(57)【要約】０．５質量％以上のＡｇ及び０．０５質量％以上のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物であり、引張強さが３５０ＭＰａ以上、伸びが７％以上である銅合金線材、並びにその製造方法によって、強度、伸び、導電性に優れた、例えば、マグネットワイヤ用として好適な銅合金線材を安価に提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５質量％以上のＡｇ及び０．０５質量％以上のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物であり、引張強さが３５０ＭＰａ以上、伸びが７％以上である銅合金線材。
【請求項２】
０．１ｍｍ以下の線径または線材の厚さを有する請求項１に記載の銅合金線材。
【請求項３】
Ａｇの含有量が０．５質量％以上４．０質量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．０５質量％以上０．５質量％以下である請求項１または２に記載の銅合金線材。
【請求項４】
Ａｇの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下である請求項１または２に記載の銅合金線材。
【請求項５】
さらに、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を各々の含有量として０．０５〜０．３質量％含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金線材。
【請求項６】
線径または線材の厚さが５０μｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の銅合金線材。
【請求項７】
０．５質量％以上のＡｇ及び０．０５質量％以上のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅合金の荒引線に冷間加工を施して、線径または線材の厚さが０．１ｍｍ以下の線材を形成する線材加工工程と、
前記線材を半軟化状態にする最終熱処理工程と
を有する銅合金線材の製造方法。
【請求項８】
前記最終熱処理工程での熱処理温度が、３００℃以上６００℃以下である請求項７に記載の銅合金線材の製造方法。
【請求項９】
前記線材加工工程において、複数の冷間加工の間に中間熱処理を行う請求項７または８に記載の銅合金線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅合金線材及びその製造方法に関し、特にマグネットワイヤ用極細銅合金線材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の発達に伴い電子部品の小型化が進み、線径が０．１ｍｍ以下の極細銅合金線（丸線）に対する需要が増えてきている。例えば、携帯電話、スマートフォンなどに使用されているマイクロスピーカ用コイルは線径が０．１ｍｍ以下の極細線（マグネットワイヤ）をコイル状に巻きつけ加工して製造されている。【０００３】
この巻線加工にはターン形成が可能なだけの加工性として靭性（伸び）が必要であり、従来靭性に優れる純銅が用いられてきた。しかし、純銅は導電性に優れるが強度が低いため、コイル振動に伴う耐疲労耐性が低いという問題がある。【０００４】
この問題を解決するため、導電率を殆ど下げずに引張強さを上げることのできるＡｇ  ２〜１５質量％を含有する高濃度のＣｕ−Ａｇ合金を使用する技術が提案されている（特許文献１）。また、一般的に加工を加えた金属や合金は引張強さが上昇して伸びが低下するが、これに一定温度以上の熱処理を加えることで再び伸びが回復して強度が低下する。そこで、この熱処理の温度を軟化温度以下で行うことにより低濃度の合金でも強度と伸びを両立させる技術が提案されている（特許文献２）。しかし、この方法は熱処理温度、時間のコントロールが難しい。この点については、０．０５〜０．２質量％のＡｇと０．００３〜０．０１質量％のＺｒを銅中に添加することで軟化温度範囲を広くし、強度と伸びを両立させる半軟化処理を行う技術が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８０８６０号公報
【特許文献２】特許３９４１３０４号公報
【特許文献３】特公平４−７７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、マグネットワイヤの長寿命化の要求や更なる電子部品の小型化によるマグネットワイヤの極細化（線径０．０７ｍｍ以下）の要求にともない、さらなる銅合金線材の高強度化が求められてきている。特許文献１に記載されているように、より強度を上げるためＡｇ含有量を増やすと、その反面、導電性が低下してしまう。さらに、Ａｇは耐熱性を向上させる元素であり、熱処理が困難となる。さらに、Ａｇは非常に高価であるためコストの著しい上昇を招いてしまう。また、特許文献２に記載されているような一般の固溶型の高導電性合金は半軟化熱処理を実現させる温度範囲が狭いため安定した性能を実現させることが困難である。さらに、低濃度のＣｕ−Ａｇ合金に微量のＺｒを添加して半軟化処理をする方法（特許文献３）は容易に伸びと強度を両立させることができるが、高強度化の点では不十分であった。
また、近時、マグネットワイヤの形状としては、丸線に限らず、角線や平角線の採用も検討されている。これらの角線や平角線の場合にも、前記丸線の線径に相当する程度に厚さが薄い線材とすることが要求されている。【０００７】
本発明はかかる従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、強度、伸び、導電性に優れた、例えばマグネットワイヤ用として好適な、銅合金線材を安価で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、従来の合金線材よりも強度、伸び、導電性に優れたマグネットワイヤ等に好適に用いられる銅合金線材を開発すべく種々の銅合金、その熱処理条件について鋭意検討を行った。その結果、Ｃｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材を半軟化処理したとき伸びと強度に大変優れ、かつ熱処理による特性の実現が容易であることを見出した。本発明者らは、このようにＣｕにＡｇおよびＭｇを所定の組成で添加し半軟化処理することで強度、導電性、伸びに優れた、例えばマグネットワイヤ用として好適な、銅合金線材を安価に得られることを見出した。本発明は、この知見に基づいて完成されるに至ったものである。【０００９】
すなわち、本発明によれば以下の手段が提供される。
（１）０．５質量％以上のＡｇ及び０．０５質量％以上のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物であり、引張強さが３５０ＭＰａ以上、伸びが７％以上である銅合金線材。
（２）０．１ｍｍ以下の線径（丸線材の場合）または線材の厚さ（角線材や平角線材の場合）を有する（１）項に記載の銅合金線材。
（３）Ａｇの含有量が０．５質量％以上４．０質量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．０５質量％以上０．５質量％以下である前記（１）または（２）項に記載の銅合金線材。
（４）Ａｇの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下である前記（１）または（２）項に記載の銅合金線材。
（５）さらに、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を各々の含有量として０．０５〜０．３質量％含有する前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の銅合金線材。
（６）線径または線材の厚さが５０μｍ以下である前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の銅合金線材。
（７）０．５質量％以上のＡｇ及び０．０５質量％以上のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅合金の荒引線に冷間加工を施して、線径または線材の厚さが０．１ｍｍ以下の線材を形成する線材加工工程と、
前記線材を半軟化状態にする最終熱処理工程と
を有する銅合金線材の製造方法。
（８）前記最終熱処理工程での熱処理温度が、３００℃以上６００℃以下である前記（７）項に記載の銅合金線材の製造方法。
（９）前記線材加工工程において、複数の冷間加工の間に中間熱処理を行う前記（７）または（８）項に記載の銅合金線材の製造方法。【００１０】
ここで、本明細書において、半軟化状態とは銅合金線材の伸びが７％〜３０％を満たす状態をいう。また、半軟化処理とは、前記半軟化状態を与える熱処理をいう。また、半軟化温度範囲とは、熱処理後の銅合金線材が伸び７％〜３０％を満たす状態を与える範囲の熱処理温度をいう。これに対して、軟化温度とは、熱処理後の銅合金線材において引張強さがそれ以上低下しなくなる状態を与える熱処理温度をいう。図３を参照すれば、引張強さの低下曲線において傾きが０（零）になる熱処理温度が軟化温度である。熱処理温度範囲とは、半軟化温度範囲中で、かつ、熱処理後に所望の強度を保持する温度範囲をいう。但し、この軟化温度を超える高温（図３で軟化温度より右側の温度）で熱処理に付すと、過熱により引張強さはさらに若干小さくなる。
一方、軟化状態とは銅合金線材の伸びが３０％を超えて回復された状態をいう。また、軟化処理とは、前記軟化状態を与える高温での熱処理をいう。
本発明において、線材とは、丸線の他に、角線や平角線を含む意味である。従って、本発明の線材とは、特に断らない限り、丸線、角線、平角線を合わせていう。ここで、線材のサイズとは、丸線（幅方向（ＴＤ）の断面が円形）であれば丸線材の線径φ（前記断面の円の直径）を、角線（幅方向の断面が正方形）であれば角線材の厚さｔ及び幅ｗ（いずれも、前記断面の正方形の一辺の長さで同一である）を、平角線（幅方向の断面が長方形）であれば平角線材の厚さｔ（前記断面の長方形の短辺の長さ）及び幅ｗ（前記断面の長方形の長辺の長さ）をいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材は、引張強度、伸び、導電性に優れていることから、例えばマグネットワイヤ用の銅合金線材として好適である。また、従来のＡｇ含有量の多いＣｕ−Ａｇ合金線材と比較しＡｇ含有量が少量で性能を発揮することができるため、より低コストで製造することができる。さらに、本発明のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材の製造方法によれば、半軟化熱処理を行う温度範囲が広いため、前記性能に優れるとともに、その性能のバラつきの少ない安定したＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例で行った屈曲疲労破断回数（繰返破断回数）を測定する試験に用いた装置を模式的に示す正面図である。
【図２】Ｍｇを含まない比較用のＣｕ−Ａｇ合金線材と、Ｍｇを含む本発明のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材について、Ａｇ含有量と半軟化時の引張強さの関係を対比して示した図である。
【図３】線径が０．１ｍｍのＣｕ−１％Ａｇ−０．１％Ｍｇ（ここで、％は質量％を意味する。以下同様。）丸線材を様々な温度で熱処理したときの強度、伸びの変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明をより詳細に説明する。
［合金組成］
本発明の銅合金線材は、Ａｇを０．５質量％以上（好ましくは０．５〜４．０質量％）、Ｍｇを０．０５質量％以上（好ましくは０．０５〜０．５質量％）含有し、残部はＣｕと不可避不純物からなる。
ＣｕにＡｇを添加することで導電性を殆ど低下させずに強度を上げることができる。また、耐熱性を向上させることで半軟化熱処理を行いやすくすることができる。Ａｇ含有量は、０．５質量％以上とし、好ましくは０．５〜４．０質量％、さらに好ましくは０．５〜２．０質量％である。Ａｇが少なすぎる場合、十分な強度を得ることができない。また、Ａｇ含有量が多すぎると導電性が低下するとともにコストが高くなりすぎる。さらに、熱処理温度が高くなりすぎ、熱処理が困難となる。
Ｍｇを添加することにより半軟化時の引張強さが向上し強度に優れた極細マグネットワイヤを得ることができる。さらに半軟化温度範囲が拡大して極細マグネットワイヤに必要な特性（引張強さ３５０ＭＰａ以上、伸び７％以上）を得るための熱処理温度範囲が広くなり、安定した製造が可能となる。Ｍｇ含有量は、０．０５質量％以上とし、好ましくは０．０５〜０．５質量％、さらに好ましくは０．０５〜０．３質量％である。Ｍｇ含有量が少なすぎる場合、半軟化時の強度上昇、半軟化温度範囲拡大の効果が不十分である。また、Ｍｇ含有量が多すぎると導電性が著しく低下してしまう。
【００１４】
また、本発明の銅合金線材は、Ａｇを０．５質量％以上（好ましくは０．５〜４．０質量％）、Ｍｇを０．０５質量％以上（好ましくは０．０５〜０．５質量％）、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を各々の含有量として０．０５〜０．３質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる合金組成であってもよい。
【００１５】
Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素は、本発明に係る銅合金における任意添加元素である。本発明において、これらの元素の含有量は各々の含有量として０．０５〜０．３％とし、好ましくは０．０５〜０．２％である。この含有量が各々の含有量として少なすぎる場合、これらの元素添加による強度上昇の効果が殆ど見込めない。また、この含有量が多すぎると導電率の低下が大きすぎるため、マグネットワイヤ等の銅合金線材として不適である。
これらの元素は、それぞれ固溶強化型あるいは析出強化型の元素であり、Ｃｕにこれらの元素を添加することで導電率を大幅に低下させることなく強度を上げることができる。この添加によって、銅合金線材自体の強度が上がり、耐屈曲疲労特性が向上する。
【００１６】
［物性］
本発明の銅合金線材の引張強さを３５０ＭＰａ以上としたのは、３５０ＭＰａ未満では伸線加工により細径化したときの強度が足りず、耐屈曲疲労特性に劣るためである。
また、本発明の銅合金線材の伸びを７％以上としたのは、７％未満では加工性に劣り、コイルを成形する際に破断等の不具合が生じてしまうためである。
【００１７】
［製造方法］
本発明の銅合金線材の製造方法について説明する。
前記のとおり、本発明の銅合金線材の形状は、丸線に限定されず、角線や平角線としても良いので、これらについて以下に説明する。
【００１８】
［丸線材の製造方法］
まず、本発明の銅合金丸線材の製造方法は、例えば、鋳造、冷間加工（冷間伸線）、中間熱処理（中間焼鈍）、最終熱処理（最終焼鈍）の各工程をこの順に施してなる。ここで、中間焼鈍に付さなくても所望の物性を有する銅合金線材が得られる場合には、中間焼鈍は省略してもよい。
【００１９】
［鋳造］
Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｇの原料を、鋳造機内部（内壁）が好ましくは炭素製の、例えば黒鉛坩堝にて、溶解し鋳造する。溶解するときの鋳造機内部の雰囲気は、酸化物の生成を防止するために真空もしくは窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。鋳造方法には特に制限はなく、例えば横型連続鋳造機やＵｐｃａｓｔ法などを用いることができる。これらの連続鋳造伸線法によって、鋳造から伸線の工程を連続して行って、直径が通常φ８〜２３ｍｍ程度の荒引線を鋳造する。
連続鋳造伸線法によらない場合には、鋳造によって得たビレット（鋳塊）を伸線加工に付すことによって、同様に直径が通常φ８〜２３ｍｍ程度の荒引線を得る。
【００２０】
［冷間加工、中間焼鈍］（線材加工工程）
この荒引線に冷間加工を施すことによって、直径φ０．１ｍｍ以下の細径線に加工する。この冷間加工としては、冷間伸線することが好ましい。
この冷間加工（伸線）での加工率は、目標線径と銅合金組成、さらには熱処理条件に応じて変わり、特に制限するものではないが、通常この加工率を７０．０〜９９．９％とする。
【００２１】
この冷間加工が、第一の冷間加工（伸線）と第二の冷間加工（伸線）の複数の冷間加工工程を有している場合、第一と第二の冷間加工の間に中間焼鈍（中間熱処理）を行っても良い。
