JP2019114447A - 圧縮撚線導体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い引張強度を有し、かつ導電性および半田濡れ性に優れた圧縮撚線導体の提供。【解決手段】中心線３と、中心線３の周りに配置された複数本の外周線５とを撚り合わせてなる圧縮撚線導体１であって、中心線３が、ステンレス鋼からなるステンレス素線１３と、ステンレス素線１３の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第１皮膜２３とを有し、外周線５が、純銅又は銅合金からなる銅系素線１５と、銅系素線１５の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第２皮膜２５とを有し、銅系素線１５の線径が、円相当直径で、前記ステンレス素線１３の線径と同等以上であり、第１皮膜２３および第２皮膜２５は共に、最外層の金属含有層が銀含有層であり、前記銀含有層は、平均膜厚が０．１〜１０μｍである、圧縮撚線導体。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮撚線導体およびその製造方法に関する。

従来より、撚線導体を軽量・細径化する際には強度低下の問題があった。このような強度低下の問題を解決する技術として、例えば特許文献１には、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金から選択される１種または２種以上の材料よりなる第一素線と、鉄、ニッケルおよびステンレスから選択される１種または２種以上の材料からなる第二素線とを撚り合わせてなる電線導体に関する技術が開示されており、また特許文献２には、表面にニッケル系めっき層を有している銅系素線と、ステンレス鋼等を用いたテンションメンバとが撚り合わされてなる撚線導体に関する技術が開示されている。

しかし、これら従来材では、強度を向上させるために、中心に位置する素線にステンレス鋼を用いていたが、ステンレス鋼を用いた素線は銅系素線に比べて導電性が低いため、撚線導体全体としての導電率が低下する問題があった。

また、ステンレス鋼を用いた素線やニッケル系めっき層を有する銅系素線は、それらの表面に不動態皮膜が形成される。そのため、不動態皮膜の存在により、撚線導体を端末処理する際に、半田濡れ性が低下する問題や、線間の導通が低下して、撚線導体全体として導電率が低下する問題等があった。

近年、医療用、産業機器用、ロボット用等の同軸ケーブルでは、細径化と同時に高強度に対するニーズが高まっている。さらに、これらの分野では、端末処理性（半田濡れ性）および電気特性（導電率）の向上も望まれており、これら全ての要求に対しては、従来技術では十分に対応できていなかった。

特開２００８−１５９４０３号公報 特開２０１５−１６２２６８号公報

本発明の目的は、高い引張強度を有し、かつ導電性および半田濡れ性に優れた圧縮撚線導体を提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、中心線と、該中心線の周りに配置された複数本の外周線とを撚り合わせてなる圧縮撚線導体において、前記中心線が、ステンレス鋼からなるステンレス素線と、該ステンレス素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第１皮膜とを有し、前記外周線が、純銅または銅合金からなる銅系素線と、該銅系素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第２皮膜とを有し、前記銅系素線の線径が、円相当直径で、前記ステンレス素線の線径と同等以上であり、前記第１皮膜および前記第２皮膜は共に、最外層の金属含有層が銀含有層であり、前記銀含有層は、平均膜厚が０．１〜１０μｍであることによって、特に高い引張強度を有し、かつ導電性および半田濡れ性に優れた圧縮撚線導体が得られることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
［１］ 中心線と、該中心線の周りに配置された複数本の外周線とを撚り合わせてなる圧縮撚線導体であって、
前記中心線が、ステンレス鋼からなるステンレス素線と、該ステンレス素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第１皮膜とを有し、
前記外周線が、純銅または銅合金からなる銅系素線と、該銅系素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第２皮膜とを有し、
前記銅系素線の線径が、円相当直径で、前記ステンレス素線の線径と同等以上であり、
前記第１皮膜および前記第２皮膜は共に、最外層の金属含有層が銀含有層であり、
前記銀含有層は、平均膜厚が０．１〜１０μｍであることを特徴とする、圧縮撚線導体。
［２］ 前記圧縮撚線導体の横断面において、
前記圧縮撚線導体の断面積に占める、前記銀含有層の断面積の合計面積率が１〜５０％であり、
前記銅系素線は、１本あたりの断面積の面積比が、前記ステンレス素線に対して１〜２である、上記［１］に記載の圧縮撚線導体。
［３］ 上記［１］または［２］に記載の圧縮撚線導体の製造方法であって、
前記ステンレス素線および前記銅系素線を準備する、準備工程と、
前記ステンレス素線および前記銅系素線のそれぞれに、めっき処理を施して、前記中心線および前記外周線を得る、めっき工程と、
前記中心線の周りに複数本の前記外周線を配置し、撚り合わせながら圧縮して、圧縮撚線導体を得る圧縮工程と、を有し、
圧縮撚線導体の最大直径から算出される見かけ上の断面積において、前記中心線の断面積の面積率が５〜２０％、前記外周線の断面積の面積率が７０〜９０％、空隙の断面積の面積率が２〜１５％である、圧縮撚線導体の製造方法。
［４］ 前記圧縮撚線導体の断面積が０．１ｍｍ^２未満である、上記［３］に記載の圧縮撚線導体の製造方法。

