專利名稱：電線或電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于導線的鋁合金，使用該鋁合金的鋁合金股線，以及使用該股線的電線或電纜。
背景技術(shù)：
銅已經(jīng)主要用作為在汽車的線束中所使用的電線(S卩，導線)的導體材料，但是從減輕導體重量的需求來看，鋁也已經(jīng)引起了注意。盡管銅作為所述材料在拉伸強度和導電率方面是優(yōu)異的，但是具有重量大(即，密度大)的問題。另一方面，鋁重量輕但是存在強度不足的問題。作為用于導線的鋁合金材料，專利文獻1中已經(jīng)公開了一種鋁合金配線材料，其中將鐵0 )、鋯(Zr)和其他元素混合到由具有99. 95%以上的純度的高純鋁形成的母材中；專利文獻2中已經(jīng)公開了一種鋁合金配線材料，其中在由具有99. 95%以上的純度的高純鋁形成的母材中含有銅(Cu)和/或鎂(Mg)和ττ和/或硅(Si)；在專利文獻3和4中已經(jīng)公開了分別包含規(guī)定量的i^、Mg和Si的鋁合金配線材料；并且專利文獻5中公開了一種含有規(guī)定量的鈦(Ti)等的鋁合金配線材料。引用列表專利文獻專利文獻1 JP-A-2008-38207專利文獻2 JP-A-2006-176832專利文獻3 JP-A-2006-19163專利文獻4 JP-A-2004-134212專利文獻5 JP-A-2003-1316
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題要成為導體的股線通常是通過鑄造并滾軋合金材料以形成盤條而后對該盤條重復熱處理(即，退火)和拉絲。例如，在上述專利文獻1至4中所述的鋁合金的情況下，可以使電線變細直到成為期望的粗度，同時通過在拉絲加工和拉絲加工之間進行熱處理來防止電線斷裂。然而，以分批或其他方式進行多次熱處理步驟就時間以及成本兩方面來說都不是優(yōu)選的。另一方面，在上述專利文獻5中，在拉絲之前熱處理之后進行連續(xù)的拉絲。然而， 當在拉絲之前進行熱處理時，由于接下來的拉絲導致的硬化，電線易于變硬，從而存在導電率和延展性降低的問題。此外，存在由于加入了規(guī)定量的Ti而使電線的導電率顯著降低的擔心。因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有足夠的導電率和拉伸強度并且拉絲特性優(yōu)異的鋁合金材料來作為配線材料，以及一種使用該鋁合金材料的導線或電纜。
解決問題的手段本發(fā)明的第一方面提供一種包括由鋁合金形成的鋁合金股線的電線或電纜，該鋁合金包含!^e :0. 1質(zhì)量％以上至小于1.0質(zhì)量％ ；Zr :0 至 0. 08 質(zhì)量％ ；Si :0· 02 至 2. 8 質(zhì)量％ ；Cu 0. 05至0. 63質(zhì)量％與Mg :0. 04至0. 45質(zhì)量％的至少其中一種；并且剩余物是鋁和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的第二方面提供一種用于導線的鋁合金，包含!^e :0. 1質(zhì)量％以上至小于1.0質(zhì)量％ ；Zr :0 至 0. 08 質(zhì)量％ ；Si :0· 02 至 2. 8 質(zhì)量％ ；Cu 0. 05至0. 63質(zhì)量％與Mg :0. 04至0. 45質(zhì)量％的至少其中一種；并且剩余物是鋁和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的第三方面提供一種用于制造鋁合金股線的方法，該方法包括步驟(1)利用權(quán)利要求4所限定的用于導線的鋁合金來形成盤條；(2)將所述盤條拉絲，直到成為期望的最終線徑；以及(3)將已被拉絲的盤條連續(xù)退火或分批退火。發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明的用于導線的鋁合金具有能夠提供用于電線或電纜的導體所需的導電率和拉伸強度的組分，以及拉絲特性優(yōu)異并且能夠?qū)⒈P條拉絲直到成為股線的最終線徑而不在期間退火(熱處理)的組分。因此，通過利用鋁合金，變得可以通過在拉絲之后連續(xù)退火或分批退火來制造鋁合金股線，并且省去了在拉絲之前和拉絲期間要進行的熱處理。 從而，能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低和生產(chǎn)率提高。根據(jù)本發(fā)明的電線或電纜包括導電率、拉伸強度以及延展特性優(yōu)異的鋁合金股線，同時股線是輕量化的。
