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(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】2023-04-17
(45)【発行日】2023-04-25
(54)【発明の名称】銅合金トロリ線
(51)【国際特許分類】
C22C 9/00 20060101AFI20230418BHJP
H01B 1/02 20060101ALI20230418BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20230418BHJP
C22F 1/08 20060101ALN20230418BHJP
【ＦＩ】
C22C9/00
H01B1/02 A
C22F1/00 602
C22F1/00 625
C22F1/00 630A
C22F1/00 630C
C22F1/00 630D
C22F1/00 630G
C22F1/00 630K
C22F1/00 661A
C22F1/00 683
C22F1/00 685Z
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 694A
C22F1/00 694B
C22F1/08 C
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019128391
(22)【出願日】2019-07-10
(65)【公開番号】P2021014604
(43)【公開日】2021-02-12
【審査請求日】2022-07-01
(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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(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】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】秋山 好之
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 訓
(72)【発明者】
【氏名】石田 徳和
(72)【発明者】
【氏名】臼木 理倫
(72)【発明者】
【氏名】山下 主税
【審査官】岡田 眞理
(56)【参考文献】
【文献】特開平０３－０７２０４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０５６６３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－３１１２８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０６７４０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭４８－０７１３２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３２３４６３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ９／００－９／１０
Ｃ２２Ｆ １／００
Ｃ２２Ｆ １／０８
Ｈ０１Ｂ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｍｇを０．１５ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％以下の範囲内、Ｃｒを０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成とされており、引張強度が６００ＭＰａ以上であり、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする銅合金トロリ線。
【請求項2】
ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上であることを特徴とする請求項１に記載の銅合金トロリ線。
【請求項3】
さらに、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素を含有し、これら添加元素の合計含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の銅合金トロリ線。
【請求項4】
Ｂを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有す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トロリ線。
【請求項5】
Ｚｒを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有す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トロリ線。
【請求項6】
Ｐを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有す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トロリ線。
【請求項7】
Ｓｉを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有す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トロリ線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気鉄道用電車線設備に使用されるトロリ線として用いることが可能な銅合金トロリ線に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、上述のトロリ線においては、パンタグラフ等の集電装置と摺接され、電気鉄道車両等に対して給電される構成とされている。パンダグラフとの離線が少ないなど、良好な集電性能を得るためには、トロリ線の波動伝播速度が走行速度を十分に上回ることが必要である。トロリ線の波動伝播速度は負荷される張力の平方根に比例するため、波動伝播速度を向上させるためには、高強度のトロリ線が必要となる。また、トロリ線には、優れた導電率、耐摩耗性、疲労特性が要求される。
【0003】
近年、電気鉄道車両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、電気鉄道車両の走行速度が、トロリ線等の架線に発生した波の伝播速度の０．７倍よりも速くなると、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。
