(57)【要約】【課題】伸線加工性に優れる上に、導電率が低く、高強度な細線が得られる銅合金線を提供する。【解決手段】Ｎｉ，Ｓｉ，及びＡｌからなる群より選択される１種の添加元素を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅基合金からなる組成を備え、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下であり、引張強さが４００ＭＰａ以上であり、線径が８ｍｍ以下である、銅合金線。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ，Ｓｉ，及びＡｌからなる群より選択される１種の添加元素を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅基合金からなる組成を備え、
導電率が３０％ＩＡＣＳ以下であり、
引張強さが４００ＭＰａ以上であり、
線径が８ｍｍ以下である、
銅合金線。
【請求項２】
前記添加元素及びその含有量が以下のいずれかである請求項１に記載の銅合金線。
Ｎｉ：３．０質量％以上１０質量％以下
Ｓｉ：０．５質量％以上４．０質量％以下
Ａｌ：１．４質量％以上８．８質量％以下
【請求項３】
破断伸びが０．３％以上５％以下であり、
０．２％耐力が４００ＭＰａ以上である請求項１又は請求項２に記載の銅合金線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、銅合金線に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のシートヒータの発熱体用導体線には、従来、銀（Ａｇ）を含む銅基合金（以下、Ｃｕ−Ａｇ合金と呼ぶ）からなる線材が利用されている（例、特許文献１の背景技術）。特許文献１は、Ａｇを含まない銅合金線として、ＳｎとＮｉとＰとを含む銅基合金（以下、ＳＮＰ銅合金と呼ぶ）からなる線材を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−００４７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導電率が低く、高強度な細線が得られる素材として、伸線加工性に優れるものが望まれている。
【０００５】
例えば、導電率が低い線材は、電気抵抗値が大きいため、通電によって発熱し易い。また、高強度な線材は、着座等によって線材に荷重が加わった場合に破断し難かったり、屈曲して塑性変形し難かったりする。更に、細線は、着座時等で線材に基づく異物感を低減でき、ヒータ付シートの使用感の向上を期待できる。これらのことから、導電率が低く、高強度な細線は、上述のシートヒータ等の発熱体用導体線に好適に利用できるといえる。又は、例えば、高強度な細線は、配索時に引っ張っても破断し難い上に、配索スペースや設置スペースを低減できる。そのため、導電率が低く、高強度な細線は、各種のワイヤーハーネスや産業用ロボット等に備えられる信号線等への利用が期待される。
【０００６】
しかし、上述のＣｕ−Ａｇ合金線やＳＮＰ銅合金線といった従来の線材は、細線であると、導電率が高くなり易い。導電率を低くするために、ＡｇやＳｎといった添加元素の濃度を高めると、伸線加工性に劣る。
【０００７】
ここで、従来、銅合金線の製造過程において、塑性加工が施された素材に、更に、伸線加工等の塑性加工を施す場合、次の塑性加工前に熱処理を施すことがなされている（例、特許文献１）。上記熱処理によって、先の塑性加工に伴う歪みを除去でき、伸線加工性を高められる。細線を製造する場合にも、伸線加工前や伸線加工途中に熱処理を行って加工歪みを除去すれば、伸線加工性を高められる。しかし、Ａｇ−Ｃｕ合金やＳＮＰ銅合金はいわゆる析出型合金である。そのため、Ａｇ−Ｃｕ合金やＳＮＰ銅合金は、熱処理時にＡｇやＳｎ等の添加元素を含む析出物が析出する。このような熱処理材に伸線加工を施しても、添加元素の析出に伴う導電率の上昇を招く。析出に伴う導電率の上昇を低減するために添加元素の含有量を多くすると、熱処理時に粗大な析出物が形成され易い。この粗大な析出物が割れの起点となって伸線加工時に破断が生じ易くなり、伸線加工性の低下を招く。
【０００８】
そこで、本開示は、伸線加工性に優れる上に、導電率が低く、高強度な細線が得られる銅合金線を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の銅合金線は、
Ｎｉ，Ｓｉ，及びＡｌからなる群より選択される１種の添加元素を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅基合金からなる組成を備え、
導電率が３０％ＩＡＣＳ以下であり、
引張強さが４００ＭＰａ以上であり、
