Aluminiumlegierung-Draht von dieser Ausführungsform umfasst einen Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter, und der Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter umfasst eine Aluminiumlegierungslitze. Insbesondere umfasst der elektrische Aluminiumlegierung-Draht von dieser Ausführungsform einen Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter, der durch Verdrehen einer Vielzahl der Aluminiumlegierungslitzen erhalten wird, und eine isolierende Harzschicht, die eine Oberfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters bedeckt.

[Aluminiumlegierungslitze]

Die Aluminiumlegierungslitze zur Verwendung bei dieser Ausführungsform ist ein Draht, der aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, die Aluminium als eine Hauptkomponente enthält. Insbesondere enthält die Aluminiumlegierungslitze Mg und Si, bei welcher ein Rest bzw. eine Restmenge aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen gebildet ist.

Mg bindet mit Si, um Mg2Si-Körner und dergleichen fein in einer Al-Matrix der Aluminiumlegierungslitze auszufällen, wobei dadurch eine Festigkeit der Aluminiumlegierungslitze erhöht wird. Die Aluminiumlegierungslitze enthält 0,6 bis 1,4 Atom-% an Mg, vorzugsweise 0,6 bis 1,0 Atom-% davon. Wenn die Aluminiumlegierungslitze Mg innerhalb des oben beschriebenen Bereichs enthält, neigt die Festigkeit der Aluminiumlegierungslitze dazu, erhöht zu sein.

Si bindet mit Mg, um Mg2Si-Körner und dergleichen fein in der Al-Matrix der Aluminiumlegierungslitze auszufällen, wobei dadurch die Festigkeit der Aluminiumlegierungslitze erhöht wird. Die Aluminiumlegierungslitze enthält 0,2 bis 1,0 Atom-% an Si, vorzugsweise 0,4 bis 0,7 Atom-% davon. Wenn die Aluminiumlegierungslitze Si innerhalb des oben beschriebenen Bereichs enthält, neigt die Festigkeit der Aluminiumlegierungslitze dazu, erhöht zu sein.

Die Aluminiumlegierungslitze enthält 0,8 bis 1,8 Atom-% einer Gesamtmenge an Mg und Si, vorzugsweise 0,9 bis 1,5 Atom-% davon. Wenn die Aluminiumlegierungslitze die Gesamtmenge an Mg und Si innerhalb des oben beschriebenen Bereichs enthält, neigt die Festigkeit der Aluminiumlegierungslitze dazu, erhöht zu sein.

Bei der Aluminiumlegierungslitze beträgt ein Mg/Si-Verhältnis, welches ein Verhältnis von Atom-% an Mg zu Atom-% an Si ist, vorzugsweise 0,8 bis 3,5, bevorzugter 1,1 bis 2,0. Wenn das Mg/Si-Verhältnis der Aluminiumlegierungslitze innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, neigt die Festigkeit der Aluminiumlegierungslitze dazu, erhöht zu sein.

Die Aluminiumlegierungslitze enthält in einigen Fällen unvermeidbare Verunreinigungen, andere als Al, Mg und Si. Als die unvermeidbaren Verunreinigungen werden zum Beispiel Eisen (Fe), Zirkon (Zr), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Nickel (Ni), Mangan (Mn), Rubidium (Rb), Chrom (Cr), Titan (Ti), Zinn (Sn), Vanadium (V), Gallium (Ga), Bor (B) und Natrium (Na) erwähnt.

In Hinblick auf die Aluminiumlegierungslitze ist es bevorzugter, dass die Anzahl an anormal gewachsenen Körnern, welche Kristallkörner sind, bei welchen eine Kristallkorngröße in einer Querschnittrichtung der Aluminiumlegierungslitze anormal bzw. außergewöhnlich groß ist (das heißt, die Korngröße weicht stark von einer mittleren Korngröße ab), kleiner ist. Falls die Anzahl an anormal gewachsenen Körnern der Aluminiumlegierungslitze wie oben beschrieben klein ist, dann ist es, wenn eine Zugverformung in der Aluminiumlegierungslitze auftritt, unwahrscheinlich, dass eine Spannungs- bzw. Belastungskonzentration in der Aluminiumlegierungslitze auftritt, und eine Duktilität der Aluminiumlegierungslitze ist erhöht. Bei der vorliegenden Erfindung wird, als ein die Anzahl an anormal gewachsenen Körnern angebender Index, ein Variationskoeffizient verwendet, welcher durch Teilen einer Standardabweichung der Korngröße der Kristallkörner, welche an dem Querschnitt der Aluminiumlegierungslitze beobachtet werden, durch die mittlere Korngröße der Kristallkörner berechnet wird. Je kleiner dieser Variationskoeffizient ist, desto kleiner ist die Anzahl an anormal gewachsenen Körnern, und es ist einfach, eine Aluminiumlegierungslitze mit hoher Bruchdehnung zu erhalten.

Die Aluminiumlegierungslitze weist eine Zugfestigkeit von gewöhnlich 165 MPa oder mehr auf, vorzugsweise 180 MPa oder mehr. Ein Grund, warum die Zugfestigkeit der Aluminiumlegierungslitze zur Verwendung bei dieser Ausführungsform wie oben beschrieben erhöht ist, scheint zu sein, dass ein Vorgang einer Ausfällungshärtung stark arbeitet bzw. funktioniert, da eine Größe von einer Ausfällung in einer metallografischen Struktur der Aluminiumlegierungslitze klein ist und eine Anzahldichte der Ausfällung in der metallografischen Struktur groß ist.

Die Aluminiumlegierungslitze weist eine Leitfähigkeit von gewöhnlich 40% IACS oder mehr auf, vorzugsweise 48% IACS oder mehr, bevorzugter 50% IACS oder mehr.

Die Aluminiumlegierungslitze weist eine Bruchdehnung von 7% oder mehr auf, vorzugsweise 10% oder mehr. Ein Grund, warum die Bruchdehnung der Aluminiumlegierungslitze wie oben beschrieben erhöht ist, scheint zu sein, dass eine große Anzahl der Kristallkörner in einer Durchmesserrichtung des Querschnitts der Aluminiumlegierungslitze ausgebildet werden, um durch einen Energiezufuhr-Erwärmungsschritt eine einheitliche Korngröße aufzuweisen, wodurch eine lokale Spannungskonzentration in einem Inneren des Drahts zu einem Zeitpunkt abgebaut wird, wenn die Aluminiumlegierungslitze verformt wird.

Die Aluminiumlegierungslitze zur Verwendung bei dieser Ausführungsform kann durch Durchführen eines Lösungswärmebehandlungsschritts, eines endgültigen Drahtziehschritts, eines Verdrehschritts, eines Energiezufuhr-Erwärmungsschritts und eines Vergütungs- bzw. Alterungsbehandlungsschritts zum Beispiel für einen Aluminiumlegierung-Drahtstab erhalten werden. Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren dieses elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts beschrieben werden.

[Herstellungsverfahren eines elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts](Aluminiumlegierung-Drahtstab)

Der Aluminiumlegierung-Drahtstab ist ein Draht, der durch grobes Ziehen einer Aluminiumlegierung erhalten wird, oder eine Aluminiumlegierung, die durch Schmelzen und Gießen eines Ausgangsmaterials davon erhalten wird. Als die Aluminiumlegierung wird zum Beispiel eine Aluminiumlegierung mit der gleichen Zusammensetzung wie die Aluminiumlegierungslitze verwendet, die den elektrischen Aluminiumlegierung-Draht dieser Ausführungsform bildet. Ein grobes Ziehverfahren der Aluminiumlegierung ist nicht besonders beschränkt, und ein öffentlich bekanntes Verfahren kann verwendet werden.

Der Aluminiumlegierung-Drahtstab weist gewöhnlich bzw. üblich einen kreisförmigen Querschnitt oder einen polygonalen Querschnitt auf, wie beispielsweise ein dreieckiger oder viereckiger Querschnitt. Wenn der Querschnitt des Aluminiumlegierung-Drahtstabs kreisförmig ist, ist eine Größe (Durchmesser) des Querschnitts des Aluminiumlegierung-Drahtstabs zum Beispiel 5 bis 30 mm, vorzugsweise 7 bis 15 mm.

Der oben beschriebene Aluminiumlegierung-Drahtstab ist ein Ausgangsmaterial für den Lösungswärmebehandlungsschritt, der ein nächster Schritt ist.

