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鋁合金電線和線束的制作方法

文檔序號:11585793閱讀:301來源:國知局
鋁合金電線和線束的制造方法與工藝
本發(fā)明涉及鋁合金電線和線束,并且特別地,涉及具有改進的機械特性和導電性的鋁合金電線以及包括該鋁合金電線的線束。
背景技術
:在最近輕量化汽車的趨勢下,對于更細的鋁合金電線存在增長的需求。因為在近年來,在汽車中布設鋁合金電線的位置越來越多,并且因此布線占據(jù)了更多空間,所以期望更細和更輕的鋁合金電線。另外,還期望鋁合金電線被安裝在汽車中之后的可靠性的提高。通常地,用作這樣的細電線的鋁線主要是由日本工業(yè)標準(jis)c3108規(guī)定的用于電用途的硬拉鋁線。然而,與銅線相比,鋁線的彎曲性極低,并且因此,難以在電線必須重復彎曲的位置使用,諸如汽車的門鉸鏈周圍。由于該原因,傳統(tǒng)地已經(jīng)進行了通過將其它金屬元素添加到鋁而提高鋁線的彎曲性的嘗試。例如,日本專利no.4,927,366公開了一種用于汽車布線的鋁導線,其包含預定量的鐵、銅和鎂,其余是鋁和不可避免的雜質,并且具有從0.07mm到1.50mm的線徑。日本專利no.4,330,005公開了一種用于汽車線束的鋁導線,其包含預定量的鐵、鋯和銅,其余是鋁和不可避免的雜質,其使用預定處理生產(chǎn),并且具有從0.07mm到1.50mm的線徑。技術實現(xiàn)要素:然而,日本專利no.4,927,366和日本專利no.4,330,005二者中的電線的拉伸強度不足,并且因此,難以用作截面積小于0.75平方毫米(mm2),諸如0.5mm2、0.35mm2或更小的電線。另外,日本專利no.4,927,366和日本專利no.4,330,005的電線不意在于高溫下使用。因而,期望高溫下的機械特性的提高。鑒于傳統(tǒng)技術中的這樣的問題,已經(jīng)做出了本發(fā)明,并且本發(fā)明意在提供具有提高的機械特性和減小的直徑的鋁合金電線以及包括該鋁合金電線的線束。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的鋁合金電線包括鋁合金股線。鋁合金股線包含鋁和錳,并且包括平均顆粒尺寸是3.1μm以下的晶粒。包含鋁和錳的金屬間化合物分散在鋁合金股線中的晶粒的顆粒邊界上和顆粒邊界附近。根據(jù)第一方面的鋁合金電線可以還包括覆蓋鋁合金股線的周圍的絕緣體層。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的線束包括根據(jù)第一方面的鋁合金電線。根據(jù)本發(fā)明的第三方面的鋁合金電線包括鋁合金股線。該鋁合金股線由包含2.2質量%至4.2質量%的量的鎂、x質量%的量的錳和y質量%的量的鉻的鋁合金制成,其余是鋁和不可避免的雜質,其中,x和y滿足y≥-0.55x+0.18且y≤-0.55x+0.55。所述鋁合金股線包括平均顆粒尺寸是3.1μm以下的晶粒,并且具有常溫下的230mpa以上的拉伸強度,常溫下的10%以上的斷裂伸長以及30%iacs以上的導電率。根據(jù)第三方面的鋁合金電線可以還包括覆蓋鋁合金股線的周圍的絕緣體層。根據(jù)本發(fā)明的第四方面的線束包括根據(jù)第三方面的鋁合金電線。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金電線,防止晶粒在鋁合金的熱處理期間生長。這使得能夠提高電線的機械特性,并且減小電線的直徑。