(57)【要約】【課題】冷間伸線で断線が発生せず、伸線後の保管や極細線の焼鈍による機械的特性の劣化がない銅線及びその製造方法の提供。【解決手段】酸素含有量が２００〜４００ｐｐｍの銅純度３Ｎ級のタフピッチ銅を母材とし、その母材に、錫或いはインジウム、又はその両方を添加元素金属として、重量で５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含有させて伸線用銅材とし、これを伸線した後焼鈍し、この伸線と焼鈍を数回行って銅線とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有量が２００〜４００ｐｐｍの銅純度３Ｎ級のタフピッチ銅を母材とし、その母材に、錫或いはインジウム、又はその両方を添加元素金属として、重量で５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含有させて伸線用銅材とし、これを冷間伸線することを特徴とする銅線。
【請求項２】
酸素含有量が２００〜４００ｐｐｍの銅純度３Ｎ級のタフピッチ銅の母材に、錫或いはインジウム、又はその両方を５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満添加して伸線用銅材を鋳造し、その伸線用銅材を冷間伸線することを特徴とする銅線の製造方法。
【請求項３】
冷間伸線後焼鈍を行い、さらに数回冷間伸線と焼鈍を行って最終径の銅線とする請求項２記載の銅線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は極細銅線や架空配電線用導体などの銅線及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
時計のステッピングモ−タ、磁気記録用の磁気ヘッド、ブラウン管用のフライバックトランス等のコイル等には、直径０．０２ないし０．０５ｍｍの極細エナメル線が用いられている。極細エナメル線の心線には、タフピッチ銅や無酸素銅のような、酸素の含有量が０．１％以下の高純度の銅（以下、純銅と言う）が用いられている。
【０００３】
純銅は、高い導電率と熱電導性を有する利点があり、極細エナメル線の心線のほか電子機器部品のリ−ド線としても用いられている。
【０００４】
しかし、冷間加工を受けた純銅は高温で再結晶化により軟化する欠点があり、極細エナメル線の心線に用いる場合、製造工程での伸線の際の断線の重要な原因の一つとなっている。この軟化は、材料とダイスとの摩擦熱によってひきおこされ、軟化した材料はダイスによる引き抜きの張力に耐えられなくなり、断線する。この種の断線は加工度（断面減少率）が９５％以上の場合に生じ易く、従って線径が小さくなるほど、頻度は高くなる。
【０００５】
再結晶化による銅素材の軟化は室温でも進み、伸線後の経時変化による引張り強度や伸びの減少のような問題を生じている。最終線径まで伸線された銅線は、その保管中に時間の経過とともに、引張り強さ及び伸びの値が低下する。その程度は、無酸素銅と呼ばれる高純度の銅（例えば、５Ｎ、６Ｎ）で特に顕著であるが、純度が３Ｎ級のタフピッチ銅でも、伸線加工度が高い場合にはこの現象が見られる。
【０００６】
このような室温で生ずる再結晶は素材中で局部的に発生するもので、再結晶部分の金属組織を観察すると、特定の粒子が成長し、粗大化しているのが認められる。この心線をエナメル線の製造工程で焼鈍すると、新たに微細粒子が発生し、すでに存在する粗大化粒子が混在する状態となる。これが引張り強度や伸びの減少の理由と思われる。何故なら、室温での軟化が現れないような銅素材は、粒子が微細で均一な金属組織を有している。伸線ずみ銅線の室温で進む軟化は、伸線工程での加工度が高いほど、保管中の温度が高いほど、著しい。
【０００７】