本発明は、中心線と、該中心線の周りに配置された複数本の外周線とを撚り合わせてなる圧縮撚線導体において、前記中心線が、ステンレス鋼からなるステンレス素線と、該ステンレス素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第１皮膜とを有し、前記外周線が、純銅または銅合金からなる銅系素線と、該銅系素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第２皮膜とを有し、前記銅系素線の線径が、円相当直径で、前記ステンレス素線の線径と同等以上であり、前記第１皮膜および前記第２皮膜は共に、最外層の金属含有層が銀含有層であり、前記銀含有層は、平均膜厚が０．１〜１０μｍであることによって、高い引張強度を有し、かつ導電性および半田濡れ性に優れた圧縮撚線導体が得られる。

図１は、本発明に係る一実施形態としての圧縮撚線導体について、その横断面を示す、概略断面図である。 図２（Ａ）は、図１に示す中心線の第１皮膜付近を拡大した、拡大断面図であり、図２（Ｂ）は、図１に示す外周線の第２皮膜付近を拡大した、拡大断面図である。 図３は、圧縮撚線導体の見かけ上の断面積における中心線、外周線、および空隙の面積率を説明する図である。

以下、本発明の圧縮撚線導体の好ましい実施形態について、詳細に説明する。
本発明に従う圧縮撚線導体は、中心線と、該中心線の周りに配置された複数本の外周線とを撚り合わせてなり、前記中心線が、ステンレス鋼からなるステンレス素線と、該ステンレス素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第１皮膜とを有し、前記外周線が、純銅または銅合金からなる銅系素線と、該銅系素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第２皮膜とを有し、前記銅系素線の線径が、円相当直径で、前記ステンレス素線の線径と同等以上であり、前記第１皮膜および前記第２皮膜は共に、最外層の金属含有層が銀含有層であり、前記銀含有層は、平均膜厚が０．１〜１０μｍであることを特徴とする。

このような本発明の圧縮撚線導体は、高い引張強度と、優れた導電性および半田濡れ性とを有する。特に、本発明の圧縮撚線導体では、高い引張強度（例えば、５００ＭＰａ以上）と、高い導電率（例えば、６０％ＩＡＣＳ以上）をバランスよく実現し得る。

本明細書において、圧縮撚線導体は、中心線と、該中心線の周りに配置された複数本の外周線とを撚り合わせた後、さらに圧縮した撚線を指す。

撚り合わせた後に、圧縮を行う圧縮撚線導体の場合、中心線および外周線が、それぞれの表面に金属含有層からなる皮膜を有することにより、圧縮工程で皮膜同士を凝着させ（圧接という金属接合技術の一種を応用して）、各線間を強固に結合されることができる。これにより、圧縮後の工程（例えば樹脂被覆工程）において、「わらい」の発生を抑制できる。ここで「わらい」と呼ばれる状態は、ステンレス素線と銅素線のように、引張応力に差がある２つの素線を撚り合わせる際に、素線同士の撚りが外れて、または膨らんで、線が撚線の束から飛び出してしまう状態を指す。

本発明の圧縮撚線導体は、中心線および外周線は、いずれも金属含有層からなる皮膜を有し、最外層の金属含有層が銀含有層である。銀は、表面が酸化し難く、凝着力も大きい金属であるため、このような金属を最外層に含む、本発明の圧縮撚線導体では、各線間における皮膜同士の凝着力をさらに高めることができ、上述のような「わらい」の発生も、効果的に抑制し得る。

図１は、本発明に従う圧縮撚線導体の一実施形態として、圧縮撚線導体の横断面（圧縮撚線導体の長手方向に垂直な断面）を示す、概略断面図である。図１中、符号１は圧縮撚線導体、３は中心線、５は外周線である。

図１に示される圧縮撚線導体１は、中心線３と、該中心線３の周りに配置された６本の外周線５とから構成されている。

＜中心線＞
まず、中心線３について詳しく説明する。中心線３は、ステンレス素線１３と、該ステンレス素線１３の外面１３Ａを被覆する第１皮膜２３とを有してなる。

ステンレス素線１３は、ステンレス鋼からなり、ステンレス鋼は、公知のものを用いることができるが、例えば、ＳＵＳ３０１（組成；Ｃ：０．１５質量％以下、Ｓｉ：１．００質量％以下、Ｍｎ：２．００質量％以下、Ｐ：０．０４５質量％以下、Ｓ：０．０３０質量％以下、Ｎｉ：６．００〜８．００質量％、Ｃｒ：１６．００〜１８．００質量％）、ＳＵＳ３０４（組成；Ｃ：０．０８質量％以下、Ｓｉ：１．００質量％以下、Ｍｎ：２．００質量％以下、Ｐ：０．０４５質量％以下、Ｓ：０．０３０質量％以下、Ｎｉ：８．００〜１０．５０質量％、Ｃｒ：１８．００〜２０．００質量％）、ＳＵＳ３１６（組成；Ｃ：０．０８質量％以下、Ｓｉ：１．００質量％以下、Ｍｎ：２．００質量％以下、Ｐ：０．０４５質量％以下、Ｓ：０．０３０質量％以下、Ｎｉ：１０．００〜１４．００質量％、Ｃｒ：１６．００〜１８．００質量％、Ｍｏ：２．００〜３．００質量％）等の線材が好ましい。

