JP2002241872A

JP2002241872A - 耐屈曲性導線及びその製造方法

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Publication number: JP2002241872A
Application number: JP2001033073A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Moriyasu; 健森安; Teruto Nakatsu; 照人仲津
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】各種電子部品、例えば超小型モータ、各種超
小型インダクタンス等に用いられる廉価な耐屈曲性導線
を得る。【解決手段】２乃至１４重量％のＡｇを含有し残部が
Ｃｕ及び不可避的不純物からなるＣｕ−Ａｇ合金を用い
て引張強度９００ＭＰａ以上の領域で引張強度の増加量
に対する屈曲破断回数の増加量の比が１回／ＭＰａ以上
である耐屈曲性導線が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度かつ高導電
性の耐屈曲性導線の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロボット用ケーブル、各種耐屈曲
電線・ケーブル、内視鏡用ケーブル等に用いられる耐屈
曲性導線の需要が増大している。この耐屈曲性導線に
は、高い引張強度、高い耐屈曲性、及び高い導電率等が
強く要求される。かかる要求を満足させるために通常Ｃ
ｕ−Ａｇ合金が用いられる。このＣｕ−Ａｇ合金では、
鋳造時に銅基中に銅と銀の共晶相が形成される。この共
晶相を冷間加工してフィラメント状の組織に変換し、高
い強度と高い導電率とを得る。かかる場合にＡｇの含有
率が２４％程度の高い濃度のＣｕ−Ａｇ合金についての
研究が強力に進められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、以下に記すような解決すべき課題が
あった。

【０００４】課題１ロボット用ケーブル、各種耐屈曲電線・ケーブル、内視
鏡ケーブル等に用いられるためには、廉価であることが
要求される。

【０００５】課題２上記用途には、極細線が用いられる場合が多い。極細線
を得るためには、加工性が良く、且つ強度の高い銅合金
が要求される。鋳造上がりの銅合金のロッドから長尺の
極細線を得るためには、高い減面率で冷間伸線加工する
必要があり、且つ冷間伸線加工中の断線を避けなければ
ならないからである。更に、上記用途では製品製造工程
中で極細線に多数回の屈曲歪みが印加される場合が多
く、かかる工程での断線をも避けなければならない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。〈構成１〉２乃至１６重量％のＡｇを含有し残部がＣｕ
及び不可避的不純物からなる耐屈曲性導線であって、引
張強度９００Ｐａ以上であることを特徴とする耐屈曲性
導線。

【０００７】本構成において、Ａｇの含有率を２％以上
としたのは、２％以下のＡｇの含有率では熱処理を施し
ても充分なＣｕとＡｇの共晶相が得られず、高い加工度
で冷間加工を行っても充分な強度が得られないためであ
る。又、Ａｇの含有率を１６％以下としたのは、それ以
上のＡｇを含有した場合には加工性が低下し、高い加工
度で冷間加工を行い極細線にまで伸線加工を行う際に何
回もの焼鈍処理を必要とするからである。更に高価なＡ
ｇの含有量を減らしてコストダウンを図るためである。

【０００８】〈構成２〉２乃至１６重量％のＡｇを含
有し残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる耐屈曲性導
線であって、引張強度９００Ｐａ以上の領域で引張強度
の増加量に対する屈曲破断回数の増加量の比が１回／Ｍ
Ｐａ以上であることを特徴とする耐屈曲性導線。

【０００９】〈構成３〉２乃至１６重量％のＡｇを含有
し残部がＣｕ及び不可避的不純物からなるＣｕ基合金の
鋳造ロッドに縮径のための冷間加工を行い、該冷間加工
の途中で１回以上の熱処理を施し、前記冷間加工後に、
線材の焼鈍効果を維持する有効焼鈍限界量以下の熱処理
を施すことを特徴とする耐屈曲性導線の製造方法。

