JP2015206075A - 銅合金材、電気自動車用の配電部材及びハイブリッド自動車用の配電部材 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明の一実施形態にかかる銅合金材の構成について説明する。
本実施形態にかかる銅合金材は、所定量のジルコニウム(Zr)と、所定量の銀(Ag)と、所定量の硫黄(S)と、を含有し、残部が銅(Cu)及び不可避不純物からなる。
次に、本実施形態にかかる銅合金材の製造方法について、例えば溶解鋳造法を例示して説明する。
まず、母材であるCu(例えば無酸素銅)を、例えば、高周波溶解炉等を用いて窒素雰囲気下で溶解して銅の溶湯を生成する。続いて、高周波溶解炉等を用いて窒素雰囲気下で、銅の溶湯中に、所定量のZrと、所定量のAgとを添加して混合し、銅合金の溶湯を生成する。このとき、Zrの含有量が0.003質量%以上0.01質量%以下となり、Agの含有量が0.03質量%以上0.1質量%以下、Sの含有量が0.0005質量%以上となり、残部がCu及び不可避不純物からなるように、各成分の添加量を調整する。なお、Sの含有量は、例えば母材であるCuを変更することで調整できる。具体的には、母材であるCu中に、不可避不純物として含まれるSの含有量が所定量である母材を用いることで、銅合金材中に含まれるSの量を調整できる。そして、この銅合金の溶湯を鋳型に注いで(出湯して)冷却し、所定量のZr、Ag、Sを含有し、所定形状(例えば厚さが25mm、幅が30mm、長さが150mm)の銅合金の鋳塊を鋳造する。
鋳造工程が終了した後、鋳塊を所定温度(例えば950℃)で所定時間(例えば30分間)加熱する。そして、鋳塊の温度を所定温度(例えば950℃)に維持した状態で、鋳塊に対して所定の加工度(例えば1パスあたり25%)で熱間圧延処理を行い、所定厚さ(例えば8mm)の熱間圧延材を形成する。その後、熱間圧延材に所定の加工度(例えば1パスあたり60%)で1回又は複数回の第1の冷間圧延処理と、必要に応じて1回又は複数回の焼鈍処理とを行う。第1の冷間圧延処理を複数回行う場合、冷間圧延処理と焼鈍処理とを交互に繰り返して行うとよい。その後、1回又は複数回の第2の冷間圧延処理を、焼鈍処理を挟むことなく連続して行う。これにより、所定厚さ(例えば0.2mm)の銅合金材を形成する。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
(試料1)
試料1では、母材として、純度が99.995%であり、Sの含有量が所定量(例えば0.0020%)である無酸素銅を用いた。そして、高周波溶解炉を用いて窒素雰囲気下で無酸素銅を所定の温度(例えば1250℃)に加熱して溶解して銅の溶湯を溶製(生成)した。続いて、高周波溶解炉による銅の溶湯の加熱を維持した状態で、窒素雰囲気下で銅の溶湯中に0.004質量%のZrと、0.05質量%のAgとを添加して混合し、銅合金の溶湯を溶製した。その後、銅合金の溶湯を所定の鋳型に注いで冷却し、厚さが25mmであり、幅が30mmであり、長さが150mmである鋳塊(インゴット)を鋳造した。つまり、所定量のZr、所定量のAg、所定量のSを含み、残部がCu及び不可避不純物からなる鋳塊を作製した。続いて、鋳造したインゴットを950℃で30分間加熱した後、鋳塊が降温する前に1パスあたりの加工度が25%である熱間圧延処理を行い、厚さが8mmである熱間圧延材を作製した。熱間圧延材が所定温度(例えば室温程度)まで降温した後、熱間圧延材に対して1パスあたりの加工度が94%である冷間圧延処理を行い、厚さが0.5mmである一次冷間圧延材を作製した。そして、一次冷間圧延材を700℃で1分間加熱する焼鈍処理を行った。そして、焼鈍処理後の一次冷間圧延材が所定温度(例えば室温程度)まで降温した後、一次冷間圧延材に対して1パスあたりの加工度が60%の冷間圧延処理を行い、厚さが0.2mmである銅合金材を作製した。これを試料1とした。
試料2〜18では、銅の溶湯中に添加するZr、Agの添加量を変更し、銅合金材の組成を下記の表1に示す通りとした。その他は、実施例1と同様にして銅合金材を作製した。これらをそれぞれ試料2〜18とした。
試料19〜試料21では、銅合金材中のSの含有量が下記の表1に示す通りとなるように、母材として、Sの含有量が異なる無酸素銅を用いた。その他は、実施例1と同様にして銅合金材を作製した。これらをそれぞれ試料19〜21とした。
試料23〜26では、高周波溶解炉を用いて銅の溶湯(銅合金の溶湯)を溶製する際、窒素雰囲気の高周波溶解炉内の窒素雰囲気中に酸素含有ガスを混合した。つまり、高周波溶解炉の雰囲気中の酸素分圧を変更した。これにより、銅合金材中の酸素(O)の含有量を変更した。その他は、実施例1と同様にして銅合金材を作製した。これらをそれぞれ試料23〜26とした。
試料27では、母材である無酸素銅として、銅合金材中のSの含有量が0.0003質量%となるようにSを含む無酸素銅を用いた。また、高周波溶解炉を用いて銅の溶湯(銅合金の溶湯)を溶製する際、窒素雰囲気の高周波溶解炉内の窒素雰囲気中に酸素含有ガスを混合した。これにより、銅合金材中のSとOとの含有量を変更した。その他は、実施例1と同様にして銅合金材を作製した。これを試料27とした。
