(57)【要約】  真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うにあたり、前行程の加工度に対し後行程の加工度を１２倍以上とし、低濃度Ａｇ含有のＣｕ−Ａｇ合金細線においても、高強度、高導電率を実現する。
2007046378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うことにより得られたＣｕ−Ａｇ合金細線において、前記両冷間伸線加工における加工度が、前行程に対し後行程で１２倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
【請求項２】
前記請求項１に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線において、そのＡｇ含有率が１〜１０ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
【請求項３】
前記請求項１に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線において、そのＡｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
【請求項４】
前記請求項１に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線において、そのＡｇ含有率が２〜３ｗｔ％であり、前記加工度の倍率が１８倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
【請求項５】
真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うにあたり、前行程の加工度に対し後行程の加工度を１２倍以上にしたことを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【請求項６】
前記請求項５に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、そのＡｇ含有率が１〜１０ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【請求項７】
前記請求項５に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、そのＡｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【請求項８】
前記請求項５に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、そのＡｇ含有率が２〜３ｗｔ％であり、前記加工度の倍率が１８倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高強度、高導電率を併せ持つＣｕ−Ａｇ合金細線とその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、電子機器の電線・ケーブル、ロボット駆動用ケーブル、小型モーターコイル、小型マグネットコイル、等の導体材料として、さらにはリードワイヤー、導電性バネ材、超電導線の補強材料等として有用な、高強度であって、しかも高い導電率特性を有している新しいＣｕ−Ａｇ合金の細線とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導電材料用銅合金の強度と導電率はトレードオフの関係で、高強度であれば導電率が低下し、逆に高導電率であれば強度が低いことが知られている。たとえば高導電材である純Ｃｕの場合、導電度はほぼ１００％ＩＡＣＳであるが引張強さは２００−４００ＭＰａにすぎない。一方、高強度材であるＣｕ−Ｂｅ合金の場合には、引張強さは９００−１５００ＭＰａであるが、導電度は５０％ＩＡＣＳまでのレベルにすぎない。そこで、このような強度と導電率バランスの制約を打ち破る材料として繊維強化型Ｃｕ−Ａｇ合金が本出願人によって開発されている（特許文献１−２）。この銅合金はＣｕに４−３２ａｔ％（６．６ｗｔ％−４４．４ｗｔ％）のＡｇを添加することにより初晶ＣｕとＣｕ及びＡｇの共晶相とを均一且つ微細に晶出させた後、冷間で伸線加工、或いは圧延加工を行うことで初晶及び共晶相をフィラメント状に引き延ばして強度を向上させている。更に、加工途中において、真空雰囲気又は不活性ガス中で温度３００−５５０℃、熱処理時間０．５−４０時間の条件で多段熱処理を施すことにより初晶及び共晶相中に固溶しているＡｇ及びＣｕを析出させて、高強度と共に高導電率を実現している。しかしながら、この場合には、４ａｔ％（（６．６ｗｔ％）以下のＡｇ添加では強度向上には効果がないとされており、この点で、より少量のＡｇ添加では特性向上が図られないという限界がある。また、６．６ｗｔ％以上という多量のＡｇ添加を必須としていることは加工性やコストパフォーマンスに問題がある。【０００３】
この問題を解決すべく１〜１０ｗｔ％のＡｇを含有する銅合金を冷間加工し、この冷間加工の途中で真空雰囲気又は不活性ガス中で７００−９５０℃の温度で、０．５−５時間熱処理し、さらに冷間加工を行いこの冷間加工の途中で、真空雰囲気又は不活性ガス中で再結晶が生じないような低温度、すなわち２５０℃以上４００℃未満の温度で、０．５−４０時間熱処理を施した後、さらに冷間加工することにより高強度と高導電率が実現できるとする製造方法が提案されているが（特許文献３）、強度及び導電率共に改善の効果はほとんど得られていない。
