JP5356974B2 - 鋳造材、その製造方法及びこれを用いたマグネットワイヤ用銅線並びにマグネットワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高効率化モータのマグネットワイヤなどに適した鋳造材、その製造方法及びこれを用いたマグネットワイヤ用銅線並びにマグネットワイヤ及びその製造方法に関するものである。

銅線を含む各種線材の多くは、連続鋳造圧延法により製造される。

その製造方法は、先ず、シャフト炉で溶解させた溶湯をベルトキャスター方式の連続鋳造機（ＳＣＲ法または双ベルト法）で供給され、鋳造バーが得られる。その鋳造バーは連続鋳造手段に連結された熱間圧延手段に供給され、所定の外径に圧延される。その後、圧延材が冷却され、荒引線が得られる（特許文献１、２）。

マグネットワイヤなどに適した線材用銅は、銅鋳塊を圧延加工して製造される銅荒引線などであり、所定寸法の素線（丸線、平角線等）に加工されたのち樹脂被覆してマグネットワイヤなどとして用いられている。

近年では、マグネットワイヤの接続溶接時にガスのボイドが生じ難い無酸素銅の要求があり、マグネットワイヤの素線には、接続溶接の際にガスボイドが生じない無酸素銅線が使用されている。

前記無酸素銅線の製造方法は、コアロッド（無酸素銅）の外周に無酸素溶銅を連続的に凝固させるディップフォーミング法、あるいは、溶銅湯面に配した鋳型内で溶銅を凝固させて上方に連続的に引上げる上方引上連続鋳造法（アップキャスト法）などがある。

連続鋳造圧延法は、溶解工程、鋳造工程及び熱間圧延工程の各ラインが連続しており、荒引線の製造法としては、効率的で、生産性に優れた方法である。

得られた荒引線は、その後冷間伸線工程、焼きなまし工程に供され、最終製品（例えば銅線）が得られる。この銅線の構成材には、無酸素銅やタフピッチ銅がある。しかし、無酸素銅線を連続鋳造圧延法で鋳造するには、鋳造途中で溶湯中に酸素が溶け込んでしまい、酸素濃度が高くなってしまう問題がある。

また、上記無酸素銅線の表面にはワレ等の微小欠陥が存在する。この微小欠陥はマグネットワイヤ導体（丸線、平角線等）に加工する際に残存し、樹脂被覆後の焼付工程で樹脂被覆層に膨れなどの欠陥が生じる原因となる。また、平角線においては、平角成形加工の際に、圧延方向軸と垂直な方向に残存している微小欠陥は引張応力を受けるため、拡大し易いという問題点がある。また、平角線のエッジ部は、樹脂が均一な厚さに被覆されないため、膨れなどの欠陥が生じ易くなってしまう問題がある。

これに対し、前記無酸素銅線の微小欠陥は、銅鋳塊に含まれる粗大なブローホールが原因で生じるとし、マグネットワイヤ用銅線となる銅鋳塊に含まれるブローホールの内径を３．０ｍｍ以下とすること、および銅鋳塊を連続圧延する前に、前記銅鋳塊に８００〜９５０℃の温度で圧下率３〜２０％の軽圧下圧延を施すことで、樹脂被覆後の樹脂被覆層に膨れなどを生じる原因となる銅鋳塊のブローホールを無害化するといったマグネットワイヤ用銅線、およびその製造方法がある（特許文献５参照）。

通常、上記した連続鋳造圧延方式や連続鋳造方式で製造されたマグネットワイヤ用銅線（荒引線）では、圧延中に発生するワレ欠陥や不規則に押し込まれる酸化膜等の除去を目的として、皮剥き工程が次工程に組み込まれている（特許文献６）。

しかし、無酸素銅線はタフピッチ銅線に比較して、皮剥き等の切削性が著しく低いことから、通常、皮剥き工程では、少量切削、複数回切削が行われている。これは、無酸素銅線の切削性が悪いことから、大量の皮剥きを１度に行うと、新たにカブリ等の欠陥をも誘発させてしまうことを避けるためである。

