(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時効析出型銅合金の線材を繰り出すステップと、
繰り出した前記線材に、８００℃以上の温度で５秒以下の時間、溶体化処理を施すステップと、
溶体化処理した前記線材を、３００℃から６００℃の範囲内の温度で５秒以下の時間加熱処理して前記線材を昇温する通電加熱するステップと、
通電加熱した前記線材を３００℃から６００℃の範囲内の温度で、１０秒超から１２００秒の時間走間加熱して、走間加熱の際の通過経路に沿って複数回折り返して所定の温度内に所定時間保持しつつ通過させる時効処理を行うステップと、
前記時効処理が施された前記線材を巻き取るステップと、
を備えた線材の製造方法。
【請求項２】
時効析出型銅合金の線材を繰り出すステップと、
繰り出した前記線材に、８００℃以上の温度で５秒以下の時間、溶体化処理を施すステップと、
溶体化処理した前記線材を、それぞれ少なくとも１つの異なる通電加熱領域と、前記通電加熱領域の間で無通電により温度低下する領域とを通過させて、前記線材を所定範囲内の温度に保持するように走間加熱して時効処理を行うステップと、
前記時効処理が施された前記線材を巻き取るステップと、
を備え、
前記異なる通電加熱領域は、線材を所定の温度に昇温する通電加熱領域と、所定の温度範囲内に線材を保持する通電加熱領域とを備え、前記線材を時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持し、
前記時効処理は、３００℃から６００℃の範囲内の温度で、１０秒超から１２００秒の間行われることを特徴とする線材の製造方法。
【請求項３】
前記線材は、直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の線材の製造方法。
【請求項４】
前記線材は、撚線であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項５】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項６】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項７】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項８】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、さらにＺｎ、Ｓｎ、Ｚｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項９】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｔｉを１．０〜５．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項１０】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項１１】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、さらにＰ、Ｚｎの少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項１２】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項１３】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、ＺｎおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の線材の製造方法。
【請求項１４】
線材繰り出し装置と、
線材巻き取り装置と、
前記線材繰り出し装置および前記線材巻き取り装置の間に設けられた走間焼鈍装置と、
前記走間焼鈍装置の上流側に設けられ、時効析出型銅合金の線材を５秒以下の時間、３００℃から６００℃の範囲内の温度に昇温する通電加熱装置と、
前記通電加熱装置の上流側に設けられ、前記線材を８００℃以上の温度で、５秒以下の時間加熱して溶体化処理する溶体化処理装置と、
を備え、
前記走間焼鈍装置は、前記線材を、１０秒超から１２００秒の間、３００℃から６００℃の範囲内の温度に保持しながら前記線材が通過経路に沿って複数回折り返して通過するように構成されている線材の製造装置。
【請求項１５】
前記走間焼鈍装置がその内部に複数対のガイドロールを備えており、前記線材が前記ガイドロール間を複数回折り返して通過する、請求項１４に記載の線材の製造装置。
【請求項１６】
線材繰り出し装置と、
線材巻き取り装置と、
前記線材繰り出し装置および前記線材巻き取り装置の間に設けられ、複数の通電加熱装置からなり、時効析出型銅合金の線材が、１０秒超から１２００秒の間、３００℃から６００℃の範囲内の温度に保持されながら順次通過するよう構成された走間焼鈍装置と、
前記走間焼鈍装置の上流側に設けられ、８００℃以上の温度で、５秒以下の間、前記線材を加熱して前記線材を溶体化処理する溶体化処理装置と、
を備え、
前記複数の通電加熱装置は、それぞれ１つ以上の昇温用通電加熱装置および温度保持用通電加熱装置を備え、該昇温用通電加熱装置によって、所定の温度まで前記線材を昇温し、前記温度保持用通電加熱装置によって時効温度上限と時効温度下限との間の温度に前記線材の温度を保持し、
前記昇温用通電加熱装置および前記温度保持用通電加熱装置は、前記線材に通電するガイドロールを備えている、ことを特徴とする線材の製造装置。
【請求項１７】
前記走間焼鈍装置を通過する前記線材は、直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の線材の製造装置。
【請求項１８】
前記走間焼鈍装置を通過する前記線材は、撚線であることを特徴とする、請求項１５から１７までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項１９】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２０】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２１】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２２】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、さらにＺｎ、Ｓｎ、Ｚｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２３】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｔｉを１．０〜５．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２４】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２５】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、さらにＰ、Ｚｎの少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２６】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【請求項２７】
前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、ＺｎおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１４から１８までのいずれか１項に記載の線材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車およびロボットの配線用電線、電子機器のリード線、コネクタピン、コイルバネ等に用いられる線材の製造方法、線材の製造装置および銅合金線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軟銅線を撚り合わせた撚線を導体とし、この導体に絶縁体を同心円状に被覆した電線が使用されてきた。この分野では、自動車の高機能化により各種機能を果たすため電線の使用が増えて電線重量が増加している。一方で、車両重量の軽量化が要求され、このため電線導体の細径化・高強度化が求められている。
【０００３】
それらに対応できるような、機械的、電気的特性に優れる電線導体としては、析出型合金線材が挙げられる。時効析出型の合金線材の時効熱処理には、析出を生じさせるためにある程度の時間が必要であり、通常下記のタイプの炉が使用されている。
１）バッチ焼鈍炉（ベル型、ポット型）
２）連続バッチ焼鈍炉（バルクヘッド型、ローラーハース型）
上述したタイプの炉では、何れも線材をスプールに巻く、またはスタンド材、タバ材にして熱処理を行うため、単線の連続焼鈍装置を使用する場合に比べ、線材の生産性が低い。
【０００４】
生産性の高い線材の焼鈍方法として、加熱した炉内に線材を連続的に通す走間焼鈍炉、および、線材に電流を流し自身から発生するジュール熱により焼鈍を行う電流焼鈍法があるが、何れの方法も高温・短時間の熱処理であるため、時効熱処理は不可能であった。
例えば、Cu-Zr合金を走間炉で時効する方法が開示されている（特許文献１：特開平１１−２５６２９５）。また、Cu-Zr合金を通電加熱で時効する方法が開示されている（特許文献２：特開２０００−１６０３１１）。
【特許文献１】特開平１１−２５６２９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１６０３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したCu-Zr合金を走間炉で時効する方法によると、走間炉内での熱処理時間は１〜１０秒であり、このような短時間では、一般の析出型合金の時効処理は不可能である。  上述したCu-Zr合金を通電加熱で時効する方法によると、熱処理時間は０．３〜４秒であり、このような短時間では、一般の析出型合金の時効処理は不可能である。
さらに、上述したバッチ焼鈍炉、連続バッチ焼鈍炉は、設備費が高価であり、設置するのに広大なスペースを要する。また、例えば撚線機などとタンデム（複数の処理を連続して行うよう、装置を縦列に配置して線材を通すことで、複数の処理を１つの工程とすること）に配置することはできず、「焼鈍」で一工程となる。さらに、焼鈍温度が高い場合には線同士が粘着し、次工程での繰り出し時に表面傷となる。上述したように、従来の走間焼鈍、電流焼鈍では焼鈍時間が短く、時効熱処理は不可能である。
【０００６】
このような問題点に鑑み、本発明は、連続焼鈍によって時効処理を行うことができる、配線用電線導体等に用いられる線材の製造装置および線材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、上述した問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、走間焼鈍装置を通過する線材の走間焼鈍装置内に存在する時間を長くする、即ち、線材を通過経路に沿って複数回折り返して通過させて、走間焼鈍装置内に滞留する時間を長くすると、時効処理に必要な時間、所定の温度に保持することができ、連続焼鈍によって時効処理ができることが判明した。
さらに、走間焼鈍装置内に、複数の通電加熱装置を所定の間隔で縦列に配置し、個々の通電加熱装置で線材を加熱し、通電加熱装置間の無通電区間を通過時に温度低下させると、時効処理に必要な時間、時効温度上限と時効温度下限との間の温度に線材を維持することができ、連続焼鈍によって時効処理ができることが判明した。
【０００８】
さらに、走間焼鈍装置の上流側に溶体化専用の通電加熱装置をタンデムに接続すると、溶体化−時効工程の連続製造が可能になることが判明した。さらに、伸線装置を組み合わせることによって、溶体化−伸線−時効、溶体化−時効−伸線、溶体化−伸線−時効−伸線等の工程の連続製造が可能になり、様々な特性の材料を得ることができることが判明した。この発明は上述した研究結果に基づきなされたものである。
【０００９】
この発明の線材の製造方法の第１の態様は、時効析出型銅合金の線材を繰り出すステップと、繰り出した前記線材に、８００℃以上の温度で５秒以下の時間、溶体化処理を施すステップと、溶体化処理した前記線材を、３００℃から６００℃の範囲内の温度で５秒以下の時間加熱処理して前記線材を昇温する通電加熱するステップと、通電加熱した前記線材を３００℃から６００℃の範囲内の温度で、１０秒超から１２００秒の時間走間加熱して、走間加熱の際の通過経路に沿って複数回折り返して所定の温度内に所定時間保持しつつ通過させる時効処理を行うステップと、前記時効処理が施された前記線材を巻き取るステップと、を備えた線材の製造方法である。 
【００１０】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、時効析出型銅合金の線材を繰り出すステップと、繰り出した前記線材に、８００℃以上の温度で５秒以下の時間、溶体化処理を施すステップと、溶体化処理した前記線材を、それぞれ少なくとも１つの異なる通電加熱領域と、前記通電加熱領域の間で無通電により温度低下する領域とを通過させて、前記線材を所定範囲内の温度に保持するように走間加熱して時効処理を行うステップと、前記時効処理が施された前記線材を巻き取るステップと、を備え、
前記異なる通電加熱領域は、線材を所定の温度に昇温する通電加熱領域と、所定の温度範囲内に線材を保持する通電加熱領域とを備え、前記線材を時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持し、
前記時効処理は、３００℃から６００℃の範囲内の温度で、１０秒超から１２００秒の間行われることを特徴とする線材の製造方法である。 
【００１１】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記線材が、直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記線材が、撚線であることを特徴とする。
【００１３】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。 
【００１４】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００１５】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００１６】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、さらにＺｎ、Ｓｎ、Ｚｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００１７】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｔｉを１．０〜５．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００１８】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００１９】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、さらにＰ、Ｚｎの少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００２０】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００２１】
この発明の線材の製造方法の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、前記時効析出型銅合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、ＺｎおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金線を製造することを特徴とする。
【００２２】
この発明の線材の製造装置の第１態様は、線材繰り出し装置と、線材巻き取り装置と、前記線材繰り出し装置および前記線材巻き取り装置の間に設けられた走間焼鈍装置と、前記走間焼鈍装置の上流側に設けられ、時効析出型銅合金の線材を５秒以下の時間、３００℃から６００℃の範囲内の温度に昇温する通電加熱装置と、前記通電加熱装置の上流側に設けられ、前記線材を８００℃以上の温度で、５秒以下の時間加熱して溶体化処理する溶体化処理装置とを備え、
前記走間焼鈍装置は、前記線材を、１０秒超から１２００秒の間、３００℃から６００℃の範囲内の温度に保持しながら前記線材が通過経路に沿って複数回折り返して通過するように構成されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記走間焼鈍装置がその内部に複数対のガイドロールを備えており、前記線材が前記ガイドロール間を複数回折り返して通過することを特徴とする。
【００２４】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、線材繰り出し装置と、線材巻き取り装置と、前記線材繰り出し装置および前記線材巻き取り装置の間に設けられ、複数の通電加熱装置からなり、時効析出型銅合金の線材が、１０秒超から１２００秒の間、３００℃から６００℃の範囲内の温度に保持されながら順次通過するよう構成された走間焼鈍装置と、前記走間焼鈍装置の上流側に設けられ、８００℃以上の温度で、５秒以下の間、前記線材を加熱して前記線材を溶体化処理する溶体化処理装置と、を備え、
前記複数の通電加熱装置は、それぞれ１つ以上の昇温用通電加熱装置および温度保持用通電加熱装置を備え、該昇温用通電加熱装置によって、所定の温度まで前記線材を昇温し、前記温度保持用通電加熱装置によって時効温度上限と時効温度下限との間の温度に前記線材の温度を保持し、前記昇温用通電加熱装置および前記温度保持用通電加熱装置は、前記線材に通電するガイドロールを備えている、ことを特徴とする。
【００２５】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記走間焼鈍装置を通過する前記線材が、直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記走間焼鈍装置を通過する前記線材が、撚線であることを特徴とする。
【００２７】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００２８】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００２９】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００３０】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金であって、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、さらにＺｎ、Ｓｎ、Ｚｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００３１】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｔｉを１．０〜５．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００３２】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。                                                                      
【００３３】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金であって、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、さらにＰ、Ｚｎの少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００３４】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００３５】
この発明の線材の製造装置の他の態様は、前記時効析出型銅合金が、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金であって、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、ＺｎおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の線材の製造方法によると、連続焼鈍で時効熱処理を行うことができる。さらに、走間焼鈍装置を様々な連続装置(例えば、撚線機、被覆機、伸線機)とタンデムに配置することができるので、工程短縮を実現することができる。
【００５３】
さらに、溶体化専用の通電加熱装置をこの発明の走間焼鈍装置の上流側に設置することによって、「溶体化−時効」工程の連続製造が可能になり、また伸線機を走間焼鈍装置の前後に入れることによって、「溶体化−伸線−時効」、「溶体化−時効−伸線」、「溶体化−伸線−時効−伸線」工程の連続製造が可能になり、様々な特性の材料を得ることができる。
【００５４】