附圖說明圖1是示出鋁合金股線中的晶體結構的一個實例的示意圖;圖2是圖示出由鋁合金股線中的鋁的添加元素產(chǎn)生的有益效果的示意圖;圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋁合金電線的一個實例的示意性截面圖;圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋁合金電線的另一個實例的示意性截面圖;圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電纜的一個實例的示意性截面圖;圖6是示出在實例的測試件中的鎂含量與鉻含量之間的關系的圖;圖7是示出在實例的測試件no.20至24的正常溫度下的鎂含量與拉伸強度之間的關系的圖;圖8是示出在實例的測試件no.20至24的鎂含量與導電率之間的關系的圖;圖9是使用透射式電子顯微鏡觀察測試件no.14的截面的顯微圖;圖10是圖9的透射式電子顯微圖的區(qū)域a的放大圖;圖11是圖10的透射式電子顯微圖的區(qū)域b的放大圖;圖12是圖10的透射式電子顯微圖的區(qū)域c的放大圖;圖13是使用能量色散x射線光譜儀的圖11中的點p1的分析結果的光譜;圖14是使用能量色散x射線光譜儀的圖12中的點p2的分析結果的光譜;圖15a和15b示出使用透射式電子顯微鏡的實例的測試件no.14的截面的觀察結果,圖15a是示出觀察結果的顯微圖,圖15b是圖示出在測試件的截面中觀察的位置的截面圖;以及圖16a至16e均是示出使用能量色散x射線光譜儀的圖15中的區(qū)域d的元素分布(元素映射)的測量結果的顯微圖。具體實施方式使用附圖,給出根據(jù)本發(fā)明的實施例的鋁合金電線和線束的詳細描述。注意,為了方便說明,圖中的尺寸比例是夸大的,并且可能與實際比例不同。(鋁合金電線)通常地,當加工時,金屬材料的強度由于加工硬化而增加,但是延展性顯著降低。具有低延展性的金屬材料難以加工。從而,為了實際使用通過拉絲制造的金屬細線,需要退火。退火使金屬材料的可加工性恢復,但是降低了由于加工硬化實現(xiàn)的強化效果。這就是為什么金屬材料難以具有同時高的機械強度和高的延展性。一般地,鋁在100℃至200℃開始恢復和重結晶,伴隨著例如點缺陷的消滅和錯位的重排。隨著恢復和重結晶進行,由于加工硬化而提高的材料的強度通常減小(即,材料軟化)。從而,鋁不適于在100℃至200℃的溫度下要求高強度的應用。因此,為了提高鋁的強度和耐熱性,要求形成微結構的晶粒是微小的、并且防止相鄰的晶粒由于退火引起的重結晶而結合并且變大。提高鋁的強度的可能的基本手段包括使鋁合金化,以得到固溶強化和沉淀強化。然而,當在高溫下使用鋁時,這些強化機制不能必然地有效起作用。為了確保鋁的耐熱性,除了基本的強化機制之外,還需要用于使基體相的晶粒熱穩(wěn)定的一些手段。鑒于前述,根據(jù)該實施例的鋁合金電線10通過包含作為基材的鋁鎂合金并且采用下列方法中的至少一種而實現(xiàn)了提高的機械特性。1.如圖1所示,作為二次相,使熱穩(wěn)定的金屬間化合物2等在顆粒邊界上并且在鋁合金的基體相1的晶粒內(nèi)沉淀為細小沉淀物。2.如圖1和2所示,將在合金的基本元素的重結晶溫度附近具有小的擴散系數(shù)的添加元素3添加到鋁合金的基體相1。當采用方法1時,即,當將熱穩(wěn)定的金屬間化合物2安置在顆粒邊界和晶粒內(nèi)時,金屬間化合物2用作熱處理期間的屏障,阻礙相鄰的晶粒的生長。從而,鋁合金的基體相1能夠維持其細小晶粒。