(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅マトリックスと該銅マトリックス中のその場形成繊維状クロムと前記銅マトリックス中に分散せる銀またはジルコニウムとを含むその場形成クロム繊維強化銅基複合材料で構成されている線材を用いて導電線が形成されていることを特徴とする、高耐久性可動電線。
【請求項２】
前記その場形成クロム繊維強化銅基複合材料はクロム含有率１〜２５重量％で銀またはジルコニウムの含有率が０．０１〜８重量％で残部実質的に銅であることを特徴とする、請求項１に記載の高耐久性可動電線。
【請求項３】
前記その場形成クロム繊維強化銅基複合材料は導電率６５％ＩＡＣＳ以上で引っ張り強度８５０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の高耐久性可動電線。
【請求項４】
前記線材は線径３００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の高耐久性可動電線。
【請求項５】
前記導電線は前記線材を複数束ねたものからなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の高耐久性可動電線。
【請求項６】
前記複数の線材は撚り合わされていることを特徴とする、請求項５に記載の高耐久性可動電線。
【請求項７】
前記導電線に絶縁被覆層が付されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の高耐久性可動電線。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の高耐久性可動電線を少なくとも１つ含む線状体と該線状体を包囲するシースとを含んでなることを特徴とする、高耐久性可動ケーブル。
【請求項９】
クロム含有率１〜２５重量％で残部実質的に銅からなる合金材料を、第１の冷間伸線加工を施し、次いで溶体化処理し、しかる後に第２の冷間伸線加工を施すことより、銅マトリックス中で繊維状クロムをその場形成して線材を得、該線材を少なくとも１本用いて導電線を形成することを特徴とする、高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１０】
クロム含有率１〜２５重量％で銀またはジルコニウムの含有率０．０１〜８重量％で残部実質的に銅からなる合金材料を、第１の冷間伸線加工を施し、次いで溶体化処理し、しかる後に第２の冷間伸線加工を施し、次いで時効硬化処理することより、銅マトリックス中で繊維状クロムをその場形成し且つ銅マトリックス中に銀またはジルコニウムを分散析出せしめて線材を得、該線材を少なくとも１本用いて導電線を形成することを特徴とする、高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１１】
前記時効硬化処理は２００〜４５０℃で３０〜９０分間加熱することで行われることを特徴とする、請求項１０に記載の高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の冷間伸線加工の前に、前記合金材料をスエージ加工することを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１３】
前記合金材料から前記線材までの加工において加工前の断面積をＡ0とし且つ加工後の断面積をＡとして加工度ηをｌｎ（Ａ0／Ａ）で定義した時に、前記第１の伸線加工を前記合金材料からの加工度ηが３〜４になるまで実行することを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１４】
前記合金材料から前記線材までの加工において加工前の断面積をＡ0とし且つ加工後の断面積をＡとして加工度ηをｌｎ（Ａ0／Ａ）で定義した時に、前記第２の伸線加工を前記合金材料からの加工度ηが７以上になるまで実行することを特徴とする、請求項９〜１３のいずれかに記載の高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の伸線加工及び前記第２の伸線加工は、それぞれ１回あたりの加工度ηが０．０１〜０．５となる引き抜き加工を複数回繰り返すことで実行することを特徴とする、請求項１３〜１４のいずれかに記載の高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１６】
