JP6034765B2 - Aluminum alloy plate for electrical connection parts and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車を始めとする電気を動力源とした各種電動輸送機器等に搭載されている電気機器(電池群、インバータ、モータ等)間または電気機器内部の部品間を、電気的に接続するバスバー等の電気接続部品に用いるアルミニウム合金板およびその製造方法に関するものである。 The present invention electrically connects between electric devices (batteries, inverters, motors, etc.) mounted on various electric transportation devices using electricity as a power source such as an electric vehicle or between components inside the electric device. The present invention relates to an aluminum alloy plate used for electrical connection parts such as a bus bar to be connected and a manufacturing method thereof.
電気自動車を始めとする電気を動力源とした各種電動輸送機器(ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、電気機関車等)には、電池群、インバータ、モータ等の各種の電気機器が搭載されている。そして、これらの電気機器間または電気機器内部の部品間を電気的に接続するにあたり、バスバー(bus−bar)と呼ばれる電気接続部品が使用されている。 Various electric devices such as a battery group, an inverter, and a motor are mounted on various electric transport devices (such as hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and electric locomotives) that use electricity as a power source, including electric vehicles. An electrical connection component called a bus-bar is used to electrically connect between these electrical devices or between components inside the electrical device.
このバスバーをボルト等の連結具により連結する場合、通電時の発熱によりバスバー1の連結部1a(図1参照)の変形(クリープ変形)が生じることにより、連結具の締め付けトルクが低下して、連結具が緩んだり外れたりするような事態が発生する。したがって、バスバー1は、高い耐クリープ性を備える必要がある。
また、電気機器の省スペース化(小型化)の要望を満たすため、バスバー1は、曲げ半径(R)が小さな湾曲部分を有する形状に設計される場合が多い。したがって、バスバー1は、曲げ加工性にも優れる必要がある。
When this bus bar is connected by a connecting tool such as a bolt, deformation (creep deformation) of the connecting
Further, in order to satisfy the demand for space saving (miniaturization) of electrical equipment, the bus bar 1 is often designed in a shape having a curved portion with a small bending radius (R). Therefore, the bus bar 1 needs to be excellent in bending workability.
さらに、バスバー1は、ボンディングワイヤ等の部材との接合が必要となる場合があり、当該場合は、バスバー1とボンディングワイヤの端部とを加圧しながら超音波を印加する超音波溶接といった方法が採用されている。ここで、バスバー1とボンディングワイヤとを強固に溶接するには、加圧する圧力および印加する超音波のパワーを大きくすればよいが、これらを大きくすると、バスバー1やボンディングワイヤが変形するといった不具合が生じてしまう。つまり、超音波溶接の溶接条件を制御するだけでは、溶接性の向上には限界がある。したがって、バスバー1自体を、溶接性の優れたものとする必要がある。
加えて、バスバー1は、電気を通さなければならないため、当然、導電性に優れる必要もある。
Further, the bus bar 1 may need to be bonded to a member such as a bonding wire. In this case, a method such as ultrasonic welding in which ultrasonic waves are applied while pressing the bus bar 1 and the end of the bonding wire is used. It has been adopted. Here, in order to firmly weld the bus bar 1 and the bonding wire, it is only necessary to increase the pressure to be applied and the power of the applied ultrasonic wave. However, if these are increased, there is a problem that the bus bar 1 and the bonding wire are deformed. It will occur. That is, there is a limit to improving the weldability only by controlling the welding conditions of ultrasonic welding. Therefore, the bus bar 1 itself needs to have excellent weldability.
In addition, since the bus bar 1 must conduct electricity, it is naturally necessary to have excellent conductivity.
これまで、上記のような条件を満たすバスバー等の電気接続部品に関し、銅を主体とした素材について検討されてきた。
しかしながら、近年、自動車の燃費を低減するために、自動車の軽量化、そして、自動車に搭載される電気機器の軽量化が求められている。
上記の事情を勘案し、銅よりも軽量であるアルミニウム合金からなる電気接続部品が提案されている。
Up to now, copper-based materials have been studied for electrical connection parts such as bus bars that satisfy the above conditions.
However, in recent years, in order to reduce the fuel consumption of automobiles, it is required to reduce the weight of automobiles and to reduce the weight of electrical devices mounted on automobiles.
In view of the above circumstances, an electrical connection component made of an aluminum alloy that is lighter than copper has been proposed.
例えば、特許文献1には、成分組成を特定するとともに、導電率および調質の条件を特定した電気接続部品用のアルミニウム合金が開示されている。そして、特許文献1には、当該アルミニウム合金は、導電性に優れるとともに、耐クリープ性にも優れると記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses an aluminum alloy for an electrical connection component in which a component composition is specified and conductivity and tempering conditions are specified. Patent Document 1 describes that the aluminum alloy has excellent conductivity and excellent creep resistance.
また、特許文献2には、電気接続部品用ではなく放熱部品用のアルミニウム合金板に関する技術ではあるが、成分組成が特定された鋳塊に、所定条件の均質化熱処理、熱間圧延、冷間圧延、最終焼鈍を施すアルミニウム合金板の製造方法が開示されている。そして、特許文献2には、当該製造方法で製造されたアルミニウム合金板は、プリント基板に要求される曲げ加工性を有すると記載されている。
さらに、特許文献3、4には、電気接続部品用ではなく自動車パネル用のアルミニウム合金板に関する技術ではあるが、Al−Mg−Si系合金(JIS6000系のAl合金)の曲げ加工性を向上させるために、集合組織を制御してCube方位分布密度を所定値とする技術(特許文献3)や、全ての結晶粒間の粒界長さの合計に対し、方位差が20°以下となる結晶粒間の粒界長さを特定する技術(特許文献4)が開示されている。 Further, in Patent Documents 3 and 4, although it is a technique related to an aluminum alloy plate for an automobile panel, not for an electrical connection component, the bending workability of an Al—Mg—Si based alloy (JIS6000 based Al alloy) is improved. Therefore, a technique (Patent Document 3) in which the texture is controlled and the Cube orientation distribution density is set to a predetermined value, or a crystal whose orientation difference is 20 ° or less with respect to the total grain boundary length between all crystal grains. A technique for specifying the grain boundary length between grains (Patent Document 4) is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、耐クリープ性の向上に着目した技術ではあるものの、曲げ加工性について全く考慮していない技術であることから(特許文献1の段落0010等参照)、当然、電気接続部品に要求される曲げ加工性を満足できなかった。したがって、特許文献1に開示された技術を電気接続部品に適用した場合、成形加工時に表面に曲げ割れが発生してしまう可能性がある。 However, although the technique disclosed in Patent Document 1 is a technique that focuses on the improvement of creep resistance, it is a technique that does not consider bending workability at all (see paragraph 0010 of Patent Document 1). Naturally, the bending workability required for electrical connection parts could not be satisfied. Therefore, when the technique disclosed in Patent Document 1 is applied to an electrical connection component, a bending crack may occur on the surface during molding.
また、特許文献2に開示された技術は、曲げ加工性の向上に着目した技術ではあるものの、耐クリープ性について全く考慮していない技術であることから(特許文献2の段落0001等参照)、当然、電気接続部品に要求される耐クリープ性を満足できなかった。したがって、特許文献2に開示された技術を電気接続部品に適用した場合、通電時の発熱によりバスバー1(電気接続部品1)の連結部1a(図1参照)が変形することで、連結部1aが部品から外れてしまう可能性がある。
Further, although the technique disclosed in
なお、特許文献3、4に開示された技術は、特許文献2と同様、曲げ加工性については考慮しているが、耐クリープ性について全く考慮していない技術であるとともに、電気接続部品用ではなく自動車パネル用の技術である。したがって、特許文献3、4に開示された技術は、電気接続部品に要求される耐クリープ性を満足できるものではない。
The techniques disclosed in Patent Documents 3 and 4 are similar to
そして、特許文献1〜4の記載からわかるように、アルミニウム合金板について、電気接続部品に要求される耐クリープ性と曲げ加工性とを両立させた技術は存在しない。
なお、この実情は、技術常識(金属から構成される板材の耐クリープ性を向上させるには強度を向上させる必要があるが、強度を向上させると板材の曲げ加工性が低下してしまう、つまり、耐クリープ性と曲げ加工性とはトレードオフの関係にある)に合致するものであり、当然のことであると考えられてきた。
As can be seen from the descriptions in Patent Documents 1 to 4, there is no technology that achieves both the creep resistance and the bending workability required for the electrical connection parts for the aluminum alloy plate.
In addition, this situation is technical common sense (in order to improve the creep resistance of a plate made of metal, it is necessary to improve the strength, but if the strength is improved, the bending workability of the plate will be reduced, that is, The creep resistance and the bending workability are in a trade-off relationship) and have been considered as a matter of course.
さらに、特許文献1〜4に開示された技術は、電気接続部品とボンディングワイヤ等の部材との溶接性について全く考慮していない技術であることから、これらの技術を電気接続部品に適用したとしても、優れた溶接性を得られない可能性がある。 Furthermore, since the technologies disclosed in Patent Documents 1 to 4 are technologies that do not consider weldability between the electrical connection component and a member such as a bonding wire, these technologies are applied to the electrical connection component. However, there is a possibility that excellent weldability cannot be obtained.
そこで、本発明は、導電性を保持しつつ、耐クリープ性および曲げ加工性に優れるとともに、さらに溶接性にも優れる電気接続部品用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the aluminum alloy plate for electrical connection components which is excellent in creep resistance and bending workability, and also excellent in weldability, and its manufacturing method, hold | maintaining electroconductivity.
前記課題を解決するため、本発明の発明者らは、電気接続部品用アルミニウム合金板の板表面における圧延方向の平均結晶粒径や、成分組成等が、耐クリープ性、曲げ加工性、導電性に大きな影響を与えることを見出すとともに、電気接続部品用アルミニウム合金板の板表面の十点平均粗さ(Rzjis)が、溶接性を左右することを見出し、本発明を創出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention determined that the average crystal grain size in the rolling direction on the plate surface of the aluminum alloy plate for electrical connection parts, the component composition, etc. are creep resistance, bending workability, conductivity. The present invention was created by finding that the ten-point average roughness (Rzjis) of the aluminum alloy plate for electrical connection parts affects the weldability.
すなわち、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、Si:0.3〜1.5質量%、Mg:0.3〜1.0質量%を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金で構成され、板表面における圧延方向の平均結晶粒径が150μm以下、十点平均粗さが4.0μm以下であり、導電率が45%以上、残留応力比が65%以上であることを特徴とする。 That is, the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention contains Si: 0.3 to 1.5% by mass, Mg: 0.3 to 1.0% by mass, and the remainder from Al and inevitable impurities. made is made of aluminum alloy, than the mean crystal grain size 150μm in the rolling direction of the plate surface, the average roughness ten points Ri der less 4.0 .mu.m, conductivity is 45% or more, the residual stress ratio is less than 65% characterized in that there.
