WO2016170992A1 - 銅合金線、銅合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス - Google Patents

銅合金線、銅合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス Download PDF

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亮真 上柿
明子 井上
鉄也 桑原
啓之 小林
田口　欣司
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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    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon

Definitions

  • the present invention relates to a copper alloy wire and a copper alloy stranded wire suitable as a conductor of an electric wire, and a covered electric wire and a wire harness using these as a conductor.
  • the conductor When a hard copper alloy material is used as a conductor of an electric wire to improve the strength, the conductor has insufficient toughness and is weak against impact force. For example, when a load is applied suddenly in a short time, there is a risk of disconnection.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a copper alloy wire, a copper alloy twisted wire, a covered electric wire, and a wire harness that have high strength and excellent impact resistance.
  • a copper alloy wire according to the present invention is a copper alloy wire used for a conductor, and its summary is that the ratio of 0.2% yield strength to tensile strength is 0.87 or less. Is.
  • the copper alloy wire according to the present invention preferably has a tensile strength of 450 MPa or more. Further, the total elongation is preferably 8% or more.
  • the summary of the copper alloy twisted wire according to the present invention is that a plurality of the copper alloy wires according to the present invention are twisted together.
  • the copper alloy twisted wire according to the present invention may be compression molded in the radial direction.
  • the copper alloy twisted wire according to the present invention may have a cross-sectional area of 0.22 mm 2 or less.
  • the gist of the covered electric wire according to the present invention is that the outer periphery of the conductor including the copper alloy wire according to the present invention is covered with an insulating coating.
  • the toughness of the metal is improved in the copper alloy having excellent strength, and the copper alloy wire having high strength and excellent impact resistance is obtained. can get.
  • the toughness of the metal is improved in the copper alloy having excellent strength, A copper alloy stranded wire, a covered electric wire, and a wire harness having high strength and excellent impact resistance can be obtained.
  • FIG. 1A is a schematic view of a covered electric wire according to an embodiment of the present invention
  • FIG. It is sectional drawing of the covered electric wire which compression-molded the copper alloy twisted wire (conductor) shown in FIG.1 (b).
  • FIG.1 (b) It is a schematic diagram of the test method which measures the impact strength when a terminal metal fitting is connected.
  • the copper alloy wire according to the present invention is a copper alloy wire used for a conductor, and the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength is 0.87 or less.
  • the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength is more preferably 0.85 or less.
  • the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength can be within a specific range depending on the type of additive element, the amount added, the degree of wire drawing, the temperature and time of heat treatment, and the like.
  • the strengthening mechanism of the copper alloy wire is preferably precipitation strengthening capable of achieving both strength and elongation while having high conductivity.
  • the kind of precipitates include Fe 2 Ti precipitates that are compounds of Fe and Ti.
  • Examples of such a copper alloy include a copper alloy containing Fe and Ti with the balance being Cu and impurities.
  • Fe contributes to strength improvement by being dissolved or precipitated in Cu.
  • the content of Fe is preferably 0.4% by mass or more from the viewpoint of improving the strength. More preferably, it is 0.45 mass% or more, More preferably, it is 0.5 mass% or more.
  • the content of Fe is preferably 1.5% by mass or less from the viewpoint of suppressing wire drawing workability and conductivity decrease due to the addition of Fe. More preferably, it is 1.3 mass% or less, More preferably, it is 1.1 mass% or less.
  • Ti contributes to improvement of conductivity and strength by coexisting with Fe.
  • the content of Ti is preferably 0.1% by mass or more from the viewpoint of improving the strength. More preferably, it is 0.15 mass% or more.
  • the content of Ti is preferably 1.0% by mass or less from the viewpoint of suppressing the wire drawing workability and the decrease in electrical conductivity due to the addition of Ti. More preferably, it is 0.7 mass% or less, More preferably, it is 0.5 mass% or less.
  • the Fe 2 Ti precipitate contributes to strength improvement.
  • the amount of Fe 2 Ti precipitates is preferably such that the number of precipitates having an equivalent circle diameter of 10 nm or more and 90 nm or less is 10 or more in an observation field of 700 ⁇ 850 nm. More preferably, it is 15 or more.
  • the amount of the Fe 2 Ti precipitate can be set within a specific range depending on the amount of the additive element added and the manufacturing conditions (temperature of heat treatment, etc.).
  • the dislocation density is preferably in the range of 1 ⁇ 10 6 to 1 ⁇ 10 8 cm ⁇ 2 . Since the dislocation density contributes to the improvement of strength, a copper alloy wire with high strength can be obtained. However, if the dislocation density is large, the elongation decreases and the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength increases, resulting in impact resistance. Tend to decrease.
  • the dislocation density can be reduced by heat treatment. The dislocation density can be calculated by Ham's equation by observing a thin film produced from a copper alloy wire with a transmission electron microscope (TEM).
  • the copper alloy wire according to the present invention has high strength and preferably has a tensile strength of 450 MPa or more.
  • the terminal fixing force is 50 N or more even in a small-diameter electric wire having a conductor cross-sectional area of 0.22 mm 2 or less, and the strength can be applied as an automobile electric wire.
  • the tensile strength can be within a specific range depending on the type of additive element, the amount added, the manufacturing conditions (degree of wire drawing, temperature of heat treatment), and the like. Higher tensile strength is better, but considering the balance with elongation, the upper limit of tensile strength is about 650 MPa.
  • the copper alloy wire according to the present invention is excellent in elongation, and the total elongation preferably satisfies 8% or more.
  • the elongation can be set within a specific range by performing a predetermined heat treatment after the wire drawing. The higher the elongation, the better the impact resistance. However, the upper limit of the elongation is about 20% considering the balance with the strength.
  • the copper alloy wire according to the present invention has excellent conductivity and the conductivity satisfies 60% IACS or more.
  • the electrical conductivity can be within a specific range depending on the kind of additive element, the amount added, the production conditions (degree of wire drawing, temperature and time of heat treatment), and the like. The higher the conductivity, the better, but considering the limit of increase in conductivity due to the precipitation of the additive element, the upper limit of the conductivity is about 80% IACS.
  • Tensile strength and elongation can be measured using a general-purpose tensile tester in accordance with JIS Z 2241 (metal material tensile test method, 1998). The values of tensile strength and elongation are measured values at room temperature. Elongation is the elongation at break. The conductivity (% IACS) can be measured by a bridge method.
  • the copper alloy wire according to the present invention is excellent in strength and impact resistance, and can be a very fine wire having a wire diameter of 0.5 mm or less.
  • a wire diameter can be 0.1 mm or more and 0.4 mm or less.
  • the copper alloy wire according to the present invention can be a stranded wire obtained by twisting a plurality of wires (copper alloy stranded wire according to the present invention).
  • a stranded wire obtained by twisting a plurality of wires (copper alloy stranded wire according to the present invention).
  • the flexibility is further improved.
  • strength and impact characteristics can be ensured while improving flexibility.
  • the number of twists is not particularly limited. For example, there are 7, 11, 19, 37, 49, 133 and the like.
  • a copper alloy wire serving as a strand constituting the stranded wire is excellent in strength and impact resistance, and can be a thin wire having a conductor cross-sectional area of 0.22 mm 2 or less. And even in a thin wire having a conductor cross-sectional area of 0.22 mm 2 or less, a terminal fixing force required for an automobile wire can be obtained.
  • the copper alloy stranded wire according to the present invention can be compression-formed (circular compression-formed) in the radial direction. Thereby, the clearance gap between copper alloy wires can be made small, the wire diameter of the whole twisted wire can be made small, and it can contribute to diameter reduction of a conductor.
  • FIG. 1 shows a perspective view (a) of a copper alloy twisted wire according to an embodiment of the present invention and a cross-sectional view (b) taken along the line AA.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a copper alloy twisted wire obtained by compression molding the conductor shown in FIG.
  • the copper alloy stranded wire 12 is formed by twisting a plurality of (7 in FIG. 1) copper alloy wires 16 together. As shown in FIG. 2, the copper alloy stranded wire 12 can be compression-molded (circular compression molding) in the radial direction.
  • the copper alloy wire according to the present invention can constitute a conductor of an electric wire with only one wire.
  • the conductor of an electric wire can be comprised by two or more.
  • the conductor of an electric wire can be comprised in combination with another metal wire.
  • the copper alloy twisted wire which concerns on this invention including the copper alloy wire which concerns on this invention can be made into the conductor of an electric wire.
  • the conductor containing the copper alloy wire according to the present invention can be used as the conductor of the electric wire.
  • the covered electric wire which concerns on this invention is obtained by covering the outer periphery of the conductor containing the copper alloy wire which concerns on this invention with insulation coating.
  • the insulating coating is not particularly limited. Examples thereof include insulating materials such as vinyl chloride resin (PVC) and olefin resin. In the insulating material, a flame retardant such as magnesium hydroxide or a brominated flame retardant may be blended.
  • FIG. 1 shows a perspective view (a) of a covered electric wire according to an embodiment of the present invention and a sectional view (b) taken along the line AA.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a covered electric wire obtained by compression-molding the conductor shown in FIG.
