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技術 銅合金線及び銅合金線の製造方法

出願人 三菱マテリアル株式会社
発明者 中本斉石田徳和牧一誠森広行芦田哲哉
出願日 2012年7月30日 (8年4ヶ月経過) 出願番号 2012-168909
公開日 2014年2月6日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2014-025137
状態 特許登録済
技術分野 非鉄金属または合金の熱処理 導電材料 非絶縁導体 電線ケーブルの製造(1)
主要キーワード ベルトホイール 塑性変形領域 弾性変形領域 機器配線 銅線材 時効熱処理後 視野面積 鋳造樋
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年2月6日)のものです。
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図面 (4)

課題

強度及び伸びに優れ、ワイヤーハーネス細径化を図ることができる銅合金線及び銅合金線の製造方法を提供する。

解決手段

Co,P及びSnを含有する析出強化型銅合金からなり、中間時効熱処理を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物平均粒径が15nm以下であり、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数が、観察される析出物全体の10%以上とされており、当該中間時効熱処理の後、冷間加工及び最終時効熱処理されていることを特徴とする。前記析出強化型銅合金の組成が、Co;0.12質量%以上0.40質量%以下、P;0.040質量%以上0.16質量%以下、Sn;0.005質量%以上0.70質量%以下を含み、残部がCu及び不可避不純物とされていることが好ましい。

概要

背景

従来、例えば特許文献1、2に示すように、自動車配線用及び機器配線用の電線として、銅線複数本撚り合わせてなる電線導体に、絶縁被膜被覆したものが提供されている。また、配線等を効率的に行うために、これらの電線を複数本束ねたワイヤーハーネスが提供されている。

近年、環境保護の観点から、自動車から排出される二酸化炭素量を低減するために、自動車車体の軽量化が強く求められている。一方、自動車のエレクトロニクス化が進み、さらに、ハイブリッド車電気自動車の開発も進んでおり、自動車に用いられる電気系統部品数加速的に増加している。これにより、これらの部品つなぐワイヤーハーネスの使用量が、今後、さらに増加する見込みであり、このワイヤーハーネスの軽量化が求められている。
ここで、ワイヤーハーネスを軽量化する手段として、電線及び銅線の細径化が図られている。また、電線導体及び銅線の細径化によって、ワイヤーハーネスの軽量化とともに小型化も図られることになり、配線スペースを有効活用できるといったメリットもある。

従来、上述の銅線としては、タフピッチ銅で構成されたものが主に使用されており、ワイヤーハーネス組み立て時や自動車取り付け後の振動による衝撃を吸収する目的で、高温熱処理された軟銅線が用いられている。軟銅線は、軟らかく伸びが高いために外部からの衝撃を吸収できる一方で、瞬時に加わる引張荷重に対しては極めて弱く、容易に弾性変形領域を超え、塑性変形領域に達し、さらに強い荷重が加わると破断に至ることになる。すなわち、タフピッチ銅で構成された銅線においては、伸びが十分であるものの強度が不足しているのである。
このようなタフピッチ銅で構成された銅線においては、強度を十分に確保できないため、細径化による軽量化、小型化を図ることはできなかった。

そこで、強度を向上させた銅線として、例えば特許文献3、4に示すようにSnを0.2〜2.5質量%含有したSn入り銅で構成された銅合金線が提供されている。
Sn入り銅は、Snが銅の母中に固溶することによって強度を向上させる固溶強化型の銅合金であり、上述のタフピッチ銅に比較して強度が十分に向上されたものである。

概要

強度及び伸びに優れ、ワイヤーハーネスの細径化をることができる銅合金線及び銅合金線の製造方法を提供する。Co,P及びSnを含有する析出強化型銅合金からなり、中間時効熱処理を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物平均粒径が15nm以下であり、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数が、観察される析出物全体の10%以上とされており、当該中間時効熱処理の後、冷間加工及び最終時効熱処理されていることを特徴とする。前記析出強化型銅合金の組成が、Co;0.12質量%以上0.40質量%以下、P;0.040質量%以上0.16質量%以下、Sn;0.005質量%以上0.70質量%以下を含み、残部がCu及び不可避不純物とされていることが好ましい。なし

