JPWO2007046378A1 - 高強度・高導電率Cu−Ag合金細線とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そして熱処理は、材料表面の酸化を防ぐために、真空もしくは不活性ガス雰囲気下において行う。銅および銀は比較的酸化しにくいので真空度はロータリポンプのみで引ける、1Pa程度でもよい。不活性ガスとしては、たとえばアルゴン(Ar)や、水素ガス50%+窒素ガス50%のような混合ガスで、10cc/min程度の流量があればよい。
(1)−40X+3600≦Y≦−40X+4525
(2)−40X+4050≦Y≦−40X+4525
従来、以上のように表わされる強度−導電率の関係を有する1wt%−10wt%Ag含有のCu−Ag合金細線は知られていない。
[0003]
この問題を解決すべく1〜10wt%のAgを含有する銅合金を冷間加工し、この冷間加工の途中で真空雰囲気又は不活性ガス中で700−950℃の温度で、0.5−5時間熱処理し、さらに冷間加工を行いこの冷間加工の途中で、真空雰囲気又は不活性ガス中で再結晶が生じないような低温度、すなわち250℃以上400℃未満の温度で、0.5−40時間熱処理を施した後、さらに冷間加工することにより高強度と高導電率が実現できるとする製造方法が提案されているが(特許文献3)、強度及び導電率共に改善の効果はほとんど得られていない。
特許文献1:特許第2104108号公報
特許文献2:特許第2714555号公報
特許文献3:特開平6−287729号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
[0004]
本発明は、以上のとおりの背景から、従来の問題点を解決し、低濃度のAg添加材においても、簡便な手段により、従来実現できなかった高強度(高引張強さ)で高導電率特性、特に、600MPa以上、さらには900MPa以上の高強度であって、70%IACS以上の高導電率特性を有する極細銅合金線の製造を可能とする、新しいCu−Ag合金細線とその製造方法を提供することを課題としている。
課題を解決するための手段
[0005]
本発明は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。
[0006]
第1:Ag含有率が1〜10wt%で、残部がCu及び不可避的不純物であるCu−Ag合金細線であって、Cuの固溶体からなる組織の全体が再結晶の集合組織からなることを特徴とするCu−Ag合金細線。
[0007]
第2:第1のCu−Ag合金細線において、Ag含有率が2〜6wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線。
[0008]
第3:第1のCu−Ag合金細線において、Ag含有率が2〜3wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線。
[0009]
第4:Cu−Ag合金線材に真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を
行う前後において、冷間伸線加工を行うにあたり、前行程の加工度に対し後行程の加工度を12倍以上にしたことを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
[0010]
第5:第4のCu−Ag合金細線の製造方法において、Ag含有率が1〜10wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
[0011]
第6:第4のCu−Ag合金細線の製造方法において、Ag含有率が2〜6wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
[0012]
第7:第4のCu−Ag合金細線の製造方法において、Ag含有率が2〜3wt%であり、加工度の倍率が18倍以上であることを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
[0013]
[0014]
以上のとおりの本発明の製造方法は、冷間加工途中で十分再結晶が生じる温度で比較的長時間保持するという、強度を意図した材料を得んとする場合に常識外である熱処理を加えることを特徴の一つとするもので、全加工工程中ただ1回の熱処理によってその後の冷間加工によって強度は加工度の上昇に伴い急激に向上するとともに、加工度η(但し、η=InA0/A:A0:加工前断面積、A:加工後断面積)が12以上の超強加工域まで中間焼鈍処理なしで加工できるという、従来全く予想出来なかった知見とその確認に基づくものである。
[0015]
このようにAg添加量を大幅に低減でき、さらに熱処理が材料製造の全工程中で1回で、加工度η=12以上の超強加工域まで伸線加工できることはその製造コストを下げることができる。従来材では不可能であった高強度、高導電性、極細線の実現はこの材料を利用した新製品の開発を促し、さらには導電材料を使用する多くの製品のコンパクト化、軽量化を図ることが可能となりその製品の付加価値を高められる。
図面の簡単な説明
[0016]
[図1]従来法と本発明方法との比較をCu−3wt%Ag合金細線の強度と加工度との関係として示した図である。
[図2]従来法と本発明方法との比較をCu−5wt%Ag合金細線の強度と加工度との関係として示した図である。
550℃未満の温度条件が好適に考慮される。400℃未満では再結晶が十分に進まず、Agの析出が生じにくく、その後の冷間加工による強度上昇が低い。550℃以上では、Agの析出量が少なくなり、強度、導電率ともに低下する傾向にある。
[0019]
この熱処理のための時間については、一般的には0.5〜50時間程度が考慮されるが、処理効率、強度ならびに導電率のバランスからは、6時間以上とすることが好ましい。
