CN101599312B - 电磁线用铜线、电磁线及电磁线用铜线的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁线用铜线,在电磁线用铜线上被覆树脂并烘焙来制作电磁线时,能够抑制树脂的浮泡等缺陷。在从铜及铜合金熔融体进行连续地向上牵引而制造的电磁线用铜线(1)中,在该电磁线用铜线(1)的表层(2)上形成的柱状晶体组织(3)的平均晶体粒径为200~300μm。
Description
技术领域
本发明涉及适用于高效率马达的电磁线等的线材用铜及电磁线和电磁线用铜线的制造方法。
背景技术
适用于电磁线等的线材用铜是通过压延加工铜铸块而制造的铜粗引线等,在加工成规定尺寸的毛坯线(圆线、矩形线等)后,进行树脂被覆来作为电磁线等。
近年,有电磁线的连接溶接时难以产生气体的气孔空隙的无氧铜的要求,对电磁线的毛坯线,使用连接溶接时不产生气体气孔的无氧铜线。
无氧铜的制造方法,有在芯棒(无氧铜)的外周连续凝固无氧熔融铜的浸渍成形法,或者在溶融铜液面上设置的铸型内使溶融铜凝固,并向上方连续牵引的上引连续铸造法(up-casting,上引法)等。
然而,作为无氧铜线的制造方法之一的浸渍成形法的制造工序复杂,而上引连续铸造法可能是廉价的铜线制造方法。
进而,作为本申请发明的在先技术文献情报,如下所述:
特许文件1:特开2005-313208号公报;
特许文件2:特开平11-010220号公报。
发明内容
在上述无氧铜线的表面存在裂纹等微小缺陷。这些微小缺陷在加工电磁线导体(圆线、矩形线等)时仍然存在,成为树脂被覆后的烘焙工序中产生树脂被覆层的浮泡等缺陷的原因。
特别的,对于矩形线,矩形成形加工时,在与压延方向轴相垂直的方向上残存的微小的缺陷因为受到牵引张力,存在容易扩大的问题。但是,在矩形线的边缘处,因为树脂无法以均一厚度被覆,所以存在容易产生浮泡等问题。
对于该点,已知已提出以下解决方案。
一种电磁线用铜线及其制造方法(参照特许文件1),无氧铜线的微小缺陷是由于含于铜铸块的粗大砂眼而产生的,电磁线用铜线是按以下方法,使产生树脂被覆后树脂被覆层的浮泡等原因的铜铸块砂眼无害化,即:使含于铜铸块的粗大砂眼的内径在3.0mm以下,并且铜铸块在连续压延前,该铜铸块在800~900℃的温度下以压下率为3~20%的轻压下实施压延。
但是,通常,上述连续铸造压延方式或连续铸造方法制造的电磁线用铜线(粗引线),在后工序中,为了除去压延中产生的裂纹缺陷和不规则压入的氧化膜,会组合入剥皮工序(特许文件2)
对于该点,无氧铜线与韧铜相比较,剥皮等切削性显著降低。进行剥皮时,还可能诱发新的叠层(lap)等缺陷。因此,在剥皮工序中,尽管可以进行少量切削、多次切削,但这样生产性显著变差。
如上所述,如果只抑制最初在无氧铜线表面上存在的裂纹等缺陷,在其后的剥皮工序中,无法抑制树脂被覆后烘焙工序中树脂被覆层中的浮泡等缺陷。除非解决制造工序中产生的任何微小缺陷的问题(特别是后工序中由于剥皮等的切削不良而产生的叠层等缺陷),否则抑制浮泡是很困难的。
近年来,作为树脂的材料,特别使用聚酰胺酰亚胺树脂,在烘焙时,反应过程中,由于产生二氧化碳,有容易产生浮泡等缺陷的问题。
在剥皮的工序中,无氧铜线的剥皮性根据上述各制造方法(连续铸造压延法、浸渍成形法、上引铸造法)的不同而大不相同。因此,当特定的剥皮条件用于不同制造方法的无氧铜线时,存在很难达到稳定品质的问题。特别是,由上引铸造法制造的无氧铜,与其它制造方法相比,更难于得到稳定的品质。
上述现有技术可以通过将线材用铜线的表面上最初存在的微小缺陷无害化,来降低导体表面的缺陷(其是产生树脂被覆后烘焙工序中树脂被覆层中的浮泡等缺陷的原因),,但试图减少在剥皮等切削时新产生的缺陷是困难的。
本发明的目的是提供抑制树脂被覆后烘焙工序中树脂被覆层中的浮泡等缺陷,且剥皮性良好的电磁线用铜线及电磁线和电线用铜线的制造方法。
