JP2000288623A

JP2000288623A - 銅製品の製造方法、装置及びそれによって製造された銅製品

Info

Publication number: JP2000288623A
Application number: JP11095580A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Ohata; 要介大畑; Tsukasa Yamada; 宰山田; Hiroaki Iwayama; 博明岩山; Toshimizu Tomizuka; 稔瑞富塚
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】装置や押し出し成形品のコスト高を招くこと
なく、押し出し成形品の品質低下を防止することを可能
とした銅製品の押し出し成形装置を提供する。【解決手段】周面に溝２が形成されて回転駆動される
ホイール１と、このホイール１に取り付けられて溝２の
所定長さにわたる部分を覆って成形すべき金属素材３の
導入路４を形成すると共に連続的に導入される銅素材３
を押し出し成形して取り出すダイチャンバ６を有するシ
ューブロック５とを備え、ダイチャンバ６の底面部に突
起部１１を設けた。突起部１１は、銅の表面に発生した
銅酸化物を連続的に削り出す機能を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅線素材から連続
的にパイプ、平角線、セグメンタル導体素線又は銅複合
線を押し出し成形する押し出し成形方法、装置及びそれ
によって製造された銅製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、銅線や銅合金線から連続的に
パイプ、銅平角線、セグメンタル導体用銅素線等の銅製
品や銅被覆鋼線等の銅複合線を押し出し成形する押し出
し成形装置（コンフォーム・マシン）が知られている。
図３は、従来の押し出し成形装置の構成を示している。
この装置は、周面に溝２が形成されて回転駆動されるホ
イール１と、このホイール１に取り付けられて溝２の所
定長さにわたる部分を覆って成形すべき銅素材３の導入
路４を形成するシューブロック５とから構成されてい
る。シューブロック５は、導入される銅素材３を押し出
し成形して取り出すダイチャンバ６を有する。

【０００３】この押し出し成形装置を用いて、例えば銅
平角線を押し出し形成する場合、銅素材３として、表面
の酸化膜や油分等の汚れが完全に除去された銅素材３が
供給され、ガイドローラ１０により案内されて回転駆動
されるホイール１と、固定されたシューブロック５とに
より形成される導入路４にこの銅素材３が連続的に引き
込まれる。導入路４の銅素材３は連続的に引き込まれ、
導入路４の終端部に取り付けられたアバットメント８に
より方向を切り替えて、高温に加熱されたダイチャンバ
６に供給される。このとき熱及び高圧力により、銅素材
３は可塑流動的となる。ダイチャンバ６内で一定圧力に
まで高められた銅素材３は、押し出し成形用のダイス７
を通って平角線９として成形されて押し出される。

【０００４】このように従来の押し出し成形装置では、
ホイール１を回転駆動することにより連続的に銅素材３
を押し出し成形することができる。この連続成形の間、
導入路４に導入されている銅素材は、大気に曝された状
態でシューブロック５とダイチャンバ６の熱を受けるた
め、その表面に銅酸化物１２が形成される。この銅酸化
物１２の一部は、押し出し成形時にフラッシュ１３と呼
ばれるスクラップとして回収可能であるが、他の一部は
連続してダイチャンバ６の内部まで持ち込まれる。

【０００５】従来、このようにしてダイチャンバ６に持
ち込まれる銅酸化物１２の押し出し成形品に与える影響
はあまり考えられなかったが、最近、銅酸化物１２の押
し出し成形品の組織に持ち込まれる汚れ分や異物、ガス
成分等が、押し出し成形品の表面に膨れ等の異状を引き
起こすことが品質上問題となっている。また、押し出し
成形直後は問題がないとしても、押し出し成形の後工程
として焼鈍等の熱処理を行った場合や、実際に使用され
る環境を模擬した加熱試験等を行った場合に、表面に膨
れが生じたり、組織中に大きな空隙が生じることがあ
る。

【０００６】この問題を解決するため、次の様な方法が
既に提案されている。押し出し時に高温となる導入路４やダイチャンバ６，
アバットメント８の部分に還元性ガスを吹き付けて、酸
化を抑制する方法（ＧＢ−Ｂ−２２４１６６０参照）。装置全体をフードで囲い、その中を、不活性ガス等を
満たして非酸化性雰囲気とすることにより、酸化を抑制
する方法（ＷＯ９５／１７２７０参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】の方法は、押し出し
速度が速く、酸化物生成やその酸化物の巻き込みが急速
に行われる条件下では、還元反応が間に合わないという
欠点がある。また還元ガスに曝されるされるダイチャン
バやアバットメントの表面が急速に劣化し、押し出し工
具類の寿命が短くなり、その結果押し出し成形品がコス
ト高になるという欠点もある。の方法は、フードで装
置全体を覆うために、作業性が非常に悪くなる他、装置
がコスト高になるという欠点がある。