伸線の際の断線や室温保管による軟化を軽減するためには、伸線の際の加工度を小さくし、荒引きから最終線径までの伸線の間の焼鈍の回数を増やすことが考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の極細銅線によると、伸線の際の加工度を小さくし、焼鈍の回数を増やさないと、断線を防止することができないため、製造コストが上昇する。繰り返して説明すると、極細エナメル線の心線用銅線にタフピッチ銅や無酸素銅のような、酸素の含有量が０．１％以下の高純度の銅を用いていたので、製造工程での伸線の際にしばしば断線が起こり、また伸線後の室温保管での経時変化による引張り強度や伸びの減少が見られた。伸線の際の断線は加工度が高い場合に生じ易く、伸線後の保管による引張り強度や伸びの減少も伸線工程での加工度が高いほど著しい。後者は５Ｎ以上の高純度の無酸素銅で特に顕著であるが、伸線加工度が高い場合には、純度が３Ｎ級のタフピッチ銅でも生じた。伸線の際の加工度を小さくすれば、伸線の際の断線や室温保管による軟化を軽減できるが、伸線の間の焼鈍の回数を増やす必要があり、製造コストが増大する。
【０００９】
それ故、本発明の目的は、タフピッチ銅極細銅線の、製造工程での伸線中の断線と伸線の間の焼鈍回数の増加を防止して、製造コストを低下した銅線を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、タフピッチ銅で極細銅線や架空配電線用導体を形成する際に、伸線後の室温保管での経時変化による引張り強度や伸びの減少を防止することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、タフピッチ銅による極細銅線や架空配電線用導体の製造方法において、伸線中の断線を防止し、伸線の間の焼鈍回数の増加を回避して、製造コストを低下するとともに、伸線後の室温保管での経時変化による引張り強度や伸びの減少を防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、酸素含有量が２００〜４００ｐｐｍの銅純度３Ｎ級のタフピッチ銅を母材とし、その母材に、錫或いはインジウム、又はその両方を添加元素金属として、重量で５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含有させて伸線用銅材とし、これを伸線した後焼鈍し、この伸線と焼鈍を数回行って銅線とするものである。
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、酸素含有量が２００〜４００ｐｐｍの銅純度３Ｎ級のタフピッチ銅の母材に、錫或いはインジウム、又はその両方を５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満添加して伸線用銅材を鋳造し、その伸線用銅材を伸線した後焼鈍し、この伸線と焼鈍を数回行って銅線を製造するものである。
【００１４】
本発明の、または本発明により製造される、タフピッチ銅極細銅線は、最終直径が０．０２ないし０．０５ｍｍで、その引張り強度が３５ｋｇ／ｍｍ２　未満の軟銅線であり、架空配電線用導体としては、最終直径２ｍｍで、単線又は撚り線として使用する。母材を構成するタフピッチ銅は、錫、インジウム又はその両方（以下、添加元素と言う）を重量で５ｐｐｍ以上、２００ｐｐｍ未満含む。タフピッチ銅とは酸素を１００ないし５００ｐｐｍ程度含む高純度の銅を言うが、通常は酸素を２００ないし４００ｐｐｍ含む。
【００１５】
錫やインジウムは酸素との親和力の高い元素であるが、酸素含有量が５００ｐｐｍ以下のタフピッチ銅に添加したとき、固溶体を形成し、銅の軟化温度を上昇させる。添加量は、含有量が重量で５ｐｐｍ以上、２００ｐｐｍ未満になるようにする。含有量が５ｐｐｍ未満であると、銅の軟化温度の上昇が小さく、伸線の際の断線や、伸線後の室温保管での経時変化による引張り強度や伸びの減少を充分防止することができない。極微量の添加（０．１％未満）２００ｐｐｍ以上の含有量としても、溶銅中の酸素存在下での固溶限度を超えるため、軟化温度の上昇効果は向上しない。添加元素の量を増すと、錫酸化物が増加するので好ましくない。
【００１６】
添加元素は、鋳造の際母材のタフピッチ銅に添加する。鋳造には、舟型のセラミックるつぼを用いてもよく、ＳＣＲ（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｒｏｄ　）のような銅荒引線連続鋳造装置を用いてもよい。連続鋳造は、鋳造工程で冷却が急速に行なわれるため、添加元素が強制固溶されるから、添加元素の効果が大きい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
