特許 7259959 銅被覆鋼線、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、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 7/18 20060101ALI20230411BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20230411BHJP

   C22C 38/04 20060101ALI20230411BHJP

   C22C 38/46 20060101ALI20230411BHJP

   C21D 9/52 20060101ALN20230411BHJP

   C21D 7/02 20060101ALN20230411BHJP

【ＦＩ】

H01B5/02 A

H01B7/18 D

C22C38/00 301Y

C22C38/04

C22C38/46

C21D9/52 103Z

C21D7/02 D

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021529599

(86)(22)【出願日】2019-07-02

(86)【国際出願番号】 JP2019026315

(87)【国際公開番号】W WO2021001928

(87)【国際公開日】2021-01-07

【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

(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】特開平０６－０８１０９９（ＪＰ，Ａ）

【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 ７／１８

Ｈ０１Ｂ ５／０８

Ｈ０１Ｂ ７／００

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】

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、を備える銅被覆鋼線であって、
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十点平均粗さＲｚｊｉｓの値が前記被覆層の厚みの５０％以上２５０％以下であり、
前記銅被覆鋼線の導電率は５％ＩＡＣＳ以上９０％ＩＡＣＳ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算術平均粗さＲａの値が前記被覆層の厚みの２５％以上７０％以下である、請求項１に記載の銅被覆鋼線。

【請求項3】

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または請求項２に記載の銅被覆鋼線。

【請求項4】

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または請求項２に記載の銅被覆鋼線。

【請求項5】

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４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6】

前記芯線を構成する鋼は、パーライト組織を有する、請求項１または請求項２に記載の銅被覆鋼線。

【請求項7】

前記芯線を構成する鋼は、０．５質量％以上１．０質量％以下の炭素と、０．１質量％以上２．５質量％以下の珪素と、０．３質量％以上０．９質量％以下のマンガンとを含有し、残部が鉄および不可避的不純物である、請求項６に記載の銅被覆鋼線。

【請求項8】

前記芯線を構成する鋼は、０．１質量％以上０．４質量％以下のニッケルと、０．１質量％以上１．８質量％以下のクロムと、０．１質量％以上０．４質量％以下のモリブデンおよび０．０５質量％以上０．３質量％以下のバナジウムからなる群から選択される一種以上の元素をさらに含有する、請求項７に記載の銅被覆鋼線。

【請求項9】

前記芯線の長手方向に垂直な断面において、前記被覆層は、前記芯線の周方向に隣り合うように前記被覆層の厚みが極大値および極小値となり、前記極大値をｈ_１、前記極小値をｈ_２、前記被覆層の厚みの平均値をｔ、ｈ_１とｈ_２との差の最大値をｈ_３とした場合、下記式（２）を満たす第１領域を複数含む、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。

【数2】

【請求項10】

線径が０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下である、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。

【請求項11】

請求項１から請求項１０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１０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１０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１０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１０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、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部材として、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、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、芯線の外周面の十点平均粗さＲｚｊｉｓの値が被覆層の厚みの５０％以上２５０％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における撚線の構造を示す斜視図である。

【図9】図９は、実施の形態３における絶縁電線の構造を示す概略断面図である。

【図10】図１０は、実施の形態４におけるケーブルの構造を示す概略断面図である。

【図11】図１１は、屈曲試験装置の概略斜視図である。

【図12】図１２は、屈曲試験の測定方法を説明するための概略図である。

【図13】図１３は、屈曲試験の測定方法を説明するための概略図である。

【図14】図１４は、屈曲試験の結果を示す図である。

【図15】図１５は、屈曲試験の結果を示す図である。

【図16】図１６は、屈曲試験の結果を示す図である。

【図17】図１７は、屈曲試験の結果を示す図である。

【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、捩じられて所定の形状に加工される用途に用いられる場合がある。銅被覆鋼線が捩じられて加工されると、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。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銅被覆鋼線を提供することを目的の１つとする。

【0007】

［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。

【0008】

［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、銅被覆鋼線は、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、芯線の外周面の十点平均粗さＲｚｊｉｓの値が被覆層の厚みの５０％以上２５０％以下である。

【0009】

本開示の銅被覆鋼線においては、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、芯線の外周面の十点平均粗さＲｚｊｉｓの値が被覆層の厚みの５０％以上２５０％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。Ｒｚｊｉｓの値を５０％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。Ｒｚｊｉｓの値が２５０％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、Ｒｚｊｉｓの値は、被覆層の厚みの２５０％以下であることが好ましい。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。

【0010】

上記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、芯線の外周面の算術平均粗さＲａの値が被覆層の厚みの２５％以上７０％以下であってもよい。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より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７０％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。

【0011】

上記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を用いることにより、上記芯線の腐食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を用いることにより、上記芯線の腐食を抑制することができる。

【0013】

上記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。）

【0014】

上記銅被覆鋼線において、芯線を構成する鋼は、パーライト組織を有してもよい。パーライト組織を有する鋼は、上記芯線を構成する材料として好適である。

【0015】

上記銅被覆鋼線において、芯線を構成する鋼は、０．５質量％以上１．０質量％以下の炭素と、０．１質量％以上２．５質量％以下の珪素と、０．３質量％以上０．９質量％以下のマンガンとを含有し、残部が鉄および不可避的不純物であってもよい。

【0016】

上記銅被覆鋼線において、芯線を構成する鋼は、０．１質量％以上０．４質量％以下のニッケルと、０．１質量％以上１．８質量％以下のクロムと、０．１質量％以上０．４質量％以下のモリブデンおよび０．０５質量％以上０．３質量％以下のバナジウムからなる群から選択される一種以上の元素をさらに含有してもよい。

【0017】

芯線を構成する鋼の成分組成が上記範囲であることが好ましい理由について、以下に説明する。

【0018】

炭素：０．５質量％以上１．０質量％以下
炭素は、鋼の強度に大きな影響を与える元素である。銅被覆鋼線の芯線として十分な強度を得る観点から、炭素含有量は０．５質量％以上とすることが好ましい。一方、炭素含有量が多くなると靱性が低下し、加工が困難になるおそれがある。十分な靱性を確保する観点から、炭素含有量は１．０質量％以下とすることが好ましい。強度をさらに向上させる観点から、炭素含有量は０．６質量％以上とすることがより好ましく、０．８質量％以上とすることがさらに好ましい。靱性を向上させて加工を容易とする観点から、炭素含有量は０．９５質量％以下とすることがより好ましい。

【0019】

珪素：０．１質量％以上２．５質量％以下
珪素は、鋼の精錬において脱酸剤として添加される元素である。脱酸剤としての機能を果たすため、珪素の含有量は０．１質量％以上とすることが好ましく、０．１２質量％以上とすることがより好ましい。また、珪素は、鋼中において炭化物生成元素として機能し、加熱による軟化を抑制する性質である軟化抵抗性を有する。銅被覆鋼線の製造時および使用時における加熱による軟化を抑制する観点から、珪素含有量は０．８質量％以上とすることが好ましく、１．８質量％以上としてもよい。一方、珪素は過度に添加すると靱性を低下させる。十分な靱性を確保する観点から、珪素含有量は２．５質量％以下とすることが好ましく、２．３質量％以下とすることがより好ましく、さらには２．２質量％以下としてもよい。靱性を重視する観点からは、珪素含有量は１．０質量％以下としてもよい。

【0020】

マンガン：０．３質量％以上０．９質量％以下
マンガンは、珪素と同様に鋼の精錬において脱酸剤として添加される元素である。脱酸剤としての機能を果たすため、マンガンの含有量は０．３質量％以上とすることが好ましい。一方、マンガンは過度に添加すると、靱性や熱間加工における加工性を低下させる。そのため、マンガン含有量は０．９質量％以下とすることが好ましい。

【0021】

不可避的不純物
芯線の製造工程において、リンおよび硫黄が不可避的に芯線を構成する鋼中に混入する。リンおよび硫黄は、過度に存在すると粒界偏析を生じたり、介在物を生成したりして、鋼の特性を悪化させる。そのため、リンおよび硫黄の含有量は、それぞれ０．０２５質量％以下とすることが好ましい。また、不可避的不純物の含有量は、合計で０．３質量％以下とすることが好ましい。

【0022】

ニッケル：０．１質量％以上０．４質量％以下
ニッケルを添加することにより、芯線の伸線加工時における断線の発生が抑制される。この機能を確実に発揮させる観点から、ニッケルは０．１質量％以上添加されてもよい。一方、０．４質量％を超えて添加してもニッケルの上記効果は飽和する。また、高価な元素であるニッケルが０．４質量％を超えて添加されると、芯線の製造コストが上昇する。そのため、ニッケルの添加量は０．４質量％以下とすることが好ましい。

【0023】

クロム：０．１質量％以上１．８質量％以下
クロムは、鋼中において炭化物生成元素として機能し、微細な炭化物の生成による金属組織の微細化や加熱時の軟化抑制に寄与する。このような効果を確実に発揮させる観点から、クロムは０．１質量％以上添加されてもよく、０．２質量％以上、さらには０．５質量％以上添加されてもよい。一方、クロムの過度の添加は靱性低下の原因となる。そのため、クロムの添加量は１．８質量％以下とすることが好ましい。クロムの添加による上記効果は、珪素、バナジウムとの共存によって、特に顕著となる。そのため、クロムは、これらの元素とともに添加されることが好ましい。

【0024】

モリブデン：０．１質量％以上０．４質量％以下
モリブデンを添加することにより、鋼の強度を上昇させることができる。この機能を確実に発揮させる観点から、モリブデンは０．１質量％以上添加されてもよい。一方、０．４質量％を超えて添加してもモリブデンの上記効果は飽和する。また、高価な元素であるモリブデンが０．４質量％を超えて添加されると、芯線の製造コストが上昇する。そのため、モリブデンの添加量は０．４質量％以下とすることが好ましい。

【0025】

バナジウム：０．０５質量％以上０．３質量％以下
バナジウムは、鋼中において炭化物生成元素として機能し、微細な炭化物の生成による金属組織の微細化や加熱時の軟化抑制に寄与する。このような効果を確実に発揮させる観点から、バナジウムは０．０５質量％以上添加されてもよい。一方、バナジウムの過剰な添加は、靱性を低下させる。十分な靱性を確保する観点から、バナジウムの添加量は０．３質量％以下とすることが好ましい。バナジウムの添加による上記効果は、珪素、クロムとの共存によって、特に顕著となる。そのため、バナジウムは、これらの元素とともに添加されることが好ましい。

【0026】

上記銅被覆鋼線では、芯線の長手方向に垂直な断面において、被覆層は、芯線の周方向に隣り合うように被覆層の厚みが極大値および極小値となり、極大値をｈ_１、極小値をｈ_２、被覆層の厚みの平均値をｔ、ｈ_１とｈ_２との差の最大値をｈ_３とした場合、下記式（２）を満たす第１領域を複数含んでもよい。このような第１領域を複数含むことで、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。

【数2】

【0027】

上記銅被覆鋼線において、線径が０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。本開示の銅被覆鋼線は、この範囲の線径を有する鋼線に特に好適である。なお、本願において「線径」とは、銅被覆鋼線の長手方向に垂直な断面が円形である場合、その直径を意味する。上記断面が円径以外である場合、断面に外接する円のうち面積が最小となる円の直径を意味する。

【0028】

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。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。

【0029】

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。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。

【0030】

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、を含んでもよい。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。

【0031】

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。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。

