DE112009001986T5

DE112009001986T5 - Aluminiumlegierungsleitung

Info

Publication number: DE112009001986T5
Application number: DE112009001986T
Authority: DE
Inventors: Misato Osaka-shi Kusakari; Yoshihiro Osaka-shi Nakai; Taichirou Osaka-shi Nishikawa; Yoshiyuki Osaka-shi Takaki; Yasuyuki Yokkaichi-shi Ootsuka
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2011-07-14
Also published as: US9147504B2; CN104616715A; DE112009005527A5; US8353993B2; JP4787885B2; CN102119233A; US20150357072A1; US10304581B2; US20130126231A1; US20110140517A1; JP2010067591A; WO2010018646A1

Abstract

Aluminiumlegierungsleitung, die als Leiter verwendet wird, worin die Aluminiumlegierungsleitung nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, Al und Verunreinigungen, umfasst, worin die Aluminiumlegierungsleitung eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS aufweist und die Aluminiumlegierungsleitung eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Leitung aus einer Aluminiumlegierung und einen Drilldraht aus einer Aluminiumlegierung, der als Leiter einer elektrischen Leitung verwendet wird, eine abgedeckte elektrische Leitung mit der Legierungsleitung oder dem Legierungsdrilldraht als Leiter, einen Kabelbaum, umfassend die abgedeckte elektrische Leitung, ein Verfahren zur Herstellung der Legierungsleitung, und eine Aluminiumlegierung. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Aluminiumlegierungsleitung mit gut ausgewogenen Eigenschaften (Festigkeit, Zähigkeit, elektrische Leitfähigkeit), die für einen Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes geeignet ist, der für eine Transportvorrichtung wie ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Konventionell wird für Leitungsstrukturen für Transportvorrichtungen wie Kraftfahrzeuge und Flugzeuge und für industrielle Geräte wie Roboter eine Struktur in der Form verwendet, die als Kabelbaum bezeichnet wird, umfassend eine Vielzahl von verbundenen elektrischen Leitungen mit Enden. Konventionell ist das Material zur Bildung eines Leiters für eine elektrische Leitung des Kabelbaumes hauptsächlich Kupfer mit einer ausgezeichneten elektrischen Leitfähigkeit oder ein Material auf Kupferbasis wie eine Kupferlegierung.
Mit der jüngsten schnellen Verstärkung der Leistung und Fähigkeiten der Kraftfahrzeuge und mit der Erhöhung einer Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen, Steuervorrichtungen und dgl., die auf dem Fahrzeug befestigt werden, neigen elektrische Leitungen, die für diese Vorrichtungen verwendet werden, ebenso zur Erhöhung. In der Zwischenzeit wird für den Umweltschutz eine verbesserte Brennstoffersparnis von Kraftfahrzeugen und Flugzeugen beispielsweise gewünscht. Ein reduziertes Gewicht kann die Brennstoffeinsparung verbessern. Angesichts dessen werden zur Verminderung des Gewichtes von elektrischen Leitungen Studien bei der Verwendung von Aluminium als Leiter durchgeführt, das ein spezifisches Gewicht aufweist, das etwa ein Drittel des Gewichtes von Kupfer ausmacht. Beispielsweise gibt es ein Beispiel, bei dem reines Aluminium für einen Leiter für eine elektrische Leitung mit 10 mm² oder mehr verwendet wird wie ein Batteriekabel eines Kraftfahrzeuges. Reines Aluminium hat jedoch eine niedrigere Festigkeit und geringere Ermüdungsresistenz als ein Material auf Kupferbasis, und daher ist reines Aluminium schwierig für allgemeine Leiter für elektrische Leitungen wie solche mit einer Querschnittsfläche des Leiters von 1,5 mm² oder weniger anzuwenden. Im Gegensatz offenbart das Patentdokument 1 eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes eines Kraftfahrzeuges, die aus Aluminiumlegierung mit einer höheren Festigkeit als reines Aluminium erzeugt ist.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: japanisches offengelegtes Patent 2005-336549

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die konventionelle elektrische Leitung aus Aluminiumlegierung hat nicht adäquat die erforderlichen Eigenschaften für einen Kabelbaum, der in einer Transportvorrichtung wie einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Eine höhere elektrische Leitfähigkeit ist für einen Leiter für eine elektrische Leitung gewünscht. Die elektrische Leitung aus der Aluminiumlegierung, offenbart im Patentdokument 1, hat jedoch keine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit.
Weiterhin hat eine elektrische Leitung aus Aluminiumlegierung mit einer hohen Festigkeit wie die, die im Patentdokument 1 offenbart ist, eine unzureichende Zähigkeit. Konventionell wurden Studien bei einer Aluminiumlegierung durchgeführt, unter Erzeugung eines Leiters für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes in einem Kraftfahrzeug, hauptsächlich mit dem Ziel, die Festigkeit zu verbessern, und die Studien sind angesichts der Zähigkeit (wie Schlagresistenz und Dehnung) unzureichend. Die Erfinder dieser Erfindung haben Studien durchgeführt, um die Feststellung zu machen, dass dann, wenn ein Kabelbaum, für den eine elektrische Leitung aus hochfester Aluminiumlegierung verwendet wird, wie im Patentdokument 1 offenbart ist, in eine Vorrichtung oder dgl. installiert ist, der Leiter in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Leiter und einem Endbereich reißen kann. In anderen Worten wurden, während Studien konventionell bezüglich der Eigenschaften der Leitung selbst durchgeführt wurden, die Studien nicht bezüglich Eigenschaften durchgeführt, wenn die Leitung für einen Kabelbaum, umfassend einen terminalen Bereich, angewandt wird. Ein Kabelbaum mit einer ausreichenden Zähigkeit, die zum Zeitpunkt der Installation erforderlich ist, wurde nicht entwickelt.
Der terminale Bereich wird so angebunden, dass ein gewünschter elektrisch leitender Zustand aufrechterhalten werden kann. Eine Feststellung wurde jedoch wie folgt gemacht. In der konventionellen elektrischen Leitung aus der Aluminiumlegierung wird die Spannung zum Zeitpunkt der Befestigung relaxiert (Spannungsverminderung mit der Zeit), was zu einer Verminderung der Sicherungsfestigkeit zwischen der elektrischen Leitung und dem terminalen Bereich führt und zu einem Abfall des terminalen Bereiches von der elektrischen Leitung führen kann. Im Hinblick auf die elektrische Leitung, für die die Leitung aus konventioneller Aluminiumlegierung verwendet wird, könnte der verbundene terminale Bereich verloren gehen. Es ist daher gewünscht, einen Kabelbaum zu entwickeln, bei dem die Bindungsfestigkeit zwischen einer elektrischen Leitung und einem terminalen Bereich hoch ist.
Angesichts dessen ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Aluminiumlegierungsleitung und einen Drilldraht aus Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit, hoher Zähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit anzugeben, die/der geeignet ist für einen Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes ebenso wie eine abgedeckte elektrische Leitung, die für einen Kabelbaum geeignet ist. Ein anderes Ziel dieser Erfindung liegt darin, einen Kabelbaum, umfassend eine elektrische Leitung mit hoher Festigkeit, hoher Zähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit anzugeben. Ein noch weiteres Ziel dieser Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung anzugeben.
Mittel zur Lösung der Probleme
Nach Studium einer Aluminiumlegierungsleitung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, die ausreichende Eigenschaften aufweist, die für einen Kabelbaum gewünscht sind, insbesondere wie Schlagresistenz und Sicherungsresistenz zwischen der Leitung und einem terminalen Bereich, und die geeignet ist für einen Leiter für eine elektrische Leitung, haben die Erfinder dieser Erfindung die Feststellung gemacht, dass es bevorzugt ist ein erweichtes Material zu verwenden, mit dem eine Erweichungsbehandlung nach (nicht notwendigerweise unmittelbar nach) dem Drahtziehen durchgeführt ist. Die Erweichungsbehandlung kann nicht nur die Dehnung der Leitung, sondern ebenfalls die elektrische Leitfähigkeit verbessern, indem Anspannungen, die von der plastischen Verarbeitung wie Leitungsziehen resultieren, entfernt werden. Die Erfinder haben ebenfalls die Feststellung gemacht, dass eine Aluminiumlegierungsleitung, die bezüglich der Schlagresistenz und Sicherungsfestigkeit zwischen der Leitung und einem terminalen Bereich verbessert werden kann und ebenfalls bezüglich der Festigkeit ausgezeichnet ist, durch Durchführen der Erweichungsbehandlung und zusätzliches Definieren einer Aluminiumlegierung mit einer spezifischen Zusammensetzung erhalten werden kann, spezifisch indem eine Aluminiumlegierung so definiert wird, dass sie eine spezifische Menge an Fe enthält. Diese Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Feststellung wie oben beschrieben vollendet.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung umfasst die folgenden Schritte.

1. Schritt der Bildung eines Gussmaterials durch Gießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung, umfassend nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, umfassend Al.
2. Schritt zur Bildung eines gewalzten Materials durch Durchführen des Walzens mit dem Gussmaterial.
3. Schritt zur Bildung eines drahtgezogenen Materials durch Durchführen des Leitungsziehens mit dem gewalzten Material.
4. Schritt der Bildung eines erweichten Materials durch Durchführen einer Erweichungsbehandlung mit dem drahtgezogenen Material.

