Title:
Elektrischer Aluminium-Legierungsdraht und Kabelbaum unter dessen Verwendung
Kind Code:
T5


Abstract:

Ein elektrischer Aluminium-Legierungsdraht enthält einen Aluminium-Legierungsstrang, der sich aus einer Aluminium-Legierung zusammensetzt, enthaltend: Magnesium in einem Bereich von 0,11 bis 1,03 atom%, Silicium in einem Bereich von 0,10 bis 0,90 atom%, Nickel in einem Bereich von 0,005 bis 0,25 atom%, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist. Der Aluminium-Legierungsstrang hat eine Zugfestigkeit von 230 MPa oder mehr, eine elektrische Leitfähigkeit von 44 % IACS oder mehr und eine Dehnung von 10 % oder mehr. Ein Kabelbaum enthält den elektrischen Aluminium-Legierungsdraht.




Inventors:
Yamamoto, Yuki (Shizuoka, Susono-shi, JP)
Goto, Jundai (Shizuoka, Susono-shi, JP)
Application Number:
DE112015005462T
Publication Date:
08/17/2017
Filing Date:
12/03/2015
Assignee:
YAZAKI CORPORATION (Tokyo, JP)



Attorney, Agent or Firm:
HOFFMANN - EITLE Patent- und Rechtsanwälte PartmbB, 81925, München, DE
Claims:
1. Elektrischer Aluminium-Legierungsdraht, enthaltend einen Aluminium-Legierungsstrang, wobei der Aluminium-Legierungsstrang sich aus einer Aluminium-Legierung zusammensetzt, enthaltend
Magnesium in einem Bereich von 0,11 bis 1,03 atom%,
Silicium in einem Bereich von 0,10 bis 0,90 atom%,
Nickel in einem Bereich von 0,005 bis 0,25 atom% und
wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist,
wobei der Aluminium-Legierungsstrang eine Zugfestigkeit von 230 MPa oder mehr, eine elektrische Leitfähigkeit von 44 % IACS oder mehr und eine Dehnung von 10 % oder mehr hat.

2. Elektrischer Aluminium-Legierungsdraht nach Anspruch 1, worin der Aluminium-Legierungsstrang sich aus der Aluminium-Legierung zusammensetzt, enthaltend:
Magnesium in einem Bereich von 0,11 bis 0,91 atom%,
Silicium in einem Bereich von 0,10 bis 0,80 atom%,
Nickel in einem Bereich von 0,005 bis 0,2 atom% und
wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen ist.

3. Kabelbaum, enthaltend den elektrischen Aluminium-Legierungsdraht nach Anspruch 1 oder 2.

Description:
Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft elektrische Drähte aus Aluminium-Legierung und Kabelbäume, die diese verwenden. Mehr spezifisch betrifft diese Erfindung einen elektrischen Draht aus Aluminium-Legierung mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, Festigkeit und Dehnung und einen Kabelbaum unter Verwendung des elektrischen Drahtes aus Aluminium-Legierung.

Hintergrund

Konventionelle Leitermaterialien in elektrischen Drähten, die für Kabelbäume für Fahrzeuge verwendet werden, enthalten typischerweise Kupfer. Um einem Bedürfnis für eine Reduktion des Gewichtes von elektrischen Drähten zu entsprechen, wird Aluminium seit einiger Zeit zunehmend für Leitermaterialien verwendet. Eine Reduktion des Durchmessers von elektrischen Aluminiumdrähten ist weiter vorteilhaft in bezug auf eine weitere Reduktion des Gewichtes der elektrischen Drähte.

Wenn sich der Durchmesser eines elektrischen Drahtes aus Aluminium vermindert, vermindert sich eine belastbare Beladung, die für den elektrischen Aluminiumdraht notwendig ist, unvermeidbar. Materialien, die für elektrische Drähte verwendet werden, müssen eine hohe Festigkeit und Dehnung haben, um Stöße, die auf terminale Verbindungsbereiche von Drahtklemmen oder elektrischen Drähten selbst während der Herstellung oder des Zusammenbaus des Kabelbaumes auferlegt werden, absorbieren. Wenn ein elektrischer Aluminiumdraht anstelle eines elektrischen Kupferdrahtes verwendet wird, hat ein Material, das für einen Leiter verwendet wird, bevorzugt eine hohe elektrische Leitfähigkeit.

