WO2015064357A1 - 銅合金線、銅合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネス及び銅合金線の製造方法 - Google Patents

銅合金線、銅合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネス及び銅合金線の製造方法 Download PDF

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conductor
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啓之 小林
中村　匡宏
明子 井上
大塚　保之
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a copper alloy wire, a copper alloy twisted wire, a covered electric wire, and a method for producing a copper alloy wire, and particularly relates to a method suitably used for an automobile electric wire.
  • the weight reduction of the electric wire for automobiles can be performed by reducing the diameter of the conductor.
  • the diameter of the conductor is simply reduced, there may be cases where requirements such as strength characteristics cannot be satisfied.
  • Patent Document 1 proposes a measure for improving the peel force in a conductor in which a plurality of metal strands are twisted together. Specifically, by setting the number of twisted wires to three, the strand diameter of one metal strand is made larger than when using more metal strands, and the strength per strand is increased. It has been proposed to improve ultrasonic weldability by regulating the thickness of the surface oxide film of each metal strand.
  • Patent Document 1 is considered to have a certain effect in improving the peel force, there is no disclosure about the response to the impact resistance required for the electric wire for automobiles. Further, Patent Document 1 limits the number of twisted metal strands to three, and there remains a problem that it cannot be applied to a general seven-stranded wire.
  • the present invention provides a copper alloy stranded wire, a coated electric wire, a wire harness, and these having high strength and high elongation, high peel strength, and excellent impact resistance even for an electric wire having a relatively small conductor cross-sectional area.
  • An object of the present invention is to provide a copper alloy wire and a method for producing the same.
  • a first aspect is a copper alloy wire used for a conductor of an automobile electric wire, Fe: 0.4 mass% or more and 2.5 mass% or less, Ti: 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, 1 type or 2 or more types selected from Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, and P: total 0.01% by mass or more and 2.0% by mass or less,
  • the balance is a copper alloy wire characterized by being made of Cu and inevitable impurities.
  • Another aspect is a copper alloy stranded wire formed by twisting seven of the above copper alloy wires.
  • Still another aspect is a copper alloy stranded wire obtained by combining a plurality of the above copper alloy wires, or a conductor wire made of a compression wire formed by compression molding the copper alloy stranded wire, and an insulation coating covering the outer periphery of the conductor wire A coated electric wire characterized by having a layer.
  • Still another aspect is a wire harness having the above-described covered electric wire and a terminal portion attached to an end of the covered electric wire.
  • Yet another aspect is a method for producing a copper alloy wire used for a conductor of an automobile electric wire, Fe: 0.4 mass% to 2.5 mass%, Ti: 0.01 mass% to 1.0 mass%, selected from Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, P 1 type or 2 types or more: a step of forming a cast material containing a total of 0.01% by mass or more and 2.0% by mass or less, with the balance being Cu and inevitable impurities; Forming a wrought material by subjecting the cast material to plastic working; Forming the wire drawing material by subjecting the drawn material to wire drawing; And a step of subjecting the wire drawing material to a heat treatment so that the tensile strength of the wire drawing material is 450 MPa or more and the elongation is 5% or more.
  • the chemical composition of the copper alloy wire is positively limited to the specific range. Thereby, it is possible to improve strength, toughness, and impact resistance while suppressing a decrease in wire drawing workability and conductivity.
  • the conventional copper alloys aimed at improving the strength are mostly those in which any of the wire drawing workability, conductivity, toughness, and impact resistance is greatly reduced while the strength is improved. Those that satisfy all the characteristics have not been developed.
  • the copper alloy wire has an appropriate amount of Fe and Ti, and an appropriate amount of one or more elements selected from Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, and P.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the structure of the covered electric wire in Example 2.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the other example of a structure of the covered electric wire in Example 2.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the state which joined the terminal part to the end of the covered electric wire in Example 2.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the crimp height (C / H) of the adhering part in Example 2.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the peeling force measuring method in Example 2.
  • FIG. Explanatory drawing which shows the measuring method of impact resistance in Example 2.
  • Fe 0.4 mass% or more and 2.5 mass% or less
  • Fe (iron) is an element effective for improving the strength of the copper material, and in order to obtain the effect, it is necessary to add 0.4% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more. Good.
  • the Fe content needs to be limited to 2.5% or less, and preferably 1.5% by mass or less. .
  • Ti 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less
  • Ti titanium
  • Ti (titanium) is an element effective for improving the strength of the copper material, like Fe, and it is necessary to add 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass in order to obtain the effect. It is good to be the above.
  • Ti is added too much, wire drawing workability and conductivity are lowered, so the Ti content must be limited to 1.0% or less, and preferably 0.5% by mass or less. .
  • Mg manganesium
  • Sn titanium
  • Sn titanium
  • Ni nickel
  • In indium
  • Zn zinc
  • Cr chromium
  • Al aluminum
  • P phosphorus
  • Mg, Sn, Ni, In, Cr, Al, and P have a high strength improvement effect, but excessive addition may cause a decrease in conductivity.
  • Ag and Zn have little decrease in electrical conductivity and can be expected to improve the strength. However, excessive addition may cause defects such as scratches during casting.
  • the amount added alone is preferably 0.01% by mass or more and 0.5% or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.2% or less.
  • the addition amount by itself is preferably 0.01% by mass or more and 0.7% or less, more preferably 0.01% by mass or more and 0.3% or less. Thereby, the strength improvement effect by Sn addition can be expressed, and the decrease in conductivity due to excessive addition can be prevented.
  • the addition amount by itself is preferably 0.01% by mass or more and 1% or less, more preferably 0.01% by mass or more and 0.2% or less.
  • the total content is preferably 0.01% by mass to 0.3% by mass, more preferably 0.01% by mass to 0.00%. 2 mass% or less is good. Thereby, the strength improvement effect by addition of these elements can be expressed, and the decrease in electrical conductivity and toughness and the wire drawing workability due to excessive addition can be prevented.
  • content of O is 20 ppm or less in said chemical component.
  • O content is more preferably 10 ppm or less.
  • the copper alloy wire can easily have the following characteristics by adopting the chemical components and the production method described later. That is, the copper alloy can have a tensile strength of 450 MPa or more. Thereby, even if the conductor cross-sectional area of the electric wire comprised from the said copper alloy wire is made small and reduced in weight, the intensity
  • the copper alloy wire can have a strand elongation of 5% or more. Therefore, even if the conductor cross-sectional area of the electric wire comprised from the said copper alloy wire is made small and reduced in weight, the impact-resistant energy of the whole electric wire can be maintained in the range sufficient for applying for motor vehicles.
  • the copper alloy wire can have a conductivity of 62% IACS or higher. Thereby, even if the conductor cross-sectional area of the electric wire comprised from the said copper alloy wire is made small and reduced in weight, the electroconductivity of the whole electric wire can be maintained in the range sufficient to apply for motor vehicles.
  • the copper alloy wire can have a wire diameter of 0.3 mm or less, further 0.25 mm or less, and further 0.20 mm or less. Thereby, the conductor cross-sectional area of the electric wire which consists of a twisted wire using this copper alloy wire can be reduced easily.
  • the conductor cross-sectional area can be 0.22 mm 2 or less. This can be realized when the wire diameter of the copper alloy wire is 0.3 mm or less.
  • the copper alloy stranded wire can be made to have a total elongation of 10% or more, a peel force of 13 N or more by using the copper alloy wire as a strand, and further, impact energy. Can be set to 5 J / m or more.
  • the copper alloy wire includes a copper alloy twisted wire obtained by twisting a plurality of wires, or a conductor wire made of a compression wire formed by compression molding the copper alloy twisted wire, and an insulating coating layer covering the outer periphery of the conductor wire. It can be used in the form of a covered electric wire.
  • various known resin materials can be used as the insulating coating layer.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the thickness of the insulating coating layer can be 0.1 mm or more and 0.4 mm or less.
  • the above-mentioned covered electric wire can manufacture a wire harness by crimping and fixing a terminal portion to the end portion thereof.
  • Various terminal fittings can be used as the terminal portion.
  • the said wire harness it is possible to make the terminal adhering force with respect to the said covered electric wire of the said terminal part 50 N or more by providing the high intensity
  • a process of forming a cast material of the chemical component is performed.
  • electrolytic copper and a mother alloy composed of copper and an additive element are melted, and a reducing agent such as reducing gas or wood is introduced to prepare an oxygen-free copper melt aimed at the above chemical components. After that, this molten metal is cast.
  • any casting method such as continuous casting using a movable mold or a frame-shaped fixed mold, or mold casting using a box-shaped fixed mold can be used.
  • the molten metal can be rapidly solidified and the additive elements can be dissolved, so that it is not necessary to perform a solution treatment thereafter.
  • the obtained cast material is subjected to plastic working to make a wrought material.
  • plastic working for example, hot or cold rolling or extrusion can be adopted.
  • solution treatment when a cast material is manufactured by methods other than continuous casting, it is preferable to perform solution treatment before, after or before and after the plastic working.
  • the obtained wrought material is drawn to obtain a wire drawing material.
  • the degree of wire drawing can be appropriately selected according to a desired wire diameter.
  • the obtained wire drawing material can be twisted together to make a stranded wire.
  • a stranded wire can be compression-molded to obtain a compressed wire.
  • the subsequent heat treatment is performed so that the tensile strength of the wire drawing material (element wire) is 450 MPa or more and the elongation is 5% or more.
  • This heat treatment can be performed on the wire drawing material, the stranded wire or the compression wire. You may perform at the timing of both after a wire drawing and after twisting.
  • This heat treatment is a process of softening to the extent that the strength of the wire, which has been increased by refining the crystal structure and work hardening, is not significantly reduced, and increasing the toughness.
  • the total elongation is preferably 10% or more in the state of a stranded wire or a compressed wire.
  • the specific conditions for the heat treatment vary depending on the chemical components.
  • the heat treatment can be performed at a temperature of 400 ° C. to 500 ° C. for 4 hours to 16 hours.
