JP4143010B2

JP4143010B2 - 銅合金導体の製造方法

Info

Publication number: JP4143010B2
Application number: JP2003323471A
Authority: JP
Inventors: 量松井; 太貫青柳; 良平岡田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: JP2005089805A

Description

本発明は、高磁界発生用のロングパルスマグネット等の導体材料として有用な銅合金導体の製造方法に関するものである。

近年、高強度、高導電性を兼ね備えたＣｕ−Ａｇ合金が開発され、高磁界発生用のロングパルスマグネット等の導体材料として使用されている。

このＣｕ−Ａｇ合金は、鋳造時に銅基中に銅と銀の共晶相を網目状に形成させ、さらに加工中に熱処理を行うことにより銅基中に過飽和に固溶した銀を析出相として析出させ、冷間加工との組み合わせによりフィラメント状の組織を得ることで、高い強度と導電率を両立させたものである。

このようなＣｕ−Ａｇ合金の例として、特許文献１に記載されたものがある。
この例においては、Ｃｕ基中に４乃至３２at％のＡｇを含むＣｕ−Ａｇ合金を鋳造、冷間加工後、温度３００〜５００℃で０．５〜５時間の析出熱処理と冷間加工とを繰り返して施すことで、８００乃至９００ＭＰａ程度の引張強度と８０％程度の導電率（ＩＡＣＳ）を有する、高磁界ロングパルスマグネット用のＣｕ−Ａｇ合金導体が得られている。

また、別の例として、特許文献２では、Ｃｕ基中に１０乃至２０at％のＡｇを含むＣｕ−Ａｇ合金を連続鋳造し、減面率８０％以上の冷間加工の後に温度２５０〜３５０℃で１時間以上熱処理し、減面率９０％以上の冷間加工を行うことで、８００乃至１１００ＭＰａ程度の引張強度と８０％程度の導電率（ＩＡＣＳ）を有する、高磁界ロングパルスマグネット用のＣｕ−Ａｇ合金導体が得られている。
特公平７−１０９０２７号公報特許第２５６６８７７号公報

このように、Ｃｕ−Ａｇ合金線材における従来の中間熱処理は、２５０℃から５００℃の温度で数時間保持するバッチ式熱処理により行われているのが一般的である。

しかしながら、中間熱処理においてバッチ式熱処理を施した場合、線材の表面が酸化により変色を生じる場合があった。

更に、バッチ式熱処理においては、線材同士が粘着し次の工程へ線材が送り出せないという問題が生じる場合があった。この問題の対策として、９００℃程度の高温に加熱された管状炉の中を数秒〜１分程度走行させる方法も試みられているが、この方法では線材が十分に加熱されず、更に温度を上げる、又は熱処理時間を長くする等の対策が必要となる。しかし、この場合は、線が加熱されすぎて溶断するといった不具合が生じる。更に、上記問題における別な対策として通電加熱による方法があるが、この方法も線の溶断寸前まで出力を上げる必要があり、現実的に不可能である。

従って、本発明の目的は、線材表面の酸化による変色を抑制することができるとともに、素線同士の粘着を抑制できる銅合金導体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の銅合金導体の製造方法は、１〜１０mass％のＡｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施すことを特徴とする。

更に、本発明の銅合金導体の製造方法は、１〜１０mass％のＡｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施した後、最終的に線径０．２ｍｍ以下の極細線に伸線することを特徴とする。

また、本発明の銅合金導体の製造方法は、１〜１０mass％のＡｇ、０．０１〜０．５mass％のＭｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施すことを特徴とする。

更に、本発明の銅合金導体の製造方法は、１〜１０mass％のＡｇ、０．０１〜０．５mass％のＭｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施した後、最終的に線径０．２ｍｍ以下の極細線に伸線することを特徴とする。

本発明の銅合金導体の製造方法によれば、銅合金に３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマによる熱処理を施しているため、従来のバッチ式熱処理において数時間要していた熱処理を６０秒程度の極めて短時間行うことができる。また、熱処理後に急冷されることにより、表面酸化による変色や素線同士の粘着を抑制することができる。このため、従来よりも短時間で変色が無く高品質の銅合金極細線を提供できるとともに、歩留まりを向上させることが可能となる。従って、本発明の製造方法により得られた銅合金導体は、高磁界ロングパルスマグネット用のみならず、携帯電話や医療用のカテーテルなどに使用される極細同軸ケーブルなどへ好適に適用することができるものとなる。

本発明の銅合金導体の製造方法において、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下で得られるプラズマは、一般に非平衡プラズマと呼ばれ、電離電子の温度は約２００００℃まで達するが、電離気体及び中性気体の温度はほとんど常温である。このプラズマを熱処理に利用することにより、ヒータによる加熱よりも急速に加熱、冷却ができ、さらに、材料表面に付着している潤滑油などの汚染物質の除去や、表面酸化膜の除去が可能となる。