具體實施例方式本發(fā)明中使用的鋁合金含有添加到要成為母材的鋁基底金屬的規(guī)定元素。作為鋁基底金屬，優(yōu)選使用具有99.7質(zhì)量％以上的純度的純鋁。S卩，在JIS H 2012中所定義的純鋁基底金屬之中，能夠優(yōu)選使用那些具有第一類鋁基底金屬以上的純度的那些純鋁基底金屬。具體地，可以提及具有99. 7質(zhì)量％以上的純度的第一類鋁基底金屬、具有99. 85質(zhì)量％以上的純度的特二類鋁基底金屬、具有99. 90質(zhì)量％以上的純度的特一類鋁基底金屬。從而，在本發(fā)明中，一個特征是，不僅能夠使用例如特一類和特二類鋁基底金屬這樣的昂貴的高純鋁基底金屬，而且能夠使用價錢合理的具有99. 7質(zhì)量％的純度的鋁基底金屬。由純鋁形成的母材(S卩，鋁基材)中所要添加的元素是鐵(Fe)、鋯(Zr)、硅(Si) 以及銅(Cu)和/或鎂(Mg)。!^e是具有低固溶度極限并且能夠利用析出強化作為主要強化機構(gòu)來提高強度而不降低導電率的元素。為了優(yōu)選獲得該效果，鋁合金中所含有的狗的量為0. 1質(zhì)量％以上至小于1.0質(zhì)量％，優(yōu)選0.4至0.9質(zhì)量％。在這點上，在說明書中“a至b質(zhì)量％”的表述的情況下，意思是a質(zhì)量％以上至b質(zhì)量％以下。Zr是對于提高耐熱性有效的元素，并且是能夠通過析出強化來提高強度的元素。 為了優(yōu)選獲得該效果，鋁合金中所含有的ττ的量為0至0. 08質(zhì)量％，優(yōu)選0至0. 05質(zhì)量％。此外，實際上，該量可以是0.02至0.08質(zhì)量％。Si是對于提高強度有效的元素。為了優(yōu)選獲得該效果，鋁合金中所含有的Si的量為0. 02至2. 8質(zhì)量％，優(yōu)選0. 02至1. 8質(zhì)量％，更優(yōu)選0. 02至0. 25質(zhì)量％。Cu和Mg是能夠通過析出強化來提高強度的元素。為了優(yōu)選獲得該效果，鋁合金中所含有的Cu的量為0. 05至0. 63質(zhì)量％，優(yōu)選0. 2至0. 5質(zhì)量％。此外，實際上，該量可以是0. 06至0. 49質(zhì)量％。鋁合金中所含有的Mg的量為0. 03至0. 45質(zhì)量％，優(yōu)選0. 04至 0. 45質(zhì)量％，更優(yōu)選0. 15至0. 3質(zhì)量％。此外，實際上，該量可以是0. 03至0. 36質(zhì)量％。 在含有Cu和Mg 二者的情況下，這兩種金屬在鋁合金中的總量優(yōu)選為0. 04至0. 6質(zhì)量％， 更優(yōu)選0. 1至0.4質(zhì)量％。各元素的含量包括作為木材的基底金屬本身所含有的Si、Fe、Cu和Mg的各個量， 而不一定是指添加的量。由于當以超過上述范圍的多量包含所述各元素時，各元素使鋁合金的導電率降低，所以這些情況不是優(yōu)選的。具體地，為了實現(xiàn)汽車的電線所需的58% IACS的導電率，所包含的Zr、Si、Cu和Mg的范圍分別是0. 08質(zhì)量％以下、2. 8質(zhì)量％以下、0. 63質(zhì)量％以下以及0. 45質(zhì)量％以下。作為鋁合金中可能包含的不可避免的雜質(zhì)，可以提到鋅(Zn)、鎳(Ni)、錳(Mn)、銣 (Pb)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、錫(Sn)、釩(V)、鎵(Ga) Jf (B)、鈉(Na)等。在不抑制本發(fā)明的效果并且本發(fā)明的鋁合金的特性不受特別影響的范圍內(nèi)不可避免的含有這些雜質(zhì)，并且這里所提到的不可避免的雜質(zhì)中也包含要使用的純鋁基底金屬中先前所含有的元素。在合金中，所述不可避免的雜質(zhì)的量優(yōu)選為總計0. 