(57)【要約】【課題】Ｃｕ被覆Ａｌ複合線に生じるガルバニック腐食の問題を、Ｃｕ被覆との電位差が小さくなるようなＡｌ−Ｃｕ合金を芯材に用いることによって、解決するものである。また、併せてＣｕめっき方式によって製造するＣｕ被覆Ａｌ複合線に適用しても、優れた耐食性を有すると共にＣｕ被覆率を少なくして軽量化されたＣｕ被覆Ａｌ複合線を提供することにある。【解決手段】２〜４質量％のＣｕを含有するＡｌ−Ｃｕ合金の芯材に、Ｃｕ被覆を設けた高耐食性Ｃｕ被覆Ａｌ複合線とすることによって、解決される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜４質量％の銅を含有するアルミニウム合金の芯材に、銅被覆を設けたことを特徴とする高耐食性銅被覆アルミニウム複合線。
【請求項２】
請求項１に記載される高耐食性銅被覆アルミニウム複合線であって、前記銅被覆が、めっき方式によって形成されたことを特徴とする高耐食性銅被覆アルミニウム複合線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム−銅合金（以下、Ａｌ−Ｃｕ合金）からなる芯材に銅被覆（以下、Ｃｕ被覆）が設けられた、特に高い耐食性を有する銅被覆アルミニウム複合線（以下、Ｃｕ被覆Ａｌ複合線）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器部品等の小型化や軽量化に伴いこれ等に使用される配線材も小型軽量化が要求されている。代表的な軽量配線材であるＣｕ被覆Ａｌ複合線についても、一般的に行われているアルミニウム芯材（以下、Ａｌ芯材）に銅テープ（以下、Ｃｕテープ）を縦添えして溶接する銅テープクラッド方式（以下、Ｃｕテープクラッド方式）では、Ｃｕテープをフォーミングして溶接するためにＣｕテープはある程度厚いものが必要であり、軽量化の妨げになっていた。このため、Ｃｕテープに変えて銅めっき方式（Ｃｕめっき方式）が提案されている。例えば特許文献１に記載されるような技術である。このようなめっき方式によればめっき時の電気量の調整が可能なため、Ｃｕめっき量をコントロールしてＣｕめっき層がかなり薄いものも製造が可能となってきた。このためＣｕ被覆率の小さなＣｕ被覆Ａｌ複合線が得られるようになってきた。また、軽量化等をＡｌ芯材の改良によって行う技術も提案されている。例えば特許文献２に記載されるような、マグネシウムを特定量添加したＡｌ合金を芯材に用いたＣｕ被覆Ａｌ複合線である。
しかしながら、いずれの方式等によって得られたＣｕ被覆Ａｌ複合線も、その構造から特に端末部でのＣｕとＡｌのガルバニック腐食の問題は不可避であった。ガルバニック腐食は、異種金属間における腐食電池が形成されることによって起こる腐食であるため、用いる金属の自然電位の差が大きいほど影響を受け易くなる。例えば、海水中における純Ａｌの自然電位は−０．８３ｖｓ.ＳＣＥであり、Ｃｕの−０．２ｖｓ.ＳＣＥに比べてかなり卑であるためＣｕによってＡｌの腐食が加速されることになる。また、前述したＣｕめっき方式によって得られたＣｕ被覆Ａｌ複合線の場合にはＣｕ被覆をかなり薄くするため、端末部以外の場所に於いても、Ａｌ芯材が露出するガルバニック腐食が問題視されている。
【特許文献１】特許第３４７０７９５号公報
【特許文献２】特開平４−２３０９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
よって、本発明が解決しようとする課題は、前述したＣｕ被覆Ａｌ複合線に生じるガルバニック腐食の問題を、Ｃｕ被覆との電位差が小さくなるようなＡｌ合金を芯材に用いることによって、解決するものである。また、併せてＣｕめっき方式によって製造したＣｕ被覆Ａｌ複合線に適用しても優れた耐食性を有すると共に、Ｃｕ被覆率を少なくした軽量化されたＣｕ被覆Ａｌ複合線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記解決しようとする課題は、請求項１に記載するように、２〜４質量％のＣｕを含有するＡｌ−Ｃｕ合金の芯材に、Ｃｕ被覆を形成した高耐食性Ｃｕ被覆Ａｌ複合線とすることによって、解決される。また、請求項２に記載するように、請求項１に記載される高耐食性Ｃｕ被覆Ａｌ複合線の前記Ｃｕ被覆が、めっき方式によって形成された高耐食性Ｃｕ被覆Ａｌ複合線とすることによって、解決される。
【発明の効果】
【０００５】
以上の本発明のように、２〜４質量％のＣｕを含有するＡｌ−Ｃｕ合金の芯材上にＣｕ被覆を設けたＣｕ被覆Ａｌ複合線としたので、ＣｕとＡｌ芯材との自然電位差の値を近づけることができ、ガルバニック腐食の発生を抑えることができる。また、２〜４質量％のＣｕを含有するＡｌ−Ｃｕ合金の芯材上に、めっき方式によってＣｕ被覆を形成させたことにより、ガルバニック腐食の問題が生じないと共にＣｕ被覆Ａｌ複合線を軽量化することができるので、電子機器部品の軽量小型化に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、２〜４質量％のＣｕを含有するＡｌ−Ｃｕ合金の芯材にＣｕ被覆を設けた高耐食性Ｃｕ被覆Ａｌ複合線である。このように、従来用いられていた純Ａｌ芯材に変えて特定量のＣｕを添加したＡｌ−Ｃｕ合金を芯材とすることによって、Ｃｕとの自然電位差を小さくすることができガルバニック腐食の発生を抑制できることになる。具体的に説明すると、従来のＣｕ被覆Ａｌ複合線の海水中における純Ａｌの自然電位−０．８３ｖｓ.ＳＣＥであったものが、２〜４質量％のＣｕを含有するＡｌ−Ｃｕ合金とすることによって、自然電位が（−０．７５ｖｓ.ＳＣＥ程度以下と）となり、海水中におけるＣｕの自然電位−０．２ｖｓ.ＳＣＥに近づけることになる。
【０００７】
より詳細に説明する。前述したように、従来のＣｕ被覆Ａｌ複合線には端末部におけるガルバニック腐食の問題があり、また軽量小型化に対応させるためにＣｕ被覆をＣｕめっき方式によって製造したＣｕ被覆Ａｌ複合線には、Ｃｕ被覆を薄くしたことによるガルバニック腐食が懸念されている。そこで、この問題に対して、Ａｌ芯材の自然電位をＣｕの自然電位に近づけることによって解決できるのではと考え、種々の検討を行った。Ａｌ心材として種々のＡｌ合金について検討した結果、Ａｌ−Ｃｕ合金を用いるのが良いことが判った。そこで、Ｃｕの添加量が異なる種々のＡｌ−Ｃｕ合金について、ガルバニック腐食等の実験を行った。その結果、Ｃｕ含有量が２〜４質量％のＡｌ−Ｃｕ合金を芯材として用いるのが一番好ましいことが判明した。これは、Ｃｕ含有量が２質量％未満であると純Ａｌと耐食性があまり変わらず、また、Ｃｕ含有量が４質量％を超えるとＣｕのＡｌ中への固溶限界の問題があるため、金属間化合物が生成される恐れがり好ましくないことが判った。また、本発明のＣｕ被覆Ａｌ複合線は、引張強度等の機械的な特性も満足できるものであった。このことにより、得られるＣｕ被覆Ａｌ複合線のＣｕ被覆の形成方法は、従来一般的に行われているＣｕテープクラッド方式のみならず、Ｃｕ被覆を薄くして軽量化に対応できるＣｕめっき方式のいずれによっても良く、その被覆率も５〜１５％と広い範囲のＣｕ被覆を形成したＣｕ被覆Ａｌ複合線として使用できることになる。特に請求項２に記載するように、高耐食性のＣｕ被覆Ａｌ複合線のＣｕ被覆をＣｕめっき方式によって行うことによって、高耐食性のＣｕ被覆Ａｌ複合線であると共に、Ｃｕ被覆をめっき方式で薄く形成した軽量小型化に対応できるＣｕ被覆Ａｌ複合線としても有用となる。すなわち、Ｃｕの被覆率を１０％未満と薄く被覆したＣｕ被覆Ａｌ複合線としてもガルバニック腐食の問題が生じることなく、その重量（％）を銅テープクラッド方式によって製造したＣｕ被覆Ａｌ複合線比較して、１７％程度軽くすることができることになる。具体的には、銅テープクラッド方式による銅被覆量１５％のＣｕ被覆Ａｌ複合線の単位あたりの銅被覆量は、３．６３ｇ／ｃｍ３であるのに対して、めっき方式による銅被覆量５％のＣｕ被覆Ａｌ複合線の単位あたりの銅被覆量は、３．０１ｇ／ｃｍ３である。
【実施例】
【０００８】
以下に、表１に記載した実施例および比較例によって、本発明の効果を示す。
実施例１：Ｃｕ２質量％含有Ａｌ合金の荒引線（Φ９．５ｍｍ）を用意し、これを５４０℃で加熱処理した後水中で急冷して焼入れした。ついで、このＡｌ−Ｃｕ合金線について特性を調べた。Ｃｕは全てＡｌ中に固溶体として存在していることが確認された。また、海水中に於いて自然電位を測定したところ、−０．７５ｖｓ.ＳＣＥであった。なお、Ａｌ−Ｃｕ合金線中に不可避的に存在する鉄（以下、Ｆｅ）、シリコン（以下、Ｓｉ）は、それぞれ０．２５質量％、０．２０質量％であった。つぎに、前記Ａｌ−Ｃｕ合金線上に、厚さ０．４ｍｍの無酸素銅テープをＣｕテープクラッド方式によって被覆してＣｕ被覆Ａｌ合金線とした後、単頭伸線機及び連続伸線機を用いΦ１．０ｍｍまで伸線加工を施してＣｕ被覆Ａｌ複合線を得た。このＣｕ被覆Ａｌ複合線の端面を精密カッターによって削りだし、ＪＩＳ規格Ｚ２３７１に準拠した塩水噴霧試験を５００時間行った後、その端面の状態を観測した。Ａｌ合金芯材端面からの浸食深さ（ｍｍ）を測定して耐食性の評価とした。結果を表１に記載した。
【０００９】
実施例２：Ｃｕ４質量％含有Ａｌ合金の荒引線（Φ９．５ｍｍ）を用意し、これを５４０℃で加熱処理した後水中で急冷して焼入れした。ついで、このＡｌ−Ｃｕ合金線について特性を調べた。Ｃｕは全てＡｌ中に固溶体として存在していることが確認された。また、海水中に於いて自然電位を測定したところ、−０．６９ｖｓ.ＳＣＥであった。なお、Ａｌ−Ｃｕ合金線中に不可避的に存在するＦｅ、Ｓｉは、それぞれ０．２５質量％、０．２０質量％であった。つぎに、実施例１と同様の方法でΦ１．０ｍｍのＣｕ被覆Ａｌ複合線を作製し、同様にＪＩＳ規格Ｚ２３７１に準拠した塩水噴霧試験を５００時間行った後、Ａｌ合金芯材端面からの浸食深さ（ｍｍ）を測定して耐食性の評価とした。結果を表１に記載した。
【００１０】
比較例１：純Ａｌの荒引線（Φ９．５ｍｍ）を用意し、海水中に於いて自然電位を測定したところ、−０．８３ｖｓ.ＳＣＥであった。つぎに、実施例１と同様の方法でΦ１．０ｍｍのＣｕ被覆Ａｌ複合線を作製し、同様にＪＩＳ規格Ｚ２３７１に準拠した塩水噴霧試験を５００時間行った後、Ａｌ芯材端面からの浸食深さ（ｍｍ）を測定して耐食性の評価とした。結果を表１に記載した。
【００１１】
比較例２：Ｃｕ５質量％含有Ａｌ合金の荒引線（Φ９．５ｍｍ）を用意し、これを５４０℃で加熱処理した後水中で急冷して焼入れした。ついで、このＡｌ−Ｃｕ合金線について特性を調べた。Ｃｕは一部がＡｌ中でＣｕＡｌ２金属間化合物として析出していることが確認された。これは、Ｃｕの固溶限界５．７質量％であるが、固溶限界に近く水中急冷では完全に溶体化できないことが判った。また、海水中に於いて自然電位を測定したところ、−０．７０ｖｓ.ＳＣＥであった。なお、Ａｌ−Ｃｕ合金線中に不可避的に存在するＦｅ、Ｓｉは、それぞれ０．２５質量％、０．２０質量％であった。つぎに、実施例１と同様の方法でΦ１．０ｍｍのＣｕ被覆Ａｌ複合線を作製したところ、伸線加工中に断線が発生した。これは、Ａｌ中に存在しているＣｕＡｌ２金属間化合物の影響によるものと推測される。このため、耐食性の評価は行わなかった。
【００１２】
比較例３：Ｃｕ１質量％含有Ａｌ合金の荒引線（Φ９．５ｍｍ）を用意し、これを５４０℃で加熱処理した後水中で急冷して焼入れした。ついで、このＡｌ−Ｃｕ合金線について特性を調べた。Ｃｕは全てＡｌ中に固溶体として存在していることが確認された。また、海水中に於いて自然電位を測定したところ、−０．８０ｖｓ.ＳＣＥであった。なお、Ａｌ−Ｃｕ合金線中に不可避的に存在するＦｅ、Ｓｉは、それぞれ０．２５質量％、０．２０質量％であった。つぎに、実施例１と同様の方法でΦ１．０ｍｍのＣｕ被覆Ａｌ複合線を作製し、同様にＪＩＳ規格Ｚ２３７１に準拠した塩水噴霧試験を５００時間行った後、Ａｌ合金芯材端面からの浸食深さ（ｍｍ）を測定して耐食性の評価とした。結果を表１に記載した。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
表１の実施例１および２から明らかなように、Ａｌ芯材としてＣｕ含有量２〜４質量％のＡｌ合金線を使用すれば、ガルバニック腐食を実用的なレベルに抑えることが可能となることが判る。すなわち、実施例１のようにＡｌ合金線のＣｕ含有量を２質量％とすることによって自然電位が−０．７５ｃｖ.ＳＣＥとなり、純Ａｌ線の自然電位−０．８３ｃｖ.ＳＣＥよりもＣｕの自然電位に近くすることができ、浸食深さも７ｍｍと純Ａｌの半分程度に抑えることができる。また、実施例２に記載するように、Ａｌ合金線のＣｕ含有量を４質量％とすることによって自然電位が−０．６９ｃｖ.ＳＣＥとなり、純Ａｌ線の自然電位−０．８３ｃｖ.ＳＣＥよりも、よりＣｕの自然電位に近くすることができ浸食深さも４ｍｍとさらに耐食性が向上していることが判る。
これに対して、比較例２に見られるように、Ａｌ合金線のＣｕ含有量が５質量％のように、４質量％を超えるとＣｕのＡｌ中へ金属間化合物が析出して、Ｃｕ被覆Ａｌ複合線に伸線加工する際に断線を生じて実用的でなくなる。また、比較例３のように、Ｃｕ含有量が１質量％と２質量％をかなり下回ると、Ｃｕ添加の効果があまり発揮されず浸食深さが１２ｍｍと純Ａｌ線の場合とあまり変わらず実用的でなくなる。なお、比較例１に見られるように純Ａｌを芯材とするＣｕ被覆Ａｌ複合線では、ガルバニック腐食による浸食がかなり深くまで発生することが判る。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
Ｃｕ含有量を特定したＡｌ―Ｃｕ合金線を芯材として用いたＣｕ被覆Ａｌ複合線は、従来の純Ａｌを芯材とするＣｕ被覆Ａｌ複合線に生じていたガルバニック腐食の問題がなく、また、Ｃｕ被覆をＣｕめっき方式によって薄く製造しても、耐食性に優れると共にＣｕ被覆率を小さくできるので軽量化にも対応でき、Ｃｕ被覆Ａｌ複合線として実用的なものである。