專(zhuān)利名稱(chēng)：低銅合金材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)率高，導(dǎo)電率、軟化溫度、表面品質(zhì)優(yōu)秀的低銅合金材料、低銅合 金線、低銅合金絞線以及使用它們的電纜、同軸電纜以及復(fù)合電纜、以及低銅合金材料及低 銅合金線的制造方法。
背景技術(shù)：
在最近的電子設(shè)備或汽車(chē)等工業(yè)產(chǎn)品中，苛刻地使用銅線的情況較多。為了應(yīng)對(duì) 這些需求，進(jìn)行了可以通過(guò)連續(xù)鑄軋法等進(jìn)行制造，在將導(dǎo)電性和拉伸特性保持在純銅水 平的同時(shí)使強(qiáng)度高于純銅的低銅合金材料的開(kāi)發(fā)。低銅合金材料，作為通用的軟質(zhì)銅線，或者作為需要柔軟度的軟質(zhì)銅材，要求導(dǎo)電 率98%以上、更甚者102%以上的軟質(zhì)導(dǎo)體，作為其用途列舉出作為面向民用太陽(yáng)能電池 的配線材、電動(dòng)機(jī)用漆包線用導(dǎo)體、在200°C到700°C之間使用的高溫用軟質(zhì)銅材料、不需 要退火的熔化鍍錫材料、然傳導(dǎo)性?xún)?yōu)秀的銅材料、高純度銅替代材料的使用，是滿(mǎn)足這些廣 泛的需求的材料。作為低銅合金材料的原材料，作為基礎(chǔ)使用把銅中的氧控制在lOmassppm以下的 技術(shù)，在該基礎(chǔ)的銅原子中添加微量的Ti等金屬，使其原子狀地固溶，由此期待得到生產(chǎn) 率高，導(dǎo)電率、軟化溫度、表面品質(zhì)優(yōu)秀的低銅合金材料。目前，關(guān)于軟質(zhì)化，如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示，在電解銅(99.996maSS%以上)中添加 了 4 28mol ppm的Ti的試樣，與不添加的試樣相比，得到了較早地產(chǎn)生軟化的結(jié)果。其 原因在該文獻(xiàn)中得出了結(jié)論，是由于形成Ti的硫化物而導(dǎo)致固溶S的減少。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1 3中提出了在連續(xù)鑄造裝置中，使用在無(wú)氧銅中添加微量的Ti的 低合金進(jìn)行連續(xù)鑄造，已經(jīng)被授予專(zhuān)利權(quán)。在此，關(guān)于通過(guò)連續(xù)鑄軋法降低氧的方法，如專(zhuān)利文獻(xiàn)4、5所示，也已公知。在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中提出了通過(guò)連續(xù)鑄軋法，在從銅熔液直接制造銅材時(shí)，通過(guò)在氧 含量為0. 005質(zhì)量百分比以下的銅的銅熔液中，微量(0. 0007 0. 005質(zhì)量百分比)地添 加Ti、Zr、V等金屬，使軟化溫度降低。但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中未進(jìn)行與導(dǎo)電率相關(guān)的研究， 兼顧導(dǎo)電率和軟化溫度的制造條件范圍不明確。另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)7中提出了軟化溫度低、并且導(dǎo)電率高的無(wú)氧銅材的制造 方法，提出了通過(guò)上方提拉連續(xù)鑄造裝置，由在氧含量為0. 0001質(zhì)量百分比以下的無(wú)氧銅 中微量(0. 0007 0. 005質(zhì)量百分比)地添加了 Ti、Zr、V等金屬的銅熔液制造銅材的方法。但是，如上所述，關(guān)于低銅合金材料的基礎(chǔ)原材料那樣的含有微量氧，即氧濃度為 ppm等級(jí)地含有氧的基礎(chǔ)原材料，在任何專(zhuān)利文獻(xiàn)中都未進(jìn)行研究。專(zhuān)利文獻(xiàn)1特許第3050554號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特許第2737954號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3特許第2737965號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)4特許第3552043號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5特許第3651386號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)6特開(kāi)2006-274384號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)7特開(kāi)2008-255417號(hào)公報(bào)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1鈐木壽、菅野幹宏鉄i鋼(1984)15號(hào)1977-1983