また、本発明の銅合金線は、上記製造方法により直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下の場合に好適に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、この発明の線材の製造装置および製造方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５６】
この発明の線材の製造装置の基本的な態様は、線材繰り出し装置と、線材巻き取り装置と、前記線材繰り出し装置および前記線材巻き取り装置の間に設けられた走間焼鈍装置とを備え、該走間焼鈍装置は、時効析出型銅合金の線材を、該線材の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持しながら順次通過するように構成されている線材の製造装置である。また、この発明の線材の製造方法の基本的な態様は、時効析出型銅合金の線材を繰り出すステップと、繰り出した前記線材を走間加熱して時効処理を行うステップと、前記時効処理が施された前記線材を巻き取るステップを備えた線材の製造方法である。以下、具体的な態様について説明する。
【００５７】
この発明の線材の製造装置の１つの態様は、線材繰り出し装置と、線材巻き取り装置と、前記線材繰り出し装置および前記線材巻き取り装置の間に設けられた走間焼鈍装置とを備え、該走間焼鈍装置は、時効析出型銅合金の線材を、該線材の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持しながら順次通過するように構成され、前記走間焼鈍装置は、前記線材の温度を長手方向でほぼ一定に加熱する装置であり、前記線材が通過経路に沿って複数回折り返して通過するように構成されている線材の製造装置である。
【００５８】
また、上述した走間焼鈍装置の上流側に、タンデムに時効析出型銅合金線材を昇温する通電加熱焼鈍装置をさらに備えていてもよい。この通電加熱焼鈍装置は、走間焼鈍装置に送り込まれる線材を、この線材の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に予熱するものである。
さらに、上述した走間焼鈍装置の上流側に（走間焼鈍装置の上流側に通電加熱焼鈍装置を備えている場合は、さらにその上流側に）、時効析出型銅合金線材を溶体化処理する通電加熱装置（溶体化処理装置）をさらにタンデムに備えていてもよい。
なお、本願では、上流とは線材の繰り出し側のことであり、下流とは線材の巻き取り側である。
【００５９】
図１は、この発明に係る走間焼鈍装置（即ち走間炉設備）を説明する模式図である。図１に示すように、この発明の線材製造装置は、線材繰り出し装置１と、線材巻き取り装置５と、線材繰り出し装置１および線材巻き取り装置５の間に設けられた走間焼鈍装置３とを備えている。この走間焼鈍装置３は、時効析出型銅合金の線材６がこの通過経路に沿って複数回折り返されて通過するように構成されている。
【００６０】
図１に示すこの発明の線材の製造装置においては、熱処理時間（即ち、時効処理時間）を稼ぐために、走間焼鈍装置３内で線材を複数回折り返すなどの方向転換をさせて、線材６が走間焼鈍装置３内に、従来よりも長い所定の時間滞留して、所定の時効処理時間を確保している。このことにより、線材６に対して必要な時効処理が施される。
ここで、走間焼鈍装置とは、線材を所定の速度で通過させながら加熱して焼鈍する装置のことをいう。この実施の態様に関して、走間焼鈍装置３は、この内部を通過する線材６の温度をこの長手方向でほぼ一定に加熱する装置であることが好ましい。走間焼鈍装置３は、時効処理を行う装置であり、所定の温度で保持を行う必要があるためである。走間焼鈍装置３としては、誘導加熱装置等の間接加熱装置が好適に用いられる。
【００６１】
図１に示すように、線材繰り出し装置１から繰り出された線材６は、ダンサー装置２により線材６の繰り出し張力を安定させる。次いで、線材６は走間焼鈍装置３の中を通過して、所定の温度に加熱焼鈍されて、引取キャプスタン４を通って、線材巻き取り装置５により巻き取られる。
【００６２】
図２は、図１に示す走間焼鈍装置３の内部構造の一例を示す模式図である。図２に示すように、走間焼鈍装置３の線材の入り側（繰り出し側）の端部および線材の出側（巻き取り側）の端部に複数対のガイドロール７が配置されている。複数対のガイドロール７の数は、少なくとも２以上であればよい。線材繰り出し装置１の側から走間焼鈍装置３内に入った線材６は、ガイドロール７を通過して、走間焼鈍装置３の内部を少なくとも２回以上方向転換して、走間焼鈍装置３の外部に出て行く。これにより走間焼鈍装置３の内部に滞留する時間を長くすることができ、線材の強度を高めるのに十分な析出を実現することができる。
この場合、線材６は走間焼鈍装置３内の（炉内の）温度に保持され、走間焼鈍装置３内のターン数またはライン速度を変化させることによって、熱処理時間を所望の時間に変化させることができる。ここで、走間焼鈍装置３内の温度も適宜変化させることができる。
【００６３】
一般に、走間焼鈍装置では、線材の目標温度よりも焼鈍炉内の温度を高く設定し、短時間で線材を昇温して、線材が目標温度に達した後、冷却を行う。この場合の対象とする熱処理は、再結晶熱処理および低温焼鈍である。これに対して、本発明で対象とする熱処理は時効処理であり、ある温度で保持を行う必要があるため炉内温度は高くできず、昇温に時間がかかる。これを短縮するため、昇温に通電加熱を用いる方法があるが、通電加熱の場合は通電時間が長くなるにつれて線材の温度が高くなるため、線材の温度が時効温度の上限を上回らないような工夫が必要となる。
ここで、通電加熱とは、線材に金属接点（ローラー、プーリー等）から直接電流を流す、または誘導コイルにより間接的に電流を発生させて流し、線材の電気抵抗により発熱させ、温度を上昇させて加熱を行うことである。
【００６４】
この発明の線材の製造装置の他の態様において、上述した走間焼鈍装置の上流側にタンデムに、時効析出型銅合金の線材を昇温する通電加熱装置をさらに備えることができる。
図３は、この発明の別の態様の線材の製造装置を説明する模式図である。図３に示すように、この発明の装置においては、走間焼鈍装置３の前（即ち、上流側）に、通電加熱装置８を設置してもよい。
【００６５】
この通電加熱装置８は、走間焼鈍装置３に送り込まれる線材６を、この線材６の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に予熱するものである。この通電加熱装置８は、線材６の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に線材６を加熱するため、通電加熱装置８内において線材６の温度がその時効温度下限以上となったときに実質的に時効処理が開始される。また、走間焼鈍装置３の上流側に通電加熱装置８を設けると、通電加熱装置８の下流側ほど通電時間が長くなって線材の温度が高くなる。このため、走間焼鈍装置３の上流側から供給される線材６の温度を時効温度上限と時効温度下限との間の所定の温度に近づけやすくなる。
【００６６】
図３に示すように、線材繰り出し装置１から繰り出された線材６は、ダンサー装置２により線材６の繰り出し張力を安定させる。次いで、線材６は通電加熱装置（予熱装置）８によって線材６の時効温度上限と時効温度下限との間の所定の温度まで通電昇温し、次いで、前記所定の温度まで昇温した線材６を走間焼鈍装置３の中を通過させて、線材６が所定の温度で焼鈍されて、引取キャプスタン４を通って、線材巻き取り装置５により巻き取られる。
【００６７】
走間焼鈍装置３で対象とする熱処理は時効処理であり、ある温度で保持を行う必要があるため炉内温度は線材６の時効温度上限を越えて高くすることができず、昇温に時間が掛かる。これを短縮するため、昇温には、通電加熱装置（予熱装置）８を走間焼鈍装置３の上流側に用いる。この態様の線材の製造装置によると、線材６をその時効温度上限と時効温度下限との間の所定の温度まで通電加熱することによって時効処理温度に近い温度まで昇温し、その後引き続いて走間焼鈍装置３によって時効処理をすることができる。
【００６８】
さらに、時効処理に先立って、溶体化処理を施すこともできる。溶体化処理を行うための装置として、通電加熱装置が好適に用いられるが、誘導加熱装置等、その他の加熱装置を用いることもできる。これにより溶体化処理と時効処理を連続処理できる。さらに伸線機を配置することにより、所望の直径と特性を有する線材を連続処理にて製造することができる。
【００６９】
図４は、この発明の他の態様の線材の製造装置を説明する模式図である。図４には、上述した走間焼鈍装置、通電加熱装置（予熱装置）、伸線装置、撚線装置等の配列例が示されている。このように、伸線装置（伸線機）、被覆装置（被覆機）、撚線装置（撚線機）の少なくとも１つ以上の装置をタンデム配置することによって、複数の工程をまとめることが可能となり、製造時間の短縮を図ることができる。
【００７０】
図４（a）は、図１を参照して説明したこの発明の線材の製造装置を説明する配列図である。図４(a)に示す配列では、走間焼鈍装置において線材の加熱および温度保持が行われて、時効処理が行われる。即ち、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、３００〜６００℃の範囲内の温度に加熱しその温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。その後、線材巻取り装置によって巻き取られる。内部が３００〜６００℃の範囲内の温度の上述した走間焼鈍装置においては、線材の入り側端部および線材の出側端部にそれぞれ複数個のガイドロールが設けられて、入り側から入った線材がガイドロール間を線材が折り返し通過した後、出側から出て行く。線材がガイドロール間を折り返し通過しながら炉内に滞留する時間が１０秒超から１２００秒の間である。
【００７１】
ここで、走間焼鈍装置における加熱温度を３００〜６００℃とした理由は、３００℃未満では時効析出型銅合金の析出が不十分であり、６００℃を超えると析出物の粗大化および再固溶が開始し特性が低下するためである。また走間焼鈍装置における加熱時間を１０秒超〜１２００秒とした理由は、１０秒以下では析出が不十分であり、１２００秒を超えると設備が長大となり実用的ではないためである。
【００７２】
図４（b）は、走間焼鈍装置の上流側に通電加熱焼鈍装置がタンデムに配置された配列図である。この態様においては、走間焼鈍装置とは別に昇温用の通電加熱装置（予熱装置）を設けて、線材を所定の温度に速やかに加熱する。即ち、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、通電加熱装置（予熱装置）において、３００〜６００℃の範囲内の温度に５秒以内に昇温する。このように通電加熱装置（予熱装置）において昇温された線材を、引き続き走間焼鈍装置に導き、３００〜６００℃の範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。その後、線材巻取り装置によって巻き取られる。このように、走間焼鈍装置とは別に予熱用の通電加熱装置を設けることによって、所定の温度に速やかに昇温する。従って、図４(a)に示す態様のように、走間焼鈍装置において加熱・保持する場合に比べて、時効処理時間を短縮することができる。
