JP2008001933A - 銅合金材、銅合金導体及びその製造方法並びに電車線用トロリ線及びケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】近年の電車線用トロリ線、あるいは機器用ケーブル導体等に要求される高強度及び高導電性を両立した銅合金材、及び当該銅合金材を用いた銅合金導体、並びにその銅合金導体の製造方法を提供する。
【解決手段】酸素を０．００１〜０．１重量％含む銅母材に、第１の添加元素としてＳｎを０．４（０．４を除く）〜０．７重量％、及び第２の添加元素としてＳｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素を０．０１〜０．４重量％含み、かつ前記第１の添加元素と前記第２の添加元素の合計を０．４１〜０．８重量％の割合とした銅合金材とし、この銅合金材を用いて引張強度が４５０ＭＰａ以上かつ導電率が６０％以上である銅合金導体を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パンタグラフ等を介して電車に給電を行う電車線用トロリ線、あるいは機器用ケーブル導体等に用いられる、高導電性、高強度の銅合金材、及び当該銅合金材を用いた銅合金導体、並びにその銅合金導体の製造方法に関するものである。

電車線用トロリ線、あるいは機器用ケーブル導体には、導電率が高い硬銅線又は耐摩耗性、耐熱性を有する銅合金材（銅合金線）が使用されている。銅合金材としては、銅母材にＳｎを０．２５〜０．３５重量％含有させたものが知られており（特許文献１参照）、新幹線、在来線のトロリ線や機器用ケーブル導体として使用されている。

近年、電車の高速化が進められており、それに対応すべく、トロリ線の架線張力を高めることが求められており、電車線の架線張力は、１．５ｔから２．０ｔ以上に変更される傾向にある。そこで、これらの高張力に耐えうる高強度の銅合金導体が求められてきている。高強度の銅合金導体は、主に、（１）固溶強化型合金、（２）析出強化型合金の２つに分類される。

（１）の固溶強化型合金としては、Ｃｕ−Ａｇ合金（高濃度銀）、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｍｇ合金などが挙げられる。
固溶強化型合金は、いずれも酸素含有量が１０重量ｐｐｍ（０．００１重量％）以下であり、強度と共に伸び特性に優れていることから、トロリ線の母材となる銅合金荒引線を、連続鋳造圧延により、銅合金溶湯から直接製造することができる。

固溶強化型合金を使用した従来のトロリ線の製造方法としては、例えば、Ｓｎを０．４〜０．７重量％含有した銅合金の鋳造材を、７００℃以上の温度で熱間圧延して圧延材とする。この圧延材を再度５００℃以下の温度で加熱し、仕上げ圧延して荒引線とし、この荒引線を伸線加工してトロリ線を製造する方法がある（特許文献２参照）。

また、他の連続鋳造圧延可能な銅合金として、Ｃｕ−Ｏ−Ｓｎ合金がある。この合金は、その内部にＳｎが２〜３μｍ以上の晶出物（ＳｎＯ_２）として存在しており、強度と伸び特性は、酸素含有量が１０重量ｐｐｍ以下のＣｕ−Ｓｎ合金と同等であることが知られている。この合金も、析出強化作用や分散強化作用よりも、固溶強化作用の方が強い合金である。

ところで、これらの固溶強化型合金は、固溶強化元素の含有量を多くすればするほど強度向上を図ることができるが、それに伴って極端に導電率が低下してしまうので電流容量を大きくすることができず、電車線として適さなくなってしまう。例えば、特許文献２記載の製造方法は、Ｓｎの含有量が０．４〜０．７重量％と多いので、導電率が低くなってしまう。よって、現状のＣｕ−Ｓｎ系合金では、高張力架線として必要な強度を有し、かつ、良好な導電率を有する銅合金導体を製造することは困難である。ここで、高強度かつ高導電率の電車線を得るためには、Ｓｎと共にさらに別の元素を添加することが考えられる。この場合、仕上げ圧延（最終圧延）を５００℃以下の温度で行うと、圧延時に圧延材の割れが多くなるので、荒引線の外観品質が極端に低下してしまい、延いては電車線の強度が極端に低下するという問題があった。

