CN106048267B - 合金元素添加材以及铜合金材的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供合金元素添加材，该合金元素添加材用于在铜合金材的制造中添加合金元素，且难以氧化并且容易熔融于铜熔液。该合金元素添加材用于在铜合金材的制造中向含有铜的母材熔融而得到的铜熔液添加合金元素，其具备含有合金元素的线状或者板状的芯材、和含有铜且覆盖芯材的外周的外层材，分别构成外层材以及芯材的铜以及合金元素的重量比是在铜和合金元素的相图中在铜的熔点以下的范围成为液相的范围内的重量比。

Description

合金元素添加材以及铜合金材的制造方法

技术领域

本发明涉及合金元素添加材以及铜合金材的制造方法。

背景技术

缆线的导体、电子设备的端子等使用了铜材料。作为该铜材料，除了纯铜以外，也根据各产品所要求的特性(导电性、强度等)使用添加了合金元素(铜以外的其他金属元素)并使其合金化的铜合金材。

纯铜以及铜合金材由各种铸造方法制造，在制造铜线等长条产品时，通过用例如普罗珀泽铝线连续铸造轧制(Properzi)方式、哈兹里特(Hazelett)方式、或者SCR(Southwire Continuous Rod System)方式连续铸造而制造。具体而言，首先，通过加热使含有铜的母材熔融来形成铜熔液。接着，向铜熔液添加合金元素并使其熔融。此时，以例如粉末状、粒子状、块状、板状、线状等形状连续或者断续地添加含有合金元素的材料。而且，在添加合金元素后，通过铸造含有合金元素的铜熔液，来得到含有规定的合金元素的铜合金材。

作为合金元素，使用了例如Sn、Mg、Al、Ni、Si、Mn、Ti等各种金属元素。在合金元素中，例如Sn等与铜相比难以氧化并且熔点较低的合金元素容易熔融于铜熔液，但在除此以外的合金元素中存在如下的问题。即，例如Mg等比铜容易氧化的合金元素在向铜熔液添加之前氧化而形成氧化物，所以存在不仅难以熔融于铜熔液，还将氧作为杂质混入铜熔液中的可能性。另外，例如Mn、Ni等熔点比铜高的合金元素在向铜熔液添加时不熔融而残留，从而有可能不固溶于最终得到的铜合金材而作为异物残留。另外，例如Ti等与铜相比容易氧化并且熔点较高的合金元素显著地产生如上所述的问题。

因此，作为添加比铜容易氧化的合金元素的方法，提出了将由规定的合金元素构成的粉体封入难以氧化的金属容器来添加到铜熔液的方法(例如，参照专利文献1)、对由预定合金元素构成的棒状材的表面实施镀铜后向铜熔液添加的方法(例如，参照专利文献2)等。另一方面，作为添加熔点比铜高的合金元素的方法，提出了通过电弧放电使由预定合金元素构成的材料熔融或者半熔融后再向铜熔液添加的方法(例如，参照专利文献3)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-179926号公报

专利文献2：日本特公昭49-7776号公报

专利文献3：日本特开2002-86251号公报

然而，专利文献1以及2的技术虽然能够抑制合金元素的氧化，但是难以抑制与铜相比难以氧化并且熔点较高的Ti等合金元素的不完全熔化。另外，专利文献3的技术虽然能够通过电弧放电使高熔点的合金元素熔融于铜熔液，但因为需要电弧放电，所以存在工序、设备增加这样的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供使用于在铜合金材的制造中添加合金元素，且难以氧化并且容易熔融于铜熔液的合金元素添加材、以及使用合金元素添加材来制造铜合金材的铜合金材的制造方法。

根据本发明的一方式，提供了一种合金元素添加材，其用于在铜合金材的制造中向使含有铜的母材熔融而得到的铜熔液添加合金元素，该合金元素添加材具备：含有合金元素的线状或者板状的芯材；以及含有铜且覆盖上述芯材的外周的外层材，分别构成上述外层材以及上述芯材的铜以及合金元素的重量比是在铜和合金元素的相图中在铜的熔点以下的范围成为液相的范围内的重量比。

