KR101919677B1

KR101919677B1 - 구리 합금 소선, 구리 합금 연선 및 자동차용 전선

Info

Publication number: KR101919677B1
Application number: KR1020167031461A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 고바야시; 아키코 이노우에
Original assignee: 가부시키가이샤 오토네트웍스 테크놀로지스; 스미토모 덴소 가부시키가이샤; 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2018-11-16
Also published as: US10074452B2; CN110373567A; CN106232843B; CN110373567B; JP6354275B2; DE112015001806T5; JP2015203136A; KR20160143809A; US20170040081A1; CN106232843A; WO2015159671A1

Abstract

종래의 세직경화된 자동차용 전선은, 도체의 강도가 부족하기 쉽고, 또한, 단자와의 고착력이 저하되기 쉽다고 하는 문제가 있다. 본 발명은, 높은 도체 강도를 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현할 수 있는 구리 합금 소선, 구리 합금 연선, 또한 이들을 이용한 자동차용 전선을 제공하는 것을 과제로 하는 것으로서, 그 과제를 해결하기 위한 수단은, 구리 합금 소선을, Fe, Ti, Sn, Ag, Mg, Zn, Cr 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 첨가 원소를 합계로 0.45 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, H 함유량이 질량비로 10 ppm 이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진 화학 성분 조성을 갖는 것으로 하는 것이다.

Description

구리 합금 소선, 구리 합금 연선 및 자동차용 전선{COPPER ALLOY STRAND, COPPER ALLOY TWISTED WIRE, AND AUTOMOTIVE ELECTRIC WIRE}

본 발명은, 구리 합금 소선, 구리 합금 연선 및 자동차용 전선에 관한 것이다.

종래, 도체와 도체의 외주에 피복된 절연체를 갖는 자동차용 전선이 알려져 있다. 상기 도체로는, 일반적으로 복수개의 구리 합금 소선을 서로 꼬아 이루어진 구리 합금 연선 등이 알려져 있다. 자동차용 전선은, 자동차에 라우팅됨에 있어서, 통상 전선 단말부의 절연체를 벗기고, 노출된 도체에 단자가 압착된다.

최근, 자동차의 경량화에 따라 자동차용 전선을 경량화하는 것이 요구되고 있다. 자동차용 전선의 경량화를 도모하기 위한 방법으로는, 예컨대 도체를 세직경화하는 방법이 알려져 있다.

또, 본원에 선행하는 특허문헌 1에는, 500∼2500 mass ppm의 Sn을 함유하고, 산소 함유량이 20 mass ppm 이하, 수소 함유량이 2 mass ppm 이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피한 불순물로 이루어진 구리 합금으로 이루어진 동박에 관한 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제3911184호 공보

그러나, 전술한 바와 같이 도체가 세직경화되면, 구리 합금 소선 1개당의 소선 직경이 가늘어진다. 그 때문에, 종래의 세직경화된 자동차용 전선은, 도체의 강도가 부족하기 쉽고, 또한, 단자와의 고착력이 저하되기 쉽다고 하는 문제가 있다. 또, 특허문헌 1의 기술은, 박(箔)에 관한 기술이며, 자동차용 전선에 그대로 적용하는 것은 어렵다.

본 발명은, 상기 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 높은 도체 강도를 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현할 수 있는 구리 합금 소선, 구리 합금 연선, 또한 이들을 이용한 자동차용 전선을 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제에 대하여 본 발명자들은 여러가지 실험을 거듭했다. 그 결과, 다음과 같은 지견이 얻어졌다. 즉, 구리 합금 소선의 소선 직경이 가늘어지면, 구리 합금의 H 함유량이 과도한 경우에, H에 기인하는 결정립의 입계 균열의 영향이 커진다. 그 결과, 자동차용 전선에 단자가 압착된 경우에 단자와의 고착력이 저하된다. 본 발명은, 주로 상기 지견에 기초하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일양태는, 자동차용 전선의 도체에 이용되는 구리 합금 소선으로서,

Fe, Ti, Sn, Ag, Mg, Zn, Cr 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 첨가 원소를 합계로 0.45 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고,

H 함유량이 질량비로 10 ppm 이하이고,

잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진 화학 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 구리 합금 소선에 있다.

본 발명의 다른 양태는, 상기 구리 합금 소선을 복수개 서로 꼬아 이루어진 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선에 있다.

본 발명의 또 다른 양태는, 상기 구리 합금 연선과, 그 구리 합금 연선의 외주에 피복된 절연체를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전선에 있다.

상기 구리 합금 소선은, 상기 특정한 첨가 원소를 특정한 범위에서 함유하고, 또한, H 함유량이 상기 특정한 범위로 적극적으로 규제된 특정한 화학 성분 조성을 갖고 있다. 그 때문에, 상기 구리 합금 소선은, 그 구리 합금 소선을 복수개 서로 꼬아 구리 합금 연선이 구성되고, 이것이 도체로서 이용된 경우에, H에 기인하는 결정립의 입계 균열을 억제할 수 있다. 그 때문에, 상기 구리 합금 소선은, 높은 도체 강도를 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현할 수 있다.

상기 구리 합금 연선은, 상기 특정한 화학 성분 조성을 갖는 구리 합금 소선을 복수개 서로 꼬아 이루어진다. 그 때문에, 상기 구리 합금 연선은, 높은 도체 강도를 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현할 수 있다.

상기 자동차용 전선은, 상기 구리 합금 연선과, 그 구리 합금 연선의 외주에 피복된 절연체를 갖고 있다. 그 때문에, 상기 자동차용 전선은, 높은 도체 강도를 가지며, 단자가 압착된 경우에 그 단자와의 고착력이 우수하다.

도 1은 실시예 1에서의 자동차용 전선의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 실시예 1에서의 자동차용 전선의 구성의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 3은 실시예 1에서의 자동차용 전선의 전선 단말부에 단자가 압착된 상태의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4는 실시예 1에서의 단자 압착시의 크림프 하이트(C/H)를 나타내는 설명도이다.

상기 구리 합금 소선에서의 화학 성분 조성의 한정 이유에 관해 설명한다.

Fe, Ti, Sn, Ag, Mg, Zn, Cr 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 첨가 원소 : 합계로 0.45 질량% 이상 2.0 질량% 이하

상기 각 첨가 원소는, 구리 합금 소선의 강도 향상에 유효한 원소이다. 상기 각 첨가 원소는 그 효과를 얻기 위해, 합계로 0.45 질량% 이상 포함되어 있는 것이 필요하다. 상기 각 첨가 원소는, 강도와 도전율의 밸런스 등의 관점에서, 바람직하게는 합계로 0.5 질량% 이상, 보다 바람직하게는 합계로 0.8 질량% 이상인 것이 좋다. 한편, 상기 각 첨가 원소가 과잉으로 포함되면, 신선 가공성이나 도전율의 저하를 초래한다. 그 때문에, 상기 각 첨가 원소는, 합계로 2.0 질량% 이하로 제한되어 있는 것이 필요하다. 상기 각 첨가 원소는, 강도와 도전율의 밸런스 등의 관점에서, 바람직하게는 합계로 1.7 질량% 이하, 보다 바람직하게는 합계로 1.6 질량% 이하인 것이 좋다. 상기 각 첨가 원소 중 Fe, Ti, Sn, Mg, Cr는, 첨가에 의한 강도 향상 효과가 높아 유용하다.

H 함유량 : 질량비로 10 ppm 이하

H(수소) 함유량은, 자동차용 전선에서의 단자와의 고착력과 깊은 관계를 갖고 있다. 구리 합금 소선의 소선 직경이 가늘어지면, 구리 합금 중의 H 함유량이 과도한 경우에, H에 기인하는 결정립의 입계 균열의 영향이 커지고, 단자와의 고착력이 저하된다. 특히, 구리 합금 연선의 형성에 이용되는 구리 합금 소선의 소선 직경이 0.3 mm 이하인 경우에, 상기 입계 균열의 영향이 현저해진다.

H 함유량은, 단자와의 고착력을 확보하는 관점에서, 질량비로 10 ppm 이하로 제한되어 있을 필요가 있다. H 함유량은, 단자와의 고착력의 확보, 주조∼신선 가공까지 또는 연선 가공까지의 가공성이 향상되는 등의 관점에서, 바람직하게는 질량비로 5 ppm 이하, 보다 바람직하게는 질량비로 2 ppm 이하로 규제되어 있는 것이 좋다. 또, H 함유량은, 상기 관점에서 적을수록 바람직하다. 그러나, H를 완전히 없애는 것은 제조상 어렵다. 그 때문에, 상기 화학 성분 조성은 H를 포함하고 있지만, 그 H 함유량이 질량비로 10 ppm 이하로 제한되어 있으면 족하다.

상기 화학 성분 조성에 있어서, O(산소) 함유량은, 질량비로 20 ppm 이하로 제한되어 있는 것이 바람직하다. O 함유량이 상기 범위로 제한되는 것에 의해, 다른 첨가 원소와의 산화물, 예컨대 티탄산화물(TiO₂), 주석산화물(SnO₂) 등의 생성을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 신선 가공성의 저하나 강도의 저하를 억제하기 쉬워진다. O 함유량은, 보다 바람직하게는 질량비로 15 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 질량비로 10 ppm 이하인 것이 좋다.

상기 구리 합금 소선은, 인장 강도가 400 MPa 이상인 것이 좋다. 이에 따라, 상기 구리 합금 소선을 이용한 자동차용 전선의 도체 단면적이 작은 경우에도, 높은 도체 강도를 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현하기 쉬워진다. 또, 상기 인장 강도는, 바람직하게는 450 MPa 이상, 보다 바람직하게는 500 MPa 이상, 더욱 바람직하게는 540 MPa 이상, 보다 더 바람직하게는 550 MPa 이상, 한층 더 바람직하게는 570 MPa 이상인 것이 좋다. 또한, 상기 인장 강도는 도전성과의 밸런스 등의 관점에서, 바람직하게는 600 MPa 이하로 할 수 있다.

상기 구리 합금 소선은, 소선 연신율이 5% 이상인 것이 좋다. 이에 따라, 상기 구리 합금 소선을 이용한 자동차용 전선의 도체 단면적이 작은 경우에도, 높은 도체 강도, 높은 도체 연신율을 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현하기 쉬워진다. 또, 상기 소선 연신율은, 보다 바람직하게는 7% 이상인 것이 좋다. 또한, 상기 소선 연신율은, 도체 강도와의 밸런스의 관점에서, 바람직하게는 15% 이하로 할 수 있다.

상기 구리 합금 소선은, 도전율이 62% IACS 이상인 것이 좋다. 이에 따라, 상기 구리 합금 소선을 이용한 자동차용 전선의 도체 단면적이 작은 경우에도, 도체 강도와 도전성의 밸런스가 우수하고, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현하기 쉬워진다. 또한, 이 자동차용 전선은, 신호선으로서 적합하게 이용할 수 있다. 또, 상기 도전율은, 보다 바람직하게는 70% IACS 이상인 것이 좋다. 또한, 상기 도전율은, 도체 강도와의 밸런스 등의 관점에서, 바람직하게는 80% IACS 이하로 할 수 있다.

상기 구리 합금 소선은, 소선 직경이 0.3 mm 이하인 것이 좋다. 이에 따라, 이 구리 합금 소선을 복수개 서로 꼬아 이루어진 구리 합금 연선의 연선 단면적을 비교적 용이하게 저감할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 상기 화학 성분 조성을 채용한 것에 의한 전술한 작용 효과가 충분히 발휘된다. 또, 소선 직경은, 세직경화, 경량화 등의 관점에서, 바람직하게는 0.25 mm 이하, 보다 바람직하게는 0.20 mm 이하로 할 수 있다. 또한, 소선 직경은, 구리 합금 연선의 강도 확보, 구리 합금 소선의 제조성 등의 관점에서, 바람직하게는 0.10 mm 이상으로 할 수 있다.

상기 구리 합금 연선은, 복수개의 구리 합금 소선을 서로 꼰 상태이어도 좋고, 복수개의 구리 합금 소선을 서로 꼰 후 연선 직경 방향으로 압축되어 있어도 좋다. 후자의 경우에는, 연선 직경을 한층 더 세직경화할 수 있다.

상기 구리 합금 연선은, 연선 단면적을 0.22 ㎟ 이하로 할 수 있다. 이 경우에는, 상기 화학 성분 조성을 채용한 것에 의한 전술한 작용 효과가 충분히 발휘된다. 또, 연선 단면적은, 세직경화, 경량화 등의 관점에서, 바람직하게는 0.17 ㎟ 이하, 보다 바람직하게는 0.13 ㎟ 이하로 할 수 있다. 또한, 연선 단면적은, 구리 합금 연선의 강도 확보, 구리 합금 연선의 제조성 등의 관점에서, 바람직하게는 0.05 ㎟ 이상, 보다 바람직하게는 0.08 ㎟ 이상으로 할 수 있다.

상기 구리 합금 연선은, 인장 강도가 400 MPa 이상인 것이 좋다. 이에 따라, 상기 구리 합금 연선을 이용한 자동차용 전선의 도체 단면적이 작은 경우에도, 높은 도체 강도를 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현하기 쉬워진다. 또, 상기 인장 강도는, 바람직하게는 450 MPa 이상, 보다 바람직하게는 500 MPa 이상, 더욱 바람직하게는 540 MPa 이상, 보다 더 바람직하게는 550 MPa 이상, 한층 더 바람직하게는 570 MPa 이상인 것이 좋다. 또한, 상기 인장 강도는 도전성과의 밸런스 등의 관점에서, 바람직하게는 600 MPa 이하로 할 수 있다.

상기 구리 합금 연선은 전연신율이 5% 이상인 것이 좋다. 이에 따라, 상기 구리 합금 연선을 이용한 자동차용 전선의 도체 단면적이 작은 경우에도, 높은 도체 강도, 높은 도체 연신율을 가지며, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현하기 쉬워진다. 또, 상기 전연신율은, 보다 바람직하게는 10% 이상인 것이 좋다. 또한, 상기 전연신율은, 도체 강도와의 밸런스 등의 관점에서, 바람직하게는 15% 이하로 할 수 있다.

상기 구리 합금 연선은, 도전율이 62% IACS 이상인 것이 좋다. 이에 따라, 상기 구리 합금 연선을 이용한 자동차용 전선의 도체 단면적이 작은 경우에도, 도체 강도와 도전성의 밸런스가 우수하고, 단자와의 고착력이 우수한 자동차용 전선을 실현하기 쉬워진다. 또한, 이 자동차용 전선은, 신호선으로서 적합하게 이용할 수 있다. 또, 상기 도전율은, 보다 바람직하게는 70% IACS 이상인 것이 좋다. 또한, 상기 도전율은, 도체 강도와의 밸런스 등의 관점에서, 바람직하게는 80% IACS 이하로 할 수 있다.

상기 자동차용 전선은, 상기 구리 합금 연선의 외주에 절연체를 갖고 있다. 절연체는, 전기 절연성을 갖는 각종 수지나 고무(엘라스토머 포함) 등의 폴리머를 주성분으로 하는 수지 조성물로 구성할 수 있다. 상기 수지나 고무는, 1종 또는 2종 이상 병용할 수 있다. 상기 폴리머로는, 구체적으로는, 예컨대 염화비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리술폰계 수지 등을 예시할 수 있다. 절연체는, 1층으로 구성되어 있어도 좋고, 2층 이상으로 구성되어 있어도 좋다. 절연체의 두께는, 예컨대 0.1 mm 이상 0.4 mm 이하로 할 수 있다. 또, 절연체에는, 일반적으로 전선에 이용되는 각종 첨가제가 1종 또는 2종 이상 함유되어 있어도 좋다. 상기 첨가제로는, 구체적으로는 충전제, 난연제, 산화 방지제, 노화 방지제, 윤활제, 가소제, 동해 방지제(copper inhibitor), 안료 등을 예시할 수 있다.

상기 자동차용 전선은, 전선 단말부에 단자가 압착되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 높은 도체 강도를 가지며, 단자와의 고착력이 우수하다. 그 때문에, 이것을 와이어 하네스에 이용하면, 경량이며, 접속 신뢰성이 높은 와이어 하네스를 얻을 수 있다. 상기 단자와의 고착력은, 구체적으로는 51 N 이상인 것이 좋다. 이 경우에는, 상기 작용 효과가 커진다. 또, 상기 단자와의 고착력은, 바람직하게는 55 N 이상, 보다 바람직하게는 60 N 이상, 더욱 바람직하게는 70 N 이상인 것이 좋다.

상기 구리 합금 소선, 상기 구리 합금 연선은, 예컨대 이하와 같이 하여 적합하게 제조할 수 있다.

우선, 상기 화학 성분 조성을 갖는 주조재를 형성한다. 이 공정에서는, 예컨대 전기 구리와, 구리와 각 첨가 원소로 이루어진 모합금을 용해함과 함께 환원성 가스나 목재 등의 환원제를 투입하여, 상기 화학 성분 조성을 목표로 한 무산소구리 용탕을 제작한 후, 이 용탕을 주조한다. 또, 모합금은, H 함유량이 적절하게 저감된 것을 이용할 수 있다.

주조는, 가동 주형 또는 프레임형의 고정 주형을 이용하는 연속 주조, 상자형의 고정 주형을 이용하는 금형 주조 등의 모든 주조 방법을 이용할 수 있다. 특히 연속 주조는, 용탕을 급랭 고화시킬 수 있고, 첨가 원소를 고용시킬 수 있다. 그 때문에, 그 후의 용체화 처리를 생략할 수 있는 이점이 있다.

얻어진 주조재는, 소성 가공을 하여 전신재(展伸材)로 한다. 소성 가공으로는, 예컨대 열간 또는 냉간의 압연 또는 압출 등을 채용할 수 있다. 또, 주조재를 연속 주조 이외의 방법으로 제조한 경우에는, 상기 소성 가공을 하기 전 또는 후 혹은 전후에 용체화 처리를 하는 것이 바람직하다. 또, 용체화 처리를 하는 경우에는, 예컨대 800℃ 이상 1050℃ 이하의 온도에서 0.1시간 이상 2시간 이하 유지하는 조건으로 할 수 있다.

얻어진 전신재는, 신선 가공을 하여 단선재(單線材)로 한다. 신선 가공도는, 원하는 선직경에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 이 공정에서는, 얻어진 단선재를 복수개 서로 꼬아서 연선재로 할 수도 있다. 또한, 연선재에 대하여 압축 성형을 할 수도 있다.

얻어진 단선재 또는 연선재에 열처리를 행한다. 열처리는, 단선재 또는 연선재의 인장 강도가 400 MPa 이상, 또한, 연신율이 5% 이상이 되는 조건으로 행할 수 있다. 또, 신선후와 서로 꼬은 후의 쌍방의 타이밍에 열처리를 행해도 좋다. 이 열처리는, 결정 조직의 미세화 및 가공 경화에 의해 높인 선재의 강도를 극단적으로 저하시키지 않을 정도로 연화시키고, 또한, 인성을 높이는 처리이다.

상기 열처리의 구체적 조건은, 예컨대 300℃∼550℃의 온도로 4시간∼16시간 유지하는 조건으로 할 수 있다. 또한, 열처리시의 분위기는, 진공, 불활성 가스(질소, 아르곤 등), 환원성 가스(수소 함유 가스, 탄산 가스 함유 가스) 등의 비산화성 분위기로 할 수 있다. 열처리시의 열에 의해 구리 합금 표면의 산화 피막이 증대되고, 단자 접속부에서의 접촉 저항이 증대되는 것을 억제하기 쉽게 하기 위해서이다. 또, 상기 열처리는, 배치식, 연속식의 어느 것이어도 좋다. 배치식의 열처리법으로는, 예컨대 가열로에 의해 가열하는 방법 등을 들 수 있다. 연속식의 열처리법으로는, 예컨대 통전 가열법, 고주파 유도 가열법 등을 들 수 있다. 연속 열처리법은, 얻어지는 구리 합금 소선 또는 구리 합금 연선의 길이 방향의 특성 변동을 억제하기 쉬운 이점이 있다.

또, 전술한 각 구성은, 전술한 각 작용 효과 등을 얻거나 하기 위해 필요에 따라서 임의로 조합할 수 있다.

실시예

(실시예 1)

상기 구리 합금 연선, 이것을 이용한 자동차용 전선의 실시예에 관해, 비교예와 함께 설명한다.

본 예에서는, 표 1에 나타내는 화학 성분 조성을 갖는 구리 합금 소선을 7개 서로 꼬아 이루어진 구리 합금 연선을 제작하여 평가했다. 시료 sw1∼시료 sw7의 구리 합금 연선은, 자동차용 전선의 도체에 이용되는 것이다. 시료 sw1∼시료 sw7의 구리 합금 연선은, Fe, Ti, Sn, Ag, Mg, Zn, Cr 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 첨가 원소를 합계로 0.45 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, H 함유량이 질량비로 10 ppm 이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진 화학 성분 조성을 갖는 구리 합금 소선을 7개 서로 꼬아 이루어진다.

한편, 비교예로서의 시료 sw101의 구리 합금 연선은, H 함유량이 질량비로 10 ppm을 초과하는 화학 성분 조성을 갖는 구리 합금 소선을 7개 서로 꼬아 이루어진다.

구리 합금 연선의 제작은, 구체적으로는 다음과 같이 행했다. 즉, 순도 99.99% 이상의 전기 구리와, 구리와 각 첨가 원소를 함유하고 H 함유량이 적절하게 저감된 각 모합금을 고순도 카본제의 도가니에 투입하여 연속 주조 장치 내에서 진공 용해시켜, 표 1에 나타내는 화학 성분 조성의 혼합 용탕을 제작했다. 그 후, 얻어진 혼합 용탕을, 고순도 카본제 주형을 이용하여 연속 주조하여, φ16 mm의 원형 단면의 주조재를 형성했다.

이어서, 얻어진 주조재를 φ12 mm까지 스웨이징 가공하여 전신재를 형성했다. 본 예에서는, 상기 스웨이징 가공후의 전신재를 950℃의 온도로 1시간 유지하는 조건으로 용체화 처리했다. 이어서, 얻어진 전신재를 φ0.215 mm 또는 φ0.16 mm까지 신선하여 구리 합금 소선을 얻었다. 얻어진 각 구리 합금 소선 7개를 각각 꼬임 피치 16 mm로 서로 꼬아서 각 연선으로 하고, 연선의 직경 방향으로 원형 압축한 후, 표 1에 나타내는 조건으로 열처리했다. 이에 따라, 시료 sw1∼시료 sw7, 시료 sw101의 구리 합금 연선을 얻었다. 또, 시료 sw102는 H 함유량이 과도하게 높았기 때문에, 주조후의 가공을 할 수 없었다.

다음으로, 얻어진 구리 합금 연선으로 이루어진 도체의 외주에, 절연체로서의 폴리염화비닐(PVC)을 0.2 mm의 두께로 압출 피복했다. 이에 따라, 표 2에 나타내는 시료 1-1∼시료 1-7, 시료 1-101의 자동차용 전선을 얻었다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 얻어진 자동차용 전선(5)은, 7개의 구리 합금 소선(1)을 서로 꼬아 연선 직경 방향으로 원형 압축되어 이루어진 구리 합금 연선(2)과, 이 구리 합금 연선(2)의 외주에 피복된 절연체(3)를 갖고 있다. 또, 도 2에 나타낸 바와 같이, 자동차용 전선(5)은, 압축 가공이 생략되어, 7개의 구리 합금 소선(1)이 서로 꼬여 있는 상태의 구리 합금 연선(2)과, 이 구리 합금 연선(2)의 외주에 피복된 절연체(3)를 갖는 구성으로 하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 자동차용 전선(5)의 한쪽의 전선 단말부에서의 절연체(3)를 벗기고, 노출된 도체(구리 합금 연선(2))에 단자(6)를 압착했다. 단자(6)는, 자동차용 전선(5)의 도체를 고정하는 와이어 배럴(62)과, 절연체(5)를 고정하는 인슐레이션 배럴(61)을 갖고 있다. 단자(6)의 압착은, 도시하지 않은 소정 형상의 금형을 이용하여 각 배럴(61, 62)을 소성 변형시킴으로써 행해진다. 본 예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 모두 크림프 하이트(C/H)가 0.76이 되는 조건으로 단자(6)의 압착을 행했다.

본 예에 있어서 얻어진 구리 합금 연선의 특성 평가는 다음과 같이 행했다. 우선, 표점간 거리 GL=250 mm, 인장 속도 50 mm/min의 조건으로 인장 시험을 실시하여, 인장 강도(MPa)와 전연신율(%)을 측정했다. 또한, 표점간 거리 GL=1000 mm 사이의 전기 저항을 측정하여, 도전율(% IACS)을 산출했다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 단자가 압착된 자동차용 전선을 이용하여, 자동차용 전선의 단자와의 고착력을 평가했다. 구체적으로는, 단자를 고정한 상태로, 자동차용 전선을 100 mm/min의 인장 속도로 인장했을 때에 단자가 빠지지 않는 최대 하중(N)을 측정하여, 이것을 그 자동차용 전선의 단자와의 고착력으로 했다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 시료 sw1∼시료 sw7의 구리 합금 연선은, 인장 강도가 400 MPa 이상, 보다 구체적으로는 인장 강도가 500 MPa 이상임과 함께, 전연신율이 5% 이상이며, 높은 강도, 높은 연신율을 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 시료 sw1∼시료 sw7의 구리 합금 연선은, 고강도임에도 불구하고, 도전율이 62% IACS 이상이며, 도전율이 손상되지 않고, 강도 향상되어 있는 것이 확인되었다.

또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 시료 1-1∼시료 1-7의 자동차용 전선은, 전선 단말부에 단자가 고착된 경우에 단자와의 고착력이 51 N 이상이며, 높은 고착력을 갖고 있는 것이 확인되었다. 이것은, 표 1에 나타낸 바와 같이, 도체를 구성하는 구리 합금 소선에서의 H 함유량이 특정한 범위로 규제되어 있는 것에 의해, H에 기인하는 결정립의 입계 균열이 적어졌기 때문이다.

이에 비해, 시료 1-101의 자동차용 전선은, 다른 시료와 비교하여 단자와의 고착력이 저하되었다. 이것은, 표 1에 나타낸 바와 같이, 도체를 구성하는 구리 합금 소선에서의 H 함유량이 특정한 범위를 초과한 것에 의해, H에 기인하는 결정립의 입계 균열의 영향이 컸기 때문이다.

(실시예 2)

상기 구리 합금 소선의 실시예에 관해 비교예와 함께 설명한다.

본 예에서는, 표 3에 나타내는 화학 성분 조성을 갖는 구리 합금 소선을 제작하여 평가했다. 시료 w1∼시료 w7의 구리 합금 소선은, 복수개 서로 꼼으로써 구리 합금 연선으로서 사용된다. 상기 구리 합금 연선은 자동차용 전선의 도체로서 사용된다. 시료 w1∼시료 w7의 구리 합금 소선은, Fe, Ti, Sn, Ag, Mg, Zn, Cr 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 첨가 원소를 합계로 0.45 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하고, H 함유량이 질량비로 10 ppm 이하이고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진 화학 성분 조성을 갖고 있다.

한편, 비교예로서의 시료 w101의 구리 합금 소선은, H 함유량이 질량비로 10 ppm을 초과하는 화학 성분 조성을 갖고 있다.

구리 합금 소선의 제작은, 구체적으로는 다음과 같이 행했다. 즉, 순도 99.99% 이상의 전기 구리와, 구리와 각 첨가 원소를 함유하고 H 함유량이 적절하게 저감된 각 모합금을 고순도 카본제의 도가니에 투입하여 연속 주조 장치 내에서 진공 용해시켜, 표 3에 나타내는 화학 성분 조성의 혼합 용탕을 제작했다. 그 후, 얻어진 혼합 용탕을, 고순도 카본제 주형을 이용하여 연속 주조하여, φ16 mm의 원형 단면의 주조재를 제조했다.

이어서, 얻어진 주조재를 φ12 mm까지 스웨이징 가공하여 전신재를 형성했다. 본 예에서는, 상기 스웨이징 가공후의 전신재를 950℃의 온도로 1시간 유지하는 조건으로 용체화 처리했다. 이어서, 얻어진 전신재를 φ0.215 mm 또는 φ0.16 mm까지 신선한 후, 표 3에 나타내는 조건으로 열처리를 실시했다. 이에 따라, 시료 w1∼시료 w7, 시료 w101의 구리 합금 소선을 얻었다. 또, 시료 w102는 H 함유량이 과도하게 높았기 때문에, 주조후의 가공을 할 수 없었다.

본 예에 있어서 얻어진 구리 합금 소선의 특성 평가는 다음과 같이 행했다. 우선, 표점간 거리 GL=250 mm, 인장 속도 50 mm/min의 조건으로 인장 시험을 실시하여, 인장 강도(MPa)와 소선 연신율(%)을 측정했다. 또한, 표점간 거리 GL=1000 mm 사이의 전기 저항을 측정하여, 도전율(% IACS)을 산출했다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 시료 w1∼시료 w7의 구리 합금 소선은, 인장 강도가 400 MPa 이상, 보다 구체적으로는, 인장 강도가 500 MPa 이상임과 함께, 소선 연신율이 5% 이상이며, 높은 강도, 높은 연신율을 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 시료 w1∼시료 w7의 구리 합금 소선은, 고강도이지만 도전율이 62% IACS 이상이며, 도전성이 손상되지 않고 강도 향상되어 있는 것이 확인되었다. 이 결과로부터, 각 구리 합금 소선을 이용하여 구성되는 각 구리 합금 연선은, 자동차용 전선의 도체로서 높은 도체 강도를 발휘할 수 있다고 할 수 있다.

다음으로, 상기 각 구리 합금 소선 7개를, 각각 꼬임 피치 16 mm로 서로 꼬아서 각 연선으로 하고, 연선의 직경 방향으로 원형 압축함으로써 각 구리 합금 연선을 얻었다. 얻어진 각 구리 합금 연선을 이용하여, 실시예 1과 동일하게 하여, 각 자동차용 전선을 구성하여 단자와의 고착력을 측정했다. 그 결과, 시료 w1∼시료 w7의 구리 합금 소선을 이용한 각 구리 합금 연선을 갖는 각 자동차용 전선은, 단자와의 고착력이 51 N 이상이며, 높은 고착력을 갖고 있는 것이 확인되었다. 이것은, 실시예 1과 동일하게, 구리 합금 연선을 구성하는 구리 합금 소선에서의 H 함유량이 특정한 범위로 규제되어 있는 것에 의해, H에 기인하는 결정립의 입계 균열이 적어졌기 때문이다.

이에 비해, 시료 w101의 구리 합금 소선을 이용한 구리 합금 연선을 갖는 자동차용 전선은, 실시예 1과 동일하게, 단자와의 고착력이 51 N 미만으로 저하되었다. 이것은, 표 3에 나타낸 바와 같이, 구리 합금 연선을 구성하는 구리 합금 소선에서의 H 함유량이 특정한 범위를 초과한 것에 의해, H에 기인하는 결정립의 입계 균열의 영향이 컸기 때문이다.

이상, 본 발명의 실시예에 관해 상세히 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 손상하지 않는 범위내에서 여러가지 변경이 가능하다.

Claims

자동차용 전선의 도체에 이용되는 구리 합금 소선으로서,
Fe, Ti, Mg를 필수 원소로 하여 그 합계를 0.45 질량% 이상 2.0 질량% 이하 함유하며,
H 함유량이 질량비로 10 ppm 이하이고,
잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진 화학 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 구리 합금 소선.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 화학 성분 조성은 O 함유량이 질량비로 20 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금 소선.
제1항 또는 제4항에 있어서, 인장 강도가 400 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 소선.
제1항 또는 제4항에 있어서, 소선 연신율이 5% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 소선.
제1항 또는 제4항에 있어서, 도전율이 62% IACS 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 소선.
제1항 또는 제4항에 있어서, 소선 직경이 0.3 mm 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금 소선.
제1항 또는 제4항에 기재된 구리 합금 소선을 복수개 서로 꼬아 이루어진 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제9항에 있어서, 연선 직경 방향으로 압축되어 있는 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제9항에 있어서, 연선 단면적이 0.22 ㎟ 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제9항에 있어서, 인장 강도가 400 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제9항에 있어서, 전연신율이 5% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제9항에 있어서, 도전율이 62% IACS 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제9항에 기재된 구리 합금 연선과, 그 구리 합금 연선의 외주에 피복된 절연체를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전선.
제15항에 있어서, 전선 단말부에 압착된 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 전선.
제16항에 있어서, 상기 단자와의 고착력이 51 N 이상인 것을 특징으로 하는 자동차용 전선.