ステンレス素線１３の線径は、特に限定されず、使用態様等に応じて適宜選択できるが、例えば後述する銅系素線１５との関係で調整することが好ましい。

第１皮膜２３は、ステンレス素線１３の外表面１３Ａに形成された、１層以上の金属含有層からなる皮膜である。
第１皮膜２３の形成状態は、特に限定されず、例えばステンレス素線の外表面１３Ａの全面を覆うように形成されていてもよいし、ステンレス素線の外表面１３Ａのうち一部分を覆うように形成されていてもよく、特にステンレス素線の外表面１３Ａの全面を覆うように形成されていることが好ましい。

図２（Ａ）に、図１に示す中心線３の第１皮膜２３付近を拡大した、拡大断面図を示す。
図２（Ａ）において、第１皮膜２３は、１層以上の金属含有層（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）から構成されている。ここで、第１皮膜２３の最表面２３Ａとなる、最外層の金属含有層２３ａは、銀含有層である。ステンレス素線１３が、その外表面１３Ａ上に第１皮膜２３を有することにより、圧縮撚線導体１全体の電気特性を向上できると共に、端末処理時の半田濡れ性を向上し得る。なお、銀含有層以外に、スズ含有層を最外層の金属含有層とした場合には、端末処理時の半田濡れ性は改善できるものの、素線間や導体全体での導電性の向上は望めない。すなわち、本発明では、電気特性および半田濡れ性を両立する観点で、最外層の金属含有層が銀含有層であることが重要となる。加えて、最外層同士の凝着といった観点でもスズは銀に劣ることから、銀含有層であることが重要となる。

銀含有層は、銀を含有する皮膜であればよく、純銀または銀合金からなる皮膜が挙げられる。銀合金としては、例えばＡｇ−Ｓｎ系合金やＡｇ−Ｓｂ系合金、Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ａｇ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。銀を含有する皮膜は、導電率が８０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。また銀含有層における、銀の含有量は９０質量％以上であることが好ましい。

第１皮膜２３は、最外層２３ａが銀含有層であれば特に限定されず、例えば、銀含有層のみで構成されていてもよいし、図２（Ａ）のように、ステンレス素線１３の表面１３Ａと、最外層２３ａである銀含有層との間に、下地層２３ｃや、中間層２３ｂ等を有していてもよい。

下地層２３ｃとしては、例えば、ニッケル含有層が挙げられる。ニッケル含有層の材料としてはＮｉ、Ｎｉ−Ｐ系合金等を挙げることができる。ニッケル含有層中のニッケル含量は９０質量％以上であることが好ましい。第１皮膜２３が、下地層２３ｃを有することにより、素線と第１皮膜の密着力が向上することとなり、例えば、加工等の変形後にも密着が維持されるため、半田濡れ性が維持できることとなる。
さらに、中間層２３ｂとしては、例えば、銅含有層が挙げられる。銅含有層の材料としてはＣｕ、Ｃｕ−Ｓｎ系合金等を挙げることができる。銅含有層中の銅含量は９０質量％以上であることが好ましい。第１皮膜２３が、中間層２３ｂを有することにより、下地層と第１皮膜の密着力が向上することとなり、例えば、加工等の変形後にも密着が維持されるため、半田濡れ性が維持できることとなる。

第１皮膜２３の平均膜厚は、０．１〜２０μｍであることが好ましい。
特に、最外層２３ａである銀含有層の平均膜厚は、０．１〜１０μｍであり、好ましくは０．５〜５μｍである。上記範囲とすることにより、素線間の導通を良好に確保でき、導電率が向上すると共に、半田濡れ性が良好となる。
また、下地層２３ｃおよび中間層２３ｂの平均膜厚は、金属含有層の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば各金属含有層毎に０．１〜５μｍとすることができる。

＜外周線＞
次に、外周線５について説明する。図１の例では、外周線５は、中心線３の周囲に６本配置されているが、各外周線５の構成（素線の組成や太さ、皮膜の組成や、複層構造、厚さ等）は、個別に選択することができ、本発明の効果を妨げない範囲で各外周線５を異なる構成としてもよい。なお、強度のバラツキ等を少なくする観点からは、全ての外周線５を同じ構成とすることが望ましい。

外周線５は、銅系素線１５と、該銅系素線１５の外面１５Ａを被覆する第２皮膜２５とを有してなる。

銅系素線１５は、純銅または銅合金からなる。銅系素線１５は例えば、０．３質量％以下のＳｎ、４質量％以下のＡｇを含有する。ここで銅合金は、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ａｇ系合金等が挙げられる。特に、銅系素線１５は、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上のものが好ましい。また、銅系素線１５における、銅の含有量は９５質量％以上であることが好ましい。