【００７３】
ここで、通電加熱装置（予熱装置）における昇温を３００〜６００℃の温度で５秒以内とした理由は次の通りである。加熱温度を３００〜６００℃としたのは、続く走間焼鈍装置で行う時効処理の温度範囲が３００〜６００℃であるからである。すなわち、３００℃未満では昇温の効果が少なく、また６００℃を超えると析出物の粗大化および再固溶が開始し特性が低下することによる。また通電加熱装置（予熱装置）における加熱時間を５秒以内とした理由は、５秒を超えると、通電加熱装置（予熱装置）が大型化し大きなスペースを占めるためである。また、０．３秒以下であるとその効果があらわれない。
【００７４】
図４（ｃ）は、走間焼鈍装置の上流側に通電加熱装置（予熱装置）がタンデムに配置され、さらに通電加熱装置（予熱装置）の上流側に撚線装置が配置された配列図である。図４（ｃ）において、本来は撚線装置の上流側には撚線となる単線の本数に対応した数の線材繰り出し装置が存在するが、図４（ｃ）では１つのみ図示し、その他は図示を省略する。図４（ｃ）に示すように、先ず、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線が線材繰り出し装置から繰り出され、撚線装置によって撚り合わされて撚線が形成される。このように形成された撚線が、図４(b)に示したように、通電加熱装置（予熱装置）において、３００〜６００℃の範囲内の温度に５秒以内に昇温する。このように通電加熱装置（予熱装置）において昇温された線材を、引き続き走間焼鈍装置に導き、３００〜６００℃の範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。その後、線材巻取り装置によって巻き取られる。なお、撚線が形成された後に時効処理を施しても、バッチ焼鈍炉を用いた場合のように、撚線を構成する線材同士が粘着することはない。これは、線材同士が密着するような力がかからないためであると考えられる。また、撚線装置については、通電加熱装置（予熱装置）の直前に配置する代わりに、走間焼鈍装置の直後に配置しても差し支えない。
【００７５】
図４（ｄ）は、走間焼鈍装置の上流側に通電加熱装置（予熱装置）がタンデムに配置され、さらに走間焼鈍装置の下流側に被覆装置が配置された配列図である。この態様では、線材が予熱され、次いで時効処理され、それに引き続いて被覆されて、線材巻き取り装置によって巻き取られる。即ち、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、通電加熱装置（予熱装置）において、３００〜６００℃の範囲内の温度に５秒以内に昇温する。このように通電加熱装置（予熱装置）において昇温された線材を、引き続き走間焼鈍装置に導き、３００〜６００℃の範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。このように時効処理が施された線材に絶縁体が被覆される。その後、線材巻取り装置によって巻き取られる。なお、撚線装置を、通電加熱装置（予熱装置）の直前または走間焼鈍装置の直後（被覆装置の直前）に配置することで、被覆された撚線が得られる。
【００７６】
図４（e）は、溶体化処理および時効処理を連続処理するこの発明の線材の製造装置を説明する模式図である。図４(e)に示すように、この発明の線材の製造装置は、線材繰り出し装置、溶体化処理用の通電加熱装置（溶体化処理装置）、伸線装置、昇温用の通電加熱装置（予熱装置）、走間焼鈍装置および線材巻き取り装置をタンデムに備えている。この態様においては、時効処理用の装置だけでなく、溶体化処理用の装置をタンデムに配置して、これらを連続処理する。
【００７７】
図４(e)に示すように、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）より太い線径の線材（例えば直径が数ｍｍの線：いわゆる荒引線など）を、線材繰り出し装置から繰り出し、先ず、通電加熱装置（溶体化処理装置）において８００℃以上の温度で５秒以下の間線材を加熱し、その直後に水冷等の方法で急冷して、溶体化処理を施す。このように溶体化処理が施された線材を伸線装置によって、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）に伸線する。次いで、このように伸線された線材を、通電加熱装置（予熱装置）において、３００〜６００℃の範囲内の温度に５秒以内に昇温する。このように通電加熱装置（予熱装置）において昇温された線材を、引き続き走間焼鈍装置に導き、３００〜６００℃の範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。このように時効処理が施された線材を、線材巻取り装置によって巻き取る。
【００７８】
図４（ｆ）は、溶体化処理および時効処理を連続処理するこの発明の線材の製造装置の別の態様を説明する模式図である。この態様においては、図４(ｆ)に示すように、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）より太い線径の線材（例えば直径が数ｍｍの線：いわゆる荒引線など）を、線材繰り出し装置から繰り出し、先ず、通電加熱装置（溶体化処理装置）において８００℃以上の温度で５秒以下の間線材を加熱し、その直後に水冷等の方法で急冷して、溶体化処理を施す。このように溶体化処理が施された線材を伸線装置によって、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）に伸線する。次いで、このように伸線された線材を、通電加熱装置（予熱装置）において、３００〜６００℃の範囲内の温度に５秒以内の時間昇温する。このように通電加熱装置（予熱装置）において昇温された線材を、引き続き走間焼鈍装置に導き、３００〜６００℃の範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。このように時効処理が施された線材を、さらに撚線装置で撚り合わせて撚線を形成して、線材巻取り装置によって巻き取る。図４（ｆ）において、本来は撚線装置の上流側には撚線となる単線の本数に対応した数の装置（線材繰り出し装置、溶体化処理装置、伸線装置、予熱装置、走間焼鈍装置がタンデムに配置されたもの）が存在するが、図４（ｆ）では１つのみ図示し、その他は図示を省略する。なお、撚線装置については、走間焼鈍装置の直後に配置する代わりに、図４（ｃ）と同様に、通電加熱焼鈍装置の直前に配置しても差し支えない。
【００７９】
ここで、通電加熱装置（溶体化処理装置）における加熱温度を８００℃以上としたのは、８００℃未満の温度では溶体化が不完全で続く時効処理で生じる析出が不十分となるためである。加熱温度は高ければ高いほど良いが、設備コストの観点から、９５０℃以下が好ましい。また時間を５秒以下としたのは、５秒を超えると結晶粒が粗大化し、耐力や屈曲性が低下したためである。また、０．１秒以下であるとその効果があらわれない。
【００８０】
この発明の線材の製造装置によると、上述したように、溶体化処理用の通電加熱装置（溶体化処理装置）、伸線装置、昇温用の通電加熱装置（予熱装置）、走間焼鈍装置等の各種装置をタンデムに設けて、所望の線径と特性を有する線材を連続処理によって製造することができる。
【００８１】
この発明の線材の製造方法について説明する。
この発明の線材の製造方法の１つの態様は、時効析出型銅合金の線材を繰り出すステップと、繰り出した前記線材を、走間加熱の際の通過経路に沿って複数回折り返して所定の温度内に所定時間保持しつつ通過させる時効処理を行うステップと、前記時効処理が施された前記線材を巻き取るステップを備えた線材の製造方法である。ここで、所定の温度とは時効温度下限と時効温度上限との間の温度、具体的には３００℃から６００℃の範囲内の温度であり、所定時間とは１０秒超から１２００秒の間の時間である。
【００８２】
また、時効処理に先立って、線材を通電加熱（予熱）するステップを備えてもよい。３００℃から６００℃の範囲内の温度に、５秒以下の時間で昇温される。このステップは線材の予熱が主目的であるが、線材の温度がその時効温度下限以上となったときに実質的に時効処理が開始される。さらに、時効処理に先立って（線材を予熱する場合には予熱に先立って）、線材に溶体化処理を施すステップを備えてもよい。８００℃以上の温度で、５秒以下の間加熱され、その直後に水冷等の方法で急冷されて溶体化処理が施される。
【００８３】
上述したように、この発明の線材の製造方法によると、連続焼鈍で時効熱処理を行うことができる。走間焼鈍装置を様々な連続装置(例えば、撚線機、被覆機、伸線機)とタンデムに配置することができるので、工程短縮を実現することができる。溶体化専用の通電加熱装置（溶体化処理装置）を走間焼鈍装置の上流側に設置することによって、溶体化−時効工程の連続製造が可能になり、また伸線機を走間焼鈍装置の前後に入れることによって、溶体化−伸線−時効、溶体化−時効−伸線、溶体化−伸線−時効−伸線工程の連続製造が可能になり、様々な特性の材料を得ることができる。
【００８４】
次に、この発明の線材の製造装置および製造方法の別の態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００８５】
この発明の線材の製造装置の他の１つの態様は、線材繰り出し装置と、線材巻き取り装置と、前記線材繰り出し装置および前記線材巻き取り装置の間に設けられた走間焼鈍装置とを備え、該走間焼鈍装置は、時効析出型銅合金の線材を、該線材の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持しながら順次通過するように構成されている線材の製造装置であって、前記走間焼鈍装置は、複数の通電加熱装置からなり、前記線材を、該線材の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持しながら前記線材が順次通過するように構成されている線材の製造装置である。
【００８６】
縦列に配置された複数の通電加熱装置は、それぞれ１つ以上の昇温用通電加熱装置および温度保持用通電加熱装置からなっており、昇温用通電加熱装置によって、時効温度下限と時効温度上限との間の所定の温度まで線材を昇温し、温度保持用通電加熱装置によって時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持する。即ち、この発明の装置において、間隔をおいて縦列に配置された昇温用通電加熱装置および温度保持用通電加熱装置の個々の装置内で線材が加熱され、装置間を通過時に温度低下が生じても、時効温度上限と時効温度下限との間の温度に線材を維持することができる。