與鋁形成金屬間化合物并且在顆粒邊界和晶粒內(nèi)形成細小沉淀物的添加元素的代表性實例包括錳(mn)、鋯(zr)、鈦(ti)、鐵(fe)和鎳(ni)。如表格1所示,除了錳之外的這些元素要求固溶處理(通過熱處理的強制固溶化處理),以與鋁形成金屬間化合物并且形成細小沉淀物。從而,除了錳之外的任意元素的使用增加了制造步驟的數(shù)量。此外,如表格1所示,鋁和鋁的金屬間化合物與除了錳之外的任意元素之間的電位差是0.05v以上。鋁與其金屬間化合物之間的電位差越大,越容易發(fā)生電化學腐蝕,這降低了鋁合金的耐腐蝕性。由于錳能夠在不要求固溶處理的情況下與鋁形成金屬間化合物,并且防止耐腐蝕性的降低,所以該實施例使用錳以實現(xiàn)方法1的有益效果。表格1而且,當采用方法2時,即,當將在重結晶溫度(即250℃到300℃)附近具有小擴散系數(shù)的添加元素3添加到鋁合金的基體相1時,能夠使晶粒熱穩(wěn)定。具體地,如圖2所示,當具有小擴散系數(shù)的添加元素3的原子與形成基體相1的鋁原子4形成固溶體時,添加元素3的原子抑制鋁原子4在重結晶溫度附近的結晶重排,并從而防止晶粒由于重排而粗化。用于抑制鋁原子4的結晶重排的添加元素3優(yōu)選地是在鋁原子4的重結晶溫度附近具有小擴散系數(shù)的元素。這樣的元素的實例包括鉻(cr)、鋯(zr)、釩(v)、鈮(nb)、錫(sn)、鈷(co)和鈹(be)。在這些元素之中,在250℃具有最小的擴散系數(shù)的元素是鉻,如表格2所示。由于該原因,該實施例采用鉻以實現(xiàn)方法2的有益效果。表格2250℃下在鋁中的擴散系數(shù)(m2/sec)鉻9.6×10-27鋯4.8×10-26釩3.9×10-20鈮9.9×10-20錫1.1×10-19鈷1.9×10-19鈹2.7×10-19基于以上考慮的結果,根據(jù)該實施例的鋁合金電線10具有鋁合金股線11,如圖3所示。為了采用方法1和2中的至少一種方法,鋁合金股線11由包含2.2質量%至4.2質量%的量的鎂、x質量%的量的錳和y質量%的量的鉻的鋁合金制成,其余是鋁和不可避免的雜質。x和y滿足下面的關系(1)和(2):y≥-0.55x+0.18,且(1)y≤-0.55x+0.55。(2)在表達式(1)和(2)中,x≥0,并且y≥0。通過將鎂(mg)添加到作為鋁合金的基材的鋁基金屬而制造制作鋁合金股線11的鋁合金。鎂通過固溶強化而提高了鋁的強度。從而,使用鋁鎂合金作為基體相1能夠提高鋁合金電線10的機械強度、屈服強度和高周疲勞抗性。優(yōu)選地,添加到制作鋁合金股線11的鋁合金中的鎂的量是2.2質量%至4.2質量%。當添加的鎂的量小于2.2質量%時,固溶強化可能不充分地發(fā)生,可能導致鋁合金的強度降低。當添加的鎂的量大于4.2質量%時,可能由于鋁合金的標準電極電位的降低而發(fā)生點狀腐蝕。換句話說,當添加的鎂的量大于4.2質量%時,鋁合金的耐腐蝕性可能降低。更優(yōu)選地,添加在鋁合金中的鎂的量是2.4質量%至3.2質量%,以實現(xiàn)固溶強化效果并且同時防止導電率的降低。鎂所添加到的鋁基金屬不受限制,但是例如,優(yōu)選地,使用具有99.7質量%以上純度的純鋁。具體地,在由jish2102(用于重熔的鋁錠)規(guī)定的純鋁基金屬中,優(yōu)選地使用純度是等級i以上的鋁基金屬。更具體地,可以使用具有99.7質量%的純度的等級i鋁基金屬、具有99.85質量%以上的純度的特級ii鋁基金屬、具有99.90質量%以上的純度的特級i鋁基金屬。在鋁鎂二元合金中,晶粒在退火期間迅速地增加,這導致強度的降低。從而,鋁合金包含根據(jù)方法1和2中的至少一種方法的錳和鉻中的至少一種,以防止晶粒在退火期間由于重結晶而結合和粗化。