JP4815878B2

JP4815878B2 - 銅線及びその製造方法

Info

Publication number: JP4815878B2
Application number: JP2005159706A
Authority: JP
Inventors: 毅田窪; 照一本田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006336047A

Description

本発明は、銅線及びその製造方法に関し、より詳細には音響機器（オーディオ機器）や映像機器（ビデオ機器）等の信号伝送用ケーブルやコネクタ等に使用可能な銅線及びその製造方法に関する。

高純度銅線は、音響機器（オーディオ機器）や映像機器（ビデオ機器）等の信号伝送用ケーブル等に使用されている。信号伝送においては、ケーブル等に使用されている導体や絶縁体、これらの構造によって音質や画質に差が生ずることが知られている。中でも、特に導体の影響が大きく、導体材料に含有される不純物及び結晶粒界は音質や画質に悪影響を及ぼす因子となることから、結晶粒界が少ない、すなわち結晶粒が大きく、より高純度の銅線が求められている。

粗大結晶粒からなる高純度銅線の製造方法としては、例えば、高純度銅を加工率６０〜９９．９％で一次冷間伸線した後、１５０〜６００℃で中間焼鈍し、次いで最終線径まで二次冷間伸線した後、４５０〜９５０℃で２秒以上連続焼鈍を行う方法（特許文献１）、高純度銅を加工率７０〜９５％で一次冷間伸線し、１５０〜６００℃で中間焼鈍し、最終線径まで二次冷間伸線した後、６００〜９５０℃で最終焼鈍を行う方法（特許文献２）、高純度銅を加工率６０〜９５％で一次冷間伸線し、６００超〜９５０℃で中間焼鈍し、最終線径まで二次冷間伸線した後、６００〜９５０℃で最終焼鈍を行う方法（特許文献３）が知られている。さらに、高純度銅を加工率７０〜９５％で一次冷間加工した後に熱処理する一次工程、加工率４０〜６５％で二次冷間加工した後に熱処理する二次工程、加工率６０〜８５％で三次冷間加工した後に熱処理する三次工程を行う方法もある（特許文献４）。これら特許文献１〜４に記載の方法の冷間伸線においては、いずれも加工直前の線径を基準に高い加工率で行われていた。

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の製造方法においては、中間焼鈍後の加工率が大きくなればなる程、中間焼鈍を実施しない場合と比較して最終焼鈍後の結晶粒のサイズに有意差がなくなり中間焼鈍を実施する意義が失われるという問題があった。また、上記特許文献４に記載の製造方法においては、中間焼鈍を２回実施する必要があるため生産効率やコスト面で不利になる。加えて、上記特許文献１〜４に記載の製造方法においては、特に最終線径がφ０．７ｍｍ以上である場合、粗大化された結晶粒からなる銅線を得難いという問題もあった。
特公平０７−４７８０９号公報特許第２６２３１４３号公報特許第２７０４４４２号公報特開平１０−２６３６８０号公報

本発明はこのような実情に鑑みなされたものであり、その解決しようとする課題は粗大化した結晶粒からなる銅線を工業的に有利に製造することができる方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、従来、高い加工率で実施されていた２次冷間伸線を、所定の低い加工率で所望の最終線径が得られるように１次冷間伸線において所定の線径にまで加工することで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）銅荒引線を１次冷間伸線した後に中間焼鈍し、次いで最終線径まで２次冷間伸線した後に最終焼鈍を行う銅線の製造方法であって、１次冷間伸線において、２次冷間伸線での加工率が１０〜４０％となるような線径にまで加工する、製造方法。
（２）銅荒引線を構成する銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上である、上記（１）記載の製造方法。
（３）最終線径が０．７ｍｍ以上である、上記（１）又は（２）記載の製造方法。
（４）中間焼鈍を２００℃以上で０．５〜５時間行う、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の製造方法。
（５）最終焼鈍を６００℃以上で３０秒以上行う、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の製造方法。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の製造方法により得られる銅線。
（７）音響機器用又は映像機器用である、上記（６）記載の銅線。

本発明の製造方法によれば、略均一に粗大化した結晶粒からなる銅線を工業的に有利に得ることができる。特に銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の銅荒引線を用いることで高純度銅線を得ることが可能であり、これを音響機器（オーディオ機器）や映像機器（ビデオ機器）等のケーブル等に用いることで優れた音質や画質をより確実に提供することができる。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の銅線の製造方法は、銅荒引線を１次冷間伸線した後に中間焼鈍し、次いで最終線径まで２次冷間伸線した後に最終焼鈍を行う銅線の製造方法であって、１次冷間伸線において２次冷間伸線での加工率が１０〜４０％となるような線径にまで加工することを特徴とするものである。