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からなる銅合金線として、例えば特許文献１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】
【文献】特開２０１４－０２５１３８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、最近では、電気鉄道車両のさらなる高速化が図られており、従来にも増して、優れた摩耗特性及び疲労特性が求められている。
ここで、特許文献１に開示された銅合金トロリ線においては、Ｃｏ及びＰの化合物を銅の母相中に析出させることで強度（硬さ）を向上させているが、さらなる強度（硬さ）の向上を図ることができず、摩耗特性及び疲労特性を十分に向上させることが困難であった。また、加工硬化によって強度（硬さ）をさらに向上させるために、加工率を高くした場合には、高荷重条件で使用することができなくなるおそれがあった。
ここで、特許文献１に開示された銅合金トロリ線においては、Ｃｏ及びＰの化合物を銅の母相中に析出させることで強度（硬さ）を向上させているが、さらなる強度（硬さ）の向上を図ることができず、摩耗特性及び疲労特性を十分に向上させることが困難であった。また、加工硬化によって強度（硬さ）をさらに向上させるために、加工率を高くした場合には、高荷重条件で使用することができなくなるおそれがあった。
【0007】
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、優れた導電率と十分な強度及び硬さを有し、疲労特性に優れ、かつ、高荷重条件でも使用可能な銅合金トロリ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】
【0008】
この課題を解決するために、本発明の銅合金トロリ線は、Ｍｇを０．１５ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％以下の範囲内、Ｃｒを０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成とされており、引張強度が６００ＭＰａ以上であり、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴としている。
【0009】
上述の構成の銅合金トロリ線においては、Ｍｇを上述の範囲で含有しているので、固溶硬化によって強度を十分に向上させることができる。
また、Ｃｒを上述の範囲で含有しているので、Ｃｒ系析出物を分散させることで、さらなる強度（硬さ）及び導電率の向上を図ることができる。
その結果、引張強度が６００ＭＰａ以上とされているので、摩耗特性及び疲労特性に優れている。また、強度（硬さ）に十分に優れていることから、製造時の加工率を低くすることができ、高荷重条件でも使用することができる。
さらに、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上とされているので、良好に通電することが可能となる。
また、Ｃｒを上述の範囲で含有しているので、Ｃｒ系析出物を分散させることで、さらなる強度（硬さ）及び導電率の向上を図ることができる。
その結果、引張強度が６００ＭＰａ以上とされているので、摩耗特性及び疲労特性に優れている。また、強度（硬さ）に十分に優れていることから、製造時の加工率を低くすることができ、高荷重条件でも使用することができる。
さらに、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上とされているので、良好に通電することが可能となる。
【0010】
ここで、本発明の銅合金トロリ線においては、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上とされていることが好ましい。
この場合、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上とされているので、耐摩耗性に特に優れており、この銅合金トロリ線の長寿命化を図ることができる。
この場合、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上とされているので、耐摩耗性に特に優れており、この銅合金トロリ線の長寿命化を図ることができる。
【0011】
また、本発明の銅合金トロリ線においては、さらに、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素を含有し、これら添加元素の合計含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で５ｍａｓｓｐｐｍ以上含有しているので、溶体化処理時における結晶粒の粗大化を抑制することが可能となり、その後の時効熱処理によって析出物を微細、且つ、均一に分散させることができ、強度（硬さ）及び導電率をさらに向上させることができる。
一方、これら添加元素の合計含有量が１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下とされているので、鋳造性の低下及び鋳造割れの発生を抑制することができる。
この場合、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で５ｍａｓｓｐｐｍ以上含有しているので、溶体化処理時における結晶粒の粗大化を抑制することが可能となり、その後の時効熱処理によって析出物を微細、且つ、均一に分散させることができ、強度（硬さ）及び導電率をさらに向上させることができる。
一方、これら添加元素の合計含有量が１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下とされているので、鋳造性の低下及び鋳造割れの発生を抑制することができる。
【0012】
さらに、本発明の銅合金トロリ線においては、Ｂを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
また、本発明の銅合金トロリ線においては、Ｚｒを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
さらに、本発明の銅合金トロリ線においては、Ｐを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
また、本発明の銅合金トロリ線においては、Ｓｉを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
これらの場合、鋳造性が低下したり、鋳造割れが発生したりすることなく、高温に加熱保持した際の結晶粒の粗大化を抑制することができる。よって、その後の時効熱処理によって析出物を微細、且つ、均一に分散させることができ、強度（硬さ）及び導電率をさらに向上させることができる。
