JP2011194439A

JP2011194439A - 銅被覆アルミニウム線の製造方法

Info

Publication number: JP2011194439A
Application number: JP2010063844A
Authority: JP
Inventors: Akio Kawakami; 明男川上; Masanori Daiho; 雅載大保; Shinji Katayama; 慎司片山; Tasuku Hatanaka; 翼畑中; Yasuyuki Toda; 泰行戸田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP5401670B2

Abstract

【課題】銅被覆アルミニウム線を製造する伸線加工工程において、カップアンドコーン型の断線を減少させ、伸線加工性を向上させることを目的とする。
【解決手段】純アルミニウム又はアルミニウム合金を主導体として用い、当該主導体の外周に銅を被覆した銅被覆アルミニウム線の製造において、伸線加工時に用いる複数のダイスの内、１番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満としたことを特徴とする銅被覆アルミニウム線の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、純アルミニウム又はアルミニウム合金を主導体として用い、当該主導体の外周に銅を被覆した銅被覆アルミニウム線の製造方法に関する。

従来、電子機器、ケーブルの導体及び編組線、各種モータ用コイル等の線材として、純アルミニウム又はアルミニウム合金を主導体として用い、当該主導体の外周に銅を被覆した銅被覆アルミニウム線が用いられている。

この銅被覆アルミニウム線の製造は、通常以下の２工程により製造されている。第一の工程は、純アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された芯材となるアルミニウム線に銅を被覆して、銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する工程であり、銅テープにアルミニウム線を縦添えし、銅テープをアルミニウム線上に管状に成形し、銅テープの突合せ部をＴＩＧ（タングステンイナートガス）方式で溶接し、更に、管状に成形、溶接された銅テープを、ロールにより縮径し、芯材のアルミニウム線と密着させる工程である。尚、この工程において、銅被覆アルミニウム線の複合線を巻き取る前に、銅テープとアルミニウム線間の空気を抜くために、ダイスが用いられるが、このダイスは、銅被覆アルミニウム線の複合線の伸線を行うダイスではない。又、この第一の工程は、上記のような造管方式の他、アルミニウム線に銅めっきを施すめっき方式も採用されている。

第二の工程は、上記第一の工程で得られた銅被覆アルミニウム線の複合線を、伸線機を用いて伸線加工し、所定の径まで細線化する工程である（例えば、特許文献１参照。）。この工程では、所定の減面率を有するダイスが用いられて、銅被覆アルミニウム線の複合線は徐々に細線化されるが、このダイスの貫割は２０％を標準とすることが特許文献１に記載されている。

特開２００７−１５２３９８号公報

しかし、上記の第二の工程、即ち伸線加工工程においては、アルミニウム線への銅テープの密着性不良に起因する、銅層剥離による断線が慢性的な問題であったが、その他にもいわゆるカップアンドコーン型の断線が発生するという問題があった。従って、銅被覆アルミニウム線の重要な要求品質の一つに、銅テープの造管（成形溶接加工）後の伸線加工性がある。

そこで、本発明は、銅被覆アルミニウム線を製造する伸線加工工程において、カップアンドコーン型の断線を減少させ、伸線加工性及び伸線製出量を向上させることを目的とする。

上記の課題を解決するための手段としての本発明は、純アルミニウム又はアルミニウム合金を主導体として用い、当該主導体の外周に銅を被覆した銅被覆アルミニウム線の製造において、伸線加工時に用いる複数のダイスの内、１番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満としたことを特徴とする銅被覆アルミニウム線の製造方法である。

又、上記銅被覆アルミニウム線の製造方法において、伸線加工時に用いる複数のダイスの内、２番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満としたことを特徴とする請求項１に記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法である。

以上のような本発明によれば、銅被覆アルミニウム線を製造する伸線加工工程において、カップアンドコーン型の断線を減少させ、伸線加工性を向上させることが可能となった。

以下本発明の実施の形態を説明する。本発明は、銅被覆アルミニウム線の製造方法であって、純アルミニウム又はアルミニウム合金を主導体として芯材に用い、当該主導体の外周に被覆材として銅を被覆した銅被覆アルミニウム線の製造において、銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する工程の後、銅被覆アルミニウム線の複合線を伸線機を用いて伸線加工し、所定の径まで細線化する伸線加工時において、用いる複数のダイスの内、１番目のダイス、或いは更に２番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とする方法である。尚、造管工程、即ち銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する工程において用いる、巻き取り前に銅テープと芯材のアルミニウム線間の空気を抜くためのダイスはここでいう伸線加工時に用いるダイスではない。１番目のダイスとはあくまで伸線加工時に用いる複数のダイスの内の１番目のダイスを意味するものである。