試料28〜試料37では、銅合金材の組成を下記の表1に示す通りとした。具体的には、銅合金材中のZr、Ag、S、Cu及び不可避不純物以外の成分、つまりその他の成分の含有量が下記の表1に示す通りとなるように、銅の溶湯中に表1に示す各成分をそれぞれ銅の溶湯中に添加して銅合金の溶湯を溶製した。その他は、実施例1と同様にして銅合金材を作製した。これらをそれぞれ試料28〜37とした。
試料1〜37についてそれぞれ、導電性及び耐熱性の評価を行った。
導電性の評価は、試料1〜37の各試料の導電率をそれぞれ測定することで行った。導電率の測定は、JIS H0505に準拠する導電率測定方法に基づいて測定した。その結果を上記の表1に示す。
試料1〜37のそれぞれについて、硬化している状態でビッカース硬さHvを測定した。ビッカース硬さHvは、JIS Z2244に準拠する測定方法に基づき、試験荷重を200gfとして測定した。その結果を、硬化状態のビッカース硬さHvとし、上記の表1に示す。
耐熱性の評価は、試料1〜37のそれぞれを450℃の条件下で5分間加熱し、試料1〜37がそれぞれ、450℃の温度を維持している状態で、ビッカース硬さHvを測定することで行った。ビッカース硬さHvは、JIS Z2244に準拠する測定方法に基づき、試験荷重を200gfとして測定した。その結果を加熱後のビッカース硬さHvとし、上記の表1に示す。なお、加熱後のビッカース硬さHvの値が高いほど、耐熱性が良好であることを示している。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
0.003質量%以上0.01質量%以下のジルコニウムと、0.03質量%以上0.1質量%以下の銀と、0.0005質量%以上の硫黄と、を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金材が提供される。
付記1の銅合金材であって、好ましくは、
前記硫黄の少なくとも一部が固溶している。
付記1又は2の銅合金材であって、好ましくは、
マグネシウム、カルシウム、チタン、バナジウム、鉄、ニッケル、ニオブ、ハフニウム、タンタルの合計含有量が0.005質量%以下である。
付記1ないし3のいずれかの銅合金材であって、好ましくは、
酸素の含有量が0.001質量%以下である。
付記1ないし4のいずれかの銅合金材であって、好ましくは、
ビッカース硬さHvが120以上となるまで硬化させた状態で、導電率が97%IACS以上である。
付記1ないし5のいずれかの銅合金材であって、好ましくは、
450℃の条件下で5分間加熱した直後のビッカース硬さHvが100以上である。
本発明の他の態様によれば、
0.003質量%以上0.01質量%以下のジルコニウムと、0.03質量%以上0.1質量%以下の銀と、0.0005質量%以上の硫黄と、を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金材で形成された導体と、
前記導体の外周を囲うように設けられた絶縁層と、を備える電気自動車用の配電部材が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
0.003質量%以上0.01質量%以下のジルコニウムと、0.03質量%以上0.1質量%以下の銀と、0.0005質量%以上の硫黄と、を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金材で形成された導体と、
前記導体の外周を囲うように設けられた絶縁層と、を備えるハイブリッド自動車用の配電部材が提供される。
Claims (8)
- 0.003質量%以上0.01質量%以下のジルコニウムと、0.03質量%以上0.1質量%以下の銀と、0.0005質量%以上の硫黄と、を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる
銅合金材。 - 前記硫黄の少なくとも一部が固溶している
請求項1に記載の銅合金材。 - マグネシウム、カルシウム、チタン、バナジウム、鉄、ニッケル、ニオブ、ハフニウム、タンタルの合計含有量が0.005質量%以下である
請求項1又は2に記載の銅合金材。 - 酸素の含有量が0.001質量%以下である
請求項1ないし3のいずれかに記載の銅合金材。 - ビッカース硬さHvが120以上となるまで硬化させた状態で、導電率が97%IACS以上である
請求項1ないし4のいずれかに記載の銅合金材。 - 450℃の条件下で5分間加熱した直後のビッカース硬さHvが100以上である
請求項1ないし5のいずれかに記載の銅合金材。 - 0.003質量%以上0.01質量%以下のジルコニウムと、0.03質量%以上0.1質量%以下の銀と、0.0005質量%以上の硫黄と、を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金材で形成された導体と、
前記導体の外周を囲うように設けられた絶縁層と、を備える
電気自動車用の配電部材。 - 0.003質量%以上0.01質量%以下のジルコニウムと、0.03質量%以上0.1質量%以下の銀と、0.0005質量%以上の硫黄と、を含有し、残部が銅及び不可避不純物からなる銅合金材で形成された導体と、
前記導体の外周を囲うように設けられた絶縁層と、を備える
ハイブリッド自動車用の配電部材。
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