この電気接続部品用アルミニウム合金板によれば、SiおよびMgの含有量を所定範囲に特定していることから、耐クリープ性を向上させることができるとともに、曲げ加工性や、電気接続部品に要求される導電率も確保することができる。また、板表面における圧延方向の平均結晶粒径を所定値以下に特定していることから、曲げ加工性を向上させることができる。
さらに、この電気接続部品用アルミニウム合金板によれば、十点平均粗さ(Rzjis)を所定値以下に特定していることから、ボンディングワイヤ等の部材と接する表面が十分に滑らかとなるため、優れた溶接性を確保することができる。
According to this aluminum alloy plate for electrical connection parts, since the content of Si and Mg is specified within a predetermined range, creep resistance can be improved, and bending workability and electrical connection parts are required. Conductivity can also be ensured. Moreover, since the average crystal grain size in the rolling direction on the plate surface is specified to be a predetermined value or less, the bending workability can be improved.
Furthermore, according to the aluminum alloy plate for electrical connection parts, since the ten-point average roughness (Rzjis) is specified to be a predetermined value or less, the surface in contact with a member such as a bonding wire becomes sufficiently smooth. Excellent weldability can be ensured.
また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、結晶方位分布関数解析による板表面のCube方位分布密度がランダム方位に対して20以上であることが好ましい。 In the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention, the Cube orientation distribution density on the plate surface by crystal orientation distribution function analysis is preferably 20 or more with respect to the random orientation.
この電気接続部品用アルミニウム合金板によれば、板表面のCube方位分布密度を所定値以上に特定していることから、より確実に、耐クリープ性を向上させるとともに、曲げ加工性を向上させることができる。 According to the aluminum alloy plate for electrical connection parts, since the Cube orientation distribution density on the plate surface is specified to be a predetermined value or more, the creep resistance is improved more reliably and the bending workability is improved. Can do.
また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、Cu:0.10質量%以下、Fe:0.50質量%以下、Ti:0.10質量%以下のうち少なくとも1種を含有してもよい。 Moreover, the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention contains at least one of Cu: 0.10% by mass or less, Fe: 0.50% by mass or less, and Ti: 0.10% by mass or less. Also good.
この電気接続部品用アルミニウム合金板によれば、Cu、Fe、Tiの含有量を所定値以下に規制していることから、曲げ加工性の向上という効果を確保しつつ、耐クリープ性の向上という効果をさらに確実なものとすることができる。 According to this aluminum alloy plate for electrical connection parts, since the content of Cu, Fe, Ti is regulated to a predetermined value or less, it is said that the creep resistance is improved while ensuring the effect of improving the bending workability. The effect can be further ensured.
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法は、前記した電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法であって、Si:0.3〜1.5質量%、Mg:0.3〜1.0質量%を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を製造する鋳造工程と、前記鋳塊に500〜570℃、1〜24時間の均質化熱処理を施す均質化熱処理工程と、前記均質化熱処理を施した鋳塊に圧延開始温度を350〜450℃とした複数のパスからなる圧延を施す熱間圧延工程と、500〜570℃、100秒以下保持する溶体化熱処理を施す溶体化熱処理工程と、を順に行う電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法であって、前記熱間圧延工程と前記溶体化熱処理工程との間、および、前記溶体化熱処理工程の後の少なくとも一方において冷間圧延を施す冷間圧延工程を含み、前記冷間圧延の総冷間加工率が35%以下であることを特徴とする。
また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法は、前記冷間圧延の総冷間加工率が20%以下であることが好ましい。
The method for producing an aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention is a method for producing an aluminum alloy plate for electrical connection parts as described above , wherein Si: 0.3 to 1.5 mass%, Mg: 0.3 to A casting process for producing an ingot by melting and casting an aluminum alloy containing 1.0% by mass and the balance being Al and inevitable impurities, and homogeneity at 500 to 570 ° C. for 1 to 24 hours in the ingot A homogenization heat treatment step for performing a heat treatment, a hot rolling step for subjecting the ingot subjected to the homogenization heat treatment to rolling comprising a plurality of passes at a rolling start temperature of 350 to 450 ° C., 500 to 570 ° C., 100 A solution heat treatment step of performing a solution heat treatment for holding for less than a second, in order, a method of manufacturing an aluminum alloy plate for electrical connection parts, between the hot rolling step and the solution heat treatment step, and Melting Including a cold rolling step of performing cold rolling in at least one of the body heat treatment step, wherein the total cold working rate of the cold rolling is 35% or less.
Moreover, it is preferable that the total cold work rate of the said cold rolling is 20% or less as for the manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection components which concerns on this invention.
この電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法によれば、使用するアルミニウム合金の成分組成を特定し、均質化熱処理、熱間圧延および溶体化熱処理の条件を特定するとともに、所定の総冷間加工率で冷間圧延を施すことにより、当該製造方法により製造される電気接続部品用アルミニウム合金板の板表面のCube方位分布密度を所定値以上、平均結晶粒径および十点平均粗さ(Rzjis)を所定値以下とすることができる。 According to this method for producing an aluminum alloy plate for electrical connection parts, the component composition of the aluminum alloy to be used is specified, the conditions for homogenization heat treatment, hot rolling and solution heat treatment are specified, and predetermined total cold working is performed. Cube orientation distribution density on the plate surface of the aluminum alloy plate for electrical connection parts manufactured by the manufacturing method is higher than a predetermined value, average crystal grain size and ten-point average roughness (Rzjis) Can be less than or equal to a predetermined value.
また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法は、前記各工程のうち最後の工程の後に、人工時効処理を施す人工時効処理工程を含んでもよい。
また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法は、前記アルミニウム合金が、Cu:0.10質量%以下、Fe:0.50質量%以下、Ti:0.10質量%以下のうち少なくとも1種を含有してもよい。
Moreover, the manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection parts which concerns on this invention may include the artificial aging treatment process of performing an artificial aging treatment after the last process among the said each process.
Moreover, the manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection components which concerns on this invention is the said aluminum alloy, Cu: 0.10 mass% or less, Fe: 0.50 mass% or less, Ti: 0.10 mass% or less. You may contain at least 1 sort (s) among them.
この電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法によれば、使用するアルミニウム合金のCu、Fe、Tiの含有量を所定値以下に規制することにより、当該製造方法により製造される電気接続部品用アルミニウム合金板の曲げ加工性の向上という効果を確保しつつ、耐クリープ性の向上という効果をさらに確実なものとすることができる。 According to this method for manufacturing an aluminum alloy plate for electrical connection parts, the content of Cu, Fe, Ti in the aluminum alloy to be used is regulated to a predetermined value or less, whereby aluminum for electrical connection parts manufactured by the manufacturing method is used. While ensuring the effect of improving the bending workability of the alloy plate, the effect of improving the creep resistance can be further ensured.
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、SiおよびMgの含有量を所定範囲に特定するとともに、板表面の平均結晶粒径および十点平均粗さ(Rzjis)を所定値以下に特定していることから、導電性を保持しつつ、耐クリープ性および曲げ加工性に優れるとともに、溶接性にも優れるので、電気接続部品として好適に使用することができる。 The aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention specifies the content of Si and Mg within a predetermined range, and specifies the average crystal grain size and ten-point average roughness (Rzjis) of the plate surface to be below a predetermined value. Therefore, while maintaining conductivity, it is excellent in creep resistance and bending workability, and is also excellent in weldability, so that it can be suitably used as an electrical connection component.
また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法によれば、使用するアルミニウム合金の組成を特定し、均質化熱処理、熱間圧延および溶体化熱処理の条件を特定するとともに、所定の総冷間加工率で冷間圧延を施すことにより、導電性を保持しつつ、耐クリープ性および曲げ加工性に優れるとともに、溶接性にも優れる電気接続部品用アルミニウム合金板を製造することができる。 Further, according to the method for manufacturing an aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention, the composition of the aluminum alloy to be used is specified, the conditions for the homogenization heat treatment, hot rolling and solution heat treatment are specified, By performing cold rolling at the total cold work rate, it is possible to produce an aluminum alloy plate for electrical connection parts that has excellent creep resistance and bending workability while maintaining conductivity, and also has excellent weldability. .
以下、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板およびその製造方法を実施するための形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, the form for implementing the aluminum alloy plate for electrical connection components which concerns on this invention, and its manufacturing method is demonstrated in detail.
[電気接続部品用アルミニウム合金板]
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板(以下、適宜、「アルミニウム合金板」という)は、所定量のSiおよびMgを含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金で構成され、板表面の平均結晶粒径および十点平均粗さ(Rzjis)が所定値以下であることを特徴とする。
また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、板表面のCube方位分布密度がランダム方位に対して所定値以上であることが好ましく、Cu、Fe、Tiの含有量が所定値以下であることが好ましい。
[Aluminum alloy plate for electrical connection parts]
The aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention (hereinafter, appropriately referred to as “aluminum alloy plate”) contains a predetermined amount of Si and Mg, and the balance is composed of an aluminum alloy composed of Al and inevitable impurities, The average crystal grain size and ten-point average roughness (Rzjis) of the plate surface are not more than predetermined values.
In the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention, the Cube orientation distribution density on the plate surface is preferably a predetermined value or more with respect to the random orientation, and the contents of Cu, Fe, and Ti are not more than the predetermined value. Preferably there is.
以下、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の各合金成分、平均結晶粒径、十点平均粗さ(Rzjis)、および板表面のCube方位分布密度について数値限定した理由を説明する。 Hereinafter, the reason why the respective alloy components, the average crystal grain size, the ten-point average roughness (Rzjis), and the Cube orientation distribution density on the plate surface are numerically limited will be described.
(Si:0.3〜1.5質量%)
Siは、Mgとともに溶体化熱処理後の人工時効処理時に時効析出物を形成する。Siが高温環境下での転位の移動を阻害することで、耐クリープ性を向上させるため、Siは、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板に必須の元素である。
Siの含有量が0.3質量%未満では、所望の耐クリープ性を得られない。一方、Siの含有量が1.5質量%を超えると、粗大な晶出物、析出物が形成されて、特に曲げ加工性が劣化したり、導電性が低下したりしてしまう。
したがって、Siの含有量は0.3〜1.5質量%である。
なお、曲げ加工性と耐クリープ性の向上および導電性の確保という効果をより確実なものとするため、Siの含有量は0.4〜1.5質量%であることが好ましく、0.5〜1.3質量%であることがさらに好ましい。
(Si: 0.3-1.5% by mass)
Si forms aging precipitates together with Mg during the artificial aging treatment after solution heat treatment. Since Si inhibits the movement of dislocations in a high temperature environment and improves creep resistance, Si is an essential element in the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention.
If the Si content is less than 0.3% by mass, desired creep resistance cannot be obtained. On the other hand, if the Si content exceeds 1.5% by mass, coarse crystallized substances and precipitates are formed, and particularly bending workability is deteriorated or conductivity is deteriorated.