銅被覆アルミニウム線の主導体としては、純アルミニウム（電気用アルミニウム）、アルミニウム合金を用いることが出来、アルミニウム合金としては、特に限定されないが、高張力系のもの、例えば５質量％マグネシウム、残部アルミニウムのＪＩＳ５０５６アルミ合金、２．５質量％マグネシウム、残部アルミニウムのＪＩＳ５０５２アルミ合金が使用できる他、例えば０．５質量％マグネシウム、０．５質量％シリコン、残部アルミニウムのイ号アルミ合金等が使用できる。

銅被覆アルミニウム線の銅被覆層は特に限定されないが、銅とアルミニウムの断面積における銅の面積割合である、銅被覆占積率を１〜２０％とすることが好ましい。１％未満であると、銅被覆層が破れ易く、断線、接続不良の原因となるからであり、２０％を超えると、伸線時に芯材のアルミニウム線が断線し易くなる場合があるからである。

銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する工程は、純アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された芯材のアルミニウム線に銅を被覆して、銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する工程であり、公知の装置を用いて、公知の方法を採用でき、アルミニウム線としては、連続鋳造圧延された荒引線や当該荒引線を伸線加工して形成した線材を用いることが出来る。この工程の具体例として、アルミニウム線を芯材供給装置から繰り出し、ストレーナーで伸直化し、表面洗浄装置で洗浄し、研磨装置でステンレス製或いは合成樹脂製等のブラシで研磨する。又、銅テープは銅テープ供給装置から繰り出され、研磨装置で研磨する。銅テープの一例として、酸素量１０ｐｐｍの無酸素銅デープで、厚さ０．４ｍｍ、幅４２ｍｍのもの等が使用できるが、これに限定されるものではない。

そして、造管方式を用い、研磨されたアルミニウム線及び銅テープを成形装置に導入し、成形装置で銅テープにアルミニウム線を縦添えし、アルミニウム線を覆うように、銅テープをアルミニウム線上にロールフォーミングにより連続的に管状に成形し、銅テープの突合せ部をＴＩＧ（タングステンイナートガス）方式で連続的に溶接し、更に、管状に成形、溶接された銅テープを、ロールにより縮径し、芯材のアルミニウム線と密着させ、巻取り機に巻取る。尚、この銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する工程は、上記のような造管方式に限定されることなく、アルミニウム線に銅めっきを施すめっき方式等を採用することが出来る。

伸線加工工程は、上記工程で得られた、芯材のアルミニウム線に銅テープが密着した銅被覆アルミニウム線の複合線を、公知の伸線機を用いて伸線加工し、所定の径まで細線化して銅被覆アルミニウム線を製造する工程であり、複数のダイスを用いて、徐々に細線化する。ここで、銅被覆アルミニウム線の複合線の線径は特に限定されない。又、この伸線加工工程において、銅被覆アルミニウム線の複合線を引っ張る線速は通常の範囲であればよく、例えば出口線速で上流側では１００ｍ〜５００ｍ／分程度、下流側で５００ｍ〜２０００ｍ／分程度でよい。

銅被覆アルミニウム線を細線化する伸線加工工程において、使用するダイスの数は限定されないが、伸線加工時に用いる複数のダイスの内、１番目、又は１番目及び２番目のダイスの個々のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とする。

カップアンドコーン型の断線の発生原因として、アルミニウム線に内在する内在空隙（引け巣）が原因の一つであり、ダイスの減面率が小さいと、銅被覆アルミニウム線の複合線の伸線加工時の圧縮加工が、銅被覆アルミニウム線内部にまで伝わらずに、芯材としてのアルミニウム線の鋳造圧延段階で発生したアルミニウム線に内在する内在空隙（引け巣）を減少させることが出来ずに、伸線加工時にカップアンドコーン型の断線が発生するが、上記のように１番目、又は１番目及び２番目のダイスの個々の減面率を２６．９％以上３０％未満とすることで、内在空隙（引け巣）を減少させることができ、カップアンドコーン型の断線を防止することが出来る。