Das Herstellungsverfahren dieser Erfindung führt die Erweichungsbehandlung mit dem drahtgezogenen Material durch, so dass die Leitung nach der Erweichungsbehandlung eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat. Die somit erhaltene Aluminiumlegierungsleitung wird als Leiter verwendet.
Das oben beschriebene Herstellungsverfahren ergibt die Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung. Die Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung wird als Leiter verwendet und umfasst nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und verbleibende Stoffe, umfassend Al und Verunreinigungen. Diese Aluminiumlegierungsleitung (nachfolgend als Al-Legierungsleitung) hat eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 10%.
Weil die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung ein erweichtes Material ist, mit dem eine Erweichungsbehandlung durchgeführt worden ist, hat die Leitung sowohl eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit als auch ausgezeichnete Zähigkeit und hat eine hohe Verbindungsfestigkeit mit einem terminalen Bereich. Weil die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung eine spezifische Zusammensetzung hat, hat sie weiterhin auch eine hohe Festigkeit. Daher hat die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung adäquat eine elektrische Leitfähigkeit, Schlagresistenz, Festigkeit und Verbindungsfähigkeit mit einem terminalen Bereich, was für einen Kabelbaum gewünscht ist, und kann geeignet als Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes verwendet werden. Nachfolgend wird diese Erfindung detailliert beschrieben. Hierin wird der Gehalt eines Elementes als Massen-% ausgedrückt.
[Al-Legierungsleitung]
<<Zusammensetzung>>
Eine Al-Legierung dieser Erfindung für den Erhalt einer Al-Legierungsleitung gemäß dieser Erfindung ist eine Legierung auf Basis von Al-Fe, umfassend nicht weniger als 0,005% und nicht mehr als 2,2% Fe. Ein Gehalt von nicht weniger als 0,005% Fe kann eine Al-Legierungsleitung mit einer ausgezeichneten Festigkeit ergeben. Ein höherer Gehalt an Fe ermöglicht, dass die Al-Legierung eine höhere Festigkeit hat und ermöglicht ebenfalls, dass die Al-Legierung eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit und eine geringere Zähigkeit hat und verursacht, dass ein Leitungsbruch während des Drahtziehens zum Beispiel leichter auftreten kann. Der Gehalt von Fe wird daher auf nicht mehr als 2,2% eingestellt. Obwohl Fe die Festigkeit verbessern kann, ohne signifikant die elektrische Leitfähigkeit zu erniedrigen, führt ein übermäßig hoher Gehalt von zugegebenem Fe zu einem Abbau der Verarbeitbarkeit des Drahtziehens zum Beispiel. Ein bevorzugter Gehalt von Fe ist nicht weniger als 0,9% und nicht mehr als 2,0%.
Zusätzlich zu Fe kann zumindest ein Additivelement ausgewählt aus Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr und Zr enthalten sein, unter Erhalt von Verbesserungen bezüglich Festigkeit, Zähigkeit und Schlagresistenz. Während Mn, Ni, Zr und Cr eine große Verminderung bei der elektrischen Leitfähigkeit verursachen, sind sie sehr effektiv für die Verbesserung der Festigkeit. Ag und Zn verursachen eine geringe Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit und sind in gewissem Umfang für die Verbesserung der Festigkeit effektiv. Cu verursacht eine geringe Reduktion bei der elektrischen Leitfähigkeit und kann die Festigkeit verbessern. Während Mg eine große Reduktion der elektrischen Leitfähigkeit verursacht, ist Mg bei der Verbesserung der Festigkeit sehr effektiv. Insbesondere kann Mg, das gleichzeitig mit Si enthalten ist, weiter die Festigkeit verbessern. Von diesen Additivelementen kann ein einzelnes Element oder eine Kombination von zumindest zwei Elementen enthalten sein, und bevorzugt ist der Gesamtgehalt nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 1,0 Massen-%. Bevorzugte Gehalte sind nicht weniger als 0,05% und nicht mehr als 0,5% Mg, nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 0,2% insgesamt von Mn, Ni, Zr, Zn, Cr und Ag, nicht weniger als 0,05% und nicht mehr als 0,5% Cu und nicht weniger als 0,005% und nicht mehr als 0,3% Si. Mehr bevorzugte Gehalte sind nicht weniger als 0,005% und nicht mehr als 0,4% Mg, insbesondere nicht weniger als 0,1% und nicht mehr als 0,4% Mg, nicht weniger als 0,005% und nicht mehr als 0,15% insgesamt an Mn, Ni, Zr, Zn, Cr und Ag, nicht weniger als 0,05% und nicht mehr als 0,4% Cu und nicht weniger als 0,05% und nicht mehr als 0,2% Si. Während ein Gehalt von Mg von mehr als 0,5%, ein Gesamtgehalt von Mn, Ni, Zr, Zn, Cr und Ag von mehr als 0,2% und ein Gehalt von Cu von mehr als 0,5% ermöglichen, dass die Al-Legierung eine höhere Festigkeit aufweist, vermindern sie ebenfalls die elektrische Leitfähigkeit und die Zähigkeit und verursachen zum Beispiel einen Leitungsbruch mehr wahrscheinlich während des Drahtziehens. Ein Gehalt von Si von mehr als 0,3% verursacht eine Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit und Zähigkeit.
In Bezug auf die Al-Legierung, die die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung ausmacht, umfassen Beispiele der spezifischen Zusammensetzung der Al-Legierung, die die oben beschriebenen Additivelemente zusätzlich zu Fe enthalten, z. B. (1) bis (4) wie folgt.

(1) Zusammensetzung, umfassend nicht weniger als 0,90 und nicht mehr als 1,20 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,10 und nicht mehr als 0,25 Massen-% Mg und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen.
(2) Zusammensetzung, umfassend nichtweniger als 1,01 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 0,2 Massen-% insgesamt von zumindest einem Element, ausgewählt aus Mn, Ni, Zr, Zn, Cr und Ag und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen.
(3) Zusammensetzung, umfassend nicht weniger als 1,01 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen.
(4) Zusammensetzung, umfassend nicht weniger als 1,01 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu, zumindest eines von nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Mg und nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,3 Massen-% Si und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen.