目的

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、強度及び伸びに優れ、ワイヤーハーネスの細径化を図ることができる銅合金線及び銅合金線の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

Co,P及びSnを含有する析出強化型銅合金からなり、中間時効熱処理を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物平均粒径が15nm以下であり、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数が、観察される析出物全体の10%以上とされており、当該中間時効熱処理の後、冷間加工及び最終時効熱処理されていることを特徴とする銅合金線

請求項2

前記析出強化型銅合金の組成が、Co;0.12質量%以上0.40質量%以下、P;0.040質量%以上0.16質量%以下、Sn;0.005質量%以上0.70質量%以下を含み、残部がCu及び不可避不純物とされていることを特徴とする請求項1に記載の銅合金線。

請求項3

前記析出強化型銅合金は、さらにNi;0.01質量%以上0.15質量%以下を含むことを特徴とする請求項2に記載の銅合金線。

請求項4

前記析出強化型銅合金は、さらにZn;0.002質量%以上0.5質量%以下、Mg;0.002質量%以上0.25質量%以下、Ag;0.002質量%以上0.25質量%以下、Zr;0.001質量%以上0.1質量%以下のうち、いずれか1種または2種以上を含むことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の銅合金線。

請求項5

Co,P及びSnを含有する析出強化型銅合金からなる銅合金線の製造方法であって、中間時効熱処理工程と、この中間時効熱処理工程の後に実施される冷間加工工程と、この冷間加工工程の後に実施される最終時効熱処理工程を有し、前記中間時効熱処理工程を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物の平均粒径を15nm以下とし、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数を、観察される析出物全体の10%以上とすることを特徴とする銅合金線の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、例えば自動車機器配線等に用いられる銅合金線及び銅合金線の製造方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、例えば特許文献1、2に示すように、自動車配線用及び機器配線用の電線として、銅線複数本撚り合わせてなる電線導体に、絶縁被膜被覆したものが提供されている。また、配線等を効率的に行うために、これらの電線を複数本束ねたワイヤーハーネスが提供されている。

0003

近年、環境保護の観点から、自動車から排出される二酸化炭素量を低減するために、自動車車体の軽量化が強く求められている。一方、自動車のエレクトロニクス化が進み、さらに、ハイブリッド車電気自動車の開発も進んでおり、自動車に用いられる電気系統部品数加速的に増加している。これにより、これらの部品つなぐワイヤーハーネスの使用量が、今後、さらに増加する見込みであり、このワイヤーハーネスの軽量化が求められている。
ここで、ワイヤーハーネスを軽量化する手段として、電線及び銅線の細径化が図られている。また、電線導体及び銅線の細径化によって、ワイヤーハーネスの軽量化とともに小型化も図られることになり、配線スペースを有効活用できるといったメリットもある。

0004

従来、上述の銅線としては、タフピッチ銅で構成されたものが主に使用されており、ワイヤーハーネス組み立て時や自動車取り付け後の振動による衝撃を吸収する目的で、高温熱処理された軟銅線が用いられている。軟銅線は、軟らかく伸びが高いために外部からの衝撃を吸収できる一方で、瞬時に加わる引張荷重に対しては極めて弱く、容易に弾性変形領域を超え、塑性変形領域に達し、さらに強い荷重が加わると破断に至ることになる。すなわち、タフピッチ銅で構成された銅線においては、伸びが十分であるものの強度が不足しているのである。
このようなタフピッチ銅で構成された銅線においては、強度を十分に確保できないため、細径化による軽量化、小型化を図ることはできなかった。

