WO2007066697A1 - 配線用電線導体、配線用電線、及びそれらの製造方法 - Google Patents

配線用電線導体、配線用電線、及びそれらの製造方法 Download PDF

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Isao Takahashi
Tatsuhiko Eguchi
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The Furukawa Electric Co., Ltd.
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Definitions

  • Another object is to provide a wiring and a method for manufacturing the wiring using the excellent wiring body as described above.
  • a wiring body characterized by having (4), (4), (5), S (2, 5), the rest being C inevitable, and having an average diameter of (2, 5).
  • (2) has ⁇ ⁇ 4.5, S has ⁇ ⁇ ⁇ , and further has S ⁇ ⁇ , e is O ⁇ 5 ⁇ ⁇ 2, C is O ⁇ 5 ⁇ ⁇ 2, Co is ⁇ 5 ⁇ 2,
  • a wiring body characterized in that P is O ⁇ 5 ⁇ ⁇ , and is ⁇ 5 ⁇ ⁇ 3, and the balance is C unavoidable and the average diameter is ⁇ 2 ⁇ 5 ⁇ .
  • a wire is obtained by subjecting gold to a solution treatment and subjecting it to predetermined processing at 3 to C for 5 to 5
  • the following is a method of wiring wires, which is characterized by combining multiple and further compressing,
  • a wire is obtained by subjecting gold to a solution treatment and subjecting it to predetermined processing at 3 to C for 5 to 5
  • the following is a wiring line characterized by multiple shrinkages, and further reduction.
  • S is an element contained to form an output (S) in order to improve the degree of gambling.
  • the abundance of is ⁇ ⁇ 4.5, preferably ⁇ 2 ⁇ 4.2. If the amount is too small, the amount is insufficient and the durability against bending is poor. If it passes, processing will occur and the durability against bending will increase.
  • S is made of copper, and strength and bending can be improved by applying a grid. However, if the amount of S is too large, will decrease. Therefore, when S is added, it is more preferable that the content is ⁇ ..., and more preferably 5-5. 2 e C is S-bonded to form e S and CS substances to improve the strength. R. It also has the effect of improving the trapping of S remaining in the C-tox without forming the substance. . Since S and C S are low, it is not a good idea to produce many things. Also, ⁇ If you have more than 2, you have the durability for the song. From these points, the content when eC is contained is preferably ⁇ 5 to ⁇ 2, and more preferably ⁇ 3 to ⁇ 5, respectively.
  • Co also forms S-like substances and improves the strength. Since Co is more expensive than Co, we use CS-based gold for wire as an embodiment of the present invention, but if it is costly, choose C Co S-based or C Co S-based. Moyo. When C Co S system is aged, it is stronger than C S system, and it is the same. Therefore, it is effective for applications that emphasize these. From the above viewpoint, the content when Co is contained is preferably ⁇ 5 to 2, and more preferably ⁇ 8 to ⁇ 5.
  • the content is preferably ⁇ 5 to ⁇ , more preferably ⁇ to ⁇ 5.
  • the content in the case of containing is preferably 5 to 3 and more preferably 2 to 2.
  • the material contains the species of magnesium () and gangan (). They have a similar function in that they prevent heating and improve hot working.
  • the conductor is thin in the case of Ming, it is not possible to work even if the material part is inherent, so it is preferable to contain these elements.
  • the total amount of at least a species is ⁇ ⁇ ⁇ 5, and more preferably ⁇ 5 ⁇ ⁇ 3.
  • the abundance of is preferably ⁇ 5 ⁇ ⁇ 5, and more preferably ⁇ 9 ⁇ ⁇ 3. ⁇ If it is under 5, the result is small. ⁇ If it exceeds 5, the work cannot be done even further.
  • the abundance of is ⁇ ⁇ 5, and ⁇ ⁇ ⁇ 35.
  • (Z) is contained.
  • Z has the effect of preventing the adhesive force with the rice field from being lowered by heating.
  • the solder when the body is soldered is improved. It is even more preferable that the abundance of Z in the range is ⁇ ⁇ ⁇ 5 is preferred and ⁇ 4 ⁇ ⁇ 2 is preferred. ⁇ If the amount is smaller, the above result is not obtained, and if the amount is too large, may decrease.
  • the diameter is preferably between 5 and 4.5 x 5.
  • the output of a metal compound consisting of and S is preferably ⁇ 3, more preferably 3 to 2 per cross section 2.
  • the size of the output that is a metal compound such as and is preferably ⁇ 3, more preferably ⁇ 5 ⁇ 2. .
  • the average sum does not include the products of these compounds.
  • the gold forming the above is heated to a temperature of 7 to C, preferably 8 to C to reduce the size, and immediately heated to produce a rod, which is then subjected to a predetermined amount. It can be manufactured by working in ().
  • ⁇ 5 to ⁇ 4 is preferable, and ⁇ to ⁇ 35 is more preferable.
  • the temperature was maintained at 9 to C for ⁇ 2 in a touch furnace, but the crystal size increased due to long-term treatment at high temperature, and there was durability against bending. Therefore, in the clear, it is preferable to use hot-steaming without using a furnace. With this, it is possible to prevent by quenching after extrusion.
  • light lines combine the above-mentioned lines and then, without compression, preferably 3 to C, more preferably 35 to 5 C, preferably for between 5 and more preferably 3 to C. Or for light lines, preferably 3 to C, more preferably 35 to 5 C, preferably for between 5 and even more preferably between 3 and 4. 4. Next, you may manufacture multiple combinations by shipping.
