超細(xì)導(dǎo)體材料、超細(xì)導(dǎo)體、超細(xì)導(dǎo)體的制造方法以及超細(xì)電線的制作方法
【專(zhuān)利摘要】[技術(shù)問(wèn)題]本發(fā)明提供了一種用于制造在降低制造成本的同時(shí)具有足夠?qū)щ娦浴⒏邚?qiáng)度和延展性的超細(xì)導(dǎo)體的方法，超細(xì)導(dǎo)體以及用于該超細(xì)導(dǎo)體的材料。[解決問(wèn)題的方案]為解決上述問(wèn)題，提供了一種用于超細(xì)導(dǎo)體的材料，其包含：由銅形成的基質(zhì)、包含在基質(zhì)中的鉻微粒和包含在基質(zhì)中的錫。錫在基質(zhì)中以固溶體的形式存在。
【專(zhuān)利說(shuō)明】超細(xì)導(dǎo)體材料、超細(xì)導(dǎo)體、超細(xì)導(dǎo)體的制造方法以及超細(xì)電線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有高強(qiáng)度的超細(xì)導(dǎo)體、用于制造該超細(xì)導(dǎo)體的方法、以及用于該超細(xì)導(dǎo)體的材料。
[0002]一般來(lái)說(shuō)，厚度為0.2mm以下的超細(xì)導(dǎo)體用于已經(jīng)特別需要小型化的電子設(shè)備、集成電路測(cè)試儀、醫(yī)療設(shè)備以及車(chē)輛線束。然而，在上述領(lǐng)域中，超細(xì)導(dǎo)體還需要滿足傳導(dǎo)率、強(qiáng)度以及延展性要求。
[0003]關(guān)于上述技術(shù)，JP 2001-295011 (A)公開(kāi)了一種超細(xì)導(dǎo)體，該超細(xì)導(dǎo)體拉伸強(qiáng)度為450MPa、延展性為4%以上且導(dǎo)電率大于50% IACS，通過(guò)向基質(zhì)材料銅添加銀、鈮、鐵或者鉻、并經(jīng)過(guò)鑄造、拉絲和熱處理，制造該超細(xì)導(dǎo)體。
[0004]然而，根據(jù)上述常規(guī)技術(shù)，由于實(shí)施熱處理的目的是為了改善或者增強(qiáng)延展性，所以后續(xù)的熱處理會(huì)降低經(jīng)由拉絲所獲得的強(qiáng)度。
[0005]關(guān)于這一點(diǎn)，圖3A和3B中示出了拉絲后的熱處理對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響。圖3A是示出熱處理的溫度對(duì)拉伸強(qiáng)度和延展性的影響的曲線圖。圖3B是示出熱處理的溫度對(duì)導(dǎo)電率性能的影響的曲線圖。
[0006]如圖3A和3B中所示，可以理解隨著熱處理的溫度升高，延展性和導(dǎo)電率性能增強(qiáng)，但拉伸強(qiáng)度性能降低。
[0007]此外，由于需要以相對(duì)高的濃度(例如，為了獲得足夠的強(qiáng)度，以10質(zhì)量％至15質(zhì)量％的量)添加每一種元素，所以上述常規(guī)技術(shù)成本耗費(fèi)高。
[0008][引用列表]
[0009][專(zhuān)利文獻(xiàn)]
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)I JP 2001-295011 A


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ][要解決的技術(shù)問(wèn)題]
[0012]為了克服以上的問(wèn)題或缺陷，提出了本發(fā)明。換言之，本發(fā)明提供一種用于制造在抑制制造成本的同時(shí)具有足夠?qū)щ娦浴⒏邚?qiáng)度和延展性的超細(xì)導(dǎo)體的方法，超細(xì)導(dǎo)體以及用于超細(xì)導(dǎo)體的材料。
[0013][解決問(wèn)題的方案]
[0014]為解決上述缺陷和問(wèn)題，提供了一種用于超細(xì)導(dǎo)體的材料，包含:基質(zhì)，該基質(zhì)由銅形成；鉻微粒，該鉻微粒包含在所述基質(zhì)中；以及錫，該錫包含在所述基質(zhì)中。所述錫在所述基質(zhì)中以固溶體的形式存在。
[0015]所述鉻優(yōu)選地以3at%至5at%的含量存在。假定所述鉻的含量為X at%并且所述錫的含量為Y at%，確定所述鉻的含量與所述錫的含量以滿足下述式I。在這方面，通過(guò)從100at%中減去X &丨％與￥ at%之和，確定所述銅的含量。也就是說(shuō)，添加所述銅作為平衡部分(剩余部分)。