如所描述地,在鋁合金股線11中,表示為x質量%的錳的添加量優(yōu)選地處于由表達式(1)和(2)規(guī)定的范圍內(nèi)。當錳的添加量處于這樣的范圍內(nèi)時,由于在軋制和拉絲期間施加的壓縮應力引起的反應加速效果而能夠在鋁合金中形成細小的鋁錳金屬間化合物,并且化合物分散在晶粒內(nèi)和顆粒邊界上。這樣的鋁錳金屬間化合物的實例包括al12mn、al6mn和具有與這些等同的比例的化合物。就這一點給出更詳細的描述。如將在稍后描述地,在鋁合金股線11的制造中,進行軋制和拉制。這些處理包括朝著鋁合金線的軸心徑向施加壓力,并且然后加熱線。即使在處于極大背離化學計量成分的稀釋的強制固溶狀態(tài)的鋁錳合金中,該熱處理也有助于鋁合金的固溶體改變?yōu)樯鲜鼋饘匍g化合物的反應。然后,如此形成的金屬間化合物分散在顆粒邊界上和晶粒內(nèi),并且展現(xiàn)出當加熱鋁合金時防止晶粒生長的釘扎效果。當以超過由表達式(1)和(2)限定的范圍的上限的量過度添加錳時,金屬間化合物粗化,并且金屬間化合物微粒的數(shù)量將相對于顆粒邊界小。結果,不能充分地展現(xiàn)出釘扎效果。金屬間化合物的粗化還可能降低鋁合金股線11的延展性。從而,鑒于產(chǎn)生用于展現(xiàn)出釘扎效果的充足量的金屬間化合物,鋁合金股線11中的錳含量優(yōu)選地是0.18質量%以上。而且,鑒于防止金屬間化合物的粗化并且引申開來降低鋁合金股線11的延展性,鋁合金股線11中的錳含量優(yōu)選地是0.8質量%以下。由y質量%表示的鋁合金股線11中的鉻的添加量優(yōu)選地處于有表達式(1)和(2)限定的范圍內(nèi)。當鉻的添加量處于該范圍內(nèi)時,鉻原子在基體相的鋁合金中形成固溶體,并從而防止晶粒在鋁合金的熱處理期間粗化。當以超過由表達式(1)和(2)限定的范圍的上限過度添加鉻時,鉻和鋁形成金屬間化合物,這可能降低鋁合金股線11的延展性。從而,鑒于有效地防止鋁合金的晶粒的粗化,鋁合金股線11中的鉻含量優(yōu)選地是0.05質量%以上,并且鑒于防止鋁合金股線11的延展性降低,優(yōu)選地是0.25質量%以下。還優(yōu)選地,鋁合金股線11中的錳的添加量是0.55質量%以下。還優(yōu)選地,鋁合金股線11中的鉻的添加量是0.4質量%以下。將錳和鉻的添加量設定在這些范圍內(nèi)使得容易得到30%iacs以上的導電率,并且因此,實現(xiàn)導電率的提高。優(yōu)選地,鋁合金股線11中的晶粒的平均顆粒尺寸是3.1μm以下。具體地,在圖1所示的金相結構中,由金屬間化合物2圍繞的晶粒的平均顆粒尺寸優(yōu)選是3.1μm以下。當平均顆粒尺寸處于該范圍內(nèi)時,股線能夠進一步提高高周疲勞抗性和抗振性。鋁合金股線11中的晶粒的平均顆粒尺寸優(yōu)選地是2μm以下,并且更加優(yōu)選地是1.5μm以下。能夠使用由jish0501規(guī)定的切割法(用于評估熟銅和銅合金的平均顆粒尺寸的方法,iso2624)測量晶粒的平均顆粒尺寸。優(yōu)選地,在根據(jù)該實施例的鋁合金股線11中,作為鉻的添加元素3的原子分散在鋁合金的基體相1中,如圖1所示。還優(yōu)選地,鉻原子分散在其內(nèi)的基體相1中的各個晶粒由作為二次相的金屬間化合物2整體圍繞。從而,通過方法1和2的有益效果,防止晶粒生長,并且即使在高溫下也維持細小晶粒。然而,需要注意的是:在該實施例中,晶粒不需要由金屬間化合物2整體圍繞,并且金屬間化合物2僅需要至少存在于晶粒的顆粒邊界上。