また、本発明の銅合金トロリ線においては、Ｚｒを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
さらに、本発明の銅合金トロリ線においては、Ｐを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
また、本発明の銅合金トロリ線においては、Ｓｉを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
これらの場合、鋳造性が低下したり、鋳造割れが発生したりすることなく、高温に加熱保持した際の結晶粒の粗大化を抑制することができる。よって、その後の時効熱処理によって析出物を微細、且つ、均一に分散させることができ、強度（硬さ）及び導電率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、優れた導電率と十分な強度及び硬さを有し、疲労特性に優れ、かつ、高荷重条件でも使用可能な銅合金トロリ線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態における銅合金トロリ線の製造方法の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本発明の一実施形態である銅合金トロリ線について説明する。本実施形態である銅合金トロリ線は、例えば、電気鉄道車両等に使用されるものであり、長手方向に直交する公称断面積が８５ｍｍ２以上１７０ｍｍ２以下の範囲内とされている。
【0016】
本発明の実施形態である銅合金トロリ線は、Ｍｇを０．１５ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％以下の範囲内、Ｃｒを０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成とされている。
そして、本実施形態である銅合金トロリ線においては、引張強度が６００ＭＰａ以上とされ、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上とされている。
また、本実施形態である銅合金トロリ線においては、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上であることが好ましい。
そして、本実施形態である銅合金トロリ線においては、引張強度が６００ＭＰａ以上とされ、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上とされている。
また、本実施形態である銅合金トロリ線においては、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上であることが好ましい。
【0017】
なお、本実施形態である銅合金トロリ線においては、さらに、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素を含有し、これら添加元素の合計含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とされていてもよい。
また、本実施形態である銅合金トロリ線においては、Ｂを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
また、本実施形態である銅合金トロリ線においては、Ｂを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有していてもよい。
【0018】
ここで、本実施形態である銅合金トロリ線において、上述のように、成分組成、各種特性を規定した理由について、以下に説明する。
【0019】
（Ｍｇ：０．１５ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％以下）
Ｍｇは、銅合金の母相中に固溶することで、強度を十分に向上させる作用を有する元素である。
ここで、Ｍｇの含有量が０．１５ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができなくなるおそれがある。一方、Ｍｇの含有量が０．５０ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が大きく低下するとともに、銅合金溶湯の粘性が上昇し、鋳造性が低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｍｇの含有量を０．１５ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。
なお、強度をさらに向上させるためには、Ｍｇの含有量の下限を０．３０ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．４０ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。一方、導電率の低下及び鋳造性の低下を確実に抑制するためには、Ｍｇの含有量の上限を０．４５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
Ｍｇは、銅合金の母相中に固溶することで、強度を十分に向上させる作用を有する元素である。
ここで、Ｍｇの含有量が０．１５ｍａｓｓ％未満の場合には、その作用効果を十分に奏功せしめることができなくなるおそれがある。一方、Ｍｇの含有量が０．５０ｍａｓｓ％以上の場合には、導電率が大きく低下するとともに、銅合金溶湯の粘性が上昇し、鋳造性が低下するおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｍｇの含有量を０．１５ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％未満の範囲内に設定している。
なお、強度をさらに向上させるためには、Ｍｇの含有量の下限を０．３０ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．４０ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。一方、導電率の低下及び鋳造性の低下を確実に抑制するためには、Ｍｇの含有量の上限を０．４５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【0020】
（Ｃｒ：０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下）
