WO2019013073A1 - 被覆電線、及び端子付き電線 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a covered wire and a wire with a terminal.
- This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2017-138645 filed on Jul. 14, 2017, and uses the entire contents described in the Japanese Application.
- Patent documents 1 and 2 disclose a wire harness used for a car.
- the wire harness is typically a bundle of a plurality of terminal-equipped electric wires provided with a covered electric wire having an insulating covering layer on the outer periphery of a conductor and a terminal portion attached to the end of the covered electric wire.
- Patent Document 1 is a copper alloy having a specific composition as a conductor having excellent impact resistance even when the cross-sectional area of the conductor is as small as 0.22 mm 2 or less, and also excellent in welding strength (peel force) when a branch wire is welded.
- Patent Document 2 discloses a copper alloy stranded wire obtained by twisting three Cu—Sn alloy wires as a conductor having excellent welding strength.
- the coated wire of the present disclosure is A coated wire comprising a conductor and an insulating covering layer covering an outer periphery of the conductor,
- the conductor is a stranded wire in which a plurality of strands of copper alloy are concentrically twisted,
- the copper alloy contains 0.01% by mass or more in total of one or more elements selected from Fe, Ti, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, and P; Containing up to 5% by mass, the balance being composed of Cu and unavoidable impurities,
- the amount of oil adhesion on the surface of the central strand disposed in the center of the twisted wire is 10 ⁇ g / g or less with respect to the mass of the central strand.
- the terminal-equipped wire of the present disclosure is The coated wire of the present disclosure as described above; And a terminal portion attached to an end of the coated wire.
- FIG. 6 is an explanatory view for explaining a method of measuring the thickness of an oxide film in Test Example 1; It is explanatory drawing explaining the measuring method of a twisted wire pitch about the twisted wire which comprises the conductor with which a coated electric wire is equipped.
- Test Example 1 sample nos. It is a microscope picture which expands and shows a part of conductor in the cross section of the conductor of 1-1.
- the contact resistance is small when the terminal portion is crimped and fixed to a stranded wire conductor having a cross-sectional area of 0.22 mm 2 or 0.13 mm 2 , and the crimp height is 0.76.
- the degree of compression is increased, it is easy to break the twisted state of the stranded wire and secure a large contact area between each strand and the terminal portion, and it is easy to lower the contact resistance. Conceivable.
- the larger the degree of compression the smaller the remaining area ratio (described in detail later) of the compressed portion of the terminal portion in the conductor. Therefore, for example, in the compressed portion of the terminal portion of the conductor and in the vicinity thereof, the force (N) which can withstand without impact when impacted is small compared to the non-compressed portion where the terminal portion in the conductor is not attached , Vulnerable to impact resistance. If the degree of compression is reduced, the remaining area ratio of the compressed portion of the terminal portion in the conductor and its vicinity can be largely secured, and excellent characteristics of the non-compressed portion, for example, impact resistance can be maintained, and the terminal is excellent in impact resistance. It can be a wire.
- the ratio of the remaining area of the compression point of the terminal portion in the conductor is particularly 0. Even in the case of more than 76, a coated wire with low contact resistance is desired.
- a coated wire according to an aspect of the present disclosure is: A coated wire comprising a conductor and an insulating covering layer covering an outer periphery of the conductor,
- the conductor is a stranded wire in which a plurality of strands of copper alloy are concentrically twisted,
- the copper alloy contains 0.01% by mass or more in total of one or more elements selected from Fe, Ti, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, and P; Containing up to 5% by mass, the balance being composed of Cu and unavoidable impurities,
- the amount of oil adhesion on the surface of the central strand disposed in the center of the twisted wire is 10 ⁇ g / g or less with respect to the mass of the central strand.
- the above-mentioned oil is typically a mineral oil, a synthetic oil, etc., and is derived from a lubricant used in the production process (which may also have a function other than a lubricating function such as a discoloration prevention function). .
- the above-mentioned oil typically includes a lubricant used in plastic working such as wire drawing.
- the above-mentioned concentric twist means that at least one strand is a central strand, and a plurality of outer strands are concentrically twisted so as to cover the outer circumference of the central strand.
- the above-mentioned stranded wire includes a plurality of strands (here, copper alloy wires) as twisted and includes not only non-compressed non-compressed twisted wire but also compressed twisted wire which is compression-molded after twisting. .
- the above-mentioned coated electric wire makes a conductor a twisted strand concentrically twisted, it is hard to buckle for the following reasons.
- the amount of oil attached to the surface of the central strand constituting the stranded wire is small.
- the oil adhesion amount on the surface of the central strand is small, the oil adhesion amount on the surface of each outer peripheral strand is also small, and consequently the oil adhesion amount on the surface of all strands constituting the twisted wire is It can be said that there are few.
- the oil present between the strands and the oil present between the outer sheath forming the outermost part of the conductor and the insulation coating layer are small, and the friction between the strands and the friction between the outer sheath and the insulation sheath are It is easy to grow. It can be said that the above-mentioned coated electric wire which uses such a stranded wire as a conductor is excellent in rigidity since the strands, the conductor and the insulation coating layer do not slip easily, and they are easily moved together.
- the friction between the strands or the friction between the conductor and the insulation coating layer is as described above. Because it is large, it is excellent in rigidity.
- the above-mentioned coated wire is difficult to be buckled by being excellent in rigidity as a whole of the coated wire as described above.
- the above-mentioned coated electric wire is used for an electric wire with a terminal, when the terminal portion is inserted into the terminal storage portion of the housing or the like, the vicinity of the terminal portion is unlikely to be buckled, and the insertion workability is excellent.
- the above-described coated electric wire has low contact resistance with the terminal when the terminal is attached to the end.
- the oil adhering to the surface of each strand constituting the above-mentioned conductor is generally an electrical insulating material, but in the above-mentioned coated electric wire, the oil is small as described above, so the amount of oil interposed between the conductor and the terminal is small It is from.
- the above-mentioned oil adhesion amount is large to a certain extent, if the terminal portion is attached with a large degree of compression, rubbing of the strands locally occurs at the compression location of the terminal portion in the conductor to remove oil. It is considered that the contact resistance can be easily lowered.
- the coated electric wire described above can reduce the contact resistance even if the degree of compression is reduced because the amount of oil attached is small. If the degree of compression is small, the ratio of the remaining area of the compressed portion of the terminal portion in the conductor can be increased, and excellent characteristics of the non-compressed portion in the conductor can be maintained. For example, if the conductor is excellent in impact resistance, the terminal is excellent in impact resistance even when the cross-sectional area is small, particularly 0.22 mm 2 or less, further 0.2 mm 2 or less, and 0.15 mm 2 or less. You can build a wire. Such a coated electric wire has low contact resistance and impact resistance even when the cross section of the conductor is small as described above, and further when the degree of compression is smaller, when it is used for a terminal-attached electric wire. It is also excellent in
- the above-mentioned coated electric wire is excellent in welding strength when a branch wire etc. are welded to the conductor which consists of a concentric twisted wire.
- a branch wire etc. are welded to the conductor which consists of a concentric twisted wire.
- the said form has a film which consists of copper oxides containing an electrical insulation material, this film is thin enough. Therefore, the said form tends to reduce the contact resistance with a terminal part more. Moreover, the said form reduces the fall of the welding strength by presence of a copper oxide, and is more excellent by welding strength.
- the above-mentioned form is more difficult to buckle because of high tensile strength. Moreover, the said form is excellent by welding strength. Furthermore, the above-mentioned form is excellent also in impact resistance since both tensile strength and breaking elongation are high.
- the cross-sectional area of the conductor is 0.22 mm 2 or less
- the cross-sectional area of the conductor is small, the twist pitch of the stranded wire is long, so the strength is excellent and buckling is more difficult.
- the minimum distance from the crown portion excluding the twist groove to the outer peripheral surface of the insulating covering layer is the thickness of the insulating covering layer;
- the ratio of the minimum value of the thickness to the maximum value of is 80% or more.
- the said form is provided with the insulation coating layer with uniform thickness with respect to the conductor, the rigidity by integration of a conductor and an insulation coating layer is heightened more, and it is more difficult to buckle.
- the terminal-equipped wire according to an aspect of the present disclosure is: The coated electric wire according to any one of the above (1) to (5), And a terminal portion attached to an end of the coated wire.
- the above-mentioned terminal-equipped electric wire is provided with the above-mentioned coated electric wire which uses the above-mentioned stranded wire with a small amount of oil adhesion as a conductor, it is difficult to buckle as described above, the contact resistance between the conductor and the terminal portion is low, It produces an effect of being excellent.
- the ratio of the cross-sectional area of the compression portion to which the terminal portion is attached to the cross-sectional area of the uncompressed portion to which the terminal portion is not attached in the conductor is the remaining area ratio, and the residual area ratio is more than 0.76 Can be mentioned.
- the conductor remaining area at the compressed portion of the terminal portion in the conductor is large, the amount of oil adhesion is small as described above, so the contact resistance is low. Moreover, since the said conductor residual area is large, the said form can maintain the characteristic of the non-compression location in a conductor, for example, impact resistance etc., and is excellent also in impact resistance etc.
- the covered electric wire 1 of embodiment is provided with the conductor 2 and the insulation coating layer 3 which covers the outer periphery of the conductor 2 as shown in FIG.
- the conductor 2 is a stranded wire in which a plurality of strands 20 composed of a copper alloy are concentrically twisted.
- the copper alloy contains 0.01% or more in total of one or more elements selected from Fe, Ti, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, and P. % Or less, and the balance consists of Cu and unavoidable impurities.
- the stranded wire is formed by concentrically twisting a plurality of outer peripheral strands 22 around the outer periphery of one or more central strands 21.
- the coated electric wire 1 of the embodiment is characterized in that, of the strands 20 constituting the conductor 2, the amount of oil attached to the surface of the central strand 21 disposed at the central portion of the stranded wire is small. Quantitatively, the amount of oil attached to the surface of the central strand 21 is 10 ⁇ g / g or less with respect to the mass (g) of the central strand 21.
- the conductor 2 and the insulating covering layer 3 will be described in order.
- Each strand 20 which comprises the conductor 2 is a wire comprised from the copper alloy which contains an additional element and the remainder contains Cu and an unavoidable impurity.
- the additive element includes one or more elements selected from Fe, Ti, Mg, Sn, Ag, Ni, In, Zn, Cr, Al, and P.
- the total content of additive elements is 0.01% or more and 5.5% or less. Although depending on the type of the additive element, the tensile strength tends to be high as the total content of the additive element is high, the strength and the rigidity are excellent, and the conductivity tends to be high as the content is small. The following may be mentioned as specific compositions (the balance is Cu and unavoidable impurities).
- Composition (3 solid solution type alloy) Sn is contained at 0.15% or more and 0.7% or less.
- Composition (4 solid solution type alloy) Mg is contained at 0.01% or more and 1.0% or less.
- the content of Fe is 0.4% or more and 2.0% or less, and further 0.5% or more and 1.5% or less
- the content of Ti is 0.1% to 0.7%, further 0.1% to 0.5%
- the content of Mg is 0.01% or more and 0.5% or less, and further 0.01% or more and 0.2% or less
- the content of Sn is 0.01% or more and 0.7% or less, and further 0.01% or more and 0.3% or less
- the content of Ag is 0.01% or more and 1.0% or less, and further 0.01% or more and 0.2% or less
- the total content of Ni, In, Zn, Cr, Al and P can be 0.01% or more and 0.3% or less, and further 0.01% or more and 0.2% or less.
- the content of Fe is 0.2% or more and 1.5% or less, and further 0.3% or more and 1.2% or less
- the content of P is 0.1% or more and 0.6% or less, and further 0.11% or more and 0.5% or less
- the content of Mg is 0.01% or more and 0.5% or less, and further 0.02% or more and 0.4% or less
- the content of Sn can be 0.05% or more and 0.6% or less, and further 0.1% or more and 0.5% or less.
- the content of Sn can be 0.15% or more and 0.5% or less, and further 0.15% or more and 0.4% or less.
- the content of Mg can be 0.02% or more and 0.5% or less, and further 0.03% or more and 0.4% or less.
- one or more elements selected from C, Si, and Mn can be contained in total of 10 ppm or more and 500 ppm or less. These elements can function as antioxidants for the above-described elements such as Fe and Sn.
- the copper alloy constituting each wire 20 is a precipitation type copper alloy (for example, the above-mentioned compositions (1), (2), etc.) that forms precipitates when subjected to an aging treatment, the aging treatment is applied.
- the aging treatment is applied.
- it typically has a texture containing precipitates.
- the precipitates have a uniformly dispersed structure, it is possible to expect high strength by precipitation strengthening, high conductivity by reduction of the amount of solid solution of additive elements, and the like.
- the said copper alloy has a structure
- the knowledge that welding strength is easy to be acquired was acquired.
- the vertical cross section of the conductor 2 is microscopically observed, and in this observation image, the number of precipitates having a particle diameter of 1 ⁇ m or more is less than 20,000 per 1 mm 2 (20,000 / Mm 2 ) is preferable. If there are many coarse precipitates in the conductor 2 before welding, it becomes difficult to melt the conductor 2 and welding can not be properly performed, or these coarse grains remain in the welded portion, and these coarse grains become the origin of cracking. It is because it becomes easy to bring about the fall of welding strength by the reason of becoming.
- the amount of the coarse precipitates be as small as possible, 19,000 pieces / mm 2 or less, and further 15,000 pieces / mm 2 or less, 10,000 pieces / mm 2 or less, It is preferable that the number is 000 / mm 2 or less.
- the size and the number of precipitates can be controlled by adjusting the conditions of the aging treatment according to, for example, the composition of the copper alloy. The detail of the measuring method of a precipitate and the conditions of an aging treatment are mentioned later.
- the longitudinal cross section of the conductor 2 refers to a cross section cut by a plane parallel to the longitudinal direction of the conductor 2.
- the coated electric wire 1 of embodiment has few oil adhesion amounts of the surface of the strand 20. As shown in FIG. Quantitatively, the mass of oil adhering to the surface of the central strand 21 is 10 ⁇ g or less with respect to 1 g of the mass of the central strand 21. When the central strand 21 and the outer circumferential strand 22 are made of copper alloys having the same composition, it is considered that the strands 21 and 22 are manufactured under the same manufacturing conditions. In this case, the oil adhesion amount at the central strand 21 and the oil adhesion amount at the outer circumferential strand 22 are considered to be substantially equal.
- the oil adhesion amount on the surface of the central strand 21 is small, the oil adhesion amount on the surface of the outer peripheral strand 22 is also small, and it can be said that the oil content on the surface of all the strands 20 is small.
- the friction between the adjacent strands of wire 20 and the friction between the conductor 2 and the insulating covering layer 3 tend to be large, and the entire component of the covered electric wire 1 is easily moved as one unit and is not easily buckled.
- the small amount of oil adhesion when the terminal portion is attached to the end of the coated wire 1, the oil content between the conductor 2 and the terminal portion tends to be small, and the contact resistance between the conductor 2 and the terminal portion can be reduced.
- the oil adhesion amount is preferably 9.5 ⁇ g / g or less, more preferably 9 ⁇ g / g or less, and 8.8 ⁇ g / g or less.
- the oil adhesion amount is considered to be preferably 0.5 ⁇ g / g or more, and more preferably 1 ⁇ g / g or more. The measuring method of oil adhesion amount is mentioned later.
- the above-described oil adhering to the surface of the wire 20 is typically derived from a lubricant (such as a lubricant for wire drawing) used in the manufacturing process. Therefore, as a method of reducing the oil adhesion amount, for example, reducing the application amount of the lubricant at the time of wire drawing and the like can be mentioned.
- a heat treatment such as aging treatment or softening treatment
- adjustment of heat treatment conditions to actively reduce and remove oil components may be mentioned.
- a heat treatment may be separately provided to reduce and remove oil. Even when the coating amount of the lubricant is increased at the time of wire drawing, if the heat treatment is performed in the subsequent step, the oil adhesion amount can be reliably reduced and removed.
- the heat treatment conditions will be described later.
- the length of the central strand 21 to be measured is set to 20 m or more when measuring the oil adhesion amount, a large amount of oil to be measured can be secured, and the measurement accuracy can be enhanced.
- the coated wire is in a state of being wound up on a reel, it is rewound to cut out a wire sample piece having a length of 20 m or more, take out the conductor from the wire sample piece, and deposit oil on the central strand It is good to measure
- the length of each coated wire provided in a wire harness for automobile use or robot use may be less than 20 m.
- a plurality of coated wires less than 20 m in length are collected so that the total length of the central wires is 20 m or more, and the conductor is taken out from each of the coated wires. It is good to measure the total amount.
- At least the specifications of the conductors (composition of the strands, the number of strands of the strands, the average cross-sectional area of the strands, the outer diameter of the conductor, etc.) of the coated wires to be collected are considered to be substantially the same.
- each strand 20 When the amount of copper oxide containing an electrical insulating material such as CuO on the surface of each strand 20 is small, the contact resistance between the conductor 2 and the terminal can be reduced when the terminal is crimped to the conductor 2 or the like. Quantitatively, it is preferable to have a film made of copper oxide on the surface of the wire 20 and have a thickness of 10 nm or less.
- a film made of copper oxide may be formed on the surface.
- the thickness of the film is preferably 9.5 nm or less, more preferably 8 nm or less, and 5 nm or less. It is desirable that the film does not exist (the thickness is 0 nm), but the thickness of the film is set to 0.05 nm or more, preferably 0.08 nm or more, in consideration of practical workability in heat treatment and the like. be able to. The measuring method of the thickness of the said film is mentioned later.
- the central strand 21 and the outer circumferential strand 22 consist of copper alloys of the same composition, it is considered that they were manufactured under the same manufacturing conditions. In this case, it is considered that the thickness of the copper oxide coating on the central strand 21 and the thickness of the copper oxide coating on the peripheral strands 22 are substantially equal. However, in the measurement of the thickness of the film, for example, it is considered that the surface of the outer peripheral wire 22 is damaged when removing the insulation coating layer 3 from the coated electric wire 1, and the thickness of the copper oxide film can not be measured properly. Be Therefore, it is considered preferable to perform the thickness measurement on the central strand 21 not in contact with the insulating covering layer 3.
- the contact resistance can be lowered even if the degree of compression at the time of crimping and fixing the terminal portion to the end of the coated wire 1 is reduced.
- the covered electric wire 1 can make it easy to maintain the outstanding characteristic of the non-compression location in the conductor 2 by ensuring largely the remaining area ratio of the compression location of the terminal part in the conductor 2 by being able to make the said compression degree small.
- Such a covered electric wire 1 contributes to the construction of the terminal-equipped electric wire 10 (FIG. 3) which is excellent in characteristics such as impact resistance.
- each strand 20 is smooth, it is easy to bring the two into contact before welding when welding branch wires to the conductor 2, and as a result of which welding can be performed precisely, welding strength can be enhanced.
- both the surface roughness Ra of the central strand 21 and the surface roughness Ra of the outer circumferential strand 22 be 0.05 ⁇ m or less.
- the difference between the surface roughness Ra of the central strand 21 and the surface roughness Ra of the outer circumferential strand 22 be small, specifically, 0.005 ⁇ m or less, further 0.004 ⁇ m or less.
- the surface roughness Ra of the outer peripheral wire 22 may be smaller than that of the central wire 21 by plastic deformation of the outer peripheral wire 22 by compression molding ( See the test examples below).
- the surface roughness Ra As a method of reducing the surface roughness Ra, it is possible to use one having a small surface roughness Ra of the inner peripheral surface of a wire drawing die used in wire drawing or the like, for example, one having a diameter of 0.05 ⁇ m or less.
- the surface roughness of the wire drawing die is easy to measure, for example, using the surface roughness of the wire drawing material as a substitute value.
- the cross-sectional area of the conductor 2 (the total cross-sectional area of the strands 20 constituting the stranded wire) can be appropriately selected according to the application of the coated wire 1.
- a lightweight coated electric wire 1 can be obtained.
- Such a covered electric wire 1 can be suitably used for applications where weight reduction is desired, for example, a wire harness for automobiles.
