JP7400665B2 - アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法に関する。
自動車等の用途では、モータおよびワイヤーハーネス等の材料として、金属細線が使用されている。金属細線として、軽量なアルミニウム（合金）細線が検討されている。本明細書において、アルミニウム（合金）は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の総称である。
特許文献１には、ワイヤーハーネス等に用いて好適なアルミニウム合金細線が開示されている（請求項１、段落００１４等）。
特許文献１には、ワイヤーハーネス等に用いて好適なアルミニウム合金細線が開示されている（請求項１、段落００１４等）。
従来、シリコンおよびシリコン含有化合物等の半導体では、単結晶の製造方法は公知であるが、アルミニウム（合金）では、単結晶構造の製造方法は知られていない。
特許文献１の試験例１、２では、アルミニウム合金溶湯を用意し、連続鋳造圧延を行ってワイヤーロッド（連続鋳造圧延材）を得、このワイヤーロッドに対して均質化処理および冷間伸線加工を実施して伸線材を得、この伸線材に溶体化処理を施して固溶線材を得、この固溶線材に対して時効処理を施し、アルミニウム合金細線を製造している。
上記のような従来の製造方法で得られるアルミニウム（合金）細線は、多結晶構造を有するものである。例えば、部分的に１００μｍ超または３００μｍ程度の粗大な結晶粒を含む不均一な多結晶構造（特許文献１の段落００１２）、または、最大結晶粒径が５０μｍ以下の多結晶構造（特許文献１の請求項１）を有するものである。
自動車等の電動化、高性能化、および高機能化に伴い、多結晶構造よりも高効率な単結晶構造を有するアルミニウム（合金）細線の製造方法が確立されることが好ましい。
特許文献１の試験例１、２では、アルミニウム合金溶湯を用意し、連続鋳造圧延を行ってワイヤーロッド（連続鋳造圧延材）を得、このワイヤーロッドに対して均質化処理および冷間伸線加工を実施して伸線材を得、この伸線材に溶体化処理を施して固溶線材を得、この固溶線材に対して時効処理を施し、アルミニウム合金細線を製造している。
上記のような従来の製造方法で得られるアルミニウム（合金）細線は、多結晶構造を有するものである。例えば、部分的に１００μｍ超または３００μｍ程度の粗大な結晶粒を含む不均一な多結晶構造（特許文献１の段落００１２）、または、最大結晶粒径が５０μｍ以下の多結晶構造（特許文献１の請求項１）を有するものである。
自動車等の電動化、高性能化、および高機能化に伴い、多結晶構造よりも高効率な単結晶構造を有するアルミニウム（合金）細線の製造方法が確立されることが好ましい。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の金属細線の製造方法は、
少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法であって、
溶湯保持炉内に保持されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯の表面上に、前記金属細線形成用の貫通孔を有するマスクを設ける工程（Ｓ１）と、
前記溶湯内の圧力を高めて、前記貫通孔から、前記溶湯保持炉内の前記マスクより上方の空間部内に前記溶湯を線状に押し出す工程（Ｓ２）と、
線状に押し出された前記溶湯を、前記空間部内で徐冷させる工程（Ｓ３）とを有する。
少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法であって、
溶湯保持炉内に保持されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯の表面上に、前記金属細線形成用の貫通孔を有するマスクを設ける工程（Ｓ１）と、
前記溶湯内の圧力を高めて、前記貫通孔から、前記溶湯保持炉内の前記マスクより上方の空間部内に前記溶湯を線状に押し出す工程（Ｓ２）と、
線状に押し出された前記溶湯を、前記空間部内で徐冷させる工程（Ｓ３）とを有する。
本発明によれば、溶湯保持炉内のマスクより上方の空間部内に線状に押し出された溶湯を、そのまま溶湯保持炉内で徐冷させることで、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線を製造することができる。
本発明によれば、既存の溶湯保持炉を用いて、簡易な方法で低コストに、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線を製造することができ、好ましい。
本発明によれば、既存の溶湯保持炉を用いて、簡易な方法で低コストに、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線を製造することができ、好ましい。
前記マスクとしては、前記溶湯の表面に形成された酸化物含有層に前記貫通孔が形成されたものが好ましい。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯の表面に自然にまたは脱ガス処理により形成される酸化物含有層を利用してマスクを形成することにより、簡易に低コストにマスクを用意することができ、好ましい。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯の表面に自然にまたは脱ガス処理により形成される酸化物含有層を利用してマスクを形成することにより、簡易に低コストにマスクを用意することができ、好ましい。
工程（Ｓ１）においては、前記溶湯内に不活性ガスの気泡を供給する脱ガス処理を行い、前記溶湯の表面に、前記気泡の通過により形成される前記貫通孔を有する前記酸化物含有層を形成することが好ましい。
この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ１）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯の清浄化と工程（Ｓ１）とを同時に実施することができ、好ましい。
この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ１）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯の清浄化と工程（Ｓ１）とを同時に実施することができ、好ましい。
工程（Ｓ２）においては、前記溶湯内に不活性ガスの気泡を供給し、当該気泡の供給により前記溶湯内の圧力を高めることが好ましい。
この方法では、簡易に低コストに工程（Ｓ２）を実施することができ、好ましい。
不活性ガスの気泡の供給は、公知の脱ガス処理と同様の方法で行うことができる。この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ２）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯の清浄化と工程（Ｓ２）とを同時に実施することができ、好ましい。
この方法では、簡易に低コストに工程（Ｓ２）を実施することができ、好ましい。
不活性ガスの気泡の供給は、公知の脱ガス処理と同様の方法で行うことができる。この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ２）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯の清浄化と工程（Ｓ２）とを同時に実施することができ、好ましい。
本発明によれば、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法を提供することができる。
本発明の金属細線の製造方法は、
少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法であって、
溶湯保持炉内に保持されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯の表面上に、前記金属細線形成用の貫通孔を有するマスクを設ける工程（Ｓ１）と、
前記溶湯内の圧力を高めて、前記貫通孔から、前記溶湯保持炉内の前記マスクより上方の空間部内に前記溶湯を線状に押し出す工程（Ｓ２）と、
線状に押し出された前記溶湯を、前記空間部内で徐冷させる工程（Ｓ３）とを有する。
図１に、フローチャートを示す。
少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法であって、
溶湯保持炉内に保持されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯の表面上に、前記金属細線形成用の貫通孔を有するマスクを設ける工程（Ｓ１）と、
前記溶湯内の圧力を高めて、前記貫通孔から、前記溶湯保持炉内の前記マスクより上方の空間部内に前記溶湯を線状に押し出す工程（Ｓ２）と、
線状に押し出された前記溶湯を、前記空間部内で徐冷させる工程（Ｓ３）とを有する。
図１に、フローチャートを示す。
図２および図３は、本発明のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法を示す模式断面図である。
図２に示すように、工程（Ｓ１）では、溶湯保持炉１１内に保持された、不純物を含んでいてもよいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯２１の表面上に、金属細線形成用の貫通孔３２を有するマスク３０を設ける。図中、符号１２は、溶湯保持炉内のマスク３０より上方の空間部である。
図３に示すように、工程（Ｓ２）では、溶湯保持炉１１内に保持された溶湯２１内の圧力を高めて、マスク３０の貫通孔３２から、溶湯保持炉１１内のマスク３０より上方の空間部１２内に溶湯２１を線状に押し出す。この工程では、マスク３０の位置は、工程（Ｓ１）の時点よりも低い位置となる。図中、符号２２は、線状に押し出された溶湯である。
工程（Ｓ３）では、図３に示す状態を維持し、線状に押し出された溶湯２２を、溶湯保持炉１１内のマスク３０より上方の空間部１２内で徐冷させる。
図２に示すように、工程（Ｓ１）では、溶湯保持炉１１内に保持された、不純物を含んでいてもよいアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯２１の表面上に、金属細線形成用の貫通孔３２を有するマスク３０を設ける。図中、符号１２は、溶湯保持炉内のマスク３０より上方の空間部である。
図３に示すように、工程（Ｓ２）では、溶湯保持炉１１内に保持された溶湯２１内の圧力を高めて、マスク３０の貫通孔３２から、溶湯保持炉１１内のマスク３０より上方の空間部１２内に溶湯２１を線状に押し出す。この工程では、マスク３０の位置は、工程（Ｓ１）の時点よりも低い位置となる。図中、符号２２は、線状に押し出された溶湯である。
工程（Ｓ３）では、図３に示す状態を維持し、線状に押し出された溶湯２２を、溶湯保持炉１１内のマスク３０より上方の空間部１２内で徐冷させる。
本発明によれば、溶湯保持炉１１内のマスク３０より上方の空間部１２内に線状に押し出された溶湯を、そのまま溶湯保持炉１１内で徐冷させることで、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線を製造することができる。
本発明によれば、既存の溶湯保持炉を用いて、簡易な方法で低コストに、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線を製造することができ、好ましい。
本発明によれば、既存の溶湯保持炉を用いて、簡易な方法で低コストに、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線を製造することができ、好ましい。
本発明では、金属細線の材料として、不純物を含んでいてもよいアルミニウム（純アルミニウムとも言う。）またはアルミニウム合金を用いる。アルミニウム合金は、純アルミニウムよりも、耐衝撃性、屈曲特性、および耐熱性等に優れる傾向があり、好ましい。アルミニウム合金の組成は特に制限されず、例えば、Ｓｉを８．５～１０．０％質量％含有し、Ｍｇを０．１５～０．３０質量％含有し、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓｎ、およびＣｒからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素を任意で微量含有してもよく、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金が好ましい。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯２１の温度は特に制限されず、好ましくは６５０～７６０℃程度、より好ましくは６５０～６８０℃程度である。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯２１の温度は特に制限されず、好ましくは６５０～７６０℃程度、より好ましくは６５０～６８０℃程度である。
（工程（Ｓ１））
工程（Ｓ１）で用いるマスク３０としては、金属細線形成用の貫通孔を有するものであれば特に制限されない。例えば、溶湯２１の温度に対して耐熱性を有する材料からなる板状部材に公知方法にて貫通孔を形成したものが挙げられる。
マスク３０としては、溶湯２１の表面に形成された酸化物含有層に貫通孔３２が形成されたものが好ましい。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯２１の表面に自然にまたは脱ガス処理により形成される酸化物含有層を利用してマスク３０を形成することにより、簡易に低コストにマスク３０を用意することができ、好ましい。
工程（Ｓ１）で用いるマスク３０としては、金属細線形成用の貫通孔を有するものであれば特に制限されない。例えば、溶湯２１の温度に対して耐熱性を有する材料からなる板状部材に公知方法にて貫通孔を形成したものが挙げられる。
マスク３０としては、溶湯２１の表面に形成された酸化物含有層に貫通孔３２が形成されたものが好ましい。
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯２１の表面に自然にまたは脱ガス処理により形成される酸化物含有層を利用してマスク３０を形成することにより、簡易に低コストにマスク３０を用意することができ、好ましい。
例えば、図４～図６に示すように、溶湯２１内に不活性ガスの気泡５２を供給する脱ガス処理を行い、溶湯２１の表面に、気泡５２の通過により形成される貫通孔３２を有する酸化物含有層３１を形成することができる。不活性ガスとしては特に制限されず、アルゴンガスおよび窒素ガス等が挙げられる。
この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ１）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯の清浄化と工程（Ｓ１）とを同時に実施することができ、好ましい。
この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ１）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯の清浄化と工程（Ｓ１）とを同時に実施することができ、好ましい。
脱ガス装置としては、回転式脱ガス装置が好ましい。回転式脱ガス装置は、高速回転する回転子の先端部から微細な不活性ガスの気泡５２を噴出し、溶湯２１中に分散させることで、溶湯２１中に含まれる水素ガスおよび酸化物等の不純物を除去する装置である。不活性ガスの気泡５２は、回転式脱ガス装置の回転子から溶湯２１の下部に供給され、溶湯２１の表面に向けて上昇し、空間部１２に抜けていく。
不活性ガスの気泡５２は水素分圧が低いため、溶湯２１中の水素ガスが気泡５２内に移動し、気泡５２と共に浮上することで、溶湯２１中の水素ガスが除去される。この水素ガスの除去を「脱ガス」と言う。
酸化物等の不純物は、不活性ガスの気泡５２と共に浮上し、酸化物含有層３１を形成する。酸化物含有層３１は、酸化物およびその他の不純物を含む層である。酸化物含有層３１内を気泡５２が通過することにより、酸化物含有層３１内に貫通孔３２が形成される。
酸化物等の不純物は、不活性ガスの気泡５２と共に浮上し、酸化物含有層３１を形成する。酸化物含有層３１は、酸化物およびその他の不純物を含む層である。酸化物含有層３１内を気泡５２が通過することにより、酸化物含有層３１内に貫通孔３２が形成される。
脱ガス処理の時間は、マスク３０として充分な厚さの酸化物含有層３１が形成される時間であればよく、特に制限されない。脱ガス処理の時間は、例えば５４時間程度が好ましい。
図４～図６は、回転式脱ガス装置を用いた脱ガス処理により、酸化物含有層３１が形成され、この酸化物含有層３１内を気泡が通過することで、酸化物含有層３１内に貫通孔３２が形成される様子を示す模式断面図である。図中、符号５１は、回転式脱ガス装置の回転子５１である。図６は、部分拡大図である。
（工程（Ｓ２））
工程（Ｓ２）において、溶湯２１内の圧力を高める方法としては、上方からマスク３０を押し下げて溶湯２１を加圧する方法、および、溶湯２１内に気泡を供給して、溶湯２１内の圧力を高める方法等が挙げられる。溶湯２１にかける圧力は、マスク３０の貫通孔３２から、空間部１２内に溶湯２１を線状に押し出すことができれば、特に制限されない。溶湯２１にかける圧力は、例えば７００～１０００Ｐａ程度が好ましい。
工程（Ｓ２）において、溶湯２１内の圧力を高める方法としては、上方からマスク３０を押し下げて溶湯２１を加圧する方法、および、溶湯２１内に気泡を供給して、溶湯２１内の圧力を高める方法等が挙げられる。溶湯２１にかける圧力は、マスク３０の貫通孔３２から、空間部１２内に溶湯２１を線状に押し出すことができれば、特に制限されない。溶湯２１にかける圧力は、例えば７００～１０００Ｐａ程度が好ましい。
溶湯２１内に不活性ガスの気泡５２を供給し、この気泡５２の供給により溶湯２１内の圧力を高めることが好ましい。この方法では、簡易に低コストに工程（Ｓ２）を実施することができ、好ましい。
不活性ガスの気泡の供給は、工程（Ｓ１）と同様、公知の脱ガス処理と同様の方法で行うことができる。この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ２）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯２１の清浄化と工程（Ｓ２）とを同時に実施することができ、好ましい。
不活性ガスの気泡の供給は、工程（Ｓ１）と同様、公知の脱ガス処理と同様の方法で行うことができる。この方法では、公知の脱ガス装置と不活性ガスを用いて、簡易に低コストに工程（Ｓ２）を実施することができ、脱ガス処理による溶湯２１の清浄化と工程（Ｓ２）とを同時に実施することができ、好ましい。
図７および図８は、回転式脱ガス装置を用いて、溶湯２１内に不活性ガスの気泡５２を供給し、この気泡５２の供給により溶湯２１内の圧力を高め、マスク３０の貫通孔３２から空間部１２内に溶湯２１を線状に押し出す様子を示す模式断面図である。これらの図は、図６に対応した部分拡大図であり、図６と同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。
なお、図８では、貫通孔３２内に入り込んだ気泡５２が、貫通孔３２内の溶湯２１を線状に押し出している様子が示されているが、気泡５２によって押された溶湯２１が貫通孔３２内の溶湯２１を線状に押し出してもよい。すなわち、気泡５２は直接的または間接的に貫通孔３２内の溶湯２１を線状に押し出すことができる。なお、気泡５２の供給による溶湯２１内の圧力上昇と気泡５２の上昇力によって、貫通孔３２内の溶湯２１が上方に線状に押し出されると考えられる。
（工程（Ｓ３））
工程（Ｓ３）では、図８に示す状態を維持し、線状に押し出された溶湯２２を、溶湯保持炉１１内のマスク３０より上方の空間部１２内で徐冷させる。このようにして、図９に示すように、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線２３が得られる。図９は、図６～図８に対応した部分拡大図である。
工程（Ｓ３）では、図８に示す状態を維持し、線状に押し出された溶湯２２を、溶湯保持炉１１内のマスク３０より上方の空間部１２内で徐冷させる。このようにして、図９に示すように、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線２３が得られる。図９は、図６～図８に対応した部分拡大図である。
溶湯保持炉１１内の空間部１２の温度は、例えば３００～６００℃程度であり、好ましくは４００～５００℃程度である。
溶湯保持炉１１内の空間部１２の上記温度範囲内で徐冷を行うことで、アルミニウムまたはアルミニウム合金の単結晶化が可能であり、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線２３を製造することができる。
線状に押し出された溶湯２２を空間部１２内で保持して徐冷する時間（徐冷時間とも言う。）は、線状に押し出された溶湯２２が充分に固化するまでの時間であり、空間部１２内の温度に応じて選択される。徐冷時間は、例えば１２～１８時間程度が好ましい。
工程（Ｓ１）において、脱ガス処理により酸化物含有層３１を形成する場合、ここで言う徐冷時間は、脱ガス処理により充分な厚さの酸化物含有層３１を形成するのに必要な時間（例えば５４時間）が経過した後の時間である。例えば、脱ガス装置の起動から工程（Ｓ３）の終了まで、６６～７２時間程度を要する。
溶湯保持炉１１内の空間部１２の上記温度範囲内で徐冷を行うことで、アルミニウムまたはアルミニウム合金の単結晶化が可能であり、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線２３を製造することができる。
線状に押し出された溶湯２２を空間部１２内で保持して徐冷する時間（徐冷時間とも言う。）は、線状に押し出された溶湯２２が充分に固化するまでの時間であり、空間部１２内の温度に応じて選択される。徐冷時間は、例えば１２～１８時間程度が好ましい。
工程（Ｓ１）において、脱ガス処理により酸化物含有層３１を形成する場合、ここで言う徐冷時間は、脱ガス処理により充分な厚さの酸化物含有層３１を形成するのに必要な時間（例えば５４時間）が経過した後の時間である。例えば、脱ガス装置の起動から工程（Ｓ３）の終了まで、６６～７２時間程度を要する。
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法を提供することができる。
本発明の製造方法によれば、少なくとも一部が単結晶構造を有し、例えば２０μｍ～３ｍｍ程度の線径を有する金属細線を製造することができる。
本発明の製造方法によれば、少なくとも一部が単結晶構造を有し、例えば２０μｍ～３ｍｍ程度の線径を有する金属細線を製造することができる。
本発明に係る実施例について、説明する。
［実施例１］
溶湯保持炉内に保持された６５０℃程度のアルミニウム合金溶湯（Ｓｉ：８．５～１０．０質量％、Ｍｇ：０．１５～０．３０質量％、Ｃｕ：０．２質量％未満、Ｆｅ：０．３質量％未満、Ｚｎ：０．１質量％未満、Ｍｎ：０．５質量％未満、Ｔｉ：０．２質量％未満、Ｎｉ：０．１質量％未満、Ｓｎ：０．１質量％未満、Ｃｒ：０．１質量％未満、残部：Ａｌ）内に、公知の回転式脱ガス装置を用いて、窒素ガスの気泡を供給した。この脱ガス処理により、溶湯中の水素ガスが除去されると共に、酸化物等の不純物が気泡と共に浮上し、溶湯の表面上に酸化物含有層が形成された。酸化物含有層内を上記気泡が通過することにより、酸化物含有層内に貫通孔が形成され、マスクが形成された（工程（Ｓ１））。脱ガス装置を起動してから充分な厚さの酸化物含有層が形成されるまで、５４時間を要した。
［実施例１］
溶湯保持炉内に保持された６５０℃程度のアルミニウム合金溶湯（Ｓｉ：８．５～１０．０質量％、Ｍｇ：０．１５～０．３０質量％、Ｃｕ：０．２質量％未満、Ｆｅ：０．３質量％未満、Ｚｎ：０．１質量％未満、Ｍｎ：０．５質量％未満、Ｔｉ：０．２質量％未満、Ｎｉ：０．１質量％未満、Ｓｎ：０．１質量％未満、Ｃｒ：０．１質量％未満、残部：Ａｌ）内に、公知の回転式脱ガス装置を用いて、窒素ガスの気泡を供給した。この脱ガス処理により、溶湯中の水素ガスが除去されると共に、酸化物等の不純物が気泡と共に浮上し、溶湯の表面上に酸化物含有層が形成された。酸化物含有層内を上記気泡が通過することにより、酸化物含有層内に貫通孔が形成され、マスクが形成された（工程（Ｓ１））。脱ガス装置を起動してから充分な厚さの酸化物含有層が形成されるまで、５４時間を要した。
さらに、回転式脱ガス装置を用いた上記気泡の供給を続けたところ、上記マスクの貫通孔から、溶湯保持炉内のマスクより上方の空間部内に溶湯が線状に押し出された（工程（Ｓ２））。気泡の供給によって溶湯にかかる圧力は、７００～１０００Ｐａ程度であった。気泡の供給による溶湯内の圧力上昇と気泡の上昇力によって、貫通孔内の溶湯が上方に線状に押し出されたと考えられる。
線状に押し出された溶湯を、上記空間部内（４５０℃程度）で１２～１８時間程度徐冷させた（工程（Ｓ３））。ここで言う徐冷時間は、脱ガスにより充分な厚さの酸化物含有層を形成するのに必要な時間が経過した後の時間である。脱ガス装置の起動から工程（Ｓ３）の終了まで、６６～７２時間を要した。
線状に押し出された溶湯を、上記空間部内（４５０℃程度）で１２～１８時間程度徐冷させた（工程（Ｓ３））。ここで言う徐冷時間は、脱ガスにより充分な厚さの酸化物含有層を形成するのに必要な時間が経過した後の時間である。脱ガス装置の起動から工程（Ｓ３）の終了まで、６６～７２時間を要した。
上記方法により得られた、貫通孔を有する酸化物含有層からなるマスク（３０）と、その上に形成された複数のアルミニウム合金細線（２３）とからなる構造体の一例の写真を図１０に示す。
図１０に示した構造体の先端側から、計３本のアルミニウム合金細線を切り取った（試料１～３）。これらの写真を図１１に示す。図１１に示す各アルミニウム合金細線（試料１～３）について、任意の箇所で切断し、断面観察をした。図１１には、切断位置を白破線で示し、白矢印で観察方向を示してある。
図１２Ａに、各試料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面写真を示す。図１２Ｂに、図１２Ａに示された各断面のＩＰＦ（Inverse Pole Figure）マップを示す。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、試料１～３は、単結晶構造を有する線径１００～２００μｍ程度のアルミニウム合金細線であった。
図１２Ａに、各試料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面写真を示す。図１２Ｂに、図１２Ａに示された各断面のＩＰＦ（Inverse Pole Figure）マップを示す。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、試料１～３は、単結晶構造を有する線径１００～２００μｍ程度のアルミニウム合金細線であった。
図１０に示した構造体において、マスクの上端部とアルミニウム合金細線の根元部とを切断し、断面観察をした。図１０には、切断位置を白破線で示し、白矢印で観察方向を示してある。図１３Ａに、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面写真を示す。図１３Ｂに、図１３Ａに示された断面のＩＰＦ（Inverse Pole Figure）マップを示す。図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、マスクに近いアルミニウム合金細線の根元部は多結晶構造であったが、径方向のサイズが４００μｍ程度、線方向のサイズが２０００μｍ程度の伸長粒が見られ、単結晶構造に近い多結晶構造であった。
本発明の製造方法によれば、少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウム合金細線を製造できることが確認された。また、マスクに近い根元部分を除けば、単結晶構造を有するアルミニウム合金細線を製造できることが確認された。
本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜設計変更が可能である。
１１ 溶湯保持炉
１２ 空間部
２１ 溶湯
２２ 線状に押し出された溶湯
２３ アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線
３０ マスク
３１ 酸化物含有層
３２ 貫通孔
５１ 脱ガス装置の回転子
５２ 気泡
１２ 空間部
２１ 溶湯
２２ 線状に押し出された溶湯
２３ アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線
３０ マスク
３１ 酸化物含有層
３２ 貫通孔
５１ 脱ガス装置の回転子
５２ 気泡
Claims (4)
- 少なくとも一部が単結晶構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属細線の製造方法であって、
溶湯保持炉内に保持されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる溶湯内に不活性ガスの気泡を供給する脱ガス処理を行って、前記溶湯の表面上に酸化物含有層を形成する工程（Ｓ１－１）と、
さらに前記脱ガス処理を続け、前記酸化物含有層内に前記気泡を通過させて複数の気泡通過孔を形成する工程（Ｓ１－２）と、
さらに前記脱ガス処理を続け、前記気泡の供給による前記溶湯内の圧力上昇によって、前記複数の気泡通過孔から、前記溶湯保持炉内の前記酸化物含有層より上方の空間部内に前記溶湯を線状に押し出す工程（Ｓ２）と、
線状に押し出された前記溶湯を、前記空間部内で徐冷させる工程（Ｓ３）とを有する、金属細線の製造方法。 - 前記金属細線の線径は、２０μｍ～３ｍｍである、請求項１に記載の金属細線の製造方法。
- 工程（Ｓ１－１）において、前記金属細線の線径より厚い前記酸化物含有層を形成する、請求項１または２に記載の金属細線の製造方法。
- 工程（Ｓ２）において、前記気泡の供給によって前記溶湯にかける圧力は、７００～１０００Ｐａである、請求項１～３のいずれか１項に記載の金属細線の製造方法。
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