Ｃｒは、時効処理によって母相の結晶粒内にＣｒ系析出物（例えばＣｕ－Ｃｒ）を微細に析出させることにより、硬さ（強度）及び導電率を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｃｒの含有量が０．２５ｍａｓｓ％未満の場合には、時効処理において析出量が不十分となり、硬さ（強度）及び導電率の向上の効果を十分に得られないおそれがある。また、Ｃｒの含有量が１．０ｍａｓｓ％を超える場合には、比較的粗大なＣｒ晶出物が生成し、欠陥の原因となるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｃｒの含有量を０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｃｒの含有量の下限を０．３０ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．４０ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。一方、比較的粗大なＣｒ晶出物の生成をさらに抑制して欠陥の発生をさらに抑制するためには、Ｃｒの含有量の上限を０．７０ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、０．６０ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。
Ｃｒは、時効処理によって母相の結晶粒内にＣｒ系析出物（例えばＣｕ－Ｃｒ）を微細に析出させることにより、硬さ（強度）及び導電率を向上させる作用効果を有する元素である。
ここで、Ｃｒの含有量が０．２５ｍａｓｓ％未満の場合には、時効処理において析出量が不十分となり、硬さ（強度）及び導電率の向上の効果を十分に得られないおそれがある。また、Ｃｒの含有量が１．０ｍａｓｓ％を超える場合には、比較的粗大なＣｒ晶出物が生成し、欠陥の原因となるおそれがある。
以上のことから、本実施形態では、Ｃｒの含有量を０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の範囲内に設定している。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ｃｒの含有量の下限を０．３０ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、０．４０ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。一方、比較的粗大なＣｒ晶出物の生成をさらに抑制して欠陥の発生をさらに抑制するためには、Ｃｒの含有量の上限を０．７０ｍａｓｓ％以下とすることが好ましく、０．６０ｍａｓｓ％以下とすることがさらに好ましい。
【0021】
（Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量：５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下）
Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素は、高温で保持した際における結晶粒の粗大化を抑制する作用を有する元素である。
ここで、上述の添加元素の合計含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることにより、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができる。一方、上述の添加元素の合計含有量を１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることにより、鋳造性の低下や鋳造割れの発生を抑制することができる。
よって、本実施形態の銅合金トロリ線において、高温で保持した際における結晶粒の粗大化を抑制するためには、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、上述の添加元素の合計含有量の下限は１０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがさらに好ましく、２０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがより好ましい。また、上述の添加元素の合計含有量の上限は５００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがさらに好ましく、３００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがより好ましい。
また、上述の添加元素を意図的に添加しない場合には、上述の添加元素の合計含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ未満であってもよい。
Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素は、高温で保持した際における結晶粒の粗大化を抑制する作用を有する元素である。
ここで、上述の添加元素の合計含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることにより、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができる。一方、上述の添加元素の合計含有量を１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることにより、鋳造性の低下や鋳造割れの発生を抑制することができる。
よって、本実施形態の銅合金トロリ線において、高温で保持した際における結晶粒の粗大化を抑制するためには、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、上述の添加元素の合計含有量の下限は１０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがさらに好ましく、２０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがより好ましい。また、上述の添加元素の合計含有量の上限は５００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがさらに好ましく、３００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがより好ましい。
また、上述の添加元素を意図的に添加しない場合には、上述の添加元素の合計含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ未満であってもよい。