そして熱処理は、材料表面の酸化を防ぐために、真空もしくは不活性ガス雰囲気下において行う。銅および銀は比較的酸化しにくいので真空度はロータリポンプのみで引ける、1Pa程度でもよい。不活性ガスとしては、たとえばアルゴン(Ar)や、水素ガス50%+窒素ガス50%のような混合ガスで、10cc/min程度の流量があればよい。
[0020]
本発明の製造方法では、このような熱処理を、冷間加工の途中において行う。この熱処理は1回のみでよい。
[0021]
伸線のための冷間加工では、ドローベンチ、スエージャー、溝ロール等の各種の手段が採用されてよく、細線加工では、連続伸線機が好適に用いられる。冷間加工による加工度(η)については、本発明においては加工度が12以上とする。
[0022]
なお、本発明における「細線」の用語については、線状、あるいは棒状材であることを意味している。その断面直径に特に制約があるわけではない。用途によりこれは定められることになる。通常は直径1mm以下と考えられる。
[0023]
そして、本発明においては、次の数式の関係で表わされる高強度で、高導電率の細線が提供される。
[0024]
すなわち、本発明のCu−Ag合金細線は、その強度:Y(MPa)と導電率:X(%IACS)との関係が、次式(1)で表わされる範囲にあり、さらに好適には次式(2)で表わされる範囲にある。
[0025]
[数1]
従来、以上のように表わされる強度−導電率の関係を有する1wt%−10wt%Ag含有のCu−Ag合金細線は知られていない。
いずれの合金も加工度の上昇にともなって強度が向上し、Ag濃度の増加に伴って強度の上昇率が高くなることがわかる。
[0035]
図8には、Cu−1wt%−10wt%Ag合金の強度と導電率の関係を示す(熱処理条件は図7と同じ)。冷間加工工程中の1回の熱処理以外に、焼鈍することなく加工度η=11以上の強加工域まで伸線が可能で、Cu−2wt%Ag合金の強度及び導電率は1200MPa、81.7%IACS、Cu−3wt%Ag合金では1400MPa、76.4%IACSという、低濃度材では実現できなかった高強度、高導電率が得られる。この図8中に示した実線A,Bとの間は、本発明の合金細線の強度:Yと導電率:Xとの関係が前記の式(2)によって表わされる範囲を示している。
[0036]
図9は、Cu−2wt%−10wt%Ag合金を加工度η=0.6まで冷間加工した後450℃で熱処理した場合の硬度と熱処理時間の関係を示している。初期硬度が約70Hvで、それを冷間加工することで、硬度は130〜170程度まで上昇する。その後熱処理することで、硬度は図9のように時効時間とともに低下する。この低下が一定になった時間が再結晶が完了したことになる。
[0037]
2wt%Ag合金では20−30時間、3wt%Ag合金では15−20時間、4wt%Ag合金では5−10時間、5wt%Ag合金では2−3時間、6wt%Ag合金及び10wt%Agでは1−2時間程度である。この結果は熱処理温度が450℃の場合を示しているが、熱処理温度が450℃より低い場合は再結晶完了の時間がさらに長時間側になり、熱処理温度が450℃より高い場合は短時間側になる。
[0038]
そして図10および図11は、Cu−3wt%AgおよびCu−5wt%Ag合金の熱処理前と後の組織の状態を示した光学顕微鏡写真である。図10(a)は3wt%Ag合金を溶体化処理後、加工度η=0.53まで冷間加工した材料の組織を表わす。図10(b)は、その冷間加工した材料の350℃×10h熱処理後の組織を表わす。(a)と(b)ではほとんど組織の変化は見られない。図10(c)は図10(a)の状態の材料の450℃×10hの熱処理後の状態を表わす。図10(c)から明らかなように450℃×10h熱処理後においては試料全体が再結晶していることがわかる。Cu−5wt%Ag合金の場合も図11(a)(b)(c)に示すようにCu−3wt%Ag合金の場合と同様である。本発明の特徴がよく示されている。
Claims (8)
- 真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うことにより得られたCu−Ag合金細線において、前記両冷間伸線加工における加工度が、前行程に対し後行程で12倍以上であることを特徴とするCu−Ag合金細線。
- 前記請求項1に記載のCu−Ag合金細線において、そのAg含有率が1〜10wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線。
- 前記請求項1に記載のCu−Ag合金細線において、そのAg含有率が2〜6wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線。
- 前記請求項1に記載のCu−Ag合金細線において、そのAg含有率が2〜3wt%であり、前記加工度の倍率が18倍以上であることを特徴とするCu−Ag合金細線。
- 真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うにあたり、前行程の加工度に対し後行程の加工度を12倍以上にしたことを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
- 前記請求項5に記載のCu−Ag合金細線の製造方法において、そのAg含有率が1〜10wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
- 前記請求項5に記載のCu−Ag合金細線の製造方法において、そのAg含有率が2〜6wt%であることを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
- 前記請求項5に記載のCu−Ag合金細線の製造方法において、そのAg含有率が2〜3wt%であり、前記加工度の倍率が18倍以上であることを特徴とするCu−Ag合金細線の製造方法。
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