Weiterhin kann die oben beschriebene Al-Legierung, umfassend zumindest eines von Ti und B, weiterhin bezüglich der Festigkeit verbessert werden. Ti und B haben die Wirkung, die Kristallstruktur der Al-Legierung zum Zeitpunkt des Gießens zu raffinieren. Die feine Kristallstruktur kann die Festigkeit verbessern. Während nur B enthalten sein kann, verstärkt das Vorhandensein von nur Ti oder insbesondere das Vorhandensein von sowohl B als auch Ti die Wirkung zum Raffinieren der Kristallstruktur. Um eine ausreichende Wirkung zum Raffinieren der Kristallstruktur zu erhalten, ist es bevorzugt, dass nicht weniger als 100 ppm und nicht mehr als 500 ppm (nicht weniger als 0,01% und nicht mehr als 0,05%), als Massenverhältnis von Ti und nicht weniger als 10 ppm und nicht mehr als 50 ppm (nicht weniger als 0,001% und nicht mehr als 0,005%), als Massenverhältnis von B, enthalten sind. Ein Ti-Gehalt von mehr als 500 ppm und ein B-Gehalt von mehr als 50 ppm sättigen die oben beschrieben Raffinierwirkung oder verursachen eine Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit.
<<Eigenschaften>>
Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung wird aus der Al-Legierung dieser Erfindung mit einer spezifischen Zusammensetzung gebildet und ist ein erweichtes Material und daher ist die Al-Legierungsleitung ausgezeichnet bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit und Zähigkeit und hat eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 10%. Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann ebenfalls eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 59% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 25% erfüllen, was jedoch durch die Art und die Menge der zugegeben Elemente und der Erweichungsbedingung beeinflusst werden kann.
Die Erfinder dieser Erfindung haben ebenfalls Studien mit der Feststellung durchgeführt, dass in Abhängigkeit von der Erweichungsbedingung (Verfahren) die elektrische Leitfähigkeit und die Zähigkeit erhöht werden können und die Korrosionsresistenz verbessert werden kann. Spezifisch kann, wenn die Erweichungsbehandlung in der Form einer absatzweisen Behandlung (Blankbehandlung) wie später hierin beschrieben durchgeführt wird, die elektrische Leitfähigkeit und die Dehnung erhöht werden, und wenn die Erweichungsbehandlung in der Form einer kontinuierlichen Behandlung wie später beschrieben durchgeführt wird, kann die Korrosionsresistenz erhöht werden. Al-Legierungsleitungen, mit denen diese Erweichungsbehandlungen durchgeführt werden, wurden untersucht. Diese Al-Legierungsleitungen sind dahingehend verschieden, inwieweit Präzipitate vorhanden sind. Wenn die kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt wird, ist die Zahl von sehr feinen Präzipitaten von nicht mehr als 100 nm kleiner. Wenn die absatzweise Erweichungsbehandlung durchgeführt wird, ist die Zahl der Präzipitate größer als bei der kontinuierlichen Erweichungsbehandlung. Spezifisch sind die erhaltenen Al-Legierungsleitungen wie folgt.
Kontinuierliche Erweichungsbehandlung: In einer Al-Legierungsleitung, die als Leiter verwendet werden soll, die nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen enthält, wird ein Beobachtungsfeld von 2400 nm × 2600 nm von einem Querschnitt dieser Al-Legierungsleitung genommen. Die Anzahl der Präzipitate, die bei diesem Beobachtungsfeld vorhanden sind und einen kreisäquivalenten Durchmesser von 100 nm oder weniger haben, ist 10 oder weniger.
Absatzweise Erweichungsbehandlung: In einer Al-Legierungsleitung, die als Leiter verwendet werden soll, die nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen enthält, wird ein Beobachtungsfeld von 2400 nm × 2600 nm von einem Querschnitt dieser Al-Legierungsleitung genommen. Die Anzahl der Präzipitate, die in diesem Beobachtungsfeld vorhanden sind und einen kreisäquivalenten Durchmesser von 100 nm haben, ist mehr als 10.
Zusätzlich zu Fe können die oben beschriebenen Additivelemente (Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr, Zr) in dem oben beschriebenen Bereich enthalten sein, und Ti und/oder B können weiter enthalten sein.
Der Grund, warum der Unterschied bezüglich der Präzipitate vorhanden ist, ist vermutlich wie folgt. Bei der kontinuierlichen Erweichungsbehandlung hat ein Arbeitsstück, bei dem die Erweichungsbehandlung durchgeführt wird, vermutlich eine hohe Temperatur. Demzufolge kann Fe, das in dem Gussverfahren oder in dem Walzenverfahren nach dem Gussverfahren zum Beispiel ausgefällt ist, in dem festen Zustand erneut vermischt werden und/oder eine hohe Rate der Temperaturverminderung (Kühlrate) nach der Weichungsbehandlung, nämlich eine hohe Wahrscheinlichkeit des schnellen Kühlens verursacht weniger wahrscheinlich eine Ausfällung von Fe, das im festen Zustand gemischt ist. Bei der absatzweisen Erweichungsbehandlung im Vergleich zu der kontinuierlichen Erweichungsbehandlung hat ein Arbeitsstück, mit dem eine Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, weniger wahrscheinlich eine hohe Temperatur. Demzufolge tritt das erneute Mischen des Festzustand-Fe weniger wahrscheinlich auf und/oder ein langsames Kühlen (langsamere Rate der Temperaturverminderung) nach der Erweichungsbehandlung ist wahrscheinlicher unter Verursachung der Präzipitation von Fe, als bei der kontinuierlichen Erweichungsbehandlung.
Kristallpräzipitate werden hauptsächlich im Gussverfahren erzeugt. Nach dem Drahtziehen wird die kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt, zur Verminderung von feinen Präzipitaten. Somit kann die kontinuierliche Erweichungsbehandlung eine Al-Legierungsleitung mit einer ausgezeichneten Festigkeit ergeben, weil Fe im festen Zustand ausreichend in einem Basismaterial gemischt ist, und hat ebenfalls eine ausgezeichnete Korrosionsresistenz. Während die absatzweise Erweichungsbehandlung mehr feine Präzipitate als die kontinuierliche Erweichungsbehandlung erzeugt, haben die Präzipitate jeweils eine Größe von 100 nm oder weniger und die Zahl der vorhandenen Präzipitate ist maximal 100 Präzipitate/oben beschriebenes Beobachtungsfeld. Die feinen Präzipitate können bezüglich der Größe und Anzahl durch Einstellen der Erweichungsbedingung eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Erwärmungstemperatur für die Erweichungsbehandlung und die Rate der Temperaturverminderung (Kühlrate) erhöht werden, zur Verminderung der Präzipitatgröße und der Menge der vorhandenen Präzipitate. In Abhängigkeit von der Bedingung der absatzweisen Erweichungsbehandlung kann eine Al-Legierungsleitung erhalten werden, worin die Präzipitatgröße 80 nm oder weniger oder weiter 50 nm oder weniger ist und die Zahl der vorhanden Präzipitate 50 oder weniger oder weiter 20 oder weniger zum Beispiel ist. Selbst wenn die absatzweise Erweichungsbehandlung durchgeführt wird, ergibt Fe, das im festen Zustand in das Basismaterial gemischt ist, eine hohe Festigkeit bei der Al-Legierungsleitung, und die Struktur, bei der die oben beschriebenen feinen Präzipitate gleichmäßig dispergiert sind, ergibt eine hohe Festigkeit bei der Al-Legierungsleitung. Darüber hinaus kann eine kleinere Menge des im festen Zustand gemischten Fe im Vergleich zu der kontinuierlichen Erweichungsbehandlung eine hohe elektrische Leitfähigkeit bei der Al-Legierungsleitung ergeben.
Weiterhin hat die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung bevorzugt eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 120 MPa und nicht mehr als 200 MPa. Die Erfinder dieser Erfindung haben die Feststellung gemacht, dass ein Leiter für eine elektrische Leitung, die nur eine hohe Festigkeit aufweist und inadäquat bezüglich Zähigkeit ist, nicht für einen Kabelbaum geeignet ist. Im Allgemeinen verursacht eine Verbesserung der Festigkeit eine Verminderung der Zähigkeit. Die Zugfestigkeit, die den oben beschriebenen Bereich erfüllt, kann eine hohe Zähigkeit und hohe Festigkeit gleichzeitig ergeben. Weiterhin hat die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung bevorzugt eine 0,2% Dehngrenze von nicht weniger als 40 MPa. Im Fall von Leitungen mit der gleichen Zugfestigkeit neigt eine Leitung mit einer höheren 0,2% Dehngrenze dazu, eine höhere Sicherungsfestigkeit mit einem terminalen Bereich zu haben.
Additivelemente (Typ und Gehalt) und Herstellungsbedingungen (wie Erweichungsbedingung) können angemessen eingestellt werden, zur Erzeugung einer Al-Legierungsleitung mit einer elektrischen Leitfähigkeit, Dehnung, Zugfestigkeit und 0,2% Dehngrenze, die die jeweiligen spezifischen Bereiche wie oben definiert erfüllen. Wenn die Additivelemente reduziert oder die Erwärmungstemperatur für die Erweichungsbehandlung erhöht werden, und danach die Rate, bei der die Temperatur erniedrigt wird, vermindert wird, neigen die elektrische Leitfähigkeit und die Zähigkeit zur Erhöhung. Wenn die Additivelemente erhöht oder die Erwärmungstemperatur für die Erweichungstemperatur erniedrigt werden, neigt die Festigkeit und die 0,2% Dehngrenze zur Erhöhung. Beispielsweise kann die Zugfestigkeit auf 120 MPa oder mehr eingestellt werden.
<<Form>>
Für die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann das Ausmaß, in dem die Leitung gezogen wird (Rate der Verminderung beim Querschnitt), angemessen eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass die Leitung irgendwelche verschiedenen Leitungsdurchmesser (Durchmesser) aufweist. Wenn beispielsweise die Al-Legierungsleitung als Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, ist der Leitungsdurchmesser bevorzugt nicht weniger als 0,2 mm und nicht mehr als 1,5 mm.
Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann ebenfalls irgendwelche von verschiedenen Querschnittsformen in Abhängigkeit von der Düsenform aufweisen, die zum Drahtziehen verwendet wird. Die Querschnittsform ist typischerweise eine kreisförmige Form. Zusätzlich kann die Querschnittsform ebenfalls eine elliptische Form, polygonale Form wie eine rechteckige Form und hexagonale Form oder dgl. aufweisen. Die Querschnittsform ist nicht auf eine bestimmte beschränkt.
[Al-Legierungsdrilldraht]