  • the above-mentioned line type is preferably 3 to C, Further, it may be produced by 35 to 5 C, preferably for 5 to 5 times, more preferably 3 to 4 and then plurally combined, and further compressed.
  • the body is preferably 3 to 55 C, more preferably 35 to 5 C, preferably for ⁇ 5, more preferably 3 to 4 lines, then more than one combination, then compressed, then compressed It may be manufactured at low temperature for the purpose.
  • Riawa is 3-5, and 5-5 is more preferable. Wires can be manufactured by using these.
  • the wiring body having the above-mentioned physical properties can be manufactured.
  • a wire having the above-mentioned characteristics can be manufactured.
  • the body thus obtained was tested for durability for the second, third, and fourth songs by the following method.
  • the method of determining the eyes is as follows. According to J S z 224, the average value (Pa) was shown as a constant. In practice, if the tensile strength is below 54 Pa, the strength will be insufficient and the wiring will be broken.
  • J S 5 Based on the diameter, J S 5 (), it was determined on the plane perpendicular to the hand direction of the wire. A scanning microscope (S) was used for the measurement, and an arbitrary point was observed, and the average value of the obtained diameters was used.
  • test sump wire body was sandwiched between the wires, and a weight was applied to the lower end to suppress the wire deflection.
  • the material was bent three times to the left and right, and the number of times it was bent was determined for each material. In addition, the number of times was counted as one round trip, and bending was applied at the speed of a minute.
  • the large diameter, 2 has durability against bending.
  • the gold of 2 minutes was melted at high frequency to produce.
  • the above was hot squeezed at 9 C, and immediately the water was poured into a round bar. Then, the rod was cooled down to a diameter of 5. About 3, the number of disconnections was counted. That clearly Those that were broken due to external factors were excluded from the count.
  • 33 to 36 are suitable for electric wire () that is not made to shift or diameter ⁇ S and is made of gold. It is understood that On the other hand, 2 to 4 which do not contain is broken, and for example, it is effective to have an appropriate amount of in order to obtain an electric wire () whose diameter and diameter are reduced.
  • the degree of strands was evaluated as part of the composition of 028.
  • soldering degree of 4 to 42 is high, and in practice, there is a possibility that it will come off due to movements such as when assembling parts and after equipment. It became a value. On the other hand, in the cases of 5 and 6 which did not contain Z, the soldering degree was out of order. Therefore, it is effective to have an appropriate amount of Z in order to obtain an electric wire with improved solder (adhesion to the field).

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Abstract

　Ｎｉを１．０～４．５質量％、Ｓｉを０．２～１．１質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなり、平均結晶粒径が０．２～５．０μｍである銅合金材よりなる配線用電線導体。  

Description

明 細 書
配線用電線導体、配線用電線、及びそれらの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、配線用電線導体、配線用電線、及びそれらの製造方法に関するもので ある。
背景技術
[0002] 従来、自動車の配線用電線として、主に JIS C 3102に規定されるような軟銅線、 またはこれに錫メツキ等を施した線を撚り合わせた撚線を導体とし、この導体に塩ィ匕 ビニール、架橋ポリエチレン等の絶縁体を同心円状に被覆した電線が使用されてき た。近年、自動車に搭載される各種の制御回路の増加等により配線箇所が多くなり、 接合部等における耐久性 ·永年通電性についての要求が一層高まってきている。
[0003] ところで、特に自動車配線回路においては、制御用等の信号電流回路の占める割 合が高まり、使用する電線重量が増力 tlしてきた。
一方、省エネルギの立場等からは、自動車重量の軽減ィ匕が要求されるようになって きた。そして、その対策の一つとして、電線導体の細径ィ匕による重量軽減ィ匕が求めら れている。し力しながら、従来の電線導体では、通電容量には十分余裕があるにもか かわらず、電線導体自体およびその端子圧着部の機械的強度が弱 、ため細径化す ることは困難であった。
[0004] これまで、銅合金素材を用いて高強度と細線ィ匕した電線導体の例がある（例えば、 特許文献 1)。銅合金線と硬銅線とを複数本撚り合わせることで巻き癖がつきにくく、 かつ機械的、電気的特性に優れる電線導体の例がある（例えば、特許文献 2)。しか し、自動車の高性能化に伴って電線へ要求される特性は厳しくなつており、特に屈曲 に対する耐久性が求められて ヽる。例えば 100万回の屈曲後でも断線しな!ヽことが 求められており、従来の電線では、これらの要求に対応できなくなつてきた。
特許文献 1：特開平 6— 60722号公報
特許文献 2：特開平 11― 224538号公報
発明の開示 [0005] このような問題に鑑み、本発明は、屈曲に対する耐久性に優れ、かつ、強度（引張 強度および圧着強度）、導電性にも優れる配線用電線導体、ならびにその配線用電 線導体の製造方法を提供することを課題とするものである。
また、本発明は、上述のように優れた配線用電線導体を用いてなる配線用電線、な らびにその製造方法を提供することを課題とする。
[0006] 本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の組成の銅合金の結晶粒径を特定の値と することで屈曲に対する耐久性に優れる配線用電線導体を製造し得ることを見出し た。
本発明によれば、以下の手段が提供される：
(1) Niを 1. 0〜4. 5質量％、 Siを 0. 2〜1. 1質量％含有し、残部が Cuと不可避不 純物からなり、平均結晶粒径が 0. 2〜5. 0 mである銅合金材よりなることを特徴と する配線用電線導体、
(2) Niを 1. 0〜4. 5質量0 /0、 Siを 0. 2〜1. 1質量0 /0含有し、さらに Snを 0〜1. 0質 量0 /0、 Feを 0. 005〜0. 2質量0 /0、 Crを 0. 005〜0. 2質量0 /0、 Coを 0. 05〜2質量 %、 を0. 005〜0. 1質量0 /o、Agを 0. 005〜0. 3質量0 /0の少なくとも 1種を含有し
、残部が Cuと不可避不純物からなり、平均結晶粒径が 0. 2〜5. である銅合金 材よりなることを特徴とする配線用電線導体、
(3)前記銅合金材の銅合金が、さらに Mnを 0. 01〜0. 5質量0 /0、 Mgを 0. 05〜0.