【００８７】
通電加熱は、線材自身に流れる電流により発生するジュール熱により加熱を行う。材料の上昇温度ΔＴは、熱のロスを無視した場合、以下の式で与えられる。
ΔＴ＝Ｐ・ｔ／（ｍ・Ｃ）  ・・・（１）
Ｐ：付与した電力、ｔ：付与時間
ｍ：材料の質量、Ｃ：比熱
通電加熱装置において線材は固定された状態ではなく、ある速度で流れているため、付与時間が刻々と変化し、材料温度は段々上昇して行く。
この発明で目的としている熱処理は時効熱処理であり、材料温度が所定温度（時効温度下限と時効温度上限との間の温度、具体的には３００℃から６００℃の範囲内の温度）に達しないで低すぎると析出が生じず、逆に所定温度を超えて高すぎると析出物が粗大になり、所望の特性向上に寄与しないため、ある範囲内の温度（時効温度下限と時効温度上限との間の温度、具体的には３００℃から６００℃の範囲内の温度）で、ある時間範囲（１０秒超から１２００秒の間）の加熱を行う必要がある。
【００８８】
これを実現させるために、この発明においては、複数個の通電加熱装置を、間隔をおいて連続的に（縦列に）並べて１つの走間焼鈍装置を構成するようにしている。すなわち、１つの通電加熱装置では段々温度が上昇して行くが、時効温度範囲を超える前に通電加熱装置から脱するようにする。すると、通電が無くなるために線材の温度は低下する。そして、時効温度範囲を下回る前に、次の通電加熱装置に入るようにする。これを繰り返すことで所定の時間加熱を行うことが可能となる。
最初の所定の温度に到達させるための通電加熱装置は、大きめの付与電力が必要となる。その後の温度保持用の通電加熱での付与電力は、時効温度範囲により決定する。また、通電加熱装置間の間隔についても、時効温度範囲により決定する。
【００８９】
図５は、この発明に係る走間焼鈍装置（即ち通電加熱設備：以下、走間加熱装置と表現する）の一例を説明する模式図である。図５に示すように、この発明の線材製造装置は、線材繰り出し装置１１と、線材巻き取り装置１５と、線材繰り出し装置１１および線材巻き取り装置１５の間に設けられた走間加熱装置１３とを備えている。走間加熱装置１３は、所定間隔を隔てて縦列に配置された複数の通電加熱装置からなり、線材１６の時効温度上限と時効温度下限との間の温度に維持しながら時効析出型銅合金の線材１６が順次通過する。
図５に示すこの発明の線材の製造装置においては、熱処理時間（即ち、時効処理に必要な時間）を稼ぐために、走間加熱装置１３内に所定間隔をあけて複数の通電加熱装置が縦列に配置されている。その結果、線材が走間加熱装置１３内に、従来よりも長い所定の時間滞留して、所定の時効処理時間を確保している。
【００９０】
図５に示すように、線材繰り出し装置１１から繰り出された線材１６は、ダンサー装置１２により線材の繰り出し張力を安定させる。次いで、線材は走間加熱装置１３の中を通過して、先ず所定の温度に加熱され、次いで時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持され、時効処理されて、引取キャプスタン１４を通って、線材巻き取り装置１５により巻き取られる。
【００９１】
図６は、図５に示す走間加熱装置１３の内部構造を示す模式図である。走間加熱装置１３の内部は間隔をおいて配置された少なくとも２つの通電加熱装置１９、２０からなっている。繰り出し側から通電加熱装置１３に入った線材１６は、昇温用通電加熱装置１９により所定温度まで昇温され、次いで、温度保持用通電加熱装置２０により温度を保持され、走間加熱装置１３の外部に出て行く。このように複数の通電加熱装置１９、２０が所定の間隔を隔てて配置されているので、線材が走間加熱装置１３の内部に置かれる時間を長くすることができ、時効処理によって強度を高めるのに十分な析出を実現できる。
【００９２】
図６では、好ましい例として、昇温用通電加熱装置１９が１つ、温度保持用通電加熱装置２０が３つの例を示しているが、それぞれ１つ以上あれば良い。なお、通電加熱装置１９、２０は例えば１対のガイドロール１７を通して線材１６に通電することにより、線材１６の温度を上昇させる処理を行うものである。
ここで、通電加熱とは、線材に金属接点（ローラー、プーリー等）から直接電流を流す、または誘導コイルにより間接的に電流を発生させて流し、線材の電気抵抗により発熱させ、温度を上昇させて加熱を行うことである。
【００９３】
線材を最初に所定の温度（時効温度下限と時効温度上限との間の温度、具体的には３００℃から６００℃の範囲内の温度）に到達させるための昇温用通電加熱装置１９には、大きめの付与電力が必要となる。その後の温度保持用の通電加熱装置２０での付与電力は、線材の時効温度範囲により決定する。また、通電加熱装置２０間の間隔についても、時効温度範囲により決定する。
【００９４】
図７は走間加熱装置１３の内部における線材１６の温度変化を示す。線材１６は通電加熱装置１３内に入ると、昇温用通電加熱装置１９により急速に時効温度下限を超えて温度上昇する。次いで、所定間隔で縦列に配置された複数の温度保持用加熱装置２０により上昇下降を繰りかえして所望の温度範囲（時効温度上限と時効温度下限の間）に一定時間維持することができる。
【００９５】
即ち、図７に示すように、線材１６は昇温用通電加熱装置１９において時効温度下限を超えて温度上昇し、昇温用通電加熱装置１９を出て次の温度保持用加熱装置２０に入るまで通電加熱されないので、温度が低下する。温度の低下が時効温度下限を下回らないように昇温用通電加熱装置１９の加熱温度、および、昇温用通電加熱装置１９と温度保持用加熱装置２０との間の間隔を定める。引き続き、線材１６は複数の温度保持用加熱装置２０を通過するが、線材１６が時効温度下限と時効温度上限との間に保持されるように、温度保持用加熱装置２０の加熱温度および温度保持用加熱装置２０間の間隔を定める。従って、図７に示すように、線材１６の温度が時効温度下限と時効温度上限との間で上昇下降を繰り返す。
【００９６】
さらに、時効処理に先立って、溶体化処理を施すこともできる。溶体化処理するために、例えば通電加熱装置により構成される溶体化処理装置を用いる。これにより溶体化処理と時効処理を連続処理できる。さらに伸線機を配置することにより、所望の直径と特性を有する線材を連続処理にて製造することができる。
【００９７】
図８は、この発明の各種態様の線材の製造装置を説明する模式図である。図８には、上述した走間加熱装置、通電加熱装置（溶体化処理装置）、伸線装置、撚線装置等の配列例が示されている。このように、伸線装置（伸線機）、被覆装置（被覆機）、撚線装置（撚線機）の少なくとも１つ以上の装置をタンデム配置することによって、複数の工程をまとめることが可能となり、製造時間の短縮を図ることができる。
【００９８】
図８（a）は、図５を参照して説明したこの発明の線材の製造装置を説明する配列図である。図８(a)に示す配列では、走間加熱装置内に配置された昇温用通電加熱装置、温度保持用通電加熱装置において線材の加熱、温度低下が繰り返されて時効温度範囲内に温度保持が行われて、時効処理が行われる。即ち、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、複数の通電加熱装置で構成される走間加熱装置内で３００〜６００℃の範囲内の所定の温度範囲内に加熱、温度低下を繰り返し、その範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。その後、線材巻取り装置によって巻き取られる。
【００９９】
昇温用通電加熱装置では、線材をその時効温度上限と時効温度下限との間の所定の温度まで加熱し、次の温度保持用通電加熱装置に入るまでの間、無通電状態で時効温度下限以上の温度まで温度低下し、さらに次の温度保持用通電加熱装置において時効温度上限を超えない温度まで加熱され、このようにして温度低下、加熱を繰り返しながら、線材の時効温度下限と時効温度上限との間に保持されて、時効処理が行われる。各通電加熱装置にはガイドロール（電極輪）が配置されて線材に通電される。
【０１００】
線材が通電加熱、温度低下を繰り返しながら走間加熱装置（炉）内に滞留する時間が１０秒超から１２００秒の間である。
ここで、走間加熱装置内の温度を３００〜６００℃とした理由は、３００℃未満では時効析出型銅合金の析出が不十分であり、６００℃を超えると析出物の粗大化および再固溶が開始し特性が低下するためである。また走間加熱装置内の滞留時間を１０秒超〜１２００秒とした理由は、１０秒以下では析出が不十分であり、１２００秒を超えると設備が長大となり実用的ではないためである。
【０１０１】
図８（b）は、走間加熱装置の上流側に撚線装置が配置された配列図である。図８（ｂ）において、本来は撚線装置の上流側には撚線となる単線の本数に対応した数の線材繰り出し装置が存在するが、図８（ｂ）では１つのみ図示し、その他は図示を省略する。図８（ｂ）に示すように、先ず、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線が線材繰り出し装置から繰り出され、撚線装置によって撚り合わされて撚線が形成される。このように形成された撚線が、図８(a)を参照して説明したように、走間加熱装置内に配置された昇温用通電加熱装置、温度保持用通電加熱装置において線材の加熱、温度低下が繰り返されて時効温度範囲内に温度保持が行われて、時効処理が行われる。即ち、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、走間加熱装置を構成する複数の通電加熱装置内で３００〜６００℃の範囲内の所定の温度範囲内に加熱、温度低下を繰り返し、その範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。その後、線材巻取り装置によって巻き取られる。なお、撚線が形成された後に時効処理を施しても、バッチ焼鈍炉を用いた場合のように、撚線を構成する線材同士が粘着することはない。これは、線材同士が密着するような力がかからないためであると考えられる。また、撚線装置については、走間加熱装置の直前に配置する代わりに、走間加熱装置の直後に配置しても差し支えない。
【０１０２】
図８（ｃ）は、走間加熱装置の下流側に被覆装置が配置された配列図である。この態様では、線材が加熱され、次いで時効処理され、それに引き続いて被覆されて、線材巻き取り装置によって巻き取られる。即ち、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、走間加熱装置内に配置された昇温用通電加熱装置、温度保持用通電加熱装置において線材の加熱、温度低下が繰り返されて時効温度範囲内に温度保持が行われて、時効処理が行われる。即ち、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、複数の通電加熱装置で構成される走間加熱装置内で３００〜６００℃の範囲内の所定の温度範囲内に加熱、温度低下を繰り返し、その範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。時効処理を施した線材を被覆する。
