銅合金線材及其制造方法
【專利摘要】通過下述銅合金線材和該銅合金線材的制造方法，能夠以低成本提供一種伸長率、耐彎曲疲勞特性優(yōu)異的例如用于磁導線等的銅合金線材，該銅合金線材具有下述合金組成而成，該合金組成含有選自由下述成分組成的組中的至少一種：Ag?0.5質(zhì)量％～4質(zhì)量％，以及以各自的含量計為0.05質(zhì)量％～0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、Ni、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種，剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，該銅合金線材的線徑或線材的厚度為0.1mm以下，從線材的最外表面起至線徑或線材厚度的至少5％的內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上，且線材的中心部的納米壓痕硬度小于1.45GPa，線材的拉伸強度為350MPa以上、伸長率為7％以上。
【專利說明】銅合金線材及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及銅合金線材及其制造方法，特別涉及磁導線用極細銅合金線材及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著電子設備的發(fā)達，正在推進電子部件的小型化，對于線徑為0.1mm以下的極細銅合金線(圓線)的需求正在增加。例如，在移動電話、智能手機等中使用的微型揚聲器用線圈是將線徑為0.1mm以下的極細線(磁導線)纏繞成線圈狀而加工制造的。
[0003]該繞線加工中，作為能夠形成轉(zhuǎn)彎的加工性需要具有韌性(伸長率)，以往使用了韌性優(yōu)異的純銅。然而，純銅雖導電性優(yōu)異、但強度低，因此具有伴隨線圈振動的耐疲勞耐性低的問題。
[0004]為了解決該問題，有文獻提出了幾乎不降低電導率而能夠提高拉伸強度的技術(shù)，該技術(shù)使用了含有2質(zhì)量％~15質(zhì)量％ Ag的高濃度的Cu-Ag合金(專利文獻I)。另外，一般來說，進行了加工的金屬或合金的拉伸強度上升、伸長率降低，但通過對其施加一定溫度以上的熱處理，則伸長率再次恢復，強度降低。于是，有文獻提出了通過使該熱處理的溫度為軟化溫度以下來進行加工，從而即便是低濃度的合金也可兼顧強度與伸長率的技術(shù)(專利文獻2)。另外，有文獻提出了下述技術(shù):通過對電導率為98% IACS以上的φ2.6ηιηι的軟銅合金線實施表面加工，從而賦予壓縮應力，使耐彎曲疲勞特性提高(專利文獻3)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2009-280860號公報
[0008]專利文獻2:日本專利3941304號公報
[0009]專利文獻3:日本特開平05-86445號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]但是，伴隨著磁導線長壽命化的要求和電子部件的進一步小型化導致的磁導線的極細化(線徑為0.08mm以下)的要求，要求銅合金線材進一步提高耐彎曲疲勞特性、進一步高強度化。如專利文獻I中記載的那樣，若為了進一步提高強度而增加Ag含量，則相反地導電性會降低。此外，Ag非常昂貴，因而會招致成本的顯著上升。另外，利用專利文獻2中記載的現(xiàn)有一般的固溶型高導電性銅合金線材難以在確保導電性、伸長率的狀態(tài)下實現(xiàn)進一步的高強度化、耐彎曲疲勞性的提高。另外，若為了對q)0.1mm以下的軟銅線或銅合金線材適用專利文獻3的技術(shù)而實施表面加工，與專利文獻3中記載的銅合金線材相比，q)0.1mm以下的軟銅線或銅合金線材的線徑顯著較小，因此銅合金線材自身的強度低，會因加工時的負荷而斷線，加工自身困難。
[0012]另外，最近，作為磁導線的形狀不限于圓線，還在研究采用方線或扁平線。在這些方線或扁平線的情況下，也要求按照與上述圓線的線徑相當?shù)某潭戎瞥珊穸缺〉木€材。
[0013]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題而進行的，其目的在于以低成本提供一種伸長率、耐彎曲疲勞特性優(yōu)異的例如適宜用于磁導線等的銅合金線材。
[0014]用于解決課題的方案
[0015]本發(fā)明人為了開發(fā)出伸長率、耐彎曲疲勞特性優(yōu)異的適宜用于磁導線等的銅合金線材，對各種銅合金、其熱處理和加工條件進行了深入研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在對具有特定合金組成而成的銅合金線材實施半軟化處理后，對線材表面部實施一定的輕加工率條件下的冷加工，由此使從線材的表面起一定淺的范圍提高至特定硬度，從而能夠得到伸長率和耐彎曲疲勞特性優(yōu)異的銅合金線材?；谠摷夹g(shù)思想完成了本發(fā)明。
