JP3348501B2 - 耐屈曲性銅合金 - Google Patents
耐屈曲性銅合金Info
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- JP3348501B2 JP3348501B2 JP35411593A JP35411593A JP3348501B2 JP 3348501 B2 JP3348501 B2 JP 3348501B2 JP 35411593 A JP35411593 A JP 35411593A JP 35411593 A JP35411593 A JP 35411593A JP 3348501 B2 JP3348501 B2 JP 3348501B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボット，或いは
自動工作機器等に適用されるケーブルの導体に用いられ
る耐屈曲性銅合金に関し、特に、導電率，及び生産性の
低下を招かずに屈曲疲労寿命を向上させた耐屈曲性銅合
金に関する。
自動工作機器等に適用されるケーブルの導体に用いられ
る耐屈曲性銅合金に関し、特に、導電率，及び生産性の
低下を招かずに屈曲疲労寿命を向上させた耐屈曲性銅合
金に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボット，或いは自動工作機器等
の駆動部に適用されるケーブルには、その使用環境の点
において優れた繰り返し曲げ特性、すなわち、耐屈曲性
が要求される。
の駆動部に適用されるケーブルには、その使用環境の点
において優れた繰り返し曲げ特性、すなわち、耐屈曲性
が要求される。
【０００３】図２に、代表的なプレイバックロボットの
一例が示されている。このプレイバックロボットは、制
御部１，駆動部２，ロボット本体３より構成されてお
り、ロボット本体３は旋回部（手首部）３Ａ，３Ｂ，３
Ｃを有している。ここで、旋回部３Ａ，３Ｂ，３Ｃに用
いられるケーブルには、過酷な屈曲や捩れが加わる。そ
のため、旋回部３Ａ，３Ｂ，３Ｃに用いられるケーブル
には優れた耐屈曲性を有していることが必要とされる。
一例が示されている。このプレイバックロボットは、制
御部１，駆動部２，ロボット本体３より構成されてお
り、ロボット本体３は旋回部（手首部）３Ａ，３Ｂ，３
Ｃを有している。ここで、旋回部３Ａ，３Ｂ，３Ｃに用
いられるケーブルには、過酷な屈曲や捩れが加わる。そ
のため、旋回部３Ａ，３Ｂ，３Ｃに用いられるケーブル
には優れた耐屈曲性を有していることが必要とされる。
【０００４】従来、このようなロボット等の駆動部に適
用されるケーブル（以下、ロボットケーブルという）の
導体には、タフピッチ銅の軟銅線が多く使用されてい
る。また、耐屈曲性を向上させるために固溶硬化型のＣ
ｕ−Ｓｎ系合金や、析出硬化型のＣｕ−Ｃｒ系合金，Ｃ
ｕ−Ｚｒ系合金，Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金等が用いられて
いる。これらは合金化することにより、導体耐力および
引張強さを増加させて、屈曲寿命を向上させようとする
ものである。
用されるケーブル（以下、ロボットケーブルという）の
導体には、タフピッチ銅の軟銅線が多く使用されてい
る。また、耐屈曲性を向上させるために固溶硬化型のＣ
ｕ−Ｓｎ系合金や、析出硬化型のＣｕ−Ｃｒ系合金，Ｃ
ｕ−Ｚｒ系合金，Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金等が用いられて
いる。これらは合金化することにより、導体耐力および
引張強さを増加させて、屈曲寿命を向上させようとする
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のロボッ
トケーブルの導体に用いられる金属材料によると、タフ
ピッチ銅の場合には、導電性は１００％ＩＡＣＳと優れ
ているものの屈曲寿命は十分でないという不都合があ
る。また、Ｃｕ−Ｓｎ系合金の場合には、耐屈曲性に優
れているものの、錫を０．３０ｍａｓｓ％を添加したと
きの導電率が８０％ＩＡＣＳ，錫を０．７０ｍａｓｓ％
添加したときの導電率が６５％ＩＡＣＳと、錫の添加量
に応じて導電性が低下するため、錫の添加量に限界が生
じるという不都合がある。更に、Ｃｕ−Ｃｒ系，Ｃｕ−
Ｚｒ系，Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系等の析出型合金は優れた導電
性と耐屈曲性を有するものの、伸線後、所定の機械的特
性を調質するためにバッチ式炉にて長時間の熱処理（時
効処理）を施す必要があるため、生産性が低いという問
題がある。
トケーブルの導体に用いられる金属材料によると、タフ
ピッチ銅の場合には、導電性は１００％ＩＡＣＳと優れ
ているものの屈曲寿命は十分でないという不都合があ
る。また、Ｃｕ−Ｓｎ系合金の場合には、耐屈曲性に優
れているものの、錫を０．３０ｍａｓｓ％を添加したと
きの導電率が８０％ＩＡＣＳ，錫を０．７０ｍａｓｓ％
添加したときの導電率が６５％ＩＡＣＳと、錫の添加量
に応じて導電性が低下するため、錫の添加量に限界が生