5質量％の少なくとも 1種を含有することを特徴とする、（1)又は（2)に記載の配線用 電線導体、
(4)前記銅合金材の銅合金が、さら〖こ Znを 0. 1〜1. 5質量％含有することを特徴と する、 (1)〜（3)の 、ずれか 1項に記載の配線用電線導体、
(5)熱間押出を行うことを特徴とする（1)〜 (4)のいずれか 1項に記載の配線用電線 導体の製造方法、
(6)前記（1)〜 (4)の ヽずれか 1項に記載の配線用電線導体を複数本撚り合わせて なる配線用電線、
(7)前記（6)に記載の配線用電線の製造方法であって、銅合金に溶体化処理を施し 、所定の線径に伸線加工して得た電線導体を複数本撚り合わせ、さらに圧縮した後 、 300〜550°Cで、 1分〜 5時間時効焼鈍を行うことを特徴とする配線用電線の製造 方法、
(8)前記（6)に記載の配線用電線の製造方法であって、銅合金に溶体化処理を施し 、所定の線径に伸線カ卩ェして得た電線導体を 300〜550°Cで、 1分〜 5時間時効焼 鈍を行い、次いで複数本撚り合わせ、さらに圧縮行うことを特徴とする配線用電線の 製造方法、
(9)前記（6)に記載の配線用電線の製造方法であって、銅合金に溶体化処理を施し 、所定の線径に伸線カ卩ェして得た電線導体を 300〜550°Cで、 1分〜 5時間時効焼 鈍を行い、次いで複数本撚り合わせた後圧縮を行い、さらに歪取りのための低温焼 鈍を行うことを特徴とする配線用電線の製造方法。
[0007] 本発明の上記及び他の特徴及び利点は、下記の記載力もより明らかになるであろう 発明を実施するための最良の形態
[0008] 本発明の配線用電線導体に用いられる銅 (Cu)合金材の好ま ヽ実施の態様につ いて、詳細に説明する。まず、各合金元素の作用効果とその含有量の範囲について 説明する。
[0009] ニッケル (Ni)とケィ素（Si)は、 Niと Siの含有比を制御することによりマトリクス中に Ni— Si析出物 (Ni Si)を形成させて析出強化を行い銅合金の強度を向上させるた
2
めに含有する元素である。 Niの含有量は 1. 0〜4. 5質量％であり、 1. 2〜4. 2質量 %であることが好ましい。 Ni量が少なすぎるとその析出硬化量が小さく強度が不足し 、また、屈曲に対する耐久性に劣る。多すぎれば熱処理時に粒界析出が生じ、屈曲 に対する耐久性が劣る。
[0010] Siは質量％で計算するときは Ni含有量の約 1Z4の時に最も強化量が大きくなるこ とが知られている。本発明において、 Siの含有量は 0. 2〜1. 1質量％であり、 0. 3〜 1. 0質量％であることが好ましい。
[0011] また、本発明に用いられる銅合金材は、スズ (Sn)、鉄 (Fe)、クロム (Cr)、コバルト（ Co)、リン (P)および銀 (Ag)の少なくとも 1種を含有することが好ましい。これらの元 素は強度を向上させ屈曲に対する耐久性を向上させるという点で類似の機能を有し ているものであり、含有させる場合には、 Sn、 Fe、 Cr、 Co、 P、 Agの中力 選ばれる 少なくとも 1種を、合計量として 0. 005〜2質量％含有させることが好ましぐ 0. 01〜 1. 5質量％含有させることがより好ましい。
Snは銅に固溶し、格子を歪ませることで強度と屈曲を向上させることができる。ただ し、 Snの含有量が多すぎると導電率が低下する。よって、 Snを添加する場合の好ま しい含有範囲は 0〜1. 0質量％であり、 0. 05〜0. 2質量％であることがさらに好まし い。
Fe、 Crは Siと結合し、 Fe— Siィ匕合物、 Cr— Siィ匕合物を形成し、強度を向上させる 。また、 Niとの化合物を形成せずに Cuマトリクス中に残存する Siをトラップし、導電性 を改善する効果がある。 Fe— Siィ匕合物、 Cr— Siィ匕合物は析出硬化能が低いため、 多くの化合物を生成させることは得策ではない。また、 0. 2質量％を超えて含有する と屈曲に対する耐久性が劣化してくる。これらの観点から、 Fe、 Crを含有させる場合 の含有量は、それぞれ 0. 005-0. 2質量％であることが好ましぐそれぞれ 0. 03〜 0. 15質量％であることがより好ましい。
Coは Niと同様に Siと化合物を形成し、強度を向上させる。 Coは Niに比べて高価 であるため、本発明の好まし!/ヽ実施形態としての配線用電線導体は Cu— Ni— Si系 合金を利用している力 コスト的に許されるのであれば、 Cu—Co— Si Cu—Ni — Co— Si系を選択してもよい。 Cu— Co— Si系は時効析出させた場合に、 Cu— Ni —S係より強度、導電性ともにわずかによくなる。したがって、これらを重視する用途 には有効である。以上の観点から、 Coを含有させる場合の含有量は、 0. 05〜2質 量％であることが好ましぐ 0. 08-1. 5質量％であることがより好ましい。
Pは強度を上昇させる効果を有する。ただし多量の含有は導電率を低下させ、また 粒界析出を助長して屈曲に対する耐久性を低下させる。よって、 Pを添加する場合の 好ましい含有範囲は 0. 005-0. 1質量％、さらに好ましくは 0. 01-0. 05質量％で ある。
Agは強度を向上させると同時に結晶粒の粗大化を阻止して屈曲に対する耐久性 を改善する。 Ag含有量が 0. 005質量％未満ではその効果が充分に得られず、 0. 3 質量0 /0を超えて添加しても特性上に悪影響はないもののコスト高になる。これらの観 点から、 Agを含有させる場合の含有量は 0. 005質量％〜0. 3質量％とすることが 好ましぐ 0. 01〜0. 2質量％とすることがより好ましい。
