KR20160070089A

KR20160070089A - 구리 합금선, 구리 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스 및 구리 합금선의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160070089A
Application number: KR1020167011497A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 고바야시; 마사히로 나카무라; 아키코 이노우에; 야스유키 오오츠카
Original assignee: 가부시키가이샤 오토네트웍스 테크놀로지스; 스미토모 덴소 가부시키가이샤; 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-06-17
Also published as: CN105705665A; US20160254074A1; EP3064604A1; JP2015086452A; EP3064604A4; WO2015064357A1; CN105705665B

Abstract

본 발명은, 자동차용 전선의 도체에 이용되는 구리 합금선으로서, Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하, Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금선을 제공한다. O의 함유량은 20 ppm 이하인 것이 바람직하다. 인장 강도는 450 ㎫ 이상인 것이 바람직하다. 소선(素線) 신장은 5% 이상인 것이 바람직하다. 도전율이 62% IACS 이상인 것이 바람직하다.

Description

구리 합금선, 구리 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스 및 구리 합금선의 제조 방법{COPPER ALLOY WIRE, COPPER ALLOY STRANDED WIRE, COATED ELECTRIC WIRE, WIRE HARNESS AND MANUFACTURING METHOD OF COPPER ALLOY WIRE}

본 발명은 구리 합금선, 구리 합금 연선, 피복 전선 및 구리 합금선의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 자동차용 전선에 적합하게 이용되는 것에 관한 것이다.

자동차의 경량화 요구의 일환으로서, 자동차용 전선을 경량화하는 것이 요구되고 있다. 자동차용 전선의 경량화는, 그 도체를 세경화(細徑化)함으로써 행하는 것이 가능하다. 그러나, 단순히 도체를 세경화한 경우에는, 강도적인 특성 등의 요구를 구비할 수 없는 경우도 발생한다.

예컨대, 전선의 분기를 위해서 복수의 전선의 도체끼리를 초음파 용접에 의해 접합하는 경우가 있고, 이 초음파 용접 부분에는, 사용 중에 벗겨지지 않도록 높은 강도를 갖는 것이 요구되고 있다. 초음파 용접 부분의 강도를 평가하는 방법으로서는, 후술하는 박리력(peel force)의 측정이 있다. 이 박리력이 저하되지 않도록 하는 것이 필요하다.

특허문헌 1에는, 복수 가닥의 금속 소선(素線)을 합쳐 꼰 도체에 있어서의 박리력의 향상책이 제안되어 있다. 구체적으로는, 합쳐 꼰 가닥수를 3가닥으로 함으로써, 그보다 많은 금속 소선을 이용하는 경우보다 1가닥의 금속 소선의 소선 직경을 크게 하여, 소선 1가닥당의 강도를 향상시키는 것, 및 각 금속 소선의 표면 산화막의 두께를 규제함으로써 초음파 용접성을 향상시키는 것이 제안되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-146431호 공보

상기 특허문헌 1은, 박리력의 향상에 일정한 효과가 있다고 고려되지만, 자동차용 전선에 요구되는 내충격성에 대한 대응에 대해서는 개시가 없다. 또한, 특허문헌 1은, 금속 소선의 합쳐 꼰 가닥수를 3가닥으로 한정한 것으로서, 일반적인 7가닥 연선의 용도에 대한 적용이 불가능하다고 하는 과제도 남아 있다.

강도 향상을 위해서 구리 합금으로 이루어지는 금속 소선을 채용한 전선에서는, 터프 피치 구리(tough pitch copper) 등의 연질재를 소선으로서 채용한 경우와 비교하여, 소선 자체의 신장이 작기 때문에, 내충격 에너지가 작아, 예컨대 단시간에 급격히 하중이 가해진 경우에 단선될 우려가 있다. 그 때문에, 구리 합금을 금속 소선으로서 이용한 경우에는, 내충격성의 향상을 도모하는 것도 요구된다.

본 발명은 도체 단면적이 비교적 작은 전선이어도, 고강도 및 고신장을 가지며, 박리력이 높고, 또한 내충격성이 우수한 구리 합금 연선, 피복 전선, 와이어 하니스 및 이들에 이용되는 구리 합금선 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

제1 양태는, 자동차용 전선의 도체에 이용되는 구리 합금선으로서,

Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하,

Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하,

Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하고,

잔부(殘部)가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선에 있다.