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望對(duì)生產(chǎn)率高，導(dǎo)電率、軟化溫度、表面品質(zhì)優(yōu)秀的實(shí)用的低銅合金線及 其組成進(jìn)行研究。另外，當(dāng)針對(duì)制造方法進(jìn)行研究時(shí)，如上所述，通過(guò)連續(xù)鑄造在無(wú)氧銅中添加Ti 來(lái)進(jìn)行銅軟化的方法是公知的，但是，其在作為銅錠或銅坯制造了鑄造材料后，進(jìn)行熱擠壓 或熱壓軋，制作出盤(pán)條。因此，制造成本高，在工業(yè)上使用時(shí)存在經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題。另外，在上方提拉連續(xù)鑄造裝置中，在無(wú)氧銅中添加Ti的方法是公知的，但這也 使生產(chǎn)速度變慢，存在經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題。因此，對(duì)SCR連續(xù)鑄軋系統(tǒng)(South Continuous Rod System)進(jìn)行了研究。SCR連續(xù)鑄軋法，在SCR連續(xù)鑄軋裝置的熔化爐內(nèi)，將基礎(chǔ)原材料熔化成為熔液， 在該熔液中添加希望的金屬來(lái)進(jìn)行熔化，使用該熔液制作線坯(例如68mm)通過(guò)熱壓軋， 例如將該線坯拉線加工成6 2.6mm。另外，6 2. 6mm以下的尺寸或板材也可以同樣地加工成 異形材。另外，把圓形線材壓軋成角狀或異形條也是有效的。另外，也可以對(duì)鑄造材料進(jìn)行 保形(conform)擠壓成型，制作異形材。根據(jù)本發(fā)明人等進(jìn)行研究的結(jié)果可知，在使用SCR連續(xù)鑄軋時(shí)，在作為基礎(chǔ)原材 料的韌銅中容易產(chǎn)生表面?zhèn)?，根?jù)添加條件，軟化溫度的變化、鈦氧化物的形成狀況不穩(wěn)定。另外，在使用0. 0001質(zhì)量百分比以下的無(wú)氧銅進(jìn)行研究時(shí)，滿(mǎn)足軟化溫度和導(dǎo)電 率、表面品質(zhì)的條件為極小的范圍。另外，軟化溫度的降低存在界限，希望更低的、與高純度 銅同等的軟化溫度的降低。因此，本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題，提供一種生產(chǎn)率高，導(dǎo)電率、軟化溫度、表面 品質(zhì)優(yōu)秀的低銅合金材料及其制造方法。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第1形態(tài)是一種低銅合金材料，在包含不可避免的 不純物的純銅中，包含2 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧、禾口 4 55mass ppm的 Ti。本發(fā)明的第2形態(tài)是在本發(fā)明第1形態(tài)的低銅合金材料中，硫和鈦以TiO、Ti02、 TiS、Ti-0-S的形態(tài)形成化合物或凝集物，剩余的Ti和S以固溶體的形態(tài)存在。本發(fā)明的第3形態(tài)是在本發(fā)明第1或第2形態(tài)的低銅合金材料中，TiO的尺寸在 200nm以下、Ti02的尺寸在lOOOnrn以下、TiS的尺寸在200nm以下、Ti_0_S的尺寸在300nm 以下分布在晶粒內(nèi)，500nm以下的顆粒為90%以上。本發(fā)明的第4形態(tài)是一種低銅合金線，以第1 3形態(tài)中的任意一項(xiàng)記載的低銅 合金材料為原材料制作盤(pán)條，對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行拉線加工時(shí)的導(dǎo)電率為98% IACS以上，軟化溫 度在小2. 6mm尺寸時(shí)為130°C 148°C。
本發(fā)明的第5形態(tài)是一種低銅合金線，其中，以在包含不可避免的不純物的純銅 中包含2 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧和4 37mass ppm的Ti的低銅合金材 料為原材料制作盤(pán)條，在對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行拉線加工時(shí)的導(dǎo)電率為100% IACS以上，并且軟化 溫度在小2. 6mm尺寸時(shí)為130°C 148°C。