特許 7259958 銅被覆鋼線、ばね、撚線、絶縁電線およびケーブル

(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】

(24)【登録日】2023-04-10

(45)【発行日】2023-04-18

(54)【発明の名称】銅被覆鋼線、ばね、撚線、絶縁電線およびケーブル

(51)【国際特許分類】

   H01B 5/02 20060101AFI20230411BHJP

   H01B 5/08 20060101ALI20230411BHJP

   H01B 7/00 20060101ALI20230411BHJP

   H01B 7/18 20060101ALI20230411BHJP

【ＦＩ】

H01B5/02 A

H01B5/08

H01B7/00

H01B7/18 D

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021527301

(86)(22)【出願日】2019-06-28

(86)【国際出願番号】 JP2019025936

(87)【国際公開番号】W WO2020261564

(87)【国際公開日】2020-12-30

【審査請求日】2021-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(74)【代理人】

【識別番号】100158861

【弁理士】

【氏名又は名称】南部 史

(74)【代理人】

【識別番号】100194674

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 覚史

(74)【代理人】

【識別番号】100187908

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 康平

(72)【発明者】

【氏名】赤田 匠

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 大五

【審査官】神田 太郎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０４１１３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－０１８７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２１２７７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－３１７４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－２８３７０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ ５／０２

Ｈ０１Ｂ ５／０８

Ｈ０１Ｂ ７／００

Ｈ０１Ｂ ７／１８

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｃ２２Ｃ ３８／０４

Ｃ２２Ｃ ３８／４６

Ｃ２１Ｄ ９／５２

Ｃ２１Ｄ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステンレス鋼製の芯線と、
前記芯線の外周面を覆い、銅製または銅合金製の被覆層と、を備え、
前記芯線の長手方向に垂直な断面において、前記芯線の外周面の算術平均粗さＲａの値が前記被覆層の厚みの２５％以上９０％以下であり、
前記被覆層の厚みは７．５μｍ以上２００μｍ以下である、銅被覆鋼線。

【請求項2】

前記芯線の長手方向に垂直な断面において、前記芯線の外周面の最大断面高さＲｔの値が前記被覆層の厚みの４５％以上３００％以下である、請求項１に記載の銅被覆鋼線。

【請求項3】

ステンレス鋼製の芯線と、
前記芯線の外周面を覆い、銅製または銅合金製の被覆層と、を備え、
前記芯線の長手方向に垂直な断面において、前記芯線の外周面の最大断面高さＲｔの値が前記被覆層の厚みの４５％以上３００％以下であり、
前記被覆層の厚みは７．５μｍ以上２００μｍ以下である、銅被覆鋼線。

【請求項4】

前記芯線を構成する鋼は、フェライト系ステンレス鋼である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線。

【請求項5】

前記芯線を構成する鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線。

【請求項6】

前記オーステナイト系ステンレス鋼の成分組成が、下記式（１）を満たす、請求項５に記載の銅被覆鋼線。

【数1】

（式中、Ａは炭素の含有量［質量％］であり、Ｂは窒素の含有量［質量％］であり、Ｃは珪素の含有量［質量％］であり、Ｄはマンガンの含有量［質量％］であり、Ｅはニッケルの含有量［質量％］であり、Ｆはクロムの含有量［質量％］である。）

【請求項7】

前記被覆層は、前記芯線との界面を含む領域に配置され、ニッケルと前記芯線を構成する鋼に含まれる金属元素との合金を含む合金層を有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線。

【請求項8】

引張強さが、３００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線。

【請求項9】

表面を含むように配置され、金層、銀層、スズ層、パラジウム層、ニッケル層およびこれらの金属の合金層からなる群から選択される少なくとも１つを含む表面層をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線製である、ばね。

【請求項11】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線が複数撚り合わされて構成される、撚線。

【請求項12】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線、または請求項１１に記載の撚線と、
前記銅被覆鋼線または前記撚線の外周を覆うように配置される絶縁層と、を含む、絶縁電線。

【請求項13】

線状の導体部と、
前記導体部の外周面を覆うように配置される絶縁層と、
前記絶縁層の外周面を取り囲むように配置されるシールド部と、を含み、
前記シールド部は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の複数の銅被覆鋼線を含む、ケーブル。