Therefore, the Si content is 0.3 to 1.5 mass%.
The Si content is preferably 0.4 to 1.5% by mass in order to ensure the effects of improving bending workability and creep resistance and ensuring conductivity. More preferably, it is -1.3 mass%.
(Mg:0.3〜1.0質量%)
Mgは、Siとともに溶体化熱処理後の人工時効処理時に時効析出物を形成する。Mgが高温環境下での転位の移動を阻害することで、耐クリープ性を向上させるため、Mgは、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板に必須の元素である。
Mgの含有量が0.3質量%未満では、所望の耐クリープ性を得られない。一方、Mgの含有量が1.0質量%を超えると、粗大な晶出物、析出物が形成されて、特に曲げ加工性を劣化させる。
したがって、Mgの含有量は0.3〜1.0質量%である。
なお、曲げ加工性と耐クリープ性の向上という効果をより確実なものとするため、Mgの含有量は0.5〜0.8質量%であることが好ましい。
(Mg: 0.3-1.0% by mass)
Mg forms an aging precipitate during the artificial aging treatment after solution heat treatment with Si. Since Mg inhibits the movement of dislocations under a high temperature environment and improves creep resistance, Mg is an essential element for the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention.
If the Mg content is less than 0.3% by mass, desired creep resistance cannot be obtained. On the other hand, when the Mg content exceeds 1.0% by mass, coarse crystallized substances and precipitates are formed, and bending workability is particularly deteriorated.
Therefore, the Mg content is 0.3 to 1.0 mass%.
In addition, in order to make the effect of improvement of bending workability and creep resistance more reliable, the content of Mg is preferably 0.5 to 0.8% by mass.
(不可避的不純物)
不可避的不純物として、Cu、Fe、Ti等が本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。詳細には、Cu:0.10質量%以下、Fe:0.50質量%以下、Ti:0.10質量%以下のうち少なくとも1種を含有してもよい。
理由としては、Cuの含有量が0.10質量%を超えると曲げ加工性が低下してしまうからである。また、Feの含有量が0.50質量%を超えると、曲げ加工性または耐蝕性が低下してしまうからである。また、Tiの含有量が0.10質量%を超えると、導電性が低下してしまうからである。
なお、Cu、Fe、Tiについては、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。
(Inevitable impurities)
As an unavoidable impurity, Cu, Fe, Ti, or the like may be contained within a range that does not hinder the effects of the present invention. In detail, you may contain at least 1 sort (s) among Cu: 0.10 mass% or less, Fe: 0.50 mass% or less, and Ti: 0.10 mass% or less.
The reason is that if the Cu content exceeds 0.10% by mass, the bending workability deteriorates. Moreover, it is because bending workability or corrosion resistance will fall when content of Fe exceeds 0.50 mass%. Moreover, it is because electroconductivity will fall when content of Ti exceeds 0.10 mass%.
In addition, about Cu, Fe, and Ti, if it does not exceed the above-mentioned predetermined content, not only the case where it is contained as an unavoidable impurity but also the case where it is actively added, the effect of the present invention is achieved. I do not disturb.
そして、Cu、Fe、Tiは、スクラップや再生地金(例えば、ブレージングシート等のクラッド材用のアルミニウム合金材の屑等)にある程度含有していることから、製造(溶解)時にスクラップや再生地金を、アルミニウム合金板におけるCu、Fe、Tiの含有量が前記範囲以下(または未満)となる程度で配合することができ、原料コストを低減することができる。
また、不可避的不純物として、本発明の効果を妨げない程度に、Cu、Fe、Ti以外の元素(例えば、Cr、Zn、Zr、V、Ni、Sn、In、Mn、Gaなど)がそれぞれ0.05質量%以下程度の範囲で含まれていてもよい。
Cu, Fe, and Ti are contained to some extent in scrap and recycled metal (for example, scraps of aluminum alloy material for clad materials such as brazing sheets). Gold can be blended to such an extent that the content of Cu, Fe, and Ti in the aluminum alloy plate is not more than the above range (or less), and the raw material cost can be reduced.
Further, as unavoidable impurities, elements other than Cu, Fe, and Ti (for example, Cr, Zn, Zr, V, Ni, Sn, In, Mn, Ga, etc.) are 0 to the extent that the effects of the present invention are not hindered. .05% by mass or less may be included.
(圧延方向の平均結晶粒径:150μm以下)
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、板表面における圧延方向の平均結晶粒径が、150μm以下とする。
圧延方向の平均結晶粒径が150μm以下であると、曲げ加工性を向上させ、曲げ加工時における表面の品質を向上させることができる。一方、圧延方向の平均結晶粒径が150μmを超えると曲げ加工時における表面に肌荒れや亀裂が発生する可能性が高くなる。
なお、圧延方向の平均結晶粒径については、曲げ加工性の向上という効果をより確実なものとするため、好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下である。また、圧延方向の平均結晶粒径については、過度に小さくしようとすると、製造条件が厳しくなり生産性の低下を招くため、10μm以上が好ましい。
(Average grain size in rolling direction: 150 μm or less)
The aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention has an average crystal grain size in the rolling direction on the plate surface of 150 μm or less.
When the average crystal grain size in the rolling direction is 150 μm or less, the bending workability can be improved, and the surface quality during bending can be improved. On the other hand, if the average crystal grain size in the rolling direction exceeds 150 μm, the possibility of rough skin and cracks on the surface during bending increases.
The average crystal grain size in the rolling direction is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less in order to ensure the effect of improving the bending workability. Further, the average crystal grain size in the rolling direction is preferably 10 μm or more because manufacturing conditions become stricter and productivity is lowered when trying to make it excessively small.
圧延方向の平均結晶粒径は、次の方法により測定することができる。
アルミニウム合金板の表面を0.05〜0.1mm機械研磨、電解エッチングし、水洗・乾燥した後に、光学顕微鏡にて100倍で写真撮影する。そして、この顕微鏡写真から圧延方向に切片法を用いて平均結晶粒径の値を算出する。なお、切片法を用いた測定では、1測定ライン長さを0.95mmとし、1視野当たり各3本で合計5視野を観察することにより、全測定ライン長さを0.95×15mmとする。
The average crystal grain size in the rolling direction can be measured by the following method.
The surface of the aluminum alloy plate is mechanically polished by 0.05 to 0.1 mm, electrolytically etched, washed with water and dried, and then photographed at 100 times with an optical microscope. And the value of an average crystal grain diameter is computed from this micrograph using the intercept method in the rolling direction. In the measurement using the intercept method, one measurement line length is 0.95 mm, and the total measurement line length is 0.95 × 15 mm by observing a total of five fields per three fields. .
なお、圧延方向の平均結晶粒径は、アルミニウム合金板の製造工程における熱間圧延開始温度、圧延終了温度等を制御することによって達成される。 The average grain size in the rolling direction is achieved by controlling the hot rolling start temperature, the rolling end temperature, etc. in the production process of the aluminum alloy sheet.
(十点平均粗さ:4.0μm以下)
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、十点平均粗さ(Rzjis)が、4.0μm以下とする。なお、十点平均粗さとは、JISB0601:2001に規定されている粗さパラメータであり、基準長さにおける最も高い山頂から5番目までの山頂の標高(Yp)の絶対値の平均値と、最も低い谷底から5番目までの谷底の標高(Yv)の絶対値の平均値との和を求めた値である。
(10-point average roughness: 4.0 μm or less)
The aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention has a ten-point average roughness (Rzjis) of 4.0 μm or less. The ten-point average roughness is a roughness parameter defined in JIS B0601: 2001, and is the average of the absolute values of the altitudes (Yp) of the highest peak to the fifth peak in the reference length, This is a value obtained by summing up the absolute values of the elevations (Yv) of the bottom valley from the lowest valley bottom to the fifth.
十点平均粗さ(Rzjis)が4.0μm以下であると、超音波溶接といった溶接方法によりバスバー等の電気接続部品とボンディングワイヤ等の部材とを溶接する際、表面が十分に滑らかであることにより、溶接後の接合界面においてボイドの発生が抑制され、接合強度が低下しないことから、優れた溶接性を確保することができる。一方、十点平均粗さ(Rzjis)が4.0μmを超えると、バスバー等の電気接続部品とボンディングワイヤ等の部材とを溶接する際、接合界面においてボイドが発生し、接合強度の低下を招き、溶接性を低下させてしまう。
なお、十点平均粗さ(Rzjis)については、溶接性の向上という効果をより確実なものとするため、好ましくは3.0μm以下である。また、十点平均粗さ(Rzjis)については、小さければ小さいほど好ましい。
When the ten-point average roughness (Rzjis) is 4.0 μm or less, the surface must be sufficiently smooth when welding electrical connection parts such as bus bars and members such as bonding wires by a welding method such as ultrasonic welding. Therefore, generation of voids at the joint interface after welding is suppressed and joint strength does not decrease, so that excellent weldability can be ensured. On the other hand, if the ten-point average roughness (Rzjis) exceeds 4.0 μm, voids are generated at the joint interface when welding electrical connection parts such as bus bars and members such as bonding wires, leading to a reduction in joint strength. , Will deteriorate the weldability.
In addition, about 10-point average roughness (Rzjis), in order to make the effect of the improvement of weldability more reliable, it is preferably 3.0 μm or less. Further, the ten-point average roughness (Rzjis) is preferably as small as possible.
十点平均粗さ(Rzjis)は、JISB0601:2001の規定に準じて、市販の測定器を用いて測定することができる。
なお、十点平均粗さは、冷間圧延工程の冷間圧延ロール表面の十点平均粗さと総冷間加工率を制御することによって達成される。
Ten-point average roughness (Rzjis) can be measured using a commercially available measuring instrument in accordance with the provisions of JIS B0601: 2001.
The ten-point average roughness is achieved by controlling the ten-point average roughness and the total cold working rate on the surface of the cold rolling roll in the cold rolling process.
(Cube方位分布密度:20以上)
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の板表面におけるCube方位分布密度はランダム方位に対して20以上とするのが好ましい。
板表面におけるCube方位分布密度が20以上であることにより、電気接続部品に要求される耐クリープ性と曲げ加工性とを確実に両立させることができる。一方、板表面におけるCube方位分布密度が20未満であると、曲げ加工性が若干低下してしまう。
なお、耐クリープ性および曲げ加工性の向上という効果をより確実なものとするため、Cube方位分布密度は、好ましくは30以上である。
(Cube orientation distribution density: 20 or more)
The Cube orientation distribution density on the plate surface of the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention is preferably 20 or more with respect to the random orientation.
When the Cube orientation distribution density on the surface of the plate is 20 or more, the creep resistance and the bending workability required for the electrical connection component can be reliably achieved. On the other hand, if the Cube orientation distribution density on the plate surface is less than 20, the bending workability is slightly lowered.
Note that the Cube orientation distribution density is preferably 30 or more in order to ensure the effect of improving creep resistance and bending workability.
なお、一般的な製造方法によれば、Cube方位分布密度は20未満となるが、これは板表面の結晶方位が比較的ランダムであることを示す。
一方、本発明が規定するように、Cube方位分布密度を20以上とすると、つまり、Cube方位が一定量以上集積すると、隣り合う結晶粒との方位差の小さい小角粒界の割合が大きくなり、変形時の粒界段差を小さく、あるいは生じなくさせる。
また、Cube方位においては、他の方位と比較して均一なすべり変形が可能になることからせん断帯の形成が抑制される。
この結果、曲げ加工の際に割れの起点あるいは伝播経路となる粒界段差や結晶粒内でのせん断帯形成が抑制されるため、Cube方位分布密度を20以上とすることにより、曲げ加工性を改善(向上)できる。
なお、過度にCube方位分布密度を高めようとすると、製造条件が厳しくなり生産性の低下を招くため、Cube方位分布密度は100以下であるのが好ましい。
According to a general manufacturing method, the Cube orientation distribution density is less than 20, which indicates that the crystal orientation of the plate surface is relatively random.
On the other hand, as specified by the present invention, when the Cube orientation distribution density is 20 or more, that is, when the Cube orientation is accumulated more than a certain amount, the proportion of small-angle grain boundaries having a small orientation difference between adjacent crystal grains increases. Reduce or eliminate grain boundary step during deformation.
In addition, in the Cube orientation, since a uniform slip deformation is possible compared to other orientations, formation of a shear band is suppressed.
As a result, since the formation of a shear boundary in the grain boundary step and the crystal grain which becomes the starting point or propagation path of the crack during bending is suppressed, the bending workability can be improved by setting the Cube orientation distribution density to 20 or more. Can improve (improve).
If the Cube orientation distribution density is excessively increased, the manufacturing conditions become severe and the productivity is lowered. Therefore, the Cube orientation distribution density is preferably 100 or less.
また、Cube方位分布密度を20以上とすることで、同一レベルの耐力で比較した場合にも、電気接続部品に要求される耐クリープ性を良好にすることができる。この理由については必ずしも明確とはなっていないが、Cube方位はテイラー因子が小さく、転位の運動量が少ないことが知られており(崔祺ほか:軽金属,49(1999), P.583)、高温保持中の回復が抑制されることによるものと推定される。 Further, by setting the Cube orientation distribution density to 20 or more, even when compared with the same level of proof stress, the creep resistance required for the electrical connection component can be improved. The reason for this is not necessarily clear, but the Cube orientation is known to have a small Taylor factor and a small amount of dislocation momentum (Tatsumi et al .: Light Metals, 49 (1999), P. 583). It is presumed that the recovery during holding is suppressed.
本発明では、Cube方位分布密度を規定するに際し、結晶方位分布関数解析(以下、適宜、「ODF解析」という)によるCube方位分布密度で規定する。 In the present invention, the Cube orientation distribution density is defined by the Cube orientation distribution density by crystal orientation distribution function analysis (hereinafter referred to as “ODF analysis” as appropriate).
ODF解析によるCube方位分布密度は、Cube方位をランダム方位(標準サンプルの無配向性のAl粉末試料)からの比(無次元)で表すため、広い範囲を定量的に表現できる。これに対し、積分強度による測定では、面内(100面)の回転方位を分離できないため、純粋なCube方位だけを抽出できない。 The Cube orientation distribution density by ODF analysis can express a wide range quantitatively because the Cube orientation is represented by a ratio (dimensionalless) from a random orientation (non-oriented Al powder sample of a standard sample). On the other hand, in the measurement based on the integrated intensity, since the in-plane (100 plane) rotational orientation cannot be separated, only a pure Cube orientation cannot be extracted.
このアルミニウム合金板の板表面におけるODF解析によるCube方位分布密度の測定は、例えば、株式会社リガク製のX線回折装置[型式「リガクRAD−rX」(Ru−200B)]を用い、板表面を計測することで行なう。上記X線回折装置は不完全極点図によるODF解析が可能である。即ち、schluzの反射法により、{100}面、{111}面の不完全極点図を作成し、Bungeの反復級数展開法(positivity法)を適用してODF解析を実施し、Cube方位分布密度を求めることができる。 The measurement of the Cube orientation distribution density by ODF analysis on the plate surface of this aluminum alloy plate is performed using, for example, an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation [model “Rigaku RAD-rX” (Ru-200B)]. This is done by measuring. The X-ray diffractometer can perform ODF analysis with an incomplete pole figure. That is, incomplete pole figures of {100} plane and {111} plane are created by schluz reflection method, ODF analysis is performed by applying Bunge's iterative series expansion method (positivity method), and Cube orientation distribution density Can be requested.
なお、アルミニウム合金板に曲げ加工を施す際における曲げ方向とCube方位(配向方向)との関係について、板のCube方位が板の曲げ方向と平行になるように(板の曲げ加工方向を素材板の圧延方向と平行あるいは直角にして)曲げ加工した場合には、変形中のCube方位が安定となり、良好な曲げ加工性が得られる。板のCube方位は90度回転しても同一の構造であるため、0度、90度の区別が無い。このため、板の曲げ加工方向を素材板の圧延方向と平行あるいは直角としても、Cube方位は同じ構造となり、良好な曲げ加工性が得られる。
ただし、板の圧延方向が板の曲げ方向と45度の方向になるなど、上記二つの方向以外の板の曲げ方向と板のCube方位(配行方向)との関係では、Cube方位は変形中に回転し、結晶方位がランダム化して、曲げ加工性が劣る可能性があるため、曲げ加工を施す際における板の曲げ方向は、上記二つの方向とすることが好ましい。
The relationship between the bending direction and the Cube orientation (orientation direction) when bending the aluminum alloy plate is set so that the Cube orientation of the plate is parallel to the bending direction of the plate (the bending direction of the plate is the material plate). When the material is bent (parallel or perpendicular to the rolling direction), the Cube orientation during deformation becomes stable, and good bending workability is obtained. Since the Cube orientation of the plate has the same structure even when rotated 90 degrees, there is no distinction between 0 degrees and 90 degrees. For this reason, even if the bending direction of the plate is parallel or perpendicular to the rolling direction of the material plate, the Cube orientation has the same structure, and good bending workability can be obtained.
However, in the relationship between the bending direction of the plate other than the above two directions and the Cube orientation (distribution direction) of the plate, such as the rolling direction of the plate being 45 degrees with the bending direction of the plate, the Cube orientation is being deformed. Since the crystal orientation is randomized and the bending workability may be inferior, it is preferable that the bending direction of the plate when bending is the above two directions.
なお、板表面におけるCube方位分布密度の調整は、アルミニウム合金板におけるSiの含有量、Mgの含有量、アルミニウム合金板の製造工程における熱間圧延条件、および冷間圧延の総冷間加工率の規制によって達成される。 In addition, adjustment of the Cube orientation distribution density on the plate surface is performed by adjusting the Si content in the aluminum alloy plate, the Mg content, the hot rolling conditions in the manufacturing process of the aluminum alloy plate, and the total cold work rate of the cold rolling. Achieved by regulation.
(導電率:45.0%IACS以上)
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の導電率は、45.0%IACS以上であるのが好ましい。
導電率が45.0%IACS以上であると、電気接続部品としての導電性能を確保することができる。一方、電気抵抗が高い、すなわち導電率が45.0%IACS未満であると、所望の電流を流すために電気接続部品の断面積を増加させる必要が生じ、部品重量の増加に繋がってしまう。
なお、導電率については、高ければ高いほどよく、好ましくは47.0%IACS以上、さらに好ましくは50.0%IACS以上である。
(Conductivity: 45.0% IACS or higher)
The electrical conductivity of the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention is preferably 45.0% IACS or more.
When the electrical conductivity is 45.0% IACS or more, the electrical conductivity as an electrical connection component can be ensured. On the other hand, if the electrical resistance is high, that is, the conductivity is less than 45.0% IACS, it is necessary to increase the cross-sectional area of the electrical connection component in order to pass a desired current, leading to an increase in the component weight.
The conductivity is preferably as high as possible, preferably 47.0% IACS or more, and more preferably 50.0% IACS or more.
なお、導電率の調整は、アルミニウム合金板におけるSiの含有量、Mgの含有量、アルミニウム合金板の製造工程における均質化熱処理条件、溶体化熱処理条件、人工時効処理条件を制御することによって達成される。
なお、導電率を高くしすぎると、すなわち過度な固溶量減少および析出物粗大化が生じることにより耐クリープ性が低下する傾向にあるため、導電率は60%IACS以下であるのが好ましい。
The adjustment of conductivity is achieved by controlling the Si content, Mg content, homogenization heat treatment conditions, solution heat treatment conditions, and artificial aging conditions in the aluminum alloy sheet manufacturing process. The
If the conductivity is too high, that is, the creep resistance tends to decrease due to excessive decrease in the amount of solid solution and coarsening of precipitates, the conductivity is preferably 60% IACS or less.
(耐力:130MPa以上)
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の耐力(0.2%耐力)は、130MPa以上であることが好ましい。
耐力が130MPa以上であると、電気接続部品に要求される耐クリープ性を確保することができる。一方、耐力が130MPa未満であると、耐クリープ性が低下してしまう。
なお、耐クリープ性の確保という効果をより確実なものとするため、耐力は、好ましくは175MPa以上、さらに好ましくは180MPa以上である。
(Yield strength: 130 MPa or more)
The proof stress (0.2% proof stress) of the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention is preferably 130 MPa or more.
When the proof stress is 130 MPa or more, the creep resistance required for the electrical connection parts can be ensured. On the other hand, when the yield strength is less than 130 MPa, the creep resistance is lowered.
In order to secure the effect of ensuring creep resistance, the yield strength is preferably 175 MPa or more, and more preferably 180 MPa or more.
なお、耐力の調整は、アルミニウム合金板におけるSiの含有量、Mgの含有量、アルミニウム合金板の製造工程における均質化熱処理条件、溶体化処理条件および人工時効処理条件によって達成される。 The adjustment of the proof stress is achieved by the Si content in the aluminum alloy plate, the Mg content, the homogenization heat treatment condition, the solution treatment condition and the artificial aging treatment condition in the production process of the aluminum alloy sheet.
(電気接続部品)
電気接続部品とは、複数の部材を電気的に接続する部品である。具体的には、電気接続部品とは、電気を動力源とした各種電動輸送機器等に搭載されている、電池群、インバータ、モータ等の各種の電気機器間または電気機器内部の部品間を電気的に接続するバスバーである。また、電気接続部品とは、ボンディングワイヤ等の部材を表面に接合することが要求される部品でもある。
そして、電気接続部品は、形状について特に限定されないが、所定の厚さを有するとともに、板状・角材状を呈する部品である。例えば、電気接続部品は、図1に示すような形状を呈する部品である。
(Electrical connection parts)
The electrical connection component is a component that electrically connects a plurality of members. Specifically, an electrical connection component is an electrical connection between various electrical devices such as battery groups, inverters, motors, etc., or between components within an electrical device, which are mounted on various electric transportation devices that use electricity as a power source. It is a bus bar that is connected to each other. The electrical connection component is also a component required to bond a member such as a bonding wire to the surface.