Die oben beschriebene Al-Legierungsleitung dieser Erfindung kann ein Drilldraht sein, der aus einer Vielzahl von Leitung erzeugt ist, die miteinander verdrillt sind. Selbst wenn die Leitungen einen kleinen Durchmesser aufweisen, können sie miteinander verdrillt werden, zur Erzeugung einer Leitung (Drilldraht) mit hoher Festigkeit. Die Anzahl der Leitungen, die miteinander verdrillt werden, ist nicht auf eine bestimmte beschränkt. Beispiele der Anzahl der Leitungen kann 7, 11, 19 und 37 sein. Weiterhin kann der Al-Drilldraht dieser Erfindung eine komprimierte Leitung sein, worin die Leitungen zusammen verdrillt sind und danach kompressionsgeformt sind, so dass der Leitungsdurchmesser kleiner ist als der Drilldraht, bei dem die Leitungen nur miteinander verdrillt sind.
[Abgedeckte elektrische Leitung]
Die Al-Legierungsleitung dieser Erfindung, der Al-Legierungsdrilldraht und die komprimierte Leitung dieser Erfindung, wie oben beschrieben, können geeignet als Leiter für eine elektrische Leitung verwendet werden. In Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung können sie jeweils so wie sie sind als Leiter verwendet werden oder als abgedeckte elektrische Leitung, umfassend eine Isolierabdeckschicht, die aus einem Isolationsmaterial um die äußere Peripherie des Leiters gebildet ist. Das Isolationsmaterial kann angemessen ausgewählt werden. Beispiele des Isolationsmaterials können Polyvinylchlorid (PVC), Nichthalogenharz, ein Material mit ausgezeichneter Flammresistenz und dgl. umfassen. Die Dicke der Isolationsabdeckschicht kann angemessen unter Berücksichtigung der gewünschten Isolationsfestigkeit ausgewählt werden und ist nicht besonders beschränkt.
[Kabelbaum]
Die oben beschriebene abgedeckte elektrische Leitung kann geeignet für einen Kabelbaum verwendet werden. An einem Ende der abgedeckten elektrischen Leitung wird ein terminaler Bereich verbunden, so dass die Leitung mit einem beabsichtigten Objekt wie einer Vorrichtung verbunden werden kann. Der terminale Bereich kann in irgendeiner von verschiedenen Formen wie männlicher Typ, weiblicher Typ, Crimptyp und Schweißtyp sein und ist nicht besonders beschränkt. Der oben beschriebene Kabelbaum kann ebenfalls eine Gruppe von elektrischen Leitungen umfassen, worin eine Vielzahl von abgedeckten elektrischen Leitungen ein einzelnes Ende sich teilen. Weiterhin kann eine Vielzahl von abgedeckten elektrischen Leitungen, die in diesem Kabelbaum enthalten sind, durch ein Bindewerkzeug oder dgl. miteinander verbunden sein, so dass eine ausgezeichnete Handhabungseigenschaft erzielt wird. Dieser Kabelbaum kann geeignet bei verschiedenen Gebieten verwendet werden, bei denen die Leichtgewichtigkeit gewünscht ist, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, für das ein weiter reduziertes Gewicht zur Verbesserung der Brennstoffeinsparung gewünscht ist.
[Herstellungsverfahren]
<<Gussschritt>>
Entsprechend einem Herstellungsverfahren dieser Erfindung wird zunächst ein Gussmaterial aus einer Al-Legierung mit der spezifischen Zusammensetzung wie oben beschrieben gebildet. Der anzuwendende Guss kann irgendeiner vom kontinuierlichen Guss, für den eine bewegbare Form oder eine rahmenförmige fixierte Form verwendet wird, und Formgießen sein, für das eine boxförmige fixierte Form verwendet wird (auch nachfolgend als Guss bezeichnet). Das kontinuierliche Gießen kann schnell ein geschmolzenes Metall verfestigen und daher ein Gussmaterial ergeben, das eine feine Kristallstruktur hat. Weiterhin kann die schnelle Verfestigung die Kristallpräzipitate raffinieren und demzufolge das Gussmaterial ergeben, bei dem die feinen Kristallpräzipitate gleichmäßig dispergiert sind. Die Verwendung eines solchen Gussmaterials als Basismaterial erleichtert die Herstellung einer Al-Legierungsleitung mit einer feinen Kristallstruktur und kann die Festigkeit durch Raffinieren der Kristalle und die Zähigkeit durch Dispersion der feinen Kristallpräzipitate verbessern. Während die Kühlrate angemessen ausgewählt werden kann, ist die Kühlrate bevorzugt 1°C/s oder mehr und ist mehr bevorzugt 4°C/s oder mehr. Mehr bevorzugt ist die Kühlrate 20°C oder mehr innerhalb eines Bereiches von 600 bis 700°C, die der Temperaturbereich ist, bei dem der Feststoff und die Lösung aus dem geschmolzenen Metall coexistieren. Zum Beispiel kann eine kontinuierliche Gießmaschine mit einer wassergekühlten Kupferform und/oder einem erzwungenen Wasserkühlmechanismus und dgl. verwendet werden, um die schnelle Festigung bei der Kühlrate wie oben beschrieben zu erzielen. Für das kontinuierliche Gießen kann die Kühlrate eingestellt werden, unter Erhalt einer schnellen Verfestigung und hierdurch Verminderung der DAS (Dentritarmabstand) des nach dem Gießen erhaltenen Gussmaterials. DAS ist bevorzugt nicht mehr als 50 μm und mehr bevorzugt nicht mehr als 40 μm.
Wenn Ti und/oder B zugegeben werden, können diese bevorzugt unmittelbar zugegeben werden, bevor ein geschmolzenes Metall in eine Form gegossen wird, so dass lokales Absetzen von Ti zum Beispiel unterdrückt werden kann, um hierdurch ein Gussmaterial herzustellen, bei dem Ti beispielsweise gleichmäßig gemischt ist.
<<Walzenschritt>>
Als nächstes erfolgt mit dem oben beschriebenen Gussmaterial ein (Heiß)walzen, zur Bildung eines gewalzten Materials. Insbesondere in dem Fall, bei dem ein Strang Gussmaterial verwendet wird, kann bevorzugt das Material nach dem Gießen eine Homogenisierungsbehandlung eingehen.
Der oben beschriebene Gussschritt und Walzenschritt können aufeinanderfolgend durchgeführt werden, zur Erleichterung des Heißwalzens, indem die im Gussmaterial akkumulierte Wärme angewandt wird, unter Erzielung einer hohen Energieeffizienz und unter Erhalt einer ausgezeichneten Produktivität des gegossenen und gewalzten Materials im Vergleich zu dem Gießverfahren vom absatzweisen Typ.
<<Drahtziehschritt>>
Danach wird mit dem oben beschriebenen gewalzten Material oder kontinuierlich gegossenen und gewalzten Material ein (kaltes) Drahtziehen durchgeführt, zur Bildung eines drahtgezogenen Materials. Das Ausmaß, in dem das Material drahtgezogen ist, kann angemessen in Abhängigkeit vom gewünschten Drahtdurchmesser ausgewählt werden. Eine gewünschte Anzahl von somit erhaltenen drahtgezogenen Materialien kann hergestellt und zusammen verdrillt werden, zur Bildung eines Drilldrahtes.
<<Erweichungsbehandlungsschritt (endgültige Wärmebehandlung)>>
Nachfolgend wird mit dem oben beschriebenen drahtgezogenen Material oder dem Drilldraht eine Erweichungsbehandlung durchgeführt. Die Erweichungsbehandlung wird unter der Bedingung durchgeführt, dass die Dehnung des Drahtes (Einzeldraht oder Drilldraht) nach der Erweichungsbehandlung auf 10% oder mehr ermöglicht wird. Die Erweichungsbehandlung kann nach dem Drahtziehen oder nach dem Verdrillen durchgeführt werden, um zu ermöglichen, dass die Dehnung des endgültigen verdrillten Drahtes 10% oder mehr ist. Die Erweichungsbehandlung wird durchgeführt, um den Draht zu erweichen und die Zähigkeit des Drahtes zu verbessern, ohne die Festigkeit des Drahtes exzessiv zu vermindern, der durch Raffinieren der Kristallstruktur und durch Arbeitshärtung verbessert wurde.
Für die Erweichungshandlung kann eine kontinuierliche oder absatzweise durchgeführte Behandlung verwendet werden. Bezüglich der Atmosphäre während der Erweichungsbehandlung ist zur Unterdrückung der Erzeugung eines Oxidfilmes auf der Oberfläche des Drahtes aufgrund der Wärme während der Behandlung die Atmosphäre bevorzugt Luft oder eine Atmosphäre mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt (wie z. B. eine nichtoxidierende Atmosphäre). Beispiele der nichtoxidierenden Atmosphäre können eine Vakuumatomsphäre (Atmosphäre mit vermindertem Druck), Inertgas-Atmosphäre wie Stickstoff (N₂) oder Argon (Ar) und eine reduzierende Gasatomsphäre wie ein wasserstoffhaltiges Gas (z. B. Wasserstoff (H₂) allein, Gasmischung aus einem Inertgas wie N₂, Ar oder Helium (He) und Wasserstoff (H₂)) und ein kohlensäuregashaltiges Gas (Gasmischung aus Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) zum Beispiel) enthalten.
<Absatzweise betriebene Behandlung>
Die absatzweise betriebene Behandlung betrifft ein Behandlungsverfahren zum Erwärmen eines Arbeitsstückes, das erwärmt werden soll und in einem Heizkessel eingeschlossen ist (atmosphärischer Ofen wie boxenförmiger Ofen zum Beispiel). Während der Durchgang pro Behandlung begrenzt ist, kann da Behandlungsverfahren leicht die Erwärmungsstufe des gesamten Arbeitsstückes managen. Die absatzweise Behandlung kann die Erwärmungstemperatur auf 250°C oder mehr einstellen, um die Dehnung des Drahtes auf 10% oder mehr zu ermöglichen. Bevorzugte Bedingungen sind, dass die Erwärmungstemperatur nicht weniger als 300°C und nicht mehr als 500°C ist und die Haltezeit nicht weniger als 0,5 Stunden und nicht mehr als 6 Stunden ist. Wenn die Erwärmungstemperatur niedriger als 250°C ist, können die Zähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit schwierig verbessert werden. Wenn die Heiztemperatur höher als 500°C ist oder die Haltezeit länger als 6 Stunden ist, vermindert sich die Festigkeit. Weiterhin ist in der absatzweisen Behandlung die Rate der Erniedrigung der Erwärmungstemperatur, nämlich die Rate der Temperaturverminderung nach dem Erwärmen bevorzugt 50°C/s oder weniger. Die Temperaturverminderungsrate kann verhältnismäßig niedrig eingestellt werden, unter Durchführung einer langsamen Kühlung und hierdurch unter Verursachung einer verhältnismäßig großen Menge an feinen Präzipitaten. Die oben beschriebene Temperaturverminderungsrate kann erfüllt werden, indem das Arbeitsstück nach der Erwärmung kontinuierlich in dem Ofen gehalten wird und nicht, indem das Arbeitsstück aus dem Ofen unmittelbar nach dem Erwärmen des Arbeitsstückes entfernt wird.
<Kontinuierliche Behandlung>