  • the treatment temperature is less than 400 ° C. or when the treatment time is less than 4 hours, the above effect cannot be obtained sufficiently, and it becomes difficult to obtain a desired elongation.
  • the treatment temperature exceeds 500 ° C., the precipitates become coarse and the strength may be insufficient. If the processing time exceeds 16 hours, the processing time may become long and the cost may increase.
  • Example 1 About the Example which concerns on the said copper alloy wire and its manufacturing method, it demonstrates with a comparative example.
  • copper alloy wires having the chemical composition shown in Table 1 were prepared and evaluated.
  • Samples 1-1 to 1-17 are Fe: 0.4 mass% to 2.5 mass%, Ti: 0.01 mass% to 1.0 mass%, Mg, Sn, Ag, Ni, In, 1 type or 2 types or more selected from Zn, Cr, Al, and P: total 0.01 mass% or more and 2.0 mass% or less, and the remainder has a chemical component which consists of Cu and an unavoidable impurity. is there.
  • sample C101 as a comparative example is a copper alloy in which only Fe and a small amount of Ti are added as alloy elements
  • sample C102 is a copper alloy in which only Mg is added as alloy elements.
  • electrolytic copper having a purity of 99.99% or more and a mother alloy containing each additive element are put into a high-purity carbon crucible and vacuum-dissolved in a continuous casting apparatus, as shown in Table 1.
  • a molten mixture having a composition was prepared.
  • the resulting molten mixture was continuously cast using a high purity carbon mold to produce a cast material having a circular cross section with a wire diameter of 16 mm.
  • the obtained cast material was swaged to ⁇ 12 mm, and then subjected to a solution treatment for holding at a temperature of 950 ° C. for 1 hour. Then, after drawing to ⁇ 0.215 mm or ⁇ 0.16 mm, a copper alloy wire was obtained by performing heat treatment under the conditions shown in Table 1.
  • Samples 1-1 to 1-17 showed excellent characteristics in both tensile strength and elongation, and sufficiently high conductivity.
  • sample C101 has very high elongation, it can be seen that the tensile strength is low and it is unsuitable as a wire material for reducing weight by increasing strength.
  • Sample C102 has a very high tensile strength, but has a low elongation, and there is a concern about a decrease in impact resistance.
  • Example 2 In this example, after preparing a copper alloy wire having the chemical composition shown in Table 2, seven wires were twisted together to produce a stranded wire and evaluated.
  • Samples 2-1 to 2-15 are Fe: 0.4 mass% to 2.5 mass%, Ti: 0.01 mass% to 1.0 mass%, Mg, Sn, Ag, Ni, In, 1 type or 2 types or more selected from Zn, Cr, Al, and P: total 0.01 mass% or more and 2.0 mass% or less, and the remainder has a chemical component which consists of Cu and an unavoidable impurity. is there.
  • sample C201 as a comparative example is a copper alloy in which only Fe and a small amount of Ti are added as alloy elements
  • sample C202 is a copper alloy in which only Mg is added as alloy elements.
  • electrolytic copper having a purity of 99.99% or more and a mother alloy containing each additive element are put into a high-purity carbon crucible and melted in a vacuum in a continuous casting apparatus.
  • a molten mixture having a composition was prepared.
  • the obtained molten mixture was continuously cast using a high-purity carbon mold to produce a cast material having a circular cross section with a wire diameter of 12.5 mm.
  • the obtained cast material was subjected to extrusion (or rolling) up to ⁇ 8 mm. Thereafter, it was drawn to ⁇ 0.16 mm or ⁇ 0.215 mm to obtain a copper alloy wire.
  • Seven copper alloy wires were twisted together at a twist pitch of 16 mm to form a twisted wire, compression molded, and then heat-treated under the conditions shown in Table 2 to obtain a copper alloy twisted wire.
  • the obtained covered electric wire 5 has a cross-sectional shape in which a copper alloy stranded wire 2 formed by twisting seven copper alloy wires 1 and then circularly compressing the same is covered with an insulating coating layer 3. Is.
  • a compression process is abbreviate
  • the terminal portion 6 was connected to one end of the covered electric wire 5 to produce a wire harness.
  • the terminal portion 6 includes an insulation barrel 61 for fixing the insulating coating layer 3 of the coated electric wire 5 and a wire barrel 62 for fixing the conductor wire (copper alloy stranded wire 2) exposed by peeling off the insulating coating layer 3.
  • the covered electric wires 5 are fixed by the barrels 61 and 62 by plastically deforming the barrels 61 and 62 using a mold having a predetermined shape (not shown).
  • the terminal portion 6 was fixed to the covered electric wire 5 with the setting that the crimp height (C / H) was 0.76, and the wire harness 7 was obtained.
  • Impact resistance is carried out by a test method as shown in FIG. A weight w is attached to the tip of the sample S (inter-score distance L: 1 m) (FIG. 6 (a)), and after lifting the weight w upward by 1m (FIG. 6 (b)), it is dropped freely (FIG. 6 ( c)). Then, the weight (kg) of the maximum weight w at which the sample S does not break is measured, and the product value obtained by multiplying the weight by the gravitational acceleration (9.8 m / s 2 )) and the drop distance 1 m is divided by the drop distance. The impact energy was measured and evaluated according to the procedure of evaluating the value as impact resistance (J / m or (N ⁇ m) / m). The obtained results are shown in Table 2.