このように、１番目、又は１番目及び２番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とした理由は、伸線加工の上流側、即ち伸線加工の初期のダイス、具体的には１番目、又は１番目及び２番目のダイスの減面率を断線しない範囲で大きくすることにより、カップアンドコーン型の断線を防止する効果が高くなるからである。又、１番目のダイスの減面率が２６．９％未満であると、更に細線化する伸線加工工程において、断線が多発し、伸線製出量が低下し、本発明の効果を充分に得ることが出来ないからである。又、ダイスの減面率を３０％以上とすると、引抜力が過大となって断線してしまうからである。

尚、１番目及び２番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とした場合、２番目のダイスの減面率は、１番目のダイスの減面率以下であることが好ましい。

又、３番目以降のダイスの減面率及び１番目のみのダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とした場合の２番目のダイスの減面率は、断線しない３０％未満であれば特に限定されず、１０〜２０％未満程度の従来使用されている減面率のダイスを用いることが出来るが、伸線製出量を増加させ、本発明の効果をより向上させるため、３番目のダイスから８番目のダイスの個々のダイスの減面率を２０％以上２５％未満とすることが好ましく、更には、１番目のダイスから８番目のダイスに限定せず、１番目のダイスから９番目のダイス或いは１番目のダイスから１０番目のダイスの個々のダイスの減面率を２０％以上２５％未満とすることがより好ましい。尚、１１番目以降のダイスの減面率は、断線しない範囲であれば、伸線製出量に全く影響を及ぼすことはない。

尚、２番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とした場合、３番目のダイスの減面率は、２番目のダイスの減面率以下であることが好ましい。

下記表１に示すような銅被覆アルミニウム線の主導体の材質、線径、銅被覆占積率の銅被覆アルミニウム線の複合線を上述のような工程により形成した後、冷間加工で下記の表１に示すダイス間減面率により伸線加工を行ない、線径２．５３ｍｍの銅被覆アルミニウム線を形成し、更に、線径１．６ｍｍ、線径０．９ｍｍまで無断線で伸線した後、更に、線径０．１３５ｍｍまで伸線する過程での伸線製出量を求めた。１１番目以降のダイスの減面率は最終線径を０．１３５ｍｍとするために、適宜１０〜２５％未満のものを使用した。ここで、伸線製出量とは、断線１回当りに伸線可能であった重量を意味し、数値が大きいほうが、断線がなく、伸線加工性がよいことを示す。

実施例１〜３３では、１番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とした。更に、実施例６〜１０、１３、１４、１７、１８、２０、２２〜２４、２７〜２９、３２、３３では、２番目のダイスの減面率も２６．９％以上３０％未満とした。比較例として、比較例２、４、６及び８では、１番目のダイスの減面率を２６．９％未満、具体的には２６．０％とし、比較例１、３、５及び７では、１番目のダイスの減面率を３０％以上、具体的には３０％とした。

表１から明らかなように、１番目のダイスの減面率又は１番目及び２番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満とした実施例では、銅被覆アルミニウム線の主導体の材質毎に、１番目のダイスの減面率を２６．９％未満とした比較例に比べ、伸線製出量が向上した。１番目のダイスの減面率を３０％とした比較例では、何れも１番目のダイスでの伸線時にアルミニウム線が破断してしまった。

本発明の銅被覆アルミニウム線の製造方法により、銅被覆アルミニウム線の製造効率を向上させることが出来、又、本発明の銅被覆アルミニウム線の製造方法により製造した銅被覆アルミニウム線は、電子機器、ケーブルの導体及び編組線、各種モータ用コイル等の線材として好適に用いることが出来る。

Claims

純アルミニウム又はアルミニウム合金を主導体として用い、当該主導体の外周に銅を被覆した銅被覆アルミニウム線の製造において、伸線加工時に用いる複数のダイスの内、１番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満としたことを特徴とする銅被覆アルミニウム線の製造方法。
伸線加工時に用いる複数のダイスの内、２番目のダイスの減面率を２６．９％以上３０％未満としたことを特徴とする請求項１に記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法。