電線用導(dǎo)體的制作方法
【專利摘要】提供了一種具有高強(qiáng)度和高電導(dǎo)率的電線用導(dǎo)體。所述導(dǎo)體包括銅合金，在所述銅合金中大量?jī)上辔锓稚⒃谟摄~構(gòu)成的母相中，所述兩相物由金屬晶體制成。所述金屬晶體形成為針形，并定向在用于所述電線的所述導(dǎo)體的縱向方向上。所述導(dǎo)體能夠減小直徑和重量，并且可用于超細(xì)電線中。
【專利說明】電線用導(dǎo)體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電線用導(dǎo)體，其具有高強(qiáng)度和高電導(dǎo)率，并且能夠減小所述導(dǎo)體的直徑及其重量。本發(fā)明的導(dǎo)體可用作在電線束中使用的超細(xì)導(dǎo)體。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于銅合金導(dǎo)體來說，需要提高導(dǎo)電材料的材料強(qiáng)度以便減少導(dǎo)電材料的耗費(fèi)、電線的直徑及其重量。
[0003]作為提高導(dǎo)電材料的強(qiáng)度的方法，主要存在5種方法，更具體來說，是指加工硬化(位錯(cuò)強(qiáng)化)、細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。
[0004]在這樣的方法中，當(dāng)將導(dǎo)體應(yīng)用于需要高導(dǎo)電性能的領(lǐng)域時(shí)，由于電阻增加，一般認(rèn)為不能使用固溶強(qiáng)化方法。此外，按照加工硬化和細(xì)晶強(qiáng)化，通過向材料提供大的應(yīng)變來提高強(qiáng)度。因此，耐熱性能低，并且在熱環(huán)境中強(qiáng)度極大降低。結(jié)果，在電線領(lǐng)域中不能提供足夠的強(qiáng)度以用于執(zhí)行拉絲加工。此外，在專利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)2中公開的沉淀強(qiáng)化的情況下，通過在組織中的熱處理來分散沉淀元素。因此可以獲得相對(duì)高的導(dǎo)電特性，但是不能提供足夠高的強(qiáng)度以便進(jìn)行熱處理。另外，在彌散強(qiáng)化的情況下，一般將被分散的非金屬材料例如氧化鋁(Al2O3)分散在由金屬構(gòu)成的母相中。然而，在超細(xì)導(dǎo)體的情況下，被分散材料是相對(duì)大的外來材料，并且它具有作為起始點(diǎn)從基本材料與被分散材料之間的界面產(chǎn)生破壞的高度風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]門用文獻(xiàn) 列表]
[0006][專利文獻(xiàn)]
[0007][PTL1]
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本公開申請(qǐng)N0.2009-185320
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本公開申請(qǐng)N0.2001-295011

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010][技術(shù)問題]
[0011]本發(fā)明的目的是提供一種具有高強(qiáng)度和高電導(dǎo)率的電線用導(dǎo)體。在本發(fā)明的電線用導(dǎo)體中，可以改善上面描述的常規(guī)問題。因此，本發(fā)明的導(dǎo)體可以減少電線的直徑及其重量，并且可以應(yīng)用于超細(xì)電線。
[0012][解決問題的方案]
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電線用導(dǎo)體，包含銅合金，在所述銅合金中大量?jī)上辔锓稚⒃谟摄~構(gòu)成的母相中，所述兩相物由金屬晶體制成。所述金屬晶體形成為針形，并定向在用于所述電線的所述導(dǎo)體的縱向方向上。
[0014]此外，在本發(fā)明的電線用導(dǎo)體中，通過所述銅合金的拉絲，將當(dāng)鑄造所述銅合金時(shí)或當(dāng)加熱所述銅合金以便加工電線時(shí)分散在所述母相中的所述兩相物形成為所述針形。
[0015]此外，在本發(fā)明的電線用導(dǎo)體中，所述電線用導(dǎo)體以下述方式獲得:向銅中加入一與銅一起形成熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)更高的低共熔晶體的元素和/或一熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)更高的元素，對(duì)上述處理的銅進(jìn)行鑄造，然后通過拉絲進(jìn)行加工。
[0016]此外，在本發(fā)明的電線用導(dǎo)體中，所述電線通過拉絲來形成，并且所述母相中的由所述金屬晶體制成的所述針形兩相物之間的距離為0.25微米以下。
[0017][本發(fā)明的有益效果]
[0018]根據(jù)本發(fā)明的電線用導(dǎo)體，其強(qiáng)度高并且電導(dǎo)率高。因此，可以提供一種可以減小直徑和重量并且適用于超細(xì)電線的電線用導(dǎo)體。
[0019]此外，根據(jù)本發(fā)明的電線用導(dǎo)體，兩相物形成為針形。因此，本發(fā)明的導(dǎo)體具有更
高強(qiáng)度。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明的電線用導(dǎo)體，可以獲得70% IACS(國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn))的高電導(dǎo)率。