【請求項14】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の銅被覆鋼線、または請求項１１に記載の撚線と、
前記銅被覆鋼線または前記撚線の外周を覆うように配置される絶縁層と、
前記絶縁層の外周面を取り囲むように配置されるシールド部と、を含む、ケーブル。

【請求項15】

前記シールド部が、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の複数の銅被覆鋼線を含む、請求項１４に記載のケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、銅被覆鋼線、ばね、撚線、絶縁電線およびケーブルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

導電性と強度との両立が求められる用途に、鋼材の表面が銅で被覆された銅被覆鋼線が採用される場合がある（たとえば、特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－２７００３９号公報

【文献】特開平１－２８９０２１号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示に従った銅被覆鋼線は、ステンレス鋼製の芯線と、芯線の外周面を覆い、銅製または銅合金製の被覆層と、を備える。芯線の長手方向に垂直な断面において、芯線の外周面の算術平均粗さＲａの値が被覆層の厚みの２５％以上９０％以下である。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、実施の形態１における銅被覆鋼線の構造を示す概略断面図である。

【図2】図２は、銅被覆鋼線の製造方法の概略を示すフローチャートである。

【図3】図３は、銅被覆鋼線の製造方法を説明するための概略断面図である。

【図4】図４は、銅被覆鋼線の製造方法を説明するための概略断面図である。

【図5】図５は、銅被覆鋼線の製造方法を説明するための概略断面図である。

【図6】図６は、実施の形態１における銅被覆鋼線の第１変形例を示す概略断面図である。

【図7】図７は、実施の形態１における銅被覆鋼線の第２変形例を示す概略断面図である。

【図8】図８は、実施の形態２におけるばねの構造を示す斜視図である。

【図9】図９は、実施の形態３における撚線の構造を示す斜視図である。

【図10】図１０は、実施の形態４における絶縁電線の構造を示す概略断面図である。

【図11】図１１は、実施の形態５におけるケーブルの構造を示す概略断面図である。

【図12】図１２は、疲労強度試験の結果を示す図である。

【図13】図１３は、疲労強度試験の結果を示す図である。

【図14】図１４は、疲労強度試験の結果を示す図である。

【図15】図１５は、繰り返し応力の負荷回数と腐食減量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

［本開示が解決しようとする課題］
上記銅被覆鋼線は、芯線と、銅製または銅合金製の被覆層と、を備える。銅被覆鋼線は、繰り返し応力が負荷される用途に用いられる場合がある。このような繰り返し応力が負荷されることにより、被覆層の芯線との界面において割れが生じ、導電性の低下や鋼線の破断が発生する場合がある。また、上記銅被覆鋼線は、芯線における腐食の発生を抑制することが求められている。

【0007】

そこで、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる銅被覆鋼線を提供することを目的の１つとする。

【0008】

［本開示の効果］
本開示の銅被覆鋼線によれば、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる。

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示の銅被覆鋼線は、ステンレス鋼製の芯線と、芯線の外周面を覆い、銅製または銅合金製の被覆層と、を備える。芯線の長手方向に垂直な断面において、芯線の外周面の算術平均粗さＲａの値が被覆層の厚みの２５％以上９０％以下である。

【0010】

本開示の銅被覆鋼線においては、ステンレス鋼製の芯線により高い強度が確保される。銅製または銅合金製の被覆層により、優れた導電性が確保される。さらに、芯線の長手方向に垂直な断面において、芯線の外周面のＲａの値が被覆層の厚みの２５％以上９０％以下に設定される。このように、芯線の表面に凹凸を形成することで、芯線と被覆層との結合強度が上昇する。その結果、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができる。Ｒａの値を被覆層の厚みの２５％以上とすることで、芯線と被覆層との結合強度を確実に向上させることができる。Ｒａの値を被覆層の厚みの９０％以下とすることで、芯線の強度を十分に維持することができる。また、芯線の表面に凹凸を形成すると、被覆層の芯線との界面の面積が大きくなり、芯線の被覆層との異種金属界面において腐食が発生する可能性が高くなる。芯線を構成する材料にステンレス鋼を用いることで、異種金属界面における腐食の発生を抑制することができる。