【0022】
（Ｂ：５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下）
Ｂは、高温で保持した際における結晶粒の粗大化を抑制する作用を有する元素である。
ここで、Ｂの含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることにより、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができる。一方、Ｂの含有量を１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることにより、鋳造性の低下や鋳造割れの発生を抑制することができる。
よって、本実施形態の銅合金トロリ線において、高温で保持した際に、結晶粒の粗大化を抑制するためには、Ｂの含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、Ｂの含有量の下限は１０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがさらに好ましく、２０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがより好ましい。また、Ｂの含有量の上限は５０ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがさらに好ましく、３０ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがより好ましい。
また、Ｂを意図的に添加しない場合には、Ｂの含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ未満であってもよい。
Ｂは、高温で保持した際における結晶粒の粗大化を抑制する作用を有する元素である。
ここで、Ｂの含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることにより、上述の作用効果を十分に奏功せしめることができる。一方、Ｂの含有量を１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることにより、鋳造性の低下や鋳造割れの発生を抑制することができる。
よって、本実施形態の銅合金トロリ線において、高温で保持した際に、結晶粒の粗大化を抑制するためには、Ｂの含有量を５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、Ｂの含有量の下限は１０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがさらに好ましく、２０ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがより好ましい。また、Ｂの含有量の上限は５０ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがさらに好ましく、３０ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがより好ましい。
また、Ｂを意図的に添加しない場合には、Ｂの含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ未満であってもよい。
【0023】
（その他の不可避不純物）
なお、上述したＭｇ，Ｃｒ等以外のその他の不可避的不純物としては、Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｔｉ，（Ｂ），Ａｇ，Ｃａ，（Ｓｉ），Ｔｅ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｔｉ，（Ｚｒ），Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ，Ｔｃ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｐｏ，Ｂｉ，ランタノイド、Ｏ，Ｓ，Ｃ，（Ｐ）等が挙げられる。これらの不可避不純物は、導電性（熱伝導性）を低下させるおそれがあるため、総量で０．０５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
なお、上述したＭｇ，Ｃｒ等以外のその他の不可避的不純物としては、Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｔｉ，（Ｂ），Ａｇ，Ｃａ，（Ｓｉ），Ｔｅ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｔｉ，（Ｚｒ），Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ，Ｔｃ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｐｏ，Ｂｉ，ランタノイド、Ｏ，Ｓ，Ｃ，（Ｐ）等が挙げられる。これらの不可避不純物は、導電性（熱伝導性）を低下させるおそれがあるため、総量で０．０５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【0024】
（引張強度：６００ＭＰａ以上）
本実施形態である銅合金トロリ線において、引張強度が６００ＭＰａ未満の場合には、強度が不十分となり、トロリ線として安定して使用することができないおそれがある。
このため、本実施形態の銅合金トロリ線においては、引張強度を６００ＭＰａ以上に設定している。
なお、本実施形態の銅合金トロリ線の引張強度は６３０ＭＰａ以上とすることが好ましく、６５０ＭＰａ以上とすることがさらに好ましい。
本実施形態である銅合金トロリ線において、引張強度が６００ＭＰａ未満の場合には、強度が不十分となり、トロリ線として安定して使用することができないおそれがある。
このため、本実施形態の銅合金トロリ線においては、引張強度を６００ＭＰａ以上に設定している。
なお、本実施形態の銅合金トロリ線の引張強度は６３０ＭＰａ以上とすることが好ましく、６５０ＭＰａ以上とすることがさらに好ましい。
【0025】
（導電率：６０％ＩＡＣＳ以上）
本実施形態である銅合金材において、導電率が６０％ＩＡＣＳ未満の場合には、良好に通電することができず、トロリ線として安定して使用することができないおそれがある。
このため、本実施形態の銅合金トロリ線においては、導電率を６０％ＩＡＣＳ以上に設定している。
なお、本実施形態の銅合金材の導電率は６３％ＩＡＣＳ以上とすることが好ましく、６５％ＩＡＣＳ以上とすることがさらに好ましい。
本実施形態である銅合金材において、導電率が６０％ＩＡＣＳ未満の場合には、良好に通電することができず、トロリ線として安定して使用することができないおそれがある。
