説明

複合導体の製造方法及び撚り線導体並びにこれを用いたケーブル

【課題】純銅と略同等の導電率を有し、純銅よりも優れた耐屈曲性を有する複合導体の製造方法及び撚り線導体並びにこれを用いたケーブルを提供する。
【解決手段】純銅または銅合金からなる心材2の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成して被覆心材2を形成し、その被覆心材2に所定の条件でバッチ式熱処理を施して上記被覆層をCu相からなる連続相とAg相からなる分散相から構成される分散組織とした後、その熱処理が施された被覆心材2に伸線加工を施して上記被覆心材2の外層部に母相中に金属繊維が分散した繊維分散層3を形成するものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合導体の製造方法及び撚り線導体並びにこれを用いたケーブルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、ロボットケーブルに用いられる同軸ケーブルや、医療用プローブケーブル等に使用される極細ケーブルには、導体であるCuまたはCu合金線にめっきを施して心線としたものが用いられてきた。
【0003】
近年、これらのケーブルやプローブケーブルに対する多心化、細径化、高導電性化のニーズが高まっている。それらのケーブルに用いられる同軸ケーブルも、より細径で導電性が高く、且つ十分な強度を有するものが求められるようになってきている。この同軸ケーブルに用いる導体には、高い導電性と高い屈曲特性(耐屈曲性)との両方が必要である。
【0004】
しかし、上述したCuまたはCu合金線は、導電性は高いものの耐屈曲性が高くない。
そこで、従来のCuまたはCu合金線を用いた導体に代わって高導電性、高耐屈曲性を持つ導体が望まれている。
【0005】
従来からあるそのような高強度、高導電性の導体(材料)として、心材であるCuマトリックス全体中にAg、Nb、Cr、Fe等の金属が繊維状に分散したCu−金属繊維導体(in site合金導体と呼ばれる)が挙げられる。特にCu−Ag合金を用いた導体は、導電性と強度とが高いレベルで両立が可能であることが知られている。
【0006】
また、そのような導体を心材とした高強度、高屈曲性を持つ複合導体として、Cu−Nb系合金、Cu−Fe系合金、Cu−Ag系合金からなる心材の外周にCu及び不可避不純物からなる金属層を被覆したもの(特許文献1参照)や、母相(Cu)−金属繊維導体からなる心材の外周にAu、Ag、Sn、Ni、はんだ等の耐食層を形成したもの(特許文献2参照)がある。
【0007】
【特許文献1】特開平6−290639号公報
【特許文献2】特開2001−176332号公報
【特許文献3】特開2006−127786号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、これらのCu−金属繊維導体や特許文献1、2記載の複合導体は、何れも耐屈曲性は高いが、純銅の代替となり得るほどの導電率を得るのは難しい。
【0009】
これに対して、純銅及び銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成し、その被覆心材に熱処理を施した後、伸線加工を施し、被覆心材の外層部に金属繊維が分散した繊維分散層を形成することを特徴とする複合導体の製造方法がある
(特許文献3参照)。
【0010】
これは、熱処理によって被覆層のAgと心材のCuが相互拡散により、Ag相とCu相の2相組織が被覆心材の外層部に形成されることを狙っている。
【0011】
しかしながら、特許文献3の複合導体の製造方法において、600℃、60secの走行式熱処理では、被覆層のAgと心材のCuの相互拡散が不十分であり、2相組織は形成されず、また、1500℃、60secの走行式熱処理では、被覆層のAgと心材のCuの相互拡散により被覆層が剥れてしまう懸念がある。
【0012】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、純銅と略同等の導電率を有し、純銅よりも優れた耐屈曲性を有する複合導体の製造方法及び撚り線導体並びにこれを用いたケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するために本発明は、純銅または銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成して被覆心材を形成し、その被覆心材に所定の条件でバッチ式熱処理を施して上記被覆層をCu相からなる連続相とAg相からなる分散相から構成される分散組織とした後、その熱処理が施された被覆心材に伸線加工を施して上記被覆心材の外層部に母相中に金属繊維が分散した繊維分散層を形成することを特徴とする複合導体の製造方法を提供するものである。
【0014】
本発明は、純銅または銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成して被覆心材を形成し、その被覆心材に600℃以上700℃未満の温度で30min〜5hrのバッチ式熱処理を施して上記被覆層をCu相からなる連続相とAg相からなる分散相から構成される分散組織とした後、その熱処理が施された被覆心材に伸線加工を施して、上記被覆心材の外層部に母相中に金属繊維が分散した繊維分散層を形成することを特徴とする複合導体の製造方法を提供するものである。
【0015】
また、本発明は、純銅または銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成して被覆心材を形成し、その被覆心材に700℃以上800℃未満の温度で5min〜1hrのバッチ式熱処理を施して上記被覆層をCu相からなる連続相とAg相からなる分散相から構成される分散組織とした後、その熱処理が施された被覆心材に伸線加工を施して、被覆心材の外層部に母相中に金属繊維が分散した繊維分散層を形成することを特徴とする複合導体の製造方法を提供するものである。
【0016】
本発明は、上記銅合金が、1.0mass%以下の微量添加物を含有し、その残りがCuである請求項1から3いずれかに記載の複合導体の製造方法を提供するものである。
【0017】
本発明は、上記銅合金が、上記微量添加物として、Ag、Sn、In、Nb、Cr、Fe、PまたはBから選択される1種或いは2種以上を、総計1.0mass%以下の濃度で含有し、その残りがCuである請求項4記載の複合導体の製造方法を提供するものである。
【0018】
本発明は、上記AgまたはAg合金からなる被覆層を、めっきにより形成する請求項1から5いずれかに記載の複合導体の製造方法を提供するものである。
【0019】
本発明は、請求項1から請求項6のいずれかに記載の製造方法により得られた複合導体の外周にSn、Ag、Niのいずれかからなるめっき層を形成し、このめっき層が形成された複合導体を複数本撚り合わせたことを特徴とする撚り線導体を提供するものである。
【0020】
本発明は、請求項7記載の撚り線導体を心線とし、その心線の周りに外部導体を配置し、該外部導体を覆うジャケット層を設けたことを特徴とするケーブルを提供するものである。
【0021】
本発明は、請求項1から請求項6のいずれかに記載の製造方法により得られた複合導体の外周に樹脂層を形成して心線とし、その心線の周りに外部導体を配置し、該外部導体を覆うジャケット層を設けたことを特徴とするケーブルを提供するものである。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、純銅と略同等の導電率を有し、純銅よりも優れた耐屈曲性を有する複合導体が製造可能となるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0024】
本発明の要旨は、純銅及び銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成した被覆心材において、バッチ式熱処理により、被覆層のAgと心材のCuとを相互拡散させ、かつ繊維分散層の元となる2相組織を作り出すことにある。
【0025】
ここで、熱処理による相互拡散で形成される2相組織には、熱処理条件により、図4に示すAg相とCu相が層状に形成される層状組織と、図5に示すAg相とCu相が細かく分離して形成される2相分離組織(2相分散組織)とがある。
【0026】
図4および図5は、バッチ式熱処理により形成された2相組織のSEM像(倍率5000倍)であり、図4の熱処理条件は500℃の温度で1h、図5の熱処理条件は600℃の温度で5hrである。
【0027】
本願発明者等は、上記の繊維分散層の元となる得る2相組織が、図5に示す後者の2相分離組織であることを見出し、その2相分離組織を形成するためには、被覆心材に所定の条件でバッチ式熱処理を施す必要があることを見出した。
【0028】
2相分離組織は、特にこれに限定されるわけではないが、例えば、2相分離組織におけるCu相とAg相の比率は、Cu相の体積率が73%〜77%、Agの体積率が23%〜27%である。
【0029】
本実施形態の複合導体の製造方法を説明する。
【0030】
まず、心材として、純銅(または銅合金)からなる線材を形成する。
【0031】
ここで、銅合金としては、1.0mass%以下の微量添加物を含有し、その残りがCuであるものが考えられる。また、微量添加物としては、Ag、Sn、In、Nb、Cr、Fe、PまたはBから選択される1種或いは2種以上が考えられる。
【0032】
次に、その心材(線材)の外周に、Ag(またはAg合金)からなる被覆層を、最終的に形成する繊維分散層よりも厚い層厚で形成する。被覆層の形成方法としては、電気めっき法、溶解めっき法などが挙げられる。
【0033】
次に、その被覆された心材(以下、被覆心材)に熱処理を施す。熱処理としては、600℃以上700℃未満の温度で30min〜5hrのバッチ式熱処理、或いは700℃以上800℃未満の温度で5min〜1hrのバッチ式熱処理が挙げられる。
【0034】
ここで、バッチ式熱処理の処理条件を、600℃以上700℃未満の温度で30min〜5hr或いは700℃以上800℃未満の温度で5min〜1hrとしたのは、この処理条件から外れると、入熱量が不足して相互拡散が不十分となるか、もしくは相互拡散したとしても、図4に示すAg相とCu相が層状に形成される層状組織が形成されてしまうためである。
【0035】
この熱処理により、被覆層Agと心材Cuが相互に拡散する。被覆層と心材との境界面付近では、Ag原子と比べてCu原子の方が圧倒的に多いため、Cu相中にAg原子が拡散するようになる。その後、過飽和固溶体となったCu相からAg相が析出される。一方、表面付近では、Cu原子と比べてAg原子の方が多いため、Ag相中にCu原子が拡散し、過飽和固溶体となったAg相からCu相が析出される。以上により、繊維分散層の元となるAg相とCu相が細かく分離した2相組織が被覆心材の外層部に形成される。