ＳＣＲ連続鋳造装置を用いて２００ないし４００ｐｐｍの酸素を含むタフピッチ銅を鋳造し、直径８ｍｍの荒引き線を製作した。この際、タフピッチ銅の溶銅に錫、インジウム、又は両方を、量を変えて添加して、１２通りの伸線用銅材（荒引き線）を鋳造した。
比較のため別に、６Ｎ高純度銅を小型連続鋳造機で鋳造して、直径８ｍｍの荒引き線を製作した（従来技術）。１３種類の銅材の錫およびインジウムの含有量をＩＣＰ分析により定量した結果、表１の通りであった。　Ｎｏ．１から　Ｎｏ．５までは本発明による銅材、　Ｎｏ．６から　Ｎｏ．１３までは比較のための本発明外の組成である。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
荒引き線の酸素含有量を測定した結果、２００ないし４００ｐｐｍの範囲内であった。直径８ｍｍの荒引き線を直径２．６ｍｍまで冷間伸線し、一旦焼鈍した後、直径０．９ｍｍまで冷間伸線し、焼鈍後、さらに直径０．０４ｍｍまで冷間伸線した。最大５０日まで保管した後、焼鈍してエナメル線の心線とした。
本発明による銅材（　Ｎｏ．１から　Ｎｏ．５まで）および銅材　Ｎｏ．９、１０、１１、１２は伸線の過程で断線を全く生じなかった。添加元素の量の少ない銅材　Ｎｏ．６、７、８及び　Ｎｏ．１３は軟化による断線を生じた。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示し、本発明の効果について詳細に説明する。
［実施例１］
先に表１に示したＮｏ．１から　Ｎｏ．１３までの銅材の直径８ｍｍの荒引き線を直径２．６ｍｍまで冷間伸線した段階で、１２０℃から４００℃の間の温度で１時間、ソルトバス中で熱処理した。熱処理後の荒引き線について、引張り試験機を用いて引張り速度２０ｍｍ／ｍｉｎ　で引張り強さを測定した。
【００２１】
図１は、銅材Ｎｏ．２及び　Ｎｏ．６について熱処理温度（℃）と引張り強さ（ｋｇ／ｍｍ２　）の関係を示す。図１でσＢ（２０℃）は伸線したままの銅材（温度２０℃）の引張り強さを、σＢ（４００℃）は完全焼鈍材（熱処理温度４００℃）の引張り強さを、それぞれ意味する。引張り強さが伸線したままの銅材（σＢ（２０℃））と完全焼鈍材（σＢ（４００℃））のちょうど中間の値［σＢ（２０℃）＋σＢ（４００℃）］／２になるような熱処理温度を半軟化温度とすると、本発明による銅材　Ｎｏ．２は、従来技術による　Ｎｏ．６よりも半軟化温度が２０℃高い。このようにして半軟化温度により線材を評価した結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
本発明による銅材Ｎｏ．１から　Ｎｏ．５までは、いずれも従来技術による銅材　Ｎｏ．６より半軟化温度が１０℃ないし２０℃高かった。添加元素含有量の少ない銅材Ｎｏ．７と　Ｎｏ．８は半軟化温度が　Ｎｏ．６と同じであった。添加元素量が２００ｐｐｍを超える銅材　Ｎｏ．９、　Ｎｏ．１０、　Ｎｏ．１１は、半軟化温度が銅材　Ｎｏ．４、　Ｎｏ．５（２００℃）以上には上昇しない。錫を極端に多く添加した銅材　Ｎｏ．１２の半軟化温度は大きく上昇した。このように軟化温度が上がると、エナメル線等の軟銅線の心線として用いる場合に、焼鈍が難しくなる。一方、高純度銅　Ｎｏ．１３の半軟化温度は低く、１３３℃であった。
【００２４】
熱処理後の荒引き線について、導電率を測定した。その結果を表３に示す。
【表３】
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【００２５】
表３に示すように、銅材　Ｎｏ．１から　Ｎｏ．１１までの導電率はほとんど差がないが、錫を多量に添加した銅材　Ｎｏ．１２の導電率は大幅に低下した。銅材　Ｎｏ．１２は、前述のように軟化温度が大幅に上昇していたが、それは溶銅中の酸素が全て錫と反応して酸化錫となり、酸化物にならなかった錫が銅中に固溶するためである。また、錫の固溶により、導電率が大きく低下する。
【００２６】
実施の形態の項で説明したように直径０．０４ｍｍまで冷間伸線した後、室温で５０日間保管して、保管前後での機械的特性（引張り強さ、伸び）を測定した。さらに、それらを焼鈍してエナメル線（１ＵＥＷ０．０４）としたときの機械的特性を測定した。本発明による銅材　Ｎｏ．２、　Ｎｏ．３、　Ｎｏ．５および比較のための銅材　Ｎｏ．６、　Ｎｏ．７、　Ｎｏ．１３について、焼鈍前の機械的特性を測定した結果を表４に、焼鈍後の機械的特性の測定結果を表５に示す。