【特許文献１】特許第２１０４１０８号公報
【特許文献２】特許第２７１４５５５号公報
【特許文献３】特開平６−２８７７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のとおりの背景から、従来の問題点を解決し、低濃度のＡｇ添加材においても、簡便な手段により、従来実現できなかった高強度（高引張強さ）で高導電率特性、特に、６００ＭＰａ以上、さらには９００ＭＰａ以上の高強度であって、７０％ＩＡＣＳ以上の高導電率特性を有する極細銅合金線の製造を可能とする、新しいＣｕ−Ａｇ合金細線とその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。【０００６】
第１：真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うことにより得られたＣｕ−Ａｇ合金細線において、前記両冷間伸線加工における加工度が、前行程に対し後行程で１２倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。【０００７】
第２：前記第１のＣｕ−Ａｇ合金細線において、そのＡｇ含有率が１〜１０ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。【０００８】
第３：前記第１のＣｕ−Ａｇ合金細線において、そのＡｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。【０００９】
第４：前記第１のＣｕ−Ａｇ合金細線において、そのＡｇ含有率が２〜３ｗｔ％であり、前記加工度の倍率が１８倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。【００１０】
第５：真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うにあたり、前行程の加工度に対し後行程の加工度を１２倍以上にしたことを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。【００１１】
第６：前記第５のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、そのＡｇ含有率が１〜１０ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。【００１２】
第７：前記第５のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、そのＡｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。【００１３】
第８：前記第５のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、そのＡｇ含有率が２〜３ｗｔ％であり、前記加工度の倍率が１８倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。【００１４】
以上のとおりの本発明の製造方法は、冷間加工途中で十分再結晶が生じる温度で比較的長時間保持するという、強度を意図した材料を得んとする場合に常識外である熱処理を加えることを特徴の一つとするもので、全加工工程中ただ１回の熱処理によってその後の冷間加工によって強度は加工度の上昇に伴い急激に向上するとともに、加工度η（但し、η＝ＩｎＡ0／Ａ：Ａ0：加工前断面積、Ａ：加工後断面積）が１２以上の超強加工域まで中間焼鈍処理なしで加工できるという、従来全く予想出来なかった知見とその確認に基づくものである。【００１５】
このようにＡｇ添加量を大幅に低減でき、さらに熱処理が材料製造の全工程中で１回で、加工度η＝１２以上の超強加工域まで伸線加工できることはその製造コストを下げることができる。従来材では不可能であった高強度、高導電性、極細線の実現はこの材料を利用した新製品の開発を促し、さらには導電材料を使用する多くの製品のコンパクト化、軽量化を図ることが可能となりその製品の付加価値を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来法と本発明方法との比較をＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と加工度との関係として示した図である。
【図２】従来法と本発明方法との比較をＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と加工度との関係として示した図である。
【図３】従来法と本発明方法との比較をＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と導電率との関係として示した図である。
【図４】従来法と本発明方法との比較をＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と導電率との関係として示した図である。
【図５】種々の熱処理条件におけるＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と加工度の関係を示した図である。