【0036】
次に、熱処理後の被覆心材に伸線加工を施す。この伸線加工により、Cu相中に析出したAgが、被覆心材の長手方向に繊維状に延伸され、Cu母相(マトリックス)中に金属繊維(強化材)として分散される。
【0037】
以上により、被覆心材の外層部に、Cu母相中にAg繊維が分散した繊維分散層が形成された複合導体を得ることができる。
【0038】
次に、図1に基づき本実施形態の製造方法により得られた複合導体を説明する。
【0039】
図1に本実施形態の複合導体の横断面図を示す。
【0040】
図1に示すように、本発明の製造方法により得られた複合導体1は、純銅(或いは銅合金)からなる心材2の外周に、母相中に金属繊維が分散した繊維分散層3を形成したものである。
【0041】
本発明の製造方法により得られた複合導体1の好ましい線径は、0.2mm以下である。本発明の製造方法により得られた複合導体1の繊維分散層3の層厚は、複合導体の直径の0.3%以上、好ましくは、0.5%〜8%、より好ましくは1%〜5%の層厚を有する。
【0042】
また、被覆心材の好ましい線径は、3.0mm以下である。被覆層の層厚は、被覆心材の直径の0.3%以上、好ましくは、0.5%〜8%、より好ましくは1%〜5%の層厚を有する。
【0043】
本実施形態の複合導体1の作用を説明する。
【0044】
複合導体1が屈曲された場合、屈曲による歪みは径方向外側ほど大きく、複合導体1の外層部には、中心部に比べ大きな負荷がかかる。本実施形態では、その大きな負荷が屈曲特性は高いものの導電率に劣る繊維分散層3にかかり、導電率は高いものの屈曲特性に劣る心材2にはほとんど負荷がかからない。
【0045】
また、繊維分散層3は層厚が薄く、複合導体1の断面積中に占める繊維分散層3の割合は心材2に比べるとごく僅かである。そのため、繊維分散層3による複合導体1の導電性の低下はほとんどない。
【0046】
このように、本発明により得られた複合導体1は、心材2の外層部に繊維分散層3を形成することで、高い屈曲性と高い導電率とを得ることができる。
【0047】
つまり、本発明により得られた複合導体1は、外層部の強度を繊維分散層3により高めることで、純銅と略同等の導電率を保ちつつ、純銅(心材)のみで導体を構成する場合に比べ大幅に高い耐屈曲性を実現することができる。
【0048】
次に、図2に基づき、心線の周りに外部導体が配置されたケーブルにおいて、心線が本実施形態の複合導体からなるケーブルを説明する。
【0049】
図2に示すように、ケーブル21は、図1に示した複合導体1で形成された心線(以下、図2において符号1を付す)と、その心線1の周りに配置された外部導体23とを備える。さらに、ケーブル21は、心線1の外周に形成された樹脂層24と、外部導体23の外周に形成されたジャケット層25とを備える。
【0050】
外部導体23は、心線1を中心としてより合わされた複数本(図2中では15本)の線材23aからなる。その線材23aの構成材としては、Cu合金(例えばCu−0.15mass%Sn合金)などが挙げられ、図1に示す複合導体1を用いることも考えられる。
【0051】
本実施形態のケーブル21は、心線を図1に示した複合導体1で形成しているため、細径でありながら高い導電率と高い耐屈曲性とを得ることができる。外部導体に本発明を適用した場合においても上記と同等の効果を得ることができる。
【0052】
次に、図3に基づき本実施形態の複合導体を用いた撚り線導体及びその撚り線導体を用いたケーブルを説明する。
【0053】
図3のケーブルは、図2のケーブル21とは心線の構成が異なり、その他は実質的に同じである。そこで、図2のケーブル21と同一の要素については、図中同一符号を付すに止め、詳細な説明は省略する。
【0054】
上述の図2では、単線からなる心線を用いた例を掲げて説明したが、図3に示すように、ケーブル31の耐屈曲特性向上の観点から、心線32としては、複合導体1の外周にSn、Ag、Niのいずれかからなるめっき層36を形成し、このめっき層36が形成された複合導体1を複数本(例えば7本)撚り合わせた撚り線構造(撚り線導体)を採用することも可能である(図3(b))。
【0055】
図3(a)に示すように、ケーブル31は、撚り線導体を心線32とし、その心線32の周りに外部導体23を配置して形成される。
【0056】
この図3のケーブル31によれば、図2のケーブル21と同様に高い導電率を得ることができ、さらに、図2のケーブル21よりも高い耐屈曲特性を得ることができる。
【0057】
以上のように、本発明の複合導体1は、パソコン用内部配線、携帯電話用内部配線、医療用信号線、又は移動体通信などの伝送分野における信号送受信システム内の信号送受信用線等の導体として適用することができる。
【0058】
また、本発明の複合導体1を用いたケーブル21、31は、超音波診断用プローブケーブル等の高精度画像を得るための多心ケーブル等に適用することができる。
【0059】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【実施例】
【0060】
上述の複合導体を得るために、以下のように実施例、比較例、従来例を用いて必要な熱処理条件を究明した。
【0061】
なお、従来例の熱処理は走行式熱処理とし、本発明及び比較例の熱処理はバッチ式熱処理とした。また、実施例、比較例の熱処理は、500℃〜800℃の温度範囲で、5min〜24hrの時間範囲の条件で実施した。
(実施例1)
心材としてOFC(無酸素銅)からなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で30minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例2)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で1hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例3)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で2hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例4)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で5hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例5)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に650℃で15minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例6)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に650℃で45minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例7)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に650℃で90minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例8)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に650℃で3hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例9)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に700℃で10minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例10)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に700℃で30minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例11)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に700℃で1hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例12)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に750℃で5minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例13)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に750℃で15minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(実施例14)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に750℃で45minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例1)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に500℃で10minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例2)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に500℃で30minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷問伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例3)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に500℃で1hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例4)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に500℃で2hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例5)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に500℃で5hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの繊維分散層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例6)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に500℃で10hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷問伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例7)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に500℃で24hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例8)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で10minの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例9)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で10hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例10)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で24hrの条件でバッチ式熱処理を施した後、冷間伸線加工して、外周に層厚0.5μmの外層を有するφ0.1mmの複合導体を作製した。
(比較例11)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に700℃で2hrの条件でバッチ式熱処理を施した。
(比較例12)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に700℃で5hrの条件でバッチ式熱処理を施した。
(比較例13)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に700℃で10hrの条件でバッチ式熱処理を施した。
(比較例14)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に700℃で24hrの条件でバッチ式熱処理を施した。
(比較例15)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に800℃で10minの条件でバッチ式熱処理を施した。
(従来例1)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に600℃で60secの条件で走行式熱処理を施した。
(従来例2)
心材としてOFCからなるφ2.6mmの線材の外周に、電気Agめっきを施し、心材の外周にAgの被覆層(めっき層)を13μmの層厚で形成した。この被覆心材に1500℃で60secの条件で走行式熱処理を施した。
【0062】
表1に実施例1〜14、比較例1〜15、及び従来例1、2の熱処理温度及び熱処理時間、また、相互拡散の有無、形成された2相組織、被覆層の剥れの有無、及び総合評価を示す。
【0063】
表1に示す2相組織について、繊維分散層の元となるAg相とCu相が細かく分離した2相分離組織(分散組織)が形成されたものを○、それ以外を×とした。総合評価は、上記の2相分離組織が形成されたものを◎、2相分離組織は形成されたが、被覆層Agと心材Cuとの間に起きた相互拡散により、界面に微小な隙間(ボイド)が生じたものを○、それ以外を×とした。
【0064】
【表1】

【0065】
表1に示すように、実施例1〜14の熱処理条件において、被覆層Agと心材Cuとの間に相互拡散が起こり、伸線加工後の繊維分散層の元となるAg相とCu相が細かく分離された2相分離組織が被覆心材の外層部に形成された。ただし実施例3、4、7、8、11、14の熱処理条件において、被覆材Agと心材Cuとの間に起きた相互拡散により、界面に微小な隙間(ボイド)が生じた。
【0066】
これに対し、比較例1、2、8及び従来例1の熱処理条件において、被覆層Agと心材Cuとの間に相互拡散は起こったが、被覆層Agと心材Cuの拡散が不十分であり、被覆心材の外層部にAg相とCu相の2相分離組織が形成されず、伸線加工していっても外周に繊維分散層を形成させることは難しい。また、従来例1では、被覆層Agと心材Cuが剥れてしまった。
【0067】
比較例3〜7の熱処理条件において、被覆層Agと心材Cuとの間に相互拡散は起こったが、Ag相とCu相が層状に形成される層状組織が形成されたため、伸線加工していっても、外周に繊維分散層は得られない。
【0068】
比較例9、10の熱処理条件において、被覆層Agと心材Cuとの間に相互拡散は起こったが、この熱処理条件では、外層部までCuの拡散が進行しており、伸線加工していっても、外周に繊維分散層は得られない。
【0069】
比較例11〜15及び従来例2の熱処理条件において、被覆層Agと心材Cuとの間に相互拡散は起こったが、被覆層Agと心材Cuが剥れてしまった。
