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WO2010084989A1 - 配線用電線導体、配線用電線導体の製造方法、配線用電線および銅合金素線 - Google Patents

配線用電線導体、配線用電線導体の製造方法、配線用電線および銅合金素線 Download PDF

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Publication number
WO2010084989A1
WO2010084989A1 PCT/JP2010/050993 JP2010050993W WO2010084989A1 WO 2010084989 A1 WO2010084989 A1 WO 2010084989A1 JP 2010050993 W JP2010050993 W JP 2010050993W WO 2010084989 A1 WO2010084989 A1 WO 2010084989A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wiring
wire
mass
copper alloy
conductor
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/050993
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高橋　功
雅信 平井
健作 小田
Original Assignee
古河電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 古河電気工業株式会社 filed Critical 古河電気工業株式会社
Priority to CN2010800121129A priority Critical patent/CN102356435B/zh
Priority to EP10733595.2A priority patent/EP2385530A4/en
Priority to KR1020147031697A priority patent/KR101521408B1/ko
Priority to JP2010547546A priority patent/JP4845069B2/ja
Publication of WO2010084989A1 publication Critical patent/WO2010084989A1/ja
Priority to US13/190,081 priority patent/US8624119B2/en

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/08—Several wires or the like stranded in the form of a rope
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a wire conductor for wiring such as an electric / electronic device and a wiring wire using the same.
  • stranded wires are mainly twisted together with an electrical soft copper wire stipulated in JIS C 3102 or a plated wire with tin plating applied thereto.
  • an electric wire (covered electric wire) in which an insulator such as vinyl chloride or crosslinked polyethylene is coated on the stranded wire has been used.
  • crimp terminals When connecting these wires to equipment, usually, terminals called crimp terminals are crimped to the wires, and crimp terminals connected to the wires are connected to the equipment.
  • the crimping connection is a method in which an electric wire is wrapped (or sandwiched) with a terminal material and caulked to be connected.
  • the crimped section has a conductor cross-sectional area that is 20-30% smaller than that before caulking (hereinafter referred to as the ratio of reduction in the cross-sectional area of the conductor due to caulking). The absolute value of intensity is decreasing. For this reason, the fracture usually occurs at the caulked portion.
  • JP 2008-016284 A Japanese Patent Laid-Open No. 3-162539 JP 2008-266664 A JP 2008-088549 A
  • the wire conductor of an aging precipitation type copper alloy (Corson alloy) described in Patent Document 2 has a high elongation rate and excellent crimp strength and impact strength, and can be used for a signal circuit wire, but a fuse circuit is used. There is a problem that the electrical conductivity is low when used for electric power cables.
  • Patent Document 3 describes quenching at a high temperature when obtaining a copper alloy rough drawn wire by a continuous casting rolling method, and Patent Document 4 describes aging heat treatment of the copper alloy wire. In order to further improve the characteristics of the electric wire conductor, detailed examinations are required for technical matters other than those described in Patent Documents 3 to 4.
  • the present invention relates to a wire conductor for wiring having high conductivity that can be used for, for example, power wires in automobiles, high strength and elongation, and excellent terminal crimp strength, impact breaking strength, and flexibility, and wiring thereof It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a wire conductor for a vehicle.
  • an aging precipitation type copper alloy having a specific composition can be used to produce a copper alloy wire that solves the above-described problems, and further, as a wire conductor for wiring in which this is twisted together
  • the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength is 0.7 to 0.95
  • the work hardening index is 0.03 to 0.17
  • the processing rate after solution treatment is set to an appropriate condition.
  • the above-described wiring conductor can be obtained with good reproducibility by aging annealing (heat treatment) performed in the final step.
  • a wire conductor for wiring comprising 0.3 to 1.5% by mass of Cr, the balance being a plurality of copper alloy wires having a composition consisting of Cu and inevitable impurities, and having a tensile strength 400 MPa or more and 650 MPa or less, elongation at break of 7% or more, conductivity of 65% IACS or more, 0.2% proof stress to tensile strength ratio of 0.7 or more and 0.95 or less, and work hardening index is It is 0.03 or more and 0.17 or less,
  • the electric wire conductor for wiring characterized by the above-mentioned.
  • a plurality of copper alloy wires having a composition of 0.3 to 1.5% by mass of Cr and 0.005 to 0.4% by mass of Zr and the balance of Cu and inevitable impurities are twisted together.
  • a wire conductor for wiring having a tensile strength of 400 MPa to 650 MPa, an elongation at break of 7% or more, an electrical conductivity of 65% IACS or more, and a ratio of 0.2% proof stress to tensile strength of 0.7%.
  • the composition of the copper alloy wire is 0.1 to 0.6 mass% of Sn, 0.005 to 0.3 mass% of Ag, 0.05 to 0.4 mass% of Mg, and 0 of In. (1) or (2), further comprising at least one selected from the group consisting of 1 to 0.8% by mass and Si to 0.01 to 0.15% by mass. Wire conductor for wiring.
  • the composition of the copper alloy wire is 0.1 to 0.6% by mass of Sn, 0.005 to 0.3% by mass of Ag, 0.05 to 0.4% by mass of Mg, and In. 0.15 to 0.8% by mass, and at least one selected from the group consisting of Si and 0.01 to 0.15% by mass is contained in a total amount of 0.005 to 0.8% by mass.
  • the wire conductor for wiring of the present invention is formed by twisting a plurality of copper alloy wires having a composition containing 0.3 to 1.5% by mass of Cr, having a tensile strength of 400 MPa to 650 MPa, and an elongation at break of 7 %, Conductivity is 65% IACS or more, the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength is 0.7 or more and 0.95 or less, and the work hardening index is 0.03 or more and 0.17 or less. Further, the diameter of the wire can be reduced and the conductivity is excellent, and further, the terminal crimping strength, the impact breaking strength, and the flexibility are excellent.
  • the electric wire conductor for wiring which has the above-mentioned outstanding physical property can be manufactured.
  • the wiring wire of the present invention can reduce the weight of the wire by reducing the diameter of the conductor, and is suitable as other wires for automobiles and robots.
  • a preferred embodiment of the copper (Cu) alloy wire used for the wiring conductor of the present invention will be described in detail. First, the effect of each alloy element and the range of its content will be described.
  • Chromium (Cr) is an element contained in order to improve the strength of the copper alloy by forming precipitates in the matrix.
  • the Cr content is 0.3 to 1.5% by mass, and preferably 0.5 to 1.4% by mass. If the amount of Cr is too small, the precipitation hardening amount is small and the strength is insufficient. If the amount is too large, the effect is saturated, and the strength cannot be improved.
  • Zirconium is an element that is contained to improve the strength of the copper alloy by forming precipitates in the matrix, like chromium (Cr).
  • the content of Zr is 0.005 to 0.4 mass%, preferably 0.01 to 0.3 mass%. If the amount of Zr is too small, the amount of precipitation hardening is small and no contribution to strength improvement is observed. If the amount is too large, the effect is saturated and no further improvement in strength can be expected.
  • the copper alloy wire used for the wire conductor for wiring of this embodiment contains at least one of tin (Sn), silver (Ag), magnesium (Mg), indium (In), and silicon (Si), respectively. It is preferable to contain by quantity. These elements have similar functions in terms of improving strength. When contained, it is preferable to contain 0.005 to 0.8 mass% of at least one selected from Sn, Ag, Mg, In and Si as a total amount, and 0.01 to 0.7 It is more preferable to make it contain by mass%.
  • the preferable content range when Sn is added is 0.1 to 0.6% by mass, and more preferably 0.2 to 0.5% by mass.
  • Ag improves the strength. If the Ag content is too small, the effect cannot be sufficiently obtained. If the Ag content is too large, the effect is saturated, but the effect is saturated, and the cost is increased. From these viewpoints, the content when Ag is contained is preferably 0.005 to 0.3% by mass, and more preferably 0.01 to 0.2% by mass.
  • Mg dissolves in copper and can improve the strength by distorting the lattice, and also has the effect of preventing embrittlement during heating and improving hot workability.
  • the preferable content range is 0.05 to 0.4% by mass, and more preferably 0.1 to 0.3% by mass. In can be improved in strength by dissolving in copper and distorting the lattice. However, if the In content is too large, the electrical conductivity is lowered. Therefore, a preferable content range when adding In is 0.1 to 0.8% by mass, and more preferably 0.2 to 0.7% by mass. Si can be dissolved in copper and the strength can be improved by distorting the lattice.
  • the preferable content range when Si is added is 0.01 to 0.15% by mass, and more preferably 0.05 to 0.1% by mass.
  • the copper alloy wire used for the wire conductor for wiring of this embodiment contains zinc (Zn).
  • Zn has an effect of preventing a decrease in adhesion between the copper alloy wire and the solder due to heating.
  • the inclusion of Zn significantly improves the embrittlement of the interface when the copper alloy wire is soldered to another conductor or the like.
  • the Zn content is preferably 0.1 to 1.5% by mass, and more preferably 0.2 to 1.3% by mass. If the Zn content is too low, the above effect cannot be seen, and if the Zn content is too high, the conductivity may decrease.
  • the copper alloy wire used for the wire conductor for wiring of this embodiment is composed of an aging precipitation type alloy.
  • a copper alloy wire is obtained as follows, for example. First, an alloy raw material is melt-cast to form an ingot or billet, and the ingot or billet is hot worked (or the alloy raw material is continuously cast and rolled) to obtain a copper alloy strand. Next, this copper alloy wire is subjected to cold working, and after forming a solution, it is drawn to a predetermined diameter (wire diameter) to obtain a copper alloy wire, and a plurality of the obtained copper alloy wires are twisted together If necessary, an aging heat treatment is performed after compression to a predetermined twisted wire diameter.
  • a copper alloy wire refers to a state after wire drawing
  • a copper alloy wire refers to a state before wire drawing.
  • the diameter of the copper alloy wire is preferably 1 mm to 20 mm.
  • the solution treatment can be performed simultaneously with hot working or continuous casting and rolling, and the process can be omitted. Also, cold working can be omitted.
  • the wire diameter of the copper alloy wire should be 0.05 to 0.3 mm from the viewpoint of easily satisfying the above-mentioned characteristics (conductivity, strength, elongation, terminal crimping strength, impact breaking strength, flexibility, etc.).
  • the thickness is preferably 0.1 to 0.2 mm.
  • the wire conductor for wiring of the present invention is a stranded wire obtained by twisting a plurality of copper alloy wires, but the number of copper alloy wires to be twisted is not particularly limited, and usually 3 to 50 copper alloy wires are used. Twist together.
  • the aging heat treatment In the aging heat treatment, precipitation due to Cr and Zr occurs, and an improvement in strength and an improvement in conductivity are observed, but at the same time, the strain introduced in the wire drawing process is released, so that the tensile strength (T) is 0.2.
  • the percentage of yield strength (Y) (this is called the Y / T ratio) decreases.
  • the aging heat treatment conditions for reducing the Y / T ratio vary depending on the degree of wire drawing. For example, a copper alloy wire having an appropriate Y / T ratio can be obtained by holding at 300 to 550 ° C. for 1 minute to 5 hours.
  • the aging heat treatment may be performed by a short time aging heat treatment (for example, 1 to 30 minutes, 400 ° C.
  • batch aging heat treatment for example, 1 to 5 hours, 300 ° C. to 500 ° C.
  • the aging heat treatment conditions may be adjusted so as to achieve the predetermined Y / T ratio.
  • the strength is lowered due to overaging, and it is not suitable for use as an electric wire.
  • the Y / T ratio is 0.7 to 0.95, preferably 0.72 to 0.93
  • the conductor itself has a large work-curing at the time of terminal crimping, so that the strength reduction of the crimped portion is small.
  • the strain release is insufficient under the condition where the Y / T ratio exceeds 0.95, the work and the manufacturing process are such that the work hardening of the conductor itself at the time of crimping is small and the strength after aging heat treatment is low. In such a case, the strength reduction of the crimping part becomes large.
  • the cross-sectional reduction rate at the time of pressure bonding is preferably 40% or less, more preferably 30% or less, because if the value is too large, the decrease in absolute strength tends to increase regardless of the Y / T ratio. On the other hand, if it is too small, the conductor part tends to come out from the caulking part of the terminal, and the electrical connection that is the original purpose becomes insufficient, so it is preferably 5% or more, more preferably 10% or more.
  • the wire conductor for wiring according to the present embodiment is basically a material in which a material (copper alloy wire) is drawn and then subjected to a stranded wire process, but aging heat treatment is performed either before or after the stranded wire process. You may do it. Moreover, you may add a compression process after a stranded wire process. In this case, the aging heat treatment may be performed either before or after the compression process, but when it is performed before the compression process, the cross-section reduction rate of the crimping should be 40% or less including the cross-section reduction in compression. It ’s fine.
  • C C is a coefficient
  • the wire drawing degree ⁇ in the wire drawing is used, and the cross-sectional area of the material immediately after solution forming is A 0.
  • the value of ⁇ is preferably 5 or more. More preferably, the value of ⁇ is 6 or more and 11 or less.
  • the value of ⁇ is 3 or less, conductivity, elongation, and impact breaking load tend to decrease.
  • the material (copper alloy strand) needs to be fully solutionized, but in general, the temperature required for complete solution treatment is close to the melting point of the material (copper alloy strand). It is difficult to do completely.
  • the wire diameter of the material (copper alloy wire) during the solution heat treatment is large, precipitation occurs due to a delay in cooling of the center of the material during cooling after solution heat treatment, resulting in incomplete solution heat treatment. Become. Therefore, in the present invention, the degree of solution should be as follows.
  • the value of ⁇ / ⁇ FULL (this is called the solution rate) is 0.7. Above, preferably 0.75 or more. If the solution rate is too small, sufficient precipitation does not occur in the subsequent aging heat treatment, and the strength cannot be obtained. In addition, even if it performs said wire drawing after that, the electrical resistivity at the time of solution forming hardly changes.
  • the material of the present invention is, for example, a copper alloy strand having a diameter of 5 mm, 2.6 mm, 1 mm, etc.
  • the electrical resistance of the copper alloy strand when it is completely solutionized If the ratio is 0.7 times or more, the above-mentioned characteristics can be obtained by performing an aging heat treatment after wire-drawing the copper alloy wire so as to become a copper alloy wire having a predetermined diameter.
  • the wire drawing process is not necessary to carry out the wire drawing process a plurality of times continuously.
  • the wire is processed after being drawn at the shipping source, and further drawn at the shipping destination to obtain a copper alloy wire, which is then subjected to aging heat treatment. It may be.
  • the wire conductor for wiring of the present invention can be manufactured by any of manufacturing methods such as hot extrusion of billets, hot forging of ingots, or continuous casting.
  • the electric wire conductor for wiring of the present invention is not only suitable as an electric wire conductor but also suitable as an electric wire for wiring provided with an insulating coating.
  • olefin resins such as polyethylene and polypropylene, or polyvinyl chloride (PVC) resins are preferable.
  • PVC polyvinyl chloride
  • a flame retardant, a cross-linking agent, or the like may be added to these to improve flame retardancy, mechanical strength, or the like.
  • Example 1 An alloy having the composition shown in Table 1 was melted in a high-frequency melting furnace, and each billet having a diameter of 200 mm was cast. Next, in order to perform hot working which also serves as a solution treatment, the billet was hot extruded at 950 ° C. and immediately quenched in water to obtain a copper alloy strand having a diameter of 20 mm. Next, the copper alloy wire was drawn in the cold to obtain a copper alloy wire having a diameter of 0.175 mm. Seven wires were twisted and further compressed to obtain a stranded wire (wire conductor for wiring) having a cross-sectional area of 0.13 mm 2 . The stranded wire was subjected to an aging heat treatment at 400 to 450 ° C. for 2 hours, and further covered with an insulator (polyethylene) to produce a wiring wire having a length of 1 km.
  • insulator polyethylene
  • Flexibility (number of repeated bending breaks) Flexibility is evaluated by pinching the electric wire with a mandrel, hanging a weight at the lower end to apply a load to suppress the deflection of the wire, and bending the wire 90 degrees left and right in this state until it breaks. It was measured. The number of times of bending back at 90 degrees was counted as one time. Flexibility was evaluated using two types of weights: 400 g, and mandrel diameters of ⁇ 25 mm (for applying low strain) and ⁇ 5 mm (for applying high strain).
  • Inventive Examples 1 to 48 in Table 1 all satisfy tensile strength, elongation, and conductivity, Y / T ratio is 0.7 or more and 0.95 or less, and n value is 0.03 or more and 0.17. In the following, values that do not interfere with practical use are obtained for all of flexibility, impact rupture strength, and compression strength.
  • Example 2 In Table 1, Invention Example 5, Invention Example 14, Invention Example 20, Invention Example 23, Invention Example 29, and Invention Example 42, the cross-sectional reduction rate of crimping was set to 10, 20, 30, 40%. Table 2 shows the compression strength at that time.
  • Example 3 For Table 14 of the present invention, Example 23 of the present invention, Example 36 of the present invention, Example 42 of the present invention and Example 47 of the present invention, by changing the dimensions of the material to be solutionized (diameter of the copper alloy wire), Electric wires having a cross-sectional area of 0.13 mm 2 were manufactured by changing the processing degree ⁇ to 1, 3, 5, 7, 9, and 11. The procedure was the same as Example 1 except that the dimensions of the material to be solutionized were changed. Table 3 shows the characteristics of the obtained electric wire.
  • Example 4 Inventive Example 14, Inventive Example 20, Inventive Example 23, Inventive Example 29, and Inventive Example 42 in Table 1 were subjected to a solution heat treatment at 750 to 950 ° C. for a wire having a diameter of 10 mm, An electric wire having a cross-sectional area of 0.13 mm 2 was manufactured by changing the conversion ratio ⁇ / ⁇ FULL from 0.5 to 0.9. The procedure was the same as in Example 1 except that the solution rate was changed. Table 4 shows the characteristics of the obtained electric wire.
  • the solution rate was 0.7 or more (Invention Examples 14C-1 to 14C-4, 20C-1 to 20C-4, 23C-1 to 23C-4, 29C-1 to 29C-4, 42C-1 to 42C-4) satisfy all the characteristics, but when the solution rate is less than 0.7 (Comparative Examples Y1 to Y10), strength such as tensile strength and impact breaking load, and repeated bending The number of breaks and the terminal crimping strength after wire crimping are reduced and inferior.
  • Table 5 shows comparative examples and reference examples.
  • the configuration of each comparative example and reference example is as follows.
  • Comparative Examples 1 to 7 are examples whose alloy compositions are outside the scope of the present invention.
  • Comparative Examples 8 to 15 with respect to Invention Examples 5 and 14 in Table 1, the Y / T ratio is larger than the range of the present invention by changing the aging heat treatment condition after twisting to hold at a temperature of 500 ° C. for 30 seconds.
  • the value n is 0.96, which is 0.02, which is smaller than the range of the present invention
  • the cross-sectional reduction rate during crimping is 10, 20, 30, 40%.
  • Comparative Examples 16 to 23 the inventive examples 20 and 29 in Table 1 were obtained by changing the aging heat treatment conditions after twisting to 570 ° C. for 8 hours, so that the Y / T ratio was within the range of the present invention.
  • This is an example when 0.69 and 0.65 are set to be small, n values are set to 0.19 and 0.21 that are larger than the range of the present invention, respectively, and the cross-sectional reduction rate of crimping is set to 10, 20, 30, and 40%.
  • Reference Examples 1 to 8 are examples of the inventive examples 5, 14, 20 and 29 shown in Table 1 when the cross-section reduction rate of the crimping is increased to 50% and 60%.
  • Comparative Examples 1 to 7 the alloy composition is outside the range of the present invention, and satisfactory characteristics are not obtained in any of the evaluated points.
  • Comparative Examples 8 to 15 are inferior in elongation, the number of repeated bending fractures, and impact fracture load compared to Invention Examples 5 and 14, and the terminal crimping strength is less than 50 N at a cross-section reduction rate of 40%.
  • Comparative Examples 16 to 23 are inferior in tensile strength, number of repeated bending breaks, and terminal crimping strength as compared with Inventive Example 20 and Inventive Example 29.
  • Reference Examples 1 to 8 are inferior in terminal crimping strength and lower than 50 N as compared with Invention Example 5, Invention Example 14, Invention Example 20 and Invention Example 29.
  • Table 6 shows a conventional example.
  • the conventional example was manufactured by the following steps. That is, about the alloy of the composition shown by the alloy component of Table 6, rough-drawing wire (corresponding to a copper alloy strand) having a diameter of 20 mm by a continuous casting and rolling apparatus by the method described in paragraph 0032 of the aforementioned Patent Document 1. Was then drawn cold to obtain a strand having a diameter of 0.175 mm. Seven strands were twisted and further compressed to obtain a stranded wire having a cross-sectional area of 0.13 mm 2 and further covered with an insulator (polyethylene) to obtain a wiring electric wire.
  • an insulator polyethylene
  • Conventional wires 1 and 3 were obtained by annealing the twisted wire with an electric heating device (heat treatment at an arrival temperature of 700 ° C. and an arrival time of 0.5 seconds), and conventional wires 2 and 4 were not annealed. Each characteristic was measured in the same manner as [1] to [8] described above.
  • Example 5 No. 5 described in Tables 5 and 6 of the aforementioned Patent Document 3.
  • the copper alloys 66, 70, and 79 were produced by the methods of Example 5 and Example 6 described in paragraphs 0045 and 0048 of Patent Document 3, respectively, to obtain copper alloy strands having a diameter of 6 mm.
  • the copper alloy wire was drawn in the cold to obtain a copper alloy wire having a diameter of 0.175 mm. Seven wires were twisted and further compressed into a stranded wire having a cross-sectional area of 0.13 mm 2 .
  • the wire drawing degree ⁇ at this time is 7.
  • the stranded wire was subjected to an aging heat treatment at 400 to 450 ° C.
  • the stranded wire is subjected to an aging heat treatment at 500 ° C. for 30 seconds or at 570 ° C. for 8 hours to obtain a wire conductor for wiring in which the Y / T ratio and the n value are out of the ranges specified in the present invention. It was. Also, after drawing the copper alloy strand having a diameter of 6 mm to a diameter of 0.07, 0.5, or 1.3 mm, each of the seven strands is twisted to form a stranded wire and subjected to aging heat treatment in the same manner as described above.
  • the wire conductor for wiring was obtained by changing the value of the wire drawing degree ⁇ to 9, 5 and 3.
  • the obtained wire conductor was coated with an insulator in the same manner as in Example 1 described in this specification to obtain an electric wire for wiring, and the characteristics were evaluated.
  • the results are shown in Table 7.
  • the numbers shown in parentheses in the sample numbers in Table 7 are alloy Nos. Described in the examples of Patent Document 3. It is.
  • the present invention example 49 (66) means that it has the same alloy composition as that of the present invention example 49 and the same alloy composition as the alloy number 66 of Patent Document 3.
  • Table 7 shows the following.
  • the Y / T ratio, the n value, and the pre-aging degree of processing specified in the present invention (Examples 49, 49D-1, 49D-2 of the present invention) , 50, 50D-1, 50D-2, 51, 51D-1, 51D-2) showed excellent results for each characteristic, while the Y / T ratio and n value were specified in the present invention.
  • any of tensile strength, elongation, number of repeated bending fractures, impact fracture strength, and terminal crimp strength is inferior.
  • Comparative Example 2 Next, another comparative example is shown. No. 1 described in Table 1 of the aforementioned Patent Document 4.
  • the copper alloys of Nos. 19 and 23 were each subjected to aging treatment by running heating at 350 ° C. for 30 seconds or 600 ° C. for 1200 seconds (20 minutes) according to the method described in claim 3 of Patent Document 4.
  • the conductor used for the aging treatment was a stranded wire having a cross-sectional area of 0.13 mm 2 manufactured in the same process as in Example 1 described in this specification.
  • the results are shown in Table 8.
  • the numbers written in parentheses in the sample numbers in Table 8 are alloy Nos. Described in Table 1 of Patent Document 4. It is.
  • Comparative Example 24 (19) means having the same alloy composition as Alloy No. 19 of Patent Document 4.

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Abstract

　Ｃｒを０．３～１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成を有する銅合金線材が複数本撚り合わされてなる配線用電線導体であって、引張強さが４００ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下、破断時の伸びが７％以上、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力と引張強さの比が０．７以上０．９５以下であり、かつ加工硬化指数が０．０３以上０．１７以下である配線用電線導体、その製造方法、該導体に絶縁被覆してなる配線用電線、および該導体用の銅合金素線。

Description

配線用電線導体、配線用電線導体の製造方法、配線用電線および銅合金素線
　この発明は、電気・電子機器等の配線用電線導体およびこれを用いた配線用電線に関する。
　従来、自動車、ロボット、電気・電子機器等の配線用電線の導体として、主にＪＩＳ　Ｃ　３１０２に規定される電気用軟銅線、またはこれに錫めっき等を施しためっき線を撚り合わせて撚線とし、この撚線に塩化ビニル、架橋ポリエチレン等の絶縁体を被覆した電線（被覆電線）が使用されてきた。
　これらの電線を機器と接続する場合、通常、圧着端子と呼ばれる端子を電線と圧着接続し、電線に接続された圧着端子を機器と接続する。なお、圧着接続とは、端子材で電線を包み込み（または挟み込み）、かしめを行って接続する方法である。
　圧着による接続状態を評価する方法として、ＪＩＳ　Ｃ　５４０２（電子機器用コネクタ試験方法）にある「圧着コンタクトの引張強度」に基づいて試験する方法がある。これは、電線と圧着端子を接続後、それぞれの両端を掴んで引張試験を行い、破断が生じる時の強度を測定するものである。一般に圧着部はかしめにより導体の断面積がかしめ前より２～３割小さくなっており（以下、かしめにより導体の断面積が減少した割合を「断面減少率」とする）、圧着部における導体の強度の絶対値は低下している。このため、破断は通常かしめ部分で生じる。
　ところで、例えば自動車配線回路においては、制御等の電子化が進み、使用する電線の本数が増加し、これに伴い電線の総重量も増加してきた。一方、省エネルギの立場からは、自動車重量の軽減化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、電線導体の細径化による電線の総重量の軽減化が求められている。
　しかしながら、従来の電線導体を構成する前述の軟銅線は、通電容量には十分余裕があるにもかかわらず、電線導体自体の機械的強度が弱いため細径化することは困難であった。軟銅線の圧着強度は、かしめにより導体の断面積が低下しても、導体自身が加工硬化する余地があるため、圧着部の強度が未圧着部の強度とほぼ同等であり圧着強度の安定性は高いが、軟銅であるため強度そのものが低いという問題が大きい。
　そこで、圧着部の機械的強度の向上策として、たとえば銅合金の硬質材の使用が検討されている（特許文献１参照）。また、耐屈曲性に優れ、圧着端子部における引張りによる断線を減少させる銅合金線として時効析出型の銅合金（Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ系：いわゆるコルソン合金）の使用が検討されている（特許文献２参照）。さらに、時効析出型の銅合金線の特性向上の検討も進んでいる（特許文献３～４参照）。
特開２００８－０１６２８４号公報 特開平３－１６２５３９号公報 特開２００８－２６６７６４号公報 特開２００８－０８８５４９号公報
　ところで、特許文献１に記載された銅合金の硬質材による電線導体は、それ自身の加工硬化がほぼ飽和していると考えられる。この場合には、圧着端子を電線導体に接続する際のかしめによる断面積低下により電線導体の圧着部における絶対強度が低下するため、安定した圧着強度が得られないおそれがある。また、硬質であるため伸びが無く、衝撃力が付与された時に断線しやすい。さらに屈曲性について、振動等による低歪での疲労特性は優れるが、配索時等に付与される高歪の繰り返し曲げに対し破断するおそれがある。
　特許文献２に記載された時効析出型銅合金（コルソン合金）の電線導体は、伸び率が高く圧着強度、衝撃強度に優れ、信号回路用の電線には使用できるが、ヒューズ回路を使用する様な電力用の電線に用いるには導電率が低いという問題がある。
　また、特許文献３には、連続鋳造圧延法により銅合金の荒引線を得るに際して高温で焼入れすることが記載され、特許文献４には銅合金線を時効熱処理することが記載されているが、電線導体のさらなる特性向上のためには、特許文献３～４に記載された技術以外の技術事項についても詳細な検討が必要となっている。
　このような問題に鑑み、本発明はなされたものである。本発明は、例えば自動車内の電力用電線に使用できる程度の高い導電性を有し、強度および伸びが高く、さらに端子圧着強度、衝撃破断強度および屈曲性に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。
　本発明者らは鋭意検討した結果、特定の組成の時効析出型銅合金を用いて、前記課題を解決する銅合金線材を製造し得ることを見出し、さらにこれを撚り合わせた配線用電線導体として、０．２％耐力と引張強さとの比を０．７以上０．９５以下、加工硬化指数を０．０３以上０．１７以下とし、また、溶体化後の加工率を適切な条件としたうえで、最終工程で行う時効焼鈍（熱処理）にて、上記配線用電線導体を再現性よく得ることができることを見出した。
　すなわち、本発明は、以下の手段を提供するものである。
（１）Ｃｒを０．３～１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成を有する銅合金線材を複数本撚り合わせてなる配線用電線導体であって、引張強さが４００ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下、破断時の伸びが７％以上、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力と引張強さの比が０．７以上０．９５以下であり、かつ加工硬化指数が０．０３以上０．１７以下であることを特徴とする、配線用電線導体。
（２）Ｃｒを０．３～１．５質量％、Ｚｒを０．００５～０．４質量％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成を有する銅合金線材を複数本撚り合わせてなる配線用電線導体であって、引張強さが４００ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下、破断時の伸びが７％以上、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力と引張強さの比が０．７以上０．９５以下であり、かつ加工硬化指数が０．０３以上０．１７以下であることを特徴とする、配線用電線導体。
（３）前記銅合金線材の組成が、Ｓｎを０．１～０．６質量％、Ａｇを０．００５～０．３質量％、Ｍｇを０．０５～０．４質量％、Ｉｎを０．１～０．８質量％、およびＳｉを０．０１～０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有することを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の配線用電線導体。
（４）前記銅合金線材の組成が、前記Ｓｎを０．１～０．６質量％、Ａｇを０．００５～０．３質量％、Ｍｇを０．０５～０．４質量％、Ｉｎを０．１～０．８質量％、およびＳｉを０．０１～０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１種をこれらの含有量の合計として０．００５～０．８質量％含有することを特徴とする、前記（３）に記載の配線用電線導体。
（５）前記銅合金線材の組成が、さらにＺｎを０．１～１．５質量％含有することを特徴とする、前記（１）～（４）のいずれか１項に記載の配線用電線導体。
（６）前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の配線用電線導体を製造する方法であって、前記組成を有する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銅合金線材を複数本撚り合わせ、さらに圧縮した後、３００～５５０℃で、１分～５時間時効熱処理を行うことを特徴とする配線用電線導体の製造方法。
（７）前記伸線加工における伸線加工度ηを、前記溶体化直後の材料の断面積をＡ０、前記時効直前の材料の断面積をＡ１とし、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表したとき、ηの値が５以上であることを特徴とする、前記（６）記載の配線用電線導体の製造方法。
（８）前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の配線用電線導体に、絶縁被覆が施されてなることを特徴とする、配線用電線。
（９）前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の配線用電線導体の銅合金線材として用いられる銅合金素線であって、前記（１）～（４）のいずれかに記載の組成を有してなり、その電気抵抗率が完全に溶体化を行った時の電気抵抗率の７０％以上であることを特徴とする、銅合金素線。
　本発明の配線用電線導体は、Ｃｒを０．３～１．５質量％含有する組成の銅合金線材が複数本撚り合わされてなり、引張強さが４００ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下、破断時の伸びが７％以上、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力と引張強さの比が０．７以上０．９５以下であり、かつ加工硬化指数が０．０３以上０．１７以下であるため、線材の細径化が可能であるとともに導電性に優れ、さらに端子圧着強度、衝撃破断強度および屈曲性に優れる。
　また、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、導体の細径化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電線として好適である。
　本発明の配線用電線導体に用いられる銅（Ｃｕ）合金線材の好ましい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。
　クロム（Ｃｒ）は、マトリクス中に析出物を形成することで銅合金の強度を向上させるために含有する元素である。Ｃｒの含有量は０．３～１．５質量％であり、０．５～１．４質量％であることが好ましい。Ｃｒ量が少なすぎるとその析出硬化量が小さく強度が不足する。多すぎても効果が飽和するため強度向上は望めない。
　ジルコニウム（Ｚｒ）は、クロム（Ｃｒ）と同様、マトリクス中に析出物を形成することで銅合金の強度を向上させるために含有する元素である。Ｚｒの含有量は０．００５～０．４質量％であり、０．０１～０．３質量％であることが好ましい。Ｚｒ量が少なすぎるとその析出硬化量が小さく、強度向上への寄与が見られない。多すぎても効果が飽和するためそれ以上の強度向上は望めない。
　また、本実施態様の配線用電線導体に用いられる銅合金線材は、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）の少なくとも１種をそれぞれ前記含有量で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るという点で類似の機能を有しているものである。含有させる場合には、Ｓｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｓｉの中から選ばれる少なくとも１種を、合計量として０．００５～０．８質量％含有させることが好ましく、０．０１～０．７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０．１～０．６質量％であり、０．２～０．５質量％であることがさらに好ましい。
　Ａｇは強度を向上させる。Ａｇ含有量が少なすぎるとその効果が充分に得られず、多すぎると特性上に悪影響はないもののその効果が飽和し、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く、０．０１～０．２質量％とすることがより好ましい。
　Ｍｇは銅に固溶し、格子を歪ませることで強度を向上させることができ、また加熱時の脆化を防ぎ熱間加工性を改善する効果もある。Ｍｇを添加する場合の好ましい含有範囲は０．０５～０．４質量％であり、０．１～０．３質量％であることがさらに好ましい。
　Ｉｎは銅に固溶し、格子を歪ませることで強度を向上させることができる。ただし、Ｉｎの含有量が多すぎると導電率が低下する。よって、Ｉｎを添加する場合の好ましい含有範囲は０．１～０．８質量％であり、０．２～０．７質量％であることがさらに好ましい。
　Ｓｉは銅に固溶し、格子を歪ませることで強度を向上させることができる。ただし、Ｓｉの含有量が多すぎると導電率が低下し、さらにＣｒと化合物を形成し析出硬化に寄与するＣｒ量が減少する。よって、Ｓｉを添加する場合の好ましい含有範囲は０．０１～０．１５質量％であり、０．０５～０．１質量％であることがさらに好ましい。
　さらに、本実施態様の配線用電線導体に用いられる銅合金線材においては、亜鉛（Ｚｎ）を含有することが好ましい。Ｚｎは、加熱による銅合金線材と半田との密着力低下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、銅合金線材を他の導体等と半田接合した際の界面の脆化を著しく改善する。本発明におけるＺｎの含有量は、０．１～１．５質量％が好ましく、０．２～１．３質量％であることがさらに好ましい。Ｚｎ含有量が少なすぎると前記効果が見られず、含有量が多すぎると導電率が低下する場合がある。
　ここで、本実施態様の配線用電線導体に用いられる銅合金線材の機械的特性について述べる。
　本実施態様の配線用電線導体に用いられる銅合金線材は時効析出型の合金で構成される。銅合金線材は例えば以下のようにして得られる。まず、合金原料を溶解鋳造して鋳塊またはビレット等を形成し、この鋳塊またはビレット等を熱間加工して（または合金原料を連続鋳造圧延して）銅合金素線を得る。次に、この銅合金素線に冷間加工を施し、溶体化を行った後に所定の直径（線径）に伸線加工して銅合金線材とし、得られた銅合金線材を複数本撚り合わせ、必要により所定の撚線径まで圧縮した後で、時効熱処理を行う。
　すなわち、本明細書において、銅合金線材とは伸線加工後の状態を指し、銅合金素線とは伸線加工前の状態を指す。銅合金素線の直径は、１ｍｍ～２０ｍｍとすることが好ましい。なお、溶体化は、熱間加工または連続鋳造圧延と同時に行い、工程を省略することもできる。また、冷間加工は省略することもできる。
　銅合金線材の線径は、前述の諸特性（導電性、強度、伸び、端子圧着強度、衝撃破断強度および屈曲性等）を満足しやすくする観点で、０．０５～０．３ｍｍとすることが好ましく、０．１～０．２ｍｍとすることがより好ましい。
　本発明の配線用電線導体は、銅合金線材を複数本撚り合わせた撚線であるが、撚り合わされる銅合金線材の本数には特に制限はなく、通常、３～５０本の銅合金線材を撚り合わせる。
　時効熱処理では、Ｃｒ、Ｚｒによる析出が生じ、強度の向上および導電率の向上が見られるが、同時に伸線加工で導入された歪の開放が生じるために引張強さ（Ｔ）に対する０．２％耐力（Ｙ）の割合（これをＹ／Ｔ比と呼ぶ）が低下する。なお、Ｙ／Ｔ比が低下する時効熱処理条件は伸線加工度により異なる。例えば、３００～５５０℃で１分～５時間保持することで、Ｙ／Ｔ比が適切な値の銅合金線材が得られる。
　本発明において時効熱処理は、走間加熱での短時間での時効熱処理（例えば、１分～３０分、４００℃～５５０℃）で行なってもよい。あるいは、バッチ式の時効熱処理（例えば、１時間～５時間、３００℃～５００℃）で行なってもよい。いずれの場合でも、前記所定のＹ／Ｔ比を達成するように時効熱処理条件を調整すればよい。
　このＹ／Ｔ比が０．７未満となるような時効熱処理条件では、過時効により強度が低下しており、電線として使用するのに適さない。Ｙ／Ｔ比が０．７～０．９５、好ましくは０．７２～０．９３では、端子圧着時の導体自身の加工硬化が大きいために、圧着部の強度低下が少ない。また、Ｙ／Ｔ比が０．９５を超える条件では歪の解放が不十分であるため圧着時の導体自身の加工硬化が小さく、時効熱処理上がりの強度が低くなるような成分や製造工程となった場合に圧着部の強度低下が大きくなる。
　次に、配線用電線導体としての特性について述べる。圧着時の断面減少率については、大きすぎるとＹ／Ｔ比にかかわらず絶対強度の低下が大きくなる傾向があるため、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下である。また、小さすぎると端子のかしめ部より導体部が抜けやすく、本来の目的である電気的な接合が不十分となるため、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上である。
　本実施態様の配線用電線導体は、材料（銅合金素線）を伸線加工後、撚線工程を経たものが基本的な態様であるが、時効熱処理は撚線工程の前後のいずれで実施しても良い。また、撚線工程後に圧縮工程を追加しても良い。この場合時効熱処理は圧縮工程の前後のいずれで実施しても良いが、圧縮工程前に実施した場合には、圧着の断面減少率は圧縮における断面減少も含めて４０％以下となるようにすれば良い。
　また、加工硬化指数（以下、ｎ値と呼ぶ）は加工性を表す値であり、降伏点以上の塑性域における応力σとひずみεとの関係（曲線）をσ＝Ｃεｎ（Ｃは係数）で近似させた時の指数ｎのことである。このｎ値が大きい方が歪の分布が平均化されやすい。本発明では、鋭意検討の結果、本合金系においては、上記Ｙ／Ｔ比が０．７～０．９５の範囲を満たし、ｎ値が０．０３～０．１７の時に優れた圧着強度が得られることがわかった。
　また、溶体化された材料（銅合金素線）を伸線加工して時効熱処理するまでの条件として、伸線加工における伸線加工度ηを、前記溶体化直後の材料の断面積をＡ０、前記時効直前の材料の断面積をＡ１とし、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表したとき、ηの値が５以上であることが好ましい。より好ましくは、ηの値が６以上１１以下である。なお、ηの値が３以下になると、導電率、伸びおよび衝撃破断荷重が低下する傾向がある。
　また、材料（銅合金素線）の溶体化は十分に行う必要があるが、一般に完全に溶体化を行うのに必要な温度は材料（銅合金素線）の融点に近いため、工業的に完全に行うのは困難である。また、溶体化熱処理を行う際の材料（銅合金素線）の線径が太い場合には、溶体化後の冷却時に材料中心部の冷却が遅れることで析出が生じ、溶体化が不完全になる。そこで、本発明では溶体化の度合いについては、以下の様にすれば良い。
　すなわち、溶体化後の電気抵抗率をρ、完全に溶体化を行った時の電気抵抗率をρFULLとした時、ρ／ρFULL（これを溶体化率と呼ぶ）の値を０．７以上、好ましくは０．７５以上とする。溶体化率が小さすぎると、後で行う時効熱処理で析出が十分に生じず、強度が得られない。なお、溶体化を行った時の電気抵抗率は、その後上記の伸線加工を行ってもほとんど変化しない。
　従って、本発明の材料が、例えば、直径５ｍｍ、２．６ｍｍ、１ｍｍなどの銅合金素線である場合には、銅合金素線の電気抵抗率が完全に溶体化を行った時の電気抵抗率の０．７倍以上であれば、銅合金素線を所定の直径の銅合金線材となるように伸線加工した後に時効熱処理を行うことで、前述の特性が得られる。
　なお、溶体化後の素線に複数回の伸線加工を行って銅合金線材を得る場合には、複数回の伸線加工の加工度の合計が５以上となるようにすればよい。また、複数回の伸線加工は続けて行う必要はなく、例えば出荷元で伸線加工した後に出荷し、出荷先でさらに伸線加工して銅合金線材を得て、これを時効熱処理するようにしてもよい。
　本発明において、素材の製造方法に制約は無い。例えば、ビレットの熱間押出、鋳塊の熱間鍛造、あるいは連続鋳造などの製造方法のいずれで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。
　本発明の配線用電線導体は、電線導体として適しているだけでなく、これに絶縁被覆が設けられた配線用電線としても好適なものとなる。絶縁被覆の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂等が好ましい。また、オレフィン系樹脂に関しては、これらに難燃剤や架橋剤等を添加して難燃性や機械強度等を高めたものとしてもよい。
　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、直径２００ｍｍの各ビレットを鋳造した。次に、溶体化処理を兼ねる熱間加工を施すため、前記ビレットを９５０℃で熱間押出して、直ちに水中焼入れを行い、直径２０ｍｍの銅合金素線を得た。次いで前記銅合金素線を冷間にて伸線し、直径０．１７５ｍｍの銅合金線材を得た。前記線材を７本撚り合わせ、さらに圧縮して断面積０．１３ｍｍ２の撚線（配線用の電線導体）とした。前記撚線を４００～４５０℃で２時間時効熱処理を行い、さらに絶縁体（ポリエチレン）で被覆し、長さ１ｋｍの配線用電線を製造した。
　このようにして得られた各々の配線用電線について、時効熱処理後で絶縁被覆前の撚線（電線導体）の状態で［１］引張強さ、［２］０．２％耐力、［３］伸び、［４］導電率、［５］ｎ値の５項目を測定し、被覆後に電線となった状態で、［６］屈曲性（繰返し曲げ破断回数）、［７］衝撃破断強度、［８］端子圧着強度の３項目を測定した。結果を表１に示す。なお、上記８項目の測定方法は以下の通りである。
（電線導体としての評価）
［１］引張強度
　ＪＩＳ　Ｚ　２２４１に準じて、各３本測定し、その平均値（ＭＰａ）を示した。
［２］０．２％耐力
　ＪＩＳ　Ｚ　２２４１に記載のオフセット法に準じ、０．２％の永久伸びが生じる時の応力を求めた。３本測定し、その平均値（ＭＰａ）を示した。
［３］伸び
　ＪＩＳ　Ｚ　２２４１に準じて３本測定し、その平均値（％）を示した。
［４］導電率
　四端子法を用いて、２０℃（±１℃）に管理された恒温槽中で、各試料について２本ずつ測定し、その平均値（％ＩＡＣＳ）を示した。
［５］ｎ値
　上記の引張試験で得られた応力－歪線図を真応力－真歪線図に変換し、その傾きからｎ値を読み取った。
（電線としての評価）
［６］屈曲性（繰返し曲げ破断回数）
　屈曲性評価は、電線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て荷重を掛け、この状態で左右に９０度ずつ折り曲げて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９０度の曲げ戻しを一回と数えた。おもりは４００ｇ、マンドレルの直径はφ２５ｍｍ（低歪付与用）およびφ５ｍｍ（高歪付与用）の２種類を用い、屈曲性を評価した。なお低歪付与において、屈曲回数が３０００回を超えても破断しなかった場合は試験を中止し、結果を破断無しとした。また、高歪付与においては屈曲回数が３００回を超えても破断しなかった場合は試験を中止し、結果を破断無しとした。いずれも、各試料について３回ずつ測定を行い、その最小値を記録した。
［７］衝撃破断強度
　１ｍの電線の片端を固定、もう片端におもりを取り付け、固定端の位置からおもりを落下させて破断が生じる時のおもりの重量（Ｎ）を求めることで衝撃破断強度の比較を行った。試験は破断が生じた時のおもりの重量にて３回繰り返し、いずれも破断する時の荷重を求めた。なお、実用上は、破断荷重が４Ｎ未満であると、配索中に断線する恐れがある。
［８］端子圧着強度
　電線を圧着端子に接続し、それぞれの両端を掴んで引張試験を行い、破断が生じた時の強度を求めた。圧着の断面減少率は２０％とした。なお、実用上、圧着強度が５０Ｎ未満であると、配線時または配線後に断線が生じる可能性が高くなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１の本発明例１～４８は、いずれも、引張強さ、伸び、導電率を満足し、Ｙ／Ｔ比は０．７以上０．９５以下、ｎ値は０．０３以上０．１７以下であって、屈曲性、衝撃破断強度および圧着強度のいずれも実用上差し支えない値が得られている。
　（実施例２）
　表１の本発明例５、本発明例１４、本発明例２０、本発明例２３、本発明例２９および本発明例４２について、圧着の断面減少率を１０、２０、３０、４０％とした時の圧着強度を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２によれば、本発明例５、５Ａ－１～５Ａ－３、１４、１４Ａ－１～１４Ａ－３、２０、２０Ａ－１～２０Ａ－３、２３、２３Ａ－１～２３Ａ－３、２９、２９Ａ－１～２９Ａ－３、４２、４２Ａ－１～４２Ａ－３のとおり、圧着の断面減少率が増加するにつれ、圧着強度の低下が見られるが、いずれも圧着強度として実用上差し支えない５０Ｎ以上の値が得られている。
　（実施例３）
　表１の本発明例１４、本発明例２３、本発明例３６、本発明例４２および本発明例４７について、溶体化を実施する材料の寸法（銅合金素線の直径）を変えることで、加工度ηを１、３、５、７、９、１１と変化させて断面積０．１３ｍｍ２の電線を製造した。溶体化を実施する材料の寸法を変化させた以外は、実施例１と同様とした。得られた電線の特性を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表３によれば、ηの値を５、７、９、１１としたとき（本発明例１４、１４Ｂ－１～１４Ｂ－３、２３、２３Ｂ－１～２３Ｂ－３、３６、３６Ｂ－１～３６Ｂ－３、４２、４２Ｂ－１～４２Ｂ－３、４７、４７Ｂ－１～４７Ｂ－３）には、いずれの特性も満足しているが、ηの値を１としたとき、および３としたとき（比較例Ｘ１～Ｘ１０）には、導電率、伸び、繰返し曲げ破断回数および衝撃破断荷重が低くなる傾向があり、これらが劣ることがわかった。
　（実施例４）
　表１の本発明例１４、本発明例２０、本発明例２３、本発明例２９および本発明例４２について、直径１０ｍｍの素線を７５０～９５０℃で溶体化熱処理を実施することで、溶体化率ρ／ρFULLを０．５～０．９に変化させて断面積０．１３ｍｍ２の電線を製造した。溶体化率を変化させた以外は、実施例１と同様とした。得られた電線の特性を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表４によれば、溶体化率が０．７以上（本発明例１４Ｃ－１～１４Ｃ－４、２０Ｃ－１～２０Ｃ－４、２３Ｃ－１～２３Ｃ－４、２９Ｃ－１～２９Ｃ－４、４２Ｃ－１～４２Ｃ－４）ではいずれの特性も満足しているが、溶体化率が０．７未満の時（比較例Ｙ１～Ｙ１０）は引張強さ、衝撃破断荷重などの強度や繰返し曲げ破断回数、さらに電線圧着後の端子圧着強度が低下して劣っている。
　（比較例１、参考例）
　表５に比較例、参考例を示す。各比較例、参考例の構成は、以下のとおりである。
　比較例１～７は、合金組成が本発明の範囲外の例である。
　比較例８～１５は、表１の本発明例５および１４について、撚線加工後の時効熱処理条件を温度５００℃で３０秒間保持に変えることにより、Ｙ／Ｔ比を本発明の範囲より大きい０．９６に、ｎ値を本発明の範囲より小さい０．０２にし、圧着時の断面減少率を１０、２０、３０、４０％とした時の例である。
　比較例１６～２３は、表１の本発明例２０および２９について、撚線加工後の時効熱処理条件を温度５７０℃で８時間保持に変えることにより、Ｙ／Ｔ比をそれぞれ本発明の範囲より小さい０．６９、０．６５とし、ｎ値をそれぞれ本発明の範囲より大きい０．１９、０．２１として、圧着の断面減少率を１０、２０、３０、４０％とした時の例である。
　参考例１～８は表１の本発明例５、１４、２０および２９について、圧着の断面減少率を５０％、６０％と大きくしたときの例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表５によれば、各比較例、参考例の評価結果は以下のとおりとなった。
　比較例１～７は、合金組成が本発明の範囲外であり、評価したいずれかの点で満足な特性が得られていない。
　比較例８～１５は、本発明例５および本発明例１４と比較し、伸び、繰返し曲げ破断回数、衝撃破断荷重が劣り、端子圧着強度は断面減少率４０％において５０Ｎを下回っている。
　比較例１６～２３は、本発明例２０および本発明例２９と比較し、引張強さ、繰返し曲げ破断回数、端子圧着強度が劣っている。
　参考例１～８は、本発明例５、本発明例１４、本発明例２０および本発明例２９と比較し、いずれも端子圧着強度が劣り、５０Ｎを下回っている。
　（従来例）
　表６に従来例を示す。従来例は以下の工程で製造した。すなわち、表６の合金成分で示される組成の合金について、前出の特許文献１の段落００３２に記載された方法により連続鋳造圧延装置にて直径２０ｍｍの荒引き線（銅合金素線に相当）を製造し、次いで冷間にて伸線し、直径０．１７５ｍｍの素線を得た。前記素線を７本撚り合わせ、さらに圧縮して断面積０．１３ｍｍ２の撚線を得て、さらに絶縁体（ポリエチレン）で被覆して配線用電線とした。前記撚線を通電加熱装置で焼鈍（到達温度７００℃、到達時間０．５秒の熱処理）したものを従来例１および３、焼鈍していないものを従来例２および４とした。各特性の測定は、前述の［１］～［８］と同じ方法とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表６によれば、各従来例の評価結果は以下のとおりとなった。
　従来例１～４では、引張強さ、伸び、屈曲性、衝撃破断強度、端子圧着強度のうち、少なくとも１つが劣り、実用的ではないことがわかった。
　（実施例５）
　前出の特許文献３の表５および表６に記載のＮｏ．６６、７０、７９の銅合金について、それぞれ特許文献３の段落００４５、００４８に記載の実施例５および実施例６の方法で製造し、直径φ６ｍｍの銅合金素線を得た。次いで前記銅合金素線を冷間にて伸線し、直径０．１７５ｍｍの銅合金線材を得た。前記線材を７本撚り合わせ、さらに圧縮して断面積０．１３ｍｍ２の撚線とした。なお、この時の伸線加工度ηは７である。前記撚線を４００～４５０℃で２時間時効熱処理を行い、Ｙ／Ｔ比およびｎ値を本発明で規定する範囲内となる様な配線用電線導体を得た。また、前記撚線を５００℃で３０秒間または５７０℃で８時間の時効熱処理を行うことで、Ｙ／Ｔ比およびｎ値が本発明で規定する範囲外となる様な配線用電線導体を得た。
　また、前記直径φ６ｍｍの銅合金素線について、直径０．０７、０．５または１．３ｍｍに伸線後、それぞれ７本を撚り合わせて撚線とし、上記と同様に時効熱処理を行うことで、伸線加工度ηの値を９、５および３と変化させた配線用電線導体を得た。
　得られた電線導体について、本明細書に記載の前記実施例１と同様に絶縁体被覆を行って配線用電線とし、特性を評価した。結果を表７に示す。表７の試料番号に括弧書きで併記した番号は、特許文献３の実施例に記載の合金Ｎｏ．である。例えば、本発明例４９（６６）とは、本発明例４９と同一の合金組成であって、かつ、特許文献３の合金番号６６とも同一の合金組成を有することを意味する。なお、ηが９、５および３の例は、線径が伸線加工度７の例とは異なるため、繰返し曲げ破断回数、衝撃破断荷重、端子圧着強度は直接比較対象とすることができない。よって表７にはこれらの結果は記載していない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表７から以下のことがわかる。特許文献３に記載の方法に従って製造した素線を用いた場合、本発明で規定するＹ／Ｔ比、ｎ値、時効前加工度としたとき（本発明例４９、４９Ｄ－１、４９Ｄ－２、５０、５０Ｄ－１、５０Ｄ－２、５１、５１Ｄ－１、５１Ｄ－２）には、各特性に優れた結果を示したが、一方で、Ｙ／Ｔ比およびｎ値を本発明で規定する範囲外としたとき（比較例Ｚ１、Ｚ２、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ７、Ｚ８）には、引張強さ、伸び、繰返し曲げ破断回数、衝撃破断強度、端子圧着強度の何れかが劣っている。また、ηの値を本発明で規定する範囲外としたとき（比較例Ｚ３、Ｚ６、Ｚ９）には、伸びが劣っている。これらのことから、特許文献３に記載の素線の製造方法のみでは、配線用電線導体および配線用電線として満足な特性が得られないことがわかる。
　（比較例２）
　次に別の比較例を示す。前出の特許文献４の表１に記載のＮｏ．１９、２３の銅合金について、それぞれ特許文献４の請求項３に記載の方法に従い、３５０℃で３０秒間または６００℃で１２００秒間（２０分間）の走間加熱による時効処理を行った。なお、時効処理に供する導体は、本明細書に記載の前記実施例１と同様の工程で製造した断面積０．１３ｍｍ２の撚線とした。結果を表８に示す。表８の試料番号に括弧書きで併記した番号は、特許文献４の表１に記載の合金Ｎｏ．である。例えば、比較例２４（１９）とは、特許文献４の合金番号１９と同一の合金組成を有することを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　表８によれば、上記のように特許文献４に記載の時効熱処理方法としたとき（比較例２４～２７）には、Ｙ／Ｔ比やｎ値が本発明で規定する範囲外となり、それにより、引張強さ、伸び、繰返し曲げ破断回数、衝撃破断強度、端子圧着強度の何れかが劣った結果となったことがわかる。

Claims (9)

  1. 　Ｃｒを０．３～１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成を有する銅合金線材を複数本撚り合わせてなる配線用電線導体であって、引張強さが４００ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下、破断時の伸びが７％以上、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力と引張強さの比が０．７以上０．９５以下であり、かつ加工硬化指数が０．０３以上０．１７以下であることを特徴とする、配線用電線導体。
  2. 　Ｃｒを０．３～１．５質量％、Ｚｒを０．００５～０．４質量％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる組成を有する銅合金線材を複数本撚り合わせてなる配線用電線導体であって、引張強さが４００ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下、破断時の伸びが７％以上、導電率が６５％ＩＡＣＳ以上、０．２％耐力と引張強さの比が０．７以上０．９５以下であり、かつ加工硬化指数が０．０３以上０．１７以下であることを特徴とする、配線用電線導体。
  3. 　前記銅合金線材の組成が、Ｓｎを０．１～０．６質量％、Ａｇを０．００５～０．３質量％、Ｍｇを０．０５～０．４質量％、Ｉｎを０．１～０．８質量％、およびＳｉを０．０１～０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の配線用電線導体。
  4. 　前記銅合金線材の組成が、前記Ｓｎを０．１～０．６質量％、Ａｇを０．００５～０．３質量％、Ｍｇを０．０５～０．４質量％、Ｉｎを０．１～０．８質量％、およびＳｉを０．０１～０．１５質量％からなる群から選ばれる少なくとも１種をこれらの含有量の合計として０．００５～０．８質量％含有することを特徴とする、請求項３に記載の配線用電線導体。
  5. 　前記銅合金線材の組成が、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～請求項４のいずれか１項に記載の配線用電線導体。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の配線用電線導体を製造する方法であって、前記組成を有する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銅合金線材を複数本撚り合わせ、さらに圧縮した後、３００～５５０℃で、１分～５時間時効熱処理を行うことを特徴とする配線用電線導体の製造方法。
  7. 　前記伸線加工における伸線加工度ηを、前記溶体化直後の材料の断面積をＡ０、前記時効直前の材料の断面積をＡ１とし、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表したとき、ηの値が５以上であることを特徴とする、請求項６記載の配線用電線導体の製造方法。
  8. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の配線用電線導体に、絶縁被覆が施されていることを特徴とする、配線用電線。
  9. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の配線用電線導体の銅合金線材として用いられる銅合金素線であって、請求項１～請求項４のいずれかに記載の組成を有してなり、その電気抵抗率が完全に溶体化を行った時の電気抵抗率の７０％以上であることを特徴とする、銅合金素線。
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