JPH09324230A - 高導電線材 - Google Patents

高導電線材

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JPH09324230A
JPH09324230A JP14425396A JP14425396A JPH09324230A JP H09324230 A JPH09324230 A JP H09324230A JP 14425396 A JP14425396 A JP 14425396A JP 14425396 A JP14425396 A JP 14425396A JP H09324230 A JPH09324230 A JP H09324230A
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strength
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wire
heat resistance
copper
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Manabu Kojima
学 小島
Katsumi Osada
克己 長田
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電率に優れ、強度、耐熱性、屈曲性等にも
優れ、電子機器用配電線、コイル用巻線、放電加工用電
極線等に好適な高導電線材を提供する。 【解決手段】 Crを10〜30wt%含み、残部Cu及び不
可避不純物からなることを特徴とする高導電線材。 【効果】 大量のCrが長手方向に繊維状に引き延ばさ
れて均一に析出した銅合金で、導電率に優れ、強度、耐
熱性、屈曲性等にも優れるので、電子機器用配電線、コ
イル用巻線、放電加工用電極線等に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器用配電
線、コイル用巻線、放電加工用電極線等に好適な高導電
線材に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器、計測機器、医療機器、情報通
信機器、自動車電装部品等に用いられる配電線には、そ
の細径化に伴って高い導電率が要求され、この為タフピ
ッチ銅や無酸素銅等の純銅系材料が多用されてきた。と
ころが、機器の小型化に伴い高密度配線が進んで電線全
体に高負荷が掛かるようになり、その結果、可動部等に
は強度と耐屈曲性に優れたCu−Sn系合金が使用され
るようになった。又医療機器や自動車電装部品のような
高度の信頼性が要求される用途には、コストや導電率を
犠牲にしてでも高性能のベリリウム銅が使用されてい
る。
【0003】一方コイル用巻線には、電気効率の面から
高導電率が要求されるが、特に導電率が 50%IACS以下で
は使用時の発熱が大きくなり特性が劣化することがあ
る。又巻線は、近年、エナメル被覆したまま自動半田付
けされるようになり、この際の苛酷な条件に耐え得る強
度と耐熱性も要求されている。このようなコイル用巻線
にはCu−Sn系合金が用いられていたが、特性が不十
分な為、現在は高価なCu−Ag系合金も使われてい
る。
【0004】他方、放電加工用電極線には純銅線が用い
られていたが、強度が低い為張力を十分に掛けられず、
その為放電加工を高速で行うと電極線が振動して、加工
精度が低下し又加工中に電極線が断線して高い生産性が
得られないという問題があった。又純銅線では被加工物
に銅が付着して放電加工性が悪化するという問題があ
り、銅が付着し難いCu−Zn系合金線が使用されるよ
うになったが、やはり強度が不十分であった。尚、放電
加工は、電極線と被加工物との間でパルス放電を起こし
て被加工物を局部的に溶融させながら加工する方法で、
プレス金型等の精密加工に広く用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、電子機器
用配電線、コイル用巻線、放電加工用電極線には、強度
や耐熱性等の他に、導電率にも優れることが要求されて
いる。本発明の目的は電子機器用配電線、コイル用巻
線、放電加工用電極線等に好適な、強度や耐熱性等に加
えて、導電率にも優れる高導電線材を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決する為の手段】請求項1記載の発明は、C
rを10〜30wt%含有し、残部Cu及び不可避不純物から
なることを特徴とする高導電線材である。
【0007】請求項2記載の発明は、Crを10〜30wt
%、B、N、Cのうちの少なくとも1元素を総計で 0.0
05〜 0.5wt%含有し、残部Cu及び不可避不純物からな