다른 양태는, 상기 구리 합금선을 7가닥 합쳐 꼬아 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선에 있다.

또 다른 양태는, 상기 구리 합금선을 복수 가닥 합쳐 꼰 구리 합금 연선, 또는 상기 구리 합금 연선을 압축 성형하여 이루어지는 압축 선재로 이루어진 도체선과, 상기 도체선의 외주를 덮는 절연 피복층을 갖는 것을 특징으로 하는 피복 전선에 있다.

또 다른 양태는, 상기 피복 전선과, 상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 하니스에 있다.

또 다른 양태는, 자동차용 전선의 도체에 이용되는 구리 합금선의 제조 방법으로서,

Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하, Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주조재를 형성하는 공정과,

상기 주조재에 소성 가공을 실시하여 전신재(展伸材)를 형성하는 공정과,

상기 전신재에 신선(伸線) 가공을 실시하여 신선재를 형성하는 공정과,

상기 신선재의 인장 강도가 450 ㎫ 이상, 또한 신장이 5% 이상이 되도록 상기 신선재에 열처리를 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 합금선의 제조 방법에 있다.

상기 구리 합금선은, 화학 성분이 상기 특정한 범위로 적극적으로 한정되어 있다. 이에 의해, 신선 가공성이나 도전성의 저하를 억제하면서, 강도, 인성, 내충격성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

즉, 종래의 강도 향상을 목적으로 한 구리 합금은, 강도 향상을 도모하는 한편, 신선 가공성, 도전성, 인성, 내충격성 중 어느 하나를 크게 저하시킨 것이 대부분이며, 이들 모든 특성을 만족시키는 것은 개발되어 있지 않았다. 이에 비해, 상기 구리 합금선은, Fe 및 Ti의 적량의 첨가, 및 Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 적량의 첨가에 의해, 각 첨가 원소의 과잉 첨가에 의한 특성 악화의 영향을 작게 하여, 전술한 모든 특성을 만족시키는 것에 성공한 것이다.

또한, 상기 제조 방법에 의하면, 이러한 우수한 구리 합금선을 용이하게 제조하는 것이 가능하다.

또한, 상기한 우수한 구리 합금선을 소선으로서 이용함으로써, 경량화해도 자동차용으로서 유효하게 이용할 수 있는 구리 합금 연선, 피복 전선 및 와이어 하니스를 얻을 수 있다.

도 1은 실시예 2에서의, 피복 전선의 구성을 도시한 설명도.
도 2는 실시예 2에서의, 피복 전선의 구성의 다른 예를 도시한 설명도.
도 3은 실시예 2에서의, 피복 전선의 일단에 단자부를 접합한 상태를 도시한 설명도.
도 4는 실시예 2에서의, 고착부의 크림프 하이트(C/H)를 도시한 설명도.
도 5는 실시예 2에서의, 박리력 측정 방법을 도시한 설명도.
도 6은 실시예 2에서의, 내충격성의 측정 방법을 도시한 설명도.

상기 구리 합금선의 화학 성분의 한정 이유에 대해 설명한다.

Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하,

Fe(철)는, 구리 재료의 강도 향상에 유효한 원소이며, 그 효과를 얻기 위해서 0.4 질량% 이상 첨가하는 것이 필요하고, 바람직하게는 0.5 질량% 이상으로 하는 것이 좋다. 한편, Fe를 지나치게 첨가하면, 신선 가공성이나 도전성의 저하를 초래하기 때문에, Fe 함유량은 2.5% 이하로 제한하는 것이 필요하고, 바람직하게는 1.5 질량% 이하가 좋다.

Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하,

Ti(티탄)는, Fe와 마찬가지로, 구리 재료의 강도 향상에 유효한 원소이며, 그 효과를 얻기 위해서 0.01 질량% 이상 첨가하는 것이 필요하고, 바람직하게는 0.1 질량% 이상으로 하는 것이 좋다. 한편, Ti를 지나치게 첨가하면, 신선 가공성이나 도전성의 저하를 초래하기 때문에, Ti 함유량은 1.0% 이하로 제한하는 것이 필요하고, 바람직하게는 0.5 질량% 이하가 좋다.

Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하,

Mg(마그네슘), Sn(주석), Ag(은), Ni(니켈), In(인듐), Zn(아연), Cr(크롬), Al(알루미늄), P(인)는 모두 구리 재료의 강도, 인성, 내충격성의 향상에 유효한 원소이며, 1종 또는 2종 이상을 합계 0.01 질량% 이상 첨가한다. 한편, 이들 각 원소를 지나치게 첨가하면, 다른 특성을 저하시킬 우려가 있기 때문에, 합계 함유량은 2.0 질량% 이하로 제한한다. Mg, Sn, Ni, In, Cr, Al, P는, 강도 향상 효과가 높은 한편, 지나친 첨가가 도전율의 저하를 초래할 우려가 있다. Ag, Zn은, 도전율의 저하가 적고, 강도 향상 효과를 기대할 수 있으나, 과잉 첨가는 주조시의 상처 등의 결함을 초래할 우려가 있다.

더 상세히 설명하면, Mg를 첨가하는 경우, 그 단독으로의 첨가량은, 바람직하게는 0.01 질량% 이상 0.5% 이하, 보다 바람직하게는 0.01 질량% 이상 0.2% 이하가 좋다. 이에 의해, Mg 첨가에 의한 강도 향상 효과를 발현할 수 있고, 과잉 첨가에 의한 도전율이나 인성의 저하, 및 신선 가공성의 저하를 방지할 수 있다.

Sn을 첨가하는 경우, 그 단독으로의 첨가량은, 바람직하게는 0.01 질량% 이상 0.7% 이하, 보다 바람직하게는 0.01 질량% 이상 0.3% 이하가 좋다. 이에 의해, Sn 첨가에 의한 강도 향상 효과를 발현할 수 있고, 과잉 첨가에 의한 도전율의 저하를 방지할 수 있다.

Ag를 첨가하는 경우, 그 단독으로의 첨가량은, 바람직하게는 0.01 질량% 이상 1% 이하, 보다 바람직하게는 0.01 질량% 이상 0.2% 이하가 좋다. 이에 의해, Ag 첨가에 의한 강도 향상 효과를 발현할 수 있고, 과잉 첨가에 의한 주조시의 상처 등의 결함을 방지할 수 있다.

Ni, In, Zn, Cr, Al 또는 P를 첨가하는 경우, 바람직하게는 합계 함유량이 0.01 질량% 이상 0.3 질량% 이하, 보다 바람직하게는 합계 함유량이 0.01 질량% 이상 0.2 질량% 이하가 좋다. 이에 의해, 이들 원소의 첨가에 의한 강도 향상 효과를 발현할 수 있고, 과잉 첨가에 의한 도전율이나 인성의 저하, 및 신선 가공성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 구리 합금선은, 상기한 화학 성분에 있어서, O(산소)의 함유량이 20 ppm 이하인 것이 바람직하다. O의 함유량을 상기 범위로 제한함으로써, 다른 첨가 원소와의 산화물, 예컨대 티탄산화물(TiO₂) 등의 생성을 억제할 수 있고, 각 첨가 원소의 효과를 유효하게 발현시킬 수 있다. O 함유량은, 보다 바람직하게는 10 ppm 이하가 좋다.

또한, 상기 구리 합금선은, 상기 화학 성분의 채용과 후술하는 제조 방법의 채용에 의해, 이하와 같은 특성을 용이하게 구비할 수 있다. 즉, 상기 구리 합금은, 인장 강도를 450 ㎫ 이상으로 할 수 있다. 이에 의해, 상기 구리 합금선으로 구성한 전선의 도체 단면적을 작게 하여 경량화해도, 전선 전체의 강도를 자동차용에 적용하기에 충분한 범위로 유지할 수 있다.

또한, 상기 구리 합금선은, 소선 신장을 5% 이상으로 할 수 있다. 이에 의해, 상기 구리 합금선으로 구성한 전선의 도체 단면적을 작게 하여 경량화해도, 전선 전체의 내충격 에너지를 자동차용에 적용하기에 충분한 범위로 유지할 수 있다.

