CN103943164A - 软质低浓度铜合金绝缘捻线及线圈 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由具有高导电性、而且即使为软质材料也具有高抗拉强度、伸长率、且硬度小的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线及线圈。一种软质低浓度铜合金绝缘捻线，其为捻合多根在导体上形成有绝缘被覆层的绝缘线而形成的绝缘捻线，所述导体由软质低浓度铜合金线形成，所述软质低浓度铜合金线由包含从Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn以及Cr所组成的组中选择的添加元素、其余部分为铜的软质低浓度铜合金材料构成，从该软质低浓度铜合金线的表面向内部直到至少线径的20%深度的平均晶粒大小为20μm以下。

Description

软质低浓度铜合金绝缘捻线及线圈

技术领域

本发明涉及高频传输用的软质低浓度铜合金绝缘捻线，特别是涉及用作绞合线的软质低浓度铜合金绝缘捻线。

背景技术

随着近年来科学技术的发展，对电的要求也越来越高。此前即使在动力能源使用化石燃料的动力领域中，也一直推进电动化，特别是关于汽车也使用电动机的混合动力汽车、电动汽车的期待提高。使汽车电动化时，关于储存作为其能源的电的电池与对该电池供电的供电方法，现在也在推进技术的发展，将电缆与连接器连接的充电为现在主流，但将来考虑通过非接触供电来进行电力供给。

作为非接触供电的原理，有利用电磁感应原理、通过无线电波进行的能量发射和接收的原理的方式，利用电磁感应、电磁场共振的方式，但现在利用电磁感应的方式为主流。

在利用电磁感应、电磁场共振进行的非接触供电中需要线圈，该线圈通过流过高频来提高效率。为了提高输出功率，线圈必须流过大电流，但如果仅仅增粗导体直径，则使其为高频时，由于表皮效应导致仅导体表面附近流过电流，因此效率会降低。因此，采用通过将细径的线并列来增加表面积，从而高效地流过高频电流这样的方法。

因此，作为在线圈中使用的材质，通过制成使用了在由作为电导率高、容易处理的金属的铜、铝构成的细线上进行薄的绝缘被覆，进一步将其捻合的绞合线的线圈，从而制作效率良好的供电体。

因此，为了制造高效率的面向非接触供电的线圈，期望具有高电导率、容易细径化、而且柔软、强度高的材料。

作为其对策，例如在专利文献1中，记载了关于使用了中空导体的线圈用导体。另外，在专利文献2中，记载了关于使用了铝合金线的线圈用导体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-124129号公报

专利文献2：日本特开2011-162826号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，关于绞合线，认为有以下方面的问题。

绞合线与相同截面面积的单一导体相比，为在细线上进行绝缘被覆，进一步将它们捻合的结构，因此加工固化容易进行，用于清除它的热处理也必须在绝缘被膜的耐热温度以下进行，因此不能高温化，需要时间等，使工序更复杂化，容易长时间化。进一步认为由于形成线圈，那时的弯曲导致进一步加工固化。

在专利文献1中，记载了使用中空线，但本来就难以制作该中空线。

另外，如专利文献2所述，通过在导体中使用铝，能够确实地获得轻量化、容易弯曲。然而认为，由于为了得到相同电阻需要使体积变大，进一步在高频时容易受到表皮效应的影响，因此必须采取增大表面积，也就是说使并列连接的根数增多等对策，其结果是装置也会巨大化。

根据以上方面，本发明的目的在于提供一种由具有高导电性、而且即使为软质材料也具有高抗拉强度、伸长率、且硬度小的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线。

用于解决问题的方法

为了实现上述目的，本发明涉及一种软质低浓度铜合金绝缘捻线，其为捻合多根在导体上形成有绝缘被覆层的绝缘线而形成的绝缘捻线，上述导体由软质低浓度铜合金线形成，所述软质低浓度铜合金线由包含从Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn以及Cr所组成的组中选择的添加元素、其余部分为铜的软质低浓度铜合金材料构成，从该软质低浓度铜合金线的表面向内部直到至少线径的20%深度的平均晶粒大小为20μm以下。

上述软质低浓度铜合金材料优选含有超过2质量ppm量的氧，含有2质量ppm以上12质量ppm以下的硫。

优选上述软质低浓度铜合金材料的抗拉强度为210MPa以上，伸长率为15%以上以及维氏硬度为65Hv以下。

上述软质低浓度铜合金材料的电导率优选为98%IACS以上。上述软质低浓度铜合金材料优选包含4质量ppm～55质量ppm的Ti的上述添加元素和超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧。

优选捻合多根形成有绝缘被覆层的上述软质低浓度铜合金线，在其外周部进一步形成绝缘被覆层。

另外，本发明涉及一种使用上述的软质低浓度铜合金绝缘捻线而形成线圈状的线圈。

发明的效果

根据本发明，在由包含Ti等特定添加元素、其余部分为铜构成的软质低浓度铜合金材料中，由于晶体组织从表面到线径的20%深度的平均晶粒大小为20μm以下，因此，可以提供一种由通过表层的晶粒的微细化而具有高抗拉强度与伸长率、进一步可以兼顾电导率的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线，在面向高频的导体、电力传输用导体等各种各样的产品领域中发挥能够提供的优异效果。

附图说明

图1是表示本发明的软质铜合金绝缘捻线的一例的截面图。

图2是表示本发明的直径0.26mm的实施材料1的宽度方向的截面照片的图。

图3是表示直径0.26mm的比较材料1的宽度方向的截面照片的图。

图4是用于说明在本发明中直径0.26mm试样表层的平均晶粒大小的测定方法的图。

图5是表示本发明的直径0.26mm的实施材料2的宽度方向的截面照片的图。

图6是表示直径0.26mm的比较材料2的宽度方向的截面照片的图。

图7是表示本发明的实施材料3与比较材料3的伸长率与硬度的关系的图。

图8是表示本发明的实施材料3与比较材料3的抗拉强度与硬度的关系的图。

图9是表示本发明的直径0.05mm的实施材料3的宽度方向的截面照片的图。

图10是表示直径0.05mm的比较材料3的宽度方向的截面照片的图。

图11是在本发明中表层的平均晶粒大小的测定方法的概略图。

符号说明

1 导体

2 绝缘被覆层

3 软质低浓度铜合金线

10 软质低浓度铜合金绝缘捻线

具体实施方式

下面，说明本发明的实施方式，但下面所记载的实施方式不限定权利要求所涉及的发明。另外，以下实施方式中所说明的特征的全部组合并非用于解决发明问题所必须的方法，这一点应该注意。

本发明的软质低浓度铜合金绝缘捻线，如图1所示，对由将软质低浓度铜合金材料拉丝所得的软质低浓度铜合金线构成的导体1，实施以漆包等为代表的绝缘被覆层2而形成软质低浓度铜合金绝缘线3后，将数根软质低浓度铜合金绝缘线3捆扎捻合，从而构成软质低浓度铜合金绝缘捻线10。

另外，在该软质低浓度铜合金绝缘捻线10的外周，图中没有显示，可以进一步形成绝缘被覆层。

本发明的软质低浓度铜合金绝缘捻线10可以用作对降低由高频导致的表皮效应等有效的绞合线，也可以将其制成线圈状而形成面向非接触供电的线圈。

本发明为由包含从Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn以及Cr所组成的组中选择的添加元素，其余部分为铜的软质低浓度铜合金材料构成的软质低浓度铜合金线形成，从该软质低浓度铜合金线的表面向内部直到线径的20%的深度的平均晶粒大小为20μm以下的软质低浓度铜合金线，在该软质低浓度铜合金线上形成绝缘被覆层，将其数根捻合的软质低浓度铜合金绝缘捻线。

优选使晶体组织从其表面向内部直到线径的5～20%的深度的表层平均晶粒大小为5～15μm，其内部的平均晶粒大小为50～100μm。

在本发明中，优选由软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线含有超过2质量ppm量的氧，抗拉强度为210MPa以上，伸长率为15%以上以及维氏硬度为65Hv以下，电导率为98%IACS以上，特别是由包含4质量ppm～55质量ppm的Ti的添加元素、2质量ppm以上12质量ppm以下的硫以及超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧，其余部分为铜的软质低浓度铜合金材料构成。

（软质低浓度铜合金材料的构成）

（1）关于添加元素

本发明的软质低浓度铜合金材料由包含从Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn以及Cr所组成的组中选择的添加元素、其余部分为铜和不可避免的杂质构成。

作为添加元素，从Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn以及Cr所组成的组中选择的元素为与其它元素容易结合的活性元素，特别是由于容易与S（硫）结合而捕集S，从而可以使铜母材的基体高纯度化，可以含有1种或2种以上。另外，在合金中也可以含有对合金的性质不会造成不良影响的其它元素和不可避免的杂质。

进一步，在后述的优选实施方式中，氧含量优选为超过2质量ppm且30质量ppm以下，根据添加元素的添加量及S的含量，在具有合金性质的范围内，可以包含超过2质量ppm且400质量ppm以下。

（2）关于组成比率

作为添加元素，Ti、Ca、V、Ni、Mn以及Cr的1种或者2种以上的合计含量优选为4～55质量ppm、特别优选为10～20质量ppm，Mg的含量优选为2～30质量ppm，特别优选为5～10质量ppm，Zr、Nb的含量优选为8～100质量ppm，特别优选为20～40质量ppm。

另外，在后述的优选实施方式中，氧含量优选为超过2质量ppm且30质量ppm以下，特别优选为5～15质量ppm，根据添加元素的添加量及S的含量，在具有合金性质的范围内，可以包含超过2质量ppm且400质量ppm以下。

S的含量优选为2～12质量ppm，特别优选为3～8质量ppm。

本发明的软质低浓度铜合金材料优选构成为满足电导率98%IACS（国际标准软铜（International Anneld Copper Standard）以上、使电阻率1.7241×10^-8Ωm作为100%时的电导率），优选为100%IACS以上，更优选为102%IACS以上的软质型铜材。

本发明在得到电导率为98%IACS以上的软质铜材的情况下，使用具有在包含不可避免的杂质作为基础原材料的纯铜中，包含3～12质量ppm的硫、超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧、4～55质量ppm的钛的组合的软质低浓度铜合金材料，由该软质低浓度铜合金材料制造线材（盘条）。

这里，在得到电导率为100%IACS以上的软质铜材的情况下，优选在包含不可避免的杂质作为基础原材料的纯铜中，包含2～12质量ppm的硫、超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧、4～37质量ppm的钛的软质低浓度铜合金材料。

另外，电导率为102%IACS以上的软质低浓度铜合金材料，优选在包含不可避免的杂质作为基础原材料的纯铜中，包含3～12质量ppm的硫、超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧、4～25质量ppm的钛的组合。

通常在纯铜的工业制造中，由于在制造电解铜时硫进入铜中，因此难以使硫在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，以所谓的低氧铜（LOC）作为对象。

在氧浓度比2质量ppm低的情况下，由于难以使铜导体的硬度降低，因此控制氧浓度为超过2质量ppm的量。另外，在氧浓度高的情况下，由于在热轧工序中在铜导体的表面容易产生损伤，因此控制在30质量ppm以下。

（3）关于晶体组织

由本发明的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线，晶体组织从线表面向铜导体的内部直到线径的20%的深度的平均晶粒大小为20μm以下。优选使从其表面向内部相对于线径5～20%表层的平均晶粒大小为5～15μm，其内部的平均晶粒大小为50～100μm。

这是因为，晶体微细，特别是在表层存在微细的晶体，因此可以期望提高材料的抗拉强度、伸长率。作为其理由，认为晶体粒径越微细，则由于拉伸变形而在晶界附近引入的局部应变越小，有助于缓和晶界应力集中，与此相伴，使晶界应力集中降低而抑制晶界破坏。

另外，在本发明中，晶体组织从软质低浓度铜合金线的表面向其内部直到线径的20%的深度的平均晶粒大小为20μm以下，只要具有本发明效果，不排除在超过线径的20%深度更靠近线材中心部的区域中存在微细晶体层的形态。

（4）关于分散的物质

分散在软质低浓度铜合金材料内的分散粒子的大小优选小，另外，优选在软质低浓度铜合金材料内分散大量分散粒子。其理由是因为分散粒子具有作为硫析出位点的功能，还因为作为析出位点要求尺寸小、数量多。

具体地说，由软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线所含的硫，特别是添加元素的钛，作为TiO、TiO₂、TiS或者具有Ti-O-S键的化合物或者TiO、TiO₂、TiS或者具有Ti-O-S键的化合物的凝聚物而被包含，其余部分的Ti及S作为固溶物而被包含。另外，关于其他添加元素也与钛一样。

分散粒子的形成以及硫在分散粒子中的析出使铜母材的基体的纯度提高，有助于电导率的提高、材料硬度的降低。

（5）关于软质低浓度铜合金材料的硬度、伸长率以及抗拉强度

在本发明的软质低浓度铜合金材料中，要求抗拉强度与伸长率的平衡优异。作为其理由是因为，例如在伸长率的值相同的导体的情况下，通过提高抗拉强度，可以将由形成捻线时的弯曲、扭转等应力附加导致的断线的产生抑制为低。

另外，本发明的软质低浓度铜合金材料，期望具有与实施了退火处理的无氧铜线相同或者其以上的伸长率，而且抗拉强度的值具有与无氧铜线相比高2MPa以上的值。

（软质低浓度铜合金绝缘捻线的制造方法）

由本发明的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线的制造方法如下所述。

作为例子，对添加元素选择了Ti的情况进行说明。

首先，准备包含作为由软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线的原料的Ti的软质低浓度铜合金材料（原料准备工序）。接着，将该软质低浓度铜合金材料在1100℃以上1320℃以下的熔铜温度形成熔液（熔液制造工序）。接着，由熔液制作线材（线材制作工序）。接下来，在880℃以下550℃以上的温度对线材实施热轧（热轧工序）。进一步，对经过热轧工序的线材实施拉丝加工以及热处理（拉丝加工、热处理工序）。作为热处理方法，可以应用使用了管式炉的移动退火、利用电阻发热的通电退火等。此外，也可以间歇式退火。由此，制造本发明的软质低浓度铜合金材料。

另外，在由软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线的制造中，使用包含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以下的氧以及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。

为了实现铜导体的硬度降低及铜导体的电导率的提高，本发明人对以下的两种对策进行了研究。并且，通过在铜线材的制造中并用以下两种对策，可以得到由本发明的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线。

首先，第1对策为在氧浓度超过2质量ppm量的纯铜中添加了钛（Ti）的状态下制作铜的熔液。认为在该铜熔液中，形成了TiS与钛氧化物（例如TiO₂）以及Ti-O-S粒子。

其次，第2对策中，以通过在铜中引入转位而使硫（S）的析出变得容易为目的，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（也就是950℃～600℃）更低的温度（880℃～550℃）。通过这样的温度设定，可以在转位上析出S、或者以钛的氧化物（例如TiO₂）为核而析出S。

通过以上的第1对策以及第2对策，使铜所含的硫结晶的同时析出，因此在冷拉丝加工后可以得到具有期望的软质特性和期望的电导率的铜线材。

由本发明的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线，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，在铸锭棒的加工度为90%（30mm）～99.8%（5mm）下制作线材。作为一例，采用在加工度99.3%下制造φ8mm的线材的条件。

熔解炉内的熔铜温度优选控制在1100℃以上1320℃以下。如果熔铜的温度高则有气孔增多，产生损伤的同时粒子尺寸也变大的倾向，因此控制在1320℃以下。另外，将熔铜的温度控制在1100℃以上的理由：虽然铜容易成块，不能稳定制造是理由，但熔铜温度期望为尽可能低的温度。

关于热轧加工的温度，优选将最初轧辊的温度控制在880℃以下的同时，将最终轧辊的温度控制在550℃以上。

这些铸造条件与通常的纯铜的制造条件不同，目的是进一步减小作为熔铜中的硫结晶以及热轧中的硫析出的驱动力的固溶极限。

另外，关于通常的热轧加工中的温度，在最初的轧辊中为950℃以下，在最终轧辊中为600℃以上，但为了进一步减小固溶极限，在本发明中，期望将最初的轧辊设定在880℃以下，最终轧辊设定在550℃以上。

另外，将最终轧辊中的温度设定在550℃以上的理由是因为，在小于550℃的温度得到的线材的损伤增多，无法将制造的铜导体用作产品。热轧加工中的温度，优选在将最初的轧辊控制在880℃以下的温度、最终轧辊控制在550℃以上的温度的同时为尽可能低的温度。通过这样的温度设定，可以实现由软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线的基体的纯度提高、电导率的提高、硬度的降低。

基础材料的纯铜，优选在竖炉中熔解后，在还原状态下流过流槽。即，优选在还原气体（例如CO气体）气氛下，一边控制低浓度合金的硫浓度、钛浓度以及氧浓度一边进行铸造的同时，对材料实施轧制加工，从而稳定地制造线材。另外，混入铜氧化物、和/或粒子尺寸比规定尺寸更大，则会使制造的铜导体的品质降低。

由上，可以得到伸长率特性、抗拉强度、维氏硬度的平衡良好的软质低浓度铜合金材料作为由本发明的软质低浓度铜合金线形成的软质低浓度铜合金绝缘捻线的原料。

另外，在本发明中，通过SCR连续铸造轧制法制作线材的同时，可以通过热轧制作软质材料，但也可以采用双辊式连续铸造轧制法或者普罗佩兹式连续铸造轧制法。

（关于绝缘被覆层）

通过上述的构成、制造方法形成软质低浓度铜合金线后，通过拉丝操作形成细线。线径由流过的电流、频率、捻合性等决定，大概在50μm至1mm的范围。如果比此更细，则由于截面面积所占的绝缘被覆层的比例增加因此流过的电流会变少。另外，由于在制造上、品质管理上的难易度增加、成本增高，因此不能用于工业中。另外认为，如果变粗则捻合时会遭受由扭曲引起的大负荷，制成产品时难以处理。进一步，流过高频电流时，由于频率越高则由表皮效应导致仅在表面流过电流，因此产生导体的使用效率变差这样的问题。

作为绝缘被覆层的材料，可以根据目的、期望的绝缘性能使用以往公知的材料，没有限制。例如有缩甲醛漆包线、聚氨酯漆包线、聚酯漆包线、聚酯酰亚胺漆包线、聚酰胺酰亚胺漆包线、聚酰亚胺漆包线等，另外，也可以为包含2种以上结构的复合涂层漆包线。进一步，也可以在绝缘被覆层的更外周部上涂布自融合性的涂料、具有自润滑性的涂料。

作为绝缘被覆层的制造方法，可以应用以往公知的方法，可以采取如下方法：将线浸渍在涂料中，使相对于线径具有适当间隙的模具通过从而使规定厚度的涂料附着，通过进行干燥、烘烤来粘合。另外，也可以应用通过将涂料与导体同时挤出而施予绝缘被覆层的方法。

（关于捻线的制造方法）

通过捻合多根上述的软质低浓度铜合金绝缘线，从而形成本发明的软质低浓度铜合金绝缘捻线。捻合的根数没有限制，但从容易制造考虑，多数为例如图1所示的7根捻合、19根捻合这样的形状。

捻合的方法也可以使用公知的方法进行，可以使用市售的捻线机。另外，也可以通过将捻线彼此进一步捻合而形成软质低浓度铜合金绝缘捻线。

由于在进一步捻合时导体进行加工固化，因此在捻线形成后，在绝缘被覆层不受到影响的范围内也可以实施热处理。由于在本发明中的软质低浓度铜合金绝缘捻线所使用的软质低浓度铜合金材料与以往的导体相比在低温下能够软化，因此即使不使用极度高耐热的涂料也能够进行软质化。

实施例

[实施例1]

（关于0.26mm直径的软质低浓度铜合金线）

作为实验材料，制作在低氧铜（氧浓度7质量ppm～8质量ppm、硫浓度5质量ppm）中含有钛浓度13质量ppm的φ8mm的铜线（线材、加工度99.3%）。φ8mm的铜线为通过SCR连续铸造轧制法（South Continuous Rod System）、实施热轧加工所制作的线。关于Ti，在还原气体气氛下将用竖炉熔解的铜熔液流过流槽，将流过流槽的铜熔液导入相同还原气体气氛的铸造锅中，在该铸造锅中添加Ti后，通过喷嘴使用在铸造轮与环形带之间形成的铸模制作铸锭棒。对该铸锭棒进行热轧加工而制作φ8mm的铜线。

接着，作为实施材料1，对上述实验材料实施冷拉丝加工，拉丝至φ2.6mm后，实施临时通电退火。之后进一步拉丝至φ0.9mm后，通过通电退火实施再次退火，制作φ0.26mm的铜线。通过对该线在退火温度600℃进行1小时的退火而得到实施材料1。

另外，作为比较材料1，对无氧铜的φ8mm的铜线实施上述的冷拉丝加工，拉丝至φ2.6mm后，实施临时通电退火。之后进一步拉丝至φ0.9mm后，通过通电退火实施再次退火，制作φ0.26mm的铜线。通过对该线在退火温度600℃进行1小时的退火而得到比较材料1。

首先对这些线进行晶体结构的评价。

图2是表示实施材料1的宽度方向的截面组织的截面照片的图。图3是表示比较材料1的宽度方向的截面组织的截面照片的图。

如图2及图3所示，比较材料1的晶体结构，从表面部至中央部整体大小相等的晶粒均匀排列，与之相对，实施材料1的晶体结构，整体晶粒的大小零散，值得一提的是，在线的截面方向的表面附近薄地形成的层中的晶粒尺寸与内部的晶粒尺寸相比变得极小。