前記溶体化処理は７８０〜１０００℃に加熱することで行われることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれかに記載の高耐久性可動電線の製造方法。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれかに記載の製造方法により製造された高耐久性可動電線を少なくとも１つ用いて線状体を形成し、該線状体をシースで包囲することを特徴とする、高耐久性可動ケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電線及びケーブルの技術に属するものであり、特に、導電性及び耐久性に優れた可動電線及び可動ケーブルに関する。このような可動電線及び可動ケーブルは、例えば産業用ロボットにおいて可動部（アーム）を経て動力用電流を供給したり或は制御用等の電気信号を伝達したりするのに好適に利用される。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
産業用ロボットにおいては、アームが複雑な動きをするので、該アームの先端に取り付けられた溶接装置などへの動力供給用または信号伝達用のケーブルは、アーム関節部分において頻繁に屈曲作用を受ける。このため、特にロボット用ケーブル及びそれに用いる電線などの可動電線及び可動ケーブルでは、これらの寿命を長くするために屈曲に対する大きな耐久性が求められる。
【０００３】
一方、これら可動電線及び可動ケーブルでは、これらが取り付けられる可動部分の機械的動作速度の一層の向上が求められるにつれて、重量軽減のため導電線の細線化が求められている。もちろん、この細線化に際しても、屈曲耐久性の低下があってはならない。
【０００４】
従来、産業用ロボットにおいては、以上のような可動ケーブルを構成する電線として、主としてタフピッチ軟銅線が使用されていた。該タフピッチ軟銅線を撚り合わせたものを絶縁体で被覆して被覆電線とし、この被覆電線を複数集合したものを更にシースで外部被覆することにより、ロボット用可動ケーブルとしていた。そして、特に耐久性が要求される場合には、スズ含有銅合金などのいわゆる高耐久性銅合金を用いた電線が使用されている。この高耐久性銅合金線はタフピッチ軟銅線の５倍程度の耐久性を有する。
【０００５】
しかし、一般に導電率と引っ張り強さとは相反する性質であるため、銅合金中に添加する金属の含有率を増加させれば、引っ張り強さは増加するが、導電率は低下する。例えば、純銅は、導電率１００％ＩＡＣＳ（国際軟銅標準）を有し、高い導電性を示すが、引っ張り強さ４０Ｋｇ／ｍｍ2 以下である。これに対し、代表的なバネ用ベリリウム銅は、引っ張り強さ１００Ｋｇ／ｍｍ2 以上であるが、導電率３０％ＩＡＣＳ以下である。
【０００６】
上述のスズ含有銅合金線は、既にトロリー線などに利用されているものであるが、スズ添加量が増加するに従って、機械的強度は増加するが、導電率が低下する。例えば、０．３％スズ含有銅合金の場合は導電率が７０％ＩＡＣＳであるが、強度が増加した０．６％スズ含有銅合金の場合は導電率が５０〜６０％ＩＡＣＳである。当然のことながら、導電率が低い場合には、ジュール熱の発生を抑制するため導電線径を太くせざるを得ない。しかし、これでは細線化に基づく軽量化によりロボットのアームの運動性を向上させる要求に反することになる。
【０００７】
最近、一層高い導電性と一層高い屈曲耐久性の双方を満足することを目指して提案されている材料として、いわゆるその場（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）形成金属繊維強化銅マトリックス複合材料がある。
【０００８】
一例として、銅とニオブのように互いに殆ど固溶し合わない合金成分を溶解鋳造して得られたインゴットを熱間または冷間で加工してニオブの繊維をその場形成して、銅マトリックスを強化した線材や板材とすることが可能である。これについては、例えば、Ｊ．Ｂｅｖｋ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．４９（１９７８）６０３１に記載されている。
【０００９】
これによれば、例えば銅−ニオブの場合、鋳造時にニオブの樹枝状晶が析出し、これが加工によりその場で繊維状に引き伸ばされ、これが銅マトリックスを強化する。しかるに、ニオブは融点が高く、アーク炉による溶解や電子ビーム溶解を必要とし、産業上利用するには生産性に問題がある。
【００１０】
