特許 5773015 銅合金線

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5773015

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月2日

(54)【発明の名称】銅合金線

(51)【国際特許分類】

   C22C 9/06 20060101AFI20150813BHJP

   C22C 9/02 20060101ALI20150813BHJP

   H01B 1/02 20060101ALI20150813BHJP

   H01B 5/02 20060101ALI20150813BHJP

   C22C 9/00 20060101ALI20150813BHJP

   C22C 9/04 20060101ALI20150813BHJP

   B22D 11/00 20060101ALI20150813BHJP

   B22D 11/06 20060101ALI20150813BHJP

   C22F 1/08 20060101ALN20150813BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20150813BHJP

【ＦＩ】

   C22C9/06

   C22C9/02

   H01B1/02 A

   H01B5/02 Z

   C22C9/00

   C22C9/04

   B22D11/00 F

   B22D11/06 320A

   !C22F1/08 C

   !C22F1/00 625

   !C22F1/00 661A

   !C22F1/00 630A

   !C22F1/00 681

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 685Z

   !C22F1/00 602

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 691C

   !C22F1/00 660Z

【請求項の数】4

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-68368(P2014-68368)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-4126(P2015-4126A)

(43)【公開日】2015年1月8日

【審査請求日】2014年9月8日

(31)【優先権主張番号】特願2013-110079(P2013-110079)

(32)【優先日】2013年5月24日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】積川 靖弘

(72)【発明者】

【氏名】坂本 敏夫

【審査官】 川村 裕二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０２５１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２５１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２５１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１０７５８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中本斉 他，連続鋳造圧延法による高性能銅合金線の開発，銅と銅合金，２０１２年，Vol.51, No.1，p.306-310

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ９／００−９／１０

Ｃ２２Ｆ １／００

Ｃ２２Ｆ １／０８

Ｂ２２Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなり、連続鋳造圧延法、又は、連続鋳造法によって製造された連続鋳造線材を冷間加工することによって製造される銅合金線であって、
Ｃｏ；０．２０ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐ；０．０９５ｍａｓｓ％超え０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ；０．０１ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、を含み、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが、１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内とされていることを特徴とする銅合金線。

【請求項2】

さらに、Ｎｉ；０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ；０．００５ｍａｓｓ％以上０．０７ｍａｓｓ％以下のいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の銅合金線。

【請求項3】

さらに、Ｚｎ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、Ａｇ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ；０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、のいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の銅合金線。

【請求項4】

原子比で（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎが、３．５≦（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎ≦８．５の範囲内とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の銅合金線。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、自動車や機器の配線、トロリ線、ロボット用ワイヤ及び航空機用ワイヤ等に使用されるＣｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなる銅合金線に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１、２に示すように、自動車配線用及び機器配線用の電線として、銅線を複数本撚り合わせてなる電線導体に、絶縁被膜を被覆したものが提供されている。また、配線等を効率的に行うために、これらの電線を複数本束ねたワイヤーハーネスが提供されている。
近年、環境保護の観点から、自動車から排出される二酸化炭素量を低減するために、自動車車体の軽量化が強く求められている。一方、自動車のエレクトロニクス化が進み、さらに、ハイブリッド車や電気自動車の開発も進んでおり、自動車に用いられる電気系統の部品数は加速的に増加している。これにより、これらの部品をつなぐワイヤーハーネスの使用量が、今後、さらに増加する見込みであり、このワイヤーハーネスの軽量化が求められている。
ここで、ワイヤーハーネスを軽量化する手段として、電線及び銅線の細径化が図られている。また、電線導体及び銅線の細径化によって、ワイヤーハーネスの軽量化とともに小型化も図られることになり、配線スペースを有効活用できるといったメリットもある。