他方、（２）の析出強化型合金としては、Ｃｕ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金などが挙げられる。しかし、これらの析出強化型合金は、硬度及び引張強度は非常に高いものの、硬度が高い分連続鋳造圧延における圧延ロールに過大な負荷がかかってしまい、連続鋳造圧延による製造ができない。このため、押出しなどの方法によるバッチ式でしか製造できない。加えて、析出強化型合金は、中間工程において析出強化物を析出させるための熱処理が必要である。よって、析出強化型合金は、連続鋳造圧延で製造可能な固溶強化型合金と比較して、生産性が低く、製造コストが高くなるという問題があった。

さらに、これらの問題を解決するために、Ｓｎ添加合金に別な元素を添加するとともに、製造方法に工夫を施して高強度化と高導電率化を両立するものが知られている（特許文献３参照）。
特公昭５９−４３３３２号公報 特開平６−２４０４２６号公報 特開２００５−１２６７９０号公報

最近の電車線路はさらなる高速化が進められており、それに対応すべく、トロリ線の架線張力を高めることが求められている。さらに、電車通過密度の高い線路ではトロリ線の大電流容量化の要求も一段と強い。

また、機器用ケーブル導体においても、使用環境の面から耐屈曲性の高い、つまり高強度の導体が求められており、さらに、軽量化、小型化の要求から導体の高導電性化が必要とされている。

しかしながら、特許文献３記載の銅合金導体においても、このような最近の電車線用トロリ線、あるいは機器用ケーブル導体として要求される特性を十分にバランス良く満足しているとは言い難く、更なる高強度化と高導電率化を両立した銅合金導体を、生産性に優れた連続鋳造圧延法を用いて製造することが要望されている。

従って、本発明の目的は、近年の電車線用トロリ線、あるいは機器用ケーブル導体等に要求される高強度及び高導電性を両立した銅合金材、及び当該銅合金材を用いた銅合金導体、並びにその銅合金導体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明の銅合金材は、酸素を０．００１〜０．１重量％（１０〜１０００重量ｐｐｍ）含む銅母材に、第１の添加元素としてＳｎを０．４（０．４を除く）〜０．７重量％、及び第２の添加元素としてＳｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素を０．０１〜０．４重量％含み、かつ前記第１の添加元素と前記第２の添加元素の合計を０．４１〜０．８重量％の割合としたことを特徴とする。

ここで、前記第２の添加元素は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、又はＡｇの中から選択される少なくとも１種の元素又はその化合物であることが好ましい。

また、第３の添加元素として、Ｐ又はＢを０．０１重量％以下の割合で含ませてもよく、Ｐ及びＢを合計で０．０２重量％以下の割合で含ませてもよい。

更に、本発明に係る銅合金導体は、酸素を０．００１〜０．１重量％（１０〜１０００重量ｐｐｍ）含む銅母材に、第１の添加元素としてＳｎを０．４（０．４を除く）〜０．７重量％、及び第２の添加元素としてＳｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素を０．０１〜０．４重量％含み、かつ前記第１の添加元素と前記第２の添加元素の合計を０．４１〜０．８重量％の割合とした銅合金材からなり、結晶組織を構成する結晶粒の平均粒径が１００μｍ以下、かつ、結晶組織のマトリックスに、前記第２の添加元素の内、最も酸素との親和力が大きな元素の酸化物の８０％以上が、平均粒径が１μｍ以下の微小酸化物として分散しており、引張強度が４５０ＭＰａ以上かつ導電率が６０％以上であることを特徴とする。

他方、本発明に係る銅合金導体の製造方法は、酸素を０．００１〜０．１重量％（１０〜１０００重量ｐｐｍ）含む銅母材に、第１の添加元素としてＳｎを０．４（０．４を除く）〜０．７重量％、及び第２の添加元素としてＳｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素を０．０１〜０．４重量％、かつ前記第１の添加元素と前記第２の添加元素の合計を０．４１〜０．８重量％の割合として添加して溶解を行い、銅合金溶湯を形成する溶解工程と、前記銅合金溶湯を用いて１１００〜１１５０℃の温度で鋳造を行うと共に、鋳造材の温度を銅合金溶湯の融点より少なくとも１５℃以上低い温度まで急速冷却して鋳造材とする鋳造工程と、前記鋳造材の温度を９００℃以下に調整した状態で、前記鋳造材に、最終圧延温度が５００〜６００℃となるように調整した複数段の熱間圧延加工を行い、圧延材を形成する熱間圧延工程とを備えることを特徴とする。

ここで、前記熱間圧延工程の後に、前記圧延材に、−１９３〜１００℃の温度で、加工度５０％以上の冷間加工を行い、銅合金導体を形成する冷間圧延工程を備えることが好ましい。

更に、前記銅合金導体を用いて電車線用トロリ線としたり、前記銅合金導体で構成される単線材又は撚線材の周りに絶縁層を設けてケーブルとしたりすることができる。

本発明によれば、近年の電車線用トロリ線、あるいは機器用ケーブル導体等に要求される高強度及び高導電性を両立した銅合金材、及び当該銅合金材を用いた銅合金導体、並びにその銅合金導体を良好な生産性で製造可能な製造方法を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の好適な一実施形態に係る銅合金導体の製造工程を説明するフローチャートを示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る銅合金導体１８の製造方法は、銅母材１１にＳｎ１２及び添加元素１３を添加して溶解し、銅合金溶湯１４を形成する溶解工程（Ｆ１）と、その銅合金溶湯１４を鋳造して鋳造材１５を形成する鋳造工程（Ｆ２）と、その鋳造材１５に複数段（多段）の熱間圧延加工を施して圧延材１６を形成する熱間圧延工程（Ｆ３）と、その圧延材１６を洗浄し、巻取って荒引線１７とする洗浄・巻取り工程（Ｆ４）と、その巻取った荒引線１７を送り出し、その荒引線１７に冷間加工を施して銅合金導体１８を形成する冷間圧延工程（Ｆ５）と、を含むものである。以下、各工程について詳細に説明する。

（溶解工程：Ｆ１）
先ず、酸素を０．００１〜０．１重量％（１０〜１０００重量ｐｐｍ）含む銅母材１１に、Ｓｎ１２を０．４（０．４は含まない）〜０．７重量％、好ましくは０．５〜０．６重量％、Ｓｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素１３を０．０１〜０．４重量％、好ましくは０．０１〜０．２重量％、かつ、Ｓｎ１２及び添加元素１３を合計０．４１〜０．８重量％、好ましくは０．５１〜０．７重量％の割合で添加して溶解を行うことで、銅合金溶湯１４が形成される。添加元素１３は、Ｓｎ１２よりも酸素との親和力が大きな元素であるため、Ｓｎよりも優先的に酸化され、最終的に得られる銅合金導体１８の結晶組織に生成、分散している酸化物は、その大半（８０％以上）が添加元素の酸化物となり、Ｓｎ酸化物は殆ど生成、分散しない。よって、添加したＳｎ１２の大部分は、銅と合金化され、銅合金導体１８のマトリックスを形成する。

ここで、Ｓｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素１３は生成自由エネルギーの観点から、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、又はＡｇの中から選択される少なくとも１種の元素又はその化合物が挙げられ、好ましくはＣａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、又はＡｇの中から選択される少なくとも１種の元素又はその化合物が挙げられる。

Ｓｎ１２及び添加元素１３の総含有量が０．４１重量％未満では、本実施の形態に係る製造方法を適用しても、銅合金導体１８の強度向上効果は認められない。また、総含有量が０．８重量％を超えると、鋳造材１５の硬度が高くなり、圧延加工時の変形抵抗が高くなるので、圧延ロールに対する負荷が極端に大きくなってしまい、製品化が困難となってしまう。

したがって、本実施の形態では、Ｓｎ１２及び添加元素１３の総含有量を０．４１〜０．８重量％の範囲で適切に調整することにより、［実施例］において後述するように、銅合金導体１８の引張強度を４５０ＭＰａ以上に向上させると共に導電率を６０％ＩＡＣＳ以上に調整することが可能である。

Ｓｎ１２及び添加元素１３の総含有量が多くなると、熱間圧延工程（Ｆ３）における熱間圧延加工時に、圧延材１６の表面傷が多くなる傾向にある。よって、Ｓｎ１２及び添加元素１３の総含有量が多い場合（例えば０．６重量％以上の場合）には、圧延材１６の表面傷を減少させるべく、銅母材１１に、Ｓｎ１２及び添加元素１３と共に、さらにＰを添加してもよい。Ｐは好ましくは２ｐｐｍ以上０．０１重量％（１００重量ｐｐｍ）以下の割合で含有させる。Ｐの含有量が２ｐｐｍ未満だと、銅線表面傷を低減させる効果はあまり認められず、Ｐの含有量が１００重量ｐｐｍを超えると、銅合金導体１８の導電率が低下してしまう。

また、Ｓｎ１２及び添加元素１３の総含有量が多くなると、鋳造工程（Ｆ２）後における鋳造材１５の結晶粒がやや大きくなる傾向（延いては銅合金導体１８の強度がやや低下する傾向）にある。よって、Ｓｎ１２及び添加元素１３の総含有量が多い場合（例えば０．５重量％以上の場合）には、鋳造材１５の結晶粒を微細にするべく、銅母材１１に、Ｓｎ１２及び添加元素１３と共に、さらにＢを添加してもよい。Ｂは好ましくは２ｐｐｍ以上０．０１重量％（１００重量ｐｐｍ）以下の割合で含有させる。Ｂの含有量が２ｐｐｍ未満だと、結晶粒を微細にする効果（延いては銅合金導体１８の強度向上効果）はあまり認められず、Ｂの含有量が１００重量ｐｐｍを超えると、銅合金導体１８の導電率が低下してしまう。

さらに、Ｐ及びＢの両方を、合計０．０２重量％（２００重量ｐｐｍ）以下の割合で含ませてもよい。

（鋳造工程：Ｆ２）
次に、前工程で得られた銅合金溶湯１４は、ＳＣＲ方式の連続鋳造圧延に供される。具体的には、ＳＣＲ連続鋳造の通常の鋳造温度 （１１２０〜１２００℃）よりも低い温度（１１００〜１１５０℃）で鋳造を行うと共に、鋳型（銅鋳型）を強制水冷し、銅合金溶湯１４の凝固温度より少なくとも１５℃以上低い温度まで、鋳造材１５が急速冷却される。

これらの鋳造処理及び急冷処理によって鋳造材１５中に晶出（又は析出）する酸化物のサイズ、及び鋳造材１５の結晶粒サイズが、通常の鋳造温度で鋳造を行う場合又は鋳造材１５を［銅合金溶湯１４の凝固温度−１５℃］を超える温度までしか冷却しない場合と比較して、それぞれ小さくなる。

（熱間圧延工程：Ｆ３）
次に、連続鋳造圧延における通常の熱間圧延温度よりも５０〜１００℃低い温度、すなわち鋳造材１５の温度を９００℃以下、好ましくは７５０℃〜９００℃に調整した状態で、鋳造材１５に、熱間圧延が多段に施される。最終圧延時において、５００〜６００℃の圧延温度で熱間圧延加工を施し、圧延材１６が形成される。最終圧延温度が、５００℃未満だと、圧延加工時に表面傷が多く発生してしまい、表面品質の低下を招き、また、６００℃を超えると、結晶組織が従来と同レベルの粗大組織となってしまう。

この熱間圧延により、前工程で晶出（又は析出）した比較的小サイズの酸化物が分断され、酸化物のサイズが更に小さくなる。また、本実施の形態に係る製造方法における熱間圧延は、通常の熱間圧延よりも低温で行うものであるため、圧延時に導入された転位が再配列し、結晶粒内に微小な亜粒界が形成される。なお、亜粒界は、結晶粒内に存在する方位が少し異なる複数の結晶間の境界である。

