CN102982892A - 捻线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供即使在捻线工序中发生加工硬化，与由韧铜构成的捻线相比也具备软质性的捻线及其制造方法。作为解决本发明课题的方法涉及一种捻线的制造方法，其包括以下工序：硬铜线制作工序，对低浓度铜合金线以成为最终线径的方式实施加工度50%以上的拉丝加工而制作硬铜线，所述低浓度铜合金线包含：含有不可避免的杂质的铜、超过2质量ppm的量的氧、和Mg、Zr、Nb、Ca、V、N、Mn、Ti、Cr中的至少一种添加元素；捻线制作工序，通过准备多根该硬铜线，使它们捻合，来制作捻线；预热工序，对上述捻线实施预热处理而使上述硬铜线变质成软铜线。

Description

捻线及其制造方法

技术领域

本发明涉及将作为原材料的铜作为主成分的捻线及其制造方法。

背景技术

作为以往的技术，已知将电气用铜合金线坯拉丝直至规定的直径而制作硬铜线，对制作而成的硬铜线进行退火处理来制作软铜线的导体的制造方法(例如，参照专利文献1)。

以往的导体的制造方法中，为了获得软铜线而需要退火处理，通过该退火处理来决定导体的硬度。此外，以往的软铜线的材质从低成本的观点出发，通常使用韧铜。

此外，以往的CV缆线使用具备弯曲特性的捻线。

以往的捻线的制造方法中，在拉丝工序中，将拉丝成所期望的线径的硬铜线通过利用通电退火炉进行的通电发热而进行退火，制成软铜线，将其通过捻线工序制成捻线。该方法为作为软铜线的制造方法而被实用化的制造方法，在能够在线操作方面生产性优异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－224538号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，另一方面，在捻线工序中的捻线加工时，软铜线的加工硬化进展，有不能获得具备所期望的软质性的捻线的问题。

此外，在捻线之中，有为了在捻线加工后整理捻线截面形状而实施轻度的压缩加工的捻线，但有时通过该压缩加工而对捻线施加加工硬化，同样地，有不能获得具备所期望的软质性的捻线的问题。

这样，在缆线没有软质性的情况下，在建筑物内部、室外进行布线时，操作性非常差。如果为柔软的缆线，则即使在弯曲地布线时，也可以保持弯曲状态的形状，但在使用硬缆线的情况下，即使在弯曲成布线形状的情况下，也要回到原来的笔直状态，因此为了进行布线需要力，在要回到原来的形状时，有危害人、物的危险性，因此需要柔软的缆线。

因此，本发明的目的是解决上述课题，提供即使在捻线工序中发生加工硬化，与由韧铜构成的捻线相比也具备软质性的捻线及其制造方法。

用于解决课题的方法

本发明为了实现上述目的，涉及一种捻线的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

硬铜线制作工序，对低浓度铜合金线以成为最终线径的方式实施加工度50%以上的拉丝加工而制作硬铜线，所述低浓度铜合金线包含：含有不可避免的杂质的铜、超过2质量ppm的量的氧、和Mg、Zr、Nb、Ca、V、N、Mn、Ti、Cr中的至少一种添加元素；

捻线制作工序，通过准备多根该硬铜线，使它们捻合，来制作捻线；

预热工序，对所述捻线实施预热处理而使所述硬铜线变质成软铜线。

此外，本发明涉及一种绝缘电线的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

硬铜线制作工序，对低浓度铜合金线以成为最终线径的方式实施加工度50%以上的拉丝加工而制作硬铜线，所述低浓度铜合金线包含：含有不可避免的杂质的铜、超过2质量ppm的量的氧、和Mg、Zr、Nb、Ca、V、N、Mn、Ti、Cr中的至少一种添加元素；

捻线制作工序，通过准备多根该硬铜线，使它们捻合，来制作捻线；

预热工序，对所述捻线实施预热处理而使所述硬铜线变质成软铜线；

被覆工序，在该捻线的外周被覆树脂。

在包含不可避免的杂质的铜中添加的添加元素为4质量ppm以上55质量ppm以下的钛，包含不可避免的杂质的铜包含2质量ppm以上12质量ppm以下的硫、和超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧。

发明的效果

本发明中，即使在捻线工序中发生加工硬化，也可以实现与由韧铜构成的捻线相比具备软质性的捻线。

附图说明

图1为本发明的实施例的缆线的概略图。

图2为显示由以往方法制作的本发明的实施材1和比较材1的热处理条件与维氏硬度的关系的图。

图3为显示由本发明的制造方法制作的本发明的实施材2和比较材2的热处理条件与维氏硬度的关系的图。

图4为显示由以往方法制作的本发明的实施材3和比较材3的热处理条件与维氏硬度的关系的图。

图5为显示由本发明的制造方法制作的本发明的实施材4和比较材4的热处理条件与维氏硬度的关系的图。

图6为显示由以往方法制作的本发明的实施材5和比较材5的热处理条件与维氏硬度的关系的图。

图7为显示由本发明的制造方法制作的本发明的实施材6和比较材6的热处理条件与维氏硬度的关系的图。

具体实施方式

以下，基于附图来详述本发明的优选一实施方式。

图1显示应用了本发明的捻线及其制造方法的缆线1的概略图。

缆线1具备具有导体2和覆盖由多个导体2形成的捻线的绝缘体3的绝缘电线4、以及被覆绝缘电线4的护套5而概略构成。

由该捻线形成的导体2的制造方法采用以下的工序制作。

首先，对低浓度铜合金线以成为最终线径的方式实施拉丝加工而制作硬铜线(硬铜线制作工序)，所述低浓度铜合金线包含：含有不可避免的杂质的铜、超过2质量ppm的量的氧、和Mg、Zr、Nb、Ca、V、N、Mn、Ti、Cr中的至少一种添加元素。

接下来，使硬铜线捻合，制作捻线(捻线工序)。

将该捻线放入至退火炉中，使其变质成软铜线(退火工序)。

采用以上的工序制作导体2，在该导体2的外周被覆树脂而形成绝缘体3，制成绝缘电线4，然后在该绝缘电线4的外周被覆护套5，制成缆线1。

接下来，对本实施方式的捻线中使用的导体的构成进行说明。

(1)关于添加元素

本实施方式的CV缆线等中使用的导体为包含选自由Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn和Cr所组成的组中的添加元素，其余部分为铜和不可避免的杂质的软质低浓度铜合金材料。

作为添加元素，选择选自由Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn和Cr所组成的组中的元素的理由是，这些元素为易于与其它元素结合的活性元素，由于易于与S结合，因此可以捕集S，可以将铜母材(基质)高纯度化，可以使原材料的硬度降低。添加元素可以包含1种以上。此外，合金中也可以含有不会对合金的性质带来不良影响的其它元素和杂质。

此外，在以下说明的优选实施方式中，说明了氧含量超过2质量ppm且30质量ppm以下是良好的，但根据添加元素的添加量和S的含量，在具备合金的性质的范围内，可以包含超过2质量ppm且400质量ppm以下。

(2)关于组成比率

本实施方式的捻线是作为导电性材料使用的捻线，因此更优选导电性高的捻线。

例如，本实施方式的横绕线优选使用作为满足导电率98%IACS(万国标准软铜(International Annealed Copper Standard)，将电阻率1.7241×10^-8Ωm设为100%的情况下的导电率)以上、优选为100%IACS以上、更优选为102%IACS以上的软质型铜材的软质低浓度铜合金材料来构成。

在获得导电率为98%IACS以上的软质铜材的情况下，作为包含不可避免的杂质的纯铜(基础原材料)，使用包含3～12质量ppm的硫、超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧、和4～55质量ppm的钛的软质低浓度铜合金材料，由该软质低浓度铜合金材料来制造盘条(线坯)。

这里，在获得导电率为100%IACS以上的软质铜材的情况下，作为包含不可避免的杂质的纯铜(基础原材料)，使用包含2～12质量ppm的硫、超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧、和4～37质量ppm的钛的软质低浓度铜合金材料。

此外，在获得导电率为102%IACS以上的软质铜材的情况下，作为包含不可避免的杂质的纯铜(基础原材料)，使用包含3～12质量ppm的硫、超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧、和4～25质量ppm的钛的软质低浓度铜合金材料。

