(57)【要約】【課題】高強度及び高導電率を有し、さらに耐衝撃性を満たす高延性をも有することが可能な銅クラッドステンレス材料、及び当該銅クラッドステンレス材料を用いた電線を提供する。【解決手段】銅クラッドステンレス材料１は、ステンレス鋼線からなる内層２と、内層の外周に設けられ、銅又は銅合金からなる外層３と、内層と外層との間に存在することにより内層と外層とを接合し、かつ、鉄原子及び銅原子が混在してなる中間層４とを備える。電線１０は、当該銅クラッドステンレス材料からなる導体１１と、導体を被覆し、電気絶縁体からなる被覆層１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼線からなる内層と、
前記内層の外周に設けられ、銅又は銅合金からなる外層と、
前記内層と前記外層との間に存在することにより前記内層と前記外層とを接合し、かつ、鉄原子及び銅原子が混在してなる中間層と、
を備える銅クラッドステンレス材料。
【請求項２】
前記銅クラッドステンレス材料の長手方向に垂直な断面において、前記銅クラッドステンレス材料全体の断面積に対する前記外層の断面積の比率が７０％以上であり、
前記銅クラッドステンレス材料は、引張強さが５００ＭＰａ以上であり、導電率が７２％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、伸びが７％以上である、請求項１に記載の銅クラッドステンレス材料。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の銅クラッドステンレス材料からなる導体と、
前記導体を被覆し、電気絶縁体からなる被覆層と、
を備える電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅クラッドステンレス材料、及びそれを用いた電線に関する。詳細には本発明は、高強度、高導電率及び高延性の導体となる銅クラッドステンレス材料、並びに当該銅クラッドステンレス材料を用いた電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用ワイヤーハーネス等に用いられる電線の導体材料としては、主として銅が使用されてきており、特に細径電線では高強度の銅合金が使用されてきた。しかし、高強度の銅合金は引張強さ及び導電率の点で優れているものの、耐衝撃性を得るための延性が不十分であるという問題があった。そのため、銅と他の材料を複合化することにより、高い引張強さ及び導電率を維持しつつも、延性を向上させる方法が検討されている。
【０００３】
特許文献１では、線径が０．０１ｍｍφ以上０．７ｍｍφ以下、引張強度が４０ｋｇ／ｍｍ２以上１００ｋｇ／ｍｍ２以下のステンレス鋼線の外周に、断面積比が５％以上７０％以下となる銅、アルミニウム又はその合金から成る被覆層を具備する、高強度・良屈曲性導体を開示している。さらに、当該被覆層は、周知のメッキ法やクラッド法によって形成されることも開示している。
【０００４】
特許文献２では、ステンレスからなる芯材と、芯材の外周に設けられ、銅、銅合金から選ばれる少なくとも一種からなる被覆層とを備え、導電率が２％ＩＡＣＳ以上１０％ＩＡＣＳ未満である自動車の信号用電線の導体を開示している。さらに、当該被覆層は電気メッキにて形成されており、芯材と被覆層の間には中間層が置換メッキ又はストライクメッキにて形成されていることも開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−３１９３９号公報
【特許文献２】特許第４０４１９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の高強度・良屈曲性導体は、被覆層を周知のメッキ法やクラッド法によって形成しているため、ステンレス鋼線と被覆層との接合強度が不十分となる。そのため、ステンレス鋼線による補強効果が十分に得られず、例えば被覆層の割合を７０％以上にした場合には、引張強さの向上効果が得られないという問題があった。また、特許文献１では、導電性が良好な被覆層の割合が７０％以下であるため、導体全体の導電率が十分に得られないという問題もあった。