And although an electrical connection component is not specifically limited about a shape, while it has predetermined thickness, it is a component which exhibits plate shape and square material shape. For example, the electrical connection component is a component having a shape as shown in FIG.
ここで、アルミニウムは銅よりも導電率が低いことから、導電性能を確保するために、アルミニウム合金製の電気接続部品は、銅製の電気接続部品と比較して断面積を大きくしなければならない。部品の設置面積を考慮した場合には部品の幅寸法の増加は困難な場合が多く、板厚が増加することとなる。一般的に板厚が増加した場合には、曲げ表面での変形量が大きくなることから、アルミニウム合金から構成される電気接続部品には、曲げ加工時における曲げ割れの発生という問題が生じる、つまり、曲げ加工性を向上させなければならないという課題が明確に現れることとなる。
言い換えると、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板は、厚さが1.5mm以上、特に、1.8〜5.0mmの電気接続部品に適用するのが好ましく、顕著な効果(耐クリープ性および曲げ加工性の両立という効果)を発揮することとなる。
Here, since aluminum has a lower electrical conductivity than copper, in order to ensure conductive performance, the electrical connection component made of aluminum alloy must have a larger cross-sectional area than the electrical connection component made of copper. When considering the installation area of the component, it is often difficult to increase the width of the component, and the plate thickness increases. In general, when the plate thickness is increased, the amount of deformation on the bending surface increases, so that there is a problem of occurrence of bending cracks during bending in electrical connection parts made of aluminum alloys. The problem that the bending workability must be improved clearly appears.
In other words, the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention is preferably applied to an electrical connection part having a thickness of 1.5 mm or more, in particular, 1.8 to 5.0 mm. Effect of achieving both compatibility and bending workability).
[人工時効処理が施される前の状態の電気接続部品用アルミニウム合金板]
ここまで、人工時効処理が施された後の状態のアルミニウム合金板(以下、適宜、「人工時効処理後のアルミニウム合金板」という)を説明したが、人工時効処理の前後において、各合金成分は勿論のこと、前記した平均結晶粒径、十点平均粗さ、Cube方位の値についてもほとんど変化しない。
よって、人工時効処理が施される前の状態のアルミニウム合金板(以下、適宜、「人工時効処理前のアルミニウム合金板」という)であっても、前記した要件をみたせば、人工時効処理後のアルミニウム合金板として示した効果と同様の効果を奏することができる。
なお、人工時効処理前のアルミニウム合金板は、人工時効処理後のアルミニウム合金板よりも成形し易いことから、人工時効処理前のアルミニウム合金板を購入したユーザーが、所望の成形処理を施した後で後記する人工時効処理を施す、という使用態様が考えられる。
[Aluminum alloy plate for electrical connection parts before artificial aging treatment]
Up to this point, an aluminum alloy plate in a state after being subjected to artificial aging treatment (hereinafter referred to as “aluminum alloy plate after artificial aging treatment” as appropriate) has been described. Of course, the values of the average crystal grain size, the ten-point average roughness, and the Cube orientation are hardly changed.
Therefore, even if it is an aluminum alloy plate in a state before being subjected to artificial aging treatment (hereinafter referred to as “aluminum alloy plate before artificial aging treatment” as appropriate), if the above-mentioned requirements are satisfied, after the artificial aging treatment, The effect similar to the effect shown as the aluminum alloy plate can be obtained.
In addition, since the aluminum alloy plate before the artificial aging treatment is easier to form than the aluminum alloy plate after the artificial aging treatment, the user who purchased the aluminum alloy plate before the artificial aging treatment has performed the desired forming treatment. A use mode in which an artificial aging treatment described later is performed can be considered.
次に、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法について図2を参照しながら説明する。
[電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法]
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法は、鋳造工程S1と、均質化熱処理工程S2と、熱間圧延工程S3と、溶体化熱処理工程S4と、を含むとともに、冷間圧延工程SR(SR1、SR2)を、熱間圧延工程S3と溶体化熱処理工程S4との間、および、溶体化熱処理工程S4の後の少なくとも一方に含むことを特徴とする。また、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法は、さらに人工時効処理工程S5を含むことが好ましい。
以下、前記各工程を中心に説明する。
Next, the manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention will be described with reference to FIG.
[Method for producing aluminum alloy sheet for electrical connection parts]
The method for producing an aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention includes a casting step S1, a homogenization heat treatment step S2, a hot rolling step S3, and a solution heat treatment step S4, and a cold rolling step. SR (SR1, SR2) is included in at least one of between the hot rolling step S3 and the solution heat treatment step S4 and after the solution heat treatment step S4. Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection components which concerns on this invention further includes artificial aging treatment process S5.
Hereinafter, the respective steps will be mainly described.
(鋳造工程)
鋳造工程S1では、前記の成分組成であるアルミニウム合金を溶解し、DC鍛造法等の公知の鋳造法により鋳造し、アルミニウム合金の固相線温度未満まで冷却して厚さ400〜600mm程度の鋳塊とし、必要に応じて面削を行う。
(Casting process)
In the casting step S1, an aluminum alloy having the above component composition is melted, cast by a known casting method such as a DC forging method, cooled to below the solidus temperature of the aluminum alloy, and cast to a thickness of about 400 to 600 mm. Make a lump and chamfer as necessary.
(均質化熱処理工程)
均質化熱処理工程S2では、鋳造工程S1で鋳造した鋳塊を圧延する前に、所定温度で均質化熱処理(均熱処理)を施す。鋳塊に均質化熱処理を施すことによって、内部応力が除去され、鋳造時に偏析した溶質元素が均質化され、また、鋳造冷却時やそれ以降に析出した金属間化合物が成長する。
均質化熱処理工程S2における熱処理温度(鋳塊温度)は500〜570℃である。熱処理温度が500℃未満では、鋳造時に晶出したSiあるいはMgが未固溶のまま残存し、溶体化熱処理および人工時効処理後に適度な析出物分布を得ることができず、耐力および耐クリープ性が低下する。一方、570℃を超えると、鋳塊の表面で局部的な溶融(バーニング)が生じてしまう。さらに好ましくは、560℃以下である。
均質化熱処理工程S2における熱処理時間(保持時間)は、均質化を完了させるためには1時間以上であればよく、製造効率の点から24時間以下であればよい。
(Homogenization heat treatment process)
In the homogenization heat treatment step S2, homogenization heat treatment (soaking) is performed at a predetermined temperature before rolling the ingot cast in the casting step S1. By subjecting the ingot to homogenization heat treatment, internal stress is removed, solute elements segregated at the time of casting are homogenized, and intermetallic compounds precipitated at the time of casting cooling and thereafter grow.
The heat treatment temperature (ingot temperature) in the homogenization heat treatment step S2 is 500 to 570 ° C. When the heat treatment temperature is less than 500 ° C., Si or Mg crystallized during casting remains undissolved, and an appropriate precipitate distribution cannot be obtained after solution heat treatment and artificial aging treatment, yield strength and creep resistance. Decreases. On the other hand, when it exceeds 570 ° C., local melting (burning) occurs on the surface of the ingot. More preferably, it is 560 degrees C or less.
The heat treatment time (holding time) in the homogenization heat treatment step S2 may be 1 hour or longer in order to complete the homogenization, and may be 24 hours or less from the viewpoint of production efficiency.
(熱間圧延工程)
熱間圧延工程S3では、均質化された鋳塊を熱間圧延する。このときの圧延開始温度を350〜450℃とする。そして、複数のパスからなる熱間圧延を施すことで、所望の板厚の熱間圧延板(ホットコイル)とする。
(Hot rolling process)
In the hot rolling step S3, the homogenized ingot is hot rolled. The rolling start temperature at this time shall be 350-450 degreeC. And it is set as the hot rolled sheet (hot coil) of desired plate | board thickness by performing the hot rolling which consists of a several path | pass.
(均質化熱処理後の冷却の態様)
ここで、均質化熱処理後に、熱間圧延を開始する350〜450℃の温度範囲まで冷却する際の態様は、この温度範囲まで直接冷却し、この温度範囲で熱間圧延を開始してもよい(以下、2段均熱とも言う)。また、350℃以下の温度範囲まで冷却し、その後更に、熱間圧延を開始する350〜450℃の温度範囲まで再加熱して、この温度範囲で熱間圧延を開始してもよい(以下、2回均熱とも言う)。
(Mode of cooling after homogenization heat treatment)
Here, after the homogenization heat treatment, the mode when cooling to a temperature range of 350 to 450 ° C. where the hot rolling is started may be directly cooled to this temperature range and the hot rolling may be started within this temperature range. (Hereinafter also referred to as two-stage soaking). Moreover, it may be cooled to a temperature range of 350 ° C. or lower, and then further reheated to a temperature range of 350 to 450 ° C. at which hot rolling is started to start hot rolling in this temperature range (hereinafter, Also called twice soaking).
熱間圧延開始温度が450℃を超えた場合、曲げ加工時の肌荒れの原因となる。また、熱間圧延開始温度が350℃未満では、熱間圧延自体が困難となる。 When the hot rolling start temperature exceeds 450 ° C., it causes rough skin during bending. Moreover, if the hot rolling start temperature is less than 350 ° C., the hot rolling itself becomes difficult.
後記するように、本発明では熱間圧延後(または溶体化熱処理後)に冷間圧延を低い加工率(総冷間加工率)で施すことを特徴とするため、熱間圧延板の組織制御が非常に重要である。特に、熱間圧延中に生じた再結晶粒は粗大となりやすく、この組織が溶体化熱処理後にも維持されるため、曲げ加工時の肌荒れの原因となることを見出した。熱間圧延開始温度を450℃以下とすることで、熱間圧延中の再結晶を抑制でき、その後の溶体化熱処理後の結晶粒径を所定値以下とすることができる。加えて、均質化熱処理後、熱間圧延開始温度までの冷却中に、鋳塊内にはMg2Si化合物が形成され、このMg2Si化合物が熱間圧延時および溶体化熱処理時の再結晶粒の核生成サイトとして働くため、結晶粒径を微細化することができる。 As will be described later, the present invention is characterized in that cold rolling is performed at a low processing rate (total cold working rate) after hot rolling (or after solution heat treatment). Is very important. In particular, the present inventors have found that recrystallized grains generated during hot rolling tend to be coarse and this structure is maintained even after solution heat treatment, which causes rough skin during bending. By setting the hot rolling start temperature to 450 ° C. or less, recrystallization during hot rolling can be suppressed, and the crystal grain size after the subsequent solution heat treatment can be set to a predetermined value or less. In addition, after the homogenization heat treatment, during cooling to the hot rolling start temperature, an Mg 2 Si compound is formed in the ingot, and this Mg 2 Si compound is recrystallized during hot rolling and solution heat treatment. Since it functions as a nucleation site for grains, the crystal grain size can be reduced.