このように、樹脂被覆後の焼付工程で樹脂被覆層に膨れなどの欠陥を抑えるためには、従来の無酸素銅線の表面に存在するワレ等の欠陥を抑えると共に、皮剥き等の切削不良により発生するカブリ等の欠陥を抑えることが望まれていた。

さらには、樹脂の材質により、特にポリアミドイミド系の樹脂は、焼付けの際、反応の過程において、二酸化炭素が発生するため、樹脂被覆前の丸線、および平角線材の表面に微小の欠陥が存在していれば、その欠陥を起点として、焼付け時に膨れなどの欠陥が発生し易くなるという問題点があり、製造工程で発生する如何なる微小欠陥に対しても対策しなければ、膨れを抑制することは困難である。

特公昭５９−６７３６号公報 特開２００１−３１４９５０号公報 特開昭５３−３１５２９号公報 特開２００２−３３６９３８号公報 特開２００５−３１３２０８号公報 特開平１１−０１０２２０号公報

しかしながら、皮剥き工程においては、前記無酸素銅線の皮剥き性は上記した各製造方法（連続鋳造圧延法、ディップフォーミング法、アップキャスト法等）によって大きく異なる。

そのため、ある特定の皮剥き条件を製造方法の異なる無酸素銅線に適用する場合、安定した品質を得ることは難しいという問題点があった。

また、無酸素銅線の製造方法のひとつであるディップフォーミング法は、製造工程が複雑であり、上方引上連続鋳造法（アップキャスト法）の方が安価な銅線を製造することが可能である。

そこで、本発明の目的は、連続鋳造法（アップキャスト法）により、安価な鋳造材とそれを伸線加工したマグネットワイヤ用銅線を提供することにあり、またそのマグネットワイヤ用銅線に樹脂を被覆し、樹脂被覆後の焼付工程で樹脂被覆層に膨れなどの欠陥を低減し、皮剥き性の良好なマグネットワイヤ及びその製造方法を提供することにある。

また、表面品質の良好な鋳造材を製造することで、高品質な表面品質が求められるマグネットワイヤを製造する際に、皮剥き工程を省略できるアップキャスト方による鋳造材、その製造方法及びこれを用いたマグネットワイヤ用銅線並びにマグネットワイヤ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、銅又は銅合金の溶湯から連続的に引き上げて製造した鋳造材において、表面から深さ方向の全体に亘る平均結晶粒サイズが２００〜３００μｍであり、表面から深さ方向の５００μｍまでの範囲に亘る表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍであることを特徴とする鋳造材である。

請求項２の発明は、酸素含有量が１０ｐｐｍ（０．００１ｍａｓｓ％）以下の無酸素銅からなる請求項１に記載の鋳造材である。

請求項３の発明は、請求項１に記載の鋳造材を伸線加工した銅線からなることを特徴とするマグネットワイヤ用銅線である。

請求項４の発明は、前記銅線が平角に成形されている請求項３に記載のマグネットワイヤ用銅線である。

請求項５の発明は、請求項３又は４のいずれかに記載のマグネットワイヤ用銅線に樹脂被覆層を被覆したことを特徴とするマグネットワイヤである。

請求項６の発明は、前記樹脂被覆層が２層又は３層構造のいずれかであると共に、その各層がポリアミド、ポリイミド、又はポリアミドイミドのいずれかからなる請求項５に記載のマグネットワイヤである。

請求項７の発明は、銅又は銅合金の溶湯を循環水で冷却しながら連続的に引き上げて鋳造材を製造する鋳造材の製造方法において、前記循環水の温度が２３℃から３０℃であり、前記溶湯から速度４〜５ｍ／ｍｉｎで連続的に引き上げて、表面から深さ方向の全体に亘る平均結晶粒サイズが２００〜３００μｍであり、表面から深さ方向の５００μｍまでの範囲に亘る表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍである鋳造材を製造することを特徴とする鋳造材の製造方法である。

請求項８の発明は、請求項７に記載の鋳造材の製造方法により得られた鋳造材を伸線加工してマグネットワイヤ用銅線とし、前記マグネットワイヤ用銅線に樹脂被覆層を被覆してマグネットワイヤを製造することを特徴とするマグネットワイヤの製造方法である。