作为达到本发明上述目的的创造性方案,技术方案1的发明是电磁线用铜线,其通过从铜及铜合金熔融体进行连续地向上牵引而制造的铸造材料中,在该铸造材料的表层上形成的柱状晶体组织的平均晶体粒径为200~300μm。
技术方案2的发明为,根据技术方案1所述的电磁线用铜线,其为所述铸造材料的氧含量是10ppm(0.001质量%)以下的无氧铜线。
技术方案3的发明为,根据技术方案1或2所述的电磁线用铜线,所述铸造材料进一步加工为矩形。
技术方案4的发明为,在根据技术方案1至3任一项所述的电磁线用铜线上被覆有树脂的电磁线。
技术方案5的发明,根据技术方案4所述的电磁线,所述树脂是高粘着性的聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的三层结构。
技术方案6的发明,根据技术方案4所述的电磁线,所述树脂是高粘着性的聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的二层结构。
技术方案7的发明是电磁线用铜线的制造方法,在从铜及铜合金熔融体进行连续地向上牵引而形成铸造材料的制造工序中,从1100~1200℃的铜熔融体以4~5m/min的速度将铸造材料向上方连续牵引。
技术方案8的发明,根据技术方案7所述的电磁线用铜线的制造方法,在对所述铸造材料进行剥皮工序后进行退火。
根据本发明,在电磁线用铜线上被覆有树脂、烘焙来制作电磁线时,能够抑制树脂的浮泡等缺陷。
附图说明
图1为示出本发明的优选实施方式的电磁线用铜线表层的长度方向的纵截面的组织示意图;
图2(a)是本发明的优选实施方式的圆线的电磁线的横截面图,图2(b)是矩形线的电磁线的横截面图;
图3是用于制造图1所示电磁线用铜线的无氧铜线制造装置的概略图。
符号说明:
1电磁线用铜线,2表层,3柱状晶组织,d晶体粒径。
具体实施方式
以下,结合附图说明本发明优选的实施方式。
首先,本发明人等对通过上引铸造法制造线材用铜(无氧铜)的剥皮性进行了研究,认为剥皮性的不同是源于线材用铜的晶粒尺寸。通过上引铸造法铸造的晶体组织,由于是从线材表面向线材内部延伸的柱状晶组织,因而成为细长的晶粒。
因此,如图1所示,关注线材长度方向上的线材表面的晶粒的长度d的平均值,即,晶体尺寸(平均晶体粒径)。
而且还发现,在对无氧铜线进行剥皮时,晶粒尺寸越细,则作为切削起点的晶界就大量存在,由于连续的剪断变得容易,所以剥皮等切削性良好,线材表面不会产生新的缺陷,并且能够除去粗引线上以前存在的裂纹等缺陷。因此,能够抑制树脂的浮泡等缺陷。
而且发现,当电磁线用铜线1的表层2上存在的柱状晶组织3的晶粒尺寸是200~300μm时,就得到良好的剥皮性。锐意研究的结果,得到通过控制从熔融体向上牵引铸造材料的速度,可以控制晶粒的尺寸。
以下说明上述电磁线用铜线1的制造方法。
用于制造电磁线用铜线1的无氧铜线制造装置30,是上引连续铸造法(上引铸造法)的铸造装置,如图3所示,包括为了熔解铜及铜合金铸块31得到熔融体32的熔解炉33、保持熔融体32的状态的保持炉35、在该保持炉35的熔融体液面上设置的由熔融体32铸造铸造材料的铸造装置36、将由该铸造装置36铸造的铸造材料进行冷却并凝固的冷却水回路37以及将凝固的铸造材料的无氧铜线38的连续地向上牵引向上引装置39,其中,由该熔解炉33熔解的铜及铜合金铸块31通过熔解槽34送入到保持炉35。
在熔解炉33及保持炉35中,为了制造氧含量是10ppm(0.001质量%)以下的无氧铜线,用炉内的防氧化材料40密封铜合金铸块31及熔融体32。
在保持炉35中,设置从炉内上部到熔融体液面下的延伸的隔板41。通过该隔板41将保持炉35区分为送入熔融体32的流入室42和设置有铸造装置36的铸造室43,铸造室43与流入室42通过隔板41下方来连接。
送入流入室42的熔融体32通过隔板41下方流入铸造室43。铸造室43通过上述防氧化材料来密闭。而且,保持炉35是电炉,通过控制使熔融体32的温度长期保持为固定温度。
图1所示的电磁线用铜线1,是在将铜及铜合金熔融体进行连续地向上牵引而形成的铸造材料的制造工序中,从1100~1200℃的铜熔融体以4~5m/min的速度连续地向上牵引铸造材料而制造的。并且在对电磁用铜线1实施剥皮工序后,退火、被覆树脂形成电磁线时,可以加工为圆形或矩形。
铜熔融体的温度在1100~1200℃,由于铜及铜合金在该温度范围内熔解。
此外,向上牵引铸造材料的速度为4~5m/min,通过控制铸造材料铸造时的初期冷却,从而控制在无氧铜线的表层上形成的柱状晶组织3的平均晶体粒径,当向上牵引的速度在所述范围内时,得到平均晶体粒径是200~300μm的电磁线用铜线1。
根据电磁线用铜线1的制造方法,在电磁线用铜线1上被覆树脂、烘焙电磁线时,能够抑制树脂的浮泡等缺陷。并且,电磁线用铜线1是用上引铸造法制造的,价格便宜。
其次,说明使用电磁线用铜线1的电磁线20、21。
图2(a)是采用圆线的电磁线用铜线的电磁线的截面图,图2(b)是采用矩形线的电磁线用铜线的电磁线的截面图。
如图2(a)、图2(b)所示,电磁线20、21包括图1的电磁线用铜线1、在其外周形成的由树脂构成的被覆层22和在该被覆层22外周形成的由树脂构成的被覆层23。
作为被覆层22,可以使用高粘着性聚酰亚胺,作为被覆层23,可以使用聚酰胺酰亚胺。
此外,被覆层还可以是高粘着性聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的3层结构。
对于电磁线20、21,由于使用剥皮性良好的电磁线用铜线1,能够减少树脂被覆层的浮泡等缺陷。
实施例1
通过上引连续铸造法(上引铸造法),从1150℃的熔融体以5.0m/min的速度连续地向上牵引铸造材料,所制造的线径为8mm的粗引线表面的晶粒尺寸是200μm的无氧铜线粗引线,对于该无氧铜线粗引线,进行加工度30%的拉丝加工后,在线材圆周方向上,进行从表面向深度方向剥0.15mm厚度的剥皮加工。剥皮采用剥皮模具,该模具的倾角是30°。而且,剥皮速度是200m/min。剥皮加工后,对拉丝到2.6mm的线材进行退火。其后,加工成矩形,接着进行退火,最后被覆树脂并烘焙制造出电磁线。树脂是高粘着性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的2层结构。
实施例2
通过上引连续铸造法(上引铸造法),从1150℃的熔融体以4.5m/min的速度连续地向上牵引铸造材料,所制造的线径为8mm的粗引线表面的晶粒尺寸是250μm的无氧铜线粗引线,对于该无氧铜线粗引线,进行加工度30%的拉丝加工后,在线材圆周方向上,进行从表面向深度方向剥0.15mm厚度的剥皮加工。剥皮采用剥皮模具,该模具的倾角是30°。而且,剥皮速度是200m/min。剥皮加工后,对拉丝到2.6mm的线材进行退火。其后,加工成矩形,接着进行退火,最后被覆树脂、烘焙制造出电磁线。树脂是高粘着性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的2层结构。
实施例3
通过上引连续铸造法(上引铸造法),从1150℃的熔融体以4.0m/min的速度连续地向上牵引铸造材料,所制造的线径为8mm的粗引线表面的晶粒尺寸是300μm的无氧铜线粗引线,对于该无氧铜线粗引线,进行加工度30%的拉丝加工后,在线材圆周方向上,进行从表面向深度方向剥0.15mm厚度的剥皮加工。剥皮采用剥皮模具,该模具的倾角是30°。而且,剥皮速度是200m/min。剥皮加工后,对拉丝到2.6mm的线材进行退火。其后,加工成矩形,接着进行退火,最后被覆树脂、烘焙制造出电磁线。树脂是高粘着性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的2层结构。
比较例1