均質化熱処理後、熱間圧延開始温度範囲までの冷却速度は特に規定しないが、望ましくは20〜200℃/hの範囲である。冷却速度が20℃/h未満となると、Mg2Si化合物が粗大となるため、所望の強度を得るためにこれを再固溶させようとすると、溶体化熱処理が長時間必要となり、生産性が低下する。
一方、冷却速度が200℃/hを超えると、鋳塊内での温度分布が不均一となり、熱収縮による変形やソリなどの異常が生じる新たな問題が発生する可能性もある。
Although the cooling rate to the hot rolling start temperature range after the homogenization heat treatment is not particularly specified, it is preferably in the range of 20 to 200 ° C./h. When the cooling rate is less than 20 ° C./h, the Mg 2 Si compound becomes coarse. Therefore, in order to obtain a desired strength, a solution heat treatment is required for a long time, and productivity is increased. descend.
On the other hand, when the cooling rate exceeds 200 ° C./h, the temperature distribution in the ingot becomes non-uniform, and there is a possibility that a new problem in which an abnormality such as deformation or warping due to heat shrinkage occurs.
また、冷却速度が速すぎると、均質化熱処理後、熱間圧延開始温度範囲まで冷却する間に形成されるMg2Si化合物の平均サイズが小さくなりすぎ、再結晶粒の核生成サイトとしての必要な、直径が2μm以上の比較的粗大なMg2Si化合物を、適当な数だけ分布させることができなくなるおそれがある。 On the other hand, if the cooling rate is too high, the average size of the Mg 2 Si compound formed while cooling to the hot rolling start temperature range after the homogenization heat treatment becomes too small, and it is necessary as a nucleation site for recrystallized grains. In addition, there is a possibility that an appropriate number of relatively coarse Mg 2 Si compounds having a diameter of 2 μm or more cannot be distributed.
(均質化熱処理後の冷却手段)
鋳塊を冷却する方法としては、例えば均熱炉内または炉外での強制ファン空冷、接触冷却、ミストやスプレーによる冷却がある。
(Cooling means after homogenization heat treatment)
As a method for cooling the ingot, there are, for example, forced fan air cooling in the soaking furnace or outside the furnace, contact cooling, and cooling by mist or spray.
熱間圧延終了温度は特に規定しない。ただし、熱間圧延終了温度を特に300℃以上に高温化することで、その後の溶体化処理後の表面におけるCube方位分布密度を高めることができる。 The hot rolling end temperature is not particularly defined. However, the Cube orientation distribution density on the surface after the subsequent solution treatment can be increased by raising the hot rolling end temperature to 300 ° C. or more.
(溶体化熱処理工程)
溶体化熱処理工程S4では、熱間圧延工程S3で製造した圧延板、または、後記する冷間圧延工程SR1で製造した圧延板を溶体化熱処理する。ここで、溶体化熱処理工程S4における熱処理温度(鋳塊温度)は500〜570℃である。熱処理温度が500℃未満では、未固溶のSiあるいはMgが残存するため、溶体化熱処理および人工時効処理後に適度な析出物分布を得ることができず、所望の耐力および耐クリープ性を得ることができない。一方、570℃を超えると、板表面で局部的な溶融(バーニング)が生じてしまう。さらに好ましくは、520〜550℃である。
溶体化熱処理工程S4における前記熱処理温度での保持時間については、100秒以内(0秒でもよい)である。100秒を超えると、その効果が飽和するとともに生産性が低下してしまうからである。
(Solution heat treatment process)
In the solution heat treatment step S4, solution rolling heat treatment is performed on the rolled plate manufactured in the hot rolling step S3 or the rolled plate manufactured in the cold rolling step SR1 described later. Here, the heat treatment temperature (ingot temperature) in the solution heat treatment step S4 is 500 to 570 ° C. When the heat treatment temperature is less than 500 ° C., undissolved Si or Mg remains, so that an appropriate precipitate distribution cannot be obtained after solution heat treatment and artificial aging treatment, and desired proof stress and creep resistance can be obtained. I can't. On the other hand, when it exceeds 570 ° C., local melting (burning) occurs on the plate surface. More preferably, it is 520-550 degreeC.
The holding time at the heat treatment temperature in the solution heat treatment step S4 is within 100 seconds (may be 0 seconds). This is because when the time exceeds 100 seconds, the effect is saturated and the productivity is lowered.
溶体化熱処理工程S4において、200℃から前記熱処理温度までの昇温速度は5℃/s以上であることが好ましく、前記熱処理温度から200℃までの降温速度は10℃/s以上であることが好ましい。
昇温速度を前記速度以上とすることにより、Cube方位が適切に発達するのをより確実なものとすることができる。また降温速度を前記速度以上とすることにより、所望の強度を確実に得ることができる。
In the solution heat treatment step S4, the rate of temperature increase from 200 ° C. to the heat treatment temperature is preferably 5 ° C./s or more, and the rate of temperature decrease from the heat treatment temperature to 200 ° C. is 10 ° C./s or more. preferable.
By setting the temperature rising rate to be equal to or higher than the above rate, it is possible to ensure that the Cube orientation is appropriately developed. Moreover, desired intensity | strength can be acquired reliably by making temperature-fall rate more than the said speed | rate.
(冷間圧延工程)
冷間圧延工程SRは、図2(a)に示すように、熱間圧延工程S3→冷間圧延工程SR1→溶体化熱処理工程S4→冷間圧延工程SR2→という順序で2回行ってもよいし、図2(b)に示すように、熱間圧延工程S3→冷間圧延工程SR1→溶体化熱処理工程S4→という順序で1回行ってもよいし、図2(c)に示すように、熱間圧延工程S3→溶体化熱処理工程S4→冷間圧延工程SR2→という順序で1回行ってもよい。
そして、冷間圧延工程SR(SR1、SR2)では、熱間圧延工程S3後、または、溶体化熱処理工程S4後の圧延板に再結晶温度以下(例えば、常温)で圧延を施す。
(Cold rolling process)
As shown in FIG. 2A, the cold rolling process SR may be performed twice in the order of the hot rolling process S3 → the cold rolling process SR1 → the solution heat treatment process S4 → the cold rolling process SR2 →. However, as shown in FIG. 2B, it may be performed once in the order of hot rolling step S3 → cold rolling step SR1 → solution heat treatment step S4 → as shown in FIG. 2C. The hot rolling step S3, the solution heat treatment step S4, the cold rolling step SR2, and the like may be performed once.
In the cold rolling process SR (SR1, SR2), the rolled sheet is rolled at a recrystallization temperature or lower (for example, room temperature) after the hot rolling process S3 or after the solution heat treatment process S4.
冷間圧延工程SRにおける総冷間加工率は、35%以下である。総冷間加工率が35%を超えると、曲げ加工性の低下を招いてしまう。
特に、総冷間加工率が20%以下になると、製造されるアルミニウム合金板のCube方位分布密度がランダム方位に対して20以上となり、電気接続部品に要求される耐クリープ性と曲げ加工性とを確実に両立させることができる。
よって、冷間圧延工程SRにおける総冷間加工率は、好ましくは20%以下である。
なお、アルミニウム合金板の表面の十点平均粗さを所望の値まで小さくできれば、総冷間加工率は0%であってもよいが、十点平均粗さを確実なものとするため、好ましくは1%以上であり、より好ましくは5%以上である。
The total cold working rate in the cold rolling process SR is 35% or less. When the total cold work rate exceeds 35%, the bending workability is lowered.
In particular, when the total cold work rate becomes 20% or less, the Cube orientation distribution density of the manufactured aluminum alloy plate becomes 20 or more with respect to the random orientation, and the creep resistance and bending workability required for electrical connection parts Can be reliably achieved.
Therefore, the total cold working rate in the cold rolling step SR is preferably 20% or less.
If the 10-point average roughness of the surface of the aluminum alloy plate can be reduced to a desired value, the total cold work rate may be 0%, but it is preferable to ensure the 10-point average roughness. Is 1% or more, more preferably 5% or more.
なお、冷間圧延工程SRで使用する冷間圧延ロールの表面は、アルミニウム合金板の十点平均粗さを左右する一因となる。詳細には、アルミニウム合金板の十点平均粗さを小さくするため、冷間圧延ロールの表面の十点平均粗さは、小さければ小さいほど好ましい。 Note that the surface of the cold rolling roll used in the cold rolling step SR is a factor that affects the ten-point average roughness of the aluminum alloy sheet. Specifically, in order to reduce the ten-point average roughness of the aluminum alloy sheet, the ten-point average roughness of the surface of the cold rolling roll is preferably as small as possible.
ここで、総冷間加工率とは、冷間圧延工程SR(SR1、SR2)における合計の圧下率であり、「総冷間加工率(%)=(熱間圧延工程S3後の板厚−人工時効処理工程S5後の板厚)/熱間圧延工程S3後の板厚×100」で算出することができる。
なお、前記式において、「人工時効処理工程S5後の板厚」については「人工時効処理工程S5前の板厚」を用いてもよい。
Here, the total cold work rate is the total reduction rate in the cold rolling process SR (SR1, SR2), and “total cold work rate (%) = (sheet thickness after the hot rolling process S3− The thickness after the artificial aging treatment step S5) / the thickness after the hot rolling step S3 × 100 ”.
In the above formula, “plate thickness before artificial aging treatment step S5” may be used as “plate thickness after artificial aging treatment step S5”.
(人工時効処理工程)
人工時効処理工程S5では、溶体化熱処理工程S4で溶体化熱処理を施した圧延板、または、冷間圧延工程SR2で冷間圧延を施した圧延板に、所定温度・所定時間で人工時効処理を施す。
人工時効処理工程S5における熱処理温度については、特に限定されないが150〜250℃であることが好ましい。150℃未満であると所望の耐力、耐クリープ性を得ることができず、250℃を超えると析出物が粗大化して耐力、耐クリープ性が低下するからである。また、熱処理時間についても、特に限定されないが1〜30時間であることが好ましい。1時間未満であると特に量産時を想定した場合にはコイルあるいはシート内での不均一な温度分布を生じ、材料特性が不安定となりやすい。生産性を考慮して30時間を上限とする。
(Artificial aging treatment process)
In the artificial aging treatment step S5, the artificial aging treatment is performed at a predetermined temperature and a predetermined time on the rolled plate subjected to the solution heat treatment in the solution heat treatment step S4 or the cold rolled sheet SR2 in the cold rolling step SR2. Apply.