このため、本実施形態の銅合金トロリ線においては、導電率を６０％ＩＡＣＳ以上に設定している。
なお、本実施形態の銅合金材の導電率は６３％ＩＡＣＳ以上とすることが好ましく、６５％ＩＡＣＳ以上とすることがさらに好ましい。
【0026】
（ビッカース硬さ：１８０Ｈｖ以上）
本実施形態である銅合金トロリ線において、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上である場合には、十分な耐摩耗性を確保することができ、この銅合金トロリ線の長寿命化を図ることが可能となる。
以上のことから、本実施形態の銅合金トロリ線においては、ビッカース硬さを１８０Ｈｖ以上とすることが好ましい。
なお、本実施形態の銅合金材のビッカース硬さは１９０Ｈｖ以上とすることがさらに好ましく、２００Ｈｖ以上とすることがより好ましい。
本実施形態である銅合金トロリ線において、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上である場合には、十分な耐摩耗性を確保することができ、この銅合金トロリ線の長寿命化を図ることが可能となる。
以上のことから、本実施形態の銅合金トロリ線においては、ビッカース硬さを１８０Ｈｖ以上とすることが好ましい。
なお、本実施形態の銅合金材のビッカース硬さは１９０Ｈｖ以上とすることがさらに好ましく、２００Ｈｖ以上とすることがより好ましい。
【0027】
次に、本発明の一実施形態に係る銅合金トロリ線の製造方法を、図１のフロー図を参照して説明する。
【0028】
（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を、カーボンるつぼに装入し、真空溶解炉を用いて溶解し、銅溶湯を得る。次いで、得られた溶湯に、所定の濃度となるように、Ｍｇ及びＣｒを添加して、成分調製を行い、銅合金溶湯を得る。
ここで、Ｍｇ及びＣｒの原料としては、例えばＭｇの原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上のものを使用し、Ｃｒの原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上のものを使用することが好ましい。なお、Ｃｕ－Ｍｇ母合金、Ｃｕ－Ｃｒ母合金を用いてもよい。
そして、成分調製された銅合金溶湯を鋳型に注湯して銅合金鋳塊を得る。
まず、銅の純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を、カーボンるつぼに装入し、真空溶解炉を用いて溶解し、銅溶湯を得る。次いで、得られた溶湯に、所定の濃度となるように、Ｍｇ及びＣｒを添加して、成分調製を行い、銅合金溶湯を得る。
ここで、Ｍｇ及びＣｒの原料としては、例えばＭｇの原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上のものを使用し、Ｃｒの原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上のものを使用することが好ましい。なお、Ｃｕ－Ｍｇ母合金、Ｃｕ－Ｃｒ母合金を用いてもよい。
そして、成分調製された銅合金溶湯を鋳型に注湯して銅合金鋳塊を得る。
【0029】
（熱間加工工程Ｓ０２）
次に、得られた銅合金鋳塊に対して熱間加工を実施する。ここで、熱間加工の条件は、温度：８００℃以上１０００℃以下、加工率：１０％以上９９％以下、とすることが好ましい。また、この熱間加工後、直ちに水冷によって冷却する。
なお、熱間加工工程Ｓ０２における加工方法については、特に限定はないが、押出や溝圧延を適用することが好ましい。
次に、得られた銅合金鋳塊に対して熱間加工を実施する。ここで、熱間加工の条件は、温度：８００℃以上１０００℃以下、加工率：１０％以上９９％以下、とすることが好ましい。また、この熱間加工後、直ちに水冷によって冷却する。
なお、熱間加工工程Ｓ０２における加工方法については、特に限定はないが、押出や溝圧延を適用することが好ましい。
【0030】
（溶体化処理工程Ｓ０３）
次いで、熱間加工工程Ｓ０２で得られた熱間加工材を、保持温度：９００℃以上１０５０℃以下、保持温度での保持時間：０．５時間以上５時間以下、の条件で加熱して、その後水冷することにより、溶体化処理を行う。加熱は、例えば大気または不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
次いで、熱間加工工程Ｓ０２で得られた熱間加工材を、保持温度：９００℃以上１０５０℃以下、保持温度での保持時間：０．５時間以上５時間以下、の条件で加熱して、その後水冷することにより、溶体化処理を行う。加熱は、例えば大気または不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【0031】
（第１冷間加工工程Ｓ０４）
次に、溶体化処理工程Ｓ０３を経た溶体化処理材に対して冷間加工を実施する。ここで、第１冷間加工工程Ｓ０４においては、加工率を１０％以上９９％以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、第１冷間加工工程Ｓ０４における加工方法については、特に限定はないが、押出や溝圧延を適用することが好ましい。
次に、溶体化処理工程Ｓ０３を経た溶体化処理材に対して冷間加工を実施する。ここで、第１冷間加工工程Ｓ０４においては、加工率を１０％以上９９％以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、第１冷間加工工程Ｓ０４における加工方法については、特に限定はないが、押出や溝圧延を適用することが好ましい。
【0032】
（時効処理工程Ｓ０５）
次に、冷間加工工程Ｓ０４で得られた冷間加工材に対して時効処理を実施し、Ｃｒ系析出物を微細に析出させる。
ここで、時効処理の条件は、保持温度：４００℃以上５００℃以下、保持温度での保持時間：１時間以上６時間以下、の条件で行うことが好ましい。
なお、時効処理時の熱処理方法は、特に限定しないが、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。また、加熱後の冷却方法は、特に限定しないが、水冷によって急冷することが好ましい。
次に、冷間加工工程Ｓ０４で得られた冷間加工材に対して時効処理を実施し、Ｃｒ系析出物を微細に析出させる。
ここで、時効処理の条件は、保持温度：４００℃以上５００℃以下、保持温度での保持時間：１時間以上６時間以下、の条件で行うことが好ましい。
なお、時効処理時の熱処理方法は、特に限定しないが、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。また、加熱後の冷却方法は、特に限定しないが、水冷によって急冷することが好ましい。