또한, 상기 구리 합금선은, 도전율을 62% IACS 이상으로 할 수 있다. 이에 의해, 상기 구리 합금선으로 구성한 전선의 도체 단면적을 작게 하여 경량화해도, 전선 전체의 도전성을 자동차용에 적용하기에 충분한 범위로 유지할 수 있다.

또한, 상기 구리 합금선은, 선 직경을 0.3 ㎜ 이하로 할 수 있고, 나아가서 0.25 ㎜ 이하, 또한 0.20 ㎜ 이하로 할 수 있다. 이에 의해, 이 구리 합금선을 복수 이용한 연선으로 이루어지는 전선의 도체 단면적을 용이하게 저감시킬 수 있다.

다음으로, 상기 구리 합금선을 7가닥 합쳐 꼬아 이루어지는 구리 합금 연선에 있어서는, 그 도체 단면적을 0.22 ㎟ 이하로 할 수 있다. 상기 구리 합금선의 선 직경을 0.3 ㎜ 이하로 한 경우, 이것을 실현할 수 있다.

또한, 상기 구리 합금 연선은, 상기 구리 합금선을 소선으로서 이용함으로써, 전체 신장을 10% 이상으로 할 수 있고, 박리력을 13 N 이상으로 할 수 있으며, 나아가 내충격 에너지를 5 J/m 이상으로 할 수 있다.

또한, 상기 구리 합금선은, 복수 가닥 합쳐 꼰 구리 합금 연선, 또는 상기 구리 합금 연선을 압축 성형하여 이루어지는 압축 선재로 이루어진 도체선과, 상기 도체선의 외주를 덮는 절연 피복층을 갖는 피복 전선의 형태로 사용하는 것이 가능하다. 이 경우의 절연 피복층으로서는, 공지의 여러 가지 수지 재료를 이용할 수 있다. 예컨대, PVC(폴리염화비닐), 여러 가지 엔지니어링 플라스틱, 여러 가지 할로겐 프리 재료가 있다. 상기 절연 피복층의 두께는, 0.1 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하로 할 수 있다.

상기 피복 전선은, 그 단부에 단자부를 압착 고정시킴으로써, 와이어 하니스를 제조할 수 있다. 단자부로서는, 여러 가지 단자 피팅을 채용할 수 있다.

또한, 상기 와이어 하니스에 있어서는, 상기 구리 합금선에 의해 구성한 고강도의 도체를 구비함으로써, 상기 단자부의 상기 피복 전선에 대한 단자 고착력을 50 N 이상으로 하는 것이 가능하다.

다음으로, 상기 구리 합금선의 제조 방법에서는, 전술한 바와 같이, 먼저, 상기 화학 성분의 주조재를 형성하는 공정을 행한다. 이 공정에서는, 예컨대 전기 구리와, 구리와 첨가 원소로 이루어지는 모합금 등을 용해하고, 환원성 가스나 목재 등의 환원제를 투입하여, 상기 화학 성분을 겨냥한 무산소 구리 용탕을 제작하며, 그 후에 이 용탕을 주조한다.

주조는, 가동 주형 또는 프레임형의 고정 주형을 이용하는 연속 주조, 상자형의 고정 주형을 이용하는 금형 주조 등의 어느 주조 방법도 이용할 수 있다. 특히 연속 주조는, 용탕을 급랭 응고시킬 수 있고, 첨가 원소를 고용(固溶)시킬 수 있기 때문에, 그 후에 용체화 처리를 실시하는 것이 불필요하다.

얻어진 주조재는, 소성 가공을 실시하여 전신재로 한다. 소성 가공으로서는, 예컨대 열간 또는 냉간의 압연 또는 압출을 채용할 수 있다. 한편, 주조재를 연속 주조 이외의 방법으로 제조한 경우에는, 상기 소성 가공을 실시하기 전 또는 후 혹은 전후로 용체화 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

얻어진 전신재는, 신선 가공을 실시하여 신선재로 한다. 신선 가공도는, 원하는 선 직경에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 얻어진 신선재는, 원하는 가닥수를 합쳐 꼬아 연선으로 할 수 있다. 또한, 연선을 압축 성형하여 압축 선재로 할 수도 있다.