【0011】

以上のように本開示の銅被覆鋼線によれば、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる。

【0012】

上記銅被覆鋼線において、芯線の長手方向に垂直な断面における、芯線の外周面の最大断面高さＲｔの値が被覆層の厚みの４５％以上３００％以下であってもよい。Ｒｔの値を被覆層の厚みの４５％以上とすることで、芯線と被覆層との接合強度をより確実に向上させることができる。Ｒｔの値を被覆層の厚みの３００％を超えると、被覆層の導電性が低下する可能性がある。したがって、Ｒｔの値は、被覆層の厚みの３００％以下であることが好ましい。

【0013】

本開示の銅被覆鋼線は、ステンレス鋼製の芯線と、芯線の外周面を覆い、銅または銅合金製の被覆層と、を備える。芯線の長手方向に垂直な断面において、芯線の外周面の最大断面高さＲｔの値が被覆層の厚みの４５％以上３００％以下である。

【0014】

本開示の銅被覆鋼線においては、芯線の長手方向に垂直な断面における、芯線の外周面のＲｔの値が被覆層の厚みの４５％以上３００％以下に設定される。Ｒｔの値が被覆層の厚みの４５％以上とすることで、芯線と被覆層との結合強度を確実に向上させることができる。Ｒｔの値が被覆層の厚みの３００％を超えると、被覆層の導電性が低下する可能性がある。したがって、Ｒｔの値は、被覆層の厚みの３００％以下であることが好ましい。また、芯線の表面に上記条件を満たす凹凸を形成すると、被覆層の芯線との界面の面積が大きくなり、芯線の被覆層との異種金属界面において腐食が発生する可能性が高くなる。芯線を構成する材料にステンレス鋼を用いることで、異種金属界面における腐食の発生を抑制することができる。本開示の銅被覆鋼線によっても、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる。

【0015】

本開示の銅被覆鋼線において、芯線を構成する鋼は、フェライト系ステンレス鋼であってもよい。フェライト系ステンレス鋼は、上記芯線を構成する材料として好適である。

【0016】

本開示の銅被覆鋼線において、芯線を構成する鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼であってもよい。オーステナイト系ステンレス鋼は、上記芯線を構成する材料として好適である。

【0017】

本開示の銅被覆鋼線において、オーステナイト系ステンレス鋼の成分組成が、下記式（１）を満たしてもよい。下記式（１）を満たす成分組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼は、上記芯線を構成する材料として好適である。

【数1】

（式中、Ａは炭素の含有量［質量％］であり、Ｂは窒素の含有量［質量％］であり、Ｃは珪素の含有量［質量％］であり、Ｄはマンガンの含有量［質量％］であり、Ｅはニッケルの含有量［質量％］であり、Ｆはクロムの含有量［質量％］である。）

【0018】

本開示の銅被覆鋼線において、被覆層は、芯線との界面を含む領域に配置され、ニッケルと芯線を構成する鋼に含まれる金属元素との合金を含む合金層を有してもよい。このような合金層を形成することで、芯線と被覆層との結合力を増大させ、被覆層の芯線との界面における割れの発生をより確実に抑制することができる。

【0019】

本開示の銅被覆鋼線において、引張強さが、３００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下であってもよい。引張強さを３００ＭＰａ以上とすることにより、十分な強度を得ることができる。引張強さを３４００ＭＰａ以下とすることにより、十分な加工性を確保することができる。

【0020】

本開示の銅被覆鋼線において、表面を含むように配置され、金層、銀層、スズ層、パラジウム層、ニッケル層およびこれらの金属の合金層からなる群から選択される少なくとも１つを含む表面層をさらに備えてもよい。このようにすることにより、銅被覆鋼線の表面における耐食性、はんだ付け性、導電性を向上させることができる。

【0021】

本開示のばねは、上記銅被覆鋼線製である。本開示のばねによれば、上記銅被覆鋼線製であることにより、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる。したがって、耐久性に優れたばねを提供することができる。

【0022】

本開示の撚線は、上記銅被覆鋼線が複数撚り合わされて構成される。本開示の撚線によれば、上記銅被覆鋼線が撚り合わされた構造を有することにより、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる。したがって、耐久性に優れた撚線を提供することができる。

【0023】

本開示の絶縁電線は、上記銅被覆鋼線または上記撚線と、銅被覆鋼線または撚線の外周を覆うように配置される絶縁層と、を含む。本開示の絶縁電線によれば、上記銅被覆鋼線または上記撚線を含むことにより、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる。したがって、耐久性に優れた絶縁電線を提供することができる。

【0024】

本開示のケーブルは、線状の導体部と、導体部の外周面を覆うように配置される絶縁層と、絶縁層の外周面を取り囲むように配置されるシールド部と、を含む。シールド部は、複数の上記銅被覆鋼線を含む。本開示のケーブルによれば、シールド部が複数の上記銅被覆鋼線を含むことにより、シールド部の耐久性を向上させることができる。

【0025】

本開示のケーブルは、上記銅被覆鋼線または上記撚線と、銅被覆鋼線または撚線の外周を覆うように配置される絶縁層と、絶縁層の外周面を取り囲むように配置されるシールド部と、を含む。本開示のケーブルによれば、上記銅被覆鋼線または上記撚線を含むことにより、被覆層の芯線との界面における割れの発生を抑制することができると共に、芯線における腐食の発生を抑制することができる。したがって、耐久性に優れたケーブルを提供することができる。

【0026】

上記ケーブルにおいて、シールド部が、複数の上記銅被覆鋼線を含んでもよい。シールド部が複数の上記銅被覆鋼線を含むことにより、シールド部の耐久性を向上させることができる。

【0027】

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示にかかる銅被覆鋼線の実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

【0028】

（実施の形態１）
図１は、芯線の長手方向に垂直な断面における断面図である。図１を参照して、本実施の形態における銅被覆鋼線１は、芯線１０と、被覆層２０と、を備える。芯線１０は、ステンレス製である。被覆層２０は、芯線１０の外周面１１を覆う。被覆層２０は、銅製または銅合金製である。銅被覆鋼線１の長手方向に垂直な断面は円形である。

【0029】

本実施の形態において、芯線１０を構成するステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼である。本実施の形態におけるオーステナイト系ステンレス鋼の成分組成は、下記式（１）を満たす。本実施の形態における芯線１０を構成するステンレス鋼は、たとえばＪＩＳ規格に規定されるＳＵＳ３０４である。

【数1】

（式中、Ａは炭素の含有量［質量％］であり、Ｂは窒素の含有量［質量％］であり、Ｃは珪素の含有量［質量％］であり、Ｄはマンガンの含有量［質量％］であり、Ｅはニッケルの含有量［質量％］であり、Ｆはクロムの含有量［質量％］である。）

【0030】

長手方向に垂直な断面において、芯線１０の外周面１１の算術平均粗さＲａの値は、被覆層２０の厚みｔの２５％以上９０％以下である。芯線１０の外周面１１のＲａの値は、好ましくは２７％以上７５％以下であり、より好ましくは３０％以上６０％以下である。ここで、上記Ｒａの測定は、たとえば以下の方法により実施される。まず、銅被覆鋼線１からサンプルが採取される。そして、得られたサンプルの長手方向に垂直な断面が研磨される。次に、研磨された面の芯線１０の被覆層２０との界面を観察して、芯線１０の外周面１１のＲａが導出される。Ｒａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に基づき、芯線１０の外周面１１全体を測定することにより求められる。また、被覆層２０の厚みｔは、以下のように決定することができる。まず、長手方向に垂直な断面における芯線１０の面積を測定する。次に、得られた面積に対応する円（図１において破線で示す）の半径（円相当半径）を算出する。そして、銅被覆鋼線１の半径と芯線１０の円相当半径との差を被覆層２０の厚みｔとする。

【0031】

本実施の形態において、長手方向に垂直な断面において、芯線１０の外周面１１の最大断面高さＲｔの値は、被覆層２０の厚みｔの４５％以上３００％以下である。芯線１０の外周面１１のＲｔの値は、好ましくは５０％以上２５０％以下であり、より好ましくは１００％以上２００％以下である。ここで、上記Ｒｔの測定は、たとえば以下の方法により実施される。まず、銅被覆鋼線１からサンプルが採取される。そして、得られたサンプルの長手方向に垂直な断面が研磨される。次に、研磨された面の芯線１０の被覆層２０との界面を観察して、芯線１０の外周面１１のＲｔが導出される。Ｒｔは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に基づき、芯線１０の外周面１１全体を測定することにより求められる。

