JP2001030008A

JP2001030008A - 銅または銅合金−鉄複合線の製造方法

Info

Publication number: JP2001030008A
Application number: JP11205617A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Shizuku; 雫　　孝久
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】芯線が鋼線であって外側が銅または銅合金であ
る放電加工用または半導体切断用のワイヤーにおいて、
芯線の強度が高く、外側の銅または銅合金層の厚みが厚
いワイヤーを安価にかつ長尺物を連続して製造する方法
を提供する。【請求項１】線径が０．３〜０．０３ｍｍで芯線が銅
線で、外周が銅または銅合金で、断面積において銅また
は銅合金が占める断面積の全体の断面積に占める割合が
５０〜８０％で、全体の抗張力が１５０〜２５０ｋｇｆ
／ｍｍ２である銅または銅合金ー鉄複合線であって、芯
線の鋼材の炭素成分が０．０６〜０．４Ｃ重量％である
ことを特徴とする銅または銅合金ー鉄複合線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワイヤー放電加工の
ワイヤー電極や半導体切断などの用途として使用される
銅または銅合金ー鉄複合線の製造方法に関するものであ
り、詳しくは芯が鋼線で外周が銅または銅合金である複
合線の製造方法に係るものである。

【０００２】

【従来技術】銅または銅合金ー鉄複合線は放電加工用電
極線、半導体切断などの用途に用いられ、放電加工用電
極線については被加工物の表面を火花放電が急速に繰り
返し打つことにより金属が解け、あるいは一部が蒸発す
ることにより除去される電気熱加工法であり、火花放電
は電極と被加工物を誘電性液体中に対向させて行われ
る。具体的には供給リールから繰り出されるワイヤーが
糸鋸のような被加工物をカットしていく加工法である。

【０００３】このような放電加工用電極には以下のよう
な特性が求められる。１）加工速度すなわち導電性に優
れること。２）放電特性に優れること、一般に亜鉛を含
んだ材質、具体的にはブラス等の材質で構成されるこ
と。３）加工精度に優れること、すなわち加工時、放電
により芯材が振動するのを抑えるために、線材に張力を
付加することができ、高い抗張力を付加することができ
るように、高い抗張力を有していること。４）精密な加
工をするために細線径であること。

【０００４】さて、従来より放電加工用ワイヤーとして
は、黄銅線、特殊合金線、モリブデン線、タングステン
線が用いられてきた。このうち黄銅線は放電特性に優れ
るが抗張力を高くすることができないという欠点があ
る。また、特殊合金線は放電特性には優れるが、高価な
材料を用いる問題点がある。そして、高引っ張り強度、
高導電率の両特性を具備した放電加工用ワイヤーとし
て、鋼線に外周を銅またはブラスにしたものとしては以
下のものがある。

【０００５】先ず、特開平０６ー２３８５２３号公報に
は、芯を鋼線材に外周を銅にしたワイヤー放電加工用ワ
イヤーが開示されている。ここでのワイヤーの製造方法
は銅管に鋼線を挿入して伸線及び熱処理を繰り返して製
造される。しかしながら、上述のワイヤ−の製造方法は
鋼線を銅管に挿入して複合材とするため、連続して長尺
物として作成することができないという問題がある。ま
た、伸線と熱処理を繰り返して所定の線径にするが、通
常の熱処理では鋼材が軟化してしまうために、伸線加工
による鋼材の強力は最終伸線での加工によるものであ
り、高い強力を得るには限界がある。

【０００６】また特開平０９ー１５５６４３号公報に芯
を鋼線材に、外側をブラスにしたワイヤー放電加工用鋼
線が提案されている。この線材の製造方法は鋼線にブラ
スメッキをした後、伸線加工をして行うものである。し
かしながら、このメッキをして伸線をする方法では抗張
力を高くできるが放電特性を高くすることができないと
いう問題がある。すなわち、一般にメッキにより厚い被
膜を形成させるには長い処理時間を要すると共に、メッ
キの品質を保ちながら厚メッキをするためには浴等の管
理をしなければならず、処理に費用が掛かるという問題
がある。さらに前述の銅メッキをしてその上に亜鉛メッ
キを施し、その後熱拡散をしてブラスにする場合には、
各メッキの被膜が厚いと拡散が実質的にできないため被
膜の厚みには限界がある。

【０００７】一般に硬度の大きく異なる金属を同時に伸
線することは困難で、柔らかい金属の脱落及び伸線時の
断線を引き起こしてしまう。あるいはブラスメッキを伸
線できないために外側のブラス層を厚くすることができ
ないこと、及び高い減面率をかけることができないため
加工によって芯材である鋼線の加工による強度を向上さ
せることができないという問題がある。