Die kontinuierliche Behandlung betrifft ein Behandlungsverfahren zum kontinuierlichen Zuführen eines zu erwärmenden Werkstückes zu einem Heizkessel und kontinuierliches Heizen des Arbeitsstückes, und hat folgende Vorteile: 1. der Draht kann kontinuierlich erwärmt werden und daher ist die Verarbeitbarkeit ausgezeichnet; und 2. der Draht kann gleichmäßig in der longitudinalen Richtung erwärmt werden und daher können Variationen der Eigenschaften in der longitudinalen Richtung des Drahtes unterdrückt werden. Insbesondere wenn mit einer langen Leitung wie eine, die als Leiter für eine elektrische Leitung die Erweichungsbehandlung durchgeführt wird, kann die kontinuierliche Behandlung geeignet verwendet werden. Beispiele der kontinuierlichen Behandlung können ein direktes energetisches Erwärmungsverfahren unter Erwärmung eines zu erwärmenden Arbeitsstückes durch Wiederstandsheizen (kontinuierliche Erweichungsbehandlung mit Hilfe der elektrischen Energie), indirektes energetisches Erwärmungsverfahren unter Erwärmung eines zu erwärmenden Arbeitsstückes durch elektromagnetische Induktion mit hohen Frequenzen (kontinuierliche Erweichungsbehandlung durch Hochfrequenz-Induktionserwärmung) und Ofenverfahren unter Zuführen eines zu erwärmenden Arbeitsstückes zu einem Heizkessel (Rohr-Erweichungsofen) mit einer Heizatmosphäre und durch Heizen des Arbeitsstückes durch Wärmetransfer umfassen. Eine Leitung mit einer Dehnung von 10% oder mehr wird durch kontinuierliche Behandlung beispielsweise wie folgt erhalten. Eine Probe wird einer Erweichungsbehandlung unterworfen, worin ein Kontrollparameter, der für eine gewünschte Eigenschaft (hier die Dehnung) verantwortlich sein kann, wie es angemessen ist, variiert, die Eigenschaft (Dehnung) der Probe zu diesem Zeitpunkt wird gemessen und die Korrelationsdaten zwischen dem Wert des Parameters und den gemessenen Daten werden hergestellt. Auf der Basis der Korrelationsdaten wird der Parameter so eingestellt, dass die gewünschte Eigenschaft (Dehnung) erhalten werden kann. Der Kontrollparameter für das Verfahren mit Hilfe der elektrischen Energie kann z. B. die Rate, mit der das Arbeitsstück in den Behälter geführt wird (Leitungsrate), die Größe des zu erwärmenden Arbeitsstückes (Leitungsdurchmesser) und den elektrischen Stromwert umfassen. Der Kontrollparameter für das Ofenverfahren kann z. B. die Rate, mit der das Arbeitsstück in den Behälter geführt wird (Leitungsrate), die Größe des zu erwärmenden Arbeitsstückes (Leitungsdurchmesser) und die Größe des Ofens (Durchmesser des Rohrerweichungsofens) umfassen. Wenn eine Erweichungsanlage auf der Seite der Drahtziehmaschine angeordnet ist, von der ein drahtgezogenes Material abgelassen wird, kann die Leitungsrate auf mehrere hundert m/min oder mehr, z. B. 400 m/min oder mehr eingestellt werden, um hierdurch eine Leitung mit einer Dehnung von 10% oder mehr zu erhalten. Weiterhin ist für die kontinuierliche Behandlung die Temperaturverminderungsrate nach dem Erwärmungsprozess bevorzugt 50°C oder mehr. Eine verhältnismäßig niedrige Temperaturverminderungsrate kann die Erzeugung von feinen Präzipitaten unterdrücken und die Menge der Präzipitate verhältnismäßig gering machen. Die Temperaturverminderungsrate kann eingestellt werden beispielsweise durch Einstellen der Leitungsrate wie oben beschrieben.
<<Andere Schritte>>
Das Herstellungsverfahren dieser Erfindung kann weiterhin den Schritt der Bildung eines Drilldrahtes durch Verdrillen einer Vielzahl der oben beschriebenen drahtgezogenen Materialien oder erweichten Materialien miteinander und den Schritt der Bildung einer komprimierten Leitung mit einem vorbestimmten Leitungsdurchmesser durch Kompressionsformen dieses Drilldrahtes umfassend, um hierdurch eine komprimierte Leitung herzustellen. Bei der Drilldrahtform kann die Erweichungsbehandlung nur mit dem drahtgezogenen Material vor dem Verdrillen oder vor und nach dem Verdrillen der Leitungen durchgeführt werden, oder die Erweichungstemperatur muss nicht bei der gezogenen Leitung vor dem Verdrillen durchgeführt werden, und kann nur bei dem Drilldraht oder dem komprimierten Draht durchgeführt werden. Wenn ein erweichtes Material mit einer vorbestimmten Dehnung erzeugt wird, bevor das Material verdrillt wird und ein komprimierter Draht durch Verwendung dieses erweichten Materials gebildet wird oder ein komprimierter Draht unter Verwendung eines Drilldrahtes (erweichtes Material), der verdrillt ist, unter Erhalt einer bestimmten. Dehnung, gebildet wird, muss die Erweichungsbehandlung nicht nach der Komprimierung durchgeführt werden. Die oben beschriebene Isolationsabdeckschicht kann auf der resultierenden komprimierten Leitung gebildet werden, zur Erzeugung einer abgedeckten elektrischen Leitung. Ein terminaler Bereich kann mit einem Ende der resultierenden abgedeckten dielektrischen Leitung verbunden werden, und eine Vielzahl von abgedeckten dielektrischen Leitungen mit Endbereichen können zusammengebunden werden, zur Erzeugung eines Kabelbaumes.
Wirkungen dieser Erfindung
Eine Al-Legierungsleitung dieser Erfindung, der Al-Legierungs-Drilldraht dieser Erfindung, die abgedeckte elektrische Leitung dieser Erfindung und die Al-Legierung dieser Erfindung haben eine hohe Festigkeit und hohe Zähigkeit ebenso wie hohe elektrische Leitfähigkeit. Weiterhin hat der Kabelbaum dieser Erfindung gut ausgewogene Festigkeit, Zähigkeit und elektrische Leitfähigkeit und ist leichtgewichtig. Das Herstellungsverfahren dieser Erfindung kann die oben beschriebene Al-Legierungsleitung dieser Erfindung mit hoher Produktivität ergeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Beziehung einer Temperatur für die Erweichungsbehandlung mit einer elektrischen Leitfähigkeit und einer Zugfestigkeit für eine Legierungsleitung auf Basis von Al-Fe-Mg-(Mn, Ni, Zr, Ag) zeigt.
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung einer Temperatur für die Erweichungsbehandlung mit einer elektrischen Leitfähigkeit und einer Zugfestigkeit für eine Legierungsleitung auf Basis von Al-Fe-Cu zeigt.
3 ist eine Mikroskopfotografie eines Querschnittes einer Al-Legierungsleitung, 3(1) zeigt eine Probe, mit der eine absatzweise Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, und 3(2) zeigt eine Probe, mit der eine kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt ist.
4 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für ein Schlagresistenztest.
5 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für einen End-Sicherungsfestigkeitstest.
Arten zur Durchführung der Erfindung
Eine Al-Legierungsleitung wird erzeugt, und diese Al-Legierungsleitung wird zur weiteren Erzeugung einer abgedeckten elektrischen Leitung verwendet. Verschiedene Charakteristiken der Al-Legierungsleitung und der abgedeckten elektrischen Leitung wurden untersucht. Die abgedeckte elektrische Leitung wird durch einen Vorgang in der Reihenfolge des Gießens, Walzens, Drahtziehens, Drilldrahtbildung, Kompression, Erweichung, Bildung einer Isolationsabdeckschicht erzeugt.
[Charakteristiken der Al-Legierungsleitung]
Zunächst wird eine Al-Legierungsleitung erzeugt. Als Basis wird reines Aluminium (nicht weniger als 99,7 Massen-% Al) hergestellt und geschmolzen. Zu dem erhaltenen geschmolzenen Metall (geschmolzenes Aluminium) werden die in Tabelle 1 gezeigten Additivelemente mit den jeweiligen Gehalten gemäß Tabelle 1 zugegeben, zur Erzeugung einer geschmolzenen Al-Legierung. Mit der geschmolzenen Al-Legierung mit den eingestellten Komponenten wird eine Wasserstoffgas-Entfernungsbehandlung und/oder eine Behandlung zur Entfernung von Fremdstoffen bevorzugt wie es angemessen ist durchgeführt.
Eine kontinuierliche Guss- und Walzenmaschine vom Band-Drehscheiben-Typ wird zur kontinuierlichen Durchführung des Gießens und Heißwalzens mit der hergestellten geschmolzenen Al-Legierung verwendet, zur Erzeugung eines Drahtstabes mit ∅ 9,5 mm (kontinuierlich gegossenes und gewalztes Material). Für das oben beschriebene kontinuierliche Gießen wird ein Kühlmechanismus oder dgl. eingestellt, um die Kühlrate auf 4,5°C/s einzustellen. Das DAS des resultierenden Gussmaterials wurde mit Hilfe der Strukturfotografie gemessen und der gemessene DAS-Wert ist ungefähr 20 μm. Alternativ wird die oben beschriebene geschmolzene Al-Legierung in eine vorbestimmte fixierte Form gegossen und gekühlt, zur Erzeugung eines Strangs aus Gussmaterial, mit dem eine Homogenisierungsbehandlung durchgeführt wird, und anschließend wird das Heißwalzen durchgeführt, zur Erzeugung eines Leitungsstabes mit ∅ 9,5 mm (gewalztes Material). Für die Proben, umfassend Ti oder umfassend Ti und B wird eine Leitung aus Ti-Teilchen oder TiB₂ zu der geschmolzenen Al-Legierung unmittelbar vor dem Gießen zugeführt, so dass der Gehalt gemäß Tabelle 1 erfüllt ist.
Der oben beschriebene Leitungsstab wird einem Kaltdrahtziehen unterworfen, zur Erzeugung eines drahtgezogenen Materials mit einem Drahtdurchmesser von ∅ 0,3 mm. Das somit erhaltene drahtgezogene Material wird einer Erweichungsbehandlung wie in Tabelle 1 gezeigt unterworfen, zur Erzeugung eines erweichten Materials (Al-Legierungsleitung). Für die Erweichungsbehandlung wird ein boxförmiger Ofen verwendet, und eine absatzweise Behandlung wird in der Atmosphäre und bei der Erwärmungstemperatur, die in Tabelle 1 gezeigt ist (Haltezeit einer jeden Erweichungsbehandlung ist 3 Stunden, Temperaturverminderungsrate 0,02°C/s) durchgeführt, oder eine kontinuierliche Behandlung wird mit Hilfe eines Hochfrequenz-Induktionsheizverfahrens in der Atmosphäre wie in Tabelle 1 gezeigt durchgeführt (Leitungsrate 500 m/min, Stromwert 200 A, Temperaturverminderungsrate 500°C/s). Die kontinuierliche Behandlung wird mit den Proben 1-2 und 1-3 durchgeführt, und die absatzweise Behandlung wird mit den anderen Proben als den Nummern 1-2 und 1-3 durchgeführt, die Erweichungsbehandlungen sind. Die Temperatur bei der kontinuierlichen Behandlung wird mit einem Nichtkontakt-Infrarotthermometer gemessen. Zum Vergleich wurden unbehandelte Materialien (Proben 1-101, 1-112), die nicht nach dem Drahtziehen erweichungsbehandelt sind, ebenfalls hergestellt.
Für das erhaltene erweichte Material mit einem Drahtdurchmesser von ∅ 0,3 mm und das unbehandelte Material wurden die Zugfestigkeit (MPa), die Dehnung (%), 0,2% Dehnspannung (MPa) und die elektrische Leitfähigkeit (% IACS) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Zugfestigkeit (MPa) und die Dehnung (%, Bruchdehnung), und 0,2% Dehnspannung (MPa) wurden entsprechend JIS Z 2241 (Verfahren des Zugfestigkeitstests für metallische Materialien, 1998) mit Hilfe eines Zugfestigkeitstestgerätes für allgemeine Zwecke gemessen. Die elektrische Leitfähigkeit (% IACS) wurde durch das Brückenverfahren gemessen.
Tabelle 2