線径が８ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の銅合金線は、伸線加工性に優れる上に、導電率が低く、高強度な細線が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、試験例１において、熱処理温度（℃）と、導電率（％ＩＡＣＳ）との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、試験例１において、熱処理温度（℃）と、引張強さ（ＭＰａ）及び破断伸び（％）との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、試験例１において、伸線加工の加工度（−ＬＮ（Ａ／Ａ０））と、導電率（％ＩＡＣＳ）との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、試験例１において、伸線加工の加工度（−ＬＮ（Ａ／Ａ０））と、引張強さ（ＭＰａ）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】
【００１２】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の一態様に係る銅合金線は、
Ｎｉ，Ｓｉ，及びＡｌからなる群より選択される１種の添加元素を含み、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅基合金からなる組成を備え、
導電率が３０％ＩＡＣＳ以下であり、
引張強さが４００ＭＰａ以上であり、
線径が８ｍｍ以下である。
【００１３】
本開示の銅合金線は、導電率及び引張強さが上記範囲を満たすと共に、上述の特定の添加元素を含むという二元の銅基合金からなる。このような本開示の銅合金線は、導電率が低く、高強度である上に、以下に説明するように伸線加工性に優れる。
【００１４】
上記の二元の銅基合金はいずれも、上述の特定の範囲を満たす限りにおいて、いわゆる固溶型合金である。そのため、本開示の銅合金線は、伸線加工が施される素材（以下、細線用素材と呼ぶことがある）とし、伸線加工前や伸線加工途中の銅合金材に所定の温度（後述）で熱処理が施されても、添加元素が固溶したままであり実質的に析出しない。この点から、本開示の銅合金線は、伸線加工時に粗大な析出物に起因する断線が実質的に生じず、熱処理後に伸線加工を連続的に施せて伸線加工性に優れる。また、本開示の銅合金線は、引張強さが４００ＭＰａ以上であるため、所定の温度で熱処理が施されて軟化されても、伸線加工が可能な強度を確保できる。この点からも、本開示の銅合金線は、伸線加工性に優れる。
【００１５】
また、上述のように熱処理時に添加元素が実質的に析出しないことで、熱処理の前後で導電率が実質的に変化しない。そのため、熱処理後に伸線加工が施されて得られた最終線径の線材の導電率は３０％ＩＡＣＳ以下を満たすことができる。加工歪みの導入状態によっては、導電率がより低い場合がある。
【００１６】
このように本開示の銅合金線に伸線加工及び適宜熱処理を施すことで、低導電性で高強度な細線を製造できる。従って、本開示の銅合金線は、低導電性で高強度な細線の素材、例えばヒートシータ等の発熱体用導体線や信号線等の素材に好適に利用できる。また、本開示の銅合金線は、伸線加工性に優れるため、上記の低導電性で高強度な細線を生産性よく製造でき、上記細線の量産に寄与する。
【００１７】
（２）本開示の銅合金線の一例として、
前記添加元素及びその含有量が以下のいずれかである形態が挙げられる。
Ｎｉ：３．０質量％以上１０質量％以下
Ｓｉ：０．５質量％以上４．０質量％以下
Ａｌ：１．４質量％以上８．８質量％以下
【００１８】
上記形態は、添加元素の含有量が上記の範囲を満たす銅基合金を原料に用いることで、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下、かつ引張強さが４００ＭＰａ以上を満たす銅合金線を製造し易く、製造性に優れる。添加元素の含有量が上記範囲において多いほど、導電率が低く、かつ強度が高い傾向にある。添加元素の含有量が上記範囲の下限を下回ると、導電率が３０％ＩＡＣＳを上回り易い。
【００１９】
（３）本開示の銅合金線の一例として、
破断伸びが０．３％以上５％以下であり、
０．２％耐力が４００ＭＰａ以上である形態が挙げられる。
【００２０】
上記形態は、上述のように導電率が低く、引張強さが高いことに加えて、破断伸び及び０．２％耐力が高い。そのため、上記形態が細線用素材であれば、伸線加工時に破断し難く、伸線加工性により優れる。
【００２１】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態を具体的に説明する。
【００２２】
［銅合金線］
（概要）
実施形態の銅合金線は、代表的には導体線の素材や導体線そのものに利用されるものであり、特定の二元の銅基合金からなる。具体的には、実施形態の銅合金線は、Ｎｉ（ニッケル），Ｓｉ（珪素），及びＡｌ（アルミニウム）からなる群より選択される１種の添加元素を含み、残部がＣｕ（銅）及び不可避不純物である銅基合金からなる組成を備える。かつ、実施形態の銅合金線は、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下、引張強さが４００ＭＰａ以上、線径が８ｍｍ以下を満たす。以下、詳細に説明する。