【０１０３】
図８（ｄ）は、溶体化処理および時効処理を連続処理するこの発明の線材の製造装置を説明する模式図である。図８(ｄ)に示すように、この発明の線材の製造装置は、線材繰り出し装置、溶体化処理用の通電加熱装置（溶体化処理装置）、伸線装置、走間加熱装置および線材巻き取り装置をタンデムに備えている。この態様においては、時効処理用の装置だけでなく、溶体化処理用の装置（溶体化処理装置）をタンデムに配置して、これらを連続処理する。
【０１０４】
図８(ｄ)に示すように、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）より太い線径の線材（例えば直径が数ｍｍの線：いわゆる荒引線など）を、線材繰り出し装置から繰り出し、先ず、通電加熱装置において８００℃以上の温度で５秒以下の間線材を加熱し、その直後に水冷等の方法で急冷して、溶体化処理を施す。このように溶体化処理が施された線材を伸線装置によって、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）に伸線する。次いで、このように伸線された線材を、走間加熱装置内に配置された昇温用通電加熱装置、温度保持用通電加熱装置において線材の加熱、温度低下が繰り返されて時効温度範囲内に温度保持が行われて、時効処理が行われる。即ち、所定の線径の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、複数の通電加熱装置内で３００〜６００℃の範囲内の所定の温度範囲内に加熱、温度低下を繰り返し、その範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。その後、線材巻取り装置によって巻き取られる。
ここで、加熱温度を８００℃以上としたのは、８００℃未満の温度では溶体化が不完全で続く時効処理で生じる析出が不十分となるためである。加熱温度は高ければ高いほど良いが、設備コストの観点から、９５０℃以下が好ましい。また時間を５秒以下としたのは、５秒を超えると結晶粒が粗大化し、耐力や屈曲性が低下したためである。また、０．１秒以下であるとその効果があらわれない。
【０１０５】
図８（e）は、溶体化処理および時効処理を連続処理するこの発明の線材の製造装置の別の態様を説明する模式図である。この態様においては、図８(e)に示すように、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）より太い線径の線材（例えば直径が数ｍｍの線：いわゆる荒引線など）を、線材繰り出し装置から繰り出し、先ず、通電加熱装置（溶体化処理装置）において８００℃以上の温度で５秒以下の間線材を加熱し、その直後に水冷等の方法で急冷して、溶体化処理を施す。このように溶体化処理が施された線材を伸線装置によって、所定の線径（直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下）に伸線する。次いで、このように伸線された線材を、走間加熱装置内に配置された昇温用通電加熱装置、温度保持用通電加熱装置において線材の加熱、温度低下が繰り返されて時効温度範囲内に温度保持が行われて、時効処理が行われる。即ち、所定の線径の線材を、線材繰り出し装置から繰り出し、複数の通電加熱装置内で３００〜６００℃の範囲内の所定の温度範囲内に加熱、温度低下を繰り返し、その範囲内の温度で１０秒超から１２００秒の間保持して、時効処理を施す。このように時効処理が施された線材を、さらに撚線装置で撚り合わせて撚線を形成して、線材巻取り装置によって巻き取る。図８（ｅ）において、本来は撚線装置の上流側には撚線となる単線の本数に対応した数の装置（線材繰り出し装置、溶体化処理装置、伸線装置、走間加熱装置がタンデムに配置されたもの）が存在するが、図８（ｅ）では１つのみ図示し、その他は図示を省略する。なお、撚線装置については、走間加熱装置の直後に配置する代わりに、図８（ｂ）と同様に、通電加熱装置の直前に配置しても差し支えない。
【０１０６】
この発明の線材の製造装置によると、上述したように、溶体化処理用の通電加熱装置（溶体化処理装置）、伸線装置、走間加熱装置等の各種装置をタンデムに設けて、所望の線径と特性を有する線材を連続処理によって製造することができる。
【０１０７】
この発明の線材の製造方法について説明する。
この発明の線材の製造方法の１つの態様は、時効析出型銅合金の線材を繰り出すステップと、繰り出した前記線材を走間加熱して時効処理を行うステップと、前記時効処理が施された前記線材を巻き取るステップを備えた線材の製造方法であって、前記時効処理を行うステップは、繰り出した前記線材を、それぞれ少なくとも１つの異なる通電加熱領域と、前記通電加熱領域の間で無通電により温度低下する領域とを通過させて、前記線材を所定範囲内の温度に保持して、時効処理を行うステップである線材の製造方法である。
【０１０８】
異なる通電加熱領域が、線材を所定の温度に昇温する通電加熱領域と、所定の温度範囲内に線材を保持する通電加熱領域とからなっており、線材を時効温度上限と時効温度下限との間の温度に保持する。即ち、３００℃から６００℃の範囲内の所定の温度範囲内で、１０秒超から１２００秒の間、時効析出型銅合金線材が加熱された状態に保持される。好ましくは、時効処理に先立って、線材に溶体化処理を施す。８００℃以上の温度で、５秒以下の間加熱され、その直後に水冷等の方法で急冷されて溶体化処理が施される。
【０１０９】
ここで、溶体化処理の際の加熱温度を８００℃以上としたのは、８００℃未満の温度では溶体化が不完全となり、続く時効処理で生じる析出が不十分となるためである。加熱温度は高ければ高いほど良いが、設備コストの観点から、９５０℃以下が好ましい。また溶体化処理の際の加熱時間を５秒以下としたのは、５秒を超えると結晶粒が粗大化し、耐力や屈曲性が低下したためである。また、０．１秒以下であるとその効果があらわれない。
【０１１０】
次に、この発明の銅合金線の態様について説明する。この発明において、銅合金線とは、金属材料の成形物である線材のうち、自動車およびロボットの配線用電線、電子機器のリード線、コネクタピン、コイルバネ等の製品として使用されうる具体的な銅合金線を意味する。この発明の銅合金線は、前述の線材の製造方法および製造装置により製造される時効析出型銅合金線であって、例えば、コルソン合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系）、Ｃｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｔｉ系、Ｃｕ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系が挙げられる。また、銅合金線の直径は、０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。銅合金線の直径が０．０３ｍｍ未満となると、線材が断線するおそれが急激に高まり、また、３ｍｍを超えると、線材の単位長さあたりに加える熱量が増加することなどにより連続焼鈍による時効処理が効果的に行われなくなるためである。
以下、それぞれの態様について列挙する。
【０１１１】
（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系）
この発明の銅合金線に用いられるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金は、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金、または、Ｎｉを１．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．３〜１．１質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金である。
【０１１２】
ＣｕにＮｉとＳｉを添加すると、Ｎｉ−Ｓｉ化合物（Ｎｉ２Ｓｉ相）がＣｕマトリックス中に析出して強度および導電性が向上することが知られている。Ｎｉ含有量が１．５質量％未満であると析出量が少ないため目標とする強度が得られない。逆にＮｉ含有量が４．０質量％を超えて添加されると鋳造時や熱処理（例えば、溶体化処理、時効処理、焼鈍処理）時に強度上昇に寄与しない析出が生じ、添加量に見合う強度を得ることができないばかりか、伸線加工性、曲げ加工性にも悪影響を与えることになる。
【０１１３】
Ｓｉ含有量は析出するＮｉとＳｉの化合物が主にＮｉ２Ｓｉ相であると考えられるため、添加Ｎｉ量を決定すると最適なＳｉ添加量が決まる。Ｓｉ含有量が０．３質量％未満であるとＮｉ含有量が少ないときと同様に十分な強度を得ることができない。逆にＳｉ含有量が１．１質量％を超えるときもＮｉ含有量が多いときと同様の問題が生じる。
【０１１４】
次に、Ａｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏを含有する場合の含有量について説明する。Ａｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏは、強度、加工性、Ｓｎメッキの耐熱性剥離性などの特性を改善する効果を有しているものであり、含有させる場合には、Ａｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏの中から選ばれる少なくとも１つの元素を合計量として０．０１〜１．０質量％含有させるものである。以下、それぞれの添加元素についてさらに説明する。
【０１１５】
Ａｇは強度および耐熱性を向上させると同時に、結晶粒の粗大化を阻止して曲げ加工性を改善する。Ａｇ量が０．０１質量％未満ではその効果が充分に得られず、０．３質量％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を含有する場合の含有量は０．０１質量％〜０．３質量％とする。
【０１１６】
Ｍｇは耐応力緩和特性を改善するが、曲げ加工性には悪影響を及ぼす。耐応力緩和特性の観点からは、０．０１質量％以上で含有量は多いほどよい。逆に曲げ加工性の観点からは、含有量が０．２質量％を超えると良好な曲げ加工性を得ることは困難である。
このような観点から、Ｍｇを含有する場合の含有量は０．０１〜０．２質量％とする。
【０１１７】
Ｍｎは、強度を上昇させると同時に熱間加工性を改善する効果があり、０．０１質量％未満であるとその効果が小さく、０．５質量％を超えて含有しても、添加量に見合った効果が得られないばかりでなく、導電性を劣化させる。よってＭｎを含有する場合の含有量は０．０１〜０．５質量％とする。
