[发明专利]铜合金材料、铜合金导体及其制造方法、电缆和电车用供电线

说明书

技术领域

本发明涉及通过导电弓架对电车进行供电的电车路线用铜合金导体(电车用供电线)、或构成用于机器等中的电缆用铜合金导体的高导电性、高强度的铜合金材料和使用这些导体与材料的铜合金导体的制造方法。

背景技术

在电车线用铜合金导体(电车用供电线)、或用于机器等的电缆用铜合金导体中，使用着导电率高的硬铜线或具有耐磨耗性、耐热性的铜合金材料(铜合金线)。作为铜合金材料，已知将铜母材中含有0.25～0.35重量％的Sn的铜合金材料(参见特公昭59-43332号公报)，架线作为新干线、原有线路的电车用供电线。

近年来，电车在向更高速化发展。对应于该高速化，要求提高电车用供电线的架线张力，电车路线的架线张力存在从1.5t提高到2.0t或其以上的倾向。另外，就电车通过密度(通过每单位长度的线路的电车数)高的线路而言，要求电车用供电线的大电流容量化。

另外，机器用电缆，如果考虑使用环境，则要求耐弯曲性良好的导体，即要求导体的高强度化。另外，机器用电缆，为了满足轻量化、小型化的要求，要求导体的高导电性。

因此，作为满足这些要求的导体，要求高强度并且高导电性的铜合金导体。

作为高强度的铜合金导体，主要可举出固溶强化型合金与析出强化型合金两种。作为固溶强化型合金，可举出Cu-Ag合金(高含量银)、Cu-Sn合金、Cu-Sn-In合金、Cu-Mg合金、Cu-Sn-Mg合金等。作为析出型合金，可举出Cu-Zr合金、Cu-Cr合金、Cu-Cr-Zr合金等。

固溶强化型合金，含氧量都小于等于10重量ppm(0.001重量％)，强度与延伸特性优异，所以，可以由连续铸造轧制法，由铜合金熔融液直接制造构成电车用供电线的母材的铜合金粗拉丝。

作为使用固溶强化型合金的以往的电车用供电线的制造方法，例如有，在大于等于700℃的温度下，热轧含有0.4～0.7重量％Sn的铜合金的铸造材料制成轧制材料。再在小于等于500℃的温度下，精密轧制该轧制材料、加热制成粗拉丝、将对粗拉丝进行拉丝而制造电车用供电线的方法(参见特开平6-240426号公报)。

另外，作为其它的能够连续铸造轧制的铜合金，有Cu-O-Sn。该合金，在基体内部Sn以大于等于2～3μm的结晶析出物(SnO₂)存在，其强度与延伸特性，已知与含氧量小于等于10重量ppm的Cu-Sn合金相同。该合金也是固溶强化作用比析出强化作用与分散强化作用强的合金。

但是，固溶强化型合金，固溶强化元素含量越多，越能够提高强度。但与此相伴的是导电率急剧下降，所以不能增大电流容量，不适合作为电车线。例如，特开平6-240426号公报记载的制造方法，Sn的含量高达0.4～0.7重量％，所以导电率变低。因此，现有的Cu-Sn类合金，制造具有作为高张力架线必须的强度、并且具有良好的导电率的铜合金导体是困难的。

此处，为了得到高强度且高导电率的电车线，考虑与Sn一起，再添加别的元素。此时，精密轧制(最终轧制)的温度如果过低(例如500℃以下)，则存在着这样的问题：在轧制时，轧制材料的裂纹增多，所以粗拉丝的外观质量极急剧下降，随之，电车线的强度急剧下降。

另一方面，析出强化型合金，尽管硬度与拉伸强度非常高，但是，硬度高的部分，在连续铸造轧制时，轧制辊上加有过大的负荷，而不能由连续铸造轧制来制造。为此，只能以挤出等方法间隙式制造。此外，析出强化型合金，为了在中间工序中使析出强化物析出，必须要有热处理。所以，析出强化型合金，与能以连续铸造轧制制造的固溶强化型合金相比较，存在生产效率低、制造成本高的问题。

即，在采用生产效率高的连续铸造轧制法制造高强度并且高导电率的铜合金导体中，存在着制约和限制。

发明内容

考虑上述情况而提出的本发明的目的在于，提供高强度并且高导电率的铜合金材料、以及使用该铜合金材料的铜合金导体的制造方法，和由该方法得到的铜合金导体、以及使用该铜合金导体的电缆/电车用供电线。

(1)可以达到上述目的本发明的第一形态如下。

有关本发明的铜合金材料是，含有0.001～0.1重量％(10～1000ppm)氧的铜母材，含有0.1～0.4重量％的Sn、0.01～0.7重量％的与氧的亲和力大于Sn的至少1种附加元素，并且使Sn和附加元素合计比例处于0.3～0.8重量％。

此处，附加元素是选自Ca、Mg、Li、Al、Ti、Si、V、Mn、Zn、In或Ag中的至少1种元素或其化合物。