CN103154296A - 金属材料的制造方法和金属材料 - Google Patents

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Abstract

使经过了最终的塑性加工的银线升温至700℃以上且低于熔点的处理温度(T1)。然后，将银线维持在700℃以上且低于熔点的处理温度(T1)，并且进行3次以上的如下的气氛交换：将银线的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气形成混合气氛。然后，用升温工序的时间和加热维持工序的时间的总时间的2倍以上的时间将银线缓慢冷却。由此，能够形成使银线的组织整体粗化的再结晶晶粒，该再结晶晶粒的晶界填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。其结果，能够对银线赋予高的导电效率。

Description

金属材料的制造方法和金属材料
技术领域
本发明涉及金属材料及其制造方法，尤其涉及用于电力传输电缆、音频设备·电子设备间或其组成部件间的配线材料、焊线（bonding wire）等的银材料、铜材料和铝材料。
背景技术
作为用于连接构成音响设备、视频设备的电子部件的配线材料，广泛使用无氧铜（OFC）、含银无氧铜、含锆无氧铜等。已知这些配线材料与通常的铜线相比导电效率较高，但已知由于其具有微细的晶体结构，因此存在于电子传导的方向的晶粒界面、硫化物或金属间化合物等杂质对导电效率造成不良影响。认为这是因为，晶粒界面及聚积于此的杂质导致电阻上升或作为具有微小容量的电容器发挥作用而引入电容。
为了改良这一点，专利文献1中公开的技术在通过热处理使OFC的晶粒粗化之后，进行拉丝，使晶粒沿长度方向取向。但是，该技术通过使晶粒巨大化而减少晶粒界面的数量，在利用拉丝这一塑性加工的金属材料的制造过程中，好不容易粗化了的晶粒由于外部应力而破坏，打乱晶体结构，产生原子空位、位错等晶格缺陷。而且，留下了其与杂质同样地起到导致电阻的上升、电容形成等作用的问题。
原本，通常通过轧制等塑性加工而变形的金属发生加工应变，晶体中产生晶格畸变、缺陷等。专利文献2中公开的技术希望消除该问题，着眼于金属材料的制造过程的改良。
专利文献2公开了如下的技术：将具有OFC的单晶组织或长度方向的单向凝固组织的线棒状铸锭或对其略微施加利用拉丝等的塑性加工而得到的物质作为信号传输用铜线，其电导率设为IACS（International Anneld Copper Standard）100%以上或拉伸强度设为20kg/mm2以下，从而制造的金属材料具有极优异的信号传输特性。
一直以来，加工时产生的上述晶格缺陷导致信号传输特性降低，因此该技术改善了这一点。对于单向凝固组织，防止电子迁移的晶界少，铸造时氧气、氢气及其它杂质从凝固界面排出到金属熔液中，由此导致的缺陷不易发生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60-3808号公报
专利文献2：日本特开昭63-174217号公报
发明内容
发明要解决的问题
从微观来看，多晶结构的金属材料由于大量的晶粒界面的存在，导电时的损耗是不可避免的。专利文献2的技术通过使用具有单晶组织或长度方向的单向凝固组织的线棒状铸锭或对其略微施加利用拉丝等的塑性加工而得到的信号传输用铜线来提高信号传输特性。但是，为了得到具有单晶组织和单向凝固组织的棒状铸锭，需要利用加热铸模连续铸造法、切克劳斯基法（Czochralski method）等的非常繁杂的金属凝固控制管理工序和非常多的时间，因此，存在花费巨大的成本、规定时间内的大量生产非常困难的缺点。
因此，存在材料昂贵且只能得到少量的致命的问题，妨碍了工业上的利用。另外，利用该方法时，形成大直径的线材更加花费时间，片状材料、带状材料的制造必然极困难。
本发明是鉴于上述问题而成的，目的在于，提供批量生产性优异且具有高导电效率的金属材料及其制造方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的第一实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，具备：升温工序，使经过了最终的塑性加工的银材料在真空或氦气气氛中升温至700℃以上且低于熔点；加热工序，将前述银材料维持在700℃以上且低于熔点；以及，冷却工序，将前述银材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，前述加热工序期间的一部分在混合气氛中进行前述银材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的。