【0032】

次に、銅被覆鋼線１の製造方法の一例について説明する。図３は、原料鋼線の長手方向に垂直な断面における断面図である。図２を参照して、本実施の形態の銅被覆鋼線１の製造方法においては、まず工程（Ｓ１０）として原料鋼線準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図３を参照して芯線１０となるべき原料鋼線９０が準備される。本実施の形態においては、原料鋼線９０を構成する鋼は、ＳＵＳ３０４である。

【0033】

次に、図２を参照して、工程（Ｓ２０）として第１伸線工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１０）において準備された原料鋼線に対して伸線が実施される。次に、図２を参照して、工程（Ｓ３０）として粗面化工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において伸線が実施された原料鋼線９０に対して、表面粗さを増大させる粗面化処理が実施される。具体的には、図３を参照して、原料鋼線９０の表面９１を塩酸、硫酸などの酸に接触させることにより表面粗さを増大させる。たとえば濃度が３５％である塩酸を用いることができる。硫酸の濃度は、たとえば６５％とすることができる。鋼線の製造プロセスにおいて、鋼線の表面の清浄化や酸化被膜の除去を目的として、酸洗処理が実施される場合がある。しかし、工程（Ｓ３０）における粗面化処理は一般的な酸洗処理とは異なり、高濃度の酸や腐食性の高い酸を用いることや、酸に接触させる時間を長くすることにより、粗面化を達成する。この時点における算術平均粗さＲａは、たとえば０．８μｍ以上とすることができる。粗面化処理としては、酸に接触させる処理に代えて、または酸に接触させる処理に加えて、研磨用不織布を原料鋼線９０の表面９１に押し付けつつ相対的に移動させる等の処理により機械的に粗面化を達成する処理を実施してもよい。これにより、図４を参照して、外周面１１に凹凸が形成された本実施の形態における芯線１０が得られる。

【0034】

次に、図２を参照して、工程（Ｓ４０）として被覆層形成工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、図４および図５を参照して、工程（Ｓ３０）において粗面化処理が実施された芯線１０の外周面１１を覆うように、銅または銅合金からなる被覆層２０が形成される。工程（Ｓ４０）において形成される被覆層２０の厚みは、たとえば３０μｍ以上９０μｍ以下である。被覆層２０は、たとえばめっきにより形成されてもよいし、別途準備された被覆層２０となるべき部材を芯線１０に対して機械的に一体化して得られるクラッド層として形成してもよい。

【0035】

次に、図２を参照して、工程（Ｓ５０）として第２伸線工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図５を参照して、工程（Ｓ４０）において被覆層２０が形成された芯線１０に対して伸線が実施される。これにより、所望の線径を有する銅被覆鋼線１が得られる。工程（Ｓ５０）における加工度（減面率）および真歪は、たとえばそれぞれ９０％以上および２．３以上とすることができる。以上の手順により、本実施の形態における銅被覆鋼線１の製造が完了する。

【0036】

ここで、本実施の形態における銅被覆鋼線１では、芯線１０の長手方向に垂直な断面において、芯線１０の外周面１１のＲａの値が被覆層２０の厚みの２５％以上９０％以下に設定される。Ｒａの値が被覆層２０の厚みの２５％以上とすることで、芯線１０と被覆層２０との結合強度を確実に向上させることができる。Ｒａの値が被覆層２０の厚みの９０％以下とすることで、芯線１０の強度を十分に維持することができる。また、芯線１０の外周面１１に凹凸を形成すると、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａ（図１参照）の面積が大きくなり、芯線１０の被覆層２０との異種金属界面において腐食が発生する可能性が高くなる。芯線１０を構成する材料にステンレス鋼を用いることで、異種金属界面における腐食の発生を抑制することができる。以上のように本実施の形態における銅被覆鋼線１によれば、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生を抑制することができると共に、芯線１０における腐食の発生を抑制することができる。