[0021]此外，由于本發(fā)明的電線用導(dǎo)體具有900MPa的抗拉強(qiáng)度，因此可以獲得高強(qiáng)度。
[0022]附圖簡(jiǎn)述
[0023]圖1是銅和鉻的二元合金的狀態(tài)圖。
[0024]圖2A是示出了在合金中分散的兩相物的模型圖，在所述合金中大量?jī)上辔镉山饘倬w制成，并且在拉絲之前分散在由銅構(gòu)成的母相中。
[0025]圖2B是示出了電線用導(dǎo)體在縱向方向(圖2B中示出的雙頭箭頭方向)上定向的狀態(tài)的模型圖，所述導(dǎo)體包括合金，在所述合金中大量?jī)上辔镉山饘倬w制成，并分散在由銅構(gòu)成的母相中，所述金屬晶體在拉絲之后為針形。
[0026]圖3A示出了本發(fā)明的電線用導(dǎo)體在縱向方向的橫截面上的掃描電子顯微鏡照片，并且是由合金制成的電線用導(dǎo)體的掃描電子顯微鏡照片，大量由針形鉻-銅合金晶體構(gòu)成的兩相物分散在所述合金中。
[0027]圖3B示出了本發(fā)明的電線用導(dǎo)體在縱向方向的橫截面上的掃描電子顯微鏡照片，并且是由合金制成的電線用導(dǎo)體的掃描電子顯微鏡照片，大量由針形鈮-銅合金晶體構(gòu)成的兩相物分散在所述合金中。
具體買施萬(wàn)式
[0028]本發(fā)明的電線用導(dǎo)體可以用作常用電線的導(dǎo)體。特別的是，可以優(yōu)選地使用超細(xì)導(dǎo)體，例如橫截面積為0.05mm2(0.05Sq)以下(單線直徑為0.25_)的導(dǎo)體。在這樣的導(dǎo)體中，當(dāng)使用電線時(shí)，要求極小的斷裂強(qiáng)度。因此，理想的是抗拉強(qiáng)度為900MPa以上，并且導(dǎo)電性能為70% IACS以上。在一般技術(shù)中，由于電線的直徑細(xì)，不能獲得足夠強(qiáng)度。然而，在本發(fā)明的電線用導(dǎo)體中，由于本發(fā)明的電線用導(dǎo)體由合金制成，在所述合金中由金屬晶體制成的兩相物分散在由銅構(gòu)成的母相中，因此可以獲得足夠強(qiáng)度。所述金屬晶體為針形，并定向在電線用導(dǎo)體的縱向方向上。因此，所述電線用導(dǎo)體可以對(duì)其要求做出響應(yīng)。
[0029]母相可以通過使用諸如純度為99.95wt％的C1020的普通純銅來形成。
[0030]當(dāng)鑄造銅合金時(shí)或當(dāng)加熱銅合金以便加工電線時(shí)，兩相物被分散。此時(shí)，所述兩相物通過銅合金的拉絲而形成為針形。
[0031]這樣的兩相物可以通過向銅中添加與一銅一起形成熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)更高的低共熔晶體的元素和/或一熔點(diǎn)比銅更高 的金屬晶體，并通過鑄造來獲得。[0032]與銅一起形成熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)更高的低共熔晶體的元素包括鉻、鑰;或銀等。優(yōu)選地，所述元素可以是鉻和鈮，因?yàn)榭梢孕纬蓪?shí)用的具有可行熔點(diǎn)范圍的低共熔晶體。
[0033]此外，熔點(diǎn)比銅更高的、具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的金屬元素晶體包括鈮、鉻、釔、鉭、鎢、鐵等。此外，在除了具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的金屬元素晶體之外的金屬晶體，即具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)或密排六方品格結(jié)構(gòu)的金屬元素晶體中，針對(duì)銅的固溶度極限高，或者可能不能充分獲得強(qiáng)度和導(dǎo)電性以便形成銅和金屬互化物。
[0034]作為構(gòu)成金屬元素晶體的元素，優(yōu)選地熔點(diǎn)盡可能高于銅的熔點(diǎn)，并且固溶體的量(amount ofsolid solution)小。此外，固溶體的量在高溫下可以大,并且在低溫下可以小。
[0035]在鉻形成具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的晶體的情況下，如圖1中所述的銅和二元合金的狀態(tài)圖，鉻的熔點(diǎn)高于1863攝氏度。也就是說，鉻的熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)1083攝氏度高出800攝氏度。此外，銅的固溶體的量低于lat%，并且鉻和銅在800攝氏度下幾乎不能被制造成固溶體。此外，銅針對(duì)鉻的固溶體的量非常低。因此，如圖2A中所示，當(dāng)向銅添加鉻并熔化時(shí)，在冷卻后，在與純銅相似的母相中形成一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中分散有作為兩相物的、與純鉻相似的組成的鉻-銅合金。
[0036]對(duì)于兩相物的分散量來說，優(yōu)選地將其設(shè)定在從Iat %以上至IOat %以下的范圍內(nèi)，以便將電導(dǎo)率提高到滿意范圍并同時(shí)維持高強(qiáng)度。
[0037]另外，當(dāng)添加與銅一起形成熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)更高的低共熔品體的元素時(shí)，需要在高于產(chǎn)生低共熔晶體的溫度下進(jìn)行鑄造。
[0038]鑄造后的冷卻可以以相對(duì)快的速度進(jìn)行，例如30攝氏度/秒以上，因?yàn)槿菀仔纬勺鳛閮上辔锓稚⒌慕Y(jié)構(gòu)。
[0039]在冷卻后，進(jìn)行拉絲`過程。這可以以常規(guī)方式使用模具來進(jìn)行。通過拉絲，將母相中的兩相物延伸成針形，并如圖2B中所述定向。
[0040]相對(duì)于銅添加5at%的鉻，并將它們?cè)?600攝氏度下熔化。隨后，以30攝氏度/秒的速度將合金冷卻至室溫。在斷面收縮率(從拉絲前的電線到拉絲后的電線的橫截面減小比率)為99.75%的情況下，對(duì)合金進(jìn)行拉絲。結(jié)果，母相中由金屬晶體制成的針形兩相物之間的距離可以為0.25微米以下。此時(shí)，導(dǎo)體可以具有900MPa的抗拉強(qiáng)度以及70%IACS的電導(dǎo)率EC。
[0041][實(shí)施例]
[0042]下面將說明本發(fā)明的電線用導(dǎo)體的實(shí)施例。
[0043]使用C1020作為純銅的基本材料。
[0044]分別向C1020添加金屬元素鈮和具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的鉻，直至它們變?yōu)?.8at%。接下來，將它們分別加熱至1600攝氏度的溫度并鑄造。隨后，將它們分別以30攝氏度/秒的速度冷卻至室溫。結(jié)果，獲得直徑為2cm并且長(zhǎng)度為7cm的每種合金鑄塊。
[0045]隨后，使用模具對(duì)每種合金鑄塊進(jìn)行拉制，以使斷面收縮率變?yōu)?9.91%。獲得橫截面直徑為0.14mm的每種導(dǎo)體。
[0046]根據(jù)使用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)每種結(jié)構(gòu)進(jìn)行的觀察，針形晶體(兩相物)已在母相中形成。晶體的長(zhǎng)度與直徑的商(平均值)為100-150。針形兩相物之間的距離為
0.25微米。[0047]圖3A示出了在電線用導(dǎo)體的縱向方向上的橫截麗掃描電子顯微鏡照片，所述電線用導(dǎo)體由其中分散有大量?jī)上辔锏暮辖饦?gòu)成，所述兩相物由針形鉻-銅合金晶體制成。此外，圖3B示出了在電線用導(dǎo)體的縱向方向上的橫截面掃描電子顯微鏡照片，所述電線用導(dǎo)體由其中分散有大量?jī)上辔锏暮辖饦?gòu)成，所述兩相物由針形鈮-銅合金晶體制成。
[0048]對(duì)于那些導(dǎo)體即銅-鈮合金導(dǎo)體和銅-鉻合金導(dǎo)體以及C1020來說，參考JIS (日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))Z2001和JIS Z2241分別測(cè)量抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率。
[0049]此外，以與銅-鉻合金導(dǎo)體相同的方式，通過使用鎳和錫代替銅來已獲得合金導(dǎo)體，以使包含鎳的合金導(dǎo)體變?yōu)?at%，并且包含錫的合金導(dǎo)體變?yōu)?.5at%。通過與上面相同的方式分別對(duì)那些導(dǎo)體進(jìn)行測(cè)量。那些結(jié)果示出在表1中。
[0050][表 I]
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種電線用導(dǎo)體，包含: 銅合金，在該銅合金中大量?jī)上辔锓稚⒃谟摄~構(gòu)成的母相中，所述兩相物由金屬晶體制成， 其中，所述金屬晶體形成為針形，并定向在用于所述電線的所述導(dǎo)體的縱向方向上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線用導(dǎo)體，其中，通過所述銅合金的拉絲，將當(dāng)鑄造所述銅合金時(shí)或當(dāng)加熱所述銅合金以便加工電線時(shí)分散在所述母相中的所述兩相物形成為所述針形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線用導(dǎo)體，其中，所述電線用導(dǎo)體以下述方式獲得:向銅中加入一與銅一起形成熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)更高的低共熔晶體的元素和/或一熔點(diǎn)比銅的熔點(diǎn)更高的元素，對(duì)上述處理的銅進(jìn)行鑄造，然后通過拉絲進(jìn)行加工。
4.根掘權(quán)利要求1所述的電線用導(dǎo)體，其中，所述電線通過拉絲而形成，并且所述母相中的由所述金屬晶體制成的所述針形兩相物之間的距離為0.25微米以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電線用導(dǎo)體，其中，所述電線通過拉絲而形成，并且所述母相中的由所述金屬晶體制成的所述針形兩相物之間的距離為0.25微米以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電線用導(dǎo)體，其中，所述電線通過拉絲而形成，并且所述母相中的由所述金屬晶體制成的所述針形`兩相物之間的距離為0.25微米以下。
【文檔編號(hào)】H01B1/02GK103827329SQ201280047416
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
【發(fā)明者】渡邊剛 申請(qǐng)人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社