(57)【要約】【課題】自動車、ロボットなどの配線として使用される高強度および耐屈曲性に優れた銅合金線、特に直径：０．３５ｍｍより細い高強度および耐屈曲性に優れた銅合金細線を提供する。【解決手段】Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％、Ａｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらに、必要に応じて、Ｍｇ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．００５〜０．１％の一種または二種を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する高強度および耐屈曲性に優れた銅合金線。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％、Ａｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする高強度および耐屈曲断線性に優れた銅合金線。
【請求項２】
質量％で、Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％、Ａｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらに、Ｍｇ：０．０５〜０．２％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする高強度および耐屈曲断線性に優れた銅合金線。
【請求項３】
質量％で、Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％、Ａｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらに、Ｓｉ：０．００５〜０．１％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする高強度および耐屈曲断線性に優れた銅合金線。
【請求項４】
質量％で、Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％、Ａｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらに、Ｍｇ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．００５〜０．１％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする高強度および耐屈曲断線性に優れた銅合金線。
【請求項５】
前記銅合金線は自動車用配線であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の高強度および耐屈曲断線性に優れた銅合金線。
【請求項６】
前記銅合金線はロボット用配線であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の高強度および耐屈曲断線性に優れた銅合金線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車、ロボットなどの配線として使用される銅合金線、特に直径：０．３５ｍｍより細い銅合金細線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに組み込まれた配線は激しい振動を受ける。またロボットの関節部分に組み込まれた配線は何回も屈曲を受ける。このような過酷な外力を受ける部分の配線として使用される銅合金線として、質量％で（以下、％は質量％を示す）、Ｃｒ：０．１５〜０．５％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５％を含有し、必要に応じてＳｉ：０．００１〜０．１％、Ｍｇ：０．００１〜０．０１％、Ｓｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する銅合金線が知られている（特許文献１参照）。また、Ｃｒ：０．２〜０．６％、Ｚｒ：０．００５〜０．０１５％、Ａｇ：０．００５〜０．２５％を含有し、必要に応じてＭｇ：０．０５〜０．１％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する銅合金線が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３０５７０５８号明細書
【特許文献２】特開２００７−９２１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら銅合金線が自動車用配線として使用されるときは一般に手作業によって銅合金線を曲げてその周囲をテープで巻いたり、曲げ過ぎた部分を直したりするなどして配線作業が行われている。そのために繰り返し曲げを行っても断線することがない特性（以下、これを耐屈曲断線性と呼ぶ）が求められている。一方、近年、自動車は一層の軽量化が求められており、そのためにこれら配線用の銅合金線はますます細線化が求められており、この銅合金線が細線化されて強度が低下すると、手作業時の誤って加えられた力によって切断することがあることから、機械的強度の一層の向上が求められている。さらにロボットの発達と共にロボットの関節部分の配線は益々屈曲回数が多くなり、屈曲回数が多くなっても折損することのない耐屈曲断線性に優れた銅合金線が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者等は、かかる要求を満たすことのできる銅合金線を得るべく研究を行った。その結果、
（イ）Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％を含有し、さらにＡｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％が共存して含有する銅合金線は、従来の銅合金線よりも優れた強度および耐屈曲断線性を有している、
（ロ）前記（イ）記載の銅合金線にさらにＭｇ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ０．００５〜０．１％のいずれか一種または二種を含有させると強度が一層向上する、などの研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）質量％で、Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％、Ａｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する銅合金線、
（２）質量％で、Ｃｒ：０．２〜０．５％、Ｚｒ：０．０１７〜０．０５％、Ａｇ：０．０５〜０．５％、Ｓｎ：０．０５〜０．３％を含有し、さらに、Ｍｇ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ０．００５〜０．１％のいずれか一種または二種を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する銅合金線、に特徴を有するものである。
【０００７】
この発明の銅合金線の成分組成を上記の如く限定した理由は下記の通りである。
Ｃｒ：
ＣｒはＣｕ素地中に析出物として分散することにより強度を向上せしめる成分であるが、Ｃｒ：０．２％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｃｒが０．５％を越えて含有すると晶出物が大きくなり、製造中に断線が起きるので好ましくない。したがって、Ｃｒの含有量を０．２〜０．５％の範囲となるように定めた。
【０００８】
Ｚｒ：
ＺｒはＣｕ素地中に析出物として分散することにより強度を向上せしめる成分であるが、Ｚｒ：０．０１７％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｚｒを０．０５％を越えて含有すると酸化物が増えてしまい、製造中に断線が起きるので好ましくない。したがって、Ｚｒの含有量を０．０１７〜０．０５％の範囲となるように定めた。
【０００９】
Ａｇ：
Ａｇはマトリックスに固溶して強度を向上させ、さらにＣｒと共存させることによってＣｒ析出物を微細化し、耐屈曲断線性を向上させる作用があるので添加するが、その添加量は０．０５％未満では強度向上効果が得られず、一方、０．５％を越えて含有すると、耐屈曲断線性の上昇が望めず、費用対効果が薄くなるので好ましくない。したがって、Ａｇ：０．０５〜０．５％に定めた。
Ｓｎ：
Ｓｎはマトリックスに固溶して強度を向上させると共に耐屈曲断線性を向上させる作用があるので添加するが、その添加量は０．０５％未満では強度向上効果が得られず、一方、０．３％を越えて含有すると、導電率が低下するので好ましくない。したがって、Ｓｎ：０．０５〜０．３％に定めた。
前述のように、ＡｇおよびＳｎは、共にマトリックスに固溶して強度を向上させ、さらに耐屈曲断線性を向上させる作用があるが、ＡｇおよびＳｎをそれぞれ単独添加するよりもＡｇおよびＳｎを共存するように添加することにより一層強度および耐屈曲断線性を向上させることができる。
【００１０】
Ｍｇ：
Ｍｇはマトリックスに固溶して強度を向上させる作用があるので必要に応じて添加するが、その添加量は０．０５％未満では強度向上効果が得られず、一方、０．２％を越えて含有すると、耐屈曲断線性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｇ：０．０５〜２％に定めた。
Ｓｉ：
Ｓｉは引張強度を向上させると共に細線への伸線性を向上させる作用があるので添加するが、０．００５％未満では引張強度向上効果が得られず、一方、０．１％を越えて含有すると、導電率が低下するので好ましくない。したがって、Ｓｉ：０．００５〜０．１％に定めた。
【００１１】
次に、この発明の銅合金線の製造方法を説明する。
まず、カーボン坩堝中で純度：９９．９９％以上の電気銅を真空溶解し、溶落後、雰囲気をＡｒ雰囲気に置換し、得られた溶銅に金属Ｃｒおよび金属Ｚｒを添加して溶解し、その後、さらに金属Ｓｎおよび金属Ａｇを添加して溶解することにより銅合金溶湯を作製し、得られた銅合金溶湯を撹拌しながらまたは撹拌したのち、Ａｒ雰囲気に保持しながらカーボンモールドに鋳込み、放冷することにより鋳塊を作製し、この鋳塊を熱間鍛造したのち熱間圧延し、次いで、表面洗浄して表面の酸化膜を除去し、伸線することにより製造する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の銅合金線は強度および耐屈曲断線性に優れているので、自動車、ロボット等の耐久性が一段と増し、したがって、寿命が長く安定しているために銅合金線を交換する回数が少なくなる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施例１
原料として純度：９９．９９％以上の通常の電気銅を用意し、この電気銅をカーボン坩堝に装入し、温度：１２５０℃で真空溶解し、溶落後、雰囲気をＡｒ雰囲気に置換し、電気銅溶湯に金属Ｃｒおよび金属Ｚｒを添加して２分間溶解し、その後、さらに金属Ｓｎおよび金属Ａｇを添加し１分間溶解することにより銅合金溶湯を作製し、得られた銅合金溶湯を撹拌したのち、雰囲気をＡｒ雰囲気に保持しながら内径：５０ｍｍのカーボンモールドに鋳込み、放冷することにより直径：５０ｍｍ、高さ：８０ｍｍの寸法を有する鋳塊を作製した。この鋳塊を大気中で加熱し、開始温度：８５０℃にて熱間鍛造して２５ｍｍ×２５ｍｍ角の熱間鍛造体を作製し、この熱間鍛造体を溝圧延機にて開始温度：８５０℃にて熱間圧延することにより直径：８ｍｍの丸棒に成形し、この丸棒をＮ２ガス雰囲気中、温度：９８０℃、３０分間保持の条件で溶体化処理した。この溶体化処理した丸棒を表面洗浄して表面の酸化膜を除去したのち、単頭伸線機にて直径：８ｍｍの丸棒を直径：２．６ｍｍの線材に伸線し、次いで、連続伸線機にて直径：０．９ｍｍの線材に伸線し、引き続いて連続伸線機にて直径：０．１８ｍｍの線材に伸線することにより銅合金線を作製した。
【００１４】
得られた直径：０．１８ｍｍを有する銅合金線を温度調節機により温度：５２０℃に保持された管状炉（Ａｒガス雰囲気）中に１時間保持することにより加熱し、その後、炉端部に設けられた水冷管で冷却された冷却ゾーンにて３０分間保持したのち、炉から取り出してさらに水冷することにより表１〜２に示される成分組成を有する本発明銅合金線１〜１５、比較銅合金線１〜８および従来銅合金線１を作製した。
【００１５】
これら本発明銅合金線１〜１５、比較銅合金線１〜８および従来銅合金線１について下記の測定を行い、その結果を表１〜２に示した。
引張試験：
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に基づいて島津製作所製オートグラフＡＧＸにより引張り強さおよび伸びを測定し、その結果を表１〜２に示した。
導電率測定試験：
さらにＪＩＳ  Ｈ  ０５０５に基づいて横河製精密級ダブルブリッジ２７５２を直流四端子法により測定し、その結果を表１〜２に示した。
繰り返し曲げ試験：
試験片の一端を線径の５倍の円弧を持つ治具に固定し、他端をたわまないように引っ張りながら、円弧に沿って垂直の位置から９０度曲げたのち元の位置に戻したときを１回カウントし、つぎに反対方向へ９０度曲げた後、元の位置に戻したときを２回としてカウントして、順逆方向に交互に繰り返し曲げを行い、破断までの繰り返し回数を測定し、その結果を表１〜２に示した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
【表２】
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【００１８】
表１〜２に示される結果から、本発明銅合金線１〜１５は、従来銅合金線１と比較して引張り強さ、導電率がほぼ同等であるが、本発明銅合金線１〜１５は従来銅合金線１に比べて伸線中に破断することが無く、さらに破断までの繰り返し回数が多いことから、耐屈曲断線性に優れていることがわかる。
しかし、この発明の範囲から外れた値を有する比較銅合金線１〜８は、伸線中に破断したり、引張り強さ、伸び、導電率、繰り返し曲げの少なくとも一つに好ましくない特性が現れることがわかる。
【００１９】
実施例２
実施例１で作製した銅合金溶湯にさらにＭｇを添加して撹拌したのち、雰囲気をＡｒ雰囲気に保持しながら内径：５０ｍｍのカーボンモールドに鋳込み、放冷することにより直径：５０ｍｍ、高さ：８０ｍｍの寸法を有する鋳塊を作製した。この鋳塊を大気中で加熱し、開始温度：８５０℃にて熱間鍛造して２５ｍｍ×２５ｍｍ角の熱間鍛造体を作製し、この熱間鍛造体を溝圧延機にて開始温度：８５０℃にて熱間圧延することにより直径：８ｍｍの丸棒に成形し、この丸棒をＮ２ガス雰囲気中、温度：９８０℃、３０分間保持の条件で溶体化処理した。この溶体化処理した丸棒を表面洗浄して表面の酸化膜を除去したのち、単頭伸線機にて直径：８ｍｍの丸棒を直径：２．６ｍｍの線材に伸線し、次いで、連続伸線機にて直径：０．９ｍｍの線材に伸線し、引き続いて連続伸線機にて直径：０．１８ｍｍの線材に伸線することにより銅合金線を作製した。