じるという不都合がある。更に、Ｃｕ−Ｃｒ系，Ｃｕ−
Ｚｒ系，Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系等の析出型合金は優れた導電
性と耐屈曲性を有するものの、伸線後、所定の機械的特
性を調質するためにバッチ式炉にて長時間の熱処理（時
効処理）を施す必要があるため、生産性が低いという問
題がある。
【０００６】従って、本発明の目的は導電率，及び生産
性の低下を招かずに耐屈曲性を向上させることができる
耐屈曲性銅合金を提供することである。
性の低下を招かずに耐屈曲性を向上させることができる
耐屈曲性銅合金を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、導電率，及び生産性の低下を招かずに耐屈曲性を向
上させるため、銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の錫と
０．０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して構成した
耐屈曲性銅合金を提供するものである。
み、導電率，及び生産性の低下を招かずに耐屈曲性を向
上させるため、銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の錫と
０．０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して構成した
耐屈曲性銅合金を提供するものである。
【０００８】また、上記の目的を達成する本発明の更な
る耐屈曲性銅合金は、銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の
錫と０．０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して成
り、平均結晶粒径が１．６μｍ以下の構成を有してい
る。
る耐屈曲性銅合金は、銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の
錫と０．０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して成
り、平均結晶粒径が１．６μｍ以下の構成を有してい
る。
【０００９】錫の濃度を０．１〜１．０ｍａｓｓ％にし
た理由は、０．１ｍａｓｓ％未満では錫添加による固溶
硬化が少ないために耐屈曲性が悪くなり、１．０ｍａｓ
ｓ％を越えると耐屈曲性は良好になるが導電率が６０％
以下となり、高導電性を維持できなくなるからである。
た理由は、０．１ｍａｓｓ％未満では錫添加による固溶
硬化が少ないために耐屈曲性が悪くなり、１．０ｍａｓ
ｓ％を越えると耐屈曲性は良好になるが導電率が６０％
以下となり、高導電性を維持できなくなるからである。
【００１０】また、硼素の濃度０．０１〜０．１ｍａｓ
ｓ％にした理由は、０．０１ｍａｓｓ％未満では硼素添
加による結晶粒の微細化効果が小さいために屈曲寿命の
向上が十分でなく、０．１ｍａｓｓ％を越えると結晶粒
の微細化効果が飽和状態になると共に、軟化温度が高く
なり製造ラインで焼鈍し難くなるためである。
ｓ％にした理由は、０．０１ｍａｓｓ％未満では硼素添
加による結晶粒の微細化効果が小さいために屈曲寿命の
向上が十分でなく、０．１ｍａｓｓ％を越えると結晶粒
の微細化効果が飽和状態になると共に、軟化温度が高く
なり製造ラインで焼鈍し難くなるためである。
【００１１】結晶粒微細化によって屈曲寿命が向上する
理由は、一つには耐力および引張強さの向上のために屈
曲による塑性変形を受け難くなるため、また、屈曲時に
発生した亀裂の伝播が結晶粒界によって妨げられるため
である。
理由は、一つには耐力および引張強さの向上のために屈
曲による塑性変形を受け難くなるため、また、屈曲時に
発生した亀裂の伝播が結晶粒界によって妨げられるため
である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の耐屈曲性銅合金について添付
図面を参照しながら詳細に説明する。
図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】高周波加熱装置を備えた小型連続鋳造装置
を使用して、外径８ｍｍの合金を鋳造した。すなわち、
高純度アルゴンガス雰囲気中で無酸素銅を溶解し、これ
に錫を単体でそれぞれ０．１５ｍａｓｓ％，０．３０ｍ
ａｓｓ％，０．７０ｍａｓｓ％添加して、Ｃｕ−Ｓｎ合
金を鋳造し、更に、これらのＣｕ−Ｓｎ合金にそれぞれ
０．０５ｍａｓｓ％，０．０３ｍａｓｓ％，０．０４ｍ
ａｓｓ％の硼素を添加してＣｕ−Ｓｎ−Ｂ合金を鋳造し
た。
を使用して、外径８ｍｍの合金を鋳造した。すなわち、
高純度アルゴンガス雰囲気中で無酸素銅を溶解し、これ
に錫を単体でそれぞれ０．１５ｍａｓｓ％，０．３０ｍ
ａｓｓ％，０．７０ｍａｓｓ％添加して、Ｃｕ−Ｓｎ合
金を鋳造し、更に、これらのＣｕ−Ｓｎ合金にそれぞれ
０．０５ｍａｓｓ％，０．０３ｍａｓｓ％，０．０４ｍ
ａｓｓ％の硼素を添加してＣｕ−Ｓｎ−Ｂ合金を鋳造し
た。
【００１４】次に、これらの合金を冷間で外径０．１ｍ
ｍまで伸線した後、シリンダー炉にて窒素ガス雰囲気中
で焼鈍を行って本発明の試料１から試料３を得た。
ｍまで伸線した後、シリンダー炉にて窒素ガス雰囲気中
で焼鈍を行って本発明の試料１から試料３を得た。
【００１５】一方、比較例としてタフピッチ銅の試料４
と、錫を上記実施例と同一な濃度でそれぞれ添加したＣ
ｕ−Ｓｎ合金の試料５から試料７と、錫を０．０５ｍａ
ｓｓ％，２．０ｍａｓｓ％の濃度でそれぞれ添加したＣ
ｕ−Ｓｎ合金の試料８．試料９と、錫を０．３０ｍａｓ
ｓ％，０．７０ｍａｓｓ％，０２．０ｍａｓｓ％、ま
た、これに対応して硼素を０．００５ｍａｓｓ％，０．
００６ｍａｓｓ％，０．０３ｍａｓｓ％それぞれ添加し
たＣｕ−Ｓｎ−Ｂ合金の試料１０から試料１２をそれぞ
れ得た。
と、錫を上記実施例と同一な濃度でそれぞれ添加したＣ
ｕ−Ｓｎ合金の試料５から試料７と、錫を０．０５ｍａ
ｓｓ％，２．０ｍａｓｓ％の濃度でそれぞれ添加したＣ
ｕ−Ｓｎ合金の試料８．試料９と、錫を０．３０ｍａｓ
ｓ％，０．７０ｍａｓｓ％，０２．０ｍａｓｓ％、ま
た、これに対応して硼素を０．００５ｍａｓｓ％，０．
００６ｍａｓｓ％，０．０３ｍａｓｓ％それぞれ添加し
たＣｕ−Ｓｎ−Ｂ合金の試料１０から試料１２をそれぞ
れ得た。
【００１６】次に、これらの試料（銅合金線）に対し、
屈曲寿命を評価するための屈曲試験を行った。
屈曲寿命を評価するための屈曲試験を行った。
【００１７】すなわち、図１に示すように、曲げ治具４
を備えた装置を用い、銅合金線５に５０ｇの重り６を吊
り下げた状態で、曲げ治具４の端部で９０°曲げを行っ
た。屈曲疲労寿命は、左右への９０度曲げを１カウント
として破断までの屈曲回数を測定することで評価した。
を備えた装置を用い、銅合金線５に５０ｇの重り６を吊
り下げた状態で、曲げ治具４の端部で９０°曲げを行っ
た。屈曲疲労寿命は、左右への９０度曲げを１カウント
として破断までの屈曲回数を測定することで評価した。
【００１８】表１にその結果を示す。屈曲疲労寿命はタ
フピッチ銅（試料４）の寿命を１としてその他の合金線
の屈曲寿命を評価した。また、表１には各試料の導電率
と平均結晶粒径が併せて示されている。
フピッチ銅（試料４）の寿命を１としてその他の合金線
の屈曲寿命を評価した。また、表１には各試料の導電率
と平均結晶粒径が併せて示されている。
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、本発明の試料１
から試料４の銅合金線の屈曲疲労寿命は、他の銅合金線
のそれと比較して優れた特性を有しており、しかも、耐
屈曲性の向上を図っても導電率はそれ程低下していない
ことが判る。また、それを証明するように平均結晶粒径
も、他の銅合金線に比べて微細化されていることが判
る。
から試料４の銅合金線の屈曲疲労寿命は、他の銅合金線
のそれと比較して優れた特性を有しており、しかも、耐
屈曲性の向上を図っても導電率はそれ程低下していない
ことが判る。また、それを証明するように平均結晶粒径
も、他の銅合金線に比べて微細化されていることが判
る。
【００２０】また、析出型合金のように伸線後に長時間
の熱処理を施す必要がないため、生産性を低下させるこ
とがない。このため、本発明の銅合金は導電率，及び生
産性の低下を招かずに耐屈曲性を向上させることがで
き、ロボット用ケーブルの導体として有用とすることが
できる。
の熱処理を施す必要がないため、生産性を低下させるこ
とがない。このため、本発明の銅合金は導電率，及び生
産性の低下を招かずに耐屈曲性を向上させることがで
き、ロボット用ケーブルの導体として有用とすることが
できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐屈曲性
銅合金によると、銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の錫と
０．０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して構成した
ため、導電率，及び生産性の低下を招かずに耐屈曲性を
向上させることができる。
銅合金によると、銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の錫と
０．０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して構成した
ため、導電率，及び生産性の低下を招かずに耐屈曲性を
向上させることができる。
【図１】耐屈曲性の評価試験を示す説明図。
【図２】ロボット用ケーブルの適用例を示す説明図。
１ 制御部 ２ 駆動
部 ３ ロボット本体 ３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ 旋回部 ４ 曲げ治具 ５ 銅合
金線 ６ 重り
部 ３ ロボット本体 ３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ 旋回部 ４ 曲げ治具 ５ 銅合
