CN110872675A - 铜合金线、电缆以及铜合金线的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供铜合金线、电缆以及铜合金线的制造方法，能够不降低由含有锆等的铜合金形成的铜合金线的导电率且提高铜合金线的弯曲特性。电缆(11)具有双芯绞线、设置在上述双芯绞线周围的介在物(3)、和设置在介在物(3)周围的护套(4)，该双芯绞线通过将2根电线(10)绞合而成，该电线(10)由导体(1)和被覆于导体(1)周围的绝缘层(2)构成，导体(1)是分散有含锆的析出物的铜合金线，晶体粒径为1μm以下，导电率为87％IACS以上，拉伸强度为545MPa以上。

Description

铜合金线、电缆以及铜合金线的制造方法

技术领域

本发明涉及铜合金线、电缆以及铜合金线的制造方法。

背景技术

以往，构成电线、电缆的导体有时使用由铜合金形成的铜合金线。例如，专利文献1和专利文献2中，记载了含有锆等的铜合金。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-243240号公报

专利文献2：国际公开第2010/084989号

发明内容

发明要解决的课题

可动部所使用的电线、电缆中，需要具有高导电性并且在反复弯曲时不易断裂的具有弯曲特性的导体。但是，在由含有锆等铜合金形成的铜合金线中，难以在保持高导电性的同时提高弯曲特性，从而希望进行改善。即，对于由含有锆等的铜合金形成的铜合金线，如果想要进行改善以使其在反复弯曲时不易断裂，则有时导电率会下降。

本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于，不降低由含有锆等的铜合金形成的铜合金线的导电率，且提高铜合金线的弯曲特性。

解决课题的方法

对本申请所公开的发明中的代表性发明的概要进行简单说明，如下所述。

[1]一种铜合金线的制造方法，包括：(a)对含锆的铜材进行溶体化处理，形成过饱和固溶体状态的上述铜材的工序；(b)在上述(a)工序之后，对过饱和固溶体状态的上述铜材进行拉伸，形成第一线材的工序；(c)在上述(b)工序之后，对上述第一线材进行热处理，形成第一铜合金线的工序；(d)在上述(c)工序之后，对上述第一铜合金线进行拉伸，形成第二线材的工序；(e)在上述(d)工序之后，对上述第二线材进行热处理，形成铜的晶体粒径为1μm以下的第二铜合金线的工序。而且，在上述(c)工序中，在上述第一铜合金线中析出含锆的第一析出物，在上述(d)工序中，使上述第一析出物分散在上述第二线材中，在上述(e)工序中，对上述第二线材在350～400℃进行热处理，在上述第二铜合金线中析出含锆的第二析出物。

[2]根据[1]记载的铜合金线的制造方法，上述铜材是锆固溶于铜的状态的铜材。

[3]根据[1]或[2]记载的铜合金线的制造方法，上述(c)工序中，对上述第一线材在350～400℃进行热处理。

[4]根据[1]～[3]中任一项记载的铜合金线的制造方法，上述铜材中的锆的含有率为200重量ppm以上2000重量ppm以下。

[5]根据[1]～[4]中任一项记载的铜合金线的制造方法，上述第二铜合金线的导电率为87％IACS以上。

[6]根据[1]～[5]中任一项记载的铜合金线的制造方法，上述第二铜合金线的拉伸强度为545MPa以上。

[7]根据[6]记载的铜合金线的制造方法，上述第二铜合金线的直径为0.08mm。

[8]一种铜合金线，其分散有含锆的析出物，铜的晶体粒径为1μm以下，导电率为87％IACS以上，拉伸强度为545MPa以上。

[9]根据[8]记载的铜合金线，上述铜合金线的直径为0.08mm。

[10]一种电缆，其具备由[8]或[9]记载的铜合金线形成的导体。

发明效果

根据本发明，能够降低由含有锆等的铜合金形成的铜合金线的导电率，并提高铜合金线的弯曲特性。

附图说明

图1是显示一个实施方式涉及的铜合金线的制造工序的流程图。

图2是显示一个实施方式的电缆结构的横截面图。

图3是显示一个实施方式的铜合金线的晶体粒径分布的图表。

图4是显示一个实施方式的铜合金线的弯曲试验结果的图表。

符号说明

1：导体，2：绝缘层，3：介在物，4：护套，10：电线，11：电缆。

具体实施方式

(研究事项)

＜此前研究＞

首先，在说明实施方式之前，对本发明人所研究的事项进行说明。如上所述，构成电线、电缆的导体中使用由铜合金形成的铜合金线。由于对电线、电缆要求高机械强度，因而希望提高铜合金线的机械强度。作为提高铜合金线的机械强度的方法，有固溶强化法。该固溶强化法是利用在溶剂原子(铜原子)的晶体结构内部、晶格位置上固溶的溶质原子(杂质原子)会阻碍位错运动的原理，来提高铜合金线的机械强度的方法。但是，对于通过固溶强化法提高了机械强度的铜合金线，由于溶质原子(杂质原子)以原子水平进入了溶剂原子(铜原子)中，因此难以确保铜本来的导电率，导电率会大幅下降。即，固溶强化法难以在确保铜合金线的导电率的同时提高铜合金线的机械强度。

因此，下文中，研究了通过析出强化法在确保铜合金线的导电率的同时提高铜合金线的机械强度。

首先，对析出强化法的概要进行说明。为了适用析出强化法，需要进行(a)溶体化处理工序和(b)热处理(析出)工序。

溶体化处理是指通过将合金从高温急速冷却至常温，从而将在高温时显现的金属组织在常温时也得到维持的热处理技术。尤其是在析出强化法中，重要的是以固溶体的状态进行急速冷却，从而形成过饱和固溶体的状态。因此，溶体化处理也被称为强制固溶。

接下来，对过饱和固溶体进行热处理工序，从而使金属间化合物在母体中渐渐析出。析出物的量随着时间而增加，合金的特性逐渐发生变化。因此，也将这样的热处理称为时效处理。如上所述，由于在母体中析出的析出物作为位错运动阻碍物起作用，因而合金的机械强度得到强化。

在将以上那样的析出强化法适用于铜合金线时，对于如何在铜合金线的制造工序中组合(a)溶体化处理工序和(b)热处理工序进行研究。

铜合金线的制造工序具有(1)铸造工序、(2)轧制工序和(3)拉丝工序。在(1)铸造工序中，形成铜合金的铸造材，在(2)轧制工序中，通过热轧等轧制铸造材，形成轧制材，这些将在后文中详细记述。然后，在(3)拉丝工序中，通过例如冷拉丝对轧制材进行拉丝，形成拉丝材。

首先，为了对铜合金线适用析出强化法，研究了在铜合金线的制造方法中的(3)拉丝工序之后进行(a)溶体化处理工序以及(b)热处理工序。但是，已知由该制造方法得到的铜合金线的机械强度不高。对其理由进行如下研究。

首先，通过(3)拉丝工序对铜合金进行拉伸，结果会在母体的晶体中产生应力应变。然后，在(b)热处理工序中对铜合金进行加热，从而使因(3)拉丝工序而残留在铜合金线中的应力得到释放。由此，可促进母体铜的再结晶化，母体的晶体粒径与热处理工序前相比增大。在此，作为晶体粒径与机械强度之间的关系，已知经验地成立以下所示的Hall-Petch(霍尔-佩奇)公式。

“σy”表示材料的屈服机械强度(屈服应力)，“σ0”表示摩擦应力，“k”是表示对于晶界滑移的阻力的常数，“d”表示晶体粒径或平均晶体粒径。

根据该Hall-Petch公式，可知晶体粒径越小，屈服应力越大。即，认为通过在(3)拉丝工序之后进行(b)热处理工序，从而铜的晶体粒径增大，其结果是屈服应力变小了。因此，如果在(3)拉丝工序之后进行(a)溶体化处理工序以及(b)热处理工序，则会因铜的再结晶化而使铜的晶体粒径增大，无法提高铜合金线的机械强度。

接着，为了对铜合金线适用析出强化法，研究了在铜合金线的制造方法中的(2)轧制工序之后进行(a)溶体化处理工序以及(b)热处理工序，并在此之后进行(3)拉丝工序。根据本发明人的研究可知，通过(3)拉丝工序，铜合金受到拉伸，其结果是，在母体的晶体中产生应力应变，母体的晶体粒径与拉丝工序前相比变小。根据上述Hall-Petch公式可知，越是由微细晶粒构成的多晶，则屈服应力越大。这相当于通过晶粒微细化而进行的高强度化。即，通过晶粒微细化而进行的高强度化是指，基于越是由微细晶粒形成的多晶则屈服应力越大，通过减小构成合金的晶粒来提高合金的机械强度的方法。

在此可知，在铜合金线的制造方法中的(2)轧制工序之后进行(a)溶体化处理工序以及(b)热处理工序，然后进行(3)拉丝工序的情况下，铜合金线的导电率会显著降低。可认为其原因在于：如上所述通过进行(a)溶体化处理工序以及(b)热处理工序并在母体中析出了析出物的状态下进行(3)拉丝工序，从而母体的晶体粒径会变得过小，其结果是导电率显著下降。因此，如果在(2)轧制工序之后进行(a)溶体化处理工序以及(b)热处理工序，然后进行(3)拉丝工序，则无法提高铜合金线的导电率。

通过如上所述对铜合金线的制造方法进行研究，希望对铜合金线适用析出强化法和通过晶粒微细化而进行的高强度化，抑制铜合金线的导电率下降，提高铜合金线的机械强度。

(实施方式)

＜本实施方式的铜合金线的制造方法＞

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。需说明的是，在显示实施方式的各图中，相同或同样的部分用相同或类似的符号或参考编号来表示，原则上不再重复说明。

图1是显示本实施方式涉及的铜合金线的制造工序的流程图。如图1所示，本实施方式的铜合金线的制造工序包括铸造工序(S11)、轧制工序(S12)、溶体化处理工序(S13)、拉丝工序(S14)、热处理(析出)工序(S15)、拉丝工序(S16)、和热处理(析出)工序(S17)。以下，对各工序的具体步骤进行说明。

首先，进行铸造工序(S11)。例如，在坩埚内将无氧铜等纯铜(Cu)加热到1150℃左右。由此，使纯铜熔融，形成熔融铜。接着，在坩埚内的熔融铜中添加铜-锆(Zr)母合金(例如，铜:锆＝50重量％:50重量％)。由此，形成含锆的熔融铜。这时，优选调整铜-锆母合金的添加量使得熔融铜中的锆的含有率为200重量ppm以上2000重量ppm以下(0.02重量％以上0.20重量％以下)。尤其是通过使熔融铜中的锆的含有率为1000重量ppm(0.10重量％)以上2000重量ppm以下，从而在直径为0.05mm以上0.20mm以下的铜合金线中，能够在使由铜-锆化合物形成的析出物均匀分散在铜中的状态下使导电率易于为87％IACS以上，因而更优选。尤其是如果使熔融铜中的锆的含有率为1400重量ppm(0.14重量％)，则在析出铜-锆化合物的状态下导电率为87％IACS以上，因而更加优选。这里，选择锆作为向铜中的添加物的原因是，即使在铜中添加锆也基本观察不到铜的导电率下降。需说明的是，作为第三成分，还有除了锆以外在铜中含有的金属或者在铜中含有的金属，例如有钛(Ti)、铬(Cr)，该第三成分只要即使添加到铜中也不降低铜的导电率就没有特别限定。

接着，将含锆的熔融铜从坩埚注入到铸模。然后，对铸模进行水冷，从而形成例如直径30mm的圆柱状铸造材(铸锭)。以上为铸造工序(S11)。

需说明的是，形成含锆的熔融铜的方法不限于上述方法，也可以是将铜和锆一同加热来形成含锆的熔融铜的方法、在熔融铜中仅添加锆来形成含锆的熔融铜的方法。但是，从合金的成品率稳定这样的观点考虑，作为形成含锆的熔融铜的方法，优选在熔融铜中添加铜-锆母合金的方法。

接下来，进行轧制工序(S12)。对在铸造工序(S11)中形成的铸造材进行例如800℃左右的热轧，从而形成直径12mm的圆柱状轧制材。在该热轧后，将轧制材通过空冷进行缓慢冷却从而得到铜材。以上为轧制工序(S12)。

接下来，进行溶体化处理工序(S13)。对在轧制工序(S12)中形成的铜材以850℃左右加热1.5小时，然后通过水冷进行急冷。作为急冷的条件，以将800～900℃的铜材在5秒～10秒的时间内水冷至15℃～20℃程度为佳。由此，铜材达到过饱和固溶体的状态。需说明的是，在溶体化处理需要时间的情况下，在对铜材进行溶体化处理时，以将缓慢冷却后的铜材卷绕的状态进行溶体化处理为佳。以上为溶体化处理工序(S13)。需说明的是，溶体化处理工序(S13)中，还可以通过由水进行的冷却以外的方法来进行上述溶体化处理。

这里，对溶体化处理工序(S13)的具体条件进行说明。在由铜和锆的合金形成的铜材中，当合金中锆的含有率为2000重量ppm以下时，在800～1100℃程度时形成锆固溶于铜的固溶体状态。在此以上的温度(例如1200℃)时，形成铜和锆熔融的状态。在此以下的温度(例如700℃)时，形成锆固溶于铜的状态。为了形成这样的状态而将例如含锆的铜材加热到850℃左右时，形成锆固溶于铜的固溶体状态。然后，对固溶体状态的铜材进行急冷(淬火)处理，从而含锆的铜材成为过饱和固溶体的状态。

需说明的是，根据本发明人的研究可知，如果使溶体化处理工序(S13)中的铜材加热温度为900℃以上，则会有母体(铜)的晶体粗大化的担忧。因此，溶体化处理工序(S13)中的铜材加热温度优选为800～900℃。此外，在800℃左右的高温中，铜中的锆迅速扩散，因而在不进行炉冷而进行水冷来进行铜材冷却时，易于析出微细的由铜-锆化合物形成的析出物。因此，铜材的冷却优选通过水冷来进行。

接下来，进行拉丝工序(S14)。将经过溶体化处理工序(S13)达到了过饱和固溶体状态的铜材(直径12mm)通过例如模具进行拉拔，从而形成拉丝材(第一线材)(直径0.26mm)。如上所述，通过拉丝工序(S14)对铜材进行拉伸，从而母体的晶体粒径与拉丝工序前相比变小。以上为拉丝工序(S14)。

接下来，进行热处理(析出)工序(S15)。将经过拉丝工序(S14)形成的拉丝材在350～400℃加热1小时。通过如此对过饱和固溶体状态的拉丝材进行热处理，从而析出物(第一析出物，铜与锆的金属间化合物)在母体(铜)中渐渐析出。析出物的量随着时间而增加，含锆的铜的特性逐渐发生变化。因此，这样的热处理也被称为时效处理。需说明的是，在该工序中，由于从常温开始对拉丝材进行加热，因此铜中的锆的扩散与上述高温中相比慢，铜-锆化合物在母体中微细地析出。以上为热处理工序(S15)，热处理工序(S15)后的拉丝材成为铜合金线(第一铜合金线)。

接下来，在拉丝工序(S16)中，对经过热处理(析出)工序(S15)析出了析出物(铜-锆化合物)的拉丝材(直径0.26mm)通过例如模具进行拉拔，从而形成拉丝材(第二线材)(直径0.08mm)。以上为拉丝工序(S16)。

接下来，在热处理(析出)工序(S17)中，与热处理(析出)工序(S15)同样地，对经过拉丝工序(S16)形成的拉丝材在350～400℃加热1小时。由此，析出物(第二析出物，铜与锆的金属间化合物)在母体(铜)中渐渐析出。以上为热处理(析出)工序(S17)，热处理工序(S17)后的拉丝材成为铜合金线(第二铜合金线)。需说明的是，上述拉丝工序中，通过适当变更拉丝材的直径，能够使所得到的铜合金线的直径为0.05mm以上0.20mm以下的范围。

以上，通过铸造工序(S11)～热处理工序(S17)，能够制造本实施方式的铜合金线。

需说明的是，在热处理(析出)工序(S15)中析出的析出物与在热处理(析出)工序(S17)中析出的析出物可以相同也可以不同。

＜本实施方式的主要特征及效果＞

本实施方式的主要特征之一是，在铜合金线的制造方法中的溶体化处理工序(S13)与热处理(析出)工序(S15)之间具有拉丝工序(S14)。进而，在热处理(析出)工序(S15)之后，具有拉丝工序(S16)以及热处理(析出)工序(S17)。

如前所述，如果在铜合金线的制造方法中的拉丝工序之后进行溶体化处理工序以及热处理工序，则母体(铜)的晶体粒径变得过大，因而无法提高铜合金线的机械强度。

另一方面，如果在铜合金线的制造方法中的轧制工序之后进行溶体化处理工序以及热处理工序，并在其之后进行拉丝工序，则母体(铜)的晶体粒径变得过小，因此无法提高铜合金线的导电率。

这里，本实施方式中，通过依次进行溶体化处理(S13)→拉丝工序(S14)→热处理工序(S15)，从而虽然在拉丝工序(S14)中母体(铜)的晶体粒径变小，但经过热处理工序(S15)会进行母体(铜)的再结晶，晶体粒径增大。而且，同时，通过热处理工序(S15)会析出由铜-锆化合物形成的析出物，因此晶体的生长会被该析出物抑制，使得母体(铜)的晶体粒径不会变得过大。即，热处理工序(S15)后的母体(铜)的晶体粒径会比拉丝工序(S14)前小。这样，在本实施方式中，通过在母体(铜)中析出的析出物(铜-锆化合物)抑制晶体生长，使得铜合金线中的母体的晶体粒径最优化。

此外，如上所述，本实施方式中，由于在母体(铜)中析出的析出物(铜-锆化合物)作为位错运动的阻碍物发挥作用，因此铜合金线的机械强度与不含析出物时相比得到提高。

而且，本实施方式中，由于在热处理工序(S15)之后具有第二次拉丝工序(S16)以及第二次热处理工序(S17)，因而能够在母体(铜)中析出了析出物(铜-锆化合物)状态下进行第二次拉丝工序(S16)。通过这样操作，经过拉丝工序(S16)，析出物会广泛地分散在整个母体(铜)中。这时，优选析出物没有局部凝聚。此外，经过第二次热处理工序(S17)，析出物在母体(铜)中进一步析出。其结果是，本实施方式中，与仅进行一次热处理工序的情形相比，母体中的析出物的量增多，并且，在维持了经过拉丝工序(S16)使析出物广泛地分散在整个母体(铜)中的状态的同时，经过热处理工序(S17)而析出的析出物广泛地分散于母体中而不凝聚，因而铜合金线的机械强度会提高。由此，本实施方式中，可得到拉伸强度为545MPa以上的铜合金线。

此外，本实施方式中，在第一次热处理工序(S15)与第二次热处理工序(S17)之间，具有第二次拉丝工序(S16)。假设连续进行两次热处理工序，则母体(铜)的晶体粒径会变得过大，铜合金线的机械强度会下降。因此，通过在第一次热处理工序(S15)之后进行第二次拉丝工序(S16)，从而使母体(铜)的晶体粒径暂时变小。然后，进行第二次热处理工序(S17)，从而使母体(铜)的晶体粒径再次增大而最优化。其结果是，能够在使铜合金线的导电率与仅进行一次热处理工序的情形相比不下降的情况下进一步提高铜合金线的机械强度。

如上所述，根据本实施方式的铜合金线的制造方法，能够将析出强化法与由晶粒微细化进行的高强度化相结合，能够不降低铜合金线的导电率并提高铜合金线的机械强度。

需说明的是，作为其他实施方式，也可以在本实施方式的热处理(析出)工序(S17)之后，进一步多次重复拉丝工序以及热处理(析出)工序。这种情况下，与本实施方式相比，能够使母体中的析出物更多地析出，并且，能够使母体中的析出物更广泛地分散。但是，根据本发明人的研究可知，即使将拉丝工序以及热处理(析出)工序的进行次数增加到上述次数以上，析出物的量也会达到饱和，铜合金线的机械强度不会提高。因此，考虑到制造成本，可以说本实施方式是最优选的。

此外，从得到具有上述拉伸强度的铜合金线的观点出发，为了使母体(铜)的晶体粒径最优化(为1μm以下)，热处理(析出)工序(S17)中的热处理(加热)温度需要为350～400℃，另一方面，优选使热处理(析出)工序(S15)中的热处理(加热)温度与热处理(析出)工序(S17)为相同的温度。

需说明的是，本实施方式中，锆的含量优选为200重量ppm以上2000重量ppm以下。本发明人确认到，通过使锆的含量为上述范围，从而为高导电率(87％IACS以上)而且对反复弯曲的耐性也优异(即使反复弯曲1万次以上，导体也不断裂)。尤其是本实施方式涉及的铜合金线中，通过设为上述锆的含量中的1000重量ppm以上2000重量ppm以下的范围，从而在本实施方式涉及的铜合金线中，在铜中固溶的锆会作为析出物(铜-锆化合物)析出，使得铜的纯度容易接近于纯铜的状态，并且析出的微细析出物(铜-锆化合物)易于在铜中均匀分散。因此，本实施方式涉及的铜合金线在直径为0.05mm以上0.20mm以下时，能够同时具有导电率为87％IACS以上且拉伸强度为545MPa以上的特性，对反复弯曲的耐性也优异。

此外，本实施方式中，为了削减成本，也可以考虑省略溶体化处理工序(S13)。但是，经过铸造工序(S11)形成的铸造材是粗大的铜-锆化合物分散存在的状态。因此，如果不进行溶体化处理工序(S13)而进行热处理工序(S15)，则不仅析出物不会均匀分散，而且还有可能从一开始析出物就不在母体中析出。因此，优选在铜合金线的制造方法中包含溶体化处理工序(S13)。

＜使用铜合金线的电缆＞

图2是显示使用了本发明的一个实施方式涉及的铜合金线的电缆的示意图。

如图2所示，本实施方式涉及的电缆11具有双芯绞线、设置在上述双芯绞线周围的介在物3、以及设置在介在物3周围的护套4，该双芯绞线由2根电线10绞合而成，该电线10由导体1和被覆在导体1周围的绝缘层2构成。

作为构成本实施方式的电缆11的导体1，使用通过上述实施方式的铜合金线的制造方法所制造的铜合金线。如后所述，通过上述实施方式的铜合金线的制造方法所制造的铜合金线是分散有含锆的析出物的铜合金线，晶体粒径为1μm以下，导电率为87％IACS以上。需说明的是，作为导体1，也可以使用将通过上述实施方式的铜合金线的制造方法所制造的铜合金线绞合而成的绞合导体。

本实施方式的电缆11例如以如下方式来制造。首先，作为导体1，准备通过上述制造方法得到的铜合金线。然后，通过挤出机将氟树脂、聚氯乙烯树脂、有机硅橡胶等以被覆导体1周围的方式形成预定厚度的绝缘层2。由此，能够制造电线10。在制造2根该电线10后，将2根电线10与人造丝等介在物3一起绞合，然后，利用聚氯乙烯树脂、有机硅橡胶等以被覆介在物3周围的方式形成预定厚度的护套4。通过如此操作，能够制造本实施方式的电缆11。

需说明的是，对于本实施方式的电缆11，作为芯线，以具有将2根电线10绞合而成的双芯绞线为例进行了说明，但芯线也可以是单芯(1根)，还可以是双芯以外的多芯绞线。此外，还可以制成在电线10与护套4之间形成有屏蔽层的带屏蔽电缆，该屏蔽层通过将多根金属裸线编织而成。

＜铜合金线的特性＞

以下，对通过上述实施方式的铜合金线的制造方法所制造的铜合金线的特性进行说明。需说明的是，以下的实施例1～2、比较例1～4中，在图1所示的制造工序中，以熔融铜中的锆的含量为1400重量ppm的方式在熔融铜中添加铜-锆母合金，形成铸造材，并且在约800℃的热轧温度下对铸造材实施热轧来形成轧制材(直径：约12mm)，然后，对轧制材进行缓慢冷却，从而得到铜材。对该铜材在约850℃的温度实施溶体化处理，形成过饱和固溶体状态的铜材，对该过饱和固溶体状态的铜材进行拉丝加工直至直径成为0.26mm后，在350℃的热处理温度下进行热处理，从而形成第一铜合金线。对该第一铜合金线进行拉丝加工直至直径成为0.08mm后，在表1所示的热处理温度下进行热处理，从而形成第二铜合金线。该第二铜合金线是含有约1300重量ppm的锆且余量由铜和不可避免的杂质构成的铜合金线。

表1是显示通过上述实施方式涉及的铜合金线的制造方法所制造的铜合金线的导电率、拉伸强度以及0.2％屈服强度与制造工序中的热处理温度之间的关系的表。图3是显示上述实施方式涉及的铜合金线的晶体粒径分布的图表。图4是显示上述实施方式涉及的铜合金线的弯曲试验结果的图表。

表1

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4
							热处理温度(℃)	350*	400*	450*	350	400	450
导电率(％IACS)	87	90	92	86	90	91
							拉伸强度(MPa)	594	545	493	566	526	475
0.2％屈服强度(MPa)	552	497	441	531	471	423

*第二次热处理的温度。第一次热处理的温度为350℃。

(导电率、拉伸强度、0.2％屈服强度的测定)

导电率的测定是通过四端子法来测定所得的铜合金线的电阻值，并将所得到的电阻值换算成％IACS来求出。

拉伸强度以及0.2％屈服强度的测定是通过进行依据JISZ2214的拉伸试验来求出的。需说明的是，进行拉伸试验时的拉伸速度为20mm/min，标距(夹持宽度)为100mm。

首先，对所测定的物性值进行说明。表1中所示的铜合金线的导电率以％IACS为基准来表示。％IACS是将国际退火软铜标准(International Annealed Copper Standard)的电阻率1.7241×10^-8Ωm设为100％时的导电率。

表1中所示的铜合金线的拉伸强度表示铜合金线的刚性，铜合金线越硬则得到越大的值。铜合金线的拉伸强度越大，则铜合金线越不易被切断，同时，铜合金线越不易弯曲。

表1中所示的铜合金线的0.2％屈服强度表示铜合金线的塑性变形的难易度。这里，对于不表现出明确的屈服点的材料而言，屈服强度是相当于示出弹性变形与塑性变形的边界的屈服应力的应力。尤其是，铜屈服时的永久应变为0.2％，因而将卸载时的永久应变为0.2％时的应力称为0.2％屈服强度，用其代替屈服应力。即，铜合金线的0.2％屈服强度越大，则铜合金线越不易被切断，同时，铜合金线越不易弯曲。

需说明的是，铜合金线的0.2％屈服强度表示在铜合金线的应变小的区域中被切断的难易度，铜合金线的拉伸强度表示在铜合金线的应变大的区域中被切断的难易度。

以上述为前提，表1的比较例2～比较例4中示出了在上述实施方式的热处理(析出)工序(S15)中使热处理(加热)温度分别为350℃、400℃和450℃，且不经过之后的工序(S16、S17)来制造时的铜合金线的试样(直径0.08mm)的各物性值的测定结果。而且，表1的实施例1、实施例2和比较例1中一并示出了在上述实施方式的热处理(析出)工序(S15)中使热处理(加热)温度为350℃，并在热处理(析出)工序(S17)中使热处理(加热)温度分别为350℃、400℃和450℃时的铜合金线的试样(直径0.08mm)的各物性值的测定结果。