【００２０】
得られた直径：０．１８ｍｍを有する銅合金線を温度調節機により温度：５４０℃に保持された管状炉（Ａｒガス雰囲気）中に１時間保持することにより加熱し、その後、炉端部に設けられた水冷管で冷却された冷却ゾーンにて３０分間保持したのち、炉から取り出してさらに水冷することにより表３に示される成分組成を有する本発明銅合金線１６〜２０および従来銅合金線２を作製した。
これら本発明銅合金線１６〜２０および従来銅合金線２について実施例１と同じ測定を行い、その結果を表３に示した。
【００２１】
【表３】
2010100931.tif 000004
【００２２】
表３に示される結果から、本発明銅合金線１６〜２０は、従来銅合金線２に比べて破断までの繰り返し回数が多いことから、耐屈曲断線性に優れていることがわかる。
【００２３】
実施例３
実施例１で作製した銅合金溶湯にさらにＳｉを添加して撹拌したのち、雰囲気をＡｒ雰囲気に保持しながら内径：５０ｍｍのカーボンモールドに鋳込み、放冷することにより直径：５０ｍｍ、高さ：８０ｍｍの寸法を有する鋳塊を作製した。この鋳塊を大気中で加熱し、開始温度：８５０℃にて熱間鍛造して２５ｍｍ×２５ｍｍ角の熱間鍛造体を作製し、この熱間鍛造体を溝圧延機にて開始温度：８５０℃にて熱間圧延することにより直径：８ｍｍの丸棒に成形し、この丸棒をＮ２ガス雰囲気中、温度：９８０℃、３０分間保持の条件で溶体化処理した。この溶体化処理した丸棒を表面洗浄して表面の酸化膜を除去したのち、単頭伸線機にて直径：８ｍｍの丸棒を直径：２．６ｍｍの線材に伸線し、次いで、連続伸線機にて直径：０．９ｍｍの線材に伸線し、引き続いて連続伸線機にて直径：０．１８ｍｍの線材に伸線することにより銅合金線を作製した。
【００２４】
得られた直径：０．１８ｍｍを有する銅合金線を温度調節機により温度：５４０℃に保持された管状炉（Ａｒガス雰囲気）中に１時間保持することにより加熱し、その後、炉端部に設けられた水冷管で冷却された冷却ゾーンにて３０分間保持したのち、炉から取り出してさらに水冷することにより表４に示される成分組成を有する本発明銅合金線２１〜３２および比較銅合金線９〜１８を作製した。
これら本発明銅合金線２１〜３２および比較銅合金線９〜１８について実施例１と同じ測定を行い、その結果を表４に示した。
【００２５】
【表４】
2010100931.tif 000005
【００２６】
表４に示される結果から、本発明銅合金線２１〜３２は、引張り強さ、導電率ともに高く、しかも、破断までの繰り返し回数が多いことから、耐屈曲断線性に優れていることがわかる。
しかし、この発明の範囲から外れた値を有する比較銅合金線９〜１８は、伸線中に破断したり、引張り強さ、伸び、導電率、繰り返し曲げの少なくとも一つに好ましくない特性が現れることがわかる。
【００２７】
実施例４
実施例１で作製した銅合金溶湯にさらにＭｇおよびＳｉを添加して撹拌したのち、雰囲気をＡｒ雰囲気に保持しながら内径：５０ｍｍのカーボンモールドに鋳込み、放冷することにより直径：５０ｍｍ、高さ：８０ｍｍの寸法を有する鋳塊を作製した。この鋳塊を大気中で加熱し、開始温度：８５０℃にて熱間鍛造して２５ｍｍ×２５ｍｍ角の熱間鍛造体を作製し、この熱間鍛造体を溝圧延機にて開始温度：８５０℃にて熱間圧延することにより直径：８ｍｍの丸棒に成形し、この丸棒をＮ２ガス雰囲気中、温度：９８０℃、３０分間保持の条件で溶体化処理した。この溶体化処理した丸棒を表面洗浄して表面の酸化膜を除去したのち、単頭伸線機にて直径：８ｍｍの丸棒を直径：２．６ｍｍの線材に伸線し、次いで、連続伸線機にて直径：０．９ｍｍの線材に伸線し、引き続いて連続伸線機にて直径：０．１８ｍｍの線材に伸線することにより銅合金線を作製した。
【００２８】
得られた直径：０．１８ｍｍを有する銅合金線を温度調節機により温度：５４０℃に保持された管状炉（Ａｒガス雰囲気）中に１時間保持することにより加熱し、その後、炉端部に設けられた水冷管で冷却された冷却ゾーンにて３０分間保持したのち、炉から取り出してさらに水冷することにより表５に示される成分組成を有する本発明銅合金線３３〜４４、比較銅合金線１９，２０および従来銅合金線３を作製した。
これら本発明銅合金線３３〜４４、比較銅合金線１９，２０および従来銅合金線３について実施例１と同じ測定を行い、その結果を表５に示した。
【００２９】
【表５】
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【００３０】
表５に示される結果から、本発明銅合金線３３〜４４は、引張り強さ、導電率ともに高く、しかも、破断までの繰り返し回数が多いことから、耐屈曲断線性に優れていることがわかる。
しかし、この発明の範囲から外れた値を有する比較銅合金線１９，２０および従来銅合金線３は、伸線中に破断したり、引張り強さ、伸び、導電率、繰り返し曲げの少なくとも一つに好ましくない特性が現れることがわかる。