(57)【要約】【課題】導電性の低下を抑えつつ、引っ張り強度及び耐屈曲性を向上させることができるＩｎを含有しない銅合金を提供する。【解決手段】Ｆｅの含有量が０．０５〜０．９質量％、Ｐの含有量が０．０１〜０．３質量％、Ａｇの含有量が０．０５〜０．５質量％、Ｓｎの含有量が０．０１〜０．５質量％であり、残部が銅及び不可避不純物からなるものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅの含有量が０．０５〜０．９質量％、Ｐの含有量が０．０１〜０．３質量％、Ａｇの含有量が０．０５〜０．５質量％、Ｓｎの含有量が０．０１〜０．５質量％であり、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金。
【請求項２】
ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が０．４〜１．５質量％である請求項１に記載の銅合金。
【請求項３】
Ｓｎの含有量が０．１質量％以下である請求項１又は２に記載の銅合金。
【請求項４】
Ａｇの含有量が０．１質量％以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の銅合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器内配線や産業ロボット等に用いられる電線の導体では、良好な導電性を有していることに加え、引っ張り強度及び屈曲強度に優れていることが求められている。従来、このような要求を満たす導体として、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ−Ｉｎ合金が利用されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ＩｎやＩｎを含有する合金は、現時点でヒトに対する有害性に関する情報が不足しているため、労働安全衛生法施行令で定められた特定化学物質ではないが、Ｉｎの溶融を伴う作業において有害な酸化インジウムの粉塵が発生するおそれがある。このようにＩｎを含有する合金の製造には、安全上のリスクがあることからＩｎを含まない合金の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−７５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、導電性の低下を抑えつつ、引っ張り強度及び耐屈曲性を向上させることができるＩｎを含有しない銅合金を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る銅合金は、Ｆｅの含有量が０．０５〜０．９質量％、Ｐの含有量が０．０１〜０．３質量％、Ａｇの含有量が０．０５〜０．５質量％、Ｓｎの含有量が０．０１〜０．５質量％であり、残部が銅及び不可避不純物からなるものとする。
【０００７】
本発明に係る銅合金のＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計は、０．４〜１．５質量％とすることができる。
【０００８】
本発明に係る銅合金のＳｎの含有量は、０．１質量％以下とすることができる。
【０００９】
本発明に係る銅合金のＡｇの含有量は、０．１質量％以上とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｉｎを含有すること無く、導電性の低下を抑えつつ、引っ張り強度及び耐屈曲性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る銅合金について説明する。
【００１２】
本実施形態の銅合金は、例えば、電子機器内配線や産業ロボット電線等の産業用電線の導体に用いられる。この銅合金の基本組成は、Ｆｅの含有量が０．０５〜０．９質量％、Ｐの含有量が０．０１〜０．３質量％、Ａｇの含有量が０．０５〜０．５質量％、Ｓｎの含有量が０．０１〜０．５質量％であり、残部が銅及び不可避不純物からなる。
【００１３】
Ｆｅ及びＰを添加することにより、銅マトリックス中にＦｅ−Ｐの金属間化合物を微細結晶として分散させた状態で析出させることができる。これにより、導電性を維持しつつ、引っ張り強度を向上させることができる。Ｆｅを０．０５質量％以上含有し、Ｐを０．０１質量％以上含有すると、有意な引っ張り強度の向上を得ることができる。Ｆｅの含有量を０．９質量％以下、Ｐの含有量を０．３質量％以下とすることで、導電率の低下を抑えることができる。
【００１４】
Ａｇを添加することにより、引っ張り強度及び耐屈曲性を向上させることができる。Ａｇの含有量は、０．０５〜０．５質量％であるが、より好ましくは、０．１〜０．５質量％である。Ａｇを０．０５質量％以上含有すると、引っ張り強度及び耐屈曲性の有意な向上を得ることができ、Ａｇを０．１質量％以上含有するとその作用がより顕著となる。Ａｇの含有量が０．５質量％以下であると高価なＡｇの使用量が少なく製造コストを抑えることができるとともに、導電率を適切な範囲に維持することができる。
【００１５】
Ｓｎを添加することにより、引っ張り強度及び耐屈曲性を向上させることができる。Ｓｎの含有量は０．０１〜０．５質量％であるが、好ましくは０．０１〜０．３質量％、より好ましくは０．０１〜０．０５質量％である。Ｓｎを０．０１質量％以上含有すると、引っ張り強度及び耐屈曲性の有意な向上を得ることができる。Ｓｎの含有量が０．５質量％以下であると導電率の低下を抑えることができ、Ｓｎの含有量を０．１質量％以下とすることで導電率が良好な銅合金を得ることができ、Ｓｎの含有量を０．０５質量％以下とすることで更に導電率が良好な銅合金を得ることができる。
【００１６】
Ｆｅ、ＡｇとＳｎの各含有量を上記の範囲にすることに加え、ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が０．４〜１．５質量％であることが好ましい。さらに好ましくは、ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が０．４〜１．１質量％、特に好ましくは、ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が０．４〜１．１質量％で、かつ、Ｓｎの含有量が０．０５質量％以下である。
【００１７】
ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が０．４質量％以上であると引っ張り強度及び耐屈曲性が向上しやすくなる。ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が１．５質量％以下であるとＡｇの使用を抑えつつ導電率を適切な範囲に維持することができ、ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が１．１質量％以下であると更に導電率が良好な銅合金を得ることができる。特に、ＦｅとＡｇとＳｎの含有量の合計が０．４〜１．１質量％で、Ｓｎの含有量が０．０５質量％以下であると、引っ張り強度、導電率及び耐屈曲性のいずれをも高いレベルで満足させることができる。
【００１８】
上記のように銅合金に添加される金属は、Ｆｅ、Ｐ、Ａｇ及びＳｎであるが、これらの金属以外の残部は、銅と不可避不純物からなる。不可避不純物としては、精製上不可避的に存在する不純物であって、例えば、鉛、砒素、ビスマス、硫黄などが挙げられる。これらの不可避不純物の合計含有量は、導電性低下を防ぐことから、０．０１質量％以下とすることが好ましい。
【００１９】
上記した本実施形態の銅合金は、０．０５〜０．９質量％のＦｅ、０．０１〜０．３質量％のＰ、０．０５〜０．５質量％のＡｇ、及び０．０１〜０．５質量％のＳｎを含有することにより、Ｉｎを含有していなくても、良好な導電性を有し、引っ張り強度及び耐屈曲性に優れている。
【００２０】
本実施形態の銅合金を用いて産業用電線の導体を構成する素線を製造する方法は、特に限定されないが、例えば、次の方法が用いられる。
【００２１】
まず、不活性ガス雰囲気に保たれた縦型鋳造試験機の溶解炉るつぼにＣｕ、Ｆｅ、Ｐ、Ａｇ、及びＳｎの各元素を所定組成となるように投入してこれらを溶解し、連続鋳造法にて荒引き線を鋳造する。そして、得られた荒引き線に対して所定の外径に達するまで伸線加工した後、不活性ガス雰囲気において３００〜４５０℃で２〜４時間熱処理を施すことで、銅合金からなる素線が得られる。
【００２２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２４】
不活性ガス雰囲気に保たれた縦型鋳造試験機の溶解炉るつぼに、Ｃｕ原料と、Ｆｅ、Ｐ、Ａｇ、Ｓｎ及びＩｎの各元素を下記表１に示す組成となるように投入してこれらを溶解し、連続鋳造法にて外径８ｍｍの荒引き線を鋳造した。得られた荒引き線に対して伸線加工を施して直径０．０８ｍｍに達するまで伸線加工した後、不活性ガス雰囲気において４００℃で３時間熱処理を施し、実施例１〜７、参考例及び比較例１〜２の銅合金線を作製した。
【００２５】
作製した実施例１〜７、参考例及び比較例１〜２の銅合金線について、引っ張り強度、導電率、及び耐屈曲性を評価した。なお、引っ張り強度及び導電率は、ＪＩＳ  Ｃ３００２に準じて測定した。耐屈曲性試験は、実施例１〜７、参考例及び比較例１〜２の各銅合金線を曲率半径Ｒ＝２ｍｍの治具に挟持して、１００グラムの張力荷重を加えた状態で±９０度の角度の折り曲げ（曲げ半径２ｍｍ）を繰り返し、銅合金線が断線するまでの曲げ回数を測定した。なお、作製した実施例１〜７、参考例及び比較例１〜２の銅合金線には、不可避不純物として、鉛と砒素とビスマスと硫黄が含まれており、これらの合計含有量はいずれの例においても０．０１質量％以下であった。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
結果は、表１に示すとおりであり、実施例１〜７では、引っ張り強度が４５０ＭＰａ以上、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上、耐屈曲性が５０回以上であり、Ｉｎを含有する参考例と同程度の性能を有し、産業用電線の導体として必要な性能を確保していることが確認できた。特に、実施例３、５及び６では、引っ張り強度が５００ＭＰａ以上、導電率が７５％ＩＡＣＳ以上、耐屈曲性が６０回以上であり、産業用電線の導体として必要な性能を高いレベルで満たすことが確認できた。
【００２８】
比較例１〜２では、引っ張り強度及び導電率について必要な性能を確保できたが、耐屈曲性が低く産業用電線の導体として必要な性能を満足していないことが分かった。