CN112534519A - 铜覆钢线以及绞合线 - Google Patents

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Abstract

该铜覆钢线包括：由钢形成的芯线；以及覆盖芯线的外周面并由铜或铜合金形成的覆层。覆层包括设置在包括覆层和芯线之间的界面的区域中并且锌浓度高于覆层的其他区域的中间层。

Description

铜覆钢线以及绞合线
技术领域
本公开涉及铜覆钢线以及绞合线。
背景技术
已经提出了一种斜圈弹簧用钢线，其为这样一种铜覆钢线，该铜覆钢线包括：由钢制成的芯线；和由铜或铜合金制成并覆盖芯线的外周面的镀层(例如，参见日本专利申请特开No.2017-218659(专利文献1))。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2017-218659
发明内容
根据本公开的铜覆钢线包括由钢制成的芯线、以及由铜或铜合金制成并覆盖芯线的外周面的覆层。覆层包括设置在包括与芯线的界面的区域中的中间层，中间层的锌浓度高于覆层的其他区域的锌浓度。
附图说明
图1为示出了铜覆钢线的结构的示意图；
图2为示出了铜覆钢线的结构的示意性截面图；
图3为示意性地示出铜覆钢线的制作方法的流程图；
图4为示出了原料钢线的结构的示意性截面图；
图5为示出了其上形成有中间覆层的原料钢线的结构的示意性截面图；
图6为示出了拉丝工艺的示意性截面图；
图7为示出了其上形成有中间覆层、铜覆层和表面层的原料钢线的结构的示意性截面图；
图8为示出了第二热处理步骤的示意性截面图；
图9为示出了绞合线的结构的示意图；
图10示出了通过俄歇电子能谱在芯线和覆层之间的界面附近进行的线分析的结果；以及
图11为图10的一部分的放大图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
可将这样的铜覆钢线用作电线，该铜覆钢线包括由钢制成的芯线和由铜或铜合金制成并覆盖芯线的外周面的覆层。对于电线，需要强度和导电性这两者。在上述铜覆钢线中，由钢制成的芯线确保了高强度。由铜或铜合金制成的覆层确保了优异的导电性。为了使连接简单，还需要可以将电线压接。当包括电线的外周面的区域更容易变形时，压接变得更容易。在上述铜覆钢线中，由硬度低于钢的铜或铜合金制成的覆层有助于使压接变得容易。
然而，通过压接来连接铜覆钢线可能导致芯线和覆层之间的分离。因此，一个目的是提供这样的铜覆钢线，当进行压接时，该铜覆钢线能够抑制芯线和覆层之间的分离。
[本公开的有利效果]
根据本公开的铜覆钢线可以提高芯线和覆层之间的密着性。
[本发明的实施方案的描述]
首先，将列举并描述本发明的实施方案。本申请的铜覆钢线包括由钢制成的芯线和由铜或铜合金制成的覆盖芯线的外周面的覆层。覆层包括中间层，该中间层设置在包括与芯线的界面的区域中，并且其锌浓度高于覆层的其他区域的锌浓度。
本发明人研究了提高芯线和覆层之间的密着性的方式。结果发现，通过在覆层的包括与芯线的界面的区域中形成锌浓度高于覆层中的其他区域的锌浓度的层，可提高芯线和覆层之间的密着性。在本申请的铜覆钢线中，覆层包括中间层，该中间层设置在包括与芯线的界面的区域中并且其锌浓度高于覆层的其他区域的锌浓度。因此，本申请的铜覆钢线提高了芯线和覆层之间的密着性，并且当进行压接时抑制了芯线和覆层之间的分离。
在上述铜覆钢线中，中间层的最大锌浓度可为0.5原子％以上10原子％以下。
如上所述，中间层具有提高芯线和覆层之间的密着性的功能。通过将中间层的最大锌浓度设定为0.5原子％以上，更可靠地提高了密着性。因此优选的是，中间层的最大锌浓度为0.5原子％以上。另一方面，中间层的最大锌浓度超过10原子％可能降低铜覆钢线的导电性。因此优选的是，中间层的最大锌浓度为10原子％以下。为了更可靠地提高密着性，中间层的最大锌浓度优选为1原子％以上。为了进一步抑制铜覆钢线的导电性的降低，中间层的最大锌浓度优选为8原子％以下，并且进一步优选为5原子％以下。
应当注意，可以(例如)通过如下方式确认中间层的最大锌浓度。首先，沿着垂直于铜覆钢线的纵向方向的截面切割铜覆钢线。使用俄歇电子能谱，在垂直于芯线和覆层之间的界面的方向上对获得的铜覆钢线的截面进行线分析，从而测定覆层中的锌浓度分布。对五个位置进行测定，并且将获得的锌浓度的最大值确定为中间层的最大锌浓度。
在上述铜覆钢线中，芯线和覆层之间的密着强度可为50MPa以上。这种构造更可靠地抑制了进行压接时芯线和覆层之间的分离。
应当注意，可以(例如)通过如下方式测定芯线和覆层之间的密着强度。由铜覆钢线的表面沿径向方向形成多个切口以穿透覆层。各切口形成为在整体圆周上是连续的。在铜覆钢线的纵向方向上的切口之间的间隔可为(例如)2mm。接下来，通过钎焊将铜线连接至位于铜覆钢线的外周面上的介于切口之间的区域。铜线的直径(例如)可为0.9mm。此后，使用拉伸试验机以拉伸铜线，以在铜覆钢线的径向方向上施加拉伸应力，并且测定引起芯线和覆层之间的分离的应力。拉伸速度(例如)可为1mm/min.。
在上述铜覆钢线中，钢可以具有珠光体结构。具有珠光体结构的钢适合作为构成本申请的铜覆钢线的芯线的材料。
在上述铜覆钢线中，钢的碳含量可为0.3质量％以上1.1质量％以下。碳含量对钢的强度影响很大。通过将碳含量设定在上述范围内，能够容易地使芯线具有适当的强度。
在上述铜覆钢线中，钢可以包含0.5质量％以上1.0质量％以下的碳、0.1质量％以上2.5质量％以下的硅以及0.3质量％以上0.9质量％以下的锰，余量由铁和不可避免的杂质组成。
在上述铜覆钢线中，钢还可以包含选自由以下元素组成的组中的一种以上元素：0.1质量％以上0.4质量％以下的镍、0.1质量％以上1.8质量％以下的铬、0.1质量％以上0.4质量％以下的钼以及0.05质量％以上0.3质量％以下的钒。
下面将描述构成芯线的钢的成分组成优选在上述范围内的原因。
碳(C)：0.5质量％以上1.0质量％以下
碳是对钢强度影响很大的元素。为了获得作为铜覆钢线的芯线的足够的强度，碳含量优选为0.5质量％以上。另一方面，增加的碳含量可能降低韧性，使得加工困难。为了确保足够的韧性，碳含量优选为1.0质量％以上。为了进一步提高强度，碳含量更优选为0.6质量％以上，并且进一步优选为0.8质量％以上。为了提高韧性且便于加工，碳含量更优选为0.95质量％以下。
硅(Si)：0.1质量％以上2.5质量％以下
硅是在钢的精炼中作为脱氧剂而添加的元素。为了实现作为脱氧剂的功能，硅含量优选为0.1质量％以上，并且更优选为0.12质量％以上。此外，硅在钢中起到碳化物形成元素的作用，并且具有抑制因加热而软化的性质(抗软化性)。为了抑制在制作和使用铜覆钢线时由于加热而导致的软化，硅含量优选为0.8质量％以上，并且其可为1.8质量％以上。另一方面，过量添加的硅会降低韧性。为了确保足够的韧性，硅含量优选为2.5质量％以下，更优选为2.3质量％以下，并且甚至可为2.2质量％以下。从强调韧性的观点出发，硅含量可为1.0质量％以下。
锰(Mn)：0.3质量％以上0.9质量％以下
锰与硅一样，是在钢精炼中作为脱氧剂而添加的元素。为了实现作为脱氧剂的功能，锰含量优选为0.3质量％以上。另一方面，过量添加的锰将降低韧性并降低热加工中的可加工性。因此，锰含量优选为0.9质量％以下。
不可避免的杂质
在制作芯线的过程中，磷(P)和硫(S)不可避免地混合到构成芯线的钢中。包含过量的磷和硫将引起晶界偏析并产生夹杂物，从而使钢的性能劣化。因此，磷含量和硫含量各自优选为0.025质量％以下。不可避免的杂质的总含量优选为0.3质量％以下。
镍(Ni)：0.1质量％以上0.4质量％以下
镍的添加抑制了在芯线的拉丝加工中发生断裂。为了确保实现这种功能，镍的添加量可为0.1质量％以上。另一方面，即使添加超过0.4质量％的镍，上述效果也将饱和。此外，作为昂贵元素的镍的添加量超过0.4质量％将增加芯线的制作成本。因此，镍的添加量优选为0.4质量％以下。
铬(Cr)：0.1质量％以上1.8质量％以下
铬在钢中起到碳化物形成元素的作用，并且通过产生微细碳化物，从而有助于金属组织的微细化并且抑制加热期间的软化。为了确保实现这种效果，铬的添加量可为0.1质量％以上，或为0.2质量％以上，或甚至为0.5质量％以上。另一方面，过量添加的铬将导致韧性降低。因此，铬的添加量优选为1.8质量％以下。当铬与硅和钒共存时，通过添加铬获得的上述效果特别显著。因此，优选将铬与这些元素一起添加。
钼(Mo)：0.1质量％以上0.4质量％以下
钼的添加提高了钢的强度。为了确保实现这种功能，钼的添加量可为0.1质量％以上。另一方面，即使添加超过0.4质量％的钼，上述效果也将饱和。此外，作为昂贵元素的钼的添加量超过0.4质量％将增加芯线的制作成本。因此，钼的添加量优选为0.4质量％以下。
钒(V)：0.05质量％以上0.3质量％以下
钒在钢中起到碳化物形成元素的作用，并且通过产生微细碳化物，从而有助于金属组织的微细化并且抑制加热期间的软化。为了确保实现这种效果，钒的添加量可为0.05质量％以上。另一方面，过量添加的钒将使韧性降低。为了确保足够的韧性，钒的添加量优选为0.3质量％以下。当钒与硅和铬共存时，通过添加钒获得的上述效果特别显著。因此，优选将钒与这些元素一起添加。
上述铜覆钢线的拉伸强度可为950MPa以上3000MPa以下。通过将拉伸强度设定为950MPa以上，使得能够容易地获得作为铜覆钢线、特别是作为用作电线的铜覆钢线的足够的强度。将拉伸强度设定为3000MPa以下能够容易地确保足够的韧性。铜覆钢线的拉伸强度优选为1500MPa以上。铜覆钢线的拉伸强度优选为2500MPa以下。
在上述铜覆钢线中，覆层的硬度可为50HV以上200HV以下。通过将覆层的硬度设定为50HV以上，使得能够容易地使覆层具有足够的强度。通过将覆层的硬度设定为200HV以下，使得能够容易地使覆层具有足够的变形性，并且能够容易地获得适于通过压接进行连接的铜覆钢线。
上述铜覆钢线的线径可为0.01mm以上1mm以下。这种构造使得能够容易地获得特别适合用作电线的铜覆钢线。如本文所用，“线径”是指铜覆钢线的垂直于其纵向方向的截面的圆形的直径。在钢线的截面形状不是圆形的情况下，线径是指该截面的外接圆的直径。
上述铜覆钢线的导电率可为20％IACS(国际退火铜标准)以上80％IACS以下。这种构造使得能够容易地获得特别适合用作电线的铜覆钢线。
在上述铜覆钢线中，芯线的扩散氢浓度可为2.0ppm以下。这种构造抑制了由于氢脆而对芯线的损坏。
上述铜覆钢线还可以包括表面层，该表面层设置为包括表面并且由选自金(Au)、银(Ag)、锡(Sn)、钯(Pd)和镍(Ni)所组成的组中的一种以上金属制成。可以形成这种表面层以用于提高耐磨性、降低铜覆钢线与端子等连接时的接触电阻或其他目的。
本申请的绞合线具有扭绞在一起的多根上述本申请的铜覆钢线。本申请的绞合线具有本申请的铜覆钢线扭绞在一起的结构，其提供了不仅在芯线和覆层之间具有高密着性、而且还具有优异的柔性的绞合线。
[本发明的实施方案的细节]
下面将参考附图描述根据本公开的铜覆钢线和绞合线的实施方案。在以下附图中，由相同的附图标记表示相同或相应的部分，并且将不重复其描述。
(实施方案1)
图1为示出了铜覆钢线的结构的示意图。图2为示出了铜覆钢线的结构的示意性截面图。图2示出了铜覆钢线在垂直于纵向方向的平面中的截面。
参见图1和图2，本实施方案中的铜覆钢线1包括：由钢制成的芯线10；由铜或铜合金制成并覆盖芯线10的外周面11的覆层20；以及由选自金、银、锡、钯和镍所组成的组中的一种以上金属制成并设置为包括表面31(外周面)的表面层30。
芯线10具有垂直于其纵向方向的圆形截面。构成芯线10的钢具有(例如)珠光体组织。构成芯线10的钢的碳含量优选为0.3质量％以上1.1质量％以下。构成芯线10的钢可以包含0.5质量％以上1.0质量％以下的碳、0.1质量％以上2.5质量％以下的硅以及0.3质量％以上0.9质量％以下的锰，余量由铁和不可避免的杂质组成。构成芯线10的钢还可以包含选自由以下元素组成的组中的一种以上元素：0.1质量％以上0.4质量％以下的镍、0.1质量％以上1.8质量％以下的铬、0.1质量％以上0.4质量％以下的钼以及0.05质量％以上0.3质量％以下的钒。芯线10可为(例如)日本工业标准(JIS)中定义的琴钢丝，特别是SWP-B。芯线10的扩散氢浓度优选为2.0ppm以下。
覆层20在整个圆周上覆盖芯线10的外周面11。覆层20设置为与芯线10的外周面11接触。覆层20为镀层，例如镀铜层。覆层20为(例如)通过镀覆工艺形成的层。在本实施方案中，覆层20由纯铜(由铜和不可避免的杂质构成)制成。覆层20的硬度(例如)为50HV以上200HV以下。
覆层20包括中间层22，中间层设置在包括与芯线10的界面的区域中，并且中间层的锌(Zn)浓度高于覆层20的其他区域的锌浓度。中间层22设置为在整个圆周上围绕芯线10的外周面11。中间层22设置为在整个圆周上与芯线10的外周面11接触。中间层22的最大锌浓度(例如)为0.5原子％以上10原子％以下。
表面层30在整个圆周上覆盖覆层20的外周面21。表面层30设置为与覆层20的外周面21接触。表面层30设置为在整个圆周上包围覆层20的外周面21。表面层30设置为在整个圆周上与覆层20的外周面21接触。表面层30的外周面构成铜覆钢线1的表面31(外周面)。
在本实施方案的铜覆钢线1中，覆层20包括中间层22，中间层22设置在包括与芯线10的界面的区域中，并且中间层22的锌浓度高于覆层20的其他区域的锌浓度。其结果是，本实施方案的铜覆钢线1为这样的铜覆钢线，该铜覆钢线的芯线10和覆层20之间的密着性得到提高，并且能够抑制进行压接时芯线10和覆层20之间的分离。
在本实施方案的铜覆钢线1中，芯线10和覆层20之间的密着强度优选为50MPa以上。该构造进一步可靠地抑制了进行压接时芯线10和覆层20之间的分离。
本实施方案的铜覆钢线1的拉伸强度优选为950MPa以上3000MPa以下。通过将拉伸强度设定为950MPa以上，可容易地获得作为铜覆钢线、特别是用作电线的铜覆钢线的足够的强度。通过将拉伸强度设定为3000MPa以下，使得能够容易地确保足够的韧性。
本实施方案的铜覆钢线1的线径φ优选为0.01mm以上1mm以下。这种构造使得能够容易地获得特别适合用作电线的铜覆钢线。
本实施方案的铜覆钢线1的导电率优选为20％IACS以上80％IACS以下。这种构造使得能够容易地获得特别适合用作电线的铜覆钢线。
现在将参考图1至8描述制作铜覆钢线1的示例性方法。参考图3，在本实施方案的铜覆钢线1的制作方法中，首先进行作为步骤S10的原料钢线准备步骤。在步骤S10中，参考图4，准备将作为芯线10的原料钢线90。具体而言，准备原料钢线90，其由包含(例如)0.5质量％以上1.0质量％以下的碳、0.1质量％以上2.5质量％以下的硅以及0.3质量％以上0.9质量％以下的锰，且余量由铁和不可避免的杂质组成的钢构成。构成材料钢线90的钢还可以包含选自由以下元素组成的组中的一种以上元素：0.1质量％以上0.4质量％以下的镍、0.1质量％以上1.8质量％以下的铬、0.1质量％以上0.4质量％以下的钼以及0.05质量％以上0.3质量％以下的钒。
接下来，参考图3，进行韧化处理步骤作为步骤S20。在步骤S20中，参考图4，对步骤S10中准备的原料钢线90进行韧化处理。具体而言，进行热处理，其中将原料钢线90加热到不低于奥氏体化温度(A1点)的温度范围，然后快速冷却至高于马氏体转变开始温度(Ms点)的温度范围并保持在该温度范围内。由此，原料钢线90的金属组织成为具有小层片间距的微细珠光体结构。在此，在韧化处理中，从抑制脱碳发生的观点出发，优选在惰性气体气氛中进行将原料钢线90加热到A1点以上的温度范围的处理。
接下来，参考图3，进行中间覆层形成步骤作为步骤S30。在步骤S30中，参考图4和5，形成包含铜和锌的中间覆层50，以覆盖已在步骤S20中经过韧化处理的原料钢线90的外周面95。具体而言，例如，通过在原料钢线90的外周面95上进行镀覆，以形成中间覆层50，其为包含铜和锌的金属层。中间覆层50(例如)包含25质量％以上50质量％以下的锌，余量由铜和不可避免的杂质组成。不可避免的杂质优选(例如)为1质量％以下，并且优选为0.5质量％以下。中间覆层50的锌含量更优选为36质量％以上42质量％以下。通过进行该步骤S30，获得第一中间钢线91。虽然在本实施方案中对关于形成包含铜和锌的中间覆层50的情况进行了说明，但是也可以形成包含锌但不包含铜的中间覆层50。
接下来，参考图3，进行第一热处理步骤作为步骤S40。在步骤S40中，参考图5，对通过直至步骤S30的处理获得的第一中间钢线91进行热处理。具体而言，将第一中间钢线91加热至锌的熔点(419.5℃)以上的温度。由此，构成在步骤S30中形成的中间覆层50的锌和铜成为均匀的合金。步骤S40中的加热温度优选为550℃以上。步骤S40中的加热温度优选为650℃以下。步骤S40中的加热时间可为(例如)3秒以上7秒以下。
接下来，参考图3，进行拉丝步骤作为步骤S50。在步骤S50中，参考图5和6，对在步骤S40中经过热处理的第一中间钢线91进行拉丝处理(拉拔处理)。步骤S50中的拉丝处理中的加工度(减面率)可为(例如)90％以上99％以下。步骤S50的拉丝处理中的真应变优选为(例如)2.3以上3.9以下。上述过程得到第二中间钢线92。
接下来，参考图3，进行铜覆层形成步骤作为步骤S60。在步骤S60中，参考图6和7，形成铜覆层96以覆盖通过直至步骤S50的处理获得的第二中间钢线92的中间覆层50的外周面51的整个圆周。铜覆层96形成为与中间覆层50的外周面51接触。例如，可以通过镀覆形成铜覆层96。例如，铜覆层96由纯铜制成。
接下来，参考图3，进行表面层形成步骤作为步骤S70。在步骤S70中，参考图7，形成表面层30以覆盖在步骤S60中形成的铜覆层96的外周面97的整个圆周。形成表面层30以与铜覆层96的外周面97接触。例如，可以通过镀覆形成表面层30。表面层30由选自金、银、锡、钯和镍所组成的组中的一种以上金属制成。上述过程得到第三中间钢线93。
接下来，参考图3，进行第二热处理步骤作为步骤S80。在步骤S80中，参考图7和8，对通过直至步骤S70的处理获得的第三中间钢线93进行热处理。具体而言，将第三中间钢线93加热至铜的再结晶温度以上的温度。步骤S80中的加热温度优选为100℃以上。步骤S80中的加热温度优选为400℃以下。步骤S80中的加热时间可为(例如)5分钟以上3小时以下。这使得构成铜覆层96的铜再结晶。这也使得中间覆层50和铜覆层96一体化以形成覆层20。原料钢线90成为芯线10。此时，中间覆层50所含的锌扩散到铜覆层96中。其结果是，在覆层20中的包括与芯线10的界面的区域中形成中间层22，该中间层22的锌浓度高于覆层20的其他区域的锌浓度。上述过程得到第四中间钢线94。
接下来，参考图3，进行线径调整步骤作为步骤S90。在步骤S90中，参考图8以及图1和2，对在步骤S80中经过热处理的第四中间钢线94进行低加工度的拉丝处理(拉拔处理)。步骤S90的拉丝处理中的加工度(减面率)可为(例如)1％以上20％以下。通过上述过程，可以容易地制作根据本实施方案的铜覆钢线1。在本实施方案的铜覆钢线1的制作方法中，在以高加工度进行步骤S50的拉丝处理之前，在步骤S30中形成包含锌的中间覆层50。这有利于步骤S50中的高加工度的拉丝处理。此外，在本实施方案的铜覆钢线1的制作方法中，在于步骤S60中形成铜覆层96(镀覆处理)之前，形成包含锌的中间覆层50。这抑制了在步骤S60中氢渗透到原料钢线90(芯线10)中。此外，在本实施方案的铜覆钢线1的制作方法中，在步骤S50中以高加工度进行拉丝处理之后，形成铜覆层96。这消除了对其上形成有铜覆层96的钢线以高加工度进行拉丝处理的需求，从而能够稳定地制作铜覆钢线1。
(实施方案2)
下面将描述本申请的绞合线的实施方案作为实施方案2。参考图9，本实施方案中的绞合线100由多根上述实施方案1的铜覆钢线1绞合而构成。在本实施方案中，绞合线具有19根铜覆钢线1扭绞在一起的结构。包括在绞合线100中的各铜覆钢线1为上述实施方案1的铜覆钢线。对于具有上述实施方案1的铜覆钢线1扭绞在一起的结构的绞合线100，其不仅在芯线10和覆层20之间具有高密着性，而且还具有优异的柔性，因此该绞合线10适合作为电线。
可以通过将多根由上述实施方案1中描述的制作方法制作的铜覆钢线1扭绞在一起，从而制作本实施方案的绞合线100。
虽然在本实施方案中描述了将19根铜覆钢线1扭绞在一起的情况，但是构成绞合线100的铜覆钢线1的数量没有特别地限制，只要多于一根即可。对于绞合线，可以根据其应用和所需的性能选择具有合适数量的扭绞在一起的铜覆钢线1的任何结构。
实施例
(实验1)
进行实验以确认本申请的铜覆钢线中的中间层的形成状态。实验过程如下。首先，通过与上述实施方案1的过程相同的处理制作铜覆钢线1，不同之处在于省略步骤S70。接下来，沿垂直于铜覆钢线1的纵向方向的截面切割铜覆钢线1。在截面中，通过使用俄歇电子能谱，沿着垂直于芯线10和覆层20之间的界面的方向并穿透该界面以进行线分析，从而研究该界面附近的铁、铜和锌的浓度。作为俄歇电子能谱仪，使用由ULVAC-PHI,Inc.制造的PHI700(商品名)。测定条件为：10kV，10nA，样品不倾斜，并且以1kV进行溅射。实验结果示于图10和11。在图10和11中，细实线、虚线和粗实线分别对应于铁、铜和锌。在图10和11中，水平轴表示距离。在图10和11中，纵轴表示元素的含量。在图10和11中，水平轴上的值为8μm处的周围区域对应于芯线10和覆层20之间的界面。图11为示出了图10中芯线10和覆层20之间的界面附近的放大图。
参考图10和11可以确认，在芯线10和覆层20之间的界面的覆层20侧形成了锌浓度高于其他区域的中间层22。中间层22的最大锌浓度为约3原子％。中间层22的厚度为约4μm。从使中间层必要且充分地发挥其功能的观点出发，中间层22的厚度优选为1μm以上10μm以下。上述实验结果表明，可以通过上述实施方案1的制作方法来制作包括中间层22的实施方案1的铜覆钢线1。
(实验2)
进行实验以确认本申请的铜覆钢线的芯线和覆层之间的密着性以及其他性能。实验过程如下。
首先，通过与上述实施方案1的过程相同的处理制作铜覆钢线1，不同之处在于省略步骤S70。对于铜覆钢线1，测定表面粗糙度、密着强度、最小R/d、拉伸强度和压接后的拉伸强度(样品A至H；实施例)。此外，对于以相同方式制作的样品，测定步骤S50完成时(覆铜之前)和步骤S60完成时(覆铜之后)的扩散氢含量(处理A；实施例)。为了比较，还测定了铜合金线的拉伸强度和压接后的拉伸强度，而不是测定铜覆钢线的拉伸强度和压接后的拉伸强度。构成铜合金线的铜合金为铜-银合金(样品A和B；比较例)和铜-锡合金(样品C和D；比较例)。为了进一步比较，以相同的方式制作样品，不同之处在于省略用于形成中间层22的步骤S30和S40以及步骤S60。对于这些样品，也测定了表面粗糙度、最小R/d、拉伸强度和压接后的拉伸强度(样品e至h；比较例)。此外，对于以相同的方式制作的样品，测定覆铜之前和之后的扩散氢含量(处理B；比较例)。
对于表面粗糙度，测定算术平均粗糙度Ra。根据表面粗糙度Ra相对于覆层20的厚度的比率来评价表面粗糙度。以如下方式测定密着强度。由铜覆钢线1的表面沿径向方向形成多个切口以穿透覆层20。各切口形成为在整体圆周上是连续的。在铜覆钢线1的纵向方向上的切口之间的间隔设定为2mm。接下来，通过钎焊将铜线连接至位于铜覆钢线1的外周面上的介于切口之间的区域。铜线的直径设定为0.9mm。此后，使用拉伸试验机以拉伸铜线，以在铜覆钢线1的径向方向上施加拉伸应力，并且测定引起芯线10和覆层20之间的分离的应力。拉伸速度设定为(例如)1mm/min.。
最小R/d为用于评价在不引起芯线和覆层之间分离的情况下铜覆钢线可以弯曲到多大的曲率半径的指数。通过将芯线和覆层之间发生分离时铜覆钢线的曲率半径R除以铜覆钢线的半径d，从而获得数值(最小R/d)，并基于该数值(最小R/d)来评价铜覆钢线针对弯曲的耐久性。使用在径向压缩方向上向铜覆钢线施加力的压接端子将铜覆钢线压接，然后进行拉伸试验从而评价压接后的拉伸强度。实际上优选的是压接后的拉伸强度为600MPa以上。实验结果以及线径和其他实验条件一起示于表1和2中。
Figure BDA0002933029780000141
[表2]
Figure BDA0002933029780000151
参考表1，作为本发明实施例的样品A至H的密着强度显著高于作为比较例的样品e至h。在最小R/d方面，样品A至H也明显优于样品e至h。因此确认了本申请的铜覆钢线是这样的铜覆钢线，其中通过设置中间层22从而抑制了芯线和覆层之间的分离。关于拉伸强度，具有由钢制成的芯线的样品e至h的拉伸强度高于样品a至d的拉伸强度，并且其拉伸强度与样品A至H的拉伸强度相当。然而，关于压接后的拉伸强度，样品e至h的值接近样品a至d的值。认为这是因为压接导致芯线和覆层之间的分离。相反，就压接后的拉伸强度而言，作为包括中间层22的本申请的铜覆钢线的样品A至H显著优于样品e至h。认为这是因为中间层22的存在使得芯线10和覆层20之间的密着强度增加，从而抑制了芯线10和覆层20之间的分离。
参考表2，在制作本发明实施例的铜覆钢线1的处理A中，在覆铜之前和之后，扩散氢含量保持在低水平。相反，在制作比较例的铜覆钢线的处理B中，虽然覆铜之前的扩散氢含量低，但在覆铜之后的扩散氢含量高。认为这是因为在制作本发明实施例的铜覆钢线1的处理A中，在步骤S60中形成铜覆层96(镀覆处理)之前，在拉丝之后的原料钢线90的表面上已形成有包含锌的中间覆层50，这抑制了氢渗透到原料钢线90(芯线10)中。