Um die oben beschriebenen Bedürfnisse zu erfüllen, wurden bestimmte Mengen an Elementen mit Aluminium in konventionellen elektrischen Aluminiumdrähten vermischt. Patentliteratur 1 offenbart einen Aluminium-Legierungsdraht, der sich zusammensetzt aus: Mg 0,2 bis 1,5 %, Si 0,1 bis 2,0 %, Fe 0,1 bis 1,0 % oder Fe und zumindest einem Element ausgewählt aus Cu, Cr, Mn und Zr bei insgesamt 0,1 bis 1,0 %, Ti 0,08 % oder weniger, B 0,016 % oder weniger, wobei der Rest Al und Verunreinigungen enthält, wobei sich dies auf die Masse bezieht. Der Aluminium-Legierungsdraht hat eine elektrische Leitfähigkeit von 40 % IACS oder mehr, eine Zugfestigkeit von 150 MPa oder mehr, eine Dehnung von 5 % oder mehr, einen Drahtdurchmesser von 0,5 mm oder weniger und eine maximale Korngröße von 50 μm oder weniger.

Liste der DruckschriftenPatentliteratur

  • Patentliteratur 1: japanisches Patent Nr. 5155464

Zusammenfassung der Erfindung

Patentliteratur 1 muß die Mengen an Magnesium und Silicium bei Verbesserung der Festigkeit des Aluminium-Legierungsdrahtes erhöhen, hat aber ein Problem, daß sich die elektrische Leitfähigkeit vermindert, wenn sich die Mengen an zugegebenem Mg und Si erhöhen.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen konventionellen Probleme gemacht. Ein Ziel dieser Erfindung ist, einen elektrischen Aluminium-Legierungsdraht, der eine hohe elektrische Leitfähigkeit zusammen mit Festigkeit und Dehnung erzielt, und einen Kabelbaum unter dessen Verwendung anzugeben.

Ein elektrischer Aluminium-Legierungsdraht gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung enthält einen Aluminium-Legierungsstrang, wobei sich der Aluminium-Legierungsstrang aus einer Aluminium-Legierung zusammensetzt, enthaltend: Magnesium in einem Bereich von 0,11 bis 1,03 atom%, Silicium in einem Bereich von 0,10 bis 0,90 atom%, Nickel in einem Bereich von 0,005 bis 0,25 atom%, und Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen. Der Aluminium-Legierungsstrang hat eine Zugfestigkeit von 230 MPa oder mehr, eine elektrische Leitfähigkeit von 44 % IACS oder mehr und eine Dehnung von 10 % oder mehr.

Ein elektrischer Aluminium-Legierungsdraht gemäß einem zweiten Aspekt dieser Erfindung ist der elektrische Aluminium-Legierungsdraht gemäß dem ersten Aspekt, worin der Aluminium-Legierungsstrang sich aus der Aluminium-Legierung zusammensetzt, enthaltend: Magnesium im Bereich von 0,11 bis 0,91 atom%, Silicium im Bereich von 0,10 bis 0,80 atom%, Nickel im Bereich von 0,005 bis 0,2 atom%, und Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen.

Ein Kabelbaum gemäß einem dritten Aspekt dieser Erfindung enthält den elektrischen Aluminium-Legierungsdraht gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

1 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der elektrischen Leitfähigkeit einer Aluminium-Legierung und einem Anteil eines jeden Elementes zeigt, das mit Aluminium in der Aluminium-Legierung gemischt ist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird detailliert unten beschrieben.

[Elektrischer Aluminium-Legierungsdraht und Kabelbaum]

Ein elektrischer Aluminium-Legierungsdraht gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthält einen Strang aus einer Aluminium-Legierung, enthaltend Aluminium als Grundmaterial und bestimmte Elemente, gemischt mit Aluminium.

Wenn Aluminium mit Magnesium und Silicium gemischt wird, werden diese Elemente in einer Aluminium-Stammphase verbunden und darin niedergeschlagen, unter Erhöhung der Intensität der Aluminium-Legierung. Gleichzeitig vermindern sich die Zähigkeit wie Dehnung und elektrische Leitfähigkeit, wenn sich die Menge an zugegebenem Magnesium und Silicium erhöhen. Dieses Ausführungsbeispiel untersuchte das vierte Element zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit, Festigkeit und Dehnung, während zur Verminderung der Mengen von Magnesium und Silicium beigetragen wird, die mit Aluminium gemischt sind.