【0003】

また、電車等に使用される鉄道用のトロリ線においては、上述のようにパンタグラフ等の集電装置と摺接され、給電される構成とされていることから、一定の強度、耐摩耗性、導電率、耐熱性等を確保する必要がある。
近年、電車の走行速度の高速化が図られているが、新幹線等の高速鉄道においては、電車の走行速度が、トロリ線等の架線に発生した波の伝播速度よりも速くなると、パンタグラフ等の集電装置とトロリ線との接触が不安定となって、安定して給電を行うことができなくなるおそれがある。
ここで、トロリ線の架線張力を高くすることによって、トロリ線における波の伝播速度を高速化することが可能となるため、従来よりもさらに高強度のトロリ線が求められている。

【0004】

上述のような要求特性を満足する高い強度と高い導電率とを備えた銅合金線として、例えば特許文献１−３に示すように、Ｃｏ、Ｐ及びＳｎを含有する銅合金線が提案されている。これらの銅合金線は、Ｃｏ及びＰの化合物を銅の母相中に析出させることによって、導電率を確保したまま、強度の向上を図ることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２１２１６４号公報

【特許文献2】再公表ＷＯ２００９／１０７５８６号公報

【特許文献3】再公表ＷＯ２００９／１１９２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述のＣｏ、Ｐ及びＳｎを含有する銅合金線を製造する場合には、ビレットと呼ばれる断面積の大きな鋳塊を製出し、このビレットを再加熱して熱間押出し、その後、さらに伸線加工等を行う方法が実施されている。しかしながら、断面積の大きな鋳塊を製出した後に熱間押出を行って銅合金を製造する場合、鋳塊のサイズによって得られる銅合金の長さが制限されることになり、長尺の銅合金線を得ることができなかった。また、生産効率が悪いといった問題があった。

【0007】

そこで、例えばベルトホイール式の連続鋳造機等を用いた連続鋳造圧延法によって銅合金線を製造する方法が提案されている。この場合、鋳造と圧延とを連続で実施するために、生産効率が高く、長尺の銅合金線を得ることが可能となる。
また、上方連続鋳造機、横型連続鋳造機及びホットトップ連続鋳造機により連続鋳造線材を製造し、この連続鋳造線材を冷間加工することによって銅合金線を製造する方法も提案されている。

【0008】

しかしながら、ベルトホイール式の連続鋳造機等を用いた連続鋳造圧延法によって製造された銅合金線、及び、連続鋳造線材を冷間加工することによって製造された銅合金線は、ビレットを熱間押出する熱間押出工程を含む製造方法によって製造された銅合金線に比べて、強度が低くなる傾向にあった。このため、強度を確保するためには、熱間押出工程を含む製造方法によって製造する必要があり、高強度の銅合金線を効率良く生産することができなかった。

【0009】

本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなり、連続鋳造圧延法、又は、連続鋳造法によって製造された連続鋳造線材を冷間加工することによって製造されても十分な強度を確保することができる銅合金線を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、連続鋳造圧延法で製造された銅合金線は、熱間押出工程を含む製造方法によって製造された銅合金線に比べて、Ｃｏ，Ｐの偏析が大きいことが判明した。これは、熱間押出の場合には、鋳塊を高温まで加熱して保持することができ、Ｃｏ、Ｐの偏析を解消することができるが、連続鋳造圧延法では、得られた鋳塊がそのまま圧延されるため、鋳造時の偏析を十分に解消できないためと推測される。このように、連続鋳造圧延法によって製造された銅合金線は、Ｃｏ，Ｐの偏析が大きいために、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数が不足し、強度が低下するとの知見を得た。このような問題は、連続鋳造線材を冷間加工することによって製造された銅合金線においても同様である。

【0011】

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、本発明の銅合金線は、Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなり、連続鋳造圧延法、又は、連続鋳造法によって製造された連続鋳造線材を冷間加工することによって製造される銅合金線であって、
Ｃｏ；０．２０ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐ；０．０９５ｍａｓｓ％超え０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ；０．０１ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、を含み、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有し、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが、１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内とされていることを特徴としている。

