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JP7849692B2 - Aluminum alloy plate for conductive materials and terminals using the same - Google Patents
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JP7849692B2 - Aluminum alloy plate for conductive materials and terminals using the same - Google Patents

Aluminum alloy plate for conductive materials and terminals using the same

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JP7849692B2 JP2022062822A JP2022062822A JP7849692B2 JP 7849692 B2 JP7849692 B2 JP 7849692B2 JP 2022062822 A JP2022062822 A JP 2022062822A JP 2022062822 A JP2022062822 A JP 2022062822A JP 7849692 B2 JP7849692 B2 JP 7849692B2
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特許法第30条第2項適用 (1)令和3年4月14日、池田 義仁、山下 淳、中山 栄浩、猿渡 直洋が「軽金属学会 第140回春期大会」の概要集にて、「導電部材用アルミニウム合金板及びそれを用いた端子」に関する研究について「6000系アルミニウム合金板の応力緩和特性に及ぼす添加元素の影響」のタイトルのもとに公開した。令和3年5月16日、池田 義仁、山下 淳、中山 栄浩、猿渡 直洋が「軽金属学会 第140回春期大会」にて、「導電部材用アルミニウム合金板及びそれを用いた端子」に関する研究について「6000系アルミニウム合金板の応力緩和特性に及ぼす添加元素の影響」のタイトルのもとに公開した。(2)令和3年4月14日、山下 淳、池田 義仁、布村 紀男、中山 栄浩、猿渡 直洋が「軽金属学会 第140回春期大会」の概要集にて、「導電部材用アルミニウム合金板及びそれを用いた端子」に関する研究について「6000系アルミニウム合金中金属間化合物の機械特性の第一原理計算」のタイトルのもとに公開した。令和3年5月16日、山下 淳、布村 紀男、中山 栄浩、猿渡 直洋が「軽金属学会 第140回春期大会」にて、「導電部材用アルミニウム合金板及びそれを用いた端子」に関する研究について「6000系アルミニウム合金中金属間化合物の機械特性の第一原理計算」のタイトルのもとに公開した。Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act (1) On April 14, 2021, Yoshihito Ikeda, Jun Yamashita, Hidehiro Nakayama, and Naohiro Saruwatari published a study on "Aluminum alloy sheets for conductive materials and terminals using the same" in the abstract collection of the 140th Spring Meeting of the Japan Institute of Light Metals, under the title "Influence of additive elements on the stress relaxation characteristics of 6000 series aluminum alloy sheets." On May 16, 2021, Yoshihito Ikeda, Jun Yamashita, Hidehiro Nakayama, and Naohiro Saruwatari published a study on "Aluminum alloy sheets for conductive materials and terminals using the same" at the 140th Spring Meeting of the Japan Institute of Light Metals, under the title "Influence of additive elements on the stress relaxation characteristics of 6000 series aluminum alloy sheets." (2) On April 14, 2021, Jun Yamashita, Yoshihito Ikeda, Norio Nunomura, Hidehiro Nakayama, and Naohiro Saruwatari published their research on "Aluminum alloy plates for conductive materials and terminals using the same" under the title "First-principles calculation of mechanical properties of intermetallic compounds in 6000 series aluminum alloys" in the abstract collection of the 140th Spring Meeting of the Japan Institute of Light Metals. On May 16, 2021, Jun Yamashita, Norio Nunomura, Hidehiro Nakayama, and Naohiro Saruwatari published their research on "Aluminum alloy plates for conductive materials and terminals using the same" under the title "First-principles calculation of mechanical properties of intermetallic compounds in 6000 series aluminum alloys" at the 140th Spring Meeting of the Japan Institute of Light Metals.

本発明は、導電部材用アルミニウム合金板及びそれを用いた端子に関する。 This invention relates to an aluminum alloy plate for conductive materials and a terminal using the same.

近年、自動車の軽量化のニーズに伴い、アルミニウム電線の車両への搭載が拡大している。そして、このようなアルミニウム電線に接続される金属端子としては、一般に電気特性に優れる銅又は銅合金が用いられている。ただ、アルミニウム電線の導体と金属端子との間で材質が異なると、導体と金属端子との接合部で腐食が発生しやすくなる。そのため、端子材料として、従来の銅に代わり、低コスト及び軽量であり、さらにアルミニウム電線との腐食リスクが小さいアルミニウム合金を使用することが検討されている。 In recent years, the increasing demand for lightweight automobiles has led to a growing use of aluminum wires in vehicles. Generally, copper or copper alloys, known for their excellent electrical properties, are used as metal terminals connected to these aluminum wires. However, when the materials of the aluminum wire conductor and the metal terminal differ, corrosion is more likely to occur at the joint. Therefore, the use of aluminum alloys as terminal materials is being considered as an alternative to conventional copper, due to their lower cost, lighter weight, and reduced corrosion risk with aluminum wires.

ただ、従来のアルミニウム合金を用いた端子では、ボルト締結部に応力が掛かり続けることによる応力緩和により、車内を想定した高温環境下でボルトが緩む場合がある。その結果、ボルト締結部の電気抵抗が増加する可能性が懸念されている。 However, with conventional aluminum alloy terminals, the bolts may loosen under high-temperature conditions, such as those found inside a vehicle, due to stress relaxation caused by continuous stress on the bolt fastening area. As a result, there are concerns that the electrical resistance of the bolt fastening area may increase.

そのため、従来より、応力緩和特性に優れたアルミニウム合金の開発が進められている。特許文献1では、170℃以下の温度域でも応力緩和することなく使用できる、かしめ加工用アルミニウム合金板を開示している。具体的には、当該アルミニウム合金板は、Cu:0.2乃至0.9質量%、Mg:0.6乃至1.4質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、不可避的不純物のうち、Si:0.8質量%以下、Fe:0.6質量%以下、Mn:0.15質量%以下、Cr:0.3質量%以下、Zn:0.3質量%以下、Ti:0.1質量%以下、Zr:0.15質量%以下に規制した組成を有している。そして、アルミニウム合金板は、板厚が1.0mmより厚く3.0mm未満であると共に、結晶粒径が35乃至300μmであり、導電率が50%IACS以下である。 Therefore, the development of aluminum alloys with superior stress relaxation properties has been ongoing. Patent Document 1 discloses an aluminum alloy sheet for crimping that can be used without stress relaxation even in temperature ranges below 170°C. Specifically, this aluminum alloy sheet contains Cu: 0.2 to 0.9 mass%, Mg: 0.6 to 1.4 mass%, with the remainder being Al and unavoidable impurities. The composition of the unavoidable impurities is restricted to Si: 0.8 mass% or less, Fe: 0.6 mass% or less, Mn: 0.15 mass% or less, Cr: 0.3 mass% or less, Zn: 0.3 mass% or less, Ti: 0.1 mass% or less, and Zr: 0.15 mass% or less. Furthermore, the aluminum alloy sheet has a thickness greater than 1.0 mm and less than 3.0 mm, a grain size of 35 to 300 μm, and an electrical conductivity of 50% IACS or less.

特許第4009244号公報Patent No. 4009244

しかしながら、特許文献1のアルミニウム合金板は、応力緩和特性は向上しているものの、耐力が低いため、荷重をかけた場合に塑性変形する恐れがある。このように、従来のアルミニウム合金板では、導電性を確保しつつも、応力緩和特性と耐力を両立することが困難であるという問題があった。 However, while the aluminum alloy sheet described in Patent Document 1 exhibits improved stress relaxation properties, its low yield strength means it may undergo plastic deformation under load. Thus, conventional aluminum alloy sheets have faced the problem of difficulty in achieving both electrical conductivity and high yield strength simultaneously.

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、高い導電性を有しつつも、応力緩和特性及び耐力に優れた導電部材用アルミニウム合金板、及び当該導電部材用アルミニウム合金板を用いた端子を提供することにある。 This invention has been made in view of the problems of the prior art described above. The object of this invention is to provide an aluminum alloy plate for conductive members that has high conductivity while also possessing excellent stress relaxation characteristics and yield strength, and a terminal using said aluminum alloy plate for conductive members.

本発明の態様に係る導電部材用アルミニウム合金板は、ケイ素:0.2~0.45質量%、銅:0.5~1.05質量%、マグネシウム:0.15~1.5質量%、亜鉛:0~1.5質量%、及び鉄:0~1.1質量%を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる組成を有する。そして、当該導電部材用アルミニウム合金板は、アルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなる複数の晶出物及び複数の析出物が分散している。また、晶出物の粒子径が1μm以上であり、析出物の粒子径が1μm未満である。 The aluminum alloy sheet for conductive members according to an embodiment of the present invention has a composition containing silicon: 0.2 to 0.45% by mass, copper: 0.5 to 1.05% by mass, magnesium: 0.15 to 1.5% by mass, zinc: 0 to 1.5% by mass, and iron: 0 to 1.1% by mass, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities. Furthermore, the aluminum alloy sheet for conductive members contains dispersed precipitates and crystals composed of intermetallic compounds containing aluminum and copper. The particle size of the precipitates is 1 μm or larger, while the particle size of the precipitates is less than 1 μm.

本発明の他の態様に係る端子は、上述の導電部材用アルミニウム合金板を備える。 Another aspect of the present invention relates to a terminal comprising the above-described aluminum alloy plate for conductive members.

本発明によれば、高い導電性を有しつつも、応力緩和特性及び耐力に優れた導電部材用アルミニウム合金板、及び当該導電部材用アルミニウム合金板を用いた端子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an aluminum alloy plate for conductive members that has high conductivity while also exhibiting excellent stress relaxation characteristics and yield strength, and a terminal using said aluminum alloy plate for conductive members.