【０００８】次に半導体等切断用の線材用途は、糸鋸状
に線材を往復運動させ切断する加工であり、主には硬鋼
線が使用されている。かかる半導体切断用加工に要求さ
れる特性としては、半導体切断時の切り代の問題があ
る。半導体等切断時の切り代の大きさは簡易的には、
「ワイヤー線径＋加工時のワイヤー振動による振れ
幅」、で説明される。ワイヤー線径を細くすればそれだ
け切り代は少なくはなるが、一方でワイヤーの破損破断
荷重は減少し断線が増えるという問題がある。また、切
断時の振動による振幅を抑えるために張力を高めれば振
幅を減少させることができ、切断時の切り代を減少させ
ることができる。しかし、張力を高めすぎると加工中の
断線が頻発することになる。

【０００９】以上の理由により、半導体切断用加工に用
いられるワイヤー自体の高強力化が求められている。ま
た、切断物とワイヤーの相性の点において硬鋼線ワイヤ
ーを使用した場合、ワイヤー側の硬度が相対的に高すぎ
て切断物の粗さが大きくなるという問題も発生してい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、芯線が鋼線であって外側が銅または銅合
金である放電加工用ワイヤーまたは半導体切断用のワイ
ヤーにおいて、芯線の強度が高く、外側の銅または銅合
金層の厚みが厚いワイヤーを安価にかつ長尺物を連続し
て製造する方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の銅または
銅合金−鉄複合線は、線径が０．３〜０．０３ｍｍで芯
線が銅線で、外周が銅または銅合金で、断面積において
銅または銅合金が占める断面積の全体の断面積に占める
割合が５０〜８０％で、全体の抗張力が１５０〜２５０
ｋｇｆ／ｍｍ２である複合線であって、芯線の鋼材の炭
素成分が０．０６〜０．４Ｃ重量％、好ましくは０．１
〜０．３Ｃ重量％である。

【００１２】本発明の第２の銅または銅合金−鉄複合線
の製造方法は、線径が０．３〜０．０３ｍｍで、断面積
において銅または銅合金が占める断面積の全体の断面積
に占める割合が５０〜８０％で、抗張力が１５０〜２５
０ｋｇｆ／ｍｍ２である製造方法であって、炭素成分が
０．０６〜０．４Ｃ重量％、好ましくは０．１〜０．３
Ｃ重量％の３〜５．５ｍｍ径の炭素鋼線を中心に配置し
てその周囲を被覆するように銅板または銅合金板で８〜
５ｍｍの径で連続造管し、続いてローラーダイスの装置
を用いて圧延加工を施して（鋼線径＋２×板の厚み）以
下の直径になるまで縮径して複合材とし、上記複合材を
伸線と熱処理を繰り返してなることを特徴とする。

【００１３】本発明の第３の銅または銅合金−鉄複合線
の製造方法は、複合材での最終製品に至る加工の総減面
率９８％以上で、複合材の伸線は、連続して、伸線する
とき個々のダイスでの伸線減面率が平均で１８〜２２％
になるようにパススケジュールを設定し、またダイスの
アプローチ角度（２ａ）は７〜１２°に設定し、伸線の
中間に入れる熱処理は、その前の熱処理から伸線で伸線
加工総減面率が９７％、好ましくは９５％になる前に行
い、熱処理条件は熱処理前の芯鋼線の抗張力に対し、熱
処理後の芯線の抗張力がその６０〜１１０％の範囲にな
るように、また熱処理前の銅または銅合金の抗張力に対
し、熱処理後の抗張力がその３５〜５０％の範囲になる
ようにして前記第１の発明の銅または銅合金ー鉄複合線
の製造方法にかかるものである。

【００１４】本発明の銅または銅合金−鉄複合線の製造
方法の要旨は次の通りである。すなわち、炭素成分が
０．０６〜０．４Ｃ重量％の炭素鋼線を中心に配置し、
その周囲を被覆するように銅板または銅合金板で造管
し、続いてローラーダイスを用いて圧延加工を施して
（鋼線径＋２×造管用板の厚み）以下の直径になるまで
縮径してクラッド材とするものである。ここでローラー
ダイスとは半円形の溝を有するローラーの一対を組み合
わせて略円形の孔を形成し、その孔を引き抜いて通過さ
せて線材を伸線する方法である。穴あきダイスと異なり
ダイス表面と線材の表面との間に摩擦が生じないので引
き抜き力は縮径加工によるものだけであるという特徴が
ある。

【００１５】次いで上記クラッド材を伸線と熱処理を繰
り返して複合線を製造する。伸線での総減面率すなわち
造管後の縮径加工から最終製品の総減面率は９８％以上
である。ここでクラッド材の伸線条件は、ここのダイス
での伸線の減面率は平均で１８〜２２％になるようにパ
ススケジュールを設定し、またダイスのアプローチ角度
（２ａ）は７〜１２°に設定して行うものである。