【0012】

上述の構成の銅合金線においては、Ｃｏ；０．２０ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐ；０．０９５ｍａｓｓ％超え０．１５ｍａｓｓ％以下と、Ｃｏ、Ｐを比較的多く含んでいるので、連続鋳造圧延法、又は、連続鋳造法によって製造された連続鋳造線材を冷間加工することによってＣｏ、Ｐの偏析が大きくなった場合であっても、Ｃｏ及びＰの化合物を十分に析出させることができ、強度の向上を図ることが可能となる。よって、Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなる強度の高い銅合金線を、例えば連続鋳造圧延法又は連続鋳造法によって製造された連続鋳造線材を冷間加工することによって効率よく製造することが可能となる。

【0013】

ここで、本発明の銅合金線においては、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが、１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが、Ｃｏ／Ｐ≧１．２とされているので、Ｃｏ量が十分に確保され、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数を確保できる。また、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが、Ｃｏ／Ｐ≦１．７とされているので、Ｐ量が十分に確保され、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数を確保できる。なお、析出物を構成するＣｏ及びＰの化合物がＣｏ_２Ｐとすると、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐは２となるが、Ｃｏ、Ｐの偏析が大きい場合には、理論量よりもＰを多く含むことで、Ｃｏ及びＰの化合物（Ｃｏ_２Ｐ）からなる析出物の個数を確保することが可能となるのである。

【0014】

また、本発明の銅合金線においては、さらに、Ｎｉ；０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ；０．００５ｍａｓｓ％以上０．０７ｍａｓｓ％以下のいずれか１種以上を含むことが好ましい。
この場合、Ｎｉ，Ｆｅによって、Ｃｏ及びＰの化合物を微細化することができ、さらなる強度の向上を図ることができる。

【0015】

また、本発明の銅合金線においては、さらに、Ｚｎ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、Ａｇ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ；０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、のいずれか１種以上を含むことが好ましい。
この場合、銅材料のリサイクル過程で混入するＳを、Ｚｎ、Ａｇ、Ｚｒによって無害化することができ、中間温度脆性を防止し、銅合金線の強度及び延性を向上させることができる。

【0016】

さらに、本発明の銅合金線においては、原子比で（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎが、３．５≦（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎ≦８．５の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、（Ｃｏ＋Ｐ）とＳｎの原子比を上述の範囲に制御することにより、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物による析出強化と、Ｓｎの固溶による固溶強化とをバランスさせることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなり、連続鋳造圧延法、又は、連続鋳造法によって製造された連続鋳造線材を冷間加工することによって製造されても十分な強度を確保することができる銅合金線を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態である銅合金線を製造する製造方法を示すフロー図である。

【図2】図１に示す製造方法において用いられる連続鋳造圧延設備の概略説明図である。

【図3】従来例におけるＣｏ、Ｐの線分析結果を示す図である。

【図4】本発明例１におけるＣｏ、Ｐの線分析結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明の実施形態に係る銅合金線について添付した図面を参照して説明する。
本実施形態である銅合金線は、Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなり、連続鋳造圧延法、又は、連続鋳造法によって製造された連続鋳造線材を冷間加工することによって製造される銅合金線であって、Ｃｏ；０．２０ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐ；０．０９５ｍａｓｓ％超え０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ；０．０１ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、を含み、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する。また、本実施形態では、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが、１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内とされている。さらに、本実施形態では、原子比で、（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎが、３．５≦（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎ≦８．５の範囲内とされている。

【0020】

なお、この銅合金線においては、さらにＮｉ；０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ；０．００５ｍａｓｓ％以上０．０７ｍａｓｓ％以下のいずれか１種以上を含んでいてもよい。
また、さらにＺｎ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、Ａｇ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ；０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、のいずれか１種以上を含んでいてもよい。
以下に、各元素の含有量を上述の範囲内に設定した理由について説明する。

【0021】

（Ｃｏ）
Ｃｏは、Ｐとともに、銅の母相中に分散する析出物を形成する元素である。
ここで、Ｃｏの含有量が０．２０ｍａｓｓ％未満の場合には、析出物の個数が不足し、強度を充分に向上させることができないおそれがある。一方、Ｃｏの含有量が０．３５ｍａｓｓ％を超える場合には、強度の向上に寄与しない元素が多く存在し、導電率の低下等を招くおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｃｏの含有量を０．２０ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。