[0012] さらに、本発明においては、マグネシウム（Mg)、マンガン（Mn)の少なくとも 1種を 含有することが好ましい。これらの元素は加熱時の脆ィ匕を防ぎ熱間加工性を改善す るという点で類似の機能を有している。特に、本発明では導体を細径ィ匕して用いるが 、素材に脆ィ匕した部分が内在している場合には細径まで伸線加工が出来ないため、 これらの元素を含有させることが好まし 、。 Mgな 、しは Mnを含有させる場合には、 Mg、 Mnの中力 少なくとも 1種を、合計量として 0. 01〜0. 5質量％含有させること が好ましぐ 0. 05〜0. 3質量％含有させることがより好ましい。
Mgの含有量は 0. 05〜0. 5質量％であることが好ましぐ 0. 09〜0. 3質量％であ ることがさらに好ましい。 0. 05質量％以下ではその効果が小さぐ 0. 5質量％を超え ると導電性を劣化させ、さらに冷間加工性を低下させ細径にまで伸線加工が出来な くなる。
Mnは 0. 01質量％未満であるとその効果が小さぐ 0. 5質量％を超えて含有して も、含有量に見合った効果が得られないば力りでなぐ導電性を劣化させ得る。よつ て、 Mnの含有量は 0. 01-0. 5質量％が好ましぐ 0. 1〜0. 35質量％とすることが より好まし 、。
[0013] さらに、本発明においては亜鉛 (Zn)を含有することが好ましい。 Znは加熱により半 田との密着力が低下することを防止する効果を有する。本発明において、 Znを含有 させることにより、導体を半田接合した際の半田の脆ィ匕を著しく改善する。本発明に おける Znの含有量は、 0. 1〜1. 5質量％が好ましぐ 0. 4〜1. 2質量％であること 力 Sさらに好ましい。 0. 1質量％より少ないと前記効果がなぐ含有量が多すぎると導 電率が低下する場合がある。
[0014] 次 、で、本発明に用いられる銅合金材の合金組織にっ 、て述べる。
本発明に用いられる銅合金材の平均結晶粒径は 0. 2〜5. O /z mである。平均結 晶粒径が 5. 0 mを超えると屈曲に対する耐久性が著しく劣るものとなる。また、平 均結晶粒径が 0. 2 m未満では再結晶が不完全であり、未再結晶粒を含む組織と なる可能性が高い。よって屈曲に対する耐久性が劣る。前記銅合金材の平均結晶粒 径は 0. 5〜4. 5 mであることが好ましい。
[0015] 更に、 Niと S もなる金属間化合物である析出物の密度は、強度と屈曲に対する 耐久性の向上の観点から、断面 1 m2あたり、好ましくは 1〜30個、さらに好ましくは 3〜20個である。また、強度と屈曲に対する耐久性の向上の観点から、 Niと S もな る金属間化合物である析出物の大きさは、好ましくは 0. 01-0. 、より好ましく は 0. 05〜0. である。また、本発明において平均結晶粒径という場合の結晶に は、これらの金属間化合物の析出物は含まれない。
[0016] 本発明の配線用電線導体は、前記銅合金材を形成する銅合金を、結晶粒径を小 さくするため好ましくは 700〜1000°C、より好ましくは 800〜950°Cに加熱して熱間 押出し、ただちに水中焼入れを行い丸棒を製造し、これを所定の直径 (線径）に伸線 加工することにより製造することができる。ここで、前記直径としては、特に制限はない 0. 05〜0. 4mm力好ましく、 0. 1〜0. 35mm力 ^より好まし!/ヽ。
従来の方法ではバッチ炉にて 900〜950°Cで 1〜2時間保持していた力 高温で 長時間の熱処理により結晶粒径が大きくなり、屈曲に対する耐久性が劣った。そのた め本発明では、好ましくは、ノツチ炉を使用せずに熱間押出により溶体ィ匕を行う。こ れにより押出後直ちに急冷することで結晶粒の粗大化を防止できる。
[0017] 本発明の配線用電線は、例えば、前記配線用電線導体を複数本撚り合わせ、さら に圧縮した後、好ましくは 300〜550°C、さらに好ましくは 350〜500°Cで、好ましく は 1分〜 5時間、さらに好ましくは 30分〜 4時間時効焼鈍を行うことで製造することが できる。
または、本発明の配線用電線は、前記配線用電線導体を複数本撚り合わせ、次い で圧縮をせずに好ましくは 300〜550°C、さらに好ましくは 350〜500°Cで、好ましく は 1分〜 5時間、さらに好ましくは 30分〜 4時間時効焼鈍を行うことで製造してもよい または、本発明の配線用電線は、前記配線用電線導体を好ましくは 300〜550°C 、さらに好ましくは 350〜500°Cで、好ましくは 1分〜 5時間、さらに好ましくは 30分〜 4時間時効焼鈍を行 ヽ、次 、で複数本撚り合わせを行うことで製造してもよ!/ヽ。
また、本発明の配線用電線は、前記配線用電線導体を好ましくは 300〜550°C、さ らに好ましくは 350〜500°Cで、好ましくは 1分〜 5時間、さらに好ましくは 30分〜 4時 間時効焼鈍を行い、次いで複数本撚り合わせ、さらに圧縮を行うことで製造してもよ い。
[0018] さらには、前記配線用電線導体を好ましくは 300〜550°C、さらに好ましくは 350〜 500°Cで、好ましくは 1分〜 5時間、さらに好ましくは 30分〜 4時間時効焼鈍を行い、 次いで複数本撚り合わせ、さらに圧縮を行った後、圧縮による歪取りを目的とした低 温焼鈍を行うことで製造してもよ!/ヽ。