그 후의 열처리는, 상기 신선재(소선)의 인장 강도가 450 ㎫ 이상, 또한 신장이 5% 이상이 되도록 행한다. 이 열처리는, 상기 신선재, 연선 혹은 압축 선재에 대해 행할 수 있다. 신선 후와 합쳐 꼰 후의 양방의 타이밍에서 행해도 좋다. 이 열처리는, 결정 조직의 미세화, 및 가공 경화에 의해 높인 선재의 강도를 극단적으로 저하시키지 않을 정도로 연화시키고, 또한 인성을 높이는 처리이다. 이 열처리에 의해, 연선 혹은 압축 선재의 상태에서는 전체 신장이 10% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 열처리의 구체적 조건은, 엄밀하게는 화학 성분에 따라 최적의 범위가 상이하지만, 예컨대 400℃~500℃의 온도로 4시간~16시간 유지하는 조건으로 할 수 있다. 처리 온도가 400℃ 미만인 경우 또는 처리 시간이 4시간 미만인 경우에는, 상기 효과가 충분히 얻어지지 않아, 원하는 신장을 얻는 것이 곤란해진다. 또한, 처리 온도가 500℃ 초과인 경우에는, 석출물이 조대화되고, 강도 부족이 될 우려가 있다. 처리 시간이 16시간을 초과한 경우에는, 처리 시간이 길어져 고비용이 될 우려가 있다.

실시예

(실시예 1)

상기 구리 합금선 및 그 제조 방법에 따른 실시예에 대해, 비교예와 함께 설명한다. 본 예에서는, 표 1에 나타내는 화학 성분 조성을 갖는 구리 합금선을 제작하여 평가하였다. 시료 1-1~1-17은, Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하, Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 화학 성분을 갖는 것이다. 한편, 비교예로서의 시료 C101은, Fe 및 소량의 Ti만을 합금 원소로서 첨가한 구리 합금이고, 시료 C102는, Mg만을 합금 원소로서 첨가한 구리 합금이다.

구리 합금선의 제조에 있어서는, 먼저 순도 99.99% 이상의 전기 구리와 각 첨가 원소 함유의 모합금을 고순도 카본제 도가니에 투입하여 연속 주조 장치 내에서 진공 용해시켜, 표 1에 나타내는 조성의 혼합 용탕을 제작하였다.

얻어진 혼합 용탕을, 고순도 카본제 주형을 이용해서 연속 주조하여, 선 직경 16 ㎜의 단면 원형 형상의 주조재를 제조하였다. 얻어진 주조재를, φ12 ㎜까지 스웨이지 가공한 후, 950℃의 온도로 1시간 유지하는 용체화 처리를 행하였다. 그 후, φ0.215 ㎜ 또는 φ0.16 ㎜까지 신선한 후, 표 1에 기재된 조건의 열처리를 행함으로써, 구리 합금선을 얻었다.

얻어진 구리 합금선의 특성 평가는, 다음과 같이 행하였다. 먼저, 표점간 거리(GL)=250 ㎜, 인장 속도 50 ㎜/min으로 인장 시험을 실시하여, 인장 강도(㎫)와 신장(소선 신장)(%)을 측정하였다. 또한, 표점간 거리(GL)=1000 ㎜ 사이의 전기 저항을 측정하여 도전율을 산출하였다. 얻어진 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 1-1~1-17에 대해서는, 인장 강도 및 신장의 양방이 우수하고, 또한 도전율도 충분히 높은 우수한 특성을 나타내었다. 한편, 시료 C101은, 신장은 매우 높으나, 인장 강도가 낮아, 고강도화에 의한 경량화를 도모하는 전선 소재로서는 부적합한 것을 알 수 있다. 또한, 시료 C102는, 인장 강도는 매우 높으나, 신장이 낮고, 내충격성의 저하 등이 염려된다.

(실시예 2)

본 예에서는, 표 2에 나타내는 화학 성분 조성을 갖는 구리 합금선을 제작한 후, 7가닥 합쳐 꼬아 연선을 제작하여 평가하였다. 시료 2-1~2-15는, Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하, Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 화학 성분을 갖는 것이다. 한편, 비교예로서의 시료 C201은, Fe 및 소량의 Ti만을 합금 원소로서 첨가한 구리 합금이고, 시료 C202는, Mg만을 합금 원소로서 첨가한 구리 합금이다.