また、特許文献２の導体は被覆層を電気めっきで形成しているため、被覆層の厚さを大きくして導電率を高めることが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、高強度及び高導電率を有し、さらに耐衝撃性を満たす高延性をも有することが可能な銅クラッドステンレス材料、及び当該銅クラッドステンレス材料を用いた電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る銅クラッドステンレス材料は、ステンレス鋼線からなる内層と、内層の外周に設けられ、銅又は銅合金からなる外層と、内層と外層との間に存在することにより内層と外層とを接合し、かつ、鉄原子及び銅原子が混在してなる中間層とを備える。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る銅クラッドステンレス材料は、第１の態様の銅クラッドステンレス材料に関し、銅クラッドステンレス材料の長手方向に垂直な断面において、銅クラッドステンレス材料全体の断面積に対する外層の断面積の比率が７０％以上である。また、銅クラッドステンレス材料は、引張強さが５００ＭＰａ以上であり、導電率が７２％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、伸びが７％以上である。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る電線は、第１又は第２の態様の銅クラッドステンレス材料からなる導体と、導体を被覆し、電気絶縁体からなる被覆層とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、ステンレス鋼線からなる内層と銅又は銅合金からなる外層とを、鉄原子及び銅原子が混在してなる中間層により強固に結合しているため、高強度及び高導電率を有しつつも高延性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る銅クラッドステンレス材料の断面を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電線の断面を示す概略図である。
【図３】銅−ステンレス鋼線材がダイスを通過する状態を示す概略図である。
【図４】金属結合により、ステンレス鋼線と銅管が接合する様子を説明するための図である。
【図５】（ａ）は、複数のダイスを用いて銅−ステンレス鋼線材を細径化する様子を説明するための図である。（ｂ）は細径化する前の銅−ステンレス鋼線材の断面を示す概略図であり、（ｃ）は銅−ステンレス鋼線材をダイスに１回通過させた後の断面を示す概略図であり、（ｄ）は銅−ステンレス鋼線材をダイスに５５回通過させた後の断面を示す概略図である。
【図６】銅−ステンレス鋼線材全体の断面積に対する外層の断面積の比率と、銅−ステンレス鋼線材の加工ひずみとの関係を示すグラフである。
【図７】実施例１の銅クラッドステンレス材料の断面を、光学顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
【図８】実施例１の銅クラッドステンレス材料の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
【図９】実施例１の銅クラッドステンレス材料の断面における内層と外層の界面近傍を、エネルギー分散型Ｘ線分析法により元素分析した結果を示すグラフであり、接合界面から外層側に向けての距離と鉄含有量との関係を示す。
【図１０】例２−１〜例２−３で得られた銅クラッドステンレス材料の断面を、光学顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
【図１１】１回目のダイス通過において、例２−１〜２−３で付加した接圧と相対すべりとの関係を示すグラフである。
【図１２】例２−１の導体及び例２−２の導体に関し、導体全体の断面積に対する外層の断面積の比率と引張強さとの関係を示すグラフである。
【図１３】例２−１の導体及び例２−２の導体に関し、導体全体の断面積に対する外層の断面積の比率と導電率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る銅クラッドステンレス材料、及び当該銅クラッドステンレス材料を用いた電線について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１４】
［銅クラッドステンレス材料及び電線］
本実施形態に係る銅クラッドステンレス材料１は、図１に示すように、ステンレス鋼線からなる内層２と、内層２の外周に設けられ、銅又は銅合金からなる外層３とを備えている。さらに、銅クラッドステンレス材料１は、内層２と外層３との間に存在することにより、内層２と外層３とを接合する中間層４を備えている。