ることを特徴とする高導電線材である。
【0008】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の銅合金にSi、P、Mg、Co、Ag、Be、A
l、Ni、Zn、Ti、Sn、Zrのうちの少なくとも
1元素が総計で 0.5wt%以下、個々に0.005wt%以上含有
されていることを特徴とする高導電線材である。
【0009】請求項4記載の発明は、高導電線材の表面
にZn層が形成されていることを特徴とする請求項1乃
至請求項3のいずれかに記載の高導電線材である。
【0010】請求項5記載の発明は、Crを10〜30wt
%、Znを20〜30wt%含有し、残部Cu及び不可避不純
物からなることを特徴とする高導電線材である。
【0011】請求項6記載の発明は、Crを10〜30wt
%、Znを20〜30wt%、B、N、Cのうちの少なくとも
1元素が総計で 0.005〜 0.5wt%含有し、残部Cu及び
不可避不純物からなることを特徴とする高導電線材であ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明の高導電線材
は、例えば、Cu−Cr系合金鋳塊に熱間加工、溶体化
処理、一次冷間加工、時効処理、二次冷間加工の諸工程
を施して製造される。前記鋳塊中のCrは、時効処理で
ファイバー状に析出し、二次冷間加工で長手方向に繊維
状に引き延ばされる。この繊維状に引き延ばされたCr
析出物が強度及び耐熱性を向上させる。又Crは析出す
るのでマトリックスの純度が向上して導電率及び屈曲性
が高まる。
【0013】この発明において、Crは、前述のように
強度及び耐熱性の向上に寄与する。その量を10〜30wt%
に限定した理由は、10wt%未満では強度及び耐熱性が十
分に向上せず、30wt%を超えてはその効果が飽和する
上、冷間加工性が低下する為である。
【0014】請求項2記載の発明で含有させるC、B、
Nは、鋳造の際の結晶核の生成頻度を高めて鋳塊組織を
微細にする。これに伴いCrのファイバー状析出物がよ
り均一に分散し、強度、耐熱性、屈曲性の各特性が向上
する。その含有量を総計で 0.005〜 0.5wt%以下に限定
した理由は、0.005 wt%未満ではその効果が十分に発現
されず、 0.5wt%を超えるとB、N、CとCrとの間で
化合物が生成して加工性が低下する為である。
【0015】請求項3記載の発明で含有させるSi、
P、Mg、Co、Ag、Be、Al、Ni、Zn、T
i、Sn、Zrの12元素について説明する。Siは強度
向上に寄与する。その含有量が 0.5wt%を超えては導電
率及び加工性が低下する。Pは焼入れ性を高め、強度向
上に寄与する。その含有量が 0.5wt%を超えると粒界に
偏析して耐食性及び導電率が低下する。Mgは不可避的
に混入するSをMgS化合物としてトラップしてマトリ
ックス中に固溶し強度向上に寄与する。その含有量が
0.5wt%を超えるとMgCu2 の共晶化合物が生成して
722℃以上での熱間加工性が悪化する。CoはCrの析
出を促進して導電率を向上させ、又結晶粒の粗大化を防
止して耐熱性を向上させる。その含有量が 0.5wt%を超
えるとその効果が飽和し不経済である。又加工性が低下
する。Agは耐熱性向上に寄与する。その含有量が 0.5
wt%を超えると導電率が低下し、又融点が下がって熱間
加工性が悪化する。又不経済でもある。Beは強度向上
に寄与する。その含有量が 0.5wt%を超えて含有させる
とその効果が飽和し不経済である。又加工性が低下す
る。Al、Ni、Zn、Ti、Snは強度向上に寄与す
る。その含有量が 0.5wt%を超えるといずれの場合も導
電率の低下が顕著になる。Zrはマトリックス中にCu
3 Zr化合物として微細に析出し強度及び耐熱性向上に
寄与する。その含有量が 0.5wt%を超えてはその効果が
飽和する上、導電率が低下する。前記Si、P、Mg等
の12元素は、個々の含有量が 0.005wt%未満では、各々
の効果が十分に発現されない。又前記12元素の総含有量
が 0.5wt%を超えると加工性、熱伝導性、耐食性、経済
性等が低下する。従って前記12元素の総含有量を0.5wt
%以下、個々に 0.005wt%以上に限定する。
【0016】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)比較的酸素量の少ない銅地金を真空溶解炉
にて溶解し、この銅溶湯中にCrを添加し、この合金溶
湯を十分に攪拌して金型に鋳込み円柱状鋳塊を得た。次
にこの鋳塊に 900℃で1時間の溶体化処理、減面率21%
の引抜加工、 500℃で1.5 時間の時効処理、減面率99.9
%の引抜加工を順に施して0.35mmφの線材を製造した。
Cr量は種々に変化させた。
【0017】このようにして得られた線材について引張
強さ、導電率、耐熱性、耐屈曲性を調べた。比較の為従
来材についても同様の調査を行った。引張強さはJIS-Z2
241 、導電率はJIS-H0505 にそれぞれ準じて測定した。
耐熱性は、50℃間隔で1時間加熱する焼鈍を行って軟化
曲線を求め、非焼鈍材と完全軟化材との平均強度となる
焼鈍温度(半軟化温度)で示した。耐屈曲性は、図1に
示すように25MPa の荷重が掛かるように錘を付けた試
験線を曲げ治具間にセットして90度曲げを繰返し行い、
破断するまでの屈曲回数で表した。曲げ回数は左右への
1往復を1回と数えた。曲げ治具のRは試験線の径の 1
00倍とした。結果を表1に示す。
【0018】
【表1】 (注)#:破断までの屈曲回数、×103 回。
【0019】表1より明らかなように、本発明例品は導
電率が75%IACS 以上、引張強さが830MPa以上、軟化温度
が 500℃以上、屈曲回数が11回以上といずれも高い値を
示した。これに対し、比較例のNo.5はCr量が少ない為
強度、耐熱性、屈曲性が低下した。No.6はCr量が多い
為冷間加工性が低下して欠陥が生じた。導電率や引張強
さ等はNo.4とほぼ同等で、飽和状態であった。又従来品
のNo.7は強度と屈曲性が低く、No.8は導電率と強度と屈
曲性が低く、No.9は導電率が著しく低かった。
【0020】(実施例2)比較的酸素量の少ない銅地金
を真空溶解炉にて溶解し、この銅溶湯中にCrを添加
し、更にB、N、CをそれぞれCrの炭化物、窒化物、
硼化物として添加した。次にこの合金溶湯を十分に攪拌
して金型に鋳込み円柱状鋳塊を得た。次にこの鋳塊に 9
00℃で1時間加熱の溶体化処理、減面率21%の引抜加
工、 500℃で 1.5時間加熱の時効処理、減面率99.9%の
引抜加工を順に施して0.35mmφの線材を製造した。C
r、B、N、Cの各元素量は種々に変化させた。
【0021】得られた線材について実施例1と同じ調査
を行った。結果を表2に示す。
【0022】
【表2】 (注)#:破断までの屈曲回数、×103 回。 *:No.21 は圧延割れが発生。
【0023】表2より明らかなように、本発明例品(No.
10〜19) は、導電率、強度、耐熱性、屈曲性の諸特性
が、実施例1のNo.1〜4 を上回った。これはB、N、C
のうちの少なくとも1元素が適量添加されていて、Cr
析出物がより均一に分散した為である。これに対し、比
較例品のNo.20 はB量が少なかった為その効果が十分に
得られず、No.21 はB、N、Cの総含有量が多かった為
圧延割れが発生した。
【0024】(実施例3)比較的酸素量の少ない銅地金
を真空溶解炉にて溶解し、この銅溶湯中にCrを添加
し、更に、B、N、C、Si、P、Mg、Co、Ag、
Ni、Be、Al、Sn、Zn、Ti、Zrのうちの少
なくとも1元素を添加し、この合金溶湯を十分攪拌して
金型に鋳込み円柱状鋳塊を得た。次にこの鋳塊を 900℃
で1時間加熱の溶体化処理、減面率21%の引抜加工、 6
00℃で1時間加熱の時効処理、減面率99.9%の伸線加工
を順に施して0.35mmφの線材を製造した。各添加元素量
は種々に変化させた。
【0025】得られた線材について実施例1と同じ調査
を行った。結果を表3に示す。
【0026】
【表3】 (注)#:破断までの屈曲回数、×103 回。
【0027】表3より明らかなように、本発明例品のN
o.22 〜24は各々Si、P、Mgが添加されている為実
施例1のNo.1,3,4に較べてそれぞれ強度が向上した。N
o.25 〜33はB、N、Cが添加されている為全般に、導
電率、強度、耐熱性、屈曲性が向上した。更にCoが添
加されているNo.25 は導電率が、Be、Al、Ni、Z
n、Ti、Snが添加されているNo.27 〜32は強度が、
Ag、Zrが添加されているNo.26,33は耐熱性がそれぞ
れ一層向上した。尚、12元素個々の含有量が 0.005wt%
未満の場合は各々の特性が十分に発現されず、12元素の
総含有量が 0.5wt%を超えた場合は加工性等が低下し
た。
【0028】(実施例4)実施例1〜3で製造した0.35
mmφの線材について、放電加工性を試験した。一部の線
材はZnを2μm電気めっきし、その後通電加熱により
Znを線材に拡散させた。
【0029】放電加工性は、0.35mmφの線材を電極線に
用いて鋼製ブロックを放電加工し、そのときの最大加工
速度及び鋼製ブロックへの銅の付着量を調べることによ
り評価した。比較の為タフピッチ銅線、Cu−30wt%Z
n合金線についても同様の調査を行った。結果を表4に
示す。
【0030】
【表4】 (注)*純銅(タフピッチ銅)を 100としたときの比較値。
【0031】表4より明らかなように、本発明例品(No.
34〜47) は、従来品のいずれに較べても加工速度が高
く、又銅の付着量もタフピッチ銅に較べて少なかった。
特にZnをめっきしたものは優れた特性を示した。
【0032】(実施例5)比較的酸素量の少ない銅地金
を真空溶解炉にて溶解し、この銅溶湯中にCr及びZn
を添加し、この合金溶湯を十分に攪拌して金型に鋳込み
円柱状鋳塊を得た。次にこの鋳塊に 900℃で1時間の溶
体化処理、減面率21%の引抜加工、 500℃で1.5 時間の
時効処理、減面率99.9%の引抜加工を順に施して0.35mm
φの線材を製造した。CrとZnの量は種々に変化させ
た。
【0033】(実施例6)実施例5で、銅溶湯中にCr
及びZnを添加し、更にB、N、Cを添加した他は、実
施例5と同じ方法により0.35mmφの線材を製造した。各
元素の添加量は種々に変化させた。
【0034】実施例5、6で得られた各々の線材につい
て、実施例4と同じ調査を行った。結果を表5に示す。
【0035】
【表5】 (注)*純銅(タフピッチ銅)を 100としたときの比較
値。
【0036】表5より明らかなように、本発明例品(No.
50〜58) はいずれも、最高加工速度が大きく、又銅の付
着も少なかった。
【0037】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の線材は、
大量のCr析出物が長手方向に繊維状に引き延ばされて
均一に分散した銅合金で、導電率に優れ、且つ強度、耐
熱性、屈曲性等にも優れる。又これにB、N、Cを添加
したものはCr析出物がより均一に分散し特性がより向
上する。又Si、P、Mg、Co、Ag、Be、Al、
Ni、Zn、Ti、Sn、Zr等を添加したものは、強
度、導電率、耐熱性、加工性等の特性がより向上する。
従って、電子機器用配電線、コイル用巻線、放電加工用
電極線等に好適であり、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】屈曲試験方法の説明図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Crを10〜30wt%含有し、残部Cu及び
    不可避不純物からなることを特徴とする高導電線材。
  2. 【請求項2】 Crを10〜30wt%、B、N、Cのうちの
    少なくとも1元素を総計で 0.005〜 0.5wt%含有し、残
    部Cu及び不可避不純物からなることを特徴とする高導
    電線材。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の銅合金にSi、
    P、Mg、Co、Ag、Be、Al、Ni、Zn、T
    i、Sn、Zrのうちの少なくとも1元素が総計で 0.5
    wt%以下、個々に0.005wt%以上含有されていることを特
    徴とする高導電線材。
  4. 【請求項4】 高導電線材の表面にZn層が形成されて
    いることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
    に記載の高導電線材。
  5. 【請求項5】 Crを10〜30wt%、Znを20〜30wt%含
    有し、残部Cu及び不可避不純物からなることを特徴と
    する高導電線材。
  6. 【請求項6】 Crを10〜30wt%、Znを20〜30wt%、
    B、N、Cのうちの少なくとも1元素が総計で 0.005〜
    0.5wt%含有し、残部Cu及び不可避不純物からなるこ
    とを特徴とする高導電線材。
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