구리 합금선의 제조에 있어서는, 먼저 순도 99.99% 이상의 전기 구리와 각 첨가 원소 함유의 모합금을 고순도 카본제 도가니에 투입하여 연속 주조 장치 내에서 진공 용해시켜, 표 2에 나타내는 조성의 혼합 용탕을 제작하였다.

얻어진 혼합 용탕을, 고순도 카본제 주형을 이용해서 연속 주조하여, 선 직경 12.5 ㎜의 단면 원형 형상의 주조재를 제조하였다. 얻어진 주조재에 대해 φ8 ㎜까지 압출 가공(압연 가공이어도 좋음)을 행하였다. 그 후, φ0.16 ㎜ 또는 φ0.215 ㎜까지 신선하여 구리 합금선을 얻었다. 구리 합금선 7가닥을, 꼬임 피치 16 ㎜로 합쳐 꼬아 연선으로 하고, 압축 성형한 후, 표 2에 기재된 조건으로 열처리를 실시하여 구리 합금 연선을 얻었다.

다음으로, 얻어진 구리 합금 연선으로 이루어지는 도체선의 외주를, 표 3에 기재된 0.2 ㎜ 두께의 절연 피복층으로 피복한 피복 전선을 압출에 의해 제작하였다. 도 1에 도시된 바와 같이, 얻어진 피복 전선(5)은, 7가닥의 구리 합금선(1)을 합쳐 꼰 후 원형 압축하여 이루어지는 구리 합금 연선(2)의 주위를 절연 피복층(3)에 의해 피복한 단면 형상을 갖는 것이다. 한편, 압축 가공을 생략하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 7가닥의 구리 합금선(12)을 합쳐 꼰 채의 상태의 구리 합금 연선(22)의 주위를 절연 피복층(32)에 의해 피복한 단면 형상의 피복 전선(52)으로 하는 것도 가능하다.

다음으로, 피복 전선(5)의 일단에, 도 3에 도시된 바와 같이, 단자부(6)를 접속하여, 와이어 하니스를 제작하였다. 단자부(6)는, 피복 전선(5)의 절연 피복층(3)을 고정시키는 인슐레이션 배럴(61)과, 절연 피복층(3)을 벗겨 노출시킨 도체선[구리 합금 연선(2)]을 고정시키는 와이어 배럴(62)을 갖는 것이다. 이들 배럴(61, 62)에 의한 피복 전선(5)의 고착은, 도시하지 않은 소정 형상의 금형을 이용하여, 배럴(61, 62)을 소성 변형시킴으로써 행한다. 본 예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 모두, 크림프 하이트(C/H)가 0.76이 되는 설정으로 단자부(6)를 피복 전선(5)에 고착시켜, 와이어 하니스(7)를 얻었다.

본 예에서 얻어진 구리 합금 연선의 특성 평가는, 다음과 같이 행하였다. 먼저, 표점간 거리(GL)=250 ㎜, 인장 속도 50 ㎜/min으로 인장 시험을 실시하여, 인장 강도(㎫)와 신장(전체 신장)(%)을 측정하였다. 또한, 표점간 거리(GL)=1000 ㎜ 사이의 전기 저항을 측정하여 도전율을 산출하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

내충격성은, 도 6에 도시된 바와 같은 시험 방법으로 실시한다. 시료(S)[표점간 거리(L): 1 m]의 선단에 추(w)를 부착하고[도 6의 (a)], 이 추(w)를 1 m 상방으로 들어올린 후[도 6의 (b)], 자유 낙하시킨다[도 6의 (c)]. 그리고, 시료(S)가 단선되지 않는 최대의 추(w)의 중량(㎏)을 측정하고, 이 중량에 중력 가속도(9.8 m/s²)와 낙하 거리 1 m를 곱한 곱셈값을 낙하 거리로 나눈 값을 내충격성[J/m 또는 (N·m)/m]으로서 평가한다고 하는 순서로 내충격 에너지를 측정하여 평가하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