【００１６】伸線の中間に入れる熱処理は、その前の熱
処理からの伸線で伸線加工総減面率が９７％、好ましく
は９５％になる前に行う。また熱処理条件は熱処理前の
芯鋼線の抗張力に対し、熱処理後の芯線の抗張力がその
６０〜１１０％の範囲なるように、また熱処理前の銅ま
たは銅合金に抗張力に対し、熱処理後の抗張力がその３
５〜５０％の範囲になるように行うものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明が製造しようとする銅ま
たは銅合金−鉄複合線にあって、銅または銅合金が占め
る断面積の全体の断面積に占める割合が５０〜８０％で
抗張力が５０〜８０％で、全体の抗張力が１５０〜２５
０ｋｇｆ／ｍｍ２にしたのは、加工速度（導電性）及び
引っ張り強度が優れたものにするためである。

【００１８】鋼線の伸線加工による抗張力の上限は４０
０〜５００ｋｇｆ／ｍｍ２であり、全体の抗張力を目的
の値にするためには銅または銅合金の断面積の割合は５
０〜８０％にするものである。また前記の複合線の線径
を０．０３〜０．３ｍｍにすることで加工精度を高める
ことができることとなった。ここで鋼線の組成は０．０
６〜０．４Ｃ重量％とすることで鋼線の脆化を抑えつつ
も抗張力を高めることができることとなった。また、低
炭素鋼材を用いることで伸線後の複合線の鋼芯と表層金
属の密着製が良くなる効果もある。この点、芯材の高炭
素鋼の場合は伸線ワイヤーを曲げると芯材と表層金属層
の剥離が生じるが、低炭素鋼を使用した場合、かかる剥
離が発生しなくなるという特徴もある。

【００１９】さて、この発明のワイヤー製造方法では、
鋼線に銅板または銅合金で造管して被覆した後、ローラ
ーダイスによる圧延加工をしてクラッド材を作成したの
は、造管してその後に引き抜き加工をした場合、銅また
は銅合金の被膜が座屈を起こし、加工時に断線を起こす
と共に被膜が削り取られ正常なクラッド材を得ることが
できないためである。このことは造管したままでは芯材
である鋼線と被膜の結合すなわち密着性が悪いためであ
る。

【００２０】この発明の方法でローラーダイスによる伸
線を施してクラッド材としたのは、圧延加工により芯材
である鋼と造管材の間の隙間をなくして、また鋼と造管
材を圧着して界面の密着性を高めてクラッド材の一体物
にするためである。造管加工は造管する径が大きいほ
ど、造管時の溶接不良が無く穴あきのない正常な造管を
することができるが、造管径を大きくするには芯材の径
が太いこと、また、必然的に最終線径までの減面率が大
きくなるので高減面加工でも脆化せずに伸線に耐える材
料である必要がある。

【００２１】最終線径において所望の抗張力を得ようと
すると芯材に高炭素鋼線を用いた場合、造管径に対して
芯材径が相対的に細くなり、クラッド材を作成するにあ
たって造管材側に座屈が生じて適正なクラッド材を得る
のが困難である問題があるため、芯材径を太くして、縮
径加工時の座屈を発生させなくしたものである。また、
芯材径を太くしたことで最終線径までの減面率が大きく
なり脆化断線し易くなる。そのため、芯材の材質を０．
０６〜０．４Ｃ重量％とすることで伸線限界を上げるこ
とで脆化の危険を回避したものである。

【００２２】次に、この発明のクラッド材の伸線方法は
ここのダイスの減面率を高くし、またアプローチ角を小
さくすることで、伸線の加工深度を大きくすることがで
き、表層が銅で芯材が鋼のような硬度の差の大きい構成
においても、表層部と内部を均一に加工することができ
る。

【００２３】また、伸線途中の熱処理を上記のようにし
たのは伸線によるワイヤーの加工脆化は銅または銅合金
が鋼線より早く脆化し、また熱処理による軟化は銅また
は銅合金の方が低い温度で起こるため、伸線による鋼線
の加工硬度によるワイヤー強力と銅または銅合金が連続
して伸線できる程度まで軟化するように熱処理条件が定
められている。