【0032】

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。

【0033】

［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。

【0034】

（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。本実施の形態における銅被覆鋼線１の線径は、０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。本実施の形態において、芯線１０を構成する鋼は、パーライト組織を有する。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。

【0035】

本実施の形態において、芯線１０を構成する鋼は、０．５質量％以上１．０質量％以下の炭素と、０．１質量％以上２．５質量％以下の珪素と、０．３質量％以上０．９質量％以下のマンガンとを含有し、残部が鉄および不可避的不純物である。

【0036】

長手方向に垂直な断面において、芯線１０の外周面１１の十点平均粗さＲｚｊｉｓの値が、被覆層２０の厚みの５０％以上２５０％以下である。芯線１０の外周面１１のＲｚｊｉｓの値は、好ましくは７５％以上１９０％以下であり、より好ましくは９０％以上１６０％以下である。ここで、上記十点平均粗さＲｚｊｉｓ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Ｒｚｊｉｓが導出される。Ｒｚｊｉｓ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。被覆層２０の厚みｔは、被覆層２０の厚みの平均値である。

【0037】

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の算術平均粗さＲａの値が被覆層２０の厚みｔの２５％以上７０％以下である。芯線１０の外周面１１のＲａの値は、好ましくは３０％以上７０％以下であり、より好ましくは３５％以上５５％以下である。ここで、上記算術平均粗さ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。

【0038】

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、芯線１０となるべき鋼線が準備される。具体的には、０．５質量％以上１．０質量％以下のＣと、０．１質量％以上２．５質量％以下のＳｉと、０．３質量％以上０．９質量％以下のＭｎとを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼から構成される鋼線が準備される。鋼線を構成する鋼は、０．１質量％以上０．４質量％以下のＮｉ、０．１質量％以上１．８質量％以下のＣｒ、０．１質量％以上０．４質量％以下のＭｏおよび０．０５質量％以上０．３質量％以下のＶからなる群から選択される一種以上の元素をさらに含有していてもよい。

【0039】

次に、工程（Ｓ２０）としてパテンティング工程が実施される。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パテンティングが実施される。具体的には、原料鋼線がオーステナイト化温度（Ａ１点）以上の温度域に加熱された後、ＭＳ点よりも高い温度域まで急冷され、当該温度域で保持される熱処理が実施される。これにより、原料鋼線の金属組織がラメラ間隔の小さい微細パーライト組織となる。ここで、上記パテンティング処理において、原料鋼線をＡ１点以上の温度域に加熱する処理は、脱炭の発生を抑制する観点から不活性ガス雰囲気中で実施される。

【0040】

次に、工程（Ｓ３０）として第１伸線工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）においてパテンティングが実施された原料鋼線の伸線が実施される。これにより、図３を参照して、パーライト組織を有し、長手方向に垂直な断面が円形である芯線１０が得られる。

【0041】

次に、工程（Ｓ４０）として粗面化工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において伸線加工が実施されて得られた芯線１０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および図４を参照して、芯線１０の外周面１１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。濃度がたとえば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（Ｓ４０）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。この時点における表面粗さ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、研磨用不織布を芯線１０の外周面１１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。

【0042】

次に、工程（Ｓ５０）として被覆層形成工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図４および図５を参照して、工程（Ｓ４０）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、ＣｕまたはＣｕ合金からなる被覆層２０が形成される。工程（Ｓ５０）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。

【0043】

次に、工程（Ｓ６０）として第２伸線工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、工程（Ｓ５０）において被覆層２０が形成された芯線１０が伸線加工される。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（Ｓ６０）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。

【0044】

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の十点平均粗さＲｚｊｉｓの値が被覆層２０の厚みの５０％以上２５０％以下に設定される。このように、芯線１０の外周面１１に凹凸を形成することで、芯線１０と被覆層２０との結合強度が上昇する。その結果、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。Ｒｚｊｉｓの値が５０％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。Ｒｚｊｉｓの値が２５０％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、Ｒｚｊｉｓの値は、被覆層２０の厚みの２５０％以下であることが好ましい。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。