中間焼鈍を行う熱処理方法としては大きく分けてバッチ式と連続式が挙げられる。バッチ式の熱処理は処理時間、コストがかかるため生産性に劣るが、温度や保持時間の制御が行い易いため特性の制御を行い易い。これに対し連続式の熱処理は伸線加工工程と連続で熱処理が行えるため生産性に優れるが、極短時間で熱処理を行う必要があるため熱処理温度と時間を正確に制御し特性を安定して実現させることが必要となる。それぞれの熱処理方法は以上のように長所と短所があるため、目的に沿った熱処理方法を選択すればよい。
バッチ式の場合は、例えば窒素やアルゴンなどの不活性雰囲気の熱処理炉で、３００〜６００℃で３０分〜２時間熱処理を行うことが好ましい。
連続式の熱処理としては、通電加熱式と雰囲気内走間熱処理式が挙げられる。通電加熱式は、伸線工程の途中に電極輪を設け、電極輪間を通過する銅合金線材に電流を流し、銅合金線材自身に発生するジュール熱によって熱処理を行う方法である。雰囲気内走間熱処理式は、伸線の途中に加熱用容器を設け、所定の温度（例えば、３００〜６００℃）に加熱された加熱用容器雰囲気の中に銅合金線材を通過させ熱処理を行う方法である。いずれの熱処理方法も銅合金線材の酸化を防止するために不活性ガス雰囲気下で熱処理を行うことが好ましい。連続式の場合は熱処理時間が短いため、３００〜７００℃で０．１〜５秒の熱処理を行うことが好ましい。
複数の冷間加工の間で中間焼鈍を行うことで、得られる線材の伸びを回復させることによって加工性を向上させることができる。また、中間焼鈍によりＡｇ析出が促進され、得られる線材の強度、導電性をより高くすることができる。
【００２２】
［仕上焼鈍（最終焼鈍ともいう）］（最終熱処理工程）
上記工程により所望のサイズ（線径）まで加工した銅合金線材に最終熱処理として仕上焼鈍を施す。
仕上焼鈍を行う熱処理方法としては前記中間焼鈍と同様に、バッチ式と連続式が挙げられる。
この仕上焼鈍の際に、銅合金線材の組成や加工率によっては、最終熱処理後の線材における引張強さ、伸びが若干変化することがある。そこで、本発明においては、この最終熱処理によって得られる銅合金線材の伸びが７〜３０％、好ましくは１０〜２０％となるように、仕上焼鈍における加熱温度、加熱保持時間を適宜調整する。
最終熱処理は、熱処理時間が短い場合はより高温で行い、熱処理時間が長い場合はより低温で行う。連続式の場合は熱処理時間が短いため、３００〜７００℃で０．１〜５秒の熱処理を行うことが好ましい。また、バッチ式の場合は熱処理時間を長く取ることができ、３００〜６００℃で３０〜１２０分間の熱処理を行うことが好ましい。
【００２３】
［平角線材の製造方法］
次に、本発明の銅合金平角線材の製造方法は、平角線加工工程を有する以外は、前記丸線材の製造方法と同様である。具体的には、本発明の平角線材の製造方法は、例えば、鋳造、冷間加工（冷間伸線）、平角線加工、最終熱処理（最終焼鈍）の各工程をこの順に施してなる。必要に応じて、冷間加工と平角線加工の間に中間焼鈍（中間熱処理）を入れても良いことも、前記丸線材の製造方法と同様である。鋳造、冷間加工、中間焼鈍、最終焼鈍の各工程の加工・熱処理の各条件とそれらの好ましい条件も丸線材の製造方法と同様である。
【００２４】
［平角線加工］
平角線加工の前までは、丸線材の製造と同様にして、鋳造で得た鋳塊に冷間加工（伸線加工）を施して丸線形状の荒引線を得て、必要により中間焼鈍を施す。平角線加工としては、こうして得た丸線（荒引線）に、圧延機による冷間圧延、カセットローラーダイスによる冷間圧延、プレス、引抜加工等を施す。この平角線加工により、幅方向（ＴＤ）断面形状を長方形に加工して、平角線の形状とする。この圧延等は、通常１〜５回のパスによって行う。圧延等の際の各パスでの圧下率と合計圧下率は、特に制限されるものではなく、所望の平角線サイズが得られるように適宜設定すればよい。ここで、圧下率とは平角加工を行った時の圧延方向の厚さの変化率であり、圧延前の厚さをｔ１、圧延後の線の厚さをｔ２とした時、圧下率（％）は｛１−（ｔ２／ｔ１）｝×１００で表される。例えば、この合計圧下率は、１０〜９０％とし、各パスでの圧下率は、１０〜５０％とすることができる。ここで、本発明において、平角線の断面形状には特に制限はないが、アスペクト比は通常１〜５０、好ましくは１〜２０、さらに好ましくは２〜１０である。アスペクト比（下記のｗ／ｔとして表わされる）とは、平角線の幅方向（ＴＤ）断面を形成する長方形の長辺に対する短辺の比である。平角線のサイズとしては、平角線材の厚さｔは前記幅方向（ＴＤ）断面を形成する長方形の短辺に等しく、平角線材の幅ｗは前記幅方向（ＴＤ）断面を形成する長方形の長辺に等しい。平角線材の厚さは、通常０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０７ｍｍ以下、より好ましくは０．０５ｍｍ以下である。平角線材の幅は、通常１ｍｍ以下、好ましくは０．７ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。
この平角線材を厚さ方向に巻線加工する場合、本発明による丸線材と同様に、高い引張強度、伸び、導電率を発現することができる。ここで、平角線材を厚さ方向に巻線加工するとは、平角線材の幅ｗをコイルの幅として、平角線をコイル状に巻きつけることをいう。
【００２５】
［角線材の製造方法］
さらに、角線材を製造する場合には、前記平角線材の製造方法において、幅方向（ＴＤ）断面が正方形（ｗ＝ｔ）となるように設定すればよい。
【００２６】
［線材の製造方法の別の実施形態］
本発明の銅合金線材の製造方法の別の一実施形態としては、まず鋳造によって得た荒引き線を第一の冷間加工（伸線）に付した後に、中間焼鈍によって伸びを回復して、さらに第二の冷間加工（伸線）を行って所望の線径または線材の厚さとし、最後に仕上焼鈍によって所定の機械強度と伸びに調整する、という全製造工程を挙げることができる。但し、エネルギー消費、効率の観点からは、冷間加工工程の数を少なくする方が好ましい。
これらの第一及び第二の冷間伸線加工工程での各加工率は、目標線径または線材の厚さと銅合金組成、さらには中間焼鈍及び仕上焼鈍の２回の熱処理条件に応じて変わり、特に制限するものではないが、通常、第一の冷間加工（伸線）での加工率を７０．０〜９９．９％とし、第二の冷間加工（伸線）での加工率を７０．０〜９９．９％とする。
【００２７】
［平角線材及び角線材の製造方法の別の実施形態］
前記の製造方法に代えて、所定の合金組成の板材または条材を製造し、これらの板または条をスリットして、所望の線幅の平角線材または角線材を得ることができる。
この製造工程として、例えば、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、仕上焼鈍、スリット加工からなる方法がある。必要に応じて冷間圧延の途中に中間焼鈍を入れても良い。スリット加工は場合によっては仕上焼鈍の前に行っても良い。
【００２８】
［熱処理温度範囲］
図３に直径φ０．１ｍｍのＣｕ−１％Ａｇ−０．１％Ｍｇ丸線材を様々な温度で熱処理したときの強度（引張強度）、伸びの変化を示す。熱処理可能温度範囲より低温で熱処理すると強度は高いが伸びが十分に出ないためにコイル成形する際に不具合が出てしまう。また、熱処理可能温度範囲より高温で熱処理すると伸びが高くなるが、強度が大きく低下してしまいコイル成形時に不具合が発生したり、耐疲労特性が低下してコイルの寿命が低下したりしてしまう。以上から、特性に優れた極細線のマグネットワイヤを得るためには適切な温度範囲での熱処理が必要となることが分かる。また、この半軟化熱処理によって安定した性能の銅合金線材を製造するために、半軟化熱処理の温度範囲が広い方が好ましく、本発明による銅合金線材はこれを実現するものである。
【００２９】
［線径または線材の厚さ、用途］
本発明の銅合金線材の線径または線材の厚さには、特に制限はないが、好ましくは０．１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０７ｍｍ以下、より好ましくは０．０５ｍｍ以下である。線径または線材の厚さの下限値には特に制限はないが、現在の技術では通常０．０１ｍｍ以上である。
本発明の銅合金線材の用途は、特に制限されないが、例えば、携帯電話、スマートフォンなどに使用されているスピーカコイルに用いられる極細線であるマグネットワイヤ等が挙げられる。
【実施例】
【００３０】
以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。【００３１】
［丸線材の実施例、比較例］
鋳造材は、Ａｇ  ０．５〜４．０質量％、Ｍｇ  ０．０５〜０．５質量％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる表１に示した合金組成を有する本発明例のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金と、表１に示した合金組成を有する比較例の銅合金とを、それぞれ横型連続鋳造方法で直径φ１０ｍｍの荒引線に鋳造した。この荒引線を冷間加工（伸線）（以下の第１と第２の２回の冷間加工の合計加工率：９９．９８４％）、中間焼鈍、仕上焼鈍し直径φ４０μｍの丸線材サンプルを作製した。中間焼鈍、仕上焼鈍の熱処理は、バッチ焼鈍、電流焼鈍、走間焼鈍の３パターンから選ばれるいずれかで実施し、いずれも窒素雰囲気下で行った。なお、中間焼鈍は、第１の冷間加工（伸線）と第２の冷間加工（伸線）の間に１度だけ行った。表１に示したように、中間焼鈍は行ったものと行わなかったものとがある。また、本発明で定義した適性熱処理温度範囲であっても、その熱処理条件によって伸びと強度のバランスが大きく異なる。そのため、伸びが１３〜１８％と比較的近い条件になるよう熱処理条件を調整した。【００３２】
他の丸線材の例として、Ａｇ、Ｍｇに加えて、任意添加元素Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる表２に示した合金組成を有する本発明例のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ−（Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ又はＣｒ）合金と、表２に示した合金組成を有する比較例の銅合金とを用いて、それぞれ前記と同様にして製造した。【００３３】
［平角線材の実施例、比較例］
前記丸線材と同様にして、但し、荒引線を冷間加工（伸線）後、または行った場合には中間焼鈍後、のいずれかに、平角線加工を施してから、仕上焼鈍して、平角線材サンプルを作製した。表３に示したように、中間焼鈍は行ったものと行わなかったものとがある。また、本発明で定義した適性熱処理温度範囲であっても、その熱処理条件によって伸びと強度のバランスが大きく異なる。そのため、伸びが１３〜１８％と比較的近い条件になるよう熱処理条件を調整した。
平角線加工は、表３に示したように、この加工前の丸線の線径φ（ｍｍ）を、幅ｗ（ｍｍ）×厚さｔ（ｍｍ）のサイズの平角線に冷間圧延によって加工した。【００３４】
［特性］
以上のようにして得た丸線材と平角線材のサンプルについて、各種特性を試験、評価した。
引張強さ（ＴＳ）、伸び（Ｅｌ）は、ＪＩＳ  Ｚ２２０１、Ｚ２２４１に従い測定した。
導電率（ＥＣ）は、ＪＩＳ  Ｈ０５０５に従い測定した。