本発明によれば、表面欠陥の少ない銅線、マグネットワイヤを得ることができるという優れた効果を発揮する。

本発明のアップキャスト法連続鋳造装置の全体図である。 図１の部分拡大図であり、循環水による冷却機構と鋳造材との関係を示した概念図である。 本発明の実施例の鋳造材の断面方向における結晶構造を示す図である。 鋳造材の平均結晶粒サイズを測定する概念図である。 本発明の丸銅線からなる導体を用いたマグネットワイヤの断面図である。 本発明の平角銅線からなる導体を用いたマグネットワイヤの断面図である。 本発明に適用される皮剥き工程を説明するための図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

先ず、図５、図６により本発明のマグネットワイヤを説明する。

図５（ａ）、図５（ｂ）は、丸線のマグネットワイヤ１を示したものである。

マグネットワイヤ１は、銅又は銅合金の溶湯から連続的に引き上げて製造した溶湯鋳造材を線材用に伸線加工した丸銅線からなる導体２からなり、その導体２に、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂のいずれかを用いて樹脂被覆層（下層）３を被覆した後、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂のいずれかを用いて樹脂被覆層（上層）４を被覆して２層構造のマグネットワイヤ１（図５（ａ））としたもの、また樹脂被覆層（中間層）４に、さらにポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂のいずれかを用いて樹脂被覆層（上層）５を被覆して３層構造のマグネットワイヤ１（図５（ｂ））としたものである。

図６（ａ）、図６（ｂ）は、平角のマグネットワイヤ６を示したものである。
マグネットワイヤ６は、銅又は銅合金の溶湯から連続的に引き上げて製造した溶湯鋳造材を伸線加工した平角銅線からなる導体２からなり、その導体２に、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂のいずれかを用いて樹脂被覆層（下層）３を被覆した後、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂のいずれかを用いて樹脂被覆層（上層）４を被覆して２層構造のマグネットワイヤ６（図６（ａ））としたもの、また樹脂被覆層（中間層）４に、さらにポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂のいずれかを用いて樹脂被覆層（上層）５を被覆して３層構造のマグネットワイヤ６（図６（ｂ））としたものである。

次にアップキャスト装置を図１、図２により説明する。

図１は、無酸素銅線を製造するアップキャスト装置の全体図を示し、図２は、図１の鋳造装置の部分拡大断面図を示したものである。

アップキャスト装置は、溶解炉１０と保持炉１２を有している。

溶解炉１０では、溶銅湯１１を、酸化防止材１３で酸素と遮断した状態で溶解・保持し、その溶銅湯１１を溶湯樋１４を介して、保持炉１２に供給する。保持炉１２内は、仕切り板１５にて下部が連通した溶銅湯受入部１６と鋳造部１７に区画され、保持炉１２の鋳造部１７の溶銅湯１１が、カーボンフレークなどの酸化防止材１８で酸素が遮断された状態にされ、その溶銅湯１１の面に鋳造装置２０が配置され、その鋳造装置２０の上方に連続的に鋳造した無酸素銅線の荒引線２２を引上げる引上装置２１が設けられる。

鋳造装置２０は、溶銅湯１１から溶銅を所定線径太さで冷却・凝固してワイヤロッド２２ａとして引き上げるための鋳造ダイス２３を有し、その鋳造ダイス２３の外周に冷却体２４を介してグラファイトスリーブ２５が設けられ、冷却体２４上に二重管からなる冷却パイプ２６が設けられ、その冷却パイプ２６の下部に冷却水導入管２７が接続され、上部に冷却水排出管２８が接続されて構成される。冷却体２４は図示していないが冷却水導入管２７からの冷却水の冷却水通路が形成され、適宜冷却体２４を水冷できるようになっている。また図１に示すように冷却水導入管２７には、冷却水供給配管２７ａが接続され、冷却水排出管２８には冷却水排出配管２８ａが接続され、冷却水排出配管２８ａからの冷却後の冷却水がチラー（図示せず）にて所定の温度に冷却され、冷却水供給配管２７ａ、冷却水導入管２７を通して冷却パイプ２６内に供給循環されるようになっている。

