JP2013040386A - Conductor for earphone cable, and earphone cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イヤホンケーブル用導体及びイヤホンケーブルに関するものである。 The present invention relates to a conductor for an earphone cable and an earphone cable.
近年の科学技術においては、動力源としての電力や、電気信号など、あらゆる部分に電気が用いられており、それらを伝達するためにケーブルやリード線などの導線が用いられている。そして、その導線に用いられている素材としては、銅、銀などの導電率の高い金属が用いられ、とりわけ、コスト面などを考慮し、銅線が極めて多く用いられている。 In recent science and technology, electricity is used in all parts such as electric power as a power source and electric signals, and wires such as cables and lead wires are used to transmit them. And as a material used for the conducting wire, a metal having high conductivity such as copper and silver is used, and in particular, a copper wire is very often used in consideration of cost.
銅と一括りにする中にも、その分子の配列などに応じて、大きく分けて、硬質銅と軟質銅とに分けられる。そして利用目的に応じて所望の性質を有する種類の銅が用いられている。 The copper and lump can be broadly divided into hard copper and soft copper according to the molecular arrangement. And the kind of copper which has a desired property according to the utilization purpose is used.
電子部品用リード線には、硬質銅線が多く用いられ、一方、医療機器、産業用ロボット、ノート型パソコンなどの電子機器などに用いられるケーブルは、過酷な曲げ、ねじれ、引張りなどが組み合わさった外力が繰り返し負荷される環境下で使用されているため、硬直な硬質銅線は不的確であり、軟質銅線が用いられている。 Hard lead wires are often used as lead wires for electronic components, while cables used for electronic devices such as medical devices, industrial robots, and laptop computers are combined with severe bending, twisting, and tension. Since it is used in an environment where external force is repeatedly applied, rigid hard copper wire is inaccurate and soft copper wire is used.
このような用途に使用される導線には、導電性が良好（高導電率）で、かつ、屈曲特性が良好であるという、相反する特性が求められるが、今日までに、高導電性及び耐屈曲性を維持する銅材料の開発が進められている。 Conductive wires used for such applications are required to have the opposite properties of good conductivity (high conductivity) and good bending properties. Copper materials that maintain flexibility are being developed.
例えば、引張強さ、伸び、及び導電率が良好な耐屈曲ケーブル用導体に関し、特に純度９９．９９ｗｔ％以上の無酸素銅に、純度９９．９９ｗｔ％以上のインジウムを０．０５〜０．７０ｍａｓｓ％、純度９９．９ｗｔ％以上のＰを０．０００１〜０．００３ｍａｓｓ％の濃度範囲で含有させてなる銅合金を線材に形成した耐屈曲ケーブル用導体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 For example, regarding a flex-resistant cable conductor having good tensile strength, elongation, and conductivity, 0.05 to 0.70 mass of indium having a purity of 99.99 wt% or more is added to oxygen-free copper having a purity of 99.99 wt% or more. %, And a conductor for a bend-resistant cable in which a copper alloy containing P in a concentration range of 0.0001 to 0.003 mass% in a concentration range of 0.009 to 0.003 mass% is known (for example, Patent Document 1). reference.).
イヤホンケーブルには、音楽プレーヤー、例えば、ハードディスクプレーヤー、ＭＰ３プレーヤー、ＣＤプレーヤー等のステレオ音声を聴くときに用いられる。 The earphone cable is used when listening to stereo sound of a music player, for example, a hard disk player, an MP3 player, or a CD player.
これらのケーブルの導体に用いられる銅の種類には、タフピッチ銅（ＴＰＣ）、無酸素銅（ＯＦＣ）、線形結晶状の無酸素銅（ＬＣ−ＯＦＣ）、単結晶状の無酸素銅（ＰＣＯＣＣ）、純度９９．９９９９％（６Ｎ）のＯＦＣ（６Ｎ−ＯＦＣ）等が挙げられる。また、これらの素材を硬銅線として用いる考え方がある。これは、結晶粒の平均長が長いほど、ケーブルの伝送ロスが少ないので、音質の劣化が少ないという考えによるものである。 The types of copper used for the conductors of these cables include tough pitch copper (TPC), oxygen-free copper (OFC), linear crystalline oxygen-free copper (LC-OFC), and single crystal oxygen-free copper (PCOCC). , And 99.9999% (6N) OFC (6N-OFC). In addition, there is a concept of using these materials as hard copper wires. This is based on the idea that the longer the average length of the crystal grains, the smaller the transmission loss of the cable, and thus the less the deterioration of sound quality.
しかし、硬銅線においては、一般に、ＴＰＣ、ＯＦＣ、６Ｎ−ＯＦＣ、ＬＣ−ＯＦＣ、ＰＣＯＣＣの順に結晶粒の長さが長くなるが、加熱して軟銅線にすると結晶粒の長さの相違は顕著ではなくなる。例えば、ＬＣ−ＯＦＣは、加熱により線形巨大結晶構造が崩れると共に、再結晶化して小さな結晶粒になる。これは、一般に、結晶粒界の数が少ないほど、ケーブルの伝送ロスが少ないので、音質の劣化が少ないといわれており、音質の向上の面からは、軟銅線の状態で結晶粒界の数が少ない導体が求められている。 However, in hard copper wire, the length of crystal grains generally increases in the order of TPC, OFC, 6N-OFC, LC-OFC, PCOCC, but when heated to soft copper wire, the difference in crystal grain length is Not noticeable. For example, in LC-OFC, the linear giant crystal structure is broken by heating and recrystallized into small crystal grains. In general, it is said that the smaller the number of crystal grain boundaries, the less transmission loss of the cable, so that the sound quality is less deteriorated. From the aspect of improving sound quality, the number of crystal grain boundaries in the state of annealed copper wire. There is a need for a conductor with less.
また、硬銅線のままでは、例えば、伸線キャプスタンに巻きつけて引き出すと、線に癖が残り、また、伸びが小さいため断線しやすい。そのため、硬銅線をケーブルの導体として加工することは困難である。 Further, if the hard copper wire is used as it is, for example, if it is wound around a drawing capstan and pulled out, wrinkles remain on the wire and the wire is easily broken because of its small elongation. Therefore, it is difficult to process a hard copper wire as a cable conductor.
例えば、ＯＦＣ等の軟銅線として使用する場合もあるが、結晶粒の大きさは許容範囲のものが得られるが、更なる音質の向上のためには、結晶粒の大きさを大きくし、結晶粒界の数を減らす必要があり、軟銅線において結晶粒界の数が少ない銅線が求められていた。 For example, although it may be used as an annealed copper wire such as OFC, a crystal grain size within an allowable range can be obtained. However, in order to further improve sound quality, the crystal grain size is increased, It is necessary to reduce the number of grain boundaries, and there has been a demand for a copper wire with a small number of crystal grain boundaries in an annealed copper wire.
そこで、本発明の目的は、高い導電性を備え、かつ軟質銅材においても高い屈曲寿命を有し、しかも、軟銅線でありながら、ＯＦＣ等の銅線に比して大きな結晶粒を備えた結晶組織を有し、かつ、屈曲性に優れるイヤホンケーブル用導体及びイヤホンケーブルを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide high conductivity and a high flex life even in a soft copper material, and also has a large crystal grain compared to a copper wire such as OFC while being a soft copper wire. An object of the present invention is to provide an earphone cable conductor and an earphone cable that have a crystal structure and are excellent in flexibility.
上記目的を達成するために請求項１の発明は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＣｒからなる群から選択される添加元素を含み残部が銅である軟質希薄銅合金線からなり、前記軟質希薄銅合金線が、内部の結晶粒より表層の結晶粒の方が小さく、表層の表面から内部に向けて少なくとも線径の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μｍ以下であることを特徴とするイヤホンケーブル用導体である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a soft dilute comprising an additive element selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr and the balance being copper. The soft dilute copper alloy wire is composed of a copper alloy wire, and the surface grain of the soft dilute copper alloy wire is smaller than the inner crystal grain, and the average crystal grain size is at least 20% of the wire diameter from the surface layer to the inside. Is a conductor for an earphone cable, characterized by being 20 μm or less.
請求項２の発明は、前記添加元素がＴｉであり、前記軟質希薄銅合金線が、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉとを含む請求項１に記載のイヤホンケーブル用導体である。 According to a second aspect of the present invention, the additive element is Ti, and the soft dilute copper alloy wire has sulfur of 2 mass ppm to 12 mass ppm, oxygen of more than 2 mass ppm to 30 mass ppm, and 4 mass ppm to 55 mass ppm. The earphone cable conductor according to claim 1, comprising the following Ti.
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のイヤホンケーブル用導体の外周に絶縁層を有することを特徴とするイヤホンケーブルである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an earphone cable comprising an insulating layer on the outer periphery of the earphone cable conductor according to the first or second aspect.
本発明に係るイヤホンケーブルは、高い導電性を備え、かつ軟質銅材においても高い屈曲寿命を有するイヤホンケーブルを提供できる。また、本発明に係るイヤホンケーブルは、軟銅線でありながら、ＯＦＣ等の銅線に比して大きな結晶粒を備えた結晶組織を有し、かつ、屈曲性に優れるイヤホンケーブルを提供できる。 The earphone cable according to the present invention can provide an earphone cable having high conductivity and having a high bending life even in a soft copper material. In addition, the earphone cable according to the present invention can provide an earphone cable that has a crystal structure including large crystal grains as compared with a copper wire such as OFC and is excellent in flexibility while being an annealed copper wire.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
先ず図１により本発明のイヤホンケーブル用導体が適用されるイヤホンケーブル１０について説明する。 First, an earphone cable 10 to which the earphone cable conductor of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
イヤホンケーブル１０は、軟質希薄銅合金材料を伸線加工して焼鈍処理を施した導体の複数本を撚り合わせた撚線７に絶縁体を被覆してケーブル８とし、このケーブル８を一対シース９で被覆して構成される。 The earphone cable 10 is a cable 8 in which a twisted wire 7 obtained by drawing a soft dilute copper alloy material and twisting a plurality of conductors is coated with an insulator to form a cable 8. It is configured by covering with.
次に撚線７を構成するイヤホンケーブル用導体の構成について説明する。 Next, the structure of the conductor for earphone cable which comprises the twisted wire 7 is demonstrated.
（イヤホンケーブル用導体の構成）
（１）添加元素について
本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＣｒからなる群から選択された添加元素を含み、残部が銅および不可避的不純物である軟質希薄銅合金材料を伸線加工して焼鈍処理を施したイヤホンケーブル用導体である。
(Configuration of earphone cable conductor)
(1) Additive element The earphone cable conductor according to the present embodiment includes an additive element selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr, and the remainder It is a conductor for an earphone cable obtained by drawing a copper and a soft dilute copper alloy material, which is an inevitable impurity, and performing an annealing process.
添加元素としてＴｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＣｒからなる群から選択される元素を選択した理由は、これらの元素は他の元素と結合しやすい活性元素であり、Ｓと結合しやすいためＳをトラップすることができ、銅母材（マトリクス）を高純度化できるためである。添加元素は１種類以上含まれていてもよい。また、合金の性質に悪影響を及ぼすことのないその他の元素及び不純物を合金に含有させることもできる。また、以下に説明する好適な実施の形態においては、酸素含有量が２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下が良好であることを説明しているが、添加元素の添加量及びＳの含有量によっては、合金の性質を備える範囲において、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え４００ｍａｓｓ ｐｐｍ以下を含むことができる。 The reason for selecting an element selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr as an additive element is that these elements are easily active elements that are easily combined with other elements. This is because S can be trapped because it is easily combined with S, and the copper base material (matrix) can be highly purified. One or more additive elements may be included. Also, other elements and impurities that do not adversely affect the properties of the alloy can be included in the alloy. Further, in the preferred embodiment described below, it is explained that the oxygen content is better than 2 mass ppm and 30 mass ppm or less, but depending on the addition amount of the additive element and the S content, In the range provided with the property of an alloy, it can contain more than 2 mass ppm and below 400 mass ppm.
（２）組成比率について
本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体は、例えば、導電率９８％ＩＡＣＳ（万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）以上、抵抗率１．７２４１×１０-8Ωｍを１００％とした場合の導電率）、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上、より好ましくは１０２％ＩＡＣＳ以上を満足する軟質型銅材としての軟質希薄銅合金材料を用いて構成されるのが好ましい。
(2) About composition ratio The conductor for the earphone cable according to the present embodiment has, for example, a conductivity of 98% IACS (Universal Annealed Copper Standard or more, a resistivity of 1.7241 × 10 −8 Ωm of 100% The conductivity is preferably 100% IACS or more, more preferably 102% IACS or more, and it is preferably constituted by using a soft dilute copper alloy material as a soft copper material that satisfies 100% IACS or more.
導電率が９８％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、３ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタンとを含む軟質希薄銅合金材料を用い、この軟質希薄銅合金材料からワイヤロッド（荒引き線）を製造する。 When obtaining a soft copper material with a conductivity of 98% IACS or higher, as pure copper (base material) containing inevitable impurities, sulfur of 3 mass ppm to 12 mass ppm, oxygen of more than 2 mass ppm and oxygen of 30 mass ppm or less, and 4 mass ppm A soft dilute copper alloy material containing 55 mass ppm or less of titanium is used, and a wire rod (rough drawing wire) is manufactured from the soft dilute copper alloy material.
ここで、導電率が１００％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合には、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上３７ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタンとを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。 Here, when obtaining a soft copper material having an electrical conductivity of 100% IACS or more, as pure copper (base material) containing inevitable impurities, sulfur of 2 mass ppm to 12 mass ppm, and more than 2 mass ppm and 30 mass ppm or less. A soft dilute copper alloy material containing oxygen and titanium of 4 mass ppm to 37 mass ppm is used.
また、導電率が１０２％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合には、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、３ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上２５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタンとを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。 Further, when obtaining a soft copper material having an electrical conductivity of 102% IACS or more, as pure copper (base material) containing inevitable impurities, sulfur of 3 mass ppm to 12 mass ppm and oxygen of more than 2 mass ppm and 30 mass ppm or less. And a soft dilute copper alloy material containing 4 mass ppm or more and 25 mass ppm or less of titanium.
通常、純銅の工業的製造において、電気銅を製造する際に硫黄が銅の中に取り込まれるので、硫黄を３ｍａｓｓ ｐｐｍ以下にすることは困難である。汎用電気銅の硫黄濃度の上限は、１２ｍａｓｓ ｐｐｍである。２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素を含有していることから、この実施の形態では、いわゆる低酸素銅（ＬＯＣ）を対象としている。 Usually, in the industrial production of pure copper, sulfur is taken into copper when producing electrolytic copper. Therefore, it is difficult to reduce sulfur to 3 mass ppm or less. The upper limit of the sulfur concentration of general-purpose electrolytic copper is 12 mass ppm. In this embodiment, so-called low oxygen copper (LOC) is targeted because it contains oxygen exceeding 2 mass ppm and not more than 30 mass ppm.
酸素濃度が低い場合、イヤホンケーブル用導体の硬度が低下しにくいので、酸素濃度は２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量に制御する。また、酸素濃度が高い場合、熱間圧延工程でイヤホンケーブル用導体の表面に傷が生じやすくなるので、３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下に制御する。 When the oxygen concentration is low, the hardness of the earphone cable conductor is unlikely to decrease, so the oxygen concentration is controlled to an amount exceeding 2 mass ppm. Further, when the oxygen concentration is high, the surface of the earphone cable conductor is likely to be damaged in the hot rolling process, and therefore, the oxygen concentration is controlled to 30 mass ppm or less.
（３）イヤホンケーブル用導体の結晶組織について
本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体は、結晶組織がイヤホンケーブル用導体の少なくとも表面からイヤホンケーブル用導体の内部に向けて線径の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが１５μｍ以下の結晶粒を表層に含む。
(3) Crystal structure of the earphone cable conductor The earphone cable conductor according to the present embodiment has a crystal structure having a depth of 20% of the wire diameter from at least the surface of the earphone cable conductor to the inside of the earphone cable conductor. Crystal grains having an average crystal grain size of 15 μm or less are included in the surface layer.
結晶が微細、特に表層に微細な結晶が存在することで、材料の引張り強さや伸びの向上が期待できるためである。この理由として、引張り変形により粒界近傍に導入される局所ひずみが，結晶粒径が微細なほど小さくなり、粒界応力集中の緩和に寄与し、これに伴い、粒界応力集中が低減して粒界破壊が抑制されると考えられるからである。 This is because the presence of fine crystals, particularly fine crystals on the surface layer, can be expected to improve the tensile strength and elongation of the material. The reason for this is that the local strain introduced near the grain boundary due to tensile deformation becomes smaller as the crystal grain size becomes finer, which contributes to the relaxation of the grain boundary stress concentration. This is because it is considered that the grain boundary destruction is suppressed.
また、本発明において、結晶組織がイヤホンケーブル用導体の少なくとも表面からイヤホンケーブル用導体の内部に向けて線径の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが１５μｍ以下の結晶粒を表層とは、線径の２０％深さまでの部分にのみ微細結晶層が存在する構成に限定されるものではなく、本発明の効果を備える限りにおいては、線径の２０％深さを越えてより線材の中心部に近い領域に微細結晶層が存在する態様を排除するものではない。 In the present invention, the surface layer is a crystal grain having an average crystal grain size of 15 μm or less from at least the surface of the earphone cable conductor to the inside of the earphone cable conductor to a depth of 20% of the wire diameter. The present invention is not limited to the configuration in which the fine crystal layer exists only in a portion up to a depth of 20% of the wire diameter. As long as the effect of the present invention is provided, the center of the wire is more than the depth of 20% of the wire diameter. This does not exclude an aspect in which a fine crystal layer is present in a region close to the part.
（４）分散している物質について
イヤホンケーブル用導体内に分散している分散粒子のサイズは小さいことが好ましく、また、イヤホンケーブル用導体内に分散粒子が多く分散していることが好ましい。その理由は、分散粒子は、硫黄の析出サイトとしての機能を有するからであり、析出サイトとしてはサイズが小さく、数が多いことが要求されるからである。
(4) Dispersed substance It is preferable that the size of the dispersed particles dispersed in the earphone cable conductor is small, and that many dispersed particles are dispersed in the earphone cable conductor. The reason is that the dispersed particles have a function as a sulfur precipitation site, and the precipitation site is required to have a small size and a large number.
具体的には、イヤホンケーブル用導体に含まれる硫黄及びチタンは、ＴｉＯ、ＴｉＯ2、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又はＴｉＯ、ＴｉＯ2、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物として含まれ、残部のＴｉ及びＳが固溶体として含まれる。 Specifically, sulfur and titanium contained in the conductor earphone cable, TiO, TiO 2, TiS, or compounds or TiO having TiO-S bond, TiO 2, TiS, or the TiO-S bond The remaining Ti and S are included as a solid solution.
分散粒子の形成及び分散粒子への硫黄の析出は、銅母材のマトリックスの純度を向上させ、材料硬さの低減に寄与する。 Formation of dispersed particles and precipitation of sulfur on the dispersed particles improve the purity of the matrix of the copper base material and contribute to a reduction in material hardness.
（イヤホンケーブル用導体の製造方法）
本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体の製造方法は以下のとおりである。例として、Ｔｉを添加元素に選択した場合を説明する。
(Method for manufacturing conductor for earphone cable)
The method of manufacturing the earphone cable conductor according to the present embodiment is as follows. As an example, a case where Ti is selected as an additive element will be described.
まず、イヤホンケーブル用導体の原料としてのＴｉを含む軟質希薄銅合金材料を準備する（原料準備工程）。 First, a soft dilute copper alloy material containing Ti as a raw material for the earphone cable conductor is prepared (raw material preparation step).
次に、この軟質希薄銅合金材料を１１００℃以上１３２０℃以下の溶銅温度で溶湯にする（溶湯製造工程）。 Next, this soft dilute copper alloy material is made into a molten metal at a molten copper temperature of 1100 ° C. or higher and 1320 ° C. or lower (melt manufacturing process).
次に、溶湯からワイヤロッドを作製する（ワイヤロッド作製工程）。 Next, a wire rod is produced from the molten metal (wire rod production process).
続いて、ワイヤロッドに８８０℃以下５５０℃以上の温度で熱間圧延を施す（熱間圧延工程）。 Subsequently, the wire rod is hot-rolled at a temperature of 880 ° C. or lower and 550 ° C. or higher (hot rolling step).
更に、熱間圧延工程を経たワイヤロッドに伸線加工および熱処理を施す（伸線加工、熱処理工程）。 Further, the wire rod that has undergone the hot rolling process is subjected to wire drawing and heat treatment (wire drawing, heat treatment step).
熱処理方法としては、管状炉を用いた走行焼鈍や、抵抗発熱を利用した通電焼鈍などが適用できる。その他、バッチ式の焼鈍も可能である。 As a heat treatment method, traveling annealing using a tubular furnace, electric annealing using resistance heat generation, or the like can be applied. In addition, batch-type annealing is also possible.
これにより、本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体が製造される。 Thereby, the earphone cable conductor according to the present embodiment is manufactured.
また、イヤホンケーブル用導体の製造には、上述した２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタンとを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。 In addition, in the manufacture of the earphone cable conductor, a soft dilute copper alloy material containing the above-described sulfur of 2 mass ppm to 12 mass ppm, oxygen of 2 mass ppm to 30 mass ppm, and titanium of 4 mass ppm to 55 mass ppm. Is used.
そこで、本発明者は、イヤホンケーブル用導体の導電率の向上とを実現すべく、以下の二つの方策を検討した。そして、以下の二つの方策を銅ワイヤロッドの製造に併せ用いることで、本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体を得た。 Therefore, the present inventor has examined the following two measures in order to improve the conductivity of the earphone cable conductor. And the conductor for the earphone cable which concerns on this Embodiment was obtained by using together the following two measures for manufacture of a copper wire rod.
まず、第１の方策は、酸素濃度が２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量のＣｕに、チタン（Ｔｉ）を添加した状態で、Ｃｕの溶湯を作製することである。この溶湯中においては、ＴｉＳとチタンの酸化物（例えば、ＴｉＯ2）とＴｉ−Ｏ−Ｓ粒子とが形成されると考えられる。 First, the first strategy is to prepare a molten Cu in a state where titanium (Ti) is added to Cu having an oxygen concentration exceeding 2 mass ppm. It is considered that TiS and titanium oxide (for example, TiO 2 ) and Ti—O—S particles are formed in the molten metal.
次に、第２の方策は、銅中に転位を導入することにより硫黄（Ｓ）の析出を容易にすることを目的として、熱間圧延工程における温度を通常の銅の製造条件における温度（つまり、９５０℃〜６００℃）より低い温度（８８０℃〜５５０℃）に設定することである。このような温度設定により、転位上へのＳの析出、又はチタンの酸化物（例えば、ＴｉＯ2）を核としてＳを析出させることができる。 Next, the second policy aims to facilitate the precipitation of sulfur (S) by introducing dislocations in the copper, and the temperature in the hot rolling process is set to the temperature in the normal copper production conditions (that is, , 950 ° C. to 600 ° C.) lower temperature (880 ° C. to 550 ° C.). With such a temperature setting, S can be precipitated on dislocations or by using titanium oxide (for example, TiO 2 ) as a nucleus.
以上の第１の方策及び第２の方策により、銅に含まれる硫黄が晶出すると共に析出するので、所望の軟質特性と所望の導電率とを有する銅ワイヤロッドを冷間伸線加工後に得ることができる。 By the first and second measures described above, sulfur contained in copper crystallizes and precipitates, so that a copper wire rod having desired soft characteristics and desired conductivity is obtained after cold drawing. be able to.
本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体は、ＳＣＲ連続鋳造設備を用い、表面の傷が少なく、製造範囲が広く、安定生産が可能である。 The earphone cable conductor according to the present embodiment uses SCR continuous casting equipment, has few scratches on the surface, has a wide manufacturing range, and can be stably produced.
ＳＣＲ連続鋳造圧延により、鋳塊ロッドの加工度が９０％（３０ｍｍ）〜９９．８％（５ｍｍ）でワイヤロッドを作製する。一例として、加工度９９．３％でφ８ｍｍのワイヤロッドを製造する条件を採用する。 By SCR continuous casting and rolling, a wire rod is manufactured with an ingot rod working degree of 90% (30 mm) to 99.8% (5 mm). As an example, a condition for manufacturing a wire rod of φ8 mm with a processing degree of 99.3% is adopted.
溶解炉内での溶銅温度は１１００℃以上１３２０℃以下に制御することが好ましい。溶銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生すると共に粒子サイズが大きくなる傾向にあるので１３２０℃以下に制御する。また、１１００℃以上に制御する理由は、銅が固まりやすく、製造が安定しないことが理由であるものの、溶銅温度は可能な限り低い温度が望ましい。 The molten copper temperature in the melting furnace is preferably controlled to 1100 ° C. or higher and 1320 ° C. or lower. When the temperature of the molten copper is high, blowholes increase, and scratches are generated and the particle size tends to increase, so the temperature is controlled to 1320 ° C. or lower. Moreover, although the reason for controlling to 1100 degreeC or more is because copper is hardened easily and manufacture is not stable, molten copper temperature is desirable as low as possible.
熱間圧延加工の温度は、最初の圧延ロールにおける温度を８８０℃以下に制御すると共に、最終圧延ロールでの温度を５５０℃以上に制御することが好ましい。 As for the temperature of the hot rolling process, it is preferable to control the temperature in the first rolling roll to 880 ° C. or lower and the temperature in the final rolling roll to 550 ° C. or higher.
これらの鋳造条件は、 通常の純銅の製造条件と異なり、溶銅中での硫黄の晶出及び熱間圧延中における硫黄の析出の駆動力である固溶限をより小さくすることを目的としているものである。 These casting conditions are different from normal pure copper production conditions, and aim to further reduce the solid solubility limit, which is the driving force for sulfur crystallization in molten copper and precipitation of sulfur during hot rolling. Is.
また、通常の熱間圧延加工における温度は、最初の圧延ロールにおいて９５０℃以下、最終圧延ロールにおいて６００℃以上であるが、固溶限をより小さくすることを目的として、本実施の形態では、最初の圧延ロールにおいて８８０℃以下、最終圧延ロールにおいて５５０℃以上に設定することが望ましい。 Further, the temperature in the normal hot rolling process is 950 ° C. or less in the first rolling roll and 600 ° C. or more in the final rolling roll, but for the purpose of reducing the solid solution limit, It is desirable to set 880 ° C. or lower for the first rolling roll and 550 ° C. or higher for the final rolling roll.
なお、最終圧延ロールにおける温度を５５０℃以上に設定する理由は、５５０℃未満の温度では得られるワイヤロッドの傷が多くなり、製造される銅ボンディングワイヤを製品として扱うことができないからである。熱間圧延加工における温度は、最初の圧延ロールにおいて８８０℃以下の温度、最終圧延ロールにおいて５５０℃以上の温度に制御すると共に、可能な限り低い温度であることが好ましい。このような温度設定にすることで、イヤホンケーブル用導体のマトリックスの硬さを、高純度銅（５Ｎ以上）の硬さに近づけることができる。 The reason why the temperature in the final rolling roll is set to 550 ° C. or more is that the obtained wire bonding flaws increase at temperatures below 550 ° C., and the manufactured copper bonding wire cannot be handled as a product. The temperature in the hot rolling process is preferably as low as possible while controlling the temperature to 880 ° C. or lower in the first rolling roll and 550 ° C. or higher in the final rolling roll. By setting such a temperature, the hardness of the matrix of the earphone cable conductor can be made close to that of high-purity copper (5N or more).
ベース材の銅は、シャフト炉で溶解された後、還元状態で樋に流すことが好ましい。すなわち、還元ガス（例えば、ＣＯ）雰囲気下において、希薄合金の硫黄濃度、チタン濃度、及び酸素濃度を制御しつつ鋳造すると共に、材料に圧延加工を施すことにより、ワイヤロッドを安定的に製造することが好ましい。なお、銅酸化物が混入すること、及び／又は粒子サイズが所定サイズより大きいことは、製造されるイヤホンケーブル用導体の品質を低下させる。 After the base material copper is melted in the shaft furnace, it is preferably flowed into the trough in a reduced state. That is, in a reducing gas (for example, CO) atmosphere, the wire rod is stably manufactured by casting while controlling the sulfur concentration, titanium concentration, and oxygen concentration of the dilute alloy and rolling the material. It is preferable. In addition, that copper oxide mixes and / or that a particle size is larger than predetermined size will reduce the quality of the conductor for earphone cables manufactured.
以上より、伸び特性、引張強度、音質特性のバランスのよい軟質希薄銅合金材料を、本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体の原料として得ることができる。 As described above, a soft dilute copper alloy material having a good balance of elongation characteristics, tensile strength, and sound quality characteristics can be obtained as a raw material for the earphone cable conductor according to the present embodiment.
なお、軟質希薄銅合金材料の表面にめっき層を形成することもできる。めっき層は、例えば、パラジウム、亜鉛、ニッケル、金、白金、銀等の貴金属を主成分とする材料、又はＰｂフリーめっきを用いることができる。更に、軟質希薄銅合金材料の形状は特に限定されず、断面丸形状、棒状、又は平角導体状にすることができる。 A plating layer can also be formed on the surface of the soft dilute copper alloy material. For the plating layer, for example, a material mainly containing a noble metal such as palladium, zinc, nickel, gold, platinum, silver, or Pb-free plating can be used. Furthermore, the shape of the soft dilute copper alloy material is not particularly limited, and can be a round cross-section, a rod, or a flat conductor.
また、本実施の形態では、ＳＣＲ連続鋳造圧延法によりワイヤロッドを作製すると共に、熱間圧延にて軟質材を作製したが、双ロール式連続鋳造圧延法又はプロペルチ式連続鋳造圧延法を採用することもできる。 In the present embodiment, the wire rod is manufactured by the SCR continuous casting and rolling method, and the soft material is manufactured by hot rolling, but the twin roll type continuous casting rolling method or the Properti type continuous casting and rolling method is adopted. You can also.
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るイヤホンケーブル用導体は、Ｔｉを含み残部が不可避的不純物からなる軟質希薄銅合金材料において、結晶組織が表面から線径の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μｍ以下であることから、銅線表層の結晶粒の微細化により高い引張り強さと伸びを両立できるため、屈曲性が向上するとともに、ＯＦＣ材料に比して、前記軟質希薄銅合金線が、表層の結晶粒より内部の結晶粒の方が大きいため、音質特性に優れる。
(Effect of embodiment)
The conductor for the earphone cable according to the present embodiment is a soft dilute copper alloy material containing Ti and the balance being inevitable impurities, and the average crystal grain size from the surface to the depth of 20% of the wire diameter is 20 μm or less. Therefore, it is possible to achieve both high tensile strength and elongation by refining the crystal grain of the copper wire surface layer, so that the flexibility is improved and the soft dilute copper alloy wire is a crystal of the surface layer as compared with the OFC material. Since the inner crystal grains are larger than the grains, the sound quality characteristics are excellent.
（イヤホンケーブル用導体の素材の軟質特性）
表１は、無酸素銅線を用いた比較材Ａに係るワイヤロッドと、低酸素銅（酸素濃度７〜８ｍａｓｓ ｐｐｍ、硫黄濃度５ｍａｓｓ ｐｐｍ）に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含有させた軟質希薄銅合金線から作製した実施材Ａに係るワイヤロッドとについて、異なる焼鈍温度で１時間の焼鈍を施した後のビッカース硬さ（Ｈｖ）を測定した結果を示す。
(Soft characteristics of conductor material for earphone cable)
Table 1 shows a wire rod according to comparative material A using an oxygen-free copper wire, and a soft dilute copper alloy wire containing 13 mass ppm of Ti in low oxygen copper (oxygen concentration: 7-8 mass ppm, sulfur concentration: 5 mass ppm). The result of having measured the Vickers hardness (Hv) after performing annealing for 1 hour at different annealing temperature about the wire rod which concerns on the implementation material A produced from this is shown.
なお、試料としては、２．６ｍｍ径の試料を用いた。 As a sample, a 2.6 mm diameter sample was used.
表１を参照すると、焼鈍温度が４００℃の場合及び６００℃の場合に、比較材Ａに係るワイヤロッドと実施材Ａに係るワイヤロッドとのビッカース硬さは同等レベルであることが示された。したがって、実施材Ａに係るワイヤロッドは十分な軟質特性を有すると共に、無酸素銅線との比較においても、特に焼鈍温度が４００℃を超える温度範囲においては優れた軟質特性を発揮することが示された。 Referring to Table 1, when the annealing temperature is 400 ° C. and 600 ° C., it is shown that the Vickers hardness of the wire rod according to the comparative material A and the wire rod according to the implementation material A is the same level. . Therefore, the wire rod according to the embodiment material A has sufficient soft characteristics, and also shows excellent soft characteristics in the temperature range where the annealing temperature exceeds 400 ° C., in comparison with the oxygen-free copper wire. It was done.
（イヤホンケーブル用導体の素材の耐力、及び屈曲寿命についての検討）
表２は、無酸素銅線を用いた比較材Ｂに係るワイヤロッドと、低酸素銅に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含有させた軟質希薄銅合金線を用いて作製した実施材Ｂに係るワイヤロッドとについて、異なる焼鈍温度で１時間の焼鈍を施した後の０．２％耐力値の推移を測定した結果を示す。なお、試料としては、２．６ｍｍ径の試料を用いた。また、実施材Ｂに係るワイヤロッドは、表１の実施材Ａに記載した合金組成と同一の合金組成を有する。
(Examination of the material strength and flex life of the earphone cable conductor)
Table 2 shows a wire rod according to Comparative Material B using an oxygen-free copper wire, and a wire rod according to Example Material B manufactured using a soft dilute copper alloy wire containing 13 mass ppm Ti in low-oxygen copper. Shows the results of measuring the transition of 0.2% proof stress after annealing for 1 hour at different annealing temperatures. As a sample, a 2.6 mm diameter sample was used. Further, the wire rod according to the implementation material B has the same alloy composition as the alloy composition described in the implementation material A of Table 1.
表２を参照すると、焼鈍温度が４００℃及び６００℃の場合に、比較材Ｂに係るワイヤロッドと実施材Ｂに係るワイヤロッドとの０．２％耐力値が同等レベルであることが示された。 Referring to Table 2, when the annealing temperatures are 400 ° C. and 600 ° C., it is shown that the 0.2% proof stress values of the wire rod according to the comparative material B and the wire rod according to the implementation material B are at the same level. It was.
図２は、屈曲疲労試験の概要を示し、図３は、４００℃で１時間の焼鈍処理を施した後の、無酸素銅を用いた比較材Ｃに係るワイヤロッドと、低酸素銅にＴｉを添加した軟質希薄銅合金線を用いて作製した実施材Ｃに係るワイヤロッドとの屈曲寿命を測定した結果を示す。 FIG. 2 shows an outline of a bending fatigue test. FIG. 3 shows a wire rod according to Comparative Material C using oxygen-free copper after annealing for 1 hour at 400 ° C. The result of having measured the bending life with the wire rod which concerns on the implementation material C produced using the soft dilute copper alloy wire which added Si.
試料としては、０．２６ｍｍ径の線材に対して焼鈍温度４００℃で１時間の焼鈍を施した試料を用い、比較材Ｃに係るワイヤロッドは比較材Ａに係るワイヤロッドと同一の成分組成を有し、実施材Ｃに係るワイヤロッドは実施材Ａに係るワイヤロッドと同一の成分組成を有する。 As a sample, a sample obtained by annealing a 0.26 mm diameter wire rod at an annealing temperature of 400 ° C. for 1 hour, the wire rod according to the comparative material C has the same component composition as the wire rod according to the comparative material A. And the wire rod according to the implementation material C has the same component composition as the wire rod according to the implementation material A.
屈曲寿命の測定は、屈曲疲労試験を用いて実施した。屈曲疲労試験は、試料に荷重を負荷し、試料表面に引張と圧縮との繰り返し曲げひずみを与える試験である。 The bending life was measured using a bending fatigue test. The bending fatigue test is a test in which a load is applied to a sample and repeated bending strains of tension and compression are applied to the sample surface.
屈曲疲労試験は図２に示す様に、屈曲ヘッド１を用いて行う。試料２は、（Ａ）のように曲げ治具３（リング）の間にセットし、クランプ４で把持し、荷重Ｗを負荷したまま、（Ｂ）のように屈曲ヘッド１が９０度回転し曲げを与える。この操作で、曲げ治具３に接している線材表面には、圧縮ひずみが、これに対応して反対側の表面には、引張ひずみが負荷される。 The bending fatigue test is performed using a bending head 1 as shown in FIG. The sample 2 is set between the bending jigs 3 (rings) as shown in (A), held by the clamp 4, and the bending head 1 rotates 90 degrees as shown in (B) while the load W is applied. Give a bend. By this operation, a compressive strain is applied to the surface of the wire rod in contact with the bending jig 3, and a tensile strain is applied to the opposite surface correspondingly.
その後、再び図２の（Ａ）の状態（つまり、試料２に曲げが加えられていない状態）に試料２は戻る。続いて、図２の（Ｃ）に示すように、図２の（Ｂ）における場合と反対方向に曲げ治具３（リング）を９０度回転させることにより試料２に曲げを与える。この操作で、曲げ治具３に接している試料２の表面には圧縮ひずみが発生し、圧縮ひずみが発生している表面の反対側の表面には引張ひずみが発生する。そして、再び図２の（Ａ）の状態に試料２は戻る。この屈曲疲労の１サイクル（なお、図８の（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態になり、（Ｂ）の状態から（Ａ）の状態に戻り、（Ａ）の状態から（Ｃ）の状態になり、（Ｃ）の状態から（Ａ）の状態に戻るサイクルを１サイクルとする。）に要する時間は４秒である。 Thereafter, the sample 2 returns to the state shown in FIG. 2A (that is, the sample 2 is not bent). Subsequently, as shown in FIG. 2C, the sample 2 is bent by rotating the bending jig 3 (ring) by 90 degrees in the opposite direction to that in FIG. By this operation, compressive strain is generated on the surface of the sample 2 in contact with the bending jig 3, and tensile strain is generated on the surface opposite to the surface where the compressive strain is generated. And the sample 2 returns to the state of (A) of FIG. 2 again. One cycle of this bending fatigue (Note that the state of (A) in FIG. 8 is changed to the state of (B), the state of (B) is returned to the state of (A), and the state of (A) is changed to the state of (C). The time required to enter the state and return from the state (C) to the state (A) is defined as one cycle).