（洗浄・巻取り工程：Ｆ４）
次に、圧延材１６を洗浄し、巻取りを行い、荒引線１７とされる。巻取った荒引線１７の線径は、例えば、８〜４０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍ以下とされる。例えば、トロリ線における荒引線１７の線径は、２０〜３０ｍｍとされる。

（冷間圧延工程：Ｆ５）
最後に、巻取った荒引線１７を送り出し、その荒引線１７に、−１９３℃（液体窒素温度）〜１００℃、好ましくは−１９３〜２５℃以下の温度で冷間加工（伸線加工）を行う。これによって、銅合金導体１８が形成される。ここで、連続伸線時の加工熱が、銅合金導体１８に及ぼす影響（強度低下など）を少なくするため、引抜きダイスなどの冷間加工装置の冷却を行い、線材温度が１００℃以下、好ましくは２５℃以下となるように調整を行う。また、銅合金導体１８の強度を向上させるためには、熱間圧延加工における加工度を高めて圧延材１６、つまり荒引線１７の強度を十分に向上させておくことが必要である他に、冷間加工における加工度を５０％以上とすることが必要である。ここで、加工度が５０％未満だと４５０ＭＰａを超える引張強度が得られない。

銅合金導体１８は、その後、用途に応じた所望形状の線材、条材（板材）などに加工される。例えば、電車線用トロリ線では、断面積を１１０〜１７０ｍｍ^２とされる。

以上、説明した各工程において、溶解工程（Ｆ１）から洗浄・巻取り工程（Ｆ４）までは、既存又は慣用の連続鋳造圧延設備（ＳＣＲ連続鋳造機）を適用することができる。また、冷間加工工程（Ｆ５）は、既存又は慣用の冷間加工装置を適用することができる。

（本実施形態の作用）
従来の銅合金導体は、結晶組織が粗大であった。またＳｎなどの酸化物は、平均粒径（又は長さ）が１μｍを超える粗大酸化物であり、これらの結果、従来の銅合金導体は、引張強度があまり十分ではなかった。

これに対して、本実施の形態に係る銅合金導体１８の製造方法においては、銅母材１１に、Ｓｎ１２を０．４（０．４は含まない）〜０．７重量％、Ｓｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素１３を０．０１〜０．４重量％かつ、Ｓｎ１２及び添加元素１３を合計０．４１〜０．８重量％の割合で添加して銅合金溶湯１４を形成し、その銅合金溶湯１４を用い、低温で連続鋳造（鋳造温度が１１００〜１１５０℃）、低温圧延加工（最終圧延温度が５００〜６００℃）、及び加工熱が作用しないように１００℃以下に温度調節した冷間加工を行い、銅合金導体１８を製造している。

これらによって本実施の形態に係る銅合金導体１８は、従来の銅合金導体と比較して結晶組織が微細、つまり銅合金導体１８の結晶粒の平均粒径が、小さくなり、１００μｍ以下となる。また、銅合金導体１８のマトリックスには、添加元素１３の内、最も酸素との親和力が大きな元素の酸化物の８０％以上が、平均粒径が１μｍ以下の微小酸化物として、各結晶粒の結晶粒界に分散する。さらに、結晶粒内には、微小な亜粒界（亜境界）が形成される。この亜粒界と、結晶粒界に分散した微小酸化物とによって、鋳造材１５が有する熱（顕熱）により、結晶粒内に存在する方位が少し異なる結晶や結晶粒界が移動するのが抑制される。その結果、熱間圧延時における各結晶及び各結晶粒の成長が抑制されるため、圧延材１６の結晶組織が微細となる。

（本実施形態の効果）
以上より、本実施の形態に係る銅合金導体１８の強化は、結晶粒の微細化による銅合金導体マトリックスの強度向上と、マトリックスに微小酸化物を分散させたことによる分散強化とによるものであり、特許文献２等に記載されたＳｎの固溶強化だけによる強化と比較して、導電率低下の割合も低く抑えることができる。よって、本実施の形態に係る製造方法によれば、導電率の大幅な低下を招くことなく、高い引張強度を有する銅合金導体１８を得ることができる。つまり後述の［実施例］で述べるように、６０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を有し、かつ、高張力架線で必要とされる４５０ＭＰａ以上の高い強度（引張強度）を有する銅合金導体１８を得ることができる。

