(57)【要約】導電体は、鋼芯とその鋼芯上にクラッドされた銅層とを有している。この導電体は、その全断面にわたって測定された場合に、２７００−Ｃ×２７ＭＰａ（式中、ＣはＩＡＣＳの百分率で表される導電率である）よりも大きい引張強さを有するように、冷間変形された状態にある。高い引張強さは、過共析鋼を用いることによって、および大きい変形を与えることによって得られる。この導電体は、電気ケーブルまたはストランドおよび通信ケーブルに用いることができる。利点は、電気抵抗を減少させ、または引張強さを増大させることにある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼芯とこの鋼芯上にクラッドされた銅層とを有する導電体であって、この導電体が、その全断面にわたって測定された場合に、
２７００−Ｃ×２７ＭＰａ
［式中、ＣはＩＡＣＳの百分率で表される導電率である］
よりも大きい引張強さを有するように冷間変形された状態にある導電体。
【請求項２】
前記引張強さが、その全断面にわたって測定された場合、
３０００−Ｃ×３０ＭＰａ
よりも大きい請求項１に記載の導電体。
【請求項３】
前記引張強さが、その全断面にわたって測定された場合、
３１５０−Ｃ×３１．５ＭＰａ
よりも大きい請求項１に記載の導電体。
【請求項４】
前記引張強さが２４００ＭＰａよりも大きく、前記導電率が２１％ＩＡＣＳである請求項２に記載の導電体。
【請求項５】
前記引張強さが２１００ＭＰａよりも大きく、前記導電率が３０％ＩＡＣＳである請求項２に記載の導電体。
【請求項６】
前記引張強さが１８００ＭＰａよりも大きく、前記導電率が４０％ＩＡＣＳである請求項２に記載の導電体。
【請求項７】
前記鋼芯がパーライトとセメンタイトの過共析から作製される先行する請求項のいずれか１つに記載の導電体。
【請求項８】
前記鋼芯が、０．８０％以上の炭素量と、０．１０％から１．０％の範囲内のケイ素量と、０．１０％から１．２０％の範囲内のマンガン量と、０．８０％未満のクロム、バナジウム、ニッケル、銅、ホウ素、モリブデン、コバルト、ジルコニウム、チタン、およびタングステンからなる群から選択される元素とを含む先行する請求項のいずれか１つに記載の導電体。
【請求項９】
前記炭素量が０．８６％から１．１０％の範囲内にあり、ケイ素量が０．１０％から０．４０％の範囲内にあり、マンガン量が０．１０％から０．５０％の範囲内にあり、クロム量が０．１０％から０．３０％の範囲内にある請求項８に記載の導電体。
【請求項１０】
前記銅層が、前記導電体の直径の３％の公称厚みを有する先行する請求項のいずれか１つに記載の導電体。
【請求項１１】
マルテンサイトの斑点が前記鋼芯と前記銅層との間に存在しない先行する請求項のいずれか１つに記載の導電体。
【請求項１２】
先行する請求項のいずれか１つに記載の導電体を１つ以上備える電気ケーブル。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の導電体を１つ以上備える通信ケーブル。
【請求項１４】
導電体を製造する方法であって、
ａ）鋼芯を提供するステップと、
ｂ）前記鋼芯に銅層をクラッドするステップと、
ｃ）前記導電体の全断面にわたって測定された最終的な引張強さが少なくとも１８００ＭＰａに達するまで、前記クラッドされた鋼芯を変形させるステップと
を含んでなる方法。
【請求項１５】
２つの引き続き行われる変形ステップの間に、１つ以上の中間パテンチングステップをさらに含んでなる請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼芯とこの鋼芯上にクラッドされた銅層とを有する導電体に関する。また、本発明は、１つ以上のそのような導電体を有する電気ケーブルまたはストランドおよび通信ケーブルに関する。最後に、本発明は、導電体を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼芯とその鋼芯上にクラッドされた銅層とを有する導電体が、当該技術分野において知られている。
【０００３】
言及したように、このような導電体は、少なくとも２つの異なる材料である鋼と銅とを含んでいる。
鋼は、銅と比較して、比較的低い電導率を有しているが、その強度の点から用いられている。一方、銅は、鋼と比較して、比較的低い強度を有しているが、その導電率の点から用いられている。この２つの異なる材料を組合せることによって、十分な強度と十分な導電率を有する導電体を得ることが意図されている。
【０００４】
このような導電体の電気抵抗を低減させること、すなわち、導電率を増加させる試みがなされている。これは、銅の量を増加させることによってなされている。しかし、その結果として、導電体は引張強さを失う。この引張強さの損失を補償し、かつこのような導電体の破断荷重を増加させる試みもなされている。これは、導電体の引張強さを増すように、導電体を大きく変形させることによってなされている。これらの試みは、前述の損失を補償するレベルまで引張強さを増加させるところまでは至っていない。導電体は、所望の引張強さに至る前に破断してしまっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の問題点を回避することにある。
本発明のもうひとつの目的は、電気抵抗を減少させた導電体を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、導電体の引張強さを増すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、鋼芯とその鋼芯上にクラッドされた銅層とを有する導電体が提供される。この導電体は、銅部分を含む全断面にわたって測定した場合、
２７００−Ｃ×２７ＭＰａ
よりも大きい引張強さ、好ましくは、
３０００−Ｃ×３０ＭＰａ
よりも大きい引張強さ、最も好ましくは、
３１５０−Ｃ×３１．５ＭＰａ
よりも大きい引張強さを有するように冷間変形された状態にある。なお、ＣはＩＡＣＳ（＝International Annealed Copper Standard：国際焼鈍銅線標準）の百分率で表される導電率である。上記の式は１５％ＩＡＣＳから７０％ＩＡＣＳの範囲内、例えば、２０％ＩＡＣＳから７０％ＩＡＣＳの範囲内において有効である。
【０００７】
本発明の第１の態様に係る導電体の例として、
・２４００ＭＰａよりも大きい引張強さＲmと２１％ＩＡＣＳの導電率、
・２１００ＭＰａよりも大きい引張強さＲmと３０％ＩＡＣＳの導電率、
・１８００ＭＰａよりも大きい引張強さＲmと４０％ＩＡＣＳの導電率、
が挙げられる。
【０００８】
導電率が大きくなると、銅の量は増し、全引張強さＲmは低くなる。
【０００９】
本発明によれば、２４２０ＭＰａの引張強さと３６％ＩＡＣＳを有する導電体を得ることが可能である。
【００１０】
過度の変形ステップを行なわずに前述の高いレベルの引張強さを得るために、鋼芯は、０．８０％以上の炭素量と、０．１０％から１．０％の範囲内のケイ素量と、０．１０％から１．２０％の範囲内のマンガン量と、０．８０％未満のクロム、バナジウム、ニッケル、銅、ホウ素、モリブデン、コバルト、ジルコニウム、チタン、およびタングステンからなる群から選択される更なる元素を含むのが好ましい。
【００１１】
最も好ましくは、炭素量は０．８６％から１．１０％の範囲内であり、ケイ素量は０．１０％から０．４０％の範囲内であり、マンガン量は０．１０％から０．５０％の範囲内であり、更なる元素はクロムであり、その量は０．１０％から０．３０％の範囲内である。
【００１２】
これらの鋼組成は、例えば、少なくとも１９８８年以降の先行技術に属し、例えば、特開昭６３−１９２８４６号公報に開示されている。これらの鋼組成の既存の用途は高強度スプリングおよび高張力スチールコードの分野である。これまで、これらの高炭素鋼に銅をクラッドさせる試みはなされていない。この方向への試みがなされなかった理由は文献において見出すことができないが、１つの理由は銅帯片の溶接中にマルテンサイトの斑点が形成され、その結果として、後続の引抜きステップ中に破断が生じることを懸念しているからかもしれない。本発明者らは、クラッディング作業中の熱処理を避けることによって、マルテンサイトの斑点をなくすことができることを見出した。