首先，关于热处理工序的次数，将进行了2次热处理工序的实施例1、实施例2和比较例1以及仅进行了1次热处理工序的比较例2～比较例4进行比较。如表1所示，实施例1、实施例2以及比较例1中，铜合金线的导电率显示出与比较例2～比较例4基本相同的值，并且，铜合金线的机械强度得到了提高。这可认为是因为，如上所述，通过上述实施方式的铜合金线的制造方法所得到的实施例1、实施例2以及比较例1，与仅有1次热处理工序的比较例2～比较例4相比，母体中的析出物的量多，且母体中的析出物广泛分散。因此，通过上述实施方式的铜合金线的制造方法所得到的实施例1、实施例2以及比较例1中，能够不使铜合金线的导电率降低而进一步提高铜合金线的机械强度，在这一点上，与仅有1次热处理工序的比较例2～比较例4相比是有利的。

接下来，关于热处理工序的热处理(加热)温度，将实施例1、实施例2以及比较例1进行比较。如表1所示，上述实施方式中，热处理(析出)工序(S17)的热处理(加热)温度越高，则铜合金线的导电率越高。可认为以上的结果是表现出了以下两种效果的协同效果，即：通过热处理使得因拉丝工序所残留的应力得到释放，母体的晶体粒径与热处理前相比增大的效果；通过热处理使得析出物(铜-锆化合物)析出从而使锆从母体(铜)中脱出，使母体铜的纯度提高的效果。需说明的是，如上所述，由于即使在铜中添加锆时导电率也基本不下降，因此即使析出物(铜-锆化合物)的量增多，对导电率的影响也不大。根据这些结果，从提高铜合金线的导电率的观点出发，优选热处理工序的温度高。需说明的是，在将铜合金线用作电线或图3中所示的电缆11的导体1时，由于导电率优选为87％IACS以上，因而热处理温度优选为350℃以上。

接下来，如表1所示，上述实施方式中，热处理(析出)工序(S17)的热处理(加热)温度越高，则铜合金线的拉伸强度越小。此外，如表1所示，上述实施方式中，热处理(析出)工序(S17)的热处理(加热)温度越高，则铜合金线的0.2％屈服强度越小。这些结果表明，对于铜合金线的拉伸强度和0.2％屈服强度而言，相比于通过析出物(铜-锆化合物)析出而使析出物作为位错运动的阻碍物来强化铜合金线的析出强化法的效果，通过热处理使母体的晶体粒径相比于热处理前增大，从而由晶粒微细化进行的高强度化(晶界强化法)的相反效果影响更大。即，从增大铜合金线的拉伸强度以及0.2％屈服强度的观点出发，优选热处理工序的温度较低。需说明的是，在将铜合金线用作电线或图3中所示的电缆11的导体1时，由于拉伸强度优选为545MPa以上，因而热处理温度优选为400℃以下。

如上所述，上述实施方式中，从导电率与机械强度平衡的观点出发，热处理(析出)工序(S17)中的热处理(加热)温度优选为350℃以上400℃以下，最优选为350℃。

需说明的是，表1中虽未显示，但在上述实施方式的热处理(析出)工序(S15)中使热处理(加热)温度为400℃，在热处理(析出)工序(S17)中使热处理(加热)温度分别为350℃、400℃以及450℃时，铜合金线的试样(直径0.08mm)的各物性值的测定结果分别为与实施例1、实施例2以及比较例1基本同样的结果。因此，作为第一次热处理工序的热处理(析出)工序(S15)中的热处理(加热)温度优选为350℃以上400℃以下，并不限定于表1中所示的350℃。

接着，对铜合金线的晶体粒径的测定结果进行说明。图3是显示上述实施方式涉及的铜合金线的晶体粒径分布的图表。

晶体粒径的测定采用EBSD(Electron Back Scatter Diffraction Patterns：电子背散射衍射)法，以面积等效圆直径的形式测定铜合金线的横截面(与长度方向垂直的截面)的晶体粒径，求出图3中所示的晶体粒径的分布。需说明的是，EBSD法是在SEM(ScanningElectron Microscope：扫描电子显微镜)中，将在试样上反射的电子衍射图案投影到检测器面上，从该投影的图案来解析晶体方位的方法。上述晶体粒径的测定中，横截面的测定区域为约33.6μm²。

此外，铜合金线的试样使用在上述实施方式的铜合金线的制造方法中使热处理(析出)工序(S17)的热处理(加热)温度为350℃时制造的铜合金线。

如图3所示，本实施方式的铜合金线中，母体(铜)的晶体粒径的最大值为1μm，母体(铜)的平均粒径经测定为0.24μm。虽未图示，但上述实施方式中使热处理(加热)温度为350～400℃的全部铜合金的晶体粒径的最大值均为1μm以下。此外，在母体(铜)之外存在数十纳米的晶体，对其进行EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：能量分散X射线谱)分析，结果确认为铜-锆化合物。

根据以上的结果，通过本实施方式的铜合金线的制造方法所制造的铜合金线是分散有含锆的析出物的铜合金线，可以确定：晶体粒径为1μm以下，导电率为87％IACS以上，拉伸强度为545MPa以上。

接着，对本实施方式的铜合金线的弯曲特性进行说明。图4是显示上述实施方式涉及的铜合金线的弯曲试验的结果的图表。

弯曲试验通过以下步骤来进行。使用普通的弯曲试验机，在一对圆柱状(半径R)的弯曲夹具间设置铜合金线的试样，在对试样自身施加负载的状态(A)，移动弯曲夹具，将试样沿着弯曲夹具进行弯曲(B：相对于原位置弯曲90度)。然后，返回原位置(A)后，向刚才的相反方向弯曲试样(C)。这里，将(A)→(B)→(A)→(C)→(A)的1个循环记为1次，计量直至试样断裂为止的次数。弯曲试验的条件为，使负载为8.8g，准备R＝5(应变0.79％)和R＝10(应变0.40％)这两种弯曲夹具。此外，铜合金线的试样使用直径为0.08mm，且在上述实施方式的铜合金线的制造方法中使热处理(析出)工序(S27)的热处理(加热)温度为350℃时制造的铜合金线(实施例1)。

如图4所示，本实施方式的铜合金线在应变为0.40％时的弯曲次数为82064次，在应变为0.79％时的弯曲次数为13968次。本实施方式的铜合金线的拉伸强度为594MPa且0.2％屈服强度为552MPa(参见表1)。由此可知，本实施方式的铜合金线显示出优异的弯曲寿命。需说明的是，这里的弯曲试验条件中应变设定得较小。从本实施方式与比较例的比较可以认为，在应变小的区域，0.2％屈服强度与拉伸强度相比对弯曲特性产生更大的影响。

此外，图3中所示的本实施方式的电缆11中，导体1采用了本实施方式的铜合金线。如表1所示，本实施方式的铜合金线(实施例1以及实施例2)具有87％IACS以上的导电率和545MPa以上的拉伸强度。而且，尤其是如图4所示，本实施方式的铜合金线的耐弯曲性优异。因此，本实施方式的电缆11能够广泛地用作例如机器人电缆(能与机器人连接的电缆)等尤其要求弯曲耐性的电缆。

本发明不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内可进行各种变更。

Claims (10)

1.一种铜合金线的制造方法，包括：

(a)对含锆的铜材进行溶体化处理，形成过饱和固溶体状态的所述铜材的工序；

(b)在所述(a)工序之后，对过饱和固溶体状态的所述铜材进行拉伸，形成第一线材的工序；

(c)在所述(b)工序之后，对所述第一线材进行热处理，形成第一铜合金线的工序；

(d)在所述(c)工序之后，对所述第一铜合金线进行拉伸，形成第二线材的工序；

(e)在所述(d)工序之后，对所述第二线材进行热处理，形成铜的晶体粒径为1μm以下的第二铜合金线的工序，

其中，

在所述(c)工序中，在所述第一铜合金线中析出含锆的第一析出物，

在所述(d)工序中，使所述第一析出物分散在所述第二线材中，

在所述(e)工序中，对所述第二线材在350～400℃进行热处理，从而在所述第二铜合金线中析出含锆的第二析出物。

2.如权利要求1所述的铜合金线的制造方法，

所述铜材是锆固溶于铜的状态的铜材。

3.如权利要求1或2所述的铜合金线的制造方法，

在所述(c)工序中，对所述第一线材在350～400℃进行热处理。

4.如权利要求1～3中任一项所述的铜合金线的制造方法，

所述铜材中的锆含有率为200重量ppm以上2000重量ppm以下。

5.如权利要求1～4中任一项所述的铜合金线的制造方法，

所述第二铜合金线的导电率为87％IACS以上。

6.如权利要求1～5中任一项所述的铜合金线的制造方法，

所述第二铜合金线的拉伸强度为545MPa以上。

7.如权利要求6所述的铜合金线的制造方法，

所述第二铜合金线的直径为0.08mm。

8.一种铜合金线，

其分散有含锆的析出物，

铜的晶体粒径为1μm以下，

导电率为87％IACS以上，

拉伸强度为545MPa以上。

9.如权利要求8所述的铜合金线，

所述铜合金线的直径为0.08mm。

10.一种电缆，其具有由权利要求8或9所述的铜合金线形成的导体。

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