前記低温焼鈍は、走間焼鈍、通電加熱、バッチ焼鈍などの通常の焼鈍方法で実施 可能である。走間焼鈍の場合は、好ましくは 300〜700°C、より好ましくは 350〜650 °Cで、好ましくは 1〜600秒間、さらに好ましくは 3〜： LOO秒間、通電加熱の場合は、 好ましくは印加電圧 1〜： LOOVで、さらに好ましくは 2〜70Vで、好ましくは 0. 2〜15 0秒間、さらに好ましくは 1〜50秒間、バッチ焼鈍の場合は、好ましくは 200〜550°C で、さらに好ましくは 250〜500°Cで、好ましくは 5〜300分間、さらに好ましくは 10〜 120分間の加熱により低温焼鈍が施される。
前記撚りあわせは好ましくは 3〜50本、さらに好ましくは 5〜30本撚り合わせる。そ れらを用い常法により電線を製造できる。
[0019] 従来はバッチ炉にて 900〜950°Cで 1〜2時間保持して溶体化を行っていた力 結 晶粒径は大きくなり、屈曲に対する耐久性が劣化した。
本発明において、結晶粒径は、溶体化前の加工率および溶体化の温度、時間を 調整することにより制御が可能である。この方法を用いれば、熱間押出を用いなくて も微細な結晶粒径を得ることも可能であり、例えば連続铸造により製造したワイヤー口 ッドを用いても本発明の配線用電線導体を製造することが可能である。
[0020] 本発明の配線用電線導体は、屈曲に対する耐久性及び強度（引張強度および圧 着強度）に優れる。また、導体を製造する際の熱間割れを防ぎ、細径に伸線加工す る時の加工性に優れる。
本発明の配線用電線導体の製造方法によれば、上述の優れた物性を有する配線 用電線導体を製造できる。
本発明の配線用電線は、導体の細径ィ匕により電線重量を低減することができ、自 動車およびロボット用その他の信号用電線として好適である。
本発明の配線用電線の製造方法によれば、上述の優れた特性を有する配線用電 線を製造できる。
以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限 定されるものではない。
実施例 1
表 1の合金成分で示される組成の合金を高周波溶解炉にて溶解し、各ビレットを铸 造した。次に、本発明例 1〜48及び比較例 1〜： L 1では、前記ビレットを 900°Cで熱間 押出して、直ちに水中焼入れを行い、丸棒を得た。次いで前記丸棒を冷間にて伸線 し、直径 0. 18mmの素線を得た。前記素線を 7本撚り合わせ、さらに圧縮して撚線と し、前記撚線を 450°Cで 2時間時効焼鈍を行った。また、本発明例 49〜51では、前 記ビレットを 900°Cで熱間押出後、直ちに水中焼入れを行い丸棒を製造し、次いで 冷間にて伸線を行い直径 0. 18mmの素線を得た。前記素線を 450°Cで 2時間時効 焼鈍を行い、 7本撚り合わせ、さらに圧縮して撚線を製造した。本発明例 52〜54で は、前記撚線にさらに 550°Cの走間焼鈍炉にて 10秒間の低温焼鈍を行ったもので ある。
比較例 12〜16では、前記ビレットを 900°Cで熱間押出して、直ちに水中焼入れを 行い、丸棒を得て、次いで前記丸棒を冷間にて伸線し、バッチ炉で 950°Cで 2時間 保持し、水中焼き入れ後、さらに冷間にて伸線し、直径 0. 18mmの素線を得た。前 記素線を 7本撚り合わせ、さらに圧縮して撚線とし、前記撚線を 450°Cで 2時間時効 焼鈍を行った。
従来例 1〜2では、特開平 6— 60722号公報の実施例 1と同様に行なった。合金を 溶解、铸造し、铸塊とした。直径 16mmまで冷間鍛造した後、 950°Cで 2時間加熱し て溶体化処理を施し、水中焼き入れを行なった。このようにして得られた焼き入れ材 を所定の直径サイズまで伸線し、素線を作製した。その後素線を 7本撚り合わせ撚線 とし、この撚線を真空中 460°Cで 2時間加熱することにより時効処理を行った。
それらにより、導体断面積 0. 13sq (mm2) ·長さ lkmの電線導体を製造した。なお 、本発明に係る電線導体は本発明例として、それ以外の電線導体は比較例、従来例 として示した。
[0022] このようにして得られた各々の電線導体について、 [1]引張強度、 [2]導電率、 [3] 結晶粒径、 [4]屈曲に対する耐久性を下記方法により調べた。各評価項目の測定方 法は以下の通りである。
[1]引張強度
JIS Z 2241に準じて 3本測定しその平均値 (MPa)を示した。なお、実用上、引 張強度が 540MPa以下であると強度が不足し、配線時に断線が生じる。
[2]導電率
四端子法を用いて、 20°C (± 1°C)に管理された恒温槽中で 2本測定しその平均値 (%IACS)を示した。なお、端子間距離は 100mmである。なお、実用上、導電率が 40%IACS以下であると電線として使用するのに必要とされる電気特性が確保出来 ない。
[3]結晶粒径
結晶粒径の測定は、 JIS H 0501 (切断法）に基づき、電線の長手方向に垂直な 面にて測定した。測定には走査型電子顕微鏡 (SEM)を用い、任意の三箇所を観察 し、得られた結晶粒径の平均値を用いた。
[4]屈曲に対する耐久性
