JP2018141209A - アルミニウム合金線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１回の工程で製造される生産量を増大させながら伸線加工性や耐屈曲性を向上させることが可能なアルミニウム合金線の製造方法を提供する。
【解決手段】Ｆｅを２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉを０．１重量％以上０．５重量％以下含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造して５０ｍｍ以上の直径を有する鋳造材を形成する鋳造工程と、鋳造工程で得られた鋳造材に対して中間熱処理を施す第一熱処理工程と、第一熱処理工程で得られた鋳造材を伸線加工して線材を形成する第一伸線工程と、第一伸線工程で得られた線材に対して中間熱処理を施す第二熱処理工程と、第二熱処理工程で得られた線材を伸線加工する第二伸線工程と、第二伸線工程で得られた線材に対して軟化熱処理を施す軟化工程と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム合金線の製造方法に関する。

近年、マグネットワイヤやハーネス用線材としての銅線や銅合金線の代替物として、アルミニウムを用いた線材が注目されている。これは、銅線や銅合金線の使用量の増加によって資源の枯渇又は価格の高騰が予測されており、その代替物が要望されているためである。また、アルミニウムを用いた線材は、銅線や銅合金線に比べて軽量であるので、例えば、自動車の電子機器に使用される場合において燃費の向上等を図ることができる。

一方、純アルミニウムからなる線材は銅線や銅合金線と比較して引張強さが低く、線材を絶縁材で被覆したときやマグネットワイヤのコイルを形成（巻線）したとき等において、線材が引張力を受けて破断するおそれがあった。さらに、純アルミニウム線は、銅線や銅合金線と比較して耐屈曲性に劣るため、コイル形成時などの屈曲を伴う環境下や自動車の電子機器のように振動を受ける環境下では使用が制限される。

そこで、純アルミニウム線よりも引張強さを向上させたアルミニウム合金線の製造方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１の製造方法は、Ｆｅを０．００５重量％以上２．２重量％以下、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造、圧延して９．５ｍｍの直径を有する鋳造材を形成する鋳造工程と、鋳造材を伸線加工して０．３ｍｍの線径を有する線材を形成する伸線工程と、線材に対して軟化熱処理を施す軟化工程と、を備えている。

特許文献２の製造方法は、Ｆｅを２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉを０重量％超１．０重量％以下、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造して１５ｍｍの直径を有する鋳造材を形成する鋳造工程と、鋳造材を伸線加工して０．５ｍｍの線径を有する線材を形成する伸線工程と、線材に対して軟化熱処理を施す軟化工程と、を備えている。

特許文献３の製造方法は、Ｆｅを１．０重量％以上２．５重量％以下、Ｓｉを０．０５重量％以上０．２５重量％以下、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造、鍛造して１０ｍｍの直径を有する鋳造材を形成する鋳造工程と、鋳造材を伸線加工して０．５ｍｍの線径を有する線材を形成する伸線工程と、線材に対して軟化熱処理を施す軟化工程と、を備えている。また、鋳造工程で形成された鋳造材に対して、４００℃の熱処理を施している。

特開２０１５−２２７５０８号公報 特開２０１４−２２４２９０号公報 特開２０１６−６０９６３号公報

従来の製造方法で製造されたアルミニウム合金線は、導電率５８％ＩＡＣＳ（international annealed copper standard）以上、引張強度１２０ＭＰａ以上、伸び率１５％以上となり、銅線や銅合金線の代替物となり得るものである。しかしながら、伸線加工する前の鋳造材の直径が１５ｍｍ以下であり、１回の工程で製造されるアルミニウム合金線の生産量が少ない。

一方、鋳造工程で形成される鋳造材の直径を大きくすると、従来の製造方法では、アルミニウム合金線の線径を０．２ｍｍまで伸線加工したときに破断し易くなると共に、耐屈曲性が低下する。特に、特許文献２〜３の製造方法では、耐屈曲性試験の破断曲げ回数が最大でも１２回程度であり、更に耐屈曲性を向上させる余地がある。