銅系素線１５の線径は、円相当直径で、ステンレス素線１３の線径と同等以上である。すなわち、銅系素線１５の円相当直径は、ステンレス素線１３の円相当直径と同じか、又はステンレス素線１３の円相当直径よりも大きい。ここで、円相当直径とは、圧縮撚線導体１の横断面において、銅系素線１５またはステンレス素線１３の断面積を測定し、該断面積を真円とした場合に算出される円の直径である。

第２皮膜２５は、銅系素線１５の外表面１５Ａに形成された、１層以上の金属含有層からなる皮膜である。
第２皮膜２５の形成状態は、特に限定されず、例えば銅系素線の外表面１５Ａの全面を覆うように形成されていてもよいし、銅系素線の外表面１５Ａのうち一部分を覆うように形成されていてもよく、特に銅系素線の外表面１５Ａの全面を覆うように形成されていることが好ましい。

図２（Ｂ）に、図１に示す外周線５の第２皮膜２５付近を拡大した、拡大断面図を示す。
図２（Ｂ）において、第２皮膜２５は、１層以上の金属含有層（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）から構成されている。ここで、第２皮膜２５の最表面２５Ａとなる、最外層の金属含有層２５ａは、銀含有層である。銅系素線１５が、その外表面１５Ａに、このような第２皮膜２５を有することにより、圧縮撚線導体１全体の電気特性を向上できると共に、端末処理時の半田濡れ性を向上し得る。

銀含有層は、銀を含有する皮膜であればよく、純銀または銀合金からなる皮膜が挙げられる。銀合金としては、例えばＡｇ−Ｓｎ系合金やＡｇ−Ｓｂ系合金、Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ａｇ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。銀を含有する皮膜は、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。また、銀含有層における、銀の含有量は８０質量％以上であることが好ましい。

第２皮膜２５は、最外層２５ａが銀含有層であれば特に限定されず、例えば、銀含有層のみで構成されていてもよいし、図２（Ｂ）のように、銅系素線１５の表面１５Ａと、最外層２５ａである銀含有層との間に、下地層２５ｃや、中間層２５ｂ等を有していてもよい。

下地層２５ｃとしては、例えば、ニッケル含有層が挙げられる。第２皮膜２５が、下地層２５ｃを有することにより、熱処理後に素線の銅成分が表面へ拡散することを防止し、例えば熱処理後の半田濡れ性が向上することとなる。
中間層２５ｂとしては、例えば、銅含有層が挙げられる。第２皮膜２５が、中間層２５ｂを有することにより、下地層と第２皮膜との密着性が向上し、例えば加工後の半田濡れ性が向上することとなる。

第２皮膜２５の平均膜厚は、０．１〜２０μｍであることが好ましい。
特に、最外層２５ａである銀含有層の平均膜厚は、０．１〜１０μｍであり、好ましくは０．５〜５μｍである。上記範囲とすることにより、素線間の導通を良好に確保でき、導電率が向上すると共に、半田濡れ性が良好となる。
また、下地層２５ｃおよび中間層２５ｂの平均膜厚は、金属含有層の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば０．１〜５μｍとすることができる。

なお、第１皮膜２３と第２皮膜２５とは、最外層２３ａ，２５ａの金属含有層が銀含有層であればよく、各皮膜２３，２５について個別に構成（膜厚や、層構造等）を選択することができ、各皮膜２３，２５をそれぞれ異なる構成としてもよい。

＜圧縮撚線導体＞
上述のような中心線３と、外周線５とからなる圧縮撚線導体１は、その横断面の断面積が０．１ｍｍ^２未満であることが好ましい。圧縮撚線導体１が適切な圧縮工程を経た極細線であることにより「わらい」を防止できる。本発明の圧縮撚線導体１は、中心線３および外周線５の最外層２３ａ，２５ａが銀含有層であることにより、線間で銀の凝着力が得られる。このような凝集力は、各線の密集力を高めるが、圧縮撚線導体１が太過ぎる場合、銀の凝集力だけでは十分な密集力が得られず、「わらい」が生じる場合がある。

ここで、横断面の面積（以下、単に「断面積」という）は、圧縮撚線導体１の長手方向に垂直な断面を、樹脂埋め研磨により金属顕微鏡にて観察して算出することができる。より具体的な測定方法は、実施例の頁にて説明する。

また、圧縮撚線導体１の断面積に占める、銀含有層の断面積の合計面積率［（銀含有層の断面積の合計面積／圧縮撚線導体１の断面積）×１００］は１〜５０％であることが好ましく、より好ましくは５〜３０％である。合計面積率を上記範囲とすることにより、引張強度と電気特性との良好なバランスを図ることができる。銀含有層は、厚くするほど導電率は向上するが、中心線および外周線の各線径が太くなると共に、断面積あたりの強度低下の要因にもなる。