Zunächst wurden als viertes Element Elemente ausgewählt, die in der Lage sind, eine Niederschlagsreaktion zu fördern, wenn sie in der Aluminium-Stammphase aufgelöst sind, um so ein Wirtsgitter zu verzerren, die nämlich in der Lage sind, die Festigkeit in Assoziation mit der Erhöhung der Niederschlagsdichte zu erhöhen. Insbesondere wurden Elemente mit Atomradien, die jeweils innerhalb von ±15 % des Atomradius von Aluminium sind, ausgewählt. Die Atomradien der verwendeten Elemente sind Ionenradien, definiert durch Goldschmidt (metallische Bindungsradien). Tabelle 1 zeigt Atomradien der Elemente und Unterschiede im Atomradius zwischen Aluminium und den jeweiligen Elementen. Gemäß Tabelle 1 sind die Elemente mit Atomradien innerhalb von ±15 % des Atomradius von Aluminium Chrom (Cr), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Zink (Zn) und Silber (Ag). [Tabelle 1]

Element Atomradius* (Å) Unterschied des Atomradius zwischen Aluminium und Element (%) (aufgelöst wenn innerhalb von ±15 %)Al 1,43 -Cr 1,25 –13Mn 1,12 –22Fe 1,24 –13Ni 1,25 –13Cu 1,28 –10Zn 1,33 –7Ag 1,44 1Sn 2,80 96
* Goldschmidt-Radius = metallischer Bindungsradius

Dann wurden Elemente, die einen Einfluß auf die elektrische Leitfähigkeit beim Mischen mit Aluminium ausüben, untersucht. 1 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der elektrischen Leitfähigkeit der Aluminium-Legierung, worin Aluminium mit den jeweiligen Elementen gemischt ist, und dem Anteil der jeweiligen zugegebenen Elemente zeigt (Quelle: Development of Aluminium Alloy Conductor with High Electrical Conductivity and Controlled Tensile Strength and Elongation: Hitachi Cable Review, Band 25, S. 31–34). Wie in 1 gezeigt ist, sind Antimon (Sb), Zinn (Sn) und Nickel (Ni) bevorzugt, weil die elektrische Leitfähigkeit sich kaum vermindert, wenn die Menge dieser Elemente sich erhöht. Weil Antimon eine umweltschädliche Substanz ist, wurde Nickel als viertes Element im Hinblick auf den Unterschied des Atomradius zwischen Aluminium und dem Element und dem Einfluß auf die Umwelt ausgewählt. Demzufolge wurde diese Erfindung durch Analyse der Zusammensetzung der Aluminium-Legierung vollendet, die in der Lage ist, eine höhere Festigkeit zu erzielen, wenn die Menge an Nickel erhöht wird, ohne daß die elektrische Leitfähigkeit abgebaut wird.

Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthält einen Aluminium-Legierungsstrang. Der Aluminium-Legierungsstrang setzt sich zusammen aus einer Aluminium-Legierung, enthaltend Magnesium (Mg), Silicium (Si), Nickel (Ni), wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen beinhaltet. Der Aluminium-Legierungsstrang besteht bevorzugt aus Magnesium (Mg), Silicium (Si), Nickel (Ni) und Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen.

Aluminium als Basismaterial ist bevorzugt reines Aluminium mit einer Reinheit von 99,7 mass% oder mehr. Unter den Aluminium-Barren, beschrieben in JIS-H2102, wird Al 99,70 oder mehr bevorzugt verwendet. Besondere Beispiele von Aluminium-Barren mit einer Reinheit von 99,7 mass% oder mehr enthalten Al 99,70, Al 99,94, Al 99,97, Al 99,98, Al 99,99, Al 99,990 und Al 99,995. Dieses Ausführungsbeispiel kann nicht nur den Aluminium-Barren von Al 99,995 mit einem hohen Preis und hoher Reinheit verwenden, sondern ebenfalls den Aluminium-Barren mit der Reinheit von 99,7 mass% einem vernünftigen Preis.

Magnesium (Mg) ist an Silicium gebunden und in der Aluminium-Stammphase niedergeschlagen, unter Erhöhung der Festigkeit des Aluminium-Legierungsstrangs. Wenn sich die Menge an Magnesium erhöht, können sich die elektrische Leitfähigkeit und Zähigkeit der resultierenden Aluminium-Legierung vermindern. Angesichts dessen enthält die Aluminium-Legierung bevorzugt Magnesium im Bereich von 0,11 bis 1,03 atom%, mehr bevorzugt im Bereich von 0,11 bis 0,91 atom%.

