本発明の配線用電線導体に用いられる銅( Cu)合金線材の好ましい実施の態様について、 詳細に説明する。まず、各合金元素の作用効 果とその含有量の範囲について説明する。

 ニッケル(Ni)とケイ素(Si)は、NiとSiの含有比� ��制御することによりマトリクス中にNi-Si析� �物(Ni ₂ Si)を形成させて析出強化を行い銅合金の強度 を向上させるために含有する元素である。

 Niの含有量は1.0~4.5質量%であり、1.2~4.2質� �%であることが好ましい。Ni量が少なすぎる� �その析出硬化量が小さく強度が不足する。� �すぎれば熱処理時に粒界析出が生じ、強度� �低下する。

 Siは質量%で計算するときはNi含有量の約1/ 4の時に最も強化量が大きくなる(強度が向上� ��る)ことが知られている。本発明において、 Siの含有量は0.2~1.1質量%であり、0.3~1.0質量%で あることが好ましい。

 また、本発明に用いられる銅合金材は、� ��ズ(Sn)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、リ ン(P)および銀(Ag)の少なくとも1種を含有する� ��とが好ましい。これらの元素は強度を向上� ��せるという点で類似の機能を有しているも� ��であり、含有させる場合には、Sn、Fe、Cr、C o、P、Agの中から選ばれる少なくとも1種を、� ��計量として0.005~2質量%含有させることが好� �しく、0.01~1.5質量%含有させることがより好� �しい。

 Snは銅に固溶し、格子を歪ませることで強� �を向上させることができる。ただし、Snの含 有量が多すぎると導電率が低下する。よって 、Snを添加する場合の好ましい含有範囲は0.00 5~1.0質量%であり、0.05~0.2質量%であることがさ らに好ましい。
 Fe、CrはSiと結合し、Fe-Si化合物、Cr-Si化合物 を形成し、強度を向上させる。また、Niとの� ��合物を形成せずにCuマトリクス中に残存す� �Siをトラップし、導電性を改善する効果があ る。一方で、Fe-Si化合物、Cr-Si化合物は析出� �化能(時効硬化能)が低いため、これらの化合 物を必要以上に多く生成させることは強度向 上の観点から得策ではない。また、Fe、Crは� �れぞれその含有量が多すぎると強度が低下� �てくる。これらの観点から、Fe、Crを含有さ� ��る場合の含有量は、それぞれ0.005~0.2質量%で あることが好ましく、それぞれ0.03~0.15質量%� �あることがより好ましい。
 CoはNiと同様にSiと化合物を形成し、強度を� ��上させる。CoはNiに比べて高価であるため、 本発明の好ましい実施形態としての配線用電 線導体はCu-Ni-Si系合金を利用しているが、コ� ��ト的に許されるのであれば、Cu-Co-Si系合金� �Cu-Ni-Co-Si系合金を選択してもよい。Cu-Co-Si系� ��金は時効析出させた場合に、Cu-Ni-Si系合金� �り強度、導電性ともにわずかによくなる傾� �がある。したがって、これらを重視する用� �には有効である。以上の観点から、Coを含有 させる場合の含有量は、0.05~2質量%であるこ� �が好ましく、0.08~1.5質量%であることがより� �ましい。
 Pは強度を上昇させる効果を有する。ただし 多量の含有は導電率を低下させ、また粒界析 出を助長して強度を低下させる。よって、P� �添加する場合の好ましい含有範囲は0.005~0.1� �量%、さらに好ましくは0.01~0.05質量%である。
 Agは強度を向上させる。Ag含有量が少なすぎ ではその効果が充分に得られず、多すぎると 特性上に悪影響はないもののその効果が飽和 し、コスト高になる。これらの観点から、Ag� ��含有させる場合の含有量は0.005質量%~0.3質量 %とすることが好ましく、0.01~0.2質量%とする� �とがより好ましい。

 さらに、本発明においては、マグネシウム( Mg)、マンガン(Mn)の少なくとも1種を含有する� ��とが好ましい。これらの元素は加熱時の脆� ��を防ぎ熱間加工性を改善するという点で類� ��の機能を有している。特に、本発明では銅� ��金線材を細径化して用いるが、素材に脆化� ��た部分が内在している場合には細径にまで� ��線加工ができないため、これらの元素を含� ��させることが好ましい。MgないしはMnを含有 させる場合には、Mg、Mnの中から少なくとも1� ��を、合計量として0.01~0.5質量%含有させるこ� ��が好ましく、0.05~0.3質量%含有させることが� ��り好ましい。
 Mgの含有量は0.05~0.5質量%であることが好ま� �く、0.09~0.3質量%であることがさらに好まし� �。その含有量が少なすぎるとその効果が小� �く、多すぎると導電性を劣化させ、さらに� �間加工性を低下させ細径にまで伸線加工が� �きなくなる。
 Mnはその含有量が少なすぎるとその効果が� �さく、多すぎても、含有量に見合った効果� �得られないばかりでなく、導電性を劣化さ� �得る。よって、Mnの含有量は0.01~0.5質量%が好 ましく、0.1~0.35質量%とすることがより好まし い。

 さらに、本発明においては亜鉛(Zn)を含有 することが好ましい。Znは、加熱による銅合� ��線材と半田との密着力低下を防止する効果� ��有する。本発明において、Znを含有させる� �とにより、銅合金線材をその端部において� �の導体等と半田接合した際の界面の脆化を� �しく改善する。本発明におけるZnの含有量は 、0.1~1.5質量%が好ましく、0.4~1.2質量%である� �とがさらに好ましい。その含有量が少なす� �ると前記効果がなく、含有量が多すぎると� �電率が低下する場合がある。

 次いで、本発明に用いられる銅合金線材の� ��造工程および機械的特性について述べる。
 本発明に用いられる銅合金は時効析出型の� ��金であり、例えば以下のようにしてこの銅� ��金の線材を得ることができる。まず、本発� ��で規定する合金組成となるように常法によ� ��鋳造して得た鋳塊や該鋳塊から熱間押出、� ��間鍛造等で得た丸棒や荒引き線(以下、これ らの鋳塊と丸棒、荒引き線とを併せて線材の 材料ともいう)に溶体化処理を施し、この溶� �化した線材の材料を所定の直径(線径)に伸線 加工後、時効熱処理を施す。時効熱処理では 、前述のNi ₂ Siの析出が生じ、強度の向上および導電率の� ��上が見られるが、同時に伸線加工で導入さ� ��た歪の開放が生じるために引張強さ(T)に対� ��る0.2%耐力(Y)の割合(これをY/T比と呼ぶ)が低� ��する。Y/T比が低下する時効熱処理条件は伸� ��加工度(η)により異なるが、本発明において は、時効熱処理条件として、350~550℃で1分~5� �間保持することが好ましい。伸線加工前の� �材の材料の直径をD ₀ (mm)とし、伸線加工後の線材の直径をD(mm)とす ると、伸線加工度はη=2×ln(D ₀ /D)で表される。例えば、伸線加工度(η)が0の� ��合、好ましい時効熱処理温度は450~550℃であ り、また、伸線加工度(η)が0より大きい場合� ��好ましい時効熱処理温度は380~500℃である。 後者においては、伸線加工度(η)が0より大き� ��4以下の場合、好ましい時効熱処理温度は400 ~500℃であり、さらに、伸線加工度(η)が4より 大きい(通常、4より大きく15以下)場合、好ま� ��い時効熱処理温度は380~480℃である。

 本発明においては、このY/T比は0.70~0.92であ� ��、好ましくは0.72~0.90である。Y/T比をこの範� ��とすることにより、端子圧着時の導体自身� ��加工硬化を大きくすることができ、圧着部� ��強度低下が少ない配線用電線導体とするこ� ��ができる。Y/T比が0.70未満となるような時効 熱処理条件では、過時効により強度が低下し ており、電線として使用するのに適さない。 また、Y/T比が0.92を超える条件では歪の解放� �不十分であるため圧着時の導体自身の加工� �化が小さく、時効熱処理上がりの強度が低� �なるような成分や製造工程となった場合に� �圧着端子の断面減少率が40%以下であっても� �着部の強度低下が大きくなる。
 圧着時の断面減少率とは、圧着時にかしめ� ��より断面積が減少した割合であって、圧着� ��の導体撚り線全体の断面積をA ₀ (mm ² )、圧着後の導体撚り線全体の断面積をA(mm ² )とすると、(A ₀ -A)/A ₀ で表される。断面減少率が40%を超えると、Y/T 比にかかわらず絶対強度の低下が大きくなる 傾向があるため、圧着端子の断面減少率は好 ましくは40%以下、より好ましくは30%以下であ る。また、圧着時の断面減少率が5%を下回る� ��、端子のかしめ部より導体部が抜けやすく� ��本来の目的である電気的な接合が不十分と� ��るため、圧着時の断面減少率は好ましくは5 %以上、より好ましくは10%以上である。

 なお、本発明は、前記線材の材料を伸線� ��工後、撚線工程を経た後に時効熱処理を行� ��ても良い。さらに、撚線工程後であって時� ��熱処理前に圧縮工程を追加しても良い。ま� ��、時効熱処理後に圧縮を行っても良いが、� ��の場合は、圧着の断面減少率は圧縮におけ� ��断面減少も加味して40%以下となるようにす� ��ことが好ましい。

 また、加工硬化指数(以下、n値と呼ぶ)は加� ��性を表す値であり、降伏点以上の塑性域に� ��ける応力σとひずみεとの関係(曲線)をσ=Cε ⁿ (Cは係数)で近似させた時の指数nのことであ� �。このn値が大きい方が歪の分布が平均化さ� ��やすい。本発明では、鋭意検討の結果、本� ��金系においては、上記Y/T比が0.70~0.92の範囲� ��満たし、n値が0.04~0.17の時に優れた圧着強度 が得られることを見出した。

 本発明において、前記線材の材料の製造� ��法に制約は無い。例えば、ビレットの熱間� ��出、鋳塊の熱間鍛造、あるいは連続鋳造な� ��の製造方法のいずれでも本発明の配線用電� ��導体を構成する銅合金線材の材料を製造す� ��ことが可能である。

 本発明の配線用電線導体は、電線導体とし� ��適しているだけでなく、これに絶縁被覆が� ��けられた配線用電線としても好適なものと� ��る。絶縁被覆の材料としては、ポリエチレ� ��、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂ま� ��はポリ塩化ビニル(PVC)樹脂等が好ましい。� �た、オレフィン系樹脂に関しては、これら� �難燃剤や架橋剤等を添加して難燃性や機械� �度等を高めたものとしてもよい。
 本発明の配線用電線においては、撚り合わ� ��れる導体素線としての銅合金線材の本数や� ��の各素線の直径、また撚り線上に配される� ��縁被覆層の層厚については特に制限はなく� ��配線用電線の用途に応じて適宜決めること� ��できる。例えば、直径0.1~0.4mmの銅合金線材� ��7~100本撚り合わせ、厚さ0.1~1.0mmの絶縁被覆� �設けることができる。

 本発明の考え方は、本発明のCu-Ni-Si系以� �の時効析出型合金にも適用できる。例えば� �強度よりも導電性を重視する場合はCu-Fe系や Cu-Cr系などの時効析出型合金を採用しても良� ��。