屈曲試験は、試験サンプルである電線導体をマンドレルではさみ、線のたわみを抑 えるために下端部におもりを吊るし荷重を掛けた。この状態で左右に 30度ずつ折り 曲げ、破断するまでの折り曲げ回数をそれぞれの試料について測定した。なお、回 数は一往復を一回と数え、曲げを 100回 Z分の速さで付与した。マンドレルの半径 は φ 30mm,おもりは 200gとした。また、破断するまでの折り曲げ回数の計測は、試 料の下端部に吊るしたおもりが落下したときに破断したものとした。屈曲回数が 100 万回を超えても破断しな力つた場合は試験を中止し、結果を 100万回以上とした。 結果を表 1に示す。なお、表 1の製造工程の欄は、素線を得た後の工程を示す。
[0023] [表 1] 表 1
合金成分 (mass¾) 結晶粒径 引張強さ 導電率 屈曲回数
製造工程
Ni Si その他 Cu C jt/ m) ( Pa) (%IACS) (万回） 本発明例， 1.2 0.28 残 2.6 545 72.9 100以上 本発明例 2 1.8 0.42 残 3.0 570 64.2 100以上 本発明例 3 2.3 0.55 残 3.7 603 59.1 100以上 本発明例 4 2.5 0.59 残 2.2 665 56.7 100以上 本発明例 5 3.0 0.70 残 1.2 703 51.8 100以上 本発明例 6 4.2 0.92 残 4.0 756 41 6 100以上 本発明例 7 1.3 0.29 残 4.6 542 70.2 100以上 本発明例 8 1.6 0.36 残 3.7 561 65.9 100以上 本発明例 9 2.2 0.52 残 2.6 581 59.8 100以上 本発明例 10 2.6 0.55 残 4.0 623 52.6 100以上 本発明例 2.9 0.67 残 3.4 632 52.4 100以上 本発明例 1 2 3.4 0.77 3.0 655 47.8 100以上 本発明例 13 1.8 0.43 Sn:0.46 残 2.2 621 50.4 1 00以上 本発明例 14 2.3 0.55 Sn;0.18 残 1 .9 659 53.6 1 00以上 本発明例 1 5 2.8 0.63 Sn:0.20 残 2.4 700 47.6 以上 本発明例 16 3.5 0.77 Sn:0.1 1 残 1 .0 733 44.1 100以上 本発明例 1フ 1.5 0.34 Sn:0.63 残 2.0 606 47.9 100以上 本発明例 1 8 2.4 0.55 Sn:0.24 残 2.8 649 50.2 100以上 本発明例 1 9 2.8 0.58 Sn:0.22 残 3.4 674 45.4 100以上 本発明例 20 3.2 0.72 Sn:0.09 残 3.2 662 47.1 100以上 本発明例 21 4.2 0.95 Sn:0.13 残 2.6 732 40 4 100以上 本発明例 22 2.5 0.61 Fe:0.15 残 2.2 681 45.2 100以上 本発明例 23 1.6 0.42 Cr:0.14 残 2.2 584 58.8 100以上
撚線一 本発明例 24 3.0 0.73 Cr:0.05 残 2.5 678 44.2 1 00以上
圧縮一 本発明例 25 1.2 0.59 Co:1.20 残 2.5 686 40.フ 1 00以上
焼鈍 本発明例 26 2.6 0.68 Co:0.34 残 2.7 フ 01 44.8 以上 本発明例 27 2.8 0.66 P:0.01 残 2.2 657 44.2 100以上 本発明例 28 2.6 0.59 P:0.05 残 1.9 645 43.7 100以上 本発明例 29 1.8 0.41 Ag:0.19 残 3.3 581 55.1 100以上 本発明例 30 3.8 0.93 Ag:0.02 残 3.0 708 46.0 100以上 本発明例 31 3.2 0.76 Sn:0.20、 Co:0.24 残 1.6 655 43.9 100以上 本発明例 32 1.6 0.39 Sn:0.71 , P:0.08 残 2.2 589 40.1 100以上 本発明例 33 2.4 0.58 Mg:0.08 残 2.7 660 47.8 100以上 本発明例 34 2.5 0.58 :0.1 残 2.2 668 44.8 1 00以上 本発明例 35 1.5 0.33 Mn:0.1 1 残 3.0 543 53.3 1 00以上 本発明例 36 1.7 0.41 Mn:0.33 残 2.7 562 42.5 1 00以上 本発明例 37 3.0 0.70 Sn:0.43、As:0.12、Ms:0.1 1 残 1 .9 694 43.6 以上 本発明例 38 4.1 0.96 Fe:0.08、 Cr:0.10、 Mg:0.04、 Mn:0.09 残 2.5 751 42.4 以上 本発明例 39 2.5 0.57 Fe:O.1O、P:0.O5、Mg:O.O6 残 2.5 650 40.9 100以上 本発明例 40 1.0 0.22 Zn:1.21 残 2.7 525 60.6 100以上 本発明例 41 2.8 0.67 Zn:0.35 残 3.0 663 44.9 100以上 本発明例 42 3.9 0.88 Zn:0.67 残 3.0 702 41.0 100以上 本発明例 43 2.0 0.47 Fe:0.05. Zn:1.10 残 2.7 631 47 7 100以上 焼撚圧 本発明例 44 2.2 0.52 Sn:0.20、Mg:0.33、Zn:0.62 残 3.0 745 44.1 100以上 飩線縮 本発明例 45 2.4 0.53 Sn:O.18、Mg:O.12、Zn:1.20 残 3.4 721 47.3 100以上 本発明例 46 2.3 0.52 Sn:0.15、 MffO.1 K Zn:0.52 残 1.9 693 49.5 1 00以上 本発明例 47 1.8 0.40 Sn:0.32、Mg:0.08、Zn:0.66 残 3.2 664 50.1 1 00以上 本発明例 48 2.6 0.66 Sn:0.68、 Cr:0.1 1、 Mn:0.12、 Zn:0.33 残 1.9 671 45.