【0022】

（Ｐ）
Ｐは、Ｃｏとともに、銅の母相中に分散する析出物を形成する元素である。
連続鋳造圧延方法によって製造した場合には、ＣｏとＰの偏析が大きいため、Ｐ量を多くしないと、Ｃｏ及びＰの化合物の個数が不足するおそれがある。そのため、Ｐの含有量が０．０９５ｍａｓｓ％以下の場合には、析出物の個数が不足し、強度を充分に向上させることができないおそれがある。一方、Ｐの含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超える場合には、導電率の低下等を招くおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｐの含有量を０．０９５ｍａｓｓ％超え０．１５ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。

【0023】

（ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐ）
ＣｏとＰは、上述のようにＣｏ及びＰの化合物からなる析出物を形成する。ここで、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが１．２未満の場合には、Ｃｏ量が不足してＣｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数を十分に確保することができないおそれがある。一方、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが１．７を超える場合には、Ｐ量が不足してＣｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数を十分に確保することができないおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐを１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内に設定している。
なお、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物をとしてはＣｏ_２Ｐが挙げられる。本実施形態では、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐを、１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内に設定しており、Ｃｏ_２Ｐの理論上の原子比Ｃｏ／Ｐ＝２よりも多くのＰを含むように構成している。ＣｏとＰの偏析が大きい場合には、Ｐを過剰に含むことによって、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数を確保することが可能となるのである。

【0024】

（Ｓｎ）
Ｓｎは、銅の母相中に固溶することによって強度を向上させる作用を有する元素である。また、ＣｏとＰとを主成分とする析出物の析出を促進させる効果や、耐熱性、耐食性を向上させる作用も有する。
ここで、Ｓｎの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合には、上述した作用効果を確実に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｓｎの含有量が０．５ｍａｓｓ％を超える場合には、導電率を確保できなくなるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｓｎの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。さらに望ましくは０．０３ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％の範囲内が良い。

【0025】

（原子比（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎ）
Ｃｏ、Ｐは、上述のようにＣｏ及びＰの化合物からなる析出物を形成して析出強化に寄与することになる。一方、Ｓｎは、母相中に固溶することにより固溶強化に寄与することになる。よって、（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎを制御することにより、析出強化と固溶強化とをバランスさせることが可能となる。
ここで、（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎが３．５未満の場合には、Ｓｎによる固溶強化が中心となってしまい、強度向上を図ろうとすると導電率が低下するため、高い導電率が要求される用途においては強度向上に限界がある。一方、（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎが８．５を超える場合には、Ｃｏ、Ｐの化合物による析出強化が中心となり、化合物の析出状態（析出物粒子サイズ、析出均一性）の観点から強度向上の効果が飽和する。また、高温環境下で使用した場合に、強度等が変化してしまうおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎを３．５≦（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎ≦８．５の範囲内に設定している。

【0026】

（Ｎｉ及びＦｅ）
Ｎｉ及びＦｅは、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物を微細化する作用効果を有する元素である。
ここで、Ｎｉの含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満の場合あるいはＦｅの含有量が０．００５ｍａｓｓ％未満の場合には、上述した作用効果を確実に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｎｉの含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超える場合あるいはＦｅの含有量が０．０７ｍａｓｓ％を超える場合には、導電率を確保できなくなるおそれがある。
以上のことから、Ｎｉを含有する場合には、Ｎｉの含有量を０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下の範囲内に、Ｆｅを含有する場合には、Ｆｅの含有量を０．００５ｍａｓｓ％以上０．０７ｍａｓｓ％以下の範囲内とすることが好ましい。

