JPH08127830A

JPH08127830A - 電線導体用銅合金及び電線導体の製造方法

Info

Publication number: JPH08127830A
Application number: JP26905794A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mochizuki; 望月　　淳; Kunihiro Naoe; 邦浩直江; Shoji Mimura; 彰治味村; Kazumoto Suzuki; 和素鈴木
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1994-11-01
Filing date: 1994-11-01
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】強度及び導電率が高く、自動車用電線のより
一層の細径化及び軽量化が可能な電線導体用銅合金及び
電線導体の製造方法を提供する。【構成】Ｓｎ：０．８乃至２．０重量％、Ｐ：０．０
３乃至０．１重量％及びＺｒ：０．００８乃至０．０２
重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からな
る銅合金の鋳塊を、９０％以上の減面率で冷間加工して
線状材を得る。次に、線状材を２００〜４００℃（但
し、２００℃及び４００℃を含まず）の温度で１０〜４
００分間焼鈍する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強度及び高導電率であ
ると共に延性が優れ、細径の自動車用電線の導体材料と
して好適の電線導体用銅合金及び電線導体の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、自動車に使用される電線は電
力供給用電線と制御信号用電線とに分けられる。このう
ち、制御信号用電線においては、必要とされる許容電流
が１Ａ以下と少ないにも拘わらず、高導電率の軟銅線
（ＪＩＳ３１０２）又はこれにスズめっきを施したス
ズめっき軟銅線が使用されている。これらの軟銅線又は
スズめっき軟銅線は、機械的強度（引張強さ）が比較的
低いため、電線導体として必要な強度を確保するため
に、電気的に必要とされる線径よりも太いものが使用さ
れている。

【０００３】ところで、近年、各種車載装備の増加及び
電子化に伴って車内配線箇所が急増しており、電線によ
る車輌重量及び空間占有率の増加が無視できないように
なってきている。このため、電線の細径化及び軽量化の
要求が強くなっており、現在では断面積が０．３ｍｍ²
と細径の圧縮軟銅撚線が使用されている。この圧縮軟銅
撚線は、複数本の軟銅素線を撚り合わせて撚線とし、こ
の撚線をダイスに通して半径方向に圧縮したものであ
る。しかし、この圧縮軟銅撚線でも細径化及び軽量化が
十分でなく、自動車用電線にはより一層の細径化及び軽
量化が要求されている。

【０００４】従来、自動車用電線のより一層の細径化及
び軽量化を達成するために、電線導体として、軟銅線に
比して機械的強度が高い硬銅線の使用が検討されてい
る。また、軟銅線に比して軽量の銅被アルミニウム線の
使用も検討されている。更に、導電率は軟銅線よりも若
干劣るものの機械的強度が高いことから銅スズ合金線及
びリン青銅線等の使用も検討されている。特に、銅スズ
合金線については、自動車用電線として、断面積が０．
２ｍｍ² と細径のものが使用された例がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬銅線
は、細径にしても強度を確保できるという利点はあるも
のの、伸び（延性）が著しく小さいため、自動車用電線
として満足できるものではない。また、銅被アルミニウ
ム線は、軽量であるものの強度が低いため、必要とされ
る強度を確保するためには線径を太くする等の対策が必
要になり、その結果、細径化且つ軽量化という目的を達
成することができない。

【０００６】更に、銅スズ合金線は、断面積が０．２ｍ
ｍ² の電線導体として実用化されているが、それ以下の
断面積になると強度が不足する。更にまた、リン青銅線
は、強度的には十分であるが、導電率が２０％ＩＡＣＳ
未満と極めて低い。

【０００７】現在要求されている細径電線は、例えば、
導体断面積が０．１５〜０．２ｍｍ² 、破断荷重が９．
５ｋｇｆ以上であり、導電率が４５％ＩＡＣＳ以上のも
のである。即ち、導体断面積については、従来から信号
線として使用されている断面積が０．３ｍｍ² の圧縮軟
銅撚線よりも３０〜５０％低減することが要求されてい
る。また、破断荷重については、前記圧縮軟銅撚線の破
断荷重（８．０ｋｇｆ）と同等以上であることが要求さ
れており、９．５ｋｇｆ以上であることが好ましい。更
に、通常、信号線はヒューズマッチングを必要としない
許容電流１Ａ以下で使用されるが、電線導体の電気抵抗
が原因となるような信号劣化があってはならないため、
導電率は、少なくとも圧縮軟銅撚線の導電率の半分以
上、換言すると４５％ＩＡＣＳ以上であることが必要で
ある。

【０００８】７本の素線を撚り合わせて構成され導体断
面積が０．１５ｍｍ² の電線導体を考えた場合に、素線
に求められる特性は、以下の通りである。引張強さは、
荷重が９．５ｋｇｆ以上であり断面積が０．１５ｍｍ²
であることから、６４ｋｇｆ／ｍｍ² 以上であることが
必要である。また、導電率は、上述の如く、圧縮軟銅撚
線の半分以上、即ち４５％ＩＡＣＳ以上であることが必
要である。更に、組電線としたときの作業性及び端子圧
着性を確保するために、伸びは５％以上であることが必
要である。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、これらの特性を満足することができて、自
動車用電線のより一層の細径化及び軽量化が可能な電線
導体用銅合金及び電線導体の製造方法を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電線導体用
銅合金は、Ｓｎ；０．８乃至２．０重量％、Ｐ；０．０
３乃至０．１重量％及びＺｒ；０．００８乃至０．０２
重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からな
ることを特徴とする。

【００１１】本発明に係る電線導体の製造方法は、Ｓ
ｎ；０．８乃至２．０重量％、Ｐ；０．０３乃至０．１
重量％及びＺｒ；０．００８乃至０．０２重量％を含有
し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金の鋳
塊を９０％以上の減面率で冷間加工して線状材を得る工
程と、この線状材を焼鈍する工程とを有することを特徴
とする。

【００１２】

【作用】以下、本発明に係る銅合金における各成分の添
加理由及び組成限定理由について説明する。

【００１３】Ｓｎ（スズ）Ｓｎは銅合金の強度を向上させるという作用がある。し
かし、Ｓｎ含有量が０．８重量％未満の場合は、強度向
上効果が十分でない。一方、Ｓｎ含有量が２．０重量％
を超えると、添加量に見合う強度向上効果が得られない
だけでなく、導電率の低下を招来する。このため、Ｓｎ
含有量は０．８〜２．０重量％とする。

【００１４】Ｐ（リン）Ｐは銅合金の延性を向上させる効果がある。しかし、Ｐ
含有量が０．０３重量％未満の場合は、スズ合金に比し
て延性の特性改善効果が小さい。一方、Ｐ含有量が０．
１重量％を超えると、導電率が著しく低下する。このた
め、Ｐ含有量は０．０３〜０．１重量％とする。

【００１５】Ｚｒ（ジルコニウム）Ｚｒは銅合金の耐熱性を向上させるという作用がある。
Ｚｒ含有量が０．００８重量％未満の場合は、耐熱性を
十分に向上させることができない。一方、Ｚｒ含有量が
０．０２重量％を超えると、延性の向上に対し障害にな
ることがあり、また鋳造が困難になる等の不都合が発生
する。このため、Ｚｒ含有量は０．００８〜０．０２重
量％とする。

【００１６】本実施例方法においては、上述の組成の銅
合金の鋳塊を９９％以上の減面率で冷間加工する。この
冷間加工時の減面率が９９％未満の場合は、加工硬化に
よる強度の上昇が不十分で、期待される引張強さを得る
ことができない。

【００１７】その後、この線状材を例えば２００〜４０
０℃（但し、２００℃及び４００℃を含まず）温度で１
０〜４００分間焼鈍し、その引張強さ及び延性（伸び）
を所望の範囲に調整する。焼鈍時の温度が２００℃以下
の場合は延性が十分でなく、４００℃以上の場合は引張
強さが低下する。また、焼鈍時間が１０分間未満では延
性回復効果が小さく、４００分間以上の場合は特性改善
に寄与するものがないだけでなく、強度の低下を招来す
る。このため、焼鈍条件は、温度が２００〜４００℃
（但し、２００℃及び４００℃を含まず）、焼鈍時間が
１０〜４００分間とすることが好ましい。焼鈍温度のよ
り好ましい範囲は２５０〜３００℃であり、焼鈍時間の
より好ましい範囲は３０乃至３００分間である。

【００１８】なお、このようにして焼鈍した線材を複数
本撚り合わせて電線導体とする場合に、減面率を２３％
を限度として円形圧縮を行い撚線の空隙を少なくするこ
とにより、より一層細径化され、真円性が良好の導体を
得ることができる。この場合に、減面率が２３％を超え
ると、長手方向への変形が必要となり、加工性が著しく
低下する。このため、減面率は２３％以下とすることが
好ましい。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。

【００２０】先ず、無酸素銅に下記表１に示す量のＳ
ｎ、Ｐ及びＺｒを加え、これらを誘導加熱炉によって溶
解した後、直径が８ｍｍの棒状の鋳塊を連続的に鋳造し
た。なお、溶解及び鋳造はアルゴンガス雰囲気下におい
て行った。

【００２１】次に、この棒状の鋳塊をスウェージング及
びダイス引きにより冷間加工し、直径が０．１６１ｍｍ
まで伸線（減面率９９．９６％）した。その後、表１に
併せて示す条件で焼鈍した。

【００２２】このようにして得た線材について、強度、
伸び、導電性及び鋳造性を評価した。但し、強度及び伸
びは引張試験により調べた。また、導電性については、
導電率（％ＩＡＣＳ）を測定することにより評価した。
更に鋳造性については、鋳造時の棒状鋳塊の表面の状態
により評価した。

【００２３】更にまた、従来例１，２として、夫々軟銅
線及び硬銅線を用意した。そして、これらの従来例１，
２についても、実施例及び比較例と同様に焼鈍を行い、
強度、伸び及び導電率を測定した。これらの結果を、表
２にまとめて示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】この表２から明らかなように、実施例１〜
７はいずれも鋳造性が良好であると共に、強度、伸び及
び導電率も良好であった。一方、Ｓｎ含有量が少ない比
較例１は、伸び及び導電率は良好であるものの、強度が
低いものであった。また、Ｓｎ含有量が多い比較例２
は、強度は高いものの、伸び及び導電率がいずれも低い
ものであった。

【００２７】Ｐ含有量が少ない比較例３は、延性が４．
３％と低く、満足できるものではなかった。また、Ｐ含
有量が多い比較例４は、強度及び伸びは十分であるもの
の、導電率が低いものであった。

【００２８】Ｚｒ含有量が少ない比較例５は、焼鈍が過
剰になり、強度が低下した。更に、Ｚｒ含有量が多い比
較例６は、鋳造性が悪くなり、微小クラックが発生し
た。

【００２９】また、軟銅線である従来例１は強度が２
１．１ｋｇｆ／ｍｍ² と低く、硬銅線である従来例２は
伸びが１％と低いものであった。

【００３０】次に、実施例７と同一組成の銅合金を実施
例７と同一条件で線状に加工した後、下記表３に示す条
件で焼鈍を行った。そして、これらの線材の引張強さ及
び伸びを調べた。その結果を、下記表３にまとめて示し
た。但し、表３中の上側の数値は引張強さ（ｋｇｆ／ｍ
ｍ² ）であり、下側の数値は伸び（％）である。

【００３１】

【表３】

【００３２】この表３から明らかなように、焼鈍温度が
２００℃と低い場合及び４００℃と高い場合は、焼鈍時
間を調整しても引張強さが６４ｋｇｆ／ｍｍ²、伸びが
５％以上という細径電線の素線に求められている条件を
満足することができず、また、焼鈍時間が１０分間未満
の場合及び４００分間を越える場合も、焼鈍温度を調整
しても前記条件を満足することができなかった。

【００３３】なお、本発明に係る銅合金は、その適用範
囲が自動車用電線の導体に限定されるものではないこと
は勿論であり、種々の装置に使用される電線の導体とし
て適用できる。

【００３４】次に、減面率を種々変更した実施例及び比
較例について説明する。下記表４は銅合金の鋳塊を冷間
加工して線状材を得るときの減面率と、得られた線状材
の引張強さとの関係を示す。焼鈍条件はいずれも２７０
℃に１時間加熱したものである。

【００３５】

【表４】

【００３６】この表４に示すように、本願請求項２に規
定したように、減面率を９９％以上とした場合には、十
分に高い引張り強さが得られている。

【００３７】次に、請求項４に記載のように、焼鈍後の
線状材を複数本撚合わせて所定の減面率で圧縮加工する
ことにより、撚線を製造する場合の実施例及び比較例を
示す。下記表５は撚線の構成と、減面率と、真円性との
関係を示す。

【００３８】

【表５】

【００３９】但し、表５において、構成欄には、素線の
径と、その本数とを記載した。即ち、０．２６／７とい
う場合は、素線の直径が０．２６ｍｍであり、この素線
を７本撚合わせたものである。また、断面積は、外径か
ら求めた断面積である。

【００４０】この表５に示すように、減面率が２３％以
下の場合には、素線の崩れが生じることなく、真円性が
高い撚線を得ることができた。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電線導
体用銅合金は、所定量のＳｎ、Ｐ及びＺｒを含有し残部
がＣｕ及び不可避的不純物からなるから、強度及び導電
率が高く、細径の自動車用電線の導体材料として極めて
好適である。

【００４２】また、本発明方法によれば、前記銅合金を
所定の減面率で冷間加工した後、所定の条件で焼鈍する
から、強度及び導電率が高く、伸びが大きい電線導体を
得ることができる。また、撚線を所定の条件で圧縮する
ことにより、真円度が高い撚線を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木和素東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｎ；０．８乃至２．０重量％、Ｐ；
０．０３乃至０．１重量％及びＺｒ；０．００８乃至
０．０２重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純
物からなることを特徴とする電線導体用銅合金。
【請求項２】Ｓｎ；０．８乃至２．０重量％、Ｐ；
０．０３乃至０．１重量％及びＺｒ；０．００８乃至
０．０２重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純
物からなる銅合金の鋳塊を９９％以上の減面率で冷間加
工して線状材を得る工程と、この線状材を焼鈍する工程
とを有することを特徴とする電線導体の製造方法。
【請求項３】前記焼鈍時の温度は２００℃を超え、４
００℃未満であり、前記焼鈍時間は１０乃至４００分間
であることを特徴とする請求項２に記載の電線導体の製
造方法。
【請求項４】前記焼鈍後の前記線状材を複数本撚り合
わせて、２３％以下の減面率で圧縮することを特徴とす
る請求項２又は３に記載の電線導体の製造方法。