１次冷間伸線においては、２次冷間伸線での加工率が１０〜４０％で所望の最終線径が得られるように所定の線径にまで銅荒引線を加工する。これにより、２次冷間伸線での加工率を上記範囲内にすることができ、最終焼鈍時の再結晶核の発生を極力抑えることができる。その結果、略均一に粗大化した結晶粒からなる銅線を得ることが可能になる。本発明の製造方法により得られた銅線は、音響機器や映像機器等の信号伝送用ケーブル、リード、電源コード、端子、スピーカのボイスコイル、機器内配線等の導体として最適であり、これらの用途に使用することで優れた音質や画質を提供することができる。なお、「所定の線径」は、所望の最終線径に基づいて適宜設定される。また、１次冷間伸線の加工率は銅荒引線の線径により異なるが、通常７０〜９９％、好ましくは８５〜９９％である。７０％未満であると中間焼純で完全に再結晶させることが難しくなる傾向にあり、他方９９％を超えると作業効率が低下する傾向にある。

２次冷間伸線における加工率、すなわち中間焼鈍後の線径から最終線径までの加工率は１０〜４０％であるが、１０〜２５％が好ましい。１０％未満であると、最終焼鈍で再結晶化が起こらず既存の結晶粒のみが粗大化し、その結果結晶粒のサイズが不均一になる。他方、４０％を越えると、最終焼鈍時の核発生が多くなり、結晶粒が略均一になるもののサイズが小さくなる。なお、上記冷間伸線における加工方法は特に限定されず、ダイスによる伸線加工が一般的であるが、ロールによる圧延加工を行ってもよい。

銅荒引線としては、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の高純度銅からなるものを使用することが好ましい。これにより、熱処理により結晶粒界に析出する亜酸化銅のピン止め効果が抑制され、不純物による音質及び画質の劣化を防止することができるため、優れた音質や画質をより確実に提供することができる。かかる観点から、より高純度のものを使用することが望ましく、例えば６N−Ｃｕ（純度９９．９９９９ｍａｓｓ％）を用いることで、より粗大化した結晶粒を得ることができる。なお、銅荒引線の鋳造方法は、特に限定されるものではない。

銅荒引線の表面に酸化皮膜が形成されている場合には、酸化皮膜を除去することが望ましく、除去される厚さは通常０．１ｍｍ程度、好ましくは０．２ｍｍ程度である。酸化皮膜の除去方法は特に限定されるものではなく、ダイスによる加工（皮剥ぎ加工）が一般的であるが、酸処理を行ってもよい。また、酸化皮膜を除去する前に、真円度を増すためにダイス線引きを行ってもよい。

中間焼鈍は、好ましくは２００℃以上で０．５〜５時間、より好ましくは２５０〜３５０℃で１〜３時間行う。２００℃以上であれば、前述した本発明の効果を充分に奏することが可能であるが、あまりにも高温であると２次冷間伸線時に引き細り等の不具合が生じやすくなる。よって、熱処理温度の上限は、４００℃以下とすることが望ましい。また、熱処理時間が０．５時間未満であると、完全に再結晶させることが難しく、最終焼純後に所望の結晶粒が得難くなる傾向にある。他方、５時間を越えると、高温の場合と同様に２次冷間伸線時に引き細りなどの問題が発生し易くなる。

最終焼鈍は、６００℃以上で３０秒以上行うことが好ましい。６００℃未満で、かつ３０秒未満であると、十分に粗大化した結晶粒が得難くなる。また、最終焼鈍は銅の融点を超えない温度で実施されるが、結晶粒を十分に粗大化し、かつケーブル等として使用するのに十分な機械的性質を有する銅線とするには、７００〜８５０℃で１分以上行うことが望ましい。なお、熱処理時間が長過ぎると生産効率やコスト面で不利になるため、１０分以下とすることが望ましい。

中間焼鈍及び最終焼鈍は、銅線の酸化を防止するために、真空中又は窒素等の不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。

最終線径は特に限定されるものではないが、本発明の製造方法は従来公知の方法において粗大化した結晶粒を得難い、０．７ｍｍ以上の銅線の製造に特に有用であり、上限は２．６ｍｍ程度である。

以下、本発明の実施例についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
鋳造及び熱間加工により作製された純度９９．９９９９ｍａｓｓ％の銅荒引線（φ８ｍｍ）をφ２．６ｍｍまで冷間伸線（加工率８９％）した後、窒素雰囲気下において３００℃で５時間の中間焼鈍を行った。次いで、焼鈍材をφ２．３ｍｍまで冷間伸線（加工率２２％）した後、窒素雰囲気下において７５０℃で１０分間の最終焼鈍を行った。得られた銅線について、線軸と直交する断面のミクロ組織を顕微鏡により観察した。顕微鏡写真を筆写したものを図１に示す。また、下記式（１）により算出される平均結晶粒径は、０．５６ｍｍであった。

（実施例２）
鋳造及び熱間加工により作製された純度９９．９９９９ｍａｓｓ％の銅荒引線（φ８ｍｍ）をφ０．９ｍｍまで冷間伸線（加工率９９％）した後、窒素雰囲気下において３００℃で５時間の中間焼鈍を行った。次いで、焼鈍材をφ０．８ｍｍまで冷間伸線（加工率２１％）した後、窒素雰囲気下において７５０℃で１０分間の最終焼鈍を行った。得られた銅線について、線軸と直交する断面のミクロ組織を顕微鏡により観察した。顕微鏡写真を筆写したものを図２に示す。また、上記式（１）により算出される平均結晶粒径は、０．２７ｍｍであった。

（比較例１）
前述した特許文献１に記載の方法に従い銅線を製造した。すなわち、鋳造及び熱間加工により作製された純度９９．９９９９ｍａｓｓ％の銅荒引線（φ８ｍｍ）をφ５ｍｍまで冷間伸線した後、窒素雰囲気下において３００℃で１時間の中間焼鈍を行った（加工率６１％）。次いで、焼鈍材をφ２．３ｍｍまで冷間伸線（加工率７９％）した後、窒素雰囲気下において６５０℃で８秒間の最終焼鈍を行った。得られた銅線について、線軸と直交する断面のミクロ組織を顕微鏡により観察した。顕微鏡写真を筆写したものを図３に示す。また、上記式（１）により算出される平均結晶粒径は、０．３０ｍｍであった。

（比較例２）
前述した特許文献４に記載の方法に従い銅線を製造した。すなわち、鋳造及び熱間加工により作製された純度９９．９９９９ｍａｓｓ％の銅荒引線（φ８ｍｍ）をφ２．６ｍｍまで１次冷間伸線した後、窒素雰囲気下において７００℃で３０分間の１次中間焼鈍を行った（加工率８９％）。次いで、焼鈍材をφ１．６ｍｍまで２次冷間伸線（加工率６２％）した後、窒素雰囲気下において７００℃で３０分間の２次中間焼鈍を行った。そして、得られた焼鈍材をφ０．８ｍｍまで３次冷間伸線（２次中間焼鈍から最終線径までの加工率７５％）した後、窒素雰囲気下において７５０℃で３０分間の最終焼鈍を行った。得られた銅線について、線軸と直交する断面のミクロ組織を顕微鏡により観察した。顕微鏡写真を筆写したものを図４に示す。また、上記式（１）により算出される平均結晶粒径は、０．１７ｍｍであった。

実施例１及び２から得られた銅線は、比較例１及び２から得られた銅線よりも明らかに結晶粒径が略均一で、しかも大きいことが確認された。

実施例１で得られた銅線の線軸に直交する断面の結晶構造を示す図である。実施例２で得られた銅線の線軸に直交する断面の結晶構造を示す図である。比較例１で得られた銅線の線軸に直交する断面の結晶構造を示す図である。比較例２で得られた銅線の線軸に直交する断面の結晶構造を示す図である。

Claims

銅荒引線を１次冷間伸線した後に中間焼鈍し、次いで最終線径まで２次冷間伸線した後に最終焼鈍を行う銅線の製造方法であって、
銅荒引線を構成する銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上であり、
１次冷間伸線において、２次冷間伸線での加工率が１０〜４０％となるような線径にまで加工する、製造方法。
最終線径が０．７ｍｍ以上である、請求項１記載の製造方法。
中間焼鈍を２００℃以上で０．５〜５時間行う、請求項１又は２記載の製造方法。
最終焼鈍を６００℃以上で３０秒以上行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法により得られる銅線。
音響機器用又は映像機器用である、請求項５記載の銅線。