- the cross-sectional area can be 0.2 mm 2 or less, and further 0.15 mm 2 or less, 0.13 mm 2 or less.
- each strand 20 before twisting may be selected so that the cross-sectional area of the conductor 2 has a predetermined size.
- the strands 20 before twisting may include strands 20 having different cross-sectional areas and shapes, but if the cross-sections and shapes of the strands 20 are the same, it is easy to adjust the twisting conditions.
- the number of strands of the stranded wire constituting the conductor 2 can be appropriately selected, and in addition to seven, nineteen, thirty-seven, etc., the central strand 21 may be two or more wires. it can.
- one outer circumferential layer composed of six outer circumferential strands 22 is provided on the outer circumference of one central strand 21.
- the 19-twist has two outer layers, and the 37-twist has three outer layers.
- the twisted wire which comprises the conductor 2 is the non-compressed twisted wire (refer FIG. 1) with the strand 20 twisted together, a compression molding process can be made unnecessary.
- a compressed stranded wire (see FIG. 2) formed by compression molding after twisting the twisted wires constituting the conductor 2, the following effects can be obtained.
- the outer diameter of the stranded wire can be made smaller than that of the non-compressed twisted wire, and the coated wire 1 with a small diameter can be obtained.
- the cross-sectional shape can be made into a desired shape such as a circular shape, Easy to form the insulating covering layer 3 The improvement of the strength by work hardening at the time of compression processing can be expected.
- the cross section of the conductor 2 means the cross section cut
- the ratio of the cross-sectional area reduced by compression molding to the total cross-sectional area of the strands 20 before twisting (for example, the total area of seven strands 20 in the case of seven strands), ie ⁇ (twisting Assuming that the total cross-sectional area of the previous strand-cross-sectional area of the compressed stranded wire) / total cross-sectional area of the strands before twisting ⁇ ⁇ 100 is the compression ratio (%) of the compressed stranded wire, the larger this compression ratio, the stronger the strength It is easy to improve.
- the compression ratio may also affect the surface roughness of the wire (see the test example described later). For example, if it is too large, the surface roughness of the wire disposed on the outer peripheral side becomes very small. The difference between the surface roughness Ra of the strands disposed inside and the surface roughness Ra of the strands disposed on the outer peripheral side tends to be large. The relatively large surface roughness of the inner strands can lead to a decrease in weld strength.
- the compression ratio of the compressed stranded wire is preferably 10% to 30%, and more preferably 12% to 25%, 12% to 20%, in consideration of improvement of strength, securing of toughness and impact resistance, improvement of welding strength, etc.
- the compression ratio can be set in advance in the manufacturing process, and can be in the above-mentioned range by compression molding based on the set value.
- the minimum enveloping circle that includes the central strand 21 among the strands 20 forming the conductor 2 is taken, and the cross-sectional area of this enveloping circle ⁇ the number of strands is the total of the strands before twisting. In some cases, it may be possible to simply measure the compression ratio of the above-mentioned compressed stranded wire assuming a cross-sectional area.
- twist pitch of the outer peripheral strand 22 of the stranded wire which comprises the conductor 2 can be suitably selected according to the cross-sectional area of the conductor 2, etc.
- the cross-sectional area of the conductor 2 is small, in particular when it is 0.22 mm 2 or less, when the twist pitch of the stranded wire is long to a certain extent, particularly when it is 12 mm or more, further 14 mm or more, the covered electric wire 1 is excellent in strength and difficult to buckle can do.
- the longer the twist pitch the easier it is to increase the strength, and it can be made 14.5 mm or more, and further 15 mm or more, 15.5 mm or more.
- the twisting pitch when the cross-sectional area of the conductor 2 is 0.22 mm 2 or less is preferably 20 mm or less, and more preferably 16 mm or less.
- the above-mentioned twist pitch can be previously set in the manufacturing process, and can be made into the above-mentioned range by twisting a plurality of strands 20 based on setting values.
- it carries out as follows, for example.
- a coated electric wire 1 of a predetermined length (for example, 100 mm or more) is prepared, and in a state where both ends of the coated electric wire 1 are fixed, the insulating coating layer 3 is removed by a suitable cutting tool such as feather to expose the conductor 2 .
- a thin sheet of paper such as Japanese paper or tracing paper is placed on the exposed portion of the conductor 2, and a pencil or the like traces the twist groove and the outer peripheral edge of the conductor in the axial direction.
- the two outer peripheral edges 510 and 510 are disposed in parallel as shown in FIG. It is represented by an oblique line (typically, a deeply traced line) intersecting the peripheral edge 510.
- One outer peripheral wire 22 is between adjacent twist grooves 512, 512.
- the length P along the outer peripheral edge 510 is measured with a ruler or the like for every six outer peripheral strands 22 (for every seven twist grooves 512).
- the outer shape of the conductor 2 has a shape corresponding to the twisted state (see FIGS. 1 and 2).
- the compression stranded wire typically has a cross-sectional shape or an end surface shape close to a circle (see FIG. 2).
- the cross-sectional shape can also be made into a polygonal shape such as an elliptical shape or a hexagonal shape.
- the conductor 2 has a tensile strength of 450 MPa or more, a breaking elongation of 5% or more of the conductor 2 and a conductivity of 55% of IACS or more. It can be If the tensile strength is 450 MPa or more, the strength is high and buckling is difficult. Moreover, it is excellent in welding strength. If the breaking elongation is 5% or more, it is easy to bend. If the conductivity is 55% IACS or more, the conductivity is excellent, and the cross-sectional area of the conductor 2 can be easily reduced.
- the tensile strength is 450 MPa or more and the breaking elongation is 5% or more, it is excellent in both the strength and the toughness and is more excellent in impact resistance and preferable. It is more preferable to satisfy all the three matters listed.
- the tensile strength can be set to 460 MPa or more, further 465 MPa or more, 470 MPa or more, and further 500 MPa or more.
- the breaking elongation can be 6% or more, further 7% or more, 8% or more, or 10% or more.
- the conductivity can be 60% IACS or more, further 65% IACS or more, 70% IACS or more.
- the tensile strength, the elongation at break, and the conductivity can typically be set to predetermined values by adjusting the composition and manufacturing conditions of the copper alloy. For example, if the number of added elements is increased or the degree of wire drawing is increased to use a thin wire 20, the tensile strength tends to be high and the conductivity to be low. For example, when heat treatment temperature is increased when heat treatment is performed, breaking elongation tends to be high and tensile strength tends to be low. In the precipitation type copper alloy, when the aging treatment is performed, the conductivity tends to be high.
- the insulating material which comprises the insulation coating layer 3 includes, for example, polyvinyl chloride (PVC), halogen-free resin (for example, polypropylene (PP), etc.), a material having excellent flame retardancy, and the like.
- PVC polyvinyl chloride
- halogen-free resin for example, polypropylene (PP), etc.
- PP polypropylene
- a well-known insulating material can be utilized for the said insulating material.
- the thickness of the insulation coating layer 3 can be suitably selected in the range which has predetermined
- the average thickness of the insulating covering layer 3 is preferably 0.21 mm or more, and more preferably 0.22 mm or more and 0.23 mm or more. It is because the rigidity improvement of the covered electric wire 1 by thickening of the insulation coating layer 3 can be anticipated, and it can be hard to be buckled. With the average thickness, as shown in FIG.
- the average thickness corresponds to the average distance from the smallest envelope circle 200 containing the conductor 2 to the outer peripheral surface of the insulating covering layer 3.
- the insulating covering layer 3 is preferably formed to a uniform thickness with respect to the conductor 2. This is because the integration of the conductor 2 and the insulating covering layer 3 can easily increase the rigidity and make it difficult to buckle.
- the ratio of the minimum value of the thickness t n to the maximum value of the thickness t n (hereinafter referred to as the thickness uniformity ratio) is 80% or more.
- the greater the uniformity of the thickness the more the thickness of the insulating covering layer 3 can be said to be uniform, and the more difficult the buckling is, the more preferred is 80.5% or more, further 82% or more. It is most preferable that all the thicknesses t n be equal, that is, the uniformity of the thickness be 100%.
- the uniformity of the thickness is large, it can be said that the axis of the conductor 2 and the axis of the insulating covering layer 3 are close to coaxial, and the degree of eccentricity of the insulating covering layer 3 with respect to the conductor 2 is small.
- the thickness of the portion filling the twist groove 25 is thicker than the thickness of the portion covering the crown portion 220.
- the thickness of the portion covering the twist groove 25 has the maximum thickness t max
- the thickness of the portion covering the crown portion 220 has the minimum thickness t min .
- t 1 is illustrated as the minimum thickness t min .
- the thickness ratio is preferably 0.6 or more and 0.9 or less, and more preferably 0.61 or more and 0.88 or less, and can be 0.62 or more and less than 0.85 from the viewpoint of making the buckling difficult.
- the covered electric wire 1 of embodiment can be utilized for various wiring.
- it is suitable for the use etc. which are used in the state to which the terminal part was attached to the edge part of the coated wire 1.
- the coated electric wire 1 can be used for wiring of various electric devices such as devices such as automobiles and airplanes and control devices such as industrial robots, for example, wiring of various wire harnesses such as wire harnesses for automobiles.
- the terminal-attached electric wire 10 of the embodiment includes the coated electric wire 1 of the embodiment as shown in FIG. 3 and the terminal portion 4 attached to the end of the coated electric wire 1.
- the female or male fitting portion 42 is provided at one end, and the other end is provided with an insulation barrel portion 44 for gripping the insulating covering layer 3 and the conductor 2 is gripped at the intermediate portion.
- the crimp terminal provided with the wire barrel part 40 is illustrated. The crimp terminal is crimped to the end of the conductor 2 exposed by removing the insulating covering layer 3 at the end of the coated wire 1 and electrically and mechanically connected to the conductor 2.
- melt and connect the conductor 2 is mentioned.
- the terminal-equipped electric wire 10 may have a mode in which one terminal portion 4 is provided for a plurality of coated electric wires 1, in addition to a mode (FIG. 3) in which one terminal portion 4 is attached to each coated electric wire 1.
- a mode FOG. 3
- the terminal-equipped wire 10 can be handled easily.
- the ratio of the cross-sectional area of the compression portion to which the terminal portion 4 is attached to the cross-sectional area of the non-compression portion to which the terminal portion 4 is not attached When the remaining area ratio is large, it is preferable because the characteristics such as impact resistance are excellent even if the cross-sectional area of the conductor 2 is small as described above. Quantitatively, it is mentioned that the residual area ratio is more than 0.76. As the remaining area ratio is larger, the compressed portion of the terminal portion 4 in the conductor 2 can easily maintain the excellent characteristics of the non-compressed portion in the conductor 2, and the entire terminal-equipped wire 10 is excellent in impact resistance and the like. In consideration of the improvement of impact resistance etc., the above-mentioned ratio of the remaining area can be made 0.77 or more, further 0.78 or more, 0.79 or more, 0.80 or more.
- the residual area ratio adjusts the degree of compression at the time of attaching the terminal portion 4, and in particular, reduces the crimp height (C / H, the height of the wire barrel portion 40 in the terminal-attached electric wire 10)
- the adjustment can satisfy the above-mentioned range. Since the electric wire 10 with a terminal according to the embodiment has the covered electric wire 1 whose conductor 2 is a stranded wire with a small amount of oil adhesion as described above, the conductor 2 and the terminals can be used even if the degree of compression is small as described above. The contact resistance between the parts 4 can be reduced (see the test example described later).
- the non-compression portion of the conductor 2 in the terminal-attached electric wire 10 of the embodiment maintains the specifications (composition, structure, surface texture, twisting state, shape, characteristics, etc.) of the conductor 2 provided in the coated electric wire 1 of the embodiment described above. Or have similar characteristics and the like. The details of each item are as described above.
- the terminal-attached electric wire 10 of the embodiment can be used for wiring of various electric devices such as the above-described automobile, airplane, control device, etc., particularly for wiring of various wire harnesses such as automobile wire harness.
- branching can be performed by welding a branch wire or the like to a part of the conductor 2.
- the conductor 2 is unlikely to interpose a modified substance or the like due to the oil component at the welding portion, and the welding strength is excellent.
- a branch line can be made into the thing of the same composition as the covered electric wire 1 of an embodiment, and the electric wire 10 with a terminal of an embodiment.
- a coated electric wire provided with a copper conductor composed of pure copper can be mentioned.
- the coated electric wire 1 of the embodiment or the terminal-equipped electric wire 10 of the embodiment the branch covered electric wire including the copper conductor composed of pure copper, the exposed portion exposed from the insulating coating layer 3 in the conductor 2 and the copper conductor
- the copper conductor composed of pure copper
- the exposed portion exposed from the insulating coating layer 3 in the conductor 2 and the copper conductor It is possible to construct a welded structure of the electric wire comprising a welding part welded with a part. Pure copper is generally less strong than copper alloys. Therefore, in the welded structure of the electric wire, if the cross-sectional area of the copper conductor is made larger than that of the conductor 2 made of copper alloy, it is easy to increase the strength of the welded portion.
- the copper alloy constituting the conductor 2 contains the above-mentioned precipitates, if it is a structure with few coarse precipitates as described above, it becomes close to the structure of pure copper substantially free of precipitates, It is easy to perform welding, and it is easy to increase the bonding strength.
- the conductor 2 is a twisted strand of concentric twist, and the oil adhesion amount of the surface of the strand 20 is a specific range, so that the conductor 2 is difficult to buckle
- a special effect is achieved such as low contact resistance between the terminal portion 4 and the terminal portion 4 and excellent welding strength when a branch wire or the like is welded.
- the coated electric wire 1 of the embodiment can be manufactured typically by the manufacturing method including the steps of preparing the conductor 2 made of a copper alloy and forming the insulating covering layer 3 on the outer periphery of the conductor 2.
- the conductor 2 is a stranded wire in which a plurality of strands 20 made of copper alloy are concentrically twisted.
- each strand 20 is manufactured including a step of casting a copper alloy, a step of subjecting the cast material to plastic working such as rolling or conform extrusion, and a step of subjecting the plastic worked member to wire drawing. It can be manufactured by the method.
- Various types of continuous casting can be used for casting.
- As a raw material to be subjected to wire drawing it can be used as a continuously cast and rolled material which is rolled subsequently to continuous casting.
- Heat treatment can be appropriately performed during wire drawing or after wire drawing.
- the basic manufacturing conditions can be referred to the known copper alloy wire manufacturing method.
- the above-mentioned oil adhesion amount can satisfy the above-mentioned specific range.
- the oil content can be positively reduced and removed by heat treatment regardless of the adjustment of the application amount.
- the surface roughness Ra of the inner circumferential surface of the wire drawing die is small (the details are described above), the surface roughness Ra of the wire 20 can be set to the above-described specific range.
- the wire drawability can be enhanced or it becomes easy to twist, and the productivity of the wire drawing material (wire 20) and the twisted wire (conductor 2) can be improved. .
- twist pitch is made longer to some extent as described above, the strength of the stranded wire can be easily increased even when the cross-sectional area of the conductor 2 is small, and the coated electric wire 1 that is hard to buckle can be easily manufactured. After twisting, it can be compression molded at a predetermined compression ratio (details described above) to form a compressed stranded wire of a predetermined shape.
- the compression ratio may be adjusted in a range in which the cross-sectional area of the conductor 2 satisfies a predetermined size (details described above).
- a predetermined size e.g., a predetermined size
- an improvement in strength can be expected while suppressing a decrease in toughness and a decrease in impact resistance.
- the strands 20 before twisting or the as-twisted strands or compression strands may be subjected to heat treatment such as aging treatment or softening treatment to strengthen the precipitates. Improvement of strength (precipitation type alloy) or conductivity improvement by reduction of solid solution elements (precipitation type alloy, solid solution type alloy), improvement of elongation by softening, improvement of impact resistance (precipitation type alloy, solid solution type alloy) Can be expected.
- heat treatment for the purpose of aging treatment and softening treatment, the oil content may be reduced, and it may be easy to manufacture the coated electric wire 1 in which the above-mentioned oil adhesion amount satisfies 10 ⁇ g / g or less.
- the coated electric wire 1 in which the above-mentioned oil adhesion amount satisfies 10 ⁇ g / g or less is easily manufactured.
- composition (1) Heat treatment temperature: 400 ° C. to 650 ° C., and further 450 ° C. to 600 ° C. Holding time: 1 hour to 40 hours, further 4 hours to 20 hours
- Composition (2) Heat treatment temperature: 350 ° C. to 550 ° C.
- degreasing may be performed on the stranded wire or the compressed stranded wire.
- the degreasing solution is preferably a solution containing an alcohol system.
- an atmosphere having an oxygen content of 0.1% by volume or less is mentioned.
- a low oxygen atmosphere for example, a reducing atmosphere, an inert atmosphere, a reduced pressure atmosphere and the like can be mentioned.
- the reducing atmosphere may be an atmosphere substantially consisting only of a reducing gas, or an atmosphere substantially consisting of a mixed gas of a reducing gas and an inert gas.
- the reducing gas may, for example, be hydrogen or carbon monoxide.
- the inert gas may, for example, be nitrogen or argon.
- the reduced pressure atmosphere may be, for example, an atmosphere of 10 Pa or less. Depending on the composition, it is preferable to lower the oxygen content, for example, 10 ppm by volume or less.
- An extrusion method etc. can be utilized for formation of the insulation coating layer 3.
- the insulation coating layer 3 when the twisted wire is heated, it is easy to fill the molten resin along the twist groove 25 or adhere the molten resin with a uniform thickness to the outer periphery of the twisted wire. It is easy. As a result, it is easy to manufacture the covered electric wire 1 in which the uniform ratio of the thickness of the insulation coating layer 3 is high as mentioned above, and the covered electric wire 1 whose thickness ratio is a specific range.
- the heating temperature of the stranded wire may be about ⁇ 10 ° C. of the resin in the molten state, preferably about the same as the temperature of the resin in the molten state.
- the above-described reduction in the amount of oil adhesion can be expected also by this heating.
- the above-mentioned copper oxide film does not easily become thick.
- the terminal portion 4 is a crimped terminal
- crimping is performed with a predetermined crimp height (C / H).
- C / H crimp height
- Test Example 1 A stranded wire with concentric twist is prepared using copper alloy wire as a strand, and a coated electric wire using this stranded wire as a conductor is prepared, and a terminal portion is attached to the end to make a buckling state and contact resistance with the terminal portion Examined. In addition, a copper conductor was welded to the above-mentioned coated electric wire to examine the welding strength.
- the copper alloy wire to be used as the wire is prepared by cold-rolling a continuously cast material produced using a molten metal of copper alloy, drawing the obtained rolled material, or using a molten metal of copper alloy
- the continuous casting and rolling material produced is subjected to wire drawing processing. After twisting the obtained copper alloy wire, it compression-molds and produces a compression stranded wire. Heat treatment is applied to the compressed stranded wire as appropriate.
- the copper alloy wire (wire drawing material) is heat-treated and twisted, and then compression molded.
- Table 1 shows the composition (remaining part Cu and unavoidable impurities) of the copper alloy of each sample, and the manufacturing process of each sample.
- the heat treatment temperature (° C.) and the holding time (hour) are also shown in Table 1 for the samples subjected to the heat treatment.
- the heat treatment atmosphere is a reducing atmosphere mainly containing hydrogen (oxygen content: 0.1 volume% or less).
- the surface roughness Ra of the inner circumferential surface of the wire drawing die is 0.05 ⁇ m or less.
- Sample No. 1-101 to No. In 1-105 one having a surface roughness Ra of more than 0.05 ⁇ m on the inner peripheral surface of a wire drawing die is used. Wire drawing is performed using a lubricant for any of the samples.
- the compression ratio (%) is determined by ⁇ (total cross-sectional area of seven strands before twist-cross-section of compressed stranded wire) / total cross-section of seven strands before twist ⁇ ⁇ 100 .
- values shown in Table 2 were obtained. It has confirmed that it is substantially equal.