박리력은, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 150 ㎜의 길이로 절단한 피복 전선(5)을 3가닥 준비하고, 각 피복 전선(5)의 일단의 절연 피복층(3)을 단부로부터 15 ㎜ 벗겨 도체선[구리 합금 연선(2)]을 노출시키며, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 이들 3가닥의 도체선을 초음파 용접하여 용접부(25)를 형성한 후, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 인장 시험을 실시하여 측정하였다. 초음파 용접은, Schunk사 제조 [Minic IV]를 이용하고, 압력 1.2 bar, 에너지 100 Ws, 65%의 조건으로 행하였다. 또한, 인장 시험은, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 3가닥의 피복 전선(5) 중 2가닥을 인장하고, 1가닥은 자유 상태로 하여, 인장 속도 10 ㎜/min으로 행하고, 용접부(25)가 파괴되기까지의 최대 하중을 박리력으로 하였다. 또한, 측정은 10회 행하고, 그 평균값을 평가용의 박리력으로 하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 와이어 하니스의 단자 고착력에 대해서는, 단자부(6)를 고정시킨 상태에서, 피복 전선(5)을 100 ㎜/min의 인장 속도로 인장했을 때에 단자부(6)가 빠지지 않는 최대 하중을 측정하여, 이것을 고착력으로 하였다. 또한, 도체와 단자 사이의 접촉 저항에 대해서도 측정하였다. 이것은, 고착 부분에 20 ㎷, 10 ㎃의 저전압 정전류를 흘려 측정하였다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 2-1~2-15에 대해서는, 인장 강도 및 전체 신장의 양방이 우수하고, 또한 도전율, 박리력, 및 내충격성 모두에 있어서 우수한 특성을 나타내었다. 한편, 시료 C201은, 전체 신장은 매우 높으나, 인장 강도가 낮고, 박리력 및 내충격성도 뒤떨어졌다. 또한, 시료 C202는, 인장 강도는 매우 높으나, 전체 신장이 낮고, 내충격성이 매우 낮은 결과가 되었다.

표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 2-1~2-15에 대해서는, 단자부의 고착력 및 접촉 저항 모두 매우 양호한 결과가 되었다. 또한, 시료 C202에 대해서도, 단자부의 고착력 및 접촉 저항 모두 양호하였다. 한편, 시료 C201에 대해서는, 고착력이 매우 낮은 결과가 되었다.

Claims

자동차용 전선의 도체에 이용되는 구리 합금선으로서,
Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하,
Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하,
Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하고,
잔부(殘部)가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선.
제1항에 있어서, O(산소) 함유량이 20 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금선.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인장 강도가 450 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금선.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 소선(素線) 신장이 5% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금선.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 도전율이 62% IACS 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금선.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 선 직경이 0.3 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금선.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금선을 7가닥 합쳐 꼬아 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제7항에 있어서, 도체 단면적이 0.22 ㎟ 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제7항 또는 제8항에 있어서, 전체 신장이 10% 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 박리력(peel force)이 13 N 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 내충격 에너지가 5 J/m 이상인 것을 특징으로 하는 구리 합금 연선.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 구리 합금선을 복수 가닥 합쳐 꼰 구리 합금 연선, 또는 상기 구리 합금 연선을 압축 성형하여 이루어지는 압축 선재로 이루어진 도체선과,
상기 도체선의 외주를 덮는 절연 피복층
을 갖는 것을 특징으로 하는 피복 전선.
제12항에 기재된 피복 전선과,
상기 피복 전선의 단부에 장착된 단자부
를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 하니스.
상기 단자부의 상기 피복 전선에 대한 단자 고착력이 50 N 이상인 것을 특징으로 하는 와이어 하니스.
자동차용 전선의 도체에 이용되는 구리 합금선의 제조 방법으로서,
Fe: 0.4 질량% 이상 2.5 질량% 이하, Ti: 0.01 질량% 이상 1.0 질량% 이하, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 합계 0.01 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주조재를 형성하는 공정과,
상기 주조재에 소성 가공을 실시하여 전신재(展伸材)를 형성하는 공정과,
상기 전신재에 신선(伸線) 가공을 실시하여 신선재를 형성하는 공정과,
상기 신선재의 인장 강도가 450 ㎫ 이상, 신장이 5% 이상이 되도록 상기 신선재에 열처리를 실시하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 합금선의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 주조재는, O의 함유량이 20 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 구리 합금선의 제조 방법.