【００１５】
内層２を構成するステンレス鋼線はステンレス鋼からなる線材であり、延性に優れている。そのため、ステンレス鋼線を銅クラッドステンレス材料１の芯材として用いることにより、銅クラッドステンレス材料１の延性を高めることが可能となる。
【００１６】
内層２を構成するステンレス鋼は特に限定されず、銅クラッドステンレス材料１に対する要求特性及びコストに応じて、任意のステンレス鋼を用いることができる。ステンレス鋼としては、例えば日本工業規格ＪＩＳ  Ｇ４３０８（ステンレス鋼線材）に規定のものを使用することができる。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼として、ＳＵＳ２０１，ＳＵＳ３０２，ＳＵＳ３０３，ＳＵＳ３０３Ｓｅ，ＳＵＳ３０３Ｃｕ，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｎ１，ＳＵＳ３０４Ｊ３，ＳＵＳ３０５，ＳＵＳ３０５Ｊ１，ＳＵＳ３０９Ｓ，ＳＵＳ３１０Ｓ，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６Ｌ，ＳＵＳ３１６Ｆ，ＳＵＳ３１７，ＳＵＳ３１７Ｌ，ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３４７，ＳＵＳ３８４，ＳＵＳＸＭ７，ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１を用いることができる。オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼として、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌを用いることができる。フェライト系ステンレス鋼として、ＳＵＳ４１０Ｌ，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３０Ｆ，ＳＵＳ４３４を用いることができる。マルテンサイト系ステンレス鋼として、ＳＵＳ４０３，ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４１０Ｆ２，ＳＵＳ４１６，ＳＵＳ４２０Ｊ１，ＳＵＳ４２０Ｊ２，ＳＵＳ４２０Ｆ，ＳＵＳ４２０Ｆ２，ＳＵＳ４３１，ＳＵＳ４４０Ｃを用いることができる。析出硬化系ステンレス鋼として、ＳＵＳ６３０，ＳＵＳ６３１Ｊ１を用いることができる。このなかでも、内層２を構成するステンレス鋼としては、高い強度及び伸び率を有するＳＵＳ３０４を用いることが好ましい。
【００１７】
外層３を構成する銅及び銅合金は、強度及び導電性に優れている。そのため、銅又は銅合金を銅クラッドステンレス材料１の外層３として用いることにより、銅クラッドステンレス材料１の強度と導電性を高めることが可能となる。
【００１８】
外層３を構成する銅及び銅合金は特に限定されず、銅クラッドステンレス材料１に対する要求特性及びコストに応じて、任意の銅及び銅合金を用いることができる。銅及び銅合金としては、例えば日本工業規格ＪＩＳ  Ｈ３１００（銅及び銅合金の板並びに条）に規定のものを使用することができる。具体的には、無酸素銅（Ｃ１０２０）、タフピッチ銅（Ｃ１１００）、りん脱酸銅（Ｃ１２０１）、すず入り銅（Ｃ１４４１）、ジルコニウム入り銅（Ｃ１５１０）、鉄入り銅（Ｃ１９２１）を用いることができる。このなかでも、外層３を構成する銅及び銅合金としては、高い導電性を有する無酸素銅（Ｃ１０２０Ｒ）を用いることが好ましいが、コストに応じてりん脱酸銅を用いてもよい。
【００１９】
そして、本実施形態の銅クラッドステンレス材料１は、内層２と外層３との間に存在し、内層２と外層３とを接合する中間層４を備えている。このような中間層４を形成することにより、内層２と外層３とを強固に結合し、ステンレス鋼線に起因する高い強度及び延性と銅又は銅合金に起因する導電性とを両立することが可能となる。
【００２０】
ここで、中間層４は、鉄原子及び銅原子が混在してなる層であることが好ましい。後述するように、銅クラッドステンレス材料１は、外層３を構成する銅管に、内層２を構成するステンレス鋼線を通した後にダイス伸線することで形成される。そして、ダイス伸線の際に、内層２と外層３との界面において、内層２の鉄原子と外層３の銅原子とが拡散することにより、ステンレス鋼の内部に銅原子が混在してなる部位と銅又は銅合金の内部に鉄原子が混在してなる部位とからなる中間層４が形成される。そのため、この中間層４を介して、内層２と外層３とを強固に接合することが可能となる。
【００２１】
銅クラッドステンレス材料１の長手方向に垂直な断面において、銅原子と鉄原子が混在してなる中間層４の厚さは５００ｎｍ以上であることが好ましい。中間層４の厚さが５００ｎｍ以上であることにより、接合界面から内層側及び外層側の双方に２５０ｎｍ以上の厚さの中間層が形成される。その結果、銅原子と鉄原子の混在部位が増加するため、内層２と外層３とをより強固に接合することが可能となる。
【００２２】
銅クラッドステンレス材料１の長手方向に垂直な断面において、銅クラッドステンレス材料１全体の断面積に対する外層３の断面積の比率が７０％以上であることが好ましい。つまり、銅クラッドステンレス材料１の長手方向に垂直な断面において、内層２、外層３及び中間層４の合計断面積に対する外層３の断面積の比率が７０％以上であることが好ましい。外層３の断面積の比率が７０％以上であることにより、銅クラッドステンレス材料１における銅又は銅合金の割合が増加するため、強度及び延性を有しつつも導電率をさらに高めることが可能となる。
【００２３】
本実施形態の銅クラッドステンレス材料１は、引張強さが５００ＭＰａ以上であり、導電率が７２％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、伸びが７％以上であることが好ましい。このような銅クラッドステンレス材料１は、特に導体の断面積が０．１３ｍｍ２の電線に好適に用いることができる。また、銅クラッドステンレス材料１の引張強さ及び伸びがこのような値であることにより、銅クラッドステンレス材料１を電線の導体として用いた場合、機械的強度が向上するため、車体への取り付け時や取り付け後に断線し難くなる。さらに、自動車のドアヒンジ回りなど繰り返して屈曲する部位へ適用することが可能となる。また、導電率が７２％ＩＡＣＳ以上であることにより、自動車用電線として好適に使用することが可能となる。なお、本明細書における引張強さ及び伸びの値は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１（金属材料引張試験方法）に準拠して測定することができる。また、本明細書における導電率の値は、ＪＩＳ  Ｈ０５０５（非鉄金属材料の体積抵抗率及び導電率測定方法）に準拠して測定することができる。
【００２４】
本実施形態における銅クラッドステンレス材料１は、上述のように高い導電性と強度を備えているため、伸線加工することにより、電線の導体として使用することができる。本実施形態に係る電線１０は、図２に示すように、銅クラッドステンレス材料１からなる導体１１と、導体１１を被覆し、電気絶縁体からなる被覆層１２とを有するものであればよい。その他の具体的な構成及び形状、並びに製造方法は何ら限定されることはない。
【００２５】
導体１１を構成する素線（銅クラッドステンレス材料１）の形状等についても特に限定されない。例えば、素線が丸線であって自動車用の電線に使用する場合は、最終線径は０．０７ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であることが好ましく、０．１４ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることがより好ましい。また、導体１１は上述の素線を複数本（３本〜１５００本、例えば７本）撚り合わせて形成した撚線であってもよい。
【００２６】
被覆層１２に用いられる樹脂の種類は、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂や、塩化ビニルなど公知の絶縁樹脂を任意に使用でき、その被覆厚は適宜定められる。この電線は、電気又は電子部品、機械部品、車両用部品、建材などの様々な用途に使用することができる。なかでも自動車用電線として好ましく使用できる。
【００２７】
本実施形態における銅クラッドステンレス材料１を導体として使用した電線は、ワイヤーハーネスに使用することが好ましい。上述のように、銅クラッドステンレス材料１を使用した電線は、従来に比べて高いレベルの高強度・高導電性を有するため、電線の細径化や、適用部位の拡大が可能となる。したがって、このような電線を使用したワイヤーハーネスは、従来よりも軽量化でき、さらに強度、耐久性及び導電性に優れるため、自動車用のワイヤーハーネスに好ましく用いることができる。
【００２８】
このように、本実施形態に係る銅クラッドステンレス材料１は、ステンレス鋼線からなる内層２と、内層２の外周に設けられ、銅又は銅合金からなる外層３と、内層２と外層３との間に存在することにより内層２と外層３とを接合し、かつ、鉄原子及び銅原子が混在してなる中間層４とを備える。このように、ステンレス鋼線からなる内層２と銅又は銅合金からなる外層３とを中間層４により強固に結合することにより、ステンレス鋼線に起因する高い強度及び延性と、銅又は銅合金に起因する高い導電性とを両立することが可能となる。そして、延性が高まることにより、銅クラッドステンレス材料１の耐衝撃性も良好となる。また、本実施形態の銅クラッドステンレス材料１は、内層２と外層３とを金属結合により一体的に結合しているため、銅クラッドステンレス材料１全体の断面積に対する外層３の断面積の比率を７０％以上とすることができる。そのため、導電性をさらに高めることが可能となる。
【００２９】
［銅クラッドステンレス材料の製造方法］
次に、本実施形態に係る銅クラッドステンレス材料の製造方法について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、外層３を構成し、上述の銅又は銅合金からなる銅管２３に、内層２を構成し、上述のステンレス鋼からなるステンレス鋼線２２を挿入し、銅−ステンレス鋼線材２０を作製する。銅管２３は、例えば銅又は銅合金を直接押出することで形成された銅管を用いてもよく、さらに銅又は銅合金からなる銅条をパイプフォーミング設備により管状に形成した銅管を用いてもよい。
【００３０】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、得られた銅−ステンレス鋼線材２０を、ダイス３０のダイス孔３１に通して引き抜くことにより、銅−ステンレス鋼線材２０を細径化する。この際、ダイス孔３１の孔径は銅−ステンレス鋼線材２０の直径よりも小さいため、伸線加工中は、ダイス３０と銅−ステンレス鋼線材２０との摩擦、及び銅−ステンレス鋼線材２０の変形によって、加工熱が発生する。さらに伸線加工中において、銅−ステンレス鋼線材２０の中心部は軸方向に引張り変形するとともに径方向に圧縮変形する。一方、表層部は、軸方向の引張り、および径方向の圧縮変形に加えて、ダイスからの摩擦と材料流れの変化によるせん断変形が付加される。そのため、ステンレス鋼線２２と銅管２３との接触面では、ステンレス鋼線２２における鉄原子と銅管２３における銅原子が拡散することにより金属結合が生じ、中間層４が生成する。そして、この中間層４が生成することにより、内層２と外層３とを強固に結合することが可能となる。
【００３１】
このように、本実施形態の銅クラッドステンレス材料１は、外層３を構成する銅管２３に、内層２を構成するステンレス鋼線２２を通した後にダイス伸線することで、作製することができる。そして、拡散接合するために高エネルギーの熱処理を施す必要がないことから、既存の設備を用いて低コストで製造することが可能となる。なお、上述のダイス伸線は、冷間加工で行うことができる。ただ、例えば銅−ステンレス鋼線材２０を最終線径まで伸線加工した後、必要に応じて熱処理してもよい。伸線加工後に熱処理することにより、得られる銅クラッドステンレス材料の伸びを回復させることが可能となる。
【００３２】
ここで、図４（ａ）に示すように、ステンレス鋼線２２を構成するステンレス鋼の表面には厚さが数ｎｍの不動態皮膜２２ａが存在し、銅管２３を構成する銅又は銅合金の表面には厚さが数ｎｍの酸化被膜２３ａが存在する。そして、中間層４を形成するためには不動態皮膜２２ａ及び酸化被膜２３ａを破壊し、ステンレス鋼と銅又は銅合金との新生面同士を直接接触させた後、鉄原子と銅原子とを拡散させる必要がある。そのため、ダイス３０により銅−ステンレス鋼線材２０を伸線加工する際には、まず、図４（ａ）に示すように、ステンレス鋼線２２及び銅管２３の表面を物理的に接触させるように、銅−ステンレス鋼線材２０の径方向に高い垂直力（接圧）を付加する。
【００３３】
次に、不動態皮膜２２ａ及び酸化被膜２３ａを破壊するために、ステンレス鋼線２２及び銅管２３を変形させ、ステンレス鋼線２２及び銅管２３の伸び、摺動及びすべりに起因する相対変位（相対すべり）を付加する。高い相対すべりを付加することにより、図４（ｂ）に示すように、不動態皮膜２２ａ及び酸化被膜２３ａが破壊され、ステンレス鋼の新生面と銅又は銅合金の新生面とが接触する。
【００３４】
そして図４（ｃ）に示すように、ステンレス鋼の新生面と銅又は銅合金の新生面とが接触した後に、銅−ステンレス鋼線材２０の径方向に高い垂直力（接圧）を付加することにより、ステンレス鋼の鉄原子と銅又は銅合金の銅原子が拡散し、中間層４が生成する。そのため、銅クラッドステンレス材料１を得るためには、伸線時において、銅−ステンレス鋼線材２０の径方向に付加する接圧と、ステンレス鋼線２２と銅管２３との界面における相対すべりとを最適化することが好ましい。これにより、不動態皮膜２２ａ及び酸化被膜２３ａを破壊し、所望の中間層４を形成することが可能となる。
【００３５】
銅−ステンレス鋼線材２０を最終線径まで細径化する際には、図５（ａ）に示すように、複数のダイス３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを用いて、銅−ステンレス鋼線材２０を漸次細くすることが好ましい。この際、各ダイスの減面率は例えば５〜１０％とすることができる。そして、例えば、図５（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ダイス３０Ａに１回通すことにより、銅−ステンレス鋼線材２０の線径を４．３９ｍｍとすることができる。さらに、ダイスに５５回通すことで、銅−ステンレス鋼線材２０の線径を０．２６ｍｍまで細径化することができる。
【００３６】
ここで、銅−ステンレス鋼線材２０の長手方向に垂直な断面において、銅−ステンレス鋼線材２０全体の断面積に対する外層３の断面積の比率を、ダイスに１回，１６回，２８回，５５回通した場合の各々について測定した。測定結果の一例を図６に示す。なお、図６における加工ひずみは、次の数式１より求めたものである。
［数１］
加工ひずみ＝ｌｎ（Ａ０／Ａ）
Ａ０：銅−ステンレス鋼線材におけるダイス通過前の断面積
Ａ：銅−ステンレス鋼線材におけるダイス通過後の断面積
【００３７】
図６に示すように、ダイスの通過回数が増加して加工ひずみが増えた場合でも外層の割合は略一定であり、大きく変化しないことが分かる。そのため、銅クラッドステンレス材料１全体の断面積に対する外層３の断面積の比率は、最初のダイス３０Ａのダイス孔を適宜調整することで所望の値とすることができる。
【００３８】
このように、本実施形態の銅クラッドステンレス材料１は、外層３を構成する銅管２３に、内層２を構成するステンレス鋼線２２を通して銅−ステンレス鋼線材２０を得た後に、ダイス伸線することで作製することができる。つまり、銅−ステンレス鋼線材２０をダイス伸線することで、ダイス伸線時の圧力とステンレス鋼線２２及び銅管２３の塑性変形とを利用し、これらに生じた新生面同士を金属結合させることで、中間層４を形成することができる。そのため、高エネルギーの熱処理を施すための設備が不要なことから、銅クラッドステンレス材料１を低コストで容易に製造することが可能となる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４０】
［実施例１］
まず、無酸素銅（Ｃ１０２０Ｒ）からなる銅管に、ＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼線を挿入することにより、銅−ステンレス鋼線材を作製した。次に、当該銅−ステンレス鋼線材を複数のダイスに通過させ、銅管とステンレス鋼線とを金属結合することにより、本例の銅クラッドステンレス材料を得た。なお、得られた銅クラッドステンレス材料は、最終線径がφ０．２６ｍｍとなるように、ダイスの孔径及び通過回数を調整した。
【００４１】
得られた銅クラッドステンレス材料を光学顕微鏡により観察し、銅クラッドステンレス材料全体の断面積に対する外層の断面積の比率を求めた。また、得られた銅クラッドステンレス材料の引張強さ及び伸びをＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠して測定し、導電率をＪＩＳ  Ｈ０５０５に準拠して測定した。銅クラッドステンレス材料全体の断面積に対する外層の断面積の比率、並びに銅クラッドステンレス材料の引張強さ、導電率及び伸びを表１に示す
【００４２】
【表１】
2018037324.tif 000003
【００４３】
表１に示すように、本例の銅クラッドステンレス材料は、引張強さが５００ＭＰａ以上となり、導電率が７２％ＩＡＣＳ以上となり、さらに伸びが７％以上となっていることから、高強度及び高導電率を有しつつも、高延性を有していることが分かる。また、図７では、本例の銅クラッドステンレス材料における長手方向の断面を光学顕微鏡で観察した結果を示す。図７に示すように、内層２と外層３の界面には隙間が生じておらず、内層２と外層３とが中間層４を介して強固に接合していることが分かる。
【００４４】
図８は、走査型電子顕微鏡により、内層２と外層３の界面近傍を観察した結果を示す。また、図９は、図８で観察した界面近傍を、エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＸ）により元素分析した結果であり、接合界面Ａから外層側に向けての距離と鉄含有量との関係を示す。図８からも、内層２と外層３の界面には隙間が生じておらず、内層２と外層３とが中間層４を介して強固に接合していることが分かる。そして、図９より、接合界面Ａからの距離が２５０ｎｍでは、外層中における鉄の含有量が０．５原子％以上となっており、銅の内部に鉄原子が混在してなる中間層４が形成されていることが分かる。
【００４５】
［実施例２］
まず、無酸素銅（Ｃ１０２０Ｒ）からなる銅管に、ＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼線を挿入することにより、例２−１〜例２−３の銅−ステンレス鋼線材を作製した。なお、本例で使用した銅管の外径、肉厚及び内径、並びにステンレス鋼線の線径を表２に示す。
【００４６】
【表２】
2018037324.tif 000004
【００４７】
次に、得られた銅−ステンレス鋼線材を表２に示すダイス孔径を有するダイスに通過させることにより、銅管とステンレス鋼線とを接合させ、各例の銅クラッドステンレス材料を得た。
【００４８】
例２−１〜２−３で得られた銅クラッドステンレス材料の接合界面近傍を光学顕微鏡で観察した。図１０では、例２−１〜例２−３で得られた銅クラッドステンレス材料の観察結果を示す。さらに図１０では、例２−１〜例２−３に関し、１回目のダイス通過において、銅−ステンレス鋼線材に付加された接圧と相対すべりとを合わせて示す。なお、銅−ステンレス鋼線材に付加された接圧及び相対すべりは、有限要素法によるシミュレーションから求めることができる。
【００４９】
図１０（ａ）及び（ｂ）より、例２−１及び例２−２では、内層２と外層３の界面には隙間が生じておらず、内層２と外層３とが強固に接合していることが分かる。なお、例２−１では、内層２と外層３の界面に部分的に隙間が存在するが、ダイス通過を３回行うことにより、隙間が消滅する。これに対し、図１０（ｃ）より、例２−３では内層２と外層３の界面に隙間が生じており、内層２と外層３とが接合できていないことが分かる。
【００５０】
さらに図１１では、１回目のダイス通過において、例２−１〜例２−３で付加した接圧と相対すべりとの関係を示している。図１１に示すように、相対すべりが０．３μｍでは内層２と外層３が接合しなかったことから、接圧を２４３ＭＰａ以上とし、かつ、相対すべりを１．７μｍ以上とすることが好ましいことが分かる。なお、１回目のダイス通過において、図１１の一点鎖線の枠内の接圧及び相対すべりとなるように、ステンレス鋼線及び銅管のサイズ及びこれらの形状、並びにダイス孔径を調整することが好ましい。
【００５１】
次に、内層２と外層３とが強固に接合した例２−１及び例２−２の銅クラッドステンレス材料をダイスを用いて細線化し、断面積が０．１３ｍｍ２の導体を得た。そして、得られた導体の引張強さをＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠して測定し、導電率をＪＩＳ  Ｈ０５０５に準拠して測定した。導体全体の断面積に対する外層の断面積の比率と導体の引張強さとの関係を図１２に示し、導体全体の断面積に対する外層の断面積の比率と導体の導電率との関係を図１３に示す。図１２及び図１３より、強度及び導電率を両立するためには、外層の断面積比を７１．３％以上７３．１％以下にすることが好ましいことが分かる。
【００５２】
以上、本発明を実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  銅クラッドステンレス材料
２  内層
３  外層
４  中間層
１０  電線
１１  導体
１２  被覆層
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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