Silicium (Si) ist an Magnesium gebunden und in der Aluminium-Stammphase ausgefällt, zur Erhöhung der Festigkeit des Aluminium-Legierungsstrangs. Wenn sich die Menge von Silicium erhöht, neigen die elektrische Leitfähigkeit und Zähigkeit der resultierenden Aluminium-Legierung dazu, sich zu vermindern. Somit enthält die Aluminium-Legierung bevorzugt Silicium im Bereich von 0,10 bis 0,90 atom%, mehr bevorzugt im Bereich von 0,10 bis 0,80 atom%.

Dieses Ausführungsbeispiel verwendet Nickel (Ni), das in der Lage ist, eine höhere Festigkeit zu erzielen, wenn sich die Niederschlagsdichte erhöht, während es zur Verminderung der Menge an zugegebenem Magnesium und Silicium beiträgt. Die erhöhte Menge von Nickel vermindert kaum die elektrische Leitfähigkeit der resultierenden Aluminium-Legierung wie oben beschrieben, neigt aber zur Verminderung der Zähigkeit. Somit enthält die Aluminium-Legierung bevorzugt Nickel im Bereich von 0,005 bis 0,25 atom%, mehr bevorzugt im Bereich von 0,005 bis 0,2 atom%.

Die Menge von Magnesium, Silicium und Nickel, wie oben beschrieben, beinhaltet die Menge eines jeden Elementes, das ursprünglich in dem Aluminium-Barren als Basismaterial enthalten ist, und bezeichnet nicht notwendigerweise die Menge eines jeden zugegebenen Elemente.

Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Aluminium-Legierung enthält außer dem oben beschriebenen Magnesium, Silicium und Nickel den Rest, enthaltend Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen. Beispiele von unvermeidbaren Verunreinigungen, die in der Aluminium-Legierung enthalten sein können, enthalten Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Gallium (Ga), Zink (Zn), Bor (B), Vanadium (V), Zirkonium (Zr), Mangan (Mn), Blei (Pb), Calcium (Ca) und Cobalt (Co). Diese Elemente können unvermeidbar in der Aluminium-Legierung ohne Inhibition der Wirkungen des Ausführungsbeispiels oder Entfaltung irgendeines besonderen Einflusses auf die Eigenschaften der Aluminium-Legierung dieser Erfindung enthalten sein. Die unvermeidbaren Verunreinigungen enthalten Elemente, die ursprünglich in einem verwendeten reinen Aluminium-Barren enthalten sein können. Die Gesamtmenge der unvermeidbaren Verunreinigungen, die in der Aluminium-Legierung enthalten sind, ist bevorzugt 0,15 atom% oder weniger, mehr bevorzugt 0,12 atom% oder weniger.

Der Aluminium-Legierungsstrang, der in dem elektrischen Aluminium-Legierungsdraht gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthalten ist, hat bevorzugt eine Zugfestigkeit von 230 MPa oder mehr, eine elektrische Leitfähigkeit von 44 % IACS oder mehr und eine Dehnung von 10 % oder mehr. Der Aluminium-Legierungsstrang mit der Zugfestigkeit und Dehnung wie oben beschrieben verbessert die mechanische Festigkeit und verursacht kaum einen Bruch des elektrischen Drahtes während oder nach der Installation in einem Fahrzeug und erlaubt weiterhin, daß der elektrische Draht um eine Position herum installiert werden kann, bei der der elektrische Draht wiederholt gebogen wird, wie Scharniere an einer Tür des Fahrzeuges. Der elektrische Draht mit der elektrischen Leitfähigkeit von 44 % IACS oder mehr ist zur Verwendung in Fahrzeugen angemessen. Die Zugfestigkeit, die elektrische Leitfähigkeit und die Dehnung können entsprechend dem Japanischen Industriellen Standard JIS C3002 (Testing methods of electrical copper and aluminium wires) gemessen werden.

Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthält als Leiter den Aluminium-Legierungsstrang, der sich aus der Aluminium-Legierung zusammensetzt. Wie hierin verwendet soll der Ausdruck "enthaltend den Aluminium-Strang" bedeuten, daß er nicht nur den Einschluß als festen Leiter, sondern ebenfalls den Einschluß als verdrillten Leiter beinhaltet, worin eine Vielzahl von Strängen (3 bis 1500 Stränge, zum Beispiel 7 Stränge) miteinander verflochten sind. Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht enthält im allgemeinen eine Vielzahl von Aluminium-Legierungssträngen in der Form eines verdrillten Leiters.

Der elektrische Draht, der hierin verwendet wird, ist ein bedeckter Draht, worin ein entblößter verdrillter Leiter mit einer wahlweisen Isolier-Polymerschicht bedeckt ist. Ein Kabelbaum wird erhalten, so daß eine Vielzahl von elektrischen Drähten zusammen entblößt und mit einer äußeren Hülle zusammengebaut werden. Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht dieses Ausführungsbeispiels muß nur einen Leiter, umfassend einen Strang, der sich aus der oben beschriebenen Aluminium-Legierung zusammensetzt, und eine Abdeckschicht (eine Isolations-Polymerschicht) enthalten, die den Leiter bedeckt. Die anderen spezifischen Strukturen, Formen und Herstellungsverfahren sind nicht besonders beschränkt.

Das für die Abdeckschicht verwendete Polymer kann ein bekanntes elektrisches isolierendes Polymer sein, das wahlweise ausgewählt ist, und Beispiele davon enthalten Olefin-Polymer wie vernetztes Polyethylen und Polypropylen und Vinylidenchlorid. Die Dicke der Abdeckschicht kann bestimmt werden, wie es angemessen ist. Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht kann für verschiedene Zwecke verwendbar sein wie elektrische oder elektronische Komponenten, Maschinenkomponenten, Komponenten für Fahrzeuge und Konstruktionsmaterialien. Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht kann besonders bevorzugt für Fahrzeuge verwendet werden.

Ein Kabelbaum dieses Ausführungsbeispiels enthält den oben beschriebenen elektrischen Aluminium-Legierungsdraht. Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann eine signifikant höhere Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit sicherstellen als konventionelle Drähte wie oben beschrieben, unter Erhalt einer Reduktion des Durchmessers der Aluminiumdrahtes und unter Ausbreitung der Anwendungen in verschiedenen Teilen. Der Kabelbaum, enthaltend den elektrischen Aluminium-Legierungsdraht, kann eine Reduktion des Gewichtes erzielen und eine hohe Festigkeit, Dauerhaftigkeit und elektrische Leitfähigkeit sicherstellen und ist daher zur Verwendung in Fahrzeugen angemessen.

[Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes]

Ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird unten beschrieben.

<Aluminium-Legierungs-Drahtstab>

Ein Aluminium-Legierungs-Drahtstab ist ein Drahtmaterial, erhalten durch Durchführen von Schmelzen/Düsenguß mit der Aluminium-Legierung selbst oder einem Ausgangsmaterial davon und grobes Ziehen der Aluminium-Legierung. Die verwendete Aluminium-Legierung kann die gleiche Zusammensetzung haben wie die Aluminium-Legierung, die in dem Aluminium-Legierungsstrang verwendet wird, der in dem elektrischen Aluminium-Legierungsdraht gemäß dieser Erfindung enthalten ist. Das grobe Ziehen der Aluminium-Legierung kann durch irgendein bekanntes Verfahren durchgeführt werden.

Der Aluminium-Legierungs-Drahtstab hat im allgemeinen eine kreisförmige oder polygonale Form wie ein Dreieck und ein Quadrat als Querschnitt. Bezüglich der Querschnittsgröße ist beispielsweise der Durchmesser, wenn der Drahtstab eine kreisförmige Form als Querschnitt hat, im Bereich von 5 bis 30 mm, bevorzugt 7 bis 15 mm.

Der Drahtstab aus der Aluminium-Legierung wird als Ausgangsmaterial in dem folgenden Lösungsbehandlungsschritt verwendet.

<Lösungsbehandlungsschritt>

Die Lösungsbehandlung ist ein Schritt zum gleichmäßigen Auflösen der Elemente in der Aluminium-Stammphase, die in dem Drahtmaterial enthalten sind, bevor eine Lösungsbehandlung durchgeführt wird, und noch nicht ausreichend in der Aluminium-Stammphase aufgelöst ist. Die Lösungsbehandlung kann unter irgendwelchen bekannten Bedingungen durchgeführt werden.