[0016][式I]
[0017]0.15 彡 Y 彡 0.6-0.15 (X—3) (I)
[0018]在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種由如前所述材料形成的超細(xì)導(dǎo)體，該超細(xì)導(dǎo)體包括短纖維狀部分，該短纖維狀部分由鉻形成；以及基質(zhì)，該基質(zhì)具有產(chǎn)生在整個(gè)基質(zhì)上的局部變化。
[0019]在超細(xì)導(dǎo)體中，由所述鉻形成的短纖維狀部分的長(zhǎng)寬比優(yōu)選為0.05至0.8。
[0020]在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，提供了一種制造超細(xì)導(dǎo)體的方法，該方法包括使如前所述的材料延展，直到在整個(gè)基質(zhì)上產(chǎn)生局部變化的步驟。
[0021]在本發(fā)明的再一個(gè)方面中，提供了一種超細(xì)電線，該超細(xì)電線包括:導(dǎo)體部分，該超細(xì)導(dǎo)體部分由如前所述的超細(xì)導(dǎo)體絞合而獲得；絕緣被覆，該絕緣被覆布在上述導(dǎo)體上。
[0022]本發(fā)明的有益效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，用于超細(xì)導(dǎo)體的材料使得能夠以相對(duì)低的成本制造具有優(yōu)良的導(dǎo)電率、拉伸強(qiáng)度和延展性的超細(xì)導(dǎo)體。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，在保持優(yōu)良的導(dǎo)電率、拉伸強(qiáng)度和延展性的同時(shí)，能夠以相對(duì)低的成本制造超細(xì)導(dǎo)體。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于制造在相對(duì)低的成本下制造具有足夠的導(dǎo)電率、拉伸強(qiáng)度和延展性的超細(xì)導(dǎo)體的方法。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，超細(xì)導(dǎo)體能夠有益地用于作為適用于車(chē)輛線束的電線。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的超細(xì)導(dǎo)體在延展方向上截取的截面的電子背散射衍射(EBSD)圖。
[0028]圖1B用來(lái)說(shuō)明圖1A。
[0029]圖2是示出如實(shí)施例2的超細(xì)導(dǎo)體材料所示的等效變形(或者等效應(yīng)變)與延展性之間關(guān)系的曲線圖。
[0030]圖3A是示出施加到常規(guī)超細(xì)導(dǎo)體材料的加熱溫度對(duì)拉伸強(qiáng)度和延展性的影響的曲線圖。
[0031]圖3B是示出施加到常規(guī)超細(xì)導(dǎo)體材料的加熱溫度對(duì)導(dǎo)電率性能的影響的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]根據(jù)本發(fā)明的適用于超細(xì)導(dǎo)體的材料包含由銅構(gòu)成的基質(zhì)，以及包含在基質(zhì)中的鉻微粒。在基質(zhì)中，錫以固溶體的形式存在。更具體地說(shuō)，錫在銅中形成固溶體，但在鉻中不形成固溶體。
[0033]通過(guò)混合鉻、銅和錫，并隨后鑄造所獲得的混合物，能夠制造這樣的超細(xì)導(dǎo)體。
[0034]一般地，拉絲導(dǎo)致變形或應(yīng)變的累積，從而增強(qiáng)材料的強(qiáng)度。相反地，所累積的變形或應(yīng)變只允許在一定程度上的變形。因此，限制了延展性。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)向基質(zhì)中添加錫能夠強(qiáng)化基質(zhì)，錫是能夠與基質(zhì)形成固溶體的元素。在這方面，基質(zhì)是指除鉻微粒以外的部分，在進(jìn)行延展或者拉絲時(shí)鉻微粒形成短纖維狀部分。
[0036]在對(duì)這樣強(qiáng)化過(guò)的基質(zhì)進(jìn)行拉絲或者延展的情況下，在斷面收縮率增加到一定程度以上時(shí)，在基質(zhì)中發(fā)生微觀層面的局部變化(即，“微觀層面局部變化”)，從而最終在整個(gè)基質(zhì)組織上產(chǎn)生微觀層面的局部變化(即“微觀層面局部變化”)。