(Lösungswärmebehandlungsschritt)

Der Lösungswärmebehandlungsschritt ist ein Schritt eines gleichmäßigen Auflösens eines Elements, welches in der Aluminium-Mutterphase nicht ausreichend aufgelöst ist, wobei das Element zu dem Draht gehört, der immer noch nicht der Lösungswärmebehandlung ausgesetzt ist. Bedingungen für den Lösungswärmebehandlungsschritt sind nicht besonders beschränkt, und öffentlich bekannte Bedingungen können verwendet werden.

(Endgültiger Drahtziehschritt)

Der endgültige Drahtziehschritt ist ein Schritt des Ziehens des lösungswärmebehandelten Drahtstabs, welcher in dem Lösungswärmebehandlungsschritt erhalten wird, auf einen endgültigen Drahtdurchmesser. Durch den endgültigen Drahtziehschritt können die Kristallkörner in dem lösungswärmebehandelten Draht verfeinert werden. Als ein derartiges Drahtziehverfahren in dem endgültigen Drahtziehschritt wird ein Trocken-Drahtziehverfahren oder ein Nass-Drahtziehverfahren, welches öffentlich bekannt ist, verwendet. Der endgültig gezogene Draht, welcher der in dem endgültigen Drahtziehschritt erhaltene Draht ist, weist gewöhnlich eine kreisförmige Querschnittform auf. Der Drahtdurchmesser (Durchmesser) φ des endgültig gezogenen Drahts ist zum Beispiel 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,15 bis 0,35 mm.

(Verdrehschritt)

Der Verdrehschritt ist ein Schritt des Verdrehens einer Vielzahl der endgültig gezogenen Drähte, die in dem endgültigen Drahtziehschritt erhalten werden.

(Energiezufuhr-Erwärmungsschritt)

Der Energiezufuhr-Erwärmungsschritt ist ein Schritt des (Ab-)Gebens von Joule-Wärme, welcher einem Vorgang des Abgebens von Energie von 2,6 × 109 bis 4,4 × 109 J/m3 pro Einheitsvolumen für einen Zeitraum von 0,2 bis 0,3 Sekunden an einen Litzendrahtleiter entspricht, welcher in dem Verdrehschritt erhalten wird. Ein derartiges, hier gezeigtes Zustands- bzw. Bedingungsbeispiel ist jedoch nicht die einzige Bedingung des Energiezufuhr-Erwärmungsschritts, und zum Beispiel ist es auch möglich, eine angewandte Spannung zum Zeitpunkt der Energiezufuhr-Erwärmung weiter zu erhöhen, und die Energiezufuhrzeit weiter zu verkürzen. Durch den Energiezufuhr-Erwärmungsschritt kann die in dem Litzendrahtleiter vorhandene Ausfällung in die Mutterphase Feststoff-aufgelöst werden, wobei die Kristallkörner vergrößert werden können, und außerdem kann die Duktilität durch Beseitigen einer Belastung bzw. Spannung der metallorganischen Struktur des Litzendrahtleiters zurückgewonnen werden. Überdies ist es auch möglich, diesen Schritt für die Litze unmittelbar vor dem Verdrehschritt zu implementieren.

Als ein Erwärmungsverfahren in diesem Schritt wird gewöhnlich eine Inline-Erwärmung genutzt, bei welcher ein Erwärmen durchgeführt wird, während der Litzendrahtleiter bewegt wird. Bei der Inline-Erwärmung sind eine Anlage-/Verfahren- und Bedingungsfestlegung, welche eine Erwärmung für einen äußerst kurzen Zeitraum ermöglichen, zu bevorzugen. Falls der Litzendrahtleiter durch das Energiezufuhr-Erwärmen erwärmt wird, dann wird ein derartiges Erwärmen in einem äußerst kurzen Zeitraum durchgeführt, wodurch eine Verarbeitungsbelastung bzw. -spannung beseitigt werden kann, während ein Auftreten der anormal gewachsenen Körner unterdrückt wird, und folglich kann die Bruchdehnung der Aluminiumlegierungslitze, die bereits der später zu beschreibenden Alterungsbehandlung ausgesetzt war, erhöht werden. Überdies kombiniert die Energiezufuhr-Erwärmung auch eine Wirkung äquivalent zu derjenigen der Lösungswärmebehandlung, und es kann erwartet werden, dass die Festigkeit nach einer Alterung durch Durchführen des Energiezufuhr-Erwärmungsschritts erhöht wird.

