JP5203817B2 - 銅被覆アルミニウム複合線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム線（以下、Ａｌ線）からなる芯材に銅被覆（以下、Ｃｕ被覆）が設けられた銅被覆アルミニウム複合線（以下、Ｃｕ被覆Ａｌ複合線）の製造方法に関する。

Ｃｕ被覆Ａｌ複合線は、Ａｌ線にＣｕ被覆が施されたものであるため、軽くて成形性に優れ、またはんだ付性が良い。さらに、高周波領域においては、表皮効果により電流が銅被覆層を流れるので実効抵抗は銅導体と同じになるために、高周波同軸ケーブル用の導体としても使用されている。その他にも、ハードディスクドライブのピックアップコイルやヘッドホン用の巻線等に使用される。このＣｕ被覆Ａｌ複合線は、通常ワイヤブラッシングなどによって表面を清浄にした銅テープを所定の幅にスリットし、同様に表面を清浄したＡｌ線を包み込むように丸く成形し、その突合せ部分を連続的にＴＩＧ溶接等によって接合した後、ロール加工等によって縮径して銅テープをＡｌ線上に密着させ、ついで伸線機等により伸線加工を施すことによって目的とする径に縮径することによって製造されている。このようにして製造されたＣｕ被覆Ａｌ複合線において、Ｃｕ被覆とＡｌ線とが確実に接合されていないとＣｕ被覆の剥離の問題やＡｌ線がＣｕ被覆から露出する等の問題がある。このような状態が生じるのは、伸線加工段階でＣｕ被覆に過大な応力が掛かるためである。そして、アルミニウムが露出すると異種金属接触腐食によりアルミニウムが急速に腐食して断線する等の問題が生じるため、Ｃｕ被覆とＡｌ線を強固に接合する必要がある。
このような問題点を解決しようとする提案が特許文献１に見られる。すなわち、造管方式により得られる複合線を所定径まで伸線加工する際に銅層とＡｌ線との密着性を大幅に高めて、接合を促進できるようにするため、素材として使用するＡｌ線の表面粗さ（Ｒａ）が５〜５０μｍであり、かつ銅テープのＡｌ線に接する面の表面粗さ（Ｒａ）が１０μｍ以下の素材を用いることによって、密着性を向上させることができるとしている。確かに、このようなＣｕ被覆Ａｌ複合線は従来のものに比較すると性能が向上しているが、伸線加工を行うとＡｌ線がＣｕ被覆から露出することがあり、Ｃｕ被覆Ａｌ複合線としては今だ十分とは言えず更なる性能向上が求められている。
特開２００７−１５２３９８号公報

よって、本発明が解決しようとする課題は、前述したＣｕ被覆Ａｌ複合線におけるＣｕ被覆とＡｌ線をより強固に密着させてボイド（Ａｌ線とＣｕ被覆の間の微小な空隙）の発生を防止することによって、その後の伸線加工においてもＣｕ被覆とＡｌ線が剥離したり、Ａｌ線部分がＣｕ被覆から露出することがないＣｕ被覆Ａｌ複合線の製造方法を提供することにある。そのために、Ａｌ線上に被覆するＣｕテープの表面粗さを、Ａｌ線の表面粗さに等しいか、それ以下となるようにすることにある。

前記解決しようとする課題は、請求項１に記載するように、表面粗さが１．０〜４．０μｍのＡｌ線上に、前記Ａｌ線と接する面の表面粗さが０．０５〜１．０μｍのＣｕテープを縦添えしながら前記Ｃｕテープの突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を施してＡｌ線とＣｕテープを接合した後、ついで、目的とする線径まで伸線加工を行うＣｕ被覆Ａｌ複合線の製造方法とすることによって、解決される。

以上の本発明のように、表面粗さが１．０〜４．０μｍのＡｌ線上に、前記Ａｌ線と接する面の表面粗さが０．０５μｍ〜１．０μｍのＣｕテープのようにＡｌ線の表面粗さと等しいか或いはそれ以下の表面粗さを有するＣｕテープを用い、このＣｕテープを縦添えしながら前記Ｃｕテープの突合せ部を連続的に溶接し、ついで縮径加工を施すことによって、Ａｌ線とＣｕテープをボイド等の発生がない強固な接合とすることができ、その後に伸線加工を行うことにより過度の応力が掛かっても、Ｃｕ被覆からＡｌ線部分が露出したり、Ｃｕ被覆が剥離したりすることがなくなる。例えば、前記伸線加工として減面率が３０％のような過度の応力が掛かる伸線加工を行っても、Ｃｕ被覆からＡｌ線部分が露出することがなくなる。