【0027】

（Ｚｎ，Ａｇ，Ｚｒ）
Ｚｎ，Ａｇ，Ｚｒといった元素は、Ｓと化合物を生成し、銅の母相中へのＳの固溶を抑制する作用効果を有する元素である。
ここで、Ｚｎ，Ａｇ，Ｚｒといった元素の含有量がそれぞれ上述の下限値未満の場合には、銅の母相中へのＳの固溶を抑制する作用効果を十分に奏功せしめることができない。一方、Ｚｎ，Ａｇ，Ｚｒといった元素の含有量がそれぞれ上述の上限値を超える場合には、導電率を確保できなくなるおそれがある。
以上のことから、Ｚｎ，Ａｇ，Ｚｒといった元素を含有する場合には、それぞれ上述の範囲内とすることが好ましい。

【0028】

次に、上述の銅合金線の製造方法について説明する。図１に本発明の実施形態である銅合金線の製造方法のフロー図を示す。
まず、上記の組成の銅合金からなる銅荒引線５０を連続鋳造圧延法によって連続的に製出する（連続鋳造圧延工程Ｓ０１）。この連続鋳造圧延工程Ｓ０１においては、例えば図２に示す連続鋳造圧延設備が用いられる。

【0029】

図２に示す連続鋳造圧延設備は、溶解炉Ａと、保持炉Ｂと、鋳造樋Ｃと、ベルトホイール式連続鋳造機Ｄと、連続圧延装置Ｅと、コイラーＦとを有している。

【0030】

溶解炉Ａとして、本実施形態では、円筒形の炉本体を有するシャフト炉を用いている。
炉本体の下部には円周方向に複数のバーナ（図示なし）が上下方向に多段状に配備されている。そして、炉本体の上部から原料である電気銅が装入され、前記バーナの燃焼によって溶解され、銅溶湯が連続的に製出される。

【0031】

保持炉Ｂは、溶解炉Ａでつくられた銅溶湯を、所定の温度で保持したままで一旦貯留し、一定量の銅溶湯を鋳造樋Ｃに送るためのものである。

【0032】

鋳造樋Ｃは、保持炉Ｂから送られた銅溶湯を、ベルトホイール式連続鋳造機Ｄの上方に配置されたタンディッシュ１１にまで移送するものである。この鋳造樋Ｃは、例えばＡｒ等の不活性ガス又は還元性ガスでシールされている。なお、この鋳造樋Ｃには、不活性ガスによって銅溶湯を攪拌して溶湯中の酸素等を除去する脱ガス手段（図示なし）が設けられている。

【0033】

タンディッシュ１１は、ベルトホイール式連続鋳造機Ｄに銅溶湯を連続的に供給するために設けられた貯留槽である。このタンディッシュ１１の銅溶湯の流れ方向終端側には、注湯ノズル１２が配置されており、この注湯ノズル１２を介してタンディッシュ１１内の銅溶湯がベルトホイール式連続鋳造機Ｄへと供給される構成とされている。

【0034】

ここで、本実施形態では、鋳造樋Ｃ及びタンディッシュ１１に合金元素添加手段（図示なし）が設けられており、銅溶湯中に、上述の元素（Ｃｏ，Ｐ、Ｓｎ等）が添加される構成とされている。

【0035】

ベルトホイール式連続鋳造機Ｄは、外周面に溝が形成された鋳造輪１３と、この鋳造輪１３の外周面の一部に接触するように周回移動される無端ベルト１４とを有している。このベルトホイール式連続鋳造機Ｄにおいては、前記溝と無端ベルト１４との間に形成された空間に注湯ノズル１２を介して銅溶湯が注入され、この銅溶湯を冷却・固化することで、棒状の鋳塊２１を連続的に鋳造するものである。

【0036】

このベルトホイール式連続鋳造機Ｄの下流側には、連続圧延装置Ｅが連結されている。
この連続圧延装置Ｅは、ベルトホイール式連続鋳造機Ｄから製出された鋳塊２１を連続的に圧延して、所定の外径の銅荒引線５０を製出するものである。
この連続圧延装置Ｅから製出された銅荒引線５０は、洗浄冷却装置１５及び探傷器１６を介してコイラーＦに巻き取られる。
ここで、上述の連続鋳造圧延設備によって製出される銅荒引線５０の外径は、例えば８ｍｍ以上４０ｍｍ以下とされており、本実施形態では２５ｍｍとされている。