【図６】種々の熱処理条件におけるＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と加工度の関係を示した図である。
【図７】本発明方法での１ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ含有のＣｕ−Ａｇ合金細線の強度と加工度との関係を示した図である。
【図８】本発明における１ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ含有のＣｕ−Ａｇ合金細線の強度と導電率との関係を示した図である。
【図９】本発明における２ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ含有のＣｕ−Ａｇ合金について、４５０℃で熱処理した場合のビッカース硬度と熱処理時間（Ａｇｉｎｇ  Ｔｉｍｅ）との関係を示した図である。
【図１０】Ｃｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金の熱処理の前後の組織を示した写真である。
【図１１】Ｃｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の熱処理の前後の組織を示した写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。【００１８】
まず、Ｃｕ−Ａｇ合金細線の組成の点では、本発明においてＡｇ添加量は１ｗｔ％−１０ｗｔ％の範囲、より好ましくは、２ｗｔ％−６ｗｔ％である。１ｗｔ％Ａｇ未満では高強度が得られない。１０ｗｔ％を超える場合、Ａｇ添加量に対する強度の上昇率に対してのコストパフォーマンスが悪い。合金鋳塊のための溶製は各種の手段で行ってよく、たとえば高周波真空溶解炉や、アルゴンあるいは窒素ガス等の不活性ガスを流しながら、大気圧下での溶解等が可能とされる。そして、本発明の製造方法における冷間加工途中での熱処理は再結晶化を可能とする温度において行われる。特に限定的ではなく、Ａｇ組成や加工度によっても相違するが、一般的には、たとえば、４００℃以上５５０℃未満の温度条件が好適に考慮される。４００℃未満では再結晶が十分に進まず、Ａｇの析出が生じにくく、その後の冷間加工による強度上昇が低い。５５０℃以上では、Ａｇの析出量が少なくなり、強度、導電率ともに低下する傾向にある。【００１９】
この熱処理のための時間については、一般的には０．５〜５０時間程度が考慮されるが、処理効率、強度ならびに導電率のバランスからは、６時間以上とすることが好ましい。
そして熱処理は、材料表面の酸化を防ぐために、真空もしくは不活性ガス雰囲気下において行う。銅および銀は比較的酸化しにくいので真空度はロータリポンプのみで引ける、１Ｐａ程度でもよい。不活性ガスとしては、たとえばアルゴン（Ａｒ）や、水素ガス５０％＋窒素ガス５０％のような混合ガスで、１０ｃｃ／ｍｉｎ程度の流量があればよい。【００２０】
本発明の製造方法では、このような熱処理を、冷間加工の途中において行う。この熱処理は１回のみでよい。【００２１】
伸線のための冷間加工では、ドローベンチ、スエージャー、溝ロール等の各種の手段が採用されてよく、細線加工では、連続伸線機が好適に用いられる。冷間加工による加工度（η）については、本発明においては加工度が１２以上とする。【００２２】
なお、本発明における「細線」の用語については、線状、あるいは棒状材であることを意味している。その断面直線に特に制約があるわけではない。用途によりこれは定められることになる。通常は直径１ｍｍ以下と考えられる。【００２３】
そして、本発明においては、次の数式の関係で表わされる高強度で、高導電率の細線が提供される。【００２４】
すなわち、本発明のＣｕ−Ａｇ合金細線は、その強度：Ｙ（ＭＰａ）と導電率：Ｘ（％ＩＡＣＳ）との関係が、次式（１）で表わされる範囲にあり、さらに好適には次式（２）で表わされる範囲にある。【００２５】
[数１]
（１）−４０Ｘ＋３６００≦Ｙ≦−４０Ｘ＋４５２５
（２）−４０Ｘ＋４０５０≦Ｙ≦−４０Ｘ＋４５２５
従来、以上のように表わされる強度−導電率の関係を有する１ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ含有のＣｕ−Ａｇ合金細線は知られていない。【００２６】
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん、以下の例によって本発明が限定されることはない。
【実施例】
【００２７】
以下の例においては、タンマン炉を用い、グラファイト製るつぼ短冊状（１０×１０×３０）の電気銅を溶解（１０８０℃）し、粒状の銀を添加して１２５０℃まで昇温後、グラファイト製鋳型に鋳込むことで合金を溶製して鋳塊としている。【００２８】
また伸線のための冷間加工では、鋳塊の表面を１〜２ｍｍ研削した後、スエージャー加工、その後のドローベンチでのダイス伸線加工を行っている。【００２９】
図１は従来の製造法（特許文献３）と本発明の製造法で加工したＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金の強度と加工度ηの関係を示したものである。従来法では、溶製した鋳塊を、まず加工度η＝０．６３（５０％）まで冷間加工を行い、その後８００℃、３ｈの熱処理を施す（熱処理１：大気中、マッフル炉での溶体化処理）。それに伴い強度は４５０ＭＰａから２５０ＭＰａまで低下する。熱処理後、冷間加工をη＝１．１９（７０％）まで行い、再結晶が生じない３５０℃の低温度で３ｈの熱処理を施す（熱処理２：真空熱処理炉（１Ｐａ）での時効、析出処理）。熱処理後の強度は４４１ＭＰａで、熱処理前（４２８ＭＰａ）よりも若干高くなる。２回目の熱処理後加工度η＝３．８８（９７．９％）まで冷間加工を行うことで強度は６４０ＭＰａ程度まで上昇するがその後加工度が増しても、強度は変化しないか或いは低下する。【００３０】