<Endgültiger Drahtziehschritt>

Der endgültige Drahtziehschritt ist ein Schritt zum Durchführen einer Drahtziehverarbeitung mit dem Drahtmaterial, erhalten durch die Lösungsbehandlung, unter Erhalt eines endgültigen Drahtdurchmessers. Das Drahtziehen in dem endgültigen Drahtziehschritt wird durch ein bekanntes Trocken-Ziehverfahren oder Naß-Ziehverfahren durchgeführt. Das somit erhaltene endgültige gezogene Drahtmaterial hat im allgemeinen eine kreisförmige Form als Querschnitt. Der Drahtdurchmesser (ϕ) des endgültig gezogenen Drahtmaterials ist beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,15 bis 0,35 mm.

<Drahtverdrillungschritt>

Die Drahtverdrillungbildung ist ein Schritt zum Verflechten einer Vielzahl von feinen gezogenen Drahtmaterialien, erhalten durch das endgültige Drahtziehen.

<Strom-induzierter Vergütungsschritt>

Der Strom-induzierte Vergütungsschritt ist ein Schritt zum Induzieren von Strom in dem verdrillten Leiter, erhalten durch das Drahtverdrillen für 0,3 Sekunden bei 12000 J/s·cm2.

Das Vergüten in diesem Schritt ist ein kontinuierliches Vergüten zum Durchführen einer Vergütungsbehandlung mit den sich bewegenden verdrillten Leiter. In dem Verfahren zur Herstellung des elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes gemäß dieser Erfindung ist das kontinuierliche Vergüten ein Schlüsselschritt, worin das Vergüten für eine sehr kurze Zeitperiode durchgeführt wird, unter Erzeugung einer supergesättigten Festlösung mit feinen kristallinen Teilchen, unter Erhöhung der Zugfestigkeit und Dehnung des Aluminium-Legierungsstrangs, mit dem unten beschriebene Alterungsbehandlung durchgeführt ist. Das kontinuierliche Vergüten ist in diesem Schritt verfügbar, weil die Zeit des Vergütens nur 0,3 Sekunden beträgt.

Das kontinuierliche Vergüten ist beispielsweise eine kontinuierliche Strom-induzierte thermische Behandlung. Die kontinuierliche Strom-induzierte thermische Behandlung ist ein Schritt zum kontinuierlichen Durchleiten des verdrillten Leiters durch zwei Scheibenelektroden und Induzieren des Stroms in dem verdrillten Leiter, zum Erzeugen von Joule-Wärme, zum kontinuierlichen Vergüten des verdrillten Leiters mit der erzeugten Wärme.

Der somit erzeugte vergütete verdrillte Leiter hat im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie der verdrillte Leiter vor dem Vergüten, aber ein Teil oder die gesamte Verarbeitungsspannung im Inneren davon wird entfernt, zur Erzeugung von rekristallisierten Körnern, unter Erhalt einer angemessenen Flexibilität bei dem verdrillten Leiter. Der vergütete verdrillte Leiter wird als Ausgangsmaterial in dem folgenden Alterungsbehandlungsschritt verwendet.

<Alterungsbehandlungsschritt>

Die Alterungsbehandlung ist ein Schritt zum Durchführen einer Alterungsbehandlung mit dem verdrillten Leiter, erhalten durch die Strom-induzierte Vergütung, für zwei Stunden bei 175°C. Die Alterungsbehandlung verursacht Präzipitate in den kristallinen Teilchen in der Aluminium-Legierung, was zu einer Alterungshärtung des vergüteten verdrillten Leiters führt. Der verdrillte Leiter, mit dem die Alterungsbehandlung durchgeführt ist, führt zu einem verdrillten Aluminium-Legierungsleiter, der in dem elektrischen Aluminium-Legierungsdraht gemäß dieser Ausführungsform enthalten ist. Jeder Strang, der in dem verdrillten Aluminium-Legierungsleiter enthalten ist, ist der Aluminium-Legierungsstrang, der in dem elektrischen Aluminium-Legierungsdraht gemäß dieser Ausführungsform enthalten ist.

Typischerweise beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung eines verdrillten Aluminium-Legierungsleiters das Drahtziehen, die Lösungsbehandlung und Alterungsbehandlung in dieser Reihenfolge. Das Verfahren zur Herstellung des elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes dieser Erfindung implementiert die Lösungsbehandlung, das endgültige Drahtziehen, das Drahtverdrillen, das Strom-induzierte Vergüten und die Alterungsbehandlung in dieser Reihenfolge. Denn das Verfahren zur Herstellung des elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes gemäß dieser Erfindung beinhaltet den endgültigen Drahtziehschritt, den Drahtverdrillungsschritt und den Strom-induzierten Vergütungsschritt nach dem Lösungsbehandlungsschritt. Der verdrillte Aluminium-Legierungsleiter wird erhalten durch das Verfahren zur Herstellung des elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes durch die Schritte wie oben beschrieben, so daß der Aluminium-Legierungsstrang, der in dem verdrillten Aluminium-Legierungsleiter enthalten ist, eine angemessene Festigkeit und Dehnung hat.

Der verdrillte Aluminium-Legierungsleiter, der somit erhalten ist, wird als Ausgangsmaterial des elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes verwendet. Ein Verfahren zum Bearbeiten des elektrischen Aluminium-Legierungsdrahtes unter Verwendung des verdrillten Aluminium-Legierungsleiters, hergestellt durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren, kann irgendein bekanntes Verfahren sein.

Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht gemäß dieser Erfindung enthält den Aluminium-Legierungsstrang, der sich aus der Aluminium-Legierung zusammensetzt, umfassend Mg im Bereich von 0,11 bis 1,03 atom%, Si im Bereich von 0,10 bis 0,90 atom%, Ni im Bereich von 0,005 bis 0,25 atom%, wobei der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Der Aluminium-Legierungsstrang hat eine Zugfestigkeit von 230 MPa oder mehr, eine elektrische Leitfähigkeit von 44 % IACS oder mehr und eine Dehnung von 10 % oder mehr. Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht gemäß dieser Erfindung enthält Nickel als viertes Element, addiert zu der Al-Mg-Si-Legierung. Demzufolge kann der elektrische Aluminium-Legierungsdraht eine höhere Festigkeit erreichen als Al-Mg-Si-Legierungsdrähte ohne Abbau der elektrischen Leitfähigkeit. Wie oben beschrieben hat der Aluminium-Legierungsstrang eine Zugfestigkeit von 230 MPa oder mehr und eine Dehnung von 10 % oder mehr. Aufgrund der oben beschriebenen Zugfestigkeit und Dehnung kann der elektrische Aluminium-Legierungsdraht mit einer Resistenz gegen Überladung, auferlegt während der Herstellung oder des Zusammenbaus des Kabelbaumes, und Resistenz gegenüber Biege-Deformation beim Öffnen und Schließen einer Tür erhalten werden.

Der Aluminium-Legierungsstrang in dem elektrischen Aluminium-Legierungsdraht dieser Erfindung enthält mehr bevorzugt die Aluminium-Legierung, enthaltend Mg im Bereich von 0,11 bis 0,91 atom%, Si im Bereich von 0,10 bis 0,80 atom%, Ni im Bereich von 0,005 bis 0,2 atom% und Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen. Wenn jedes von Magnesium, Silicium und Nickel übermäßig zu der Aluminium-Stammphase jenseits der Fest-Löslichkeitsgrenze gegeben wird, werden grobe kristallisierte Körnchen, nämlich Aggregationen von zugegebenen Elementen in der Aluminium-Legierung erzeugt, was zu einer Reduktion der Dehnung führen kann. Die Aluminium-Legierung, enthaltend Magnesium, Silicium und Nickel innerhalb der oben beschriebenen Bereiche kann die Dehnungsleistung verbessern.

Diese Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf die Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, soll aber nicht auf die Beispiele beschränkt sein.

[Herstellung der Teststücke]

Jede Aluminium-Legierung mit den Zusammensetzungen gemäß Tabelle 2 wurde erhalten durch Verwendung von Al 99,7, beschrieben in JIS H2102, zu der Magnesium, Silicium und Nickel in den in Tabelle 2 gezeigten Mengen gegeben wurden. Jede Aluminium-Legierung wurde durch ein reguläres Verfahren aufgelöst und durch ein kontinuierliches Gußwalzenverfahren grob gezogen, zur Herstellung eines Drahtstabes mit einem Drahtdurchmesser von 9,5 mm.

Der Aluminium-Legierungs-Drahtstab wurde einer Lösungsbehandlung für 0,5 Stunden bei 550°C unterworfen, unter Erhalt eines Lösungs-behandelten Drahtmaterials (Lösungsbehandlungsschritt). Dann wurde das Lösungs-behandelte Drahtmaterial durch eine kontinuierliche Drahtziehmaschine gezogen, unter Erhalt eines endgültig gezogenen Drahtmaterials mit einem Enddurchmesser von ϕ 0,32 mm (endgültiger Drahtziehschritt). Eine Vielzahl von endgültig gezogenen Drahtmaterialien, die erhalten wurden, wurde durch eine Drahtverdrillungsmaschine verdrillt, unter Erhalt eines verdrillten Leiters mit einer Querschnittsfläche von 0,5 mm2 (Verdrillungsschritt). Anschließend wurde der verdrillte Leiter einer Strom-induzierten Vergütung für 0,3 Sekunden bei 12000 J/s·cm2 unterworfen, unter Erhalt eines vergüteten verdrillten Drahtes (Strom-induzierter Vergütungsschritt). Danach wurde der vergütete verdrillte Leiter einer Alterungsbehandlung für zwei Stunden bei 175°C (Alterungs-Behandlungsschritt) unterworfen, unter Erhalt eines verdrillten Aluminium-Legierungsleiters von jedem Beispiel.

[Auswertung]

Der somit erhaltene verdrillte Aluminium-Legierungsleiter wurde auseinandergebaut, zum Extrahieren eines Aluminium-Legierungsstrangs und die Zugfestigkeit (Ts), die Dehnung (El) und die elektrische Leitfähigkeit (% IACS) des Aluminium-Legierungsstrangs wurden entsprechend JIS C3002 gemessen. Die elektrische Leitfähigkeit wurde berechnet durch Messen eines spezifischen Widerstandes in einem Thermostatbad bei konstanter Temperatur von 20°C (± 0,5°C) durch ein Vier-Punkt-Sondenverfahren. Der Unterschied zwischen Sonden wurde auf 1000 mm eingestellt. Die Zugfestigkeit wurde bei einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min gemessen. Das Teststück mit der Zugfestigkeit von 230 MPa oder mehr, die elektrische Leitfähigkeit von 44 % IACS oder mehr und die Dehnung von 10 % oder mehr wurde mit "A" bewertet. Das Teststück mit der Zugfestigkeit von weniger als 230 MPa, der elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 44 % IACS und einer Dehnung von weniger als 10 % wurde mit "B" bewertet. Tabelle 2 faßt die somit erhaltenen Ergebnisse zusammen.

Gemäß Tabelle 2 zeigen die Teststücke Nrn. 2 bis 5, 7 und 8 eine bevorzugte Zugfestigkeit, Dehnung und elektrische Leitfähigkeit. Teststück Nr. 1 mit einer signifikant kleinen Menge an Nickel führte zu einer unzureichenden Zugfestigkeit. Teststück Nr. 6 mit übermäßig viel Magnesium und Silicium führte zu einer unzureichenden elektrischen Leitfähigkeit. Teststück Nr. 9 mit übermäßig viel Nickel führte zu einer unzureichenden Dehnung.

Während diese Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben wurde, ist diese Erfindung nicht auf die Beschreibungen davon beschränkt und verschiedene Modifizierungen sind dem Fachmann innerhalb des Umfangs dieser Erfindung ersichtlich. Beispielsweise kann der oben beschriebene Aluminium-Legierungsstrang nicht nur für elektrische Drähte, sondern ebenfalls für Leiter für Kabel anwendbar sein.

Der gesamte Gehalt der japanischen Patentanmeldung P2014-246422 (angemeldet am 5. Dezember 2014) wird hierin durch Bezugnahme eingefügt.

Industrielle Anwendbarkeit

Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht gemäß dieser Erfindung enthält den Aluminium-Legierungsstrang, worin Nickel als viertes Element zu der Al-Mg-Si-Legierung gegeben ist. Der elektrische Aluminium-Legierungsdraht kann daher eine höhere Festigkeit als Al-Mg-Si-Legierungsdrähte entfalten ohne Abbau der elektrischen Leitfähigkeit. Der Aluminium-Legierungsstrang entfaltet eine signifikant höhere Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit als konventionelle Stränge, unter Erhalt einer Reduktion des Durchmessers des Aluminiumdrahtes und einer Aufbereitung der Anwendungen in verschiedenen Teilen und weiterhin der Beitragung einer Reduktion des Gewichtes eines Kabelbaumes.