通常，在纯铜的工业制造中，在制造电解铜时硫进入铜中，因此难以使硫为3质量ppm以下。通用电解铜的硫浓度的上限为12质量ppm。

由于含有超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧，因此在该实施方式中，将所谓低氧铜(LOC)作为对象。

在氧浓度低的情况下，由于捻线中使用的导体的硬度不易降低，因此将氧浓度控制为超过2质量ppm的量。此外，在氧浓度高的情况下，由于在热轧工序中在导体的表面易于产生损伤，因此控制为30质量ppm以下。

(3)关于分散的物质

优选分散于本实施方式的CV缆线、横绕线等中使用的导体内的分散粒子的尺寸小，此外，优选导体内分散粒子大量分散。其理由是，分散粒子具有作为硫的析出位点的功能，作为析出位点，要求尺寸小，数目多，进而分散粒子的形成以及硫在分散粒子上的析出可以使铜母材的基体的纯度提高，促进材料硬度的降低。

具体而言，导体中包含的硫和钛作为TiO、TiO₂、TiS或具有Ti－O－S结合的化合物、或者TiO、TiO₂、TiS或具有Ti－O－S结合的化合物的凝集物被包含，其余部分的Ti和S作为固溶体被包含。

(4)关于捻线加工前的导体的性质

使用硬铜线。作为该硬铜线，期望加工度为50%以上或维氏硬度为110以上的硬铜线。这样地规定加工度或维氏硬度是因为，如果低于该数值，则不能有效地享有由捻线加工后的热处理产生的导体的软质化。

(5)关于本发明的捻线

期望维氏硬度为70以下、优选为60以下的捻线。这样地规定的理由是，如果维氏硬度高于该数值，则作为缆线的软质特性不充分，有可能在缆线布线时产生不良状况。

接下来，对本实施方式的捻线中使用的导体的制造方法进行说明。

本实施方式的捻线中使用的导体的制造方法如下所述。作为例子，对添加元素选择Ti的情况进行说明。

首先，准备作为捻线的原料的包含Ti的软质低浓度铜合金材料(原料准备工序)。

接下来，将该软质低浓度铜合金材料在1100℃以上1320℃以下的熔铜温度制成熔液(熔液制造工序)。

接下来，由熔液制作盘条(盘条制作工序)。接着，在880℃以下550℃以上的温度对盘条实施热轧(热轧工序)。

然后，对经过热轧工序的盘条实施拉丝加工和热处理(拉丝加工、热处理工序)。

作为热处理方法，可以应用使用了管状炉的移动退火、利用了电阻发热的通电退火等。此外，还能够为分批式的退火。由此，制造本实施方式的捻线中使用的导体。

此外，在该导体的制造中，优选使用上述的包含2质量ppm以上12质量ppm以下的硫、超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧、和4质量ppm以上55质量ppm以下的钛的软质低浓度铜合金材料。

因此，本发明人为了实现本实施方式的捻线中使用的导体的硬度的降低和该导体的导电率的提高，研究了以下两个对策。

而且，通过在铜盘条的制造中合并使用以下两个对策，从而获得本实施方式的捻线中使用的导体。

首先，第1对策是，在氧浓度超过2质量ppm的量的Cu中添加钛(Ti)的状态下，制作Cu的熔液。认为在该熔液中，形成了TiS、钛的氧化物(例如，TiO₂)和Ti－O－S粒子。

接下来，第2对策是，以通过在铜中导入位错而使硫(S)的析出容易为目的，将热轧工序中的温度设定为比通常的铜的制造条件中的温度(即，950℃～600℃)低的温度(880℃～550℃)。通过这样的温度设定，可以使S在位错上析出，或将钛的氧化物(例如，TiO₂)作为核使S析出。

通过以上的第1对策和第2对策而使铜所包含的硫结晶并且析出，因此可以在冷拉丝加工后获得具有所期望的软质特性和所期望的导电率的铜盘条。

关于本实施方式的捻线中使用的导体，使用SCR连续铸造设备，表面的损伤少，制造范围宽，能够稳定生产。

通过SCR连续铸造轧制，以铸块棒的加工度为90%(30mm)～99.8%(5mm)来制作盘条。作为一例，采用以加工度99.3%制造φ8mm的盘条的条件。

熔解炉内的熔铜温度优选控制为1100℃以上1320℃以下。如果熔铜的温度高，则倾向于气孔增多，发生损伤并且粒子尺寸增大，因此控制为1320℃以下。此外，控制为1100℃以上的理由是，铜易于凝固，制造不稳定是理由，但期望熔铜温度为尽可能低的温度。

热轧加工的温度优选为将最初的轧制辊的温度控制为880℃以下，并且将最终轧制辊的温度控制为550℃以上。

这些铸造条件与通常的纯铜的制造条件不同，其目的是使作为熔铜中的硫的结晶和热轧中的硫的析出的驱动力的固溶限更小。

此外，通常的热轧加工中的温度在最初的轧制辊中为950℃以下，在最终轧制辊中为600℃以上，但为了使固溶限更小，本实施方式中，期望在最初的轧制辊中设定为880℃以下，在最终轧制辊中设定为550℃以上。

另外，将最终轧制辊中的温度设定为550℃以上的理由是，在低于550℃的温度下，所得的盘条的损伤增多，不能将制造的导体作为制品进行操作。热轧加工时的温度优选在最初的轧制辊中控制为880℃以下的温度，在最终轧制辊中控制为550℃以上的温度，并且为尽可能低的温度。通过这样的温度设定，可以使导体的基体的硬度与高纯度铜(5N以上)的硬度接近。

优选在竖炉中溶解基础材的铜后，以还原状态在槽中流动。即，优选在还原气体(例如，CO)气氛下，在控制低浓度合金的硫浓度、钛浓度和氧浓度的同时进行铸造，并且通过对材料实施轧制加工，从而稳定地制造盘条。另外，铜氧化物混入和/或粒子尺寸大于规定尺寸会使制造的导体的品质降低。

如上所述，可以获得与韧铜(TPC)的导体相比更柔软的软质低浓度铜合金材料作为本实施方式的捻线中使用的导体的原料。

另外，也可以在软质低浓度铜合金材料的表面形成镀层。此外，软质低浓度铜合金材料的形状没有特别的限定，可以制成截面圆形形状、棒状或扁平导体状。

此外，本实施方式中，通过SCR连续铸造轧制法制作盘条并且利用热轧制作软质材，但也可以采用双辊式连续铸造轧制法或Properzi式连续铸造轧制法。

实施方式的效果

本实施方式的绝缘电线的生产性高，软化温度优异，此外，缆线完成时加工硬化少，柔软的挠性优异。此外，本实施方式的绝缘电线可以降低导体的退火工序中消耗的电力等能量费用、退火工序的设备费用、设备维护费用、退火工序花费的时间和人事费等。

实施例

以下，对作为本发明的缆线、绝缘电线的导体使用的捻线的实施例进行说明。

实施例1

首先，制作具有氧浓度7质量ppm～8质量ppm、硫浓度5质量ppm、钛浓度13质量ppm的φ8mm的铜线(盘条，加工度99.3%)。

接下来，对该盘条实施拉丝加工(加工度：89.4%)以制成最终线径(例如φ2.61mm)后，例如，制作7根加捻成的捻线，最终加工成规定的尺寸。接下来，放入至退火炉中，以规定的温度、时间制成软铜捻线后，用树脂进行被覆，形成绝缘体3(被覆工序)。

该退火工序通过例如在分批式的退火炉中在低温加热而进行。在退火时，对导体2施加退火温度(150℃～180℃)的热。

比较例1

比较例1的试样使用韧铜作为原材料，除此以外，与上述实施例同样地制造。

使用该实施例1的导体材料和比较例1的韧铜，将一直以来实施的从φ8.0mm拉丝而制成所期望的最终线径φ2.61mm的硬铜线利用通电退火炉进行退火，制成软铜线，使所得的线料捻合，制作捻线，将该捻线作为实施材1、比较材1，测定在各个热处理条件下热处理后的维氏硬度，将所得的结果示于图2中。

由图2可知，即使在热处理后，比较材1、实施材1的导体的维氏硬度与初始状态相比都没有显著的差别。

接下来，使用实施例1的导体材料和比较例1的韧铜，基于本发明的制造方法，将从φ8.0mm拉丝而制成所期望的最终线径φ2.61mm的硬铜线捻合成的捻线在各个热处理条件下进行热处理，制成实施材2、比较材2，然后测定维氏硬度，将所得的结果示于图3中。

如图3所示，可知关于使硬铜线捻合成的捻线进行退火而得的材料，对于比较材2，在150℃、1h时没有变化，只有通过180℃、1h的热处理维氏硬度才总算降低至86HV，但对于实施材2，在150℃、1h时维氏硬度为60HV，在180℃、1h时维氏硬度为61HV，成为充分地柔软的捻线。

此外，可知对于实施材2，在150℃、1h的较低温的退火条件下，与比较材2相比在软质特性的方面产生更显著的差异，在使硬铜线捻合后进行退火的情况下，产生特别显著的差异。

在以往的使软铜线捻合的工序中，由于捻合时的加工应变，有时捻线会变硬，但如本发明那样，通过使用添加了规定的添加元素的铜材料，使该硬铜线捻合后，将捻线进行退火，从而能够在软质的捻线的状态下被覆绝缘体。

接下来，通过挤出被覆护套5(例如乙烯基护套、聚乙烯护套、耐燃性聚乙烯护套)而制作缆线(绝缘缆线)1。

另外，本实施例的缆线的制造方法中，不限定于捻线单芯的绝缘缆线，可以为通过使多根绝缘电线捻合，然后挤出护套而制作的绝缘缆线。

实施例2

首先，到捻线的制造工序为止，与上述的实施例1是同样的。

接下来，一边使该捻线移动，一边通过管状炉中，进行退火，制作捻线，作为实施材4。

比较例的试样使用韧铜作为原材料，除此以外，与上述实施材4同样地制造，作为比较材4。

此外，对于实施例1的导体材料和比较例1的韧铜，将以往实施的从φ8.0mm拉丝而制成所期望的最终线径φ2.61mm的硬铜线利用通电退火炉进行退火，制成软铜线，将所得的线料捻合而制作捻线，将该捻线作为实施材3、比较材3，然后测定在各个热处理条件下热处理后的维氏硬度，将所得的结果示于图4中。

由图4可知，即使在热处理后比较材3、实施材3的导体的维氏硬度与初始状态相比也都没有显著的差别。

与此相对，关于实施材4、比较材4，如上所述，显示测定将从φ8.0mm拉丝而制成所期望的最终线径φ2.61mm的硬铜线捻合成的捻线进行热处理后的维氏硬度而得的结果。

如图5所示，可知关于使硬铜线捻合成的捻线进行退火而得的材料，对于比较材4，仅降低至76HV，但对于实施材4，降低至61HV，成为充分地柔软的导体。

在上述的实施例2中，也确认了与上述实施例1同样的效果，通过使用添加了规定的添加元素的铜材料，使该硬铜线捻合后，将捻线进行退火，从而能够通过该退火工序中的热处理使导体2有效地软化。

因此，即使在捻线工序中发生加工硬化，也可以实现与由韧铜构成的捻线相比具备软质性的捻线。

接下来，通过导体2来制作捻线，通过在捻线上挤出被覆树脂而制作绝缘电线4。接下来，通过在绝缘电线4上挤出被覆护套5而制作缆线1。

实施例3

［轻压缩镀锡捻线的实施例］

例如，记载0.26mm直径的37根轻压缩镀锡捻线的制造例。

关于直至φ8.0mm的制造，与实施例1、2同样地进行。

从φ8.0mm拉丝而制作所期望的最终线径0.9mm直径的材料，对该0.9mm直径的材料进行熔融镀锡，然后利用冷拉丝进行拉丝直至0.26mm直径。将所得的镀锡线料利用捻线机37根捻合后，实施将捻线截面形状整理成截面圆形的程度的轻度压缩加工。将其作为实施材6。

通常，通过以0.9mm直径进行熔融镀锡，然后利用冷拉丝而拉丝成0.26mm直径，使其通过通电退火炉，从而通过利用通电进行的电阻发热而进行退火，获得0.26mm直径的镀锡软铜线。将其制成捻线，将使用了与实施例1同样的原材料的捻线作为实施材5，将韧铜(TPC)作为原材料的捻线作为比较材5。

比较材6使用韧铜(TPC)作为原材料，除此以外，与实施材6同样地制造，准备出使0.26mm直径的镀锡软质铜线材37根捻合，实施了轻度压缩加工的材料。

图6为对将0.26mm直径的软质镀锡铜线37根制成捻线而得的比较材5和实施材5的通过通常工序制造成的材料在各温度热处理1小时后的横截面的维氏硬度试验结果进行比较而得的图。

比较材5为使由韧铜(TPC)构成的0.26mm直径的镀锡硬质铜线材37根捻合成的材料。

图7为对将0.26mm直径的镀锡硬质铜线37根制成捻线，实施了轻度的压缩加工后的比较材6和实施材6在各温度热处理1小时后的维氏硬度试验结果进行比较而得的图。

由图6可知，在以往的方法中，即使使用实施材5，维氏硬度也仅降低至85(HV)，但对于图7的将硬质铜线制成捻线而得的实施材6，在150℃、1h的热处理后维氏硬度降低至70(HV)，变软。

通过对该材料和捻线实施退火，可以使以往仅降低至85(HV)的捻线的维氏硬度降低至70(HV)。此外，在180℃、1h时，可以降低至66(HV)，即，能够制成柔软的捻线。

以上，根据上述的实施例1～3，在制作捻线时，即使由于加工应变而加工硬化，也可以在软质的捻线的状态下制成缆线，因此可以获得柔软的绝缘电线或缆线。如果与作为比较材的以往的将韧铜(TPC)作为原材料的捻线相比，特别是即使在使硬铜线捻合后在相同温度进行退火，也能够获得更柔软的捻线。

由此，可以减少电力费用。即不需要用于退火工序的大型退火装置。因此，能够采用低成本设备对导体2提供热，可以制作加工硬化的影响小的缆线1。

以上，说明了本发明的实施方式及其实施例，但上述所记载的实施方式和实施例不限定权利要求所涉及的发明。此外，应当注意，实施方式和实施例中所说明的特征的全部组合在用于解决发明的课题的手段中不一定是必须的。

符号说明

1缆线

2导体

3绝缘体

4绝缘电线

5护套。

Claims (5)

1.一种捻线的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

硬铜线制作工序，对低浓度铜合金线以成为最终线径的方式实施加工度50%以上的拉丝加工而制作硬铜线，所述低浓度铜合金线包含：含有不可避免的杂质的铜、超过2质量ppm的量的氧、和Mg、Zr、Nb、Ca、V、N、Mn、Ti、Cr中的至少一种添加元素；

捻线制作工序，通过准备多根该硬铜线，使它们捻合，来制作捻线；

预热工序，对所述捻线实施预热处理而使所述硬铜线变质成软铜线。

2.根据权利要求1所述的捻线的制造方法，所述添加元素为4质量ppm以上55质量ppm以下的钛，所述低浓度铜合金线还包含2质量ppm以上12质量ppm以下的硫、和超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧。

3.一种绝缘电线的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

硬铜线制作工序，对低浓度铜合金线以成为最终线径的方式实施加工度50%以上的拉丝加工而制作硬铜线，所述低浓度铜合金线包含：含有不可避免的杂质的铜、超过2质量ppm的量的氧、和Mg、Zr、Nb、Ca、V、N、Mn、Ti、Cr中的至少一种添加元素；

捻线制作工序，通过准备多根该硬铜线，使它们捻合，来制作捻线；

预热工序，对所述捻线实施预热处理而使所述硬铜线变质成软铜线；

被覆工序，在该捻线的外周被覆树脂。

4.根据权利要求3所述的绝缘电线的制造方法，所述添加元素为4质量ppm以上55质量ppm以下的钛，所述低浓度铜合金线还包含2质量ppm以上12质量ppm以下的硫、和超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧。

5.一种捻线，其特征在于，是通过权利要求1或2所述的捻线的制造方法而得到的。

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