Zum Beispiel wird eine kontinuierliche Energiezufuhr-Wärmebehandlung als ein Verfahren der Energiezufuhr-Erwärmung verwendet. Hier ist die kontinuierliche Energiezufuhr-Wärmebehandlung eine Behandlung, bei welcher ein Litzendrahtleiter kontinuierlich durch zwei Elektrodenringe durchgeht, um einen elektrischen Strom durch den Litzendrahtleiter fließen zu lassen und Joule-Wärme in dem Litzendrahtleiter zu erzeugen, und der Litzendrahtleiter wird durch diese Joule-Wärme kontinuierlich vergütet bzw. angelassen.

Der Energiezufuhr-erwärmte Litzendrahtleiter, der durch die Energiezufuhr-Erwärmung des Litzendrahtleiters erhalten wird, weist im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie diejenige des Litzendrahtleiters auf; jedoch ist ein Teil oder alles von einer Verarbeitungsbelastung bzw. -spannung in einem Inneren davon beseitigt, rekristallisierte Körner sind darin ausgebildet, und eine moderate Flexibilität wird an ihn gegeben bzw. ihm gewährt. Der Energiezufuhr-erwärmte Litzendrahtleiter ist ein Ausgangsmaterial für den Alterungsbehandlungsschritt, welcher der nächste Schritt ist.

(Alterungsbehandlungsschritt)

Der Alterungsbehandlungsschritt ist ein Schritt des Durchführens einer Alterungsbehandlung für den Energiezufuhr-erwärmten Litzendrahtleiter, welcher in dem Energiezufuhr-Erwärmungsschritt erhalten wird, bei 130 bis 190°C für 15 Stunden oder weniger. Der Alterungsbehandlungsschritt ist ein Schritt des Erlangens einer Aushärtung des Litzendrahtleiters durch Ausbilden einer feinen Ausfällung, wie beispielsweise Mg-Si in den Kristallkörnern der Aluminiumlegierung, die den Energiezufuhr-erwärmten Litzendrahtleiter bildet. Der durch den Alterungsbehandlungsschritt erhaltene Litzendrahtleiter ist ein Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter, der den elektrischen Aluminiumlegierung-Draht dieser Ausführungsform bildet. Überdies ist die Litze, die den Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter bildet, die Aluminiumlegierungslitze, die den elektrischen Aluminiumlegierung-Draht dieser Ausführungsform bildet.

Eine Behandlungstemperatur der Alterungsbehandlung beträgt 120 bis 190°C, vorzugsweise 130 bis 180°C. Wenn die Behandlungstemperatur der Alterungsbehandlung innerhalb dieses Bereichs ist, weist der erhaltene Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter eine angemessene Zugfestigkeit und Bruchdehnung auf.

Eine Behandlungszeit für die Alterungsbehandlung beträgt 15 Stunden oder weniger, vorzugsweise 8 Stunden oder weniger. Wenn die Behandlungszeit der Alterungsbehandlung innerhalb dieses Bereichs ist, weist der erhaltene Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter eine angemessene Zugfestigkeit und Bruchdehnung auf.

Angemerkt sei, dass, wenn der Drahtziehschritt, der Lösungswärmebehandlungsschritt und der Alterungsbehandlungsschritt durchgeführt werden, um den Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter herzustellen, die Behandlung im Allgemeinen in dieser Reihenfolge durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu wird bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts dieser Ausführungsform die Behandlung in der Reihenfolge des Lösungswärmebehandlungsschritts, des endgültigen Drahtziehschritts, des Verdrehschritts, des Energiezufuhr-Erwärmungsschritts und des Alterungsbehandlungsschritts durchgeführt. Das heißt, bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts dieser Ausführungsform werden der endgültige Drahtziehschritt, der Verdrehschritt und der Energiezufuhr-Erwärmungsschritt nach dem Lösungswärmebehandlungsschritt durchgeführt. Bei dem Herstellungsverfahren des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts dieser Ausführungsform wird die Behandlung in einer derartigen Reihenfolge durchgeführt, wodurch der Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter erhalten wird, und die Aluminiumlegierungslitze, die diesen Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter bildet, weist eine moderate Zugfestigkeit und Bruchdehnung auf.