ここで、銀含有層の断面積の合計面積とは、中心線３の銀含有層と、該中心線３の周りに配置された複数本の外周線５の各銀含有層とで、各断面積を、全て合計した合計断面積を意味する。

さらに銅系素線１５は、１本あたりの断面積の面積比が、ステンレス素線１３に対して１〜２であることが好ましい。ステンレス素線１３と銅系素線１５とを、それぞれ同じ程度の断面積とすることにより、導電率と引張強度のバランスを良好にできる。

＜圧縮撚線導体の製造方法＞
このような本発明の一実施例による圧縮撚線導体の好ましい製造方法は、ステンレス素線および銅系素線を準備する、準備工程［１］と、前記ステンレス素線および前記銅系素線のそれぞれに、めっき処理を施して、中心線および外周線を得る、めっき工程［２］と、前記中心線の周りに複数本の前記外周線を配置し、撚り合わせながら圧縮して、圧縮撚線導体を得る、圧縮工程［３］と、を有する。また、必要に応じて、めっき工程［２］の前に、素線に対する前処理工程を設けてもよい。以下、詳しく説明する。

［１］素線の準備工程
準備工程では、ステンレス素線および銅系素線を準備する。準備するステンレス素線および銅系素線は、上述のものを用いることができる。

準備したステンレス素線および銅系素線に対しては、必要に応じて、めっき処理に先立ち、前処理を行ってもよい。前処理は、素線の組成等に応じて適宜できるが、例えば、ステンレス素線に対しては、電解脱脂および活性化処理を行うことが好ましく、銅系素線に対しては、電解脱脂および酸洗いを行うことが好ましい。

［２］めっき工程
めっき工程では、ステンレス素線および銅系素線のそれぞれに、めっき処理を施して、中心線および外周線を得る。

めっき処理の条件は、ステンレス素線および銅系素線のそれぞれに、どのような金属含有層を含む第１皮膜および第２皮膜を形成するかによって適宜選択することができるが、少なくとも、中心線および外周線の最外層の金属含有層が、平均膜厚０．１〜１０μｍの銀含有層となるような条件で行う。

最外層の金属含有層である、銀含有層だけで第１皮膜および第２皮膜を形成してもよいが、ステンレス素線および銅系素線に各種特性（機能）を付与する目的に応じて、下地層や中間層としての金属含有層を適宜形成して、最外層の銀含有層を含む２層以上の金属含有層からなる第１皮膜および第２皮膜を形成することもできる。

（最外層の銀含有層の形成）
電解めっきによる形成が好ましく、シアン化銀めっき浴、非シアン浴等適宜選択することができ、硬質銀めっきや光沢銀めっき、あるいは、Ａｇ−Ｓｎ合金めっき浴等を適宜選択することができる。めっき処理としては通常のめっき処理であっても、ストライクめっき処理であってもよい。ストライクめっき処理を行うと銀含有層と、その下層との接着力を向上させることができる。

（下地層の金属含有層の形成）
電解めっきが好ましく、硫酸ニッケル浴や塩酸ニッケル浴やスルファミン酸ニッケル浴といったものを適宜選択することができる。加えて、Ｎｉ−ＰやＮｉ−Ｗ等の合金めっき浴も選択することができる。

（中間層の金属含有層の形成）
電解めっきが好ましく、硫酸銅浴やシアン化銅浴を適宜選択することができる。加えて、Ｃｕ−Ｓｎ合金めっき等も選択することができる。

第１皮膜および第２皮膜は、用途に応じて、上述したような最外層の銀含有層と、銀含有層よりも下層に形成される１層、又は２層以上の金属含有層とを適正に組み合わせて様々な層構成に変更して形成することが可能である。

［３］圧縮工程
チューブラ撚線機を用い、中心線の周りに複数本の外周線を配置し、撚り合わせて、撚線を得るのと同時に、ダイスを通して圧縮することで圧縮撚線導体を得る。圧縮工程においては、最終的に得られる圧縮撚線導体の最大直径から算出される見かけ上の断面積において、中心線の断面積の面積率が５〜２０％、外周線の断面積の面積率が７０〜９０％、および空隙の断面積の面積率が２〜１５％であるように圧縮を行うことが好ましい。
ここで、中心線、および外周線の断面積の面積率とは、圧縮撚線導体の最大直径から算出される真円の断面積（見かけ上の断面積）に対して、圧縮撚線導体を樹脂埋め、研磨し、横断面を金属顕微鏡により観察し、画像処理によりそれぞれの線（中心線および外周線）の断面積を求め、これらの線が占める断面積の割合を線の面積率とした。また、見かけ上の断面積から線の断面積を引いた残りの断面積を空隙の断面積とし、見かけ上の断面積に対する空隙の断面積の割合を空隙の面積率とした。図３は、圧縮撚線導体の断面を用いて、中心線、外周線、および空隙の断面積の面積率を説明する図である。図３に示すようにまず、圧縮撚線導体１の最大直径Ｄを決定し、この最大直径Ｄを直径とする真円３１を画定する。最大直径Ｄはマイクロメータで測定することができる。そして、真円３１の断面積を見かけ上の断面積とする。次に、中心線３および外周線５の断面積を測定し、中心線３の断面積の面積率は（中心線３の断面積）／（真円３１の断面積）×１００（％）により算出し、外周線５の断面積の面積率は（外周線５の合計断面積）／（真円３１の断面積）×１００（％）により算出する。図３において、真円３１から、中心線３および外周線５が占める領域を除いた領域が空隙３２となる。従って、（真円３１の断面積）−（中心線３の断面積）−（外周線５の合計断面積）により空隙３２の断面積を算出し、空隙３２の断面積の面積率は（空隙３２の断面積）／（真円３１の断面積）×１００（％）により算出する。
ここで、強度・導電率のバランスから、中心線、外周線、および空隙の面積率は上記の範囲であることが好ましく、特に、空隙の面積率が２％より小さい場合、強圧縮が必要になり、中心線と外周線の強度差から外周線が傷つき、強度低下の要因となる場合がある。一方、空隙が１５％よりも多い場合には、圧縮撚線導体の見かけ上の断面積が大きくなることから、本来の導電率・強度を得たい場合に線径が太くなってしまう問題が生じる場合がある。
また、「めっき工程」と「圧縮工程」との間に所定の線径を得るための「伸線工程」を設けてもよいし、設けなくてもよい。