そこで、１回の工程で製造される生産量を増大させながら伸線加工性や耐屈曲性を向上させることが可能なアルミニウム合金線の製造方法が望まれている。

アルミニウム合金線の製造方法の特徴構成は、Ｆｅを２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉを０．１重量％以上０．５重量％以下含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造して５０ｍｍ以上の直径を有する鋳造材を形成する鋳造工程と、前記鋳造工程で得られた前記鋳造材に対して中間熱処理を施す第一熱処理工程と、前記第一熱処理工程で得られた前記鋳造材を伸線加工して線材を形成する第一伸線工程と、前記第一伸線工程で得られた前記線材に対して中間熱処理を施す第二熱処理工程と、前記第二熱処理工程で得られた前記線材を伸線加工する第二伸線工程と、前記第二伸線工程で得られた前記線材に対して軟化熱処理を施す軟化工程と、を備えた点にある。

本方法では、５０ｍｍ以上の大きな直径を有する鋳造材を用いているので、１回の工程で製造されるアルミニウム合金線の生産量を増大させることができる。また、本方法では、鋳造材に対して中間熱処理を施しているので、鋳造材を構成する材料の組織の均質化を図ることができる。

さらに、第一伸線工程で形成された線材に対して中間熱処理を施しているので、Ａｌの結晶粒内に固溶していたＦｅやＳｉの移動による化合物の析出や相変化等が起こる。例えば、微細なＡｌ−Ｆｅ化合物やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物の析出、鋳造時の相である準安定相（βＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ）が安定相（αＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ）に変化する相変化（形態変化）が起こる。その結果、アルミニウム合金線の伸線加工性や耐屈曲性を向上させることができる。そして、最終的に軟化熱処理を施すことで、アルミニウム合金線の歪みを除去すると共に析出物を均一に分散させて、導電率や強度を向上させる。

このように、大量生産可能で、且つ、伸線加工性や耐屈曲性を向上させることが可能なアルミニウム合金線の製造方法を提供できた。

他の特徴構成は、前記第一伸線工程および前記第二伸線工程の前後において、前記鋳造材および前記線材を伸線加工した際の断面減少率が９９．７５％以下に設定されている点にある。

本方法のように、伸線加工する前の線径に対する伸線加工した後の線径の断面減少率が９９．７５％以下となるように設定して、第一熱処理工程や第二熱処理工程における中間熱処理を施せば、Ａｌの結晶粒界内に固溶していたＦｅやＳｉの移動による化合物の析出や相変化等が起こるので、伸線加工性や耐屈曲性を向上させることができる。

他の特徴構成は、前記第二熱処理工程は、前記線材に対する中間熱処理を２回以上施し、最後の中間熱処理を施す前の前記線材の線径は８ｍｍ以下である点にある。

本方法のように、線材に対して中間熱処理を２回以上施し、最後の中間熱処理を施す前の線材の線径は８ｍｍ以下とすれば、伸線加工性や耐屈曲性を更に向上させることができる。

他の特徴構成は、前記鋳造工程と前記第一熱処理工程との間に、前記鋳造材の表面を切削する切削工程をさらに備えた点にある。

本方法のように、伸線加工する前に鋳造材の表面を切削すれば、金属酸化物が除去されるので、アルミニウム合金線の伸線加工性を高めることができる。

他の特徴構成は、前記第二熱処理工程は、バッチ処理で前記線材を１０分以上保持して炉冷を行う点にある。

本方法のように、中間熱処理として、バッチ処理で線材を１０分以上保持して炉冷を行う方式を採用すれば、Ａｌの結晶粒界内に固溶していたＦｅやＳｉの移動による微細なＡｌ−Ｆｅ化合物やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物の析出、鋳造時の相である準安定相（βＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ）が安定相（αＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ）に変化する相変化（形態変化）、及びこれらが加工組織の再結晶時に粒界をピン止めする効果等により結晶粒が微細化され、伸線加工性や耐屈曲性を向上させることができる。

アルミニウム合金線の製造フロー図である。 本実施例および比較例における製造条件を示す図である。 屈曲性試験の方法を示す図である。 本実施例および比較例におけるアルミニウム合金線の物性評価図である。

以下に、本発明に係るアルミニウム合金線の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

アルミニウムの引張強度は銅の引張強度に対して約０．４〜０．６倍であるので、銅と同じ引張強度の線材をアルミニウムで形成する場合には、断面積が銅線の１．６７倍〜２．５倍のアルミニウム線が必要となる。しかし、アルミニウムの比重は銅の比重の１／３であるので、銅線の１．６７〜２．５倍の断面積にしたアルミニウム線の単位長さ当たりの質量は、銅線に比べて軽い。例えば、銅と同じ引張強度とするために、アルミニウム線の断面積を銅線材の１．６７倍〜２．５倍にしたとしても、アルミニウム線の質量は銅線材に比べて約１／２〜５／６程度の質量で足りる。

また、アルミニウムの導電率は、銅の導電率の約０．６倍であり、同じ電流を流すためにはアルミニウム線の断面積を銅線の１．６７倍にする必要がある。しかし、アルミニウムの比重は銅の比重の１／３であるので、引張強度と同様に、銅線と同等の導電率を確保するためにアルミニウム線の断面積を増加させたとしても、アルミニウム線の質量は銅線に比べて約１／２程度である。このように、アルミニウム線は軽量化を図ることができるものであるが、線径を小さくしても所望の引張強度や導電率を保持しつつ伸線加工性や耐屈曲性を高めることが求められている。このためには、本実施形態におけるＦｅやＳｉを含有したアルミニウム合金線の製造方法が有用である。以下に、アルミニウム合金線の組成および製造方法について説明する。

本実施形態におけるアルミニウム合金線は、Ｆｅ（鉄）を２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉ（ケイ素）を０．１重量％以上０．５重量％以下含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）および不可避不純物で構成されている。Ｆｅ，Ｓｉ，Ａｌは、資源として豊富に存在するため、資源の枯渇による材料コストの高騰が生じ難く、安価にアルミニウム合金線を製造することができる。

［組成］
（Ｆｅ：２．０重量％以上３．５重量％以下）
Ｆｅは、アルミニウム合金線の引張強度の向上に寄与する。つまり、アルミニウム合金線は、Ｆｅの含有量が多いほど引張強度が高まり、Ｆｅを２．０重量％以上含有することで、アルミニウム合金線の引張強度は１２０ＭＰａ以上となる。このため、線材を絶縁材で被覆したときやマグネットワイヤのコイルを形成（巻線）したとき等において、線材が大きな引張力を受けても破断しない。

一方、アルミニウム合金線のＦｅの含有量が多すぎる場合、導電率や伸び率が低下する。このため、５８％ＩＡＣＳ以上の導電率や１５％以上の伸び率を得るために、Ｆｅの含有量が３．５重量％以下であることが必要である。このように、アルミニウム合金線のＦｅの含有量は、２．０重量％以上３．５重量％以下とする必要があり、２．０重量％以上２．５重量％以下であればより好ましい。

（Ｓｉ：０．１重量％以上０．５重量％以下）
アルミニウム合金線にＳｉを０．１重量％以上含有することで、Ｆｅを含有したことによる導電率や伸び率の低下を抑制することができる。しかも、アルミニウム合金線にＳｉを含有することで、伸線加工性および耐屈曲性を向上させる効果がある。これは、アルミニウムに固溶していたＦｅの粒界への析出を促進し、Ａｌの結晶粒界に微細なＡｌ−Ｆｅ化合物やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物が析出するためである。その結果、本実施形態におけるアルミニウム合金線は、曲げ応力による疲労に耐えることが可能となり、自動車の電子機器に使用されるマグネットワイヤやワイヤ用線材といった曲げ応力が作用する環境下においても好適に用いることができる。

一方、アルミニウム合金線のＳｉの含有量が多すぎる場合、所望の引張強度が得られず、逆に導電率が低下を招いてしまう。このため、１２０ＭＰａ以上の引張強度や５８％ＩＡＣＳ以上の導電率を得るために、Ｓｉの含有量が０．５重量％以下であることが必要である。このように、アルミニウム合金線のＳｉの含有量は、０．１重量％以上０．５重量％以下とする必要があり、０．２重量％以上０．３重量％以下であればより好ましい。

［製造方法］
図１に示すように、本実施形態におけるアルミニウム合金線の製造方法は、順番に鋳造工程、第一熱処理工程、第一伸線工程、第二熱処理工程、第二伸線工程、軟化工程を備えている。鋳造工程は、Ｆｅを２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉを０．１重量％以上０．５重量％以下含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造して５０ｍｍ以上の直径を有する鋳造材を形成するものである。