本發(fā)明的第6形態(tài)是一種低銅合金線，其中，以在包含不可避免的不純物的純銅 中包含2 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧和4 25mass ppm的Ti的低銅合金材 料為原材料制作盤(pán)條，在對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行拉線加工時(shí)的導(dǎo)電率為102% IACS以上，并且軟化 溫度在小2. 6mm尺寸時(shí)為130°C 148°C。本發(fā)明的第7形態(tài)是本發(fā)明第1至6形態(tài)中任意一項(xiàng)記載的低銅合金線，其中，在 所述合金線的表面上形成了鍍層。本發(fā)明的第8形態(tài)是一種低銅合金絞線，其中，絞合了多條第1至7形態(tài)記載的低 銅合金線。本發(fā)明的第9形態(tài)是一種電纜，其中，在本發(fā)明第1 8形態(tài)的任意一項(xiàng)中記載的 低銅合金線或低銅合金絞線的外周設(shè)置了絕緣層。本發(fā)明的第10形態(tài)是一種同軸電纜，其中，絞合了多條第1至7形態(tài)記載的低銅 合金線作為中心導(dǎo)體，在所述中心導(dǎo)體的外周形成絕緣體包層，在所述絕緣體包層的外周 配置由銅或銅合金構(gòu)成的外部導(dǎo)體，在其外周設(shè)置了套層。本發(fā)明的第11形態(tài)是一種復(fù)合電纜，其中，在屏蔽層內(nèi)配置多條第9形態(tài)記載的 同軸電纜，在所述屏蔽層的外周設(shè)置了護(hù)套。本發(fā)明的第12形態(tài)是一種低銅合金線的制造方法，其中，通過(guò)SCR連續(xù)鑄軋，以 1100°c以上1320°C以下的鑄造溫度將第1 3形態(tài)的任意一項(xiàng)記載的低銅合金材料制成熔 液，以加工度90% (30mm)到99. 8% (5mm)制作盤(pán)條，通過(guò)對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行熱壓軋來(lái)制作低銅
合金線o本發(fā)明的第13形態(tài)是本發(fā)明第12形態(tài)所述的低銅合金線的制作方法，其中，關(guān)于 熱軋溫度，最初的軋輥處的溫度在880°C以下，最終的軋輥處的溫度在550°C以上。本發(fā)明的第14形態(tài)，是本發(fā)明第12或13形態(tài)所述的低銅合金線的制造方法，其 中，成為低銅合金材料的基礎(chǔ)的銅，在通過(guò)井式爐熔化后，在還原氣體(CO)氛圍屏障等還 原系統(tǒng)下控制低合金的構(gòu)成元素的硫濃度、Ti濃度、氧濃度來(lái)進(jìn)行鑄造，然后進(jìn)行壓軋。本發(fā)明的第15形態(tài)是一種低銅合金材的制造方法，其中，通過(guò)雙輥式連續(xù)鑄軋以 及普羅佩茲式連續(xù)鑄軋法，將鑄造溫度設(shè)為1100°c以上1320°C以下，使用第1 3形態(tài)的 任意一項(xiàng)記載的低銅合金材料制作盤(pán)條，對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行熱軋，并且將該熱軋溫度設(shè)為最初 的軋輥處的溫度在880°C以下、最終的軋輥處的溫度在550°C以上來(lái)進(jìn)行熱軋。本發(fā)明第16形態(tài)是本發(fā)明第15形態(tài)所述的低銅合金材的制造方法，其中，成為低 銅合金材料的基礎(chǔ)的銅，在通過(guò)井式爐熔化后，在為了成為還原狀態(tài)的槽而進(jìn)行控制的、即 在還原氣體(CO)氛圍屏障等還原系統(tǒng)下，控制低合金的構(gòu)成元素的硫濃度、Ti濃度、氧濃 度來(lái)鑄造，然后進(jìn)行壓軋。本發(fā)明的第17形態(tài)是一種面向太陽(yáng)能電池的鍍焊錫的復(fù)合線或電動(dòng)機(jī)用漆包 線，其中，使用本發(fā)明第4 6形態(tài)的任意一項(xiàng)記載的低銅合金線制造。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)揮了可以提供生產(chǎn)率高，導(dǎo)電率、軟化溫度、表面品質(zhì)優(yōu)秀的實(shí)用的低銅合金材料這樣的出色效果。


圖1是表示TiS顆粒的SEM像的圖。圖2是表示圖1的分析結(jié)果的圖。圖3是表示Ti02顆粒的SEM像的圖。圖4是表示圖3的分析結(jié)果的圖。圖5是在本發(fā)明中表示Ti-0-S顆粒的SEM像的圖。圖6是表示圖5的分析結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式以下，詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。首先，本發(fā)明使用SCR連續(xù)鑄造設(shè)備，得到表面損傷少、制造范圍廣、能夠穩(wěn)定 生產(chǎn)、加工度90% (例如(j58mm—小2. 6mm)下的軟化溫度為148 °C以下、滿(mǎn)足導(dǎo)電率 98 % IACS(以國(guó)際退火軟銅標(biāo)準(zhǔn)(International AnnealedCopper Standard)電阻率 1. 