また、本実施の形態に係る製造方法は、既存あるいは慣用の連続鋳造圧延設備や冷間加工装置を使用することができるので、新規の設備投資を必要とせず、高導電率、高強度の銅合金導体１８を低コストで製造することができる。

また、本実施の形態に係る製造方法により得られた銅合金導体１８を用いて、単線材又は撚線材を形成し、その単線材又は撚線材の周りに、絶縁層を設けることで、高導電率、高強度のケーブル（配線材、給電材）を得ることもできる。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

銅母材に添加する添加元素の種類及び量、熱間圧延加工の最終圧延温度などを変え、直径が２３ｍｍの銅合金導体（電車線用銅合金荒引線）を作製した。銅合金導体は、本発明に係る銅合金導体の製造方法を用いて製造した。

（実施例１〜３）
酸素を１０重量ｐｐｍ含む各銅母材に、Ｓｎを０．５重量％、Ｉｎをそれぞれ０．１、０．２、０．３重量％の割合で含有させた銅合金材を用い、銅合金導体を作製した。最終圧延温度はいずれも５６０℃とした。

（実施例４〜６）
酸素を３５０重量ｐｐｍ含む各銅母材を使用した以外は、実施例１〜３同様に銅合金導体を作製した。

（実施例７〜９）
酸素を５００重量ｐｐｍ含む各銅母材を使用した以外は、実施例１〜３同様に銅合金導体を作製した。

（実施例１０、１１）
酸素を３５０重量ｐｐｍ含む各銅母材にＳｎを０．５重量％、Ｉｎをそれぞれ０．３重量％の割合で含有させた銅合金材を用い、銅合金導体を作製した。最終圧延温度はいずれも５６０℃とした。また、実施例１０については、Ｐを０．００５０重量％の割合で更に含め、実施例１１については、Ｂを０．００５０重量％の割合で更に含めた。

（比較例１〜３）
酸素を３５０重量ｐｐｍ含む各銅母材に、Ｓｎを０．２重量％ずつの割合で含有させた以外は、実施例４〜６と同様に銅合金導体を作製した。

（比較例４〜６）
最終圧延温度を６５０℃とした以外は、実施例４〜６と同様に銅合金導体を作製した。
（比較例７〜９）
最終圧延温度を４５０℃とした以外は、実施例４〜６と同様に銅合金導体を作製した。

実施例１〜１１及び比較例１〜６の銅合金導体の製造条件（酸素含有量、添加元素の種類及び含有量、最終圧延温度）を表１に示す。

次に、実施例１〜１１及び比較例１〜６の銅合金導体を用い、断面積が１３０ｍｍ^２のトロリ線をそれぞれ作製した。各トロリ線の引張強度（ＭＰａ）、導電率（％ＩＡＣＳ）、酸化物の割合、結晶粒サイズ、表面品質、熱間圧延性を表２に示す。

酸化物の割合については、平均粒径が１μｍ以下の酸化物の割合が８０％以上のものを○、８０％未満のものを×とした。

結晶粒サイズについては、比較例４の銅合金導体を用いたトロリ線における結晶粒の平均粒径を１とした時、結晶粒のサイズが０．５未満のものを○、０．５〜１のものを×とした。

表面品質については、熱間圧延後の表面傷が、少ないものを○、やや多いものを△、多いものを×とした。

熱間圧延性については、熱間圧延性が良好なものを○、悪いものを×とした。

表２に示すように、実施例１〜１１の各銅合金導体を用いて作製した各トロリ線は、いずれも４５０ＭＰａ以上の引張強度及び６０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有していた。また、各トロリ線は、いずれも平均粒径が１μｍ以下の酸化物の割合は８０％以上であり、結晶粒のサイズは０．５未満であった。さらに、各トロリ線は、いずれも表面品質は良好であり、熱間圧延性も良好であった。

これに対して、比較例１〜３の各銅合金導体を用いて作製した各トロリ線は、微小酸化物の割合、結晶粒径は良好なものの、Ｓｎ添加量が少ないため強度が小さくなった。比較例４〜６の各銅合金導体を用いて作製した各トロリ線は、微小酸化物の割合は少なく、かつ、大きな結晶粒しか得られなかった。また、導電性は良好であるものの、引張強度は実施例よりも小さい値であった。
さらに、比較例７〜９の各銅合金導体は、表面傷が多いとともに熱間圧延性が著しく悪く導体の製造が困難であった。

本発明の好適な一実施形態に係る銅合金導体の製造工程を説明するフローチャートである。

符号の説明

１１ 銅母材
１２ Ｓｎ
１３ 添加元素
１４ 銅合金溶湯
１５ 鋳造材
１６ 圧延材
１７ 荒引き線
１８ 銅合金導体

Claims (9)

1. 酸素を０．００１〜０．１重量％含む銅母材に、第１の添加元素としてＳｎを０．４（０．４を除く）〜０．７重量％、及び第２の添加元素としてＳｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素を０．０１〜０．４重量％含み、かつ前記第１の添加元素と前記第２の添加元素の合計を０．４１〜０．８重量％の割合としたことを特徴とする銅合金材。
2. 前記第２の添加元素が、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、又はＡｇの中から選択される少なくとも１種の元素又はその化合物であることを特徴とする請求項１記載の銅合金材。
3. 第３の添加元素として、Ｐ又はＢを０．０１重量％以下の割合で含むことを特徴とする請求項１又は２記載の銅合金材。
4. 第３の添加元素として、Ｐ及びＢを合計で０．０２重量％以下の割合で含むことを特徴とする請求項１又は２記載の銅合金材。
5. 酸素を０．００１〜０．１重量％含む銅母材に、第１の添加元素としてＳｎを０．４（０．４を除く）〜０．７重量％、及び第２の添加元素としてＳｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素を０．０１〜０．４重量％含み、かつ前記第１の添加元素と前記第２の添加元素の合計を０．４１〜０．８重量％の割合とした銅合金材からなり、結晶組織を構成する結晶粒の平均粒径が１００μｍ以下、かつ、結晶組織のマトリックスに、前記第２の添加元素の内、最も酸素との親和力が大きな元素の酸化物の８０％以上が、平均粒径が１μｍ以下の微小酸化物として分散しており、引張強度が４５０ＭＰａ以上かつ導電率が６０％以上であることを特徴とする銅合金導体。
6. 酸素を０．００１〜０．１重量％含む銅母材に、第１の添加元素としてＳｎを０．４（０．４を除く）〜０．７重量％、及び第２の添加元素としてＳｎよりも酸素との親和力が大きな少なくとも１種の添加元素を０．０１〜０．４重量％、かつ前記第１の添加元素と前記第２の添加元素の合計を０．４１〜０．８重量％の割合として添加して溶解を行い、銅合金溶湯を形成する溶解工程と、
   前記銅合金溶湯を用いて１１００〜１１５０℃の温度で鋳造を行うと共に、鋳造材の温度を銅合金溶湯の融点より少なくとも１５℃以上低い温度まで急速冷却して鋳造材とする鋳造工程と、
   前記鋳造材の温度を９００℃以下に調整した状態で、前記鋳造材に、最終圧延温度が５００〜６００℃となるように調整した複数段の熱間圧延加工を行い、圧延材を形成する熱間圧延工程とを備えることを特徴とする銅合金導体の製造方法。
7. 前記熱間圧延工程の後に、前記圧延材に、−１９３〜１００℃の温度で、加工度５０％以上の冷間加工を行い、銅合金導体を形成する冷間圧延工程を備えることを特徴とする請求項６記載の銅合金導体の製造方法。
8. 請求項５記載の銅合金導体を用いた電車線用トロリ線。
9. 請求項５記載の銅合金導体で構成される単線材又は撚線材の周りに、絶縁層を設けたことを特徴とするケーブル。

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