Ａｇ含有量が全体のコストに大きく影響を与えるため、極細マグネットワイヤとして成形性と耐屈曲疲労性として必要な引張強さである３５０ＭＰａを基準として、コストパフォーマンスの指標ＣＰを
ＣＰ（ＭＰａ／質量％）＝（銅合金線材の引張強さ−３５０）（ＭＰａ）／Ａｇ含有量（質量％）
で定義し、ＣＰ≧２０を「◎（優）」、１０≦ＣＰ＜２０を「○（良）」、０≦ＣＰ＜１０を「△（やや劣）」、ＣＰ＜０を「×（劣）」と評価した。【００３５】
コイル寿命は、図１に示すような試験方法で屈曲疲労破断回数を測定し、その破断回数で評価した。図１に示すように、試料として線径φまたは線材の厚さｔが０．０４ｍｍ（４０μｍ）の銅合金線材の試料をダイスで挟み、線材のたわみを抑えるため下端部に２０ｇの錘（Ｗ）をつるして荷重を掛けた。平角線の場合には、線材の厚さ方向（ＮＤ）でサンプルをダイスで挟むようにセットした。試料の上端部は接続具で固定した。この状態で試料を左右に９０度ずつ折り曲げて、毎分１００回の速さで繰り返しの曲げを行い、破断するまでの曲げ回数をそれぞれの試料について測定した。なお、曲げ回数は図中１→２→３の一往復を一回と数え、また、２つのダイス間の間隔は、試験中に銅合金線材の試料を圧迫しないように１ｍｍとした。破断の判定は、試料の下端部に吊るした錘が落下したときに、破断したものとした。なおダイスの曲率によって、曲げ半径（Ｒ）は１ｍｍ、４ｍｍまたは６ｍｍとした。破断回数が２０１回以上のものを「◎（優）」、１５１〜２００回のものを「○（良）」、１０１〜１５０回のものを「△（やや劣）」、１００回未満のものを「×（劣）」と評価した。【００３６】
コイル性能は、引張強度３５０ＭＰａ未満または伸び７％未満のものを「×（劣）」、引張強度３５０ＭＰａ以上３７０ＭＰａ未満及び伸び７％以上のものを「○（良）」、引張強度３７０ＭＰａ以上及び伸び７％以上で、かつ、導電率７５％ＩＡＣＳ以上のものを「◎（優）」と評価した。
総合評価は、前記のコストパフォーマンス、コイル寿命及びコイル性能から判断して、低コストで極細線コイル用銅合金線材として優れるものを「◎（優）」、次いで「○（良）」、「△（やや劣）」、「×（劣）」で評価した。【００３７】
このように作成した本発明例のサンプルと比較例のサンプルの特性を測定、評価した結果を、丸線材については表１と表２に、平角線材については表３に、それぞれ示す。【００３８】
【表１Ａ】
2014007258.tif 000002
【００３９】
【表１Ｂ】
2014007258.tif 000003
【００４０】
【表１Ｃ】
2014007258.tif 000004
【００４１】
【表１Ｄ】
2014007258.tif 000005
【００４２】
【表２Ａ】
2014007258.tif 000006
【００４３】
【表２Ｂ】
2014007258.tif 000007
【００４４】
【表３Ａ】
2014007258.tif 000008
【００４５】
【表３Ｂ】
2014007258.tif 000009
【００４６】
また、Ｍｇを含まない比較用のＣｕ−Ａｇ合金線材とＭｇを含む本発明のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材について、Ａｇ含有量と半軟化時の引張強さの関係を測定した。その結果を図２に示す。【００４７】
図２、表１より、それぞれ同量のＡｇを含む銅合金線材の特性を比較するとＭｇを含有する本発明の銅合金線材の方がＭｇを含有しない比較例の銅合金線材よりも強度が高い。また、本発明の銅合金線材は、導電性と強度のバランスも従来のＣｕ−Ａｇ合金線材に匹敵して優れている。これらから、本発明の銅合金線材によれば、より少ないＡｇ含有量すなわちより低コストで、比較例の高濃度のＣｕ−Ａｇ合金線材と同等の性能を発揮できることが分かる。熱処理温度に着目すると本発明の製造方法に従って製造したＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材では、同程度の強度を持つ比較例の合金線材より高濃度のＣｕ−Ａｇ合金線材と比較しておよそ５０℃程度低い温度で熱処理することが可能であり、熱処理にかかるコストを大幅に低減することができることが分かる。
本発明例の中でもＡｇが０．５〜２質量％、Ｍｇが０．０５〜０．３質量％のものはコストパフォーマンス、コイル性能共に優れており、極細マグネットワイヤとしてさらに好適な性質を有していることが分かる。【００４８】
これに対して、比較例１〜５のようにＡｇ含有量、Ｍｇ含有量の少なくともどちらかが不十分なものは半軟化熱処理によっても十分な強度を得ることができず、極細マグネットワイヤとして使用することができない。また、比較例６〜１５から分かるようにＭｇ含有量が０．０５質量％未満で不十分なものはＭｇ添加による半軟化特性向上の効果を殆ど得ることができない。この内、比較例７、比較例９〜１２、比較例１４〜１５は、前記特許文献１を、それぞれ模した合金組成の比較例である。
さらに、比較例１６は前記特許文献３を、比較例１７は前記特許文献２を、それぞれ模した合金組成の比較例であるが、強度が不足し、コストパフォーマンスとコイル寿命の少なくともいずれかにも劣り、極細マグネットワイヤとして使用することができない結果となった。
さらにまた、比較例１８は中間焼鈍及び仕上焼鈍をどちらも施さなかった比較例であるが、伸びが不足し、極細マグネットワイヤとして使用することができない結果となった。【００４９】