以下に本発明を詳細に説明する。本願発明は、表面粗さが１．０〜４．０μｍのＡｌ線上に、前記Ａｌ線と接する面の表面粗さが０．０５〜１．０μｍのＣｕテープを縦添えしながら前記Ｃｕテープの突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を施してＡｌ線とＣｕテープを接合した後、ついで、目的とする線径まで伸線加工を行うＣｕ被覆Ａｌ複合線の製造方法である。このようなＣｕ被覆Ａｌ複合線の製造方法とするのは、表面を清浄にした銅テープを所定の幅にスリットし、同様に表面を清浄したＡｌ線を包み込むように丸く成形し、その突合せ部分を連続的にＴＩＧ溶接等によって接合した後、ロール加工等によって縮径して銅テープをＡｌ線上に密着させる場合に、Ａｌ線上に被覆するＣｕテープの表面粗さを、Ａｌ線の表面粗さに等しいか、それ以下となるようにすることによって、Ａｌ線表面の酸化物皮膜が破壊し易い状態とすることができ、常にＡｌ線表面に清浄なＡｌ面ができるようになるためである。このことによって、縮径加工においてボイドの発生を防止して、Ａｌ線とＣｕ被覆がより強固に接合できることを見つけたことによる。
すなわち、Ａｌ線の表面をブラッシング等によって表面粗さが１．０〜４．０μｍとなるように清浄化する。また、前記Ａｌ線と接する面の表面粗さを０．０５〜１．０μｍにブラッシング等によって清浄化したＣｕテープを使用する。このような表面粗さは、種々の実験結果によって決定されたものであるが、Ａｌ線の表面粗さが１．０〜４．０μｍで、Ａｌ線と接する面の表面粗さを０．０５〜１．０μｍとしたＣｕテープを用いないと、特に過度の応力が掛かるような伸線加工を行った場合に、Ｃｕ被覆からＡｌ線部分が露出することが見られたためである。

そして、前記Ａｌ線上に前記Ｃｕテープを、縦添えしながらその突合せ部分をＴＩＧ溶接によって接続し、続いてロール加工等の縮径加工によってＡｌ線上にＣｕテープを金属接合して被覆することによって、伸線加工用のＣｕ被覆Ａｌ複合線とされる。このようにして得られたＣｕ被覆Ａｌ複合線は、目的とする線径（通常１ｍｍ〜５０μｍの極細線）に伸線機等により伸線加工を行うことによって、目的とするＣｕ被覆Ａｌ複合線とすることができる。本願発明のように十分な金属接合がされた場合には、伸線機等による伸線加工においてＣｕ被覆に過度の応力が加わることを少なくできるので、伸線加工を行ってもＡｌ線部分が露出するようなことがないＣｕ被覆Ａｌ複合線得ることができる。そして、このようにして得られたＣｕ被覆Ａｌ複合線は、種々の用途に使用できる。例えば、高周波同軸ケーブル用の導体、ハードディスクドライブのピックアップコイルやヘッドホン用の巻線等に有用である。

表１に記載した実施例および比較例によって、本発明の効果を示す。
Ａｌ荒引線（Φ１０ｍｍ）並びにＣｕテープ（厚さ０．４ｍｍ）を用意し、ブラッシングによりその表面を、表１に示したそれぞれの表面粗さに表面処理を行った。ついで、前記Ａｌ線上に前記Ｃｕテープの表面処理した側を被せた後、ロール加工による縮径処理を行って、伸線加工用の線径がΦ１０．０ｍｍで長さが５００ｍのＣｕ被覆Ａｌ複合線とした。ついで、このＣｕ被覆Ａｌ複合線を伸線機によって伸線加工して、線径Φ１．０ｍｍのＣｕ被覆Ａｌ複合線とし、試料とした。この試料について、過流探傷試験を行いＡｌの露出個数を観測して評価した。結果を表１に記載した。