发明人等认为在比较材料1中没有形成的表层出现的微细晶粒层有助于实施材料1的抗拉强度及伸长率特性的提高。

这可理解为，通常情况下，如果在退火温度600℃进行1小时的退火处理，则可像比较材料1那样通过再结晶而形成均匀粗大化的晶粒，但认为在实施材料1的情况下，即使在退火温度600℃进行1小时的退火处理，由于在其表层残留微细晶粒层，因此，虽然是软质铜材料，但也可以得到实现后述铜导体的良好抗拉强度、伸长率特性的软质低浓度铜合金材料。

然后，以图2及图3所示的晶体结构的截面照片为基础，测定实施材料1及比较材料1的表层的平均晶粒尺寸。

这里，关于表层的平均晶粒尺寸的测定方法，如图4所示，测定从0.26mm直径的直径方向截面的表面沿深度方向以10μm间隔直到50μm（线径的约20%）深度区域的长度1mm线上的范围内的晶粒尺寸，将各个实测值的平均值作为表层的平均晶粒尺寸。

测定的结果是，比较材料1表层的平均晶粒尺寸为50μm，与此相对，实施材料1表层的平均晶粒尺寸为10μm，在这点上大大不同。可认为：通过使表层的平均晶粒尺寸变细，能够实现后述铜导体的良好抗拉强度、伸长率特性。

[实施例2]

（关于0.26mm直径的软质低浓度铜合金线在退火温度400℃的晶体结构）

图5是表示实施材料2的试样的宽度方向的截面组织的照片的图，图6是表示比较材料2的宽度方向的截面组织的照片的图。

作为实施材料2，将实施材料1最后的退火温度从600℃变化为400℃。关于比较材料2，将比较材料1最后的退火温度从600℃变化为400℃。

如图5及图6所示可知，比较材料2的晶体结构，从表面部向中央部整体大小相等的晶粒均匀排列。与此相对，实施材料2的晶体结构在表层与内部的晶粒大小有差别，与表层的晶粒尺寸相比内部的晶粒尺寸变得极大。

对铜进行退火而使晶体组织再结晶时，实施材料2容易进行再结晶化而使内部的晶粒大大地生长。

接着，将实施材料2及比较材料2的电导率示于表1中。

[表1]

试样	软质材料电导率（%IACS）
		实施材料2	102.4
比较材料2	101.8

如表1所示，实施材料2的电导率（102.4%IACS）与比较材料2的电导率（101.8%IACS）相比更大，用作绞合线的情况下也能够充分满足。

[实施例3]

（关于0.05mm直径的软质低浓度铜合金线）

制作φ0.9mm尺寸的铜线之前的操作与上述的软质低浓度铜合金材料的实施材料1同样。通过将其拉丝至φ0.05mm而得到实施材料3。

将从φ0.9mm拉丝至φ0.05mm的软质低浓度铜合金材料通过管式炉实施400℃～600℃×0.8～4.8秒的移动退火而制成实施材料3的材料。作为比较，将φ0.05mm的无氧铜（99.99%以上、OFC）也在同样的加工热处理条件下制作而制成比较材料3的材料。

测定这些材料的机械特性（抗拉强度、伸长率）、硬度、晶粒尺寸。关于表层的平均晶粒尺寸，测定从0.05mm直径的宽度方向截面的表面向深度方向10μm深度区域的长度0.025mm范围内的晶粒尺寸。

（铜导体的软质特性以及伸长率、抗拉强度）

图7及图8是对使用无氧铜线的比较材料3与由在无氧铜中含有13质量ppm的Ti的软质低浓度铜合金线制作的实施材料3，从φ0.9mm（退火材料）进行拉丝加工至φ0.05mm，通过管式炉进行移动退火（温度300℃～600℃、时间0.8～4.8秒）后，测定截面硬度（Hv）以及机械特性（抗拉强度、伸长率）的结果。

截面硬度，通过对埋入树脂中的φ0.05mm铜导体的横截面进行抛光，测定铜导体中央部的维氏硬度来评价。测定数n=5，求出其平均值。

抗拉强度和伸长率的测定，通过在标记距离100mm、拉伸速度20mm/min的条件下对φ0.05mm铜导体进行拉伸试验来评价。材料断裂时的最大拉伸应力为抗拉强度，将材料断裂时的最大变形量（应变）作为伸长率。

如图7所示可知，在大致相同伸长率下进行比较的情况下，实施材料3的抗拉强度比比较材料3大15MPa以上。在与无氧铜的比较中，由于不使伸长率降低即可提高抗拉强度，因此，例如实施材料3的铜导体与使用无氧铜的比较材料3的导体相比，可以减少应力附加导致的断线产生。

表2是表示在图7所示的评价结果中，提取在实施材料3与比较材料3中硬度大致相等条件的数据进行比较的结果。表2的上层表示将实施材料3从φ0.9mm（退火材料）进行拉丝加工至φ0.05mm，在管式炉中进行400℃×1.2秒移动退火时的机械特性以及硬度。该表2的下层表示将比较材料3从φ0.9mm（退火材料）进行拉丝加工至φ0.05mm，在管式炉中进行600℃×2.4秒移动退火时的机械特性以及硬度。

[表3]

试样	抗拉强度（MPa）	伸长率（%）	维氏硬度（Hv）
				实施材料3	213	18	53
比较材料3	211	13	61

如表2所示可知，即使为相同硬度的材料，实施材料3的伸长率也比比较材料3高7%以上，另外，虽然为相同硬度，但与无氧铜相比，抗拉强度高。

接着，根据图8可知，在大致相同抗拉强度下进行比较的情况下，实施材料3的硬度比比较材料3小10Hv左右。可知：由于不使抗拉强度降低即可减小硬度，因此成为柔软的线。

表3表示提取在实施材料3与比较材料3中抗拉强度大致相等条件的数据进行比较的结果。表3的上层表示将实施材料3从φ0.9mm（退火材料）进行拉丝加工至φ0.05mm，在管式炉中进行500℃×4.8秒移动退火时的机械特性以及硬度。该表3的下层表示将比较材料3从φ0.9mm（退火材料）进行拉丝加工至φ0.05mm，在管式炉中进行600℃×2.4秒移动退火时的机械特性以及硬度。

[表2]

试样	抗拉强度（MPa）	伸长率（%）	维氏硬度（Hv）
				实施材料3	279	20	61
比较材料3	211	13	61

如表3所示可知，即使为相同抗拉强度的材料，实施材料3的伸长率也比比较材料3高5%，因此可形成可靠性、操作性优异的线。

这里所谓的可靠性是指相对于捻合时线的断裂、回弹的耐性。另外，所谓操作性是指制成绞合线时的配线性、进一步形成线圈时的卷绕容易性。

抗拉强度、伸长率、硬度的平衡，根据产品所要求的规格多少有点不同，作为一例，根据本发明，在重视抗拉强度的情况下，能够供给抗拉强度270MPa以上、伸长率7%以上、硬度65Hv以下的导体，如果进一步附加硬度小，则能够供给210MPa～小于270MPa、伸长率15%以上、且硬度63Hv以下的导体。

本发明的实施材料3、比较材料3从φ0.05mm的退火通过管式炉实施移动退火（温度300℃～600℃、时间0.8～4.8秒），但由于即使为通电退火，在同样地得到相同伸长率时抗拉强度高，另外，在相同抗拉强度时维氏硬度变小，因此不管退火的方法如何，作为材料的特性，实施材料与比较材料相比，作为用于绞合线的导体都具有优异的特性。

（关于0.05mm直径的软质低浓度铜合金线的晶体结构）

图9表示实施材料3的宽度方向的截面组织，图10表示比较材料3的宽度方向的截面组织。

可知：比较材料3的晶体结构，从表面部向中央部整体大小相等的晶粒均匀排列。另一方面，实施材料3的晶体结构晶粒的大小整体零散，在试样的截面方向的表面附近薄地形成的层中的晶粒尺寸与内部的晶粒尺寸相比变得极小。

本发明人等认为在比较材料3中没有形成的表层中出现的微细晶粒层，有助于使实施材料3具有软质特性、而且兼具抗拉强度及伸长率特性。

可理解为，通常如果以软质化为目的进行热处理，则像比较材料3那样通过再结晶而形成均匀粗大化的晶粒。然而，在实施材料3中，即使实施内部形成粗大晶粒的退火处理，在表层也残留微细晶粒层。因此认为：在实施材料3中，虽然是软质铜材料，但得到了抗拉强度与伸长率优异的软质低浓度铜合金材料。

另外，以图9及图10所示的晶体结构的截面照片为基础，测定实施材料3及比较材料3的试样表层的平均晶粒尺寸。

图11表示表层的平均晶粒尺寸的测定方法的概略。如图11所示，测定从0.05mm直径的宽度方向截面的表面向深度方向以5μm间隔直至10μm的深度位置的长度0.25mm的线上的范围内的晶粒尺寸。然后，由各测定值（实测值）求出平均值，将该平均值作为平均晶粒尺寸。

关于测定结果，比较材料3的表层的平均晶粒尺寸为22μm，与此相对，实施材料3的表层的平均晶粒尺寸为7μm及15μm，不相同。作为使表层的平均晶粒尺寸变细的一个理由，认为得到了高的抗拉强度与伸长率。另外，如果晶粒尺寸大则沿着晶界龟裂发展。然而，由于晶粒尺寸小时龟裂的发展方向变化，因此可抑制发展。由此可认为实施材料3的疲劳特性比比较材料3优异。所谓疲劳特性是表示受到反复应力时，材料直到破裂的应力负荷循环数或者时间。

为了实现本实施例的效果，作为表层的平均晶粒尺寸优选为15μm以下。

以上本实施方式的软质低浓度铜合金线，在由包含Ti等、其余部分为铜构成的软质低浓度铜合金材料中，晶体组织从表面直到相对于线径最大20%的深度的表层的平均晶粒尺寸为20μm以下，因此可以兼顾高的抗拉强度与伸长率，同时得到高的电导率，因此可以提高产品的可靠性。

另外，与添加的Ti同样，由于在从由Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn以及Cr所组成的组中选择的添加元素中捕集作为杂质的硫（S），因此作为基体的铜母相高纯度化，原料的软质特性提高。

进一步，由于本实施方式的软质低浓度铜合金材料不需要铜的高纯度化（99.999质量%）处理，通过廉价的连续铸造轧制法就可以实现高的电导率，因此可以低成本化。

（关于绝缘捻线）

使用与制作实施材料1和2相同的材料、工序，制作导体直径为φ0.26mm的软质低浓度铜合金线。对该线进一步进行退火温度400℃的退火后，涂布、烘烤涂装20μm的聚酰胺酰亚胺树脂涂料作为绝缘被覆而形成绝缘层。准备7根该线，使用捻线机按照捻间距为20mm的方式进行同心捻合而得到绞合线、实施材料4。作为比较材料，准备将韧铜作为导体，其它工序相同而形成的比较材料4。

特性评价为通过绞合线的外观观察及对各芯线分解后的维氏硬度评价来进行。将作为外观观察结果的有无损伤、维氏硬度归纳在表4中。

[表4]

试样	外观	维氏硬度（Hv）
			实施材料4	无问题	61
比较材料4	无问题	105

如表4所示显示：从外观看，实施材料4、比较材料4均无变化，即使是实施材料作为漆包线也没有问题。芯线的维氏硬度在实施材料4中为61Hv，在比较材料4中为105Hv，可知在实施材料4中大幅度变软。发现相对于实施材料1至3所示的芯线有些上升，这是在绝缘皮膜涂布、捻合、另外测定时卸下芯线时的加工固化导致的。因此可以说，本发明的绝缘捻线具有相对于比较材料的本质的优势性，因此用作绞合线时也为可靠性、操作性优异的线。

Claims (7)

1.一种软质低浓度铜合金绝缘捻线，其特征在于，为捻合多根在导体上形成有绝缘被覆层的绝缘线而形成的绝缘捻线，所述导体由软质低浓度铜合金线形成，所述软质低浓度铜合金线由包含从Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn以及Cr所组成的组中选择的添加元素，其余部分为铜的软质低浓度铜合金材料构成，从该软质低浓度铜合金线的表面向内部直到至少线径的20%深度的平均晶粒大小为20μm以下。

2.根据权利要求1所述的软质低浓度铜合金绝缘捻线，其特征在于，所述软质低浓度铜合金材料含有超过2质量ppm量的氧，含有2质量ppm以上12质量ppm以下的硫。

3.根据权利要求1或2所述的软质低浓度铜合金绝缘捻线，其特征在于，所述软质低浓度铜合金材料的抗拉强度为210MPa以上、伸长率为15%以上以及维氏硬度为65Hv以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的软质低浓度铜合金绝缘捻线，其特征在于，所述软质低浓度铜合金材料的电导率为98%IACS以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的软质低浓度铜合金绝缘捻线，其特征在于，所述软质低浓度铜合金材料包含4质量ppm～55质量ppm的Ti的所述添加元素和超过2质量ppm且30质量ppm以下的氧。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的软质低浓度铜合金绝缘捻线，其特征在于，捻合了多根形成有绝缘被覆层的所述软质低浓度铜合金线，在其外周部进一步形成绝缘被覆层。

7.一种线圈，其特征在于，使用权利要求1～6中任一项所述的软质低浓度铜合金绝缘捻线而形成线圈状。