【０００１０】上記Ｃｕ−Ａｇ合金の鋳造ロッドに縮径
のための冷間加工と上記Ａｇを析出させるための熱処理
を施す。更に、縮径のための冷間加工を施した後、途中
工程で発生した加工歪みを除去し、且つ導電率を向上さ
せるため、最低限度の熱処理量（温度×時間）、即ち有
効焼鈍限界量以下の熱処理を施す。しかる後減面率９０
％以上の高い加工度で冷間加工を施こす。かかる工程を
経ることによってＣｕとＡｇとの共晶相、及び上記Ａｇ
の析出相とが微細な繊維状態組織をなし、この繊維状態
組織が高い加工度によって所定の方向に配列され高い強
度と、高い耐屈曲性を持つＣｕ−Ａｇ合金を得ることが
出来る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。上記課題１を解決するために、本発明では
Ｃｕ−Ａｇ合金中のＡｇ含有率を低下させる。周知のよ
うにＡｇは、非常に高価な金属であるためＡｇ含有率の
大きいＣｕ−Ａｇ合金線材も他の銅合金と比較して高価
なものになる。従って、Ａｇ含有率を小さくすること
は、線材のローコスト化につながる。上記課題２を解決
するために、本発明では、線材の引張強度と耐屈曲性と
のバランスをとることで対処する。以下に実施例の詳細
について説明する。

【００１２】

【実施例】図１はＡｇ含有率と引張強度の関係を示す図
である。この図は、Ａｇ含有率と冷間加工の加工度を最
大に上げた場合の最大引張強度との関係を示す図であ
る。縦軸に加工限界での最大引張強度（ＭＰａ）、横軸
にＡｇ含有率（重量）を示している。

【００１３】以下に、その内容について詳細に説明す
る。２％（重量）から２４％（重量）の範囲で種々のＡ
ｇ含有率（重量）を有するＣｕ−Ａｇ合金の鋳造ロッド
を作製する。このロッドに４５０℃で１０時間析出熱処
理を施した後に、加工硬化による破断が生ずる加工限界
まで冷間加工を施してＡｇ含有率（重量）ごとに線材サ
ンプルを作製する。かかる工程を経て得られたサンプル
を引っ張り試験する。

【００１４】図１に示すようにＡｇ含有率２％（重量）
から１４％（重量）程度まではＡｇ含有率が増すに従っ
て加工限界での最大引張強度が増加している。しかし１
４％（重量）を超えると、逆に加工限界での最大引張強
度が減少している。即ち、Ａｇ含有率１４％（重量）程
度で、加工限界での最大引張強度は最大値を示すことが
分かる。

【００１５】又、ここで２％以下のＡｇの含有率につい
ては除外しているのは、２％以下のＡｇの含有率では熱
処理を施しても充分なＣｕとＡｇの共晶相が得られず、
高い加工度で冷間加工を行っても充分な強度が得られな
いためである。

【００１６】以上の結果から、Ａｇ含有率が小さい範囲
では、加工度が一定であればＡｇ含有率が大きい程最大
引張強度は大きくなる。しかし、Ａｇ含有率がある程度
大きくなりすぎると（Ａｇ含有率１４％（重量）を超え
ると）冷間加工しにくくなるため、加工硬化による強度
上昇の効果がえられにくくなるものと考えられる。

【００１７】尚、Ａｇ含有率１４％（重量）程度のＣｕ
−Ａｇ合金が、加工限界での最大引張強度を示ことは、
本願の発明者等が種々の予測と実験を繰り返して初めて
到達した結果である。以下に説明する実施例は、かかる
結果に基づいてＡｇ含有率１４％（重量）以下のＣｕ−
Ａｇ合金に限定して説明する。

【００１８】次にＡｇ含有率１４％（重量）以下のＣｕ
−Ａｇ合金を用いて試作された線径０．１mmの耐屈曲性
導線の試験結果について詳細に説明する。試験サンプル
は、Ａｇ含有率３％（重量）から１４％（重量）のＣｕ
−Ａｇ合金を用いて以下の工程を経て作製された。

【００１９】工程１３％（重量）、１０％（重量）、１４％（重量）のＡｕ
を含有し残部がＣｕ（不可避的不純物を含有する）から
なるロッドを作製する。工程２上記ロッドから冷間加工と熱処理を繰り返してＣｕ−Ａ
ｇ合金の荒引き線を得る。

【００２０】工程３Ｃｕ−Ａｇ合金の荒引き線に４００℃から６００℃の温
度で１〜１００時間の熱処理を施し、冷間加工度が９０
〜９９％の伸線に加工する。工程４上記伸線を２００℃から４５０℃の温度で１時間焼鈍し
た後、冷間加工度が９５〜９９．９％の伸線に加工す
る。

【００２１】以上の工程を経て作製された試験サンプル
を通常の引っ張り試験機を用いて引っ張り強さ（ＭＰ
ａ）を測定し、首振り繰り返し屈曲試験機を用いて屈曲
破断回数を測定する。ここで、首振り繰り返し屈曲試
験機の原理について図を用いて説明する。図２は、首振
り繰り返し屈曲試験機の原理説明図である。（ａ）は、
試験開始寸前の状態を示す。（ｂ）は、屈曲試験中の状
態を示す。

【００２２】（ａ）より、ダイス１を通した試験サンプ
ル２の先端に重り３が負荷されている。ここで、試験サ
ンプル２は線径φ＝０．１mm、ダイス１の曲率Ｒ＝０．
５mm、重り３の荷重は３５ｇである。（ｂ）より、繰り
返し試験はダイス１を図上の左右に９０度傾けることに
よって行われる。

【００２３】尚、引っ張り試験機については、通常の線
材引っ張り試験機なので説明を割愛する。上記工程を経
て作製された試験サンプルを上記、引っ張り試験機、及
び首振り繰り返し屈曲試験機を用いて試験した結果を以
下の数表に示す。

【００２４】表１（１）試験サンプル、Ａｇ含有量３％（重量）焼鈍条件引っ張り強さ（ＭＰａ）屈曲回数（回）なし１０５０２７０２７０℃×１ｈ９３０１１０２９０℃×１ｈ９００５７３００℃×１ｈ７８０２７３１０℃×１ｈ７００１３３６０℃×１ｈ４３０１５４３０℃×１ｈ３３０１８（２）試験サンプル、Ａｇ含有量１０％（重量）焼鈍条件引っ張り強さ（ＭＰａ）屈曲回数（回）なし１１００３８０２８０℃×１ｈ１０００２３０３１０℃×１ｈ９００６３３６０℃×１ｈ７００１３４３０℃×１ｈ４７０１５（３）試験サンプル、Ａｇ含有量１４％（重量）焼鈍条件引っ張り強さ（ＭＰａ）屈曲回数（回）なし１１３０４３０２８０℃×１ｈ１０５０３２０３１０℃×１ｈ９７０２００３６０℃×１ｈ８５０４０４３０℃×１ｈ７００１３

【００２５】上記試験結果を要求特性の観点からグラ
フで表すと以下のようになる図３は、試験結果説明図
（その１）である。図３では、横軸に引っ張り強さ（Ｍ
Ｐａ）と、縦軸に屈曲破断回数とを表している。上記
表１の（１）試験サンプルＡｇ含有量３％（重量）のデ
ータを曲線Ｃ３（・）で表している。上記表１の（２）
試験サンプルＡｇ含有量１０％（重量）のデータを曲線
Ｃ１０（○）で表している。上記表１の（３）試験サン
プルＡｇ含有量１４％（重量）のデータを曲線Ｃ１４
（×）で表している。

【００２６】図３より明らかなように、曲線Ｃ３
（・）、曲線Ｃ１０（○）、曲線Ｃ１４（×）とも引っ
張り強さ８００ＭＰａ以下では、屈曲破断回数５０回以
下で低迷している。ところが引っ張り強さ９００ＭＰａ
を過ぎると急激に立ち上がり、ほぼ直線的に増加してい
る。さらに曲線Ｃ３（・）、曲線Ｃ１０（○）、曲線Ｃ
１４（×）とも、ほぼ同一の値を示している。

【００２７】発明者等は、この実験結果が再現性あるデ
ータであることを確認している。又、かかる特性を認識
して開示するのは本願が最初である。尚、発明者らは、
かかる図３の耐屈曲性導線で引張強度９００ＭＰａ以上
の領域で引張強度の増加量に対する屈曲破断回数の増加
量の比が１回／ＭＰａ以上のものが上記、ロボット用ケ
ーブル、各種耐屈曲電線・ケーブル、内視鏡ケーブル等
に好適であることを確認している。

【００２８】次に上記試験結果（表１）を製造条件の観
点からグラフで表すと以下のようになる。図４は、試験
結果の説明図（その２）である。縦軸に引張強度（ＭＰ
ａ）を表し、横軸に焼鈍温度（℃）及び屈曲回数（回）
を表している。図上には、曲線Ａ３、曲線Ａ１０、曲線
Ａ１４、曲線Ｂ３、曲線Ｂ１０、及び曲線Ｂ１４が描か
れている。