第一熱処理工程は、鋳造工程で得られた鋳造材に対して中間熱処理を施すものである。また、鋳造工程と第一熱処理工程との間に、鋳造材の表面を切削する切削工程をさらに備えていても良い。第一伸線工程は、第一熱処理工程で得られた鋳造材を伸線加工して線材を形成するものである。第二熱処理工程は、第一伸線工程で得られた線材に対して中間熱処理を施すものである。第二伸線工程は、第二熱処理工程で得られた線材を伸線加工するものである。軟化工程は、第二伸線工程で得られた線材に対して軟化熱処理を施すものである。なお、第一伸線工程の途中に、線材の表面を切削する切削工程を備えていても良い。

さらに、本実施形態では、これら第一伸線工程および第二伸線工程の前後において鋳造材および線材を伸線加工した際の断面減少率が９９．７５％以下となるように設定された状態で、第一熱処理工程および第二熱処理工程における中間熱処理を施すものである。これによって、鋳造材の直径を５０ｍｍ以上にして１回の工程で製造されるアルミニウム合金線の生産量を増大させながらも、伸線加工性や耐屈曲性を向上させることができる。これらの特性は、Ａｌの結晶粒内に固溶していたＦｅやＳｉの移動による微細なＡｌ−Ｆｅ化合物やＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物の析出、鋳造時の相である準安定相（βＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ）が安定相（αＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ）に変化する相変化（形態変化）、及びこれらが加工組織の再結晶時に粒界をピン止めする効果等によって、結晶粒が微細化されたことにより向上したと考えられる。

図１を用いて、本実施形態に係るアルミニウム合金線の製造方法の一例を説明する。

まず、上述した組成となるようにＦｅ、Ｓｉ、Ａｌを添加してアルミニウム合金溶湯を作製し、内径が６８ｍｍの鉄製鋳型に鋳造してアルミニウム合金円柱（鋳造材）を作製する（♯１０、鋳造工程）。次いで、鋳造時の表面欠陥となる金属酸化物を切削により除去して、直径が５０ｍｍのアルミニウム合金円柱を成形する（♯１１、切削工程）。なお、切削工程を省略しても良い。また、鋳造工程におけるアルミニウム合金円柱の直径は５０ｍｍ以上であれば良く、特に限定されない。

次いで、アルミニウム合金円柱をアルゴンガス雰囲気炉（アルゴンガスをフローさせたバッチ炉）に投入し、昇温速度約５０℃／分で４００℃〜５５０℃まで加熱した状態で１０分以上５時間以下保持した後、１５分程度炉冷するバッチ処理を行う（♯１２、第一熱処理工程）。この第一熱処理工程によって、アルミニウム合金円柱を構成する材料の組織が均質化される。また、アルゴンガス雰囲気炉にアルミニウム合金円柱を封入した状態で加熱するバッチ処理によって、加熱状態を管理し易い。

次いで、アルミニウム合金円柱を冷間（常温〜１００℃程度）でスエージング加工（伸線加工）した後（♯１３、第一伸線工程）、必要に応じて切削加工（♯１４）、スエージング加工を施す（♯１５、第一伸線工程）ことで、アルミニウム合金円柱の断面積を減少させてアルミニウム合金線（線材）とする。これにより、作製されたアルミニウム合金線の線径は２０ｍｍ程度である（アルミニウム合金円柱５０ｍｍに対して断面減少率８４％）。なお、第一伸線工程における伸線加工は、スエージング加工に限定されず、圧延加工、引抜加工などであっても良い。

次いで、アルミニウム合金線をアルゴンガス雰囲気炉に投入し、昇温速度約５０℃／分で４００℃〜５５０℃まで加熱した状態で１０分以上５時間以下保持した後、１５分程度炉冷するバッチ処理を行う（♯１６、第二熱処理工程）。この第二熱処理工程によって、アルミニウム合金線は、ＦｅやＳｉの移動による化合物の析出や相変化（形態変化）が起こる。また、アルゴンガス雰囲気炉にアルミニウム合金線を封入した状態で加熱するバッチ処理であるため、化合物の析出、形態変化、及びピン止め効果の制御を行い易い。その結果、アルミニウム合金線の伸線加工性や耐屈曲性を向上させることができる。