【００１３】
また、本発明は、本発明の第１の態様に係る導電体を１つまたは複数備えた電気ケーブル、および本発明の第１の態様に係る導電体を１つまたは複数備えた通信ケーブルに関する。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、導電体を製造する方法が提供される。この方法は、
ａ）鋼芯を提供するステップと、
ｂ）この鋼芯に銅層をクラッドするステップと、
ｃ）導電体の全断面にわたって測定された最終的な引張強さが少なくとも１８００ＭＰａに達するまで、クラッドされた鋼芯を変形させるステップと
を含んでなる。
【００１５】
更なる変形をさせるために、２つの引き続き行われる変形の間に、１つまたは複数の中間パテンチングステップが行われてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る導電体は、以下のようにして製造することができる。
出発製品は約１１．０ｍｍの直径を有するワイヤロッドである。
このワイヤロッドの組成は０．８０％から１．１０％の範囲内の炭素量と、０．１０％から２．０％の範囲内のケイ素量と、０．１０％から１．６０％の範囲内のマンガン量と、０．０５％から０．８０％の範囲内のクロム量を含み、残部は鉄と不可避的不純物である。例えば、炭素量は０．９２％、ケイ素量は０．２０％、マンガン量は０．３０％、クロム量は０．２０％、ニッケル量は０．０２％、アルミニウム量は０．００１％、および窒素量は２４ｐｐｍから３０ｐｐｍの範囲内であるとよい。０．０３％を超えない量の硫黄とリンが存在している。
クロムは、セメンタイトの形成を抑制し、微細パーライトの形成を補助するために、０．２０％添加されている。これは、クロムが添加されていない鋼合金と比較して、同一の変形度でより大きい引張強さを得ることを可能とする。
【００１７】
ワイヤロッドにパテンチング処理を施し、約９．０ｍｍの直径に至るまで、冷間引抜き変形を施す。しかし、冷間引抜きされたワイヤは、熱処理を用いておらず、マルテンサイトの斑点を避ける前述の目的のため、清浄である。その後、引抜きされた鋼ワイヤの周囲に、約９．５０ｍｍの直径まで、銅帯片を冷間でクラッドする。これは、銅帯片を清浄化し、その寸法に切断し、そして鋼ワイヤの周囲にチューブを形成することによってなされる。次いで、銅帯片を鋼ワイヤに溶接する。その後、銅帯片を有する鋼ワイヤを冷却、洗浄、および乾燥し、続いて、銅帯片を鋼ワイヤの周りで閉じる。
次いで、このようなクラッド鋼に、最終直径に達するまで一連の引抜きステップを施す。最終的な引抜きステップを容易にし、適切なワイヤ特性を得るために、１つ以上の中間パテンチングステップを変形の量に依存して施すとよい。
【００１８】
８０％よりも大きい、例えば、８１．９％、８９．０％、さらに９４．２％以上の最終減径率（すなわち、最後のパテンチングステップの後の減径率）が可能である。
【実施例】
【００１９】
表１に、本発明に係る導電体の測定された引張強さＲmと他の機械的パラメータを列挙する。
【００２０】
【表１】
2005524206.tif 000002
【００２１】
Ｎbは破断前の曲げ回数である。
Ｎtは破断前の捻り回数である。
【００２２】
以下の表２に、４０％ＩＡＣＳ導電率を有する導電体の測定された他の機械的パラメータを列挙する。
【００２３】
【表２】
2005524206.tif 000003
【００２４】
・ｄは最終径（ｍｍ）である。
・Ｆmは破断荷重（ニュートン）である。
・Ｒmは引張強さ（ＭＰａ）である。
・Ｒp0.2は０．２０％伸びにおける降伏強さである。
・Ａは破断後の％伸びである。
・Ａtは破断時の％全伸びである。
・Ａgは最大荷重時の永久伸びである。
【００２５】
これらの引張強さＲmまたは破断荷重Ｆmは、４０％ＩＡＣＳに対して、以前では決して到達しなかった数値である。
【国際調査報告】
2005524206.tif 000004
2005524206.tif 000005