本実施形態に係る導電部材用アルミニウム合金板を用いた端子を概略的に示す斜視図である。This is a schematic perspective view showing a terminal using an aluminum alloy plate for conductive members according to this embodiment. サンプルNo.1~17のアルミニウム合金板の製造工程を示すフローチャートである。This is a flowchart showing the manufacturing process for aluminum alloy sheets, samples No. 1 to 17. 実施例に係るサンプルNo.4のアルミニウム合金板の断面(RD-ND断面)を透過型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。This is a photograph showing the results of observing the cross-section (RD-ND cross-section) of sample No. 4 of the example aluminum alloy plate using a transmission electron microscope. 実施例に係るサンプルNo.1のアルミニウム合金板の断面(RD-ND断面)を金属顕微鏡で観察した結果を示す写真である。This is a photograph showing the results of observing the cross-section (RD-ND cross-section) of sample No. 1 of the example using a metallurgical microscope. 実施例に係るサンプルNo.1のアルミニウム合金板の断面(RD-ND断面)を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。This is a photograph showing the results of observing the cross-section (RD-ND cross-section) of sample No. 1 of the example using a scanning electron microscope. 実施例に係るサンプルNo.2のアルミニウム合金板の断面(RD-ND断面)を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。This is a photograph showing the results of observing the cross-section (RD-ND cross-section) of sample No. 2 of the example using a scanning electron microscope. シミュレーションにより求めた、アルミニウム合金板におけるケイ素含有量と応力緩和率との関係を示すグラフである。This graph shows the relationship between silicon content and stress relaxation rate in an aluminum alloy sheet, as determined by simulation. シミュレーションにより求めた、アルミニウム合金板における銅含有量と応力緩和率との関係を示すグラフである。This graph shows the relationship between copper content and stress relaxation rate in an aluminum alloy sheet, as determined by simulation. シミュレーションにより求めた、アルミニウム合金板におけるマグネシウム含有量と応力緩和率との関係を示すグラフである。This graph shows the relationship between magnesium content and stress relaxation rate in an aluminum alloy sheet, as determined by simulation. シミュレーションにより求めた、アルミニウム合金板における亜鉛含有量と応力緩和率との関係を示すグラフである。This graph shows the relationship between zinc content and stress relaxation rate in an aluminum alloy sheet, as determined by simulation. シミュレーションにより求めた、アルミニウム合金板における鉄含有量と応力緩和率との関係を示すグラフである。This graph shows the relationship between iron content and stress relaxation rate in an aluminum alloy sheet, as determined by simulation. 鉄含有量が0.05質量%、0.4質量%、0.5質量%、0.7質量%であるアルミニウム合金板の断面(RD-ND断面)を金属顕微鏡で観察した結果を示す写真である。This photograph shows the results of observing the cross-sections (RD-ND cross-sections) of aluminum alloy plates with iron content of 0.05 mass%, 0.4 mass%, 0.5 mass%, and 0.7 mass% using a metallurgical microscope.

以下、図面を用いて本実施形態に係る導電部材用アルミニウム合金板、及び当該導電部材用アルミニウム合金板を用いた端子について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。 The aluminum alloy plate for conductive members and the terminal using the said aluminum alloy plate for conductive members according to this embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for illustrative purposes and may differ from the actual ratios.

[導電部材用アルミニウム合金板]
本実施形態に係る導電部材用アルミニウム合金板は、アルミニウム合金の組成を最適化し、さらに微細な晶出物及び析出物をアルミニウム合金組織内に形成することにより、高い導電性を有しつつも、応力緩和特性及び耐力の向上を図ったものである。
[Aluminum alloy sheet for conductive materials]
The aluminum alloy plate for conductive members according to this embodiment optimizes the composition of the aluminum alloy and further forms fine crystals and precipitates within the aluminum alloy structure, thereby improving stress relaxation characteristics and yield strength while maintaining high conductivity.

本実施形態に係るアルミニウム合金板は、ケイ素:0.2~0.45質量%、銅:0.5~1.05質量%、マグネシウム:0.15~1.5質量%、亜鉛:0~1.5質量%、及び鉄:0~1.1質量%を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金からなるものである。 The aluminum alloy sheet according to this embodiment is made of an aluminum alloy having a composition containing silicon: 0.2 to 0.45% by mass, copper: 0.5 to 1.05% by mass, magnesium: 0.15 to 1.5% by mass, zinc: 0 to 1.5% by mass, and iron: 0 to 1.1% by mass, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities.

アルミニウム合金板における母材としてのアルミニウムは、純度99.7質量%以上の純アルミニウムを用いることが好ましい。すなわち、日本産業規格JIS H2102(アルミニウム地金)に規定されるアルミニウム地金のうち、Al99.70以上の純度のものを好ましく用いることができる。具体的には、純度が99.7質量%以上のAl99.70、Al99.94、Al99.97、Al99.98、Al99.99、Al99.990、Al99.995が挙げられる。このように本実施形態では、アルミニウム地金としてAl99.995のような高価で高純度のものばかりではなく、価格的にも手頃な純度99.7質量%以上のアルミニウム地金を使用することができる。 For aluminum alloy sheets, it is preferable to use pure aluminum with a purity of 99.7% by mass or higher as the base material. Specifically, among the aluminum ingots specified in Japanese Industrial Standard JIS H2102 (Aluminum Ingots), those with a purity of Al99.70 or higher can be preferably used. More specifically, examples include Al99.70, Al99.94, Al99.97, Al99.98, Al99.99, Al99.990, and Al99.995, all with a purity of 99.7% by mass or higher. Thus, in this embodiment, not only expensive, high-purity aluminum ingots like Al99.995 can be used, but also more affordable aluminum ingots with a purity of 99.7% by mass or higher can be used.

ケイ素(Si)は、固溶強化により、アルミニウム合金板の強度の向上を図ることができる。しかし,ケイ素が0.45質量%を超えると、応力緩和特性及び導電性が低下する可能性がある。そのため、ケイ素は、アルミニウム合金板中に0.2~0.45質量%含まれることが好ましく、0.2~0.4質量%含まれることがより好ましい。 Silicon (Si) can improve the strength of aluminum alloy sheets through solid solution strengthening. However, if the silicon content exceeds 0.45% by mass, stress relaxation properties and conductivity may decrease. Therefore, it is preferable that the silicon content in the aluminum alloy sheet be 0.2 to 0.45% by mass, and more preferably 0.2 to 0.4% by mass.

銅(Cu)も固溶強化により、アルミニウム合金板の強度の向上を図ることができる。そのため、銅は、アルミニウム合金板中に0.5~1.05質量%含まれることが好ましく、0.55~0.8質量%含まれることがより好ましい。 Copper (Cu) can also be added through solid solution strengthening to improve the strength of the aluminum alloy sheet. Therefore, it is preferable that the aluminum alloy sheet contains 0.5 to 1.05% by mass of copper, and more preferably 0.55 to 0.8% by mass.

マグネシウム(Mg)は、導電率の低下を最小限にしつつ、アルミニウム合金板の強度を高めることができる元素である。しかし、マグネシウムが1.5質量%を超えると、得られるアルミニウム合金板の導電率や延性、靱性が低下する傾向がある。そのため、マグネシウムは、アルミニウム合金板中に0.15~1.5質量%含まれることが好ましく、0.3~0.5質量%含まれることがより好ましい。 Magnesium (Mg) is an element that can increase the strength of aluminum alloy sheets while minimizing the decrease in electrical conductivity. However, when the magnesium content exceeds 1.5% by mass, the electrical conductivity, ductility, and toughness of the resulting aluminum alloy sheet tend to decrease. Therefore, it is preferable that magnesium be present in the aluminum alloy sheet at a concentration of 0.15 to 1.5% by mass, and more preferably at 0.3 to 0.5% by mass.

亜鉛(Zn)は、固溶強化により、アルミニウム合金板の強度の向上を図ることができる。そのため、亜鉛は、アルミニウム合金板中に0~1.5質量%含まれることが好ましく、0.1~0.5質量%含まれることがより好ましい。 Zinc (Zn) can improve the strength of aluminum alloy sheets through solid solution strengthening. Therefore, it is preferable that zinc be present in the aluminum alloy sheet at a concentration of 0 to 1.5% by mass, and more preferably at 0.1 to 0.5% by mass.

鉄(Fe)は、導電率の低下を最小限にしつつ、アルミニウム合金板の強度を高めることができる元素である。つまり、鉄は、固溶限が低く、アルミニウムと金属間化合物を生成する。そして、当該金属間化合物が分散することにより、アルミニウム合金板の強度を高めることができる。なお、後述するように、本実施形態のアルミニウム合金板は、アルミニウム、鉄及び銅を含有する金属間化合物からなる晶出物が分散していることが好ましい。アルミニウム合金板の内部に晶出物が分散していることにより、応力緩和率が低下しつつも、高い耐力と導電性を得ることが可能となる。そのため、アルミニウム合金板に晶出物を多数分散させる観点から、鉄は、アルミニウム合金板中に0~1.1質量%含まれることが好ましく、0.4~0.8質量%含まれることがより好ましい。 Iron (Fe) is an element that can increase the strength of aluminum alloy sheets while minimizing the decrease in conductivity. Specifically, iron has a low solid solubility limit and forms intermetallic compounds with aluminum. The dispersion of these intermetallic compounds increases the strength of the aluminum alloy sheet. As will be described later, it is preferable that the aluminum alloy sheet of this embodiment contains dispersed precipitates composed of intermetallic compounds containing aluminum, iron, and copper. The dispersion of precipitates within the aluminum alloy sheet allows for high yield strength and conductivity while reducing the stress relaxation rate. Therefore, from the viewpoint of dispersing a large number of precipitates in the aluminum alloy sheet, it is preferable that iron be present in the aluminum alloy sheet at 0 to 1.1% by mass, and more preferably at 0.4 to 0.8% by mass.

アルミニウム合金板は、ケイ素、銅、マグネシウム、亜鉛及び鉄に加えて、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)の少なくとも一方を含有してもよい。具体的には、アルミニウム合金板は、ニッケル:0.2~0.55質量%及びコバルト:0.2~2.1質量%の少なくとも一方をさらに含有してもよい。アルミニウム合金板にコバルト及びニッケルの少なくとも一方を含有させることにより、応力緩和特性及び耐力をさらに向上させることが可能となる。 Aluminum alloy sheets may contain at least one of cobalt (Co) and nickel (Ni) in addition to silicon, copper, magnesium, zinc, and iron. Specifically, the aluminum alloy sheet may further contain at least one of nickel: 0.2 to 0.55 mass% and cobalt: 0.2 to 2.1 mass%. By incorporating at least one of cobalt and nickel into the aluminum alloy sheet, it is possible to further improve stress relaxation properties and yield strength.

アルミニウム合金板に含まれる可能性がある不可避不純物としては、ガリウム(Ga)、ホウ素(B)、マンガン(Mn)、鉛(Pb)、ナトリウム(Na)、カルシウム(Ca)、スズ(Sn)、バナジウム(V)が挙げられる。これらは本実施形態の効果を阻害せず、本実施形態のアルミニウム合金板の特性に格別な影響を与えない範囲で不可避的に含まれるものである。そして、使用する純アルミニウム地金に予め含有されている元素も、ここでいう不可避不純物に含まれる。不可避不純物の量としては、アルミニウム合金板中に合計で0.15質量%以下であることが好ましく、0.12質量%以下であることがより好ましい。 Unavoidable impurities that may be present in the aluminum alloy sheet include gallium (Ga), boron (B), manganese (Mn), lead (Pb), sodium (Na), calcium (Ca), tin (Sn), and vanadium (V). These are inevitably present to the extent that they do not hinder the effects of this embodiment or significantly affect the properties of the aluminum alloy sheet. Elements already present in the pure aluminum ingot used are also included in these unavoidable impurities. The amount of unavoidable impurities in the aluminum alloy sheet is preferably 0.15% by mass or less, and more preferably 0.12% by mass or less.

本実施形態のアルミニウム合金板は、アルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなる晶出物及び析出物を含むことが好ましい。また、アルミニウム合金板は、複数の晶出物及び複数の析出物が内部で分散していることがより好ましい。このような晶出物及び析出物がアルミニウム合金板の内部で高分散することにより、高温雰囲気下での耐力が高まることから、応力緩和特性の向上を図ることができる。そして、アルミニウム合金板を端子材料として用いた場合でも、ボルト締結部の応力緩和を抑制しつつ、端子の塑性変形を抑えることが可能となる。 In this embodiment, the aluminum alloy sheet preferably contains precipitates and crystalline deposits composed of intermetallic compounds containing aluminum and copper. More preferably, the aluminum alloy sheet has multiple precipitates and crystalline deposits dispersed internally. High dispersion of these precipitates and crystalline deposits within the aluminum alloy sheet increases its yield strength under high-temperature atmospheres, thereby improving stress relaxation characteristics. Furthermore, even when the aluminum alloy sheet is used as a terminal material, it becomes possible to suppress stress relaxation at the bolted connection while simultaneously suppressing plastic deformation of the terminal.

上述のように、析出物は、アルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなることが好ましい。そして、析出物は、アルミニウム及び銅に加えて、ケイ素及びマグネシウムが含まれていてもよい。つまり、析出物は、アルミニウム、銅、ケイ素及びマグネシウムを含有する金属間化合物からなることがより好ましい。このような析出物では、金属間化合物としてAlCuSiMg四元系のQ’相が形成される。そして、このQ’相には、時効硬化の進みを遅くする効果があることが知られている。そのため、析出物がアルミニウム合金板の内部に高分散することにより、高温雰囲気下での耐力が高まり、応力緩和率を低下させることが可能となる。 As described above, the precipitate is preferably composed of an intermetallic compound containing aluminum and copper. Furthermore, the precipitate may also contain silicon and magnesium in addition to aluminum and copper. In other words, it is more preferable that the precipitate is composed of an intermetallic compound containing aluminum, copper, silicon, and magnesium. In such a precipitate, the Q' phase of the AlCuSiMg quaternary system is formed as the intermetallic compound. This Q' phase is known to have the effect of slowing down the progression of age hardening. Therefore, by highly dispersing the precipitate within the aluminum alloy sheet, the yield strength under high-temperature atmospheres is increased, and the stress relaxation rate can be reduced.

アルミニウム合金板の強度を向上させるためには、転位の運動の障壁を大きくすることが有効である。アルミニウム合金組織中に析出物が介在する場合、転位線は析出物を切断しながら進むため、例えば、銅を含むような硬い析出物に対しては、転位は進みづらく、変形しづらくなる。一方、アルミニウム合金組織中に、析出物に比べて粒子径が大きい晶出物が介在する場合、転位線は晶出物を切断せずに回り込んで進むため、たとえ硬い晶出物が介在したとしても、析出物に比べて転位を進みづらくする効果は小さい。よって、晶出物よりも析出物の方が、応力緩和特性及び耐力の向上に対する寄与が大きい。 To improve the strength of aluminum alloy sheets, increasing the barrier to dislocation movement is effective. When precipitates are present in the aluminum alloy structure, dislocation lines cut through the precipitates as they progress. Therefore, dislocations are less likely to advance through hard precipitates, such as those containing copper, making deformation more difficult. On the other hand, when crystals with larger particle sizes than precipitates are present in the aluminum alloy structure, dislocation lines curve around the crystals without cutting them. Therefore, even if hard crystals are present, their effect on preventing dislocation movement is smaller compared to precipitates. Thus, precipitates contribute more to improving stress relaxation properties and yield strength than crystals.

析出物において、アルミニウムの含有量は90原子%以上であることが好ましい。また、析出物において、銅の含有量は0.1原子%以上であることが好ましく、0.3原子%以上であることがより好ましい。さらに、析出物において、ケイ素の含有量は0.3原子%以上であることが好ましく、0.5原子%以上であることがより好ましい。なお、析出物における各元素の含有量は、アルミニウム合金板を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、析出物をエネルギー分散型X線分析法(EDX)で分析することで確認できる。 In the precipitate, the aluminum content is preferably 90 atomic percent or more. Furthermore, the copper content is preferably 0.1 atomic percent or more, and more preferably 0.3 atomic percent or more. Additionally, the silicon content is preferably 0.3 atomic percent or more, and more preferably 0.5 atomic percent or more. The content of each element in the precipitate can be confirmed by observing the aluminum alloy plate with a transmission electron microscope (TEM) and analyzing the precipitate by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX).

アルミニウム合金板に分散する析出物の粒子径は1μm未満であり、300nm以下であることが好ましい。析出物の粒子径が1μm未満であることにより、高い応力緩和特性及び耐力の両立を図ることが可能となり、高温時における強度低下を抑制することが可能となる。なお、本明細書において、「析出物の粒子径」は、アルミニウム合金板の断面を顕微鏡で観察した場合、析出物の粒子の輪郭上における異なる2点間の最長距離をいう。 The particle size of the precipitates dispersed in the aluminum alloy plate is less than 1 μm, and preferably 300 nm or less. A particle size of less than 1 μm allows for both high stress relaxation characteristics and yield strength, and suppresses strength reduction at high temperatures. In this specification, "particle size of precipitates" refers to the longest distance between two different points on the contour of the precipitate particles when the cross-section of the aluminum alloy plate is observed under a microscope.

上述のように、晶出物は、アルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなることが好ましい。そして、晶出物において、アルミニウムの含有量は50原子%以上であり、銅の含有量は1原子%以上であることがより好ましい。具体的には、アルミニウム合金板を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、晶出物をエネルギー分散型X線分析法(EDX)で分析した結果、アルミニウムの含有量が50原子%以上であり、銅の含有量は1原子%以上であることが好ましい。このような組成の晶出物がアルミニウム合金板の内部に高分散することにより、高温雰囲気下での耐力が高まり、応力緩和率を低下させることが可能となる。なお、晶出物において、アルミニウムの含有量は55原子%以上であることがより好ましく、60原子%以上であることがさらに好ましい。また、晶出物において、銅の含有量は2原子%以上であることがより好ましい。 As described above, the precipitates are preferably composed of intermetallic compounds containing aluminum and copper. More preferably, the aluminum content in the precipitates is 50 atomic percent or more, and the copper content is 1 atomic percent or more. Specifically, when an aluminum alloy plate is observed with a scanning electron microscope (SEM) and the precipitates are analyzed by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), it is preferable that the aluminum content is 50 atomic percent or more and the copper content is 1 atomic percent or more. High dispersion of precipitates with this composition within the aluminum alloy plate increases the yield strength under high-temperature atmospheres and reduces the stress relaxation rate. Furthermore, the aluminum content in the precipitates is more preferably 55 atomic percent or more, and even more preferably 60 atomic percent or more. Also, the copper content in the precipitates is more preferably 2 atomic percent or more.

晶出物は、アルミニウム及び銅に加えて、鉄及びケイ素が含まれていてもよい。つまり、晶出物は、アルミニウム、銅、鉄及びケイ素を含有する金属間化合物からなることが好ましい。このような組成の晶出物がアルミニウム合金板の内部に高分散することによっても、高温雰囲気下での耐力が高まり、応力緩和率を低下させることが可能となる。なお、晶出物において、鉄の含有量は10原子%以上であることが好ましく、15原子%以上であることがより好ましく、20原子%以上であることがさらに好ましい。また、晶出物において、ケイ素の含有量は0.5原子%以上であることが好ましく、1.5原子%以上であることがより好ましく、3原子%以上であることがさらに好ましい。 The precipitates may contain iron and silicon in addition to aluminum and copper. In other words, it is preferable that the precipitates consist of intermetallic compounds containing aluminum, copper, iron, and silicon. High dispersion of precipitates with such a composition within the aluminum alloy sheet increases the yield strength under high-temperature atmospheres and reduces the stress relaxation rate. The iron content in the precipitates is preferably 10 atomic percent or more, more preferably 15 atomic percent or more, and even more preferably 20 atomic percent or more. Furthermore, the silicon content in the precipitates is preferably 0.5 atomic percent or more, more preferably 1.5 atomic percent or more, and even more preferably 3 atomic percent or more.