Although it does not specifically limit about the heat processing temperature in artificial aging treatment process S5, It is preferable that it is 150-250 degreeC. When the temperature is lower than 150 ° C., desired proof stress and creep resistance cannot be obtained, and when the temperature exceeds 250 ° C., precipitates are coarsened and the proof strength and creep resistance are lowered. Further, the heat treatment time is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 hours. If the time is less than 1 hour, particularly when mass production is assumed, a non-uniform temperature distribution occurs in the coil or the sheet, and the material characteristics tend to become unstable. In consideration of productivity, the upper limit is 30 hours.
本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法は、以上説明したとおりであるが、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、人工時効処理工程S5の後に、アルミニウム合金板を所定の大きさに裁断する裁断工程や、図1に示すような所定の形状に加工(曲げ加工、穴抜き加工等)する加工工程を含めてもよい。また、人工時効処理工程S5の前に、裁断工程、加工工程を含めてもよい。 The manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to the present invention is as described above, but in performing the present invention, within the range that does not adversely affect the respective steps, before or after each step, Other steps may be included. For example, after the artificial aging treatment step S5, a cutting step for cutting the aluminum alloy plate into a predetermined size and a processing step for processing into a predetermined shape as shown in FIG. 1 (bending, punching, etc.) are included. May be. Moreover, you may include a cutting process and a process process before artificial aging treatment process S5.
また、前記各工程において、明示していない条件については、従来公知の条件を用いればよく、前記各工程での処理によって得られる効果を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることは言うまでもない。 In addition, as for conditions that are not clearly shown in the respective steps, it is sufficient to use conventionally known conditions, and it is needless to say that the conditions can be appropriately changed as long as the effects obtained by the processing in the respective steps are exhibited.
次に、本発明に係る電気接続部品用アルミニウム合金板およびその製造方法について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
[供試材の作製]
表1に示す組成のアルミニウム合金(合金1〜19)を、溶解し、半連続鋳造にて鋳塊を作製し、面削処理をした。この鋳塊に、表2に示す条件で均質化熱処理を行ったのち、圧延率99%の熱間圧延を施して、熱間圧延板とした。その後、冷間圧延を施し(一部の供試材を除く)、表2に示す条件で溶体化熱処理を行った。そして、溶体化熱処理後、冷間圧延を施し(一部の供試材を除く)、200℃、4時間保持する人工時効処理を施すことで(供試材27は施さない)、供試材(厚さ2.0mm)を作製した。
なお、供試材1〜6および16〜20については、均熱を2段均熱で行い、供試材7〜15、21、22、24〜26については、均熱を2回均熱で行った。
Next, the aluminum alloy plate for electrical connection parts and the manufacturing method thereof according to the present invention will be specifically described by comparing an example satisfying the requirements of the present invention with a comparative example not satisfying the requirements of the present invention.
[Production of test materials]
Aluminum alloys (alloys 1 to 19) having the compositions shown in Table 1 were melted, ingots were produced by semi-continuous casting, and surface treatment was performed. The ingot was subjected to homogenization heat treatment under the conditions shown in Table 2, and then hot rolled at a rolling rate of 99% to obtain a hot rolled sheet. Thereafter, cold rolling was performed (except for some test materials), and solution heat treatment was performed under the conditions shown in Table 2. Then, after the solution heat treatment, it is cold-rolled (except for some sample materials), and is subjected to an artificial aging treatment that is held at 200 ° C. for 4 hours (the sample material 27 is not applied). (Thickness 2.0 mm) was produced.
In addition, about sample materials 1-6 and 16-20, soaking is performed by two-stage soaking, and about sample materials 7-15, 21, 22, and 24-26, soaking is performed twice soaking. went.
[評価]
(十点平均粗さ)
十点平均粗さ(Rzjis)の測定は、株式会社東京精密製の接触式粗さ測定機(サーフコム480A)を用いるとともに、JISB0601:2001の規定に準じて行った。測定条件は、カットオフ値を0.8mm、評価長さを8.0mm、測定速度を0.6mm/s、接触針先端半径を2μmRとして、測定は供試材の表面において圧延方向に対して垂直方向に、異なる3箇所で行い、得られた各粗さ曲線から十点平均粗さ(Rzjis)を求め、その平均値を供試材の十点平均粗さ(Rzjis)とした。
[Evaluation]
(10-point average roughness)
The ten-point average roughness (Rzjis) was measured according to the provisions of JIS B0601: 2001 using a contact roughness measuring machine (Surfcom 480A) manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. The measurement conditions were a cut-off value of 0.8 mm, an evaluation length of 8.0 mm, a measurement speed of 0.6 mm / s, and a contact needle tip radius of 2 μmR. Ten points average roughness (Rzjis) was determined from each of the obtained roughness curves, and the average value was taken as the ten point average roughness (Rzjis) of the test material.
(平均結晶粒径の測定)
供試材の表面を0.05〜0.1mm機械研磨、電解エッチングし、水洗・乾燥した後に、光学顕微鏡にて100倍で写真撮影した。そして、この顕微鏡写真から圧延方向に切片法を用いて平均結晶粒径の値を算出した。なお、切片法を用いた測定では、1測定ライン長さを0.95mmとし、1視野当たり各3本で合計5視野を観察することにより、全測定ライン長さを0.95×15mmとした。
(Measurement of average crystal grain size)
The surface of the test material was mechanically polished by 0.05 to 0.1 mm, electrolytically etched, washed with water and dried, and then photographed with an optical microscope at 100 times. And the value of the average crystal grain diameter was computed from this micrograph using the intercept method in the rolling direction. In the measurement using the intercept method, one measurement line length was 0.95 mm, and a total of five fields were observed with three lines per field, so that the total measurement line length was 0.95 × 15 mm. .
(Cube方位分布密度)
作製した供試材の表面を、株式会社リガク製のX線回折装置[型式「リガクRAD−rX」(Ru−200B)]を用いて計測することで、ランダム方位に対するCube方位分布密度を求めた。当該X線回折装置を用いて不完全極点図によるODF解析を行った。詳細には、schluzの反射法により、{100}面、{111}面の不完全極点図を作成し、Bungeの反復級数展開法(positivity法)を適用してODF解析を実施し、Cube方位分布密度を求めた。
(Cube orientation distribution density)
By measuring the surface of the prepared specimen using an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation [model “Rigaku RAD-rX” (Ru-200B)], the Cube orientation distribution density with respect to the random orientation was determined. . ODF analysis was performed using an incomplete pole figure using the X-ray diffractometer. In detail, the incomplete pole figure of {100} plane and {111} plane is created by schluz reflection method, ODF analysis is performed by applying Bunge's iterative series expansion method (positivity method), and Cube orientation The distribution density was determined.
(引張試験)
供試材から引張方向が圧延方向と平行になるようにJIS5号の試験片を切り出した。この試験片を用いて、JISZ2241:2011に準拠して引張試験を実施し、引張強さ、耐力(0.2%耐力)、および伸びを測定した。
なお、クロスヘッド速度は5mm/分で、試験片が破断するまで一定の速度で行った。
(Tensile test)
A test piece of JIS No. 5 was cut out from the specimen so that the tensile direction was parallel to the rolling direction. Using this test piece, a tensile test was performed according to JISZ2241: 2011, and tensile strength, yield strength (0.2% yield strength), and elongation were measured.
The crosshead speed was 5 mm / min, and the test was performed at a constant speed until the test piece broke.
(導電率)
導電率の測定は、日本フェルスター株式会社製の渦流導電率測定装置[型式「シグマテストD2.068」]によって測定した。また、導電率の測定は、供試材表面の互いに間隔を100mm以上開けた任意の5箇所で行った。そして、本発明における導電率は、測定された各導電率を平均化したものとした。この導電率の値が45.0%IACS以上であると、電気接続部品としての導電性能を確保できると評価した。
(conductivity)
The conductivity was measured by an eddy current conductivity measuring device [model “Sigma Test D2.068”] manufactured by Nippon Ferster Co., Ltd. In addition, the measurement of the conductivity was performed at any five locations on the surface of the test material with a space of 100 mm or more between each other. The electrical conductivity in the present invention is obtained by averaging the measured electrical conductivities. When the value of this conductivity was 45.0% IACS or more, it was evaluated that the conductive performance as an electrical connection component could be secured.
(曲げ加工性)
供試材から試験片長手方向が圧延方向と一致するようにJIS3号(JISZ2204)の試験片を切り出した。この試験片を、JISZ2248:2006に準拠してVブロック法により曲げ試験を実施し(図3参照)、曲げ加工性を評価した。なお、曲げ試験は、θ(曲げ角度):90°、r(内側曲げ半径):0mm、t(供試材板厚):2mmという条件で実施した。
曲げ試験後の曲げ部(湾曲部、幅:30mm)の割れの発生状況を観察し、5枚の試験片のうち、全ての試験片において肌荒れおよび割れとも発生しなかったものを極めて良好(○)、いずれか1枚以上に許容レベルのわずかな肌荒れまたは割れが生じたものを良好(△)、顕著な肌荒れまたは亀裂長さ2mm以上の割れが1枚以上に発生したもの(×)、または亀裂長さ2mm以上の割れが5枚すべてに生じたもの(××)を不良と評価した。
(Bending workability)
A test piece of JIS No. 3 (JISZ2204) was cut out from the specimen so that the longitudinal direction of the test piece coincided with the rolling direction. The test piece was subjected to a bending test by the V block method in accordance with JISZ2248: 2006 (see FIG. 3), and the bending workability was evaluated. The bending test was performed under the conditions of θ (bending angle): 90 °, r (inner bending radius): 0 mm, and t (test material plate thickness): 2 mm.
Observe the occurrence of cracks in the bent part (curved part, width: 30 mm) after the bending test, and among the five test pieces, all of the test pieces that did not generate rough skin or cracks were very good (○ ), One having at least one acceptable level of rough skin or cracking is good (△), remarkable skin roughness or cracking with a crack length of 2 mm or more occurring in one or more sheets (×), or A crack having a crack length of 2 mm or more in all five sheets (XX) was evaluated as defective.
(残留応力比)
残留応力比は、日本電子材料工業会標準規格EMAS−3003に記載の片持ち梁方式により測定した。
詳細には、試験片長手方向が圧延方向に対して直角となるように幅10mm、長さ250mmの短冊状の試験片(供試材板厚:2mm)を切り出した。その試験片の一端を剛体試験台に固定した。試験片に、スパン150mm、初期変形量(δ0=10mm)を付与し、その状態のまま120℃で100時間保持した後、応力を除去して試験片の変形量(ε)を測定した。残留応力比は、「残留応力比=(δ0−ε)÷δ0×100」で求めた。この残留応力比の値が65%以上のものを、高温時の持続的な応力により変形する現象(クリープ)に対して耐える性能を有する、つまり、電気接続部品に要求される耐クリープ性を有すると評価した。
(Residual stress ratio)
The residual stress ratio was measured by the cantilever method described in the Japan Electronic Materials Manufacturers Association Standard EMAS-3003.