また、本発明において、圧力を３．０×１０³Ｐａ以下としているのは、３．０×１０³Ｐａを超えると、雷に代表されるように非常に大きな電流を必要とし、安定してプラズマを発生させるためには大きな電源を用意しなければならなくなるためである。

更に、本発明の銅合金におけるＡｇの含有量を１〜１０mass％としているのは、１mass％未満では所望の強度が得られないからであり、１０mass％を超えると材料コストが大きくなりすぎるためである。

また、プラズマ放電による熱処理後に伸線加工を施し、極細線の線径を０．２ｍｍ以下とすることにより、熱処理後の加工度を大きくとることができ、更に引張強度に優れた極細線とすることが可能となる。

更に、Ｍｇを添加することにより、導電率を低下させずに強度を上げることができる。Ｍｇの濃度は、０．０１〜０．５mass％が好ましい。０．０１mass％未満では十分な添加効果が得られず、０．５mass％を超えると材料の鋳造性が著しく低下してしまう。

本発明の銅合金導体の製造方法において対象となる銅合金は、上述した銅−銀合金、及び銅−銀−マグネシウム合金だけでなく、例えば、繊維強化型銅合金として銅−ニオブ合金、銅−鉄合金、銅−クロム合金等への応用が可能である。

Ｃｕ−２mass％Ａｇ合金を線径２．０ｍｍに伸線した後、表１に示す条件でプラズマ熱処理を行った。なお、プラズマ熱処理は、マグ社製のプラズマ熱処理炉（Purple Jet）を使用し、気体には窒素ガスを用いた。得られた材料の表面は清浄であったため、そのまま引張強さ、伸び、導電率を測定した。結果を表１に併せて示す。

実施例１のサンプル３を線径０．１６ｍｍ、線径０．０４ｍｍに伸線した。得られた材料について、引張強さ、伸び、導電率を測定した。結果を表２に示す。

Ｃｕ−５mass％Ａｇ−０．０５mass％Ｍｇ合金を線径０．９ｍｍに伸線した後、表３に示す条件でプラズマ熱処理を行った。得られた材料の表面は清浄であったため、そのまま、引張強さ、伸び、導電率を測定した。結果を表３に併せて示す。

実施倒３のサンプル８を線径０．２ｍｍ、０．０４ｍｍに伸線した。得られた材料について、引張強さ、伸び、導電率を測定した。結果を表４に示す。

比較例１

一方、Ｃｕ−２mass％Ａｇ合金を線径２．０ｍｍに伸線した後、表５に示す条件でバッチ式熱処理を行った。得られた材料の表面は、実施例１のサンプル１〜３、実施例３のサンプル６〜８とは異なり、酸化による変色が認められた。変色部を研磨にて除去し、引張強さ、伸び、導電率を測定した。結果を表５に併せて示す。

比較例２

比較例１のサンプル１３の変色部を研磨にて除去し、線径０．１６ｍｍ、０．０４ｍｍまで伸線した。線径０．１６ｍｍについては問題なく伸線できたが、線径０．０４ｍｍについては、実施例２のサンプル５、実施例４のサンプル１０と比較して短尺の材料しか得ることができなかった。

以上の結果より、実施例におけるプラズマ熱処理を用いて製造した材料は、比較例におけるバッチ式熱処理を用いて製造した材料において認められた変色がなく、引張強さ、伸び、導電率共、良好であることが確認できた。なお、最適条件は材料の組成、線径により異なるが、実施例２の形態によれば、素材の銀濃度が低いにもかかわらず現在使用されているＣｕ−０．６mass％Ｓｎを上回る強度とＣｕ−０．３mass％Ｓｎを上回る導電率を兼ね備えており、特性とコストのバランスの点から好ましいことが判った。

Claims

１〜１０mass％のＡｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施すことを特徴とする銅合金導体の製造方法。
１〜１０mass％のＡｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施した後、最終的に線径０．２ｍｍ以下の極細線に伸線することを特徴とする銅合金導体の製造方法。
１〜１０mass％のＡｇ、０．０１〜０．５mass％のＭｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施すことを特徴とする銅合金導体の製造方法。
１〜１０mass％のＡｇ、０．０１〜０．５mass％のＭｇを含有し残部がＣｕ及び不可避の不純物からなる銅合金に、３．０×１０³Ｐａ以下の圧力下でプラズマ放電による熱処理を施した後、最終的に線径０．２ｍｍ以下の極細線に伸線することを特徴とする銅合金導体の製造方法。