このアップキャスト装置において、溶銅湯１１は、鋳造ダイス２３で所定線径太さで冷却され、凝固してワイヤロッド２２ａとなり、荒引線２２として上方に引上げられる。このとき、鋳造ダイス２３の外側並びに鋳造ダイス２３の上方では、冷却水が冷却水導入管２７から流入してきて、冷却体２４を介して鋳造ダイス２３を、冷却パイプ２６を介してワイヤロッド２２ａを冷却しながら、冷却水通路２９を上方へ上がり、ワイヤロッド２２ａの熱を奪って、冷却水排出管２８、冷却水排出配管２８ａを通ってチラーに戻り、再び所定の温度に冷やされて循環していく。また、冷却水の温度は、鋳造装置２０の冷却パイプ２６の冷却水通路２９に入って行く前の冷却チラーによって冷却された温度を測定している。

さて、本発明の鋳造材は、銅又は銅合金の溶湯から連続的に引き上げて製造した鋳造材において、表面から深さ方向の全体に亘る平均結晶粒サイズが２００〜３００μｍであり、表面から深さ方向の５００μｍまでの範囲に亘る表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍであることを特徴とするものである。

また、本発明の鋳造材の製造方法は、銅又は銅合金の溶湯を循環水で冷却しながら連続的に引き上げて鋳造材を製造する鋳造材の製造方法において、前記循環水の温度が２３℃から３０℃であり、前記溶湯から速度４〜５ｍ／ｍｉｎで連続的に引き上げて、表面から深さ方向の全体に亘る平均結晶粒サイズが２００〜３００μｍであり、表面から深さ方向の５００μｍまでの範囲に亘る表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍである鋳造材を製造することを特徴とするものである。

本発明者は、上述したアップキャスト法により製造した線材用銅（無酸素銅線）の表面欠陥の問題について検討し、その発生頻度の違いは、鋳造材の表面に露出する表面結晶粒サイズの大きさに起因することをつきとめた。

つまり、表面結晶粒サイズが大きい場合、表面欠陥が大きくなり、表面結晶粒サイズが小さいほど、表面欠陥が小さくなる。これは、表面結晶粒サイズが大きいと、表面の欠陥が結晶粒に沿って、導体深くに進展していくためであり、表面結晶粒サイズが小さいと、表面の欠陥は結晶粒の大きさまでしか進展しないためである。

この鋳造材に形成された平均結晶粒サイズが２００〜３００μｍである理由は、２００μｍ未満の平均結晶粒サイズは、鋳造装置の冷却能力から製造することができなかったためであり、３００μｍより大きい場合は、表面欠陥が大きくなってしまうためである。

この鋳造材全体の平均結晶粒サイズを観察すると、２００〜３００μｍであるが、表面結晶粒サイズに着目すると、表面欠陥が少ないときの表面結晶粒サイズは、２００μｍ以下であった。このときの表面結晶粒サイズに関係するのは、表面からの深さ５００μｍまでのところまでであった。また、２０μｍ以上としたのは、２０μｍ未満とするには、装置の能力上、それ以上の鋳造速度では引上げができないためである。

そして発明者らは、アップキャスト法により製造した鋳造材でありながら、表面付近においては微細な結晶構造を有する鋳造材の製造に成功した。

図３に、その結晶構造の断面図を示す。

この鋳造材の表面の表面結晶粒サイズは、内部の平均結晶粒サイズよりも小さくなっているのが特徴である。

内部の平均結晶粒サイズについては、それまでの鋳造材とほとんど同じサイズである。これは、鋳造速度（４〜５ｍ／ｍｉｎ）を速くすることによって、冷却能力（冷却速度）を上げて、表面の結晶粒を微細化させたことによるものである。

鋳造速度を４〜５ｍ／ｍｉｎとしたのは、冷却能力（冷却速度）を上げる条件となり、４ｍ／ｍｉｎ未満では、冷却能力（冷却速度）が不足するため、表面の表面結晶粒サイズが小さくならないためである。鋳造速度を５ｍ／ｍｉｎよりも大きくした場合は、表面の表面結晶粒サイズは小さくなるものの、鋳造ダイスと鋳造材の摩擦力が大きくなるため、摩擦による表面欠陥が増えてしまうためである。

