JP2009289746A

JP2009289746A - 金属層を少なくとも２層有する金属複合線

Info

Publication number: JP2009289746A
Application number: JP2009124392A
Authority: JP
Inventors: Ewald Koppensteiner; エバルト・コツペンシユタイナー; Rudolf Schrayvogel; ルドルフ・シユレイボゲル
Original assignee: Gebauer and Griller Metallwerk GmbH
Current assignee: HPW Metallwerk GmbH
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2009-12-10
Also published as: EP2128305A1; AT506897A1; AT506897B1; US20090297883A1

Abstract

【課題】いろいろな用途で良好な電気特性と高い機械的強度、特に高い引張り強度を示しかつ逆曲げ応力下で高い疲労強度を満足させる金属複合線を提供する。
【解決手段】金属層を少なくとも２層有する金属複合線であって、１つの層、好適には内側の層は非鉄金属合金で構成され、そして２番目の層、好適には最も外側の層は銅で構成される。銅で構成させる層の、本複合線の総断面積に占める比率を好適には２０−８０％、より好適には６５−７０％にする。銅の面積比をそのような範囲内にすると、好ましい機械的特性と電気的特性の両方を達成することが可能になりかつまた上述したように本複合線にさらなる加工を受けさせることも容易になり得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、金属層を少なくとも２層有する金属複合線に関する。

いろいろな用途で良好な電気特性、即ち低い抵抗値と高い機械的強度、特に高い引張り強度を示しかつ逆曲げ応力下で高い疲労強度を示す導電体および線が要求されている。そのような導電体および線は追加的に耐食性も示すべきである。

公知製品はＣＣＳ（銅覆鋼）複合線、ＣＣＡ（銅覆アルミニウム）複合線、ＡＣＳ（アルミニウム覆鋼）複合線、ＩＣＮ（鉄覆ニッケル）複合線およびまたジュメット複合線（銅覆ＦｅＮｉ４２／４７）であるが、それらはしばしば充分な耐食性を示さずかつ必要な機械的特性も示さない。それらは、鋼、ＦｅＮｉ４２／４７、高純度のニッケルもしくはアルミニウムで作られた中心線を有しかつ銅、アルミニウムまたは鉄で作られた層で被覆されている複合線である。この種類の中心線は、腐食性媒体、例えば海水などにさらされると非常に急速に腐食を起こし、このことは、この種類の複合線をいろいろな用途で用いるのは不可能であることを意味する。ＣＣＡ複合線は更に強度が低いと言ったさらなる欠点も有する。

従って、本発明は、序論に示した要求をできるだけ有効に満足させる金属複合線を提供すると言った目的が基になっている。

請求項１に示す特徴を持たせた金属複合線で本目的を達成する。

非鉄金属合金を少なくとも１つの層に使用しかつ２番目の層として好適には銅を用いると、序論で述べた要求を満足させる複合線を生じさせることができる。より具体的には、前記合金と２番目の層（好適には銅層）が互いに引張り強度、逆曲げ応力下の疲労強度およびまた導電性も充分に高いような様式で協調し得る。また、個々の層の間の良好な結合を達成することも可能であり、このことは、当該複合線が示す引張り特性にとって重要である。合金用成分を選択することで、また、腐食性媒体、例えば塩含有水性媒体など中で示す耐食性を高くすることも可能であり、その理由は、特に、その２つの個々の構成要素の各々が高い耐食性を示すばかりでなくまた両方の構成要素が電気化学系列の中で互いに近いことを確認することができ、従って、電解質の存在下でも腐食に対する感受性が非常に低いことにある。

本発明の好適な態様では、そのような非鉄金属合金で構成させる１つの層を内側層にしそして１つの外側層を銅層にする。このような態様の利点は、導電体または線を銅線と接続する電気的接続部、ケーブルクランプなどとつなげる目的で用いられる技術を形態を変えないで更に用いることができる点にある。

Ｃｕで構成させる層の、本複合線の総断面積に占める比率を好適には２０−８０％、より好適には６５−７０％にする。Ｃｕの面積比をそのような範囲内にすると、好ましい機械的特性と電気的特性の両方を達成することが可能になりかつまた上述したように本複合
線にさらなる加工を受けさせることも容易になり得る。

本発明に従う金属複合線に持たせる断面を好適には円形にする、と言うのは、そのような断面形態が非常に頻繁に用いられるからである。この場合には、中心層を非鉄金属合金で構成させそして最も外側の層を銅で構成させるのが好適である。この種類の複合線を用いると前記要求を特に有効に満足させることができる。