一方、本発明法では、溶製した鋳塊を、加工度η＝０．３７（３０％）まで冷間加工を行い、十分再結晶が生じる温度で比較的長時間保持、すなわち４５０℃の温度で１５ｈの真空熱処理炉（１Ｐａ）での再結晶化熱処理を施す。この熱処理後の強度は４５０ＭＰａから２５０ＭＰａまで低下する。強度は再結晶化熱処理後の冷間加工によって緩やかに上昇するが、加工度η＝４．４５（９８．８％）までは従来法よりも低い。加工度η＝４．４５（９８．８％）以上では、従来法では強度上昇は期待できないが、本発明法では強度が加工度の増加に伴って著しく上昇することがわかる。【００３１】
図２には従来法（特許文献３）と本発明法で加工したＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の強度と加工度ηの関係を示す。Ｃｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の場合も、Ｃｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金と同様な挙動を示すことがわかる。【００３２】
図３には従来の製造法（特許文献３）と本発明の製造法で加工したＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金の強度と導電率の関係を示す。同じ強度レベルで比較すると、本発明法で製造したＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金の導電率が従来法のそれより５％ＩＡＣＳ以上高いことがわかる。【００３３】
また、図４には従来法（特許文献３）と本発明法で加工したＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の強度と導電率の関係を示す。Ｃｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の場合も同様に、本発明法の導電率のほうが従来法よりも５％ＩＡＣＳ以上高いことが分かる。【００３４】
図５はＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金を種々の温度、時間で熱処理をした場合の強度と加工度の関係の一例を示す。高温度、長時間熱処理材（４５０℃，１５ｈ材、４５０℃，２０ｈ）の強度は低温度、短時間熱処理材（３５０℃，１０ｈ材、４３０℃，３ｈ材、４５０℃，５ｈ材）に比較して低加工度域においては低いが、高加工度域では著しく高くなり、従来実現できなかった特性が低濃度Ａｇ添加材で可能になる。この熱処理で重要なことはＣｕマトリック中に固溶しているＡｇを最大限に析出させることにあり、そのためには冷間加工途中において再結晶が生じる温度以上で比較的長時間保持するという、強度を意図した材料を得んとする場合には常識外である熱処理を施すことが肝心である。従って、熱処理後の強度は冷間加工前の強度にまで低下するが、その後の冷間加工によってＣｕおよびＡｇが繊維状に引き伸ばされて高強度が得られる。図６にＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金を種々の温度、時間で熱処理をした場合の強度と加工度の関係の一例を示す。Ａｇ濃度が増すにつれて、析出温度が下がるので、Ｃｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の場合はＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金よりも低い温度、あるいは比較的短時間（４１０℃，１０ｈ材、４５０℃，５ｈ材）の熱処理で良好な結果が得られる。図７は本発明の製造法で加工したＣｕ−１ｗｔ％Ａｇ−１０ｗｔ％Ａｇ合金の強度と加工度の関係を示す。Ｃｕ−１ｗｔ％Ａｇ，２ｗｔ％Ａｇ，及び３ｗｔ％Ａｇ合金は加工度η＝０．６でそれぞれ、４５０℃、２０ｈの熱処理を行った。Ｃｕ−４ｗｔ％Ａｇ合金は加工度η＝０．６で４５０℃、１０ｈの熱処理を行った。Ｃｕ−５ｗｔ％Ａｇ及び６ｗｔ％Ａｇ合金は加工度η＝０．６で４１０℃、１０ｈの熱処理を行った。Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｇ合金は、加工度η＝０．６で、４５０℃、５ｈの熱処理を行った。熱処理後、それぞれの合金は加工度η＝８まで冷間加工を行った。Ｃｕ−２ｗｔ％Ａｇ、及び３ｗｔ％Ａｇ合金は引き続き加工度η＝１１まで冷間加工を行った。いずれの合金も加工度の上昇にともなって強度が向上し、Ａｇ濃度の増加に伴って強度の上昇率が高くなることがわかる。【００３５】