【０００８】この発明は、装置や押し出し成形品のコス
ト高を招くことなく、押し出し成形品の品質低下を防止
することを可能とした銅製品の製造方法、製造装置及び
それによって製造された銅製品を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る銅製品の
製造装置は、周面に溝が形成されて回転駆動されるホイ
ールと、このホイールに取り付けられて前記溝の所定長
にわたる部分を覆って成形すべき銅又は銅合金からなる
金属材の導入路を形成すると共に、連続的に導入される
前記金属材を押し出し成形して取り出すダイチャンバを
有するシューブロックとを有し、前記ダイチャンバは、
前記金属材の表面に発生した銅酸化物を連続的に削り出
す機能を持つ突起部を備えたものであることを特徴とす
る。

【００１０】また、この発明に係る銅製品の製造方法
は、そのような銅製品の製造装置を用いて、ダイチャン
バの突起部により銅の表面に発生した銅酸化物を連続的
に削り出すことを特徴とする。

【００１１】更にこの発明に係る銅製品は、そのような
銅製品の製造装置を用いて押し出し成形され、ダイチャ
ンバの突起部により表面に発生した銅酸化物が連続的に
削り出されたものであることを特徴とする。

【００１２】この発明によると、導入路に導入されてい
る銅素材の表面部で発生した銅酸化物は、ダイチャンバ
に取り付けた突起部によりフラッシュとして連続的に削
り出され、これにより銅酸化物がダイチャンバの内部に
持ち込まれるのが防止される。このため、押し出し速度
が速い場合でも、還元ガスを用いる場合のように還元反
応が間に合わないといった事態が生じることがなく、簡
単且つ確実に銅酸化物を除去することができ、高品質の
押し出し成形品を安定して製造することができる。ま
た、還元ガスを用いた場合のような押し出し工具等の劣
化もない。また、フードで装置全体を覆う方式と異な
り、作業性の低下や装置のコスト高を招くこともない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例によ
る連続押し出し成形装置の構成を示す。図３と対応する
部分には図３と同一符号を付して詳細な説明は省く。図
に示すようにこの実施例では、ホイール１の溝２の、銅
素材３が導入路４に引き込まれるときに発生する銅酸化
物１２を連続的に削り出すためにダイチャンバ６の底面
部に突起部１１を取り付けている。このダイチャンバ底
面部を図２に示す。突起部１１の形状及び大きさは、連
続して供給される銅素材３の太さ、ホイール１の溝２の
幅、ダイチャンバ６とホイール１とのギャップ、アバッ
トメント８の高さ、幅、ダイチャンバ６の銅進入孔１４
の大きさ等に合わせて、銅酸化物１２が適切に削り出さ
れるように設定されている。

【００１４】以下、図示の装置を用い、銅素材３として
１２mmφの無酸素銅線（JIS C 1020）を用いて、平角銅
線を試作した結果の評価データを具体的に比較例と共に
説明する。無酸素銅線は、ディップフォーミング法によ
り製造したもので、その表面を溶剤により脱脂洗浄し、
更に酸洗いを行って表面の汚れを除去した状態で装置に
供給した。ダイス７を取り替えることにより、５mm×５
mm（実施例１），２mm×５mm（実施例２），９mm×９mm
（実施例３）の３サイズの平角銅線を試作した。突起部
１１は、実施例の場合、インコネル７１８（54Ni-18Cr-
3Mo-18.5Fe-0.9Ti-0.5Al-5.1(Nb+Ta)）合金をダイチャ
ンバ６の底面部に肉盛り溶接することにより、図２のよ
うに成形した。

【００１５】試作した各平角銅線について、その組織観
察を行うと共に、加熱試験及び振動疲労試験を行って評
価した。併せて、突起部１１のないダイチャンバを用い
て試作した３サイズの比較例１〜３（それぞれ実施例１
〜３と同サイズ）の平角線についても同様の評価を行っ
た。

【００１６】組織観察では、平角線横断面について、銅
酸化物の巻き込みの有無、空隙等の組織的異状の有無に
ついて調査した。加熱試験は、窒素ガス雰囲気中で１８
０℃，４００℃，６００℃の各保持温度に１時間保持
し、冷却後の外観観察を行った。この加熱試験では、仮
に平角線内部に、銅酸化物に伴うガス成分の巻き込みが
あった場合に、加熱後に膨張して表面に膨れが見られる
ことがある。平角線等では、押し出し成形後の後工程と
して伸線加工や焼鈍等の熱処理工程が入ることがあり、
また実際に使用される環境下で高い熱履歴を受けること
も考えられることから、この加熱試験において外観上、
膨れ等の異状を発生しないことが、品質の良否判定に用
いられることが多い。振動疲労試験では、平面曲げ疲労
試験機を用いて、疲労破壊が最も大きな歪を受ける表面
から正常に起こっているか、それとも内在する欠陥部
（巻き込み銅酸化物，空隙等）から生じているかを、破
面の走査型電子顕微鏡観察により検証した。評価結果
を、下記表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１に示すように、実施例１〜３はいずれ
も、押し出し後の組織に異物や銅酸化物の巻き込みは見
られず、加熱試験においても膨れ等の異状は認められな
かった。平面曲げ疲労試験においても、疲労破壊は表面
部を起点としており、組織の健全性が裏付けられてい
る。これに対して、比較例１〜３では、押し出し後の組
織にガス成分を巻き込んだ結果と見られる空隙や、銅酸
化物の巻き込みが見られ、加熱試験において膨れ等の異
状が認められた。また、平面曲げ疲労試験では、疲労破
壊は内部に存在した銅酸化物内の空隙を起点としてお
り、実施例１〜３よりも少ない歪みの繰り返し回数で破
壊に至った。以上の結果より突起部が銅酸化物のダイチ
ャンバ内への巻き込み防止に効果が有ることが分かっ
た。