[0037]當(dāng)將拉伸應(yīng)力施加到其中基質(zhì)已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)這樣的微觀層面局部變化的導(dǎo)體時(shí)，該導(dǎo)體能夠根據(jù)該局部變化而獲得額外的延展。
[0038]根據(jù)本發(fā)明，在這里使用的術(shù)語(yǔ)“微觀層面局部變化”是指:在對(duì)基質(zhì)或材料進(jìn)行拉絲和延展處理時(shí)，伴隨基質(zhì)的晶體在拉伸方向上的局部旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的變形。根據(jù)電子背散射衍射(EBSD)圖，能夠用灰色以從淺灰到深灰的顏色梯度表示局部變化。另一方面，用黑色表示由鉻構(gòu)成的短纖維狀部分。
[0039]圖1A是超細(xì)導(dǎo)體在平行于延展方向上截取的截面的電子背散射衍射(EBSD)圖。在這方面，通過(guò)延展或者拉絲在后面描述的實(shí)施例3的超細(xì)導(dǎo)體材料來(lái)獲得超細(xì)導(dǎo)體，使得超細(xì)導(dǎo)體的斷面收縮率達(dá)到99.9%。
[0040]從圖1A的與圖1B中用虛線圈出的橢圓形部分相對(duì)應(yīng)的部分，能夠特別明顯地觀察到微觀層面局部變化。另外，從圖1A的與圖1B中用實(shí)線圈出的橢圓形部分相對(duì)應(yīng)的部分，能夠特別明顯地觀察到由鉻構(gòu)成的短纖維狀部分。
[0041]由于在基質(zhì)中這樣的局部變化，根據(jù)本發(fā)明的超細(xì)導(dǎo)體能夠獲得足夠的延展程度或延展量。
[0042]意外地，在用磷來(lái)替代錫的情況下，不產(chǎn)生上述微觀層面局部變化，磷是一種的已知能夠強(qiáng)化銅基質(zhì)、并在加工過(guò)程中增加強(qiáng)度或力度元素。結(jié)果，導(dǎo)體不能獲得足夠的延展。這是因?yàn)楸惶砑拥姐~-鉻體系中的磷并不在基質(zhì)(即，銅)中形成固溶體，而是在鉻中形成固溶體。
[0043]同樣地，根據(jù)本發(fā)明，需要能夠在銅系基質(zhì)中固溶而不在鉻中固溶的錫。
[0044]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選采用3at%?5at%的含量(量)的鉻，并假定鉻含量為X at%并且錫含量為Y at%的情況下滿足下式(I)。平衡部分(剩余部分)為銅。在優(yōu)良的導(dǎo)電率、拉伸強(qiáng)度和延展性方面，上述組成是所期望的。在這方面，優(yōu)良的導(dǎo)電率可以為45%IACS以上，其與車(chē)輛線束領(lǐng)域中厚度在0.2mm以下的超細(xì)導(dǎo)體所需的電阻值相對(duì)應(yīng)；優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度可以為900MPa以上，其與車(chē)輛線束領(lǐng)域中厚度在0.2mm以下的超細(xì)導(dǎo)體所需的強(qiáng)度值相對(duì)應(yīng)；優(yōu)良的延展性可以為4%以上，其與車(chē)輛線束領(lǐng)域中厚度在0.2mm以下的超細(xì)導(dǎo)體所需的延展性值相對(duì)應(yīng)。
[0045][式2]
[0046]0.15 彡 Y 彡 0.6-0.15 (X-3) (I)
[0047]在鉻含量小于3&〖％的情況下，在拉絲或延展加工后通過(guò)由鉻形成的短纖維狀部分帶來(lái)的基質(zhì)強(qiáng)化效果將會(huì)不足。相反地，在鉻含量大于5at%的情況下，由于在拉絲加工中出現(xiàn)斷裂，所以最終難以獲得超細(xì)導(dǎo)體。此外，在錫的含量小于上述范圍的情況下，由錫形成固溶體所帶來(lái)的基質(zhì)強(qiáng)化效果不足，從而不能產(chǎn)生足夠量的微觀層面局部變化。結(jié)果，導(dǎo)體在延展加工后不能達(dá)到足夠的延展程度或延展量。相反地，在錫的含量大于上述范圍的情況下，不能獲得優(yōu)良程度的導(dǎo)電率。
