JP5273538B2 - 銅被覆アルミニウム線の製造方法および銅被覆アルミニウム線 - Google Patents
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前記CA線の製造は、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線上に密着させて銅被覆アルミニウム複合線(以下、CA複合線)とし、ついで、これを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することによってCA線が製造されている。その際、前記CA複合線の段階においてCu被覆とAl線とが確実に密着されていないと、Cu被覆が剥離したり、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と考えられる。Alが露出してしまうと異種金属接触腐食によりAl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線を強固に密着する必要がある。
このような問題点に対する解決策の一つとして、特許文献1が見られる。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CA線は、従来の製造方法によるものと比較すると密着性能が向上しているが、過度の伸線加工を行うとやはりAl線がCu被覆から露出することがあり、CA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。またこのような方法は、ブラシ研磨にせよサンドブラストにせよ処理に手間が掛かるので製造コストが上昇する問題もある。また、サンドブラストの材料に関しての記載がないが、一般的にサンドブラストのブラスト粒子はセラミックスの微粉末が使用されるので、これを用いたブラスと処理ではAl線の表面にセラミックス微粉末が埋め込まれることになり、CuとAl間の金属結合を阻害することになり、結果としてその後の伸線加工処理においてCu被覆層のみが伸び切れてAl線が露出する問題が生じることになる。
さらに、Al線表面を、Cu微粉末を用いてサンドブラスト処理すればよいので、生産性にも優れた処理方法でありCA線の製造方法としても製造コストの上昇はない。
そこで本発明においては、電解脱脂処理をしたAl線表面を、Cu微粉末を用いてサンドブラスト処理することによって、Al線表面の酸化物が除去され清浄化されると共に、例えCu微粉末が残留してもCuとAl間の金属結合を阻害することがない。返って残留するCu微粉末がアンカー効果によりCu被覆とAl線の金属結合に寄与することになり、Cu被覆とAl線をより強固に密着させることができることを確認した。このことにより、その後の伸線加工によってもCu被覆が剥離したり、Al線がCu被覆から露出する等の問題が全く生じない。なお前記電解脱脂処理としては、例えば、脱脂液(10%Na2CO3)を用い電流密度が0.5〜6A/dm2のような電解脱脂が行われる。
また前記Cu微粉末としては、粒径が10〜100μm程度の純Cu微粉末、Cu−Al等のCu合金微粉末が使用できる。特に、粒径が10〜50μm程度の純Cu微粉末が好ましい。なお、前記サンドブラスト処理は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが良い。このことにより、サンドブラスト処理後にAl線表面に酸化物が生成するのをより防ぐことができる。
以上のような特性を有するCA線は、電子機器用の導体、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として、さらに軽量化の観点から自動車用の電装ワイヤハーネスとして、さらには、CA線はその表面にCuが被覆されているので、高周波帯域で使用される同軸ケーブル用の導体としても有用となる。
線径が9.5mmのAl荒引線を電解脱脂した後、アルゴンガス雰囲気のサンドブラスト処理装置内で、純Cu微粉末(平均粒径25μm)を用い連続的に30秒程度ブラスト処理を行いながら厚さ0.15mmのCuテープを縦添えして被覆し、突合せ部をTIG溶接により接合し、ロール加工による縮径処理を行って線径が1.95mmのCA複合線とした。ついで、このCA複合線を用い、伸線機によって減面率が15〜20%の条件で伸線加工して、線径が0.1mmのCA線となるまで行った。同様の伸線加工を3回行った。
また比較例1、2、3として、Al線の前処理として皮むきダイスを用いて表層を除去した後Cu被覆を前記と同様に施した後、縮径し、線径が1.95mmのCA複合線とし、このCA複合線を実施例と同様に伸線加工した。この伸線加工も3回行った。比較例4、5、6は、Al線上にCuめっき(電流密度3A/dm2で、線速5m/min)によってCu被覆を形成した後、縮径し、線径が1.95mmのCA複合線とし、このCA複合線を実施例と同様に伸線加工した。この伸線加工も3回行った。
なお、Al線にセラミック微粉末(平均粒径50μm)を用いてサンドブラスト処理を行った場合のものは、CA複合線とするための縮径加工段階の線径6.0mm前後でCu被覆が割れてAl線が露出した。
評価方法は、伸線加工中にCu被覆に割れが生じてAl線が露出したときの線径(mm)を実体顕微鏡によって確認したものである。Al線の露出が見られない場合を〇印で、露出が見られた場合を×印で記載した。結果を表1に示した。
これに対して、比較例1〜3に示したAl線の前処理として皮むきダイスを用いて表層を除去したCA複合線を使用した場合は、3回の実験とも、線径が1.4mm程度のところでCu被覆が剥離してAl線が露出していることが確認された。また、比較例4〜6のように、CuめっきによってCu被覆を形成したCA複合線を使用した場合は、3回の実験で少しバラツキが見られるが、最も伸線加工を最後まで行えた比較例4の場合でも、線径が0.175mmまでであった。早い場合は比較例5のように、線径が0.275mmまでであった。
このように本発明によれば、Al線の露出により製品として使用できなくなることがなくなるので、生産性が向上していることが判る。
2 Cu被覆
3 Cu微粉末
4 セラミック微粉末
5 AlとCuの境界面
Claims (2)
- アルミニウム線表面を、銅微粉末を用いてサンドブラスト処理した後、銅テープを縦添えしながらその突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を行って銅テープを前記アルミニウム線に密着させて銅被覆アルミニウム複合線とし、ついで、得られた銅被覆アルミニウム線を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線の製造方法。
- 請求項1に記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法によって得られた銅被覆アルミニウム線は、銅被覆層の占積率が1〜50%であることを特徴とする銅被覆アルミニウム線。
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