另外，第二实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，在第一实施方式的金属材料的制造方法中，在前述加热工序中重复3次以上的如下的气氛交换：将前述银材料的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气形成前述混合气氛。
另外，第三实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，在第一或第二实施方式的金属材料的制造方法中，前述冷却工序的时间为前述升温工序的时间和前述加热工序的时间的总时间的2倍以上。
另外，第四实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，具备：升温工序，使经过了最终的塑性加工的铜材料在真空或氦气气氛中升温至800℃以上且低于熔点；加热工序，将前述铜材料维持在800℃以上且低于熔点；以及，冷却工序，将前述铜材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，前述加热工序期间的一部分在混合气氛中进行前述铜材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的。
另外，第五实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，在第四实施方式的金属材料的制造方法中，在前述加热工序中重复3次以上的如下的气氛交换：将前述铜材料的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气形成前述混合气氛。
另外，第六实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，在第四或第五实施方式的金属材料的制造方法中，前述冷却工序的时间为前述升温工序的时间和前述加热工序的时间的总时间的2倍以上。
另外，第七实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，具备：升温工序，使经过了最终的塑性加工的铝材料在真空或氦气气氛中升温至500℃以上且低于熔点；加热工序，将前述铝材料维持在500℃以上且低于熔点；以及，冷却工序，将前述铝材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，前述加热工序期间的一部分在混合气氛中进行前述铝材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的。
另外，第八实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，在第七实施方式的金属材料的制造方法中，在前述加热工序中重复3次以上的如下的气氛交换：将前述铝材料的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气形成前述混合气氛。
另外，第九实施方式的金属材料的制造方法的特征在于，在第七或第八实施方式的金属材料的制造方法中，前述冷却工序的时间为前述升温工序的时间和前述加热工序的时间的总时间的2倍以上。
另外，第十实施方式的金属材料的特征在于，其通过第一～第三实施方式中的任一项的金属材料的制造方法在银材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。
另外，第十一实施方式的金属材料的特征在于，其通过第四～第六实施方式中的任一项的金属材料的制造方法在铜材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。
另外，第十二实施方式的金属材料的特征在于，其通过第七～第九实施方式中的任一项的金属材料的制造方法在铝材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。
发明的效果
根据第一～第三实施方式的金属材料的制造方法，由于具备：升温工序，使经过了最终的塑性加工的银材料在真空或氦气气氛中升温至700℃以上且低于熔点；加热工序，将该银材料维持在700℃以上且低于熔点；以及，冷却工序，将该银材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，加热工序期间的一部分在混合气氛中进行银材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的，因此，能够形成使银材料的组织整体粗化了的再结晶晶粒，在该再结晶晶粒的晶界填充有氦分子和氢分子中的至少任一者，能够对银材料赋予高的导电效率。另外，能够通过一次热处理处理相当量的银材料，因而批量生产性也优异。
根据第四～第六实施方式的金属材料的制造方法，由于具备：升温工序，使经过了最终的塑性加工的铜材料在真空或氦气气氛中升温至800℃以上且低于熔点；加热工序，将该铜材料维持在800℃以上且低于熔点；以及，冷却工序，将该铜材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，加热工序期间的一部分在混合气氛中进行铜材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的，因此，能够形成使铜材料的组织整体粗化了的再结晶晶粒，在该再结晶晶粒的晶界填充有氦分子和氢分子中的至少任一者，能够对铜材料赋予高的导电效率。另外，能够通过一次热处理处理相当量的铜材料，因而批量生产性也优异。
根据第七～第九实施方式的金属材料的制造方法，由于具备：升温工序，使经过了最终的塑性加工的铝材料在真空或氦气气氛中升温至500℃以上且低于熔点；加热工序，将该铝材料维持在500℃以上且低于熔点；以及，冷却工序，将该铝材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，加热工序期间的一部分在混合气氛中进行铝材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的，因此，能够形成使铝材料的组织整体粗化了的再结晶晶粒，在该再结晶晶粒的晶界填充有氦分子和氢分子中的至少任一者，能够对铝材料赋予高的导电效率。另外，能够通过一次热处理处理相当量的铝材料，因而批量生产性也优异。
根据第十实施方式的金属材料，在银材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者，因而具有高的导电效率。
根据第十一实施方式的金属材料，在铜材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者，因而具有高的导电效率。
根据第十二实施方式的金属材料，在铝材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者，因而具有高的导电效率。
附图说明
图1是示出本发明的金属材料的制造方法中使用的真空炉的结构的图。
图2是示出图1的真空炉的热处理过程的流程图。
图3是示出图1的真空炉的热处理过程的流程图。
图4是示出热处理空间的温度变化的图。
图5是示出进行最终的塑性加工后的金属材料的晶体组织的图。
图6是示出冷却工序结束后的金属材料的晶体组织的图。
图7是将图6的晶粒界面附近扩大而得到的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是示出本发明的金属材料的制造方法中使用的真空炉1的结构的图。真空炉1是在真空气氛或规定的气体气氛中进行试样的热处理的加热炉。真空炉1是在壳体10的内侧设置电炉11而构成的。在电炉11的侧壁设有发热体12，该发热体12包围出的空间作为热处理空间15。对于热处理空间15，可以介由省略图示的开关门进行试样的容纳和取出。在本实施方式中，在将线状的金属材料（线材）缠绕于可耐受高温的石英管25的状态下容纳于热处理空间15。
发热体12介由电线与电源13连接。发热体12接受来自电源13的供电而发热，使热处理空间15升温。电源13对发热体12供给的电量通过控制部90进行控制。
真空炉1设有用于对热处理空间15进行气体供给的进气口30和用于从热处理空间15进行排气的排气口40。进气口30介由进气配管31与氦供给装置32和氢供给装置34连通连接。即，进气配管31的前端侧与进气口30连接，并且基端侧分叉为两股，一股与氦供给装置32连接，另一股与氢供给装置34连接。此外，在进气配管31的分叉点与氦供给装置32之间插入氦阀门33，在该分叉点与氢供给装置34之间插入氢阀门35。
氦供给装置32和氢供给装置34例如分别由氦气（He）和氢气（H2）的储气罐构成，进给氦气和氢气。通过打开氦阀门33，氦气从进气口30被供给至热处理空间15。另外，通过打开氢阀门35，氢气从进气口30被供给至热处理空间15。通过打开这两个阀门，也可以将氦气和氢气的混合气体供给至热处理空间15。此外，也可以使氦阀门33和氢阀门35的开闭通过控制部90来控制。
另一方面，排气口40介由排气配管41与真空泵45连通连接。在从排气口40至真空泵45的排气配管41的路径途中插入排气阀门46。通过使真空泵45工作并打开排气阀门46，能够从排气口40排出热处理空间15内的气氛。另外，不从进气口30进气而使真空泵45工作并从排气口40排气，能够使热处理空间15内形成真空气氛。此外，作为真空泵45，例如可以使用旋转泵。
热处理空间15内的气压利用压力传感器51测量。另外，热处理空间15内的温度利用温度传感器52测量。利用压力传感器51和温度传感器52测得的热处理空间15内的压力和温度被传输至控制部90。
控制部90控制设于真空炉1的上述各种操作机构。作为控制部90的硬件的构成与通常的计算机相同。即，控制部90是具备以下的部件等而构成的：CPU，其进行各种运算处理；ROM，其为记忆基本程序的读取专用的存储器；RAM，其为记忆各种信息的自由读写的存储器；以及，磁盘，其记忆控制用软件、数据等。控制部90的CPU通过运行规定的处理程序来进行真空炉1的处理。具体而言，控制部90利用压力传感器51和温度传感器52监视热处理空间15的状态，并且根据它们的测量结果控制电源13的供电量、氦阀门33、氢阀门35和排气阀门46的开闭等。
接着，对具有上述构成的真空炉1的热处理过程进行说明。图2和图3是示出真空炉1的热处理过程的流程图。此处，作为处理对象的金属材料是线状的银材料（以下称为“银线”）。银（Ag）是具有FCC结构（面心立方结构）的贵金属，其导电率比铜（Cu）高。作为银原材料的纯度，优选为4N以上（99.99%以上）。
在本实施方式中，首先，对银材料进行最终的塑性加工（步骤S1）。具体而言，对银原材料（例如银的棒状材料）进行拉拔加工而得到规定直径的银线。拉拔加工是将银原材料通过具有该规定直径的模具孔的模具并拉伸而制成银线20的加工。步骤S1的加工是最终的塑性加工，因而在其之后不进行塑性加工。即，在步骤S1的阶段对银材料进行塑性加工至其成为最终产品的形状。此外，步骤S1中的塑性加工不限定于拉拔加工，根据最终产品的形状，也可以是锻造、挤出、轧制等其它的加工。
塑性加工是伴随着塑性变形的加工，因而晶体组织也受到变形，并且引入大量晶格缺陷。图5是示出进行最终的塑性加工后的银线20的晶体组织的图。晶粒沿拉拔加工的方向展开，并且各晶粒的内部也导入了大量晶格缺陷。这种塑性加工后的银线20由于导入了大量的晶格缺陷（空位、晶格间原子、位错、堆垛层错、晶粒界面等），因而，与原本的银原材料相比，导电效率降低。
将实施了这种最终的塑性加工的银线20缠绕于石英管25而得到的物体放置于真空炉1的热处理空间15（步骤S2）。将银线20放置到炉内之后，关闭图示省略的开关门，使热处理空间15形成密闭空间。然后，将热处理空间15置换为氦气气氛（步骤S3）。具体而言，使真空泵45工作并打开排气阀门46而使热处理空间15暂时形成真空气氛之后，关闭排气阀门46并打开氦阀门33，对热处理空间15供给氦气。在热处理空间15成为规定压力时关闭氦阀门33。
接着，开始从电源13向发热体12供电，使热处理空间15升温（步骤S4）。图4是示出热处理空间15的温度变化的图。在时刻t1开始向发热体12通电时，热处理空间15的温度上升，最终在时刻t2达到目标处理温度T1。此处，处理银线20时的处理温度T1为700℃以上且低于熔点。处理温度T1为700℃以上，因而大大超过银的再结晶温度（200℃以下）。另外，纯银的熔点为961℃，但即使只含有少量氧及其它的杂质的银线20的熔点也与其不同。目标处理温度T1低于银线20的熔点，但不一定低于纯银的熔点。此外，银线20的熔点可以由杂质的种类和含量来求出，也可以预先进行加热试验来求出。
热处理空间15的升温时，预先在控制部90设定从目标处理温度T1和从时刻t1至时刻t2的升温时间。控制部90根据温度传感器52的测量结果控制从电源13向发热体12的供电量，以使在时刻t2热处理空间15的温度达到处理温度T1。利用控制部90的热处理空间15的温度控制通过PID（比例-积分-微分(Proportional,Integral,Derivative)）控制进行。
通过热处理空间15的温度上升，经过了最终的塑性加工的银线20在氦气气氛中升温至700℃以上且低于熔点的处理温度T1。由于氦气为非活性，因而能够防止升温中银线20的表面发生化学反应。此外，在从时刻t1至时刻t2的升温工序中，也可以将银线20在真空气氛中升温至700℃以上且低于熔点的处理温度T1。
热处理空间15的温度达到处理温度T1的时刻t2以后，控制部90以热处理空间15的温度维持处理温度T1的方式控制电源13的供电量（步骤S5）。即，控制部90以温度传感器52的测量结果大致维持处理温度T1的方式控制从电源13向发热体12的供电量。此外，在从时刻t2至时刻t3的加热工序中，将热处理空间15的温度维持在处理温度T1，并且重复使银线20的周围形成真空气氛和使其为氦气-氢气混合气氛的气氛交换。以下，继续对该气氛交换处理进行说明。
首先，将变量N设定为0（步骤S6）。该变量N是表示气氛交换的次数的计数变量，保持在控制部90的存储器内。接着，打开氢阀门35，对热处理空间15供给氢气（步骤S7）。氢气的供给为少量就足够，因而在打开后的短时间内关闭氢阀门35。
在时刻t2以后，银线20维持在700℃以上且低于熔点的处理温度T1。该处理温度T1大大超过银的再结晶温度，因而，从升温工序（时刻t1～时刻t2）起经过加热工序（时刻t2～时刻t3），再结晶在银线20内的组织进行。即，由因步骤S1的最终的塑性加工而引入了大量晶格缺陷的晶粒产生并生长新的无畸变的晶粒（再结晶晶粒）。再结晶晶粒的生长水平主要依赖于处理温度T1，处理温度T1越高，再结晶晶粒越粗化。
在时刻t2以后的加热工序中，再结晶·晶粒生长在银线20的内部组织进行，同时对热处理空间15导入氢气，使银线20的周围形成氢气和氦气的混合气氛。氢气是用作还原剂的还原性气体，因而，通过在加热至处理温度T1的银线20的周围导入氢气而发生还原反应。即，残留在银线20中的氧气（O2）等杂质被氢气还原，以水分（水蒸气）等的形式从银线20排出到热处理空间15。
接着，进行步骤S8，判断计数变量N是否成为预先设定的设定数以上。该设定数是进行气氛交换的次数，预先设定并设定于控制部90即可（本实施方式设定为10次）。计数变量N不足规定的设定数时，进行步骤S9，将计数变量N的值以1递增。然后，在仍关闭氦阀门33和氢阀门35的状态下，使真空泵45工作并打开排气阀门46，对热处理空间15进行真空排气（步骤S10）。真空排气进行至利用压力传感器51测得的热处理空间15内的压力达到规定的真空度。由此，热处理空间15内的气氛被排出到真空炉1的外部，使银材料20的周围形成真空气氛，由上述还原反应生成的水蒸气等也与热处理空间15内的气氛一起被排出。
在热处理空间15内的压力达到规定的真空度时关闭排气阀门46，停止真空排气，打开氦阀门33，对热处理空间15供给氦气（步骤S11）。在利用压力传感器51测得的热处理空间15内的压力恢复至规定压力时关闭氦阀门33。通过对热处理空间15内供给新的氦气，热处理空间15的温度瞬间地降至处理温度T1以下，在短时间内再次升温至处理温度T1。
热处理空间15的温度再次升温至处理温度T1时，再次返回步骤S7，打开氢阀门35，对热处理空间15供给氢气。与上述同样，在打开后短时间内关闭氢阀门35。通过在银线20的周围导入新的氢气，仍残留在银线20中的氧气等杂质被还原，被排出到热处理空间15。之后，重复步骤S7～步骤S11的过程，直至计数变量N成为预先设定的设定数（此处为10）以上。即，仅以预先设定的气氛交换次数重复如下的气氛交换：使银线20的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气，形成它们的混合气氛。
由此，在时刻t2～时刻t3的加热工序中，将银线20维持在700℃以上且低于熔点的处理温度T1，促进再结晶·晶粒生长，并且，在该加热工序的一部分中，在氦气中混合有氢气的混合气氛中进行银线20的加热。对于该加热工序的热处理空间15的气氛，更详细而言，重复进行10次如下的气氛交换：使银线20的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气，形成混合气氛。由此，能够使无畸变的再结晶晶粒粗化，减少晶粒界面，将在该晶粒界面不均匀分布的氧气等杂质通过利用氢气的还原而去除。
在步骤S8中，计数变量N成为规定的设定数以上时，结束加热工序，进行步骤S12，将热处理空间15置换为氦气气氛。具体而言，与步骤S3同样，使真空泵45工作并打开排气阀门46，使热处理空间15暂时形成真空气氛，然后，关闭排气阀门46，并打开氦阀门33，对热处理空间15供给氦气。在热处理空间15成为规定压力时关闭氦阀门33。
结束加热工序时，将热处理空间15置换为氦气气氛，并且在时刻t3减少来自电源13的供电量，缓慢降低发热体12的输出（步骤S13）。在时刻t3减少来自电源13的供电量时，热处理空间15的温度缓慢降低，最终在时刻t4降温至常温（RT）。从该时刻t3至时刻t4为冷却工序，通过热处理空间15的温度缓慢降低，使银线20缓慢冷却。
冷却工序的时间（即，从时刻t3至时刻t4的时间）设为升温工序的时间和加热工序的时间的总时间（即，从时刻t1至时刻t3的时间）的2倍以上。热处理空间15的冷却时，将从时刻t3至时刻t4的冷却时间预先设定于控制部90。控制部90根据温度传感器52的测量结果控制从电源13向发热体12的供电量，以使热处理空间15的温度在时刻t4降温至常温。此外，在从时刻t3至时刻t4的冷却工序中，也可以使银线20在真空气氛中降温至常温。
热处理空间15的温度降温至常温的时刻t4以后，打开图示省略的开关门，开放热处理空间15，将缠绕有银线20的石英管25从真空炉1取出（步骤S14）。然后，从石英管25将银线20拆下，直接作为最终产品。由此，真空炉1的热处理过程完成。
在本实施方式中，在从时刻t2至时刻t3的加热工序中，将银线20维持在700℃以上且低于熔点的处理温度T1，促进再结晶·晶粒生长，并且，在该加热工序的一部分中，在氦气中混合有氢气的混合气氛中进行银线20的加热。通过将银线20加热至大大超过再结晶温度的700℃以上且低于熔点的处理温度T1，无畸变的再结晶晶粒粗化，作为组织整体的晶粒界面变少。另外，再结晶晶粒中也不存在空位、位错等晶格缺陷。
银线20的组织整体转化成再结晶晶粒时，主要的晶格缺陷仅为晶粒界面，氧气等杂质不均匀分布于该晶粒界面。本实施方式由于在氦气中混合有氢气的混合气氛中进行银线20的加热，因此，不均匀分布于再结晶后的晶粒界面的氧气等杂质被氢气还原而被去除，同时氦分子和氢分子中的至少任一者进入该晶粒界面。
图6是示出冷却工序结束后的银线20的晶体组织的图。另外，图7是将图6的晶粒界面GB的附近扩大而得到的图。与图5对比，明显可以看出，通过将经过了最终的塑性加工的银线20维持在700℃以上且低于熔点，组织整体成为再结晶组织。而且，不均匀分布于作为邻接的再结晶晶粒的边界的晶粒界面GB的氧气等杂质被氢气还原而被去除，形成填充有氦分子和氢分子中的至少任一者来代替这种杂质的组织。
在具有这种晶体组织的银线20中，组织整体成为无缺陷的再结晶晶粒，因此，导电率提高。另外，由于再结晶晶粒粗化，因此，作为组织整体的晶粒界面少，通过这一点，导电率也提高。进而，处理后的银线20的唯一缺陷即晶粒界面填充有分子量小的氦分子和氢分子中的至少任一者，由此能够大大降低晶粒界面对导电率的影响。其结果，能够对银线20赋予高的导电效率。
另外，根据本发明的制造方法，通过将相当量的银材料容纳于真空炉1并进行一次热处理，能够进行批量生产。例如，通过将几十米以上的银线20缠绕于石英管25并放置到真空炉1，能够通过一次热处理大量制造作为最终产品的银线20。即，本发明的制造方法的批量生产性也优异。
通过将这种银线20用作电子部件的配线材料、或与接地部位连接，导电效率提高，因而不对该电子部件的工作造成负担。因此，故障的发生概率也降低。
另外，通过将导电效率优异的银线20用作半导体芯片的焊线，能够发挥该半导体芯片的原本的处理能力，对提高利用其的计算机的处理能力也作出贡献。
另外，通过使用银线20作为电力传输电缆，损耗、不期望的电磁波辐射也显著降低，能够对包括能量问题在内的各种领域的环境问题也作出贡献。
进而，也可以包覆银线20而制作银线圈及利用其的发电机。制作银线圈时，需要将线状的银材料的表面用搪瓷、乙烯基树脂等包覆，通常的银材料无法进行这些包覆。其理由是因为，对于通常银材料而言，其表面与搪瓷反应而生成硫化物，导致导电特性、物理强度降低。乙烯基树脂的情况也是同样，产生硫化氢气体等并与表面反应。本发明的银线20的耐腐蚀性强，即对化学物质的耐受性强，因而即使用搪瓷、乙烯基树脂包覆，特性也不会降低。因此，能够制作银线圈。通过这些的实现，能够以极高的效率获取能量，结果能够确保对环境友好的能量源。
也可以将银线20作为高性能的电接点（electric contact）来利用。通常的电接点发生迁移（migration，由于配线中的金属原子与流过其的电子进行碰撞等而原子稍稍移动的现象），引起接点不良。然而，本发明的银线20由于耐腐蚀性高且不易发生迁移，因而能够实现高性能的电接点。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明在不超出其主旨的范围内，能够进行除上述以外的各种变更。例如，在上述实施方式中，通过最终的塑性加工（步骤S1）制成银线20，但不限定于此，最终的塑性加工后的形状也可以为片状材料、带状材料、管材料等，还可以是复杂的形状。即，只要是将通过最终的塑性加工制成最终产品的形状的银材料利用本发明的制造方法进行处理的方式即可。
另外，在上述实施方式中，使热处理空间15形成真空气氛之后，重复进行了10次的形成氦气和氢气的混合气氛的气氛交换，但这种气氛交换重复进行至少3次即可。重复进行3次以上的气氛交换时，能够将不均匀分布于晶粒界面的氧气等杂质通过利用氢气的还原而去除。不过，为了使氦分子或氢分子确实地进入晶粒界面，气氛交换的次数越多越优选。
另外，也可以将经过了最终的塑性加工的铜材料（Cu）代替银材料利用本发明的制造方法进行处理。即使在铜材料的情况下，真空炉1的构成也完全相同。处理铜材料时的处理温度T1为800℃以上且低于熔点。处理温度T1为800℃以上，因此大大超过铜的再结晶温度（200℃～250℃）。将铜材料维持在800℃以上且低于熔点的处理温度T1，促进再结晶·晶粒生长，同时重复进行3次以上的与上述实施方式同样的气氛交换。另外，冷却工序的时间设为升温工序的时间和加热工序的时间的总时间的2倍以上。制造方法的其余事项与上述实施方式同样。
即使如此，也能够形成使铜材料的组织整体粗化了的再结晶晶粒，在该再结晶晶粒的晶界填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。由此，通过与银材料同样的作用，能够对铜材料赋予高的导电效率。
另外，也可以将经过了最终的塑性加工的铝材料（Al）代替银材料利用本发明的制造方法进行处理。即使在铝材料的情况下，真空炉1的构成也完全相同。处理铝材料时的处理温度T1为500℃以上且低于熔点。处理温度T1为500℃以上，因此大大超过铝的再结晶温度（150℃～240℃）。将铝材料维持在500℃以上且低于熔点的处理温度T1，促进再结晶·晶粒生长，同时重复进行3次以上的与上述实施方式同样的气氛交换。另外，冷却工序的时间设为升温工序的时间和加热工序的时间的总时间的2倍以上。制造方法的其余事项与上述实施方式同样。
即使如此，也能够形成使铝材料的组织整体粗化了的再结晶晶粒，在该再结晶晶粒的晶界填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。由此，通过与银材料同样的作用，能够对铝材料赋予高的导电效率。
另外，在上述实施方式中，通过控制部90的控制进行热处理空间15的气氛交换，但其也可以是工作人员通过手动开闭阀门来进行。
另外，也可以使用其它的非活性气体例如氩气来代替氦气。进而，也可以使用含有氢的气体来代替氢气。
进而，真空炉1的构成不限定于图1，例如，也可以增加对发热体12的背面侧施加强电场的机构。
产业上的可利用性
本发明的金属材料可以用于抗静电单元、印刷电路板、电容器、通信装置用天线、半导体芯片的焊线、引线框、汽车的电源系统配线材料、太阳能发电的引线、避雷针、医疗设备配线材料、其它感知电子的传感原材料、以及电接点、连接器等广泛的领域中。
附图标记说明
1     真空炉
12    发热体
13    电源
15    热处理空间
20    银线
25    石英管
30    进气口
32    氦供给装置
33    氦阀门
34    氢供给装置
35    氢阀门
40    排气口
45    排气泵
46    排气阀门
51    压力传感器
52    温度传感器
90    控制部
GB    晶粒界面

Claims (12)

1.一种金属材料的制造方法，其特征在于，具备：
升温工序，使经过了最终的塑性加工的银材料在真空或氦气气氛中升温至700℃以上且低于熔点；
加热工序，将所述银材料维持在700℃以上且低于熔点；和
冷却工序，将所述银材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，
所述加热工序期间的一部分在混合气氛中进行所述银材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的。
2.根据权利要求1所述的金属材料的制造方法，其特征在于，在所述加热工序中重复3次以上的如下的气氛交换：将所述银材料的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气形成所述混合气氛。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的金属材料的制造方法，其特征在于，所述冷却工序的时间为所述升温工序的时间和所述加热工序的时间的总时间的2倍以上。
4.一种金属材料的制造方法，其特征在于，具备：
升温工序，使经过了最终的塑性加工的铜材料在真空或氦气气氛中升温至800℃以上且低于熔点；
加热工序，将所述铜材料维持在800℃以上且低于熔点；和
冷却工序，将所述铜材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，
所述加热工序期间的一部分在混合气氛中进行所述铜材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的。
5.根据权利要求4所述的金属材料的制造方法，其特征在于，在所述加热工序中重复3次以上的如下的气氛交换：将所述铜材料的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气形成所述混合气氛。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的金属材料的制造方法，其特征在于，所述冷却工序的时间为所述升温工序的时间和所述加热工序的时间的总时间的2倍以上。
7.一种金属材料的制造方法，其特征在于，具备：
升温工序，使经过了最终的塑性加工的铝材料在真空或氦气气氛中升温至500℃以上且低于熔点；
加热工序，将所述铝材料维持在500℃以上且低于熔点；和
冷却工序，将所述铝材料在真空或氦气气氛中冷却至常温，
所述加热工序期间的一部分在混合气氛中进行所述铝材料的加热，所述混合气氛是在氦气中混合氢气而成的。
8.根据权利要求7所述的金属材料的制造方法，其特征在于，在所述加热工序中重复3次以上的如下的气氛交换：将所述铝材料的周围通过排气形成真空气氛之后，供给氦气和氢气形成所述混合气氛。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的金属材料的制造方法，其特征在于，所述冷却工序的时间为所述升温工序的时间和所述加热工序的时间的总时间的2倍以上。
10.一种金属材料，其特征在于，其通过权利要求1～权利要求3中的任一项所述的金属材料的制造方法在银材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。
11.一种金属材料，其特征在于，其通过权利要求4～权利要求6中的任一项所述的金属材料的制造方法在铜材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一种。
12.一种金属材料，其特征在于，其通过权利要求7～权利要求9中的任一项所述的金属材料的制造方法在铝材料的晶粒界面填充有氦分子和氢分子中的至少任一者。
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