Specifically, a strip-shaped test piece (sample thickness: 2 mm) having a width of 10 mm and a length of 250 mm was cut out so that the longitudinal direction of the test piece was perpendicular to the rolling direction. One end of the test piece was fixed to a rigid test table. The test piece was given a span of 150 mm and an initial deformation amount (δ0 = 10 mm), held in that state at 120 ° C. for 100 hours, and then the stress was removed to measure the deformation amount (ε) of the test piece. The residual stress ratio was determined by “residual stress ratio = (δ0−ε) ÷ δ0 × 100”. This residual stress ratio value of 65% or more has the ability to withstand the phenomenon (creep) that is deformed by continuous stress at high temperatures, that is, has the creep resistance required for electrical connection parts. Then I evaluated.
(溶接性)
供試材表面の十点平均粗さ(Rzjis)が大きな値を示すと、超音波溶接といった溶接方法により供試材(電気接続部品)とボンディングワイヤ等の部材とを溶接する際、接合界面においてボイドが発生し、接合強度の低下を招き、溶接性が低下してしまう。
ここで、供試材表面の十点平均粗さ(Rzjis)が4.0μm以下であると、ボイドの発生を十分に抑制し接合強度の低下を回避できることから、Rzjisが4.0μm以下のものを溶接性が良好(○)、Rzjisが4.0μmを超えるものを溶接性が不良(×)と評価した。
(Weldability)
When the 10-point average roughness (Rzjis) of the surface of the specimen shows a large value, when welding the specimen (electrical connection part) and a member such as a bonding wire by a welding method such as ultrasonic welding, at the joint interface Voids are generated, resulting in a decrease in bonding strength and weldability.
Here, when the ten-point average roughness (Rzjis) on the surface of the test material is 4.0 μm or less, the generation of voids can be sufficiently suppressed and the decrease in bonding strength can be avoided, so that the Rzjis is 4.0 μm or less. The weldability was evaluated as good (◯), and the weldability of Rzjis exceeding 4.0 μm was evaluated as poor (×).
詳細なアルミニウム合金の成分、供試材の製造条件、および材料特性(試験結果)を表1または表2に示す。なお、表1、2において、本発明の構成を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。 Detailed aluminum alloy components, production conditions for the test materials, and material properties (test results) are shown in Table 1 or Table 2. In Tables 1 and 2, numerical values that do not satisfy the configuration of the present invention are underlined.
[結果の検討]
供試材1〜15については、本発明の規定する要件を満たしていることから、内曲げR=0mmと非常に厳しい曲げ加工条件とした場合にも、曲げ加工性が良好(△)以上という評価となるとともに、電気接続部品に要求される耐クリープ性を有するという評価となった。さらに、供試材1〜15については、溶接性に優れるとともに、導電率についても電気接続部品に要求されるレベルを満たすという評価となった。
その中でも、供試材1〜10、14、15は、総冷間加工率が20%以下であり、Cube方位分布密度について本発明の規定する要件を満たしていたことから、曲げ加工性が極めて良好(○)という結果となった。
[Examination of results]
About the test materials 1-15, since the requirements prescribed | regulated by this invention are satisfy | filled, even when it is set as very severe bending process conditions with internal bending R = 0mm, it is said that bending workability is favorable ((triangle | delta)) or more. In addition to the evaluation, the creep resistance required for electrical connection parts was evaluated. Furthermore, about the test materials 1-15, while being excellent in weldability, it became evaluation that the electrical conductivity also satisfy | fills the level requested | required of an electrical connection component.
Among them, the specimens 1 to 10, 14, and 15 have a total cold working rate of 20% or less and satisfy the requirements defined by the present invention for the Cube orientation distribution density, so that the bending workability is extremely high. The result was good (◯).
供試材16(合金11)は、Siの含有量が本発明で規定する数値範囲の下限値未満であるとともに、平均結晶粒径が大きかったため、曲げ加工性が不良であり、また、耐力が所定値以上とならず、その結果、耐クリープ性に優れないという評価となった。 In the test material 16 (alloy 11), the Si content was less than the lower limit of the numerical range defined in the present invention, and the average crystal grain size was large, so that the bending workability was poor and the proof stress was low. As a result, the evaluation was that the creep resistance was not excellent.
供試材17(合金12)は、Siの含有量が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えていたため、導電率が低いとともに、耐クリープ性に優れないという結果となった。
供試材18(合金13)は、Mgの含有量が本発明で規定する数値範囲の下限値未満であるとともに、平均結晶粒径が大きかったため、曲げ加工性が不良であり、また、耐力が所定値以上とならず、その結果、耐クリープ性に優れないという評価となった。
Since the sample material 17 (alloy 12) had an Si content exceeding the upper limit of the numerical range defined in the present invention, the electrical conductivity was low and the creep resistance was not excellent.
In the test material 18 (alloy 13), the Mg content was less than the lower limit of the numerical range defined in the present invention, and the average crystal grain size was large, so that the bending workability was poor and the proof stress was low. As a result, the evaluation was that the creep resistance was not excellent.
供試材19(合金14)は、Mgの含有量が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えていたため、曲げ加工性が不良という結果となった。
供試材20(合金15)は、Cuの含有量が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えていたため、曲げ加工性が不良という結果となった。
The specimen 19 (alloy 14) had a poor bending workability because the Mg content exceeded the upper limit of the numerical range specified in the present invention.
The test material 20 (alloy 15) had a poor bending workability because the Cu content exceeded the upper limit of the numerical range defined in the present invention.
供試材21(合金16)は、Feの含有量が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えていたため、曲げ加工性が不良という結果となった。
供試材22(合金17)は、Tiの含有量が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えていたため、導電率が45.0%IACS未満となり、導電率が不良という結果となった。
The specimen 21 (alloy 16) had a poor bending workability because the Fe content exceeded the upper limit of the numerical range specified in the present invention.
In the test material 22 (alloy 17), the Ti content exceeded the upper limit of the numerical range defined in the present invention, so that the conductivity was less than 45.0% IACS, resulting in poor conductivity. .
供試材23は、均質化熱処理の熱処理温度が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えてしまったため、バーニングが発生してしまい、以降の製造および試験を行うことができなくなった。 Since the heat treatment temperature of the homogenization heat treatment exceeded the upper limit value of the numerical value range defined in the present invention, the test material 23 was burned and could not be manufactured and tested thereafter.
供試材24は、溶体化熱処理の熱処理温度が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えてしまったため、バーニングが発生してしまい、以降の製造および試験を行うことができなくなった。
供試材25は、平均結晶粒径が大きかったことから、曲げ加工性が不良という結果となった。
Since the heat treatment temperature of the solution heat treatment exceeded the upper limit value of the numerical range defined in the present invention, burning occurred in the test material 24, and the subsequent manufacturing and testing could not be performed.
Since the sample material 25 had a large average crystal grain size, the bending workability was poor.
供試材26は、冷間圧延を施さなかったため、十点平均粗さが本発明で規定する数値範囲の上限値を超えてしまい、溶接性に優れないという結果となった。 Since the test material 26 was not cold-rolled, the ten-point average roughness exceeded the upper limit of the numerical range defined by the present invention, resulting in poor weldability.
供試材27(合金18)は、Cuの含有量が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えているとともに、平均結晶粒径が大きかったため、曲げ加工性が不良(××)という結果となった。
また、供試材28(合金19)は、Cuの含有量が本発明で規定する数値範囲の上限値を超えていたため、曲げ加工性が不良(××)という結果となった。
The test material 27 (alloy 18) had a Cu content exceeding the upper limit of the numerical range defined in the present invention, and the average crystal grain size was large, resulting in poor bending workability (XX). It became.
Moreover, since the specimen 28 (alloy 19) had a Cu content exceeding the upper limit of the numerical range defined in the present invention, the bending workability was poor (xx).
なお、供試材27は、特許文献2に記載されたアルミニウム合金板を想定したものであり、供試材28は、特許文献1に記載されたアルミニウム合金板を想定したものである。
The test material 27 is assumed to be an aluminum alloy plate described in
幾つかの供試材については、人工時効処理後の状態だけでなく、人工時効処理前の状態で、Rzjis、平均結晶粒径、Cube方位分布密度を測定したが、人工時効処理前後において、各測定値はほとんど同じ値を示した。 For some specimens, Rzjis, average crystal grain size, and Cube orientation distribution density were measured not only after the artificial aging treatment but also before the artificial aging treatment. The measured values were almost the same.
1 バスバー(電気接続部品)
1a 連結部
1 Busbar (electrical connection parts)
1a Connecting part
Claims (7)
板表面における圧延方向の平均結晶粒径が150μm以下、十点平均粗さが4.0μm以下であり、
導電率が45%以上、残留応力比が65%以上であることを特徴とする電気接続部品用アルミニウム合金板。 Si: 0.3-1.5% by mass, Mg: 0.3-1.0% by mass, the balance is composed of an aluminum alloy consisting of Al and inevitable impurities,
The average grain size in the rolling direction of the plate surface 150μm or less, an average roughness ten points Ri der less 4.0 .mu.m,
An aluminum alloy plate for electrical connection parts, wherein the electrical conductivity is 45% or more and the residual stress ratio is 65% or more .
Si:0.3〜1.5質量%、Mg:0.3〜1.0質量%を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を製造する鋳造工程と、
前記鋳塊に500〜570℃、1〜24時間の均質化熱処理を施す均質化熱処理工程と、
前記均質化熱処理を施した鋳塊に圧延開始温度を350〜450℃とした複数のパスからなる圧延を施す熱間圧延工程と、
500〜570℃、100秒以下保持する溶体化熱処理を施す溶体化熱処理工程と、
を順に行う電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法であって、
前記熱間圧延工程と前記溶体化熱処理工程との間、および、前記溶体化熱処理工程の後の少なくとも一方において冷間圧延を施す冷間圧延工程を含み、前記冷間圧延の総冷間加工率が35%以下であることを特徴とする電気接続部品用アルミニウム合金板の製造方法。 It is a manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection parts according to claim 1 or 2,
Casting for producing an ingot by melting and casting an aluminum alloy containing Si: 0.3 to 1.5 mass%, Mg: 0.3 to 1.0 mass% with the balance being Al and inevitable impurities Process,
A homogenization heat treatment step of subjecting the ingot to a homogenization heat treatment at 500 to 570 ° C. for 1 to 24 hours;
A hot rolling step of rolling the ingot subjected to the homogenization heat treatment to form a plurality of passes at a rolling start temperature of 350 to 450 ° C .;
A solution heat treatment step of applying a solution heat treatment to hold at 500 to 570 ° C. for 100 seconds or less;
A method for producing an aluminum alloy plate for electrical connection parts in order,
Including a cold rolling step of performing cold rolling between the hot rolling step and the solution heat treatment step and at least one after the solution heat treatment step, and the total cold working rate of the cold rolling Is 35% or less, The manufacturing method of the aluminum alloy plate for electrical connection components characterized by the above-mentioned.
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