【0045】

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の算術平均粗さＲａの値が被覆層２０の厚みの２５％以上７０％以下である。Ｒａの値を上記範囲に設定することは必須ではないが、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との結合強度をより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７０％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。

【0046】

上記実施の形態においては、芯線１０を構成する鋼がパーライト組織を有する場合について説明したが、これに限られず、フェライト系ステンレス鋼またはオーステナ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またはオーステナイト系ステンレス鋼を用いることにより、上記芯線の腐食を抑制することができる。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は、ステンレス鋼の成分組成が下記式（１）を満たすことが好ましい。

【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。）

【0047】

上記実施の形態においては、芯線１０を構成する鋼は、０．５５質量％以上０．７質量％以下の炭素と、１．３５質量％以上２．３質量％以下の珪素と、０．３質量％以上０．９質量％以下のマンガンと、０．２質量％以上１．８質量％以下のクロムと、０．０５質量％以上０．３０質量％以下のバナジウムと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物であってもよい。芯線１０を構成する鋼としてこのような成分組成の鋼を採用することにより、より確実に高い耐久性を得ることができる。

【0048】

上記実施の形態においては、芯線１０を構成する鋼の珪素の含有量が、１．３５質量％以上２．３質量％以下であってもよい。珪素の含有量を１．３５質量％以上とすることにより、銅被覆鋼線１の加工の際の熱処理における軟化を抑制することができる。珪素の含有量を２．３質量以下とすることにより、靱性の低下を抑制することができる。

【0049】

上記実施の形態においては、芯線１０を構成する鋼は、０．６質量％以上１．０質量％以下の炭素と、０．１２質量％以上０．３２質量％以下の珪素と、０．３質量％以上０．９質量％以下のマンガンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物であってもよい。

【0050】

上記実施の形態においては、芯線１０を構成する鋼は、０．６質量％以上１．０質量％以下の炭素と、０．７質量％以上１．０質量％以下の珪素と、０．３質量％以上０．９質量％以下のマンガンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物であってもよい。

【0051】

芯線１０を構成する鋼としてこのような成分組成の鋼を採用することにより、より確実に高い耐久性を得ることができる。

【0052】

上記実施の形態の銅被覆鋼線１において、被覆層２０がめっき層であり、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける酸素濃度は１０質量％以下であってもよい。このようにすることにより、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。被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける酸素濃度は５質量％以下とすることが好ましく、３質量％以下とすることがより好ましい。なお、被覆層２０の芯線１０との界面２０Ａにおける酸素濃度は、たとえば銅被覆鋼線１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を含む一辺３００μｍの正方形領域に対してＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）による定量分析を実施することにより測定することができる。

【0053】

上記実施の形態の銅被覆鋼線１では、図１を参照して、芯線１０の長手方向に垂直な断面において、被覆層２０は、芯線１０の周方向に隣り合うように被覆層２０の厚みが極大値および極小値となり、極大値をｈ_１、極小値をｈ_２、被覆層の厚みの平均値をｔ、ｈ_１とｈ_２との差の最大値ｈ_３とした場合、下記式（２）を満たす第１領域１２を複数含んでもよい。このような第１領域１２を複数含むことで、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。

【数2】

【0054】

上記実施の形態の銅被覆鋼線１において、引張強さが、５００ＭＰａ以上３８００ＭＰａ以下であってもよい。引張強さを５００ＭＰａ以上することにより、銅被覆鋼線１として十分な強度を得ることができる。引張強さを３８００ＭＰａ以下とすることにより、十分な靱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。

【0055】

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９０％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。

【0056】

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中間層１９を含む。中間層１９は、芯線１０を構成する鋼に含まれる金属元素と、被覆層２０を構成する銅または銅合金に含まれる金属元素との合金層、および芯線１０を構成する鋼に含まれる金属元素と、被覆層２０を構成する銅または銅合金に含まれる金属元素と、を含む酸化物層の少なくともいずれか１つを含む。本願の銅被覆鋼線において中間層１９の存在は必須ではないが、上記中間層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。

【0057】

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表面層３０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。

【0058】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２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８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８を参照して、本実施の形態における撚線１００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１００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１００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。したがって、耐久性に優れた撚線１００を提供することができる。

【0059】

（実施の形態３）
次に、実施の形態３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９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９を参照して、本実施の形態における絶縁電線２００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２００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。したがって、耐久性に優れた絶縁電線２００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２の撚線１００を用いてもよい。

【0060】

（実施の形態４）
次に、実施の形態４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１０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１０を参照して、ケーブル３００は、実施の形態２の撚線１００と、撚線１００の外周１００Ａ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３００によれば、撚線１００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。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、導体部として撚線１００を用いる場合について説明したが、これに限られず、撚線１００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】

【0061】

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の十点平均粗さＲｚｊｉｓの値が銅被覆鋼線１の特性に与える影響を調査する実験を行った。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は、０．８２質量％のＣと、０．２２質量％のＳｉと、０．４５質量％のＭｎとを含有し、残部が鉄および不可避的不純物である鋼を採用した。不可避的不純物として含まれる元素の量を分析した結果、Ｐは０．０１１質量％、Ｓは０．００８質量％、Ｃｕは０．０００質量％であった。工程（Ｓ５０）においては、めっきにより純銅からなる被覆層２０を形成した。このようにして銅被覆鋼線１を作製した。そして、作製した銅被覆鋼線１を５０本撚り合わせてサンプルＡを作製した。サンプルＡの撚り合わせる前の素線の線径は０．４５ｍｍであり、銅被覆率は３０％である。上記銅被覆率は、銅被覆鋼線１の長手方向に垂直な断面において、銅被覆鋼線１全体の面積に対する被覆層２０の面積の割合である。サンプルＡにおける芯線１０の外周面１１のＲｚｊｉｓの値は、被覆層２０の厚みｔの５４％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１９％である。

【0062】

素線の線径、撚本数、芯線１０の外周面１１のＲｚｊｉｓの値および芯線１０の外周面１１のＲａ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Ｌを作製した。比較のため、銅被覆鋼線ではなく、銅合金線のサンプルＭ，Ｎを作製した。銅合金線を構成する銅合金は、銅－スズ合金とした。

【0063】

次に、サンプルＡ～サンプルＮの撚り合わせる前の素線の引張強さを測定した。また、サンプルＡ～サンプルＦ、サンプルＩ～サンプルＫおよびサンプルＭの撚り合わせる前の素線に対してねじり試験を実施して、それぞれのサンプルの降伏せん断応力および最大せん断応力を測定した。素線の引張強さの１％に相当する重りを各サンプルに取り付けて、捻回速度を３０ｒｐｍ、測定間距離を素線の線径の１００倍の長さに設定して、ねじり試験を実施した。これらの測定結果を表１に示す。

【0064】

また、サンプルＡ～サンプルＮの屈曲試験を実施した。図１２および図１３においては、マンドレル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、屈曲試験装置７０は、マンドレル７１，７２と、一対の治具７３ａ，７３ｂと、おもり７４と、を含む。サンプルＡの長手方向における一方の端部には、おもり７４が取り付けられる。本試験では、荷重を１００ｇとした。一対の治具７３ａ，７３ｂが、サンプルＡの長手方向における他方の端部を含む領域を挟むように取り付けられる。おもり７４と治具７３ａ，７３ｂとの間には、円柱状の形状を有するマンドレル７１，７２が配置される。マンドレル７１の外周面７１１と、マンドレル７２の外周面７２１とに接触するようにサンプルＡが取り付けられる。マンドレル７１，７２は、長手方向においてサンプルＡと直交するように配置される。マンドレル７１，７２の径Ｑは、同一である（図１２および図１３参照）。図１１の状態を初期状態とする。図１１および図１２を参照して、まず、マンドレル７１の外周面７１１に沿って、サンプルＡが矢印Ｒ_１の向きに屈曲される。サンプルＡの最大屈曲角度θ_１は、９０°である。図１１および図１３を参照して、サンプルＡが初期状態の位置に戻された後に、マンドレル７２の外周面７２１に沿って、サンプルＡが矢印Ｒ_２の向きに屈曲される。サンプルＡの最大屈曲角度θ_２は、９０°である。サンプルＡが矢印Ｒ_１の向きに屈曲された後に、矢印Ｒ_２の向きに屈曲されることで、サンプルには１回の屈曲が実施されたものとする。上記のようなサンプルＡの屈曲を繰り返し実施して、サンプルが破断するまでの屈曲回数を測定した。サンプルＢ～サンプルＮについても同様に測定した。さらに、マンドレル７１，７２の径Ｑを変化させて、マンドレル７１，７２の径Ｑごとにサンプルが破断するまでの屈曲回数を測定した。測定結果を図１４～図１７に示す。図１４～図１７の縦軸はサンプルが破断するまでの屈曲回数を示し、横軸はマンドレル７１，７２の径Ｑを示す。なお、マンドレル７１，７２の径Ｑの単位は、ｍｍである。図１４～図１７における「マンドレルの径Ｑ」は、マンドレル７１，７２の径Ｑを意味する。

【0065】

【表1】

【0066】

表１を参照して、引張強さに関して、Ｒｚｊｉｓの割合が５０％以上２５０％以下の範囲内であるサンプルＡ～サンプルＨは、Ｒｚｊｉｓの割合が上記範囲外であるサンプルＩ～サンプルＬを明確に上回っている。さらに、降伏せん断応力および最大せん断応力に関して、Ｒｚｊｉｓの割合が上記範囲内であるサンプルＡ～サンプルＦは、Ｒｚｊｉｓの割合が範囲外であるサンプルＩ～サンプルＫを明確に上回っている。図１４～図１７を参照して、破断に至るまでの屈曲回数に関しても、Ｒｚｊｉｓの割合が上記範囲内であるサンプルＡ～サンプルＨは、Ｒｚｊｉｓの割合が上記範囲外であるサンプルＩ～サンプルＬを明確に上回っている。これは、Ｒｚｊｉｓの割合が上記範囲内であるサンプルＡ～サンプルＨ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。

【0067】

表１および図１４～図１７を参照して、銅被覆鋼線を用いたサンプルＡ～サンプルＨは、引張強さおよび破断に至るまでの屈曲回数に関して、銅合金線を用いたサンプルＭ，Ｎを大きく上回っている。また、表１を参照して、銅被覆鋼線であるサンプルＡ～サンプルＨは、降伏せん断応力および最大せん断応力に関して、サンプルＭを大きく上回っている。したがって、銅被覆鋼線を用いたサンプルＡ～サンプルＨは、十分な強度を有していることが確認される。

【0068】

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可能な銅被覆鋼線を提供できることが確認される。

【0069】

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】

【0070】

１ 銅被覆鋼線、１Ａ，５０Ａ，１００Ａ 外周、１０ 芯線、１１，４０Ａ，７１１，７２１ 外周面、１２ 第１領域、１９ 中間層、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、７０ 屈曲試験装置、７１，７２ マンドレル、７３ａ，７３ｂ 治具、７４ おもり、１００ 撚線、２００ 絶縁電線、３００ ケーブル、Ｑ 径、Ｒ_１，Ｒ_２ 方向、ｈ_１ 極大値、ｈ_２ 極小値、ｔ 厚み、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ サンプル、θ_１，θ_２ 最大屈曲角度。

【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】

【図16】

【図17】