[0016]即，根據(jù)本發(fā)明可提供以下技術(shù)方案。
[0017](I) 一種銅合金線材，其具有下述合金組成而成，所述合金組成含有選自由下述成分組成的組中的至少一種:Ag 0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％，以及以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種,剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述銅合金線材的線徑(圓線材的情況)或線材的厚度(方線材或扁平線材的情況)為0.1mm以下，從上述線材的最外表面起至線徑或線材厚度的至少5%的內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上，且上述線材的中心部的納米壓痕硬度小于1.45GPa，上述線材的拉伸強度為350MPa以上、伸長率為7%以上。
[0018](2)如⑴項所述的銅合金線材，其中，所述銅合金線材含有Ag 0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％而成。
[0019](3)如⑴項所述的銅合金線材，其中，所述銅合金線材含有以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種--? 。
[0020](4) 一種銅合金線材的制造方法，所述銅合金線材的制造方法具有下述工序而成:
[0021]線材加工工序，其中，對銅合金的拉線坯實施冷加工，形成線徑或線材的厚度為0.1mm以下的線材，所述銅合金的拉線坯具有下述合金組成而成，所述合金組成含有選自由下述成分組成的組中的至少一種:Ag 0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％，以及以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種,剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；
[0022]最終熱處理工序，其中，對上述線材實施熱處理，以使該熱處理后的線材具有330MPa以上的拉伸強度、10%以上的伸長率；和
[0023]冷加工工序，其中，對實施了上述熱處理的線材實施加工率為3%~15%的冷加工；
[0024]上述得到的銅合金線材從線材的最外表面起至線徑或線材厚度的至少5%的內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上，且上述線材的中心部的納米壓痕硬度小于1.45GPa，上述線材的拉伸強度為350MPa以上、伸長率為7%以上。
[0025](5)如⑷所述的銅合金線材的制造方法，其中，在上述線材加工工序中，在兩個以上的冷加工之間進行中間熱處理，以使該中間熱處理后的線材具有330MPa以上的拉伸強度、10%以上的伸長率。
[0026]此處，本說明書中，半軟化狀態(tài)是指滿足銅合金線材的伸長率為10%以上、優(yōu)選為10%~30%的狀態(tài)。另外，半軟化處理是指賦予上述半軟化狀態(tài)的熱處理。另一方面，軟化狀態(tài)是指銅合金線材的伸長率恢復超過30%的狀態(tài)。另外，軟化處理是指賦予上述軟化狀態(tài)的高溫下的熱處理。
[0027]本發(fā)明中，線材意味著除了圓線外還包括方線和扁平線。因此，只要不特別聲明則本發(fā)明的線材通指圓線、方線、扁平線。此處，關(guān)于線材的尺寸，若為圓線(寬度方向(TD)的截面為圓形)則是指圓線材的線徑φ (上述截面的圓的直徑)；若為方線(寬度方向的截面為正方形)則是指方線材的厚度t和寬度w (均為上述截面的正方形的一邊的長度，是相同的)；若為扁平線(寬度方向的截面為長方形)則是指扁平線材的厚度t(上述截面的長方形的短邊的長度)和寬度w (上述截面的長方形的長邊的長度)。
[0028]發(fā)明的效果
[0029]本發(fā)明的銅合金線材具有線圈成型所需要的伸長率，并且耐彎曲疲勞特性優(yōu)異，因而適宜作為例如磁導線用的銅合金線材。此外，本發(fā)明的銅合金線材的制造方法作為制造上述性能優(yōu)異的銅合金線材的方法是合適的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是示意性地示出實施例中進行的測定彎曲疲勞斷裂次數(shù)(反復斷裂次數(shù))的試驗中使用的裝置的正面圖。

【具體實施方式】
[0031]下面，更詳細地說明本發(fā)明。
[0032][線材表面部的硬度]
[0033]本發(fā)明的銅合金線材中，在圓線材的情況下相對于線徑、或者在方線材和扁平線材的情況下相對于線材的厚度從線材的最外表面起到至少5%內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上。本發(fā)明中，可以使從線材的最外表面起至相對于線徑或線材的厚度最大為20%內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上。優(yōu)選使從線材的最外表面起至相對于線徑或線材的厚度為15%的內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上。此處，具有上述特定納米壓痕硬度的區(qū)域通過在賦予半軟化狀態(tài)的最終的熱處理后所實施的最終的(精制)加工處理中的加工硬化而形成為該硬度。本說明書中，將通過這種加工而形成的線材表面的特定的深度區(qū)域也稱為“表面加工層”或者“線材表面部”。另外，線材的中心部的納米壓痕硬度小于1.45GPa，線材整體并不像線材表面部那樣硬化。本發(fā)明中，使納米壓痕硬度為1.45GPa以上的區(qū)域為從線材的最外表面起至相對于線徑或線材的厚度最大20%內(nèi)側(cè)為止的理由是，若超過該區(qū)域而硬化至更深的區(qū)域(線材的更中心側(cè))，則無法充分確保伸長率。
[0034]另外，在與該表面加工層相比的中心側(cè)，線材未硬化，而是保持了作為上述最終的熱處理的結(jié)果的半軟化狀態(tài)。與表面加工層相比的內(nèi)側(cè)(代表性地為線材的中心部)的納米壓痕硬度通常小于1.45GPa，為了充分確保伸長率而優(yōu)選為1.3GPa以下。
[0035]此處，納米壓痕硬度是指下述硬度:利用納米壓痕法這種測定微小區(qū)域的硬度的方法，從(線材)樣品的表面壓入三棱錐的金剛石壓頭，由此時所負載的負荷以及壓頭與試樣的接觸投影面積求出該硬度。在納米壓痕硬度與作為硬度的一般性指標的維氏硬度之間，例如已知有維氏硬度=(76.2 X納米壓痕硬度)+6.3的關(guān)系(非專利文獻I)。
[0036]非專利文獻1:金屬、Vol.78 (2008) N0.9、p.47
[0037]在本發(fā)明的銅合金線材中，通過形成上述線材表面部作為經(jīng)加工硬化的表面加工層，并且使該線材表面部的納米壓痕硬度優(yōu)選為1.5GPa以上，從而能夠進一步提高線材的耐彎曲疲勞特性。此外，若該特定的納米壓痕硬度1.5GPa以上的表面加工層的厚度為從線材的最外表面起至相對于線徑或線材的厚度至少5%內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域(最大為20%內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域、優(yōu)選為15%內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域)，則銅合金線材整體的伸長率為10%以上，能夠發(fā)揮良好的特性，因此能夠制成更優(yōu)異的磁導線。
[0038]在本發(fā)明的銅合金線材中，使上述線材表面部的納米壓痕硬度為1.45GPa以上、進一步優(yōu)選為1.6GPa以上。對上限值沒有特別限制，通常為1.7GPa以下。
[0039][合金組成]
[0040]本發(fā)明的銅合金線材含有(i)Ag 0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％、和/或(ii)以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種，剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。此處，關(guān)于合金添加元素的含量，在簡稱為“ % ”的情況下是指“質(zhì)量％ ”。另外，對選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種合金成分的總含量沒有特別限制，為了防止銅合金線材的電導率的顯著降低，Ag以外的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種合金成分的含量優(yōu)選合計為0.5質(zhì)量％以下。
[0041]本發(fā)明的銅合金線材中，可以單獨含有(i)Ag，或者也可以單獨含有(ii)選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種，或者還可以含有上述(i)Ag和(ii)選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種或兩種。
[0042]這些元素分別為固溶強化型或析出強化型的元素，通過在Cu中添加這些元素，可以不大幅降低電導率而提高強度。通過該添加，銅合金線材本身的強度提高，耐彎曲疲勞特性提高，同時即使在加工成線徑或線材的厚度為0.1mm以下的極細線后實施加熱處理(半軟化處理)，也能夠耐受在上述半軟化處理后進行的用于將上述線材表面部硬化的最終(精制)冷加工。一般來說，耐彎曲疲勞特性與拉伸強度成正比，但若為了增大拉伸強度而進行加工，則伸長率降低，無法成型為磁導線等極細銅合金線材。此處，關(guān)于彎曲疲勞時施加于銅合金線材的彎曲應變，越是線材的外周部越大，越接近中心部，彎曲應變量越小。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過利用精制冷加工僅將線材表面的特定深度區(qū)域(上述線材表面部)加工硬化而使其具有特定的硬度，從而可以提高耐彎曲疲勞特性。另外，僅線材表面部被加工硬化的另一方面，上述線材表面部以外的線材剩余部分整體(即，線材表面部以外的至比上述特定深度更深的中心為止的部分)維持了半軟化狀態(tài)。因此，能夠充分確保作為線材整體的伸長率，因而能夠成型為磁導線等極細銅合金線材。
[0043]Ag是在這些元素中不會特別降低電導率而能夠提高強度的元素，其是例如用于磁導線等中的本發(fā)明的銅合金中的必須添加元素的一例。本發(fā)明中，Ag含量為0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％、優(yōu)選為0.5%~2%。Ag含量過少的情況下，無法得到充分的強度。另外，Ag含量若過多，則導電性降低，同時成本變得過高。
[0044]選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種元素是本發(fā)明的銅合金中的必須添加元素的另一例。本發(fā)明中，這些元素的含量以各自的含量計為0.05%~0.3%、優(yōu)選為0.05%~0.2%。該含量以各自的含量計過少的情況下，基本上無法期待這些元素添加所引起的強度上升的效果。另外，該含量若過多，則電導率的降低過大，因此作為磁導線等銅合金線材不合適。
[0045][制造方法]
[0046]對本發(fā)明的銅合金線材的制造方法進行說明。
[0047]如上所述，本發(fā)明的銅合金線材的形狀不限于圓線，也可以為方線或扁平線，因此下面對這些線材進行說明。
[0048][圓線材的制造方法]
[0049]首先，本發(fā)明的銅合金圓線材的制造方法依次實施例如鑄造、中間的冷加工、中間的熱處理(中間退火)、最終的熱處理(最終退火)、精制的冷加工的各工序而成。此處，即便不付諸中間退火也可得到具有所期望的物性的銅合金線材的情況下，也可以省略中間退火。
[0050][鑄造]
[0051]在Cu中添加Ag和/或選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種添加元素，利用鑄造機內(nèi)部(內(nèi)壁)優(yōu)選為碳制的、例如石墨坩鍋使其熔解，進行鑄造。為了防止氧化物的生成，熔解時的鑄造機內(nèi)部的氣氛優(yōu)選為真空或者氮或氬等不活性氣體氣氛。對鑄造方法沒有特別限制，可以使用例如臥式連續(xù)鑄造機或Upcast法等。通過這些連續(xù)鑄造拉絲法，由鑄造連續(xù)地進行拉絲的工序，鑄造直徑通常為q)8mm~23mm左右的拉線坯。
[0052]在不利用連續(xù)鑄造拉絲法的情況下，將由鑄造得到的坯料(鑄塊)付諸拉絲加工，從而同樣地得到直徑通常力~23mm左右的拉線坯。
[0053][冷加工、中間退火」(線材加工工序)
[0054]通過對該拉線坯實施冷加工，加工成直徑q>0.1 mm以下的細徑線。作為該冷加工，優(yōu)選進行冷拉絲。
[0055]該冷加工(拉絲)中的加工率根據(jù)目標線徑和銅合金組成、進而其后的熱處理和冷加工中的條件而變化，沒有特別限制，通常使該加工率為70.0 %~99.9 %。
[0056]該冷加工具有第一冷加工(拉絲)和第二冷加工(拉絲)的兩個以上的冷加工工序時，可以在第一與第二冷加工之間進行中間退火(中間熱處理)。
[0057]作為進行中間退火的熱處理方法，大致可以舉出分為分批式和連續(xù)式。分批式的熱處理的處理時間、成本高，因而生產(chǎn)率差，但是容易進行溫度和保持時間的調(diào)節(jié)，因而容易進行特性的調(diào)節(jié)。與此相對，連續(xù)式的熱處理能夠與拉絲加工工序連續(xù)地進行熱處理，因而生產(chǎn)率優(yōu)異，但是需要以極短時間進行熱處理，因而需要精確地調(diào)節(jié)熱處理溫度和時間，穩(wěn)定地實現(xiàn)特性。如上所述，各熱處理方法具有優(yōu)點與缺點，因而根據(jù)目的來選擇熱處理方法即可。
[0058]在分批式的情況下，優(yōu)選在例如氮或氬等不活性氣氛的熱處理爐中于300°C~600°C進行30分鐘~2小時熱處理。
[0059]作為連續(xù)式的熱處理，可以舉出通電加熱式和氣氛內(nèi)運轉(zhuǎn)熱處理式。通電加熱式是利用焦耳熱來進行熱處理的方法，該焦耳熱是通過在拉絲工序的途中設置電極輪，向通過電極輪間的銅合金線材通電流而由銅合金線材自身所產(chǎn)生的。氣氛內(nèi)運轉(zhuǎn)熱處理式是在拉絲的途中設置加熱用容器，使銅合金線材通過加熱至特定溫度(例如300°C~700°C)的加熱用容器氣氛中而進行熱處理的方法。為了防止銅合金線材的氧化，所有熱處理方法均優(yōu)選在不活性氣體氣氛下進行熱處理。這些連續(xù)式熱處理中的熱處理條件優(yōu)選為300°C~700°C下0.5秒~5秒。
[0060]通過在兩個以上的冷加工之間進行中間退火，可恢復所得到的線材的伸長率，從而能夠提高加工性。另外，通過中間退火，Ag析出被促進，能夠進一步提高所得到的線材的強度、導電性。例如，優(yōu)選在滿足該中間熱處理后的銅合金線材的拉伸強度為330MPa以上、伸長率為10%以上的特性的條件下進行。
[0061][精制退火(也稱為最終退火)](最終熱處理工序)
[0062]對于通過上述工序加工成所期望的尺寸(線徑)的銅合金線材，實施作為最終熱處理的精制退火。
[0063]作為精制退火的該熱處理在滿足熱處理后的銅合金線材的拉伸強度為330MPa以上、伸長率為10%以上的特性的條件下進行。通過使精制退火為這樣的半軟化處理，可以提高銅合金線材自身的強度，提高耐彎曲疲勞特性，同時容易對熱處理后的表面進行精制冷加工。
[0064]作為進行精制退火的熱處理方法，與上述中間退火同樣地可以舉出分批式和連續(xù)式。
[0065]該精制退火時，根據(jù)銅合金線材的組成或加工率的不同，最終熱處理后的線材中的拉伸強度、伸長率有時略有變化。于是，本發(fā)明中適宜調(diào)整精制退火中的加熱溫度、加熱保持時間，以使由該最終熱處理(精制退火)得到的銅合金線材的拉伸強度為330MPa以上、伸長率為10%以上。
[0066]一般來說，熱處理溫度越高則以越短的時間進行熱處理，熱處理溫度越低則以越長的時間進行熱處理。本發(fā)明中，在以分批式進行精制退火的情況下，優(yōu)選在300°C~450 V進行30分鐘~2小時的熱處理。另一方面，在以連續(xù)式進行的情況下，優(yōu)選在300 V~700°C進行0.5秒~5秒的熱處理。
[0067]通過在該最終退火后進行精制加工，不僅銅合金線材的線材表面部略有變化，更中心側(cè)的銅合金線材整體的特性也略有變化。按照由該最終退火后的精制冷加工得到的銅合金線材的最終特性為拉伸強度350MPa以上、伸長率7%以上的方式，如上所述調(diào)整最終退火前的銅合金線材的特性，并且決定最終退火條件。
[0068][精制冷加工](冷加工工序)
[0069] 對上述進行了最終熱處理的銅合金線實施最終(精制)冷加工，從而進行硬化以使線材表面部的納米壓痕硬度為1.45GPa以上。由于本發(fā)明的銅合金線材的強度高，因此對線徑Φ或線材的厚度t為0.1mm以下的極細線也可以進行精制冷加工。一般來說，耐彎曲疲勞特性與拉伸強度成正比，但若為了增大拉伸強度而進行加工，則伸長率降低，無法成型為磁導線等。關(guān)于彎曲疲勞時施加于線的彎曲應變，越是線的外周部越大，越接近中心部，彎曲應變量越小。因此，通過進行精制冷加工而僅使線材表面部硬化，可以提高耐彎曲疲勞特性。另外，僅線材的線材表面部變硬的另一方面，線材的中心側(cè)維持了半軟化狀態(tài)，因而能夠充分確保線材整體的伸長率，能夠成型為磁導線等極細線材。本發(fā)明中，在付諸精制冷加工之前，通過預先實施賦予最終產(chǎn)品的銅合金線材中的強度為350MPa以上、伸長率為7%以上的特性的半軟化熱處理，能夠有效地降低斷線的風險。作為該精制冷加工，進行拉絲加工，該拉絲加工的加工率通常為3%~15%、優(yōu)選為5%~15%、進一步優(yōu)選為7%~12%。該精制冷加工的加工率過小的情況下，由于表面加工強度不足，耐彎曲疲勞特性提高的效果有時不充分。另外，該精制冷加工的加工率過大的情況下，該加工會超過線材表面部而遍及線材整體,伸長率受損，并且加工中的斷線的風險有時提高。
[0070][扁平線材的制造方法]
[0071]接下來，本發(fā)明的銅合金扁平線材的制造方法除了具有扁平線加工工序和形成適于扁平形狀的精制冷加工外與上述圓線材的制造方法相同。具體地說，本發(fā)明的扁平線材的制造方法依次實施例如鑄造、中間冷加工(冷拉絲)、扁平線加工、最終熱處理(最終退火)、精制冷加工的各工序而成。根據(jù)需要，可以在中間冷加工與扁平線加工之間插入中間退火(中間熱處理)，這也與上述圓線材的制造相同。鑄造、冷加工、中間退火、最終退火的各工序的加工.熱處理的各條件與它們的優(yōu)選條件也與圓線材的制造方法相同。
[0072][扁平線加工]
[0073]在至扁平線加工之前，與圓線材的制造同樣地對鑄造中得到的鑄塊實施冷加工(拉絲加工)，得到圓線形狀的拉線坯，并根據(jù)需要實施中間退火。作為扁平線加工，對于如此得到的圓線(拉線坯)實施基于壓延機的冷壓延、基于盒式輥模的冷壓延、壓制、拉拔加工等。通過該扁平線加工，將寬度方向(TD)截面形狀加工成長方形，形成扁平線的形狀。該壓延等通常通過I~5次的道次進行。對壓延等時的各道次的壓下率和總壓下率沒有特別限制，按照可得到所期望的扁平線尺寸的方式適宜設定即可。此處，壓下率是指進行扁平加工時的壓延方向的厚度的變化率，在將壓延前的厚度設為h、壓延后的線的厚度設為t2時，壓下率(％ )由{1_ Uyt1)} X 100表不。例如,該總壓下率可以為10%~90%,各道次的壓下率可以為10 %~50 %。此處，本發(fā)明中，對扁平線的截面形狀沒有特別限制，長厚比通常為I~50、優(yōu)選I~20、進一步優(yōu)選為2~10。長厚比(以下述的w/t表示)是指形成扁平線的寬度方向(TD)截面的長方形的短邊相對于長邊之比。作為扁平線的尺寸，扁平線材的厚度t等于形成上述寬度方向(TD)截面的長方形的短邊，扁平線材的寬度w等于形成上述寬度方向(TD)截面的長方形的長邊。扁平線材的厚度通常為0.1mm以下、優(yōu)選為0.08mm以下、更優(yōu)選為0.06mm以下。扁平線材的寬度通常為1_以下、優(yōu)選為0.7mm以下、進一步優(yōu)選為0.5mm以下。
[0074][精制冷加工]
[0075]在扁平線材的情況下，與上述扁平線加工同樣地進行精制冷加工。通過該精制冷加工而硬化以使線材表面部的納米壓痕硬度為1.45GPa以上，這與圓線材的情況相同。具體地說，對于扁平線材的精制冷加工為基于壓延機的冷壓延、基于盒式輥模的冷壓延。該加工率通常為3%~15%、優(yōu)選為5%~15%、進一步優(yōu)選為7%~12%。該精制冷加工的加工率過小的情況下，由于表面加工強度不足，耐彎曲疲勞特性提高的效果有時不充分。另外，該精制冷加工的加工率過大的情況下，該加工會超過線材表面部而遍及線材整體，伸長率受損，并且加工中的斷線的風險有時提聞。
[0076]通過這樣的加工、熱處理所制造的扁平線材是利用精制冷加工在厚度方向的上下面表層從線材表面起到至少深度5%的區(qū)域(最大從線材表面起至深度20%的區(qū)域。優(yōu)選從線材表面起至深度15%的區(qū)域)設置了作為表面加工層的納米壓痕硬度為1.45GPa以上的硬化層而成的。在上述圓線材的情況下，在線材的圓周方向的整個表面存在作為表面加工層的上述硬化層，與此相對，在扁平線材的情況下，在線材的表面的厚度方向的上下兩面分別存在作為表面加工層的上述硬化層，這點是不同的。但是，在特定的淺范圍內(nèi)的線材表面部具有作為表面加工層的上述硬化層，在這點上，圓線材與扁平線材(以及方線材)是相同的。
[0077]在厚度方向?qū)υ摫馄骄€材進行繞線加工的情況下，與本發(fā)明的圓線材同樣地可以表現(xiàn)出高的伸長率、彎曲疲勞特性。此處，在厚度方向?qū)Ρ馄骄€材進行繞線加工是指將扁平線材的寬度w作為線圈的寬度并將扁平線纏繞成線圈狀的情況。
[0078][方線材的制造方法]
[0079]此外，在制造方線材的情況下，在上述扁平線材的制造方法中按照寬度方向(TD)截面為正方形= t)的方式進行設定即可。
[0080][線材的制造方法的其它實施方式]
[0081]作為本發(fā)明的銅合金線材的制造方法的另一實施方式，可以舉出下述全部制造工序:首先將由鑄造得到的拉線坯付諸第一冷加工(拉絲)，之后通過中間退火恢復伸長率，進而進行第二冷加工(拉絲)而形成所期望的線徑或線材的厚度，通過最終(精制)退火預先恢復為特定的機械強度和伸長率，其后，通過最終(精制)冷加工調(diào)整線材表面部的納米壓痕硬度，并且將銅合金線材整體最終調(diào)整為具有特定的機械強度和伸長率。但是，從能量消耗、效率的方面出發(fā)，優(yōu)選減少冷加工工序的數(shù)量。
[0082]這些第一和第二冷拉絲加工工序中的各加工率根據(jù)目標線徑或線材的厚度和銅合金組成、進而中間退火和精制退火的2次熱處理條件而變化，沒有特別限制，通常使第一冷加工(拉絲)中的加工率為70.0%~99.9%，使第二冷加工(拉絲)中的加工率為70.0%~99.9%。
[0083][扁平線材和方線材的制造方法的其它實施方式]
[0084]代替上述制造方法而制造特定合金組成的板材或條材，將這些板或條切割，可以得到所期望的線寬的扁平線材或方線材。
[0085]作為該制造工序，存在由例如鑄造、熱壓延、冷壓延、精制退火、精制冷加工、切割加工構(gòu)成的方法。根據(jù)需要也可以在冷壓延的途中插入中間退火。根據(jù)情況，切割加工也可以在精制退火之前、或者精制冷加工之前進行。
[0086]通過上述制造方法制成拉伸強度為350MPa以上、伸長率為7%以上的銅合金線材。
[0087][線徑或線材的厚度、用途]
[0088]本發(fā)明的銅合金線材的線徑或線材的厚度為0.1mm以下、優(yōu)選為0.08mm以下、更優(yōu)選為0.06mm以下。對線徑或線材的厚度的下限值沒有特別限制，在目前的技術(shù)下通常為0.01mm 以上。
[0089] 對本發(fā)明的銅合金線材的用途沒有特別限制，可以舉出例如移動電話、智能手機等中使用的揚聲器線圈中所用的作為極細線的磁導線等。
[0090][其它物性]
[0091]使本發(fā)明的銅合金線材的拉伸強度為350MPa以上是因為:在小于350MPa的情況下，通過拉絲加工而細徑化時的強度不足，耐彎曲疲勞特性差。
[0092]另外，使本發(fā)明的銅合金線材的伸長率為7%以上是因為:在小于7%的情況下，加工性差，在成型為線圈時會發(fā)生斷裂等不良情況。
[0093]由上述方法得到的本發(fā)明的銅合金線作為極細線磁導線等極細銅合金線材具有能夠成型的伸長率，并且顯示出高的耐彎曲疲勞性。
[0094]實施例
[0095]下面，基于實施例來更詳細地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于該實施例。
[0096][圓線材的實施例、比較例]
[0097]對于鑄造材料含有0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％的Ag和/或以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種且剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的具有表1~3所示的各種合金組成的本發(fā)明例的銅合金、以及具有表1~3所示的各種合金組成的比較例的銅合金，分別利用臥式連續(xù)鑄造方法鑄造成直徑ΦI Omm的拉線坯。
[0098]對該拉線坯進行冷加工(拉絲)、中間退火、精制退火、精制冷加工(拉絲)(以下的第I和第2的2次冷加工的總加工率:99.984% )，在表1、表3的試驗例中制作最終線徑φ40μηι的圓線材樣品，在表2的試驗例中制作表中所示的各種線徑的圓線材樣品。
[0099]中間退火、精制退火的熱處理利用選自分批退火、電流退火、運轉(zhuǎn)退火的三種方式中的任意一種來實施，均在氮氣氣氛下進行。需要說明的是，中間退火在第I冷加工(拉絲)與第2冷加工(拉絲)之間僅進行一次。在表1和表2所示的試驗例中未進行中間退火。另外，在表3所示的試驗例中，有進行了中間退火的情況，也有未進行的情況。將進行了中間退火的試驗例中的第I冷加工(拉絲)后且中間退火前的線徑示于表3中的“中間退火”的“線徑(mm) ”欄中。關(guān)于該情況下的加工率，第I冷加工(拉絲)的加工率為70.0%~99.9 %，第2冷加工(拉絲)的加工率為70.0 %~99.9 %。
[0100]表1~3中示出了本發(fā)明的銅合金圓線材與比較例的銅合金圓線材的制造條件及所得到的銅合金圓線材的特性。
[0101][扁平線材的實施例、比較例]
[0102]與上述圓線材同樣，但是在對拉線坯進行冷加工(拉絲)后，或者在進行了冷加工(拉絲)的情況下在中間退火后，實施扁平線加工，之后進行精制退火，然后進行精制冷加工，制作扁平線材樣品。如表4所示，有進行了中間退火的情況，也有未進行的情況。
[0103]如表4所示，扁平線加工是利用冷壓延將該加工前的圓線的線徑φ(ηιηι)加工成寬度w(mm) X厚度t (mm)的尺寸的扁平線。除了為表4所示的加工率外，精制冷加工與上述扁平線加工同樣地通過冷壓延進行加工。
[0104]表4中示出了本發(fā)明的銅合金扁平線材與比較例的銅合金扁平線材的制造條件及所得到的銅合金扁平線材的特性。
[0105][特性]
[0106]對于如上得到的圓線材和扁平線材的樣品，對各種特性進行了試驗、評價。
[0107]拉伸強度(TS)、伸長率(El)根據(jù)JIS Z2201、Z2241進行測定。
[0108]關(guān)于彎曲疲勞斷裂次數(shù)，作為彎曲疲勞試驗，利用圖1所示的裝置測定至線材的試樣材料斷裂為止的次數(shù)。如圖1所示，作為試樣，將線徑Φ或線材的厚度t為0.04mm(40 μ m)的銅合金線材的試樣用模具夾住，為了抑制線材的彎曲，在下端部懸掛1g的砝碼(W)而施加負荷。在扁平線的情況下，按照在線材的厚度方向(ND)用模具夾住樣品的方式進行設置。試樣的上端部用連接器具進行了固定。在該狀態(tài)下使試樣左右各彎折90度，以每分鐘100次的速度進行反復彎曲，對各試樣測定至斷裂為止的彎曲次數(shù)。需要說明的是，彎曲次數(shù)將圖中1 — 2 — 3的一個往復算作一次，另外，為了在試驗中不壓迫銅合金線材的試樣，兩個模具間的間隔設為1mm。關(guān)于斷裂的判定，在懸掛于試樣的下端部的砝碼落下時作為斷裂。需要說明的是，根據(jù)模具的曲率的不同，彎曲半徑(R)為2_。
[0109]關(guān)于線圈壽命，利用通過上述試驗方法測定的彎曲疲勞斷裂次數(shù)如下評價?；趶澢谠囼灥慕Y(jié)果，將斷裂次數(shù)為7000次以上的情況評價為“◎(優(yōu))”，將為5000次以上且小于7000次的情況評價為“〇(良)”，將為3000次以上且小于5000次的情況評價為“Λ (略差)”，將小于3000次的情況評價為“ X (不良)”。
[0110]作為拉絲性，通過拉絲中有無斷線進行評價。該試驗中，對軟化或半軟化處理后的銅合金線材進行5次長度10km精制加工的試驗，將能夠I次也未斷線地拉絲的情況評價為“〇(良)”，將斷線I次的情況評價為“Λ (略差)”，將斷線2次以上的情況評價為“父(不良)，，。
[0111]線材表面部和線材中心部的硬度使用納米壓痕儀(EL1NIX INC.制造ENT-2100)進行測定。
[0112]位于線材的表面?zhèn)鹊募庸拥暮穸?ym)由線材橫截面(TD截面)的組織觀察和納米壓痕儀試驗中的硬度變化求出，作為“表面加工層厚度(ym)”。另外，由求出的加工層的厚度(ym)計算求出從線材最外表面起至加工層的最中心側(cè)為止的厚度相對于線材的線徑Ψ或線材的厚度t的比例(％ )，作為“表面加工層厚度(％ )”。
[0113]關(guān)于線圈成型性，對將10km銅合金線材繞線加工為直徑q>5mni的線圈時的斷線發(fā)生頻率進行試驗，將I次也未斷線的情況評價為“〇(良)”，將斷線I次的情況評價為“Λ (略差)”，將斷線2次以上的情況評價為“ X (不良)”。
[0114] 表1中示出對將Cu-2% Ag合金線加工、熱處理為最終線徑0.04mm (φ40μηι)的本發(fā)明例的圓線材的樣品(實施例1~6)與比較例的圓線材的樣品(比較例I~7)的特性進行測定、評價的結(jié)果。如表1所示那樣變更最終熱處理(精制退火)條件，使精制冷加工前的強度和伸長率發(fā)生各種變化。
[0115]

【權(quán)利要求】
1.一種銅合金線材，其具有下述合金組成而成，所述合金組成含有選自由下述成分組成的組中的至少一種:Ag 0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％，以及以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種,剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述銅合金線材的線徑或線材的厚度為0.1mm以下，從所述線材的最外表面起至線徑或線材厚度的至少5%的內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上，且所述線材的中心部的納米壓痕硬度小于1.45GPa，所述線材的拉伸強度為350MPa以上、伸長率為7%以上。
2.如權(quán)利要求1所述的銅合金線材,其中,所述銅合金線材含有Ag0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％而成。
3.如權(quán)利要求1所述的銅合金線材，其中，所述銅合金線材含有以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種--? 。
4.一種銅合金線材的制造方法，所述銅合金線材的制造方法具有下述工序而成: 線材加工工序，其中，對銅合金的拉線坯實施冷加工，形成線徑或線材的厚度為0.1mm以下的線材，所述銅合金的拉線坯具有下述合金組成而成，所述合金組成含有選自由下述成分組成的組中的至少一種:Ag 0.5質(zhì)量％~4質(zhì)量％，以及以各自的含量計為0.05質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％的選自由Sn、Mg、Zn、In、N1、Co、Zr和Cr組成的組中的至少一種,剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成； 最終熱處理工序，其中，對所述線材實施熱處理，以使該熱處理后的線材具有330MPa以上的拉伸強度、10%以上的伸長率；和 冷加工工序，其中，對實施了所述熱處理的線材實施加工率為3%~15%的冷加工；所述得到的銅合金線材從線材的最外表面起至線徑或線材厚度的至少5%的內(nèi)側(cè)為止的區(qū)間的深度區(qū)域中的納米壓痕硬度為1.45GPa以上，且所述線材的中心部的納米壓痕硬度小于1.45GPa，所述線材的拉伸強度為350MPa以上、伸長率為7%以上。
5.如權(quán)利要求4所述的銅合金線材的制造方法，其中，在所述線材加工工序中，在兩個以上的冷加工之間進行中間熱處理，以使該中間熱處理后的線材具有330MPa以上的拉伸強度、10%以上的伸長率。
【文檔編號】C22F1/00GK104169447SQ201380015337
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】高澤司 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社