根据本发明的另一方式，提供了一种铜合金材的制造方法，其是含有合金元素的铜合金材的制造方法，该铜合金材的制造方法具有：准备工序，其准备含有铜的条材和含有合金元素的线材；包覆工序，其通过沿着上述条材的长度方向纵向添加上述线材，一边在长度方向上搬运上述条材和上述线材，一边以包裹上述线材的方式将上述条材在宽度方向上卷弯，将卷弯得到的上述条材的接缝接合，来形成上述线材被上述条材包裹的复合线材；拉丝工序，其通过对上述复合线材进行拉丝来形成合金元素添加材，该合金元素添加材具备含有合金元素的线状的芯材、和含有铜且覆盖上述芯材的外周的外层材，分别构成上述外层材以及上述芯材的铜以及合金元素的重量比是在铜与合金元素的相图中在铜的熔点以下的范围成为液相的范围内的重量比；熔融工序，其与上述准备工序、上述包覆工序以及上述拉丝工序并行地使含有铜的母材熔融来形成铜熔液；以及添加工序，其向上述铜熔液添加合金元素添加材。

发明效果

根据本发明，提供了用于在铜合金材的制造中添加合金元素，且难以氧化并且容易熔融于铜熔液的合金元素添加材、以及使用该合金元素添加材而制造出的铜合金材。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的合金元素添加材的剖视图。

图2是用于对本发明的一实施方式的合金元素添加材的制造方法进行说明的概略图。

图3是Cu-Ti的二元相图。

图4是Cu-Zr的二元相图。

图5是Cu-Be的二元相图。

图6是Cu-Mn的二元相图。

图7是Cu-Si的二元相图。

图8是Cu-Y的二元相图。

图9A是对复合线材的形成进行说明图。

图9B是对复合线材的形成进行说明图。

图10是本发明的其他的实施方式的合金元素添加材的剖视图。

图中：10—合金元素添加材，11—芯材，12—外层材，20—复合线材，21—线材，22—条材。

具体实施方式

本发明者首先对于抑制用于向铜合金材添加的合金元素的氧化的方法进行了研究。作为该方法，考虑有如以往那样通过镀铜来用铜包覆合金元素的表面即可。然而，在实施镀铜的情况下，因为能够实施镀铜的合金元素的种类有限，所以难以对添加于铜合金材的各种合金元素应用镀铜。

因此，本发明者对于代替镀铜的方法进行研究，着眼于形成为用铜包覆合金元素的复合线的方法。复合线通过将用铜包覆含有合金元素的线材而得到的复合线材拉丝而形成，具备含有合金元素的线状的芯材和由铜构成的外层材而构成。在复合线中，能够通过拉丝将芯材和外层材紧贴，所以不会如镀铜那样限定用于芯材的合金元素的类型，能够将铜包覆在含有各种合金元素的材料。

另外，本发明者用各种类型的合金元素制成复合线，调查了其熔融时的温度后，确认了不管合金元素的种类，复合线在比铜以及合金元素各自的熔点低的温度开始熔融。例如，确认了在使铜包覆由Ti作为合金元素构成的芯材而得到的复合线中，尽管铜的熔点是1084℃，Ti熔点是1670℃，也在比它们的熔点低的900℃左右的温度开始熔融，确认了在制造铜合金材时的铜熔液的一般温度(例如1100～1150℃左右)中不会不完全熔化而熔融。根据该情况，发现了即使是熔点比铜高的合金元素，也能够通过构成为复合线，使其在比铜以及合金元素的熔点低的温度熔融。并且，也发现了能够通过在复合线中变更铜和合金元素的重量比，来调整复合线的熔点。

这样，通过使用用铜包覆合金元素的复合线作为合金元素添加材，能够将比铜容易氧化的合金元素、比铜高熔点的合金元素等各种合金元素不氧化并且也完全熔化地添加至铜熔液。

另外，根据本发明者的研究，发现了合金元素添加材不仅是上述复合线的形态，即使是通过以用一对铜板夹持含有合金元素的板材的方式重叠并压延而得到的3层构造的复合板的形态也得到相同的效果。

本发明是基于上述知识而完成的。

<本发明的一实施方式>

以下，使用附图对本发明的一实施方式进行说明。在本实施方式中，对使用比铜容易氧化并且熔点比铜高的Ti作为合金元素的情况进行说明。图1是本发明的一实施方式的合金元素添加材的剖视图。图2是用于对本发明的一实施方式的合金元素添加材的制造方法进行说明的概略图。图3是Cu-Ti的二元相图。

(1)合金元素添加材

本发明的一实施方式的合金元素添加材10(以下，也仅称为添加材10)使用于在制造铜合金材时向含有铜(Cu)的母材熔融而得到的铜熔液添加Ti。添加材10是通过组合含有Ti的材料和含有Cu的材料并拉丝而得到的线状的复合线，如图1所示，具备含有Ti的线状的芯材11、和含有Cu且包覆芯材11的外层材12。

芯材11是剖面为大致圆形的线状部件，由含有Ti的材料形成。

外层材12被设置为由含有Cu的材料形成，且包覆剖面为大致圆形的芯材11的整周。外层材12通过与芯材11在新生面彼此接触而紧贴。所谓新生面，详细将在后面描述，但是指通过制造添加材10时的拉丝工序，位于芯材11以及外层材12的各个的表面的氧化被膜等被破坏而露出的不含有氧化物等的面。外层材12通过包覆芯材11的表面来抑制芯材11的氧化。

如上所述，添加材10由含有Ti的芯材11和含有Cu的外层材12紧贴而构成，从而能够与Cu-Ti合金相同地，在比Cu以及Ti各自的熔点低的温度熔融。添加材10的熔点如图3所示的Cu-Ti的二元相图那样，根据Cu和Ti的组成比(重量比)变化。在本实施方式中，从抑制添加材10的不完全熔化的观点来看，添加材10构成为在铸造时的铜熔液的温度以下熔融。换句话说，添加材10中的芯材11和外层材12构成为，构成各个的Cu以及Ti的重量比是在Cu-Ti的二元相图中在铜熔液的温度以下成为液相的范围内的重量比。

若具体地进行说明，则如图3所示，纯Ti的熔点比Cu高，但若在纯Ti上包覆Cu来构成为添加材10，并增加Cu的重量比，则熔点逐渐降低。而且，若Cu的重量比为40重量％以上(Ti的重量比为60重量％以下)，则在Cu的熔点(1083℃)以下的范围成为液相，进行熔融。根据该情况，为了使含有Ti作为合金元素的添加材10在Cu的熔点以下的范围熔融，而可以将芯材11的径、外层材12的厚度调整为Cu的重量比是40重量％以上，并且Ti的重量比是60重量％以下。另一方面，若Cu的重量比超过90重量％，则Cu相对于Ti大幅度地增加，所以添加材10的熔点接近Cu的熔点，变得难以熔融。因此，从使添加材10稳定地熔融的观点来看，优选Cu的重量比为90重量％以下，并且Ti的重量比为10重量％以上。因此，为了使添加材10在铜熔液的温度以下熔融，而优选以Cu和Ti的重量比为40：60～90：10的方式构成芯材11以及外层材12。

在添加材10中，芯材11的径以及外层材12的厚度是构成芯材11的合金元素(Ti)和构成外层材12的Cu的重量比成为上述范围那样的值即可。若外层材12的厚度过薄，则有可能在欲将添加材10添加到铜熔液时仅外层材12熔融。在该情况下，不仅芯材11露出并氧化，还有可能无法充分得到由使外层材12紧贴而带来的添加材10的熔点降低这样的效果。因此，优选外层材12的厚度是0.2mm以上。另一方面，虽然对于外层材12的厚度，没有特别的上限，但从添加材的操作性的观点来看优选是5mm以下。优选芯材11的径例如是0.2mm以上5mm以下。

另外，优选外层材12被设置为在与芯材11之间不形成由构成外层材12的Cu和构成芯材11的合金元素(Ti)构成的金属间化合物。这是因为虽然通过形成金属间化合物而提高了外层材12和芯材11的紧贴性，但是金属间化合物存在熔点较高的倾向，所以在使添加材10熔融时有可能不完全熔化。

另外，优选添加材10构成为在芯材11与外层材12之间不存在氧化被膜。通过不存在氧化被膜，能够在将添加材10添加到铜熔液时，抑制添加材10的不完全熔化、抑制氧混入铜熔液。

(2)合金元素添加材的制造方法

接下来，使用图2对上述添加材10的制造方法进行说明。本实施方式的添加材10的制造方法具有准备工序、包覆工序、以及拉丝工序。

(准备工序)

首先，准备在添加材10中成为芯材11的含有合金元素(Ti)的剖面是大致圆形的线材21、和成为外层材12的含有Cu的条材22。此时，线材21的径、条材22的厚度被设定为在最终得到的添加材10中Cu和Ti的重量比为预定的值。

(包覆工序)

接着，如图2所示，沿着条材22的长度方向纵向添加线材21，将该条材22与线材21一起在条材22的长度方向上搬运。将线材21以及条材22导入成形机51，在成形机51中将条材22逐渐在宽度方向上卷弯，形成为筒状。条材22被形成为筒状从而线材21被条材22包裹。之后，在成形机51中，将卷成圆形的条材22的接缝通过例如用激光等焊接来接合。由此，形成线材21被条材22包裹的复合线材20。

(拉丝工序)

接着，如图2所示，将所得到的复合线材20导入拉丝模52。复合线材20在拉丝模52中被拉伸，以剖面积变小的方式被加工。此时，构成复合线材20的线材21以及条材22被相互挤压，从而形成于其接触面的氧化被膜由于压力被破坏，而形成了不含有氧的新生面。通过新生面的形成，线材21和条材22在新生面彼此接触而紧贴。而且，通过复合线材20被拉伸，从而最终得到如图1所示那样的具备含有合金元素(Ti)的线状的芯材11和含有铜且包覆紧贴芯材11的外周的外层材12的线状的添加材10。

在拉丝工序中，优选在减面率20％以上99.99％以下的范围内对复合线材20进行拉丝。通过以这样的减面率进行拉丝，从而能够抑制在芯材11与外层材12之间形成由构成芯材11的合金元素和构成外层材12的Cu构成的金属间化合物。所谓减面率表示将复合线材拉丝时的剖面积的减少比例。此外，在使用多个拉丝模来进行多次拉丝的情况下，以减面率成为上述范围内的方式调整各拉丝模中的减面率即可。

在拉丝工序中，也可以在对复合线材20进行拉丝时，为了抑制其断线而一边加热复合线材20一边进行拉丝。

(3)铜合金材的制造方法

接着，对使用上述的添加材10来制造铜合金材的方法进行说明。以下，对用其他工序制造上述添加材10，并且通过用SCR方式连续铸造来制造铜合金材的情况进行说明。

首先，通过上述的准备工序、包覆工序以及拉丝工序来制造添加材10。

与添加材10的制造并行地使含有Cu的母材在预定的温度熔融来形成铜熔液。使母材熔融的温度，即铜熔液的温度是Cu的熔点以上的温度，例如是109℃以上1200℃以下。

接着，将用其他工序制造出的添加材10投入到铜熔液，并使其熔融。添加材10被构成为熔点为Cu的熔点以下，所以能够使添加材10迅速地熔融于铜熔液。由此，能够抑制添加材10的不完全熔化。

另外，在投入添加材10时，由Ti构成的芯材11被由Cu构成的外层材12包覆，所以能够以抑制Ti的氧化的方式投入到铜熔液。由此，能够抑制Ti的氧化物等混入铜熔液，能够抑制制造出氧化物不熔融于铜熔液而不完全熔化、或伴随氧化物的熔融而氧混入铜熔液这样的铜合金材而使品质降低的问题。

另外，能够完全熔化地将添加材10熔融于铜熔液，所以能够提高添加利用率。所谓添加利用率是指相对于投入到铜熔液的合金元素的量的铸造铜熔液而得到的铜合金材所包含的合金元素的量的比率。即，根据本实施方式，能够使所投入的合金元素以较高的比例熔融于铜熔液，能够在最终得到的铜合金材中得到所希望的组成。

在将添加材10投入到铜熔液时，优选将线状的添加材10以压入铜熔液中的方式投入。在添加材10含有Ti等密度比Cu小的合金元素的情况下，仅将添加材10投入到铜熔液会漂浮在铜熔液上，所以难以熔融，但通过以压入的方式投入，能够抑制添加材10浮起来而不完全熔化的情况。

通过添加材10的熔融来形成了含有规定的合金元素(Ti)的铜熔液之后，通过铸造该铜熔液，来得到本实施方式的铜合金材。

在SCR方式中，也能够通过一边制造添加材10，一边连续进行上述的铜熔液的形成、添加材10的投入、熔融、以及含有合金元素的铜熔液的铸造，来连续制造铜合金材。

<本发明的其他的实施方式>

在上述的实施方式中，以比Cu容易氧化并且熔点比Cu高的Ti为例作为构成芯材11的合金元素来进行了说明，但本发明并不局限于Ti。在本发明中，只要是添加到铜合金材的金属元素，均能够与Ti相同地抑制氧化或不完全熔化地熔融于铜熔液。

例如，作为与Ti相同地与Cu相比容易氧化并且熔点较高的合金元素，能够使用Zr(1855℃)、Be(1287℃)等。在芯材11使用了这些合金元素时，为了将添加材10构成为在Cu的熔点(1084℃)以下的范围熔融，而优选使Cu与合金元素的重量比为以下的范围。

在Zr的情况下，根据图4所示的Cu-Zr的二元相图，优选使Cu：Zr的重量比为20：80～65：35的范围内。

在Be的情况下，根据图5所示的Cu-Be的二元相图，优选使Cu：Be的重量比为85：15～98：2的范围内。

另外，例如，也能够使用虽然容易氧化度与Cu相同，但是熔点比Cu高的合金元素。例如列举了Mn(熔点1246℃)、Si(熔点1414℃)、Y(熔点1522℃)等。在芯材11使用了这些合金元素时，为了将添加材10构成为在Cu的熔点(1084℃)以下的范围熔融，优选使Cu与合金元素的重量比为以下的范围。

在Mn的情况下，根据图6所示的Cu-Mn的二元相图，优选Cu：Mn的重量比为35：65～95：5的范围内。

在Si的情况下，根据图7所示的Cu-Si的二元相图，优选Cu：Si的重量比为70：30～95：5的范围内。

在Y的情况下，根据图8所示的Cu-Y的二元相图，优选Cu：Y的重量比为20：80～98：2的范围内。

另外，例如也能够使用虽然比Cu容易氧化但熔点比Cu低的合金元素。例如，列举了Mg(熔点650℃)、Al(熔点660℃)、Ce(熔点795℃)等。在芯材11使用了这些合金元素的情况下，因为即使是单体也熔融，所以能够利用外层材12的Cu抑制氧化即可，所以如果紧贴则能够以任意的重量比制成添加材10。

另外，在上述的实施方式中，在制造添加材10时，对线材21纵向添加条材22，将条材22在宽度方向上卷弯来形成了复合线材20，但本发明并不局限于此。在本发明中，也可以例如图9A所示，将由合金元素构成的线材21插入到由Cu构成的圆筒状的管23来形成复合线材20。另外，也可以例如图9B所示，在由合金元素构成的线材21的外周将铜带24卷成螺旋状来形成复合线材20。

另外，在上述的实施方式中，作为添加材10，对将复合线材20拉丝而得到的复合线的情况进行了说明，但本发明并不局限于此。例如，也可以如图10所示，形成为具备含有合金元素的板状的芯材31、和设置于芯材31的两主面且含有Cu的一对外层材32a、32b的复合板状的添加材30。该添加材30通过以用一对铜板夹持含有合金元素的板材的方式重叠压延而形成。

【实施例】

接下来，对本发明的实施例进行说明。

(1)添加材以及铜合金线的制成

(实施例1)

准备直径φ2mm、长度5m的Ti线，通过用厚度0.4mm的铜条进行包裹，并接合接缝，来制成外径φ2.8mm的Ti-Cu复合线材。之后，以减面率约为50％的方式实施拉丝，制成了外径φ2mm的Ti-Cu添加材。在Ti-Cu添加材中，构成芯材的Ti的重量比为34重量％，构成外层材的Cu的重量比为66重量％。由Cu构成的外层材的厚度是0.3mm。对于添加材的构成，总结表示为下述表1。

通过以压入铸造机中的溶铜中的方式投入所制成的Ti-Cu添加材，并实施熔融、凝固、压延以及拉丝，来制成了外径φ8mm的铜合金线。

【表1】

<实施例2>

在实施例2中，如表1所示。将在实施例1中使用的Ti变更为Zr来制成添加材以及铜合金线。

具体而言，准备直径φ2mm、长度5m的Zr线，通过用厚度0.4mm的铜条进行包裹，并接合接缝，来制成外径φ2.8mm的Zr-Cu复合线材。与实施例1相同地对其进行拉丝，从而得到外径φ2mm的Zr-Cu添加材。然后，使用该Zr-Cu添加材来与实施例1相同地制成铜合金线。此外，在Zr-Cu添加材中，构成芯材的Zr的重量比为43重量％，由Cu构成的外层材的厚度是0.32mm。

<实施例3>

在实施例3中，如表1所示，将在实施例1中使用的Ti变更为Mn来制成添加材以及铜合金线。

具体而言，准备直径φ2mm、长度30cm的Mn棒，通过用厚度0.5mm的铜条进行包裹，并接合接缝，来制成外径φ3mm的Mn-Cu复合线材。与实施例1相同地以减面率约为56％的方式对其进行拉丝，从而得到外径φ2mm的Mn-Cu添加材。然后，使用该Mn-Cu添加材来与实施例1相同地制成铜合金线。此外，在Mn-Cu添加材中，构成芯材的Mn的重量比为40重量％，由Cu构成的外层材的厚度是0.29mm。

<实施例4>

在实施例4中，如表1所示，将实施例1中使用的Ti变更为Y来制成添加材以及铜合金线。

具体而言，准备直径φ2mm、长度30cm的Y棒，通过用厚度0.5mm的铜条进行包裹，并接合接缝，来制成外径φ3mm的Y-Cu复合线材。与实施例1相同地以减面率约为56％的方式对其进行拉丝，从而得到外径φ2mm的Y-Cu添加材。然后，使用该Y-Cu添加材来与实施例1相同地制成铜合金线。此外，在Y-Cu添加材中，构成芯材的Y的重量比为29重量％，由Cu构成的外层材的厚度是0.28mm。

<实施例5>

在实施例5中，如表1所示，将实施例1中使用的Ti变更为Al来制成添加材以及铜合金线。

具体而言，准备直径φ2mm、长度3m的Al线，通过用厚度0.5mm的铜条进行包裹，并接合接缝，来制成外径φ3mm的Al-Cu复合线材。与实施例1相同地以减面率约为56％的方式对其进行拉丝，从而得到外径φ2mm的Al-Cu添加材。然后，使用该Al-Cu添加材来与实施例1相同地制成铜合金线。此外，在Al-Cu添加材中，构成芯材的Al的重量比为20重量％，由Cu构成的外层材的厚度是0.35mm。

<实施例6>

在实施例6中，如表1所示，将实施例1中使用的Ti变更为Mg来制成添加材以及铜合金线。

具体而言，准备直径φ2mm、长度30cm的Mg棒，通过用厚度0.5mm的铜条进行包裹，并接合接缝，来制成外径φ3mm的Mg-Cu复合线材。与实施例1相同地以减面率约为56％的方式对其进行拉丝，从而得到外径φ2mm的Mg-Cu添加材。然后，使用该Mg-Cu添加材来与实施例1相同地制成铜合金线。此外，在Mg-Cu添加材中，构成芯材的Mg的重量比为14重量％，由Cu构成的外层材的厚度是0.34mm。

<比较例1～6>

在比较例1～6中，不使用利用Cu包覆预定的合金元素的复合线材，而使用由预定的合金元素构成的线材作为添加材来制成铜合金线。此外，比较例1～6的添加材中的合金元素的重量比均是100％。

具体而言，在比较例1中，使用了直径φ2mm、长度1m的Ti线。

在比较例2中，使用了直径φ2mm、长度1m的Zr线。

在比较例3中，使用了直径φ2mm、长度30cm的Mn棒。

在比较例4中，使用了直径φ2mm、长度30cm的Y棒。

在比较例5中，使用了直径φ2mm、长度30cm的Al棒。

在比较例6中，使用了直径φ2mm、长度30cm的Mg棒。

<比较例7>

在比较例7中，除了在实施例1中以构成芯材的Ti的重量比为79重量％的方式构成了芯材以及外层材以外，与实施例1相同地制成添加材以及铜合金线。具体而言，用厚度0.1mm的铜箔包覆直径φ3mm、长度10cm的Ti棒，来制成Ti的重量比为79重量％的Ti-Cu添加材。

<比较例8>

在比较例8中，除了在实施例3中以构成芯材的Mn的重量比为86重量％的方式构成了芯材以及外层材以外，与实施例3相同地制成添加材以及铜合金线。具体而言，用厚度0.1mm的铜箔包覆直径φ3mm、长度10cm的Mn棒，来制成Mn的重量比是86重量％的Mn-Cu添加材。

<比较例9>

在比较例9中，除了在实施例6中以构成芯材的Mg的重量比为59重量％的方式构成了芯材以及外层材以外，与实施例6相同地制成添加材以及铜合金线。具体而言，用厚度0.1mm的铜箔包覆直径φ3mm、长度10cm的Mg棒，来制成Mg的重量比是59重量％的Mg-Cu添加材。

(2)评价方法

在本实施例中，对于制成的各添加材，通过以下的方法对向铜熔液的熔融性、氧化的程度、以及添加利用率进行了评价。

向铜熔液的熔融性通过将制成的添加材压入溶铜中，在1秒后拉起时添加材是否熔解来进行了评价。在表1中，如果添加材熔解不残留则为合格“〇”，如果熔解并残存则为不合格“×”。

氧化的程度通过使添加材熔融于铜熔液之后目视观察铜熔液的表面来进行评价。具体而言，如果浮游在铜熔液的表面的氧化物少，则判断为在添加到铜熔液时添加材没有太被氧化而为合格“〇”，如果浮游的氧化物多，则判断为添加材被氧化得较多而为不合格“×”。

添加利用率在通过ICP测定了所得到的外径φ8mm的铜合金线所包含的合金元素的含量之后，作为相对于添加到铜熔液的合金元素的量的铜合金线所包含的合金元素的量的比率来计算，并进行评价。

(3)评价结果

在表1示出评价结果。

如表1所示，实施例1～6的添加材构成为用Cu包覆预定的合金元素，所以确认了在投入到铜熔液时如以下那样良好地熔融。即，确认了在添加材中，熔融从芯材与外层材的界面产生，熔融从该界面分别朝向芯材侧以及外层材侧的逐渐地进行。另外，因为浮游在铜熔液的表面的氧化物较少，所以确认了添加材在投入时没有被氧化得较多。另外，因为能够抑制添加材的不完全熔化、氧化物的形成，所以确认了添加利用率均是70％以上。

与此相对，因为比较例1～4的添加材以不用Cu包覆与Cu相比容易氧化并且熔点较高的合金元素(Ti、Zr)、或者与Cu相同程度地容易氧化并且熔点比Cu高的合金元素(Mn、Y)的方式构成，所以确认了即使投入到铜熔液也不充分地熔解，熔融性较低。另外，确认了浮游在铜熔液的氧化物的量较多，容易氧化。并且，在比较例1～4中，确认了添加材不熔融于铜熔液而不完全熔化，或形成氧化物而不熔融的结果，添加利用率低于70％。

因为比较例5、6的添加材以不用Cu包覆比Cu容易氧化且熔点比Cu低的合金元素(Al、Mg)的方式构成，所以确认了虽然能够良好地熔解于铜熔液，但氧化物的浮游较多，在添加时被氧化较多。另外，在比较例5、6中，确认了形成氧化物而不熔融的结果，添加利用率低于70％。

在比较例7中，虽然用由Cu构成的外层材包覆由Ti构成的芯材而构成，但是Ti的重量比是79重量％，比在Cu-Ti的二元相图中在Cu的熔点以下的范围成为液相的重量比(10～60重量％)大，所以无法充分地熔解于铜熔液。因此，确认了浮游的氧化物的量较多，在添加时氧化较大地进行。其结果，确认了添加利用率低于70％。

在比较例8中，Mn的重量比是86重量％，与比较例7相同地，比Mn的熔点以下的范围成为液相的重量比(5～65重量％)大，所以确认了熔融性低，并且容易氧化。其结果，确认了添加利用率低于70％。

在比较例9中，外层材的厚度过薄，在由Mg构成的芯材熔解之前外层材熔解，在露出的芯材的表面形成有比Cu的熔点高温的氧化物，所以确认了无法将添加材充分地熔融于铜熔液。其结果，确认了添加利用率低于70％。

根据以上的结果，即使是与Cu相比容易氧化并且熔点较高的合金元素、与Cu相同程度地容易氧化且熔点较高的合金元素、或者比Cu容易氧化且熔点比Cu低的合金元素，也能够通过用Cu包覆这些芯材构成为复合线，来抑制合金元素的氧化物等混入铜熔液，能够抑制制造出氧化物不熔融于铜熔液而不完全熔化、或伴随氧化物的熔融而氧混入铜熔液这样的铜合金材而使品质降低的问题。

<本发明的优选的方式>

以下，对本发明的优选的方式进行附记。

[附记1]

根据本发明的一方式，提供了一种合金元素添加材，其用于在铜合金材的制造中向使含有铜的母材熔融而得到的铜熔液添加合金元素，该合金元素添加材具备：含有合金元素的线状或者板状的芯材；以及含有铜且覆盖上述芯材的外周的外层材，分贝构成上述外层材以及上述芯材的铜以及合金元素的重量比是在铜和合金元素的相图中在铜的熔点以下的范围成为液相的范围内的重量比。

[附记2]

根据附记1的合金元素添加材，优选的是，上述外层材被设置为在与上述芯材之间不形成由构成上述外层材的铜和构成上述芯材的合金元素构成的金属间化合物。

[附记3]

根据附记1或者2的合金元素添加材，优选的是，上述合金元素添加材是以上述芯材为线状且上述外层材覆盖线状的上述芯材的整周的方式设置的复合线。

[附记4]

根据附记1或者2的合金元素添加材，优选的是，上述合金元素添加材是以上述芯材为板状且上述外层材覆盖板状的上述芯材的两主面的方式设置的复合板。

[附记5]

根据附记1～4的任意一个合金元素添加材，优选的是，上述合金元素是从Mg、Ti、Be、Zr、Ce、Mn、Si、以及Y中选择出的至少一种。

[附记6]

根据本发明的另一方式，提供了一种铜合金材的制造方法，其是含有合金元素的铜合金材的制造方法，具有：准备工序，其准备含有铜的条材和含有合金元素的线材；包覆工序，其通过沿着上述条材的长度方向纵向添加上述线材，一边在长度方向上搬运上述条材和上述线材，一边以包裹上述线材的方式将上述条材在宽度方向上卷弯，对卷弯得到的上述条材的接缝进行接合，来形成上述线材被上述条材包裹的复合线材；拉丝工序，其通过对上述复合线材进行拉丝来形成合金元素添加材，该合金元素添加材具备含有合金元素的线状的芯材、和含有铜且覆盖上述芯材的外周的外层材，分别构成上述外层材以及上述芯材的铜以及合金元素的重量比是在铜与合金元素的相图中在铜的熔点以下的范围成为液相的范围内的重量比；熔融工序，其与上述准备工序、上述包覆工序以及上述拉丝工序并行地使含有铜的母材熔融来形成铜熔液；以及添加工序，其向上述铜熔液添加合金元素添加材。

[附记7]

根据附记6的铜合金材的制造方法，优选的是，在上述拉丝工序中将上述复合线材在减面率20％以上99.99％以下的范围内进行拉丝。

Claims (6)

1.一种合金元素添加材，其用于在铜合金材的制造中向含有铜的母材熔融而得到的铜熔液添加熔点比铜高的合金元素，

上述合金元素添加材的特征在于，具备：

用熔点比铜高的合金元素构成的线状或者板状的芯材；以及

用铜构成且厚度为0.2mm以上并覆盖上述芯材的外周的外层材，

构成上述外层材的铜以及构成上述芯材的合金元素的重量比是在上述铜和上述合金元素的相图中在铜的熔点以下的范围成为液相的范围内的重量比，

上述合金元素是从Ti、Be、Zr、Mn、Si以及Y中选择出的至少一种。

2.根据权利要求1所述的合金元素添加材，其特征在于，

上述外层材被设置为，在与上述芯材之间不形成由构成上述外层材的铜和构成上述芯材的合金元素构成的金属间化合物。

3.根据权利要求1或者2所述的合金元素添加材，其特征在于，

上述合金元素添加材是以上述芯材为线状且上述外层材覆盖线状的上述芯材的整周的方式设置的复合线。

4.根据权利要求1或者2所述的合金元素添加材，其特征在于，

上述合金元素添加材是以上述芯材为板状且上述外层材覆盖板状的上述芯材的两主面的方式设置的复合板。

5.一种铜合金材的制造方法，其是含有熔点比铜高的合金元素的铜合金材的制造方法，上述铜合金材的制造方法的特征在于，具有：

准备工序，其准备用铜构成的条材和用熔点比上述铜高的合金元素构成的线材；

包覆工序，其通过沿着上述条材的长度方向纵向添加上述线材，一边在长度方向上搬运上述条材和上述线材，一边以包裹上述线材的方式将上述条材在宽度方向上卷弯，对卷弯得到的上述条材的接缝进行接合，来形成上述线材被上述条材包裹的复合线材；

拉丝工序，其通过对上述复合线材进行拉丝来形成合金元素添加材，该合金元素添加材具备用熔点比铜高的合金元素构成的线状的芯材、和用铜构成且厚度为0.2mm以上并覆盖上述芯材的外周的外层材，构成上述外层材的铜和构成上述芯材的合金元素的重量比是在上述铜与上述合金元素的相图中在铜的熔点以下的范围成为液相的范围内的重量比；

熔融工序，其与上述准备工序、上述包覆工序以及上述拉丝工序并行地使含有铜的母材熔融来形成铜熔液；以及

添加工序，其向上述铜熔液添加上述合金元素添加材，

上述合金元素是从Ti、Be、Zr、Mn、Si以及Y中选择出的至少一种。

6.根据权利要求5所述的铜合金材的制造方法，其特征在于，

在上述拉丝工序中，在减面率20％以上99.99％以下的范围内对上述复合线材进行拉丝。