【0033】
（第２冷間加工工程Ｓ０６）
次に、時効処理工程Ｓ０５を経た時効処理材に対して冷間加工を実施する。ここで、第２冷間加工工程Ｓ０６においては、加工率を５％以上８０％以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、第２冷間加工工程Ｓ０６における加工方法については、特に限定はないが、押出や溝圧延を適用することが好ましい。
次に、時効処理工程Ｓ０５を経た時効処理材に対して冷間加工を実施する。ここで、第２冷間加工工程Ｓ０６においては、加工率を５％以上８０％以下の範囲内とすることが好ましい。
なお、第２冷間加工工程Ｓ０６における加工方法については、特に限定はないが、押出や溝圧延を適用することが好ましい。
【0034】
このような工程により、本実施形態である銅合金トロリ線が製造される。
【0035】
上述した構成とされた本実施形態に係る銅合金トロリ線によれば、Ｍｇを０．１５ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％以下の範囲で含有しているので、固溶硬化によって強度（硬さ）を十分に向上させることができる。
また、Ｃｒを０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の範囲で含有しているので、Ｃｒ系析出物を分散させることで、さらなる強度（硬さ）及び導電率の向上を図ることができる。
そして、引張強度が６００ＭＰａ以上とされているので、摩耗特性及び疲労特性に優れている。また、強度に十分に優れていることから、製造時の加工率を低くすることができ、高荷重条件でも使用することができる。
さらに、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上とされているので、良好に通電することが可能となる。
また、Ｃｒを０．２５ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下の範囲で含有しているので、Ｃｒ系析出物を分散させることで、さらなる強度（硬さ）及び導電率の向上を図ることができる。
そして、引張強度が６００ＭＰａ以上とされているので、摩耗特性及び疲労特性に優れている。また、強度に十分に優れていることから、製造時の加工率を低くすることができ、高荷重条件でも使用することができる。
さらに、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上とされているので、良好に通電することが可能となる。
【0036】
また、本実施形態において、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上とされている場合には、耐摩耗性に特に優れており、本実施形態の銅合金トロリ線の長寿命化を図ることができる。
【0037】
さらに、本実施形態において、さらに、Ｂ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓｉから選択される１種又は２種以上の添加元素を含有し、これら添加元素の合計含有量が５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とされている場合には、溶体化処理工程Ｓ０３における結晶粒の粗大化を抑制することが可能となり、その後の時効処理工程Ｓ０５によって析出物を微細、且つ、均一に分散させることができ、強度及び導電率をさらに向上させることができる。また、鋳造性の低下や鋳造割れの発生を抑制することができる。
【0038】
あるいは、本実施形態において、Ｂを５ｍａｓｓｐｐｍ以上１０００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内で含有している場合においても、溶体化処理工程Ｓ０３における結晶粒の粗大化を抑制することが可能となり、その後の時効処理工程Ｓ０５によって析出物を微細、且つ、均一に分散させることができ、強度及び導電率をさらに向上させることができる。また、鋳造性の低下や鋳造割れの発生を抑制することができる。
【0039】
以上、本発明の実施形態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、銅合金材の製造方法については、本実施形態に限定されることはなく、他の製造方法によって製造されたものであってもよい。例えば、溶解・鋳造工程において連続鋳造装置を用いてもよい。
例えば、銅合金材の製造方法については、本実施形態に限定されることはなく、他の製造方法によって製造されたものであってもよい。例えば、溶解・鋳造工程において連続鋳造装置を用いてもよい。
【実施例】
【0040】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
【0041】
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を準備し、これをカーボンるつぼに装入し、真空溶解炉（真空度１０－２Ｐａ以下）で溶解し、銅溶湯を得た。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表１に示す成分組成となるように調製し、５分間保持した後、銅合金溶湯を鋳鉄製の鋳型に注湯して銅合金鋳塊を得た。銅合金鋳塊の断面寸法は、幅約６０ｍｍ、厚さ約１００ｍｍとした。
なお、添加元素であるＭｇの原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上、Ｃｒの原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のものを使用した。
なお、添加元素であるＭｇの原料は純度９９．９ｍａｓｓ％以上、Ｃｒの原料は純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のものを使用した。
【0042】
次に、得られた銅合金鋳塊に対して、熱間圧延を実施し、熱間圧延材を得た。なお、熱間圧延の条件は、温度１０００℃、加工率９０％とした。
この熱間圧延材に対して、表２に示す条件で加熱保持した後に水冷し、溶体化処理を実施した。
この熱間圧延材に対して、表２に示す条件で加熱保持した後に水冷し、溶体化処理を実施した。
【0043】
次に、上述の溶体化処理材を切断し、冷間加工（引抜加工）を実施し、冷間加工材を得た。なお、加工率は６０％とした。
この冷間加工材に対して、大気炉で表２に示す条件で加熱保持した後に水冷し、時効処理を実施した。
得られた時効処理材に対して、冷間加工（引抜加工）を実施し、各種銅合金材を得た。なお、加工率は６０％とした。
この冷間加工材に対して、大気炉で表２に示す条件で加熱保持した後に水冷し、時効処理を実施した。