0005

そこで、強度を向上させた銅線として、例えば特許文献3、4に示すようにSnを0.2〜2.5質量%含有したSn入り銅で構成された銅合金線が提供されている。
Sn入り銅は、Snが銅の母中に固溶することによって強度を向上させる固溶強化型の銅合金であり、上述のタフピッチ銅に比較して強度が十分に向上されたものである。

先行技術

0006

特開2008−016284号公報
特開平6−150732号公報
特開2008−027640号公報
特許第2709178号公報

発明が解決しようとする課題

0007

ところで、Sn入り銅等の固溶強化型銅合金においては、冷間加工によって成形された状態では強度は高いものの伸びが不足しており、ワイヤーハーネス組み立て時に、線ハネや線絡みが発生しやすく、取扱いが困難であった。このSn入り銅の伸びを改善する方法として、熱処理によって組織回復させることが考えられる。しかしながら、Sn入り銅においては、熱処理温度軟化点に達すると急激に引張強度と伸びが変化することから、熱処理条件を調整して、引張強度及び伸びを制御することは困難であった。
このため、Sn入り銅を用いた場合であっても、伸びと強度とを両立させることができず、銅線の細径化を図ることができなかった。

0008

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、強度及び伸びに優れ、ワイヤーハーネスの細径化を図ることができる銅合金線及び銅合金線の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

前記の課題を解決するために、本発明に係る銅合金線は、Co,P及びSnを含有する析出強化型銅合金からなり、中間時効熱処理を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物平均粒径が15nm以下であり、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数が、観察される析出物全体の10%以上とされており、当該中間時効熱処理の後、冷間加工及び最終時効熱処理されていることを特徴としている。

0010

上述した本発明に係る銅合金線においては、Co,P及びSnを含有する析出強化型銅合金からなり、中間時効熱処理を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物の平均粒径が15nm以下であり、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数が、観察される析出物全体の10%以上とされているので、銅の母相には、Co及びPを含む化合物からなる粒径の小さな析出物が数多く分散していることになる。ここで、中間時効熱処理の後に冷間加工が実施されると、転位が発生し、粒径の小さな析出物の部分で転位ループが形成されることになる。また、粒径の小さな析出物は、転位によってせん断されて分断され、銅の母相中に再固溶することになる。
そして、この銅合金線に対して最終時効熱処理を実施すると、再固溶していたCo及びPを含む化合物からなる析出物が、転位ループを析出イトとして再度析出し、導電率が向上するとともに析出強化によって強度も向上することになる。また、この熱処理によって、転位が解放され、伸びが回復することになる。よって、強度及び伸びに優れた銅合金線を得ることができる。
なお、冷間加工後の最終時効熱処理は、銅合金線の状態で実施してもよいし、複数の銅合金線を撚り線加工した後に実施してもよい。

0011

ここで、前記析出強化型銅合金の組成が、Co;0.12質量%以上0.40質量%以下、P;0.040質量%以上0.16質量%以下、Sn;0.005質量%以上0.70質量%以下を含み、残部がCu及び不可避不純物とされていることが好ましい。
この構成の銅合金線においては、銅の母相中にCo及びPを含む化合物からなる析出物が分散されることになり、強度、導電率の向上を図ることが可能となる。
なお、Co及びPが下限値を下回ると析出物の個数が不足し、強度を充分に向上させることができない。一方、Co及びPが上限値を超えると、強度の向上に寄与しない元素が多く存在してしまい、導電率の低下等を招くおそれがある。このため、Co及びPは、上述の範囲内に設定することが望ましい。
また、Snは、銅の母相中に固溶することによって強度を向上させる作用を有する元素である。また、CoとPとを主成分とする析出物の析出を促進させる効果や、耐熱性耐食性の向上を図ることもできる。このような作用効果を確実に奏功せしめるためには、Snの含有量を0.005質量%以上とする必要がある。また、Snが過剰に添加された場合には導電率の低下を招くため、Snの含有量は0.70質量%以下とすることが望ましい。