【００２３】
（組成）
実施形態の銅合金線をなす銅基合金は、Ｃｕ−Ｎｉ合金、又はＣｕ−Ｓｉ合金、又はＣｕ−Ａｌ合金という二元の銅基合金とする。各銅基合金は、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下、かつ引張強さが４００ＭＰａ以上を満たす範囲で、添加元素であるＮｉ、又はＳｉ、又はＡｌを含む。
【００２４】
Ｎｉは、母相のＣｕに対して全固溶元素である。そのため、Ｃｕ−Ｎｉ合金は、製造過程で熱処理が施されても、析出物を実質的に生成しない。従って、原料段階で導電率が３０％ＩＡＣＳ以下となるようにＮｉの含有量を調整すれば、製造過程から最終線径を有する製品線材に至って、導電率を３０％ＩＡＣＳ以下にできる。例えば、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たす範囲でＮｉの含有量を調整し、引張強さが４００ＭＰａ以上を満たすように伸線加工度や熱処理温度等の製造条件を調整する。こうすることで、Ｃｕ−Ｎｉ合金からなる実施形態の銅合金線を製造できる。
【００２５】
Ｃｕ−Ｎｉ合金からなる実施形態の銅合金線は、成分調整や熱処理条件等の製造条件の調整等を比較的行い易く、製造性に優れる。特に、Ｃｕ−Ｎｉ合金からなる実施形態の銅合金線を細線用素材とすれば、熱処理条件を調整し易い上に、析出物に起因して導電率が増大したり、断線したりすることが実質的に無い。そのため、この場合、所望の線径の細線を生産性よく製造でき、量産性に優れて好ましい。
【００２６】
Ｓｉ，Ａｌは、母相のＣｕに対して固溶限を有し、所定の温度以下の範囲において固溶状態で存在する元素である。そのため、原料段階で導電率が３０％ＩＡＣＳ以下となるようにＳｉの含有量、Ａｌの含有量を調整すると共に、製造過程で熱処理を行う場合には熱処理温度をＳｉ，Ａｌが析出しない温度（後述）とする。例えば、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たす範囲でＳｉの含有量やＡｌの含有量を調整し、引張強さが４００ＭＰａ以上を満たすように伸線加工度や熱処理温度（但し、析出温度未満とする）等の製造条件を調整する。こうすることで、Ｃｕ−Ｓｉ合金、又はＣｕ−Ａｌ合金からなる実施形態の銅合金線を製造できる。
【００２７】
Ｓｉ，Ａｌは、Ｎｉに比較して含有量が少なくても、導電率が低く、引張強さが高くなり易い。この点で、添加元素の含有量の削減を図れる。
【００２８】
添加元素の含有量の一例として、以下が挙げられる。
Ｃｕ−Ｎｉ合金である場合、Ｎｉの含有量は３．０質量％以上１０％質量以下である。
Ｃｕ−Ｓｉ合金である場合、Ｓｉの含有量は０．５質量％以上４．０％質量以下である。
Ｃｕ−Ａｌ合金である場合、Ａｌの含有量は１．４質量％以上８．８質量％以下である。
【００２９】
上述の添加元素の含有量の範囲において下限値を満たせば、製造条件等にもよるが、各二元合金からなる銅合金線は、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下、かつ引張強さが４００ＭＰａ以上を満たし易い。上記範囲で添加元素の含有量が多いほど導電率が低く、強度が高くなり易い。更なる低導電性や高強度を望む場合、添加元素の含有量を例えば以下としてもよい。
Ｎｉの含有量：４．０質量％以上、５．０質量％以上、５．１質量％以上、５．３質量％以上、５．５質量％以上、６．０質量％以上、６．５質量％以上
Ｓｉの含有量：０．６質量％以上、０．７質量％以上、０．７５質量％以上、０．７８質量％以上、０．８質量％以上、１．０質量％以上、１．５質量％以上
Ａｌの含有量：１．５質量％以上、２．０質量％以上、２．２質量％以上、２．４質量％以上、２．６質量％以上、３．０質量％以上、３．５質量％以上
【００３０】
上述の範囲において上限値を満たせば、導電率が低過ぎず、導体線やその素材に利用し易い。また、強度が高過ぎず、伸線加工性に優れるため、細線用素材に利用し易い。導電率及び引張強さが上述の特定の範囲を満たす限りにおいて、添加元素の含有量を例えば以下のようにより少なくしてもよい。
Ｎｉの含有量：９．５質量％以下、更に９．０質量％以下、８．５質量％以下
Ｓｉの含有量：３．８質量％以下、更に３．５質量％以下、３．０質量％以下
Ａｌの含有量：８．５質量％以下、更に８．０質量％以下、７．５質量％以下
【００３１】
（線径）
実施形態の銅合金線の線径は８ｍｍ以下である。線径が８ｍｍ以下であれば、導体線やその素材に利用し易い上に、銅合金線自体も製造し易い。線径は、８ｍｍ以下の範囲で用途等に応じて選択できる。線径が小さく細いほど、加工硬化による強度の向上によって、引張強さがより高くなり易い。また、加工歪みの導入によって、導電率がより低い場合があり、低導電性が望まれる線材に好適に利用できる。