(Al-Fe-Mg)

Erweichtes Material Probe Nr.	Materialeigenschaften
Erweichtes Material Probe Nr.	Zugfestigkeit (MPa)	Dehnung (%)	0,2% Dehngrenze (MPa)	Leitfähigkeit (% IACS)
1-1	115	25	62	60
1-2	115	21	62	58
1-3	115	15	62	58
1-4	115	15	62	60

(Al-Fe-Mg-(Mn, Ni, Zr, Ag))

Erweichtes Material Probe Nr.	Materialeigenschaften
Erweichtes Material Probe Nr.	Zugfestigkeit (MPa)	Dehnung (%)	0,2% Dehngrenze (MPa)	Leitfähigkeit (% IACS)
1-11	128	26	63	58
1-12	128	25	62	59
1-13	129	27	62	58
1-14	129	27	61	59
1-15	128	14	59	58
1-16	115	20	55	59
1-101	170	7	92	40
1-102	231	2	115	56

(Al-Fe-Cu)

Erweichtes Material Probe Nr.	Materialeigenschaften
Erweichtes Material Probe Nr.	Zugfestigkeit (MPa)	Dehnung (%)	0,2% Dehngrenze (MPa)	Leitfähigkeit (% IACS)
1-21	123	30	58	61
1-22	143	19	57	58
1-23	126	28	59	60
1-24	147	15	60	58
1-25	123	18	56	61
1-26	118	29	52	61
1-111	146	8	75	55
1-112	252	2	116	56

Wie in Tabelle 1 gezeigt, haben die Proben 1-1 bis 1-4, 1-11 bis 1-16 und 1-21 bis 1-26, die jeweils aus einer Legierung auf Al-Fe-Basis erzeugt sind und eine spezifische Zusammensetzung haben und mit denen eine Erweichungsbehandlung durchgeführt worden ist, eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS, eine Dehnung von nicht weniger als 10% und haben weiter eine 0,2% Dehngrenze von nicht weniger als 40 MPa und eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 110 MPa. Denn die Proben 1-1 bis 1-4, 1-11 bis 1-16 und 1-21 bis 1-26 haben jeweils nicht nur eine hohe elektrische Leitfähigkeit und hohe Zähigkeit, sondern auch eine hohe Festigkeit. Insbesondere wenn zusätzlich zu Fe zumindest ein Additivelement, ausgewählt aus Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr und Zr enthalten ist, kann die Festigkeit höher gemacht werden. Eine noch höhere Festigkeit wird erzielt, indem zusätzlich zu Mg Mn, Ni, Zr, Ag enthalten ist oder indem zusätzlich zu Cu Mg oder Si oder Mg und Si beide enthalten sind. Für einen Vergleich zwischen den Proben mit der gleichen Zusammensetzung ist ersichtlich, dass eine Probe, mit der ein kontinuierliches Gießen und Walzen durchgeführt ist, eine höhere Dehnung aufweist, als eine Probe, bei der das Stranggießen durchgeführt ist. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung ist die Dehnung 25% oder mehr, was bedeutet, dass die Dehnung exzellent ist.
Im Gegensatz dazu haben die Proben 1-101 und 1-112, mit denen keine Erweichungsbehandlung durchgeführt wurde, eine hohe Festigkeit, während ihre Dehnung deutlich kleiner ist, was zu einer niedrigeren Zähigkeit und einer niedrigeren elektrischen Leitfähigkeit führt. Bezüglich einer Probe, mit der eine Erweichungsbehandlung durchgeführt wurde, während sie keine spezifische Zusammensetzung hat, spezifisch die Proben 1-101 und 1-111 mit höheren Gehalten an Fe und anderen Additivelementen, wird eine hohe Festigkeit erhalten, während ihre Dehnung und elektrische Leitfähigkeit niedriger sind.
[Erweichungsbehandlungsbedingungen (Temperatur) und Eigenschaften]
Proben, die unter unterschiedlichen Bedingungen erweichungsbehandelt sind, wurden hergestellt und die elektrische Leitfähigkeit (%) und die Zugfestigkeit (MPa) der resultierenden Proben wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 1 und 2 gezeigt. Hier wurde die Erweichungsbehandlung bei einem drahtgezogenen Material mit der Zusammensetzung der Probe 1-12 (1) und Probe 1-22 (2) und einem Drahtdurchmesser ∅ 0,3 mm durchgeführt. Die Erweichungsbehandlung wurde bei dem drahtgezogenen Material als absatzweise Behandlung unter Verwendung eines boxenförmigen Ofens (Reduktionsgasatmosphäre, Temperaturverminderungsrate: 0,02°C/s) bei einer Erwärmungstemperatur (Erweichungstemperatur), die angemessen von einem Bereich von 200 bis 400°C (Haltezeit 3 Stunden) ausgewählt wurde, durchgeführt.
Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, kann die Erweichungsbehandlung bei einer Erwärmungstemperatur von 250°C oder mehr durchgeführt werden, unter Erhalt eines erweichten Materials mit einer elektrischen Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 120 MPa. Die Temperatur von 200°C scheint dazu zu führen, dass die Zugfestigkeit hoch wird, was zu einer niedrigeren Dehnung und niedrigeren Zähigkeit führt.
[Struktur des erweichten Materials]
3 ist eine Transmissionselektronen(TEM)-Fotografie (x45000) eines Querschnittes eines erzeugten aufgeweichten Materials. Probe 1-1 (absatzweise Erweichungsbehandlung) ist in 3(1) gezeigt, und Probe 1-2 (kontinuierliche Erweichungsbehandlung) ist in 3(2) gezeigt. In 3 bedeuten die kleinen dunkelgrauen Punkte Präzipitate, und die verhältnismäßig größeren schwarzen Punkte (Punkte mit einem Kreisäquivalenzdurchmesser von mehr als 200 nm) sind Kristallisierungen. Wie in 3(2) gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Probe, mit der eine kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, weniger feine Präzipitate mit einem Kreisäquivalenzdurchmesser von 100 nm oder weniger enthält. Wie in 3(1) gezeigt ist, ist ebenfalls ersichtlich, dass die Probe, mit der die absatzweise Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, mehr feine Präzipitate mit einem Kreisäquivalenzdurchmesser von 100 nm oder weniger als die Probe enthält, mit der die kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt ist. Drei Beobachtungsfelder von 2400 nm × 2600 nm wurden von einem Querschnitt verwendet, und die Zahl der Präzipitate, die in jedem Beobachtungsfeld vorhanden sind und einen Kreisäquivalenzdurchmesser von 100 nm oder weniger aufweisen, wurde gemessen. Es wurde festgestellt, dass bei der Probe, mit der die kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, die Zahl der Präzipitate mit 100 nm oder weniger in dem oben beschriebenen Beobachtungsfeld (Durchschnitt von 3 Beobachtungsfeldern) 3 (weniger als 10) ist und in der Probe, mit der die absatzweise Erweichungstemperatur durchgeführt ist, die Zahl 18 ist (mehr als 10 und nicht mehr als 20). Die Größe eines Präzipitates (Kreisäquivalenzdurchmesser) ist der Durchmesser eines Kreises, in den die Fläche des Präzipitates in einer bildverarbeiteten Mikroskopfotografie umgewandelt ist.
[Eigenschaften der abgedeckten elektrischen Leitung]
Es wird erwartet, dass ein Al-Legierungsdraht aus einer Legierung auf Al-Fe-Basis mit einer spezifischen Zusammensetzung und mit Erweichungsbehandlung wie oben beschrieben geeignet als Leiter für eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes verwendet werden kann. Somit wurde eine abgedeckte elektrische Leitung hergestellt, um ihre mechanischen Eigenschaften zu untersuchen.
Eine Vielzahl von drahtgezogenen Materialien (vergleiche Tabelle 1 bezüglich der Zusammensetzung) mit einem Drahtdurchmesser von ∅ 0,3 mm, erzeugt auf oben beschriebene Weise, werden miteinander verdrillt zur Erzeugung eines Drilldrahtes. Hierin werden 11 gezogene Drahte insgesamt, bestehend aus drei inneren Drähten und acht äußeren Drähten, miteinander verdrillt und danach einem Kompressionsverarbeiten unterworfen, so dass das Profil des Querschnittes kreisförmig ist, unter Erzeugung eines komprimierten Drahtes mit 0,75 mm². Bei dem resultierenden komprimierten Draht wird eine Erweichungsbehandlung (absatzweise Behandlung mit Hilfe eines boxenförmigen Ofens, oder kontinuierliche Behandlung mit Hilfe des Hochfrequenz-Induktionsheizverfahrens) in der Atmosphäre und bei der in Tabelle 1 gezeigten Erwärmungstemperatur durchgeführt, hauptsächlich unter gleichen Bedingungen wie für die Erweichungsbehandlung, die bei dem drahtgezogenen Material mit ∅ 0,3 mm wie oben beschrieben durchgeführt wurde. Bei der äußeren Peripherie des somit erhaltenen aufgeweichten Materials wird ein Isolationsmaterial (hier ein halogenfreies Isolationsmaterial) verwendet, zur Bildung einer Isolationsabdeckschicht (0,2 mm Dicke), um so eine abgedeckte elektrische Leitung zu erzeugen. Zum Vergleich wird ein nicht behandeltes Material (Probe Nr. 2-102, Nr. 2-112) ebenfalls durch Verdrillen von drahtgezogenen Materialien miteinander und Komprimieren des Drilldrahtes zu einem komprimierten Draht hergestellt, bei dem keine Erweichungsbehandlung durchgeführt wird.
Für die somit erhaltenen abgedeckten elektrischen Leitungen wurde die Schlagresistenz (J/m) und die End-Sicherungsfestigkeit (N) untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Die Schlagresistenz (J/M oder (N·m)/m) wurde wie folgt bewertet. 4 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für einen Schlagresistenztest. An ein Ende einer Probe S (zu bewertender Punkt-zu-Punkt-Abstand L: 1 m) wird ein Gewicht w befestigt (4(1)), dieses Gewicht w wird um 1 m angehoben und danach frei fallen gelassen (4(2)). Dann wird ein maximales Gewicht (kg) des Gewichtes w, der keinen Bruch der Probe S verursacht, gemessen, das gemessene Gewicht wird mit der Gravitationsbeschleunigung (9,8 m/s²) und dem Fallabstand 1 m multipliziert, das Produkt durch den Fallabstand dividiert und der resultierende Wert, der somit bestimmt ist, wird als Schlagresistenz (J/m oder (N·m)/m) für die Bewertung verwendet.
Die End-Sicherungsfestigkeit (N) wird wie folgt ausgewertet. 5 ist eine Erläuterung eines Testverfahrens für einen End-Sicherungsfestigkeitstest für eine Probe S, die aus einem Drilldraht 1 gebildet ist, um den eine Isolationsabdeckschicht 2 vorgesehen ist, die Abdeckschicht 2 wird an den zwei entgegengesetzten Enden abgestreift, um den Drilldraht 1 freizulegen. Ein terminaler Bereich 3 wird mit einem Ende des Drilldrahtes 1 verbunden und dieses terminale Ende 3 wird in einem Drahtspannrahmen 21 gehalten. Ein Zugfestigkeitstestgerät für allgemeine Zwecke wird zur Messung der maximalen Beladung (N) zum Zeitpunkt des Bruchs der Probe S verwendet, die an ihren beiden Enden durch die Spannfutter 20, 21 gehalten wird, und die maximale Beladung (N) wird als End-Sicherungsfestigkeit (N) für die Bewertung verwendet.
Tabelle 3

(Al-Fe-Mg)

Elektrische Drahtprobe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	Leistung des elektrischen Drahtes
Elektrische Drahtprobe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	Schlagresistenz (J/m)	End-Sicherungsfestigkeit (N)
2-1	1-1	12	70
2-2	1-2	11	71
2-3	1-3	10	71
2-4	1-4	10	70

Al-Fe-Mg-(Mn, Ni, Zr, Ag)

Elektrische Drahtprobe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	Leistung des elektrischen Drahtes
Elektrische Drahtprobe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	Schlagresistenz (J/m)	End-Sicherungsfestigkeit (N)
2-11	1-11	12	72
2-12	1-12	12	71
2-13	1-13	12	72
2-14	1-14	12	72
2-15	1-15	10	71
2-16	1-16	14	60
2-101	1-101	6	105
2-102	1-102	2	123

(Al-Fe-Cu)

Elektrische Drahtprobe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	Leistung des elektrischen Drahtes
Elektrische Drahtprobe Nr.	Erweichtes Material Probe Nr.	Schlagresistenz (J/m)	End-Sicherungsfestigkeit (N)
2-21	1-21	12	72
2-22	1-22	11	83
2-23	1-23	12	72
2-24	1-24	10	83
2-25	1-25	11	72
2-26	1-26	14	60
2-111	1-111	6	83
2-112	1-112	2	130

Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die abgedeckten elektrischen Leitungen der Proben 2-1 bis 2-4, 2-11 bis 2-16 und 2-21 bis 2-26, für die ein Drilldraht aus einer Legierung auf Basis von Al-Fe mit einer spezifischen Zusammensetzung und mit dem eine Erweichungsbehandlung durchgeführt worden ist, verwendet wird, eine ausgezeichnete Schlagresistenz und hohe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Draht und einem Endbereich haben.
[Erweichungsbehandlungsbedingung (Verfahren) und Eigenschaften]
Als Erweichungsbehandlung wird die absatzweise Behandlung mit einer Al-Legierungsleitung durchgeführt, und die kontinuierliche Behandlung wird mit einer Al-Legierungsleitung durchgeführt. Die Korrosionsresistenz und die mechanischen Eigenschaften der, somit erhaltenen Al-Legierungsleitungen wurden untersucht.
Die Al-Legierungsleitungen werden auf ähnliche Weise wie die oben beschriebene Al-Legierungsleitung mit ∅ 0,3 mm hergestellt. Spezifisch werden zu dem geschmolzenen reinen Aluminium, das ähnlich ist wie das oben beschriebene, die in Tabelle 4 gezeigten Additivelemente in den in Tabelle 4 gezeigten Gehalten zugegeben, zur Erzeugung einer geschmolzenen Al-Legierung. Eine kontinuierliche Gieß- und Walzmaschine vom Band-Drehscheiben-Typ wird verwendet, zur Erzeugung eines Leitungsstabes mit ∅ 9,5 mm (Kühltemperatur für Gießen 4,5°C/s, DAS des Gussmaterials etwa 20 μm). Mit diesem Leitungsstab wird eine kalte Drahtziehbehandlung durchgeführt, zur Erzeugung eines drahtgezogenen Materials mit einem Drahtdurchmesser von ∅ 0,3 mm, mit dem die Erweichungsbehandlung (absatzweise Behandlung (blanke Erweichungsbehandlung) oder kontinuierliche Behandlung) unter den in Tabelle 4 gezeigten Bedingungen durchgeführt wird, zur Erzeugung eines erweichten Materials mit Durchmesser ∅ 0,3 mm (Einzelleitung). Die Bedingungen für die absatzweise Behandlung zu diesem Zeitpunkt sind grundsätzlich ähnlich wie für die Proben 1-1 und 1-11 und die Bedingungen für die kontinuierliche Behandlung sind ähnlich wie für die Probe 1-2. 11 drahtgezogene Materien mit einem Leitungsdurchmesser von ∅ 0,3 mm, die somit erhalten sind, werden miteinander verdrillt, zur Erzeugung einer komprimierten Leitung mit 0,75 mm². Mit der erhaltenen komprimierten Leitung wird die Erweichungsbehandlung (absatzweise Behandlung oder kontinuierliche Behandlung) unter den in Tabelle 4 gezeigten Bedingungen durchgeführt, unter Erhalt eines erweichten Materials (komprimierte Leitung) mit 0,75 mm². Die Bedingungen für die Erweichungsbehandlung zu diesem Zeitpunkt sind grundsätzlich ähnlich wie für die Proben 2-1 oder 2-11, und die Bedingungen für die kontinuierliche Behandlung sind ähnlich wie jene für die Probe 2-2.
Für das somit erhaltene erweichte Material wurden die Zugfestigkeit (MPa), die 0,2% Dehngrenze (MPa), die Dehnung (%), Bruchdehnung, die elektrische Leitfähigkeit (% IACS), die Schlagresistenz (J/m) und die End-Sicherungsfestigkeit (N) auf ähnliche Weise wie oben beschrieben untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Mit einem drahtgezogenen Material mit einem Drahtdurchmesser von ∅ 1,9 mm, erhalten in dem Verfahren zur Erzeugung des drahtgezogenen Materials mit einem Drahtdurchmesser von ∅ 0,3 mm wie oben beschrieben wird die in Tabelle 4 angegebene Erweichungsbehandlung gleichermaßen wie die Erweichungsbehandlung durchgeführt, die mit dem erweichten Material mit Durchmesser ∅ 0,3 mm durchgeführt wird, unter Erzeugung eines erweichten Materials. Dieses erweichte Material wird als Probe verwendet zum Messen des Pittingpotenzials (V) und des Schutzpotenzials (V). Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Das Pittingpotenzial und das Schutzpotenzial wurden wie folgt gemessen. Zunächst wird eine Probe in eine wässrige Lösung aus 5 Massen-% NaOH (60°C) für eine vorbestimmte Zeit (1 Minute) zur Entfernung eines Passivierungsfilmes getaucht. Dann wird die Probe in eine wässrige Lösung aus 55 Massen-% HNO₃ für eine vorbestimmte Zeit (etwa 10 Sekunden) getaucht, gewaschen und neutralisiert und danach mit Wasser gewaschen. Die gewaschene Probe wird in eine elektrolytische Lösung (wässrige Lösung mit 5 Massen-% NaCl) getaucht und für eine vorbestimmte Zeit wird eine bestimmte Spannung auferlegt, zur Verursachung der Reduktion (–1,5 V, 5 Minuten). Danach wird das Potenzial gewobbelt, zum Messen des Pittingpotenzials und des Schutzpotenzials. Die Messungen werden verwendet, indem eine 3-Elektroden-eletrochemische Messzelle gebildet wird. Diese Zelle umfasst einen Behälter, in den eine elektrolytische Lösung gegossen wird, eine Referenzelektrode (RE): Ag/AgCl, eine Gegenelektrode (CE): Pt und eine Probe zum Messen, die in die elektrolytische Lösung getaucht werden. Die jeweiligen Enden von RE, CE und Probe werden mit einer kommerziell erhältlichen Potentiostat/Galvanostat-Anlage verbunden, und ein bestimmtes Potenzial wird wie oben beschrieben auferlegt, zum Messen einer Änderung des elektrischen Stromes. Das Pittingpotenzial betrifft das Potenzial, wenn der Strom, der 100 μA/cm² erreicht hat, sich zu erhöhen beginnt. Bezüglich des Schutzpotenzials wird, wenn der Strom 1 mA/cm² wird, das Potenzial in entgegengesetzte Richtung gewobbelt (hier Kathodenrichtung). Das Potenzial, bei dem der Strom 0 wird, ist das Schutzpotenzial. Ein kleinerer Absolutwert des Pittinpotenzials und ein kleinerer Absolutwert des Schutzpotenzials ergeben ein geringes Pitting, nämlich ausgezeichnete Korrosionsresistenz.
Wie in Tabelle 5 gezeigt ist, hat die Al-Legierungsleitung aus einer Legierung auf Al-Fe-Basis mit der spezifischen Zusammensetzung, und mit der die Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS, eine Dehnung von nicht weniger als 10%, eine 0,2% Dehngrenze von nicht weniger als 40 MPa und eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 110 MPa und hat demzufolge eine hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe Zähigkeit und hohe Festigkeit und ebenfalls ausgezeichnete Schlagresistenz und eine hohe Verbindungsfestigkeit mit einem Endbereich. Insbesondere ist aus einem Vergleich zwischen den Proben mit der gleichen Zusammensetzung ersichtlich, dass eine Probe, mit der die absatzweise Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit und mechanischen Eigenschaften wie Dehnung, Festigkeit und Schlagresistenz besser ist, als eine Probe, mit der die kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt ist. Aufgrund eines Vergleiches zwischen Proben mit der gleich Zusammensetzung ist im Gegensatz dazu ersichtlich, dass die Probe, mit der die kontinuierliche Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, einen kleineren Absolutwert des Pittingpotenzials und Absolutwert des Schutzpotenzials aufweist und ausgezeichnet bezüglich der Korrosionsresistenz ist im Vergleich zu der Probe, mit der die absatzweise Erweichungsbehandlung durchgeführt ist. Von einem Vergleich beispielsweise zwischen Probe 15 und 16 gemäß Tabelle 5 ist ersichtlich, dass von den Proben, die nahezu identisch bezüglich der Zugfestigkeit sind, die Probe mit einer höheren 0,2% Dehngrenze eine höhere End-Sicherungsfestigkeit aufweist.
Wie oben beschrieben hat eine abgedeckte elektrische Leitung, für die ein Al-Legierungsdraht aus einer Legierung auf Basis von Al-Fe mit einer spezifischen Zusammensetzung und mit dem eine Erweichungsbehandlung durchgeführt worden ist, eine hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe Zähigkeit und hohe Festigkeit ebenso wie eine ausgezeichnete Verbindungsfestigkeit mit einem Endbereich und genauso eine ausgezeichnete Schlagresistenz.
Daher wird erwartet, dass diese abgedeckte elektrische Leitung geeignet für einen Kabelbaum, insbesondere für einen Kabelbaum für ein Kraftfahrzeug verwendet werden kann.
Es ist zu beachten, dass das oben beschriebene Ausführungsbeispiel angemessen modifiziert werden kann, ohne den Umfang dieser Erfindung zu verlassen, und wird nicht durch die oben beschriebene Struktur beschränkt. Beispielsweise kann der Gehalt von Fe, Cu, Mg, Si, Nz, Ni, Mn, Ag, Cr, Zr jeweils innerhalb eines spezifischen Bereiches variieren. Weiterhin können die Größe und die Form der Leitung und die Anzahl der Leitungen zur Bildung eines Drilldrahtes geändert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Kabelbaum dieser Erfindung kann geeignet für Anwendungen eingesetzt werden, bei denen ein leichtes Gewicht ebenso wie hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit gewünscht sind, insbesondere für eine Leitung eines Kraftfahrzeuges zum Beispiel. Die abgedeckte elektrische Leitung dieser Erfindung, der Aluminiumlegierungsdraht dieser Erfindung oder der Aluminium-Drilldraht dieser Erfindung kann geeignet als elektrische Leitung dieses Kabelbaumes oder als ein Leiter für die elektrische Leitung verwendet werden. Weiterhin kann das Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß dieser Erfindung geeignet für die Herstellung der oben beschriebenen Aluminiumlegierungsleitung dieser Erfindung eingesetzt werden.
Beschreibung der Bezugszeichen