最近では、ニオブなどの高融点金属を用いない、その場形成銀繊維強化銅マトリックス複合材料やその場形成クロム繊維強化銅マトリックス複合材料についての研究がなされている。例えば、Ｙ．Ｓａｋａｉ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．５９（１９９１）２９６５；Ｔ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｌｅｓｓ−Ｃｏｍｍｏｎ  Ｍｅｔａｌｓ，  ｖｏｌ．１５７（１９９０）２５参照。
【００１１】
工業的実施の観点からは、銀と比較して低コストのクロムを用いることが好ましいが、その場形成クロム繊維強化銅マトリックス複合材料は、クロムが脆性であるので、所望の機械強度（屈曲耐久性など）を実現するためには十分微細なクロム繊維を形成しなければならないところ、従来提案されている手法では、工業的規模でクロムの繊維径を十分細くすることは容易ではなく、従って工業的規模で生産される可動電線における良好な機械強度を実現し得ていない。
【００１２】
このようなクロムの脆性に起因する問題を解決するために、特開平９−２３５６３３号公報に記載の技術では、銅マトリックス中にクロム以外に延性なアルファ鉄相を介在させ、鉄相の加工によって生ずる応力を脆性なクロム相に伝達することでクロムを一層細く繊維状に引き伸ばして銅マトリックスを繊維強化している。この手法では、微細なクロム繊維をその場形成することができるが、鉄相を介在させるので、この極く微細な鉄が銅マトリックスに固溶すると、鉄は他の元素に比較して銅の導電率を極端に低下させてしまうので、銅中への鉄の固溶を避けなければならず、そのための成分コントロールが極めて難しく、この点で製造コストアップを来すという難点がある。
【００１３】
そこで、本発明は、クロムの脆性に起因するその場形成クロム繊維強化銅マトリックス複合材料の上記の如き問題を解決し、導電性と屈曲耐久性との双方が高められた導電性材料を工業的規模で提供することを可能となし、この材料を用いた高導電性で高屈曲耐久性の導電線を用いた可動電線を提供することを目的とする。
【００１４】
更に、本発明は、以上のような可動電線を用いることで繰り返し屈曲に対する高い耐久性を持ち、軽量化が可能で運動性に優れ、長寿命が可能な可動ケーブルを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
銅マトリックスと該銅マトリックス中の最大径２．５μｍ以下で平均径１．０μｍ以下のその場形成繊維状クロムとを含むその場形成クロム繊維強化銅基複合材料で構成されている線材を用いて導電線が形成されていることを特徴とする、高耐久性可動電線、
が提供される。
【００１６】
本発明の一態様においては、前記その場形成クロム繊維強化銅基複合材料はクロム含有率１〜２５重量％で残部実質的に銅である。
【００１７】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
銅マトリックスと該銅マトリックス中のその場形成繊維状クロムと前記銅マトリックス中に分散せる銀またはジルコニウムとを含むその場形成クロム繊維強化銅基複合材料で構成されている線材を用いて導電線が形成されていることを特徴とする、高耐久性可動電線、
が提供される。
【００１８】
本発明の一態様においては、前記その場形成クロム繊維強化銅基複合材料はクロム含有率１〜２５重量％で銀またはジルコニウムの含有率が０．０１〜８重量％で残部実質的に銅である。
【００１９】
本発明の一態様においては、前記その場形成クロム繊維強化銅基複合材料は導電率６５％ＩＡＣＳ以上で引っ張り強度８５０ＭＰａ以上である。
【００２０】
本発明の一態様においては、前記線材は線径３００μｍ以下である。
【００２１】
本発明の一態様においては、前記導電線は前記線材を複数束ねたものからなる。
【００２２】
本発明の一態様においては、前記複数の線材は撚り合わされている。
【００２３】
本発明の一態様においては、前記導電線に絶縁被覆層が付されている。
【００２４】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
上記高耐久性可動電線を少なくとも１つ含む線状体と該線状体を包囲するシースとを含んでなることを特徴とする、高耐久性可動ケーブル、
が提供される。
【００２５】
更に、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
クロム含有率１〜２５重量％で残部実質的に銅からなる合金材料を、必要に応じてスエージ加工し、次いで第１の冷間伸線加工を施し、次いで溶体化処理し、しかる後に第２の冷間伸線加工を施すことより、銅マトリックス中で繊維状クロムをその場形成して線材を得、該線材を少なくとも１本用いて導電線を形成することを特徴とする、高耐久性可動電線の製造方法、
が提供される。
【００２６】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
クロム含有率１〜２５重量％で銀またはジルコニウムの含有率０．０１〜８重量％で残部実質的に銅からなる合金材料を、必要に応じてスエージ加工し、次いで第１の冷間伸線加工を施し、次いで溶体化処理し、しかる後に第２の冷間伸線加工を施し、次いで時効硬化処理することより、銅マトリックス中で繊維状クロムをその場形成し且つ銅マトリックス中に銀またはジルコニウムを分散析出せしめて線材を得、該線材を少なくとも１本用いて導電線を形成することを特徴とする、高耐久性可動電線の製造方法、
が提供される。
【００２７】
本発明の一態様においては、前記合金材料から前記線材までの加工において加工前の断面積をＡ0 とし且つ加工後の断面積をＡとして加工度ηをｌｎ（Ａ0 ／Ａ）で定義した時に、前記第１の伸線加工を前記合金材料からの加工度ηが３〜４になるまで実行する。
【００２８】
本発明の一態様においては、前記合金材料から前記線材までの加工において加工前の断面積をＡ0 とし且つ加工後の断面積をＡとして加工度ηをｌｎ（Ａ0 ／Ａ）で定義した時に、前記第２の伸線加工を前記合金材料からの加工度ηが７以上になるまで実行する。
【００２９】
本発明の一態様においては、前記第１の伸線加工及び前記第２の伸線加工は、それぞれ１回あたりの加工度ηが０．０１〜０．５となる引き抜き加工を複数回繰り返すことで実行する。
【００３０】
本発明の一態様においては、前記溶体化処理は７８０〜１０００℃に加熱することで行われる。
【００３１】
本発明の一態様においては、前記時効硬化処理は２００〜４５０℃で３０〜９０分間加熱することで行われる。
【００３２】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
上記製造方法により製造された高耐久性可動電線を少なくとも１つ用いて線状体を形成し、該線状体をシースで包囲することを特徴とする、高耐久性可動ケーブルの製造方法、
が提供される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
本発明では、高導電性・高耐久性その場形成クロム繊維強化銅基複合材料を得るために、その場形成するクロム繊維の繊維径を所望の強度が得られるまで細くし（細線化）、その細くしたクロム繊維による複合強化で所望の高い耐屈曲性を具備させるものである。そして、そのために、伸線（例えばダイスを用いた引き抜き）の途中において、溶体化処理という強度を高めようとする場合の処理としては常識に反するような熱処理を加える。この溶体化処理で一旦は材料の硬度が低下するものの、その後の冷間伸線加工で硬度を復帰させることが可能であると共に更に一層の細線化が可能となる。
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施形態による可動電線を製造する際の、加工度の変化（加工の進行）に伴う複合材料の硬度変化を示したものである。加工度はηで示され、これは伸線等の小径化工程において、複合材料の加工前の断面積をＡ0 とし且つ加工後の断面積をＡとして、ｌｎ（Ａ0 ／Ａ）で表される。
【００３６】
加工の出発に用いる合金材料（複合材料）の成分組成は、１〜２５重量％のクロムを含有し残部実質的に銅からなる。クロムの含有率が２５重量％を越えると銅基合金材料の導電率が低下して所望の導電性が得られなくなる傾向にあり、クロムの含有率が１重量％未満ではクロムが第２相として存在することが困難となり、クロム繊維をその場形成することができにくくなる傾向にある。
【００３７】
以上のような合金材料の鋳造インゴットを、図１に示すように、まずスエージ加工により加工度ηがｍ（例えば２）になる迄粗加工する。この時の硬度Ｈｖの上昇は加工硬化による寄与分のみである。
【００３８】
次に、冷間伸線加工（第１の伸線加工）を施す。この第１の伸線加工は１回あたりの加工度Δηが０．０１〜０．５となるように穴ダイスを用いた引き抜き加工を繰り返すことで行うのが好ましい。これは、銅の変形能とクロムの変形能とが著しく異なるために、銅の変形にクロムの変形が追従できなければならないからである。この範囲を超えると、銅のみが変形してクロムは破断しやすくなる傾向にあり、逆にこの範囲を下回ると加工能率が極端に低下する傾向にある。
【００３９】
図１において、斜線部は繊維強化硬化による寄与分を示す。図１において、ａ点までの領域では、主として硬度上昇は加工による銅マトリックスの強化の寄与分が大きく、クロム繊維強化の寄与分は比較的小さい。ａ点〜ｂ点の領域では、加工によるクロムの繊維強化の寄与分が増大し、加工硬化の寄与分は鈍化する。
【００４０】
加工度ηがｎになった時点で、溶体化処理を行う。この溶体化処理は、例えば７８０〜１０００℃例えば９００℃の温度で３０分間加熱処理することにより行われる（加熱時間は均一な温度分布を得るに足るものであれば良い）。これにより、銅マトリックス及びクロム相が加工硬化状態から焼鈍状態あるいは再結晶状態に入り、ｂ点からｂ’点へと硬度は低下する。このｂ’点の状態では、繊維強化硬化の寄与分のみが残留する。溶体化処理を開始する直前における加工度（スエージ加工の開始時からの加工度）ηが４を越えると材料内部に空隙が発生し始める傾向にあり、更に溶体化処理を開始する直前における加工度ηが５を越えると材料内部の空隙が大きくなって亀裂が発生し断線に至り加工不能となりがちである。従って、溶体化処理は、そのような状態になる前に行うことが好ましく、例えば第１の伸線加工は加工度ηが３〜４となるまで行うのが好ましい（即ちｎ＝３〜４）。
【００４１】
次に、溶体化処理前と同様にして、但し今度は加工度ηがｐとなるまで、冷間伸線加工（第２の伸線加工）を行う。この第２の伸線加工も、１回あたりの加工度Δηが０．０１〜０．５となるように穴ダイスを用いた引き抜き加工を繰り返すことで行うのが好ましい。ｂ’点〜ｃ点の領域では、加工状態への再入により加工硬化による寄与分が増加し、それと共に繊維強化硬化による寄与分も生じている。ｃ点〜ｄ点の領域は主として加工の進行によるクロム繊維の微細化による硬化寄与分を示す。加工度ηがｐとなったｄ点ではｂ点よりも更に硬度が上昇していることがわかる。ｐ点の加工度ηは７以上とする（即ちｐ＞７）。この第２の伸線加工では、加工度８〜９程度にまで加工することは可能であり（得られる線材の直径を３００μｍ以下例えば５０〜１００μｍとすることができる）、ｐ点の加工度を高くすけば、それだけクロム繊維径が細くなり、強度向上効果が大きくなる。
【００４２】
図２に、加工の進行に伴うクロム繊維径の変化のグラフを示す。この測定は、次のようにして行った。即ち、所定の加工度まで加工した試料をエッチング処理して銅を除去し、クロム繊維のみを取り出し、これをＳＥＭにより撮影する。この写真からデジタル処理によりイメージ化し、イメージ解析法を用いて繊維径の分布を求めた。
【００４３】
図２より、加工度ηが３の時、すなわちスエージ加工と冷間伸線加工とを加算した加工後の加工度が３の時、銅マトリックス中にその場形成されるクロム繊維の径は約８．５〜０．５μｍと大きくばらつき、その平均径は２．２μｍ程度である。これは、Ｃｕ−Ｃｒ合金を鋳造した際に形成された極小径のクロムデンドライトが繊維状に多少延伸されたことを示すもので、全体的には加工が不十分で繊維化そのものが十分には達成されていないことを示す。
【００４４】
スエージ加工と冷間伸線加工とを加算した加工後の加工度ηが４になると、最大径が多少小さくなり、平均径もそれに応じて小さくなるものの、平均径は約２μｍ程度で未だ十分とはいえない。
【００４５】
この時点で溶体化処理を施すと、最大径約１１μｍで、平均径は２．８μｍ程度となる。
【００４６】
続いて、冷間伸線加工を継続すると、加工度ηが大きくなるにつれて最大径及び平均径が逐次小さくなり、加工度ηが７を越えると、最大径が２．５μｍ以下で平均径が１．０μｍ以下（いわゆるサブミクロン領域）となり、所要の特性を得ることが可能となる。一般に、その場金属繊維強化複合材料の全体の強度は、いわゆる複合則による項とホール・ペッチ式における粒径を繊維径で置き換えた項とで記述できる。後者の項は、繊維径が小さくなればなるほど強度が増加し、強度は繊維径の２乗の逆数に比例して増加する。クロム繊維の平均径が１．０μｍ以下すなわちサブミクロンの領域に入ると、十分な強度を得ることができる。具体的には、銅マトリックス中にその場形成されるクロム繊維の最大径が２．５μｍ以下で平均径がサブミクロンサイズとなると、引っ張り強度８５０ＭＰａ以上且つ導電率６５％ＩＡＣＳ以上が達成される。クロム繊維の最大径が２．５μｍを越える場合あるいはその平均径が１μｍを越える場合には、本発明で目的とする強度と導電性との双方において優れた所期の特性のものは得にくくなる。
【００４７】
第２の伸線加工の終了の際の加工度ηは７以上とする。伸線加工の途中において溶体化処理を施す本発明では、溶体化処理を施さない場合には加工度５を越えることが困難であったところの７以上の加工度を実現することが可能となった。これによりクロム繊維を十分に細いものとしてクロム繊維による強化を有効なものとし、本発明の可動電線の工業的実用化が達成される。
【００４８】
図３は、本発明の第２の実施形態による可動電線を製造する際の、加工度の変化（加工の進行）に伴う複合材料の硬度変化を示したものである。本図において、図１におけると同様の用語が用いられている。
【００４９】
本実施形態では、加工の出発に用いる合金材料の成分組成は、１〜２５重量％のクロムと８重量％以下の銀またはジルコニウムを含有し残部実質的に銅からなる。クロムの含有率範囲については、第１の実施形態で説明したと同様の意義がある。銀またはジルコニウムが８重量％を越えると、これら金属元素とマトリックスとの界面における電子の散乱による導電率低下が大きくなる傾向にある。
【００５０】
以上のような合金材料の鋳造インゴットの金属組織写真の一例を図４に示す。図４から、クロムデンドライトは微細であり、微細な繊維をその場形成するのに好ましい様相をしていることが分かる。
【００５１】
この鋳造インゴットを、図３に示すように、加工度ηがｍになる迄スエージ加工して粗加工し、次いで加工度ηがｎになる迄第１伸線加工を行い、次に溶体化処理を施し、次いで第２伸線加工を行い、加工度ηがｐになった時点で銀またはジルコニウムの析出のための時効硬化処理を行い、続いて第２伸線加工を継続する。銀またはジルコニウムの析出のための時効硬化処理は、例えば２００〜４５０℃例えば２５０℃の温度で３０〜９０分間加熱処理することにより行われる。この析出処理により、ｄ点からｄ’点へと移動し、析出硬化による寄与分が重畳される。
【００５２】
第１伸線加工終了時（加工度ηが４．０）のクロム繊維のＳＥＭ像を図５に示す。図５は、銅マトリックスをエッチング除去し、クロム繊維のみ残した状態で撮影して得られたものである。この段階ではクロム繊維は最大径が粗大であり平均径も小さくはないことが分かる。
【００５３】
第２伸線加工終了時（加工度ηが８．０）のクロム繊維のＳＥＭ像を図６に示す。図５のものより、クロム繊維が十分に微細であることが分かる。
【００５４】
本実施形態では、クロム繊維強化とともに銀またはジルコニウムによる析出強化を重畳させているので、析出のための熱処理がクロム繊維径の粗大化をもたらさず、且つ、銅の導電性を著しく損なうことがない。これは、銅中の銀またはジルコニウムの析出速度が比較的大きく、析出のための時効処理を比較的低温で行うことができ、従ってクロム繊維径の粗大化を防止することができる。
【００５５】
本実施形態では、これらの繊維強化と銀またはジルコニウムの析出との双方が硬度向上に寄与し、この強化機構に基づき高い導電性と高い強度特に高い屈曲耐久性とを具備した線材を得ることができる。具体的には、引っ張り強度１０００ＭＰａ以上及び導電率７５％ＩＡＣＳ以上が達成できる。
【００５６】
本発明の可動電線に用いられる線材は、変形領域を弾性領域に抑え込み、塑性領域には踏み込ませないものであるため、塑性歪みの蓄積は生ぜず、塑性歪みの蓄積による疲労破壊は防止でき、これにより本発明の可動電線の工業的実用化が達成される。
【００５７】
図７に、本発明による可動電線の形態の具体例を模式的に示す。
【００５８】
図７（ａ）において、符号２は上記第１または第２の実施形態で説明したようにして製造された線材を示す。この線材２を７本撚り合わせて撚り線４を形成し、該撚り線４を絶縁体６で被覆して被覆電線としている。絶縁体６の材質としては、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリウレタン及びフッ素系樹脂が例示される。
【００５９】
図７（ｂ）において、符号１２はテトロン糸またはポリウレタン糸等からなる中心糸を示す。該中心糸１２の周囲には、図７（ａ）で説明した撚り線４を複数横巻きしたものを図７（ａ）で説明した絶縁体６で被覆したものである。
【００６０】
図７（ｃ）において、テトロン糸またはポリウレタン糸等からなる中心糸１２の周囲には、図７（ａ）で説明した線材２を複数横巻きしたものを２層に形成し、図７（ａ）で説明した絶縁体６で被覆したものである。線材２の複数横巻きを１層に形成してもよい。
【００６１】
もちろん、本発明の可動電線は、これらの形態のものに限定されることはなく、上記の如き線材を少なくとも１本含むものであれば、その形態は問わない。