ここで、アルミニウム合金板にニッケルが含まれる場合、晶出物は、アルミニウム、銅、鉄及びケイ素に加えてニッケルが含まれていてもよい。つまり、アルミニウム合金板にニッケルが含まれる場合、晶出物は、アルミニウム、銅、鉄、ケイ素及びニッケルを含有する金属間化合物からなることが好ましい。このような組成の晶出物がアルミニウム合金板の内部に高分散することによっても、高温雰囲気下での耐力が高まり、応力緩和率を低下させることが可能となる。なお、晶出物において、ニッケルの含有量は5原子%以上であることが好ましく、10原子%以上であることがより好ましい。 Here, if the aluminum alloy sheet contains nickel, the precipitates may contain nickel in addition to aluminum, copper, iron, and silicon. In other words, when the aluminum alloy sheet contains nickel, it is preferable that the precipitates consist of intermetallic compounds containing aluminum, copper, iron, silicon, and nickel. High dispersion of precipitates with such a composition within the aluminum alloy sheet increases the yield strength under high-temperature atmospheres and reduces the stress relaxation rate. It is preferable that the nickel content in the precipitates be 5 atomic percent or more, and more preferably 10 atomic percent or more.

アルミニウム合金板に分散する晶出物の粒子径は1μm以上であり、5μm以上であることが好ましい。晶出物の粒子径が1μm以上であることにより、高い応力緩和特性及び耐力の両立を図ることが可能となる。また、これらの晶出物により、高温時における強度低下を抑制することが可能となる。なお、晶出物の粒子径の上限は特に限定されないが、例えば20μmとすることができる。また、本明細書において、「晶出物の粒子径」は、アルミニウム合金板の断面を顕微鏡で観察した場合、晶出物の粒子の輪郭上における異なる2点間の最長距離をいう。 The particle size of the precipitates dispersed in the aluminum alloy plate is 1 μm or larger, preferably 5 μm or larger. A particle size of 1 μm or larger allows for both high stress relaxation characteristics and yield strength. Furthermore, these precipitates help suppress strength reduction at high temperatures. While there is no particular upper limit to the particle size of the precipitates, it can be, for example, 20 μm. In this specification, "particle size of precipitates" refers to the longest distance between two different points on the contour of the precipitate particles when the cross-section of the aluminum alloy plate is observed under a microscope.

アルミニウム合金板において、晶出物の数は6000個/mm以上であることが好ましい。具体的には、アルミニウム合金板を金属顕微鏡で観察した場合、1mmあたりの晶出物の数が6000個以上であることが好ましい。これにより、アルミニウム合金板は、高い応力緩和特性を得ることが可能となる。 In aluminum alloy sheets, it is preferable that the number of precipitates is 6,000 or more per mm² . Specifically, when the aluminum alloy sheet is observed with a metallurgical microscope, it is preferable that the number of precipitates per 1 mm² is 6,000 or more. This makes it possible for the aluminum alloy sheet to obtain high stress relaxation characteristics.

なお、晶出物の粒子径は、アルミニウム合金板における鉄の含有量が多くなるほど大きくなる傾向がある。また、晶出物の個数も、アルミニウム合金板における鉄の含有量が多くなるほど増加する傾向がある。そのため、アルミニウム合金板に添加する鉄の含有量を調整することにより、晶出物の粒子径及び個数を制御することが可能となる。ただし、晶出物が多くなりすぎると、時効硬化の進みを遅れさせる析出物の生成にも影響を与えるため、上述のように、添加する元素の量を調整してアルミニウム合金の組成を最適化する必要がある。 Furthermore, the particle size of precipitates tends to increase as the iron content in the aluminum alloy sheet increases. Similarly, the number of precipitates also tends to increase with higher iron content. Therefore, by adjusting the iron content added to the aluminum alloy sheet, it is possible to control both the particle size and number of precipitates. However, if the amount of precipitates becomes too high, it can affect the formation of precipitates that slow down age hardening. Therefore, as mentioned above, it is necessary to optimize the composition of the aluminum alloy by adjusting the amount of added elements.

本実施形態のアルミニウム合金板は、JCBA T309:2004に準じて測定した、150℃で1000時間加熱した際の応力緩和率が30%以下であることが好ましい。また、アルミニウム合金板は、JIS H4000:2014に準じて測定した0.2%耐力が150MPa以上であり、導電率が45%IACS以上であることが好ましい。応力緩和率が30%以下であり、0.2%耐力が150MPa以上であることにより、アルミニウム合金板を端子材料として用いた場合でも、ボルト締結部の応力緩和を抑制しつつ、端子の塑性変形を抑えることが可能となる。また、導電率が45%IACS以上であることにより高い導電性を有することから、アルミニウム合金板を端子材料として好適に用いることができる。なお、応力緩和率は、一般社団法人日本伸銅協会 技術標準 JCBA T309:2004(銅及び銅合金薄板条の曲げによる応力緩和試験方法)に準じて測定することができる。なお、応力緩和率を測定する際の試験温度は、150±5℃とし、試験時間は1000時間±3%とする。また、0.2%耐力及び導電率は、それぞれJIS H4000:2014(アルミニウム及びアルミニウム合金の板及び条)に規定の引張試験及び導電率試験に準じて測定することができる。 In this embodiment, the aluminum alloy sheet preferably has a stress relaxation rate of 30% or less when heated at 150°C for 1000 hours, as measured in accordance with JCBA T309:2004. Furthermore, the aluminum alloy sheet preferably has a 0.2% yield strength of 150 MPa or more and an electrical conductivity of 45% IACS or more, as measured in accordance with JIS H4000:2014. The stress relaxation rate of 30% or less and the 0.2% yield strength of 150 MPa or more make it possible to suppress plastic deformation of the terminal while suppressing stress relaxation at the bolt fastening portion, even when the aluminum alloy sheet is used as a terminal material. Additionally, the high electrical conductivity of 45% IACS or more makes the aluminum alloy sheet suitable for use as a terminal material. The stress relaxation rate can be measured in accordance with the Japan Copper and Brass Association Technical Standard JCBA T309:2004 (Stress Relaxation Test Method for Bending Thin Sheets and Strips of Copper and Copper Alloys). The test temperature for measuring the stress relaxation rate shall be 150 ± 5°C, and the test duration shall be 1000 hours ± 3%. Furthermore, the 0.2% proof stress and conductivity can be measured in accordance with the tensile and conductivity tests specified in JIS H4000:2014 (Aluminum and aluminum alloy plates and strips), respectively.

次に、本実施形態のアルミニウム合金板の製造方法について説明する。本実施形態のアルミニウム合金板は、JIS H4000:2014で規定されている規格品A6101のT7処理と同等の条件で熱処理を実施することにより、得ることができる。 Next, the manufacturing method of the aluminum alloy sheet of this embodiment will be described. The aluminum alloy sheet of this embodiment can be obtained by performing heat treatment under conditions equivalent to the T7 treatment of standard product A6101 specified in JIS H4000:2014.

具体的には、まず、アルミニウム、ケイ素、銅及びマグネシウム、並びに必要に応じて鉄、亜鉛、ニッケル、コバルトを、上記組成となるように融解して鋳造することにより、鋳塊を作製する。次いで、得られた板状の鋳塊に対して予備加熱(予備均熱)を施す。予備加熱の条件としては、例えば600℃で24時間とすることができる。次に、予備加熱後の鋳塊に対して、必要に応じて面削処理を行う。 Specifically, first, an ingot is produced by melting and casting aluminum, silicon, copper, and magnesium, and optionally iron, zinc, nickel, and cobalt, to the above composition. Next, the resulting plate-shaped ingot is preheated (pre-soaked). For example, the preheating conditions can be 600°C for 24 hours. Then, the preheated ingot is subjected to surface machining as needed.

そして、予備加熱後の鋳塊に対して、均質化熱処理を行う。均質化熱処理により、合金成分や組織の均質化、過飽和に固溶した成分の析出、内部応力の除去等を行う。均質化熱処理の条件としては、500~560℃で4~10時間とすることができる。均質化熱処理の後、熱間圧延を行い、熱間圧延板を得る。この際、圧延率は、例えば90%とすることができる。次いで、熱間圧延板に対して冷間圧延を行い、冷間圧延板を得る。この際、圧延率は、例えば80%とすることができる。 Next, the ingot, after preheating, undergoes a homogenization heat treatment. This treatment homogenizes the alloy components and microstructure, precipitates supersaturated dissolved components, and removes internal stresses. The homogenization heat treatment can be performed at 500-560°C for 4-10 hours. After the homogenization heat treatment, hot rolling is performed to obtain a hot-rolled sheet. The rolling ratio can be, for example, 90%. Then, the hot-rolled sheet is cold-rolled to obtain a cold-rolled sheet. The rolling ratio can be, for example, 80%.

次に、冷間圧延板に対して、溶体化処理、焼入れ及び時効熱処理を行う。溶体化処理は、合金を均一状態にするため、520~550℃で15分以上行う。次いで、溶体化処理後の圧延板を急冷して、焼入れを行う。焼入れの際の冷却剤としては、例えば水を用いることができる。その後、圧延板に対して、時効熱処理を行う。時効熱処理の条件としては、190~270℃で4時間以上とすることができる。 Next, the cold-rolled sheet undergoes solution treatment, quenching, and aging heat treatment. The solution treatment is performed at 520-550°C for 15 minutes or more to homogenize the alloy. Following this, the rolled sheet is rapidly cooled and quenched. Water, for example, can be used as a coolant during quenching. Afterward, the rolled sheet undergoes aging heat treatment. The aging heat treatment can be performed at 190-270°C for 4 hours or more.

上述のように、本実施形態では、A6101のT7処理と同等の条件で熱処理を施すことにより、アルミニウム合金板の内部に晶出物及び析出物が形成されて高分散する。そのため、応力緩和特性及び耐力に優れた導電部材用アルミニウム合金板を得ることができる。 As described above, in this embodiment, by performing heat treatment under conditions equivalent to the T7 treatment of A6101, crystals and precipitates are formed and highly dispersed within the aluminum alloy sheet. Therefore, an aluminum alloy sheet for conductive members with excellent stress relaxation properties and yield strength can be obtained.

