复合导体及使用了其的电线制造技术

本发明专利技术提供一种复合导体(10)，具有：由负载反复应力的疲劳试验中的反复次数106次时的疲劳强度至少为150MPa的导电材料A构成的内层(11)；包覆内层(11)、由拉伸强度比导电材料A大、拉伸强度至少为250MPa的导电材料B构成的外层(12)，复合导体(10)具有对突发性的荷重、冲击的耐断裂性，并且具备高的耐弯曲性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合导体及使用了其的电线
本专利技术涉及例如在产业用机器人的驱动部的配线、汽车或航空器等的移动机械的配线中使用的具备耐弯曲性的复合导体及使用了其的电线。
技术介绍
以往，在从用于机器人的驱动部的配线的电缆中主要使用纯铜制导体、谋求纯铜制导体的裸线的绞合构造的优化等的电缆设计技术和将纯铜制导体缩径直到最合适的线直径的拉丝加工方法或选定最合适的高分子包覆材料进行包覆等电缆制造技术的两个方面来看，一直进行着机器人用的作为电缆的耐弯曲性能的确保。另一方面，随着近年来的机器人动作的高速化等，在耐弯曲性能的基础上，要求机器人用的电缆的轻量化的要求变强。因此，在专利文献1中，作为轻量及高导电性，且拉丝加工性比铜包覆铝线优异的铜或铜合金包覆铝合金线，公开了含有由拉伸强度为24kgf/mm2以上、导电率为58％IACS以上的高铝合金线(例如，Al-0.4Mg-0.4Si)构成的芯材和以占积率10～20％覆盖芯材的铜或铜合金层的铜或铜合金包覆铝合金线。另外，在专利文献2中，作为由比铜线轻、弯曲性、拉伸强度也优异的铜包覆铝复合裸线构成的汽车用电线的导体，公开了一种导体，该导体利用由含镁量为2.2～5.6重量％的铝-镁系合金构成的芯材、由铜或铜合金构成且层叠于芯材外侧的中间层、由镍或镍合金构成且包覆于中间层外侧的加强层而构成，且整体的线直径为1.5mm以下且将整体的平均截面面积的加强层的面积比率设为3～10％。进而，在专利文献3中，作为具备挠性、加工性、拉丝性良好、具有高导电、拉伸强度的铜包覆铝线，公开了对含有Si：0.2～0.8质量％、Fe：0.36～1.5质量％、Cu：0.2质量％以下、Mg：0.45～0.9质量％、Ti：0.005～0.03质量％、余量利用由Al及不可避免的杂质构成的铝合金形成了的铝合金线实施了铜包覆的铜包覆铝合金线。现有技术文献专利文献专利文献1:特开平9-17237号公报专利文献2:特开2010-157363号公报专利文献3:特开2010-280969号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题例如，在1次的机器人动作中需要2秒的情况下，进行30天的连续运转的情况下的机器人动作次数超过100万次。另一方面，在对由专利文献1、3的铝合金线、专利文献2的铝-镁系合金构成的芯材进行了耐弯曲性试验(在对试验体负载了100g荷重的状态下，弯曲半径为15mm，折弯角度范围为±90度)的情况下的断裂次数为30万～50万次左右。另外，构成专利文献1、3的包覆层、专利文献2的中间层的、例如对铜进行了同样的耐弯曲性试验情况下的断裂次数为50万～100万次左右，构成专利文献2的加强层的、例如对镍进行同样的耐弯曲性试验的情况下的断裂次数为200万～500万次左右。因此，使用专利文献1～3所记载的铝合金线、导体而制作的机器人用电缆不具备充分的耐弯曲性(例如，耐弯曲性试验中超过500万次的断裂次数)，具有不能使机器人长期稳定地工作这样的问题。进而，如果实际运用机器人，则有时对机器人作用突发性的荷重、冲击，在突发性的荷重变动、冲击作用于机器人用电缆的情况下，在电线表层部易于产生缺陷(微裂纹)，由于微裂纹的产生，机器人用电缆的断裂概率增大，产生不能实现设计性能(寿命)这样的问题。本专利技术是鉴于该情况而完成的，其目的在于，提供一种具有对突发性的荷重变动、冲击的耐断裂性，并且具备了高的耐弯曲性的复合导体及使用了复合导体的电线。用于解决课题的手段按照上述目的的第1专利技术涉及的复合导体，具有：由负载反复应力的疲劳试验中的反复次数106次时的疲劳强度至少为150MPa的导电材料A构成的内层，包覆该内层、由拉伸强度比上述导电材料A大、该拉伸强度至少为250MPa的导电材料B构成的外层，该复合导体具备对突发性的荷重、冲击的耐断裂性和耐弯曲性。在此，为了满足“对突发性的荷重、冲击的耐断裂性和耐弯曲性”的条件，需要耐300万次～500万次(根据材料不同而各异)以上的动态的驱动试验。在第1专利技术涉及的复合导体中，可以是：上述导电材料A由具有平均粒径为2μm以下(例如，0.5μm以上，优选为1μm以上)的铝或铝基合金的晶粒和存在于该晶粒的晶粒边界的纳米粒子C的金属组织构成，上述导电材料B利用由平均粒径为2μm以下(例如，0.5μm以上，优选为1μm以上)的铜或铜基合金的晶粒构成的金属组织构成。在此，可以是，上述纳米粒子C为富勒烯、碳纳米管、硅纳米粒子、过渡金属纳米粒子或由构成上述导电材料A的金属化合物构成的化合物纳米粒子，上述纳米粒子C存在0.1质量％以上20质量％以下。另外，可以是，上述纳米粒子C为铝-钪系的纳米析出物，该纳米析出物存在0.1质量％以上1质量％以下。进而，优选的是，上述导电材料A含有上述铝基合金，而且，上述铝基合金含有0.1质量％以上且0.2质量％以下的锆。而且，优选的是，在上述导电材料A的上述金属组织中以截面面积率计含有20％以上的1μm以下的晶粒。第1专利技术涉及的复合导体中，可以是，上述导电材料A由具有平均粒径为2μm以下的铜晶粒的金属组织构成，上述导电材料B利用由具有平均粒径为2μm以下的铜基合金的晶粒构成的金属组织构成，上述导电材料B的拉伸强度σB相对于上述导电材料A的拉伸强度σA的强度比σB/σA设为1.6以上。在此，优选的是，在构成上述导电材料B的上述金属组织的上述晶粒的晶粒边界存在0.1质量％以上20质量％以下的纳米粒子D。而且，可以是，上述纳米粒子D设为富勒烯、碳纳米管、硅纳米粒子、过渡金属纳米粒子或由构成上述导电材料B的金属化合物构成的化合物纳米粒子。第1专利技术涉及的复合导体中，可以是，上述导电材料B含有上述铜基合金，而且，上述铜基合金设为铜银合金、铜锡合金及铜镍合金的任一种。按照上述目的的第2专利技术涉及的复合导体，具有：由负载反复应力的疲劳试验中的反复次数106次时的疲劳强度至少为150MPa的导电材料A构成的内层；包覆该内层、由拉伸强度比上述导电材料A大、该拉伸强度至少为150MPa的导电材料B构成的外层，该复合导体具备耐弯曲性。即，耐300万次以上的动态的驱动试验。第2专利技术涉及的复合导体中，可以是，上述导电材料A由具有平均粒径为2μm以下的铝晶粒和在该晶粒的晶粒边界存在的0.1质量％以上1质量％以下的铝-钪的纳米析出物的金属组织构成，上述导电材料B利用由平均粒径为2μm以下的银或银基合金的晶粒构成的金属组织构成。在此，可以是，上述导电材料A利用由平均粒径为2μm以下的铜或铜基合金的晶粒构成的金属组织构成，上述导电材料B利用由平均粒径为2μm以下的银或银基合金的晶粒构成的金属组织构成。第2专利技术涉及的复合导体中，可以是，上述导电材料A由具有平均粒径为2μm以下的铝或铝基合金的晶粒和在该晶粒的晶粒边界存在的纳米粒子C的金属组织构成，上述导电材料B利用由平均粒径为2μm以下的银或银基合金的晶粒构成的金属组织构成，上述纳米粒子C为富勒烯、碳纳米管、硅纳米粒子、过渡金属纳米粒子或由构成上述导电材料A的金属化合物构成的化合物纳米粒子，上述纳米粒子C存在0.1质量％以上20质量％以下。按照上述目的的第3专利技术涉及的电线，为使用了由第1专利技术涉及的复合导体形成、线直径为0.05mm以上且0.5mm以下的复合裸线的电线，将该电线使用于机器人的驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合导体，其特征在于，其具有由负载反复应力的疲劳试验中的反复次数106次时的疲劳强度至少为150MPa的导电材料A构成的内层，和包覆该内层、由拉伸强度比所述导电材料A大、该拉伸强度至少为250MPa的导电材料B构成的外层；该复合导体具备对突发性的荷重、冲击的耐断裂性和耐弯曲性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.07 JP 2011-2681221.一种复合导体，其特征在于，其具有由负载反复应力的疲劳试验中的反复次数106次时的疲劳强度至少为150MPa的导电材料A构成的内层，和包覆该内层、由拉伸强度比所述导电材料A大、该拉伸强度至少为250MPa的导电材料B构成的外层；所述导电材料A由在平均粒径为2μm以下的铝或铝基合金的晶粒的晶粒边界存在纳米粒子C的金属组织构成，所述导电材料B利用由平均粒径为2μm以下的铜或铜基合金的晶粒构成的金属组织构成；该复合导体具备对突发性的荷重、冲击的耐断裂性和耐弯曲性。2.根据权利要求1所述的复合导体，其特征在于，所述纳米粒子C为富勒烯、碳纳米管、硅纳米粒子、过渡金属纳米粒子或由构成所述导电材料A的金属化合物构成的化合物纳米粒子，所述纳米粒子C存在0.1质量％以上且20质量％以下。3.根据权利要求1所述的复合导体，其特征在于，所述纳米粒子C为铝-钪系的纳米析出物，该纳米析出物存在0.1质量％以上且1质量％以下。4.根据权利要求1所述的复合导体，其特征在于，所述导电材料A含有所述铝基合金，且所述铝基合金含有0.1质量％以上且0.2质量％以下的锆。5.根据权利要求1所述的复合导体，其特征在于，在所述导电材料A的所述金属组织中，以截面面积率计含有20％以上的1μm以下的晶粒。6.一种复合导体，其特征在于，其具有由负载反复应力的疲劳试验中的反复次数106次时的疲劳强度至少为150MPa的导电材料A构成的内层，和包覆该内层、由拉伸强度比所述导电材料A大、该拉伸强度至少为250MPa的导电材料B构成的外层；所述导电材料A由具有平均粒径为2μm以下的铜晶粒的金属组织构成，所述导电材料B利用由具有平均粒径为2μm以下的铜基合金的晶粒构成的金属组织构成，所述导电材料B的拉伸强度σB相对于所述导电材料A的拉伸强度σA的强度比σB/σA为1.6以上；该复合导体具备对突发性的荷重、冲击的耐断裂性和耐弯曲性。7.根据权利要求6所述的复合导体，其特征在于，在构成所述导电材料B的所述金属组织的所述晶粒的晶粒边界中，存在0.1质量％以上且20质量％以下的纳米粒子D。8.根据权利要求7所述的复合导体，其特征在于，所述纳米粒子D为富勒烯、碳纳米管、硅纳米粒子、过渡金属纳米粒子或由构成所述导电材料B的金属化合物构成的化合物纳米粒子。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：因浩之，案纳芙美代，松永大辅，北原弘基，安藤新二，津志田雅之，小川俊文，
申请(专利权)人：大电株式会社，福冈县，国立大学法人熊本大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP