DE112019007509T5

DE112019007509T5 - Kupferbeschichteter Stahldraht, Feder, Litze, isolierter elektrischer Draht und Kabel

Info

Publication number: DE112019007509T5
Application number: DE112019007509.8T
Authority: DE
Inventors: Takumi AKADA; Daigo Sato
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2022-03-10
Also published as: WO2020261564A1; JP7259958B2; JPWO2020261564A1; US20220238248A1; CN113994439A

Abstract

Ein kupferbeschichteter Stahldraht enthält einen Kerndraht aus einem rostfreiem Stahl und eine Beschichtungsschicht, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist und eine äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes bedeckt. In einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Kerndrahtes hat die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes einen Wert einer arithmetischen Mittelrauheit Ra von nicht weniger als 25% und nicht mehr als 90% einer Dicke der Beschichtungsschicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen kupferbeschichteten Stahldraht, eine Feder, eine Litze, einen isolierten elektrischen Draht und ein Kabel.
Hintergrund
Ein kupferbeschichteter Stahldraht, bei dem die Oberfläche eines Stahlmaterials mit Kupfer beschichtet ist, kann in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen sowohl Leitfähigkeit als auch Festigkeit erforderlich sind (siehe z. B. Patentliteratur 1 und 2).
Liste der zitierten Dokumente
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung-Nr. 2002-270039
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. H01-289021

Darstellung der Erfindung
Ein kupferbeschichteter Stahldraht gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält: einen Kerndraht aus einem rostfreiem Stahl; und eine Beschichtungsschicht, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist und eine äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes bedeckt. In einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Kerndrahtes hat die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes einen Wert einer arithmetischen Mittelrauheit Ra von nicht weniger als 25% und nicht mehr als 90% einer Dicke der Beschichtungsschicht.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur eines kupferbeschichteten Stahldrahtes in Ausführungsform 1 zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Überblick über ein Verfahren zur Herstellung eines kupferbeschichteten Stahldrahtes darstellt;
3 ist eine schematische Schnittansicht, die das Verfahren zur Herstellung des kupferbeschichteten Stahldrahtes darstellt;
4 ist eine schematische Schnittansicht, die das Verfahren zur Herstellung des kupferbeschichteten Stahldrahtes darstellt;
5 ist eine schematische Schnittansicht, die das Verfahren zur Herstellung des kupferbeschichteten Stahldrahtes darstellt;
6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine erste Modifikation des kupferbeschichteten Stahldrahts in Ausführungsform 1 zeigt;
7 ist eine schematische Schnittansicht, die eine zweite Modifikation des kupferbeschichteten Stahldrahtes in Ausführungsform 1 zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur einer Feder in Ausführungsform 2 zeigt;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur einer Litze in Ausführungsform 3 zeigt;
10 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur eines isolierten elektrischen Drahtes in Ausführungsform 4 zeigt;
11 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur eines Kabels in Ausführungsform 5 zeigt;
12 zeigt die Ergebnisse einer Ermüdungsfestigkeitsprüfung;
13 zeigt die Ergebnisse der Ermüdungsfestigkeitsprüfung;
14 zeigt die Ergebnisse der Ermüdungsfestigkeitsprüfung; und
15 zeigt eine Beziehung zwischen der Anzahl von wiederholten Belastungszyklen und Korrosionsgewichtsverlust.

Beschreibung der Ausführungsformen
[Durch die vorliegende Offenbarung zu lösende Probleme]
Der vorgenannte kupferbeschichtete Stahldraht enthält einen Kerndraht und eine Beschichtungsschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Kupferbeschichteter Stahldraht kann in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen wiederholt Belastungen aufgebracht werden. Eine solche wiederholt aufgebrachte Belastung kann zu Rissen an der Grenzfläche zwischen der Beschichtungsschicht und dem Kerndraht führen, was zu einer verminderten Leitfähigkeit oder zum Bruch des Stahldrahtes führt. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass der oben genannte kupferbeschichtete Stahldraht das Auftreten von Korrosion im Kerndraht unterdrückt.
In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen besteht eine der Aufgaben darin, einen kupferbeschichteten Stahldraht bereitzustellen, der das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche zwischen der Beschichtungsschicht und dem Kerndraht unterdrücken und auch das Auftreten von Korrosion im Kerndraht unterdrücken kann.
[Vorteilhafte Effekte der vorliegenden Offenbarung]
Gemäß dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche von der Beschichtungsschicht mit dem Kerndraht unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht kann ebenfalls unterdrückt werden.
[Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung]
Zunächst werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgeführt und beschrieben. Ein kupferbeschichteter Stahldraht der vorliegenden Offenbarung enthält einen Kerndraht aus einem rostfreien Stahl und eine Beschichtungsschicht, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist und eine äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes bedeckt. In einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Kerndrahtes hat die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes einen Wert einer arithmetischen Mittelrauheit Ra von nicht weniger als 25% und nicht mehr als 90% einer Dicke der Beschichtungsschicht.
Bei dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung gewährleistet der Kerndraht aus einem rostfreien Stahl eine hohe Festigkeit. Die Beschichtungsschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gewährleistet eine ausgezeichnete Leitfähigkeit. Ferner ist in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes der Wert Ra der äußeren Umfangsfläche des Kerndrahtes auf nicht weniger als 25% und nicht mehr als 90% der Dicke der Beschichtungsschicht festgelegt. Die Vorsprünge und Vertiefungen, die so auf der Oberfläche des Kerndrahtes gebildet sind, erhöhen die Haftfestigkeit zwischen dem Kerndraht und der Beschichtungsschicht. Dadurch kann das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche zwischen der Beschichtungsschicht und dem Kerndraht unterdrückt werden. Das Einstellen des Wertes von Ra auf nicht weniger als 25% der Dicke der Beschichtungsschicht 20 kann die Haftfestigkeit zwischen dem Kerndraht und der Beschichtungsschicht zuverlässig verbessern. Das Einstellen des Wertes von Ra auf nicht mehr als 90% der Dicke der Beschichtungsschicht kann eine ausreichende Festigkeit des Kerndrahtes aufrechterhalten. Wenn auf der Oberfläche des Kerndrahtes Vorsprünge und Vertiefungen ausgebildet sind, nimmt die Grenzfläche zwischen der Beschichtungsschicht und dem Kerndraht flächenmäßig zu, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Korrosion an der Grenzfläche aus ungleichen Metallen zwischen dem Kerndraht und der Beschichtungsschicht führt. Die Verwendung des rostfreien Stahls als Material, das den Kerndraht bildet, kann das Auftreten von Korrosion an der Grenzfläche zwischen ungleichen Metallen unterdrücken.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche der Beschichtungsschicht mit dem Kerndraht unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht kann ebenfalls unterdrückt werden.
Bei dem oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht kann die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes einen Wert einer maximalen Querschnittshöhe Rt von nicht weniger als 45% und nicht mehr als 300% der Dicke der Beschichtungsschicht aufweisen. Wenn der Wert von Rt nicht weniger als 45 % der Dicke der Beschichtungsschicht beträgt, kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kerndraht und der Beschichtungsschicht zuverlässiger verbessert werden. Wenn der Wert von Rt 300% der Dicke der Beschichtungsschicht übersteigt, kann die Leitfähigkeit der Beschichtungsschicht verringert werden. Daher ist ein Rt-Wert von nicht mehr als 300 % der Dicke der Beschichtungsschicht bevorzugt.
Ein kupferbeschichteter Stahldraht der vorliegenden Offenbarung enthält: einen Kerndraht aus rostfreiem Stahl; und eine Beschichtungsschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, die eine äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes bedeckt. In einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Kerndrahtes hat die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes einen Wert einer maximalen Querschnittshöhe Rt von nicht weniger als 45% und nicht mehr als 300% einer Dicke der Beschichtungsschicht.
Bei dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung ist der Wert von Rt der äußeren Umfangsfläche des Kerndrahtes im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes auf nicht weniger als 45 % und nicht mehr als 300 % der Dicke der Beschichtungsschicht festgelegt. Wird der Wert von Rt auf nicht weniger als 45 % der Dicke der Beschichtungsschicht festgelegt, kann die Haftfestigkeit zwischen Kerndraht und Beschichtungsschicht zuverlässig verbessert werden. Übersteigt der Wert von Rt 300% der Dicke der Beschichtungsschicht, kann die Leitfähigkeit der Beschichtungsschicht verringert werden. Daher ist ein Wert von Rt von nicht mehr als 300 % der Dicke der Beschichtungsschicht bevorzugt. Wenn auf der Oberfläche des Kerndrahtes Vorsprünge und Vertiefungen gebildet sind, die die oben genannten Bedingungen erfüllen, vergrößert sich die Fläche der Grenzfläche zwischen der Beschichtungsschicht und dem Kerndraht, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Korrosion an der Grenzfläche aus ungleichen Metallen zwischen dem Kerndraht und der Beschichtungsschicht führt. Die Verwendung von rostfreiem Stahl als Material, das den Kerndraht bildet, kann das Auftreten von Korrosion an der Grenzfläche zwischen ungleichen Metallen unterdrücken. Auch gemäß dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche der Beschichtungsschicht mit dem Kerndraht unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht kann ebenfalls unterdrückt werden.
In dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann der Stahl, der den Kerndraht bildet, ein ferritischer rostfreier Stahl sein. Der ferritische rostfreie Stahl ist ein geeignetes Material, um den oben beschriebenen Kerndraht zu bilden.
In dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann der Stahl, der den Kerndraht bildet, ein austenitischer rostfreier Stahl sein. Der austenitische rostfreie Stahl ist ein geeignetes Material, um den oben beschriebenen Kerndraht zu bilden.
In dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann der austenitische rostfreie Stahl eine Komponentenzusammensetzung haben, die den folgenden Ausdruck (1) erfüllt. Der austenitische rostfreie Stahl mit einer Komponentenzusammensetzung, die den folgenden Ausdruck (1) erfüllt, ist ein geeignetes Material, um den oben beschriebenen Kerndraht zu bilden. $- 400 \geq 1032 - 1667 \times (A+B) - 27,8 \times C - 33 \times D-61 \times E - 41,7 \times F$
wobei A den Kohlenstoffgehalt [Masse%] repräsentiert, B den Stickstoffgehalt [Masse%] repräsentiert, C den Siliziumgehalt [Masse%] repräsentiert, D den Mangangehalt [Masse%] repräsentiert, E den Nickelgehalt [Masse%] repräsentiert und F den Chromgehalt [Masse%] repräsentiert.
In dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann die Beschichtungsschicht eine Legierungsschicht enthalten, die in einem Bereich angeordnet ist, der eine Grenzfläche mit dem Kerndraht enthält, wobei die Legierungsschicht eine Legierung aus Nickel und einem metallischen Element enthält, das in dem Stahl enthalten ist, der den Kerndraht bildet. Die Bildung einer solchen Legierungsschicht kann die Bindungskraft zwischen dem Kerndraht und der Beschichtungsschicht erhöhen und das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche zwischen der Beschichtungsschicht und dem Kerndraht zuverlässiger unterdrücken.
Der kupferbeschichtete Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 300 MPa und nicht mehr als 3400 MPa aufweisen. Wenn die Zugfestigkeit auf 300 MPa oder mehr eingestellt ist, kann eine ausreichende Festigkeit erzielt werden. Wenn die Zugfestigkeit auf 3400 MPa oder weniger eingestellt wird, kann eine ausreichende Verarbeitbarkeit gewährleistet werden.
Der kupferbeschichtete Stahldraht der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine Oberflächenschicht enthalten, die so angeordnet ist, dass sie eine Oberfläche des kupferbeschichteten Stahldrahtes enthält, wobei die Oberflächenschicht mindestens eine Schicht enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Goldschicht, einer Silberschicht, einer Zinnschicht, einer Palladiumschicht, einer Nickelschicht und einer Legierungsschicht dieser Metalle besteht. Eine solche Konfiguration verbessert die Korrosionsbeständigkeit, Lötbarkeit und Leitfähigkeit auf der Oberfläche des kupferbeschichteten Stahldrahtes.
Eine Feder der vorliegenden Offenbarung ist aus dem oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht hergestellt. Gemäß der Feder der vorliegenden Offenbarung kann, da sie aus dem oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht hergestellt ist, das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche der Beschichtungsschicht mit dem Kerndraht unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht kann ebenfalls unterdrückt werden. Es ist daher möglich, eine Feder mit ausgezeichneter Haltbarkeit bereitzustellen.
Eine Litze der vorliegenden Offenbarung ist aus einer Vielzahl der oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldrähte gebildet, die miteinander verdrillt sind. Gemäß der Litze der vorliegenden Offenbarung kann, da sie die Struktur der oben beschriebenen, miteinander verdrillten kupferbeschichteten Stahldrähte aufweist, das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche der Beschichtungsschicht mit dem Kerndraht unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht kann ebenfalls unterdrückt werden. Es ist daher möglich, eine Litze mit ausgezeichneter Haltbarkeit bereitzustellen.
Ein isolierter elektrischer Draht der vorliegenden Offenbarung enthält: den oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht oder die oben beschriebene Litze; und eine Isolierschicht, die so angeordnet ist, dass sie einen äußeren Umfang des kupferbeschichteten Stahldrahtes oder der Litze bedeckt. Gemäß dem isolierten elektrischen Draht der vorliegenden Offenbarung kann, da er den oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht oder die oben beschriebene Litze enthält, das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche der Beschichtungsschicht mit dem Kerndraht unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion in dem Kerndraht kann ebenfalls unterdrückt werden. Es ist daher möglich, einen isolierten elektrischen Draht mit ausgezeichneter Haltbarkeit bereitzustellen.
Ein Kabel der vorliegenden Offenbarung enthält: einen Leiterabschnitt in Drahtform; eine Isolierschicht, die so angeordnet ist, dass sie eine äußere Umfangsfläche des Leiterabschnitts bedeckt; und einen Abschirmabschnitt, der so angeordnet ist, dass er eine äußere Umfangsfläche der Isolierschicht umgibt. Der Abschirmabschnitt enthält eine Vielzahl der oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldrähte. Gemäß dem Kabel der vorliegenden Offenbarung kann mit dem Abschirmabschnitt, der die Vielzahl der oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldrähte enthält, die Haltbarkeit des Abschirmabschnitts verbessert werden.
Ein Kabel der vorliegenden Offenbarung enthält: den oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht oder die oben beschriebene Litze; eine Isolierschicht, die so angeordnet ist, dass sie einen äußeren Umfang des kupferbeschichteten Stahldrahtes oder der Litze bedeckt; und einen Abschirmabschnitt, der so angeordnet ist, dass er eine äußere Umfangsfläche der Isolierschicht umgibt. Gemäß dem Kabel der vorliegenden Offenbarung kann, da es den oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht oder die oben beschriebene Litze enthält, das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche der Beschichtungsschicht mit dem Kerndraht unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht kann ebenfalls unterdrückt werden. Es ist daher möglich, ein Kabel mit ausgezeichneter Haltbarkeit bereitzustellen.
In dem oben beschriebenen Kabel kann der Abschirmabschnitt eine Vielzahl der oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldrähte enthalten. Da der Abschirmabschnitt die Vielzahl der oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldrähte enthält, kann die Haltbarkeit des Abschirmabschnitts verbessert werden.
[Details der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung]
Ausführungsformen eines kupferbeschichteten Stahldrahtes gemäß der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.
(Ausführungsform 1)
1 ist eine Schnittansicht senkrecht zur Längsrichtung eines Kerns. Unter Bezugnahme auf 1 enthält ein kupferbeschichteter Stahldraht 1 in der vorliegenden Ausführungsform einen Kerndraht 10 und eine Beschichtungsschicht 20. Der Kerndraht 10 ist aus einem rostfreien Stahl. Die Beschichtungsschicht 20 bedeckt eine äußere Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10. Die Beschichtungsschicht 20 ist aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Der kupferbeschichtete Stahldraht 1 hat einen kreisförmigen Querschnitt senkrecht zu seiner Längsrichtung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der rostfreie Stahl, der den Kerndraht 10 bildet, ein austenitischer rostfreier Stahl. Der austenitische rostfreie Stahl in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Komponentenzusammensetzung, die den folgenden Ausdruck (1) erfüllt. Der rostfreie Stahl, der den Kerndraht 10 in der vorliegenden Ausführungsform bildet, ist z.B. SUS 304 gemäß JIS-Standard. $- 400 \geq 1032 - 1667 \times (A+B) - 27,8 \times C - 33 \times D - 61 \times E - 41,7 \times F$
wobei A den Kohlenstoffgehalt [Masse%] repräsentiert, B den Stickstoffgehalt [Masse%] repräsentiert, C den Siliziumgehalt [Masse%] repräsentiert, D den Mangangehalt [Masse%] repräsentiert, E den Nickelgehalt [Masse%] repräsentiert und F den Chromgehalt [Masse%] repräsentiert.
Im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung hat die äußere Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 einen Wert der arithmetischen Mittelrauheit Ra von nicht weniger als 25% und nicht mehr als 90% einer Dicke t der Beschichtungsschicht 20. Der Wert von Ra der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 27 % und nicht mehr als 75 % und weiter bevorzugt nicht weniger als 30 % und nicht mehr als 60 %. Zur Messung von Ra wird hierin beispielsweise das folgende Verfahren durchgeführt. Zunächst wird dem kupferbeschichteten Stahldraht 1 eine Probe entnommen. Anschließend wird ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der entnommenen Probe poliert. Dann wird die Grenzfläche des Kerndrahtes 10 mit der Beschichtungsschicht 20 in der polierten Oberfläche beobachtet, um Ra der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 zu ermitteln. Ra wird gemäß JIS B 0601:2013 durch Messung der gesamten äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 bestimmt. Die Dicke t der Beschichtungsschicht 20 kann auf folgende Weise bestimmt werden. Zunächst wird die Fläche des Kerndrahtes 10 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung gemessen. Dann wird für einen Kreis (in 1 durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet), der der ermittelten Fläche entspricht, der Radius davon (äquivalenter Kreisradius) berechnet. Dann wird die Differenz zwischen dem Radius des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 und dem äquivalenten Kreisradius des Kerndrahtes 10 als die Dicke t der Beschichtungsschicht 20 betrachtet.
In der vorliegenden Ausführungsform hat die äußere Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung einen Wert der maximalen Querschnittshöhe Rt von nicht weniger als 45% und nicht mehr als 300% der Dicke t der Beschichtungsschicht 20. Der Wert von Rt der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 50 % und nicht mehr als 250 % und weiter bevorzugt nicht weniger als 100 % und nicht mehr als 200 %. Zur Messung des Rt wird hierin beispielsweise das folgende Verfahren durchgeführt. Zunächst wird dem kupferbeschichteten Stahldraht 1 eine Probe entnommen. Anschließend wird ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der entnommenen Probe poliert. Dann wird die Grenzfläche des Kerndrahtes 10 mit der Beschichtungsschicht 20 in der polierten Oberfläche beobachtet, um Rt der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 zu ermitteln. Rt wird gemäß JIS B 0601:2013 durch Messung der gesamten äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 bestimmt.
Es wird nun ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht eines Materialstahldrahts in seinem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung. Unter Bezugnahme auf 2 wird bei dem Verfahren zur Herstellung des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 der vorliegenden Ausführungsform zunächst ein Materialstahldraht-Vorbereitungsschritt als Schritt S10 durchgeführt. In diesem Schritt S10 wird, unter Bezugnahme auf 3, ein Materialstahldraht 90, der der Kerndraht 10 werden soll, vorbereitet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Stahl, aus dem der Materialstahldraht 90 gebildet ist, SUS 304.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein erster Ziehschritt als Schritt S20 durchgeführt. In diesem Schritt S20 wird der in Schritt S10 vorbereitete Materialstahldraht einem Ziehvorgang unterzogen. Als nächstes wird, wie in 2 dargestellt, ein Oberflächenaufrauungsschritt als Schritt S30 durchgeführt. In diesem Schritt S30 wird der Materialstahldraht 90, der in Schritt S20 gezogen wurde, einem Oberflächenaufrauungsverfahren unterzogen, um die Oberflächenrauhigkeit zu erhöhen. Insbesondere wird unter Bezugnahme auf 3 die Oberfläche 91 des Materialstahldrahtes 90 mit einer Säure, wie z. B. Salzsäure oder Schwefelsäure, in Kontakt gebracht, um die Oberflächenrauhigkeit zu erhöhen. Zum Beispiel kann Salzsäure mit einer Konzentration von 35 % verwendet werden. Die Konzentration der Schwefelsäure kann z. B. 65 % betragen. Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Stahldrahtes kann ein Beizverfahren durchgeführt werden, um die Oberfläche des Stahldrahtes zu reinigen oder die Oxidschicht zu entfernen. Das Oberflächenaufrauungsverfahren im Schritt S30 unterscheidet sich jedoch von dem allgemeinen Beizverfahren dadurch, dass eine hochkonzentrierte Säure oder eine hochkorrosive Säure verwendet wird oder die Kontaktzeit mit der Säure erhöht wird, um die Oberflächenaufrauung zu erreichen. Die arithmetische Mittelrauheit Ra zu diesem Zeitpunkt kann z. B. 0,8 µm oder mehr betragen. Das Oberflächenaufrauungsverfahren kann anstelle oder zusätzlich zu dem Verfahren, bei dem die Drahtoberfläche mit der Säure in Kontakt gebracht wird, ein Verfahren enthalten, bei dem die Oberflächenaufrauung mechanisch erreicht wird, indem beispielsweise ein Poliervlies gegen die Oberfläche 91 des Materialstahldrahtes 90 gedrückt und das Vlies relativ zur Oberfläche bewegt wird. Auf diese Weise wird unter Bezugnahme auf 4 der Kerndraht 10 in der vorliegenden Ausführungsform mit Vorsprüngen und Vertiefungen, die auf der äußeren Umfangsfläche 11 gebildet sind, erhalten.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein Beschichtungsschicht-Bildungsschritt als ein Schritt S40 durchgeführt. In diesem Schritt S40, unter Bezugnahme auf die 4 und 5, wird eine Beschichtungsschicht 20 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet, um die äußere Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 zu bedecken, der dem Oberflächenaufrauungsverfahren in Schritt S30 unterzogen wurde. Die Beschichtungsschicht 20, die in Schritt S40 gebildet wird, hat eine Dicke von z.B. nicht weniger als 30 µm und nicht mehr als 90 µm. Die Beschichtungsschicht 20 kann z.B. durch Plattieren gebildet werden, oder sie kann als eine Mantelschicht gebildet werden, die durch separates Vorbereiten eines Elements, das die Beschichtungsschicht 20 sein soll, und mechanisches Integrieren des Elements mit dem Kerndraht 10 erhalten wird.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein zweiter Ziehschritt als Schritt S50 durchgeführt. In diesem Schritt S50, unter Bezugnahme auf 5, wird der Kerndraht 10 mit der daran gebildeten Beschichtungsschicht 20 in Schritt S40 einem Ziehen unterzogen. Dadurch wird ein kupferbeschichteter Stahldraht 1 mit einem gewünschten Drahtdurchmesser erhalten. Der Bearbeitungsgrad (Flächenverringerung) und die wahre Dehnung in Schritt S50 können beispielsweise jeweils 90 % oder mehr und 2,3 oder mehr betragen. Das obige Verfahren schließt die Herstellung des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 in der vorliegenden Ausführungsform ab.
Bei dem kupferbeschichteten Stahldraht 1 in der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert von Ra der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes 10 auf nicht weniger als 25 % und nicht mehr als 90 % der Dicke der Beschichtungsschicht 20 eingestellt. Das Einstellen des Wertes von Ra auf nicht weniger als 25% der Dicke der Beschichtungsschicht 20 verbessert zuverlässig die Haftfestigkeit zwischen dem Kerndraht 10 und der Beschichtungsschicht 20. Das Einstellen des Wertes von Ra auf nicht mehr als 90% der Dicke der Beschichtungsschicht 20 kann eine ausreichende Festigkeit des Kerndrahtes 10 aufrechterhalten. Wenn an der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 Vorsprünge und Vertiefungen gebildet werden, vergrößert sich die Grenzfläche 20A (siehe 1) der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 flächenmäßig, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Korrosion an der Grenzfläche aus ungleichen Metallen zwischen dem Kerndraht 10 und der Beschichtungsschicht 20 führt. Die Verwendung von rostfreiem Stahl als Material, das den Kerndraht 10 bildet, kann das Auftreten von Korrosion an der Grenzfläche zwischen ungleichen Metallen unterdrücken. Wie oben beschrieben, kann gemäß dem kupferbeschichteten Stahldraht 1 in der vorliegenden Ausführungsform das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion in dem Kerndraht 10 kann ebenfalls unterdrückt werden.
In der obigen Ausführungsform beträgt der Wert von Rt der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes 10 nicht weniger als 45% und nicht mehr als 300% der Dicke der Beschichtungsschicht 20. Obwohl es nicht wesentlich ist, den Wert von Rt innerhalb des oben beschriebenen Bereichs einzustellen, kann das Einstellen des Wertes von Rt auf nicht weniger als 45 % der Dicke der Beschichtungsschicht 20 die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kerndraht 10 und der Beschichtungsschicht 20 zuverlässiger verbessern. Wenn der Wert von Rt 300% der Dicke der Beschichtungsschicht 20 übersteigt, kann die Leitfähigkeit der Beschichtungsschicht 20 verringert werden. Daher ist ein Wert von Rt von nicht mehr als 300 % der Dicke der Beschichtungsschicht 20 bevorzugt.
In der obigen Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes 10 der Wert von Ra der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 nicht weniger als 25% und nicht mehr als 90% der Dicke der Beschichtungsschicht 20 beträgt und der Wert von Rt der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 nicht weniger als 45% und nicht mehr als 300% der Dicke der Beschichtungsschicht 20 beträgt. Die Konfiguration ist jedoch nicht auf den obigen Fall beschränkt; es kann auch nur einer der Werte von Ra und Rt so eingestellt werden, dass er in den oben beschriebenen Bereich fällt. Wenn auf der Oberfläche des Kerndrahtes Vorsprünge und Vertiefungen gebildet sind, die die obigen Bedingungen erfüllen, vergrößert sich die Fläche der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10, was zu einer erhöhten Möglichkeit des Auftretens von Korrosion an der Grenzfläche aus ungleichen Metallen des Kerndrahtes 10 mit der Beschichtungsschicht 20 führt. Die Verwendung von einem rostfreiem Stahl als Material, das den Kerndraht bildet, kann das Auftreten von Korrosion an der Grenzfläche zwischen ungleichen Metallen unterdrücken. Mit einem solchen kupferbeschichteten Stahldraht 1 kann auch das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion in dem Kerndraht 10 kann ebenfalls unterdrückt werden.
In der obigen Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, bei dem der Stahl, der den Kerndraht 10 bildet, ein austenitischer rostfreier Stahl ist. Jedoch kann der den Kerndraht 10 bildende Stahl ohne darauf beschränkt zu sein auch ein ferritischer rostfreier Stahl sein
Bei dem kupferbeschichteten Stahldraht 1 der obigen Ausführungsform kann die Zugfestigkeit nicht weniger als 300 MPa und nicht mehr als 3400 MPa betragen. Wenn die Zugfestigkeit auf 300 MPa oder mehr eingestellt ist, kann eine ausreichende Festigkeit erzielt werden. Wenn die Zugfestigkeit auf 3400 MPa oder weniger eingestellt ist, kann eine ausreichende Verarbeitbarkeit gewährleistet werden. Die Zugfestigkeit wird z. B. nach JIS Z 2241 gemessen.
Bei dem kupferbeschichteten Stahldraht 1 der obigen Ausführungsform kann die elektrische Leitfähigkeit nicht weniger als 5% IACS und nicht mehr als 80% IACS betragen, wobei IACS eine Abkürzung für den internationalen Standard für geglühtes Kupfer (International Annealed Copper Standard) ist. Dies gewährleistet eine ausreichende Leitfähigkeit in verschiedenen Anwendungen.
Nun wird eine erste Modifikation des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 in Ausführungsform 1 beschrieben. 6 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung der Schnittstelle 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes 10. Bezugnehmend auf 6 enthält die Beschichtungsschicht 20 in der vorliegenden Modifikation eine Legierungsschicht 19, die in einem Bereich angeordnet ist, der die Grenzfläche 20A mit dem Kerndraht 10 enthält. Die Legierungsschicht 19 enthält eine Legierung aus Nickel und einem metallischen Element, das in dem Stahl enthalten ist, der den Kerndraht 10 bildet. Obwohl das Vorhandensein der Legierungsschicht 19 in dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Anwendung nicht wesentlich ist, kann die Bildung der Legierungsschicht 19 die Bindungskraft zwischen dem Kerndraht 10 und der Beschichtungsschicht 20 erhöhen und das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 zuverlässiger unterdrücken.
Als nächstes wird eine zweite Modifikation des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 in Ausführungsform 1 beschrieben. 7 ist eine Schnittansicht des Kerndrahtes 10 in seinem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung. Bezugnehmend auf 7 enthält der kupferbeschichtete Stahldraht 1 in der vorliegenden Modifikation eine Oberflächenschicht 30, die so angeordnet ist, dass sie die Oberfläche des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 enthält. Die Oberflächenschicht 30 enthält mindestens eine Schicht aus der Gruppe bestehend aus einer Goldschicht, einer Silberschicht, einer Zinnschicht, einer Palladiumschicht, einer Nickelschicht und einer Legierungsschicht dieser Metalle. Auch wenn das Vorhandensein der Legierungsschicht 19 in dem kupferbeschichteten Stahldraht der vorliegenden Anwendung nicht wesentlich ist, kann die Einbeziehung der Oberflächenschicht 30 die Korrosionsbeständigkeit, Lötbarkeit und Leitfähigkeit an der Oberfläche des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 verbessern.
(Ausführungsform 2)
Es wird nun eine Ausführungsform einer Feder der vorliegenden Offenbarung als Ausführungsform 2 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 8 ist eine Feder 100 in der vorliegenden Ausführungsform aus dem oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht 1 der Ausführungsform 1 hergestellt. Die Feder 100 ist ein kupferbeschichteter Stahldraht 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 1, der zu einer Federform gewickelt ist. Die Feder 100 in der vorliegenden Ausführungsform ist eine Schraubenfeder, die eine Struktur aufweist, in der der kupferbeschichtete Stahldraht 1 geneigt in Bezug auf eine Ebene gewickelt ist, die senkrecht zur Richtung entlang einer zentralen Achse P ist. Bei der Feder 100 in der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um eine geneigte Spiralfeder (engl. canted coil spring), die so verwendet wird, dass eine Last in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung aufgebracht wird. Gemäß der Feder 100 in der vorliegenden Ausführungsform, die aus dem oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht hergestellt ist, kann das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht 10 kann ebenfalls unterdrückt werden. Es ist daher möglich, eine Feder 100 bereitzustellen, die eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist. Während in der vorliegenden Ausführungsform der Fall beschrieben wurde, bei dem die Feder 100 eine geneigte Spiralfeder ist, kann es sich um eine Feder handeln, die so verwendet wird, dass eine Last in der axialen Richtung der Feder 100 aufgebracht wird.
(Ausführungsform 3)
Als Ausführungsform 3 wird nun eine Ausführungsform einer Litze gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In 9 sind ebenfalls Querschnitte von kupferbeschichteten Stahldrähten 1 senkrecht zur Längsrichtung dargestellt. Unter Bezugnahme auf 9 ist eine Litze 200 in der vorliegenden Ausführungsform aus einer Vielzahl der kupferbeschichteten Stahldrähte 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 1 gebildet, die miteinander verdrillt sind. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Litze eine Struktur, in der sieben kupferbeschichtete Stahldrähte 1 miteinander verdrillt sind. Jeder in der Litze 200 enthaltene kupferbeschichtete Stahldraht 1 ist der kupferbeschichtete Stahldraht der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1. Mit der Litze 200 in der vorliegenden Ausführungsform mit der Struktur, in der die kupferbeschichteten Stahldrähte 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 1 miteinander verdrillt sind, kann das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion in dem Kerndraht 10 kann ebenfalls unterdrückt werden. Es ist daher möglich, eine Litze 200 bereitzustellen, die eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist.
(Ausführungsform 4)
Als Ausführungsform 4 wird nun eine Ausführungsform eines isolierten elektrischen Drahtes gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. 10 ist eine Schnittansicht eines kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 in seinem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung. Gemäß 10 enthält ein isolierter elektrischer Draht 300 in der vorliegenden Ausführungsform den oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldraht 1 der Ausführungsform 1 und eine Isolierschicht 40, die so angeordnet ist, dass sie einen äußeren Umfang 1A des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 bedeckt. Gemäß dem isolierten elektrischen Draht 300 der vorliegenden Offenbarung kann, da er den kupferbeschichteten Stahldraht 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 1 enthält, das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion im Kerndraht 10 kann ebenfalls unterdrückt werden. Es ist daher möglich, einen isolierten elektrischen Draht 300 bereitzustellen, der eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist. Während in der vorliegenden Ausführungsform der Fall der Verwendung des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 beschrieben wurde, ist der Draht nicht darauf beschränkt; die Litze 200 der Ausführungsform 3 kann anstelle des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 verwendet werden.
(Ausführungsform 5)
Als Ausführungsform 5 wird nun eine Ausführungsform eines Kabels gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In 11 sind auch Querschnitte der Litze, der Isolierschicht, des Abschirmabschnitts und der Schutzschicht senkrecht zur Längsrichtung dargestellt. Bezugnehmend auf 11 enthält ein Kabel 400 die Litze 200 der Ausführungsform 3, eine Isolierschicht 40, die so angeordnet ist, dass sie einen äußeren Umfang 200A der Litze 200 bedeckt, einen Abschirmabschnitt 50, der so angeordnet ist, dass er eine äußere Umfangsfläche 40A der Isolierschicht 40 umgibt, und eine Schutzschicht 60, die so angeordnet ist, dass sie einen äußeren Umfang 50A des Abschirmabschnitts 50 bedeckt. Der Abschirmabschnitt 50 enthält eine Vielzahl der kupferbeschichteten Stahldrähte 1 der obigen Ausführungsform 1. Der Abschirmungsabschnitt 50 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Form der Vielzahl der kupferbeschichteten Stahldrähte 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 1, die miteinander verwoben sind. Gemäß dem Kabel 400 der vorliegenden Offenbarung kann, da es eine Struktur aufweist, die die Litze 200 enthält, das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 unterdrückt werden, und das Auftreten von Korrosion in dem Kerndraht 10 kann ebenfalls unterdrückt werden. Darüber hinaus kann mit dem Abschirmabschnitt 50, der eine Vielzahl der oben beschriebenen kupferbeschichteten Stahldrähte 1 enthält, die Haltbarkeit des Abschirmabschnitts 50 verbessert werden. Es ist daher möglich, ein Kabel 400 bereitzustellen, das eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der Fall der Verwendung der Litze 200 als Leiterabschnitt beschrieben wurde, ist der Leiterabschnitt nicht darauf beschränkt, der kupferbeschichtete Stahldraht 1 in Ausführungsform 1 kann anstelle der Litze 200 verwendet werden. Ferner, während der Fall, in dem der Abschirmabschnitt 50 eine Vielzahl von kupferbeschichteten Stahldrähten 1 enthält, beschrieben wurde, ist die Konfiguration darauf nicht beschränkt; der Abschirmabschnitt 50 kann aus einem anderen Drahtmaterial als in der vorliegenden Ausführungsform gebildet sein. Ferner kann der Leiterabschnitt aus einem anderen Drahtmaterial als in der vorliegenden Ausführungsform gebildet sein, und nur der Abschirmabschnitt 50 kann eine Vielzahl der kupferbeschichteten Stahldrähte 1 der oben beschriebenen Ausführungsform 1 enthalten.
BEISPIELE
Es wurden Versuche durchgeführt, um zu untersuchen, wie der Wert der arithmetischen Mittelrauheit Ra und die maximale Querschnittshöhe Rt des Kerndrahtes 10 in Bezug auf die Dicke der Beschichtungsschicht 20 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung die Eigenschaften des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 beeinflussen. Zunächst wurden die Schritte S10 bis S50 der obigen Ausführungsform durchgeführt, um eine Probe des kupferbeschichteten Stahldrahtes 1 herzustellen. Für den Stahl, der den in Schritt S10 vorbereiteten Materialstahldraht bildet, wurde SUS 304 gewählt. Auf diese Weise wurde eine Probe A erhalten. Die Probe A hatte einen Drahtdurchmesser von 2 mm, einen Kerndrahtdurchmesser von 0,8 mm und eine Beschichtungsschichtdicke t von 200 µm. Der Wert von Ra der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 in der Probe A betrug 33 % der Dicke t der Beschichtungsschicht 20. Der Wert von Rt der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 in der Probe A betrug 58 % der Dicke t der Beschichtungsschicht 20.
Es wurden Proben B bis H hergestellt, die sich von der Probe A in mindestens einem der folgenden Punkte unterscheiden: Durchmesser des Kerndrahtes 10, Dicke der Beschichtungsschicht 20, Wert von Ra der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10 und Wert von Rt der äußeren Umfangsfläche 11 des Kerndrahtes 10. Zum Vergleich wurden die Proben I bis L hergestellt, für die SWP-B als Materialstahldraht verwendet wurde.
Anschließend wurde die Zugfestigkeit der Proben A bis L gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Als Ermüdungsversuch wurde ein Hunter-Ermüdungsversuch (Hunter fatigue test) durchgeführt. 12 bis 14 sind S-N-Diagramme, die die Beziehung zwischen der Anzahl der Spannungszyklen bis zum Bruch und der Spannungsamplitude im Ermüdungsversuch zeigen. In den 12 bis 14 repräsentiert die vertikale Achse die Spannungsamplitude und die horizontale Achse repräsentiert die Anzahl der Spannungszyklen. Die Spannungsamplitude ist in MPa angegeben. Für jede Probe wurde eine maximale Spannungsamplitude gemessen, bei der der kupferbeschichtete Stahldraht 1 auch nach 1×10⁷ Zyklen wiederholter Belastung in einem Ermüdungsversuch nicht brach. Ferner wurde bei den Proben A, C, D, F, G und H ein Ermüdungsversuch durchgeführt, indem die oben beschriebene maximale Spannungsamplitude wiederholt aufgebracht wurde. Dann wurde der Korrosionsgewichtsverlust gemessen, indem die Proben, die 100, 10000 oder 1000000 Zyklen wiederholter Belastung ausgesetzt waren, mit Salzwasser besprüht wurden. Der Korrosionsgewichtsverlust jeder Probe vor dem Ermüdungsversuch wurde auch nach dem Besprühen mit Salzwasser gemessen. Die Besprühung mit Salzwasser wurde gemäß JIS Z 2371 durchgeführt. 15 zeigt die Beziehung zwischen der Anzahl der wiederholten Belastungszyklen und dem Korrosionsgewichtsverlust. 15 zeigt den Korrosionsgewichtsverlust jeder Probe, wenn 0, 100, 10000 oder 1000000 Zyklen wiederholter Belastung aufgebracht wurden. In 15 stellt die vertikale Achse den Korrosionsgewichtsverlust dar und die horizontale Achse stellt die Anzahl der wiederholten Belastungszyklen dar. Der Korrosionsgewichtsverlust wird in mg/mm² angegeben.

Tabelle 1

	Stahlsorte	Drahtdurchmesser (mm)	Kerndrahtdurchmesser (mm)	Beschichtungsschichtdicke (µm)	Prozentsatz der arithmetischen Mittelrauheit Ra (%)	Prozentsatz der maximalen Querschnittshöhe Rt (%)	Zugfestigkeit (MPa)
Probe A	SUS304	1	0,8	200	33	58	1440
Probe B	SUS304	1	0,8	200	27	53	1450
Probe C	SUS304	0,5	0,45	25	45	102	1980
Probe D	SUS304	0,25	0,18	35	75	180	1160
Probe E	SUS304	0,25	0,18	35	34	45	1170
Probe F	SUS304	0,1	0,085	7,5	57	132	2015
Probe G	SUS304	1	0,8	200	21	32	1470
Probe H	SUS304	0,25	0,18	35	92	320	1155
Probe I	SWP-B	1	0,8	200	18	40	1520
Probe J	SWP-B	0,25	0,18	35	12	32	1170
Probe K	SWP-B	0,1	0,085	7,5	15	39	2025
Probe L	SWP-B	0,05	0,042	4	9	25	2220

Unter Bezugnahme auf Tabelle 1 wird bestätigt, dass die Proben A bis F, bei denen der Prozentsatz von Ra im Bereich von 25 % oder mehr und 90 % oder weniger und der Prozentsatz von Rt im Bereich von 45 % oder mehr und 300 % oder weniger liegt, hinsichtlich der Zugfestigkeit Werte von 300 MPa oder mehr und 3400 MPa oder weniger aufweisen, was ein angemessener Bereich ist. Unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 übertreffen die Proben A bis F hinsichtlich der maximalen Spannungsamplitude deutlich die Proben G bis L, bei denen die Prozentsätze von Ra und Rt außerhalb der oben beschriebenen Bereiche liegen. Dies liegt vermutlich daran, dass das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 in den Proben A bis F mit den Prozentsätzen von Ra und Rt innerhalb der oben beschriebenen Bereiche unterdrückt wurde. Ferner, unter Bezugnahme auf 15, im Hinblick auf den Korrosionsgewichtsverlust, ist die Zunahme im Korrosionsgewichtsverlust in den Proben A, C, D und F mit den Prozentsätzen von Ra und Rt innerhalb der oben beschriebenen Bereiche unterdrückt, im Vergleich zu den Proben G und H mit den Prozentsätzen von Ra und Rt, die außerhalb der oben beschriebenen Bereiche liegen. Dies ist umso deutlicher, je höher die Anzahl der wiederholten Belastungszyklen ist.