  • a covered electric wire 10 is formed by covering an outer periphery of a conductor made of a copper alloy stranded wire 12 with an insulating coating 14.
  • the wire harness according to the present invention can be configured by connecting a terminal metal fitting to the conductor of the covered electric wire according to the present invention.
  • the terminal fitting is attached to the conductor terminal.
  • the terminal fitting is connected to the conductor by various connection methods such as crimping and welding.
  • the terminal fitting is connected to the mating terminal fitting.
  • the copper alloy wire according to the present invention can be obtained, for example, using a copper alloy material, through a solution treatment step, a wire drawing step, a heat treatment step, and the like.
  • the copper alloy material is obtained by casting and plastic working a molten alloy having a predetermined composition.
  • continuous casting can be suitably used.
  • a casting material as one form for forming a solid solution material in a supersaturated solid solution state in which the additive element is sufficiently dissolved in Cu, quenching in this continuous casting process can be mentioned.
  • the cooling rate at the time of casting can be selected suitably, 5 degrees C / sec or more is preferable.
  • a continuous casting apparatus having a water-cooled copper mold a forced water cooling mechanism or the like is used, rapid cooling at the cooling rate as described above can be facilitated.
  • Examples of the continuous casting include a form using a movable mold such as a belt-and-wheel method and a form using a frame-shaped fixed mold.
  • the cast material obtained by the above continuous casting is subjected to plastic working such as swaging and rolling subsequent to casting.
  • the plastic working is preferably performed at a processing temperature of 150 ° C. or less and a processing degree of 50% or more and 90% or less.
  • a solution treatment is performed on the copper alloy material obtained by casting and plastic working.
  • the copper alloy material is heated to a temperature equal to or higher than the solid solution limit temperature to sufficiently dissolve the alloy components (solid solution element and precipitation strengthening element), and then cooled to a supersaturated solid solution state.
  • the solution treatment is performed at a temperature at which the alloy components can be sufficiently dissolved.
  • the temperature of the solution treatment is preferably 850 ° C. or higher.
  • the temperature of the solution treatment is preferably 950 ° C. or lower.
  • the holding time is preferably 5 minutes or longer so that the alloy components can be sufficiently dissolved. Further, from the viewpoint of productivity, it is preferably within 3 hours.
  • the cooling process after the heating process of the solution treatment is preferably a rapid cooling process.
  • rapid cooling By rapid cooling, excessive precipitation of solid solution elements can be prevented.
  • the cooling rate is preferably 10 ° C./sec or more.
  • Such rapid cooling can be performed by forced cooling such as immersion in a liquid such as water or blowing.
  • the solution treatment may be performed in either an air atmosphere or a non-oxidizing atmosphere.
  • the non-oxidizing atmosphere include a vacuum atmosphere (reduced pressure atmosphere), an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon, a hydrogen-containing gas atmosphere, and a carbon dioxide gas-containing atmosphere.
  • the solution treatment may be performed by either continuous processing or batch processing (non-continuous processing).
  • continuous treatment it is easy to perform heat treatment under uniform conditions over the entire length of a long wire, so that variations in characteristics can be reduced.
  • the heating method is not particularly limited, and any of current heating, induction heating, and heating using a heating furnace may be used.
  • the heating method is electric heating or induction heating, it is easy to perform rapid heating / cooling, so that solution treatment can be easily performed in a short time.
  • the heating method is induction heating, since it is a non-contact method, the copper alloy material can be prevented from being damaged.
  • a wire element is formed by performing wire drawing on a copper alloy material.
  • the electric wire is a wire constituting the electric wire conductor, and constitutes a single wire or a stranded wire.
  • the wire drawing process is performed on the solution-treated copper alloy material. Therefore, the wire drawing step is a step after the solution treatment step.
  • the obtained wire drawing material can be made into a stranded wire by twisting a desired number.
  • the obtained wire drawing material is usually wound as a single wire or a stranded wire around a drum, and the following treatment is performed. If the wire drawing step is before the solution forming step, the strands are fused together in the solution forming step, so that the productivity is not satisfied.
  • the copper alloy material is heat treated.
  • alloy components solid solution element and precipitation strengthening element
  • the heat treatment step is a step after the solution treatment step.
  • the heat treatment step be a step after the wire drawing step for ease of wire drawing. Further, by performing a heat treatment after the wire drawing, the strain due to the wire drawing can be removed and the elongation can be improved.
  • precipitates can be sufficiently precipitated by setting the heat treatment temperature to 350 ° C. or more and 550 ° C. or less and the holding time to 30 minutes or more.