循環水の温度を２３℃〜３０℃に限定した理由は、３０℃を超えると表面結晶粒サイズおよび平均結晶粒サイズがいずれも大きくなってしまうためであり、２３℃以上としたのは、装置の性能上の問題で２３℃未満に設定することができなかったためである。

本発明においては、アップキャスト法により鋳造した荒引線の平均結晶粒サイズが２００μｍ〜３００μｍかつ表面からの厚さ５００μｍまでの表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍであり、酸素含有量が１０ｐｐｍ（０．００１ｍａｓｓ％）以下である無酸素銅線からなり、無酸素銅線を加工度３０〜４０％で伸線加工し、皮剥き加工を行えば、前記無酸素銅線をマグネットワイヤ１用の導体２として加工（丸線、平角線）し、樹脂を被覆し焼き付けてマグネットワイヤとしたときに、樹脂の膨れなどの欠陥を抑制することができる。

また図７に示すように、その時のマグネットワイヤ１の皮剥き加工の際の皮剥きダイス３０のすくい角θを２０°〜３５°とし、前記無酸素銅線をマグネットワイヤ１用の導体２として加工（丸線、平角線）し、樹脂を被覆し焼き付けてマグネットワイヤとしたときに、樹脂の膨れなどの欠陥を抑制することができる。

樹脂の膨れなど欠陥の原因となる導体の欠陥を抑制することができる理由として、無酸素銅線を皮剥きする際、表面結晶粒サイズが細かい程、切削の起点となる結晶粒界が多数存在し、連続的なせん断変形が容易となるため、皮剥き等の切削性が良好となり、線材表面に新たな欠陥を発生させることなく、かつφ８ＷＲの荒引線に元から存在するワレ等の微小欠陥を除去できるからである。表面結晶粒サイズが大きい場合、切削の起点となる結晶粒界が少ないため、切削時の抵抗変動が大きく、連続的なせん断変形が困難となり、皮剥き性は悪くなる。その結果、線材表面に新たな欠陥を生じてしまうとともに、荒引線に元から存在するワレ等の微小欠陥を除去できず、マグネットワイヤにした時の膨れの発生率が多くなる。

また、無酸素銅線を皮剥き加工を施さずに、樹脂の膨れなど欠陥の原因となる導体の欠陥を抑制することができる理由として、まず、無酸素銅線の表面の表面結晶粒サイズが細かいほど、無酸素銅線の表面に存在するワレ等の欠陥は、表面結晶粒サイズの大きさまでにしか進展せず、極微小な欠陥となる。無酸素銅線の表面に存在するこの極微小な欠陥は、皮剥き加工を施さず、伸線加工し、マグネットワイヤ用導体に加工し、マグネットワイヤとしたときに、樹脂の膨れ等の欠陥を発生させる程度の欠陥とならないからである。

（実施例１）
上方引上連続鋳造法（アップキャスト法）により１１５０℃の溶湯から、２３℃の水温、５０Ｌ／ｍｉｎの水量の循環水を用いて冷却しながら速度５ｍ／ｍｉｎで鋳造材を上方に連続的に引上げて製造された線径φ８ｍｍの荒引線の平均結晶粒サイズが２００μｍ、表面結晶粒サイズが２０〜１００μｍの無酸素銅線荒引線に対して、加工度３０〜４０％で伸線加工した後、線材円周方向に対して、表面から深さ方向に０．１５ｍｍの厚さを剥く皮剥き加工を施した。皮剥きは、皮むきダイスを使用し、ダイスのすくい角を２０°とした。また、皮剥き速度は２００ｍ／ｍｉｎとした。皮剥き加工後、φ２．６ｍｍまで伸線した線材を焼鈍した。その後、平角加工を施し、続いて焼鈍し、最後に樹脂を被覆し焼き付けてマグネットワイヤを製造した。樹脂はポリイミド、ポリアミドイミドの２層構造であることとした。

（実施例２）
２５℃の水温の循環水を用いて冷却しながら、表面結晶粒サイズが５０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例３）
２７℃の水温の循環水を用いて冷却しながら、表面結晶粒サイズが５０〜１５０μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例４）
３０℃の水温の循環水を用いて冷却しながら、表面結晶粒サイズが１００〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例５）
２３℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例６）
２５℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが５０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例７）
２７℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが５０〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例８）
３０℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが１００〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例９）
２３℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２０〜１５０μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例１０）
２５℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが５０〜１５０μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例１１）
２７℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが１００〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例１２）
３０℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが１５０〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例１３）
２３℃の水温、６０Ｌ／ｍｉｎの水量の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（実施例１４）
上方引上連続鋳造法（アップキャスト法）により１１５０℃の溶湯から、２３℃の水温、５０Ｌ／ｍｉｎの水量の循環水を用いて冷却しながら速度５ｍ／ｍｉｎで鋳造材を上方に連続的に引き上げて製造された線径φ８ｍｍの荒引線の平均結晶粒サイズが２００μｍ、表面結晶粒サイズが２０〜１００μｍの無酸素銅線荒引線に対して、皮剥き加工を施さず、φ２．６ｍｍまで伸線した線材を焼鈍した。その後、平角加工を施し、続いて焼鈍し、最後に樹脂を被覆し焼き付けてマグネットワイヤを製造した。樹脂はポリイミド、ポリアミドイミドの２層構造であることとした。

（実施例１５）
２５℃の水温の循環水を用いて冷却しながら、表面結晶粒サイズが５０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例１６）
２７℃の水温の循環水を用いて冷却しながら、表面結晶粒サイズが５０〜１５０μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例１７）
３０℃の水温の循環水を用いて冷却しながら、表面結晶粒サイズが１００〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例１８）
２３℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例１９）
２５℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが５０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例２０）
２７℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが５０〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例２１）
３０℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４．５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが１００〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例２２）
２３℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２０〜１５０μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例２３）
２５℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが５０〜１５０μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例２４）
２７℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが１００〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例２５）
３０℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが１５０〜２００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（実施例２６）
２３℃の水温、６０Ｌ／ｍｉｎの水量の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を５ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２０〜１００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１４と同様の条件で製造した。

（比較例１）
２３℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を３ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが１００〜３００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（比較例２）
２５℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を３ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２００〜４００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（比較例３）
２３℃の水温の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を２ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが３００〜５００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

（比較例４）
３２℃の水温、３０Ｌ／ｍｉｎの水量の循環水を用いて冷却しながら溶湯からの引上速度を４ｍ／ｍｉｎ、表面結晶粒サイズが２００〜４００μｍの鋳造材を形成した点を除いて実施例１と同様の条件で製造した。

表面結晶粒サイズの制御は引上装置の速度（引上速度）並びに冷却水温を変えることで行った。また、保持炉は電気炉であるため、溶湯の温度は常に一定になるように制御した。温度の計測は、保持炉に熱電対を挿入し計測した。保持炉内の溶湯温度が１１００℃より低い温度の場合は、溶銅湯面に配した鋳型内で溶銅を凝固させる際に、冷却が安定しない鋳型先端（溶銅付近）で凝固されるため、鋳造材の鋳肌荒れ等、品質面上安定しない問題がある。１２００℃より高い温度の場合、break Outを起こす問題があるため、本実施例では、１１５０℃の溶湯を使用した。

表１に実施例、比較例の無酸素銅線の平均結晶粒サイズ、皮剥き加工時の断線の有無、マグネットワイヤにした時の膨れの発生率、及び総合評価を示す。総合評価は、上記の膨れ発生率が０．３０個／ｋｍ以下を二重○、０．３０個／ｋｍより多い場合を×とした。また、皮剥き加工時に断線が起こったものは、×とした。

表１に示すように、実施例１〜２６において、鋳造材の平均結晶粒サイズ及び表面結晶粒サイズを測定した。

平均結晶粒サイズの測定方法は、図４に示すように、φ８ＷＲの縦断面の表面から深さ方向に０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの深さのところの長さ１０ｍｍの範囲での結晶粒サイズを測定した平均値を平均結晶粒サイズとした。

それとともに、鋳造材の長手方向の断面に露出した（深さ方向に０ｍｍの位置と５００μｍの位置の）結晶粒の結晶サイズを測定して、表面結晶粒サイズを測定した。ここでは鋳造材の任意の位置において断面写真を入手し、線材表面に露出している結晶粒の長手方向における長さの実測値を求め、その上限値と下限値を表１に示した。