在該情況下也通過方法1的有益效果實現(xiàn)了顆粒生長的防止。如述,當僅采用方法1時,根據(jù)該實施例的鋁合金股線11仍然能夠利用金屬間化合物2防止相鄰晶粒的生長。作為可能的結構,鋁合金股線11可以包含形成分散在鋁合金股線11中的晶粒的顆粒邊界上和顆粒邊界附近的金屬間化合物2的鋁和錳。利用這樣的結構,金屬間化合物2置于相鄰的晶粒之間,并且用作屏障以防止晶粒在鋁合金的熱處理期間生長。從而,鋁合金的基體相1能夠維持細小晶粒??赡馨谠谠搶嵤├惺褂玫匿X合金中的不可避免的雜質的實例包括鋅(zn)、鎳(ni)、錫(sn)、釩(v)、鎵(ga)、硼(b)和鈉(na)。這些雜質以不妨礙本發(fā)明要實現(xiàn)的有益效果、并且特別地不影響鋁合金的特性的量不可避免地包含在鋁合金中。不可避免的雜質還包括本來就包含在使用的純鋁基金屬中的元素。該實施例的鋁合金電線10的導體可以是由單個鋁合金股線11形成的單線,或者是通過絞合在一起的多個鋁合金股線11形成的絞合線。該絞合線可以是股線同心地絞合在中心的單個或多個股線周圍的同心絞合線、在同一方向上共同絞合多個股線的組裝股線和同心地絞合多個組裝線的復合股線中的任一種。如圖3所示,根據(jù)該實施例的鋁合金電線10可以由作為裸線的鋁合金股線11形成??蛇x擇地,如圖4所示,該實施例的鋁合金電線10可以包括鋁合金股線11和作為被覆鋁合金股線11的周圍的被覆材料的絕緣體層12。只要絕緣體層12能夠確保鋁合金電線10的電絕緣,則被覆鋁合金電線10的外周的絕緣體層12的材料和厚度不受限制。能夠用于絕緣體層12的樹脂材料的實例包括氯乙烯、耐熱氯乙烯、交聯(lián)氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、發(fā)泡聚乙烯、交聯(lián)發(fā)泡聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺(尼龍)、聚偏二氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯、全氟烷氧基烷烴、天然橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、以及硅橡膠。這些材料中的任意材料可以單獨使用或與這些材料中的一個或多個材料組合使用。優(yōu)選地,該實施例的鋁合金電線10中的鋁合金股線11在正常溫度(5℃至35℃)下具有230mpa以上的拉伸強度和10%以上的斷裂伸長,并且還具有30%iacs以上的導電率。當鋁合金股線11的拉伸強度和斷裂伸長是這樣的值時,鋁合金股線11的機械強度提高,使得鋁合金股線11難以在安裝于車輛期間和之后損壞。從而,鋁合金電線10能夠用在該鋁合金電線10重復彎曲的位置,諸如汽車的門鉸鏈附近,或者經(jīng)受振動的位置,諸如發(fā)動機室。而且,當鋁合金股線11的導電率是30%iacs以上時,鋁合金電線10能夠用作汽車的電線。能夠根據(jù)jisz2241(室溫下的金屬材料的拉伸測量方法)來測量正常溫度下的拉伸強度和斷裂伸長。能夠根據(jù)jish0505(有色金屬材料的電阻率和導電率的測量方法)來測量導電率。優(yōu)選地,該實施例的鋁合金電線10的鋁合金股線11在120℃具有180mpa以上的拉伸強度。當高溫下的鋁合金股線11的拉伸強度是這樣的值時,鋁合金電線10能夠有利地用于汽車中的經(jīng)受高溫和振動的位置。能夠根據(jù)jisg0567(鋼鐵和耐熱合金的高溫拉伸試驗的方法)來測量高溫下的拉伸強度。該實施例的鋁合金電線10中的鋁合金股線11的最終線徑不受限制,但是由于根據(jù)該實施例的鋁合金股線11在例如拉伸強度和延伸率方面具有良好的機械特性,并且使得小直徑可能,所以最終線徑能夠是例如0.1mm至1.0mm。如上所述,該實施例的鋁合金電線10具有鋁合金股線11。鋁合金股線11包含鋁和錳,并且包括平均顆粒尺寸是3.1μm以下的晶粒。由鋁和錳形成的金屬間化合物分散在鋁合金股線11中的晶粒的顆粒邊界上和顆粒邊界附近。該實施例的鋁合金電線10具有鋁合金股線11。鋁合金股線11由包含2.2質量%至4.2質量%的量的鎂、x質量%的量的錳和y質量%的量的鉻的鋁合金制成,其余是鋁和不可避免的雜質。x和y滿足下面的關系(1)和(2):y≥-0.55x+0.18,且(1)y≤-0.55x+0.55。(2)鋁合金股線11包括平均顆粒尺寸是3.1μm以下的晶粒。鋁合金股線11在常溫下具有230mpa以上的拉伸強度和10%以上的斷裂伸長,并且還具有30%iacs以上的導電率。這樣的鋁合金電線具有高的機械特性,并且因此,能夠應用于截面積小于0.75mm2的電線。具體地,該實施例的鋁合金電線能夠應用于具有例如0.5mm2、0.35mm2或更小的截面積的電線。而且,在具有高周疲勞抗性、高溫下的強度和高溫蠕變抗性的情況下,該鋁合金電線能夠有利地用于汽車中的經(jīng)受高溫和振動的位置。(鋁合金股線的制造方法)接著,將給出在根據(jù)該實施例的鋁合金電線中使用的鋁合金股線的制造方法的描述。首先,通過諸如連續(xù)澆鑄和軋制這樣的處理將鋁合金澆鑄并且形成為具有預定直徑的線桿。線桿的直徑不受限制,并且可以是任意直徑,諸如φ3mm或φ8mm??梢酝ㄟ^將預定量的鎂、錳和鉻添加到上述鋁基金屬,并且使用常規(guī)方法澆鑄而制備鋁合金。線桿經(jīng)受中間退火,以消除由于加工硬化而引起的內(nèi)部應力并且軟化金屬結構,從而提高用于拉絲的線桿的可加工性??梢允褂谜质酵嘶馉t進行退火。退火溫度優(yōu)選地從200℃至400℃,并且更加優(yōu)選地從250℃至350℃。優(yōu)選的退火時間是一個小時以上。只要退火溫度處于上述范圍內(nèi),即使線桿更長時間地退火,線桿的特性也不受到不利影響。退火之后的冷卻條件不受限制??梢圆捎眠B續(xù)退火作為中間退火。例如,可以通過將線桿以預定速度運送通過熔爐并且在預定區(qū)段加熱而使線桿退火。例如,高頻熔爐可以用于該加熱。上述軋制將壓縮應力施加于線桿。當對具有壓縮應力的線桿進行中間退火時,在線桿中產(chǎn)生鋁和錳的固溶體變?yōu)殇X錳金屬間化合物(al12mn、al6mn和具有等同于這些的比例的化合物)的反應。結果,如此形成的細小的金屬間化合物分散在顆粒邊界上和晶粒內(nèi)。金屬間化合物展現(xiàn)出釘扎效果,并且在稍后描述的最終熱處理期間防止晶粒的生長。在中間退火之后,線桿經(jīng)受拉絲。具體地,線桿通過模具被拉制,并且形成為股線。能夠在從例如φ0.1mm至φ1.0mm的范圍內(nèi)適當?shù)卣{(diào)節(jié)股線的直徑。根據(jù)鋁合金的強度、得到的加工硬化程度、模具的形狀和使用的潤滑劑的潤滑性來確定拉絲的條件。在拉絲之后,對股線進行最終熱處理,以控制晶體結構并且消除由于加工硬化而引起的內(nèi)部應力。需要根據(jù)股線的直徑和股線的金屬成分調(diào)整最終熱處理的條件,但是優(yōu)選地,在從250℃至350℃的溫度下進行一個小時的最終熱處理??梢詫ψ罱K熱處理采用連續(xù)退火。例如,股線可以通過以預定速度運送通過熔爐并且在預定區(qū)段加熱而經(jīng)歷最終熱處理。