本発明の圧縮撚線導体１は、特には、医療や産業機器、ロボット用途での同軸ケーブルとして好適に用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

次に、本発明の効果をさらに明確にするために、実施例および比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（参考例１：中心線の作製）
中心線の作製は、以下の手順で行った。
［１−１］素線の準備
まず、中心素線として表１に示す材料を準備した。

［１−２］前処理
次に、前処理として、上記［１−１］で準備した中心素線に対し、以下の条件で、電解脱脂および活性化処理を施した。

[電解脱脂]
脱脂液： オルソケイ酸ソーダ １００ｇ／Ｌ水溶液
電流密度： ２．５Ａ／ｄｍ^２
処理温度： ６０℃
脱脂時間： ３０秒

[活性化]
処理液： 濃度１０質量％のＨＣｌ水溶液
処理温度： ３０℃
浸漬時間： ３０秒

［１−３］第１皮膜の形成
続いて、上記［１−２］で前処理を施した中心素線に対し、以下の条件で各めっき処理を施し、表１に示す組み合わせで１層以上の金属含有層を形成した。具体的には、表１に示す下地層（Ｎｉ層）は、Ｎｉめっき処理にて、中間層（Ｃｕ層）は、Ｃｕめっき処理にて形成した。また、表１に示す最外層のうち、Ａｇ層は、Ａｇストライクめっき処理またはＡｇめっき処理にて、Ａｇ−Ｓｎ合金層は、ＡｇＳｎめっき処理にて、Ｓｎ層は、Ｓｎめっき処理にて、それぞれ形成した。なお、各層の平均膜厚は、処理時間で調節した。

[Ｎｉめっき処理]
めっき液： ＨＣｌ ５０ｇ／Ｌ
ＮｉＣｌ_２ ２５０ｇ／Ｌ
電流密度： ５Ａ／ｄｍ^２
処理温度： ４０℃

[Ｃｕめっき処理]
めっき液： ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ ２５０ｇ／Ｌ
Ｈ_２ＳＯ_４ ５０ｇ／Ｌ
ＮａＣｌ ０．１ｇ／Ｌ
電流密度： ５Ａ／ｄｍ^２
処理温度： ４０℃

[Ａｇストライクめっき処理]
めっき液： ＡｇＣＮ ５ｇ／Ｌ
ＫＣＮ ６０ｇ／Ｌ
Ｋ_２ＣＯ_３ ３０ｇ／Ｌ
電流密度： ２Ａ／ｄｍ^２
処理温度： ３０℃
処理時間： １０秒

[Ａｇめっき処理]
めっき液： ＡｇＣＮ ５０ｇ／Ｌ
ＫＣＮ １００ｇ／Ｌ
Ｋ_２ＣＯ_３ １０ｇ／Ｌ
電流密度： １Ａ／ｄｍ^２
処理温度： ３０℃

[ＡｇＳｎめっき処理]
めっき液： ＡｇＣＮ ５ｇ／Ｌ
ＮａＣＮ ５０ｇ／Ｌ
ＮａＯＨ ５０ｇ／Ｌ
Ｋ_２ＳｎＯ_３・３Ｈ_２Ｏ ８０ｇ／Ｌ
電流密度： １Ａ／ｄｍ^２
処理温度： ３０℃

[Ｓｎめっき処理]
めっき液： ＳｎＳＯ_４ ６０ｇ／Ｌ
Ｈ_２ＳＯ_４ １２０ｇ／Ｌ
クレゾールスルホン酸 １２０ｇ／Ｌ
β−ナフトール １ｇ／Ｌ
ゼラチン ２ｇ／Ｌ
電流密度： １．５Ａ／ｄｍ^２
処理温度： ３０℃