  • the holding time is preferably 40 hours or less. The longer the heat treatment holding time, the more precipitates can be deposited, so that the electrical conductivity may be improved.
  • a mother alloy containing 99.99% or more pure copper and each additive element was put into a high-purity carbon crucible and melted in a continuous casting apparatus to prepare a mixed molten metal.
  • a cast material having a circular cross section with a wire diameter of 12.5 mm was manufactured by continuous casting using the obtained molten molten metal and a high purity carbon mold. The obtained cast material was extruded or rolled to ⁇ 8 mm. Thereafter, the wire was drawn to ⁇ 0.165 mm or ⁇ 0.215 mm, and after seven wires were twisted and compressed at a twist pitch of 14 mm, heat treatment was performed.
  • the cross section of the produced copper alloy wire was observed with a transmission electron microscope (TEM), and the number of precipitates and the dislocation density were evaluated.
  • the number of precipitates was counted for precipitates having a size of 10 nm or more and 90 nm or less in an observation field of 700 ⁇ 850 nm.
  • the size of the precipitate was defined as the diameter when the micrograph was subjected to image processing and the area of the precipitate was converted to a circle.
  • the dislocation density was determined by forming a metal thin film having a thickness of 0.15 ⁇ m from the obtained copper alloy wire by the FIB method and observing this metal thin film with a transmission electron microscope (TEM). A range of 850 nm was photographed.
  • TEM transmission electron microscope
  • the impact resistance is such that the terminal fitting 2 of the wire harness 3 formed by crimping the terminal fitting 2 to one end of the conductor (copper alloy stranded wire) of the coated electric wire 1 having a length of 500 mm is used with a jig 4. While fixing, the weight 5 attached to the other end of the wire harness 3 was pulled up to the height of the fixing position of the terminal fitting 2, and the weight 5 was freely dropped. As a result of this drop test, the maximum energy (J) at which the conductor (copper alloy stranded wire) of the covered electric wire 1 did not break at the crimped portion of the terminal fitting 2 was defined as impact energy. It was judged whether or not it was excellent in impact resistance on the basis of impact energy (1.5 J) considered to be practically acceptable in the assembly of an automobile harness.
  • the copper alloy wire of the comparative example has a ratio of 0.2% proof stress to tensile strength exceeding 0.87, and is inferior in impact resistance.
  • the copper alloy wire of the example has a ratio of 0.2% proof stress to tensile strength of 0.87 or less, and is excellent in impact resistance.
  • the strength could be improved by containing 0.4 mass% or more and 1.5 mass% or less of Fe and containing 0.1 mass% or more and 1.0 mass% or less of Ti.
  • the strength is improved while the ratio of 0.2% proof stress to tensile strength is reduced.
  • the required terminal fixing force was obtained even in a thin wire having a conductor cross-sectional area of 0.22 mm 2 or less.
  • the dislocation density was set to 10 6 to 10 8 cm ⁇ 2 , the strength could be improved while the ratio of the 0.2% proof stress to the tensile strength was kept small. When the dislocation density was large, the elongation decreased and the ratio of the 0.2% proof stress to the tensile strength also increased and the impact resistance decreased.

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Abstract

高強度でかつ耐衝撃性に優れる銅合金線、銅合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネスを提供する。　導体に利用される銅合金線であって、０．２％耐力の引張強さに対する比が０．８７以下である銅合金線とする。引張強さは４５０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、全伸びは８%以上であることが好ましい。銅合金撚線は、銅合金線を複数本撚り合わせて構成する。被覆電線は、銅合金線を含む導体の外周を絶縁被覆で覆って構成する。ワイヤーハーネスは、被覆電線の導体に端子金具を取り付けて構成する。

Description

銅合金線、銅合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネス
　本発明は、電線の導体として好適な銅合金線および銅合金撚線と、これらを導体として用いた被覆電線およびワイヤーハーネスに関するものである。
　自動車分野においては、電線の細径化が進んでいる。電線を細径化すると、導体断面積が減少し、電線の強度が低下する。このため、高強度化を目的とした銅合金線を自動車用電線などの電線の導体として用いることが提案されている。
特開２００８－１６２８４号公報
　強度向上のために硬質の銅合金材を電線の導体として用いた場合、導体の靱性が不足し、衝撃力に弱く、例えば短時間で急激に荷重が加わった場合に断線しやすいおそれがある。
　本発明の解決しようとする課題は、高強度でかつ耐衝撃性に優れる銅合金線、銅合金撚線、被覆電線およびワイヤーハーネスを提供することにある。
　上記課題を解決するため本発明に係る銅合金線は、導体に利用される銅合金線であって、０．２％耐力の引張強さに対する比が０．８７以下であることを要旨とするものである。
　本発明に係る銅合金線は、引張強さは４５０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、全伸びが８%以上であることが好ましい。
　そして、本発明に係る銅合金撚線は、本発明に係る銅合金線を複数本撚り合わせてなることを要旨とするものである。
　本発明に係る銅合金撚線は、径方向に圧縮成形されていてもよい。また、本発明に係る銅合金撚線は、断面積が０．２２ｍｍ２以下であってもよい。
　そして、本発明に係る被覆電線は、本発明に係る銅合金線を含む導体の外周を絶縁被覆で覆ってなることを要旨とするものである。
　そして、本発明に係るワイヤーハーネスは、本発明に係る被覆電線の導体に端子金具が取り付けられてなることを要旨とするものである。
　本発明に係る銅合金線によれば、耐力を引張強さに対して小さくすることにより、強度に優れる銅合金において金属の靱性が向上し、高強度でかつ耐衝撃性に優れる銅合金線が得られる。
　そして、本発明に係る銅合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスによれば、銅合金線の耐力を引張強さに対して小さくすることにより、強度に優れる銅合金において金属の靱性が向上し、高強度でかつ耐衝撃性に優れる銅合金撚線、被覆電線、ワイヤーハーネスが得られる。
本発明の一実施形態に係る被覆電線の模式図（ａ）とＡ－Ａ線断面図（ｂ）である。 図１（ｂ）に示す銅合金撚線（導体）を圧縮成形した被覆電線の断面図である。 端子金具を接続したときの衝撃強度を測定する試験方法の模式図である。
　次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　本発明に係る銅合金線は、導体に利用される銅合金線であって、０．２％耐力の引張強さに対する比が０．８７以下である。このように、耐力を引張強さに対して小さくすることにより、強度に優れる銅合金において金属の靱性が向上し、高強度でかつ耐衝撃性に優れる銅合金線が得られる。０．２％耐力の引張強さに対する比は、より好ましくは０．８５以下である。０．２％耐力の引張強さに対する比は、添加元素の種類、添加量、伸線加工度、熱処理の温度及び時間などにより、特定の範囲内とすることができる。
　銅合金線に硬質材を用いると、金属の靱性がなくなり、耐衝撃性が低下する。このため、銅合金線の強化機構は、高導電率でありながら強度と伸びを両立できる析出強化が好ましい。析出物の種類としては、例えばＦｅ、Ｔｉの化合物であるＦｅ２Ｔｉ析出物などが挙げられる。このような銅合金としては、ＦｅおよびＴｉを含有し残部がＣｕおよび不純物からなる銅合金などが挙げられる。
　Ｆｅは、Ｃｕに固溶または析出して存在することで、強度向上に貢献する。Ｆｅの含有量は、強度向上の観点から、０．４質量％以上が好ましい。より好ましくは０．４５質量％以上、さらに好ましくは０．５質量％以上である。一方、Ｆｅの添加による伸線加工性や導電率の低下を抑える観点から、Ｆｅの含有量は１．５質量％以下が好ましい。より好ましくは１．３質量％以下、さらに好ましくは１．１質量％以下である。
　Ｔｉは、Ｆｅと共存することで、導電率、強度の向上に寄与する。Ｔｉの含有量は、強度向上の観点から、０．１質量％以上が好ましい。より好ましくは０．１５質量％以上である。一方、Ｔｉの添加による伸線加工性や導電率の低下を抑える観点から、Ｔｉの含有量は１．０質量％以下が好ましい。より好ましくは０．７質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下である。
　銅合金において、Ｆｅ２Ｔｉ析出物は、強度向上に貢献する。Ｆｅ２Ｔｉ析出物の量は、７００×８５０ｎｍの観察視野において、円相当径が１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の析出物の個数を１０個以上とすることが好ましい。より好ましくは１５個以上である。これにより、０．２％耐力の引張強さに対する比を小さくしたまま強度を向上でき、導体断面積が０．２２ｍｍ２以下の細径電線においても自動車用電線に必要な端子固着力が得られる。Ｆｅ２Ｔｉ析出物の量は、添加元素の添加量、製造条件（熱処理の温度など）により特定範囲内にすることができる。
　銅合金において、転位密度は１×１０６～１×１０８ｃｍ－２の範囲内であることが好ましい。転位密度は強度の向上に寄与するため、高強度の銅合金線が得られるが、転位密度が大きいと伸びが低下するとともに、０．２％耐力の引張強さに対する比が大きくなり、耐衝撃性が低下する傾向にある。転位密度は、熱処理により小さくすることができる。転位密度は、銅合金線から作製した薄膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、Ｈａｍの式によって算出することができる。
　本発明に係る銅合金線は、高強度であり、引張強さが４５０ＭＰａ以上を満たすことが好ましい。引張強さが４５０ＭＰａ以上あることで、導体断面積が０．２２ｍｍ２以下の細径電線においても端子固着力が５０Ｎ以上となり、自動車用電線として適用できる強度となる。引張強さは、添加元素の種類、添加量、製造条件（伸線加工度、熱処理の温度）などにより特定範囲内にすることができる。引張強さは高いほどよいが、伸びとのバランスを考慮すると、引張強さの上限は６５０ＭＰａ程度である。
　本発明に係る銅合金線は、伸びにも優れ、全伸びが８％以上を満たすことが好ましい。伸びは、伸線加工後に所定の熱処理を施すことにより特定範囲内にすることができる。伸びは高いほど耐衝撃性に優れて好ましいが、強度とのバランスを考慮すると、伸びの上限は２０％程度である。
　本発明に係る銅合金線は、導電率に優れ、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上を満たすことが好ましい。導電率は、添加元素の種類、添加量、製造条件（伸線加工度、熱処理の温度及び時間）などにより特定範囲内にすることができる。導電率は、高いほど好ましいが、添加元素の析出による導電率の増加の限界を考慮すると、導電率の上限は８０％ＩＡＣＳ程度である。
　引張強さおよび伸びは、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１(金属材料引張試験方法、１９９８)に準拠して、汎用の引張試験機を用いて測定することができる。引張強さおよび伸びの値は、室温における測定値である。伸びは、破断時の伸びである。導電率(％ＩＡＣＳ)は、ブリッジ法により測定することができる。
　本発明に係る銅合金線は、強度および耐衝撃性に優れ、線径０．５ｍｍ以下の極細線とすることができる。例えば自動車用電線の導体に利用する場合、線径は０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすることができる。
　本発明に係る銅合金線は、複数本を撚り合わせた撚線（本発明に係る銅合金撚線）とすることができる。このような撚線にすると、より屈曲性に優れる。また、屈曲性を高めたまま、強度、衝撃特性を確保することができる。また、線径０．５ｍｍ以下の極細線とした場合にも、強度、衝撃特性を確保することができる。撚り合わせ本数は特に限定されるものではない。例えば７，１１，１９，３７，４９，１３３本などが挙げられる。
　本発明に係る銅合金撚線は、撚線を構成する素線となる銅合金線が強度および耐衝撃性に優れ、導体断面積０．２２ｍｍ２以下の細径電線とすることができる。そして、導体断面積０．２２ｍｍ２以下の細径電線においても自動車用電線に必要な端子固着力が得られる。
　本発明に係る銅合金撚線は、径方向に圧縮成形（円形圧縮成形）することができる。これにより、銅合金線間の隙間を小さくし、撚線全体の線径を小さくして、導体の小径化に寄与することができる。
　図１には、本発明の一実施形態に係る銅合金撚線の斜視図（ａ）およびそのＡ－Ａ線断面図（ｂ）を示す。図２には、図１（ｂ）に示す導体を圧縮成形した銅合金撚線の断面図を示す。
　図１に示すように、銅合金撚線１２は、複数本（図１では、７本）の銅合金線１６を撚り合わせてなる。図２に示すように、銅合金撚線１２は、径方向に圧縮成形（円形圧縮成形）することができる。
　本発明に係る銅合金線は、１本のみで電線の導体を構成することができる。また、２本以上により電線の導体を構成することができる。また、他の金属線と組み合わせて電線の導体を構成することができる。また、本発明に係る銅合金線を含む、本発明に係る銅合金撚線を電線の導体とすることができる。このように、本発明に係る銅合金線を含む導体を電線の導体とすることができる。そして、本発明に係る銅合金線を含む導体の外周を絶縁被覆で覆うことで、本発明に係る被覆電線が得られる。
　本発明に係る被覆電線において、絶縁被覆としては、特に限定されるものではない。塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、オレフィン系樹脂などの絶縁材料が挙げられる。絶縁材料中には、水酸化マグネシウム、臭素系難燃剤などの難燃剤が配合されていてもよい。
　図１には、本発明の一実施形態に係る被覆電線の斜視図（ａ）およびそのＡ－Ａ線断面図（ｂ）を示す。図２には、図１（ｂ）に示す導体を圧縮成形した被覆電線の断面図を示す。
　図１、２に示すように、本発明の一実施形態に係る被覆電線１０は、銅合金撚線１２からなる導体の外周を絶縁被覆１４で覆ってなる。
　本発明に係る被覆電線の導体に端子金具を接続して、本発明に係るワイヤーハーネスを構成することができる。端子金具は、導体端末に取り付けられる。端子金具は、圧着、溶接などの各種接続方法により、導体に接続される。端子金具は、相手側端子金具と接続される。
　本発明に係る銅合金線は、例えば、銅合金材を用いて、溶体化工程、伸線工程、熱処理工程などを経て得ることができる。
　銅合金材は、所定の組成の合金溶湯を鋳造および塑性加工することにより得られる。鋳造は、連続鋳造を好適に利用することができる。鋳造材として、添加元素がＣｕ中に十分に固溶された過飽和固溶状態の固溶素材を形成するための一形態として、この連続鋳造工程において急冷することが挙げられる。鋳造時の冷却速度は、適宜選択することができるが、５℃／ｓｅｃ以上が好ましい。例えば、水冷銅鋳型や強制水冷機構等を有する連続鋳造装置を用いると、上述のような冷却速度による急冷を容易にできる。連続鋳造は、ベルトアンドホイール法等の可動鋳型を用いる形態や枠状の固定鋳型を用いる形態が挙げられる。上記連続鋳造により得られた鋳造材に、鋳造に引き続いてスウェージ加工や圧延加工等の塑性加工を施す。この塑性加工は、加工温度を１５０℃以下、加工度を５０％以上９０％以下とすることが好ましい。
　溶体化工程は、鋳造・塑性加工により得られた銅合金材に溶体化処理を行う。溶体化処理は、銅合金材を固溶限温度以上の温度に加熱し、合金成分（固溶元素、析出強化元素）を十分に固溶させた後、冷却して過飽和固溶状態にする。溶体化処理は、合金成分を十分に固溶できる温度で行う。溶体化処理の温度は、８５０℃以上にするとよい。溶体化処理の温度は、９５０℃以下が好ましい。保持時間は、合金成分を十分に固溶できるように、５分以上であることが好ましい。また、生産性の観点から、３時間以内であることが好ましい。
　溶体化処理の加熱過程後の冷却過程は急冷過程であることが好ましい。急冷とすることで、固溶元素の過度な析出を防止することができる。冷却速度は、１０℃／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。このような急冷は、水などの液体に浸漬する、送風するなどの強制冷却により行うことができる。
　溶体化処理は、大気雰囲気、非酸化性雰囲気のいずれで行ってもよい。非酸化性雰囲気は、真空雰囲気（減圧雰囲気）、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気、水素含有ガス雰囲気、炭酸ガス含有雰囲気などが挙げられる。
　溶体化処理は、連続処理およびバッチ処理（非連続処理）のいずれで行ってもよい。連続処理であると、長尺な線材の全長にわたって均一な条件で熱処理を行いやすいため、特性のばらつきを小さくできる。加熱方法は特に限定されるものではなく、通電加熱、誘導加熱、加熱炉を用いた加熱のいずれであってもよい。加熱方法が通電加熱や誘導加熱であると、急加熱・急冷却しやすいため、短時間で溶体化処理を行いやすい。加熱方法が誘導加熱であると、非接触方式であるため、銅合金材の傷付きを防止できる。
　伸線工程は、銅合金材に伸線加工を行って電線素線を形成する。電線素線は、電線導体を構成する線材であり、単線あるいは撚線を構成する。伸線加工は、溶体化処理を行った銅合金材に行う。したがって、伸線工程は、溶体化工程の後の工程である。得られた伸線材は、所望の本数を撚り合わせることにより、撚線とすることができる。得られた伸線材は、通常、単線のまま、あるいは、撚線とした状態で、ドラムに巻きつけられ、次の処理が行われる。伸線工程が溶体化工程の前にあると、溶体化工程において素線同士が融着するため、製造性が満足しない。
　熱処理工程は、銅合金材に熱処理を行う。熱処理は、溶体化処理した銅合金の合金成分（固溶元素、析出強化元素）を加熱することにより化合物として析出させる。したがって、熱処理工程は、溶体化工程の後の工程である。また、伸線加工しやすさから、熱処理工程は、伸線工程の後の工程とするのがよい。また、伸線加工後に熱処理を行うことで、伸線加工による歪みを除去して伸びを向上させることができる。
　熱処理は、熱処理温度を３５０℃以上５５０℃以下、保持時間を３０分以上とすることで、析出物を十分に析出することができる。製造性から、保持時間は４０時間以下とすることが好ましい。熱処理の保持時間は長いほど、析出物をより多く析出できることから、導電率を向上できることがある。
　以下、本発明の実施例について説明する。
　純度９９．９９％以上の電気銅と各添加元素を含有する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、混合溶湯を作製した。得られた混合溶湯と高純度カーボン製鋳型とを用いて連続鋳造により、線径１２．５ｍｍの断面円形状の鋳造材を製造した。得られた鋳造材をφ８ｍｍまで押出加工又は圧延を行った。その後、φ０．１６５ｍｍもしくはφ０．２１５ｍｍまで伸線し、７本で撚ピッチ１４ｍｍにて撚線・圧縮後、熱処理を行った。
　作製した銅合金線の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、析出物の個数と転位密度を評価した。析出物の個数は、７００×８５０ｎｍの観察視野において、析出物の大きさが１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の析出物について計数した。析出物の大きさは、顕微鏡写真を画像処理して、析出物の面積を円に換算したときの直径とした。転位密度は、得られた銅合金線からＦＩＢ法で厚さ０．１５μｍの金属薄膜を形成し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）でこの金属薄膜を観察し、最も転位が確認できる箇所の７００×８５０ｎｍの範囲を撮影した。この写真上に、縦横１０本ずつ平行線を引き、その平行線の合計長さをＬ、平行線と転位との交点の数をＮ、試料の厚さをｔとし、転位密度ρを、計算式ρ＝２Ｎ／（Ｌ×ｔ）より算出した。また、銅合金線は、ＧＬ＝２５０ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１(金属材料引張試験方法、１９９８)に準拠して、汎用の引張試験機を用いて引張試験を実施し、引張強さ、全伸び（チャック間の移動距離／ＧＬ）、０．２％耐力を測定した。
　次に、撚線材に被覆厚０．２ｍｍでＰＶＣ絶縁を押出後、端部に端子金具を圧着し（Ｃ／Ｈ＝０．７６）、端子金具の固着力と端子固着部における耐衝撃性を評価した。端子固着力は、端子部をチャックで固定保持した状態で、電線部を引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張り、導体破断時の最大荷重を端子固着力とした。耐衝撃性は、図３に示すように、長さ５００ｍｍの被覆電線１の導体（銅合金撚線）の一端に端子金具２を圧着してなるワイヤーハーネス３の端子金具２を治具４で固定するとともに、ワイヤーハーネス３の他端に取り付けられた錘５を端子金具２の固定位置の高さまで引き上げ、錘５を自由落下させた。この落下試験により端子金具２の圧着部で被覆電線１の導体（銅合金撚線）に断線が生じない最大エネルギー（Ｊ）を耐衝撃エネルギーとした。自動車ハーネスの組み立てにおいて実用上問題ないと考えられる耐衝撃エネルギー（１．５Ｊ）を基準として、耐衝撃性に優れているか否かを判断した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　比較例の銅合金線は、０．２％耐力の引張強さに対する比が０．８７超であり、耐衝撃性に劣る。これに対し、実施例の銅合金線は、０．２％耐力の引張強さに対する比が０．８７以下であり、耐衝撃性に優れる。
　Ｆｅを０．４質量％以上１．５質量％以下含有し、Ｔｉを０．１質量％以上１．０質量％以下含有することで強度を向上させることができた。７００×８５０ｎｍの観察視野において、円相当径が１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の析出物の個数を１０個以上にすることで、０．２％耐力の引張強さに対する比を小さくしたまま、強度を向上させることができ、導体断面積０．２２ｍｍ２以下の細径電線においても、必要な端子固着力が得られた。転位密度を１０６～１０８ｃｍ－２とすることで、０．２％耐力の引張強さに対する比を小さくしたまま、強度を向上させることができた。転位密度が大きいと、伸びが低下するとともに、０．２％耐力の引張強さに対する比も大きくなり、耐衝撃性が低下した。
　以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

Claims (8)

  1. 　導体に利用される銅合金線であって、
    　０．２％耐力の引張強さに対する比が０．８７以下であることを特徴とする銅合金線。
  2. 　引張強さが４５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の銅合金線。
  3. 　全伸びが８％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の銅合金線。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の銅合金線を複数本撚り合わせてなることを特徴とする銅合金撚線。
  5. 　径方向に圧縮成形されてなることを特徴とする請求項４に記載の銅合金撚線。
  6. 　断面積が０．２２ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の銅合金撚線。
  7. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の銅合金線を含む導体の外周を絶縁被覆で覆ってなることを特徴とする被覆電線。
  8. 　請求項７に記載の被覆電線の導体に端子金具が取り付けられてなることを特徴とするワイヤーハーネス。
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