例如,高頻熔爐可以用于該加熱。在最終熱處理的情況下,得到該實施例的鋁合金股線。(電纜)接著,將給出根據(jù)該實施例的電纜的描述。如圖5所示,根據(jù)該實施例的電纜20包括:鋁合金電線10的捆束(10a、10b和10c),以及作為被覆鋁合金電線10的捆束的周圍的被覆材料的被覆部21。被覆部21的材料不受限制,并且可以使用關于絕緣體層12描述的任意材料。所描述的鋁合金電線10和電纜20優(yōu)選地用于要求具有高強度、耐久性和導電率的汽車的線束中。實例下面將使用實例更加詳細地描述本發(fā)明,但是本發(fā)明不限于這些實例。(測試件的制造)通過將預定量的鎂、錳和鉻添加到具有99.70%的純度的鋁基金屬(jish2102中的al99.7)而制備具有如表格3所示的成分的鋁合金。使用傳統(tǒng)的方法熔化和澆鑄各個合金,從而得到直徑是25mm并且長度是200mm的鑄件。軋制如此得到的鑄件,并且使其經(jīng)受將鑄件在350℃下加熱一個小時的中間退火。中間退火之后的鑄件接下來被使用連續(xù)的拉制機拉制,并且形成為具有φ0.32mm的最終線徑的線材。然后使該線材在表格3所示的相應溫度下經(jīng)受一個小時的最終熱處理。從而,得到各個鋁合金細線(測試件)no.1至no.19。圖6的圖示出各個測試件no.1至no.19中的錳含量與鉻含量之間的關系。另外,通過將預定量的鎂、錳和鉻添加到具有99.70%的純度的鋁基金屬(jish2102中的al99.7)而制備具有如表格4所示的成分的鋁合金。使用傳統(tǒng)的方法熔化和澆鑄各個合金,從而得到直徑是25mm并且長度是200mm的鑄件。軋制如此得到的鑄件,并且使其經(jīng)受將鑄件在275℃下加熱一個小時的中間退火。中間退火之后的鑄件接下來被使用連續(xù)的拉絲機拉制,并且形成為具有φ0.32mm的最終線徑的線材。然后使該線材在表格4所示的溫度下經(jīng)受一個小時的最終熱處理。從而,得到各個鋁合金細線(測試件)no.20至no.24。(關于機械特性和導電率的評估)測量得到的鋁合金細線在常溫下的拉伸強度、高溫(120℃)下的拉伸強度、常溫下的0.2%補償屈服強度、高溫(120℃)下的0.2%補償屈服強度、常溫下的斷裂伸長、以及高溫(120℃)下的斷裂伸長。根據(jù)jisz2241測量常溫下的拉伸強度、0.2%補償屈服強度和斷裂伸長,并且根據(jù)jisg0567測量高溫下的拉伸強度、0.2%補償屈服強度和斷裂伸長。還根據(jù)jish0505測量得到的鋁合金細線的導電率。而且,根據(jù)在jish0501中限定的切割法測量各個得到的鋁合金細線中的晶粒的平均顆粒尺寸。表格3和4示出所有這些測量的結果。作為參考,表格3還是示出退火銅線的在常溫和高溫下的拉伸強度、常溫和高溫下的0.2%補償屈服強度、以及常溫和高溫下的斷裂伸長的測量結果。當鋁合金細線具有230mpa以上的拉伸強度、10%以上的斷裂伸長和30%iacs以上的導電率時,表格3和4中的“評估”欄示出圓(○),并且當鋁合金細線具有低于230mpa的拉伸強度、低于10%的斷裂伸長、和低于30%iacs以上的導電率的任意一項時,示出十字標記(×)。表格3表格4如表格3所展示地,根據(jù)實例的測試件no.3、4以及7至18示出常溫下的全部的拉伸強度、斷裂伸長和導電率的有利值。相比之下,包含太少錳和鉻的測試件no.1、2、5和6示出不充分的拉伸強度。包含太多錳和鉻的測試件no.19示出不良的導電率。在既不包含錳也不包含鉻的測試件no.1中的晶粒的平均顆粒尺寸大于10μm,但是在根據(jù)實例的測試件no.3、7、9和12中是3.1μm以下。