【００２４】

【実施例】本発明に基づく銅または銅合金ー鉄複合線の
製造方法について、クラッド材の製造における条件を変
え図１のようにクラッド材を作成した。図１で示す発明
例Ｃ〜Ｇのように、造管後にローラーダイスを用い縮径
加工を行うクラッド材を正常な品質で得ることができ
る。比較例としてのＡ、Ｂ、Ｊのように、造管径／芯材
径の比が大きくなる条件であると、カセットローラーダ
イスの縮径加工時に造管材の座屈が発生して正常なクラ
ッド材の品質を得ることができない。また、比較例Ｋ〜
Ｎのように造管径自体が細い場合については、造管溶接
時に溶接不良を起こし、長尺で安定して品質を保ちにく
いという困難さが発生する。図１中の記号（○）は、長
手で安定して正常なクラッドワイヤーが作製できたもの
であり、探傷機での試験が可能である。記号（△）は一
部は正常なクラッドワイヤーであるが、細径造管のた
め、所々造管溶接不良が発生し、探傷機での試験ができ
ない。更に記号（×）は座屈によって正常なクラッドワ
イヤーが作製できず、かしめ中に断線の発生が起こる。

【００２５】図１で示した発明例Ｄと比較例Ｈ、Ｋ、Ｍ
のクラッドワイヤーをその後の伸線に供した。図２に示
したのがその後の熱処理の状況と伸線結果である。使用
するワイヤーに対し、ダイシリーズＡ、Ｂ、Ｃによって
銅または銅合金ー鉄ワイヤーを得た。図２中の記号
（○）は、最終線径まで断線することなく伸線すること
ができたことを示す。比較例１は一次熱処理がないもの
であり、最終伸線中間で脆化断線した。比較例２は最終
伸線ダイシリーズが異なるものであり、シリーズ２１で
断線した。比較例３は最終伸線ダイアプローチ角度が異
なるものであり、シリーズ２１で断線した。比較例４は
芯材が７０Ｃ材のもので、シリーズ２０で脆化断線し
た。比較例５は造管径が異なるもので、シリーズ２０で
溶接不良断線した。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は各種クラッド材の造管時の各因子を示す
表である。

【図２】図２は発明例Ｄと比較例Ｈ、Ｋ、Ｍのクラッド
ワイヤーをその後の伸線に供した際の熱処理の状況と伸
線結果を示す表である。

【図３】図３はダイシリーズ１０の伸線パススケジュー
ルの表を示す。

【図４】図４はダイシリーズ２０の伸線パススケジュー
ルの表を示す。

【図５】図５はダイシリーズ２１の伸線パススケジュー
ルの表を示す。

【図６】図６はダイシリーズ３０の伸線パススケジュー
ルの表を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線径が０．３〜０．０３ｍｍで芯線が銅
線で、外周が銅または銅合金で、断面積において銅また
は銅合金が占める断面積の全体の断面積に占める割合が
５０〜８０％で、全体の抗張力が１５０〜２５０ｋｇｆ
／ｍｍ２である銅または銅合金ー鉄複合線であって、芯
線の鋼材の炭素成分が０．０６〜０．４Ｃ重量％である
ことを特徴とする銅または銅合金ー鉄複合線。
【請求項２】芯線の鋼材の炭素成分が０．１〜０．３
Ｃ重量％である請求項１記載の銅または銅合金ー鉄複合
線。
【請求項３】線径が０．３〜０．０３ｍｍで、断面積
において銅または銅合金が占める断面積の全体の断面積
に占める割合が５０〜８０％で、抗張力が１５０〜２５
０ｋｇｆ／ｍｍ２である銅または銅合金ー鉄複合線の製
造方法であって、炭素成分が０．０６〜０．４Ｃ重量％
の３〜５．５ｍｍ径の炭素鋼線を中心に配置してその周
囲を被覆するように銅板または銅合金板で８〜５ｍｍの
径で連続造管し、続いてローラーダイスの装置を用いて
圧延加工を施して（鋼線径＋２×板の厚み）以下の直径
になるまで縮径して複合材とし、上記複合材を伸線と熱
処理を繰り返してなることを特徴とする銅または銅合金
−鉄複合線の製造方法。
【請求項４】炭素成分が０．１〜０．３Ｃ重量％であ
る請求項３記載の銅または銅合金ー鉄複合線の製造方
法。
【請求項５】複合材での最終製品に至る加工の総減面
率９８％以上で、複合材の伸線は、連続して、伸線する
とき個々のダイスでの伸線減面率が平均で１８〜２２％
になるようにパススケジュールを設定し、またダイスの
アプローチ角度（２ａ）は７〜１２°に設定し、伸線の
中間に入れる熱処理は、その前の熱処理から伸線で伸線
加工総減面率が９７％になる前に行い、熱処理条件は熱
処理前の芯鋼線の抗張力に対し、熱処理後の芯線の抗張
力がその６０〜１１０％の範囲になるように、また熱処
理前の銅または銅合金の抗張力に対し、熱処理後の抗張
力がその３５〜５０％の範囲になるように請求項１記載
の銅または銅合金ー鉄複合線の製造方法。
【請求項６】伸線の中間に入れる熱処理は、その前の
熱処理から伸線で伸線加工総減面率が９５％になる前に
行う請求項５記載の銅または銅合金ー鉄複合線の製造方
法。