WO2014125677A1 - 銅合金線、銅合金撚線、被覆電線、及び端子付き電線 - Google Patents

銅合金線、銅合金撚線、被覆電線、及び端子付き電線 Download PDF

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明子 井上
西川　太一郎
鉄也 桑原
美里 草刈
啓之 小林
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住友電気工業株式会社
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a copper alloy wire, a copper alloy stranded wire, a coated wire using the copper alloy wire or the copper alloy stranded wire as a conductor, and a terminal-equipped wire provided with the coated wire.
  • the present invention relates to a copper alloy wire that is extremely fine and has excellent strength and high electrical conductivity.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-016284
  • Patent Document 1 a copper alloy containing at least one selected from Mg, Ag, Sn, and Zn in a specific range of content has a coldness of 99% or more.
  • An automobile electric wire conductor is disclosed in which a plurality of hard wires whose mechanical properties such as tensile strength, longitudinal elastic modulus, electrical conductivity, and the like are improved by drawing at a degree of processing are twisted together.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-016284
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a copper alloy wire that is an ultrathin wire and has excellent strength and high electrical conductivity. Another object of the present invention is to provide a copper alloy stranded wire formed by twisting a plurality of the copper alloy wires. Furthermore, another object of the present invention is to provide a covered electric wire using the copper alloy wire or the copper alloy twisted wire as a conductor, and an electric wire with a terminal provided with the covered electric wire.
  • the inventors of the present invention have found that a copper alloy wire having a high strength and high electrical conductivity and excellent elongation can be obtained by making the copper alloy into a specific composition and performing a specific heat treatment after the drawing. Got.
  • the present invention is based on this finding.
  • the copper alloy wire of the present invention is a copper alloy wire used for a conductor, and contains Fe of 0.4% by mass to 1.5% by mass and Ti of 0.1% by mass to 1.0% by mass.
  • the balance consists of Cu and impurities.
  • the copper alloy wire of the present invention is made of Cu—Fe—Ti alloy and has high strength, and the conductivity is high because the additive element is in a specific range.
  • the copper alloy wire of the present invention is subjected to a specific heat treatment after drawing in order to improve the elongation.
  • the copper alloy having a specific composition can maintain high strength even after being held at a high temperature for a long time.
  • one or more additional elements selected from Mg, Sn, Ag, In, Sr, Zn, Ni, Al and P are further added in a total amount of 0.01% by mass or more and 0%.
  • the form which contains 0.5 mass% or less is mentioned.
  • the tensile strength can be improved by containing one or more of the above additive elements.
  • Mg and Sn are less likely to decrease in electrical conductivity and have a high effect of improving tensile strength.
  • the copper alloy wire of the present invention As one form of the copper alloy wire of the present invention, a form in which Fe / Ti (mass ratio) is 0.5 or more and 5.5 or less can be mentioned.
  • the tensile strength and electrical conductivity of a copper alloy wire are basically determined by the precipitation of a compound of Fe and Ti. Therefore, the mass ratio of Fe and Ti becomes important, and the tensile strength and the conductivity can be improved by the above mass ratio.
  • One form of the copper alloy wire of the present invention is a form having an elongation of 5% or more.
  • the elongation is 5% or more, it can be suitably used for a conductor material of an electric wire that requires impact resistance and bending characteristics.
  • the elongation is 5%, it is difficult to break the wire when it is routed.
  • the copper alloy wire of the present invention As one form of the copper alloy wire of the present invention, a form having an electrical conductivity of 60% IACS or more and a tensile strength of 450 MPa or more can be mentioned.
  • the electrical conductivity is 60% IACS or higher and the tensile strength is 450 MPa or higher, it can be suitably used as a conductor material for electric wires that require impact resistance and bending characteristics.
  • the tensile strength is 450 MPa or more, it is difficult to break, and when the terminal is crimped, the crimped state can be maintained for a long time.
  • the form whose wire diameter is less than 0.3 mm is mentioned. Since the wire diameter of the copper alloy wire is an extra fine wire of less than 0.3 mm, the weight of the copper alloy wire can be reduced.
  • the copper alloy wire of the present invention can be used as a single wire, but can be a stranded wire.
  • the copper alloy stranded wire of the present invention includes a form in which a plurality of the copper alloy wires of the present invention are twisted together.
  • the copper alloy stranded wire of the present invention substantially maintains the characteristics of the copper alloy wire of the present invention constituting the strand, has high strength and high conductivity, and is excellent in elongation. Since the copper alloy wire of the present invention is excellent in elongation, it is difficult to break when twisting the copper alloy wire. Further, by twisting together a plurality of the copper alloy wires of the present invention, mechanical properties such as impact resistance and bending properties as a whole stranded wire can be improved as compared with the case of a single wire.
  • the copper alloy twisted wire of the present invention As one form of the copper alloy twisted wire of the present invention, a form subjected to compression processing can be mentioned. By compressing the entire stranded wire, the stability of the stranded wire shape is increased. Moreover, the porosity which occupies for the cross-sectional area of a strand wire can be reduced.
  • the cross-sectional area of the copper alloy twisted wire may be mentioned embodiment is 0.03 mm 2 or more 0.5 mm 2 or less.
  • the cross-sectional area of the stranded wire is 0.03 mm 2 or more, terminal crimping is reliably performed, and when the cross-sectional area of the stranded wire is 0.5 mm 2 or less, the weight of the stranded wire can be reduced.