0012

また、前記析出強化型銅合金は、さらにNi;0.01質量%以上0.15質量%以下を含むことが好ましい。
この構成の銅合金線においては、Niを上述の範囲内で含有しているので、結晶粒の粗大化を抑制でき、強度をさらに向上させることができる。

0013

また、前記析出強化型銅合金は、さらにZn;0.002質量%以上0.5質量%以下、Mg;0.002質量%以上0.25質量%以下、Ag;0.002質量%以上0.25質量%以下、Zr;0.001質量%以上0.1質量%以下のうち、いずれか1種または2種以上を含むことが好ましい。
この構成の銅合金線においては、Zn,Mg,Ag,Zrのいずれか1種または2種以上を上述の範囲で含有しているので、これらの元素が硫黄(S)と化合物を形成することにより、銅の母相中に硫黄(S)が固溶することを抑制でき、強度等の機械的特性劣化を抑制することができる。

0014

また、本発明の銅合金線は、引張強度が450MPa以上、伸びが5%以上とされていることが好ましい。
この構成の銅合金線においては、引張強度、伸びが確保されているので、ワイヤーハーネスの細線化を図ることが可能となる。

0015

本発明の銅合金線の製造方法は、Co,P及びSnを含有する析出強化型銅合金からなる銅合金線の製造方法であって、中間時効熱処理工程と、この中間時効熱処理工程の後に実施される冷間加工工程と、この冷間加工工程の後に実施される最終時効熱処理工程を有し、前記中間時効熱処理工程を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物の平均粒径を15nm以下とし、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数を、観察される析出物全体の10%以上とすることを特徴としている。

0016

上述した本発明に係る銅合金線の製造方法においては、中間時効熱処理工程と、この時効熱処理工程の後に実施される冷間加工工程と、この冷間加工工程の後に実施される最終時効熱処理工程を有し、前記中間時効熱処理工程を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物の平均粒径を15nm以下とし、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数を、観察される析出物全体の10%以上としていることから、冷間加工工程において、析出物を再固溶させることができる。よって、この銅合金線に対して最終時効熱処理を行うことによって、析出物を均一に分散させることができ、強度及び伸びに優れた銅合金線を製造することができる。

0017

なお、冷間加工工程の後に、複数の銅合金線を撚り合わせて撚線とする撚り線加工工程を備えていてもよい。
また、冷間加工工程の後の最終時効熱処理工程は、単線の状態で実施してもよいし、上述の撚り線加工工程の後に実施してもよい。

発明の効果

0018

本発明によれば、強度及び伸びに優れ、ワイヤーハーネスの細径化を図ることができる銅合金線及び銅合金線の製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の実施形態である銅合金線を用いた絶縁電線の断面説明図である。
本発明の実施形態である銅合金線の製造方法及び電線導体の製造方法のフロー図である。
本発明の実施形態である銅合金線の製造方法及び電線導体の製造方法で用いられる連続鋳造圧延設備の概略説明図である。
本発明の他の実施形態である銅合金線を用いた絶縁電線の断面説明図である。

0020

以下に、本発明の実施形態に係る銅合金線及び銅合金線の製造方法について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態である銅合金線1は、ワイヤーハーネスを構成する絶縁電線5の素線として用いられるものである。図1に、本発明の実施形態である銅合金線1を用いた絶縁電線の一例を示す。
この絶縁電線5は、複数(図1においては7本)の銅合金線1が撚り合わされてなる電線導体6と、この電線導体6の外周を被覆する絶縁被覆7と、を備えている。