図８には、Ｃｕ−１ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ合金の強度と導電率の関係を示す（熱処理条件は図７と同じ）。冷間加工工程中の１回の熱処理以外に、焼鈍することなく加工度η＝１１以上の強加工域まで伸線が可能で、Ｃｕ−２ｗｔ％Ａｇ合金の強度及び導電率は１２００ＭＰａ、８１．７％ＩＡＣＳ、Ｃｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金では１４００ＭＰａ、７６．４％ＩＡＣＳという、低濃度材では実現できなかった高強度、高導電率が得られる。この図８中に示した実線Ａ，Ｂとの間は、本発明の合金細線の強度：Ｙと導電率：Ｘとの関係が前記の式（２）によって表わされる範囲を示している。【００３６】
図９は、Ｃｕ−２ｗｔ％−Ｃｕ−１０ｗｔ％Ａｇ合金を加工度η＝０．６まで冷間加工した後４５０℃で熱処理した場合の硬度と熱処理時間の関係を示している。初期硬度が約７０Ｈｖで、それを冷間加工することで、硬度は１３０〜１７０程度まで上昇する。その後熱処理することで、硬度は図９のように時効時間とともに低下する。この低下が一定になった時間が再結晶が完了したことになる。【００３７】
２ｗｔ％Ａｇ合金では２０−３０時間、３ｗｔ％Ａｇ合金では１５−２０時間、４ｗｔ％Ａｇ合金では５−１０時間、５ｗｔ％Ａｇ合金では２−３時間、６ｗｔ％Ａｇ合金及び１０ｗｔ％Ａｇでは１−２時間程度である。この結果は熱処理温度が４５０℃の場合を示しているが、熱処理温度が４５０℃より低い場合は再結晶完了の時間がさらに長時間側になり、熱処理温度が４５０℃より高い場合は短時間側になる。【００３８】
そして図１０および図１１は、Ｃｕ−３ｗｔ％ＡｇおよびＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の熱処理前と後の組織の状態を示した光学顕微鏡写真である。図１０（ａ）は３ｗｔ％Ａｇ合金を溶体化処理後、加工度η＝０．５３まで冷間加工した材料の組織を表わす。図１０（ｂ）は、その冷間加工した材料の３５０℃×１０ｈ熱処理後の組織を表わす。（ａ）と（ｂ）ではほとんど組織の変化は見られない。図１０（ｃ）は図１０（ａ）の状態の材料の４５０℃×１０ｈの熱処理後の状態を表わす。図１０（ｃ）から明らかなように４５０℃×１０ｈ熱処理後においては試料全体が再結晶していることがわかる。Ｃｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の場合も図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金の場合と同様である。本発明の特徴がよく示されている。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば従来法では不可能であった高強度、高導電率、極細銅合金線材の製造が既存の設備を利用して、単純な工程で実現できる。従来の極細線の製造では数回焼鈍処理を必要とするが、本発明では、熱処理が極細線製造の全工程中１回で済み、且つ加工度η＝１２以上の超強加工域まで伸線加工できる。しかも本発明によれば、低濃度のＡｇの添加で、６００ＭＰａ以上、さらには９００ＭＰａ以上の高強度であって、７０％ＩＡＣＳ以上の高導電率特性が得られ、たとえば２ｗｔ％Ａｇで１２００ＭＰａ、８０％ＩＡＣＳという高強度、高導電率が得られる。
【図１】
2007046378.tif 000003
【図２】
2007046378.tif 000004
【図３】
2007046378.tif 000005
【図４】
2007046378.tif 000006
【図５】
2007046378.tif 000007
【図６】
2007046378.tif 000008
【図７】
2007046378.tif 000009
【図８】
2007046378.tif 000010
【図９】
2007046378.tif 000011
【図１０】
2007046378.tif 000012
【図１１】
2007046378.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月13日(2007.8.13)
【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】
Ａｇ含有率が１〜１０ｗｔ％で、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ−Ａｇ合金細線であって、Ｃｕの固溶体からなる組織の全体が再結晶の集合組織からなることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
【請求項２】
請求項１に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線において、Ａｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
【請求項３】
請求項１に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線において、Ａｇ含有率が２〜３ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
【請求項４】
Ｃｕ−Ａｇ合金線材に真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を行う前後において、冷間伸線加工を行うにあたり、前行程の加工度に対し後行程の加工度を１２倍以上にしたことを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、Ａｇ含有率が１〜１０ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、Ａｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、Ａｇ含有率が２〜３ｗｔ％であり、加工度の倍率が１８倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