7241Xl(T8Qm為100%的導(dǎo)電率)、100% IACS，并且滿(mǎn)足102% IACS的軟質(zhì)型銅材，即 低銅合金材料，另外同時(shí)獲得其制造方法。此時(shí)，關(guān)于Cu(6N，純度99.9999%)，加工度90%下的軟化溫度為1301。因此，本 發(fā)明的課題在于，尋求作為能夠通過(guò)130°C以上、148°C以下的軟化溫度，穩(wěn)定地制造軟質(zhì)材 的導(dǎo)電率在98% IACS以上、100% IASC以上、甚至導(dǎo)電率在102% IACS以上的軟質(zhì)銅的低 銅合金材料的原材料及其制造條件。在此，使用氧濃度1 2maSS ppm的Cu(4N)，在實(shí)驗(yàn)室中使用小型連續(xù)鑄造機(jī) (小型連鑄機(jī))，把使用在熔液中添加數(shù)mass ppm Ti后的熔液制造成的4 8mm的盤(pán)條制成 小2.6mm(加工度90% )，當(dāng)測(cè)量軟化溫度時(shí)為160 168°C，無(wú)法達(dá)到更低的軟化溫度。另 外，導(dǎo)電率為101.7% IACS左右。由此可知，即使降低氧濃度、添加Ti，也無(wú)法降低軟化溫 度，另外，比Cu(6N)的導(dǎo)電率102.8% IACS差。推測(cè)其原因?yàn)?，在熔液的制造中，作為不可避免的不純物含有?shù)mass ppm以上的 硫，未充分通過(guò)該硫和鈦形成TiS，因此軟化溫度不下降。因此，在本發(fā)明中，為了使軟化溫度下降并使導(dǎo)電率提高，通過(guò)研究?jī)蓚€(gè)方案并結(jié) 合兩個(gè)效果，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)。(a)將原材料的氧濃度增大到2maSS ppm以上并添加鈦。由此，首先，認(rèn)為在熔化 的銅中形成TiS和鈦氧化物(Ti02)或Ti-0-S顆粒(參照?qǐng)D1、圖3的SEM像和圖2、圖4的 分析結(jié)果)。在圖2、圖4、圖6中，Pt以及Pd是用于觀察的蒸鍍?cè)亍?b)然后，通過(guò)把熱壓軋溫度設(shè)定得比通常的銅的制造條件(905 600°C )低 (880 550°C)，在銅中引入位錯(cuò)，使S容易析出。由此，使S向位錯(cuò)上析出或者以鈦的氧化 物(Ti02)為核使S析出，作為一個(gè)例子，與熔化的銅同樣地形成Ti-0-S顆粒等(參照?qǐng)D5 的SEM像和圖6的分析結(jié)果)。通過(guò)(a)和(b)，銅中的硫進(jìn)行結(jié)晶和析出，在冷拉線加工后得到滿(mǎn)足軟化溫度和 導(dǎo)電率的銅盤(pán)條。
接著，在本發(fā)明中，在SCR連續(xù)鑄造設(shè)備中作為制造條件的限制，進(jìn)行⑴ ⑷ 的限制。(1)組成的限制在得到導(dǎo)電率在98% IACS以上的軟質(zhì)銅材的情況下，使用在包含不可避免的不 純物的純銅(基礎(chǔ)原材料)中包含3 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧、以及4 55mass ppm的Ti的低銅合金材料，制造盤(pán)條(線坯)。在此，在得到導(dǎo)電率在100% IACS以上的軟質(zhì)銅材的情況下，最好使用在包含不 可避免的不純物的純銅中包含2 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧和4 37mass ppm的Ti的低銅合金材料，制造盤(pán)條。并且，在得到導(dǎo)電率在102% IACS以上的軟質(zhì)銅材的情況下，最好使用在包含不 可避免的不純物的純銅中包含3 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧和4 25mass ppm的Ti的低銅合金材料，制造盤(pán)條。通常，在純銅的工業(yè)制造中，在制造電銅時(shí)，由于在銅中含有硫，因此難以把硫降 到3mass ppm以下。通用電解銅的硫濃度上限為12mass ppm。如上所述，當(dāng)進(jìn)行控制的氧少時(shí)，難以降低軟化溫度，因此設(shè)為2maSS ppm以上。另 外，當(dāng)氧過(guò)多時(shí)，在熱壓軋工序中容易出現(xiàn)表面?zhèn)虼嗽O(shè)為30maSSppm以下。(2)擴(kuò)散的物質(zhì)的限制希望擴(kuò)散顆粒的尺寸較小并大量分布。其理由是，為了作為硫的析出點(diǎn)而起作用， 要求尺寸小、數(shù)量多。硫以及鈦以Ti0、Ti02、TiS、Ti-0-S的形態(tài)形成化合物或凝集物，剩余的Ti和S以 固溶體的形態(tài)存在。成為T(mén)iO的尺寸在200nm以下、Ti02在lOOOnm以下、TiS在200nm以 下、Ti-0-S在300nm以下，在晶粒內(nèi)分布的低銅合金材料。但是，根據(jù)鑄造時(shí)的熔化的銅的保持時(shí)間或冷卻狀況，所形成的顆粒尺寸變化，因 此還需要設(shè)定鑄造條件。(3)鑄造條件的限制作為通過(guò)SCR連續(xù)鑄軋以加工度90% (30mm) 99. 8% (5mm)制造盤(pán)條的一例， 使用以加工度99. 3%制造6 8mm盤(pán)條的方法。(a)熔化爐內(nèi)的鑄造溫度設(shè)為1100°C以上1320°C以下。當(dāng)熔化的銅的溫度高時(shí)砂 眼增多，具有產(chǎn)生損傷并且顆粒尺寸變大的傾向，因此設(shè)為1320°C以下。設(shè)為1100°C以上， 是因?yàn)殂~容易凝固，制造不穩(wěn)定，但希望鑄造溫度為盡量低的溫度。(b)熱壓軋溫度，設(shè)為最初的軋輥處的溫度為880°C以下，最終的軋輥處的溫度為 550°C以上。與通常的純銅制造條件不同，熔化的銅中的硫的結(jié)晶和熱壓軋中的硫的析出是本 發(fā)明的課題，因此，為了進(jìn)一步減小作為其驅(qū)動(dòng)力的固溶度，最好把鑄造溫度和熱壓軋溫度 設(shè)為(a)、(b)。通常的熱壓軋溫度，在最初的壓輥處的溫度為950°C以下，在最終軋輥處的溫度在 600°C以上，但為了減小固溶度，在本發(fā)明中把最初的壓輥處的溫度設(shè)定為880°C以下，把最 終軋輥處的溫度設(shè)定為550°C以上。設(shè)為550°C以上的理由是，在該溫度以下盤(pán)條的損傷較多，因此無(wú)法成為產(chǎn)品。熱壓軋溫度在最初的壓輥處的溫度為880°C以下，在最終壓輥處的溫度為550°C以上，希望盡 量低。這樣一來(lái)，軟化溫度(從 8加工到 2. 6后)無(wú)限地接近Cu (6N,軟化溫度130°C )。(c)可以得到直徑小8mm尺寸的盤(pán)條的導(dǎo)電率在98% IACS以上、100% IACS、甚至 在102% IACS以上，冷軋壓后的6 2. 6mm的軟化溫度為130°C 148°C的低銅合金線或板狀 材料。為了在工業(yè)上使用，在從電解銅制造出的用于工業(yè)的純度的軟質(zhì)銅線中，需要 98% IACS以上的導(dǎo)電率，從其工業(yè)價(jià)值出發(fā)，軟化溫度在148°C以下。在不添加Ti的情況 下為160 165°C。Cu(6N)的軟化溫度為127 130°C，因此根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，將極限值設(shè) 為130°C。該細(xì)微的區(qū)別在于Cu(6N)中沒(méi)有的不可避免的不純物。導(dǎo)電率在無(wú)氧銅的水平為101. 7% IACS左右，在Cu(6N)中為102. 8% IACS，理想 的是盡量接近Cu(6N)的導(dǎo)電率。(4)鑄造條件的限制銅在通過(guò)井式爐溶解后，在為了成為還原狀態(tài)的槽而進(jìn)行控制的、即還原氣體 (CO)氛圍屏障等還原系統(tǒng)下，控制低合金的構(gòu)成元素的硫濃度、Ti濃度、氧濃度來(lái)鑄造并 壓軋，穩(wěn)定地制造盤(pán)條的方法較好。由于銅氧化物的混入或顆粒尺寸較大，使品質(zhì)降低。在此，作為添加物選擇Ti的理由如下。(a)Ti在銅熔液中容易與硫結(jié)合形成化合物。(b)與&等其它添加金屬相比，可以加工，易于處理。(c)比Nb等廉價(jià)。(d)容易以氧化物為核而析出。根據(jù)以上理由，本發(fā)明的低銅合金材料，可以作為熔化鍍焊錫材料(線、板、箔)、 漆包線、軟質(zhì)純銅、高導(dǎo)電率銅、退火能量降低、柔軟的銅線來(lái)使用，能夠得到生產(chǎn)率高，導(dǎo) 電率、軟化溫度、表面品質(zhì)優(yōu)秀的實(shí)用的低銅合金材料。另外，可以在本發(fā)明的低銅合金線的表面形成鍍層。作為鍍層，可以應(yīng)用例如以 錫、鎳、銀為主成分的鍍層，可以使用所謂的無(wú)鉛鍍層。另外，也可以使用絞合多條本發(fā)明的低銅合金線而得的低銅合金絞線。另外，也可以使用在本發(fā)明的低銅合金線或低銅合金絞線的外周設(shè)置絕緣層的電纜。另外，也可以使用絞合多條本發(fā)明的低銅合金線來(lái)作為中心導(dǎo)體，在中心導(dǎo)體的 外周形成絕緣體包層，在絕緣體包層的外周配置由銅或銅合金構(gòu)成的外部導(dǎo)體，在其外周 設(shè)置套層的同軸電纜。此外，還可以使用在屏蔽層內(nèi)配置多條該同軸電纜，在所述屏蔽層的外周設(shè)置護(hù) 套的復(fù)合電纜。另外，在上述實(shí)施方式中，以通過(guò)SCR連續(xù)鑄軋法制作盤(pán)條，通過(guò)熱壓軋來(lái)制作軟 質(zhì)材的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明也可以通過(guò)雙輥式連續(xù)鑄軋法以及普羅佩茲(Properzi) 式連續(xù)鑄軋法進(jìn)行制造。(實(shí)施例)表1是與實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果相關(guān)的表。表 1