【００２９】上記表１の（１）試験サンプルＡｇ含有量
３％（重量）の引っ張り強さ（ＭＰａ）と、屈曲破断回
数との関係を曲線Ａ３（・）で表している。上記表１の
（２）試験サンプルＡｇ含有量１０％（重量）の引っ張
り強さ（ＭＰａ）と、屈曲破断回数との関係を曲線Ａ１
０（○）で表している。上記表１の（３）試験サンプル
Ａｇ含有量１４％（重量）の引っ張り強さ（ＭＰａ）
と、屈曲破断回数との関係を曲線Ａ１４（×）で表して
いる。

【００３０】上記表１の（１）試験サンプルＡｇ含有量
３％（重量）の引っ張り強さ（ＭＰａ）と、焼鈍温度と
の関係を曲線Ｂ３（・）で表している。上記表１の
（２）試験サンプルＡｇ含有量１０％（重量）の引っ張
り強さ（ＭＰａ）と、焼鈍温度との関係を曲線Ｂ１０
（○）で表している。上記表１の（３）試験サンプルＡ
ｇ含有量１４％（重量）の引っ張り強さ（ＭＰａ）と、
焼鈍温度との関係を曲線Ｂ１４（×）で表している。

【００３１】図４上の、曲線Ｂ３、曲線Ｂ１０、及び曲
線Ｂ１４を観察すると、曲線Ｂ３では焼鈍温度０℃（焼
鈍無しの状態）から□点Ｔ３まで、曲線Ｂ１０では焼鈍
温度０℃から□点Ｔ１０で、曲線Ｂ１４では焼鈍温度０
℃からは□点Ｔ１４まで、それぞれなだらかに下降して
いる。しかし、□点Ｔ３、□点Ｔ１０、□点Ｔ１４を
過ぎると急激に下降を開始する。□点Ｔ３、□点Ｔ１
０、□点Ｔ１４の温度で所定の時間（ここでは上記の通
り１時間）施された焼鈍効果が鮮明に現れてくる結果で
あると考えられる。この□点Ｔ３、□点Ｔ１０、□点Ｔ
１４での焼鈍量を有効焼鈍限界量と定義する。

【００３２】図４より曲線Ｂ３、曲線Ｂ１０、曲線Ｂ１
４とも焼鈍温度０（焼鈍無しの状態）から、それぞれの
有効焼鈍限界量Ｔ３、有効焼鈍限界量Ｔ１０、有効焼鈍
限界量Ｔ１４までの間は、引張強度（ＭＰａ）の変化は
少なく、かつ大きい状態を維持していることが分かる。
一方有効焼鈍限界量Ｔ３、有効焼鈍限界量Ｔ１０、有効
焼鈍限界量Ｔ１４より高い温度（ここでは時間を１時間
に固定している）で焼鈍した場合には、焼鈍温度に逆比
例して引張強度（ＭＰａ）が低くなっている。

【００３３】又、引張強度（ＭＰａ）が低くなる度合い
は、Ａｇ含有量が小さくなる程大きい。しかし、それぞ
れの有効焼鈍限界量Ｔ３、有効焼鈍限界量Ｔ１０、有効
焼鈍下界量Ｔ１４の差異は小さい。更に、焼鈍温度での
引張強度（ＭＰａ）にはＡｇ含有量の大きさによる差異
はあるが、有効焼鈍限界量Ｔ３、有効焼鈍限界量Ｔ１
０、有効焼鈍限界量Ｔ１４は、あまり差異が認められな
い。

【００３４】同様に図４の曲線Ａ３、曲線Ａ１０、
曲線Ａ１４とも引張強度９００ＭＰａ以上では、Ａｇ含
有量に関係なくほぼ直線的に屈曲回数が増加している。
一方引張強度９００ＭＰａ以下になると極端に屈曲回数
が減少していることが分かる。