しかしながら、また、他の断面形態も考えられ、例えばフラットまたはプロファイルワイヤーおよびまたストリップなどの形態も考えられる。

本発明に従う金属複合線を好適には自動車を製造する時の信号線として用い、従って、それの断面積を好適には０．０５から０．５ｍｍ^２にする。

前記非鉄金属合金は好適には下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：
Ｎｉ３．０％から２８％
Ｆｅ１．５％から１５％
Ｍｎ１．５％から１０％
Ｃｕ残り
で含有しかつ前記選択した量の合計が１００重量％である合金である、と言うのは、その指定した成分を指定した範囲で有する合金は序論に示した要求を特に有効に満足させるからである。

前記非鉄金属合金は特に好適には下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：
Ｎｉ５．０％から２０％
Ｆｅ２．０％から１２％
Ｍｎ２．０％から８％
Ｃｕ残り
で含有しかつ前記選択した量の合計が１００重量％である合金である。

前記非鉄金属合金は非常に特に好適には下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：Ｎｉ６．０％から１３％
Ｆｅ２．１％から８％
Ｍｎ２．５％から６％
Ｃｕ残り
で含有しかつ前記選択した量の合計が１００重量％である合金である。

本発明の特に好適な典型的態様における非鉄金属合金は、下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：
Ｎｉ７．６２０％
Ｆｅ３．５７０％
Ｍｎ３．７６０％
Ｃ０．００２％
Ｓｉ０．０２３％
Ｍｇ０．０１５％
Ｔｉ０．３１０％
Ｓ０．００７％
Ｐ０．００２％
Ｃｕ８４．６９１％
で含有する合金である。

この種類の複合線は下記の機械的値を示す：
− ソフトアニールを受けた（ｓｏｆｔ−ａｎｎｅａｌｅｄ）状態で非常に良好な延性（焼きなましを７００℃で受けた後の破壊時伸びＡ_２００＝２７％）を示すと同時に比較的低い強度（３７０ＭＰａ）および降伏強度（２２０ＭＰａ）を示し、
− 硬延伸を受けた（ｈａｒｄ−ｄｒａｗｎ）状態で低い延性（Ａ_２００＝１％）を示すが、従って高い強度（６４０ＭＰａ）および降伏強度（６００ＭＰａ）を示す。

本複合線の２つの構成要素がソフトアニールされた状態または冷間加工硬化状態のいずれかの状態の時には達成不可能であるが、特に本複合線の外側に位置するＣｕのみがソフトアニールを受けていて内側の中心部が再結晶化を受けていない時に達成可能な良好な全体的腐食特性ばかりでなくまた機械的値も要求する用途が存在する。

これは、固定式焼きなまし（Ｔ＝２００−５００℃）またはインライン焼きなまし（伝導、誘導など）のいずれかを直径に応じた速度および温度で行うことで達成可能であり、これらの工程の両方を非酸化雰囲気中で行う。

一方の構成要素が軟質でありかつもう一方の構成要素が硬質である前記例に従う構成要素を持たせた複合線は下記の機械的値を示す（外径０．４０または０．５０ｍｍ）：
強度＝４５０ＭＰａ、降伏強度＝３５０ＭＰａ、Ａ_２００＝１２％。

それに必要な前提条件は、本複合線に含める２つの構成要素の間の金属接着が卓越していることにあるが、これは本発明を用いることで達成可能である。従って、前記２構成要素が「互いに助力」し得、従って、その２構成要素が示す機械的値の平均をもたらすことができることに加えて当該材料を選択しかつそれらの体積比を選択することでそれを目標様式で設定することも可能である。

破壊時伸びは例えば逆曲げ応力下の疲労強度などと相互に関係していることから、硬質と軟質の構成要素を有する前記種類の複合線では、また後者も目標様式で設定することができる。この上に示した例では、直径が０．４０または０．５０ｍｍの裸の複合線が破断を起こすまでの曲げ（１０ｍｍのマンドレル上で２００ｇの負荷重量を用いて１８０゜まで１分当たり６０回のサイクルで曲げる）の回数は大幅に＞３００であることで逆曲げ応力下で示す疲労強度は高い。

２種類以上の構成要素を持たせる本複合体に含める構成要素の選択に応じて、これらの構成要素が示す再結晶化温度が充分に異なる限り、１つの内側の構成要素にもまた場合によりソフトアニールを受けさせてもよい一方でその他の構成要素は変形し難いままにする。