測定の結果、いずれの実施例においても鋳造材の表面から５００μｍの位置までは概ね２０μｍ〜２００μｍの表面結晶粒サイズであった。

これら実施例１〜１３の鋳造材（φ８ＷＲ）に対して、皮剥き加工を施したところ、皮剥き性は良好であり、線材表面に新たな欠陥を発生させることなく、かつ荒引線に元から存在するワレ等の微小欠陥を除去することにより、マグネットワイヤにした時の膨れの発生率は少なく良好な結果であった。

また、実施例１４〜２６の鋳造材（φ８ＷＲ）に対して、皮剥き加工を施さずに、マグネットワイヤを製造した時は、鋳造材の表面の表面結晶粒サイズが小さいため、欠陥も極微小となり、膨れの発生率は少なく良好な結果であった。

この結果から、本発明の実施例に係る鋳造材は、その表面からの深さ５００μｍまでの表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍであり、結晶粒が極めて微細化されていることから、皮剥き加工工程を省略してもマグネットワイヤの膨れの発生率を低くすることができ、皮剥き加工を実施しても実施しなくても良品であることがわかる。よって、本発明の実施例に係る鋳造材であれば、皮剥き加工工程を省略することができるため、その分製品コストを低下させることができ、皮剥き加工に伴う新たな欠陥を生じるおそれもなくなるメリットがある。

これに対して、比較例１〜４において、アップキャスト法で製造されたφ８ＷＲの皮剥き加工を施したところ、線材表層の表面結晶粒サイズが大きく、切削の起点となる結晶粒界が少ないため、切削時の抵抗の変動が大きく、連続的なせん断変形が困難となり、皮剥き性は悪くなる。その結果、線材表面に新たな欠陥を生じてしまうとともに、荒引線に元から存在するワレ等の微小欠陥を除去できず、マグネットワイヤにした時の膨れの発生率が多い結果となった。

１，６ マグネットワイヤ
２ 導体（銅線）
３，４，５ 樹脂被覆層
１０ 溶解炉
１２ 保持炉
２０ 鋳造装置
２２ 荒引線（鋳造材）
２３ 鋳造ダイス

Claims (8)

1. 銅又は銅合金の溶湯から連続的に引き上げて製造した鋳造材において、
   表面から深さ方向の全体に亘る平均結晶粒サイズが２００〜３００μｍであり、表面から深さ方向の５００μｍまでの範囲に亘る表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍであることを特徴とする鋳造材。
2. 酸素含有量が１０ｐｐｍ（０．００１ｍａｓｓ％）以下の無酸素銅からなる請求項１に記載の鋳造材。
3. 請求項１に記載の鋳造材を伸線加工した銅線からなることを特徴とするマグネットワイヤ用銅線。
4. 前記銅線が平角に成形されている請求項３に記載のマグネットワイヤ用銅線。
5. 請求項３又は４のいずれかに記載のマグネットワイヤ用銅線に樹脂被覆層を被覆したことを特徴とするマグネットワイヤ。
6. 前記樹脂被覆層が２層又は３層構造のいずれかであると共に、その各層がポリアミド、ポリイミド、又はポリアミドイミドのいずれかからなる請求項５に記載のマグネットワイヤ。
7. 銅又は銅合金の溶湯を循環水で冷却しながら連続的に引き上げて鋳造材を製造する鋳造材の製造方法において、
   前記循環水の温度が２３℃から３０℃であり、前記溶湯から速度４〜５ｍ／ｍｉｎで連続的に引き上げて、表面から深さ方向の全体に亘る平均結晶粒サイズが２００〜３００μｍであり、表面から深さ方向の５００μｍまでの範囲に亘る表面結晶粒サイズが２０〜２００μｍである鋳造材を製造することを特徴とする鋳造材の製造方法。
8. 請求項７に記載の鋳造材の製造方法により得られた鋳造材を伸線加工してマグネットワイヤ用銅線とし、前記マグネットワイヤ用銅線に樹脂被覆層を被覆してマグネットワイヤを製造することを特徴とするマグネットワイヤの製造方法。

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