【００３２】
例えば、実施形態の銅合金線を細線用素材や比較的太径の導体線等に利用する場合には、線径を０．３ｍｍ以上８ｍｍ以下としてもよい。特に、実施形態の銅合金線を細線用素材に利用する場合には、線径がある程度小さいと、最終線径までの伸線加工量を少なくでき、細線の量産性に優れる。例えば、実施形態の銅合金線を、最終線径が０．１ｍｍ以下の極細線を製造するための素材とする場合には、線径を３ｍｍ以下、更に２．８ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下としてもよい。又は、例えば、実施形態の銅合金線を比較的細径の導体線等に利用する場合には、線径を０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下としてもよい。更に、線径を０．９ｍｍ未満、更に０．５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下としてもよい。線径が１．０ｍｍ以下の細線は、発熱体用導体線や信号線等に好適に利用できる。特に、線径が０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下、更に０．０８ｍｍ以下、０．０６ｍｍ以下の極細線は、自動車のヒートシータ等の発熱体用導体線に好適に利用できる。上記極細線であれば、着座時等の異物感を低減できるからである。又は、上述の極細線は、自動車用ワイヤーハーネス等の信号線に好適に利用できる。上記極細線であれば、配索スペースや設置スペースを良好に低減できるからである。
【００３３】
（特性）
〈導電率〉
実施形態の銅合金線の導電率は３０％ＩＡＣＳ以下である。導電率が３０％ＩＡＣＳ以下である銅合金線は、導電率が低いこと、又は電気抵抗値が高いことが望まれる導体線やその素材等に好適に利用できる。導電率は、３０％ＩＡＣＳ以下の範囲で用途等に応じて選択できる。例えば、実施形態の銅合金線を発熱体用導体線やその素材に利用する場合には、導電率が低いほど、電気抵抗値を高められる。そのため、導電率は、２８％ＩＡＣＳ以下、更に２５％ＩＡＣＳ以下、２０％ＩＡＣＳ以下、１９％ＩＡＣＳ以下、１８％ＩＡＣＳ以下でもよい。
【００３４】
一方、実施形態の銅合金線を発熱体用導体線や信号線等、又はこれらの素材に利用する場合には、ある程度の導電性が望まれる。そのため、導電率は１０％ＩＡＣＳ以上、更に１２％ＩＡＣＳ以上、１５％ＩＡＣＳ以上でもよい。
【００３５】
〈引張強さ〉
実施形態の銅合金線の引張強さは４００ＭＰａ以上である。引張強さが４００ＭＰａ以上である銅合金線は、強度に優れて破断し難い。また、上記銅合金線は、熱処理が施されて軟化されても、高い引張強さを有し易い。そのため、上記銅合金線は、高強度が望まれる用途等に好適に利用できる。
【００３６】
引張強さは、４００ＭＰａ以上の範囲で線径や用途等に応じて適宜選択できる。実施形態の銅合金線を発熱体用導体線や信号線等の素材に利用する場合には、例えば、線径を２．５ｍｍ以上、引張強さを４００ＭＰａ以上、更に４２０ＭＰａ以上としてもよい。又は、例えば、線径を０．３ｍｍ以上２．５ｍｍ未満、特に０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、引張強さを５００ＭＰａ以上、更に５５０ＭＰａ以上としてもよい。このように引張強さが高い銅合金線は、熱処理が施されて軟化されても伸線加工等の塑性加工が可能な強度を有しつつ、上記熱処理によって伸線加工性を高められる。従って、熱処理が施された銅合金線を細線用素材に利用することで、上記導体線等を生産性よく製造できる。
【００３７】
又は、実施形態の銅合金線を発熱体用導体線や信号線等に利用する場合には、例えば、線径を０．０１ｍｍ以上０．９ｍｍ未満、引張強さを７５０ＭＰａ以上としてもよい。引張強さがこのように高い銅合金線は、疲労限も高く、繰り返しの曲げ等が付与されても破断し難い。そのため、この銅合金線は、ヒートシータのように、荷重の負荷や屈曲等が繰り返し行われる用途に好適に利用できる。又は、この銅合金線は、狭いスペースに配索される自動車用ワイヤーハーネスの信号線や、屈曲等が繰り返し行われるロボット用ワイヤーハーネスの信号線等の用途に好適に利用できる。引張強さが高いほど疲労限も高められる。そのため、上記の用途では、引張強さを７８０ＭＰａ以上、更に８００ＭＰａ、８２０ＭＰａ以上、８３０ＭＰａ以上としてもよい。
【００３８】
引張強さの上限は特に設けない。例えば、上述の素材用途等では引張強さが１０００ＭＰａ以下程度であると、剛性が高過ぎず、伸線加工等を施し易いと考えられる。上述の発熱体用導体線やワイヤーハーネスの電線用導体線といった用途等では引張強さが１０００ＭＰａ以下程度であると、剛性が高過ぎず、屈曲等し易いと考えられる。
【００３９】
〈破断伸び〉