このように、本実施形態の導電部材用アルミニウム合金板は、ケイ素:0.2~0.45質量%、銅:0.5~1.05質量%、マグネシウム:0.15~1.5質量%、亜鉛:0~1.5質量%、及び鉄:0~1.1質量%を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる組成を有している。そして、アルミニウム合金板は、アルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなる複数の晶出物及び析出物が分散している。また、晶出物の粒子径が1μm以上であり、析出物の粒子径が1μm未満である。本実施形態のアルミニウム合金板は、少なくともケイ素、銅及びマグネシウムを所定量含んでおり、さらに複数の晶出物及び析出物が高分散している。このように、少なくともアルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなる晶出物及び析出物が高分散することにより、常温での0.2%耐力だけでなく、150℃の高温雰囲気下での0.2%耐力も良好となる。また、晶出物及び析出物が高分散することにより、応力緩和率の上昇も抑制することができる。さらに、本実施形態のアルミニウム合金板は、高い応力緩和特性及び耐力を有しつつ、導電性も優れているため、端子などの導電部材に好適に用いることができる。 As described above, the aluminum alloy plate for conductive members of this embodiment has a composition containing silicon: 0.2 to 0.45 mass%, copper: 0.5 to 1.05 mass%, magnesium: 0.15 to 1.5 mass%, zinc: 0 to 1.5 mass%, and iron: 0 to 1.1 mass%, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities. Furthermore, the aluminum alloy plate contains dispersed precipitates and crystals made of intermetallic compounds containing aluminum and copper. The particle size of the precipitates is 1 μm or larger, and the particle size of the precipitates is less than 1 μm. The aluminum alloy plate of this embodiment contains predetermined amounts of at least silicon, copper, and magnesium, and furthermore, the precipitates and crystals are highly dispersed. In this way, the high dispersion of precipitates and crystals made of intermetallic compounds containing at least aluminum and copper results in good 0.2% proof stress not only at room temperature but also under high temperature conditions of 150°C. Furthermore, the high dispersion of crystals and precipitates suppresses the increase in the stress relaxation rate. Moreover, the aluminum alloy plate of this embodiment possesses high stress relaxation characteristics and yield strength, while also exhibiting excellent conductivity, making it suitable for use in conductive components such as terminals.

[端子]
本実施形態のアルミニウム合金板は、上述のように、高い導電性を有しつつも、応力緩和特性及び耐力に優れるため、導電部材に好適に用いることができる。導電部材は特に限定されないが、例えば端子、バスバー、コネクタ、リレー、スイッチ、リードフレームを挙げることができる。なお、本実施形態のアルミニウム合金板は、特に端子材料として用いることが好ましい。当該アルミニウム合金板は、高い応力緩和特性、耐力及び導電性を有するため、ボルト締結部に応力が掛かり続けた場合でもボルトが緩む可能性が低く、長期間に亘って導通を確保することができる。以下、本実施形態のアルミニウム合金板を用いた端子について説明する。
[Terminals]
As described above, the aluminum alloy plate of this embodiment has high conductivity while also possessing excellent stress relaxation characteristics and yield strength, making it suitable for use as a conductive member. The conductive member is not particularly limited, but examples include terminals, busbars, connectors, relays, switches, and lead frames. In particular, the aluminum alloy plate of this embodiment is preferably used as a terminal material. Because the aluminum alloy plate has high stress relaxation characteristics, yield strength, and conductivity, there is a low possibility that the bolts will loosen even if stress is continuously applied to the bolt fastening part, and conductivity can be ensured over a long period of time. The terminal using the aluminum alloy plate of this embodiment will be described below.

本実施形態に係る端子10は、上述の導電部材用アルミニウム合金板を備えている。具体的には、端子10は、導電部材用アルミニウム合金板を、金型プレス加工等によって、図1の(a)に示すように成形されてなるものである。 The terminal 10 according to this embodiment comprises the above-mentioned aluminum alloy plate for conductive members. Specifically, the terminal 10 is formed by molding the aluminum alloy plate for conductive members using a die press or the like, as shown in Figure 1(a).

端子10は、相手接続部11と、相手接続部11に一体に形成された電線圧着部12とを有している。電線圧着部12は、基底部14と、基底部14の両側縁より延設された一対の導体加締め部16と、導体加締め部16の後方に連なる一対の被覆加締め部18とを有している。相手接続部11は、例えばボルトが挿通される取付孔13を有し、略矩形状に形成されている。そして、相手接続部11は、不図示の相手方端子と、ボルト及びナットにより接続される。 Terminal 10 has a mating connector 11 and a wire crimping section 12 integrally formed on the mating connector 11. The wire crimping section 12 has a base 14, a pair of conductor crimping sections 16 extending from both side edges of the base 14, and a pair of insulation crimping sections 18 connected to the rear of the conductor crimping sections 16. The mating connector 11 has a mounting hole 13 through which, for example, a bolt is inserted, and is formed in a substantially rectangular shape. The mating connector 11 is connected to a mating terminal (not shown) by a bolt and nut.

電線20は、図1の(a)に示すように、複数の素線21が束ねられてなる導体23を有しており、素線21はアルミニウム合金からなる。絶縁体層24は、電気絶縁性の合成樹脂からなり、導体23の外周を包囲している。電線20の端末部は、絶縁体層24が剥がされて導体23が露出している。そして、この露出した導体23に端子10の導体加締め部16が接続される。 As shown in Figure 1(a), the electric wire 20 has a conductor 23 made up of bundled strands 21, and the strands 21 are made of an aluminum alloy. The insulating layer 24 is made of an electrically insulating synthetic resin and surrounds the outer circumference of the conductor 23. At the end of the electric wire 20, the insulating layer 24 is peeled off, exposing the conductor 23. The conductor crimping portion 16 of the terminal 10 is then connected to this exposed conductor 23.

このような端子10に電線20を接続する際には、まず、電線20の端末部に露出させた導体23及び絶縁体層24の前端を、基底部14の上面に載置する。そして、図1の(b)に示すように、導体加締め部16が導体23を覆うように加締められて導体23に圧着されると共に、被覆加締め部18が絶縁体層24の前端を覆うように加締められて絶縁体層24に圧着される。このようにして、端子10に電線20を接続することができる。 When connecting an electric wire 20 to such a terminal 10, first, the exposed conductor 23 and the front end of the insulating layer 24 at the end of the electric wire 20 are placed on the upper surface of the base portion 14. Then, as shown in Figure 1(b), the conductor crimping portion 16 is crimped to cover the conductor 23 and pressed against it, while the covering crimping portion 18 is crimped to cover the front end of the insulating layer 24 and pressed against it. In this way, the electric wire 20 can be connected to the terminal 10.

ここで、端子10を不図示の相手方端子に接続する場合には、取付孔13にボルトを挿入してナットにより締結する。ただ、上述のように、アルミニウム合金板は応力緩和特性に優れるため、取付孔13の近傍に応力が掛かり続けた場合でも応力緩和が抑制されることから、ボルトが緩む可能性が低い。そのため、端子10と相手方端子との間の導通を長期間に亘って維持することが可能となる。 Here, when connecting terminal 10 to a mating terminal (not shown), a bolt is inserted into the mounting hole 13 and fastened with a nut. However, as mentioned above, since the aluminum alloy plate has excellent stress relaxation properties, stress relaxation is suppressed even if stress continues to be applied near the mounting hole 13, making it unlikely that the bolt will loosen. Therefore, it is possible to maintain electrical conductivity between terminal 10 and the mating terminal for a long period of time.

以下、本実施形態を実施例、比較例及び参考例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。 The embodiment will be described in further detail below with reference to examples, comparative examples, and reference examples, but this embodiment is not limited to these examples.

[実施例]
(アルミニウム合金板の作製)
図2に示すフローチャートに沿って、実施例に係るサンプルNo.1を作製した。具体的には、まず表1のサンプルNo.1に示す割合で、アルミニウム、ケイ素、銅、マグネシウム、亜鉛、鉄を秤量した。この際、アルミニウムは、JIS H2102のAl99.7を用いた。そして、秤量したアルミニウム、ケイ素、銅、マグネシウム、亜鉛、鉄を融解して溶湯を調製した後、金型に注入することにより、鋳塊を得た。なお、この鋳塊は、厚み50mm、幅145mm、長さ250mmの板状とした。
[Examples]
(Fabrication of aluminum alloy plates)
Sample No. 1 according to the example was prepared according to the flowchart shown in Figure 2. Specifically, aluminum, silicon, copper, magnesium, zinc, and iron were weighed in the proportions shown for Sample No. 1 in Table 1. In this case, JIS H2102 Al99.7 was used for the aluminum. Then, the weighed aluminum, silicon, copper, magnesium, zinc, and iron were melted to prepare molten metal, which was then poured into a mold to obtain an ingot. This ingot was made into a plate shape with a thickness of 50 mm, a width of 145 mm, and a length of 250 mm.

次いで、得られた鋳塊に対して予備加熱処理(予備均熱処理)を施した。予備加熱処理は、600℃で24時間行い、昇温速度は40℃/hとした。次に、予備加熱後の鋳塊の表面を面削し、厚み45mm、幅140mm、長さ200mmとした。 Next, the obtained ingot was subjected to a preheating treatment (pre-soaking treatment). The preheating treatment was carried out at 600°C for 24 hours, with a heating rate of 40°C/h. Then, the surface of the preheated ingot was machined to a thickness of 45 mm, a width of 140 mm, and a length of 200 mm.

そして、面削後の鋳塊に対して、均質化熱処理を施した。均質化熱処理は、540℃で4時間行い、昇温速度は40℃/hとした。次いで、均質化熱処理後の鋳塊に対して熱間圧延を行い、熱間圧延板を得た。得られた熱間圧延板は、厚み5mm、幅200mm、長さ1120mmの板状であったことから、熱間圧延の圧延率は88.9%であった。 Next, the ingot after surface machining was subjected to a homogenization heat treatment. The homogenization heat treatment was carried out at 540°C for 4 hours, with a heating rate of 40°C/h. Subsequently, the ingot after the homogenization heat treatment was hot-rolled to obtain a hot-rolled sheet. The resulting hot-rolled sheet was 5 mm thick, 200 mm wide, and 1120 mm long, indicating a rolling ratio of 88.9%.

次に、熱間圧延板を切断することにより、厚み5mm、幅200mm、長さ250mmの板状とした。そして、切断した熱間圧延板に対して冷間圧延を行い、冷間圧延板を得た。得られた冷間圧延板は、厚み1mm、幅200mm、長さ250mmの板状であったことから、冷間圧延の圧延率は80.0%であった。さらに、得られた冷間圧延板に対して、洗浄と矯正を施した。 Next, the hot-rolled sheet was cut into plates with a thickness of 5 mm, a width of 200 mm, and a length of 250 mm. Then, the cut hot-rolled sheets were cold-rolled to obtain cold-rolled sheets. The resulting cold-rolled sheets were 1 mm thick, 200 mm wide, and 250 mm long, indicating a rolling ratio of 80.0%. Furthermore, the obtained cold-rolled sheets were washed and straightened.

次に、得られた冷間圧延板に対して、溶体化処理、焼入れ及び時効熱処理を行った。溶体化処理は、540℃で0.5時間行った。焼入れは、冷却剤として水を用いて行った。時効熱処理は、200℃で8時間行った。これにより、実施例に係るサンプルNo.1のアルミニウム合金板を得た。 Next, the obtained cold-rolled sheet was subjected to solution treatment, quenching, and aging heat treatment. The solution treatment was performed at 540°C for 0.5 hours. Quenching was performed using water as a coolant. The aging heat treatment was performed at 200°C for 8 hours. This yielded Sample No. 1 of the example aluminum alloy sheet.

さらに、サンプルNo.1と同じ製法により、表1に示す組成のサンプルNo.2~17のアルミニウム合金板を作製した。なお、サンプルNo.2~4は実施例に係るサンプルであり、サンプルNo.5~17は比較例に係るサンプルである。 Furthermore, aluminum alloy plates No. 2 to 17, with the compositions shown in Table 1, were prepared using the same manufacturing method as Sample No. 1. Samples No. 2 to 4 are examples, while samples No. 5 to 17 are comparative examples.

(評価)
<応力緩和率、0.2%耐力及び導電率の測定>
サンプルNo.1~17のアルミニウム合金板の応力緩和率を、JCBA T309:2004に準じて測定した。なお、応力緩和率を測定する際の試験温度は、150±5℃とし、試験時間は1000時間±3%とした。また、サンプルNo.1~17のアルミニウム合金板の0.2%耐力及び導電率を、JIS H4000:2014に準じて測定した。なお、サンプルNo.1~17のアルミニウム合金板の0.2%耐力は常温で測定し、さらにサンプルNo.1,3及び4のアルミニウム合金板の0.2%耐力は150℃でも測定した。各サンプルの応力緩和率、常温での0.2%耐力、及び導電率を表1に纏めて示す。
(evaluation)
<Measurement of stress relaxation rate, 0.2% proof stress, and electrical conductivity>
The stress relaxation rate of aluminum alloy plates No. 1 to 17 was measured in accordance with JCBA T309:2004. The test temperature for measuring the stress relaxation rate was 150 ± 5°C, and the test time was 1000 hours ± 3%. In addition, the 0.2% yield strength and conductivity of aluminum alloy plates No. 1 to 17 were measured in accordance with JIS H4000:2014. The 0.2% yield strength of aluminum alloy plates No. 1 to 17 was measured at room temperature, and the 0.2% yield strength of aluminum alloy plates No. 1, 3, and 4 was also measured at 150°C. The stress relaxation rate, 0.2% yield strength at room temperature, and conductivity of each sample are summarized in Table 1.

表1に示すように、実施例に係るサンプルNo.1~4は、応力緩和率が30%以下であり、常温での0.2%耐力が150MPa以上であり、導電率が45%IACS以上である。そのため、これらのサンプルは、導電性、応力緩和特性及び常温での耐力のいずれも優れていることが分かる。 As shown in Table 1, samples No. 1 to 4 in the examples have a stress relaxation rate of 30% or less, a 0.2% yield strength at room temperature of 150 MPa or more, and an electrical conductivity of 45% IACS or more. Therefore, these samples demonstrate excellent conductivity, stress relaxation characteristics, and yield strength at room temperature.

なお、表1に示すように、常温で測定した0.2%耐力は、サンプルNo.1が157MPaであり、サンプルNo.2が169MPaであり、サンプルNo.3が161MPaであり、サンプルNo.4が155MPaであった。また、150℃で測定した0.2%耐力は、サンプルNo.1が150MPaであり、サンプルNo.3が155MPaであり、サンプルNo.4が138MPaであった。このように、これらのサンプルにおける150℃の耐力は、常温の耐力から大きく低下していないことから、これらのサンプルは高温下でも塑性変形が抑制できることが分かる。また、銅合金の0.2%耐力は通常150~300MPaであることから、サンプルNo.1~4は銅合金と同等の耐力を有していることが分かる。 As shown in Table 1, the 0.2% yield strength measured at room temperature was 157 MPa for sample No. 1, 169 MPa for sample No. 2, 161 MPa for sample No. 3, and 155 MPa for sample No. 4. Furthermore, the 0.2% yield strength measured at 150°C was 150 MPa for sample No. 1, 155 MPa for sample No. 3, and 138 MPa for sample No. 4. Thus, since the yield strength at 150°C for these samples did not decrease significantly from the yield strength at room temperature, it can be seen that these samples can suppress plastic deformation even at high temperatures. Also, since the 0.2% yield strength of copper alloys is typically 150-300 MPa, it can be seen that samples No. 1-4 have yield strength equivalent to that of copper alloys.

これに対して、比較例に係るサンプルNo.5~8は銅の含有量が過少であり、さらにサンプルNo.7は亜鉛が本実施形態の組成範囲外であった。そのため、応力緩和率が30%を超えて悪化する結果となった。また、比較例に係るサンプルNo.9~13は、ケイ素の含有量が過少であり、さらに鉄が過剰であった。そのため、0.2%耐力が150MPaを下回って悪化する結果となった。さらに、比較例に係るサンプルNo.14~17は、ケイ素、銅及び/又は鉄の含有量が本実施形態の組成範囲外であった。そのため、応力緩和率が30%を超えて悪化する結果となった。 In contrast, samples No. 5-8 in the comparative examples had insufficient copper content, and sample No. 7 had zinc outside the compositional range of this embodiment. As a result, the stress relaxation rate deteriorated, exceeding 30%. Furthermore, samples No. 9-13 in the comparative examples had insufficient silicon content and excessive iron content. As a result, the 0.2% yield strength deteriorated, falling below 150 MPa. Additionally, samples No. 14-17 in the comparative examples had silicon, copper, and/or iron content outside the compositional range of this embodiment. Therefore, the stress relaxation rate deteriorated, exceeding 30%.

なお、表1のサンプルNo.18~27は、特許文献1の実施例に記載されたNo.1~10のサンプルにそれぞれ対応している。そして、表1では、特許文献1に記載の組成並びに応力緩和率、0.2%耐力及び導電率を示している。表1より、特許文献1のサンプルはケイ素の含有量が本実施形態の組成範囲外であることから、耐力が不十分であることが分かる。つまり、銅合金の0.2%耐力は150~300MPaであるのに対して、特許文献1のサンプルは多くが100MPa以下であることから、銅合金と比べて耐力が不十分であることが分かる。また、特許文献1のサンプルで耐力が100MPaを超えるものについては、応力緩和率が銅合金と比べて高い。つまり、銅合金の応力緩和率は、150℃、1000時間の評価で30%程度であるのに対して、特許文献1のサンプルは40%近い値となっている。そのため、特許文献1のサンプルは、応力緩和特性と耐力が両立できていないことが分かる。 Furthermore, samples No. 18-27 in Table 1 correspond to samples No. 1-10 described in the examples of Patent Document 1. Table 1 shows the composition, stress relaxation rate, 0.2% yield strength, and conductivity described in Patent Document 1. From Table 1, it can be seen that the samples in Patent Document 1 have insufficient yield strength because their silicon content is outside the compositional range of this embodiment. Specifically, while the 0.2% yield strength of copper alloys is 150-300 MPa, most of the samples in Patent Document 1 have a yield strength of 100 MPa or less, indicating insufficient yield strength compared to copper alloys. Additionally, for samples in Patent Document 1 with a yield strength exceeding 100 MPa, the stress relaxation rate is higher than that of copper alloys. Specifically, while the stress relaxation rate of copper alloys is approximately 30% at 150°C and 1000 hours, the samples in Patent Document 1 have a value close to 40%. Therefore, it can be seen that the samples in Patent Document 1 do not achieve a balance between stress relaxation characteristics and yield strength.

ここで、表2及び表3では、JIS規格のアルミニウム合金板における組成及び調質、並びに応力緩和率、導電率、常温及び150℃での0.2%耐力を示している。表2及び表3から分かるように、JIS規格品の応力緩和率は、150℃、1000時間の評価で40%を超えており、銅合金と比べて応力緩和特性が不十分であることが分かる。また、本実施形態のアルミニウム合金板と組成が近似しているA6061及びA6101の応力緩和率は、それぞれ42%及び76%であり、応力緩和特性が不十分となっている。これに対して、本実施形態に係るアルミニウム合金板の応力緩和率は、150℃、1000時間の評価で30%以下となっており、応力緩和特性に優れていることが分かる。 Tables 2 and 3 show the composition and tempering of JIS standard aluminum alloy sheets, as well as their stress relaxation rate, conductivity, and 0.2% yield strength at room temperature and 150°C. As can be seen from Tables 2 and 3, the stress relaxation rate of the JIS standard product exceeds 40% in the evaluation at 150°C for 1000 hours, indicating insufficient stress relaxation characteristics compared to copper alloys. Furthermore, the stress relaxation rates of A6061 and A6101, which have similar compositions to the aluminum alloy sheet of this embodiment, are 42% and 76%, respectively, indicating insufficient stress relaxation characteristics. In contrast, the stress relaxation rate of the aluminum alloy sheet according to this embodiment is 30% or less in the evaluation at 150°C for 1000 hours, demonstrating superior stress relaxation characteristics.

<析出物のTEM-EDX測定>
実施例に係るサンプルNo.4のアルミニウム合金板の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、析出物をエネルギー分散型X線分析法(EDX)で分析した。そして、析出物に含まれる元素と当該元素の濃度を測定した。図3では、サンプルNo.4のアルミニウム合金板の断面をTEMで観察した結果を示す。図3に示すように、アルミニウム合金板1の全体に高分散している析出物5を多数確認することができた。そして、表4では、析出物に含まれる元素と当該元素の濃度を示している。
<TEM-EDX measurement of precipitates>
The cross-section of sample No. 4 of the aluminum alloy plate in the example was observed using a transmission electron microscope (TEM), and the precipitates were analyzed by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The elements contained in the precipitates and their concentrations were then measured. Figure 3 shows the results of TEM observation of the cross-section of sample No. 4 of the aluminum alloy plate. As shown in Figure 3, numerous precipitates 5 highly dispersed throughout the aluminum alloy plate 1 were observed. Table 4 shows the elements contained in the precipitates and their concentrations.

表4に示すように、析出物は、少なくともアルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなることが分かる。また、析出物は、アルミニウム及び銅に加え、ケイ素及びマグネシウムを含有する金属間化合物からなることが分かる。その金属間化合物としては、AlCuSiMg四元系のQ’相が形成されていると思われる。そして、析出物において、アルミニウムの含有量は90原子%以上であり、銅の含有量は0.3原子%以上であり、ケイ素の含有量は0.5原子%以上であった。このように、アルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなる複数の析出物が高分散することにより、高い導電率を有しつつも、応力緩和特性と耐力に優れたアルミニウム合金板が得られることが分かる。 As shown in Table 4, the precipitates consist of intermetallic compounds containing at least aluminum and copper. Furthermore, the precipitates also consist of intermetallic compounds containing silicon and magnesium in addition to aluminum and copper. It is believed that the Q' phase of the AlCuSiMg quaternary system is formed as the intermetallic compound. In the precipitates, the aluminum content was 90 atomic percent or more, the copper content was 0.3 atomic percent or more, and the silicon content was 0.5 atomic percent or more. Thus, it can be seen that the high dispersion of multiple precipitates consisting of intermetallic compounds containing aluminum and copper results in an aluminum alloy sheet with high conductivity while exhibiting excellent stress relaxation properties and yield strength.

<金属顕微鏡観察>
実施例に係るサンプルNo.1における、圧延方向(RD)と板面法線方向(ND)が成す断面(RD-ND断面)を金属顕微鏡で観察した。サンプルNo.1のアルミニウム合金板1を観察した結果、図4に示すように晶出物2と結晶粒3を確認することができた。また、図4より、晶出物2は、アルミニウム合金板1の全体に高分散していることが分かる。さらに、アルミニウム合金組織中に、粒子径が1μm以上の晶出物2が多数確認でき、粒子径が5μmを超えるような大きな晶出物も数多く存在することが分かる。そのため、粒子径が1μm以上、好ましくは5μm以上の晶出物2が高分散することにより、応力緩和特性及び耐力が良好になることが分かる。
<Metal Microscope Observation>
The cross-section (RD-ND cross-section) formed by the rolling direction (RD) and the direction normal to the plate surface (ND) of sample No. 1 in the example was observed using a metallurgical microscope. As a result of observing the aluminum alloy plate 1 of sample No. 1, precipitates 2 and crystal grains 3 could be confirmed, as shown in Figure 4. Furthermore, from Figure 4, it can be seen that the precipitates 2 are highly dispersed throughout the aluminum alloy plate 1. In addition, it can be seen that many precipitates 2 with a particle size of 1 μm or more were confirmed in the aluminum alloy structure, and that there are many large precipitates with a particle size exceeding 5 μm. Therefore, it can be seen that the stress relaxation characteristics and yield strength are good due to the high dispersion of precipitates 2 with a particle size of 1 μm or more, preferably 5 μm or more.

ここで、図4の金属顕微鏡画像から、1mmあたりの晶出物2の個数を算出した結果、サンプルNo.1では12000個/mmであった。そして、後述するように、アルミニウム合金板において、晶出物の数が6000個/mm以上であることにより晶出物が内部で高分散することから、応力緩和特性が良好となる。 Here, from the metal microscope image in Figure 4, the number of precipitates per 1 mm² was calculated to be 12,000 particles/ mm² for sample No. 1. As will be described later, in aluminum alloy plates, a number of precipitates of 6,000 particles/ mm² or more results in high dispersion of the precipitates internally, leading to good stress relaxation characteristics.

<晶出物のSEM-EDX測定>
実施例に係るサンプルNo.1~No.4のアルミニウム合金板の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、晶出物をエネルギー分散型X線分析法(EDX)で分析した。そして、晶出物に含まれる元素と当該元素の濃度を測定した。図5では、サンプルNo.1のアルミニウム合金板の断面をSEMで観察した結果を示し、図6では、サンプルNo.2のアルミニウム合金板の断面をSEMで観察した結果を示す。そして、表5では、晶出物に含まれる元素と当該元素の濃度を示している。
<SEM-EDX measurement of crystallized material>
Cross-sections of aluminum alloy plates No. 1 to No. 4 in the example were observed using a scanning electron microscope (SEM), and the precipitates were analyzed by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The elements contained in the precipitates and their concentrations were then measured. Figure 5 shows the results of SEM observation of the cross-section of aluminum alloy plate No. 1, and Figure 6 shows the results of SEM observation of the cross-section of aluminum alloy plate No. 2. Table 5 shows the elements contained in the precipitates and their concentrations.

表5に示すように、晶出物は、少なくともアルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなることが分かる。また、晶出物は、アルミニウム及び銅に加え、鉄及びケイ素を含有する金属間化合物からなることが分かる。そして、晶出物において、アルミニウムの含有量は60原子%以上であり、銅の含有量は1原子%以上であり、鉄の含有量は10原子%以上であり、ケイ素の含有量は0.5原子%以上であった。このように、アルミニウム、鉄及び銅を主成分とする晶出物が高分散することにより、高い導電率を有しつつも、応力緩和特性と耐力に優れたアルミニウム合金板が得られることが分かる。 As shown in Table 5, the precipitates consist of intermetallic compounds containing at least aluminum and copper. Furthermore, the precipitates also consist of intermetallic compounds containing iron and silicon in addition to aluminum and copper. In the precipitates, the aluminum content was 60 atomic percent or more, the copper content was 1 atomic percent or more, the iron content was 10 atomic percent or more, and the silicon content was 0.5 atomic percent or more. Thus, it can be seen that by highly dispersing precipitates mainly composed of aluminum, iron, and copper, an aluminum alloy sheet with high conductivity, as well as excellent stress relaxation properties and yield strength, can be obtained.

また、サンプルNo.2のように、アルミニウム合金板にニッケルが含まれる場合、晶出物は、アルミニウム、鉄、銅、ケイ素及びニッケルを含有する金属間化合物からなることが分かる。そして、晶出物において、ニッケルの含有量は10原子%以上であった。このように、晶出物がアルミニウム、鉄及び銅を主成分としつつも、ニッケルを含むことにより、応力緩和率及び耐力をより高めることが可能となる。 Furthermore, as shown in Sample No. 2, when nickel is present in an aluminum alloy plate, the precipitates consist of intermetallic compounds containing aluminum, iron, copper, silicon, and nickel. The nickel content in the precipitates was 10 atomic percent or more. Thus, even though the precipitates are primarily composed of aluminum, iron, and copper, the inclusion of nickel makes it possible to further enhance the stress relaxation rate and yield strength.

(組成範囲のシミュレーション)
種々の組成を有するアルミニウム合金板を作製して実測した物性データ(応力緩和率、耐力、導電率)を基に、データ解析手法を用いたシミュレーションを実施することにより、目標物性を達成する組成範囲の検討を行った。なお、目標物性は、応力緩和率が30%以下、0.2%耐力が150MPa以上、導電率が45%IACS以上に設定した。
(Simulation of composition range)
Based on physical property data (stress relaxation rate, yield strength, and conductivity) obtained by fabricating aluminum alloy plates with various compositions, simulations using data analysis methods were conducted to investigate the composition range that achieves the target physical properties. The target physical properties were set as a stress relaxation rate of 30% or less, a 0.2% yield strength of 150 MPa or more, and an conductivity of 45% IACS or more.

ここで、応力緩和特性のシミュレーションには「非線形サポートベクター回帰」を用いた。この手法によりケイ素、銅、マグネシウム、亜鉛、鉄及びマンガンの添加量に対して、応力緩和率の予測が可能となる。 Here, "nonlinear support vector regression" was used to simulate the stress relaxation characteristics. This method allows for the prediction of the stress relaxation rate for different amounts of silicon, copper, magnesium, zinc, iron, and manganese added.