【0037】

次に、図１に示すように連続鋳造圧延工程Ｓ０１によって製出された銅荒引線５０に対して、冷間加工を実施する（１次冷間加工工程Ｓ０２）。この１次冷間加工工程Ｓ０２においては、複数段の加工が実施され、外径１．０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内の銅線材とする。本実施形態では、外径１８ｍｍの銅線材とされている。

【0038】

次に、１次冷間加工工程Ｓ０２後の銅線材に対して時効熱処理を実施する（時効熱処理工程Ｓ０３）。この時効熱処理工程Ｓ０３によって、ＣｏとＰとを主成分とする化合物からなる析出物を析出させる。
ここで、時効熱処理工程Ｓ０３では、熱処理温度が２００℃以上７００℃以下、保持時間が１時間以上３０時間以下の条件で実施される。

【0039】

次に、時効熱処理工程Ｓ０３後の銅線材に対して、冷間加工を実施し、所定の断面形状の銅合金線とする（２次冷間加工工程Ｓ０４）。
この２次冷間加工工程Ｓ０４においては、複数段の加工が実施され、外径０．０１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内の銅合金線とする。本実施形態の銅合金線は、外径１２ｍｍとされている。
上述の工程により、本実施形態である銅合金線が製造されることになる。

【0040】

以上のような構成とされた本実施形態である銅合金線によれば、Ｃｏ；０．２０ｍａｓｓ％以上０．３５ｍａｓｓ％以下、Ｐ；０．０９５ｍａｓｓ％超え０．１５ｍａｓｓ％以下と、Ｃｏ、Ｐを比較的多く含んでいるので、図２に示す連続鋳造圧延装置を用いて製造してＣｏ、Ｐの偏析が大きくなった場合であっても、Ｃｏ及びＰの化合物（Ｃｏ_２Ｐ）を十分に析出させることができ、強度の向上を図ることができる。よって、Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなる強度の高い銅合金線を、連続鋳造圧延法によって効率よく製造することが可能となる。

【0041】

また、本実施形態においては、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐを、１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内としているので、Ｃｏ量及びＰ量がそれぞれ確保され、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数を確保することができ、強度の向上を図ることができる。特に、本実施形態では、Ｃｏ_２Ｐの理論上の原子比Ｃｏ／Ｐ＝２よりも多くのＰを含むように構成しているので、ＣｏとＰの偏析が大きい場合であっても、Ｃｏ及びＰの化合物からなる析出物の個数を確保することができ、強度を確実に向上させることができる。

【0042】

さらに、本実施形態においては、原子比で、（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎが、３．５≦（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎ≦８．５の範囲内とされているので、Ｃｏ，Ｐの化合物による析出強化とＳｎによる固溶強化とをバランスさせることが可能となる。これにより、強度及び導電率をともに高くでき、かつ、高温環境下において使用した場合であっても、強度、導電率等の特性を安定させることができる。

【0043】

また、本実施形態において、さらにＮｉ；０．０１ｍａｓｓ％以上０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ；０．００５ｍａｓｓ％以上０．０７ｍａｓｓ％以下のいずれか１種以上を含む場合には、Ｎｉ，Ｆｅによって、Ｃｏ及びＰの化合物を微細化することができ、さらなる強度の向上を図ることができる。
また、本実施形態において、さらにＺｎ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下、Ａｇ；０．００２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ；０．００１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％以下、のいずれか１種以上を含む場合には、銅材料のリサイクル過程で混入するＳを、Ｚｎ、Ａｇ、Ｚｒによって無害化することができ、中間温度脆性を防止し、銅合金線の強度及び延性を向上させることができる。

