铜合金导体及其架空导线、电缆以及铜合金导体的制造方法技术

本发明专利技术提供了高强度、高导电率的铜合金导体和用其制成的架空导线、电缆以及铜合金导体的制造方法。本发明专利技术的铜合金导体（１８）是由在含有氧０．００１～０．１重量％（１０～１０００重量ｐｐｍ）的铜母材（１１）中含有０．１５～０．７０重量％（不包括０．１５重量％）Ｓｎ（１２）的铜合金所构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于１００μｍ，并且在结晶组织基体中弥散分布的Ｓｎ（１２）的氧化物的８０％或以上是平均粒径小于等于１μｍ的微小氧化物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由高导电性、高强度的铜合金材料构成、通过导电弓向电车供电的电车线用铜合金导体(架空导线)、各种机器的电缆中使用的机器用电缆导体、以及一般产业用电缆(耐热电线、机器人用电缆、橡皮绝缘软电缆)中使用的产业用电缆导体。
技术介绍
电车线用铜合金导体(架空导线)或者各种机器的电缆等中使用的机器用电缆导体，一直是使用导电率高的硬铜线或者具有耐磨损性、耐热性的铜合金材料(铜合金线)。作为铜合金材料，已知有在铜母材中加入0.25～0.35重量％Sn的材料(参照特公昭59-43332号公报)，该材料已经用于新干线和已有线路的架空电线、机器用电缆导体。近年来，在不断推进电力机车的高速化。对应于这种高速化，要求提高架空电线的架线张力，电车线的架线张力有从1.5吨提高到2.0吨以上的倾向。另外，在电车通过密度(在单位长度的线路上行驶的电车数)高的线路上，还要求架空电线的大电流容量化。此外，对于机器用电缆导体，考虑到其使用环境，要求耐弯曲性良好的导体，即要求导体的高强度化。再有，机器用电缆导体，为了满足轻量化、小型化的需求，要求具有高的导电性。而且，在产业用电缆导体中，也要极力抑制导电性能下降，同时要提高强度和耐热性，并且考虑到使用环境还要求耐弯曲性良好的导体。所以，作为满足这些要求的导体，人们一直在寻求高强度并且高导电率的铜合金导体。作为高强度的铜合金导体，主要可以举出固溶强化型合金和沉淀强化型合金两类。作为固溶强化型合金，可以例举Cu-Ag合金(高浓度银)、Cu-Sn合金、Cu-Sn-In合金、Cu-Mg合金、Cu-Sn-Mg合金等。对于沉淀强化型合金，可以例举Cu-Zr合金、Cu-Cr合金、Cu-Cr-Zr合金等。所有的固溶强化型合金，氧含量都小于等于10重量ppm(0.001重量％)，由于强度和延展性优良，因此可以由铜合金熔液通过连续铸造、轧制直接制成铜合金粗轧线材，作为架空电线的母材。以往使用固溶强化型合金制造架空电线的方法有例如将含有0.4～0.7重量％Sn的铜合金的铸造材料，在700℃或以上的温度进行热轧，形成轧制材料，再将该轧制材料在500℃以下温度加热，同时进行精轧，得到粗轧线材，将该粗轧线材进行拔丝加工，制造架空电线(参见特开平6-240426号公报)。另外，Cu-O-Sn合金是另一种可以连续铸造轧制的铜合金。在该合金的基体中，存在2～3μm以上尺寸的Sn的结晶析出物(SnO2)，该合金的强度和延展性与氧含量小于等于10重量ppm的Cu-Sn合金大体相同。该合金也是固溶强化作用比沉淀强化作用和弥散强化作用更强的合金。
技术实现思路
固溶强化型合金，其固溶强化元素的含量越高，强度提高越大。但伴随而来的是，导电率大大降低，因而无法增大电流容量，不能适用于电车用线。例如，特开平6-240426号公报记载的制造方法，由于Sn的含量较大，为0.4～0.7重量％，所以导电率降低。因此，用现有的Cu-Sn系合金难以制造具有作为高强度架空线所必需的强度并且具有良好的导电率的铜合金导体。为了获得高强度且高导电率的电车线，可以考虑与Sn一起添加其他元素。但是这样的话，由于精轧(终轧)的温度过低，在轧制时，轧制材料中产生很多裂纹，粗轧线材的外观品质极为不好，随之而来的是电车线的强度极端低下。另一方面，沉淀强化型合金虽然硬度和抗拉强度都非常高，但是由于硬度高，在连续铸造轧制时轧辊承受过大的负荷，无法通过连续铸造轧制来制造。因此，沉淀强化型合金只能采用挤压等间歇式的方法制造。另外，沉淀强化型合金，在中间工序中需要进行使沉淀强化物沉淀析出的热处理，因此，与可以通过连续铸造轧制制造的固溶强化型合金相比，沉淀强化型合金存在生产率低、制造成本高等问题。也就是说，采用生产率高的连续铸造轧制法制造高强度且高导电率的铜合金导体受到制约和限制。本专利技术是基于上述问题而研制、开发的，本专利技术的目的是，提供高强度并且高导电率的铜合金导体及使用其制成的架空电线、电缆，以及铜合金导体的制造方法。为了实现上述目的，本专利技术的铜合金导体是由在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中含有0.15～0.70重量％(不包括0.15重量％)Sn的铜合金构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于100μm，并且，在结晶组织基体中弥散分布的Sn的氧化物的80％或以上是平均粒径小于等于1μm的微小氧化物。另外，本专利技术的铜合金导体是由在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中含有0.05～0.15重量％Sn的铜合金构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于100μm，并且，在结晶组织基体中弥散分布的Sn的氧化物的80％以上是平均粒径小于等于1μm的微小氧化物。在本专利技术的铜合金导体中，除了Sn以外，还可以含有0.01重量％(100重量ppm)或以下的P或B。另外，除了Sn以外，也可以含有合计0.02重量％(200重量ppm)或以下的P和B。抗拉强度大于等于420MPa，并且，导电率大于等于60％IACS。优选的是，抗拉强度大于等于420MPa，并且，导电率大于等于75％IACS、小于94％IACS。抗拉强度大于等于200MPa、小于420MPa，并且，导电率大于等于94％IACS。另一方面，本专利技术的架空电线是由下述铜合金导体构成，该铜合金导体由在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中含有0.15～0.70重量％(不包括0.15重量％)Sn的铜合金构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于100μm，并且，在结晶组织的基体中弥散分布的Sn的氧化物的80％或以上是平均粒径小于等于1μm的微小氧化物。还有，本专利技术的电缆是在由铜合金导体构成的单线材料或者绞线材料的周围设置绝缘层的电缆，所述铜合金导体是由在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中含有0.05～0.15重量％Sn的铜合金构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于100μm，并且，在结晶组织的基体中弥散分布的Sn的氧化物的80％或以上是平均粒径小于等于1μm的微小氧化物。另外，本专利技术的铜合金导体的制造方法是，使用铜合金熔液进行连续铸造轧制，形成轧制材料，使用该轧制材料制造铜合金导体，其特征在于在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中添加0.15～0.70重量％(不包括0.15重量％)的Sn，进行熔炼，形成铜合金熔液；使用该铜合金熔液进行连续铸造，同时将铸造材料快速冷却至比铜合金熔液的熔点至少低15℃或以上的温度；将该铸造材料的温度调整到小于等于900℃，在该状态下，对铸造材料进行多道热轧加工，使终轧温度调整为500～600℃，形成轧制材料。另外，本专利技术的铜合金导体的制造方法是，使用铜合金熔液进行连续铸造轧制，形成轧制材料，使用该轧制材料制造铜合金导体，其特征在于在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中，添加0.05～0.15重量％的Sn，进行熔炼，形成铜合金熔液；使用该铜合金溶液进行连续铸造，同时将铸造材料快速冷却至比铜合金熔液的熔点至少低15℃或以上的温度；将该铸造材料的温度调整到小于等于900℃，对铸造材料进行多道热轧加工，使终轧本文档来自技高网...

【技术保护点】
铜合金导体，其特征在于，所述铜合金导体是由在含有氧０．００１～０．１重量％（１０～１０００重量ｐｐｍ）的铜母材中含有０．１５～０．７０重量％（不包括０．１５重量％）Ｓｎ的铜合金构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于１００μｍ，并且，在结晶组织的基体中弥散分布的Ｓｎ的氧化物的８０％或以上是平均粒径小于等于１μｍ的微小氧化物。

【技术特征摘要】
JP 2005-1-17 2005-0090251.铜合金导体，其特征在于，所述铜合金导体是由在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中含有0.15～0.70重量％(不包括0.15重量％)Sn的铜合金构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于100μm，并且，在结晶组织的基体中弥散分布的Sn的氧化物的80％或以上是平均粒径小于等于1μm的微小氧化物。2.铜合金导体，其特征在于，所述铜合金导体是由在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中含有0.05～0.15重量％Sn的铜合金构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于100μm，并且，在结晶组织基体中弥散分布的Sn的氧化物的80％或以上是平均粒径小于等于1μm的微小氧化物。3.根据权利要求1或2所述的铜合金导体，其特征在于，所述的铜合金除了Sn以外还含有0.01重量％(100重量ppm)或以下的P或者B。4.根据权利要求1或2所述的铜合金导体，其特征在于，所述的铜合金除了Sn以外还含有总量合计为0.02重量％(200重量ppm)或以下的P和B。5.根据权利要求1、3和4中任一项所述的铜合金导体，其特征在于，所述铜合金导体的抗拉强度大于等于420MPa，并且，导电率大于等于60％IACS。6.根据权利要求1、3和4中任一项所述的铜合金导体，其特征在于，所述铜合金导体的抗拉强度大于等于420MPa，并且，导电率大于等于75％IACS、小于94％IACS。7.根据权利要求2至4中任一项所述的铜合金导体，其特征在于，所述铜合金导体的抗拉强度大于等于200...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑田洋光，黑木一真，青山正义，蛭田浩义，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]