0021

上述の電線導体6を構成する本実施形態である銅合金線1は、Co;0.12質量%以上0.40質量%以下、P;0.040質量%以上0.16質量%以下、Sn;0.005質量%以上0.70質量%以下を含み、残部がCu及び不可避不純物とされた組成の銅合金で構成されていることが望ましい。
なお、この銅合金においては、さらにNi;0.01質量%以上0.15質量%以下を含んでいてもよい。また、さらにZn;0.002質量%以上0.5質量%以下、Mg;0.002質量%以上0.25質量%以下、Ag;0.002質量%以上0.25質量%以下、Zr;0.001質量%以上0.1質量%以下のうち、いずれか1種または2種以上を含んでいてもよい。
以下に、各元素の含有量を上述の範囲内に設定した理由について説明する。

0022

(Co及びP)
CoとPは、銅の母相中に分散する析出物を形成する元素である。
ここで、Coの含有量が0.12質量%未満及びPの含有量が0.04質量%未満の場合には、析出物の個数が不足し、強度を充分に向上させることができないおそれがある。一方、Coの含有量が0.40質量%超え及びPの含有量が0.16質量%超えの場合には、強度の向上に寄与しない元素が多く存在してしまい、導電率の低下等を招くおそれがある。
このため、Coの含有量を0.12質量%以上0.40質量%以下、Pの含有量を0.040質量%以上0.16質量%以下の範囲内に設定することが望ましい。

0023

(Sn)
Snは、銅の母相中に固溶することによって強度を向上させる作用を有する元素である。また、CoとPとを主成分とする析出物の析出を促進させる効果や、耐熱性、耐食性を向上させる作用も有する。
ここで、Snの含有量が0.005質量%未満の場合には、上述した作用効果を確実に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Snの含有量が0.70質量%を超える場合には、導電率を確保できなくなるおそれがある。
このため、Snの含有量を0.005質量%以上0.70質量%以下の範囲内に設定することが望ましい。

0024

(Ni)
Niは、Coの一部を代替することができ、結晶粒の粗大化を抑制する作用効果を有する元素である。
ここで、Niの含有量が0.01質量%未満の場合には、上述した作用効果を確実に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Niの含有量が0.15質量%を超える場合には、導電率を確保できなくなるおそれがある。
このため、Niを含有する場合には、Niの含有量を0.01質量%以上0.15質量%以下の範囲内とすることが好ましい。

0025

(Zn,Mg,Ag,Zr)
Zn,Mg,Ag,Zrといった元素は、硫黄(S)と化合物を生成し、銅の母相中への硫黄(S)の固溶を抑制する作用効果を有する元素である。
ここで、Zn,Mg,Ag,Zrといった元素の含有量がそれぞれ上述の下限値より少ない場合には、銅の母相中への硫黄(S)の固溶を抑制する作用効果を十分に奏功せしめることができない。一方、Zn,Mg,Ag,Zrといった元素の含有量がそれぞれ上述の上限値より多い場合には、導電率を確保できなくなるおそれがある。
このため、Zn,Mg,Ag,Zrといった元素を含有する場合には、それぞれ上述の範囲内とすることが好ましい。

0026

そして、本実施形態である銅合金線1においては、中間時効熱処理工程S03を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物の平均粒径が15nm以下であり、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数が、観察される析出物全体の10%以上とされており、この中間時効熱処理工程S03の後、冷間加工(2次冷間加工工程S04)され、さらに最終時効熱処理(最終時効熱処理工程S06)を行って製造されたものとされている。
ここで、析出物の観察は、次のようにして実施した。透過型電子顕微鏡によって倍率15万倍および75万倍で観察し、当該析出物の面積を算出してその円相当径を粒径として算出した。なお、倍率15万倍で11〜100nmの粒径の析出物を、倍率75万倍で1〜10nmの粒径の析出物を測定した。倍率75万倍での観察では1nm未満の析出物は明確に判別できないことから、観察される析出物全体の個数は粒径1nm以上の析出物の個数となる。また、透過型電子顕微鏡による観察は、倍率15万倍の場合は視野面積約4×105nm2 、倍率75万倍の場合は視野面積約2×104nm2 で実施した。

0027

次に、上述の銅合金線1の製造方法及び電線導体6の製造方法について説明する。図2に本発明の実施形態である銅合金線1の製造方法及び電線導体6の製造方法のフロー図を示す。
まず、上記銅合金からなる銅荒引線50を連続鋳造圧延法によって連続的に製出する(連続鋳造圧延工程S01)。この連続鋳造圧延工程S01においては、例えば図3に示す連続鋳造圧延設備が用いられる。

0028

図3に示す連続鋳造圧延設備は、溶解炉Aと、保持炉Bと、鋳造樋Cと、ベルトホイール式連続鋳造機Dと、連続圧延装置Eと、コイラーFとを有している。

0029

溶解炉Aとして、本実施形態では、円筒形の炉本体を有するシャフト炉を用いている。炉本体の下部には円周方向に複数のバーナ(図示なし)が上下方向に多段状に配備されている。そして、炉本体の上部から原料である電気銅装入され、前記バーナの燃焼によって溶解され、銅溶湯が連続的に製出される。

0030

保持炉Bは、溶解炉Aでつくられた銅溶湯を、所定の温度で保持したままで一旦貯留し、一定量の銅溶湯を鋳造樋Cに送るためのものである。

0031

鋳造樋Cは、保持炉Bから送られた銅溶湯を、ベルトホイール式連続鋳造機Dの上方に配置されたタンディッシュ11にまで移送するものである。この鋳造樋Cは、例えばAr等の不活性ガス又は還元性ガスシールされている。なお、この鋳造樋Cには、不活性ガスによって銅溶湯を攪拌して溶湯中酸素等を除去する脱ガス手段(図示なし)が設けられている。

0032

タンディッシュ11は、ベルトホイール式連続鋳造機Dに銅溶湯を連続的に供給するために設けられた貯留槽である。このタンディッシュ11の銅溶湯の流れ方向終端側には、注湯ノズル12が配置されており、この注湯ノズル12を介してタンディッシュ11内の銅溶湯がベルトホイール式連続鋳造機Dへと供給される構成とされている。

0033

ここで、本実施形態では、鋳造樋C及びタンディッシュ11に合金元素添加手段(図示なし)が設けられており、銅溶湯中に、上述の元素(Co,P、Sn)が添加される構成とされている。

0034

ベルトホイール式連続鋳造機Dは、外周面に溝が形成された鋳造輪13と、この鋳造輪13の外周面の一部に接触するように周回移動される無端ベルト14とを有している。このベルトホイール式連続鋳造機Dにおいては、前記溝と無端ベルト14との間に形成された空間に注湯ノズル12を介して銅溶湯が注入され、この銅溶湯を冷却・固化することで、棒状の鋳造銅材21を連続的に鋳造するものである。

0035

このベルトホイール式連続鋳造機Dの下流側には、連続圧延装置Eが連結されている。この連続圧延装置Eは、ベルトホイール式連続鋳造機Dから製出された鋳造銅材21を連続的に圧延して、所定の外径の銅荒引線50を製出するものである。
この連続圧延装置Eから製出された銅荒引線50は、洗浄冷却装置15及び探傷器16を介してコイラーFに巻き取られる。
ここで、上述の連続鋳造圧延設備によって製出される銅荒引線50の外径は、例えば8mm以上40mm以下とされており、本実施形態では8mmとされている。
そして、この連続鋳造圧延工程S01では、鋳造銅材21が、例えば800℃から1000℃の比較的高温で保持されることから、Co、Pといった元素が銅の母相中に多く固溶することになる。

0036

次に、図2に示すように連続鋳造圧延工程S01によって製出された銅荒引線50に対して、冷間加工を実施する(1次冷間加工工程S02)。この1次冷間加工工程S02においては、複数段の加工が実施され、外径0.1mm以上8.0mm以下の範囲内の銅線材とする。本実施形態では、外径0.9mmの銅線材とされている。

0037

次に、1次冷間加工工程S02後の銅線材に対して中間時効熱処理を実施する(中間時効熱処理工程S03)。この中間時効熱処理工程S03によって、CoとPとを主成分とする化合物からなる析出物を析出させる。
ここで、中間時効熱処理工程S03では、熱処理温度が250℃以上450℃以下、保持時間が0.5時間以上15時間以下の条件で実施される。

0038

次に、中間時効熱処理工程S03後の銅線材に対して、冷間加工を実施し、所定の断面形状の銅合金線1とする(2次冷間加工工程S04)。
この2次冷間加工工程S04においては、複数段の加工が実施され、外径0.015mm以上0.2mm以下の範囲内の銅合金線1とする。本実施形態の銅合金線1は、外径0.169mmとされている。

0039

次に、上述のようにして得られた銅合金線1を、複数本(本実施形態では7本)を撚り合わせて電線導体6を成形する(撚り線加工工程S05)。この撚り線加工工程S05においては、1本の銅合金線1を中心として、その外周側に6本の銅合金線1を配置して撚り合わせた同心撚りとされている。そして、本実施形態では、撚り線加工工程S05における撚りのピッチが、4mm以上24mm以下に設定されている。

0040

そして、撚り線加工工程S05によって得られた電線導体6に対して、バッチ式で300℃以上500℃以下で30分以上600分以下の熱処理を行う(最終時効熱処理工程S06)。
この最終時効熱処理工程S06は、バッチ式の熱処理の他に、線材を通過させる管状炉を使った熱処理、通電焼鈍等の各種手段を用いることができる。

0041

以上のような構成とされた本実施形態である銅合金線1及び電線導体6によれば、中間時効熱処理工程S03を実施した直後の断面組織観察により観察される析出物の平均粒径を15nm以上とし、かつ、粒径5nm以下の析出物の個数を、観察される析出物全体の10%以上としていることから、粒径の小さな析出物が数多く分散しており、その後の2次冷間加工工程S04において、粒径の小さな析出物を起点として転位ループが形成されるとともに、粒径の小さな析出物が転位によってせん断されて分断され、銅の母相中に再固溶することになる。
そして、2次冷間加工工程S04の後に、最終時効熱処理工程S06を実施すると、再固溶していたCo,Pが、転位ループを析出サイトとして再度析出し、粒径の小さな析出物が数多く分散することになる。よって、導電率が向上するとともに析出強化によって強度も向上することになる。また、この熱処理によって、転位が解放され、伸びが回復することになる。よって、強度及び伸びに優れた銅合金線1及び電線導体6を製造することができる。
具体的には、本実施形態である銅合金線1は、引張強度が450MPa以上、伸びが5%以上とされているので、ワイヤーハーネスの細線化を図ることが可能となる。

0042

本実施形態においては、銅合金線1の組成が、Co;0.12質量%以上0.40質量%以下、P;0.040質量%以上0.16質量%以下、Sn;0.005質量%以上0.70質量%以下を含み、残部がCu及び不可避不純物とされているので、銅の母相中にCo及びPを主体とする化合物からなる析出物が分散されることになり、強度、導電率の向上を図ることが可能となる。また、Snを0.005質量%以上0.70質量%以下の範囲内で含有しているので、固溶強化によって強度の更なる向上を図ることができ、強度及び繰り返し曲げ特性を向上させることができる。また、耐熱性、耐食性も向上することになる。

0043

さらに、本実施形態では、さらにNi;0.01質量%以上0.15質量%以下を含んでいるので、結晶粒の粗大化を抑制でき、強度をさらに向上させることができる。
また、本実施形態では、さらにZn;0.002質量%以上0.5質量%以下、Mg;0.002質量%以上0.25質量%以下、Ag;0.002質量%以上0.25質量%以下、Zr;0.001質量%以上0.1質量%以下のうち、いずれか1種または2種以上を含んでいるので、Zn,Mg,Ag,Zrといった元素が硫黄(S)と化合物を形成することにより、銅の母相中に硫黄(S)が固溶することを抑制でき、銅合金線1の強度等の機械的特性の劣化を抑制することができる。

0044

また、本実施形態では、連続鋳造圧延工程S01によって銅荒引線50を製出しているので、効率良く銅荒引線50を製出することができる。また、例えば800〜1000℃の高温状態で一定時間保持されることになるので、CoやP等の元素が銅の母相中に固溶されることになり、別途溶体化処理を行う必要がない。

0045

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、自動車用ワイヤーハーネスとして用いられる電線導体及び被覆電線を構成する銅合金線として説明したが、これに限定されることはなく、コピー機等の機器用ワイヤーハーネスに用いられる電線導体及び被覆電線を構成する銅合金線であってもよい。

0046

さらに、本実施形態では、図1に示すような電線導体及び被覆電線を構成する銅合金線として説明したが、これに限定されることはなく、図4に示すように、撚り線を圧縮加工した電線導体106及び被覆電線105であってもよい。この場合、圧縮加工の後に最終時効熱処理工程を実施することが好ましい。
また、撚り線加工工程の後に最終時効熱処理工程を実施するものとして説明したが、これに限定されることはなく、単線の状態で最終時効熱処理工程を実施し、その後、撚り線加工工程を実施してもよい。

0047

さらに、本実施形態では、連続鋳造圧延工程によって銅荒引線を製造するものとして説明したが、これに限定されることはなく、円柱状の鋳塊ビレット)を製出し、この鋳塊を押出・冷間加工することで銅荒引線を製出してもよい。但し、押出法によって銅荒引線を製出した場合には、別途溶体化処理を行う必要がある。さらに、連続鋳造圧延工程によって製造された場合であっても、銅荒引線に対して溶体化処理を実施してもよい。
また、本実施形態では、連続鋳造圧延工程を図3に示すベルトホイール鋳造機を用いて実施するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の連続鋳造法を採用してもよい。

0048

以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。

0049

(本発明例及び比較例)
ベルトホイール式連続鋳造機を備えた連続鋳造圧延設備を用いて、表1に示す組成の銅合金からなる銅荒引線(直径8mm)を製出した。この銅荒引線に対して、1次冷間加工を実施して直径0.9mmとした後に、表1記載の条件で中間時効熱処理を施した。その後、2次冷間加工を実施して直径0.165mmとし、表1記載の条件で最終時効熱処理を施した。

0050

(中間時効熱処理後の析出物観察)
本発明例について、中間時効熱処理後の銅線材を用いて析出物の観察を行った。析出物の観察は、透過型電子顕微鏡(機種名:TEM日立製作所製、H−800、HF−2000、HF−2200および日本電子製 JEM−2010F)の透過電子像を用いて、各析出物の面積から相当粒径を算出した。なお、倍率は15万倍、75万倍とし、それぞれ測定視野約4×105nm2、約2×104nm2 で、観察を実施した。そして、析出物の平均粒径、及び、観察される析出物のうち粒径5nm以上の析出物の割合を算出した。結果を表2に示す。

0051

(引張強度及び伸び)
JIS Z 2241に準拠し、島津製作所製AG−5kNXを用いて引張試験を実施し、引張強度及び伸びを測定した。結果を表2に示す。

0052

0053

実施例

0054

析出物の平均粒径が15nm以上、5nm以下の析出物の割合が10%未満である比較例1−3においては、引張強度及び伸びをともに向上させることができなかった。
一方、析出物の平均粒径が15nm以下、5nm以下の析出物の割合が10%以上である本発明例1−19においては、引張強度及び伸びをともに向上させることができた。

0055

1銅合金線
5絶縁電線
6 電線導体

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