[0048]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)利用樣品超細(xì)導(dǎo)體在其長(zhǎng)度方向上截取的截面的電子背散射衍射(EBSD)圖，能夠測(cè)定長(zhǎng)寬比。通過(guò)以在與長(zhǎng)度方向垂直的方向上的長(zhǎng)度(即，寬度“D”)除以在長(zhǎng)度方向上的長(zhǎng)度(“L”)，可以定義觀察到的由鉻形成的短纖維狀部分的長(zhǎng)寬比，根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)寬比優(yōu)選地在0.05~0.8之間。如果滿足上述范圍，就能夠獲得創(chuàng)造性的超細(xì)導(dǎo)體的特征效果。
[0049]在錫含量小于式⑴所表示的范圍的情況下，難以達(dá)到足夠的拉伸強(qiáng)度程度。相反地，在錫含量大于式(I)所表示的范圍的情況下，難以滿足給定的導(dǎo)電率，并且在拉絲加工中容易出現(xiàn)斷裂。
[0050]通過(guò)鑄造獲得的根據(jù)本發(fā)明的超細(xì)導(dǎo)體材料(即，用于超細(xì)導(dǎo)體的材料)根據(jù)用于制造電線的一般方法進(jìn)行延展或者拉絲。在該情況下，對(duì)該超細(xì)導(dǎo)體材料進(jìn)行延展或者拉絲加工，直到在整個(gè)基質(zhì)上產(chǎn)生上述微觀層面局部變化。一般地，當(dāng)斷面收縮率達(dá)到99.3%以上時(shí)，在整個(gè)基質(zhì)上產(chǎn)生微觀層面局部變化。希望在斷面收縮率達(dá)到99.9%以上時(shí)，能夠獲得更致密(deliberate)的局部變化。
[0051]實(shí)施例
[0052]將根據(jù)超細(xì)導(dǎo)體的實(shí)施例對(duì)來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。按照表1提供原料。在這方面，從100 at%中減去鉻含量和錫含量的和，確定銅含量。對(duì)原料進(jìn)行鑄造，然后進(jìn)行拉絲加工，以獲得直徑為5mm的粗線。對(duì)這樣所獲得的粗線在800攝氏度下進(jìn)行熱處理I小時(shí)。對(duì)粗線進(jìn)一步進(jìn)行拉絲處理直到斷面收縮率達(dá)到99.9%。結(jié)果,獲得直徑為0.18mm的超細(xì)導(dǎo)體。作為參考，通過(guò)以拉絲前線直徑除以拉絲后線直徑的對(duì)數(shù)，能夠定義在圖2中示出的等效變形(或者等效應(yīng)變)。值得注意的是，在拉絲加工中發(fā)生斷裂的樣品被從觀察和評(píng)價(jià)中去除，該樣品被認(rèn)為難以由其制造超細(xì)導(dǎo)體。
[0053]表1
[0054]

【權(quán)利要求】
1.一種用于超細(xì)導(dǎo)體的材料，包含: 基質(zhì)，該基質(zhì)由銅形成； 鉻微粒，該鉻微粒包含在所述基質(zhì)中；以及 錫，該錫包含在所述基質(zhì)中，其中，所述錫在所述基質(zhì)中以固溶體的形式存在。
2.如權(quán)利要求1所述的材料，其中，所述鉻以3at%至5at%的含量存在；其中，假定所述鉻的含量為X at%并且所述錫的含量為Y at%，確定所述鉻的含量與所述錫的含量以滿足下述式I ;并且其中，通過(guò)從100at%中減去Xat%之和,確定所述銅的含量 [式I]
0.15 彡 Y 彡 0.6-0.15(X-3) (I)。
3.一種由如權(quán)利要求1或2所述的材料形成的超細(xì)導(dǎo)體，包含: 短纖維狀部分，該短纖維狀部分由鉻形成；以及 基質(zhì)，該基質(zhì)具有產(chǎn)生在整個(gè)該基質(zhì)上的局部變化。
4.如權(quán)利要求3所述的超細(xì)導(dǎo)體，其中，由所述鉻形成的所述短纖維狀部分的長(zhǎng)寬比為 0.05 至 0.8。
5.一種制造超細(xì)導(dǎo)體的方法，包括以下步驟: 使如權(quán)利要求1或2所述的材料延展，直到在整個(gè)所述基質(zhì)上產(chǎn)生局部變化。
6.—種超細(xì)電線,包括: 導(dǎo)體部分，該導(dǎo)體部分通過(guò)絞合權(quán)利要求3或4所述的超細(xì)導(dǎo)體而獲得； 絕緣被覆，該絕緣被覆布置在所述導(dǎo)體部分上。
【文檔編號(hào)】C22F1/08GK104137191SQ201280070843
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】渡邊剛 申請(qǐng)人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社