1 Drilldraht; 2 Isolationsabdeckschicht; 3 Endbereich; S Probe; w Gewicht; 20 End-Spannrahmen; 21 Leitungs-Spannrahmen

ZUSAMMENFASSUNG
Eine Aluminiumlegierung, Aluminiumlegierungsleitung, Aluminiumlegierung-Drilldraht, abgedeckte elektrische Leitung und ein Kabelbaum mit hoher Festigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit und ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung werden angegeben. Die Aluminiumlegierungsleitung umfasst nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen. Sie kann weiterhin nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 1,0 Massen-% insgesamt von zumindest einem Additivelement enthalten, ausgewählt aus Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr und Zr. Die Al-Legierungsleitung hat eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS und eine Dehnung von nicht weniger als 10%. Die Al-Legierungsleitung wird durch die aufeinanderfolgenden Schritte des Gießens, Walzens, Drahtziehens und Erweichungsbehandlung durchgeführt. Die Erweichungsbehandlung kann durchgeführt werden, unter Erhalt einer ausgezeichneten Zähigkeit wie Dehnung und Schlagresistenz und unter Verminderung des Bruchs der elektrischen Leitung in der Nähe eines terminalen Bereiches, wenn der Kabelbaum installiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-336549 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS Z 2241 [0054]

Claims

Aluminiumlegierungsleitung, die als Leiter verwendet wird, worin die Aluminiumlegierungsleitung nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, Al und Verunreinigungen, umfasst, worin die Aluminiumlegierungsleitung eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS aufweist und die Aluminiumlegierungsleitung eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.
Aluminiumlegierungsleitung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 1,0 Massen-% insgesmt von zumindest einem Additivelement, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag, Cr und Zr.
Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 2, worin die Aluminiumlegierungsleitung eine der folgenden Zusammensetzungen (1) bis (4) hat: (1) Zusammensetzung, umfassend nicht weniger als 0,90 und nicht mehr als 1,20 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,10 und nicht mehr als 0,25 Massen-% Mg und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen; (2) Zusammensetzung, umfassend nicht weniger als 1,01 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Mg, nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 0,2 Massen-% insgesamt von zumindest einem Element, ausgewählt aus Mn, Ni, Zr, Zn, Cr und Ag und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen; (3) Zusammensetzung, umfassend nicht weniger als 1,01 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen; und (4) Zusammensetzung, umfassend nicht weniger als 1,01 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe, nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Cu, zumindest eines von nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 Massen-% Mg und nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,3 Massen-% Si und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen.
Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend zumindest eines von Ti und B, worin der Gehalt als Massenverhältnis von Ti nicht weniger als 100 ppm und nicht mehr als 500 ppm ist und der Gehalt als Massenverhältnis von B nicht weniger als 10 ppm und nicht mehr als 50 ppm ist.
Aluminiumlegierungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin in einem Beobachtungsfeld von 2400 nm × 2600 nm, genommen aus einem Querschnitt der Aluminiumlegierungsleitung, die Zahl der Präzipitate, die im Beobachtungsfeld vorhanden sind und einen Kreisäquivalentdurchmesser von nicht mehr als 100 nm haben, nicht mehr als 10 ist.
Aluminiumlegierungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin in einem Beobachtungsfeld von 2400 nm × 2600 nm, genommen von einem Querschnitt der Aluminiumlegierungsleitung, die Zahl der Präzipitate, die im Beobachtungsfeld vorhanden sind und einen Kreisäquivalentdurchmesser von nicht mehr als 100 nm haben, mehr als 10 ist.
Aluminiumlegierungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Aluminiumlegierungsleitung eine 0,2% Dehngrenze von nicht weniger als 40 MPa hat.
Aluminiumlegierungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Aluminiumlegierungsleitung eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 110 MPa und nicht mehr als 200 MPa hat.
Aluminiumlegierungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die Aluminiumlegierungsleitung einen Leitungsdurchmesser von nicht weniger als 0,2 mm und nicht mehr als 1,5 mm hat.
Aluminiumlegierung-Drilldraht, gebildet durch Verdrillen einer Vielzahl von Aluminiumlegierungsleitungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 miteinander.
Bedeckte elektrische Leitung, umfassend als Leiter eine von einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, einen Aluminiumlegierungs-Drilldraht, gebildet durch Verdrillen einer Vielzahl der Aluminiumlegierungsleitungen miteinander, und eine komprimierte Leitung, gebildet durch Kompressionsformen des Drilldrahtes, und umfassend eine Isolationsabdeckschicht auf einer äußeren Peripherie des Leiters.
Kabelbaum, umfassend eine abgedeckte elektrische Leitung gemäß Anspruch 11 und einen Endbereich, der mit einem Ende der elektrischen Leitung verbunden ist.
Kabelbaum gemäß Anspruch 12, worin der Kabelbaum für ein Kraftfahrzeug verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung, die als Leiter verwendet wird, umfassend folgende Schritte: Bilden eines Gussmaterials durch Gießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung, umfassend nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen; Formen eines gewalzten Materials durch Durchführen des Walzens mit dem gegossenen Material; Formen eines drahtgezogenen Materials durch Durchführen eines Drahtziehens mit dem gewalzten Material; und Formen eines erweichten Materials durch Durchführen einer Erweichungsbehandlung mit dem drahtgezogenen Material; wobei die Erweichungsbehandlung mit dem drahtgezogenen Material durchgeführt wird, so dass das drahtgezogene Material, mit dem die Erweichungsbehandlung durchgeführt ist, eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 14, worin die geschmolzene Aluminiumlegierung weiterhin nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 1,0 Massen-% insgesamt von zumindest einem Additivelement enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mg, Si, Cu, Zn, Ni, Mn, Ag und Zr.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 14 oder 15, worin die Erweichungsbehandlung eine kontinuierliche Erweichungsbehandlung mit Hilfe einer energetischen oder kontinuierlichen Erweichungsbehandlung durch Hochfrequenzinjektionsheizen ist und in einer nichtoxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 16, worin bei der kontinuierlichen Erweichungsbehandlung eine Rate der Temperaturverminderung nach dem Erwärmen nicht weniger als 50°C/s ist.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 14 oder 15, worin die Erweichungsbehandlung eine absatzweise Behandlung unter Verwendung eines atmosphärischen Ofens ist und in einer nichtoxidierenden Atmosphäre und bei einer Atmosphärentemperatur von nicht weniger als 250°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß Anspruch 18, worin bei der absatzweisen Erweichungsbehandlung eine Rate der Temperaturverminderung nach dem Erwärmen nicht mehr als 50°C/s ist
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, worin die Schritte des Gießens und Walzens kontinuierlich zur Bildung eines kontinuierlich gegossenen und gewalzten Materials durchgeführt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20, worin das Gießen bei einer Kühlrate von nicht weniger als 1°C/s durchgeführt wird und das nach dem Gießen erhaltene Gussmaterial einen DAS-Wert von nicht mehr als 50 μm hat.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungsleitung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 21, umfassend folgende Schritte: Bilden eines Drilldrahtes durch Verdrillen einer Vielzahl der drahtgezogenen oder erweichten Materialien miteinander; und Bildung einer komprimierten Leitung mit einem vorbestimmten Leitungsdurchmesser durch Komprimieren des Drilldrahtes, worin die Erweichungsbehandlung mit dem der komprimierten Leitung durchgeführt wird.
Aluminiumlegierung, umfassend nicht weniger als 0,005 und nicht mehr als 2,2 Massen-% Fe und Rest, umfassend Al und Verunreinigungen, wobei die Aluminiumlegierung eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als 58% IACS hat und eine Dehnung von nicht weniger als 10% hat.