フ 100以上 本発明例 49 2.3 0.55 残 3.7 675 58.8 100以上 焼鈍— 本発明例 50 2.3 0.55 Sn:0.18 残 1.8 729 53.2 100以上 撚線→ 本発明例 51 2.3 0.52 Sn:0.15、Mg:0.1 1、Zn:0.52 残 1.9 758 49.4 100以上 圧縮 本発明例 52 2.3 0.55 残 3.6 612 59.0 100以上 本発明例 53 2.3 0.55 Sn:0.18 残 1 .9 641 53.2 1 00以上 本発明例 54 2.3 0.52 Sn:0.15、 Mg:0.1 K Zn:0.52 残 1.8 659 49.1 100以上 低 S焼純 比較例 1 0.8 0.30 残 3.2 485 65.8 89.8 比較例 2 4.7 1.03 残 3.0 671 39.0 フ 7.9 比較例 3 1.2 0.10 残 4.6 478 59.9 86.4 比較例 4 2.3 1.30 残 2.4 521 44.2 95.3
2.3 0.53 Sn:1.20 残 3.7 722 34.7 100以上 比較例 6 2.1 0.50 Fe:0.51 残 2.5 689 41.0 98.8 比較例 7 2.5 0.56 0:0.66 残 2.2 670 40.4 95.4
撚 比較例 8 3.6 0.85 P:0.38 fe
残 2.7 691 23.9 78.2
圧縮— 比較例 9 2.4 0.54 Mg:0.55 残 途中斷線
焼鈍 比較例 10 2.7 0.65 Mn:0.67 残 2.2 682 29.1 1 00以上 比較例 1 1 2.3 0.54 Zn:1.82 残 2.5 692 38.9 1 00以上 比較例 12 1.8 0.40 残 7.0 527 62.9 34.5 比較例 13 2.4 0.54 残 15.0 588 56.3 88.5 比較例 14 0.8 0.40 Sn:0.14 残 24.0 481 66.5 72.2 比較例 15 3.6 0.83 Sn:0.20 残 45.0 701 43.0 87.3 比較例 16 2.5 1.00 Sn:0.17 残 8.0 538 48.0 79.1 従来例 1 1.6 0.6 残 6.5 553 61.6 97.3 燃線一 従来例 2 2 4 0.6 残 7.5 486 59.6 87.4 焼鈍 [0024] 表 1中、比較例 1〜4および比較例 12〜13は、前記（1)項に係る発明（本発明例 1 〜12、 49、 52)の比較例であり、比較例 5〜8および比較例 14〜16は、前記（2)項（ 本発明例 13〜32、 50、 53)に係る発明の比較例であり、比較例 9〜： LOは、前記（3) 項に係る発明（本発明例 33〜39)の比較例であり、比較例 11は、前記 (4)項に係る 発明（本発明例 40〜48、 51、 54)の比較例である。
表 1に示すように、本発明例は、いずれも屈曲回数が 100万回を超えても破断せず 、また、引張強度および導電率も実用上満足するレベルを上回る優れた特性を有す ることがわ力る。さらに、一般に端子の電線への圧着強度は、電線の引張強度にほ ぼ比例する (圧着強度は引張強度の約 70%〜約 80%)ため、引張強度を強くすれ ば圧着強度の強!、電線を得ることができる。
すなわち、本発明例によれば、屈曲に対する耐久性および強度（引張強度および 圧着強度）に優れた電線を容易に得ることができる。
これに対し、 Niが少ない比較例 1は、引張強度と屈曲に対する耐久性が劣った。 Niが多 、比較例 2は、導電率と屈曲に対する耐久性が劣った。
Siが少な 、比較例 3は、引張強度と屈曲に対する耐久性が劣った。
Siが多 、比較例 4は、屈曲に対する耐久性が劣った。
Sn、 Fe、 Cr、 Pが多い比較例 5〜8は、導電率または屈曲に対する耐久性が劣つ た。
Mgが多い比較例 9は、途中断線した。
Mn、 Znが多い比較例 10、 11は、導電率が劣った。
結晶粒径が大き!/、比較例 12〜16は、屈曲に対する耐久性が劣った。
結晶粒径が大きい従来例 1、 2は、屈曲に対する耐久性が劣った。
実施例 2
[0025] 表 1の合金組成の本発明例の一部について、素線のさらなる細径ィ匕を評価した。
具体的には、表 2の合金成分で示される組成の合金を高周波溶解炉にて溶解し、各 ビレットを铸造した。次に、前記ビレットを 900°Cで熱間押出して、直ちに水中焼入れ を行い、丸棒を得た。次いで前記丸棒を冷間にて伸線し、直径 0. 05mmまで伸線を 行った。長さ約 3000km伸線を行い、断線する回数をカウントした。その際、明らかに 脆ィ匕以外の要因で断線したものについてはカウントから除外した。
結果を表 2に示す。
[表 2] 表 2
Figure imgf000013_0001
[0027] 表 2〖こ示すよう〖こ、本発明例 33〜36は、いずれも直径 0. 05mmまで伸線を行って も破断せず、銅合金の組成としては細径ィ匕された電線 (素線）に適したものであること がわかる。一方、 Mg、 Mnを含有しない本発明例 2〜4は、断線が生じており、例え ば直径 0. 1mm以下に細径ィ匕された電線（素線）を得るためには、 Mg、 Mnを適量 含有させることが有効であることがゎカゝる。