上述实验结果表明，本申请的铜覆钢线提供了能够抑制压接时芯线和覆层之间的分离的铜覆钢线。
应当理解，本文公开的实施方案和实施例在每个方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的权项限定而不是由以上描述限定，并且旨在包括在与权利要求的权项等同的含义和范围内的任何修改。
附图标记列表
1：铜覆钢线；10：芯线；11：外周面；20：覆层；21：外周面；22：中间层；30：表面层；31：表面；50：中间覆层；51：外周面；90：原料钢线；91：第一中间钢线；92：第二中间钢线；93：第三中间钢线；94：第四中间钢线；95：外周面；96：铜覆层；97：外周面；以及100：绞合线。

Claims (14)

1.一种铜覆钢线，包括：
由钢制成的芯线；以及
由铜或铜合金制成并覆盖所述芯线的外周面的覆层，
所述覆层包括设置在包括与所述芯线的界面的区域中的中间层，所述中间层的锌浓度高于所述覆层的其他区域的锌浓度。
2.根据权利要求1所述的铜覆钢线，其中所述中间层的最大锌浓度为0.5原子％以上10原子％以下。
3.根据权利要求1或2所述的铜覆钢线，其中所述芯线和所述覆层之间的密着强度为50MPa以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铜覆钢线，其中所述钢具有珠光体组织。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铜覆钢线，其中所述钢的碳含量为0.3质量％以上1.1质量％以下。
6.根据权利要求5所述的铜覆钢线，其中所述钢包含0.5质量％以上1.0质量％以下的碳、0.1质量％以上2.5质量％以下的硅以及0.3质量％以上0.9质量％以下的锰，余量由铁和不可避免的杂质组成。
7.根据权利要求6所述的铜覆钢线，其中所述钢还包含选自由以下元素组成的组中的一种以上元素：0.1质量％以上0.4质量％以下的镍、0.1质量％以上1.8质量％以下的铬、0.1质量％以上0.4质量％以下的钼以及0.05质量％以上0.3质量％以下的钒。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的铜覆钢线，其拉伸强度为950MPa以上3000MPa以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的铜覆钢线，其中所述覆层的硬度为50HV以上200HV以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的铜覆钢线，其线径为0.01mm以上1mm以下。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的铜覆钢线，其导电率为20％IACS以上80％IACS以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的铜覆钢线，其中所述芯线的扩散氢浓度为2.0ppm以下。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的铜覆钢线，还包括设置为包括表面的表面层，所述表面层由选自金、银、锡、钯和镍所组成的组中的一种以上金属制成。
14.一种绞合线，其由多根权利要求1至13中任一项所述的铜覆钢线绞合而构成。
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