得られた時効処理材に対して、冷間加工（引抜加工）を実施し、各種銅合金材を得た。なお、加工率は６０％とした。
【0044】
得られた銅合金材について、成分組成、引張強度、導電率、疲労特性、耐摩耗性を評価した。
【0045】
（成分組成）
得られた銅合金材の成分組成は、ＩＣＰ－ＭＳ分析によって測定した。その結果、表１に示す組成であることを確認した。
得られた銅合金材の成分組成は、ＩＣＰ－ＭＳ分析によって測定した。その結果、表１に示す組成であることを確認した。
【0046】
（引張強度）
島津製作所製ＡＧ－Ｘ ２５０ｋＮを用い、標点間距離を２５０ｍｍに設定後、クロスヘッドスピード１００ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を２回以上実施し、その平均値を求めた。評価結果を表２に示す。
島津製作所製ＡＧ－Ｘ ２５０ｋＮを用い、標点間距離を２５０ｍｍに設定後、クロスヘッドスピード１００ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を２回以上実施し、その平均値を求めた。評価結果を表２に示す。
【0047】
（導電率）
日本フェルスター社製ＳＩＧＭＡ ＴＥＳＴ Ｄ２．０６８（プローブ径φ６ｍｍ）を用いて、１０×１５ｍｍのサンプルの断面中心部を３回測定し、その平均値を求めた。評価結果を表２に示す。
日本フェルスター社製ＳＩＧＭＡ ＴＥＳＴ Ｄ２．０６８（プローブ径φ６ｍｍ）を用いて、１０×１５ｍｍのサンプルの断面中心部を３回測定し、その平均値を求めた。評価結果を表２に示す。
【0048】
（ビッカース硬度）
ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準じて、株式会社アカシ製ビッカース硬度試験機により、試験片の９か所でビッカース硬さを測定し、その最大値及び最小値を除外した７つの測定値の平均値を求めた。評価結果を表２に示す。
ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準じて、株式会社アカシ製ビッカース硬度試験機により、試験片の９か所でビッカース硬さを測定し、その最大値及び最小値を除外した７つの測定値の平均値を求めた。評価結果を表２に示す。
【0049】
（伸線性）
上述の溶体化処理材に対して、加工率９０％の冷間伸線を行い、直径２．６ｍｍの銅線材に加工した。直径２．６ｍｍで伸線長さが５００ｍとなるまで伸線加工した際に断線した回数を評価し、１０ｍ当たりの材料起因による断線回数に換算した値を伸線性とした。断線回数が０回のものを「〇」、断線が発生したものを「×」とした。評価結果を表２に示す。
上述の溶体化処理材に対して、加工率９０％の冷間伸線を行い、直径２．６ｍｍの銅線材に加工した。直径２．６ｍｍで伸線長さが５００ｍとなるまで伸線加工した際に断線した回数を評価し、１０ｍ当たりの材料起因による断線回数に換算した値を伸線性とした。断線回数が０回のものを「〇」、断線が発生したものを「×」とした。評価結果を表２に示す。
【0050】
（疲労特性）
溶体化処理後の溶体化材から、幅１０ｍｍ，厚さ４ｍｍの板材を切り出し、加工率５０％で冷間圧延を行い、厚さを２ｍｍとした。その後、大気炉を用いて表２に示す条件で時効熱処理を実施し、加工率７５％で冷間圧延を行い、厚さ０．５ｍｍとし、シャーを用いて長さ６０ｍｍに切断した。そして、得られた試験片の端面のバリを１５００番のエメリー紙を用いて除去した。
そして、日本伸銅協会の薄板・条の疲労特性試験方法（ＪＣＢＡ Ｔ３０８：２００２）に準じて、薄板疲労試験機に試験片をセット長３０ｍｍでセットした。そして、周波数５０Ｈｚ、歪み振幅を変量させて、破断までの振動回数を計測した。
試験片のセット長さに対する振幅量の比率を歪振幅と定義し、歪振幅が６×１０－２の条件における破断寿命で評価した。具体的には、歪振幅が６×１０－２の条件で破断までの振動回数が１．２×１０７回以上のものを「Ａ＋」、１．２×１０７回未満で１０７回以上のものを「Ａ」、１０７回未満のものを「Ｂ」と評価した。評価結果を表２に示す。
溶体化処理後の溶体化材から、幅１０ｍｍ，厚さ４ｍｍの板材を切り出し、加工率５０％で冷間圧延を行い、厚さを２ｍｍとした。その後、大気炉を用いて表２に示す条件で時効熱処理を実施し、加工率７５％で冷間圧延を行い、厚さ０．５ｍｍとし、シャーを用いて長さ６０ｍｍに切断した。そして、得られた試験片の端面のバリを１５００番のエメリー紙を用いて除去した。
そして、日本伸銅協会の薄板・条の疲労特性試験方法（ＪＣＢＡ Ｔ３０８：２００２）に準じて、薄板疲労試験機に試験片をセット長３０ｍｍでセットした。そして、周波数５０Ｈｚ、歪み振幅を変量させて、破断までの振動回数を計測した。
試験片のセット長さに対する振幅量の比率を歪振幅と定義し、歪振幅が６×１０－２の条件における破断寿命で評価した。具体的には、歪振幅が６×１０－２の条件で破断までの振動回数が１．２×１０７回以上のものを「Ａ＋」、１．２×１０７回未満で１０７回以上のものを「Ａ」、１０７回未満のものを「Ｂ」と評価した。評価結果を表２に示す。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】
【0053】
Ｍｇの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例１においては、導電率が５２．２％ＩＡＣＳと比較的低くなった。
Ｍｇの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例２においては、引張強度が５７２ＭＰａと比較的低く、疲労特性が低位となった。
Ｃｒの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例３においては、伸線性が×となった。
Ｃｒの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例４においては、引張強度が５６２ＭＰａと比較的低く、疲労特性が低位となった。
Ｍｇの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例２においては、引張強度が５７２ＭＰａと比較的低く、疲労特性が低位となった。
Ｃｒの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例３においては、伸線性が×となった。
Ｃｒの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例４においては、引張強度が５６２ＭＰａと比較的低く、疲労特性が低位となった。
【0054】
これに対して、本発明例１－１２においては、優れた導電率と十分な強度を有しており、伸線性及び疲労特性に優れていることが確認された。
【図1】