金線 ６ 重り
フロントページの続き (72)発明者 根本 孝 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 高橋 勉 茨城県日立市川尻町４丁目10番１号 日 立電線株式会社 豊浦工場内 (72)発明者 坂田 史朗 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社日高工場内 (56)参考文献 特開 平４−17214（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−163330（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−61703（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 9/00 - 9/10 H01B 1/02
Claims (2)
- 【請求項１】銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の錫と０．
０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して構成されてい
ることを特徴とする耐屈曲性銅合金。 - 【請求項２】銅に０．１〜１．０ｍａｓｓ％の錫と０．
０１〜０．１ｍａｓｓ％の硼素を添加して成り、平均結
晶粒径が１．６μｍ以下の構成を有していることを特徴
とする耐屈曲性銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35411593A JP3348501B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 耐屈曲性銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35411593A JP3348501B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 耐屈曲性銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07188813A JPH07188813A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3348501B2 true JP3348501B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=18435396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35411593A Expired - Fee Related JP3348501B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 耐屈曲性銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3348501B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014020706A1 (ja) | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金線及び銅合金線の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146762A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 大電株式会社 | 微結晶金属導体及びその製造方法 |
| CN104439282A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 湖南师范大学 | 一种针状纳米Cu-Sn-B合金及制备方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP35411593A patent/JP3348501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014020706A1 (ja) | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金線及び銅合金線の製造方法 |
| KR20150034211A (ko) | 2012-07-31 | 2015-04-02 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 구리 합금선 및 구리 합금선의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07188813A (ja) | 1995-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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