07%以下、更優(yōu)選0. 05%以下。在將規(guī)定的元素添加到鋁基底金屬之后，能夠根據(jù)通常的制造方法來鑄造鋁合金。根據(jù)本發(fā)明的電線或電纜包括由上述的用于導線的鋁合金所形成的股線。這里， 包括鋁合金股線是指包括這樣一種股線，該股線是作為通過將多根股線(3至1500根，例如，11根)絞合在一起而形成的絞合線(即，絞合線導體)的單線，并且通常，以絞合線(也稱為芯線)的形式包含該股線。電線是被覆電線，其中作為裸線的絞合線被任意絕緣樹脂層覆蓋，并且通過捆束多根所述電線而形成單根屏蔽線所獲得的線是電纜或線束。即，根據(jù)本發(fā)明的電線或電纜是足夠的，其具有包含了由上述鋁合金形成的股線的導體(即，絞合線)以及設置在該導體的外周上的覆蓋層。其他具體構(gòu)造和形狀以及制造方法不受特別限制。構(gòu)成了所述導體的鋁合金股線的形狀等也不受特別限制，但是在股線是例如圓導線并且用于汽車的電線的情況下，直徑(即，最終線徑)優(yōu)選是大約0. 07至1.5mm，更優(yōu)選是大約0. 14至0. 5mm。關(guān)于所述覆蓋層所使用的樹脂的種類，能夠任意使用例如交聯(lián)聚乙烯、聚丙烯等的烯烴樹脂以及氯乙烯這樣的已知絕緣樹脂，并且適當?shù)卮_定覆蓋厚度。所述電線或電纜能夠用于各種用途，例如電氣或電子元件、機械部件、汽車部件以及建筑材料。其中，可以將所述電線或電纜優(yōu)選用作為汽車的電線或電纜。構(gòu)成所述電線或電纜的導體的鋁合金股線是通過根據(jù)通常的制造方法制造盤條并將其拉絲而制成的。在拉絲時，可以恰當?shù)剡M行熱處理(退火)，但是在熱處理之前，股線優(yōu)選是被拉絲直到成為最終線徑的鋁合金股線。通過進行拉絲而不在拉絲之前以及拉絲當中進行熱處理，抑制了加工硬化，而且通過在拉絲之后進行退火，還能夠提高例如導電率和延展性的特性。因此，作為鋁合金股線的優(yōu)選制造方法，可以提及根據(jù)本發(fā)明的包括下列步驟的制造方法。即，所述各步驟是(1)利用上述用于導線的鋁合金來形成盤條的步驟(滾軋步驟)，(2)將所得的盤條拉絲直到成為最終線徑的步驟(縮徑加工步驟)，以及C3)將已被拉絲的盤條連續(xù)退火或者分批退火的步驟。這里，拉絲的步驟( 是指縮徑加工并且不包括熱處理的步驟。因此，在不熱處理的情況下進行步驟O)中的拉絲。從而，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，當所述方法被描述為涉及合金的鑄造步驟時，能夠按照鑄造、滾軋、拉絲和熱處理的步驟的流程來制造股線。因此，與鑄造、滾軋、拉絲、熱處理、拉絲、和熱處理的步驟相比，本發(fā)明涉及一種就時間和成本兩方面而言都顯著高效的制造方法。能夠通過已知的方法來進行各個步驟，并且除了上述(1)至(3)之外，還可以包含用于股線制造的其他步驟，例如削面步驟(facing step) 0在上述(1)中對盤條的上述加工可以通過連續(xù)的鑄造滾軋法、擠壓法等來進行。 滾軋可以是熱滾軋或冷滾軋的其中任意一種。利用干拉絲機或濕拉絲機來進行上述O)中的拉絲，并且其條件不受特別限制。由于上述用于導線的鋁合金在拉絲特性方面是優(yōu)異的，所以例如，可以在不熱處理的情況下將具有9. 5mm直徑的盤條拉絲，直到成為大約0. 3mm的最終直徑。在上述(3)的退火步驟中，能夠利用連續(xù)退火爐來進行連續(xù)退火，并且例如，能夠以規(guī)定的速度搬運鋁線而通過加熱爐，并且在規(guī)定的區(qū)域被加熱來進行退火。作為加熱裝置，可以提及高頻加熱爐等。而且，還可以適當?shù)厥褂梅峙嘶稹０徇\速度、退火時間、退火溫度等不受特別限制，并且在退火后的冷卻條件也不受特別限制。如上所述，在本發(fā)明中，可以利用具有上述組分的鋁合金在熱處理之前進行拉絲， 并且之后進行退火。通過在拉絲后進行熱處理，能夠提高股線的導電率和延展特性，但是在另一方面，由于通過拉絲而硬化的合金要被軟化，所以該處理導致了強度(拉伸強度)的降低。然而，上述鋁合金具有即使當強度降低時也能滿足包含強度在內(nèi)的各種需要的特性的組分，從而能夠得到一種具有作為鋁的特征的輕量化、保持了良好的導電率并且具有良好的延展率和足夠的拉伸強度的鋁合金股線。