【００６２】
図８に、本発明による可動ケーブルの形状の具体例を模式的に示す。
【００６３】
図８（ａ）は斜視図であり、図８（ｂ）はその断面図である。これらの図において、符号２２は中心紐を示し、符号２４は図７で説明したような被覆電線を示す。中心紐２２としては、例えばアラミド繊維を用いることができる。中心紐２２の周囲には、複数の被覆電線２４が巻き付けられており、これにより線状体２６が形成されている。該線状体２６はシース２８により包囲されている。シース２８の材質としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリウレタン及びゴムが例示される。
【００６４】
もちろん、本発明の可動ケーブルは、この形態のものに限定されることはなく、上記の如き電線を少なくとも１本含むものであれば、その形態は問わない。例えば、線状体２６として中心紐２２を含まないものや線間介在を含むものやエアチューブを含むものなどを用いることができる。
【００６５】
本発明の可動電線及び可動ケーブルに好適な用途としては、特に屈曲耐久性が要求される用途が挙げられる。上記産業用ロボットとしては溶接ロボットや塗装ロボットや管体内部検査ロボットや窓拭きロボットや水中ロボットが例示される。その他の用途としては、可動部を有する各種機械、例えばＮＣ制御による工作機械（旋盤、フライス盤、研削盤など）、移動籠を備えた自動倉庫、移動ヘッドを備えたプリンター、半導体装置製造工程で使用される装置（実装機［マウンター］、ウエハ移動機など）が例示される。
【００６６】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００６７】
実施例１：
高周波真空溶解炉を用いて、純度９９．９の１０％Ｃｒ、残部Ｃｕの組成のインゴットを製造した。ルツボはマグネシア製のものを用い、鋳型は銅製のものを用いた。溶解温度は１３００℃、保持時間は１０分とした。溶解直前まで真空（５×１０-2Ｔｏｒｒ）を保持し、次いでアルゴンを送入して溶解及び鋳造を行った。インゴットサイズは直径３０ｍｍ、長さ３２０ｍｍであり、これを１８ｍｍφまで面削した。このインゴットの組成分析値は次のとおりであった：
Ｃｕ・・・・９０．３ｗｔ％
Ｃｒ・・・・・９．７ｗｔ％
Ｃ・・・・・１７．５ｐｐｍ
Ｏ・・・・１００．８ｐｐｍ
Ｎ・・・・・・２．３ｐｐｍ。
【００６８】
加工プロセスは、スエージ加工と穴ダイス冷間引き抜き伸線加工によった。面削により３０ｍｍφから１８ｍｍφとされたインゴットを、スエージ加工により６．７ｍｍφまで加工した。この時の加工度ηは２．０である。次いで、穴ダイス冷間引き抜きを１回の加工度Δηが０．１となるようにして行い、加工度ηが４．０になるまで加工し、即ちスエージ加工と穴ダイス冷間引き抜き伸線加工との全加工後の加工度の合計が４．０になるまで加工した。この段階では、クロム繊維の最大径は粗大であり平均径も小さくはなかった。
【００６９】
次に、この加工度ηが４．０の段階で、９００℃で３０分間の溶体化処理を施した。
【００７０】
次に、穴ダイス冷間引き抜きを上記と同様にして１回の加工度Δηが０．１となるようにして行い、加工度ηが７．０及び８．０の２種類の線材を得た。加工度７．０の線材では、クロム繊維は最大径２．５μｍで平均径０．７μｍであった。この線材は、インストロン試験機で測定した機械的強度（引っ張り強度）が８９０ＭＰａであり、長さ１ｍで４端子法により測定した導電率が７０％ＩＡＣＳであった。また、加工度８．０の線材では、クロム繊維は最大径１．８μｍで平均径０．５μｍであった。この線材は、インストロン試験機で測定した機械的強度（引っ張り強度）が９５０ＭＰａであり、長さ１ｍで４端子法により測定した導電率が６５％ＩＡＣＳであった。尚、溶体化処理を施さなかった場合には、加工度ηが５以上となるように伸線することができなかった。
【００７１】
以上のようにして得られた加工度ηが７．０及び８．０の２種類の線材をそれぞれ用いて、図７（ｃ）で示すような被覆電線（２０本の線材を１層横巻き）を製造した。この被覆電線について繰り返し屈曲試験したところ、０．３％スズ含有銅合金からなる線材を用いて同様にして製造された従来の被覆電線と比較して、５０倍以上屈曲耐久性が優れていることが分かった。
【００７２】
実施例２：
高周波真空溶解炉を用いて、純度９９．９の１０％Ｃｒ、３％Ａｇ、残部Ｃｕの組成のインゴットを製造した。ルツボはマグネシア製のものを用い、鋳型は銅製のものを用いた。溶解温度は１３００℃、保持時間は１０分とした。溶解直前まで真空（５×１０-2Ｔｏｒｒ）を保持し、次いでアルゴンを送入して溶解及び鋳造を行った。インゴットサイズは直径３０ｍｍ、長さ３２０ｍｍであり、これを１８ｍｍφまで面削した。このインゴットの組成分析値は次のとおりであった：
Ｃｕ・・・・８７．３ｗｔ％
Ｃｒ・・・・・９．７ｗｔ％
Ａｇ・・・・・３．０ｗｔ％
Ｃ・・・・・１１．０ｐｐｍ
Ｏ・・・・１２８．０ｐｐｍ
Ｎ・・・・・・２．５ｐｐｍ。
【００７３】
このインゴットの金属組織写真は図４に示す通りであった。
【００７４】
加工プロセスは、スエージ加工と穴ダイス冷間引き抜き伸線加工によった。面削により３０ｍｍφから１８ｍｍφとされたインゴットを、スエージ加工により６．７ｍｍφまで加工した。この時の加工度ηは２．０である。次いで、穴ダイス冷間引き抜きを１回の加工度Δηが０．１となるようにして行い、加工度ηが４．０になるまで加工した。
【００７５】
加工度４．０の時のクロム繊維のＳＥＭ像は図５に示す通りであった。
【００７６】
次に、この加工度ηが４．０の段階で、９００℃で３０分間の溶体化処理を施した。
【００７７】
次に、穴ダイス冷間引き抜きを上記と同様にして１回の加工度Δηが０．１となるようにして行い、加工度ηが８．０の線材を得た。
【００７８】
加工度８．０の時のクロム繊維のＳＥＭ像は図６に示す通りであった。
【００７９】
次に、この加工度ηが８．０の段階で、２５０℃で３０分間の時効硬化処理を施した。得られた加工度８．０の線材は、インストロン試験機で測定した機械的強度（引っ張り強度）が１０００ＭＰａであり、長さ１ｍで４端子法により測定した導電率が７０％ＩＡＣＳであった。尚、溶体化処理を施さなかった場合には、加工度ηが５以上となるように伸線することができなかった。
【００８０】
以上のようにして得られた加工度ηが８．０の線材を用いて、図７（ｃ）で示すような被覆電線（２０本の線材を１層横巻き）を製造した。この被覆電線について繰り返し屈曲試験したところ、０．３％スズ含有銅合金からなる線材を用いて同様にして製造された従来の被覆電線と比較して、５０倍以上屈曲耐久性が優れていることが分かった。
【００８１】
なお、以上の実施例で銀の代わりにジルコニウムを使用した場合にも同様な結果が得られた。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の伸線加工後に溶体化処理を行い、その後第２の伸線加工を施すことで、最終加工度を７以上とすることができ、これにより、クロム繊維強化を十分に有効なものとすることができ、導電性と屈曲耐久性との双方が高められた導電性材料を工業的規模で提供することが可能となり、この材料からなる高導電性で高屈曲耐久性の導電線を用いた可動電線を工業的規模で提供することができる。
【００８３】
更に、本発明は、以上のような可動電線を用いることで、繰り返し屈曲に対する高い耐久性を持ち、軽量化が可能で運動性に優れ、長寿命が可能な可動ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による可動電線を製造する際の、加工度の変化（加工の進行）に伴う複合材料の硬度の変化を示すグラフである。
【図２】加工の進行に伴うクロム繊維径の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態による可動電線を製造する際の、加工度の変化（加工の進行）に伴う複合材料の硬度の変化を示すグラフである。
【図４】合金材料の鋳造インゴットの金属組織の一例を示す図である。
【図５】第１伸線加工終了時（加工度ηが４．０）のクロム繊維を示すＳＥＭ像であるる。
【図６】第２伸線加工終了時（加工度ηが８．０）のクロム繊維を示すＳＥＭ像であるる。
【図７】本発明による可動電線の形態の具体例を示す模式図である。
【図８】本発明による可動ケーブルの形状の具体例を示す模式図である。
【符号の説明】
２    線材
４    撚り線
６    絶縁体
１２    中心糸
２２    中心紐
２４    被覆電線
２６    線状体
２８    シース
【図１】
0003942123.tif 000002
【図２】
0003942123.tif 000003
【図３】
0003942123.tif 000004
【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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