【0044】

以上、本発明の実施形態である銅合金線について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、銅合金線の製造方法の一例として、図２に示すベルトホイール式連続鋳造機を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、ツインベルト式の連続鋳造圧延機等を用いてもよい。
さらに、上方連続鋳造機、横型連続鋳造機及びホットトップ連続鋳造機により連続鋳造線材を製造し、この連続鋳造線材を冷間加工することによって銅合金線を製造してもよい。

【0045】

また、本実施形態では、図１のフロー図に示す製造方法で製造するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば、２次冷間加工工程後に最終熱処理工程を実施してもよい。また、２次冷間加工工程を省略してもよい。

【実施例】

【0046】

以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。

【0047】

＜実施例１＞
（本発明例１−１３及び比較例１−６）
ベルトホイール式連続鋳造機を備えた連続鋳造圧延設備を用いて、表１に示す組成の銅合金からなる銅荒引線（外径２５ｍｍ）を製出した。この銅荒引線に対して、１次冷間加工を実施して外径１８ｍｍとした後に、表２記載の条件で時効熱処理を施した。その後、２次冷間加工を実施して外径１２ｍｍとした。

【0048】

（従来例）
表１に示す組成の銅合金からなる外径２４０ｍｍのビレットを準備し、９５０℃に再加熱して熱間押出を実施した。得られた押出材を１次冷間加工して外径１８ｍｍとした後に、表２記載の条件で時効熱処理を施した。その後、２次冷間加工を実施して外径１２ｍｍとした。

【0049】

上述のようにして得られた銅合金線の引張強度及び導電率を以下のように評価した。
引張強度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠し、島津製作所製ＡＧ−１００ｋＮＸを用いて引張試験を実施し、引張強度を測定した。結果を表２に示す。
導電率は、ＪＩＳ Ｈ ０５０５に準拠して、ダブルブリッジ法によって測定した。
評価結果を表２に示す。

【0050】

また、従来例において、熱間押出によって得られた熱間押出材の断面中央部から５ｍｍ×５ｍｍの観察用試料を採取し、ＥＰＭＡ分析によって、ＣｏとＰの線分析を実施した。その結果を図３に示す。
さらに、本発明例１において、連続鋳造圧延工程における中間圧延材の断面中央部から５ｍｍ×５ｍｍの観察用試料を採取し、ＥＰＭＡ分析によって、ＣｏとＰの線分析を実施した。その結果を図４に示す。

【0051】

【表1】

【0052】

【表2】

【0053】

Ｃｏ、Ｐの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例１，３においては、引張強度が不十分であった。Ｃｏ及びＰの析出物が十分に分散していないためと推測される。
Ｃｏ、Ｐの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例２，４においては、導電率が低かった。
Ｓｎの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例５においては、引張強度が不十分であった。Ｓｎの固溶硬化が不十分であったためと推測される。
Ｓｎの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例６においては、導電率が低かった。

【0054】

これに対して、Ｃｏ、Ｐ、Ｓｎの含有量が本発明の範囲とされた本発明例１−１３においては、引張強度が高く、導電率が十分に確保されていた。
特に、本発明例１においては、熱間押出工程を含む製造方法で製造された従来例と同等の強度を有していた。なお、図３及び図４から、従来例では、Ｃｏ，Ｐの偏析が解消されているのに対して、本発明例１では、Ｃｏ，Ｐの偏析が解消されていない。本発明例１では、偏析が解消されていなくても十分な強度が得られていることが確認された。

【0055】

また、ＣｏとＰの原子比Ｃｏ／Ｐが、１．２≦Ｃｏ／Ｐ≦１．７の範囲内とされた本発明例１−３は、本発明例４，５よりも強度がさらに向上していることが確認される。
さらに、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｒを含む本発明例６−９においては、これらの元素を含有していないものに比べて強度がさらに向上していることが確認される。
また、Ｓｎの含有量が多い本発明例１０−１３においては、導電率が若干低いものの強度が大幅に向上している。

【0056】

以上のことから、本発明によれば、Ｃｏ，Ｐ及びＳｎを含有する析出強化型銅合金からなる銅合金線を連続鋳造圧延法によって製造した場合であっても、熱間押出工程を含む製造方法で製造された銅合金線と同様の強度を得られることが確認された。

【0057】

＜実施例２＞
（本発明例２１−２８）
上方連続鋳造機を用いて、表３に示す組成の銅合金からなる連続鋳造線材（外径２５ｍｍ）を製出した。この連続鋳造線材に対して、１次冷間加工を実施して外径１８ｍｍとした後に、５００℃×４時間の条件で時効熱処理を施した。その後、２次冷間加工を実施して外径１２ｍｍとした。

【0058】

（本発明例３１−３８）
横型連続鋳造機を用いて、表３に示す組成の銅合金からなる連続鋳造線材（外径２５ｍｍ）を製出した。この連続鋳造線材に対して、１次冷間加工を実施して外径１８ｍｍとした後に、５００℃×４時間の条件で時効熱処理を施した。その後、２次冷間加工を実施して外径１２ｍｍとした。

【0059】

（本発明例４１−４８）
ホットトップ連続鋳造機を用いて、表３に示す組成の銅合金からなる連続鋳造線材（外径２５ｍｍ）を製出した。この連続鋳造線材に対して、１次冷間加工を実施して外径１８ｍｍとした後に、５００℃×４時間の条件で時効熱処理を施した。その後、２次冷間加工を実施して外径１２ｍｍとした。

【0060】

上述のようにして得られた銅合金線の引張強度及び導電率を、実施例１と同様の条件で評価した。評価結果を表３に示す。

【0061】

【表3】

【0062】

表３に示すように、上方連続鋳造機、横型連続鋳造機及びホットトップ連続鋳造機を用いて連続鋳造線材を製出し、この連続鋳造線材に対して熱間加工することなく、冷間加工することによって製造した銅合金線材においても、引張強度が高く、導電率が十分に確保されることが確認された。

【0063】

＜実施例３＞
（本発明例５１−６４）
次に、例えばワイヤーハーネスのように強度と導電率との高いバランスが要求される用途向けとして、表４に示すように、（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎを制御した銅合金線を評価した。

【0064】

本発明例５１−５５は、実施例１の本発明例１−１３と同様に、ベルトホイール式連続鋳造機を備えた連続鋳造圧延設備を用いて銅荒引線（外径２５ｍｍ）を製出し、１次冷間加工、熱処理、２次冷間加工を行うことにより、表４に示す組成の銅合金線（外径１２ｍｍ）を得た。

【0065】

本発明例５６−５８は、実施例２の本発明例２１−２８と同様に、上方連続鋳造機を用いて、表４に示す組成の銅合金からなる連続鋳造線材（外径２５ｍｍ）を製出し、１次冷間加工、熱処理、２次冷間加工を行うことにより、表４に示す組成の銅合金線（外径１２ｍｍ）を得た。

【0066】

本発明例５９−６１は、実施例２の本発明例３１−３８と同様に、横型連続鋳造機を用いて、表４に示す組成の銅合金からなる連続鋳造線材（外径２５ｍｍ）を製出し、１次冷間加工、熱処理、２次冷間加工を行うことにより、表４に示す組成の銅合金線（外径１２ｍｍ）を得た。

【0067】

本発明例６２−６４は、実施例２の本発明例４１−４８と同様に、ホットトップ連続鋳造機を用いて、表４に示す組成の銅合金からなる連続鋳造線材（外径２５ｍｍ）を製出し、１次冷間加工、熱処理、２次冷間加工を行うことにより、表４に示す組成の銅合金線（外径１２ｍｍ）を得た。

【0068】

【表4】

【0069】

（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎを３．５≦（Ｃｏ＋Ｐ）／Ｓｎ≦８．５の範囲内とした本発明例５１−６４においては、いずれも引張強度及び導電率が高く、例えばワイヤーハーネス等の高強度及び高導電率を要求される用途において適用可能であることが確認された。

【符号の説明】

【0070】

Ｓ０１ 連続鋳造圧延工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】