Der erhaltene Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter dient als ein Ausgangsmaterial für den elektrischen Aluminiumlegierung-Draht. Der elektrische Aluminiumlegierung-Draht umfasst gewöhnlich: einen Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter (Kerndraht), der durch Verdrehen einer Vielzahl der Aluminiumlegierungslitzen erhalten wird; und eine isolierende Harzschicht, die eine Oberfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters bedeckt. Als das Harz, das die isolierende Harzschicht bildet, kann zum Beispiel Olefinharz, wie beispielsweise quervernetztes Polyethylen und Polypropylen oder Vinylchlorid, verwendet werden. Überdies kann der elektrische Aluminiumlegierung-Draht eine Elektromagnetische-Welle-Abschirmschicht oder dergleichen zusätzlich zu dem Litzendrahtleiter und der isolierenden Harzschicht aufweisen. Als ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Aluminiumlegierung-Drahts durch Verwendung des durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform erhaltenen Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters, kann ein öffentlich bekanntes Verfahren verwendet werden.

Der erhaltene elektrische Aluminiumlegierung-Draht kann für einen elektrischen Fahrzeugdraht wie beispielsweise ein Fahrzeug-Kabelbaum, eine Fahrzeugkomponente wie beispielsweise ein Kabel, eine elektrische oder elektronische Komponente wie beispielsweise ein Stromkabel und ein Kommunikationskabel, eine mechanische Komponente wie beispielsweise ein elektrischer Draht für ein Instrument, und ein Baumaterial verwendet werden

[Fahrzeug-Kabelbaum]

Der Fahrzeug-Kabelbaum dieser Ausführungsform ist ein Fahrzeug-Kabelbaum, für welchen der elektrische Aluminiumlegierung-Draht dieser Ausführungsform verwendet wird. Da der elektrische Aluminiumlegierung-Draht gemäß der vorliegenden Erfindung in der Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Leitfähigkeit ausgezeichnet ist und dünn ausgeführt werden kann, kann der Fahrzeug-Kabelbaum dieser Ausführungsform, dadurch, dass er verdünnt ist, auch im Gewicht verringert sein.

[Beispiele]

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung durch Beispiele und ein Vergleichsbeispiel detaillierter beschrieben werden; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.

[Beispiele 1 bis 5, Vergleichsbeispiel 1]

Ein erstklassiger Aluminium-Ingot gemäß JIS H 2102 wurde verwendet, und vorbestimmte Mengen an Mg und Si wurden dazu hinzugefügt, und, wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde eine Aluminiumlegierung mit einem Durchmesser von 18 mm erhalten, welche 0,8 Atom-% an Mg und 0,7 Atom-% an Si enthielt. Diese Aluminiumlegierung wurde durch ein herkömmliches Verfahren geschmolzen, und wurde in einen Drahtstab (Aluminiumlegierung-Drahtstab) mit einem Drahtdurchmesser von 9,5 mm durch Verwenden eines Stranggusswalzverfahrens verarbeitet. Eine Zusammensetzung des Aluminiumlegierung-Drahtstabs war die gleiche wie diejenige der Aluminiumlegierung.

Als nächstes wurde dieser Aluminiumlegierung-Drahtstab einer Lösungswärmebehandlung des Erwärmen des gleichen Aluminiumlegierung-Drahtstabs unter in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen und danach Wasserkühlens des gleichen ausgesetzt, und ein Draht (lösungswärmebehandelter Draht) mit einem Drahtdurchmesser von 9,5 mm, welcher der Lösungswärmebehandlung ausgesetzt war, wurde erhalten (Lösungswärmebehandlungsschritt). [Tabelle 1]

Zusammensetzung zugefügter Elemente Lösungswärmebehandlung EnergiezufuhrErwärmung AlterungsbedingungMg SiLösungs wärme temperatur (°C)Zeit (Min.)Spannung (V)Zeit (Sek.)Alterungs temperatur (°C) Zeit (Std.)(Atom-%)Beispiel 1 0,8 0,7 555 30 9,2 0,3 175 8Beispiel 2 0,8 0,7 555 30 120,3 175 8Beispiel 3 0,8 0,7 555 30 12 0,2 1758Beispiel 4 0,8 0,7 555 30 120,3 175 8Vergleichsbeispiel 1 0,8 0,7 555 30 -- 175 8

Überdies wurde dieser lösungswärmebehandelte Draht durch Verwendung einer kontinuierlichen Ziehmaschine gezogen, und ein Draht (endgültiger gezogener Draht), der auf einen endgültigen Drahtdurchmesser von φ0,32 mm gezogen war, wurde erhalten (endgültiger Drahtziehschritt). Des Weiteren wurde dieser endgültige gezogene Draht durch Verwenden einer Verdrehmaschine verdreht, und ein Litzendrahtleiter mit einer Querschnittfläche von 0,5 mm2 wurde erhalten (Verdrehschritt).

Als nächstes wurde dieser Litzendrahtleiter unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen Energiezufuhr-erwärmt, und ein Energiezufuhr-erwärmter Litzendrahtleiter wurde erhalten (Energiezufuhr-Erwärmungsschritt). Überdies wurde dieser Energiezufuhr-erwärmte Litzendrahtleiter einer Alterungsbehandlung unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen ausgesetzt, und dann wurde ein Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter erhalten (Alterungsbehandlungsschritt). In Hinblick auf die Aluminiumlegierungslitze, die den erhaltenen Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter bildet, wurden eine mittlere Korngröße, Standardabweichung und Variationskoeffizient von in einem Querschnitt senkrecht zu der Ziehrichtung beobachteten Kristallkörnern ausgewertet. Die mittlere Korngröße, die Standardabweichung und die Korngrößenverteilung wurden durch Verwendung eines Rasterelektronenmikroskopie(REM)-Bilds und Elektronenrückstreubeugung (EBSD) ausgewertet. Ein Abtastschritt von EBSD wurde auf 0,2 µm festgelegt. Überdies wurde bei einer Korngrenzenbeurteilung von EBSD ein Abschnitt, wo ein Ausrichtungsunterschied zwischen den Kristallkörnern 2° oder mehr beträgt, als eine Korngrenze definiert. Der Variationskoeffizient wurde durch Teilen der Standardabweichung der Korngröße von den Kristallkörnern durch die mittlere Korngröße der Kristallkörner berechnet. Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.

Überdies werden REM(Rasterelektronenmikroskop)-Fotos der Querschnitte von den Drähten in 1 (Beispiel 1), 3 (Beispiel 2), 5 (Beispiel 3), 7 (Beispiel 4) und 9 (Vergleichsbeispiel 1) gezeigt.

Des Weiteren wurde in Hinblick auf jedes der Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1 eine Beziehung zwischen einem Verhältnis der Korngröße zu der mittleren Korngröße und eine Fraktion in den Kristallkörnern an dem Querschnitt des Drahts gemessen. Das Verhältnis der Korngröße zu der mittleren Korngröße in den Kristallkörnern ist ein Index einer Auftrittsfrequenz der anormal gewachsenen Körner. Je größer das Verhältnis der Korngröße zu der mittleren Korngröße ist, desto höher ist die Auftrittsfrequenz der anormal gewachsenen Partikel. Überdies ist die Fraktion ein Verhältnis der Anzahl an Kristallkörnern, die eine spezifische Korngröße zeigen, zu der Gesamtanzahl der gemessenen Kristallkörner. Analyseergebnisse der Beziehungen zwischen den Verhältnissen der Korngrößen zu den mittleren Korngrößen und der Fraktionen in den Kristallkörnern werden in 2 (Beispiel 1), 4 (Beispiel 2), 6 (Beispiel 3), 8 (Beispiel 4) und 10 (Vergleichsbeispiel 1) gezeigt. Von Tabelle 2, 2, 4, 6, 8 und 10 sieht man, dass bei jedem der Beispiele 1 bis 4 der Variationskoeffizient 0,8 oder weniger beträgt, der Streubereich der Korngrößenverteilung klein ist, und die Auftrittsfrequenz der anormal gewachsenen Körner niedrig ist, und unterdes, in Vergleichsbeispiel 1, der Variationskoeffizient 0,8 übersteigt, der Streubereich der Korngrößenverteilung groß ist, und die Auftrittsfrequenz der anormal gewachsenen Körner hoch ist.