次いで、アルミニウム合金線を冷間（常温〜１００℃程度）でスエージング加工（伸線加工）することで、断面積を減少させて線径が８ｍｍ程度、３ｍｍ程度又は１ｍｍ程度（夫々アルミニウム合金線２０ｍｍに対して断面減少率８４％、９７．７５％又は９９．７５％）のアルミニウム合金線を作製する（♯１７、第二伸線工程）。なお、第二伸線工程における伸線加工は、スエージング加工に限定されず、圧延加工、引抜加工などであっても良い。

次いで、アルミニウム合金線に対して、♯１６と同様の中間熱処理を施す（♯１８、第二熱処理工程）。そして、この第二熱処理工程を経た後、アルミニウム合金線を冷間（常温〜１００℃程度）で引抜加工（伸線加工）することで、断面積を減少させて線径０．５ｍｍ程度（アルミニウム合金線８ｍｍ、３ｍｍ又は１ｍｍに対して夫々断面減少率９９．６１％、９７．２２％又は７５％）のアルミニウム合金線を作製する（♯１９、第二伸線工程）。

一方、♯１８の第二熱処理工程を経た後、線径８ｍｍ程度のアルミニウム合金線に対しては、冷間（常温〜１００℃程度）で引抜加工（伸線加工）することで、断面積を減少させて線径３ｍｍ程度又は線径１ｍｍ程度（アルミニウム合金線８ｍｍに対して断面減少率８５．９％又は９８．４％）のアルミニウム合金線を作製しても良い（♯２０、第二伸線工程）。この場合、得られたアルミニウム合金線に対して、再度、♯１６と同様の中間熱処理を施し（♯２１、第二熱処理工程）、引抜加工（伸線加工）することで、断面積を減少させて線径０．５ｍｍ程度（アルミニウム合金線３ｍｍ又は１ｍｍに対して断面減少率９７．２２％又は７５％）のアルミニウム合金線を作製する（♯２２、第二伸線工程）。なお、第二伸線工程における伸線加工は、引抜加工に限定されず、圧延加工、スエージング加工などであっても良い。

♯１９又は♯２２で得られた線径０．５ｍｍ程度のアルミニウム合金線をアルゴンガス雰囲気炉に投入し、昇温速度約５０℃／分で２５０℃〜４００℃まで加熱した状態で１０分以上５時間以下保持した後、１５分程度炉冷するバッチ処理を行う（♯２３、軟化工程）。これによって、アルミニウム合金線の歪みを除去すると共に析出物を均一に分散させて、導電率や強度を向上させることができる。

アルミニウム合金線を複数作製し、物性を評価した。

１．製造方法
（本実施例）
本実施例１〜９は、図２に示すようなＦｅ、Ｓｉ、Ａｌの組成を有するアルミニウム合金線を作製した。本実施例におけるアルミニウム合金線の製造方法は、図１に示すように、順番に鋳造工程、切削工程、第一熱処理工程、第一伸線工程（途中切削含む）、第二熱処理工程、第二伸線工程、軟化工程を備えている。

鋳造工程では、図２に示す組成となるようにＦｅ、Ｓｉ、Ａｌを添加してアルミニウム合金溶湯を作製し、内径が６８ｍｍの鉄製鋳型に鋳造してアルミニウム合金円柱（鋳造材）を作製した。次いで、切削工程では、アルミニウム合金円柱の表面欠陥を切削により除去して、直径が５０ｍｍのアルミニウム合金円柱を成形した。

次いで、第一熱処理工程では、アルミニウム合金円柱をアルゴンガス雰囲気炉に投入し、昇温速度約５０℃／分で図２に示す中間熱処理の温度４５０℃〜５００℃まで加熱した状態で２時間保持した後、炉冷した。次いで、第一伸線工程では、アルミニウム合金円柱を冷間でスエージング加工、切削加工、スエージング加工をこの順に施して、線径２０ｍｍのアルミニウム合金線を作製した。

次いで、第二熱処理工程では、アルミニウム合金線をアルゴンガス雰囲気炉に投入し、昇温速度約５０℃／分で図２に示す中間熱処理の温度４５０℃〜５００℃まで加熱した状態で２時間保持した後、炉冷した。次いで、第二伸線工程では、アルミニウム合金線を冷間でスエージング加工を施して、線径８ｍｍ、３ｍｍ又は１ｍｍのアルミニウム合金線を作製した。