表１の実施例１〜９から明らかなように、Ｃｕ被覆Ａｌ複合線を作製するに当たり、表面粗さが１．０〜４．０μｍのＡｌ線と前記Ａｌ線と接する面の表面粗さが０．０５〜１．０μｍのＣｕテープのように、Ａｌ線の表面粗さをその上に被覆するＣｕ被覆の表面粗さよりも大きくすることによって、縮径加工においてボイド等の発生を防止してＡｌ線とＣｕ被覆がより強固に接合できることが判る。
すなわち、実施例１〜３に記載するように、Ａｌ線の表面粗さが４．０μｍの場合にＣｕテープの表面粗さが１．０〜０．０５μｍであれば、Ａｌ線部分の露出個数は４〜２個と少なく最も良好であった。また、実施例４〜６のように、Ａｌ線の表面粗さが２．０μｍの場合にＣｕテープの表面粗さが１．０〜０．０５μｍの範囲でも、Ａｌ線部分の露出個数は５〜６個と少なく良好であった。さらに、実施例７〜９のように、Ａｌ線の表面粗さが１．０μｍで、Ｃｕテープの表面粗さが１．０〜０．０５μｍであっても、Ａｌ線部分の露出個数は７〜９個と少なく良好であった。

これに対して、比較例１〜１０に示したような表面粗さのＡｌ線並びにＣｕテープを用いたＣｕ被覆Ａｌ複合線は、Ａｌ線部分の露出個数が多く見られ問題がある。
すなわち、比較例１および２のように、Ａｌ線の表面粗さが４．７μｍや４．９μｍのように４．０μｍを大きく超えた場合には、Ｃｕテープの表面粗さが１．０μｍおよび０．０５μｍであっても、Ａｌ線部分の露出個数は８７個および９６個と多く発生した。また、比較例３および４のように、Ａｌ線の表面粗さが０．３１μｍおよび０．２８μｍのように１．０μｍを大きく下回ると、Ｃｕテープの表面粗さが１．０μｍおよび０．０５μｍであっても、Ａｌ線部分の露出個数は１２４個および１１０個と多くなっていた。特に、比較例３のように、Ａｌ線の表面粗さがＣｕテープの表面粗さより小さい場合には、Ａｌ線部分の露出個数は１２４個と多く見られた。比較例７も同様であって、Ａｌ線の表面粗さが１．０μｍであっても、Ｃｕテープの表面粗さ１．３μｍとＡｌ線の表面粗さより大きい場合には、Ａｌ線部分の露出個数は１４２個と多く発生していた。さらに、比較例５のように、Ａｌ線の表面粗さが４．０μｍであっても、Ｃｕテープの表面粗さが１．５μｍと大きくなると、Ａｌ線部分の露出個数は８５個と多く見られた。また、比較例６のように、Ａｌ線の表面粗さが４．０μｍであっても、Ｃｕテープの表面粗さが０．０３μｍと小さくなると、やはりＡｌ線部分の露出個数は９２個と多く見られた。さらに、比較例８のように、Ａｌ線の表面粗さが１．０μｍであっても、Ｃｕテープの表面粗さが０．０２μｍと小さいと、Ａｌ線部分の露出個数は１０９個と多く発生していた。また、比較例９のように、Ａｌ線の表面粗さが０．８μｍと１．０μｍ以下で、Ｃｕテープの表面粗さが０．０３μｍと０．０５μｍより小さい場合には、やはりＡｌ線部分の露出個数は２８７個と多く見られた。さらに、比較例１０のように、Ａｌ線の表面粗さが０．８μｍと１．０μｍ以下で、Ｃｕテープの表面粗さが１．３μｍと１．０μｍより大きくなると共に、Ａｌ線の表面粗さがＣｕテープの表面粗さより小さい場合には、Ａｌ線部分の露出個数は１７３個と多く発生していた。

本発明のＣｕ被覆Ａｌ複合線は、前述したようにＡｌ線とＣｕ被覆の間にボイドや剥離が殆どないので、希望する線径に伸線加工を施してもＡｌ線部がＣｕ被覆から露出することがないので、例えば、高周波同軸ケーブル用の導体、ハードディスクドライブのピックアップコイルやヘッドホン用の巻線等として有用なＣｕ被覆Ａｌ複合線である。

Claims (1)

1. 表面粗さが１．０〜４．０μｍのアルミニウム線上に、前記アルミニウム線と接する面の表面粗さが０．０５〜１．０μｍの銅テープを、縦添えしながら前記銅テープの突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を施してアルミニウム線と銅テープを接合した後、ついで、目的とする線径まで伸線加工を行うことを特徴とする銅被覆アルミニウム複合線の製造方法。