Überdies wurden in Hinblick auf die Aluminiumlegierungslitze, die jeden der erhaltenen Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter bildet, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Leitfähigkeit davon gemäß JIS C 3002 ausgewertet. In Hinblick auf die Leitfähigkeit wurde der spezifische Widerstand von jeder der Aluminiumlegierungslitzen durch Verwendung des Vier-Anschluss- bzw. Vierpolverfahrens in einem thermostatischen Ofen gemessen, der bei 20°C (±0,5°C) gehalten wurde, und die betreffende Leitfähigkeit wurde basierend auf dem gemessenen spezifischen Widerstand berechnet. Ein Zwischen-Anschluss- bzw. Zwischenpolabstand zum Zeitpunkt des Messens des spezifischen Widerstands wurde auf 1000 mm festgelegt. Die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung wurden gemäß JIS Z 2241 unter einer Bedingung gemessen, wo eine Zuggeschwindigkeit 50 mm/Min. beträgt. [Tabelle 2]

Aluminiumlegierungslitze Drahtdurch messer
(mm)
An Querschnitt beobachtetes KristallkornZug festigkeit
(MPa)
Dehnung
(%)
Leitfähigkeit
(%IACS)
Standardabweichung
(μm)
Mittlere Korngröße
(μm)
Variationskoeffizient
(-)
Beispiel 10,32 14,9 19,7 0,8 267 12,4 49,4Beispiel 2 0,32 15,2 19,0 0,8 281 10,9 49,0Beispiel 3 0,32 6,0 10,0 0,6 269 14,8 46,3Beispiel 4 0,32 17,4 22,0 0,8 281 11,7 49,1Vergleichsbeispiel 1 0,32 3,4 2,6 1,3 301 3,4 50,8

Von Tabelle 2 kann man sehen, dass die Aluminiumlegierungslitze in jedem der Beispiele in Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Leitfähigkeit auf eine ausgewogene Art und Weise ausgezeichnet ist.

Während das Vorangehende beschrieben hat, welche erachtet werden der beste Modus und/oder andere Beispiele zu sein, ist zu verstehen, dass verschiedene Modifikationen darin ausgeführt werden können, und dass der hierin offenbarte Gegenstand in verschiedenen Formen und Beispielen implementiert werden kann, und dass sie bei zahlreichen Anwendungen angewandt werden können, wobei lediglich einige von ihnen hierin beschrieben worden sind. Es ist beabsichtigt, durch die folgenden Ansprüche beliebige und sämtliche Modifikationen und Variationen zu beanspruchen, die in den wahren Umfang der vorliegenden Lehren fallen.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Bei dem elektrischen Aluminiumlegierung-Draht gemäß der vorliegenden Erfindung, in Hinblick auf die Aluminiumlegierungslitze, beträgt die Zugfestigkeit davon 165 MPa oder mehr, die Bruchdehnung davon beträgt 7% oder mehr, und die Leitfähigkeit davon beträgt 40% IACS oder mehr. Diese Charakteristika scheinen die Eigenschaften zu erfüllen, die für die Aluminiumlegierungslitze erforderlich sind, die den elektrischen Aluminiumlegierung-Draht bildet, bei welchem die Querschnittfläche des Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiters 0,5sq oder weniger beträgt. Wie oben beschrieben, gemäß dem elektrischen Aluminiumlegierung-Draht gemäß der vorliegenden Erfindung, wird ein ausgezeichnetes Gleichgewicht zwischen der Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Leitfähigkeit der Aluminiumlegierungslitze mitgebracht, und folglich kann der Aluminiumlegierung-Litzendrahtleiter verdünnt werden, so dass der Querschnittfläche davon kleiner als 0,75sq sein kann.

Überdies kann der Fahrzeug-Kabelbaum gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, dass er verdünnt ist, im Gewicht verringert werden, und ist folglich als ein Fahrzeug-Kabelbaum geeignet, der erfordert, im Gewicht verringert zu sein.

Der elektrische Aluminiumlegierung-Draht dieser Ausführungsform kann zum Beispiel für den Fahrzeug-Kabelbaum verwendet werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • JP 2010-77535 [0004, 0004, 0010]
  • JP 5128109 [0005, 0011]
  • JP 2013-44038 [0006, 0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • JIS C 3002 [0064]
  • JIS Z 2241 [0064]