【0037】

上記実施の形態においては、芯線１０の長手方向に垂直な断面における、芯線１０の外周面１１のＲｔの値が被覆層２０の厚みの４５％以上３００％以下である。Ｒｔの値を上記範囲に設定すること必須ではないが、Ｒｔの値が被覆層２０の厚みの４５％以上とすることで、芯線１０と被覆層２０との接合強度をより確実に向上させることができる。Ｒｔの値が被覆層２０の厚みの３００％を超えると、被覆層２０の導電性が低下する可能性がある。したがって、Ｒｔの値は、被覆層２０の厚みの３００％以下であることが好ましい。

【0038】

上記実施の形態においては、芯線１０の長手方向に垂直な断面において、芯線１０の外周面１１のＲａの値が被覆層２０の厚みの２５％以上９０％以下であると共に、芯線１０の外周面１１のＲｔの値が被覆層２０の厚みの４５％以上３００％以下である場合について説明したが、これに限られず、Ｒａの値およびＲｔの値のうちのいずれか一方のみが満たされるように設定してもよい。芯線の表面に上記条件を満たす凹凸を形成すると、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａの面積が大きくなり、芯線１０の被覆層２０との異種金属界面において腐食が発生する可能性が高くなる。芯線を構成する材料にステンレス鋼を用いることで、異種金属界面における腐食の発生を抑制することができる。このような銅被覆鋼線１によっても、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生を抑制することができると共に、芯線１０における腐食の発生を抑制することができる。

【0039】

上記実施の形態においては、芯線１０を構成する鋼が、オーステナイト系ステンレス鋼である場合について説明したが、これに限られず、芯線１０を構成する鋼がフェライト系ステンレス鋼であってもよい。

【0040】

上記実施の形態の銅被覆鋼線１において、引張強さが、３００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下であってもよい。引張強さを３００ＭＰａ以上とすることにより、十分な強度を得ることができる。引張強さを３４００ＭＰａ以下とすることにより、十分な加工性を確保することができる。上記引張強さは、例えば、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に基づいて測定される。

【0041】

上記実施の形態の銅被覆鋼線１において、導電率が、５％ＩＡＣＳ以上８０％ＩＡＣＳ以下であってもよい。なお、ＩＡＣＳは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄを略したものである。このようにすることにより、種々の用途において十分な導電性を確保することができる。

【0042】

次に、実施の形態１における銅被覆鋼線１の第１変形例について説明する。図６は、芯線１０の長手方向に垂直な断面において、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａ付近を拡大して示す図である。図６を参照して、本変形例における被覆層２０は、芯線１０との界面２０Ａを含む領域に配置される合金層１９を含む。合金層１９は、ニッケルと芯線１０を構成する鋼に含まれる金属元素との合金を含む。本願の銅被覆鋼線において合金層１９の存在は必須ではないが、上記合金層１９を形成することで、芯線１０と被覆層２０との結合力を増大させ、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生をより確実に抑制することができる。

【0043】

次に、実施の形態１における銅被覆鋼線１の第２変形例について説明する。図７は、芯線１０の長手方向に垂直な断面における断面図である。図７を参照して、本変形例における銅被覆鋼線１は、銅被覆鋼線１の表面を含むように配置される表面層３０を含む。表面層３０は、金層、銀層、スズ層、パラジウム層、ニッケル層およびこれらの金属の合金層からなる群から選択される少なくとも１つを含む。本願の銅被覆鋼線において合金層１９の存在は必須ではないが、表面層３０を含むことで、銅被覆鋼線１の表面における耐食性、はんだ付け性、導電性を向上させることができる。

【0044】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、本開示のばねの一実施の形態について説明する。図８を参照して、本実施の形態におけるばね１００は、上記実施の形態１の銅被覆鋼線１製である。ばね１００は、上記実施の形態１の銅被覆鋼線１がばねの形状に加工されたものである。本実施の形態におけるばね１００は、つる巻きばねであって、中心軸Ｐに沿う方向に垂直な面に対して傾斜して銅被覆鋼線１が巻かれた構造を有する。本実施の形態におけるばね１００は、軸方向に垂直な方向に荷重が負荷されるように使用される斜め巻きばねである。本実施の形態におけるばね１００によれば、上記銅被覆鋼線製であることにより、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生を抑制することができると共に、芯線１０における腐食の発生を抑制することができる。したがって、耐久性に優れたばね１００を提供することができる。なお、本実施の形態においては、ばね１００が斜め巻きばねである場合について説明したが、ばね１００の軸方向に荷重が負荷されるように使用されるばねであってもよい。

【0045】

（実施の形態３）
次に、実施の形態３として、本開示の撚線の一実施の形態について説明する。図９には、銅被覆鋼線１の長手方向に垂直な断面が併せて図示されている。図９を参照して、本実施の形態における撚線２００は、複数の上記実施の形態１の銅被覆鋼線１が撚り合わされて構成されている。本実施の形態においては、７本の銅被覆鋼線１が撚り合わされた構造を有している。撚線２００に含まれる各銅被覆鋼線１は、上記実施の形態１の銅被覆鋼線である。本実施の形態における撚線２００は上記実施の形態１の銅被覆鋼線１が撚り合わされた構造を有することにより、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生を抑制することができると共に、芯線１０における腐食の発生を抑制することができる。したがって、耐久性に優れた撚線２００を提供することができる。

【0046】

（実施の形態４）
次に、実施の形態４として、本開示の絶縁電線の一実施の形態について説明する。図１０は、銅被覆鋼線１の長手方向に垂直な断面における断面図である。図１０を参照して、本実施の形態における絶縁電線３００は、上記実施の形態１の銅被覆鋼線１と、銅被覆鋼線１の外周１Ａを覆うように配置される絶縁層４０と、を含む。本開示の絶縁電線３００によれば、上記実施の形態１の銅被覆鋼線１を含むことにより、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生を抑制することができると共に、芯線１０における腐食の発生を抑制することができる。したがって、耐久性に優れた絶縁電線３００を提供することができる。なお、本実施の形態においては、銅被覆鋼線１を用いる場合について説明したが、これに限られず、銅被覆鋼線１に代えて、実施の形態３の撚線２００を用いてもよい。

【0047】

（実施の形態５）
次に、実施の形態５として、本開示のケーブルの一実施の形態について説明する。図１１には、撚線、絶縁層、シールド部および保護層の長手方向に垂直な断面が併せて図示されている。図１１を参照して、ケーブル４００は、実施の形態３の撚線２００と、撚線２００の外周２００Ａを覆うように配置される絶縁層４０と、絶縁層４０の外周面４０Ａを取り囲むように配置されるシールド部５０と、シールド部５０の外周５０Ａを覆うように配置される保護層６０と、を含む。シールド部５０は、複数の上記実施の形態１の銅被覆鋼線１を含む。本実施の形態におけるシールド部５０は、複数の上記実施の形態１の銅被覆鋼線１が編まれた形状を有する。本開示のケーブル４００によれば、撚線２００を含む構造を有することにより、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生を抑制することができると共に、芯線１０における腐食の発生を抑制することができる。また、シールド部５０が複数の上記銅被覆鋼線１を含むことにより、シールド部５０の耐久性を向上させることができる。したがって、耐久性に優れたケーブル４００を提供することができる。なお、本実施の形態においては、導体部として撚線２００を用いる場合について説明したが、これに限られず、撚線２００に代えて、実施の形態１における銅被覆鋼線１を用いてもよい。また、シールド部５０は、複数の銅被覆鋼線１を含む場合について説明したが、これに限られず、シールド部５０が本実施の形態以外の線材から構成されていてもよい。また、導体部は本実施の形態以外の線材から構成され、シールド部５０のみが複数の上記実施の形態１の銅被覆鋼線１を含むようにしてもよい。