（参考例２：外周線の作製）
外周線の作製は、以下の手順で行った。
［２−１］素線の準備
まず、外周素線として表１に示す材料を準備した。
なお、表１中、Ｃｕは純銅からなる９９．９６質量％以上のＣｕと残りが不可避不純物からなり、Ｃｕ−０．３％Ｓｎは、０．３質量％Ｓｎと、Ｃｕと不可避不純物からなる合金である。Ｃｕ−０．６％Ａｇは、０．６質量％Ａｇと、Ｃｕと不可避不純物からなる合金である。

［２−２］前処理
次に、前処理として、上記［２−１］で準備した外周素線に対し、以下の条件で、電解脱脂および酸洗いを施した。

[電解脱脂]
処理液： 濃度６０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液
電流密度： ２．５Ａ／ｄｍ^２
温度： ６０℃
脱脂時間： ６０秒

[酸洗い]
処理液： 濃度１０質量％の硫酸水溶液
浸漬時間： ３０秒

［２−３］第２皮膜の形成
続いて、上記［２−２］で前処理を施した外周素線に対し、上記［１−３］に示した条件で、各めっき処理を施し、表１に示す組み合わせで１層以上の金属含有層を形成した。

（実施例１〜１９および比較例３〜６）
実施例１〜１９および比較例３〜６では、下地層があるものは、上記記載の前処理の後に上記Ｎｉめっき処理を施し、次いで中間層があるものは上記Ｃｕめっき処理を施し、Ａｇストライクめっきの後、ＡｇめっきやＡｇＳｎめっきを適宜施した。めっきの平均膜厚は、各めっき時の通電時間を調整することで、所定のめっきの平均膜厚となるよう調整した。なお、各めっき処理等の間に水洗を適宜実施した。中間層がないものについては、前処理の後、Ｎｉめっき、次いでＡｇストライクめっき後に、ＡｇめっきあるいはＡｇＳｎめっきを施した。下地層がないものについては、前処理後、Ａｇストライクめっきを施した後、ＡｇめっきあるいはＡｇＳｎめっきを施した。上記参考例１および２の各条件で作製された表１に示す各中心線および外周線を用いて、チューブラ型撚線機によって圧縮撚線導体を作製した。

（比較例１）
比較例１では、第１皮膜を形成しない中心線と、第２皮膜を形成しない外周線を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、圧縮撚線導体を作製した。なお、各素線に対する前処理は行っていない。

（比較例２）
比較例２では、第１皮膜を形成しない中心線と、上記参考例２の条件で作製された表１に示す第２皮膜を有する外周線を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、圧縮撚線導体を作製した。なお、中心素線に対して前処理は行っていない。
（比較例７）
比較例７では、上記参考例２の条件で作製された表１に示す第２皮膜を有する外周線を中心に用い、実施例１と同様の方法で、圧縮撚線導体を作製した。

［評価］
上記実施例および比較例に係る圧縮撚線導体を用いて、下記に示す特性評価を行った。各特性の評価条件は下記の通りである。結果を表２及び３に示す。

［１］円相当直径、断面積、平均膜厚および圧縮撚線導体の見かけ上の断面積の測定
断面積は、圧縮撚線導体を樹脂埋め、研磨し、横断面を金属顕微鏡により観察し、画像処理によりそれぞれの素線の断面積を求めた。次に、それぞれの線の断面積を真円とした場合に算出される円の直径を円相当直径とした。
めっき厚（下地層、中間層及び最外層（銀含有層）の平均膜厚）は、蛍光Ｘ線薄膜測定装置を用い、１０点測定して平均膜厚を得た。めっきの断面積は、画像処理により得られた中心線および外周線の断面積を円で近似し、めっきの断面積の平均値を算出した。
また、圧縮撚線導体の線径をマイクロメータで測定し、得られた最大直径から、圧縮撚線導体の見かけ上の断面積を求めた。

［２］引張強度の測定（引張特性）
ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準じて、各３本ずつの試験片について、それぞれ引張試験を行い、引張強度を求め、その平均値を算出した。その際、断面積は圧縮撚線導体をマイクロメータで計測し、見かけ上の断面積を用いた。
本実施例では、引張強度の平均値が、７００ＭＰａ以上である場合を「◎」、５００ＭＰａ以上７００ＭＰａ未満である場合を「○」、５００ＭＰａ未満である場合を「×」と判定し、「◎」および「○」を合格レベルと評価した。

［３］導電率の測定（電気特性）
長さ１ｍの試験片を、ケルビンダブルブリッジにより２０℃（±０．５℃）での導体抵抗を測定し、その平均値から導電率を算出した。端子間距離は２００ｍｍとした。その際、断面積の値には、圧縮撚線導体をマイクロメータで計測して得られた見かけ上の断面積を用いた。
導電率が、７０％ＩＡＣＳ以上である場合を「◎」、６０％ＩＡＣＳ以上７０％ＩＡＣＳ未満である場合を「○」、６０％ＩＡＣＳ未満である場合を「×」と判定し、「◎」および「○」を合格レベルと評価した。