具体的には、応力緩和率を目標変数として、説明変数の候補にSi、Cu、Mg、Zn、Fe、Mnの添加量、及び元素の組み合わせた割合(例えばSi/Cuの比率)などを挙げ、その候補から最もモデルの性能が高くなるような組み合わせを探索した。なお、最終的には、説明変数を7種に決定している。モデルの精度は、決定係数(R)で表され、1に近いほど予測値と実測値の差が少ないことになる。そして、実測した物性データ(61サンプル)を、モデル作成用の教師データとモデル評価用のテストデータに85:15の割合で分割し、モデル作成及びモデル性能評価を実施した。このモデル作成及びモデル性能評価をランダムに30回繰り返し行い、モデル性能評価を行ったところ、30回の決定係数の平均は0.75という結果となった。これは十分なモデルの予測精度があることを示している。以上の方法から作成したモデルを使用して、応力緩和率の目標物性を達成する範囲を予測した。 Specifically, with the stress relaxation rate as the target variable, candidate explanatory variables included the amounts of Si, Cu, Mg, Zn, Fe, and Mn added, as well as the ratio of elemental combinations (e.g., Si/Cu ratio). The combination that yielded the highest model performance was then searched for. Ultimately, seven explanatory variables were selected. Model accuracy is represented by the coefficient of determination ( ), where a value closer to 1 indicates a smaller difference between predicted and measured values. The measured material property data (61 samples) was then divided into training data for model creation and test data for model evaluation in an 85:15 ratio, and model creation and performance evaluation were performed. This model creation and performance evaluation process was repeated randomly 30 times, and the average R² over 30 trials was 0.75. This indicates sufficient predictive accuracy for the model. Using the model created using the above method, the range within which the target material property of stress relaxation rate can be achieved was predicted.

0.2%耐力については、種々の組成を有するアルミニウム合金板を作製して実測した0.2%耐力を基に、Ridge回帰によりシミュレーションを行った。 For the 0.2% proof stress, simulations were performed using Ridge regression based on the measured 0.2% proof stress of aluminum alloy plates with various compositions.

導電率については、次の文献に記載されている、アルミニウムに対する各元素(Si、Cu、Mg、Zn、Fe、Mn)の最大固溶度(wt.%)、並びに、アルミニウムに各元素を添加した場合の平均比抵抗増加値(μΩ-cm)及び導電率減少値(%IACS/wt.%)を基に算出した。つまり、アルミニウム合金中に含まれるSi、Cu、Mg、Zn、Fe、Mnの添加量、並びに上記最大固溶度、平均比抵抗増加値及び導電率減少値から、アルミニウム合金の導電率を算出した。
横田 稔, 佐藤 謙一、「アルミニウム線」、軽金属、一般社団法人軽金属学会、1982年8月30日、第32巻、第8号、p.432-440
The conductivity was calculated based on the maximum solid solubility (wt.%) of each element (Si, Cu, Mg, Zn, Fe, Mn) in aluminum, as well as the average increase in resistivity (μΩ-cm) and decrease in conductivity (%IACS/wt.%) when each element is added to aluminum, as described in the following literature. In other words, the conductivity of the aluminum alloy was calculated from the amount of Si, Cu, Mg, Zn, Fe, Mn added to the aluminum alloy, as well as the above-mentioned maximum solid solubility, average increase in resistivity, and decrease in conductivity.
Minoru Yokota, Kenichi Sato, "Aluminum Wire," Light Metals, The Japan Institute of Light Metals, August 30, 1982, Vol. 32, No. 8, pp. 432-440.

シミュレーションの結果を表6並びに図7A、図7B、図7C、図8A及び図8Bに示す。シミュレーションの結果より、ケイ素が0.2~0.45質量%、銅が0.5~1.05質量%、マグネシウムが0.15~1.5質量%、亜鉛が0~1.5質量%、及び鉄が0~1.1質量%の範囲である場合には、上述の目標物性を達成できることが分かった。 The simulation results are shown in Table 6 and Figures 7A, 7B, 7C, 8A, and 8B. The simulation results show that the target physical properties described above can be achieved when the silicon content is in the range of 0.2–0.45 mass%, copper in the range of 0.5–1.05 mass%, magnesium in the range of 0.15–1.5 mass%, zinc in the range of 0–1.5 mass%, and iron in the range of 0–1.1 mass%.

[参考例]
図2に示すフローチャートに沿って、鉄含有量が異なるアルミニウム合金板を作製した。具体的には、まず、ケイ素の添加量が0.22~0.58質量%、銅の添加量が0~0.60質量%、マグネシウムの添加量が0.34~1.02質量%、亜鉛の添加量が0~0.70質量%となるように、各元素を秤量した。さらに、鉄の添加量が、それぞれ0.05質量%、0.4質量%、0.5質量%、0.7質量%となるように秤量した。そして、図2に示すフローチャートに沿って、鉄含有量がそれぞれ0.05質量%、0.4質量%、0.5質量%、0.7質量%であるアルミニウム合金板を得た。
[Reference example]
Aluminum alloy plates with different iron content were fabricated according to the flowchart shown in Figure 2. Specifically, first, each element was weighed so that the amount of silicon added was 0.22 to 0.58 mass%, the amount of copper added was 0 to 0.60 mass%, the amount of magnesium added was 0.34 to 1.02 mass%, and the amount of zinc added was 0 to 0.70 mass%. Furthermore, the amount of iron added was weighed so that it was 0.05 mass%, 0.4 mass%, 0.5 mass%, and 0.7 mass%, respectively. Then, following the flowchart shown in Figure 2, aluminum alloy plates with iron content of 0.05 mass%, 0.4 mass%, 0.5 mass%, and 0.7 mass%, respectively, were obtained.

次に、得られたアルミニウム合金板における、1mmあたりの晶出物2の個数を算出した。具体的には、まず、アルミニウム合金板の断面を金属顕微鏡で観察した。図9には、各アルミニウム合金板の断面の観察結果を示している。次に、各画像における所定面積(0.14mm)中に存在する晶出物数を数え、1mmあたりの晶出物数を算出した。各アルミニウム合金板中の晶出物数を表7に纏めて示す。 Next, the number of precipitates per 1 mm² in the obtained aluminum alloy plates was calculated. Specifically, the cross-sections of the aluminum alloy plates were first observed using a metallurgical microscope. Figure 9 shows the observation results of the cross-sections of each aluminum alloy plate. Next, the number of precipitates present in a predetermined area (0.14 mm² ) in each image was counted, and the number of precipitates per 1 mm² was calculated. The number of precipitates in each aluminum alloy plate is summarized in Table 7.

図9及び表7に示すように、アルミニウム合金板に添加される鉄の量が増加するほど、形成される晶出物の数も増えることが分かる。さらに、図9より、鉄の含有量が0.05質量%の場合には晶出物の粒子径が小さいが、鉄の含有量が増加するにしたがい、粒子径が大きな晶出物が増えることが分かる。そして、上述のように、高分散した晶出物が応力緩和特性及び耐力の向上に寄与していると推測される。さらに、アルミニウム合金板において、晶出物の数を6000個/mm以上とするためには、鉄は0.4質量%以上添加することが好ましいことが分かる。 As shown in Figure 9 and Table 7, it can be seen that the number of precipitates formed increases as the amount of iron added to the aluminum alloy sheet increases. Furthermore, from Figure 9, it can be seen that when the iron content is 0.05 mass%, the particle size of the precipitates is small, but as the iron content increases, the number of precipitates with larger particle sizes increases. As mentioned above, it is presumed that highly dispersed precipitates contribute to the improvement of stress relaxation characteristics and yield strength. Furthermore, it can be seen that in order to have 6000 precipitates/ mm² or more in the aluminum alloy sheet, it is preferable to add 0.4 mass% or more of iron.

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 Although this embodiment has been described above, it is not limited to these examples, and various modifications are possible within the scope of the gist of this embodiment.

1 導電部材用アルミニウム合金板
2 晶出物
5 析出物
10 端子
1. Aluminum alloy plate for conductive components 2. Crystallized material 5. Precipitated material 10. Terminal

Claims (6)

ケイ素:0.2~0.45質量%、銅:0.5~1.05質量%、マグネシウム:0.15~1.5質量%、亜鉛:0~1.5質量%、及び鉄:0.4~1.1質量%を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなる組成を有し、
ニッケル:0.2~0.55質量%及びコバルト:0.2~2.1質量%の少なくとも一方をさらに含有し、
アルミニウム及び銅を含有する金属間化合物からなる複数の晶出物が分散し、
前記晶出物の粒子径が1μm以上である、導電部材用アルミニウム合金板。
It has a composition containing silicon: 0.2 to 0.45 mass%, copper: 0.5 to 1.05 mass%, magnesium: 0.15 to 1.5 mass%, zinc: 0 to 1.5 mass%, and iron: 0.4 to 1.1 mass%, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities.
It further contains at least one of nickel: 0.2 to 0.55 mass% and cobalt: 0.2 to 2.1 mass%.
Multiple precipitates consisting of intermetallic compounds containing aluminum and copper are dispersed,
An aluminum alloy plate for conductive materials, wherein the particle size of the precipitated material is 1 μm or larger.
前記晶出物において、アルミニウムの含有量は50原子%以上であり、銅の含有量は1原子%以上である、請求項1に記載の導電部材用アルミニウム合金板。 The aluminum alloy plate for conductive members according to claim 1 , wherein the precipitate contains 50 atomic percent or more of aluminum and 1 atomic percent or more of copper. 前記晶出物の数が6000個/mm以上である、請求項1又は2に記載の導電部材用アルミニウム合金板。 The aluminum alloy plate for conductive members according to claim 1 or 2, wherein the number of precipitates is 6,000 or more per mm² . 前記晶出物は、アルミニウム、鉄、銅及びケイ素を含有する金属間化合物からなる、請求項1又は2に記載の導電部材用アルミニウム合金板。 The aluminum alloy plate for conductive members according to claim 1 or 2, wherein the precipitated product consists of an intermetallic compound containing aluminum, iron, copper, and silicon. JCBA T309:2004に準じて測定した、150℃で1000時間加熱した際の応力緩和率が30%以下であり、
JIS H4000:2014に準じて測定した0.2%耐力が150MPa以上であり、導電率が45%IACS以上である、請求項1又は2に記載の導電部材用アルミニウム合金板。
The stress relaxation rate after heating at 150°C for 1000 hours, as measured in accordance with JCBA T309:2004, is 30% or less.
An aluminum alloy plate for conductive members according to claim 1 or 2, wherein the 0.2% yield strength measured in accordance with JIS H4000:2014 is 150 MPa or more, and the electrical conductivity is 45% IACS or more.
請求項1又は2に記載の導電部材用アルミニウム合金板を備える、端子。 A terminal comprising an aluminum alloy plate for conductive members as described in claim 1 or 2.
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