上述結果展示出:當鋁合金電線包含滿足表達式(1)和(2)的關系的量的錳和鉻時,鋁合金電線能夠具有細小晶粒、高的諸如拉伸強度和斷裂伸長的機械特性、以及高的導電率。而且,根據(jù)實例的測試件在120℃具有200mpa以上的拉伸強度,這表示良好的耐熱性。如表格4所展示地,根據(jù)實例的測試件no.20至24示出常溫下的全部的拉伸強度、斷裂伸長和導電率的有利值。圖7示出測試件no.20至24的在常溫下的鎂含量與拉伸強度之間的關系。如圖7利用通過最小二乘法得到的大致直線所展示地,當鎂含量是2.2質量%以上時,拉伸強度是230mpa以上。圖8示出測試件no.20至24的鎂含量與導電率之間的關系。如圖8利用通過最小二乘法得到的大致直線所展示地,當鎂含量是4.2質量%以上時,導電率是30%iacs以上。如圖7和8所展示地,當包含滿足表達式(1)和(2)的關系的量的錳、并且包含從2.2質量%至4.2質量%以上的鎂時,鋁合金電線能夠具有高的機械特性,諸如拉伸強度和斷裂伸長,以及高的導電率。注意,當包含從2.4質量%到3.2質量%的量的鎂時,鋁合金股線能夠具有常溫下的250mpa以上的拉伸強度和32%iacs以上的導電率。(顯微觀察)使用透射式電子顯微鏡(tem-edx)觀察測試件no.14的區(qū)段。圖9示出測試件no.14的區(qū)段的透射式電子顯微圖,并且圖10是圖9中的透射式電子顯微圖的區(qū)域a的放大圖。圖11是圖10中的透射式電子顯微圖的區(qū)域b的放大圖,并且圖12是圖10中的透射式電子顯微圖的區(qū)域c的放大圖。如圖9所示,測試件no.14包含擠在一起的多個晶粒30。如圖10所示,沉淀物32分散在晶粒30的顆粒邊界31上和顆粒邊界31附近。使用能量色散x射線光譜儀(edx)分析圖11中的點p1和圖12中的點p2。圖13是示出點p1的分析結果的光譜,并且圖14是示出點p2的分析結果的光譜。如圖13和14所展示地,各個點p1和p2的沉淀物32主要包括鋁,并且還包括錳、鎂和鉻。圖15a示出使用透射式電子顯微鏡(tem-edx)的測試件no.14的區(qū)段的觀察結果。具體地,圖15a是從測試件的外周的大致35μm深的區(qū)域的觀察結果,如圖15b所示。圖15a展示出沿著晶粒30的顆粒邊界31存在納米沉淀物32。圖16a至16e示出通過edx得到的圖15中的區(qū)域d的元素分布(元素映射)的測量結果。圖16a是掃描透射式電子顯微圖(stem)。圖16b示出鎂的元素映射,圖16c示出鋁的元素映射,圖16d示出鉻的元素映射,并且圖16e示出錳的元素映射。圖16a、16d和16e展示出沉淀物的stem中的襯度清楚地對應于鉻的元素襯度和錳的元素襯度。圖16b展示出對于鎂,在晶粒(基體相)與沉淀物之間不存在襯度,這表示在晶粒(基體相)與沉淀物之間的鎂含量不存在差異。圖16c展示出在沉淀物中包括的鋁比晶粒中的少。圖16d展示出鉻形成晶粒中的固溶體(母相),并且還包含在沉淀物中。圖16e展示出錳大量地包含在沉淀物中,并且是沉淀物中的添加劑物的主要成分。從以上結果判斷,沉淀物是鋁-錳-鉻化合物,并且該化合物展現(xiàn)出防止晶粒的生長的釘扎效果。另外,通過在鋁合金的基體相中形成固溶體,鉻阻礙鋁原子的結晶重排,從而防止晶粒的粗化。以上已經(jīng)使用實例描述了本發(fā)明,但是本發(fā)明不限于這些實例,并且能夠在不背離本發(fā)明的主旨的情況下進行各種修改。當前第1頁12
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