実施形態の銅合金線の一例として、破断伸びが０．３％以上５％以下を満たすことが挙げられる。引張強さが上記の範囲を満たすことに加えて、破断伸びが上記の範囲を満たせば、硬過ぎず軟らか過ぎない。そのため、上述の素材用途等では、伸線加工途中に破断し難く、伸線加工を連続して行えて、細線を生産性よく製造できる。上述の発熱体用導体線やワイヤーハーネスの電線用導体線といった用途等では、上述のように荷重の負荷や屈曲等が繰り返し行われても破断し難い。破断の防止の観点から、破断伸びは０．５％以上、０．８％以上、１．０％以上であることが好ましい。上述の導体線の用途等では、破断伸びが２．０％以上であることが好ましい。強度低下の抑制の観点から、破断伸びは４．８％以下、更に４．５％以下、４．０％以下であることが好ましい。
【００４０】
〈０．２％耐力〉
実施形態の銅合金線の一例として、０．２％耐力が４００ＭＰａ以上を満たすことが挙げられる。引張強さが上記の範囲を満たすことに加えて、０．２％耐力が上記の範囲を満たせば、上述の素材用途等では、細線を生産性よく製造できる。伸線加工途中に破断し難く、伸線加工を連続して行えるからである。上述の発熱体用導体線やワイヤーハーネスの電線用導体線といった用途等では、荷重が加わったり引っ張られたり、屈曲されたり、更にこれらが繰り返されたりしても破断し難い。破断の防止の観点から、０．２％耐力を４２０ＭＰａ以上、更に５００ＭＰａ以上、５２０ＭＰａ以上としてもよい。上記の導体線の用途等では、０．２％耐力を７００ＭＰａ以上としてもよい。
【００４１】
〈特性等の調整方法〉
上述の線径を調整するには、例えば伸線加工度を調整することが挙げられる。
上述の導電率を調整するには、例えば添加元素の含有量を調整することが挙げられる。
上述の引張強さ、破断伸び、０．２％耐力を調整するには、例えば添加元素の含有量、伸線加工等の塑性加工の加工度、熱処理温度等を調整することが挙げられる。
【００４２】
（主要な効果）
実施形態の銅合金線は、導電率及び引張強さが特定の範囲を満たすと共に、特定の添加元素を含む二元の銅基合金からなることで、伸線加工性に優れる。そのため、実施形態の銅合金線に伸線加工と適宜熱処理とを施すことで、低導電性で高強度な細線（例、線径０．１ｍｍ以下）を生産性よく製造できる。この効果を後述の試験例１で具体的に説明する。
【００４３】
［銅合金線の製造方法］
実施形態の銅合金線は、例えば、以下の各工程を備える製造方法によって製造することが挙げられる。
（鋳造工程）Ｎｉ，Ｓｉ，及びＡｌからなる群より選択される１種の添加元素を含む二元の銅基合金を溶解し、鋳造する工程。
（一次加工工程）鋳造工程で製造した鋳造材に塑性加工を施す工程。
（伸線工程）一次加工工程を経た加工材に伸線加工を施す工程。
（熱処理工程）一次加工工程及び伸線工程の少なくとも一方の工程において塑性加工が施された加工材に熱処理を施す工程。
以下、各工程を説明する。
【００４４】
（鋳造工程）
原料の二元の銅基合金において添加元素の含有量は、上述のように最終線径の線材における導電率が３０％ＩＡＣＳ以上及び引張強さが４００ＭＰａ以上を満たす範囲で調整する。具体的な含有量は上述の（組成）の項を参照するとよい。
【００４５】
鋳造材の大きさは、線径８ｍｍ以下の銅合金線を製造可能な範囲で適宜選択できる。鋳造材の製造には、適宜な鋳造法を利用できる。例えば、横型連続鋳造法やアップキャスト法等の各種の連続鋳造を利用すれば、長尺な鋳造材が得られる。長尺な連続鋳造材を利用すれば、長尺な伸線材を製造し易い。鋳型にはカーボン等の銅や添加元素と反応しないものが利用できる。
【００４６】
（一次加工工程）
この工程での塑性加工は、伸線加工以外の塑性加工が挙げられる。例えばスウェージ加工、圧延加工等の各種の加工が挙げられる。鋳造材をそのまま用いずに一次加工を施すことで、鋳造欠陥を低減したり、一次加工後の加工材を伸線加工に適した形状に変更したりすること等ができる。
【００４７】
（伸線工程）
この工程では、上述の一次加工工程を経た加工材、又は一次加工工程と後述の熱処理工程とを経た加工材に、所定の線径となるまで伸線加工を施す。伸線加工は代表的には冷間加工を利用できる。具体的な線径は上述の（線径）の項を参照するとよい。
【００４８】
（熱処理工程）
この工程では、代表的には、以下の目的で熱処理を行う。
〈熱処理の目的〉一次加工工程や伸線工程で行われる塑性加工によって加工材に導入された歪を除去し、熱処理後の伸線加工を行い易くする。
この熱処理によって、加工材又は伸線途中の中間材は軟化されて伸線加工性を高められ、断線し難くなることで連続的に伸線加工を行える。従って、上記熱処理を行うことで、所定の線径の伸線材を生産性よく製造できる。
【００４９】
熱処理温度は、原料とする銅基合金の組成と、熱処理以降の伸線加工の加工度と、所定の線径での引張強さとを考慮して選択するとよい。
【００５０】
例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金であれば、上述のように実質的に析出物を生成しないため、所定の線径での引張強さが４００ＭＰａ以上、線径によっては５００ＭＰａ以上、更に７５０ＭＰａ以上を満たす範囲で熱処理温度を選択するとよい。Ｃｕ−Ｎｉ合金の場合の熱処理温度は例えば４００℃以上６００℃以下が挙げられる（後述の試験例１も参照）。
【００５１】
Ｃｕ−Ｓｉ合金又はＣｕ−Ａｌ合金の熱処理温度は、析出物が生じない範囲で選択する。即ち、上述の組成、加工度、引張強さに加えて、固溶限を考慮して選択する。Ｓｉの含有量が４．０質量％以下の場合の熱処理温度は例えば２００℃以上４００℃以下が挙げられる。Ａｌの含有量が８．８質量％以下の場合の熱処理温度は例えば２００℃以上３００℃以下が挙げられる。
【００５２】
保持時間は、銅基合金の組成や熱処理温度にもよるが、例えば０．５時間以上１０時間以下、更に１時間以上８時間以下が挙げられる。
【００５３】
熱処理は、所定の線径での引張強さが４００ＭＰａ以上、線径によっては５００ＭＰａ以上、更に７５０ＭＰａ以上を満たす範囲で、一次加工工程以降、任意の時期に任意の回数行える。熱処理後の加工度と引張強さとの関係を予め求めておき（後述の試験例１も参照）、その関係データを利用すると、低導電性であり、所定の線径及び所定の引張強さを満たす線材を製造し易い。
【００５４】
［試験例１］
二元の銅基合金からなる銅合金線を種々の条件で作製し、導電率、引張強さ等の特性を調べた。
【００５５】
（試験概要）
この試験では、二元の銅基合金として、Ｎｉの含有量が７．０質量％であるＣｕ−Ｎｉ合金を用いた。上記Ｃｕ−Ｎｉ合金を用いて、線径が２．６ｍｍφである伸線材を作製した。この線径２．６ｍｍφの伸線材について熱処理を施していない状態での特性と、種々の温度で熱処理を施した状態での特性とを調べた。結果を表１、図１及び図２に示す。
【００５６】
また、この試験では、上述の線径が２．６ｍｍφの伸線材に熱処理を施さないまま、又は熱処理を施してから、更に伸線加工（冷間）を施して、最終線径が０．１ｍｍの伸線材を作製した。２．６ｍｍφから０．１ｍｍφまでの各線径の線材について、特性を調べた。結果を表２、図３及び図４に示す。
【００５７】
ここでは、特性として、導電率（％ＩＡＣＳ）、引張強さ（ＭＰａ）、破断伸び（％）、０．２％耐力（ＭＰａ）を調べた。
導電率（％ＩＡＣＳ）は、ブリッジ法によって測定した。
引張強さ（ＭＰａ）、０．２％耐力（ＭＰａ）、破断伸び（％）は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（金属材料引張試験方法、１９９８）に準拠して、汎用の引張試験機を用いて測定した。
【００５８】
（試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）
線径２．６ｍｍφの線材は、以下のように作製した。
原料となるＣｕ−Ｎｉ合金を溶解して鋳造し、線径が３０ｍｍφの鋳造材を作製した。
上記鋳造材を切削して、線径が２４ｍｍφの棒材とし、更にスウェージ加工（一次加工）を施して、線径が１０．４ｍｍφの加工材を作製した。
上記線径１０．４ｍｍφの加工材に線径が８．３ｍｍφとなるまで伸線加工（冷間）を施した。この伸線加工後に第一の熱処理を施した。第一の熱処理後に更に伸線加工（冷間）を施して、線径が２．６ｍｍφの伸線材を得た。第一の熱処理条件は、熱処理温度を５５０℃、保持時間を３時間とした。
【００５９】
試料Ｎｏ．１は、上述の線径２．６ｍｍφの伸線材であり、以下の第二の熱処理を施していない線材である。第二の熱処理を施していない試料Ｎｏ．１は、室温ＲＴ（ここでは２５℃）で各特性を調べた。
【００６０】
試料Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５は、線径２．６ｍｍφの伸線材に第二の熱処理を施した熱処理材である。第二の熱処理条件は、熱処理温度を４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃のいずれかとし、保持時間を３時間とした。第二の熱処理を施した試料Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５は、第二の熱処理後、室温ＲＴで各特性を調べた。
【００６１】
図１は、熱処理温度（℃）と導電率（％ＩＡＣＳ）との関係を示すグラフである。このグラフにおいて横軸は熱処理温度（℃）、縦軸は導電率（％ＩＡＣＳ）を示す。
図２は、熱処理温度（℃）と、引張強さ（ＭＰａ）及び破断伸び（％）との関係を示すグラフである。このグラフにおいて横軸は熱処理温度（℃）、左縦軸は引張強さ（ＭＰａ）、右縦軸は破断伸び（％）を示す。
【００６２】
（試料Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５）