【００１９】次に、突起部に求められる性能について検
討を行った。これは突起部が押し出し中、常に高温の状
態で銅と接触するため、その耐摩耗性、耐熱性が安定し
た製造、品質上重要であることからである。調査では、
様々な組成の耐熱性合金、超硬合金について基礎データ
として６００℃での高温ビッカース硬さを荷重５kgfで
調べると共に、実際に突起部をこれら合金で形成したの
ち、５mm×５mmの平角線を試作して、突起部の摩耗状況
について調べた。なお、６００℃における高温硬さを調
べたのは、押し出し時の突起部の温度が６００℃近くに
なるためである。評価では、それぞれの合金で作った突
起部について銅押し出し後の形状の変化、銅による摩耗
の程度を観察すると共に、押し出された銅平角線につい
て、横断面の組織観察並びに加熱試験を実施し、上述し
た実施例と同様に比較した。評価結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２に示すように、実施例４〜８の合金Ａ
〜Ｄは、いずれも６００℃における高温硬さが３００Hv
以上あり、押し出し後の形状の変化、摩耗は殆どなかっ
た。このため、押し出しは安定しており、押し出し後の
組織に異物や銅酸化物の巻き込みは見られず、加熱試験
においても、膨れ等の異状は認められなかった。これに
対し、比較例４〜８の合金Ｅ〜Ｈでは、６００℃におけ
る高温硬さが３００Hv未満であり、押し出し中に銅によ
って形状が変化したり、摩耗してしまったために、押し
出しが不安定であった。また、押し出された平角線で
は、その組織中にガス成分を巻き込んだ結果とみられる
空隙や、銅酸化物の巻き込みが見られ、加熱試験におい
て膨れ等の異状が認められた。以上の結果より、突起部
の性能として６００℃における高温硬さが３００Hvであ
り、押し出し時に摩耗、変形しないことが必要であるこ
とが判明した。

【００２２】なお、上記実施例では、銅平角線を押し出
し成形したが、ダイスを選択することにより、パイプや
セグメンタル導体素線等の銅製品を押し出し成形するこ
とも可能である。また、銅被覆線等の銅複合材を押し出
し成形する場合にも、この発明は有効である。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、銅
の表面に付着し、ダイチャンバの内部に持ち込まれる銅
酸化物を、ダイチャンバに取り付けた突起によって連続
的に削り出すことができるので、簡単且つ確実に銅酸化
物を除去することができ、高品質の押し出し成形品を作
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る押し出し成形装置
を示す。

【図２】同成形装置のダイチャンバ底面部を示す。

【図３】従来の押し出し成形装置を示す。

【符号の説明】

１…ホイール、２…溝、３…銅素材、４…導入路、５…
シューブロック、６…ダイチャンバ、７…ダイス、８…
アバットメント、９…平角線、１１…突起部、１２…銅
酸化物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩山博明東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者富塚稔瑞東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内Ｆターム(参考） 4E028 PA02 PA09 4E029 AA07 HC01 HC04 MA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周面に溝が形成されて回転駆動されるホ
イールと、このホイールに取り付けられて前記溝の所定長にわたる
部分を覆って成形すべき銅又は銅合金からなる金属材の
導入路を形成すると共に、連続的に導入される前記金属
材を押し出し成形して取り出すダイチャンバを有するシ
ューブロックとを有し、前記ダイチャンバは、前記金属材の表面に発生した銅酸
化物を連続的に削り出す機能を持つ突起部を備えたもの
であることを特徴とする銅製品の製造装置。
【請求項２】前記ダイチャンバの突起部は、６００℃
における高温硬さが３００Ｈｖ以上であることを特徴と
する請求項１記載の銅製品の製造装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の銅製品の製造装置
を用いて、前記ダイチャンバの突起部により銅の表面に
発生した銅酸化物を連続的に削り出すことを特徴とする
銅製品の製造方法。
【請求項４】請求項１又は２記載の銅製品の製造装置
を用いて押し出し成形され、前記ダイチャンバの突起部
により表面に発生した銅酸化物が連続的に削り出された
銅製品。