【実施例】

【0048】

長手方向に垂直な断面における被覆層２０の厚みに対する芯線１０の算術平均粗さＲａの値、および芯線１０の最大断面高さＲｔが銅被覆鋼線１の特性に与える影響を調査する実験を行った。まず、上記実施の形態の工程（Ｓ１０）～（Ｓ５０）までを実施し、銅被覆鋼線１のサンプルを作製した。工程（Ｓ１０）において準備される原料鋼線を構成する鋼として、ＳＵＳ３０４を採用した。このようにしてサンプルＡを作製した。サンプルＡの線径は２ｍｍであり、芯線径は０．８ｍｍであり、被覆層の厚みｔは２００μｍである。サンプルＡにおける芯線１０の外周面１１のＲａの値は、被覆層２０の厚みｔの３３％である。サンプルＡにおける芯線１０の外周面１１のＲｔの値は、被覆層２０の厚みｔの５８％である。

【0049】

芯線１０の径、被覆層２０の厚み、芯線１０の外周面１１のＲａの値および芯線１０の外周面１１のＲｔの値の少なくとも１つがサンプルＡとは異なるサンプルＢ～サンプルＨを作製した。比較のため、原料鋼線としてＳＷＰ－Ｂを採用したサンプルＩ～サンプルＬを作製した。

【0050】

次に、サンプルＡ～サンプルＬに対して、引張強さを測定した。測定結果を表１に示す。疲労試験として、ハンター式疲労試験を実施した。疲労試験における破断までの応力繰返し回数と応力振幅との関係を示すＳ－Ｎ線図を図１２～図１４に示す。図１２～図１４における縦軸は応力振幅を示し、横軸は応力の繰り返しの回数を示す。応力振幅の単位は、ＭＰａである。疲労試験において１×１０^７回の応力の繰返しによっても銅被覆鋼線１が破断しない最大の応力振幅を、各サンプルに対して測定した。また、サンプルＡ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈに対して、上記最大の応力振幅を繰り返し負荷し、疲労試験を実施した。そして、繰り返し応力の負荷回数を１００回、１００００回、１００００００回とした時のサンプルに対して塩水を噴霧して、腐食減量を測定した。疲労試験を実施する前の各サンプルに対しても、塩水を噴霧して腐食減量を測定した。塩水の噴霧は、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に基づいて実施された。繰り返し応力の負荷回数と腐食減量との関係を図１５に示す。図１５では、繰り返し応力の負荷回数を０回、１００回、１００００回、１００００００回とした時の各サンプルの腐食減量を示す。図１５における縦軸は腐食減量を示し、横軸は繰り返し応力の負荷回数を示す。腐食減量の単位は、ｍｇ／ｍｍ^２である。

【0051】

【表1】

【0052】

表１を参照して、引張強さに関して、Ｒａの割合が２５％以上９０％以下の範囲内であると共に、Ｒｔの割合が４５％以上３００％以下の範囲内であるサンプルＡ～サンプルＦは３００ＭＰａ以上３４００ＭＰａ以下であり、適切な範囲となっていることが確認される。図１２～図１４を参照して、最大の応力振幅に関して、サンプルＡ～サンプルＦは、ＲａおよびＲｔの割合が上記範囲外であるサンプルＧ～サンプルＬを明確に上回っている。これは、ＲａおよびＲｔの割合が上記範囲内であるサンプルＡ～サンプルＦにおいて、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生が抑制されたためであると考えられる。さらに、図１５を参照して、腐食減量に関して、ＲａおよびＲｔの割合が上記範囲内であるサンプルＡ、Ｃ、Ｄ、Ｆは、ＲａおよびＲｔの割合が上記範囲外であるサンプルＧ、Ｈに対して、腐食減量の増加が抑制されている。これは、繰り返し応力の負荷回数が多くなるにつれて顕著である。

【0053】

以上の実験結果より、本開示の銅被覆鋼線１によれば、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける割れの発生を抑制することができると共に、芯線１０における腐食の発生を抑制可能な銅被覆鋼線を提供できることが確認される。

【0054】

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0055】

１ 銅被覆鋼線、１Ａ，５０Ａ，２００Ａ 外周、１０ 芯線、１１，４０Ａ 外周面、１９ 合金層、２０ 被覆層、２０Ａ 界面、３０ 表面層、４０ 絶縁層、５０ シールド部、６０ 保護層、９０ 原料鋼線、９１ 表面、１００ ばね、２００ 撚線、３００ 絶縁電線、４００ ケーブル、Ｐ 中心軸、ｔ 厚み、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ サンプル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】