- an insulation covering layer of the constituent material shown in Table 2 is formed by extrusion so as to have a thickness (mm) shown in Table 2.
- PVC polyvinyl chloride
- HF (PP) halogen-free polypropylene.
- the thickness of the insulating covering layer is the average of the thickness (see t 1 to t 6 in FIG. 2) of the portion covering the above-mentioned crown portion.
- the average thickness of the insulation coating layer of the finally obtained coated electric wire of each sample was measured as described in the section ⁇ Thickness> above, and was substantially equal to the values shown in Table 2. Have confirmed that.
- the insulation coating layer is formed in a state where the conductor is heated to a temperature selected from the temperature ⁇ 10 ° C. of the molten resin.
- Sample No. 1-102, no. 1-104, no. In 1-105, the insulation coating layer is formed with the conductor at normal temperature (about 20 ° C. here).
- the amount of oil adhesion ( ⁇ g / g) on the surface of the central strand of the stranded wire constituting the conductor was measured as follows for the coated wire of each sample prepared. The results are shown in Table 2.
- the coated wire is cut into a predetermined length (here, 20 m), and the insulating coating layer is removed by a suitable cutting tool such as feather to expose the conductor.
- the outer peripheral wire is removed in such a way as to untwist it, and only the central wire is taken out.
- the thickness (nm) of the film made of copper oxide which may be present on the surface of the strands constituting the conductor was measured as follows for the coated wire of each sample prepared. The results are shown in Table 2.
- the coated wire is cut into a predetermined length, and the insulating coating layer on one end side of the coated wire is removed by a suitable cutting tool such as feather to expose the conductor, and further, the outer peripheral element of the stranded wire constituting the conductor
- the wire is removed in an untwisted manner, exposing only the central strand. At this time, the surface of the central strand is not damaged.
- the exposed length of the central strand is about 2 cm (20 mm), and the remaining part has an insulating covering layer.
- the oxide film that may be present on the surface of the exposed central strand is analyzed and quantified by electrochemical measurement.
- a commercially available potentio / galvanostat (Princeton Applied Research, Inc .: VersaSTAT 4-400) was used as a measuring device for the electrochemical measurement.
- As the electrolyte a high concentration alkaline solution (a mixed solution of 6 M KOH and 1 M LiOH, M is a molar concentration) was used. As shown in FIG.
- One end of the counter electrode 502 and one end of the reference electrode 504 are immersed in the electrolyte solution 506, and the other ends thereof are attached to the measuring device 500.
- the immersion depth of the central strand in the electrolyte is about 2 cm.
- the potential is swept from the natural immersion potential to -1.7 V (vs. Ag / AgCl) at a sweep rate of 50 mV / s to measure the position of the reduction peak and the reduced charge.
- the composition of the film and its thickness are determined from the measured position of the reduction peak and the amount of reduction electricity.
- the components of the film mainly include copper oxides such as CuO and Cu 2 O. Here, the thickness of the film made of copper oxide is determined.
- the tensile strength (MPa) of the conductor and the breaking elongation (%) of the conductor were measured as follows for the coated wire of each sample prepared. The results are shown in Table 2.
- the coated wire is cut into a predetermined length, and the insulating coating layer is removed by a suitable cutting tool such as feather to expose the conductor.
- a tensile test was performed using a general-purpose tensile tester with a marking distance GL of 250 mm and a tensile speed of 50 mm / min according to JIS Z 2241 (Metal Material Tensile Test Method, 1998) .
- the tensile strength (MPa) was determined from ⁇ breaking load (N) / cross-sectional area of conductor (mm 2 ) ⁇ .
- the breaking elongation (total elongation,%) was determined from ⁇ breaking displacement (mm) / 250 (mm) ⁇ ⁇ 100.
- the surface roughness Ra ( ⁇ m) of the central strand forming the conductor and the surface roughness Ra ( ⁇ m) of the outer peripheral wire were measured as follows for the coated wires of each sample prepared. The results are shown in Table 2.
- the coated wire is cut into a predetermined length, the insulating coating layer is removed with a suitable cutting tool such as feather to expose the conductor, and the outer peripheral wire of the stranded wires constituting the conductor is untwisted. As a result, the central wire and the outer wire are exposed. At this time, the surface of each wire is not damaged.
- surface roughness Ra was measured using a commercially available non-contact surface profiler (manufactured by zygo: New View 1100).
- the laser microscope provided in the non-contact surface shape measuring machine has a plane equivalent to a circle (a surface along the circumferential direction) for each of the outer peripheral surface of the central strand and the outer peripheral surface of the outer peripheral strand Measure the roughness) and convert the plane.
- Plane conversion can be performed automatically by using the above-mentioned commercially available measuring machine.
- the arithmetic mean deviation from the vertex (center line) in the plane roughness equivalent to a circle is calculated with respect to the plane converted roughness, and this arithmetic mean deviation is taken as the surface roughness Ra.
- the amount of precipitates having a particle diameter of 1 ⁇ m or more present in the strands constituting the conductor was measured as follows for the coated wires of each sample prepared. The results are shown in Table 2. Take a vertical cross section of the coated wire, and observe the strands of the stranded wire with a metallurgical microscope. Here, the magnification is 1,000 times. In the observation image, the precipitates in the copper alloy are respectively extracted to determine the area (see FIG. 6). The diameter of the equivalent area circle of each precipitate is taken as the particle diameter, and the number of precipitates having a particle diameter of 1 ⁇ m or more is counted.
- the total number is divided by the visual field area (100 ⁇ m ⁇ 150 ⁇ m) to determine the number of precipitates of 1 ⁇ m or more per 1 mm 2 of copper alloy (hereinafter referred to as “number ratio”).
- number ratio the number of precipitates of 1 ⁇ m or more per 1 mm 2 of copper alloy
- the annular insulating covering layer is observed with an optical microscope, and a portion in which the twist groove is filled in the inner peripheral edge along the outline of the outer peripheral wire in the insulating covering layer (a part protruding like a mountain toward the center of the insulating covering layer) Except for the above, the minimum distance (see thickness t 1 to t 6 in FIG. 2, here six places) from the crown portion of each outer peripheral wire to the outer peripheral surface of the insulating covering layer is measured. The maximum value and the minimum value are extracted from the determined thicknesses t 1 to t 6 , and (minimum value / maximum value) ⁇ 100 is taken as the thickness uniformity ratio (%).
- the maximum thickness t max and the minimum thickness t min are measured in the insulating covering layer including the portions where the twist grooves are filled, and (t min / t max ) is taken as the thickness ratio.
- the maximum thickness t max is the thickness of the portion filling the twist groove
- the minimum thickness t min is the minimum value among the thicknesses t 1 to t 6 .
- the terminal portion of the terminal-attached electric wire is gripped, and the tip end of the coated electric wire opposite to the terminal portion is pressed against the flat plate.
- the length of the coated electric wire is 10 mm (in the coated electric wire, it protrudes from the grip point of the terminal portion and the length to the tip end), the speed of the gripped electric wire with a terminal is 200 mm / min.
- the load at the time of pressing the tip of the plate against the flat plate is changed to perform the pressing operation. Then, the maximum load when the coated wire is buckled is measured, and this maximum load is taken as a buckling force (N).
- the crimp terminal was attached to the edge part, and the electric wire with a terminal was produced.
- the crimp height was adjusted so that the above-mentioned remaining area ratio would be 0.85 or 0.90.
- the contact resistance (m ⁇ / m) between the conductor and the terminal portion was measured for the prepared terminal-attached wire of each sample based on JASO D 616, automobile part-low voltage wire, item 6.8.
- crimped terminals are attached to each end of the coated wire, and two points 150 mm apart from each crimped terminal are used as measurement points of resistance.
- a power supply is attached to both crimp terminals, the applied voltage is 15 mV, and the conduction current is 15 mA.
- a wire with a terminal provided with crimp terminals at both ends is energized, and the resistance between the above two points is measured. The value obtained by subtracting the resistance of the coated wire from the measured resistance value is taken as the contact resistance (m ⁇ / m). Further, when the contact resistance was 0.4 m ⁇ / m or less, the contact resistance was evaluated as G, and when it was more than 0.4 m ⁇ / m, the contact resistance was evaluated as B. The measurement results and the evaluation results are shown in Table 3.
- the two coated wires including the copper conductor are pulled away from each other.
- the welding portion and the coated electric wire of each sample are arranged in the horizontal direction to fix the coated electric wire, and the two coated electric wires provided with the copper conductor are arranged in the vertical direction Then pull one of them upward and the other downward.
- the tensile test uses a commercially available tensile tester or the like. Measure the maximum load (N) until the welded part breaks, and let this maximum load be the welding strength.
- the copper conductor of pure copper is inferior in strength to the conductor of a copper alloy.
- the total cross-sectional area (mm 2 ) of the two copper conductors of pure copper is more than the cross-sectional area (0.13 mm 2 or 0.08 mm 2 ) of the conductor composed of the copper alloy of each sample. It was enlarged as shown in.
- Adhesion of Insulating Coating Layer The adhesion (N) of the insulating coating layer to the conductor was measured in the following manner based on JASO D 618 for the coated wire of each sample prepared. The results are shown in Table 3. In this test, a 100 mm long coated wire is prepared and the electrical insulation layer is removed at one end to expose the conductor 50 mm long. The exposed conductor is inserted into the through hole of the holding plate. The inner diameter of the through hole is a size (smaller than the outer diameter of the coated wire) which can insert the conductor (slightly larger than the outer diameter of the conductor) but can not insert the insulating coating layer. The holding plate is fixed, and one end of the conductor protruding from the holding plate is pulled. The load at the time of pulling this conductor is changed to perform a pulling operation, the insulation coating layer is peeled from the conductor, and the minimum load when the conductor is pulled out is determined, and this load is taken as the adhesion (N).
- the oil adhesion amount of 1-7 is 10 ⁇ g / g or less, and many samples are 6 ⁇ g / g or less and further 5 ⁇ g / g or less.
- the buckling force of 1-7 is 7N or more.
- sample No. 1 in which the oil adhesion amount is 11 ⁇ g / g or more.
- sample No. 1-105 has a buckling force of 6.5 N or less. 1-1 to No. It can be said that it is easier to buckle than 1-7. From these facts, it can be said that the large amount of oil adhesion on the surface of the above-mentioned strands affects the difficulty in buckling, but it can be made difficult to buckle by reducing the amount of oil adhesion.
- the said contact resistance tends to be generally low, so that there is little oil adhesion amount (for example, comparison comparison of sample No.1-6, No.1-2, No.1-4 same conductor cross-sectional area) .
- sample no. 1-1 to No. In 1-7 the contact resistance is low even when the remaining area of the compressed portion of the terminal portion in the conductor is large, that is, when the remaining area ratio is large (here, the remaining area ratio is 0.90), 0.4 m ⁇ / M or less.
- sample No. 1 in which the oil adhesion amount is 11 ⁇ g / g or more.
- the contact resistance is high compared to 1-7, and most are more than 0.4 m ⁇ / m. In particular, when the ratio of the remaining area is as large as 0.90, sample No. 1 is obtained. 1-101 to No. The contact resistance of 1-105 is as high as 0.45 m ⁇ / m or more. From these facts, it can be understood that the large amount of oil adhesion on the surface of the wire affects the contact resistance between the conductor and the terminal part, and the contact resistance can be reduced by reducing the oil adhesion. .
- 1-101 to No. 1-105 has low welding strength and is 8N or less. From these facts, it can be said that the large amount of oil adhesion on the surface of the above-mentioned wire affects the welding strength when welding the conductor and the branch line etc. By reducing the oil adhesion, the welding strength is enhanced. It can be understood that
- Sample No. 1-1 to No. In 1-7 the film made of copper oxide that can be present on the surface of the strands constituting the stranded wire is thin. Specifically, sample no. 1-1 to No.
- the thickness of the above-mentioned film in 1-7 is 10 nm or less, and in many cases, 5 nm or less and 3 nm or less.
- 1-101 to No. It is 20% or less of the maximum thickness (here, 50 nm) of the above-mentioned coating at 1-105 and is very thin. It is considered that the thinness of the copper oxide film containing the electrical insulating material contributed to the reduction of the contact resistance and the improvement of the welding strength described above. Further, it can be understood from this test that the thickness of the copper oxide film varies depending on the composition of the copper alloy and the heat treatment conditions.
- sample No. 1-1 to No. In 1-7 the tensile strength is large, specifically 450 MPa or more, and there are also samples of 500 MPa or more and 800 MPa or more. It is thought that such high strength contributed to the improvement of the buckling force and the improvement of the welding strength. Also, for sample no. 1-1 to No. Of 1-7, the sample having a breaking elongation of 5% or more is expected to have high strength and high toughness and to be excellent in impact resistance and the like.
- the conductor is made into a compressed stranded wire, and here, the compression ratio is made into the specific range of 10% or more and 30% or less. This can be expected to improve the strength due to work hardening at the time of compression molding, and to contribute to the improvement of the buckling force.
- the surface roughness of each strand is small, and the compression ratio is 10% to 30%, and the difference between the surface roughness Ra of the central strand and the surface roughness Ra of the outer circumferential strand is small. It is thought that it contributed to the improvement of welding strength.
- the compression molding makes the respective strands and the terminal portions be in surface contact with each other, thereby contributing to the reduction in the contact resistance described above.
- the uniformity of the thickness of the insulating covering layer is high, specifically 80% or more, and often 82% or more. This is considered to contribute to the improvement of the buckling force even though the insulating coating layer is uniformly provided to the conductor and as a result, the rigidity of the coated wire as a whole is enhanced.
- the cross-sectional area of the conductor is small as described above, the average thickness of the insulating coating layer is as thick as 0.21 mm or more, and the rigidity is enhanced to contribute to the improvement of the buckling force. Conceivable.
- the thickness ratio of the insulating covering layer is set to a specific range of 0.6 to 0.9, and the resin constituting the insulating covering layer intrudes into the twisted grooves of the stranded wire, and the conductor and the insulating covering layer It is considered that the improvement of the adhesion of the steel also contributed to the improvement of the buckling force. Furthermore, from this test, by forming the insulating covering layer in a heated state of the conductor, even if the insulating covering layer is relatively thick, the constituent resin is suitable for the twist groove with a uniform thickness as described above. It can be seen that it can be filled with
- Sample No. 1-1 to No. In 1-7 the surfaces of the central and outer strands are smooth, and specifically, the surface roughness Ra is 0.05 ⁇ m or less.
- the difference between the surface roughness Ra of the central strand and the surface roughness Ra of the outer circumferential strand is also small, and the difference is 0.005 ⁇ m or less. It is believed that this facilitates the contact between the copper alloy conductor and the pure copper copper conductor during welding, enables accurate welding, and contributes to the improvement of the welding strength.
- Sample No. 1-101, No. 1-102, no. In 1-105 the surface roughness Ra of the outer peripheral wire is larger than the surface roughness Ra of the central wire.
- sample no. 1-101, No. 1-102, no. It is considered that 1-105 is because the above-mentioned compression ratio is too small, the outer peripheral wire hardly undergoes plastic deformation, and the rough surface state before compression is easily maintained.
- No. 1-103, no. In 1-104 the surface roughness Ra of the outer peripheral wire is very small, and the surface roughness Ra of the central wire is very large.
- no. 1-103, no. In 1-104 although the above-mentioned compression ratio is too large, the surface roughness Ra of the outer peripheral wire is greatly plastically deformed to form a smooth portion, but the central wire pushed by the outer peripheral wire has the surface roughness Ra Is considered to have become larger.
- Sample No. 1-1 to No. 1-7 sample No. 1 composed of a precipitation type copper alloy.
- 1-1, no. 1-2, no. 1-4, no. 1-6, no. In 1-7 there are few coarse precipitates of 1 ⁇ m or more, and specifically, 20,000 particles / mm 2 or less.
- FIG. It is a microscope picture of the strand (copper alloy wire) which makes a conductor with which a 1-1 covered wire
- the small amount of coarse precipitates can reduce the difference in structure between the conductor of the copper alloy to be welded and the copper conductor of pure copper. It is believed that this facilitates the contact between the copper alloy conductor and the pure copper copper conductor, enables accurate welding, and contributes to the improvement of the welding strength.
- the present invention is not limited to these exemplifications, but is shown by the claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the claims.
- the composition of the copper alloy of Test Example 1 the cross-sectional area of the copper alloy wire, the number of strands, the heat treatment condition, and the like can be appropriately changed.
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Abstract
導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線であって、前記導体は、銅合金から構成される複数の素線が同心撚りされた撚線であり、前記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01質量%以上5.5質量%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなり、前記撚線の中心部に配置される中心素線の表面の油付着量が、前記中心素線の質量に対して10μg/g以下である被覆電線。
Description
本開示は、被覆電線、及び端子付き電線に関する。
本出願は、2017年07月14日付の日本国出願の特願2017-138645に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、2017年07月14日付の日本国出願の特願2017-138645に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献1,2は、自動車に用いられるワイヤーハーネスを開示する。ワイヤーハーネスとは、代表的には、導体の外周に絶縁被覆層を備える被覆電線と、被覆電線の端部に取り付けられた端子部とを備える複数の端子付き電線を束ねたものである。特許文献1は、導体の断面積が0.22mm2以下と小さくても耐衝撃性に優れ、分岐線を溶接した場合に溶接強度(ピール力)にも優れる導体として、特定の組成の銅合金線を7本撚り合せてなる銅合金撚線を開示する。特許文献2は、溶接強度に優れる導体として、Cu-Sn合金線を3本撚り合わせてなる銅合金撚線を開示する。
本開示の被覆電線は、
導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線であって、
前記導体は、銅合金から構成される複数の素線が同心撚りされた撚線であり、
前記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01質量%以上5.5質量%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなり、
前記撚線の中心部に配置される中心素線の表面の油付着量が、前記中心素線の質量に対して10μg/g以下である。
導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線であって、
前記導体は、銅合金から構成される複数の素線が同心撚りされた撚線であり、
前記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01質量%以上5.5質量%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなり、
前記撚線の中心部に配置される中心素線の表面の油付着量が、前記中心素線の質量に対して10μg/g以下である。
本開示の端子付き電線は、
上記の本開示の被覆電線と、
前記被覆電線の端部に取り付けられた端子部とを備える。
上記の本開示の被覆電線と、
前記被覆電線の端部に取り付けられた端子部とを備える。
[本開示が解決しようとする課題]
上述のワイヤーハーネスに備えられる端子付き電線のように、端部に端子部が取り付けられて利用される被覆電線に対して、座屈し難いものが望まれている。
特許文献1,2に記載されるように導体の断面積をより小さくすれば(細径化すれば)、導体が銅合金から構成されていても、軽量化を図ることができる。しかし、導体の断面積を小さくすると、導体の剛性が低くなり易く、ひいては被覆電線の剛性も低くなり易い。剛性が低い被覆電線を上述の端子付き電線に利用すると、端子部をハウジングの端子収納部に挿入する際などで、被覆電線における端子部近傍が局所的に座屈する(いわゆる腰折れする)可能性がある。従って、端子部の挿入作業性を向上するなどの観点から、導体の断面積が小さい場合でも座屈し難い被覆電線が望まれる。
上述のワイヤーハーネスに備えられる端子付き電線のように、端部に端子部が取り付けられて利用される被覆電線に対して、座屈し難いものが望まれている。
特許文献1,2に記載されるように導体の断面積をより小さくすれば(細径化すれば)、導体が銅合金から構成されていても、軽量化を図ることができる。しかし、導体の断面積を小さくすると、導体の剛性が低くなり易く、ひいては被覆電線の剛性も低くなり易い。剛性が低い被覆電線を上述の端子付き電線に利用すると、端子部をハウジングの端子収納部に挿入する際などで、被覆電線における端子部近傍が局所的に座屈する(いわゆる腰折れする)可能性がある。従って、端子部の挿入作業性を向上するなどの観点から、導体の断面積が小さい場合でも座屈し難い被覆電線が望まれる。
また、上述のように端部に端子部が取り付けられて利用される被覆電線に対して、端子部との接触抵抗の更なる低下が望まれている。
特許文献1は、導体の断面積が0.22mm2の撚線導体、又は0.13mm2の撚線導体に端子部を圧着固定し、クリンプハイトを0.76としたときの接触抵抗が小さいことを開示する。ここで、圧着端子を取り付ける場合にその圧縮度合を大きくすれば、撚線の撚り合せ状態を崩して各素線と端子部との接触面積を大きく確保し易くなり、接触抵抗を低くし易いと考えられる。しかし、上記圧縮度合が大きいほど、導体における端子部の圧縮箇所の残存面積割合(詳細は後述)が小さくなる。そのため、導体における端子部の圧縮箇所及びその近傍では、導体における端子部が取り付けられていない未圧縮箇所に比較して、例えば衝撃を受けた際に破断することなく耐えられる力(N)が小さく、耐衝撃性の弱点になり易い。上記圧縮度合を小さくすれば、導体における端子部の圧縮箇所及びその近傍の残存面積割合を大きく確保でき、未圧縮箇所の優れた特性、例えば耐衝撃性を維持でき、耐衝撃性に優れる端子付き電線とすることができる。従って、上述のような導体の断面積が小さい場合、特に0.22mm2以下である場合でも、更には上記圧縮度合がより小さい場合、特に導体における端子部の圧縮箇所の残存面積割合が0.76超である場合でも、接触抵抗が低い被覆電線が望まれる。
特許文献1は、導体の断面積が0.22mm2の撚線導体、又は0.13mm2の撚線導体に端子部を圧着固定し、クリンプハイトを0.76としたときの接触抵抗が小さいことを開示する。ここで、圧着端子を取り付ける場合にその圧縮度合を大きくすれば、撚線の撚り合せ状態を崩して各素線と端子部との接触面積を大きく確保し易くなり、接触抵抗を低くし易いと考えられる。しかし、上記圧縮度合が大きいほど、導体における端子部の圧縮箇所の残存面積割合(詳細は後述)が小さくなる。そのため、導体における端子部の圧縮箇所及びその近傍では、導体における端子部が取り付けられていない未圧縮箇所に比較して、例えば衝撃を受けた際に破断することなく耐えられる力(N)が小さく、耐衝撃性の弱点になり易い。上記圧縮度合を小さくすれば、導体における端子部の圧縮箇所及びその近傍の残存面積割合を大きく確保でき、未圧縮箇所の優れた特性、例えば耐衝撃性を維持でき、耐衝撃性に優れる端子付き電線とすることができる。従って、上述のような導体の断面積が小さい場合、特に0.22mm2以下である場合でも、更には上記圧縮度合がより小さい場合、特に導体における端子部の圧縮箇所の残存面積割合が0.76超である場合でも、接触抵抗が低い被覆電線が望まれる。
更に、上述のように端部に端子部が取り付けられて利用される被覆電線に対して、分岐線などを溶接した場合に溶接強度(ピール力)の更なる向上が望まれている。
特に、特許文献1に記載される7本撚りといった同心撚りの撚線導体は、撚線導体の断面積を同じとする場合、特許文献2に記載される3本撚りの撚線導体よりも曲げなどが行い易く、ワイヤーハーネスなどに利用し易い。そのため、同心撚りの撚線導体を備える被覆電線に対して、溶接強度の向上が望まれる。
特に、特許文献1に記載される7本撚りといった同心撚りの撚線導体は、撚線導体の断面積を同じとする場合、特許文献2に記載される3本撚りの撚線導体よりも曲げなどが行い易く、ワイヤーハーネスなどに利用し易い。そのため、同心撚りの撚線導体を備える被覆電線に対して、溶接強度の向上が望まれる。
そこで、座屈し難い被覆電線、及び端子付き電線を提供することを目的の一つとする。
[本開示の効果]
本開示の被覆電線、及び本開示の端子付き電線は座屈し難い。
本開示の被覆電線、及び本開示の端子付き電線は座屈し難い。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の一態様に係る被覆電線は、
導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線であって、
前記導体は、銅合金から構成される複数の素線が同心撚りされた撚線であり、
前記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01質量%以上5.5質量%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなり、
前記撚線の中心部に配置される中心素線の表面の油付着量が、前記中心素線の質量に対して10μg/g以下である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の一態様に係る被覆電線は、
導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線であって、
前記導体は、銅合金から構成される複数の素線が同心撚りされた撚線であり、
前記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01質量%以上5.5質量%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなり、
前記撚線の中心部に配置される中心素線の表面の油付着量が、前記中心素線の質量に対して10μg/g以下である。
上記の油とは、代表的には鉱物油、合成油などであり、製造過程で使用する潤滑剤(変色防止機能など、潤滑機能以外の機能を兼用する場合がある)に由来するものである。上記の油は、代表的には伸線加工などの塑性加工時に用いられる潤滑剤が挙げられる。
上記の同心撚りとは、少なくとも1本の素線を中心素線とし、この中心素線の外周を覆うように複数の外周素線を同心状に撚り合わせることをいう。
上記の撚線は、複数の素線(ここでは銅合金線)を撚り合せたままであって、圧縮成形していない非圧縮撚線の他、撚り合せ後に圧縮成形されてなる圧縮撚線を含む。
上記の同心撚りとは、少なくとも1本の素線を中心素線とし、この中心素線の外周を覆うように複数の外周素線を同心状に撚り合わせることをいう。
上記の撚線は、複数の素線(ここでは銅合金線)を撚り合せたままであって、圧縮成形していない非圧縮撚線の他、撚り合せ後に圧縮成形されてなる圧縮撚線を含む。
上記の被覆電線は、導体を同心撚りされた撚線とするものの、以下の理由により、座屈し難い。上記の被覆電線では、撚線を構成する中心素線の表面に付着される油分が少ない。ここで、導体を撚線とする場合、代表的には、撚線に用いる各素線には、同様の製造条件で製造したものを利用する。そのため、中心素線の表面の油付着量が少なければ、各外周素線の表面の油付着量も少ないといえ、ひいては上記撚線を構成する全ての素線について、その表面の油付着量が少ないといえる。従って、素線間に介在する油分、及び導体の最外側を構成する外周素線と絶縁被覆層間に介在する油分が少なく、素線間の摩擦、及び上記外周素線と絶縁被覆層間の摩擦が大きくなり易い。このような撚線を導体とする上記の被覆電線は、素線同士、導体と絶縁被覆層同士が滑り難く、これらが一体となって動き易い点から剛性に優れるといえる。導体の断面積が小さい場合、特に0.22mm2以下、更に0.2mm2以下、0.15mm2以下である場合でも、上述のように素線間の摩擦や導体と絶縁被覆層間の摩擦が大きいため、剛性に優れる。上記の被覆電線は、このように被覆電線全体として剛性に優れることで座屈し難い。このような上記の被覆電線は、端子付き電線に利用した場合に、端子部をハウジングの端子収納部に挿入する際などで端子部近傍が座屈し難く、挿入作業性に優れる。
また、上記の被覆電線は、端部に端子部が取り付けられた場合に端子部との接触抵抗が低い。上述の導体を構成する各素線の表面に付着する油分は一般に電気絶縁材であるものの、上記の被覆電線では、上述のようにこの油分が少ないため導体と端子部間に介在する油分が少ないからである。ここで、上述の油付着量がある程度多くても、大きな圧縮度合で端子部を取り付ければ、導体における端子部の圧縮箇所において、素線同士の擦れ合いが局所的に生じて油分を除去し、接触抵抗を低くし易いと考えられる。これに対して、上記の被覆電線は、上記油付着量が少ないため、上記圧縮度合を小さくしても接触抵抗を低くできる。上記圧縮度合が小さければ、導体における端子部の圧縮箇所の残存面積割合を大きくでき、導体における非圧縮箇所の優れた特性を維持できる。例えば、耐衝撃性に優れる導体であれば、その断面積が小さい場合、特に0.22mm2以下、更に0.2mm2以下、0.15mm2以下である場合でも、耐衝撃性に優れる端子付き電線を構築できる。このような上記の被覆電線は、端子付き電線に利用した場合に、上述のように導体の断面積が小さい場合でも、更には上記圧縮度合がより小さい場合でも、接触抵抗が低い上に耐衝撃性にも優れる。
更に、上記の被覆電線は、同心撚りされた撚線からなる導体に、分岐線などを溶接した場合に溶接強度に優れる。上述のように導体を構成する各素線の表面に付着する油分が少ないため、溶接時に油分に起因する変成物などを生成し難く、溶接箇所に変成物を介在することに起因する強度の低下を招き難いからである。
(2)上記の被覆電線の一例として、
前記素線の表面に酸化銅からなる被膜を有し、
前記被膜の厚さが10nm以下である形態が挙げられる。
前記素線の表面に酸化銅からなる被膜を有し、
前記被膜の厚さが10nm以下である形態が挙げられる。
上記形態は、電気絶縁材を含む酸化銅からなる被膜を有するものの、この被膜が十分に薄い。そのため、上記形態は、端子部との接触抵抗をより低減し易い。また、上記形態は、酸化銅の介在による溶接強度の低下を低減して、溶接強度により優れる。
(3)上記の被覆電線の一例として、
前記導体の引張強さが450MPa以上であり、破断伸びが5%以上である形態が挙げられる。
前記導体の引張強さが450MPa以上であり、破断伸びが5%以上である形態が挙げられる。
上記形態は、引張強さが高いため、より座屈し難い。また、上記形態は、溶接強度により優れる。更に、上記形態は、引張強さ及び破断伸びの双方が高いため、耐衝撃性にも優れる。
(4)上記の被覆電線の一例として、
前記導体の断面積が0.22mm2以下であり、
前記撚線の撚りピッチが12mm以上である形態が挙げられる。
前記導体の断面積が0.22mm2以下であり、
前記撚線の撚りピッチが12mm以上である形態が挙げられる。
上記形態は、導体の断面積が小さいものの撚線の撚りピッチが長いため、強度に優れ、より座屈し難い。
(5)上記の被覆電線の一例として、
前記撚線の最外側に配置される各外周素線の外周面のうち、撚り溝を除くクラウン部から前記絶縁被覆層の外周面までの最小距離を前記絶縁被覆層の厚さとし、前記厚さの最大値に対する前記厚さの最小値の比率が80%以上である形態が挙げられる。
前記撚線の最外側に配置される各外周素線の外周面のうち、撚り溝を除くクラウン部から前記絶縁被覆層の外周面までの最小距離を前記絶縁被覆層の厚さとし、前記厚さの最大値に対する前記厚さの最小値の比率が80%以上である形態が挙げられる。
上記形態は、導体に対して絶縁被覆層が均一的な厚さで設けられているといえ、導体と絶縁被覆層との一体化による剛性をより高められて、より座屈し難い。
(6)本開示の一態様に係る端子付き電線は、
上記(1)から(5)のいずれか一つに記載の被覆電線と、
前記被覆電線の端部に取り付けられた端子部とを備える。
上記(1)から(5)のいずれか一つに記載の被覆電線と、
前記被覆電線の端部に取り付けられた端子部とを備える。
上記の端子付き電線は、上述の油付着量が少ない撚線を導体とする上記の被覆電線を備えるため、上述のように座屈し難い、導体と端子部との接触抵抗が低い、溶接強度に優れるという効果を奏する。
(7)上記の端子付き電線の一例として、
前記導体における前記端子部が取り付けられていない未圧縮箇所の断面積に対する前記端子部が取り付けられた圧縮箇所の断面積の比を残存面積割合とし、前記残存面積割合が0.76超である形態が挙げられる。
前記導体における前記端子部が取り付けられていない未圧縮箇所の断面積に対する前記端子部が取り付けられた圧縮箇所の断面積の比を残存面積割合とし、前記残存面積割合が0.76超である形態が挙げられる。
上記形態は、導体における端子部の圧縮箇所の導体残存面積が大きいものの、上述のように油付着量が少ないため、接触抵抗が低い。また、上記形態は、上記導体残存面積が大きいため、導体における非圧縮箇所の特性、例えば耐衝撃性などを維持でき、耐衝撃性などにも優れる。
[本開示の実施形態の詳細]
以下、適宜、図面を参照して、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。銅合金の組成において、元素の含有量は、断りが無い限り質量割合(質量%又は質量ppm)とする。
以下、適宜、図面を参照して、本開示の実施の形態を詳細に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。銅合金の組成において、元素の含有量は、断りが無い限り質量割合(質量%又は質量ppm)とする。
[被覆電線]
実施形態の被覆電線1は、図1に示すように、導体2と、導体2の外周を覆う絶縁被覆層3とを備える。導体2は、銅合金から構成される複数の素線20が同心撚りされた撚線である。上記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01%以上5.5%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなる。この撚線は、1本以上の中心素線21を中心として、その外周に複数の外周素線22を同心状に撚り合わせたものである。図1は、1本の中心素線21の外周に6本の外周素線22を撚り合わせた7本撚りの場合を例示する。実施形態の被覆電線1は、導体2を構成する素線20のうち、撚線の中心部に配置される中心素線21の表面に付着される油分が少ないことを特徴の一つとする。定量的には、中心素線21の表面の油付着量が、中心素線21の質量(g)に対して、10μg/g以下である。以下、導体2、絶縁被覆層3を順に説明する。
実施形態の被覆電線1は、図1に示すように、導体2と、導体2の外周を覆う絶縁被覆層3とを備える。導体2は、銅合金から構成される複数の素線20が同心撚りされた撚線である。上記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01%以上5.5%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなる。この撚線は、1本以上の中心素線21を中心として、その外周に複数の外周素線22を同心状に撚り合わせたものである。図1は、1本の中心素線21の外周に6本の外周素線22を撚り合わせた7本撚りの場合を例示する。実施形態の被覆電線1は、導体2を構成する素線20のうち、撚線の中心部に配置される中心素線21の表面に付着される油分が少ないことを特徴の一つとする。定量的には、中心素線21の表面の油付着量が、中心素線21の質量(g)に対して、10μg/g以下である。以下、導体2、絶縁被覆層3を順に説明する。
(導体)
導体2を構成する各素線20は、添加元素を含み、残部がCu及び不可避不純物からなる銅合金から構成される線材である。添加元素は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素が挙げられる。添加元素の合計の含有量は0.01%以上5.5%以下が挙げられる。添加元素の種類にもよるが、添加元素の合計の含有量が多いほど引張強さが高くなり易く強度や剛性に優れ、少ないほど導電率が高くなり易い。具体的な組成として、以下が挙げられる(残部はCu及び不可避不純物)。
組成(1 析出+固溶型合金)Feを0.2%以上2.5%以下と、Tiを0.01%以上1.0%以下と、Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01%以上2.0%以下とを含む。
組成(2 析出+固溶型合金)Feを0.1%以上1.6%以下と、Pを0.05%以上0.7%以下と、Sn及びMgの少なくとも一方の元素を合計で0%以上0.7%以下とを含む。
組成(3 固溶型合金)Snを0.15%以上0.7%以下含む。
組成(4 固溶型合金)Mgを0.01%以上1.0%以下含む。
導体2を構成する各素線20は、添加元素を含み、残部がCu及び不可避不純物からなる銅合金から構成される線材である。添加元素は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素が挙げられる。添加元素の合計の含有量は0.01%以上5.5%以下が挙げられる。添加元素の種類にもよるが、添加元素の合計の含有量が多いほど引張強さが高くなり易く強度や剛性に優れ、少ないほど導電率が高くなり易い。具体的な組成として、以下が挙げられる(残部はCu及び不可避不純物)。
組成(1 析出+固溶型合金)Feを0.2%以上2.5%以下と、Tiを0.01%以上1.0%以下と、Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01%以上2.0%以下とを含む。
組成(2 析出+固溶型合金)Feを0.1%以上1.6%以下と、Pを0.05%以上0.7%以下と、Sn及びMgの少なくとも一方の元素を合計で0%以上0.7%以下とを含む。
組成(3 固溶型合金)Snを0.15%以上0.7%以下含む。
組成(4 固溶型合金)Mgを0.01%以上1.0%以下含む。
上記組成(1)において、Feの含有量は0.4%以上2.0%以下、更に0.5%以上1.5%以下、
Tiの含有量は0.1%以上0.7%以下、更に0.1%以上0.5%以下、
Mgの含有量は0.01%以上0.5%以下、更に0.01%以上0.2%以下、
Snの含有量は0.01%以上0.7%以下、更に0.01%以上0.3%以下、
Agの含有量は0.01%以上1.0%以下、更に0.01%以上0.2%以下、
Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPの合計含有量は0.01%以上0.3%以下、更に0.01%以上0.2%以下とすることができる。
Tiの含有量は0.1%以上0.7%以下、更に0.1%以上0.5%以下、
Mgの含有量は0.01%以上0.5%以下、更に0.01%以上0.2%以下、
Snの含有量は0.01%以上0.7%以下、更に0.01%以上0.3%以下、
Agの含有量は0.01%以上1.0%以下、更に0.01%以上0.2%以下、
Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPの合計含有量は0.01%以上0.3%以下、更に0.01%以上0.2%以下とすることができる。
上記組成(2)において、Feの含有量は0.2%以上1.5%以下、更に0.3%以上1.2%以下、
Pの含有量は0.1%以上0.6%以下、更に0.11%以上0.5%以下、
Mgの含有量は0.01%以上0.5%以下、更に0.02%以上0.4%以下、
Snの含有量は0.05%以上0.6%以下、更に0.1%以上0.5%以下とすることができる。
Pの含有量は0.1%以上0.6%以下、更に0.11%以上0.5%以下、
Mgの含有量は0.01%以上0.5%以下、更に0.02%以上0.4%以下、
Snの含有量は0.05%以上0.6%以下、更に0.1%以上0.5%以下とすることができる。
上記組成(3)において、Snの含有量は0.15%以上0.5%以下、更に0.15%以上0.4%以下とすることができる。
上記組成(4)において、Mgの含有量は0.02%以上0.5%以下、更に0.03%以上0.4%以下とすることができる。
その他、C,Si,及びMnから選択される1種又は2種以上の元素を合計で10ppm以上500ppm以下含有することができる。これらの元素は、上述のFeやSnなどの元素の酸化防止剤として機能することができる。
<組織>
各素線20を構成する銅合金が時効処理を施すと析出物を形成する析出型銅合金(例、上述の組成(1),(2)など)である場合、時効処理が施されていれば、代表的には析出物を含む組織を有する。析出物が均一的に分散した組織を有すると、析出強化による高強度化、添加元素の固溶量の低減による高導電率化などを期待できる。
各素線20を構成する銅合金が時効処理を施すと析出物を形成する析出型銅合金(例、上述の組成(1),(2)など)である場合、時効処理が施されていれば、代表的には析出物を含む組織を有する。析出物が均一的に分散した組織を有すると、析出強化による高強度化、添加元素の固溶量の低減による高導電率化などを期待できる。
上記銅合金が析出物を含む組織を有する場合、粗大な析出物がある程度少ないと、溶接強度を高め易い、との知見を得た。定量的には、導体2の縦断面を顕微鏡観察して、この観察像において、粒径が1μm以上である析出物の個数が1mm2当たりに20,000個未満であること(20,000個/mm2未満)が好ましい。溶接前の導体2に粗大な析出物が多いと、導体2を溶融させ難くなり、適切に溶接を行えなかったり、溶接箇所にこれらの粗大粒が残存して、これら粗大粒が割れの起点になったりするなどの理由により、溶接強度の低下を招き易くなるからである。特に、導体2に溶接される別の被覆電線の導体などが純銅からなる場合、組織の相違による溶接性の低下を招き易い。従って、溶接強度の向上を考慮すると、上記粗大な析出物は少ないほど好ましく、19,000個/mm2以下、更に15,000個/mm2以下、10,000個/mm2以下、8,000個/mm2以下が好ましい。析出物の大きさや個数は、例えば銅合金の組成などに応じて、時効処理の条件を調整することで制御できる。析出物の測定方法の詳細、時効処理の条件は後述する。なお、導体2の縦断面とは、導体2の長手方向に平行な平面で切断した断面をいう。
<表面状態>
・油付着量
実施形態の被覆電線1は、素線20の表面の油付着量が少ない。定量的には、中心素線21の質量1gに対して、中心素線21の表面に付着する油分の質量が10μg以下である。中心素線21と外周素線22とが同一組成の銅合金からなる場合、これらの素線21,22は同一の製造条件で製造されたと考えられる。この場合、中心素線21における油付着量と外周素線22における油付着量とは実質的に等しいと考えられる。しかし、油付着量の測定にあたり、被覆電線1から絶縁被覆層3を除去する際に絶縁被覆層3に外周素線22の表面の油分が付着して適切に測定できないことが考えられる。そこで、絶縁被覆層3に接していない中心素線21の表面の油分を測定する。
・油付着量
実施形態の被覆電線1は、素線20の表面の油付着量が少ない。定量的には、中心素線21の質量1gに対して、中心素線21の表面に付着する油分の質量が10μg以下である。中心素線21と外周素線22とが同一組成の銅合金からなる場合、これらの素線21,22は同一の製造条件で製造されたと考えられる。この場合、中心素線21における油付着量と外周素線22における油付着量とは実質的に等しいと考えられる。しかし、油付着量の測定にあたり、被覆電線1から絶縁被覆層3を除去する際に絶縁被覆層3に外周素線22の表面の油分が付着して適切に測定できないことが考えられる。そこで、絶縁被覆層3に接していない中心素線21の表面の油分を測定する。
上述のように中心素線21の表面の油付着量が少ないため、外周素線22の表面の油付着量も同様に少なく、全ての素線20についてその表面の油分が少ないといえる。その結果、隣り合う素線20間の摩擦、導体2と絶縁被覆層3間の摩擦が大きくなり易く、被覆電線1の構成要素全体が一体として動き易く座屈し難い。また、上記油付着量が少ない結果、被覆電線1の端部に端子部を取り付けた場合に導体2と端子部間の油分が少なくなり易く、導体2と端子部との接触抵抗を低減できる。更に、上記油付着量が少ない結果、導体2に分岐線などを溶接した場合に溶接箇所に油分に起因する変成物などが介在し難く、溶接強度を高められる。上記油付着量は、少ないほど、上述の摩擦を大きくし易く被覆電線1が座屈し難い、導体2と端子部間の油分を低減し易く、導体2と端子部との接触抵抗が低下し易い、溶接箇所の変成物の介在を低減し易く溶接強度が高くなり易い傾向にある。そのため、上記油付着量は、9.5μg/g以下、更に9μg/g以下、8.8μg/g以下が好ましい。但し、上記油付着量が少な過ぎると、素線20同士が滑り難くなり、適切な曲げなどが行い難い可能性がある。そのため、上記油付着量は、0.5μg/g以上、更に1μg/g以上が好ましいと考えられる。油付着量の測定方法は後述する。
素線20の表面に付着する上述の油分は、代表的には、製造過程で使用する潤滑剤(伸線用の潤滑剤など)に由来するものである。そのため、上記油付着量の低減方法として、例えば、伸線加工時などでの潤滑剤の塗布量を低減することが挙げられる。その他、時効処理や軟化処理などの熱処理を行う場合に熱処理条件を調整して油分を積極的に低減、除去することが挙げられる。油分を低減、除去する熱処理を別途設けることもできる。伸線加工時などで潤滑剤の塗布量を多くした場合でも、後工程で熱処理を行えば、上記油付着量を確実に低減、除去できる。熱処理条件は後述する。
上記油付着量を測定する場合に測定対象である中心素線21の長さを20m以上とすれば、測定する油分量を多く確保でき、測定精度を高められる。例えば、被覆電線がリールに巻き取られた状態のものであれば、巻き戻して、20m以上の長さの電線試料片を切り出し、電線試料片から導体を取り出して、中心素線の油付着量を測定するとよい。又は、例えば、自動車用途やロボット用途のワイヤーハーネスなどに備えられる各被覆電線の長さは20m未満である場合がある。このような場合には、中心素線の合計長さが20m以上となるように、長さ20m未満の被覆電線を複数集め、各被覆電線から導体を取り出して、中心素線の油付着量の合計量を測定するとよい。集める被覆電線は、少なくとも導体の仕様(素線の組成、撚線の素線数、素線の平均断面積や導体外径など)が実質的に同一と見做せるものとする。
・酸化膜
各素線20の表面にCuOといった電気絶縁材を含む酸化銅が少ないと、導体2に端子部を圧着固定などした場合に導体2と端子部との接触抵抗を低くできる。定量的には、素線20の表面に、酸化銅からなる被膜を有し、この被膜の厚さが10nm以下であることが好ましい。ここで、銅合金から構成される素線20では、製造過程で上述のように熱処理を行うと、その表面に酸化銅からなる被膜が形成され得る。上記被膜をなす酸化銅は一般にCuOとCu2Oとを含むことから、上記被膜が薄いほど、被膜に含まれる電気絶縁材が少なく、導体2と端子部との接触抵抗を低くできる。そのため、上記被膜の厚さは、9.5nm以下、更に8nm以下、5nm以下が好ましい。上記被膜は存在しない(厚さが0nmである)ことが望ましいが、実用的な熱処理時の作業性などを考慮すると、上記被膜の厚さは、0.05nm以上、更に0.08nm以上とすることができる。上記被膜の厚さの測定方法は後述する。
各素線20の表面にCuOといった電気絶縁材を含む酸化銅が少ないと、導体2に端子部を圧着固定などした場合に導体2と端子部との接触抵抗を低くできる。定量的には、素線20の表面に、酸化銅からなる被膜を有し、この被膜の厚さが10nm以下であることが好ましい。ここで、銅合金から構成される素線20では、製造過程で上述のように熱処理を行うと、その表面に酸化銅からなる被膜が形成され得る。上記被膜をなす酸化銅は一般にCuOとCu2Oとを含むことから、上記被膜が薄いほど、被膜に含まれる電気絶縁材が少なく、導体2と端子部との接触抵抗を低くできる。そのため、上記被膜の厚さは、9.5nm以下、更に8nm以下、5nm以下が好ましい。上記被膜は存在しない(厚さが0nmである)ことが望ましいが、実用的な熱処理時の作業性などを考慮すると、上記被膜の厚さは、0.05nm以上、更に0.08nm以上とすることができる。上記被膜の厚さの測定方法は後述する。
中心素線21と外周素線22とが同一組成の銅合金からなる場合、同一の製造条件で製造されたと考えられる。この場合、中心素線21における酸化銅の被膜の厚さと外周素線22における酸化銅の被膜の厚さとは実質的に等しいと考えられる。しかし、上記被膜の厚さ測定にあたり、例えば被覆電線1から絶縁被覆層3を除去する際に外周素線22の表面を損傷して、酸化銅の被膜の厚さを適切に測定できないことが考えられる。そこで、上記厚さ測定は、絶縁被覆層3に接していない中心素線21について行うことが好ましいと考えられる。
上述のように酸化銅の被膜の厚さが10nm以下と薄ければ、被覆電線1の端部に端子部を圧着固定する際の圧縮度合を小さくしても接触抵抗を低くできる。被覆電線1は、上記圧縮度合を小さくできることで、導体2における端子部の圧縮箇所の残存面積割合を大きく確保して、導体2における非圧縮箇所の優れた特性を維持し易くできる。このような被覆電線1は、耐衝撃性などの特性に優れる端子付き電線10(図3)の構築に寄与する。
上記酸化銅の被膜の厚さを薄くする方法として、例えば、時効処理や軟化処理などの熱処理を行う場合に雰囲気を制御することが挙げられる。詳細は後述する。
・表面粗さ
各素線20の表面が平滑であると、導体2に分岐線などを溶接する場合に、溶接前に両者を接触させ易く、精度よく溶接できる結果、溶接強度を高められる、との知見を得た。また、各素線20の表面が平滑であると、油分が表面の凹部に残存し難く、油付着量を低減し易いと期待される。定量的には、中心素線21の表面粗さRa及び外周素線22の表面粗さRaの双方が0.05μm以下であることが好ましい。表面粗さRaが小さいほど、溶接強度を高め易いため、0.04μm以下、0.035μm以下がより好ましい。また、中心素線21の表面粗さRaと外周素線22の表面粗さRaとの差が小さいこと、具体的には0.005μm以下、更に0.004μm以下であることも好ましい。ここで、導体2を圧縮撚線とする場合、外周素線22は圧縮成形によって塑性変形されることで、外周素線22の表面粗さRaが中心素線21よりも小さくなることがある(後述の試験例参照)。外周素線22の表面が平滑でも、中心素線21の表面が荒れていれば、溶接強度の低下を招き得る(同)。そのため、導体2を構成する全ての素線20の表面が平滑であることが好ましい。表面粗さRaの測定方法は後述する。ここでの表面粗さRaは、JIS B 0601(2013年)に準ずる。
各素線20の表面が平滑であると、導体2に分岐線などを溶接する場合に、溶接前に両者を接触させ易く、精度よく溶接できる結果、溶接強度を高められる、との知見を得た。また、各素線20の表面が平滑であると、油分が表面の凹部に残存し難く、油付着量を低減し易いと期待される。定量的には、中心素線21の表面粗さRa及び外周素線22の表面粗さRaの双方が0.05μm以下であることが好ましい。表面粗さRaが小さいほど、溶接強度を高め易いため、0.04μm以下、0.035μm以下がより好ましい。また、中心素線21の表面粗さRaと外周素線22の表面粗さRaとの差が小さいこと、具体的には0.005μm以下、更に0.004μm以下であることも好ましい。ここで、導体2を圧縮撚線とする場合、外周素線22は圧縮成形によって塑性変形されることで、外周素線22の表面粗さRaが中心素線21よりも小さくなることがある(後述の試験例参照)。外周素線22の表面が平滑でも、中心素線21の表面が荒れていれば、溶接強度の低下を招き得る(同)。そのため、導体2を構成する全ての素線20の表面が平滑であることが好ましい。表面粗さRaの測定方法は後述する。ここでの表面粗さRaは、JIS B 0601(2013年)に準ずる。
上記表面粗さRaを小さくする方法として、伸線加工などで用いる伸線ダイスの内周面の表面粗さRaが小さいもの、例えば0.05μm以下のものを利用することが挙げられる。伸線ダイスの表面粗さは、例えば伸線材の表面粗さを代替値として利用すると、測定が容易である。
<断面積>
導体2の断面積(撚線を構成する素線20の合計断面積)は、被覆電線1の用途に応じて適宜選択できる。特に、上記断面積が0.22mm2以下であれば軽量な被覆電線1とすることができる。このような被覆電線1は、軽量化が望まれる用途、例えば自動車用ワイヤーハーネスなどに好適に利用できる。更なる軽量を考慮すると、上記断面積は、0.2mm2以下、更に0.15mm2以下、0.13mm2以下とすることができる。
導体2の断面積(撚線を構成する素線20の合計断面積)は、被覆電線1の用途に応じて適宜選択できる。特に、上記断面積が0.22mm2以下であれば軽量な被覆電線1とすることができる。このような被覆電線1は、軽量化が望まれる用途、例えば自動車用ワイヤーハーネスなどに好適に利用できる。更なる軽量を考慮すると、上記断面積は、0.2mm2以下、更に0.15mm2以下、0.13mm2以下とすることができる。
導体2の断面積が所定の大きさとなるように、撚り合せ前の各素線20の断面積、形状などを選択するとよい。撚り合せ前の素線20として、断面積や形状が異なる素線20を含むことができるが、各素線20の断面積や形状が等しいと撚り合わせ条件を調整し易い。
<撚り合せ状態>
・素線数など
導体2を構成する撚線の素線数は適宜選択でき、7本の他、19本、37本などとしたり、中心素線21を2本以上の線材としたりすることができる。図1に示す7本撚りでは、1本の中心素線21の外周に6本の外周素線22から構成される1層の外周層を備える。19本撚りでは2層の外周層を備え、37本撚りでは3層の外周層を備える。
・素線数など
導体2を構成する撚線の素線数は適宜選択でき、7本の他、19本、37本などとしたり、中心素線21を2本以上の線材としたりすることができる。図1に示す7本撚りでは、1本の中心素線21の外周に6本の外周素線22から構成される1層の外周層を備える。19本撚りでは2層の外周層を備え、37本撚りでは3層の外周層を備える。
・撚線の圧縮割合
導体2を構成する撚線が素線20を撚り合せたままの非圧縮撚線(図1参照)であれば、圧縮成形工程を不要にできる。又は、導体2を構成する撚線が撚り合せた後圧縮成形されてなる圧縮撚線(図2参照)であれば、以下の効果を奏する。
撚線の外径を非圧縮撚線よりも小さくできて細径の被覆電線1とすることができる、
横断面形状を円形状などの所望の形状にすることができる、
絶縁被覆層3を形成し易い、
圧縮加工時の加工硬化による強度の向上が期待できる。
ひいてはより座屈し難い被覆電線1や、溶接強度により優れる被覆電線1とすることができる。なお、導体2の横断面とは、導体2の長手方向に直交する平面で切断した断面をいう。
導体2を構成する撚線が素線20を撚り合せたままの非圧縮撚線(図1参照)であれば、圧縮成形工程を不要にできる。又は、導体2を構成する撚線が撚り合せた後圧縮成形されてなる圧縮撚線(図2参照)であれば、以下の効果を奏する。
撚線の外径を非圧縮撚線よりも小さくできて細径の被覆電線1とすることができる、
横断面形状を円形状などの所望の形状にすることができる、
絶縁被覆層3を形成し易い、
圧縮加工時の加工硬化による強度の向上が期待できる。
ひいてはより座屈し難い被覆電線1や、溶接強度により優れる被覆電線1とすることができる。なお、導体2の横断面とは、導体2の長手方向に直交する平面で切断した断面をいう。
撚り合せ前の素線20の合計断面積(例、7本撚線であれば7本の素線20の合計面積)に対して、圧縮成形によって減少した断面積の割合、即ち{(撚り合せ前の素線の合計断面積-圧縮撚線の断面積)/撚り合せ前の素線の合計断面積}×100を圧縮撚線の圧縮割合(%)とすると、この圧縮割合が大きいほど強度を向上し易い。但し、上記圧縮割合が大き過ぎると破断伸びなどの靭性の低下や耐衝撃性の低下を招いたり、端子部を圧着し難くなったりする可能性がある。また、上記圧縮割合は素線の表面粗さにも影響を与えることがあり(後述の試験例参照)、例えば大き過ぎると、外周側に配置される素線の表面粗さが非常に小さくなって、内側に配置される素線の表面粗さRaと外周側に配置される素線の表面粗さRaとの差が大きくなり易い。内側の素線の表面粗さが相対的に大きいことで溶接強度の低下を招き得る。強度の向上、靭性や耐衝撃性の確保、溶接強度の向上などを考慮すると、圧縮撚線の圧縮割合は10%以上30%以下が好ましく、更に12%以上25%以下、12%以上20%以下とすることができる。圧縮割合は、製造過程で予め設定しておき、設定値に基づいて圧縮成形することで上述の範囲とすることができる。なお、圧縮状態によっては、導体2をなす素線20のうち、中心素線21を内包する最小の包絡円をとり、この包絡円の断面積×素線数を撚り合せ前の素線の合計断面積と仮定して、上述の圧縮撚線の圧縮割合を簡易的に測定できる場合がある。
・撚りピッチ
導体2を構成する撚線の撚りピッチ(外周素線22の撚りピッチ)は導体2の断面積などに応じて適宜選択できる。導体2の断面積が小さい場合、特に0.22mm2以下である場合に撚線の撚りピッチがある程度長いと、特に12mm以上、更に14mm以上であると強度に優れ、座屈し難い被覆電線1とすることができる。撚りピッチは長いほど強度を高め易く、14.5mm以上、更に15mm以上、15.5mm以上とすることができる。撚りピッチが長過ぎると、素線20同士が滑り易くなり曲げなどを行い易い反面、素線20同士が一体として動き難くなり、座屈し易くなる可能性がある。そのため、導体2の断面積が0.22mm2以下である場合の撚りピッチは20mm以下、更に16mm以下が好ましい。
導体2を構成する撚線の撚りピッチ(外周素線22の撚りピッチ)は導体2の断面積などに応じて適宜選択できる。導体2の断面積が小さい場合、特に0.22mm2以下である場合に撚線の撚りピッチがある程度長いと、特に12mm以上、更に14mm以上であると強度に優れ、座屈し難い被覆電線1とすることができる。撚りピッチは長いほど強度を高め易く、14.5mm以上、更に15mm以上、15.5mm以上とすることができる。撚りピッチが長過ぎると、素線20同士が滑り易くなり曲げなどを行い易い反面、素線20同士が一体として動き難くなり、座屈し易くなる可能性がある。そのため、導体2の断面積が0.22mm2以下である場合の撚りピッチは20mm以下、更に16mm以下が好ましい。
上述の撚りピッチは、製造過程で予め設定しておき、設定値に基づいて複数の素線20を撚り合わせることで上述の範囲とすることができる。なお、被覆電線1に備えられる導体2に対して、撚りピッチを測定する場合、例えば以下のように行う。所定の長さ(例えば100mm以上)の被覆電線1を用意して、被覆電線1の両端を固定した状態で、絶縁被覆層3をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体2を露出させる。導体2の露出箇所に和紙やトレーシングペーパーなどの薄い紙を当てて、鉛筆などで、撚り溝と、導体の軸方向に延びる外周縁とをトレースする。図1に例示するように外周素線22が6本である7本撚りの撚線では、図5に示すように2本の外周縁510,510は平行に配置され、撚り溝512は、外周縁510に交差する斜めの線(代表的には濃くトレースされた線)で表される。隣り合う撚り溝512,512間が1本の外周素線22である。6本の外周素線22ごとに(7本の撚り溝512ごとに)、外周縁510に沿った長さPを定規などで測定する。n=3の長さPを測定し、n=3の長さPの平均を撚りピッチとする。上述の導体2の露出箇所を写真にとり、写真(画像)を用いて上記長さPを測定することもできる。このようにして測定した撚りピッチは、上述の製造過程での設定値に実質的に等しい。
<形状>
導体2の外形は、撚り合せ状態に応じた形状を有する(図1,図2参照)。圧縮撚線では、代表的には、横断面形状又は端面形状が円形に近いもの(図2参照)が挙げられる。その他、圧縮成形時の成形金型の形状を適宜選択することで、横断面形状を楕円状、六角形状などの多角形状などとすることもできる。
導体2の外形は、撚り合せ状態に応じた形状を有する(図1,図2参照)。圧縮撚線では、代表的には、横断面形状又は端面形状が円形に近いもの(図2参照)が挙げられる。その他、圧縮成形時の成形金型の形状を適宜選択することで、横断面形状を楕円状、六角形状などの多角形状などとすることもできる。
<特性>
導体2の組成や製造条件などにもよるが、導体2の引張強さが450MPa以上、導体2の破断伸びが5%以上、及び導体2の導電率が55%IACS以上の少なくとも一つを満たすものとすることができる。引張強さが450MPa以上であれば、高強度であり、座屈し難い。また、溶接強度に優れる。破断伸びが5%以上であれば、曲げ易い。導電率が55%IACS以上であれば、導電性に優れ、導体2の断面積をより小さくし易い。特に引張強さが450MPa以上であり、かつ破断伸びが5%以上であれば、強度と靭性との双方に優れる上に、耐衝撃性により優れて好ましい。列挙した三つの事項を全て満たすことがより好ましい。
より高強度を望む場合には、引張強さを460MPa以上、更に465MPa以上、470MPa以上、更には500MPa以上とすることができる。
より高靭性を望む場合には、破断伸びを6%以上、更に7%以上、8%以上、更には10%以上とすることができる。
より高導電率を望む場合には、導電率を60%IACS以上、更に65%IACS以上、70%IACS以上とすることができる。
導体2の組成や製造条件などにもよるが、導体2の引張強さが450MPa以上、導体2の破断伸びが5%以上、及び導体2の導電率が55%IACS以上の少なくとも一つを満たすものとすることができる。引張強さが450MPa以上であれば、高強度であり、座屈し難い。また、溶接強度に優れる。破断伸びが5%以上であれば、曲げ易い。導電率が55%IACS以上であれば、導電性に優れ、導体2の断面積をより小さくし易い。特に引張強さが450MPa以上であり、かつ破断伸びが5%以上であれば、強度と靭性との双方に優れる上に、耐衝撃性により優れて好ましい。列挙した三つの事項を全て満たすことがより好ましい。
より高強度を望む場合には、引張強さを460MPa以上、更に465MPa以上、470MPa以上、更には500MPa以上とすることができる。
より高靭性を望む場合には、破断伸びを6%以上、更に7%以上、8%以上、更には10%以上とすることができる。
より高導電率を望む場合には、導電率を60%IACS以上、更に65%IACS以上、70%IACS以上とすることができる。
引張強さ、破断伸び、導電率は、代表的には、銅合金の組成や製造条件を調整することで所定の大きさにすることができる。例えば、添加元素を多くしたり、伸線加工度を高めて細径の素線20を用いたりすると、引張強さが高く、導電率が低くなる傾向にある。例えば、熱処理を行う場合に熱処理温度を高めると、破断伸びが高く、引張強さが低くなる傾向にある。析出型銅合金では時効処理を行うと導電率が高くなる傾向にある。
(絶縁被覆層)
・構成材料
絶縁被覆層3を構成する絶縁材料は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)やハロゲンフリー樹脂(例えば、ポリプロピレン(PP)など)、難燃性に優れる材料などが挙げられる。PVCは、比較的柔らかく、曲げなどが行い易い被覆電線1とすることができる。ハロゲンフリー樹脂は、比較的硬く、絶縁被覆層3の厚さが比較的薄くても座屈し難い被覆電線1とすることができる。上記絶縁材料には、公知の絶縁材料を利用できる。
・構成材料
絶縁被覆層3を構成する絶縁材料は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)やハロゲンフリー樹脂(例えば、ポリプロピレン(PP)など)、難燃性に優れる材料などが挙げられる。PVCは、比較的柔らかく、曲げなどが行い易い被覆電線1とすることができる。ハロゲンフリー樹脂は、比較的硬く、絶縁被覆層3の厚さが比較的薄くても座屈し難い被覆電線1とすることができる。上記絶縁材料には、公知の絶縁材料を利用できる。
・厚さ
絶縁被覆層3の厚さは、導体2の断面積などに応じて、所定の絶縁強度を有する範囲で適宜選択できる。特に、導体2の断面積が0.22mm2以下である場合には、絶縁被覆層3の平均厚さは0.21mm以上が好ましく、更に0.22mm以上、0.23mm以上がより好ましい。絶縁被覆層3の厚肉化による被覆電線1の剛性の向上を期待でき、座屈し難くできるからである。平均厚さとは、図2に示すように導体2をなす撚線の最外側に配置される各外周素線22の外周面のうち、隣り合う外周素線22,22の外周面の対向箇所に形成される撚り溝25を除くクラウン部220から絶縁被覆層3の外周面までの最小距離を厚さtnとし、これら厚さtnの平均である(厚さtnの総和/外周素線の個数)。7本撚りでは、6本の外周素線22に対応した厚さt1~t6の平均((t1+t2+…+t6)/6)である。簡略的には、上記平均厚さは、導体2を内包する最小の包絡円200から絶縁被覆層3の外周面までの平均距離に相当する。
絶縁被覆層3の厚さは、導体2の断面積などに応じて、所定の絶縁強度を有する範囲で適宜選択できる。特に、導体2の断面積が0.22mm2以下である場合には、絶縁被覆層3の平均厚さは0.21mm以上が好ましく、更に0.22mm以上、0.23mm以上がより好ましい。絶縁被覆層3の厚肉化による被覆電線1の剛性の向上を期待でき、座屈し難くできるからである。平均厚さとは、図2に示すように導体2をなす撚線の最外側に配置される各外周素線22の外周面のうち、隣り合う外周素線22,22の外周面の対向箇所に形成される撚り溝25を除くクラウン部220から絶縁被覆層3の外周面までの最小距離を厚さtnとし、これら厚さtnの平均である(厚さtnの総和/外周素線の個数)。7本撚りでは、6本の外周素線22に対応した厚さt1~t6の平均((t1+t2+…+t6)/6)である。簡略的には、上記平均厚さは、導体2を内包する最小の包絡円200から絶縁被覆層3の外周面までの平均距離に相当する。
絶縁被覆層3は、導体2に対して均一的な厚さで形成されていることが好ましい。導体2と絶縁被覆層3との一体化による剛性を高め易く、座屈し難くできるからである。定量的には、上述の厚さtnの最大値に対する厚さtnの最小値の比率(以下、厚さの均一率と呼ぶ)が80%以上であることが挙げられる。上記厚さの均一率は、大きいほど、絶縁被覆層3の厚さが均一的であるといえ、より座屈し難くできることから、80.5%以上、更に82%以上がより好ましい。全ての厚さtnが等しいこと、即ち上記厚さの均一率が100%であることが最も好ましい。なお、上記厚さの均一率が大きい場合、導体2の軸と絶縁被覆層3の軸とが同軸に近いといえ、導体2に対する絶縁被覆層3の偏心度合が小さいといえる。
絶縁被覆層3は導体2を構成する撚線の外周に沿って形成されるため、撚り溝25を埋める箇所の厚さがクラウン部220を覆う箇所の厚さよりも厚くなる。代表的には、撚り溝25を覆う箇所の厚さが最大厚さtmaxをとり、クラウン部220を覆う箇所の厚さが最小厚さtminをとる。図2では最小厚さtminとして、t1を例示する。絶縁被覆層3において、最大厚さtmaxに対する最小厚さtminの比(tmin/tmax、以下、厚さ比と呼ぶ)が小さ過ぎると、クラウン部220を覆う箇所の厚さが小さ過ぎるため、剛性を高め難くなる。座屈し難くする観点からは、上記厚さ比は、0.6以上0.9以下が好ましく、更に0.61以上0.88以下、0.62以上0.85未満とすることができる。
(用途)
実施形態の被覆電線1は、各種の配線に利用できる。特に、被覆電線1の端部に端子部が取り付けられた状態で使用される用途などに適する。具体的には、被覆電線1は、自動車や飛行機等の機器、産業用ロボット等の制御機器といった各種の電気機器の配線、例えば自動車用ワイヤーハーネスといった各種のワイヤーハーネスの配線などに利用できる。
実施形態の被覆電線1は、各種の配線に利用できる。特に、被覆電線1の端部に端子部が取り付けられた状態で使用される用途などに適する。具体的には、被覆電線1は、自動車や飛行機等の機器、産業用ロボット等の制御機器といった各種の電気機器の配線、例えば自動車用ワイヤーハーネスといった各種のワイヤーハーネスの配線などに利用できる。
[端子付き電線]
実施形態の端子付き電線10は、図3に示すように実施形態の被覆電線1と、被覆電線1の端部に取り付けられた端子部4とを備える。図3では、端子部4として、一端に雌型又は雄型の嵌合部42を備え、他端に絶縁被覆層3を把持するインシュレーションバレル部44を備え、中間部に導体2を把持するワイヤバレル部40を備える圧着端子を例示する。圧着端子は、被覆電線1の端部において絶縁被覆層3が除去されて露出された導体2の端部に圧着されて、導体2と電気的及び機械的に接続される。その他の端子部4として、導体2を溶融して接続する溶融型のものなどが挙げられる。
実施形態の端子付き電線10は、図3に示すように実施形態の被覆電線1と、被覆電線1の端部に取り付けられた端子部4とを備える。図3では、端子部4として、一端に雌型又は雄型の嵌合部42を備え、他端に絶縁被覆層3を把持するインシュレーションバレル部44を備え、中間部に導体2を把持するワイヤバレル部40を備える圧着端子を例示する。圧着端子は、被覆電線1の端部において絶縁被覆層3が除去されて露出された導体2の端部に圧着されて、導体2と電気的及び機械的に接続される。その他の端子部4として、導体2を溶融して接続する溶融型のものなどが挙げられる。
端子付き電線10は、被覆電線1ごとに一つの端子部4が取り付けられた形態(図3)の他、複数の被覆電線1に対して一つの端子部4を備える形態が挙げられる。複数の被覆電線1を結束具などによって束ねると、端子付き電線10を取り扱い易い。
端子付き電線10に備えられる端子部4が圧着端子である場合、導体2における端子部4が取り付けられていない未圧縮箇所の断面積に対する端子部4が取り付けられた圧縮箇所の断面積の比を残存面積割合とし、この残存面積割合が大きいと、導体2の断面積が上述のように小さい場合でも、耐衝撃性などの特性に優れて好ましい。定量的には、上記残存面積割合が0.76超であることが挙げられる。上記残存面積割合が大きいほど、導体2における端子部4の圧縮箇所は、導体2における未圧縮箇所の優れた特性を維持し易く、端子付き電線10全体として耐衝撃性などに優れる。耐衝撃性などの向上を考慮すると、上記残存面積割合は、0.77以上、更に0.78以上、0.79以上、0.80以上とすることができる。
上記残存面積割合は、端子部4を取り付ける際の圧縮度合を調整する、特に小さくすることで、代表的にはクリンプハイト(C/H、端子付き電線10におけるワイヤバレル部40の高さ)を調整することで、上述の範囲を満たすことができる。実施形態の端子付き電線10は、上述のように油付着量が少ない撚線を導体2とする被覆電線1を構成要素とするため、上述のように圧縮度合が小さくても、導体2と端子部4間の接触抵抗を低くできる(後述の試験例参照)。
実施形態の端子付き電線10における導体2の非圧縮箇所は、上述した実施形態の被覆電線1に備えられる導体2の仕様(組成、組織、表面性状、撚り合せ状態、形状、特性など)を維持する、又は同等程度の特性などを有する。各項目の詳細は上述の通りである。
(用途)
実施形態の端子付き電線10は、上述の自動車や飛行機、制御機器などといった各種の電気機器の配線、特に自動車用ワイヤーハーネスといった各種のワイヤーハーネスの配線などに利用できる。
実施形態の端子付き電線10は、上述の自動車や飛行機、制御機器などといった各種の電気機器の配線、特に自動車用ワイヤーハーネスといった各種のワイヤーハーネスの配線などに利用できる。
[電線の溶接構造]
実施形態の被覆電線1や実施形態の端子付き電線10では、導体2の一部に分岐線などを溶接して分岐をとることができる。この場合、導体2は、上述のように油付着量が少ないため、溶接箇所に油分に起因する変成物などが介在し難く、溶接強度に優れる。分岐線は、実施形態の被覆電線1や実施形態の端子付き電線10と同様の構成のものとすることができる。その他の分岐線として、純銅から構成される銅導体を備える被覆電線などが挙げられる。例えば、実施形態の被覆電線1又は実施形態の端子付き電線10と、純銅から構成される銅導体を備える分岐用被覆電線と、導体2において絶縁被覆層3から露出された露出箇所と銅導体の一部とが溶接された溶接箇所とを備える電線の溶接構造を構築することができる。純銅は一般に銅合金よりも強度に劣る。そのため、この電線の溶接構造では、銅合金から構成される導体2よりも銅導体の断面積を大きくすると、溶接箇所の強度を高め易い。また、導体2を構成する銅合金が上述の析出物を含む場合には、上述のように粗大な析出物が少ない組織とすると、析出物が実質的に存在しない純銅の組織に近くなるため、溶接を行い易くなり、接合強度を高め易い。
実施形態の被覆電線1や実施形態の端子付き電線10では、導体2の一部に分岐線などを溶接して分岐をとることができる。この場合、導体2は、上述のように油付着量が少ないため、溶接箇所に油分に起因する変成物などが介在し難く、溶接強度に優れる。分岐線は、実施形態の被覆電線1や実施形態の端子付き電線10と同様の構成のものとすることができる。その他の分岐線として、純銅から構成される銅導体を備える被覆電線などが挙げられる。例えば、実施形態の被覆電線1又は実施形態の端子付き電線10と、純銅から構成される銅導体を備える分岐用被覆電線と、導体2において絶縁被覆層3から露出された露出箇所と銅導体の一部とが溶接された溶接箇所とを備える電線の溶接構造を構築することができる。純銅は一般に銅合金よりも強度に劣る。そのため、この電線の溶接構造では、銅合金から構成される導体2よりも銅導体の断面積を大きくすると、溶接箇所の強度を高め易い。また、導体2を構成する銅合金が上述の析出物を含む場合には、上述のように粗大な析出物が少ない組織とすると、析出物が実質的に存在しない純銅の組織に近くなるため、溶接を行い易くなり、接合強度を高め易い。
[効果]
実施形態の被覆電線1、及び実施形態の端子付き電線10は、導体2を同心撚りの撚線とし、素線20の表面の油付着量を特定の範囲とするため、座屈し難い、導体2と端子部4との接触抵抗が低い、分岐線などを溶接した場合に溶接強度に優れる、といった格別の効果を奏する。これらの効果を後述の試験例1で具体的に説明する。
実施形態の被覆電線1、及び実施形態の端子付き電線10は、導体2を同心撚りの撚線とし、素線20の表面の油付着量を特定の範囲とするため、座屈し難い、導体2と端子部4との接触抵抗が低い、分岐線などを溶接した場合に溶接強度に優れる、といった格別の効果を奏する。これらの効果を後述の試験例1で具体的に説明する。
[被覆電線の製造方法]
実施形態の被覆電線1は、代表的には、銅合金から構成される導体2を準備する工程と、導体2の外周に絶縁被覆層3を形成する工程とを備える製造方法によって製造できる。基本的な製造条件などは、撚線の導体と、この導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線を製造する公知の製造方法を参照できる。導体2は、銅合金からなる複数の素線20を同心撚りした撚線とする。
実施形態の被覆電線1は、代表的には、銅合金から構成される導体2を準備する工程と、導体2の外周に絶縁被覆層3を形成する工程とを備える製造方法によって製造できる。基本的な製造条件などは、撚線の導体と、この導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線を製造する公知の製造方法を参照できる。導体2は、銅合金からなる複数の素線20を同心撚りした撚線とする。
(素線)
各素線20は、代表的には、銅合金を鋳造する工程と、鋳造材に圧延やコンフォーム押出などの塑性加工を施す工程と、塑性加工材に伸線加工を施す工程とを備える製造方法によって製造できる。鋳造には、各種の連続鋳造が利用できる。伸線加工に供する素材として、連続鋳造に引き続いて圧延を行う連続鋳造圧延材とすることができる。伸線加工の途中又は伸線加工後に適宜熱処理を施すことができる。基本的な製造条件などは、公知の銅合金線の製造方法を参照できる。
各素線20は、代表的には、銅合金を鋳造する工程と、鋳造材に圧延やコンフォーム押出などの塑性加工を施す工程と、塑性加工材に伸線加工を施す工程とを備える製造方法によって製造できる。鋳造には、各種の連続鋳造が利用できる。伸線加工に供する素材として、連続鋳造に引き続いて圧延を行う連続鋳造圧延材とすることができる。伸線加工の途中又は伸線加工後に適宜熱処理を施すことができる。基本的な製造条件などは、公知の銅合金線の製造方法を参照できる。
伸線加工時には、適宜な潤滑剤を利用すると断線し難く、伸線加工性に優れる。例えば、この潤滑剤の塗布量を少なめにすれば、上述の油付着量が上述の特定の範囲を満たすことができる。上記塗布量の調整の有無によらず、熱処理によって油分を積極的に低減、除去することもできる。その他、伸線ダイスとして、その内周面の表面粗さRaが小さいもの(詳細は上述)を利用すると、素線20の表面粗さRaを上述の特定の範囲とすることができる。
伸線加工の途中、又は伸線加工後に熱処理を行うと、伸線性を高めたり、撚り合せ易くなったりして、伸線材(素線20)や撚線(導体2)の製造性を高められる。
(撚線)
用意した複数の素線20のうち、1本以上を中心素線21とし、その外周に所定の撚りピッチ(詳細は上述)で複数の外周素線22を撚り合わせる。撚りピッチは、上述のようにある程度長めにすると、導体2の断面積が小さい場合でも撚線の強度を高め易く、座屈し難い被覆電線1を製造し易い。撚り合せ後に、所定の圧縮割合(詳細は上述)で圧縮成形して、所定の形状の圧縮撚線とすることができる。導体2の断面積が所定の大きさ(詳細は上述)を満たす範囲で圧縮割合を調整するとよい。圧縮割合を上述の特定の範囲とすると、靭性の低下や耐衝撃性の低下を抑制しつつ、強度の向上を期待できる。
用意した複数の素線20のうち、1本以上を中心素線21とし、その外周に所定の撚りピッチ(詳細は上述)で複数の外周素線22を撚り合わせる。撚りピッチは、上述のようにある程度長めにすると、導体2の断面積が小さい場合でも撚線の強度を高め易く、座屈し難い被覆電線1を製造し易い。撚り合せ後に、所定の圧縮割合(詳細は上述)で圧縮成形して、所定の形状の圧縮撚線とすることができる。導体2の断面積が所定の大きさ(詳細は上述)を満たす範囲で圧縮割合を調整するとよい。圧縮割合を上述の特定の範囲とすると、靭性の低下や耐衝撃性の低下を抑制しつつ、強度の向上を期待できる。
撚り合せ前の素線20又は撚り合わせたままの撚線又は圧縮撚線には、銅合金の組成にもよるが、時効処理や軟化処理などの熱処理を施すことで、析出物の分散強化による強度の向上(析出型合金)や固溶元素の低減による導電率の向上(析出型合金、固溶型合金)、軟化による伸びの向上や耐衝撃性の向上(析出型合金、固溶型合金)などが期待できる。時効処理や軟化処理を目的とした熱処理を行うことで、油分を低減できて、上述の油付着量が10μg/g以下を満たす被覆電線1を製造し易くなる場合がある。又は、上記潤滑剤の塗布量に応じて、油分を低減、除去する熱処理を別途行うと、上述の油付着量が10μg/g以下を満たす被覆電線1を製造し易い。
上述の組成(1),(2)に対する時効処理や軟化処理を目的とした熱処理条件として、例えば以下が挙げられる。
組成(1)熱処理温度:400℃以上650℃以下、更に450℃以上600℃以下
保持時間:1時間以上40時間以下、更に4時間以上20時間以下
組成(2)熱処理温度:350℃以上550℃以下、更に400℃以上500℃以下
保持時間:1時間以上40時間以下、更に4時間以上20時間以下
組成(1)熱処理温度:400℃以上650℃以下、更に450℃以上600℃以下
保持時間:1時間以上40時間以下、更に4時間以上20時間以下
組成(2)熱処理温度:350℃以上550℃以下、更に400℃以上500℃以下
保持時間:1時間以上40時間以下、更に4時間以上20時間以下
上述の油分を低減、除去するために、撚線や圧縮撚線に脱脂を行うことが挙げられる。脱脂液は、アルコール系を含む溶液が望ましい。
上記の熱処理の雰囲気は、酸素濃度が低い雰囲気であると、素線20の表面の酸化を防止し易く、酸化銅の被膜を薄くできて好ましい。定量的には、酸素の含有量が0.1体積%以下である雰囲気が挙げられる。このような低酸素雰囲気として、例えば還元雰囲気、不活性雰囲気、減圧雰囲気などが挙げられる。還元雰囲気は、実質的に還元性ガスのみからなる雰囲気、又は実質的に還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスからなる雰囲気が挙げられる。還元性ガスは、水素、一酸化炭素などが挙げられる。不活性ガスは、窒素やアルゴンなどが挙げられる。減圧雰囲気は、例えば10Pa以下の雰囲気が挙げられる。組成によっては酸素の含有量をより低くすること、例えば10体積ppm以下にすることが好ましい。
(絶縁被覆層)
絶縁被覆層3の形成は、押出法などが利用できる。絶縁被覆層3の形成にあたり、撚線を加熱状態とすると、撚り溝25に沿って溶融状態の樹脂を充填し易かったり、撚線の外周に均一的な厚さで溶融状態の樹脂を付着させ易かったりする。その結果、上述のように絶縁被覆層3の厚さの均一率が高い被覆電線1や、厚さ比が特定の範囲である被覆電線1を製造し易い。特に、絶縁被覆層3の平均厚さが0.21mm以上という比較的厚い場合でも、厚さの均一率が高く、厚さ比が特定の範囲である被覆電線1を製造し易い。撚線の加熱温度は、溶融状態の樹脂の温度±10℃、好ましくは溶融状態の樹脂の温度と同等程度とすることが挙げられる。なお、この加熱によっても、上述の油付着量の低減が期待できる。また、この程度の加熱温度では、上述の酸化銅の被膜が厚くなり難い。
絶縁被覆層3の形成は、押出法などが利用できる。絶縁被覆層3の形成にあたり、撚線を加熱状態とすると、撚り溝25に沿って溶融状態の樹脂を充填し易かったり、撚線の外周に均一的な厚さで溶融状態の樹脂を付着させ易かったりする。その結果、上述のように絶縁被覆層3の厚さの均一率が高い被覆電線1や、厚さ比が特定の範囲である被覆電線1を製造し易い。特に、絶縁被覆層3の平均厚さが0.21mm以上という比較的厚い場合でも、厚さの均一率が高く、厚さ比が特定の範囲である被覆電線1を製造し易い。撚線の加熱温度は、溶融状態の樹脂の温度±10℃、好ましくは溶融状態の樹脂の温度と同等程度とすることが挙げられる。なお、この加熱によっても、上述の油付着量の低減が期待できる。また、この程度の加熱温度では、上述の酸化銅の被膜が厚くなり難い。
[端子付き電線の製造方法]
実施形態の端子付き電線10は、例えば、被覆電線1の少なくとも一端側の絶縁被覆層3を除去して導体2の端部を露出させる工程と、導体2の端部に端子部4を取り付ける工程とを備える製造方法によって製造できる。端子部4が圧着端子であれば、所定のクリンプハイト(C/H)で圧着する。このとき、導体2の残存面積割合(詳細は上述)が上述のようにある程度大きくなるようにC/Hを調整することが好ましい。
実施形態の端子付き電線10は、例えば、被覆電線1の少なくとも一端側の絶縁被覆層3を除去して導体2の端部を露出させる工程と、導体2の端部に端子部4を取り付ける工程とを備える製造方法によって製造できる。端子部4が圧着端子であれば、所定のクリンプハイト(C/H)で圧着する。このとき、導体2の残存面積割合(詳細は上述)が上述のようにある程度大きくなるようにC/Hを調整することが好ましい。
[試験例1]
銅合金線を素線として同心撚りの撚線を作製し、この撚線を導体に用いた被覆電線を作製し、その端部に端子部を取り付けて座屈状態、端子部との接触抵抗を調べた。また、上記の被覆電線に銅導体を溶接して溶接強度を調べた。
銅合金線を素線として同心撚りの撚線を作製し、この撚線を導体に用いた被覆電線を作製し、その端部に端子部を取り付けて座屈状態、端子部との接触抵抗を調べた。また、上記の被覆電線に銅導体を溶接して溶接強度を調べた。
(試料の作製)
素線とする銅合金線は、銅合金の溶湯を用いて作製した連続鋳造材に冷間圧延を施し、得られた圧延材に伸線加工を施して作製する、又は銅合金の溶湯を用いて作製した連続鋳造圧延材に伸線加工を施して作製する。得られた銅合金線を撚り合せた後、圧縮成形して圧縮撚線を作製する。圧縮撚線に適宜熱処理を施す。又は銅合金線(伸線材)に熱処理を施して撚り合せた後、圧縮成形する。表1に、各試料の銅合金の組成(残部Cu及び不可避不純物)、各試料の製造工程を示す。熱処理を施した試料については、熱処理温度(℃)及び保持時間(時間)も表1に示す。熱処理雰囲気は、水素を主体とする還元雰囲気とする(酸素含有量0.1体積%以下)。
素線とする銅合金線は、銅合金の溶湯を用いて作製した連続鋳造材に冷間圧延を施し、得られた圧延材に伸線加工を施して作製する、又は銅合金の溶湯を用いて作製した連続鋳造圧延材に伸線加工を施して作製する。得られた銅合金線を撚り合せた後、圧縮成形して圧縮撚線を作製する。圧縮撚線に適宜熱処理を施す。又は銅合金線(伸線材)に熱処理を施して撚り合せた後、圧縮成形する。表1に、各試料の銅合金の組成(残部Cu及び不可避不純物)、各試料の製造工程を示す。熱処理を施した試料については、熱処理温度(℃)及び保持時間(時間)も表1に示す。熱処理雰囲気は、水素を主体とする還元雰囲気とする(酸素含有量0.1体積%以下)。
試料No.1-1~No.1-7では、伸線ダイスの内周面の表面粗さRaが0.05μm以下のものを用いる。試料No.1-101~No.1-105では、伸線ダイスの内周面の表面粗さRaが0.05μm超のものを用いる。いずれの試料についても、伸線加工は、潤滑剤を用いて行う。
試料ごとに、線径0.12~0.16mmの銅合金線を7本用意して、7本のうちの1本を中心素線、6本を外周素線として、中心素線の外周に外周素線を表2に示す撚りピッチ(mm)で撚り合わせて7本撚りの同心撚線を作製する。撚り合せ後に表2に示す圧縮割合(%)で圧縮成形して、表2に示す導体の断面積(mm2)を有し、横断面形状が円形状である圧縮撚線を作製する。上記圧縮割合(%)は、{(撚り合せ前の7本の素線の合計断面積-圧縮撚線の断面積)/撚り合せ前の7本の素線の合計断面積}×100で求める。なお、最終的に得られる各試料の被覆電線に備えられる導体に対して、撚線の撚りピッチを上述の<撚りピッチ>の項で説明したようにして測定したところ、表2に示す値に実質的に等しいことを確認している。
用意した導体の外周に、表2に示す構成材料の絶縁被覆層を表2に示す厚さ(mm)になるように押出にて形成する。表2においてPVCとはポリ塩化ビニル、HF(PP)とはハロゲンフリーのポリプロピレンである。表2において絶縁被覆層の厚さとは、上述のクラウン部を覆う箇所の厚さ(図2のt1~t6参照)の平均である。なお、最終的に得られる各試料の被覆電線について、絶縁被覆層の平均厚さを上述の<厚さ>の項で説明したようにして測定したところ、表2に示す値に実質的に等しいことを確認している。
試料No.1-1~No.1-7,No.1-101,No.1-103では、導体を溶融状態の樹脂の温度±10℃から選択される温度に加熱した状態で絶縁被覆層を形成する。試料No.1-102,No.1-104,No.1-105では、導体を常温(ここでは20℃程度)として絶縁被覆層を形成する。
(導体の特性など)
用意した各試料の被覆電線について、導体を構成する撚線における中心素線の表面の油付着量(μg/g)を以下のように測定した。その結果を表2に示す。
被覆電線を所定の長さ(ここでは20m)に切断して、絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させる。導体を構成する撚線のうち、外周素線を、その撚りを解くようにして除去し、中心素線のみを取り出す。このとき、中心素線の表面を傷つけないように、かつ作業者の手の油分などが中心素線に付着したり、中心素線の油分が作業者の手に付着したりしないようにする。取り出した中心素線の質量(g)を測定する。この中心素線を溶媒に浸漬して、油分を溶媒に溶解する。油分濃度計を用いて、溶媒中に溶解した油分の質量(μg)を測定し、この油分の質量(μg)を中心素線の質量(g)で除して(油分の質量/中心素線の質量)、中心素線1gあたりの油分量(μg/g)を測定する。ここでは、油分濃度計として市販の装置及び溶媒(株式会社堀場製作所製:OCMA-305、溶媒:H-997、代替ハイドロクロロフルオロカーボン)を用いた。
用意した各試料の被覆電線について、導体を構成する撚線における中心素線の表面の油付着量(μg/g)を以下のように測定した。その結果を表2に示す。
被覆電線を所定の長さ(ここでは20m)に切断して、絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させる。導体を構成する撚線のうち、外周素線を、その撚りを解くようにして除去し、中心素線のみを取り出す。このとき、中心素線の表面を傷つけないように、かつ作業者の手の油分などが中心素線に付着したり、中心素線の油分が作業者の手に付着したりしないようにする。取り出した中心素線の質量(g)を測定する。この中心素線を溶媒に浸漬して、油分を溶媒に溶解する。油分濃度計を用いて、溶媒中に溶解した油分の質量(μg)を測定し、この油分の質量(μg)を中心素線の質量(g)で除して(油分の質量/中心素線の質量)、中心素線1gあたりの油分量(μg/g)を測定する。ここでは、油分濃度計として市販の装置及び溶媒(株式会社堀場製作所製:OCMA-305、溶媒:H-997、代替ハイドロクロロフルオロカーボン)を用いた。
用意した各試料の被覆電線について、導体を構成する素線の表面に存在し得る酸化銅からなる被膜の厚さ(nm)を以下のようにして測定した。その結果を表2に示す。
被覆電線を所定の長さに切断して、被覆電線の一端側の絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させ、更に導体を構成する撚線のうち、外周素線を、撚りを解くようにして除去し、中心素線のみを露出させる。このとき、中心素線の表面を傷つけないようにする。ここでは、中心素線の露出長さを約2cm(20mm)とし、残部は絶縁被覆層を有するままとする。電気化学測定によって、露出させた中心素線の表面に存在し得る酸化膜を分析、定量する。電気化学測定の測定装置には、市販のポテンショ/ガルバノスタット(Princeton Applied Research社製:VersaSTAT4-400)を用いた。電解液には高濃度アルカリ溶液(6MのKOHと1MのLiOHとの混合液、Mはモル濃度)を用いた。図4に示すように、作用極として上述の中心素線を露出させた試料S、対極502としてPt電極、参照電極504としてAg/AgClを用意し、試料Sにおける中心素線を露出させた一端、対極502の一端、参照電極504の一端を電解液506に浸漬し、これらの他端を測定装置500に取り付ける。試料Sにおいて、中心素線の電解液への浸漬深さは約2cmである。この浸漬状態で、自然浸漬電位から-1.7V(vs.Ag/AgCl)まで、掃引速度を50mV/sとして電位を掃引し、還元ピークの位置及び還元電気量を測定する。測定した還元ピークの位置及び還元電気量から、被膜の構成成分と、その厚さを求める。被膜の構成成分には、主としてCuO、Cu2Oといった酸化銅が挙げられる。ここでは、この酸化銅からなる被膜の厚さを求める。
被覆電線を所定の長さに切断して、被覆電線の一端側の絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させ、更に導体を構成する撚線のうち、外周素線を、撚りを解くようにして除去し、中心素線のみを露出させる。このとき、中心素線の表面を傷つけないようにする。ここでは、中心素線の露出長さを約2cm(20mm)とし、残部は絶縁被覆層を有するままとする。電気化学測定によって、露出させた中心素線の表面に存在し得る酸化膜を分析、定量する。電気化学測定の測定装置には、市販のポテンショ/ガルバノスタット(Princeton Applied Research社製:VersaSTAT4-400)を用いた。電解液には高濃度アルカリ溶液(6MのKOHと1MのLiOHとの混合液、Mはモル濃度)を用いた。図4に示すように、作用極として上述の中心素線を露出させた試料S、対極502としてPt電極、参照電極504としてAg/AgClを用意し、試料Sにおける中心素線を露出させた一端、対極502の一端、参照電極504の一端を電解液506に浸漬し、これらの他端を測定装置500に取り付ける。試料Sにおいて、中心素線の電解液への浸漬深さは約2cmである。この浸漬状態で、自然浸漬電位から-1.7V(vs.Ag/AgCl)まで、掃引速度を50mV/sとして電位を掃引し、還元ピークの位置及び還元電気量を測定する。測定した還元ピークの位置及び還元電気量から、被膜の構成成分と、その厚さを求める。被膜の構成成分には、主としてCuO、Cu2Oといった酸化銅が挙げられる。ここでは、この酸化銅からなる被膜の厚さを求める。
用意した各試料の被覆電線について、導体の引張強さ(MPa)、導体の破断伸び(%)を以下のようにして測定した。その結果を表2に示す。
被覆電線を所定の長さに切断して、絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させる。この導体を試料とし、JIS Z 2241(金属材料引張試験方法、1998)に準拠して、汎用の引張試験機を用い、評点距離GLを250mmとし、引張速度を50mm/minとして引張試験を行った。引張強さ(MPa)は{破断荷重(N)/導体の断面積(mm2)}から求めた。破断伸び(全伸び、%)は、{破断変位(mm)/250(mm)}×100から求めた。
被覆電線を所定の長さに切断して、絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させる。この導体を試料とし、JIS Z 2241(金属材料引張試験方法、1998)に準拠して、汎用の引張試験機を用い、評点距離GLを250mmとし、引張速度を50mm/minとして引張試験を行った。引張強さ(MPa)は{破断荷重(N)/導体の断面積(mm2)}から求めた。破断伸び(全伸び、%)は、{破断変位(mm)/250(mm)}×100から求めた。
用意した各試料の被覆電線について、導体を構成する中心素線の表面粗さRa(μm)、外周素線の表面粗さRa(μm)を以下のようにして測定した。その結果を表2に示す。
被覆電線を所定の長さに切断して、絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させ、更に導体を構成する撚線のうち、外周素線を、撚りを解くようにして取り外し、中心素線と外周素線とを露出させる。このとき、各素線の表面を傷つけないようにする。ここでは、表面粗さRaは、市販の非接触表面形状測定機(zygo社製:New View1100)を用いて測定した。具体的には、非接触表面形状測定機に備えられるレーザー顕微鏡で、中心素線の外周面と、外周素線の外周面とのそれぞれについて、円相当の平面粗度(周方向に沿った面粗度)を測定し、平面変換する。平面変換は、上記の市販の測定機を利用すれば、自動的に行える。円相当の平面粗度の測定エリアは、85μm×64μmとし、測定試料数は、中心素線、及び外周素線のいずれもn=3とする。平面変換した粗度に対して、円相当の平面粗度における頂点(中心線)からの算術平均偏差を算出し、この算術平均偏差を表面粗さRaとする。n=3の中心素線の表面粗さRaの平均、n=3の外周素線の表面粗さRaの平均をそれぞれ表2に示す。
被覆電線を所定の長さに切断して、絶縁被覆層をフェザーなどの適宜な切削工具で除去して導体を露出させ、更に導体を構成する撚線のうち、外周素線を、撚りを解くようにして取り外し、中心素線と外周素線とを露出させる。このとき、各素線の表面を傷つけないようにする。ここでは、表面粗さRaは、市販の非接触表面形状測定機(zygo社製:New View1100)を用いて測定した。具体的には、非接触表面形状測定機に備えられるレーザー顕微鏡で、中心素線の外周面と、外周素線の外周面とのそれぞれについて、円相当の平面粗度(周方向に沿った面粗度)を測定し、平面変換する。平面変換は、上記の市販の測定機を利用すれば、自動的に行える。円相当の平面粗度の測定エリアは、85μm×64μmとし、測定試料数は、中心素線、及び外周素線のいずれもn=3とする。平面変換した粗度に対して、円相当の平面粗度における頂点(中心線)からの算術平均偏差を算出し、この算術平均偏差を表面粗さRaとする。n=3の中心素線の表面粗さRaの平均、n=3の外周素線の表面粗さRaの平均をそれぞれ表2に示す。
用意した各試料の被覆電線について、導体を構成する素線に存在する、粒径が1μm以上の析出物の量を以下のようにして測定した。その結果を表2に示す。
被覆電線の縦断面をとり、撚線を構成する素線を金属顕微鏡で観察する。ここでは拡大倍率を1,000倍とした。観察像において、銅合金中の析出物をそれぞれ抽出して面積を求める(図6参照)。各析出物の等価面積円の直径を粒径とし、粒径が1μm以上の析出物の個数を数える。合計個数を視野面積(100μm×150μm)で除して、銅合金1mm2当たりにおける1μm以上の析出物の個数(以下、個数割合と呼ぶ)を求める。ここでは、試料ごとに3個以上の断面をとって、断面ごとの個数割合を求め、個数割合が最も大きい値を表2に示す。
被覆電線の縦断面をとり、撚線を構成する素線を金属顕微鏡で観察する。ここでは拡大倍率を1,000倍とした。観察像において、銅合金中の析出物をそれぞれ抽出して面積を求める(図6参照)。各析出物の等価面積円の直径を粒径とし、粒径が1μm以上の析出物の個数を数える。合計個数を視野面積(100μm×150μm)で除して、銅合金1mm2当たりにおける1μm以上の析出物の個数(以下、個数割合と呼ぶ)を求める。ここでは、試料ごとに3個以上の断面をとって、断面ごとの個数割合を求め、個数割合が最も大きい値を表2に示す。
(絶縁被覆層の特性など)
用意した各試料の被覆電線について、絶縁被覆層の厚さの均一率及び厚さ比を以下のようにして測定した。その結果を表3に示す。
被覆電線を所定の長さに切断して、ストリッパーなどの適宜な切削工具を用いて、絶縁被覆層のみを取り出し、この絶縁被覆層を0.1mm程度の厚みに薄くスライスする。この環状の絶縁被覆層を光学顕微鏡で観察し、絶縁被覆層における外周素線の輪郭に沿った内周縁において、撚り溝を埋める部分(絶縁被覆層の中心に向かって山状に突出した部分)を除き、各外周素線のクラウン部から絶縁被覆層の外周面までの最小距離(図2の厚さt1~t6参照、ここでは6か所)を測定する。求めた厚さt1~t6から最大値と最小値とを抽出し、(最小値/最大値)×100を厚さの均一率(%)とする。絶縁被覆層において撚り溝を埋める箇所を含めて最大厚さtmax及び最小厚さtminを測定し、(tmin/tmax)を厚さ比とする。ここでは、最大厚さtmaxは、撚り溝を埋める箇所の厚さであり、最小厚さtminは、厚さt1~t6のうちの最小値であった。
用意した各試料の被覆電線について、絶縁被覆層の厚さの均一率及び厚さ比を以下のようにして測定した。その結果を表3に示す。
被覆電線を所定の長さに切断して、ストリッパーなどの適宜な切削工具を用いて、絶縁被覆層のみを取り出し、この絶縁被覆層を0.1mm程度の厚みに薄くスライスする。この環状の絶縁被覆層を光学顕微鏡で観察し、絶縁被覆層における外周素線の輪郭に沿った内周縁において、撚り溝を埋める部分(絶縁被覆層の中心に向かって山状に突出した部分)を除き、各外周素線のクラウン部から絶縁被覆層の外周面までの最小距離(図2の厚さt1~t6参照、ここでは6か所)を測定する。求めた厚さt1~t6から最大値と最小値とを抽出し、(最小値/最大値)×100を厚さの均一率(%)とする。絶縁被覆層において撚り溝を埋める箇所を含めて最大厚さtmax及び最小厚さtminを測定し、(tmin/tmax)を厚さ比とする。ここでは、最大厚さtmaxは、撚り溝を埋める箇所の厚さであり、最小厚さtminは、厚さt1~t6のうちの最小値であった。
(被覆電線の評価)
・座屈力
用意した各試料の被覆電線について、端部に圧着端子を取り付けて、端子付き電線を作製した。ここでは、導体における端子部が取り付けられていない未圧縮箇所の断面積に対する端子部が取り付けられた圧縮箇所の断面積の比(残存面積割合)が0.79となるように、クリンプハイトを調整した。
用意した各試料の端子付き電線について、端子部をハウジングの端子収納部に収納するときの座屈力を以下のように仮想して測定した。その結果を表3に示す。
端子付き電線における端子部を把持して、被覆電線における端子部とは反対側の先端部を平板に押し当てる。この試験では、被覆電線の長さを10mmとし(被覆電線において端子部の把持箇所から突出し、上記先端部までの長さ)、把持した端子付き電線の速度を200mm/minとし、上述の被覆電線の先端部を平板に押し当てる際の荷重を変化させて、押し当て動作を行う。そして、被覆電線が座屈するときの最大荷重を測定し、この最大荷重を座屈力(N)とする。
・座屈力
用意した各試料の被覆電線について、端部に圧着端子を取り付けて、端子付き電線を作製した。ここでは、導体における端子部が取り付けられていない未圧縮箇所の断面積に対する端子部が取り付けられた圧縮箇所の断面積の比(残存面積割合)が0.79となるように、クリンプハイトを調整した。
用意した各試料の端子付き電線について、端子部をハウジングの端子収納部に収納するときの座屈力を以下のように仮想して測定した。その結果を表3に示す。
端子付き電線における端子部を把持して、被覆電線における端子部とは反対側の先端部を平板に押し当てる。この試験では、被覆電線の長さを10mmとし(被覆電線において端子部の把持箇所から突出し、上記先端部までの長さ)、把持した端子付き電線の速度を200mm/minとし、上述の被覆電線の先端部を平板に押し当てる際の荷重を変化させて、押し当て動作を行う。そして、被覆電線が座屈するときの最大荷重を測定し、この最大荷重を座屈力(N)とする。
・端子挿入性
用意した各試料の端子付き電線について、上述の座屈力が7N以上であれば、座屈し難く端子挿入性に優れるとしてG、7N未満であれば、座屈し易く端子挿入性に劣るとしてBと評価した。評価結果を表3に示す。
用意した各試料の端子付き電線について、上述の座屈力が7N以上であれば、座屈し難く端子挿入性に優れるとしてG、7N未満であれば、座屈し易く端子挿入性に劣るとしてBと評価した。評価結果を表3に示す。
・接触抵抗
用意した各試料の被覆電線について、端部に圧着端子を取り付けて、端子付き電線を作製した。ここでは、上述の残存面積割合が0.85又は0.90となるように、クリンプハイトを調整した。
用意した各試料の端子付き電線について、JASO D616、自動車部品―低圧電線、項目6.8に基づいて、導体と端子部との接触抵抗(mΩ/m)を測定した。この試験では、被覆電線の各端部に圧着端子を取り付け、各圧着端子から150mm離れた二点を抵抗の測定点とする。両圧着端子に電源を取り付け、印加電圧を15mV、通電電流を15mAとして、両端部に圧着端子を備える端子付き電線に通電し、上述の二点間の抵抗を測定する。測定した抵抗値から、被覆電線の抵抗分を差し引いた値を接触抵抗(mΩ/m)とする。また、上記接触抵抗が0.4mΩ/m以下であれば接触抵抗が低いとしてG、0.4mΩ/m超であれば接触抵抗が高いとしてBと評価した。測定結果及び評価結果を表3に示す。
用意した各試料の被覆電線について、端部に圧着端子を取り付けて、端子付き電線を作製した。ここでは、上述の残存面積割合が0.85又は0.90となるように、クリンプハイトを調整した。
用意した各試料の端子付き電線について、JASO D616、自動車部品―低圧電線、項目6.8に基づいて、導体と端子部との接触抵抗(mΩ/m)を測定した。この試験では、被覆電線の各端部に圧着端子を取り付け、各圧着端子から150mm離れた二点を抵抗の測定点とする。両圧着端子に電源を取り付け、印加電圧を15mV、通電電流を15mAとして、両端部に圧着端子を備える端子付き電線に通電し、上述の二点間の抵抗を測定する。測定した抵抗値から、被覆電線の抵抗分を差し引いた値を接触抵抗(mΩ/m)とする。また、上記接触抵抗が0.4mΩ/m以下であれば接触抵抗が低いとしてG、0.4mΩ/m超であれば接触抵抗が高いとしてBと評価した。測定結果及び評価結果を表3に示す。
・溶接強度
用意した各試料の被覆電線について、純銅から構成される銅導体を溶接し、特許文献1の図5に示すピール力の測定方法を参照して、溶接強度(N)を測定した。その結果を表3に示す。
ここでは、試料ごとに1本の被覆電線と、純銅の銅導体を備える2本の被覆電線とを用意し(いずれも長さ150mm)、各被覆電線の端部から絶縁被覆層を除去して銅合金の導体と、銅導体とを露出させ、銅合金の導体を挟むように銅導体を重ね合せて超音波溶接した。溶接には、市販の溶接装置を用いた。そして、各試料の銅合金の導体を備える被覆電線を固定した状態で、銅導体を備える2本の被覆電線を互いに離れる方向に引っ張る。例えば、特許文献1の図5に示されるように、溶接箇所及び各試料の被覆電線を水平方向に配置して上記被覆電線を固定し、銅導体を備える2本の被覆電線を上下方向に配置して、その一方を上方向、他方を下方向に引っ張る。引張試験は市販の引張試験機などを利用する。溶接箇所が破壊するまでの最大荷重(N)を測定し、この最大荷重を溶接強度とする。なお、純銅の銅導体は、銅合金の導体よりも強度に劣る。そのため、ここでは、純銅の銅導体について2本の合計断面積(mm2)を、各試料の銅合金から構成される導体の断面積(0.13mm2又は0.08mm2)よりも表3に示すように大きくした。
用意した各試料の被覆電線について、純銅から構成される銅導体を溶接し、特許文献1の図5に示すピール力の測定方法を参照して、溶接強度(N)を測定した。その結果を表3に示す。
ここでは、試料ごとに1本の被覆電線と、純銅の銅導体を備える2本の被覆電線とを用意し(いずれも長さ150mm)、各被覆電線の端部から絶縁被覆層を除去して銅合金の導体と、銅導体とを露出させ、銅合金の導体を挟むように銅導体を重ね合せて超音波溶接した。溶接には、市販の溶接装置を用いた。そして、各試料の銅合金の導体を備える被覆電線を固定した状態で、銅導体を備える2本の被覆電線を互いに離れる方向に引っ張る。例えば、特許文献1の図5に示されるように、溶接箇所及び各試料の被覆電線を水平方向に配置して上記被覆電線を固定し、銅導体を備える2本の被覆電線を上下方向に配置して、その一方を上方向、他方を下方向に引っ張る。引張試験は市販の引張試験機などを利用する。溶接箇所が破壊するまでの最大荷重(N)を測定し、この最大荷重を溶接強度とする。なお、純銅の銅導体は、銅合金の導体よりも強度に劣る。そのため、ここでは、純銅の銅導体について2本の合計断面積(mm2)を、各試料の銅合金から構成される導体の断面積(0.13mm2又は0.08mm2)よりも表3に示すように大きくした。
・絶縁被覆層の密着力
用意した各試料の被覆電線について、JASO D618に基づいて、導体に対する絶縁被覆層の密着力(N)を以下のようにして測定した。その結果を表3に示す。この試験では、長さ100mmの被覆電線を用意して、その一端部において電気絶縁層を除去して、導体を長さ50mm露出させる。露出させた導体を保持板の貫通孔に挿通する。この貫通孔の内径は、導体を挿通可能であるが(導体外径よりやや大きい)、絶縁被覆層を挿通できない大きさ(被覆電線外径より小さい)である。この保持板を固定し、保持板から突出する導体の一端部を引っ張る。この導体を引っ張るときの荷重を変化させて、引張動作を行い、絶縁被覆層が導体から剥離して、導体が引き抜かれるときの最小荷重を求め、この荷重を密着力(N)とする。
用意した各試料の被覆電線について、JASO D618に基づいて、導体に対する絶縁被覆層の密着力(N)を以下のようにして測定した。その結果を表3に示す。この試験では、長さ100mmの被覆電線を用意して、その一端部において電気絶縁層を除去して、導体を長さ50mm露出させる。露出させた導体を保持板の貫通孔に挿通する。この貫通孔の内径は、導体を挿通可能であるが(導体外径よりやや大きい)、絶縁被覆層を挿通できない大きさ(被覆電線外径より小さい)である。この保持板を固定し、保持板から突出する導体の一端部を引っ張る。この導体を引っ張るときの荷重を変化させて、引張動作を行い、絶縁被覆層が導体から剥離して、導体が引き抜かれるときの最小荷重を求め、この荷重を密着力(N)とする。
表2,表3に示すように、導体を同心撚りの撚線とし、撚線を構成する素線の表面の油付着量が少ないと、座屈し難く、端子部をハウジングに挿入する際の作業性にも優れることが分かる。具体的には、試料No.1-1~No.1-7の油付着量は、10μg/g以下であり、多くの試料は6μg/g以下、更に5μg/g以下である。かつ試料No.1-1~No.1-7の座屈力は、7N以上である。また、油付着量が少ないほど、概ね座屈し難い傾向にあるといえる(例えば、導体断面積が同じ試料No.1-6,No.1-2,No.1-1を比較参照、試料No.1-5,No.1-3を比較参照)。一方、油付着量が11μg/g以上である試料No.1-101~No.1-105は、座屈力が6.5N以下であり、試料No.1-1~No.1-7に比較して、座屈し易いといえる。これらのことから、上記素線の表面の油付着量の多寡は、座屈し難さに影響を及ぼすといえ、油付着量を低減することで、座屈し難くできるといえる。
表2,表3に示すように、導体を同心撚りの撚線とし、撚線を構成する素線の表面の油付着量が少ないと、導体と端子部との接触抵抗が低いことが分かる。具体的には、試料No.1-1~No.1-7の油付着量は、10μg/g以下であり、多くは6μg/g以下、更に5μg/g以下である。かつ試料No.1-1~No.1-7の上記接触抵抗は、0.4mΩ/m以下、多くは0.35mΩ/m以下である。また、油付着量が少ないほど、上記接触抵抗が概ね低い傾向にあるといえる(例えば、導体断面積が同じ試料No.1-6,No.1-2,No.1-4を比較参照)。更に、試料No.1-1~No.1-7は、導体における端子部の圧縮箇所の残存面積が大きい場合、即ち残存面積割合が大きい場合(ここでは残存面積割合が0.90の場合)でも、上記接触抵抗が低く、0.4mΩ/m以下である。一方、油付着量が11μg/g以上である試料No.1-101~No.1-105は、試料No.1-1~No.1-7に比較して接触抵抗が高く、多くは0.4mΩ/m超である。特に、残存面積割合が0.90と大きい場合には、試料No.1-101~No.1-105の上記接触抵抗は0.45mΩ/m以上と高い。これらのことから、上記素線の表面の油付着量の多寡は、導体と端子部との接触抵抗に影響を及ぼすといえ、油付着量を低減することで、上記接触抵抗を低減できることが分かる。
表2,表3に示すように、導体を同心撚りの撚線とし、撚線を構成する素線の表面の油付着量が少ないと、溶接強度に優れることが分かる。具体的には、試料No.1-1~No.1-7の油付着量は、10μg/g以下であり、多くは6μg/g以下、更に5μg/g以下である。かつ試料No.1-1~No.1-7の溶接強度は、10N以上、更に12N以上である。また、油付着量が少ないほど、上記溶接強度が概ね高い傾向にあるといえる(例えば、導体断面積が同じ試料No.1-6,No.1-2,No.1-1を比較参照)。一方、油付着量が11μg/g以上である試料No.1-101~No.1-105は、溶接強度が低く、8N以下である。これらのことから、上記素線の表面の油付着量の多寡は、導体と分岐線などを溶接する場合の溶接強度に影響を及ぼすといえ、油付着量を低減することで、溶接強度を高められることが分かる。
その他、表2,表3に示す結果から、以下のことが分かる。
(1)試料No.1-1~No.1-7では、上記撚線を構成する素線の表面に存在し得る酸化銅からなる被膜が薄い。具体的には試料No.1-1~No.1-7における上記被膜の厚さは10nm以下であり、多くは5nm以下、3nm以下であり、試料No.1-101~No.1-105における上記被膜の最大厚さ(ここでは50nm)の20%以下であり、非常に薄い。電気絶縁材を含む酸化銅の被膜が薄いことは、上述の接触抵抗の低下、溶接強度の向上に寄与したと考えられる。また、この試験から、銅合金の組成や熱処理条件によって、酸化銅の被膜の厚さが異なることが分かる。
(1)試料No.1-1~No.1-7では、上記撚線を構成する素線の表面に存在し得る酸化銅からなる被膜が薄い。具体的には試料No.1-1~No.1-7における上記被膜の厚さは10nm以下であり、多くは5nm以下、3nm以下であり、試料No.1-101~No.1-105における上記被膜の最大厚さ(ここでは50nm)の20%以下であり、非常に薄い。電気絶縁材を含む酸化銅の被膜が薄いことは、上述の接触抵抗の低下、溶接強度の向上に寄与したと考えられる。また、この試験から、銅合金の組成や熱処理条件によって、酸化銅の被膜の厚さが異なることが分かる。
(2)試料No.1-1~No.1-7では、引張強さが大きく、具体的には450MPa以上であり、500MPa以上や800MPa以上の試料もある。このように高強度であることは、座屈力の向上、溶接強度の向上に寄与したと考えられる。また、試料No.1-1~No.1-7のうち、破断伸びが5%以上である試料は、高強度及び高靭性であり、耐衝撃性などにも優れると期待される。
(3)試料No.1-1~No.1-7では、導体の断面積が0.15mm2以下、更に0.13mm2以下と小さいものの、撚りピッチが12mm以上と大きい。また、試料No.1-1~No.1-7の撚りピッチは20mm以下、更に16mm以下である。このように撚りピッチが特定の範囲であることで、導体を構成する撚線の強度を高められる上に、素線同士が一体となって動き易くなり、座屈力の向上に寄与したと考えられる。
(4)試料No.1-1~No.1-7では、導体を圧縮撚線とすると共に、ここではその圧縮割合を10%以上30%以下という特定の範囲としている。このことは、圧縮成形時の加工硬化による強度の向上が期待でき、座屈力の向上に寄与したと考えられる。また、各素線の表面粗さが小さい上に、上記圧縮割合が10%以上30%以下であることで中心素線の表面粗さRaと外周素線の表面粗さRaとの差が小さくなり易く、溶接強度の向上に寄与したと考えられる。更に、圧縮成形によって、各素線と端子部とが面接触し易くなって、上述の接触抵抗の低下に寄与したと考えられる。
(5)試料No.1-1~No.1-7では、絶縁被覆層の厚さの均一率が高く、具体的には80%以上、多くは82%以上である。このことは、導体に対して絶縁被覆層が均一的に設けられていて、結果として被覆電線全体としての剛性を高められたといえ、座屈力の向上に寄与したと考えられる。この試験では、上述のように導体の断面積が小さいものの、絶縁被覆層の平均厚さが0.21mm以上と厚いことからも、上記剛性を高められて、座屈力の向上に寄与したと考えられる。また、この試験では、絶縁被覆層の厚さ比を0.6以上0.9以下という特定の範囲として、撚線の撚り溝にも絶縁被覆層の構成樹脂が入り込み、導体と絶縁被覆層との密着力を高められたことも、座屈力の向上に寄与したと考えられる。更に、この試験から、導体を加熱した状態で絶縁被覆層を形成することで、絶縁被覆層が比較的厚い場合でも、上述のように均一的な厚さで、撚り溝にも構成樹脂が適切に充填された状態とできることが分かる。
(6)試料No.1-1~No.1-7では、中心素線及び外周素線の表面が平滑であり、具体的には、表面粗さRaが0.05μm以下である。この試験では、試料No.1-1~No.1-7では、中心素線の表面粗さRaと外周素線の表面粗さRaとの差も小さく、上記差は0.005μm以下である。このことは、溶接に際して銅合金の導体と純銅の銅導体とを接触させ易く、精度よく溶接できて、溶接強度の向上に寄与したと考えられる。試料No.1-101,No.1-102,No.1-105では、外周素線の表面粗さRaが中心素線の表面粗さRaよりも大きい。この理由の一つとして、試料No.1-101,No.1-102,No.1-105は、上述の圧縮割合が小さ過ぎ、外周素線がほとんど塑性変形せず、圧縮前の粗い表面状態が維持され易くなったため、と考えられる。No.1-103,No.1-104では、外周素線の表面粗さRaが非常に小さく、中心素線の表面粗さRaが非常に大きい。この理由の一つとして、No.1-103,No.1-104では、上述の圧縮割合が大き過ぎ、外周素線の表面粗さRaが大きく塑性変形して平滑な部分が生じたものの、外周素線に押された中心素線は表面粗さRaが大きくなり易くなった、と考えられる。表面粗さRaが大きかったり、上述の表面粗さの差が大きかったりする試料No.1-101~No.1-105は、溶接対象同士の接触を不均一にして、ひいては溶接状態のばらつきを生じる可能性があると考えられる。その他、この試験から、上記撚線を構成する各素線の表面粗さが0.05μm以下と小さいことで潤滑剤が残存し難くなり、油付着量を低減し易くなる、と考えられる。
(7)試料No.1-1~No.1-7において、析出型銅合金から構成される試料No.1-1,No.1-2,No.1-4,No.1-6,No.1-7では、1μm以上という粗大な析出物が少なく、具体的には20,000個/mm2以下である。図6は、試料No.1-1の被覆電線に備えられる導体をなす素線(銅合金線)の顕微鏡写真であり、破線円内の粒子dは析出物である。図6に示すように試料No.1-1の素線は、微細な析出物が分散して存在しており、1μm以上という粗大な析出物が少ないことが分かる。上記粗大な析出物が少ないことで、溶接対象である銅合金の導体と、純銅の銅導体との組織の相違を低減できる。このことは、銅合金の導体と純銅の銅導体とを接触させ易く、精度よく溶接できて、溶接強度の向上に寄与したと考えられる。
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、試験例1の銅合金の組成、銅合金線の断面積、素線数、熱処理条件などを適宜変更できる。
例えば、試験例1の銅合金の組成、銅合金線の断面積、素線数、熱処理条件などを適宜変更できる。
1 被覆電線
10 端子付き電線
2 導体
20 素線
21 中心素線
22 外周素線
25 撚り溝
200 包絡円
220 クラウン部
3 絶縁被覆層
4 端子部
40 ワイヤバレル部
42 嵌合部
44 インシュレーションバレル部
S 試料
500 測定装置
502 対極
504 参照電極
506 電解液
510 外周縁
512 撚り溝
d 粒子
10 端子付き電線
2 導体
20 素線
21 中心素線
22 外周素線
25 撚り溝
200 包絡円
220 クラウン部
3 絶縁被覆層
4 端子部
40 ワイヤバレル部
42 嵌合部
44 インシュレーションバレル部
S 試料
500 測定装置
502 対極
504 参照電極
506 電解液
510 外周縁
512 撚り溝
d 粒子
Claims (7)
- 導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被覆層とを備える被覆電線であって、
前記導体は、銅合金から構成される複数の素線が同心撚りされた撚線であり、
前記銅合金は、Fe,Ti,Mg,Sn,Ag,Ni,In,Zn,Cr,Al,及びPから選択される1種又は2種以上の元素を合計で0.01質量%以上5.5質量%以下含有し、残部がCu及び不可避不純物からなり、
前記撚線の中心部に配置される中心素線の表面の油付着量が、前記中心素線の質量に対して10μg/g以下である被覆電線。 - 前記素線の表面に酸化銅からなる被膜を有し、
前記被膜の厚さが10nm以下である請求項1に記載の被覆電線。 - 前記導体の引張強さが450MPa以上であり、破断伸びが5%以上である請求項1又は請求項2に記載の被覆電線。
- 前記導体の断面積が0.22mm2以下であり、
前記撚線の撚りピッチが12mm以上である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の被覆電線。 - 前記撚線の最外側に配置される各外周素線の外周面のうち、撚り溝を除くクラウン部から前記絶縁被覆層の外周面までの最小距離を前記絶縁被覆層の厚さとし、前記厚さの最大値に対する前記厚さの最小値の比率が80%以上である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の被覆電線。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の被覆電線と、
前記被覆電線の端部に取り付けられた端子部とを備える端子付き電線。 - 前記導体における前記端子部が取り付けられていない未圧縮箇所の断面積に対する前記端子部が取り付けられた圧縮箇所の断面積の比を残存面積割合とし、前記残存面積割合が0.76超である請求項6に記載の端子付き電線。
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