表面曲げひずみは、
表面曲げひずみ（％）＝ｒ／（Ｒ＋ｒ）×１００（％）
から算出される。なお、「Ｒ」は、素線曲げ半径（３０ｍｍ）であり、「ｒ」は、素線半径である。
The surface bending strain is
Surface bending strain (%) = r / (R + r) × 100 (%)
Is calculated from “R” is the strand bending radius (30 mm), and “r” is the strand radius.
図３に示すように、実施材Ｃに係るワイヤロッドは、比較材Ｃに係るワイヤロッドに比べて高い屈曲寿命特性を示した。 As shown in FIG. 3, the wire rod according to the implementation material C exhibited higher bending life characteristics than the wire rod according to the comparison material C.
図４は、６００℃で１時間の焼鈍処理を施した後の、無酸素銅を用いた比較材Ｄに係るワイヤロッドと、低酸素銅にＴｉを添加した軟質希薄銅合金線を用いて作製した実施材Ｄに係るワイヤロッドとの屈曲寿命を測定した結果を示す。 FIG. 4 shows a wire rod according to comparative material D using oxygen-free copper after annealing at 600 ° C. for 1 hour and a soft dilute copper alloy wire obtained by adding Ti to low-oxygen copper. The result of having measured the bending life with the wire rod which concerns on the implementation material D which was done is shown.
試料としては、０．２６ｍｍ径の線材に対して焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍を施した試料を用い、比較材Ｄに係るワイヤロッドは比較材Ａに係るワイヤロッドと同一の成分組成を有し、実施材Ｄに係るワイヤロッドは実施材Ａに係るワイヤロッドと同一の成分組成を有する。また、屈曲寿命の測定は、図９に示す測定方法と同様に実施した。その結果、実施材Ｄに係るワイヤロッドは、比較材Ｄに係るワイヤロッドに比べて高い屈曲寿命特性を示した。 As a sample, a sample obtained by annealing a 0.26 mm diameter wire at an annealing temperature of 600 ° C. for 1 hour, the wire rod according to the comparative material D has the same component composition as the wire rod according to the comparative material A. And the wire rod according to the implementation material D has the same component composition as the wire rod according to the implementation material A. Further, the bending life was measured in the same manner as the measuring method shown in FIG. As a result, the wire rod according to the implementation material D exhibited higher bending life characteristics than the wire rod according to the comparison material D.
実施材Ｃ、実施材Ｄ、比較材Ｃ、及び比較材Ｄに係るワイヤロッドの屈曲寿命測定の結果は、いずれの焼鈍条件下においても実施例７及び実施例８に係るワイヤロッドの方が、比較材Ｃ及び比較材Ｄに係るワイヤロッドに比べて０．２％耐力値が大きい値を示すことに起因するものと理解できる。 As a result of the bending life measurement of the wire rod according to the execution material C, the execution material D, the comparison material C, and the comparison material D, the wire rods according to Example 7 and Example 8 under any annealing conditions, It can be understood that this is due to the fact that the 0.2% proof stress value is larger than that of the wire rods according to the comparative material C and the comparative material D.
（イヤホンケーブル用導体の素材の結晶構造についての検討）
図５は、実施材Ｄに係る試料の幅方向の断面組織を示し、図６は、比較材Ｄに係る試料の幅方向の断面組織を示す。
(Examination of crystal structure of conductor material for earphone cable)
FIG. 5 shows a cross-sectional structure in the width direction of the sample according to the implementation material D, and FIG. 6 shows a cross-sectional structure in the width direction of the sample according to the comparative material D.
図６を参照すると、比較材Ｄの結晶構造は、表面部から中央部にかけて全体的に大きさの等しい結晶粒が均一に並んでいることが分かる。一方、実施材Ｄの結晶構造は、全体的に結晶粒の大きさがまばらであり、試料の断面方向の表面付近に薄く形成されている層における結晶粒サイズが内部の結晶粒サイズに比べて極めて小さくなっている。 Referring to FIG. 6, it can be seen that the crystal structure of the comparative material D has uniform crystal grains of uniform size as a whole from the surface portion to the center portion. On the other hand, the crystal structure of the embodiment material D has a sparse crystal grain size as a whole, and the crystal grain size in the layer formed thin near the surface in the cross-sectional direction of the sample is larger than the internal crystal grain size. It is extremely small.
本発明者は、比較材Ｄには形成されていない表層に現れた微細結晶粒層が実施材Ｄの屈曲特性の向上に寄与しているものと考えている。 The inventor believes that the fine crystal grain layer appearing on the surface layer that is not formed on the comparative material D contributes to the improvement of the bending characteristics of the working material D.
通常、焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍処理を実行すれば、比較材Ｄのように再結晶により均一に粗大化した結晶粒が形成されると理解される。しかし、本実施例においては、焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍処理を実行しても表層には微細結晶粒層が残存している。したがって、本実施例では、軟質銅材でありながら屈曲特性に優れた軟質希薄銅合金材料が得られたと考えられる。 In general, it is understood that if an annealing process is performed at an annealing temperature of 600 ° C. for 1 hour, crystal grains uniformly coarsened by recrystallization like the comparative material D are formed. However, in this example, even if an annealing process is performed at an annealing temperature of 600 ° C. for 1 hour, a fine crystal grain layer remains on the surface layer. Therefore, in the present Example, it is thought that the soft dilute copper alloy material which was a soft copper material and was excellent in the bending characteristic was obtained.
また、図５及び図６に示す結晶構造の断面写真を基に、実施材Ｄ及び比較材Ｄに係る試料の表層における平均結晶粒サイズを測定した。 Moreover, based on the cross-sectional photographs of the crystal structure shown in FIGS. 5 and 6, the average crystal grain size in the surface layer of the samples according to the implementation material D and the comparison material D was measured.
図７は、表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概要を示す。 FIG. 7 shows an outline of a method for measuring the average grain size in the surface layer.
図７に示すように、０．２６ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に１０μｍ間隔で５０μｍの深さまでの長さ１ｍｍの線上の範囲で、結晶粒サイズを測定した。そして、各測定値（実測値）から平均値を求め、この平均値を平均結晶粒サイズにした。 As shown in FIG. 7, the crystal grain size was measured in a range of 1 mm in length from the surface of the cross section in the width direction of 0.26 mm diameter to the depth of 50 μm at 10 μm intervals in the depth direction. And the average value was calculated | required from each measured value (actually measured value), and this average value was made into the average crystal grain size.