【００３５】再度、有効焼鈍限界量Ｔ３、有効焼鈍限界
量Ｔ１０、有効焼鈍限界量Ｔ１４に視点を転ずると、こ
れらの点での引っ張り強さ（ＭＰａ）は、上記曲線Ａ
３、曲線Ａ１０、曲線Ａ１４の直線部分に該当する。即
ち、有効焼鈍限界量Ｔ３、有効焼鈍限界量Ｔ１０、有効
焼鈍限界量Ｔ１４は、それぞれ曲線Ａ３、曲線Ａ１０、
曲線Ａ１４上の引張強度９００ＭＰａ以上の範囲に位置
している。

【００３６】以上の結果から、２乃至１６重量％のＡｇ
を含有し残部がＣｕ及び不可避的不純物からなるＣｕ基
合金の鋳造ロッドに縮径のための冷間加工を行い、該冷
間加工の途中で１回以上の熱処理を施し、前記冷間加工
後に、線材の焼鈍効果を維持する有効焼鈍限界量の熱処
理を施し、しかる後９０％以上の減面率で最終線径にま
で冷間加工を行う製造方法によって構成１に記載した耐
屈曲性導線を製造することが可能になる。

【００３７】発明者らは、実験によって、上記工程
３までにおける諸条件の差異によって最終製品の加工限
界での最大引張強度の値などにある程度の偏差が発生す
ることが確認されている。しかし工程４では、ほとんど
偏差が発生しないことも確認している。従って、仕様の
厳しい線材の製造にあたっては、上記工程３まで進んで
きた大ロッドから先行サンプルを一部抽出して第４工程
を施して適切な焼鈍温度を確認の上大ロッドを流す等の
処置を施すことも可能である。

【００３８】又、先行サンプルを一部抽出して第４工程
を施して適切な焼鈍温度を確認の上大ロッドを流す等の
処置を施す場合には、焼鈍温度を上記有効焼鈍限界量か
ら算出しないで曲線Ｂ３と曲線Ａ３との交点、曲線Ｂ１
０と曲線Ａ１０との交点、曲線Ｂ１４と曲線Ａ１４との
交点から算出することも可能である。この場合には、引
張強度（ＭＰａ）と屈曲破断回数との関係をより一層好
適に設定することが可能になる。

【００３９】尚、Ｃｕ−Ａｇ合金を用いた線材の引張強
度と、屈曲回数、及び焼鈍との関係について詳細に開示
するのは本願が初めてである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、１４重量％以下の
Ａｇを含有するＣｕ基合金の鋳造ロッドに縮径のための
冷間加工を行い、この冷間加工の途中で１回以上の熱処
理を施し、上記冷間加工後に、線材の焼鈍効果を維持す
る有効焼鈍下限量で焼鈍した後最終線径にまで冷間加工
を行うことによって以下の効果を得る。１．この線材は耐屈曲性に優れているのでロボット用ケー
フ゛ル、内視鏡用ケーフ゛ルなどの繰り返し曲げ歪が負荷される
用途において高い耐久性が得られる。２．かかる線材を、廉価で得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａｇ含有率と引張強度の関係を示す図である。

【図２】首振り繰り返し屈曲試験機の原理説明図であ
る。

【図３】試験結果説明図（その１）である。

【図４】試験結果説明図（その２）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２６０４６０４６０６６０６６２５６２５６３０６３０Ａ６３０Ｋ６３０Ｇ６６１６６１Ａ６８５６８５Ｚ６８６６８６Ａ６８６Ｂ６９１６９１Ｂ６９１Ｃ６９４６９４Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２乃至１６重量％のＡｇを含有し残部が
Ｃｕ及び不可避的不純物からなる耐屈曲性導線であっ
て、引張強度が９００ＭＰａ以上であることを特徴とす
る耐屈曲性導線。
【請求項２】２乃至１６重量％のＡｇを含有し残部が
Ｃｕ及び不可避的不純物からなる耐屈曲性導線であっ
て、引張強度９００ＭＰａ以上の領域で、引張強度の増加量
に対する屈曲破断回数の増加量の比が１回／ＭＰａ以上
であることを特徴とする耐屈曲性導線。
【請求項３】２乃至１６重量％のＡｇを含有し残部が
Ｃｕ及び不可避的不純物からなるＣｕ基合金の鋳造ロッ
ドに縮径のための冷間加工を行い、該冷間加工の途中で
１回以上の熱処理を施し、前記冷間加工後に、線材の焼
鈍効果を維持する有効焼鈍限界量以下の熱処理を施すこ
とを特徴とする耐屈曲性導線の製造方法。