(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶体化処理が施された、Ｃｒを０．１〜１．５重量％、Ｚｒを０．００１〜０．３重量％含有し、残部がＣｕからなるクロム・ジルコニウム系銅合金の素線を冷間伸線して最終線径よりも大きい線径の合金線を形成し、該合金線を高温時効処理してその導電率を最終導電率よりも高い導電率まで上昇させ、次いで、第２回目の冷間伸線を行って線径を最終線径まで減少させるとともに導電率を前記高温時効処理後のそれよりも５〜１０％ＩＡＣＳ低下させることを特徴とするクロム・ジルコニウム系銅合金線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクロム・ジルコニウム系銅合金線の製造方法に関し、特に、ロボット、電子部品、医療機器、航空機等に使用されるクロム・ジルコニウム系銅合金線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロボット、電子部品、医療機器、航空機等に使用される線径（φ）が０．０１〜４ｍｍ程度のクロム・ジルコニウム系銅合金線は、以下の▲１▼または▲２▼の方法で製造されてきた。
【０００３】
▲１▼溶体化処理が施されたクロム・ジルコニウム系銅合金の素線を目的の最終線径となるまで冷間伸線した後、高温時効処理（以下、時効処理とも略称する）を行ってその導電率を目的の最終導電率まで上昇させる方法。
【０００４】
▲２▼溶体化処理が施されたクロム・ジルコニウム系銅合金の素線を冷間伸線（１回目）し、次いで１回目の時効処理を行い、この後、目的の最終線径となるまでさらに冷間伸線（２回目）し、次いで２回目の時効処理を行ってその導電率を目的の最終導電率まで上昇させる方法。
【０００５】
ところで、上記▲１▼▲２▼の方法は、いずれも、最終工程で目的の最終導電率を得るべく合金線の高温時効処理を行うが、かかる最終工程での時効処理時に最終線径にされた合金線の線同士が付着して、ボビンから合金線を繰り出す際に断線を生じるといった問題点を発生している。また、最終工程で時効処理したものを最終製品とするために、最終製品の合金線が変色したり、その表面性が低下するといった問題点も有している。
【０００６】
また、▲２▼の方法は、時効処理を２度行うので、概ね▲１▼の方法よりも高い引張強さの合金線を得ることができるが、近年のこの種の合金線における高強度化の要求は止まるところを知らず、▲２▼の方法で得られる合金線の引張強さであっても十分でなく、引張強さのより向上した合金線が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明は、最終工程で時効処理を行うことなく、従来よりも高い引張強さの合金線を製造し得るクロム・ジルコニウム系銅合金線の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、合金線の導電率は冷間伸線によって低下するので、まず高温時効処理により合金線の導電率を一旦目的の最終導電率よりも高い導電率まで上昇させ、しかる後、冷間伸線して、線径を目的の最終線径に減少させるとともに導電率を目的の最終導電率まで低下させれば、最終工程で時効処理を行う必要がなくなり、しかも、このようにして得られる合金線が従来よりも高い引張強さが得られることを知見し、該知見に基づき、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は以下の特徴を有している。
（１）溶体化処理が施された、Ｃｒを０．１〜１．５質量％、Ｚｒを０．００１〜０．３質量％含有し、残部がＣｕからなるクロム・ジルコニウム系銅合金の素線を冷間伸線して最終線径よりも大きい線径の合金線を形成し、該合金線を高温時効処理してその導電率を最終導電率よりも高い導電率まで上昇させ、次いで、第２回目の冷間伸線を行って線径を最終線径まで減少させるとともに導電率を前記高温時効処理後のそれよりも５〜１０％ＩＡＣＳ低下させることを特徴とするクロム・ジルコニウム系銅合金線の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のクロム・ジルコニウム系銅合金線の製造方法は、（Ａ）溶体化処理が施されたクロム・ジルコニウム系銅合金の素線を冷間伸線して目的の最終線径よりも大きい線径の合金線を得、次に（Ｂ）合金線を時効処理してその導電率を目的の最終導電率よりも高い導電率まで上昇させ、次に（Ｃ）合金線を冷間伸線して線径を目的の最終線径となるまで減少させるとともに導電率を目的の最終導電率まで低下させる、方法である。
【００１１】
本発明におけるクロム・ジルコニウム系銅合金には、従来からロボット、電子部品、医療機器、航空機等に使用されるクロム・ジルコニウム系銅合金線の原料として用いられている従来公知の組成のクロム・ジルコニウム系銅合金が使用されるが、特に、Ｃｒを０．１〜１．５質量％、Ｚｒを０．００１〜０．３質量％含有し、残部がＣｕからなる組成の合金が好ましい。
ＣｒおよびＺｒは合金の耐磨耗性、耐熱性等を向上させる成分であり、Ｃｕ素地中に分散粒子として存在するが、Ｃｒが１．５質量％より多くなったり、Ｚｒが０．３質量％より多くなると、分散粒子が大きくなって、加工して得られる最終製品の合金線における引張強さが低下する傾向を示し、また、Ｃｒが０．１質量％より少なくなったり、Ｚｒが０．００１質量％より少なくなると、これらを含有させる本来の効果（合金線の耐磨耗性、耐熱性等の向上効果）が得られにくくなる。
【００１２】
原料に用いる合金の形態は特に限定されないが、通常のカソード銅を溶解して得られた溶銅に、所定量のＣｒ及びＺｒを添加した後鋳造して得られた円柱状または角柱状のビレットを用いるか、連続鋳造法で得られたビレットを用いるのがが一般的である。
【００１３】
本発明で製造するクロム・ジルコニウム系銅合金線の最終線径（φ）は、通常０．０１〜４ｍｍ、好ましくは０．０４〜２．６ｍｍの範囲、また、最終導電率は通常６０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは８０％ＩＡＣＳ以上で、合金線の使用形態等に応じて選択される。
【００１４】
（Ａ）工程での「溶体化処理が施されたクロム・ジルコニウム系銅合金の素線」は、例えば、上記ビレットを６００〜１０００℃に加熱して熱間伸線（熱間粗圧延）したのち放冷し、さらに７００〜１０００℃に加熱した後、水冷の溶体化処理を施して得られるものである。
【００１５】
このようにして得られる素線の導電率は３０〜６０％ＩＡＣＳ程度の範囲とするのが一般的である。
【００１６】
（Ａ）工程で冷間伸線して得る合金線の線径（最終線径よりも大きい線径）、（Ｂ）工程で行う時効処理の温度（最終導電率よりも高い導電率に上昇させる温度）及び（Ｃ）工程で行う冷間伸線での断面減少率（最終線径まで減少させる断面減少率）は、得るべき合金線の目的の最終線径および最終導電率から逆算して設定する。
【００１７】
すなわち、時効処理によって上昇する合金線の導電率（上限値）はその処理温度によって決まり、また、冷間伸線の断面減少率によって合金線の導電率の低下量が決まるので、（Ｂ）工程で行う時効処理後の導電率の目的の最終導電率からの増加量と、（Ｃ）工程で行う目的の最終線径まで冷間伸線した際の断面減少率による導電率の低下量とが等しくなるように、目的の最終線径および最終導電率から、（Ｃ）工程の冷間伸線を行う前の合金線の線径と導電率（（Ａ）工程での冷間伸線後の合金線の線径と（Ｂ）工程で行う時効処理の温度（該温度で時効処理したときの合金線の導電率））を予め計算しておいて、その線径と導電率となるように、（Ａ）工程および（Ｂ）工程を実行した後、（Ｃ）工程で目的の最終導電率となるように冷間伸線を行う。
なお、合金の組成によって、時効処理による導電率の上限値、冷間伸線の断面減少率による導電率の低下量が異なるので、予め、実験（時効処理、冷間伸線）を行ってこれらの関係を知っておく。
【００１８】
例えば、前記のＣｒを０．１〜１．５質量％、Ｚｒを０．００１〜０．３質量％含有し、残部がＣｕからなるクロム・ジルコニウム系銅合金を５００℃で時効処理した場合、合金の導電率は概ね８５％ＩＡＣＳまで上昇し、また、断面減少率が約８８％となる冷間伸線を行うとその導電率は概ね５％ＩＡＣＳ低下する。従って、かかる組成のクロム・ジルコニウム系銅合金を原料に、最終線径（φ）が０．９ｍｍで、最終導電率が８０％ＩＡＣＳの合金線を製造する場合、例えば、（Ｂ）工程で時効処理の温度を５００℃にして導電率を８５％まで上昇させ、（Ｃ）工程で断面減少率が約８８％の冷間伸線により導電率を５％ＩＡＣＳ低下させて最終的に合金線の導電率を８０％にする設計では、（Ａ）工程での冷間伸線後の合金線の線径（φ）は、（Ｃ）工程での断面減少率が約８８％の冷間伸線によって目的の最終線径０．９ｍｍとなる線径の２．６ｍｍに設定する。
【００１９】
なお、冷間伸線による合金の導電率の低下量は略１００％に近い断面減少率の冷間伸線を行った場合でもせいぜい４５％ＩＡＣＳ程度なので、（Ｃ）工程で目的の最終導電率を得るために、（Ｂ）工程では目的の最終導電率よりも概ね４５％ＩＡＣＳ以内の高い導電率となるように時効処理を行う必要がある。
【００２０】
（Ｂ）工程の時効処理での温度は一般に４００〜６００℃の範囲から選択される。また、処理時間は５分〜５時間程度が適当であり、好ましくは１〜２時間である。
【００２１】
本発明の製造方法では、合金線の線径が比較的大きい段階で時効処理を行った後、最終工程で冷間伸線して、合金線を細径にするので、細径の合金線を最終工程で時効処理するために起こっていた従来方法での線同士の付着による断線、最終製品（合金線）の変色や表面性の低下といった問題を生じない。また、２回の冷間伸線を行うのは、従来の▲２▼の方法と同じであるが、２回目の冷間伸線（（Ｃ）工程の冷間伸線）後の合金線がそのまま最終製品になるので、冷間伸線による合金線の引張強さの増大効果が時効処理によって減衰せず、最終製品にそのまま反映し、従来よりも、引張強さの向上したクロム・ジルコニウム系銅合金線を得ることができる。
【００２２】
【実施例】
以下の実施例及び比較例は最終線径（φ）が０．９ｍｍ、最終導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線を製造する例である。
なお、実施例及び比較例での合金線の導電率はＪＩＳ  Ｃ  ３００１に準拠した四端子法により測定長１ｍで測定した値である。また、合金線の引張強さはＪＩＳ  Ｅ  ２１０１に示される方法で標点長さ２５０ｍｍの引張強さを測定した値である。
【００２３】
（実施例１）
クロム・ジルコニウム系銅合金（Ｃｕ：９９．６質量％、Ｃｒ：０．３質量％、Ｚｒ：０．１質量％）からなり、９５０℃で１時間の容体化処理を施した線径（φ）が４５ｍｍの素線を、線径（φ）が２．６ｍｍとなるまで冷間伸線した（断面減少率：９９．７％）。次に、この線径（φ）が２．６ｍｍの合金線に５００℃で９０分の時効処理を施した後、断面減少率８８．７％の冷間伸線を行って線径（φ）が０．９ｍｍ、導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線を得た。合金線の導電率は５００℃の時効処理によって８５％ＩＡＣＳまで上昇し、断面減少率８８．７％の冷間伸線によって８０％ＩＡＣＳに低下した。
得られた線径（φ）が０．９ｍｍ、導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線の引張強さは７４ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
また、製造工程中において線同士の付着による断線は生じず、また、得られた合金線の変色は認められず、表面性は良好であった。
【００２４】
（実施例２）
上記実施例１と同じ素線を使用し、該素線を線径（φ）が５．２ｍｍとなるまで冷間伸線した（断面減少率：９８．７％）。次に、この線径（φ）が５．２ｍｍの合金線に５５０℃で９０分の時効処理を施した後、断面減少率９７．０％の冷間伸線を行って線径（φ）が０．９ｍｍ、導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線を得た。合金線の導電率は５５０℃の時効処理によって９０％ＩＡＣＳまで上昇し、断面減少率９７．０％の冷間伸線によって８０％ＩＡＣＳに低下した。
得られた線径（φ）が０．９ｍｍ、導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線の引張強さは７５ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
また、製造工程中において線同士の付着による断線は生じず、また、得られた最終製品（合金線）に変色は認められず、表面性は良好であった。
【００２５】
（比較例１）
上記実施例１と同じ素線を使用し、該素線を線径（φ）が０．９ｍｍとなるまで冷間伸線した（断面減少率：９９．９６％）。次に、この線径（φ）が０．９ｍｍの合金線に４５０℃で９０分の時効処理を施して、導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線を得た。
得られた線径（φ）が０．９ｍｍ、導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線の引張強さは６２ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
なお、時効処理において、ボビン内で線径（φ）が０．９ｍｍの合金線は隣接する線同士が付着し、ボビンから繰り出される際に断線が認められた。また、得られた最終製品（合金線）は変色し、表面性が悪かった。
【００２６】
（比較例２）
上記実施例１と同じ素線を使用し、該素線を線径（φ）が３３．８ｍｍとなるまで冷間伸線（断面減少率：４３．６％）した後、該冷間伸線後の合金線に４５０℃で９０分の時効処理（１回目）を施した。次に、合金線を線径（φ）が０．９ｍｍとなるまで冷間伸線（断面減少率：９９．９３％）した後、４５０℃で９０分の時効処理（２回目）を施した。
得られた線径（φ）が０．９ｍｍ、導電率が８０％ＩＡＣＳのクロム・ジルコニウム系銅合金線の引張強さは６８ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
なお、時効処理において、ボビン内で線径（φ）が０．９ｍｍの合金線は隣接する線同士が付着し、ボビンから繰り出される際に断線が認められた。また、得られた最終製品（合金線）は変色し、表面性が悪かった。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によれば、溶体化処理が施されたクロム・ジルコニウム系銅合金の素線を冷間伸線して最終線径よりも大きい線径の合金線を形成した後、該合金線を高温時効処理して導電率を最終導電率よりも高い導電率まで上昇させ、次いで第２回目の冷間伸線を行って線径を最終線径まで減少させるとともに導電率を最終導電率まで低下させることにより、所望の線径及び導電率を有するクロム・ジルコニウム系銅合金線を断線を生じることなく安定に製造することができ、しかも、得られる合金線は表面性が良好で、かつ、従来よりも引張強さが大きく向上したものとなる。