表２から、Ｃｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金に、任意添加元素Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を添加することで、Ｃｕ−Ａｇ−Ｍｇの合金組成が対応するもの同士を対比する（例えば、実施例２に対する実施例１０１、実施例３に対する実施例１０２、等）と、引張強さが向上したことがわかる。
なお、表には示していないが、任意添加元素の内、Ｓｎの含有量が多すぎると、導電率が劣る結果となった。【００５０】
また、表３から、平角線材の場合にも、丸線材の場合と同様の結果となったことがわかる。【００５１】
表４に、本発明と比較例のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材（丸線）と、比較例のＣｕ−Ａｇ合金線材（丸線）との、線径を種々変更した場合のマグネットワイヤ成形性への影響の結果について示す。各供試材の銅合金線材をコイルに成形した際に断線等の不具合が全く発生しなかったものを「◎（優）」、極まれに断線が発生したものを「○（良）」、しばしば断線が発生したものを「△（やや劣）」、コイル成形できなかったものを「×（劣）」と評価した。【００５２】
【表４】
2014007258.tif 000010
【００５３】
表４の結果から、同程度のＡｇ含有量を持つ銅合金線材で比較した場合、本発明によるＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材の方が、比較例のＣｕ−Ａｇ合金線材よりも、線径のより小さい場合でも断線することなくコイルに成形することができる結果となったことが分かる。
なお、平角線材の場合にも、前記丸線の場合と同様の結果が得られる。【００５４】
表５に、本発明によるＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材と、比較としてＣｕ−Ａｇ合金線材とＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材（いずれもＭｇの含有量不足）とを、バッチ式により様々な温度で３０分間熱処理し、引張強さ３５０ＭＰａ以上、伸び７％以上を両立させることのできた熱処理温度範囲を測定した結果を示す。本発明によるＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材はＡｇ濃度が低いにもかかわらず、比較としての従来の高濃度のＣｕ−Ａｇ合金線材と同等かそれより広い熱処理温度範囲を有することがわかる。このことから、本発明によれば、得られるＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金線材が所望の伸びと強度を両立できるような半軟化処理を、より広い熱処理温度範囲下で容易に行うことができ、性能の安定した製品を製造することができることが分かる。【００５５】
【表５】
2014007258.tif 000011
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014007258.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月24日(2015.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５質量％以上４．０質量％以下のＡｇ及び０．０５質量％以上０．５質量％以下のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物であり、引張強さが３５０ＭＰａ以上、伸びが７％以上である銅合金線材。
【請求項２】
０．１ｍｍ以下の線径または線材の厚さを有する請求項１に記載の銅合金線材。
【請求項３】
Ａｇの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下である請求項１または２に記載の銅合金線材。
【請求項４】
さらに、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を各々の含有量として０．０５〜０．３質量％含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の銅合金線材。
【請求項５】
線径または線材の厚さが５０μｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の銅合金線材。
【請求項６】
０．５質量％以上４．０質量％以下のＡｇ及び０．０５質量％以上０．５質量％以下のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅合金原料の荒引線に冷間加工を施して、線径または線材の厚さが０．１ｍｍ以下の線材を形成する線材加工工程と、
前記線材を半軟化状態にする最終熱処理工程と
を有し、
引張強さが３５０ＭＰａ以上、伸びが７％以上である銅合金線材を得る銅合金線材の製造方法。
【請求項７】
前記最終熱処理工程での熱処理温度が、３００℃以上６００℃以下である請求項６に記載の銅合金線材の製造方法。
【請求項８】
前記線材加工工程において、複数の冷間加工の間に中間熱処理を行う請求項６または７に記載の銅合金線材の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
すなわち、本発明によれば以下の手段が提供される。
（１）０．５質量％以上４．０質量％以下のＡｇ及び０．０５質量％以上０．５質量％以下のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物であり、引張強さが３５０ＭＰａ以上、伸びが７％以上である銅合金線材。
（２）０．１ｍｍ以下の線径（丸線材の場合）または線材の厚さ（角線材や平角線材の場合）を有する（１）項に記載の銅合金線材。
（３）Ａｇの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下である前記（１）または（２）項に記載の銅合金線材。
（４）さらに、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を各々の含有量として０．０５〜０．３質量％含有する前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の銅合金線材。
（５）線径または線材の厚さが５０μｍ以下である前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の銅合金線材。
（６）０．５質量％以上４．０質量％以下のＡｇ及び０．０５質量％以上０．５質量％以下のＭｇを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅合金原料の荒引線に冷間加工を施して、線径または線材の厚さが０．１ｍｍ以下の線材を形成する線材加工工程と、
前記線材を半軟化状態にする最終熱処理工程と
を有し、
引張強さが３５０ＭＰａ以上、伸びが７％以上である銅合金線材を得る銅合金線材の製造方法。
（７）前記最終熱処理工程での熱処理温度が、３００℃以上６００℃以下である前記（６）項に記載の銅合金線材の製造方法。
（８）前記線材加工工程において、複数の冷間加工の間に中間熱処理を行う前記（６）または（７）項に記載の銅合金線材の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
以下、本発明をより詳細に説明する。
［合金組成］
本発明の銅合金線材は、Ａｇを０．５質量％以上４．０質量％以下、Ｍｇを０．０５質量％以上０．５質量％以下含有し、残部はＣｕと不可避不純物からなる。
ＣｕにＡｇを添加することで導電性を殆ど低下させずに強度を上げることができる。また、耐熱性を向上させることで半軟化熱処理を行いやすくすることができる。Ａｇ含有量は、０．５〜４．０質量％、さらに好ましくは０．５〜２．０質量％である。Ａｇが少なすぎる場合、十分な強度を得ることができない。また、Ａｇ含有量が多すぎると導電性が低下するとともにコストが高くなりすぎる。さらに、熱処理温度が高くなりすぎ、熱処理が困難となる。
Ｍｇを添加することにより半軟化時の引張強さが向上し強度に優れた極細マグネットワイヤを得ることができる。さらに半軟化温度範囲が拡大して極細マグネットワイヤに必要な特性（引張強さ３５０ＭＰａ以上、伸び７％以上）を得るための熱処理温度範囲が広くなり、安定した製造が可能となる。Ｍｇ含有量は、０．０５〜０．５質量％、さらに好ましくは０．０５〜０．３質量％である。Ｍｇ含有量が少なすぎる場合、半軟化時の強度上昇、半軟化温度範囲拡大の効果が不十分である。また、Ｍｇ含有量が多すぎると導電性が著しく低下してしまう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の銅合金線材は、Ａｇを０．５〜４．０質量％、Ｍｇを０．０５〜０．５質量％、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を各々の含有量として０．０５〜０．３質量％含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる合金組成であってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
［丸線材の実施例、比較例］
鋳造材は、Ａｇ  ０．５〜４．０質量％、Ｍｇ  ０．０５〜０．５質量％を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる表１に示した合金組成を有する本発明例のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ合金原料と、表１に示した合金組成を有する比較例の銅合金原料とを、それぞれ横型連続鋳造方法で直径φ１０ｍｍの荒引線に鋳造した。この荒引線を冷間加工（伸線）（以下の第１と第２の２回の冷間加工の合計加工率：９９．９８４％）、中間焼鈍、仕上焼鈍し直径φ４０μｍの丸線材サンプルを作製した。中間焼鈍、仕上焼鈍の熱処理は、バッチ焼鈍、電流焼鈍、走間焼鈍の３パターンから選ばれるいずれかで実施し、いずれも窒素雰囲気下で行った。なお、中間焼鈍は、第１の冷間加工（伸線）と第２の冷間加工（伸線）の間に１度だけ行った。表１に示したように、中間焼鈍は行ったものと行わなかったものとがある。また、本発明で定義した適性熱処理温度範囲であっても、その熱処理条件によって伸びと強度のバランスが大きく異なる。そのため、伸びが１３〜１８％と比較的近い条件になるよう熱処理条件を調整した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
他の丸線材の例として、Ａｇ、Ｍｇに加えて、任意添加元素Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＣｕと不可避不純物からなる表２に示した合金組成を有する本発明例のＣｕ−Ａｇ−Ｍｇ−（Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ又はＣｒ）合金原料と、表２に示した合金組成を有する比較例の銅合金原料とを用いて、それぞれ前記と同様にして製造した。
【国際調査報告】
2014007258.tif 000015
2014007258.tif 000016