【００２７】
【表４】
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【００２８】
【表５】
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【００２９】
表４に見られるように、本発明による銅材　Ｎｏ．２、　Ｎｏ．３、　Ｎｏ．５は、冷間伸線後５０日保管しても引張り強さ、伸びがほとんど低下しなかった。これに対して、比較例　Ｎｏ．６、　Ｎｏ．７、　Ｎｏ．１３は５０日保管後に引張り強さ、伸びが著しく低下した。
【００３０】
また、表５に見られるように、本発明による銅材　Ｎｏ．２、　Ｎｏ．３、　Ｎｏ．５は、５０日保管した後極細線を焼鈍しても、保管による引張り強さ及び伸びの低下は僅かであった。これに対し、比較例　Ｎｏ．６、　Ｎｏ．７、　Ｎｏ．１３の極細線を５０日保管後の極細線を焼鈍すると、伸線直後に焼鈍したものに比し焼鈍後の引張り強さ、伸びは大幅に低下した。
【００３１】
本発明による銅材Ｎｏ．２、　Ｎｏ．３、　Ｎｏ．５の金属組織は、冷間伸線後、５０日保管後、極細線焼鈍後、いずれも微細な結晶粒から成っていた。これに対し、比較例　Ｎｏ．６、　Ｎｏ．７、　Ｎｏ．１３の金属組織は、粗大粒と微細粒が混在していた。
【００３２】
［実施例２］
本発明の又は本発明により製造される銅線は硬銅線としても用いることができる。例えば、単線又は撚り線として、絶縁体で被覆して、ケ−ブルとする。その際、絶縁体を１００℃ないし３００℃の温度で心線上に押し出すため、心線は瞬間的に高温に加熱される。そこで、架空配電線を製造する際の絶縁体押し出し工程における心線の軟化を評価した。表６は、架空配電線用導体（７／φ２．０）の絶縁体被覆前後での機械的特性（引張り強さ、伸び）を測定した結果である。
【００３３】
【表６】
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【００３４】
表６に示されたように、絶縁体押し出し工程で熱を受けたとき、本発明外の銅材（　Ｎｏ．２４、　Ｎｏ．２５、　Ｎｏ．２６）は軟化して引張り強さが低下するのに対し、本発明による銅材（　Ｎｏ．２１、　Ｎｏ．２２、　Ｎｏ．２３）は軟化しない。このように、本発明の銅線の製造方法は、絶縁体被覆された硬銅線の製造にも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の銅線は、酸素含有量が２００〜４００ｐｐｍ以下の３Ｎ級のタフピッチ銅の母材に、錫或いはインジウム、又はその両方の金属を重量で５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含有させて伸線用銅材としたため、冷間伸線、伸線後の保管、極細線や電線用導体などの銅線の焼鈍、どの過程でも金属組織に粗大粒が発生しないから、冷間伸線で軟化による断線が発生せず、断線を避けるために冷間伸線途中での焼鈍の回数を増やす必要もないから、製造コストを抑えることができる。また、伸線後の保管や極細線の焼鈍による、心線の引張り強さ、伸び等の機械的特性の劣化がない。
【００３６】
本発明の銅線の製造方法によると、酸素含有量が２００〜４００ｐｐｍの３Ｎ級のタフピッチ銅の母材に、錫或いはインジウム、又はその両方の金属を重量で５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含有させて伸線用銅材としたため、冷間伸線、伸線後の保管、焼鈍、どの過程でも金属組織に粗大粒が発生しないから、冷間伸線で軟化による断線が発生せず、断線を避けるために冷間伸線途中での焼鈍の回数を増やす必要もないから、製造コストを抑えることができる。また、伸線後の保管や極細線や架空配電線用導体などの銅線の焼鈍による引張り強さ、伸び等の機械的特性の劣化がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅材の熱処理温度と引張り強さの関係を示すグラフである。
【図１】
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