Die obigen Versuchsergebnisse zeigen, dass es gemäß dem kupferbeschichteten Stahldraht 1 der vorliegenden Offenbarung möglich ist, einen kupferbeschichteten Stahldraht bereitzustellen, der in der Lage ist, das Auftreten von Rissen an der Grenzfläche 20A der Beschichtungsschicht 20 mit dem Kerndraht 10 zu unterdrücken und auch das Auftreten von Korrosion in dem Kerndraht 10 zu unterdrücken.
Es sollte verstanden werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen und Beispiele in jeder Hinsicht illustrativ und nicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die Begriffe der Ansprüche und nicht durch die obige Beschreibung definiert und es ist beabsichtigt, dass sie alle Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung enthält, die den Begriffen der Ansprüche äquivalent sind.
Bezugszeichenliste

1: kupferbeschichteter Stahldraht;
1A, 50A, 200A: äußerer Umfang;
10: Kerndraht;
11,
40A: äußere Umfangsfläche;
19: Legierungsschicht;
20: Beschichtungsschicht;
20A: Grenzfläche;
30: Oberflächenschicht;
40: Isolierschicht;
50: Abschirmabschnitt;
60: Schutzschicht;
90: Materialstahldraht;
91: Oberfläche;
100: Feder;
200: Litze;
300: isolierter elektrischer Draht;
400: Kabel;
P: zentrale Achse;
t: Dicke; und
A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L: Probe.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002270039 [0002]
JP H01289021 [0002]

Claims

Kupferbeschichteter Stahldraht, aufweisend: einen Kerndraht aus einem rostfreien Stahl; und eine Beschichtungsschicht, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist und eine äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes bedeckt; wobei die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Kerndrahtes einen Wert einer arithmetischen Mittelrauheit Ra von nicht weniger als 25% und nicht mehr als 90% einer Dicke der Beschichtungsschicht aufweist.
Kupferbeschichteter Stahldraht nach Anspruch 1, wobei die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Kerndrahtes einen Wert einer maximalen Querschnittshöhe Rt von nicht weniger als 45 % und nicht mehr als 300 % der Dicke der Beschichtungsschicht aufweist.
Kupferbeschichteter Stahldraht, aufweisend: einen Kerndraht aus rostfreiem Stahl; und eine Beschichtungsschicht, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist und eine äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes bedeckt; wobei die äußere Umfangsfläche des Kerndrahtes in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Kerndrahtes einen Wert einer maximalen Querschnittshöhe Rt von nicht weniger als 45 % und nicht mehr als 300 % einer Dicke der Beschichtungsschicht aufweist.
Kupferbeschichteter Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stahl, der den Kerndraht bildet, ein ferritischer rostfreier Stahl ist.
Kupferbeschichteter Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stahl, der den Kerndraht bildet, ein austenitischer rostfreier Stahl ist.
Kupferbeschichteter Stahldraht nach Anspruch 5, wobei der austenitische rostfreie Stahl eine Komponentenzusammensetzung aufweist, die den folgenden Ausdruck (1) erfüllt: $- 400 \geq 1032 - 1667 \times (A+B) - 27,8 \times C - 33 \times D - 61 \times E - 41,7 \times F$
wobei A den Kohlenstoffgehalt [Masse%] repräsentiert, B den Stickstoffgehalt [Masse%] repräsentiert, C den Siliziumgehalt [Masse%] repräsentiert, D den Mangangehalt [Masse%] repräsentiert, E den Nickelgehalt [Masse%] repräsentiert und F den Chromgehalt [Masse%] repräsentiert.
Kupferbeschichteter Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Beschichtungsschicht eine Legierungsschicht aufweist, die in einem Bereich angeordnet ist, der eine Grenzfläche mit dem Kerndraht enthält, wobei die Legierungsschicht eine Legierung aus Nickel und einem metallischen Element enthält, das in dem Stahl enthalten ist, der den Kerndraht bildet.
Kupferbeschichteter Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 300 MPa und nicht mehr als 3400 MPa.
Kupferbeschichteter Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend eine Oberflächenschicht, die so angeordnet ist, dass sie eine Oberfläche des kupferbeschichteten Stahldrahtes enthält, wobei die Oberflächenschicht mindestens eine Schicht enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Goldschicht, einer Silberschicht, einer Zinnschicht, einer Palladiumschicht, einer Nickelschicht und einer Legierungsschicht aus diesen Metallen besteht.
Feder aus dem kupferbeschichteten Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Litze, die eine Vielzahl der kupferbeschichteten Stahldrähte nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, die miteinander verdrillt sind.
Isolierter elektrischer Draht, aufweisend: den kupferbeschichteten Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder die Litze nach Anspruch 11; und eine Isolierschicht, die so angeordnet ist, dass sie einen äußeren Umfang des kupferbeschichteten Stahldrahtes oder der Litze bedeckt.
Kabel, aufweisend: einen Leiterabschnitt in Drahtform; eine Isolierschicht, die so angeordnet ist, dass sie eine äußere Umfangsfläche des Leiterabschnitts bedeckt; und einen Abschirmabschnitt, der so angeordnet ist, dass er eine äußere Umfangsfläche der Isolierschicht umgibt, wobei der Abschirmabschnitt eine Vielzahl der kupferbeschichteten Stahldrähte nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält.
Kabel, aufweisend: den kupferbeschichteten Stahldraht nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder die Litze nach Anspruch 11; eine Isolierschicht, die so angeordnet ist, dass sie einen äußeren Umfang des kupferbeschichteten Stahldrahtes oder der Litze bedeckt; und einen Abschirmabschnitt, der so angeordnet ist, dass er eine äußere Umfangsfläche der Isolierschicht umgibt.
Kabel nach Anspruch 14, wobei der Abschirmabschnitt eine Vielzahl der kupferbeschichteten Stahldrähte nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält.