JPH06290639A - 高強度高導電率耐屈曲性複合線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電率、強度（引張強さ）及び加工性が優れ
ていると共に、耐屈曲性が優れている高強度高導電率耐
屈曲性複合線を提供する。 【構成】 本発明に係る複合線は、Ｃｕ−Ｎｂ系合金、
Ｃｕ−Ａｇ系合金又はＣｕ−Ｆｅ系合金を芯線１とし
て、Ｃｕ及び比較的不純物からなる外被材２を芯線１の
周面に配置して複合化したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強度及び導電率が良好
であると共に耐屈曲性が優れていて、特に電気及び電子
機器において反復して屈曲を受ける部分の配線材として
好適の高強度高導電率耐屈曲性複合線に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基盤用導体、電子機器等
の部品間接続用導体、産業ロボット及び民生用ゲーム機
器等における導体材料としては、無酸素銅、すず入銅及
びりん青銅等の銅又は銅合金が使用されている。近年、
電気機器及び電子機器の小型化が促進されており、配線
材も細線化される傾向にある。このため、配線材用金属
としては、導電性が優れていることに加えて、加工性及
び強度（引張強さ）が良好であることが要求されてい
る。

【０００３】従来、導電性、加工性及び強度がいずれも
良好な金属として、Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金及
びＣｕ−Ａｇ合金がある。これらの合金は、室温付近で
はＣｕとＮｂ，Ｆｅ又はＡｇとの固溶限が小さいため、
Ｃｕマトリックス中に、Ｎｂ，Ｆｅ又はＡｇが固溶せず
に析出する。そして、これらの合金鋳塊を圧延又は伸線
加工すると、Ｃｕマトリックス中に析出したＮｂ，Ｆｅ
又はＡｇが繊維状になってＣｕマトリックス中に分散す
る。この繊維状のＮｂ，Ｆｅ又はＡｇが強化材となっ
て、合金の機械的強度が向上する。また、Ｃｕマトリッ
クスの物性は純Ｃｕと殆ど同一であるため、良好な導電
性を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＣｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金及びＣｕ−Ａｇ合金
は、いずれもＣｕマトリックス中に繊維状に強化材が分
散しているので、強度は高いものの、以下に示すよう
に、耐屈曲性が劣るという問題点がある。即ち、図３に
示すように、Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金又はＣｕ
−Ａｇ合金からなる線材２０は、Ｃｕマトリックス中に
繊維状の強化材２５が分散している。この強化材２５に
より線材２０の機械的強度が向上する。しかし、線材２
０が繰り返し屈曲を受けると、図４に示すように、繊維
状強化材２５が分断され、線材２０の強度が低下してし
まう。このため、Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金又は
Ｃｕ−Ａｇ合金からなる線材では、繰り返し屈曲を受け
ると断線しやすくなる。従って、これらの合金からなる
線材では、繰り返し屈曲を受ける部分に使用した場合
に、信頼性が十分でないという問題点がある。

【０００５】一方、無酸素銅は、耐屈曲性は優れている
ものの、強度が低いという欠点がある。また、すず入銅
及びりん青銅では、例えば添加元素の含有量を多くして
強度を向上させることができるが、そうすると、導電率
が著しく低下するという欠点がある。このため、加工
性、引張強さ、導電性及び耐屈曲性がいずれも良好であ
って、繰り返し屈曲を受ける部分に使用した場合の信頼
性が高い配線材が要望されている。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、加工性、引張強さ、導電性及び耐屈曲性が
いずれも良好な高強度高導電率耐屈曲性複合線を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高強度高導
電率耐屈曲性複合線は、Ｃｕ−Ｎｂ系合金、Ｃｕ−Ａｇ
系合金及びＣｕ−Ｆｅ系合金からなる群から選択された
１種の合金からなる芯線と、Ｃｕ及び不可避的不純物か
らなり前記芯線の周面を被覆する外被材とを有すること
を特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、Ｃｕ−Ｎｂ系合金、Ｃｕ−
Ａｇ系合金又はＣｕ−Ｆｅ系合金からなる芯線と、この
芯線の周面を被覆するＣｕ及び不可避的不純物からなる
外被材とにより構成されている。例えば、Ｃｕ−Ｎｂ系
合金の場合は、ＮｂがＣｕに固溶せず、伸線加工時にＮ
ｂが繊維状になってＣｕマトリックス中に分散し、この
繊維状のＮｂが強化材となって、芯線の強度が向上す
る。また、芯線がＣｕ−Ａｇ系合金又はＣｕ−Ｆｅ系合
金の場合も、Ｃｕマトリックス中に繊維状のＡｇ又はＦ
ｅが分散して、芯線の強度が向上する。このように、Ｃ
ｕ−Ｎｂ系合金、Ｃｕ−Ａｇ系合金又はＣｕ−Ｆｅ系合
金は、強度が高い銅合金である。また、Ｃｕマトリック
スの物性は殆ど純Ｃｕと同一であるため、導電性も良好
である。一方、外被材は、Ｃｕ及び不可避的不純物から
なるため、導電率が高く、耐屈曲性も良好である。

【０００９】線材を繰り返し屈曲させた場合に、最も大
きな歪みがかかるのは外周部付近である。本発明におい
ては、この外周部に耐屈曲性が優れた外被材を配置して
あるので、繰り返し曲げを行った際の断線を防止するこ
とができる。また、本発明においては、芯線として、高
強度高導電率のＣｕ−Ｎｂ系合金、Ｃｕ−Ａｇ系合金又
はＣｕ−Ｆｅ系合金を使用しているので、強度（引張強
さ）が高い。このように、本発明は、屈曲を受けた場合
に大きな歪みが加えられる部分に耐屈曲性を有するＣｕ
外被材を配置して複合化したものであるので、高導電率
及び高強度であると共に、耐屈曲性が良好である。

【００１０】また、芯線と外被材との接合部は、Ｃｕと
Ｃｕ合金との接合であるため、両者の界面に金属化合物
層等が生成されることがなく、両者の密着性が良好であ
ると共に、延性及び表面性が損なわれる虞れがない。従
って、減面加工性も良好であり、細線に加工するための
圧延及び伸線加工時の加工性も良好である。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の実施例に係る高強度高導電
率耐屈曲性複合線を示す模式的断面図である。

【００１３】本実施例に係る複合線１０は、Ｃｕ−Ｎｂ
系合金、Ｃｕ−Ａｇ系合金又はＣｕ−Ｆｅ系合金からな
る芯線１と、Ｃｕ及び不可避的不純物からなり芯線１の
周面を被覆する外被材２とにより構成されている。芯線
１では、Ｃｕマトリックス中に、Ｎｂ，Ａｇ又はＦｅが
繊維状の強化材５となって芯線１の長手方向に延出して
いる。即ち、これらの合金では、Ｎｂ、Ａｇ又はＦｅが
Ｃｕに固溶せず、伸線加工の際にＮｂ、Ａｇ又はＦｅが
線の長手方向に延出する繊維状になってＣｕマトリック
ス中に分散する。このＣｕマトリックス中に分散した繊
維状のＮｂ、Ａｇ又はＦｅが強化材として作用し、芯線
１の強度が向上する。

【００１４】芯線１がＣｕ−Ｎｂ系合金の場合、Ｃｕ及
びＮｂ以外の元素の含有量が総計で１重量％を超える
と、導電率が低下する。このため、芯線１がＣｕ−Ｎｂ
系合金の場合は、Ｃｕ及びＮｂ以外の元素の含有量が総
計で１重量％以下であることが好ましい。これと同様
に、芯線１がＣｕ−Ａｇ系合金の場合、Ｃｕ及びＡｇ以
外の元素の含有量が総計で１重量％を超えると、導電率
が低下する。このため、芯線１がＣｕ−Ａｇ系合金の場
合は、Ｃｕ及びＡｇ以外の元素の含有量が総計で１重量
％以下であることが好ましい。芯線１がＣｕ−Ｆｅ系合
金の場合も、Ｃｕ及びＦｅ以外の元素の含有量が総計で
１重量％を超えると、導電率が低下する。このため、芯
線１がＣｕ−Ｆｅ系合金の場合は、Ｃｕ及びＦｅ以外の
元素の含有量が総計で１重量％以下であることが好まし
い。

【００１５】一方、本実施例においては、外被材２はＣ
ｕ及び不可避的不純物からなるため、導電率が高いと共
に、耐屈曲性が優れている。複合線１０が屈曲された場
合は、その外周部付近に大きな歪みが発生し、芯線１の
部分に発生する歪みは比較的小さい。本実施例において
は、屈曲された場合に大きな歪みが発生する部分（即
ち、外被材２の部分）がＣｕからなり、この部分の耐屈
曲性が優れているため、屈曲による断線を回避すること
ができる。

【００１６】なお、外被材２を構成するＣｕ中に、不可
避的不純物が総計で１重量％を超えて含有されている
と、導電率が低下する。このため、外被材２を構成する
Ｃｕは、不可避的不純物の総計の含有量が１重量％以下
であることが必要である。

【００１７】次に、本発明に係る複合線を実際に製造
し、その特性を調べた結果について、比較例と比較して
説明する。

【００１８】実施例１乃至２７として、下記表１に示す
組成の芯線及び外被材を複合化した複合線を製造した。

【００１９】即ち、外被材としてパイプ状のＣｕ管を用
意し、このＣｕ管の内面を金属ブラシにより機械的に研
磨した。なお、このＣｕ管は、Ｃｕ及び不可避的不純物
からなり、不可避的不純物の含有量は１重量％以下であ
る。

【００２０】また、芯線として、下記表１に示す組成の
Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金及びＣｕ−Ｆｅ合金か
らなる棒材を用意し、これらの棒材の表面を金属ブラシ
により機械的に研磨した。なお、前記Ｃｕ−Ｎｂ合金
は、Ｃｕ及びＮｂ以外の元素の含有量が１重量％以下で
あり、前記Ｃｕ−Ａｇ合金は、Ｃｕ及びＡｇ以外の元素
の含有量が１重量％以下であり、前記Ｃｕ−Ｆｅ合金
は、Ｃｕ及びＦｅ以外の元素の含有量が１重量％以下で
ある。

【００２１】そして、前記Ｃｕ管に前記棒材を嵌合し、
伸線加工を施して、外径が９．７ｍｍの複合線を得た。
なお、外被材の占積率が８０％の場合は芯線の直径が
４．３ｍｍであり、外被材の占積率が４３％の場合は芯
線の直径が７．３ｍｍであり、外被材の占積率が２７％
の場合は芯線の直径が８．３ｍｍである。

【００２２】これらの複合線を直径が３ｍｍになるまで
伸線加工した後、外被材と芯線との密着性を更に高める
ために、２００℃の温度で１時間加熱した。その後、更
に直径が０．１ｍｍまで冷間伸線加工した後、３００℃
の温度で１時間焼鈍した。このようにして得た複合線材
を供試材とした。

【００２３】一方、比較例１として純Ｃｕからなる線材
を用意し、比較例２乃至６として表１に示す組成のＣｕ
−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金からなる
線材を用意した。これらの比較例の線の直径はいずれも
９．７ｍｍである。

【００２４】これらの実施例及び比較例の各供試材を使
用して、引張強さ、導電率（％ＩＡＣＳ）、耐屈曲性及
び加工性を調べた。その結果を、下記表２にまとめて示
す。なお、この表２において、加工性は、直径が３ｍｍ
から０．１ｍｍにまで冷間伸線加工する際に断線が発生
した場合を×、断線が発生しなかった場合を○で示し
た。

【００２５】また、耐屈曲性は、図２に示すように、直
径が０．１ｍｍの供試材１０を曲率半径Ｒが１．０ｍｍ
の治具１１に挟持して、下向きに２５０ｇの引張加重
（部材１２）を加えた状態で、９０°曲げを１回とし
て、左右に各９０°の範囲で繰り返し曲げを行い、破断
するまでの回数を調べた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】この表２から明らかなように、本発明に係
る実施例１乃至２７の複合線は、いずれも引張強さが４
０．１kgf/mm² 以上と高く、導電性が６５．３％ＩＡＳ
Ｃ以上と良好であると共に、破断までの屈曲回数が２９
７回以上であり、耐屈曲性が優れているものであった。
一方、比較例２乃至６の合金は、いずれも耐屈曲性が十
分でないものであった。また、純Ｃｕからなる比較例１
は、耐屈曲性は優れているものの、引張強さが２４．６
kgf/mm² と低いものであった。

【００２９】なお、上述の実施例においては、所謂パイ
プ嵌合法により芯線と外被材とを複合化したが、芯線と
外被材とを複合する方法については、上述のパイプ嵌合
法以外にも、例えば、銅めっき法、押出被覆法及びテー
プ成形−シーム溶接法等の通常の複合材を製造する方法
を応用することができる。また、本発明に係る複合線
は、単線として使用してもよいし、複数本の複合線を撚
り合わせ撚り線として使用してもよい。更に、複合線の
断面形状は、円形、楕円形、矩形及びその他の異形形状
であってもよいことは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る高強度
高導電率耐屈曲性複合線は、Ｃｕ−Ｎｂ系合金、Ｃｕ−
Ａｇ系合金又はＣｕ−Ｆｅ系合金を芯線とし、この芯線
の周面にＣｕ及び不可避的不純物からなる外被材を複合
化して形成されているから、導電率及び強度が良好であ
ると共に、耐屈曲性が極めて優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高強度高導電率耐屈曲性
複合線を示す模式的断面図である。

【図２】耐屈曲性の試験方法を示す模式図である。

【図３】Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金又はＣｕ−Ａ
ｇ合金からなる線材を示す模式的断面図である。

【図４】Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金又はＣｕ−Ａ
ｇ合金からなる線材の問題点を示す模式的断面図であ
る。

【符号の説明】

１；芯線 ２；外被材 ５，２５；強化材 １０；複合線 ２０；線材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩瀬 聡 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｕ−Ｎｂ系合金、Ｃｕ−Ａｇ系合金及
   びＣｕ−Ｆｅ系合金からなる群から選択された１種の合
   金からなる芯線と、Ｃｕ及び不可避的不純物からなり前
   記芯線の周面を被覆する外被材とを有することを特徴と
   する高強度高導電率耐屈曲性複合線。