關(guān)于所述鋁合金股線的特性，優(yōu)選拉伸強度是SOMPa以上，導電率是58% IACS 以上，并且延展率是10%以上。拉伸強度優(yōu)選是80至150MPa，更優(yōu)選110至130MPa。延展率優(yōu)選是10至30%，更優(yōu)選15至20%。導電率是純鋁的64% IACS以下。此外，關(guān)于拉絲特性，在從1噸的盤條制造股線時，作為大致的標準，優(yōu)選發(fā)生5次以下/噸的斷線。實例下面將參照實例來詳細說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于此?！磳嵗捅容^例〉使用JIS H 2102的第一類鋁基底金屬，向其加入規(guī)定量的i^、Zr、Si和Cu或Mg， 以得到具有表1所示的成分組成每種鋁合金。通過通常的方法使所述每種鋁合金熔融，并且通過連續(xù)鑄造滾軋法將其加工成具有9. 5mm直徑的盤條。然而，利用連續(xù)拉絲機將盤條拉絲，以得到具有0. 32mm直徑的線材(細線)。使該線材經(jīng)受連續(xù)退火而制造鋁合金股線。對于所得的具有0.32mm的線徑的鋁合金股線，根據(jù)JIS C 3002來評價下列特性。 關(guān)于導電率，利用四端子法在保持于20°C (士0.5°C)的恒溫池內(nèi)測量其電阻率，并且計算出導電率。端子之間的距離是1000mm。以50mm/分鐘的拉伸速率來測量拉伸強度和延展率。此外，當評價拉絲特性時，在由1噸的盤條制造股線的情況下，對斷線的次數(shù)計數(shù)，并且如下來評價斷線特性將5次/噸以下的情況標注為“良好”，并將6至9次/噸的情況標注為“中等”，而將10次/噸以上的情況標注為“不良”。所得結(jié)果如表1所示。[表1]
權(quán)利要求
1.一種包括由鋁合金形成的鋁合金股線的電線或電纜，所述鋁合金包含 Fe 0. 1質(zhì)量％以上至小于1. 0質(zhì)量％ ；Zr :0 至 0. 08 質(zhì)量％ ； Si 0. 02 至 2. 8 質(zhì)量％ ；Cu 0. 05至0. 63質(zhì)量％與Mg :0. 04至0. 45質(zhì)量％的至少其中一種；并且剩余物是鋁和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線或電纜，其中，通過在沒有熱處理的情況下將盤條拉絲直到成為最終線徑來獲得所述鋁合金股線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電線或電纜，其中，所述鋁合金股線具有SOMI^a以上的拉伸強度、58% IACS以上的導電率以及10%以上的延展率。
4.一種用于導線的鋁合金，包含F(xiàn)e 0. 1質(zhì)量％以上至小于1. 0質(zhì)量％ ；至0. 08質(zhì)量％ ； Si 0. 02 至 2. 8 質(zhì)量％ ；Cu 0. 05至0. 63質(zhì)量％與Mg 0. 04至0. 45質(zhì)量％的至少其中一種；并且剩余物是鋁和不可避免的雜質(zhì)。
5.一種用于制造鋁合金股線的方法，該方法包括步驟(1)利用權(quán)利要求4所限定的用于導線的鋁合金來形成盤條；(2)將所述盤條拉絲，直到成為期望的最終線徑；以及(3)將已被拉絲的盤條連續(xù)退火或分批退火。
全文摘要
提供一種用作為配線材料具有滿意水平的導電率和拉伸強度而且具有優(yōu)異拉絲可加工性的鋁合金材料，以及使用該鋁合金材料的電線或電纜。該電線或電纜包括包含鋁合金的鋁合金線，其中該鋁合金包含不少于0.1質(zhì)量％并且少于1.0質(zhì)量％的Fe，0至0.08質(zhì)量％的Zr，0.02至2.8質(zhì)量％的Si，以及0.05至0.63質(zhì)量％的Cu與0.04至0.45質(zhì)量％的Mg中的至少一者，并且剩余物是鋁和不可避免的雜質(zhì)。
文檔編號H01B5/02GK102471837SQ201080030588
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者望月一美, 石橋謙一, 近藤康順 申請人:矢崎總業(yè)株式會社