  • the peel force is prepared by preparing three covered electric wires 5 cut to a length of 150 mm, and stripping off the insulating coating layer 3 at one end of each covered electric wire 5 from the end portion by 15 mm. (Copper alloy stranded wire 2) is exposed, and after welding these three conductor wires ultrasonically to form a welded portion 25, as shown in FIG. Tests were performed and measured. Ultrasonic welding was performed under the conditions of pressure 1.2 bar, energy 100 Ws, 65% using [Mini IV] manufactured by Schunk. Further, as shown in FIG.
  • the tensile test is performed by pulling two of the three covered electric wires 5 and setting one to a free state at a pulling speed of 10 mm / min until the weld 25 is broken.
  • the maximum load was defined as the peel force.
  • the measurement was performed 10 times and the average value was used as the peel force for evaluation. The obtained results are shown in Table 2.
  • the maximum load at which the terminal portion 6 cannot be pulled out when the covered wire 5 is pulled at a pulling speed of 100 mm / min with the terminal portion 6 fixed is measured. It was the power.
  • the contact resistance between the conductor and the terminal was also measured. This was measured by passing a low voltage constant current of 20 mV and 10 mA through the fixed part. The obtained results are shown in Table 3.
  • Samples 2-1 to 2-15 are excellent in both tensile strength and total elongation, and exhibit excellent properties in all of conductivity, peel force, and impact resistance. It was. On the other hand, although the sample C201 had a very high total elongation, the tensile strength was low and the peel strength and impact resistance were also inferior. Sample C202 had a very high tensile strength but a low total elongation and a very low impact resistance.
  • Samples 2-1 to 2-15 had very good results in terms of both terminal strength and contact resistance.
  • Sample C202 was also good in both the terminal portion fixing force and contact resistance.
  • Sample C201 had a very low adhesion force.

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Abstract

　自動車用電線の導体に用いられる銅合金線であって、Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる。Ｏの含有量が２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。引張強さが４５０ＭＰａ以上であることが好ましい。素線伸びが５％以上であることが好ましい。導電率が６２％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。

Description

銅合金線、銅合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネス及び銅合金線の製造方法
　本発明は、銅合金線、銅合金撚線、被覆電線及び銅合金線の製造方法に関し、特に、自動車用電線に好適に用いられるものに関する。
　自動車の軽量化要求の一環として、自動車用電線を軽量化することが求められている。自動車用電線の軽量化は、その導体を細径化することにより行うことが可能である。しかしながら、単純に導体を細径化した場合には、強度的な特性等の要求を具備できない場合も生じる。
　たとえば、電線の分岐のために複数の電線の導体同士を超音波溶接により接合する場合があり、この超音波溶接部分には、使用中に引き剥がされないよう高い強度を有することが要求されている。超音波溶接部分の強度を評価する方法としては、後述するピール力の測定がある。このピール力が低下しないようにすることが必要である。
　特許文献１には、複数本の金属素線を撚り合わせた導体におけるピール力の向上策が提案されている。具体的には、撚り合わせ本数を３本にすることによって、それよりも多い金属素線を用いる場合よりも１本の金属素線の素線径を大きくし、素線１本当たりの強度を向上させること、及び各金属素線の表面酸化膜の厚みを規制することにより超音波溶接性を向上させることが提案されている。
特開２０１２－１４６４３１号公報
　上記特許文献１は、ピール力の向上に一定の効果があると考えられるものの、自動車用電線に求められる耐衝撃性への対応については開示がない。また、特許文献１は、金属素線の撚り合わせ本数を３本に限定したものであって、一般的な７本撚り線の用途への適用ができないという課題も残っている。
　強度向上のために銅合金からなる金属素線を採用した電線では、タフピッチ銅等の軟質材を素線として採用した場合と比べて、素線自体の伸びが小さいため、耐衝撃エネルギーが小さく、例えば短時間で急激に荷重が加わった場合に断線するおそれがある。そのため、銅合金を金属素線として用いた場合には、耐衝撃性の向上を図ることも求められる。
　本発明は、導体断面積が比較的小さい電線であっても、高強度及び高伸びを有し、ピール力が高く、さらに耐衝撃性に優れた銅合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネス及びこれらに用いられる銅合金線及びその製造方法を提供しようとするものである。
　第１の態様は、自動車用電線の導体に用いられる銅合金線であって、
　Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、
　Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、
　Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、を含有し、
　残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする銅合金線にある。
　他の態様は、上記銅合金線を７本撚り合わせてなることを特徴とする銅合金撚線にある。
　さらに他の態様は、上記銅合金線を複数本より合わせた銅合金撚線、又は該銅合金撚線を圧縮成形してなる圧縮線材よりなる導体線と、該導体線の外周を覆う絶縁被覆層とを有することを特徴とする被覆電線にある。
　さらに他の態様は、上記被覆電線と、該被覆電線の端部に装着された端子部とを有することを特徴とするワイヤーハーネスにある。
　さらに他の態様は、自動車用電線の導体に用いられる銅合金線の製造方法であって、
　Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる鋳造材を形成する工程と、
　上記鋳造材に塑性加工を施して展伸材を形成する工程と、
　上記展伸材に伸線加工を施して伸線材を形成する工程と、
　上記伸線材の引張強さが４５０ＭＰａ以上、かつ、伸びが５％以上となるように上記伸線材に熱処理を施す工程とを有することを特徴とする銅合金線の製造方法にある。
　上記銅合金線は、化学成分が上記特定の範囲に積極的に限定されている。これにより、伸線加工性や導電性の低下を抑制しつつ、強度、靱性、耐衝撃性の向上を図ることが可能となる。
　すなわち、従来の強度向上を目的とした銅合金は、強度向上を図る一方、伸線加工性、導電性、靱性、耐衝撃性のうちのいずれかを大きく低下させたものが殆どであり、これら全ての特性を満足するものは開発されていなかった。これに対し、上記銅合金線は、Ｆｅ及びＴｉの適量の添加、及びＭｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上の元素の適量の添加によって、各添加元素の過剰添加による特性悪化の影響を小さくし、上述した全ての特性を満足することに成功したのである。
　また、上記製造方法によれば、このような優れた銅合金線を容易に製造することが可能である。
　また、上記の優れた銅合金線を素線として用いることによって、軽量化しても自動車用として有効に利用できる銅合金撚線、被覆電線及びワイヤーハーネスを得ることができる。
実施例２における、被覆電線の構成を示す説明図。 実施例２における、被覆電線の構成の別例を示す説明図。 実施例２における、被覆電線の一端に端子部を接合した状態を示す説明図。 実施例２における、固着部のクリンプハイト（Ｃ／Ｈ）を示す説明図。 実施例２における、ピール力測定方法を示す説明図。 実施例２における、耐衝撃性の測定方法を示す説明図。
　上記銅合金線の化学成分の限定理由について説明する。
Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、
　Ｆｅ（鉄）は、銅材料の強度向上に有効な元素であり、その効果を得るために０．４質量％以上添加することが必要であり、好ましくは０．５質量％以上とするのがよい。一方、Ｆｅを添加しすぎると、伸線加工性や導電性の低下を招くため、Ｆｅ含有量は２．５％以下に制限することが必要であり、好ましくは１．５質量％以下がよい。
Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、
　Ｔｉ（チタン）は、Ｆｅと同様に、銅材料の強度向上に有効な元素であり、その効果を得るために０．０１質量％以上添加することが必要であり、好ましくは０．１質量％以上とするのがよい。一方、Ｔｉを添加しすぎると、伸線加工性や導電性の低下を招くため、Ｔｉ含有量は１．０％以下に制限することが必要であり、好ましくは０．５質量％以下がよい。
Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、
　Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｎ（スズ）、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｐ（リン）は、いずれも、銅材料の強度、靱性、耐衝撃性の向上に有効な元素であり、１種又は２種以上を合計０．０１質量％以上添加する。一方、これら各元素を添加しすぎると、他の特性を低下させるおそれがあるため、合計含有量は２．０質量％以下に制限する。Ｍｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐは、強度向上効果が高い一方、過剰な添加が導電率の低下を招くおそれがある。Ａｇ、Ｚｎは、導電率の低下が少なく、強度向上効果が見込めるが、過剰添加は鋳造時のキズ等の欠陥を招くおそれがある。
　さらに詳しく説明すると、Ｍｇを添加する場合、その単独での添加量は、好ましくは０．０１質量％以上０．５％以下、より好ましくは０．０１質量％以上０．２％以下がよい。これにより、Ｍｇ添加による強度向上効果を発現可能であると共に、過剰添加による導電率や靱性の低下、及び伸線加工性の低下を防止することができる。
　Ｓｎを添加する場合、その単独での添加量は、好ましくは０．０１質量％以上０．７％以下、より好ましくは０．０１質量％以上０．３％以下がよい。これにより、Ｓｎ添加による強度向上効果を発現可能であると共に、過剰添加による導電率の低下を防止することができる。
　Ａｇを添加する場合、その単独での添加量は、好ましくは０．０１質量％以上１％以下、より好ましくは０．０１質量％以上０．２％以下がよい。これにより、Ａｇ添加による強度向上効果を発現可能であると共に、過剰添加による鋳造時のキズ等の欠陥を防止することができる。
　Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ又はＰを添加する場合、好ましくは合計含有量が０．０１質量％以上０．３質量％以下、より好ましくは合計含有量が０．０１質量％以上０．２質量％以下がよい。これにより、これらの元素の添加による強度向上効果を発現可能であると共に、過剰添加による導電率や靱性の低下、及び伸線加工性の低下を防止することができる。
　また、上記銅合金線は、上記の化学成分において、Ｏ（酸素）の含有量が２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。Ｏの含有量を上記範囲に制限することによって、他の添加元素との酸化物、例えばチタン酸化物（ＴｉＯ2）等の生成を抑制することができ、各添加元素の効果を有効に発現させることができる。Ｏ含有量は、より好ましくは１０ｐｐｍ以下がよい。
　また、上記銅合金線は、上記化学成分の採用と後述する製造方法の採用によって、以下のような特性を容易に具備することができる。すなわち、上記銅合金は、引張強さを４５０ＭＰａ以上とすることができる。これにより、上記銅合金線から構成した電線の導体断面積を小さくして軽量化しても、電線全体の強度を自動車用に適用するのに十分な範囲に維持することができる。
　また、上記銅合金線は、素線伸びを５％以上とすることができる。これにより、上記銅合金線から構成した電線の導体断面積を小さくして軽量化しても、電線全体の耐衝撃エネルギーを自動車用に適用するのに十分な範囲に維持することができる。
　また、上記銅合金線は、導電率を６２％ＩＡＣＳ以上とすることができる。これにより、上記銅合金線から構成した電線の導体断面積を小さくして軽量化しても、電線全体の導電性を自動車用に適用するのに十分な範囲に維持することができる。
　また、上記銅合金線は、線径を０．３ｍｍ以下とすることができ、さらには０．２５ｍｍ以下、さらに０．２０ｍｍ以下とすることができる。これにより、この銅合金線を複数用いた撚線からなる電線の導体断面積を容易に低減することができる。
　次に、上記銅合金線を７本撚り合わせてなる銅合金撚線においては、その導体断面積を０．２２ｍｍ2以下とすることができる。上記銅合金線の線径を０．３ｍｍ以下とした場合、これを実現できる。
　また、上記銅合金撚線は、上記銅合金線を素線として用いることにより、全伸びを１０％以上とすることができ、ピール力を１３Ｎ以上とすることができ、さらには、耐衝撃エネルギーを５Ｊ／ｍ以上とすることができる。
　また、上記銅合金線は、複数本撚り合わせた銅合金撚線、又は該銅合金撚線を圧縮成形してなる圧縮線材よりなる導体線と、該導体線の外周を覆う絶縁被覆層とを有する被覆電線の形態で使用することが可能である。この場合の絶縁被覆層としては、公知の種々の樹脂材料を用いることができる。例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、種々のエンジニアリングプラスチック、種々のハロゲンフリー材料がある。上記絶縁被覆層の厚さは、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすることができる。
　上記被覆電線は、その端部に端子部を圧着固定することによって、ワイヤーハーネスを製造することができる。端子部としては、様々な端子金具を採用可能である。
　さらに、上記ワイヤーハーネスにおいては、上記銅合金線により構成した高強度の導体を備えることによって、上記端子部の上記被覆電線に対する端子固着力を５０Ｎ以上とすることが可能である。
　次に、上記銅合金線の製造方法では、上述したごとく、まず、上記化学成分の鋳造材を形成する工程を行う。この工程では、例えば、電気銅と、銅と添加元素とからなる母合金等を溶解すると共に、還元性ガスや木材等の還元剤を投入して、上記化学成分を狙った無酸素銅溶湯を作製し、その後、この溶湯を鋳造する。
　鋳造は、可動鋳型又は枠状の固定鋳型を用いる連続鋳造、箱状の固定鋳型を用いる金型鋳造等のいずれの鋳造方法も利用することができる。特に連続鋳造は、溶湯を急冷凝固することができ、添加元素を固溶することができるので、その後に溶体化処理を施すことが不要である。
　得られた鋳造材は、塑性加工を施して展伸材とする。塑性加工としては、例えば、熱間又は冷間の圧延又は押出を採用することができる。なお、鋳造材を連続鋳造以外の方法で製造した場合には、上記塑性加工を施す前又は後あるいは前後に溶体化処理を施すことが好ましい。
　得られた展伸材は、伸線加工を施して伸線材とする。伸線加工度は、所望の線径に応じ適宜選択することができる。また、得られた伸線材は、所望の本数を撚り合わせて撚線とすることができる。さらに、撚線を圧縮成形して圧縮線材とすることもできる。
　その後の熱処理は、上記伸線材（素線）の引張強さが４５０ＭＰａ以上、かつ、伸びが５％以上となるように行う。この熱処理は、上記伸線材、撚線あるいは圧縮線材に対して行うことができる。伸線後と撚り合わせ後の双方のタイミングで行ってもよい。この熱処理は、結晶組織の微細化、及び加工硬化によって高めた線材の強度を極端に低下させない程度に軟化させ、かつ、靱性を高める処理である。この熱処理により、撚線あるいは圧縮線材の状態では全伸びが１０％以上となるようにすることが好ましい。
　上記熱処理の具体的条件は、厳密には化学成分によって最適な範囲が異なるが、例えば、４００℃～５００℃の温度に４時間～１６時間保持する条件とすることができる。処理温度が４００℃未満の場合又は処理時間が４時間未満の場合には、上記効果が十分に得られず、所望の伸びを得ることが困難となる。また、処理温度が５００℃超えの場合には、析出物が粗大化し、強度不足となるおそれがある。処理時間が１６時間を超えた場合には、処理時間が長くなり高コストとなるおそれがある。
（実施例１）
　上記銅合金線及びその製造方法に係る実施例につき、比較例と共に説明する。本例では、表１に示す化学成分組成を有する銅合金線を作製して評価した。試料１－１～１－１７は、Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる化学成分を有するものである。一方、比較例としての試料Ｃ１０１は、Ｆｅ及び少量のＴｉのみを合金元素として加えた銅合金であり、試料Ｃ１０２は、Ｍｇのみを合金元素として加えた銅合金である。
　銅合金線の製造に当たっては、まず、純度９９．９９％以上の電気銅と各添加元素含有の母合金を高純度カーボン製坩堝に投入して連続鋳造装置内で真空溶解させ、表１に示す組成の混合溶湯を作製した。
　得られた混合溶湯を、高純度カーボン製鋳型を用いて連続鋳造し、線径１６ｍｍの断面円形状の鋳造材を製造した。得られた鋳造材を、φ１２ｍｍまでスウェージ加工した後、９５０℃の温度に１時間保持する溶体化処理を行った。その後、φ０．２１５ｍｍ又はφ０．１６ｍｍまで伸線した後、表１に記載の条件の熱処理を行うことにより、銅合金線を得た。
　得られた銅合金線の特性評価は、次のように行った。まず、標点間距離ＧＬ＝２５０ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を実施し、引張強さ（ＭＰａ）と伸び（素線伸び）（％）を測定した。また、標点間距離ＧＬ＝１０００ｍｍの間の電気抵抗を測定し導電率を算出した。得られた結果を表１に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から知られるように、試料１－１～１－１７については、引張強さ及び伸びの両方に優れ、かつ、導電率も十分に高い優れた特性を示した。一方、試料Ｃ１０１は、伸びは非常に高いものの、引張強さが低く、高強度化による軽量化を図る電線素材としては不向きであることがわかる。また、試料Ｃ１０２は、引張強さは非常に高いものの、伸びが低く、耐衝撃性の低下等が懸念される。
（実施例２）
　本例では、表２に示す化学成分組成を有する銅合金線を作製した後、７本撚り合わせて撚り線を作製して評価した。試料２－１～２－１５は、Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる化学成分を有するものである。一方、比較例としての試料Ｃ２０１は、Ｆｅ及び少量のＴｉのみを合金元素として加えた銅合金であり、試料Ｃ２０２は、Ｍｇのみを合金元素として加えた銅合金である。
　銅合金線の製造に当たっては、まず、純度９９．９９％以上の電気銅と各添加元素含有の母合金を高純度カーボン製坩堝に投入して連続鋳造装置内で真空溶解させ、表２に示す組成の混合溶湯を作製した。
　得られた混合溶湯を、高純度カーボン製鋳型を用いて連続鋳造し、線径１２．５ｍｍの断面円形状の鋳造材を製造した。得られた鋳造材に対しφ８ｍｍまで押出加工（圧延加工でもよい）を行った。その後、φ０．１６ｍｍ又はφ０．２１５ｍｍまで伸線して銅合金線を得た。銅合金線７本を、撚ピッチ１６ｍｍにて撚り合わせて撚線とし、圧縮成形した後、表２に記載の条件で熱処理を実施して銅合金撚線を得た。
　次に、得られた銅合金撚線からなる導体線の外周を、表３に記載の０．２ｍｍ厚みの絶縁被覆層で被覆した被覆電線を押出により作製した。図１に示すごとく、得られた被覆電線５は、７本の銅合金線１を撚り合わせた後円形圧縮してなる銅合金撚線２の周囲を絶縁被覆層３により被覆した断面形状を有するものである。なお、圧縮加工を省略し、図２に示すごとく、７本の銅合金線１２を撚り合わせたままの状態の銅合金撚線２２の周囲を絶縁被覆層３２により被覆した断面形状の被覆電線５２とすることも可能である。
　次に、被覆電線５の一端に、図３に示すごとく、端子部６を接続し、ワイヤーハーネスを作製した。端子部６は、被覆電線５の絶縁被覆層３を固定するインシュレーションバレル６１と、絶縁被覆層３を剥ぎ取って露出させた導体線（銅合金撚線２）を固定するワイヤーバレル６２とを有すものである。これらのバレル６１、６２による被覆電線５の固着は、図示しない所定形状の金型を用いて、バレル６１、６２を塑性変形させることにより行う。本例では、図４に示すごとく、すべて、クリンプハイト（Ｃ／Ｈ）が０．７６となる設定で端子部６を被覆電線５に固着させ、ワイヤーハーネス７を得た。
　本例において得られた銅合金撚線の特性評価は、次のように行った。まず、標点間距離ＧＬ＝２５０ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を実施し、引張強さ（ＭＰａ）と伸び（全伸び）（％）を測定した。また、標点間距離ＧＬ＝１０００ｍｍの間の電気抵抗を測定し導電率を算出した。得られた結果を表２に示す。
　耐衝撃性は、図６に示すごとく試験方法で実施する。試料Ｓ（評点間距離Ｌ：１ｍ）の先端に錘ｗを取り付け（図６（ａ））、この錘ｗを１ｍ上方に持ち上げた後（図６（ｂ））、自由落下させる（図６（ｃ））。そして、試料Ｓが断線しない最大の錘ｗの重量（ｋｇ）を測定し、この重量に重力加速度（９．８ｍ／ｓ2)）と落下距離１ｍとをかけた積値を落下距離で割った値を耐衝撃性（Ｊ／ｍ又は（Ｎ・ｍ）／ｍ）として評価するという手順で耐衝撃エネルギーを測定して評価した。得られた結果を表２に示す。
　ピール力は、図５（ａ）に示すごとく、１５０ｍｍの長さに切断した被覆電線５を３本準備し、各被覆電線５の一端の絶縁被覆層３を端部から１５ｍｍ剥ぎ取って導体線（銅合金撚線２）を露出させ、同図（ｂ）に示すごとく、これら３本の導体線を超音波溶接して溶接部２５を形成した後、同図（ｃ）に示すごとく、引張試験を実施して測定した。超音波溶接は、Ｓｃｈｕｎｋ社製［Ｍｉｎｉｃ　IV］を用い、圧力１．２ｂａｒ、エネルギー１００Ｗｓ、６５％の条件で行った。また、引張試験は、図５（ｃ）に示すごとく、３本の被覆電線５のうち２本を引っ張り、１本は自由状態とし、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで行い、溶接部２５が破壊するまでの最大荷重をピール力とした。また、測定は１０回行い、その平均値を評価用のピール力とした。得られた結果を表２に示す。
　また、ワイヤーハーネスの端子固着力については、端子部６を固定した状態で、被覆電線５を１００ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で引っ張ったときに端子部６が抜けない最大荷重を測定し、これを固着力とした。また、導体と端子間の接触抵抗についても測定した。これは、固着部分に２０ｍＶ、１０ｍＡの低電圧定電流を流して測定した。得られた結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２から知られるように、試料２－１～２－１５については、引張強さ及び全伸びの両方に優れ、かつ、導電率、ピール力、及び耐衝撃性の全てにおいて優れた特性を示した。一方、試料Ｃ２０１は、全伸びは非常に高いものの、引張強さが低く、ピール力及び耐衝撃性にも劣った。また、試料Ｃ２０２は、引張強さは非常に高いものの、全伸びが低く、耐衝撃性が非常に低い結果となった。
　表３から知られるように、試料２－１～２－１５については、端子部の固着力及び接触抵抗共に非常に良好な結果となった。また、試料Ｃ２０２についても、端子部の固着力及び接触抵抗共に良好であった。一方、試料Ｃ２０１については、固着力が非常に低い結果となった。

Claims (16)

  1. 　自動車用電線の導体に用いられる銅合金線であって、
    　Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、
    　Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、
    　Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、を含有し、
    　残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする銅合金線。
  2. 　Ｏの含有量が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の銅合金線。
  3. 　引張強さが４５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の銅合金線。
  4. 　素線伸びが５％以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の銅合金線。
  5. 　導電率が６２％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の銅合金線。
  6. 　線径が０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の銅合金線。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の銅合金線を７本撚り合わせてなることを特徴とする銅合金撚線。
  8. 　導体断面積が０．２２ｍｍ2以下であることを特徴とする請求項７に記載の銅合金撚線。
  9. 　全伸びが１０％以上であることを特徴とする請求項７又は８に記載の銅合金撚線。
  10. 　ピール力が１３Ｎ以上であることを特徴とする請求項７～９のいずれか１項に記載の銅合金撚線。
  11. 　耐衝撃エネルギーが５Ｊ／ｍ以上であることを特徴とする請求項７～１０のいずれか１項に記載の銅合金撚線。
  12. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の銅合金線を複数本撚り合わせた銅合金撚線、又は該銅合金撚線を圧縮成形してなる圧縮線材よりなる導体線と、
    　該導体線の外周を覆う絶縁被覆層と、を有することを特徴とする被覆電線。
  13. 　請求項１２に記載の被覆電線と、
    　該被覆電線の端部に装着された端子部と、を有することを特徴とするワイヤーハーネス。
  14. 　上記端子部の上記被覆電線に対する端子固着力が５０Ｎ以上であることを特徴とするワイヤーハーネス。
  15. 　自動車用電線の導体に用いられる銅合金線の製造方法であって、
    　Ｆｅ：０．４質量％以上２．５質量％以下、Ｔｉ：０．０１質量％以上１．０質量％以下、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐから選択される１種又は２種以上：合計０．０１質量％以上２．０質量％以下、を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる鋳造材を形成する工程と、
    　上記鋳造材に塑性加工を施して展伸材を形成する工程と、
    　上記展伸材に伸線加工を施して伸線材を形成する工程と、
    　上記伸線材の引張強さが４５０ＭＰａ以上、かつ、伸びが５％以上となるように上記伸線材に熱処理を施す工程とを有することを特徴とする銅合金線の製造方法。
  16. 　上記鋳造材は、Ｏの含有量が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の銅合金線の製造方法。
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