【0070】
次に、表2に実施例1及び比較例5について、導電率(%IACS)、屈曲寿命(回)及び総合評価を示す。
【0071】
屈曲試験は、実施例1及び比較例5の線材に左右90°の屈曲を曲げr=5mm(曲げ歪1%)で繰り返し、破断に至るまでの屈曲回数を屈曲寿命とし、実施例1と同一線径によりなる軟質TPC線の屈曲寿命の3倍以上を合格、3倍以下を不合格として表2中にそれぞれ○×表記した。総合評価は、優良を○、良くないものを×とした。
【0072】
【表2】

【0073】
表2に示すように、実施例1の線材は、心材が含有する添加物の濃度が低いため、導電率が98%IACSと良好であり、また、繊維分散層が設けられているため、屈曲寿命は合格レベルであり、良好であった。以上から総合評価は優良であった。つまり、純銅と略同等の導電率と、十分な屈曲寿命とを備えていた。
【0074】
これに対して、比較例5の線材は、導電率は98%IACSと良好であったが、繊維分散層が設けられていないため、屈曲寿命が合格レベルに到達しなかった。その結果、総合評価も良くない。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】図1は、本発明に係る製造方法により製造された複合導体の横断面図である。
【図2】図2は、本実施形態の複合導体を用いたケーブルの横断面図である。
【図3】図3(a)は、本実施形態の複合導体による撚り線導体を用いたケーブルの横断面図であり、図3(b)は、本実施形態の複合導体を用いた撚り線導体の横断面図である。
【図4】図4は、2相組織のSEM像であり、層状組織を示す。
【図5】図5は、2相組織のSEM像であり、分散組織を示す。
【符号の説明】
【0076】
1 複合導体
2 心材
3 繊維分散層
21、32 ケーブル
23 外部導体
24 樹脂層
25 ジャケット層
32 心線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
純銅または銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成して被覆心材を形成し、その被覆心材に所定の条件でバッチ式熱処理を施して上記被覆層をCu相からなる連続相とAg相からなる分散相から構成される分散組織とした後、その熱処理が施された被覆心材に伸線加工を施して上記被覆心材の外層部に母相中に金属繊維が分散した繊維分散層を形成することを特徴とする複合導体の製造方法。
【請求項2】
純銅または銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成して被覆心材を形成し、その被覆心材に600℃以上700℃未満の温度で30min〜5hrのバッチ式熱処理を施して上記被覆層をCu相からなる連続相とAg相からなる分散相から構成される分散組織とした後、その熱処理が施された被覆心材に伸線加工を施して、上記被覆心材の外層部に母相中に金属繊維が分散した繊維分散層を形成することを特徴とする複合導体の製造方法。
【請求項3】
純銅または銅合金からなる心材の外周に、AgまたはAg合金からなる被覆層を形成して被覆心材を形成し、その被覆心材に700℃以上800℃未満の温度で5min〜1hrのバッチ式熱処理を施して上記被覆層をCu相からなる連続相とAg相からなる分散相から構成される分散組織とした後、その熱処理が施された被覆心材に伸線加工を施して、被覆心材の外層部に母相中に金属繊維が分散した繊維分散層を形成することを特徴とする複合導体の製造方法。
【請求項4】
上記銅合金が、1.0mass%以下の微量添加物を含有し、その残りがCuである請求項1から3いずれかに記載の複合導体の製造方法。
【請求項5】
上記銅合金が、上記微量添加物として、Ag、Sn、In、Nb、Cr、Fe、PまたはBから選択される1種或いは2種以上を、総計1.0mass%以下の濃度で含有し、その残りがCuである請求項4記載の複合導体の製造方法。
【請求項6】
上記AgまたはAg合金からなる被覆層を、めっきにより形成する請求項1から5いずれかに記載の複合導体の製造方法。
【請求項7】
請求項1から請求項6のいずれかに記載の製造方法により得られた複合導体の外周にSn、Ag、Niのいずれかからなるめっき層を形成し、このめっき層が形成された複合導体を複数本撚り合わせたことを特徴とする撚り線導体。
【請求項8】
請求項7記載の撚り線導体を心線とし、その心線の周りに外部導体を配置し、該外部導体を覆うジャケット層を設けたことを特徴とするケーブル。
【請求項9】
請求項1から請求項6のいずれかに記載の製造方法により得られた複合導体の外周に樹脂層を形成して心線とし、その心線の周りに外部導体を配置し、該外部導体を覆うジャケット層を設けたことを特徴とするケーブル。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2008−293894(P2008−293894A)
【公開日】平成20年12月4日(2008.12.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−140424(P2007−140424)
【出願日】平成19年5月28日(2007.5.28)
【出願人】(000005120)日立電線株式会社 (3,358)
【Fターム(参考)】