［４］半田濡れ試験（半田濡れ性）
試験片に対して、ソルダーチェッカー（ＳＡＴ−５１００、株式会社レスカ製）を用いて半田濡れ時間を測定した。「半田濡れ時間」は、最大ぬれ力の２／３に達するまでの時間とし、試験条件については、以下の条件とした。なお、加工熱処理後の半田濡れ性の評価として、測定部を直径１ｍｍのステンレス棒に巻きつけたまま、２５０℃で５分加熱した圧縮撚線導体を、真直ぐにした後、半田濡れ時間を測定した。半田濡れ時間が２秒未満である場合を「◎」、２秒以上５秒未満である場合を「〇」、５秒以上である場合を「×」と判定し、「◎」および「○」を合格レベルと評価した。
[試験条件]
半田の種類： Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ
温度： ２５０℃
浸漬速度： ２５ｍｍ／秒
浸漬時間： １０秒
浸漬深さ： １０ｍｍ

［５］わらい発生の有無
溶融させたフッ素樹脂（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体：ＰＦＡ）と圧縮撚線導体とを押し出し、導体に樹脂被覆する工程にて、導体を１ｋｍ製造したときに、目視にて素線同士の撚りが外れて、または膨らんで、線が撚線の束から飛び出してしまう状態が観察された場合を「△」、観察されなかった場合を「○」として評価した。

表１に示されるように、実施例１〜１９の圧縮撚線導体は、中心線が、ステンレス鋼からなるステンレス素線と、その外面を被覆する１層以上の金属含有層からなる第１皮膜を有し、外周線が、純銅または銅合金からなる銅系素線と、その外面を被覆する１層以上の金属含有層からなる第２皮膜を有し、銅系素線の線径が、円相当直径で、ステンレス素線の線径と同等以上であり、第１皮膜および第２皮膜は共に、最外層の金属含有層が平均膜厚０．１〜１０μｍの銀含有層であるため、高い引張強度と、優れた導電性および半田濡れ性を有することが確認された。

これに対し、比較例１〜７の圧縮撚線導体は、中心線または外周線の少なくとも一方が、各素線の表面に１層以上の金属含有層からなる皮膜を有していないか、中心線または外周線の皮膜の最外層が、平均膜厚０．１〜１０μｍの銀含有層ではないか、銅系素線の線径が、円相当直径で、ステンレス素線の線径よりも小さいか、または中心線がステンレス素線ではないため、実施例１〜１９の圧縮撚線導体に比べて、引張強度、電気特性および半田濡れ性のいずれか１つ以上の特性が劣っていることが確認された。

また、本発明の圧縮撚線導体は、特に線径が細線化されている特定の場合（実施例１〜３、５〜１０、１２〜１５、および１７〜１９）に、「わらい」の抑制効果が大きいことが確認された。

１ 圧縮撚線導体
３ 中心線
５ 外周線
１３ ステンレス素線
１５ 銅系素線
２３ 第１皮膜
２５ 第２皮膜
３１ 真円
３２ 空隙
Ｄ 最大直径

Claims (4)

1. 中心線と、該中心線の周りに配置された複数本の外周線とを撚り合わせてなる圧縮撚線導体であって、
   前記中心線が、ステンレス鋼からなるステンレス素線と、該ステンレス素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第１皮膜とを有し、
   前記外周線が、純銅または銅合金からなる銅系素線と、該銅系素線の外面を被覆する、１層以上の金属含有層からなる第２皮膜とを有し、
   前記銅系素線の線径が、円相当直径で、前記ステンレス素線の線径と同等以上であり、
   前記第１皮膜および前記第２皮膜は共に、最外層の金属含有層が銀含有層であり、
   前記銀含有層は、平均膜厚が０．１〜１０μｍであることを特徴とする、圧縮撚線導体。
2. 前記圧縮撚線導体の横断面において、
   前記圧縮撚線導体の断面積に占める、前記銀含有層の断面積の合計面積率が１〜５０％であり、
   前記銅系素線は、１本あたりの断面積の面積比が、前記ステンレス素線に対して１〜２である、請求項１に記載の圧縮撚線導体。
3. 請求項１または２に記載の圧縮撚線導体の製造方法であって、
   前記ステンレス素線および前記銅系素線を準備する、準備工程と、
   前記ステンレス素線および前記銅系素線のそれぞれに、めっき処理を施して、前記中心線および前記外周線を得る、めっき工程と、
   前記中心線の周りに複数本の前記外周線を配置し、撚り合わせながら圧縮して、圧縮撚線導体を得る圧縮工程と、を有し、
   圧縮撚線導体の最大直径から算出される見かけ上の断面積において、前記中心線の断面積の面積率が５〜２０％、前記外周線の断面積の面積率が７０〜９０％、空隙の断面積の面積率が２〜１５％である、圧縮撚線導体の製造方法。
4. 前記圧縮撚線導体の断面積が０．１ｍｍ^２未満である、請求項３に記載の圧縮撚線導体の製造方法。

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