【０１１８】
ＺｎはＳｎメッキや半田メッキの耐熱剥離性、耐マイグレーション特性を改善し、０．２質量％以上添加することが好ましい。逆に導電性を考慮し、１．０質量％を超えて添加することは好ましくない。
【０１１９】
Ｓｎは強度、耐応力緩和特性を改善するとともに伸線加工性を改善する。Ｓｎが０．１質量％未満であると改善効果は現れず、逆に１．０質量％を超えて添加されると導電性が低下する。
【０１２０】
Ｐは強度を上昇させると同時に導電性を改善する効果を有する。多量の含有は粒界析出を助長して曲げ加工性を低下させる。よって、Ｐを添加する場合の好ましい含有範囲は０．０１〜０．１質量％である。
【０１２１】
Ｆｅ、ＣｒはＳｉと結合し、Ｆｅ−Ｓｉ化合物、Ｃｒ−Ｓｉ化合物を形成し、強度を上昇させる。また、Ｎｉとの化合物を形成せずに銅マトリックス中に残存するＳｉをトラップし、導電性を改善する効果がある。Ｆｅ−Ｓｉ化合物、Ｃｒ−Ｓｉ化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曲げ加工性が劣化してくる。これらの観点から、Ｆｅ、Ｃｒを含有する場合の添加量は、それぞれ０．０１〜０．２質量％とする。
【０１２２】
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、本発明ではＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金を利用しているが、コスト的に許されるのであれば、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ系や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−Ｓｉ系より強度、導電性ともにわずかによくなる。したがって、熱・電気の伝導性を重視する部材には有効である。また、Ｃｏ−Ｓｉ化合物は析出硬化能が僅かに高いため、耐応力緩和特性も若干改善される傾向にある。これらの観点から、Ｃｏを含有する場合の添加量は、０．０５〜１質量％とする。
【０１２３】
（Ｃｕ−Ｃｒ系）
この発明の銅合金線に用いられるＣｕ−Ｃｒ系銅合金は、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金、または、Ｃｒを０．１〜１．５質量％含有し、さらにＺｎ、Ｓｎ、Ｚｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金である。
【０１２４】
ＣｕにＣｒを添加すると、ＣｒがＣｕマトリックス中に析出して強度、導電性が向上し、さらに前記析出物は加熱による軟化を妨げて耐熱性を向上させることが知られている。Ｃｒ含有量が０．１質量％未満であると析出量が少ないため目標とする強度が得られない。逆にＣｒ含有量が１．５質量％を超えて添加されると鋳造時や熱処理（例えば、溶体化処理、時効処理、焼鈍処理）時に強度上昇に寄与しない析出が生じ、添加量に見合う強度を得ることができないばかりか、伸線加工性、曲げ加工性にも悪影響を与えることになる。
【０１２５】
次に、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒを含有する場合の含有量について説明する。Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒは、強度、Ｓｎメッキの耐熱性剥離性などの特性を改善する効果を有しているものであり、含有させる場合には、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒの中から選ばれる少なくとも１つの元素を合計量として０．１〜１．０質量％含有させるものである。
【０１２６】
ＺｎはＳｎメッキや半田メッキの耐熱剥離性、耐マイグレーション特性を改善し、０．２質量％以上添加することが好ましい。逆に導電性を考慮し、１．０質量％を超えて添加することは好ましくない。
【０１２７】
Ｓｎは強度、耐応力緩和特性を改善するとともに伸線加工性を改善する。Ｓｎが０．１質量％未満であると改善効果は現れず、逆に１．０質量％を超えて添加されると導電性が低下する。
【０１２８】
Ｚｒを添加すると、Ｃｕ−Ｚｒ化合物（Ｃｕ３Ｚｒ相）がＣｕマトリックス中に析出して強度および導電性が向上する。Ｚｒ含有量が０．１質量％未満であると析出量が少ないため目標とする強度が得られない。逆にＺｒ含有量が０．５質量％を超えるとその効果が飽和する上、材料費が高くなる。
【０１２９】
（Ｃｕ−Ｔｉ系）
この発明の銅合金線に用いられるＣｕ−Ｔｉ系銅合金は、Ｔｉを１．０〜５．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金である。
【０１３０】
ＣｕにＴｉを添加すると、Ｃｕ−Ｔｉの変調構造が生じ強度が向上することが知られている。Ｔｉ含有量が１．０質量％未満であると変調構造が十分に形成されず、目標とする強度が得られない。逆にＴｉ含有量が５．０質量％を超えて添加されると加工性が急激に低下し伸線加工が困難となるため好ましくない。
【０１３１】
（Ｃｕ−Ｆｅ系）
この発明の銅合金線に用いられるＣｕ−Ｆｅ系銅合金は、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金、または、Ｆｅを１．０〜３．０質量％含有し、さらにＰ、Ｚｎの少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金である。
【０１３２】
ＣｕにＦｅを添加すると、ＦｅがＣｕマトリックス中に析出して強度、導電性が向上し、さらに前記析出物は加熱による軟化を妨げて耐熱性を向上させることが知られている。Ｆｅ含有量が１．０質量％未満であると析出量が少ないため目標とする強度が得られない。逆にＦｅ含有量が３．０質量％を超えて添加されると鋳造時や熱処理（例えば、溶体化処理、時効処理、焼鈍処理）時に強度上昇に寄与しない析出が生じ、添加量に見合う強度を得ることができないばかりか、伸線加工性、曲げ加工性にも悪影響を与えることになる。
【０１３３】
次に、Ｐ、Ｚｎを含有する場合の含有量について説明する。Ｐ、Ｚｎは、導電性、Ｓｎメッキの耐熱性剥離性などの特性を改善する効果を有しているものであり、含有させる場合には、Ｐ、Ｚｎの中から選ばれる少なくとも１つの元素を合計量として０．０１〜１．０質量％含有させるものである。
【０１３４】
Ｐは、Ｃｕ−Ｆｅ系合金においては、マトリックス中でＦｅ−Ｐ化合物となって析出し、導電性を向上させる。Ｐが０．０１質量％未満であると効果は現れず、０．２質量％を超えて含有しても、添加量に見合った効果が得られないばかりでなく、加工性を劣化させる。
【０１３５】
（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系）
この発明の銅合金線に用いられるＣｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金は、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金、または、Ｎｉを１．０〜２．５質量％、Ｔｉを０．３〜０．８質量％含有し、さらにＡｇ、Ｍｇ、ＺｎおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０１〜１．０質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる銅合金である。
【０１３６】
ＣｕにＮｉとＴｉを添加すると、Ｎｉ−Ｔｉ化合物（Ｎｉ３Ｔｉ相）がＣｕマトリックス中に析出して強度および導電性が向上する。Ｎｉ含有量が１．０質量％未満であると析出量が少ないため目標とする強度が得られない。逆にＮｉ含有量が２．５質量％を超えて添加されると鋳造時に割れが生じやすくなり、また溶体化熱処理時に強度上昇に寄与しない析出が生じ、添加量に見合う強度を得ることができなくなる。
【０１３７】
Ｔｉ含有量は析出するＮｉとＴｉの化合物が主にＮｉ３Ｔｉ相であると考えられるため、添加Ｎｉ量を決定すると最適なＴｉ添加量が決まる。Ｔｉ含有量が０．３質量％未満であるとＮｉ含有量が少ないときと同様に十分な強度を得ることができない。逆にＴｉ含有量が０．８質量％を超えるときもＮｉ含有量が多いときと同様の問題が生じる。
【０１３８】
次に、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎを含有する場合の含有量について説明する。Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎは、強度、Ｓｎメッキの耐熱性剥離性などの特性を改善する効果を有しているものであり、含有させる場合には、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎの中から選ばれる少なくとも１つの元素を合計量として０．０１〜１．０質量％含有させるものである。
【０１３９】
Ａｇは強度および耐熱性を向上させると同時に、結晶粒の粗大化を阻止して曲げ加工性を改善する。Ａｇ量が０．０１質量％未満ではその効果が充分に得られず、０．３質量％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を含有する場合の含有量は０．０１質量％〜０．３質量％とする。
【０１４０】
Ｍｇは耐応力緩和特性を改善するが、曲げ加工性には悪影響を及ぼす。耐応力緩和特性の観点からは、０．０１質量％以上で含有量は多いほどよい。逆に曲げ加工性の観点からは、含有量が０．２質量％を超えると良好な曲げ加工性を得ることは困難である。
このような観点から、Ｍｇを含有する場合の含有量は０．０１〜０．２質量％とする。
【０１４１】
ＺｎはＳｎメッキや半田メッキの耐熱剥離性、耐マイグレーション特性を改善し、０．２質量％以上添加することが好ましい。逆に導電性を考慮し、１．０質量％を超えて添加することは好ましくない。
【０１４２】
Ｓｎは強度、耐応力緩和特性を改善するとともに伸線加工性を改善する。Ｓｎが０．１質量％未満であると改善効果は現れず、逆に１．０質量％を超えて添加されると導電性が低下する。
【０１４３】
時効析出型銅合金線材である、上述したコルソン合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系）、Ｃｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｔｉ系、Ｃｕ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系合金線材において、溶体化処理によって、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅなどの合金成分がＣｕマトリックス中に固溶化される。時効処理においては、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金ではＮｉ２Ｓｉ、Ｃｕ−Ｃｒ合金ではＣｒ、Ｃｕ−Ｆｅ合金ではＦｅおよびＦｅ化合物がそれぞれ析出し強度が高くなる。Ｃｕ−Ｔｉ系合金では、Ｃｕ−Ｔｉの変調構造を発生させて強度が高くなる。