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在表1中，〇表示“好”，A表示“不良”，X表示“差”。首先，作為實(shí)驗(yàn)材料，以表1所示的氧濃度、硫濃度、Ti濃度分別制作c^Smm的銅 線(盤(pán)條)加工度99.3%，對(duì)該實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行冷拉線后測(cè)定6 2. 6mm的尺寸下的半軟化溫 度和導(dǎo)電率，另外，評(píng)價(jià)6 8mm的銅線中的擴(kuò)散顆粒尺寸。通過(guò)氧分析器(力可(Leco 商標(biāo))氧分析器)來(lái)測(cè)定氧濃度。硫、Ti的各濃度為 通過(guò)ICP發(fā)光分光分析器分析出出的結(jié)果。關(guān)于小2. 6mm的尺寸下的半軟化溫度的測(cè)定，在400°C以下在各溫度保持1小時(shí) 后，在水中急劇冷卻，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，根據(jù)其結(jié)果而進(jìn)行。使用室溫下的拉伸試驗(yàn)的結(jié)果和 400°C下進(jìn)行1小時(shí)的油浴熱處理后的軟質(zhì)銅線的拉伸試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)進(jìn)行。把與表示拉伸 強(qiáng)度的差的一半的值的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的溫度定義為半軟化溫度，來(lái)求出半軟化溫度。希望擴(kuò)散顆粒的尺寸較小，并大量分布。其理由是，為了作為硫的析出點(diǎn)而起作 用，要求尺寸小，數(shù)量多。即，以直徑500 ym以下的擴(kuò)散顆粒占90%以上的情況為合格。在表1中，比較材料1是在實(shí)驗(yàn)室中在Ar氛圍中試制直徑(tSmm的銅線的結(jié)果， 是添加了 0 18mass ppm的Ti的結(jié)果。通過(guò)該Ti的添加，相對(duì)于Ti添加量為零時(shí)的半軟化溫度215°C，13maSSppm降低 到160°C而達(dá)到最小，通過(guò)15、18maSS ppm的添加而升高，未達(dá)到希望的軟化溫度148°C以 下。但是，工業(yè)上希望的導(dǎo)電率為98% IACS以上，雖然滿(mǎn)足條件但綜合評(píng)價(jià)為差。
因此，接著通過(guò)SCR連續(xù)鑄軋法，把氧濃度調(diào)整到7 8maSS ppm來(lái)進(jìn)行 8mm銅 線(盤(pán)條)的試制。比較材料2，是在通過(guò)SCR連續(xù)鑄軋法進(jìn)行試制的過(guò)程中，Ti濃度較少的情況(0、 2mass ppm)，導(dǎo)電率為102% IACS以上，但半軟化溫度為164、157°C，不滿(mǎn)足要求的148°C以 下，因此綜合評(píng)價(jià)為差。關(guān)于實(shí)施材料1，是氧濃度和硫大體固定(7 8mass ppm、5mass ppm)，Ti濃度不 同(4 55mass ppm)試制材料的結(jié)果。在該Ti濃度4 55maSS ppm的范圍內(nèi)，軟化溫度在148°C以下，導(dǎo)電率也在98% IACS以上，102% IACS以上，擴(kuò)散顆粒尺寸也是500 iim以下的顆粒占90%以上，是良好的。 并且，盤(pán)條的表面也美觀，滿(mǎn)足所有產(chǎn)品性能(綜合評(píng)價(jià)好)。在此，滿(mǎn)足導(dǎo)電率100% IACS以上的情況是Ti濃度4 37mass ppm時(shí)，滿(mǎn)足102% IACS以上的情況是Ti濃度4 25mass ppm時(shí)。Ti濃度為13mass ppm時(shí)，表示出導(dǎo)電率為 最大值102.4% IACS，在該濃度的周邊，導(dǎo)電率為稍低的值。這是由于當(dāng)Ti為13maSS ppm 時(shí)，通過(guò)把銅中的硫成分作為化合物來(lái)捕捉，表現(xiàn)出接近于純銅(6N)的導(dǎo)電率。因此，通過(guò)提高氧濃度，添加Ti，可以滿(mǎn)足半軟化溫度和導(dǎo)電率的雙方。比較材料3是把Ti濃度提高到60maSS ppm的試制材料。該比較材料3的導(dǎo)電率 滿(mǎn)足了希望，但半軟化溫度在148°C以上，不滿(mǎn)足產(chǎn)品性能。而且，由于盤(pán)條的表面損傷也較 多，所以難以成為產(chǎn)品。因此，Ti的添加量不到60maSSppm為好。然后，關(guān)于實(shí)施材料2，是使硫濃度為5maSS ppm，使Ti濃度為13 lOmassppm，改 變氧濃度來(lái)研究氧濃度的影響的試制材料。關(guān)于氧濃度，做成了從2以下到30maSS ppm濃度較大不同的試制材料。其中，氧 不足2maSS ppm難以生產(chǎn)，無(wú)法穩(wěn)定的制造，因此綜合評(píng)價(jià)為不良。另外可知，即使把氧濃 度提高到30maSS ppm也滿(mǎn)足半軟化溫度和導(dǎo)電率的雙方。另外，如比較材料4所示，在氧為40maSS ppm的情況下，盤(pán)條表面的傷較多，無(wú)法 成為產(chǎn)品。由此，通過(guò)把氧濃度設(shè)為2 30maSS ppm的范圍，半軟化溫度、導(dǎo)電率102% IACS 以上、擴(kuò)散顆粒尺寸中任何一項(xiàng)特性都可以滿(mǎn)足，另外，盤(pán)條的表面也美觀，可以滿(mǎn)足所有 產(chǎn)品性能。接著，實(shí)施材料3是分別把氧濃度和Ti濃度設(shè)為比較接近的濃度，在4 20maSS ppm間改變硫濃度的試制材料的例子。在該實(shí)施材料3中，硫少于2maSSppm的試制材料，從 其原料方面無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但通過(guò)控制Ti和硫的濃度可以滿(mǎn)足半軟化溫度和導(dǎo)電率的雙方。在比較材料5的硫濃度為18mass ppm, Ti濃度為13mass ppm的情況下，半軟化溫 度為162°C較高，無(wú)法滿(mǎn)足必要特性。另外，特別是盤(pán)條的表面品質(zhì)差，因此難以產(chǎn)品化。由上可知，在硫濃度為2 12maSS ppm的情況下，半軟化溫度、導(dǎo)電率102% IACS 以上、擴(kuò)散顆粒尺寸中的全部的特性都滿(mǎn)足，盤(pán)條的表面也美觀，滿(mǎn)足所有產(chǎn)品性能。另外，表示了作為比較材料6而使用Cu(6N)的研究結(jié)果，半軟化溫度127 130°C，導(dǎo)電率也為102.8% IACS，幾乎無(wú)法確認(rèn)擴(kuò)散顆粒尺寸也為500 iim以下的顆粒。表2 比較材料7雖然滿(mǎn)足半軟化溫度和導(dǎo)電率，但關(guān)于擴(kuò)散顆粒的尺寸，存在1000 ym 左右的顆粒，500 iim以上的顆粒也超過(guò)10%。因此，這是不適當(dāng)?shù)摹?shí)施材料4表示在熔化的銅的溫度為1200 1320°C，并且軋壓溫度為較低的 880 550°C的條件下試制68mm的盤(pán)條的結(jié)果。關(guān)于該實(shí)施材料4，盤(pán)條表面品質(zhì)、擴(kuò)散顆 粒尺寸都良好，綜合評(píng)價(jià)為好。比較材8表示，在熔化的銅的溫度為1100°C、并且軋壓溫度為較低的880 550°C 的條件下試制68mm的盤(pán)條的結(jié)果。該比較材料8，由于熔化的銅的溫度低，所以盤(pán)條的表 面?zhèn)啵贿m合于產(chǎn)品。這是由于熔化的銅的溫度低，所以在軋壓時(shí)容易產(chǎn)生傷痕。比較材料9表示，在熔化的銅的溫度為1300°C、并且軋壓溫度為較高的950 600°C的條件下試制6 8mm的盤(pán)條的結(jié)果。該比較材料9，由于熱軋壓溫度高，因此盤(pán)條的表 面品質(zhì)良好，但也存在擴(kuò)散顆粒尺寸較大的顆粒，綜合評(píng)價(jià)成為差。比較材料10表示，在熔化的銅的溫度為1350°C、并且軋壓溫度為較低的880 550°C的條件下試制68mm的盤(pán)條的結(jié)果。該比較材料10由于熔化的銅溫度高，因此存在 擴(kuò)散顆粒尺寸大的顆粒，綜合評(píng)價(jià)成為差。
權(quán)利要求
一種低銅合金材料，其特征在于，在包含不可避免的不純物的純銅中，包含2～12mass ppm的硫、2～30massppm的氧、和4～55mass ppm的Ti。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低銅合金材料，其特征在于，硫和鈦以Ti0、Ti02、TiS、Ti-0_S的形態(tài)形成化合物或凝集物，剩余的Ti和S以固溶體 的形態(tài)存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低銅合金材料，其特征在于，TiO的尺寸在200nm以下、Ti02的尺寸在lOOOnm以下、TiS的尺寸在200nm以下、Ti_0_S 的尺寸在300nm以下分布在晶粒內(nèi)，500nm以下的顆粒為90%以上。
4.一種低銅合金線，其特征在于，以權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的低銅合金材料為原材料制作盤(pán)條，對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行 拉線加工時(shí)的導(dǎo)電率為98% IACS以上，軟化溫度在小2. 6mm尺寸時(shí)為130°C 148°C。