通过上引连续铸造法(上引铸造法),从1150℃的熔融体以3.0m/min的速度连续地向上牵引铸造材料,所制造的线径为8mm的粗引线表面的晶体粒尺寸是400μm的无氧铜线粗引线,对于该无氧铜线粗引线,进行加工度30%的拉丝加工后,在线材圆周方向上,进行从表面向深度方向剥0.15mm厚度的剥皮加工。剥皮采用剥皮模具,该模具的倾角是30°。而且,剥皮速度是200m/min。剥皮加工后,对拉丝到2.6mm的线材进行退火。其后,加工成矩形,接着进行退火,最后被覆树脂、烘焙制造出电磁线。树脂是高粘着性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的2层结构。
比较例2
通过上引连续铸造法(上引铸造法),从1150℃的熔融体以2.5m/min的速度连续地向上牵引铸造材料,所制造的线径为8mm的粗引线表面的晶体粒尺寸是500μm的无氧铜线粗引线,对于该无氧铜线粗引线,进行加工度30%的拉丝加工后,在线材圆周方向上,进行从表面向深度方向剥0.15mm厚度的剥皮加工。剥皮采用剥皮模具,该模具的倾角是30°。而且,剥皮速度是200m/min。剥皮加工后,对拉丝到2.6mm的线材进行退火。其后,加工成矩形,接着进行退火,最后被覆树脂、烘焙制造出电磁线。树脂是高粘着性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的2层结构。
上述晶粒尺寸的控制是通过改变上引装置的速度(向上牵引速度)来进行的。而且,由于保持炉是电炉,所以通过控制使熔融体的温度固定。温度是通过插入保持炉的热电偶测量的。
表1示出实施例1、比较例1的制备电磁线时浮泡的发生率以及综合评价。综合评价是上述浮泡发生率小于0.30个/km为◎;0.30个/km以上为×。
表1
例 | 无氧铜线的晶粒尺寸(μm) | 制备电磁线时浮泡的发生率(个/km) | 综合评价 |
实施例1 | 200 | 0.25 | ◎ |
实施例2 | 250 | 0.25 | ◎ |
实施例3 | 300 | 0.30 | ◎ |
比较例1 | 400 | 20.0 | × |
比较例2 | 500 | 25.0 | × |
如表所示,实施例1~3中,对上引铸造法所制造的8mm(8WR)进行剥皮加工方面,剥皮性良好,线材表面不产生新的缺陷,而且除去了粗引线原本存在的裂纹等微小缺陷,达到制备电磁线时浮泡的发生率变小的良好结果。
比较例1、2中,对上引铸造法所制造的8WR进行剥皮加工时,由于线材表层的晶粒尺寸大、作为切削起点的晶界少,切削时的阻力变化增大,连续的剪断变形变得困难,剥皮性差。这样导致的结果是,在线材表面产生新的缺陷的同时还不能除去粗引线原本存在的裂纹等微小缺陷,制备电磁线时浮泡的发生率变大。
Claims (8)
1.电磁线用铜线,其特征在于,在从铜及铜合金熔融体进行连续地向上牵引而制造的铸造材料中,在该铸造材料的表层上所形成的柱状晶体组织的平均晶体粒径为200~300μm。
2.根据权利要求1所述的电磁线用铜线,其为所述铸造材料的氧含量为10ppm(0.001质量%)以下的无氧铜线。
3.根据权利要求1或2所述的电磁线用铜线,对所述铸造材料进一步进行加工成矩形。
4.在权利要求1至3任一项所述的电磁线用铜线上被覆有树脂的电磁线。
5.根据权利要求4所述的电磁线,所述树脂是高粘着性的聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的三层结构。
6.根据权利要求4所述的电磁线,所述树脂是高粘着性的聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺的二层结构。
7.权利要求1所述的电磁线用铜线的制造方法,在从铜及铜合金熔融体进行连续地向上牵引,形成铸造材料的制造工序中,从1100~1200℃的铜熔融体,以4~5m/min的速度连续向上牵引铸造材料。
8.根据权利要求7所述的电磁线用铜线的制造方法,在对所述铸造材料进行剥皮工序后进行退火。
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