次いで、線径８ｍｍ、３ｍｍ又は１ｍｍのアルミニウム合金線に、上述の第二熱処理工程と同様の中間熱処理を施した。そして、本実施例４，５，７，９においては、線径８ｍｍ、３ｍｍ又は１ｍｍのアルミニウム合金線を冷間で引抜加工を施して、線径０．５ｍｍのアルミニウム合金線を作製した。つまり、本実施例４，５，７，９においては、第一熱処理工程の中間熱処理を１回、第二熱処理工程の中間熱処理を２回実施して、中間熱処理の合計回数を３回とした（図２参照）。本実施例４，５，７，９において、最後の中間熱処理を施す前の線径は、図２に示すように全て８ｍｍ以下であり、引抜加工後の断面減少率が９９．７５％以下となるように設定した。

一方、本実施例１，２，３，６，８においては、線径８ｍｍのアルミニウム合金線を冷間で引抜加工を施して、線径３ｍｍのアルミニウム合金線を作製し、上述の第二熱処理工程と同様の中間熱処理を施した。そして、線径３ｍｍのアルミニウム合金線を冷間で引抜加工を施して、線径０．５ｍｍのアルミニウム合金線を作製した。つまり、本実施例１，２，３，６，８においては、第一熱処理工程の中間熱処理を１回、第二熱処理工程の中間熱処理を３回実施して、中間熱処理の合計回数を４回とした（図２参照）。本実施例４，５，７，９において、最後の中間熱処理を施す前の線径は、図２に示すように全て８ｍｍ以下であり、引抜加工後の断面減少率が９９．７５％以下となるように設定した。

最後に、作製した線径０．５ｍｍのアルミニウム合金線を、アルゴンガスを流通させたアルゴンガス雰囲気炉に投入し、昇温速度約５０℃／分で３００℃〜４００℃まで加熱した状態で２時間保持した後、１５分程度炉冷した。

（比較例）
比較例Ｃ１〜Ｃ４は、図２に示すような組成を有するアルミニウム合金線を作製した。つまり、比較例Ｃ１，Ｃ２は、本実施例と同様に、Ｆｅを２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉを０．１重量％以上０．５重量％以下含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金線である。一方、比較例Ｃ３，Ｃ４は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ以外に、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｂ（ホウ素）などの元素を含んでいる。

比較例におけるアルミニウム合金線の製造方法として、比較例Ｃ１は、図１に示す鋳造工程、切削工程、第一熱処理工程、第一伸線工程、軟化工程のみであり、上述した本実施例と同様の中間熱処理を１回とした。また、比較例Ｃ２〜Ｃ４が、図１に示す鋳造工程、切削工程、第一熱処理工程、第一伸線工程、第二熱処理工程、第二伸線工程、軟化工程を備えており、比較例Ｃ２は、上述した本実施例と同様の中間熱処理を２回とし、比較例Ｃ３〜Ｃ４は、上述した本実施例と同様の中間熱処理を３回とした。

２．作成したアルミニウム合金線の評価
作製した各アルミニウム合金線の導電率（％ＩＡＣＳ）、引張強度（ＭＰａ）、伸び率（％）を測定した。なお、各アルミニウム合金線は、絶縁材料の被覆をせずに、線径は０．５ｍｍである。導電率は、４端子法により測定した。引張強度、伸び率は、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して測定した。また、作製した各アルミニウム合金線の耐屈曲性を評価した。さらに、作製した各アルミニウム合金線をさらに引抜加工して、線径φ０．２ｍｍのアルミニウム合金線を成形できるか否かを評価した。

耐屈曲性を評価するにあたり、屈曲性試験を実施した。図３は、屈曲性試験の方法を示す図である。図３（ａ）に示すように、アルミニウム合金線１を一対のマンドレル２（直径２．０ｍｍ）で挟んだ。一対のマンドレル２の間は、１ｍｍの間隔をあけた。アルミニウム合金線１の一端側は、保持板５に形成した振れ防止用の貫通孔を挿通させた。アルミニウム合金線１の一端は、２００ｇの錘３で下方に引っ張った。アルミニウム合金線１の他端はチャック４で保持した。チャック４を可動させることで、図３の（ａ）の状態から（ｂ）の状態に紙面上で右側に９０°折り曲げた。続いて、アルミニウム合金線１を、（ｂ）の状態から（ｃ）の状態に紙面上で左側に９０°折り曲げた。（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ａ）を１回と数え、これを繰り返した。この繰り返し回数を屈曲回数と称する。なお、折り曲げの速度は、３０回／分とし、通電なしで屈曲性試験を行った。

図４に、各アルミニウム合金線についての測定結果及び評価結果を示す。図４において、破断曲げ回数の欄に示される数値は、各アルミニウム合金線について複数回の屈曲性試験を実施した場合における平均値である。また、φ０．２ｍｍ加工の欄において、線径φ０．２ｍｍのアルミニウム合金線を引抜加工により作製できた試料については○（合格）と表記し、作製できなかった試料については×（不合格）と表記した。また、評価の欄において、導電率が５８％ＩＡＣＳ以上であり、引張強度が１２０ＭＰａ以上であり、伸び率が１５％以上であり、破断曲げ回数が３８回以上であり、且つ、線形φ０．２ｍｍの引抜加工ができた試料については○（合格）と表記し、上記のうちの一つでも達成できなかった試料（すなわち○以外の試料）については×（不合格）と表記した。

実施例１〜９および比較例Ｃ１〜Ｃ４はいずれも導電率５８％ＩＡＣＳ以上、引張強度１２０ＭＰａ以上、伸び率１５％以上を有している。

本実施例では、いずれも破断曲げ回数が３８回以上と耐屈曲性に優れ、伸線加工性も良好であった。一方、比較例Ｃ１〜Ｃ４では、本実施例に比べて破断曲げ回数が小さく、特に中間熱処理回数の少ない比較例Ｃ１や、アルミニウム合金線にＺｒを含む比較例Ｃ３では伸線加工性や破断曲げ回数が劣る結果となった。また、本実施例１及び５に係るアルミニウム合金線に絶縁ポリアミドを塗布して絶縁被覆を形成することによって、マグネットワイヤを作製した。そして、作製したマグネットワイヤを車載用モータのコアに巻回した。このとき、断線は生じなかった。

これらより、Ｆｅを２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉを０．１重量％以上０．５重量％以下含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金線において、５０ｍｍ以上の線径を有する鋳造材に対して、中間熱処理や伸線加工を３回以上施すことで、伸線加工性や耐屈曲性が向上することが分かる。

［その他の実施形態］
上述した実施形態では、第一熱処理工程や第二熱処理工程における中間熱処理は、アルミニウム合金円柱やアルミニウム合金線を雰囲気炉で加熱して炉冷した。これに代えて、空気炉で加熱して大気中で冷却しても良いし、雰囲気炉で加熱して大気中で冷却しても良く、特に限定されない。

本発明は、アルミニウム合金線の製造方法に利用可能である。

１ アルミニウム合金線

Claims (5)

1. Ｆｅを２．０重量％以上３．５重量％以下、Ｓｉを０．１重量％以上０．５重量％以下含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を鋳造して５０ｍｍ以上の直径を有する鋳造材を形成する鋳造工程と、
   前記鋳造工程で得られた前記鋳造材に対して中間熱処理を施す第一熱処理工程と、
   前記第一熱処理工程で得られた前記鋳造材を伸線加工して線材を形成する第一伸線工程と、
   前記第一伸線工程で得られた前記線材に対して中間熱処理を施す第二熱処理工程と、
   前記第二熱処理工程で得られた前記線材を伸線加工する第二伸線工程と、
   前記第二伸線工程で得られた前記線材に対して軟化熱処理を施す軟化工程と、を備えたアルミニウム合金線の製造方法。
2. 前記第一伸線工程および前記第二伸線工程の前後において、前記鋳造材および前記線材を伸線加工した際の断面減少率が９９．７５％以下に設定されている請求項１に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
3. 前記第二熱処理工程は、前記線材に対する中間熱処理を２回以上施し、最後の中間熱処理を施す前の前記線材の線径は８ｍｍ以下である請求項１又は２に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
4. 前記鋳造工程と前記第一熱処理工程との間に、前記鋳造材の表面を切削する切削工程をさらに備えた請求項１から３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金線の製造方法。
5. 前記第二熱処理工程は、バッチ処理で前記線材を１０分以上保持して炉冷を行う請求項１から４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金線の製造方法。

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