［０００３］
この問題を解決すべく１〜１０ｗｔ％のＡｇを含有する銅合金を冷間加工し、この冷間加工の途中で真空雰囲気又は不活性ガス中で７００−９５０℃の温度で、０．５−５時間熱処理し、さらに冷間加工を行いこの冷間加工の途中で、真空雰囲気又は不活性ガス中で再結晶が生じないような低温度、すなわち２５０℃以上４００℃未満の温度で、０．５−４０時間熱処理を施した後、さらに冷間加工することにより高強度と高導電率が実現できるとする製造方法が提案されているが（特許文献３）、強度及び導電率共に改善の効果はほとんど得られていない。
特許文献１：特許第２１０４１０８号公報
特許文献２：特許第２７１４５５５号公報
特許文献３：特開平６−２８７７２９号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００４］
本発明は、以上のとおりの背景から、従来の問題点を解決し、低濃度のＡｇ添加材においても、簡便な手段により、従来実現できなかった高強度（高引張強さ）で高導電率特性、特に、６００ＭＰａ以上、さらには９００ＭＰａ以上の高強度であって、７０％ＩＡＣＳ以上の高導電率特性を有する極細銅合金線の製造を可能とする、新しいＣｕ−Ａｇ合金細線とその製造方法を提供することを課題としている。
課題を解決するための手段
［０００５］
本発明は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。
［０００６］
第１：Ａｇ含有率が１〜１０ｗｔ％で、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ−Ａｇ合金細線であって、Ｃｕの固溶体からなる組織の全体が再結晶の集合組織からなることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
［０００７］
第２：第１のＣｕ−Ａｇ合金細線において、Ａｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
［０００８］
第３：第１のＣｕ−Ａｇ合金細線において、Ａｇ含有率が２〜３ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線。
［０００９］
第４：Ｃｕ−Ａｇ合金線材に真空若しくは不活性ガス雰囲気下で再結晶化熱処理を
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
行う前後において、冷間伸線加工を行うにあたり、前行程の加工度に対し後行程の加工度を１２倍以上にしたことを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
［００１０］
第５：第４のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、Ａｇ含有率が１〜１０ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
［００１１］
第６：第４のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、Ａｇ含有率が２〜６ｗｔ％であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
［００１２］
第７：第４のＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法において、Ａｇ含有率が２〜３ｗｔ％であり、加工度の倍率が１８倍以上であることを特徴とするＣｕ−Ａｇ合金細線の製造方法。
［００１３］
［００１４］
以上のとおりの本発明の製造方法は、冷間加工途中で十分再結晶が生じる温度で比較的長時間保持するという、強度を意図した材料を得んとする場合に常識外である熱処理を加えることを特徴の一つとするもので、全加工工程中ただ１回の熱処理によってその後の冷間加工によって強度は加工度の上昇に伴い急激に向上するとともに、加工度η（但し、η＝ＩｎＡ０／Ａ：Ａ０：加工前断面積、Ａ：加工後断面積）が１２以上の超強加工域まで中間焼鈍処理なしで加工できるという、従来全く予想出来なかった知見とその確認に基づくものである。
［００１５］
このようにＡｇ添加量を大幅に低減でき、さらに熱処理が材料製造の全工程中で１回で、加工度η＝１２以上の超強加工域まで伸線加工できることはその製造コストを下げることができる。従来材では不可能であった高強度、高導電性、極細線の実現はこの材料を利用した新製品の開発を促し、さらには導電材料を使用する多くの製品のコンパクト化、軽量化を図ることが可能となりその製品の付加価値を高められる。
図面の簡単な説明
［００１６］
［図１］従来法と本発明方法との比較をＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と加工度との関係として示した図である。
［図２］従来法と本発明方法との比較をＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金細線の強度と加工度との関係として示した図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
５５０℃未満の温度条件が好適に考慮される。４００℃未満では再結晶が十分に進まず、Ａｇの析出が生じにくく、その後の冷間加工による強度上昇が低い。５５０℃以上では、Ａｇの析出量が少なくなり、強度、導電率ともに低下する傾向にある。
［００１９］
この熱処理のための時間については、一般的には０．５〜５０時間程度が考慮されるが、処理効率、強度ならびに導電率のバランスからは、６時間以上とすることが好ましい。
そして熱処理は、材料表面の酸化を防ぐために、真空もしくは不活性ガス雰囲気下において行う。銅および銀は比較的酸化しにくいので真空度はロータリポンプのみで引ける、１Ｐａ程度でもよい。不活性ガスとしては、たとえばアルゴン（Ａｒ）や、水素ガス５０％＋窒素ガス５０％のような混合ガスで、１０ｃｃ／ｍｉｎ程度の流量があればよい。
［００２０］
本発明の製造方法では、このような熱処理を、冷間加工の途中において行う。この熱処理は１回のみでよい。
［００２１］
伸線のための冷間加工では、ドローベンチ、スエージャー、溝ロール等の各種の手段が採用されてよく、細線加工では、連続伸線機が好適に用いられる。冷間加工による加工度（η）については、本発明においては加工度が１２以上とする。
［００２２］
なお、本発明における「細線」の用語については、線状、あるいは棒状材であることを意味している。その断面直径に特に制約があるわけではない。用途によりこれは定められることになる。通常は直径１ｍｍ以下と考えられる。
［００２３］
そして、本発明においては、次の数式の関係で表わされる高強度で、高導電率の細線が提供される。
［００２４］
すなわち、本発明のＣｕ−Ａｇ合金細線は、その強度：Ｙ（ＭＰａ）と導電率：Ｘ（％ＩＡＣＳ）との関係が、次式（１）で表わされる範囲にあり、さらに好適には次式（２）で表わされる範囲にある。
［００２５］
［数１］
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従来、以上のように表わされる強度−導電率の関係を有する１ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ含有のＣｕ−Ａｇ合金細線は知られていない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
いずれの合金も加工度の上昇にともなって強度が向上し、Ａｇ濃度の増加に伴って強度の上昇率が高くなることがわかる。
［００３５］
図８には、Ｃｕ−１ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ合金の強度と導電率の関係を示す（熱処理条件は図７と同じ）。冷間加工工程中の１回の熱処理以外に、焼鈍することなく加工度η＝１１以上の強加工域まで伸線が可能で、Ｃｕ−２ｗｔ％Ａｇ合金の強度及び導電率は１２００ＭＰａ、８１．７％ＩＡＣＳ、Ｃｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金では１４００ＭＰａ、７６．４％ＩＡＣＳという、低濃度材では実現できなかった高強度、高導電率が得られる。この図８中に示した実線Ａ，Ｂとの間は、本発明の合金細線の強度：Ｙと導電率：Ｘとの関係が前記の式（２）によって表わされる範囲を示している。
［００３６］
図９は、Ｃｕ−２ｗｔ％−１０ｗｔ％Ａｇ合金を加工度η＝０．６まで冷間加工した後４５０℃で熱処理した場合の硬度と熱処理時間の関係を示している。初期硬度が約７０Ｈｖで、それを冷間加工することで、硬度は１３０〜１７０程度まで上昇する。その後熱処理することで、硬度は図９のように時効時間とともに低下する。この低下が一定になった時間が再結晶が完了したことになる。
［００３７］
２ｗｔ％Ａｇ合金では２０−３０時間、３ｗｔ％Ａｇ合金では１５−２０時間、４ｗｔ％Ａｇ合金では５−１０時間、５ｗｔ％Ａｇ合金では２−３時間、６ｗｔ％Ａｇ合金及び１０ｗｔ％Ａｇでは１−２時間程度である。この結果は熱処理温度が４５０℃の場合を示しているが、熱処理温度が４５０℃より低い場合は再結晶完了の時間がさらに長時間側になり、熱処理温度が４５０℃より高い場合は短時間側になる。
［００３８］
そして図１０および図１１は、Ｃｕ−３ｗｔ％ＡｇおよびＣｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の熱処理前と後の組織の状態を示した光学顕微鏡写真である。図１０（ａ）は３ｗｔ％Ａｇ合金を溶体化処理後、加工度η＝０．５３まで冷間加工した材料の組織を表わす。図１０（ｂ）は、その冷間加工した材料の３５０℃×１０ｈ熱処理後の組織を表わす。（ａ）と（ｂ）ではほとんど組織の変化は見られない。図１０（ｃ）は図１０（ａ）の状態の材料の４５０℃×１０ｈの熱処理後の状態を表わす。図１０（ｃ）から明らかなように４５０℃×１０ｈ熱処理後においては試料全体が再結晶していることがわかる。Ｃｕ−５ｗｔ％Ａｇ合金の場合も図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにＣｕ−３ｗｔ％Ａｇ合金の場合と同様である。本発明の特徴がよく示されている。
【国際調査報告】
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