実施例 3
[0028] 表 1の合金組成の本発明例の一部について、素線の半田接合強度を評価した。具 体的には、表 3の合金組成となるようにして銅合金を铸造し、 900°Cで熱間押出して 溶体化材丸棒を作製した。この丸棒を直径 1. Ommまで伸線した後、 450°Cで 2時間 時効処理を行った電線導体試料 (長さ lkm)を作成した。各電線導体試料の長さ 5m mが内径 3. Ommの銅管内に入るように入れて、その隙間を半田（Sn、 Pbの共晶半 田）で埋め、 150°Cで 2時間加熱を行った。そののち銅管力も素線を引き抜くのに必 要な荷重を測定して、これを半田接合強度とした。数値が高い方が半田との密着性 が良いと言える。各試料につき 3回の半田接合強度測定を行い、その平均値を表 3 に示した。
[0029] [表 3] 表 3
Figure imgf000014_0001
[0030] 表 3に示すように、本発明例 40〜42は、半田接合強度がいずれも 100N以上であ り、実用上、部品組み立て時や機器への搭載後などの振動によって接合部が外れる 可能性のない値となった。一方、 Znを含有しない本発明例 1、 5、 6は、半田接合強 度がいずれも 100N未満となった。よって、半田接合強度（半田との密着性)を高めた 電線を得るためには、 Znを適量含有させることが有効であることがわかる。
産業上の利用可能性
[0031] 本発明の配線用電線導体は、屈曲に対する耐久性に優れ、かつ、強度（引張強度 および圧着強度）、導電性にも優れるので、自動車およびロボットの信号用電線等に 用いられる配線用電線導体に好適に用いることができる。
[0032] 本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明 を説明のどの細部においても限定しょうとするものではなぐ添付の請求の範囲に示 した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
[0033] 本願は、 2005年 12月 7日に日本国で特許出願された特願 2005— 354061、 200 6年 4月 11日に日本国で特許出願された特願 2006— 109192、及び 2006年 12月 1日に日本国で特許出願された特願 2006— 326369に基づく優先権を主張するも のであり、これらはいずれもここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として 取り込む。

Claims

請求の範囲
[1] Niを 1. 0〜4. 5質量％、 Siを 0. 2〜1. 1質量％含有し、残部が Cuと不可避不純 物からなり、平均結晶粒径が 0. 2〜5. 0 mである銅合金材よりなることを特徴とす る配線用電線導体。
[2] Niを 1. 0〜4. 5質量0 /0、 Siを 0. 2〜1. 1質量0 /0含有し、さらに Snを 0〜1. 0質量
%、 Feを 0. 005〜0. 2質量0 /0、 Crを 0. 005〜0. 2質量0 /0、 Coを 0. 05〜2質量0 /0 、 を0. 005〜0. 1質量0 /o、Agを 0. 005〜0. 3質量0 /0の少なくとも 1種を含有し、 残部が Cuと不可避不純物力 なり、平均結晶粒径が 0. 2〜5. である銅合金 材よりなることを特徴とする配線用電線導体。
[3] 前記銅合金材の銅合金が、さらに Mnを 0. 01〜0. 5質量0 /0、 Mgを 0. 05〜0. 5 質量％の少なくとも 1種を含有することを特徴とする、請求項 1又は 2に記載の配線用 電線導体。
[4] 前記銅合金材の銅合金が、さらに Znを 0. 1〜1. 5質量％含有することを特徴とす る、請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の配線用電線導体。
[5] 熱間押出を行うことを特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の配線用電線 導体の製造方法。
[6] 請求項 1〜4の ヽずれか 1項に記載の配線用電線導体を複数本撚り合わせてなる 配線用電線。
[7] 請求項 6に記載の配線用電線の製造方法であって、銅合金に溶体化処理を施し、 所定の線径に伸線加ェして得た電線導体を複数本撚り合わせ、さらに圧縮した後、 300〜550°Cで、 1分〜 5時間時効焼鈍を行うことを特徴とする配線用電線の製造方 法。
[8] 請求項 6に記載の配線用電線の製造方法であって、銅合金に溶体化処理を施し、 所定の線径に伸線カ卩ェして得た電線導体を 300〜550°Cで、 1分〜 5時間時効焼鈍 を行い、次いで複数本撚り合わせ、さらに圧縮行うことを特徴とする配線用電線の製 造方法。
[9] 請求項 6に記載の配線用電線の製造方法であって、銅合金に溶体化処理を施し、 所定の線径に伸線カ卩ェして得た電線導体を 300〜550°Cで、 1分〜 5時間時効焼鈍 を行い、次いで複数本撚り合わせた後圧縮を行い、さらに歪取りのための低温焼鈍 を行うことを特徴とする配線用電線の製造方法。
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