測定の結果、比較材Ｄの表層における平均結晶粒サイズは、５０μｍであったのに対し、実施材Ｄの表層における平均結晶粒サイズは、１０μｍであり、大きく異なっていた。表層の平均結晶粒サイズが細かいことにより、屈曲疲労試験による亀裂の進展が抑制され、屈曲疲労寿命が延びたと考えられる（なお、結晶粒サイズが大きいと、結晶粒界に沿って亀裂が進展する。しかし、結晶粒サイズが小さいと亀裂の進展方向が変わるので、進展が抑制される。）。このことが、上述のとおり、比較材Ｄと実施例との屈曲特性の面で大きな相違が生じた理由であると考えられる。 As a result of the measurement, the average crystal grain size in the surface layer of Comparative Material D was 50 μm, whereas the average crystal grain size in the surface layer of Example Material D was 10 μm, which was greatly different. It is thought that the growth of cracks in the bending fatigue test was suppressed due to the fine average grain size of the surface layer, and the bending fatigue life was extended (in addition, if the grain size is large, cracks propagate along the grain boundaries) However, if the crystal grain size is small, the direction of crack growth changes, so the growth is suppressed.) As described above, this is considered to be the reason for the great difference in the bending characteristics between the comparative material D and the example.
また、２．６ｍｍ径である実施材Ｂ及び比較材Ｂの表層における平均結晶粒サイズは、２．６ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に５０μｍの深さのところの長さ１０ｍｍの範囲での結晶粒サイズを測定した。 In addition, the average crystal grain size in the surface layer of the embodiment material B having a diameter of 2.6 mm and the comparative material B is 10 mm long at a depth of 50 μm in the depth direction from the surface of the cross section in the width direction of 2.6 mm diameter. The grain size in the range was measured.
測定の結果、比較材Ｂの表層における平均結晶粒サイズは１００μｍであったのに対し、実施材Ｂの表層における平均結晶粒サイズは２０μｍであった。 As a result of the measurement, the average crystal grain size in the surface layer of Comparative Material B was 100 μm, whereas the average crystal grain size in the surface layer of Example Material B was 20 μm.
本実施例の効果を奏するには、表層の平均結晶粒サイズの上限値としては２０μｍ以下が好ましい。また、製造上の限界値を考慮すると、５μｍ以上の平均結晶粒サイズであることが好ましい。 In order to achieve the effect of the present embodiment, the upper limit value of the average grain size of the surface layer is preferably 20 μm or less. In consideration of the manufacturing limit, the average grain size is preferably 5 μm or more.
図８は実施例に係るＬＯＣ−Ｔｉ材の断面を示し、図９は比較例に係るＯＦＣの断面を示す。 FIG. 8 shows a cross section of the LOC-Ti material according to the example, and FIG. 9 shows a cross section of the OFC according to the comparative example.
図９を参照すると、比較例（ＯＦＣ）の中にも、結晶粒が大きい箇所を確認できるが、これらの結晶粒組織は単結晶組織ではなく、結晶粒内部には図中、黒色で示される筋状結晶組織（双晶組織）が点在することが分かる。そこで、実施例と比較例（ＯＦＣ）の単位面積当たりの双晶の数を比較した結果、比較例（ＯＦＣ）が２７．６個／１００μｍ四方であったのに対し、実施例は１２．４個／１００μｍ四方であった。これより、実施例の内部の結晶粒は再結晶により大きいものになっていると共に、双晶組織の数もＯＦＣに比べて少なくなっていることから、実施例に係る導体は、ＯＦＣ材に比較して結晶粒界の数が少ないといえる。 Referring to FIG. 9, in the comparative example (OFC), it can be confirmed that the crystal grains are large, but these crystal grain structures are not single crystal structures and are shown in black in the figure inside the crystal grains. It can be seen that streaky crystal structures (twinned structures) are scattered. Therefore, as a result of comparing the number of twins per unit area of the example and the comparative example (OFC), the number of the comparative example (OFC) was 27.6 / 100 μm square, whereas the example was 12.4. Pieces / 100 μm square. As a result, the crystal grains inside the example are larger than those obtained by recrystallization, and the number of twin structures is smaller than that of the OFC. Therefore, the conductor according to the example is compared with the OFC material. Therefore, it can be said that the number of crystal grain boundaries is small.
また、実施例と比較例（ＯＦＣ）の内部結晶サイズを測定した。測定方法は、切片法である。実施例の内部結晶サイズは、３０μｍであるのに対し、比較例の内部結晶サイズは、２４μｍであり、実施例の内部結晶サイズの方が、比較例の内部結晶サイズよりもより大きい結晶組織からなっていることが分かった。 Moreover, the internal crystal size of an Example and a comparative example (OFC) was measured. The measuring method is an intercept method. The internal crystal size of the example is 30 μm, whereas the internal crystal size of the comparative example is 24 μm, and the internal crystal size of the example is larger than the internal crystal size of the comparative example. I found out that
（イヤホンケーブルへの適用）
イヤホンケーブルは、導体と絶縁層とを備えて構成される。例えば、０．０５ｍｍの銅素線（軟質希薄銅合金線）を複数本撚り合わせた銅撚線からなる導体の外周にポリエチレンからなる絶縁層を被覆し、これを２本並列に並べることによりイヤホンケーブルは構成される。この銅素線には、実施材Ｄに係る材料と同一の材料を用いた。
(Application to earphone cable)
The earphone cable includes a conductor and an insulating layer. For example, an insulating layer made of polyethylene is coated on the outer periphery of a conductor made of a copper stranded wire obtained by twisting a plurality of 0.05 mm copper strands (soft dilute copper alloy wires), and two of these are arranged in parallel to form an earphone The cable is composed. For the copper wire, the same material as that of the material D was used.
ここで、上記素材の製造方法は以下のとおりである。すなわち、溶銅温度を１３２０℃に制御すると共に、圧延温度を８８０℃〜５５０℃に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製し、作製したワイヤロッドに伸線加工を施してφ２．６ｍｍの素材にした。このφ２．６ｍｍの素材をφ０．９ｍｍまで伸線加工時に通電アニーラにて焼鈍材料を得る。その後、φ０．９ｍｍの素材をφ０．０５ｍｍまで伸線加工した後に、焼鈍（４００℃、１時間）を施して上記素材を得た。なお、比較例として、素材をＯＦＣとした点以外は上記実施例と同様の製造方法で作製した素材を準備した。 Here, the manufacturing method of the said raw material is as follows. That is, the molten copper temperature is controlled to 1320 ° C., the rolling temperature is controlled to 880 ° C. to 550 ° C. to produce a φ8 mm wire rod, and the produced wire rod is drawn to form a φ2.6 mm material. did. Annealing material is obtained by energization annealing at the time of drawing this φ2.6 mm material to φ0.9 mm. Thereafter, a φ0.9 mm material was drawn to φ0.05 mm and then annealed (400 ° C., 1 hour) to obtain the above material. As a comparative example, a material prepared by the same manufacturing method as in the above example was prepared except that the material was OFC.
また、イヤホンケーブルの他の実施例としては、０．０５ｍｍの銅素線を複数本撚り合わせた銅撚り線からなる導体の外周にポリエチレンの絶縁層を被覆し、これを２本対撚りして、この外周ヘポリエチレンのジャケットを被覆したイヤホンケーブルも作製した。 As another example of the earphone cable, a polyethylene insulating layer is coated on the outer periphery of a conductor made of a copper stranded wire obtained by twisting a plurality of 0.05 mm copper strands, and two of these are twisted in pairs. In addition, an earphone cable covered with a polyethylene jacket on the outer periphery was also produced.
上記２つの実施例において、銅素線として、上記実施例Ｃに記載した合金組成と同じものを使用した場合、以下のような効果が認められる。 In the above two examples, when the same copper alloy wire as the alloy composition described in the above Example C is used, the following effects are recognized.
１）導体を、Ｔｉを含み残部が不可避的不純物からなり、表層の表面から内部に向けて少なくとも線径の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μｍ以下である軟質希薄銅合金線にすることで、６Ｎ相当の導電率をもち、６Ｎより優れた屈曲性をもち、６Ｎよりコストを掛けずにイヤホンケーブルを供給することができる。すなわち、当該ケーブルの導体は４００℃×１ｈｒの熱処理後においても、表面の結晶粒径は小さいままで、内部の結晶は２次再結晶化している特徴を有するので、軟銅線でありながら、２次再結晶化した結晶を内部に持ち、かつ屈曲性に優れている。 1) The conductor is made of a soft dilute copper alloy wire that includes Ti and the balance is inevitable impurities, and that has an average crystal grain size of 20 μm or less from the surface of the surface layer to the depth to at least 20% of the wire diameter. Thus, the earphone cable can be supplied with a conductivity equivalent to 6N, a bendability superior to 6N, and cost less than 6N. That is, the conductor of the cable has a feature that the crystal grain size of the surface remains small even after the heat treatment at 400 ° C. × 1 hr and the inner crystal is secondary recrystallized. It has the next recrystallized crystal inside and is excellent in flexibility.
２）これにより、これまでの例においては、結晶の２次再結晶化はできるが、硬銅線のままでは撚線等への加工が困難で、また、断線しやすいものを軟銅線でできるようにしたことで、撚線等への加工が容易になり、かつ図１０に示すように、比較例（ＯＦＣ）に比べて伸びが出せるので、屈曲に対し、極めて断線しにくいケーブルを供給できる。 2) Thus, in the examples so far, secondary recrystallization of the crystal can be performed, but with a hard copper wire, it is difficult to process into a stranded wire or the like, and a soft copper wire can be easily broken. By doing so, it becomes easy to process into a twisted wire and the like, and as shown in FIG. 10, since it can be extended compared to the comparative example (OFC), it is possible to supply a cable that is extremely difficult to break against bending. .
なお、図１０は、実施例（図１０中の「■」）と比較例（ＯＦＣ、図１０中の●）との焼鈍条件と素材の伸びとの関係を明確にしたものである。 FIG. 10 clarifies the relationship between the annealing conditions and the elongation of the material in the example (“■” in FIG. 10) and the comparative example (OFC, ● in FIG. 10).
この実施例は、上記イヤホンケーブルの例に示したものと同様の導体を用いたものである。図１０によると、焼鈍温度４００℃、１時間の条件において、伸びが、実施例の場合４５％、比較例の場合４２．５％であり、実施例の方が比較例に比して伸び特性において優れているといえる。 In this embodiment, the same conductor as that shown in the example of the earphone cable is used. According to FIG. 10, the elongation is 45% in the case of the example and 42.5% in the case of the comparative example under the conditions of the annealing temperature of 400 ° C. for 1 hour. Can be said to be excellent.
次に、図１１に示す実施材（φ０．０５ｍｍ）と図１２に示す比較材（ＯＦＣ）φ０．０５ｍｍの内部結晶サイズを測定した。 Next, the internal crystal sizes of the working material (φ0.05 mm) shown in FIG. 11 and the comparative material (OFC) φ0.05 mm shown in FIG. 12 were measured.
図１３は、表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概要を示す。 FIG. 13 shows an outline of a method for measuring the average grain size in the surface layer.
図１３に示すように、０．０５ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に５μｍ間隔で１０μｍの深さまでの長さ０．２５ｍｍの線上の範囲で、結晶粒サイズを測定した。そして、各測定値（実測値）から平均値を求め、この平均値を平均結晶粒サイズにした。 As shown in FIG. 13, the crystal grain size was measured in a range on a line having a length of 0.25 mm from the surface of the cross section in the width direction having a diameter of 0.05 mm to a depth of 10 μm at intervals of 5 μm in the depth direction. And the average value was calculated | required from each measured value (actually measured value), and this average value was made into the average crystal grain size.
測定の結果、比較材の表層における平均結晶粒サイズは、２２μｍであったのに対し、実施材の表層における平均結晶粒サイズは１５μｍであり、異なっていた。表層の平均結晶粒サイズが細かいことを一つの理由として、高い引張り強さと伸びが得られたと考えられる。なお、結晶粒サイズが大きいと、結晶粒界に沿って亀裂が進展する。しかし、結晶粒サイズが小さいと亀裂の進展方向が変わるので、進展が抑制される。このことから、実施材の疲労特性（繰り返し応力を受けたとき、材料が破断にいたるまでの応力付加サイクル数或いは、時間）は、比較材よりも優れると考えられる。 As a result of the measurement, the average crystal grain size in the surface layer of the comparative material was 22 μm, whereas the average crystal grain size in the surface layer of the example material was 15 μm, which was different. One reason that the average grain size of the surface layer is fine is that high tensile strength and elongation were obtained. When the crystal grain size is large, cracks develop along the crystal grain boundary. However, if the crystal grain size is small, the growth direction of the cracks changes, so that the growth is suppressed. From this, it is considered that the fatigue characteristics (the number of stress application cycles or time until the material breaks when subjected to repeated stress) are superior to the comparative material.
本実施例の効果を奏するには、表層の平均結晶粒サイズとしては２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下が好ましい。 In order to achieve the effect of the present embodiment, the average crystal grain size of the surface layer is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less.
内部の結晶サイズを測定した。断面写真の縦方向の中心、つまり導体の中央に長さ０．２５ｍｍの線上の範囲で、平均結晶粒サイズを測定した。実施例の内部結晶サイズは、２５．１μｍであるのに対し、比較例の内部結晶サイズは、１２．６μｍであり、実施例の内部結晶サイズの方が、比較例の内部結晶サイズよりもより大きい結晶組織からなっていることが分かった。 The internal crystal size was measured. The average crystal grain size was measured in the longitudinal center of the cross-sectional photograph, that is, in the range on the line having a length of 0.25 mm at the center of the conductor. The internal crystal size of the example is 25.1 μm, whereas the internal crystal size of the comparative example is 12.6 μm, and the internal crystal size of the example is more than the internal crystal size of the comparative example. It was found to be composed of a large crystal structure.
以上より実施材は、比較材に比して、結晶粒界の数が少なく、内部結晶サイズが大きい結晶組織からなっており、音質・画質の向上の面においてより優れた導体を用いていると言える。また、実施例は、比較例に比して、表面の結晶サイズが小さい結晶組織からなっており、屈曲特性に優れた結晶組織となっていると言える。 From the above, the implementation material has a crystal structure with a small number of crystal grain boundaries and a large internal crystal size compared to the comparative material, and uses a conductor that is superior in terms of improving sound quality and image quality. I can say that. In addition, it can be said that the example has a crystal structure with a small crystal size on the surface as compared with the comparative example, and has a crystal structure with excellent bending characteristics.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.
７ 撚線
８ ケーブル
９ シース
１０ イヤホンケーブル
7 Stranded wire 8 Cable 9 Sheath 10 Earphone cable
Claims (3)
前記軟質希薄銅合金線が、内部の結晶粒より表層の結晶粒の方が小さく、
表層の表面から内部に向けて少なくとも線径の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μｍ以下であることを特徴とするイヤホンケーブル用導体。 It consists of a soft dilute copper alloy wire containing an additive element selected from the group consisting of Ti, Mg, Zr, Nb, Ca, V, Ni, Mn, and Cr, and the balance being copper.
The soft dilute copper alloy wire is smaller in the surface crystal grains than the internal crystal grains,
A conductor for an earphone cable, wherein an average crystal grain size from the surface of the surface layer to the inside is at least 20 μm to a depth of 20% of the wire diameter.
前記軟質希薄銅合金線が、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉとを含む請求項１に記載のイヤホンケーブル用導体。 The additive element is Ti;
2. The earphone cable according to claim 1, wherein the soft diluted copper alloy wire includes 2 mass ppm to 12 mass ppm of sulfur, 2 mass ppm to 30 mass ppm of oxygen, and 4 mass ppm to 55 mass ppm of Ti. 3. conductor.
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