5.一種低銅合金線，其特征在于，以在包含不可避免的不純物的純銅中包含2 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧 和4 37maSS ppm的Ti的低銅合金材料為原材料制作盤(pán)條，在對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行拉線加工時(shí) 的導(dǎo)電率為100% IACS以上，并且軟化溫度在小2. 6mm尺寸時(shí)為130°C 148°C。
6.一種低銅合金線，其特征在于，以在包含不可避免的不純物的純銅中包含2 12mass ppm的硫、2 30mass ppm的氧 和4 25maSS ppm的Ti的低銅合金材料為原材料制作盤(pán)條，在對(duì)該盤(pán)條進(jìn)行拉線加工時(shí) 的導(dǎo)電率為102% IACS以上，并且軟化溫度在小2. 6mm尺寸時(shí)為130°C 148°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的低銅合金線，其特征在于，在所述合金線的表面上形成了鍍層。
8.一種低銅合金絞線，其特征在于，絞合了多條權(quán)利要求1至7所述的低銅合金線。
9.一種電纜，其特征在于，在權(quán)利要求1至8的任意一項(xiàng)所述的低銅合金線或低銅合金絞線的外周設(shè)置了絕緣層。
10.一種同軸電纜，其特征在于，絞合了多條權(quán)利要求1至7所述的低銅合金線作為中心導(dǎo)體，在所述中心導(dǎo)體的外周 形成絕緣體包層，在所述絕緣體包層的外周配置由銅或銅合金構(gòu)成的外部導(dǎo)體，在其外周 設(shè)置了套層。
11.一種復(fù)合電纜，其特征在于，在屏蔽層內(nèi)配置多條權(quán)利要求9所述的電纜或權(quán)利要求10所述的同軸電纜，在所述屏 蔽層的外周設(shè)置了護(hù)套。
12.—種低銅合金線的制造方法，其特征在于，通過(guò)SCR連續(xù)鑄軋，以1100°C以上1320°C以下的鑄造溫度將權(quán)利要求1 3的任意一 項(xiàng)所述的低銅合金材料制成熔液，以加工度90% (30mm)到99. 8% (5mm)制作盤(pán)條，通過(guò)對(duì) 該盤(pán)條進(jìn)行熱軋來(lái)制作低銅合金線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的低銅合金線的制作方法，其特征在于，關(guān)于熱軋溫度，最初的軋輥處的溫度在880°C以下，最終的軋輥處的溫度在550°C以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的低銅合金線的制造方法，其特征在于，成為低銅合金材料的基礎(chǔ)的銅，在通過(guò)井式爐熔化后，在還原氣體(CO)氛圍屏障等還 原系統(tǒng)下控制低合金的構(gòu)成元素的硫濃度、Ti濃度、氧濃度來(lái)進(jìn)行鑄造，然后進(jìn)行壓軋。
15.一種低銅合金材的制造方法，其特征在于，通過(guò)雙輥式連續(xù)鑄軋以及普羅佩茲式連續(xù)鑄軋法，將鑄造溫度設(shè)為1100°C以上 1320°C以下，使用權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的低銅合金材料制作盤(pán)條，對(duì)該盤(pán)條進(jìn) 行熱軋，并且將該熱軋溫度設(shè)為最初的軋輥處的溫度在880°C以下、最終的軋輥處的溫度在 550°C以上來(lái)進(jìn)行熱軋。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的低銅合金材的制造方法，其特征在于，成為低銅合金材料的基礎(chǔ)的銅，在通過(guò)井式爐熔化后，在為了成為還原狀態(tài)的槽而進(jìn) 行控制的、即在還原氣體(CO)氛圍屏障等還原系統(tǒng)下，控制低合金的構(gòu)成元素的硫濃度、 Ti濃度、氧濃度來(lái)鑄造，然后進(jìn)行壓軋。
17.一種面向太陽(yáng)能電池的鍍焊錫的復(fù)合線或電動(dòng)機(jī)用漆包線，其特征在于，使用權(quán)利 要求4至6的任意一項(xiàng)所述的低銅合金線制造。
全文摘要
本發(fā)明提供生產(chǎn)率高，導(dǎo)電率、軟化溫度、表面品質(zhì)優(yōu)秀的低銅合金材料及其制造方法。該低銅合金材料，是在包含不可避免的不純物的純銅中包含2～12mass ppm的硫、2～30mass ppm的氧和4～55mass ppm的Ti的低銅合金材料。
文檔編號(hào)H01B5/02GK101864530SQ20101016267
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者佐藤隆裕, 安部英則, 酒井修二, 青山正義, 鷲見(jiàn)亨 申請(qǐng)人:日立電線株式會(huì)社;日立制線株式會(huì)社