  • the above-described copper alloy wire of the present invention and the copper alloy twisted wire of the present invention can be suitably used as a conductor of an electric wire.
  • the coated electric wire of the present invention there is an embodiment in which an insulating coating layer is provided on the outside of the conductor, and the conductor is the copper alloy wire of the present invention or the copper alloy twisted wire of the present invention.
  • the coated electric wire of the present invention has high strength and high electrical conductivity by providing the conductor with the copper alloy wire or copper alloy twisted wire of the present invention having high strength and high electrical conductivity and excellent elongation as described above. It has excellent elongation and excellent impact resistance and bending properties.
  • the above-described covered electric wire of the present invention can be suitably used for an electric wire with a terminal.
  • a form provided with the above-mentioned covered electric wire of the present invention and the terminal part with which the end of this covered electric wire was equipped as an electric wire with a terminal of the present invention is mentioned.
  • the electric wire with terminal of the present invention has high strength and high conductivity, excellent elongation, and excellent elongation by including the coated electric wire of the present invention having high strength and high conductivity and excellent elongation as described above. Has impact resistance and bending characteristics.
  • the copper alloy wire, copper alloy twisted wire, covered wire, and electric wire with terminal of the present invention have high strength and high electrical conductivity, and are excellent in elongation.
  • the copper alloy constituting the copper alloy wire of the present invention contains pure Cu as a main component (base material), and contains 0.4% to 1.5% Fe and 0.1% to 1.0% Ti.
  • Fe When Fe is contained in an amount of 0.4% or more, a copper alloy wire having excellent strength can be obtained.
  • the content of Fe is preferably 0.45% or more and 1.3% or less, and more preferably 0.5% or more and 1.1% or less.
  • Ti When Ti coexists with Fe, conductivity and strength are improved. By containing 0.1% or more of Ti, a copper alloy wire having excellent strength can be obtained. The greater the Ti content, the higher the strength of the copper alloy wire, but on the other hand, the conductivity is lowered, or disconnection is likely to occur during wire drawing, so 1.0% or less.
  • the Ti content is preferably 0.1% or more and 0.7% or less, and more preferably 0.1% or more and 0.5% or less.
  • the copper alloy wire of the present invention is excellent in strength and electrical conductivity.
  • the mass ratio of Fe to Ti (Fe / Ti) is set to 0.5 or more, a compound of Fe and Ti can be appropriately precipitated, and the conductivity is improved.
  • Fe / Ti is set to 5.5 or less because the conductivity decreases when Fe is excessive.
  • Fe / Ti is preferably 0.7 or more and 5.3 or less, and more preferably 0.9 or more and 5.1 or less.
  • the strength can be improved by containing one or more additive elements selected from Mg, Sn, Ag, In, Sr, Zn, Ni, Al, and P.
  • Mg and Sn have little decrease in conductivity and can improve strength. Although other elements have a large decrease in conductivity, the effect of improving the strength is high.
  • These additive elements may be contained singly or in combination of two or more, and the total content is preferably 0.01% or more and 0.5% or less. If the total content of these elements exceeds 0.5%, the strength of the copper alloy wire will increase, but the electrical conductivity will decrease, and breakage will easily occur during wire drawing. When the total content of these elements is less than 0.01%, the effect of improving the strength by adding each element cannot be sufficiently obtained.
  • Mg is preferably 0.01% or more and 0.3% or less, and more preferably 0.01% or more and 0.15% or less.
  • Sn 0.02% to 0.3%
  • Ag 0.002% to 0.15%
  • Sr 0.005% to 0 0.08% or less
  • Zn 0.005% to 0.15%
  • Ni 0.005% to 0.15%
  • Al 0.005% to 0.15%
  • P 0.002% More than 0.008% is mentioned.
  • the total content is 0.025% or more and 0.3% or less.
  • the copper alloy wire of the present invention has high strength and high electrical conductivity, preferably has a tensile strength of 450 MPa or more and an electrical conductivity of 60% IACS or more.
  • the tensile strength and conductivity can be changed depending on the type and content of the additive element and the production conditions (the degree of wire drawing, the temperature of heat treatment, etc.). For example, when the additive element is increased or the wire drawing workability is increased (the wire diameter is reduced), the tensile strength tends to be high and the conductivity tends to be small. The higher the tensile strength and electrical conductivity, the better.
  • the upper limit of tensile strength is about 650 MPa in consideration of the balance between elongation and strength
  • the upper limit of electrical conductivity is considered in consideration of the limit of increase in electrical conductivity due to precipitation of additive elements.
  • the copper alloy wire of the present invention is excellent in elongation, and it is preferable that the elongation satisfies 5% or more.
  • the elongation can be changed by applying a specific heat treatment after the drawing. For example, if annealing is performed as a heat treatment to increase the annealing temperature or lengthen the annealing time, the elongation tends to increase. Specific annealing conditions will be described later. The higher the elongation, the better the impact resistance and the bending properties, but the upper limit of the elongation is about 20% considering the balance between the elongation and the strength.
  • the copper alloy wire of this invention can change a wire diameter by adjusting suitably the workability (cross-sectional reduction rate) at the time of wire drawing.
  • a wire diameter can mention the extra fine wire below 0.3 mm.
  • the copper alloy wire of the present invention is excellent in the tensile strength, electrical conductivity, and elongation even when the wire diameter is an ultrafine wire having a diameter of less than 0.3 mm.
  • the copper alloy wire of the present invention can have various cross-sectional shapes depending on the die shape during wire drawing.