試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５は、上述の線径２．６ｍｍφの伸線材（試料Ｎｏ．１）に対して、以下の第三の熱処理を施さずに、表２に示す線径（ｍｍ）となるまで伸線加工を施した線材である。試料Ｎｏ．１１は、上述の試料Ｎｏ．１と同じ試料である。試料Ｎｏ．１５は、最終線径０．１ｍｍφの伸線材である。各試料について、表２に示す各線径（ｍｍ）のときに室温ＲＴで各特性を調べた。
【００６３】
（試料Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２５）
試料Ｎｏ．２２〜Ｎｏ．２５は、上述の線径２．６ｍｍφの伸線材（試料Ｎｏ．１）に対して、以下の第三の熱処理を施した後に、表２に示す線径（ｍｍ）となるまで伸線加工を施した線材である。第三の熱処理条件は、熱処理温度を５５０℃、保持時間を３時間とした。試料Ｎｏ．２１は、上述の試料Ｎｏ．５と同じ試料である。試料Ｎｏ．２５は、最終線径０．１ｍｍφの伸線材である。各試料について、表２に示す各線径（ｍｍ）のときに室温ＲＴで各特性を調べた。
【００６４】
図３は、加工度（−ＬＮ（Ａ／Ａ０））と導電率（％ＩＡＣＳ）との関係を示すグラフである。このグラフにおいて横軸は加工度（−ＬＮ（Ａ／Ａ０））、縦軸は導電率（％ＩＡＣＳ）を示す。
図４は、加工度（−ＬＮ（Ａ／Ａ０））と引張強さ（ＭＰａ）との関係を示すグラフである。このグラフにおいて横軸は加工度（−ＬＮ（Ａ／Ａ０））、縦軸は引張強さ（ＭＰａ）を示す。
【００６５】
加工度（−ＬＮ（Ａ／Ａ０））とは、熱処理後の線材の断面積をＡ０とし、各線径の線材の断面積Ａとし、これらの断面積の比（Ａ／Ａ０）を用いた自然対数（−ｌｏｇｅ（Ａ／Ａ０））で表される値である。
【００６６】
試料Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５において断面積Ａ０は、第一の熱処理が施された８．３ｍｍφの線材の断面積である。各試料の断面積Ａは、線径２．６ｍｍ、０．９１ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．１ｍｍの線材の断面積である。
試料Ｎｏ．２２〜Ｎｏ．２５において断面積Ａ０は、第三の熱処理が施された２．６ｍｍφの線材の断面積である。各試料の断面積Ａは、線径０．９１ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．１ｍｍの線材の断面積である。
試料Ｎｏ．２１の断面積Ａ０及びＡは等しいため、加工度は０である。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
表１及び図１に示すように、二元の銅基合金であるＣｕ−Ｎｉ合金からなる試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５の銅合金線はいずれも、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たすことが分かる。ここではいずれの試料の導電率も概ね等しく、２５％ＩＡＣＳ以下、更に２０％ＩＡＣＳ以下、１８％ＩＡＣＳ以下である。このことから、このＣｕ−Ｎｉ合金からなる銅合金線は、熱処理の有無、熱処理温度によらず、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たすことができるといえる。
【００６９】
表１及び図２に示すように、第二の熱処理を施すことで、引張強さが２５０ＭＰａ以上とある程度高い値を有しつつ、破断伸びが４０％以上と高く、伸びが大きく向上することが分かる。この理由の一つとして、熱処理時に析出物が生じず、特に粗大な析出物に起因する破断が実質的に生じないためと考えられる。また、このＣｕ−Ｎｉ合金からなる銅合金線は、高い伸びを有しつつ、更なる伸線加工が可能な強度を有する。そのため、上記Ｃｕ−Ｎｉ合金からなる銅合金線は、４００℃以上の温度で熱処理を行えば伸線加工性を高められるといえる。
【００７０】
第二の熱処理を施していない試料Ｎｏ．１では、引張強さが４００ＭＰａ以上であり、かつ破断伸びが０．５％以上である。このような試料Ｎｏ．１の伸線材も、後述するように更なる伸線加工が可能であり、例えば線径が０．１ｍｍ程度の細線用素材に利用できることが分かる。
【００７１】
【表２】
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【００７２】
表２及び図３に示すように、上述のＣｕ−Ｎｉ合金からなる試料Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２５の銅合金線はいずれも、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たすことが分かる。ここでは、試料Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５の導電率は２５％ＩＡＣＳ以下、更に２０％ＩＡＣＳ以下、１７．５％ＩＡＣＳ以下であり、概ね等しい。試料Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２５の導電率は更に低く、１７．０％ＩＡＣＳ以下であり、概ね等しい。このことから、上記Ｃｕ−Ｎｉ合金からなる銅合金線は、熱処理の有無、伸線加工の加工度によらず、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たすことができるといえる。この理由の一つとして、Ｎｉを含む二元の銅基合金は、全固溶型合金であり、Ｎｉが製造過程等で析出しないためと考えられる。
【００７３】
表２及び図４に示すように、上述の試料Ｎｏ．１の伸線材に第三の熱処理を施すことなく更に伸線加工を行うことで、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たしつつ、引張強さがより高い線材が得られることが分かる（試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５）。例えば、線径が０．９１ｍｍである試料Ｎｏ．１２の引張強さは５００ＭＰａ以上である。また、この試料Ｎｏ．１２では、０．２％耐力が５００ＭＰａ以上、破断伸びが１．０％以上であり、耐力及び伸びにも優れることが分かる。線径がより小さい試料Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１５では、引張強さ、０．２％耐力、破断伸びが試料Ｎｏ．１１よりも高く、機械的特性により優れることが分かる。例えば、線径が０．１ｍｍである試料Ｎｏ．１５では、引張強さが８００ＭＰａ以上、０．２％耐力が７５０ＭＰａ以上、破断伸びが２．０％以上である。このように細径で低導電性であり、高強度で伸びにも優れる試料Ｎｏ．１５は、発熱体用導体線や信号線等に好適に利用できると期待される。なお、加工度の増大に伴って破断伸びが優れる理由の一つとして寸法効果の影響が考えられる。
【００７４】
表２及び図４に示すように、上述の試料Ｎｏ．１の伸線材に第三の熱処理を施した後に更に伸線加工を行った場合（試料Ｎｏ．２２〜Ｎｏ．２５）も、試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５と同様に、導電率が３０％ＩＡＣＳ以下を満たしつつ、引張強さが上記伸線加工前より高い線材が得られることが分かる。また、試料Ｎｏ．２２〜Ｎｏ．２５は、試料Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５と同様に、耐力及び伸びにも優れることが分かる。例えば、線径が０．１ｍｍである試料Ｎｏ．２５では、引張強さが７５０ＭＰａ以上、０．２％耐力が６５０ＭＰａ以上、破断伸びが１．５％以上である。
【００７５】
更に、図４のグラフから以下のことが分かる。
（１）加工度と引張強さとは概ね比例の関係にある。
（２）熱処理を施していない試料Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１５のグラフと、熱処理を施した試料Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２５のグラフとが概ね平行する。
このことから、試料Ｎｏ．１５の加工度を参照すれば、熱処理後に加工度が７以上である伸線加工を行えば、引張強さは７５０ＭＰａ以上の銅合金線が得られるといえる。同様に、熱処理後に加工度が８以上である伸線加工を行えば、引張強さが８００ＭＰａ以上、更に８２０ＭＰａ以上の銅合金線が得られるといえる。
【００７６】
例えば線径２．６ｍｍよりも太径のときに熱処理を施した後、加工度が８以上となるように伸線加工を行えば、以下の線材が得られるといえる。
〈例１〉線径が０．１ｍｍ以上、更に０．３ｍｍ以上であって、引張強さが７５０ＭＰａ以上、更に８００ＭＰａ以上である線材。
〈例２〉線径が０．１ｍｍ未満、例えば０．０８ｍｍ以下、更に０．０５ｍｍ以下であって、引張強さが８００ＭＰａ以上、更に８２０ＭＰａ以上である線材。この線材の０．２％耐力及び破断伸びは、試料Ｎｏ．２５より高いと期待される。
【００７７】
線径が０．１ｍｍである試料Ｎｏ．２５についても、更に伸線加工を施せば、線径が０．１ｍｍ未満、例えば０．０８ｍｍ以下であって、引張強さが８３５ＭＰａ超である線材が得られるといえる。これらのより細径（例、０．０５ｍｍ以下）で低導電性であり、高強度で伸びにも優れる線材は、発熱体用導体線（特にヒートシータ）や信号線等に好適に利用できると期待される。
【００７８】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、試験例１において、Ｎｉの含有量、線径、熱処理温度等を変更できる。また、Ｎｉに代えて、Ｓｉを含む二元の銅基合金又はＡｌを含む二元の銅基合金としてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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