上述した温度は実体温度であり、特性および流れた電流から推測することもできる。また、線径が太い場合、放射温度計でも測定することができる。また、上述した温度は、導電率から推測する方法もある。
【０１４４】
次に、この発明を実施例によってさらに詳細に説明する。
【０１４５】
表１に示す成分組成の合金No.１〜３８を調製した。何れも上述した範囲内の元素を含む合金である。即ち、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金として、合金No.１〜１７、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金として、合金No.１８〜２３、Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金として、合金No.２４〜２６、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金として、合金No.２７〜３２、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金として、合金No.３３〜３８をそれぞれ調製した。
【０１４６】
【表１】
0005520438.tif 000002
【０１４７】
（実施例１）
表１に示す合金No.１〜３８を用いて、溶体化処理を施した後、線径φ０．１ｍｍの銅合金線を形成し、表２に示す条件の下、図３および図４（ｂ）で示される線材の製造装置を用いて、連続焼鈍で時効熱処理を行った。その結果を表２に合わせて示す。ここでは、比較のために、上述した合金を使用して、線径φ０．１ｍｍの銅合金線を形成し、バッチ炉を使用して従来の方法で時効熱処理を行った。即ち、表２に示す温度（℃）に、線材を加熱し、加熱時間（ｓｅｃ）に示す間その温度に保持し、その後、線材巻き取り装置によって巻き取った。走間加熱装置内の線材の引張強さ（ＭＰａ）、導電率（％ＩＡＣＳ）を表２に合わせて示す。
【０１４８】
【表２】
0005520438.tif 000003
【０１４９】
表２から明らかなように、この発明の方法によると、実施例No.１〜３８（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金No.１〜１７、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金No.１８〜２３、Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金No.２４〜２６、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金No.２７〜３２、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金No.３３〜３８）においては、必要な時効処理が施されており、かついずれも時効後の粘着は生じなかった。これに対して、比較例No.３９〜４７（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金No.２、１６、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金No.１９、２２、Ｃｕ−Ｔｉ系銅合金No.２５、Ｃｕ−Ｆｅ系銅合金No.２８、３２、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系銅合金No.３４、３７）においては、いずれも時効後に粘着が生じた。
【０１５０】
（実施例２）
次に、銅合金線の線径を変化させた例を示す。具体的には、表１に示す合金No.１６、２２を用いて、溶体化処理を施した後、線径φ０．０３ｍｍ、φ０．１ｍｍ、φ０．９ｍｍ、φ３ｍｍの銅合金線を形成し、表３に示す条件の下、図３および図４（ｂ）で示される線材の製造装置を用いて、連続焼鈍で時効熱処理を行った。
【０１５１】
【表３】
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【０１５２】
表３から明らかなように、実施例No.５１〜５８（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金No.１６、Ｃｕ−Ｃｒ系銅合金No.２２）においては、必要な時効処理が施されており、かついずれも時効後の粘着は生じなかった。すなわち、線材の直径が０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲において、連続焼鈍により時効処理が施されていることがわかった。
【０１５３】
（実施例３）
実施例１と同様の実験を、図５、図６、および図８（ａ）で示される線材の製造装置を用いて、走間通電加熱により時効熱処理を行った。このとき、時効温度の中心値を、実施例１の表２で示される温度（時効温度）とし、最高温度と最低温度との差はすべて４０度となるようにした。例えば、表２で温度が５００℃となっているものは、本実施例では温度の中心値が５００℃、最高温度が５２０℃、最低温度が４８０℃となるようにした。
【０１５４】
その結果、実施例１の表２のサンプルＮｏ．１〜３８に相当する本実施例のサンプルについては、走間加熱装置内の線材の引張強さ（ＭＰａ）、導電率ともに、実施例１の各サンプルとほぼ同様の結果が得られ、かついずれも時効後の粘着は生じなかった。すなわち、本実施例において、走間通電加熱により時効処理が施されていることがわかった。
【０１５５】
本実施例において、時効熱処理中の最高温度と最低温度との差は５０度以内であれば、走間通電加熱による時効熱処理が、連続焼鈍による時効熱処理と同様に行われることがわかった。なお、得られる銅合金線の特性向上の観点からは、時効熱処理中の最高温度と最低温度との差は小さいほど望ましいが、このためには１回あたりの通電加熱時間と無加熱時間をそれぞれ短くする必要があり、図６における温度保持用通電加熱装置２０の数が増加することになる。したがって、銅合金線に要求される特性と設備上の制約とを考慮して、時効熱処理中の最高温度と最低温度との差を決定することが望ましい。
【０１５６】
（その他の実施例）
図４および図８に示されるすべての態様の線材の製造装置を用いた例について示す。条件は以下のとおりとした。
（１）銅合金線を構成する時効析出型銅合金としては、表１に示す合金No.１６、２２を用いた。
（２）線材の直径については、単線の場合は、線径φ０．０３ｍｍ、φ０．１ｍｍ、φ０．９ｍｍ、φ３ｍｍの４種類とした。図４（ｃ）（ｆ）と図８（ｂ）（ｅ）を除く製造装置を用いた場合がこの条件に該当する。
（３）撚線の場合は、単線を７本撚り合わせて撚り線とした。なお、単線の種類は、φ０．０３ｍｍ、φ０．１ｍｍ、φ０．９ｍｍの３種類とした。図４（ｃ）（ｆ）と図８（ｂ）（ｅ）の製造装置を用いた場合がこの条件に該当する。
（４）溶体化処理を施す場合は、線材の直径をφ５ｍｍとし、温度を８００℃以上９５０℃以下として、０．１秒以上５秒以下加熱した後、図示されない水冷機構により急冷した。図４（ｅ）（ｆ）と図８（ｄ）（ｅ）の製造装置を用いた場合がこの条件に該当する。
（５）溶体化処理後に伸線する場合、伸線後の線材の直径をφ０．０３ｍｍ、φ０．１ｍｍ、φ０．９ｍｍ、φ３ｍｍの４種類とした。
（６）被覆装置については、公知の装置を用いた。なお、被覆はポリエチレンとした。
【０１５７】
この結果、図４および図８に示されるすべての態様の線材の製造装置を用いた例について、以下のことが確認された。
（Ａ）単線としては、表２および表３とほぼ同様の結果が得られ、銅合金線に対して必要な時効処理が施され、かついずれも時効後の粘着は生じなかった。
（Ｂ）撚線としては、これを構成する各単線について、表２および表３とほぼ同様の結果が得られ、かつ各単線に対して必要な時効処理が施されていた。また、各単線間について時効後の粘着は生じなかった。
（Ｃ）溶体化、伸線、被覆に関しては、いずれも時効処理と連続して実施することができた。また、銅合金線に対して必要な時効処理が施され、かついずれも時効後の粘着は生じなかった。
【０１５８】
上述したように、この発明の線材の製造方法によると、連続焼鈍で時効熱処理を行うことができる。走間焼鈍装置（走間加熱装置）を様々な連続装置(例えば、撚線機、被覆機、伸線機)とタンデムに配置することができるので、工程短縮を実現することができる。また、溶体化専用の通電加熱装置（溶体化処理装置）を走間焼鈍装置（走間加熱装置）の上流側に設置することによって、溶体化−時効工程の連続製造が可能になり、また伸線機を走間焼鈍装置（走間加熱装置）の前後に入れることによって、溶体化−伸線−時効、溶体化−時効−伸線、溶体化−伸線−時効−伸線工程の連続製造が可能になり、様々な特性の材料を得ることができる。さらに、本発明においては、線材の製造後にバッチ炉による時効熱処理を施す必要がなくなるので、時効熱処理後に線材が粘着するおそれがなくなり、得られる線材の品質および歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】この発明の第１の態様に係る走間焼鈍装置（即ち走間炉設備）の一例を説明する模式図である。
【図２】図１に示す走間焼鈍装置３の内部構造を示す模式図である。
【図３】この発明の第１の態様の他の例の線材の製造装置を説明する模式図である。
【図４】この発明の第１の態様に係る装置構成例を説明する模式図である。
【図５】この発明の第２の態様に係る走間加熱装置（即ち走間炉設備）の一例を説明する模式図である。
【図６】図５に示す走間加熱装置１３の内部構造を示す模式図である。
【図７】走間加熱装置１３の内部における線材１６の温度変化を示すグラフである。
【図８】この発明の第２の態様に係る装置構成例を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１、１１  線材繰り出し装置
２、１２  ダンサー装置
３  走間焼鈍装置
４、１４  引取キャプスタン
５、１５  線材巻き取り装置
６、１６  線材
７  ガイドロール
８  通電加熱装置（予熱装置）
１３  走間加熱装置
１７  ガイドロール
１８  電源
１９  昇温用通電加熱装置
２０  温度保持用通電加熱装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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