この上に示した例に従う複合線が示す電気抵抗値は０．０２６オームｍｍ^２／ｍであり、これは約３８．５Ｓ．Ｕ．（ジーメンス単位）、従って約６５％ＩＡＣＳ、即ち銅が示す導電率の約６５％に相当する。

この上に示した例に従って内部が硬質である変形の構成要素を持たせた本複合線は、そのような腐食特性、電気的特性および機械的特性の組み合わせを有することから、例えばケーブルおよび線に入れる導電体などとして使用可能であり、好適にはシグナル電流（低電流強度）を伝えかつ導電体が接触領域の中で攻撃性媒体（例えば噴霧塩水）にさらされることを排除することができない導電体として使用可能である。

本複合線は延性体または固体のいずれかであるばかりでなくまた両方の特性の組み合わせも有することから、これはまた個別の導電体の形態で断面積が比較的大きい網組Ｃｕ線の代替品として用いるにも適し、これは同時に要求される導電性、充分な延性（例えば逆曲げ応力下の疲労強度）および比較的大きな断面を有する網組Ｃｕ線のそれに匹敵する強度／降伏強度を維持する。

このように、例として、０．５０ｍｍの外径／０．２２ｍｍ^２の断面積を有する前記種類の複合線は、総断面積が０．５０ｍｍ^２の網組Ｃｕ線の代替品として用いるに適し、０．４０ｍｍの外径／０．１３ｍｍ^２の断面積を有する前記種類の複合線、または０．３０ｍｍの外径／０．０７ｍｍ^２の断面積を有する前記種類の複合線でさえ、例えば総断面積が０．３５ｍｍ^２の網組Ｃｕ線の代わりになり得る。

それによって、材料、空間および重量を実質的に節約することが可能になり、これはいろいろな用途にとって利点になる。

断面積が≦０．５０ｍｍ^２の場合には、また、一般に網組Ｃｕ線もしくは網組線の接触末端部の所に長期の破壊的影響（連結／クリンプ連結の緩み）も起こる。個々の線を用いるとそのような影響は見られず、このことは、個々の線の方が網組線よりも更に大きく有利であることに相当する。

Claims

金属層を少なくとも２層有する金属複合線であって、少なくとも１つの層が非鉄金属合金であることを特徴とする金属複合線。
１つの外側層が銅で構成されていることを特徴とする請求項１記載の金属複合線。
前記非鉄金属合金で作られている１つの層が内側層であることを特徴とする請求項１または２記載の金属複合線。
前記銅で作られている層の、当該複合線の総断面積に占める比率が２０−８０％、好適には６５−７０％であることを特徴とする請求項１から３の１項記載の金属複合線。
丸い断面を有することを特徴とする請求項１から４の１項記載の金属複合線。
最も内側の層が非鉄金属合金で構成されておりかつ最も外側の層が銅で構成されていることを特徴とする請求項５記載の金属複合線。
０．０５から０．５０ｍｍ^２の断面積を有することを特徴とする請求項１から６の１項記載の金属複合線。
前記非鉄金属合金が下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：
Ｎｉ３．０％から２８％
Ｆｅ１．５％から１５％
Ｍｎ１．５％から１０％
Ｃｕ残り
で含有しかつ前記選択した量の合計が１００重量％であることを特徴とする請求項１から７の１項記載の金属複合線。
前記非鉄金属合金が下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：
Ｎｉ５．０％から２０％
Ｆｅ２．０％から１２％
Ｍｎ２．０％から８％
Ｃｕ残り
で含有しかつ前記選択した量の合計が１００重量％であることを特徴とする請求項８記載の金属複合線。
前記非鉄金属合金が下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：
Ｎｉ６．０％から１３％
Ｆｅ２．１％から８％
Ｍｎ２．５％から６％
Ｃｕ残り
で含有しかつ前記選択した量の合計が１００重量％であることを特徴とする請求項９記載の金属複合線。
前記非鉄金属合金が下記の成分を以下に示す量（重量％で表す）：
Ｎｉ７．６２０％
Ｆｅ３．５７０％
Ｍｎ３．７６０％
Ｃ０．００２％
Ｓｉ０．０２３％
Ｍｇ０．０１５％
Ｔｉ０．３１０％
Ｓ０．００７％
Ｐ０．００２％
Ｃｕ８４．６９１％
で含有することを特徴とする請求項１０記載の金属複合線。
前記銅で作られている外側層がソフトアニールされているが、前記非鉄金属合金で作られている内側層が再結晶化を受けていないことを特徴とする請求項１から１１の１項記載の金属複合線。