  • a round line having a circular cross section is typical.
  • examples of the cross-sectional shape include various shapes such as an elliptical shape, a polygonal shape such as a rectangle or a hexagon.
  • the wire diameter is the maximum length in the cross section (ellipse: long diameter, rectangle or hexagon: diagonal).
  • the copper alloy wire of the present invention is a twisted wire obtained by twisting a plurality of wires (copper alloy twisted wire of the present invention), a conductor further excellent in impact resistance and bending characteristics can be obtained.
  • the number of twists is not particularly limited.
  • this copper alloy stranded wire is compressed to form a compressed wire, the stability of the stranded wire shape is enhanced.
  • the porosity which occupies for the cross-sectional area of a twisted wire can be reduced, a wire diameter can be made smaller than the state twisted together, and weight reduction of a twisted wire can be achieved.
  • Sectional area of the stranded wire is preferably 0.03 mm 2 or more 0.5 mm 2 or less.
  • the copper alloy wire of the present invention and the copper alloy twisted wire of the present invention can be used for conductors of electric wires. It can also be used as a covered electric wire having an insulating coating layer on the outside of the conductor.
  • the insulating material constituting the insulating coating layer include polyvinyl chloride (PVC), a non-halogen resin, a material excellent in flame retardancy, and the like.
  • the thickness of the insulating coating layer can be appropriately selected in consideration of desired insulation strength, and is not particularly limited.
  • the said covered electric wire of this invention can be utilized suitably for an electric wire with a terminal.
  • the electric wire with terminal of the present invention typically includes an electric wire including one or more covered electric wires of the present invention, and a terminal portion is attached to an end of each electric wire.
  • Each said electric wire is connected to connection objects, such as an electric equipment, via the said terminal part.
  • the electric wire with a terminal of the present invention may include an electric wire group in which a plurality of electric wires are collectively attached to one terminal portion, in addition to an embodiment in which one terminal portion is provided for each electric wire.
  • Examples of the shape of the terminal part include a male type and a female type, and the connection between the terminal part and the conductor of the covered electric wire includes a crimping type for crimping the conductor, a molten type for connecting a molten conductor, and the like.
  • crimping type for crimping the conductor
  • molten type for connecting a molten conductor
  • the copper alloy wire of the present invention can typically be produced by the following production method.
  • This manufacturing method is a method for manufacturing a copper alloy wire used for a conductor, and includes the following continuous casting step, solution treatment step, wire drawing step, and heat treatment step.
  • Continuous casting process A process of producing a cast material by continuously casting a molten copper alloy having the above specific composition.
  • Solution treatment step a step of subjecting the cast material to a solution treatment to produce a solid solution wire.
  • Wire drawing process A process of producing a wire drawing material by drawing the solid solution wire.
  • Heat treatment step a step of subjecting the wire drawing material to a specific heat treatment described later.
  • a casting material made of a copper alloy having the above specific composition is prepared.
  • continuous casting can be suitably used.
  • a casting material as one form for forming a solid solution material in a supersaturated solid solution state in which the additive element is sufficiently dissolved in Cu, quenching in this continuous casting process can be mentioned.
  • the cooling rate at the time of casting can be selected suitably, 5 degrees C / sec or more is preferable.
  • a continuous casting apparatus having a water-cooled copper mold a forced water cooling mechanism or the like is used, rapid cooling at the cooling rate as described above can be facilitated.
  • the continuous casting include a form using a movable mold such as a belt-and-wheel method and a form using a frame-shaped fixed mold.
  • the cast material obtained by the above continuous casting is subjected to plastic working such as swaging and rolling subsequent to casting.
  • the plastic working is preferably performed at a processing temperature of 150 ° C. or less and a processing degree of 50% or more and 90% or less.
  • the cast material obtained by the continuous casting process (which may or may not be quenched as described above) or a wire material that has undergone plastic working
  • a solution treatment is performed to prepare a solid solution wire.
  • the heating temperature is 850 ° C. or more and 950 ° C. or less
  • the holding time is 5 minutes or more and 3 hours or less
  • the cooling rate is 10 ° C./sec or more.
  • a wire drawing process is performed on the solid solution material that has been rapidly cooled in the continuous casting process or the solid solution wire material that has undergone solution treatment to produce a wire drawing material having a final wire diameter.
  • the wire drawing (typically cold) is performed over a plurality of passes until the final wire diameter is reached.
  • the degree of processing of each pass may be appropriately adjusted in consideration of the composition, final wire diameter, and the like.
  • Heat treatment process A specific heat treatment is applied to the wire drawing material that has been drawn to the final wire diameter to precipitate a compound of Fe and Ti from a supersaturated solid solution state.
  • the heat treatment temperature is 350 ° C. or more and 550 ° C. or less, and the holding time is 30 minutes or more, so that the precipitate can be sufficiently precipitated.
  • a heat treatment temperature may be selected according to desired characteristics.
  • the heat treatment temperature is more preferably 400 ° C. or more and 500 ° C. or less, and the holding time is more preferably 30 minutes or more and 40 hours or less. The longer the heat treatment holding time, the more precipitates can be deposited, so that the electrical conductivity may be improved.
  • the heat treatment is preferably performed after the wire drawing process.
  • the copper alloy wire of the present invention having the above specific composition, having a conductivity of 60% IACS or more, a tensile strength of 450 MPa or more, and an elongation of 5% or more is obtained.
  • the copper alloy twisted wire of the present invention can be produced by twisting a plurality of the copper alloy wires of the present invention.
  • the copper alloy twisted wire may be compressed to form a compressed wire.
  • it is preferable to perform the heat treatment step on the twisted wire because twisting of the twisted wire is difficult to return.
  • a plurality of wire drawing materials that have been drawn to the final wire diameter in the wire drawing step are twisted to form a stranded wire, and the heat treatment is performed on the stranded wire.
  • a plurality of the copper alloy wires subjected to the heat treatment may be twisted together or may be further heat treated after twisting.
  • the coated electric wire of the present invention can be manufactured.
  • the method for forming the insulating coating layer include extrusion coating and coating by powder coating.
  • a terminal portion is attached to the end portion of the above-described covered electric wire of the present invention, and typically, the electric wire with terminal of the present invention can be manufactured by bundling a plurality of covered electric wires with terminals. Examples of the conductor and the terminal portion include peeling off a part of the insulating coating layer of the covered electric wire to expose the conductor and crimping.
  • the copper alloy wire was manufactured as follows. A copper alloy having a purity of 99.99% or more and a master alloy containing each additive element were prepared, put into a high-purity carbon crucible, and melted in a vacuum in a continuous casting apparatus to produce a mixed molten metal having the composition shown in Table 1. . A cast material having a circular cross section with a wire diameter of ⁇ 16 mm was produced by continuous casting using the obtained mixed molten metal and a high purity carbon mold. The obtained cast material was swaged to a wire diameter of ⁇ 12 mm (processing temperature: room temperature, processing degree: 25%), and then subjected to a solution treatment at 950 ° C. ⁇ 1 h to produce a solid solution wire. Thereafter, the solid solution wire was drawn to a wire diameter of 0.16 mm to produce a drawn wire, and the heat treatment (annealing) shown in Table 2 was performed.
  • a copper alloy having a purity of 99.99% or more and a master alloy containing each additive element were prepared, put
  • the obtained copper alloy wire was examined for tensile strength (MPa), conductivity (% IACS), and elongation (breaking elongation (%)).
  • MPa tensile strength
  • % IACS conductivity
  • elongation breaking elongation
  • % IACS conductivity
  • Sample Nos. 1-2, 2-7, 8-2, 9-2 which are made of a copper alloy having a specific composition and subjected to a specific heat treatment (annealing) after wire drawing, 10-2, 11-2, and 12-14 have a tensile strength of 450 MPa or more, an electrical conductivity of 60% IACS or more, an elongation of 5% or more, high strength and high electrical conductivity, and excellent elongation. .
  • a specific heat treatment annealing
  • the tensile strength is lowered, it has a strength that can be suitably used for a conductor material of an electric wire that requires impact resistance and bending characteristics. That is, because the copper alloy has a specific composition, high strength can be maintained even when heat treatment is performed, and elongation is excellent while having high strength and high conductivity.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
  • the composition of the copper alloy, the wire diameter of the copper alloy wire, solution treatment, heat treatment conditions, and the like may be changed within a specific range.
  • the copper alloy wire of the present invention and the copper alloy twisted wire of the present invention are lightweight, have high strength and high conductivity, and are desired to have excellent impact resistance and bending characteristics, such as automobiles and airplanes.
  • the present invention can be suitably used for conductors of electric wires that are used in the arrangement structure of various electric equipment such as transport equipment such as industrial robots and control equipment such as industrial robots.
  • the covered electric wire of the present invention and the electric wire with a terminal of the present invention are electric equipments in various fields in which weight reduction is desired, in particular, a vehicle routing structure in which further weight reduction is desired in order to improve fuel consumption. Can be suitably used.

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Abstract

　高強度・高導電率で伸びにも優れる極細の銅合金、銅合金撚線、銅合金線や銅合金撚線を備える被覆電線、端子付き電線を提供することを目的とする。導体に利用される銅合金線であって、Ｆｅを０．４質量％以上１．５質量％以下、Ｔｉを０．１質量％以上１．０質量％以下含有し、残部がＣｕ及び不純物からなる。

Description

銅合金線、銅合金撚線、被覆電線、及び端子付き電線
　本発明は、自動車等に配策される電線の導体に用いられる銅合金線、銅合金撚線、この銅合金線や銅合金撚線を導体とする被覆電線、この被覆電線を備える端子付き電線に関する。特に、極細であって、高強度・高導電率を有しながら伸びにも優れる銅合金線に関する。
　従来、自動車等の配策に用いられる電線導体の構成材料は、導電性に優れた銅や銅合金といった銅系材料が主流である。引張強度等の機械的特性を向上させるために種々の研究がなされている（例えば、特開２００８－０１６２８４号公報（特許文献１）を参照）。
　特開２００８－０１６２８４号公報（特許文献１）には、Ｍｇ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎから選択されるいずれか１種を特定範囲の含有量で含有させた銅合金に、９９％以上の冷間加工度で伸線加工を施すことで引張強度、縦弾性係数、導電率等の機械的特性を高めた硬質素線を、複数本撚り合わせてなる自動車用電線導体が開示されている。
特開２００８－０１６２８４号公報
　昨今、自動車の高性能化や高機能化が急速に進められてきており、車載される各種の電気機器、制御機器などの増加に伴い、これらの機器に使用される電線も増加傾向にある。一方、近年、環境対応のために自動車等の搬送機器の燃費を向上するべく、軽量化が強く望まれている。
　電線の軽量化のために、例えば線径０．３ｍｍ未満といった極細線の電線が望まれる。極細線の電線は、配策時の衝撃によって断線する虞がある。従って、優れた耐衝撃性や屈曲特性を有する必要があり、十分な伸びを有する銅合金線の開発が望まれる。特開２００８－０１６２８４号公報（特許文献１）に記載される電線導体は、引張強度に優れる反面、伸びに改善の余地がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、極細線であって、高強度・高導電率を有しながら伸びにも優れる銅合金線を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記銅合金線を複数本撚り合わせてなる銅合金撚線を提供することにある。更に、本発明の別の目的は、上記銅合金線や銅合金撚線を導体とする被覆電線、この被覆電線を備える端子付き電線を提供することにある。
　本発明者らは、銅合金を特定の組成とすると共に、伸線後に特定の熱処理を施すことで、高強度・高導電率を有しながら伸びにも優れる銅合金線が得られるとの知見を得た。本発明は、この知見に基づくものである。
　本発明の銅合金線は、導体に利用される銅合金線であって、Ｆｅを０．４質量％以上１．５質量％以下、Ｔｉを０．１質量％以上１．０質量％以下含有し、残部がＣｕ及び不純物からなる。
　上記本発明の銅合金線は、Ｃｕ－Ｆｅ－Ｔｉ系合金からなることで高強度であり、かつ添加元素が特定の範囲であることで導電率も高い。本発明の銅合金線は、伸びを向上させるために伸線後に特定の熱処理を施すが、銅合金が特定の組成であることで、高温に長時間保持された後にも高強度を維持できる。
　本発明の銅合金線の一形態として、更に、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｌ及びＰから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する形態が挙げられる。
　上記添加元素を１種以上含有することで、引張強度の向上を図ることができる。特に、Ｍｇ、Ｓｎは、導電率の低下が少なく、引張強度の向上効果が高い。
　本発明の銅合金線の一形態として、Ｆｅ/Ｔｉ（質量比）が０．５以上５．５以下である形態が挙げられる。
　銅合金線の引張強度及び導電率は、基本的にはＦｅとＴｉの化合物の析出によって決まるものである。よって、ＦｅとＴｉの質量比が重要となり、上記質量比であることで、引張強度及び導電率の向上を図ることができる。
　本発明の銅合金線の一形態として、伸びが５％以上である形態が挙げられる。
　伸びが５％以上であることで、耐衝撃性や屈曲特性が求められる電線の導体素材に好適に利用することができる。伸びが５％であることで、電線の配策時において断線し難い。
　本発明の銅合金線の一形態として、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上、引張強度が４５０ＭＰａ以上である形態が挙げられる。
　導電率が６０％ＩＡＣＳ以上、引張強度が４５０ＭＰａ以上であることで、耐衝撃性や屈曲特性が求められる電線の導体素材に好適に利用することができる。引張強度が４５０ＭＰａ以上であることで、破断し難く、端子圧着を行った場合に長期的にその圧着状態を維持できる。
　本発明の銅合金線の一形態として、線径が０．３ｍｍ未満である形態が挙げられる。
　銅合金線の線径が０．３ｍｍ未満の極細線であることで、銅合金線の軽量化を図ることができる。
　上記本発明の銅合金線は、単線でも利用できるが、撚線の素線とすることができる。例えば、本発明の銅合金撚線として、上記本発明の銅合金線を複数本撚り合わせた形態が挙げられる。
　本発明の銅合金撚線は、素線を構成する本発明の銅合金線の特性を実質的に維持しており、高強度・高導電率を有し、伸びにも優れる。本発明の銅合金線は伸びに優れるため、銅合金線を撚り合わせる際に断線し難い。また、複数本の本発明の銅合金線を撚り合わせることで撚線全体としての耐衝撃性や屈曲特性といった機械的特性を単線の場合よりも向上することができる。
　本発明の銅合金撚線の一形態として、圧縮加工されている形態が挙げられる。
　撚線全体を圧縮加工することで、撚線形状の安定性が高まる。また、撚線の断面積に占める空隙率を減少することができる。
　本発明の銅合金撚線の一形態として、銅合金撚線の断面積は、０．０３ｍｍ２以上０．５ｍｍ２以下である形態が挙げられる。
　撚線の断面積が０．０３ｍｍ２以上であることで、端子圧着が確実になされ、撚線の断面積が０．５ｍｍ２以下であることで、撚線の軽量化を図ることができる。
　上記本発明の銅合金線や本発明の銅合金撚線は、電線の導体に好適に利用することができる。例えば、本発明の被覆電線として、導体の外側に絶縁被覆層を備え、この導体が、上記本発明の銅合金線又は本発明の銅合金撚線である形態が挙げられる。
　本発明の被覆電線は、上述のように高強度・高導電率であって伸びにも優れる本発明の銅合金線や銅合金撚線を導体に備えることで、高強度・高導電率であり、伸びにも優れ、優れた耐衝撃性や屈曲特性を有する。
　上記本発明の被覆電線は、端子付き電線に好適に利用することができる。例えば、本発明の端子付き電線として、上記本発明の被覆電線と、この被覆電線の端部に装着された端子部とを備える形態が挙げられる。
　本発明の端子付き電線は、上述のように高強度・高導電率であって伸びにも優れる本発明の被覆電線を備えることで、高強度・高導電率であり、伸びにも優れ、優れた耐衝撃性や屈曲特性を有する。
　本発明の銅合金線、銅合金撚線、被覆電線、及び端子付き電線は、高強度・高導電率であり、伸びにも優れる。
　以下、本発明をより詳細に説明する。なお、元素の含有量は、質量％を示す。
　［銅合金線］
　《組成》
　本発明の銅合金線を構成する銅合金は、純Ｃｕを主成分（母材）とし、Ｆｅを０．４％～１．５％、Ｔｉを０．１％～１．０％含有する。
　Ｆｅは、０．４％以上含有することで、強度に優れる銅合金線が得られる。Ｆｅの含有量は、多い程銅合金線の強度は高まるが、一方で導電率が低下したり、伸線加工時などで断線が生じ易くなるため、１．５％以下とする。Ｆｅの含有量は、０．４５％以上１．３％以下が好ましく、０．５％以上１．１％以下がより好ましい。
　Ｔｉは、Ｆｅと共存させることで、導電率及び強度が向上する。Ｔｉは、０．１％以上含有することで、強度に優れる銅合金線が得られる。Ｔｉの含有量は、多い程銅合金線の強度は高まるが、一方で導電率が低下したり、伸線加工時などで断線が生じ易くなるため、１．０％以下とする。Ｔｉの含有量は、０．１％以上０．７％以下が好ましく、０．１％以上０．５％以下がより好ましい。
　ＦｅとＴｉは、化合物でＣｕに析出して存在することで、本発明の銅合金線は強度及び導電率に優れる。このＦｅとＴｉの質量比（Ｆｅ/Ｔｉ）は、０．５以上とすることで、ＦｅとＴｉの化合物を適度に析出することができ、導電率が向上する。Ｆｅ/Ｔｉは、Ｆｅが過剰となると導電率が低下するため、５．５以下とする。Ｆｅ/Ｔｉは、０．７以上５．３以下が好ましく、０．９以上５．１以下がより好ましい。
　Ｆｅ及びＴｉに加えて、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｌ及びＰから選択される１種以上の添加元素を含有することで、強度を向上することができる。Ｍｇ、Ｓｎは、導電率の低下が少なく、強度を向上することができる。他の元素は、導電率の低下が大きいものの、強度の向上効果が高い。これらの添加元素は、１種でも２種以上を組み合わせて含有してもよく、合計含有量が０．０１％以上０．５％以下であることが好ましい。これらの元素の合計含有量が０．５％を超えると、銅合金線の強度は高まるが、導電率が低下したり、伸線加工時などで断線が生じ易くなる。これらの元素の合計含有量が０．０１％未満では、各元素を添加することによる強度の向上効果が十分に得られない。
　各元素の好ましい含有量として、Ｍｇは、０．０１％以上０．３％以下が好ましく、０．０１％以上０．１５％以下がより好ましい。他に、Ｓｎ：０．０２％以上０．３％以下、Ａｇ：０．００２％以上０．１５％以下、Ｉｎ：０．０１％以上０．１５％以下、Ｓｒ：０．００５％以上０．０８％以下、Ｚｎ：０．００５％以上０．１５％以下、Ｎｉ：０．００５％以上０．１５％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１５％以下、Ｐ：０．００２％以上０．００８％以下が挙げられる。例えば、ＳｎとＡｇを組み合わせて含有する場合、合計含有量は０．０２５％以上０．３％以下であることが挙げられる。
　《機械的特性》
　本発明の銅合金線は、高強度・高導電率であり、引張強度が４５０ＭＰａ以上、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上を満たすことが好ましい。引張強度及び導電率は、添加元素の種類、含有量、製造条件（伸線加工度、熱処理の温度など）により変化させることができる。例えば、添加元素を多くしたり、伸線加工度を高めたり（線径を細くしたり）すると、引張強度が高く、導電率が小さくなる傾向にある。引張強度及び導電率は、高い程好ましいが、伸びと強度とのバランスを考慮すると引張強度の上限は６５０ＭＰａ程度であり、添加元素の析出による導電率の増加の限界を考慮すると導電率の上限は８０％ＩＡＣＳ程度である。
　本発明の銅合金線は、伸びにも優れ、伸びが５％以上を満たすことが好ましい。伸びは、伸線後に特定の熱処理を施すことにより変化させることができる。例えば、熱処理として焼鈍を行い、焼鈍温度を高くしたり、焼鈍時間を長くすると、伸びが高くなる傾向にある。具体的な焼鈍条件は後述する。伸びは、高い程耐衝撃性や屈曲特性に優れて好ましいが、伸びと強度とのバランスを考慮すると伸びの上限は２０％程度である。
　《線径》
　本発明の銅合金線は、伸線加工時の加工度（断面減少率）を適宜調整することで、線径を変化させることができる。例えば、自動車用電線導体に利用する場合、線径は０．３ｍｍ未満の極細線が挙げられる。本発明の銅合金線は、線径が０．３ｍｍ未満といった極細線であっても、上記引張強度、導電率、及び伸びに優れる。
　《断面形状》
　本発明の銅合金線は、伸線加工時のダイス形状によって種々の横断面形状を有することができる。横断面が円形状である丸線が代表的である。その他、横断面形状は、楕円形状、矩形や六角形といった多角形状等の種々の形状が挙げられる。上記楕円形状や多角形状といった異形状の場合、線径は、横断面における最大長さ（楕円：長径、矩形や六角形：対角線）とする。
　［銅合金撚線］
　上記本発明の銅合金線は、複数本を撚り合わせた撚線（本発明の銅合金撚線）とすることで、耐衝撃性や屈曲特性に更に優れる導体が得られる。撚り合わせ本数は、特に問わない。この銅合金撚線を圧縮加工して圧縮線材とすると、撚線形状の安定性が高まる。また、撚線の断面積に占める空隙率を減少し、撚り合わせた状態よりも線径を小さくすることができ、撚線の軽量化を図ることができる。撚線の断面積は、０．０３ｍｍ２以上０．５ｍｍ２以下が好ましい。
　［被覆電線］
　上記本発明の銅合金線や本発明の銅合金撚線は、電線の導体に利用することができる。導体の外側に絶縁被覆層を備える被覆電線として使用することもできる。絶縁被覆層を構成する絶縁材料は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やノンハロゲン樹脂、難燃性に優れる材料等が挙げられる。絶縁被覆層の厚さは、所望の絶縁強度を考慮して適宜選択することができ、特に限定されない。
　［端子付き電線］
　上記本発明の被覆電線は、端子付き電線に好適に利用することができる。本発明の端子付き電線は、代表的には、本発明の被覆電線を１本以上含む電線を備え、各電線の端部に端子部が取り付けられている。上記各電線は、上記端子部を介して電気機器等の接続対象に接続される。本発明の端子付き電線は、電線ごとに一つの端子部がそれぞれ設けられた形態の他、複数の電線が一つの端子部にまとめて取り付けられた電線群を含む形態でもよい。上記端子部の形状は、雄型、雌型等が挙げられ、この端子部と被覆電線の導体との接続は、導体を圧着する圧着型や、溶融した導体が接続される溶融型等が挙げられ、特に限定されない。端子付き電線に備える複数の電線は、結束具等により一纏まりに束ねると、ハンドリング性に優れる。
　［製造方法］
　本発明の銅合金線は、代表的には、以下の製造方法により製造することができる。この製造方法は、導体に利用される銅合金線の製造方法であって、以下の連続鋳造工程、溶体化工程、伸線工程、熱処理工程を備える。
　連続鋳造工程：上記特定の組成からなる銅合金の溶湯を連続鋳造して鋳造材を作製する工程。
　溶体化工程：上記鋳造材に溶体化処理を施し、固溶線材を作製する工程。
　伸線工程：上記固溶線材に伸線加工を施し、伸線材を作製する工程。
　熱処理工程：上記伸線材に後述する特定の熱処理を施す工程。
　《連続鋳造工程》
　まず、上記特定の組成の銅合金からなる鋳造材を作製する。鋳造材の作製には、連続鋳造を好適に利用することができる。鋳造材として、添加元素がＣｕ中に十分に固溶された過飽和固溶状態の固溶素材を形成するための一形態として、この連続鋳造工程において急冷することが挙げられる。鋳造時の冷却速度は、適宜選択することができるが、５℃/ｓｅｃ以上が好ましい。例えば、水冷銅鋳型や強制水冷機構等を有する連続鋳造装置を用いると、上述のような冷却速度による急冷を容易にできる。連続鋳造は、ベルトアンドホイール法等の可動鋳型を用いる形態や枠状の固定鋳型を用いる形態が挙げられる。
　上記連続鋳造により得られた鋳造材に、鋳造に引き続いてスウェージ加工や圧延加工等の塑性加工を施す。この塑性加工は、加工温度を１５０℃以下、加工度を５０％以上９０％以下とすることが好ましい。
　《溶体化工程》
　上記固溶素材を形成するための一形態として、上記連続鋳造工程により得られた鋳造材（上述した急冷したものでも、急冷したものでなくてもよい）や、塑性加工が施された線材に溶体化処理を施し、固溶線材を作製することが挙げられる。この溶体化処理は、加熱温度を８５０℃以上９５０℃以下、保持時間を５分以上３時間以下、冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。
　《伸線工程》
　上記連続鋳造工程において急冷した固溶素材、もしくは溶体化処理を施した固溶線材に伸線加工を施して、最終線径の伸線材を作製する。伸線加工（代表的には冷間）は、最終線径になるまで複数パスに亘って行う。各パスの加工度は、組成、最終線径等を考慮して適宜調整するとよい。
　《熱処理工程》
　最終線径まで伸線加工が施された伸線材に特定の熱処理を施し、過飽和固溶状態からＦｅとＴｉの化合物を析出させる。熱処理は、熱処理温度を３５０℃以上５５０℃以下、保持時間を３０分以上とすることで、析出物を十分に析出させることができる。所望の特性に応じて、熱処理温度を選択するとよい。熱処理温度は、４００℃以上５００℃以下、保持時間は、３０分以上４０時間以下がより好ましい。熱処理の保持時間は長い程、析出物をより多く析出できることから、導電率を向上できることがある。この熱処理は、伸線加工前に行うと、熱処理によって析出した析出物が起点となり、伸線時に線材が断線する虞があるため、伸線加工を施した後に行うことが好ましい。伸線加工を施した伸線材に熱処理を行うことで、伸線加工による歪みを除去して、伸びを向上させることができる。
　上記熱処理工程により、上記特定の組成からなり、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上、引張強度が４５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上を満たす本発明の銅合金線が得られる。
　《撚り合わせ工程》
　上記本発明の銅合金線を複数本撚り合わせることで、本発明の銅合金撚線を製造することができる。この銅合金撚線を圧縮加工して圧縮線材としてもよい。線材を複数本撚り合わせた撚線構造とする場合、上記熱処理工程を撚線に対して行うことで、撚線の撚りが戻り難いため好ましい。具体的には、伸線工程において最終線径まで伸線加工が施された伸線材を複数本撚り合わせて撚線とし、この撚線に上記熱処理を施す。上記熱処理を施した銅合金線を複数本撚り合わせてもよいし、撚り合わせた後に更に熱処理を施してもよい。
　《被覆工程》
　上記本発明の銅合金線または本発明の銅合金撚線の外周に、上述した絶縁材料からなる絶縁被覆層を形成することで、本発明の被覆電線を製造することができる。絶縁被覆層の形成方法は、押出被覆や粉体塗装による被覆が挙げられる。
　《端子の取り付け工程》
　上記本発明の被覆電線の端部に端子部を装着し、代表的には、端子付きの被覆電線を複数本束ねることで、本発明の端子付き電線を製造することができる。導体と端子部とは、被覆電線の絶縁被覆層の一部を剥いで導体を露出させて圧着することが挙げられる。
　［試験例］
　銅合金線を製造し、銅合金線の機械的特性を調べた。
　銅合金線は、以下のように製造した。純度９９．９９％以上の電気銅と各添加元素含有の母合金を用意し、高純度カーボン製坩堝に投入して連続鋳造装置内で真空溶解させ、表１に示す組成の混合溶湯を作製した。得られた混合溶湯と高純度カーボン製鋳型とを用いて連続鋳造により、線径φ１６ｍｍの断面円形状の鋳造材を作製した。得られた鋳造材を線径φ１２ｍｍまでスウェージ加工（加工温度：室温、加工度：２５％）したのち、９５０℃×１ｈの溶体化処理を施し固溶線材を作製した。その後、上記固溶線材を線径φ０．１６ｍｍまで伸線加工を施し伸線材を作製し、表２に示す熱処理（焼鈍）を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　得られた銅合金線について、引張強度（ＭＰａ）、導電率（％ＩＡＣＳ）、伸び（破断伸び（％））を調べた。引張強度（ＭＰａ）及び伸び（％、破断伸び）は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１（金属材料引張試験方法、１９９８）に準拠して、汎用の引張試験機を用いて測定した。導電率（％ＩＡＣＳ）は、ブリッジ法により測定した。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１及び表２に示すように、特定の組成の銅合金からなり、伸線後に特定の熱処理（焼鈍）を行った試料Ｎｏ.１－２、２～７、８－２、９－２、１０－２、１１－２、１２～１４は、引張強度が４５０ＭＰａ以上、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上、伸びが５％以上であり、高強度・高導電率である上に、伸びにも優れる。表１の試料Ｎｏ.１、８～１１に対して、表２に示すように熱処理の前後を比較すると、熱処理前と比べて特定の熱処理（焼鈍）を行うと、引張強度は低下するが、伸びが向上する。引張強度は低下しても、耐衝撃性や屈曲特性が求められる電線の導体素材に好適に利用することができる強度は有する。つまり、銅合金が特定の組成であることで、熱処理を施しても高強度を維持でき、高強度・高導電率を有しながら伸びにも優れる。
　なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、銅合金の組成、銅合金線の線径、溶体化処理や熱処理条件等を特定の範囲で変更してもよい。
　本発明の銅合金線及び本発明の銅合金撚線は、軽量で、高強度・高導電率を有する上に、耐衝撃性や屈曲特性にも優れることが望まれる用途、例えば、自動車や飛行機等の搬送機器、産業用ロボット等の制御機器といった各種の電気機器の配策構造に利用される電線の導体に好適に利用することができる。本発明の被覆電線及び本発明の端子付き電線は、軽量化が望まれている種々の分野の電気機器、特に、燃費の向上のために更なる軽量化が望まれている自動車の配策構造に好適に利用することができる。

Claims (11)

  1. 　導体に利用される銅合金線であって、
    　Ｆｅを０．４質量％以上１．５質量％以下、Ｔｉを０．１質量％以上１．０質量％以下含有し、残部がＣｕ及び不純物からなる銅合金線。
  2. 　更に、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｌ及びＰから選択される１種以上の添加元素を合計で０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する請求項１に記載の銅合金線。
  3. 　Ｆｅ／Ｔｉ（質量比）が０．５以上５．５以下である請求項１又は２に記載の銅合金線。
  4. 　伸びが５％以上である請求項１～３のいずれか一項に記載の銅合金線。
  5. 　導電率が６０％ＩＡＣＳ以上、引張強度が４５０ＭＰａ以上である請求項１～４のいずれか一項に記載の銅合金線。
  6. 　線径が０．３ｍｍ未満である請求項１～５のいずれか一項に記載の銅合金線。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の銅合金線を複数本撚り合わせてなる銅合金撚線。
  8. 　前記銅合金撚線は、圧縮加工されている請求項７に記載の銅合金撚線。
  9. 　前記銅合金撚線の断面積は、０．０３ｍｍ２以上０．５ｍｍ２以下である請求項７又は８に記載の銅合金撚線。
  10. 　導体の外側に絶縁被覆層を備える被覆電線であって、
    　前記導体が、請求項１～６のいずれか一項に記載の銅合金線又は請求項７～９のいずれか一項に記載の銅合金撚線である被覆電線。
  11. 　請求項１０に記載の被覆電線と、この被覆電線の端部に装着された端子部とを備える端子付き電線。
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