JPH01246334A - 音響及び画像信号伝送配線用銅材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、６Ｎ（９９，９９９９％）以上の純度を有す
る高純度銅をベースとした音響及び画像信号伝送配線用
鋼材に関するものであり、特には、６Ｎ以上の高純度銅
にＩｎ及びＡｇのうちのいずれか一種以上を２〜１００
　ｐｐｍ添加含有せしめた、強度とＲＲＲ値に優れた、
音響・画像信号伝送用機器内部配線用銅箔及び線材に関
するものである。

本発明によって、高品質のオーディオ及びビジュアルケ
ーブルに代表される電気信号伝送線材やプリント回路名
が提供される。

Ｉ胛五１１ 近年、コンパクトディスクやレーザーディスクのように
光を使用してデジタル方式で記録及び再生を行なうオー
ディオ及びビジュアル設備が普及している。こうしたデ
ジタル方式での電気信号の記録と再生は、アナログ方式
のものに比較して例えば音の記録あるいは再生が音域及
びその精確性を広げ、純度の高い、立体間及び臨場感の
豊かな音の再生を可能としつつある。

このように優れたデジタル方式の能力を最大限に引き出
すためには、設備コンポーネントの品質の高性能化はも
とより、それらを結ぶ信号伝送線路並びにコンポーネン
ト間の配線材料並びにコンポーネント内部の信号伝送線
路の高品質化に注目が向けられるようになっている。信
号伝送線路を含めて入力から出力まで全体を通して配慮
を払ってこそ真の意味のデジタル方式の長所が引き出さ
れるのである。

皮４Ω垣」 従来、オーディオ機器におけるアンプとスピーカーとを
結ぶスピーカーケーブル、テーブレコーダやコンパクト
ディスクとアンプとを結ぶオーディオビンケーブル、オ
ーディオステレオビンケーブル等、更にビジュアル機器
に用いられるビジュアルビンケーブル等のような伝送ケ
ーブルには、アナログ方式による伝送ケーブルが用いら
れていたが、上述したように、信号の伝送中、雑音や歪
が付与され、音質及び画質を劣化させていた。

こうした中で、高品質の音を再生するために電線の改良
に関する提案が為された。例えば、特開昭５９−１６７
９０４号は、酸素５０ｐｐｍ以下の無酸素銅を７００℃
以上の不活性ガス雰囲気中で焼鈍して、結晶粒を粗大化
することにより、高品質の音質を得ようとするものであ
った。

更に、これを−段と改善して、超高純度の、例えば６　
Ｎ　（９９，９９９９％）以上の純度の銅を用いる試み
が為され、成功を納めた。不純物を徹底的に排除し、結
晶粒を大きく成長させることにより、情報信号の伝達は
一段とストレートになり、ロスが減少し、伝送特性の向
上が実現された。これは特に、高域特性に優れた高純度
な音質および画質の実現に有効であった。

、日が　゛　しよ　と　る； 上記の通り、高純度銅は、音響及び画像信号伝送配線用
鋼材としては極めて有用である。しかしながら、これら
は、強度が乏しいと云う欠点がある。こうした用途にお
いて、もうすこし強度を有する方が使用上或いは取扱上
好適であることが多い、特に、極細線の製造においては
、引抜き時に断線する事態が多発し、製造効率の点で大
きな問題となった。また、銅線材はコイルとして用いら
れることがあるため、巻きつけ時に断線が生じることも
重大な問題であった。

電流のスムースな流れを評価する指標として、ＲＲＲ値
（残留抵抗比値）がある。ここで、ＲＲＲ値とは、２７
３Ｋにおける電気抵抗値７４．２Ｋにおける電気抵抗値
の比を云う、このＲＲＲ値を殆ど低下させることな、く
、通常純度の銅の強度以上にすることが要望されている
。

泣且皇且刀 本発明の目的は、ＲＲＲ値を殆ど低下させることなく、
比較的高い強度を有する高純度銅から成る音響及び画像
信号伝送配線用鋼材を提供することである。

ｌ胛五１１ ＲＲＲ値と強度とは基本的には相反するものである０強
度を向上する為の微量元素の添加は、ＲＲＲ値を減少さ
せる０本発明者等は、６Ｎ以上の高純度銅において、Ｒ
ＲＲ値を殆ど低下させることなく、比較的高い強度を発
現せしめる添加剤について研究を重ねた結果、Ｉｎ及び
Ａｇを見出すに至った。

所定量のＩｎ及び（或いは）　Ａｇは、ＲＲＲ値を殆ど
低下させることなく、比較的高い強度を発現せしめるに
有効であることがここに初めて判明したものである。

この知見に基づいて、本発明は、６Ｎ以上の高純度銅に
Ｉｎ及びＡｇのうちのいずれか一種以上を２〜１００　
ｐｐｍ添加してなる音響及び画像信号伝送配線用鋼材を
提供する。

本発明において、「音響及び画像信号伝送配線用銅材」
とは、コンパクトディスクやレーザーディスクに代表さ
れる音響・画像信号伝送用機器内部配線用銅箔及び機器
間のケーブル等の線材を包括するものである。

Ｉ且旦且婆煎１１ 例えば、オーディオ及びビジュアル機器内部配線用鋼箔
を例にとると、銅純度を６Ｎ乃至７Ｎとして、不純物を
極端に減少することにより、不純物の固溶や析出が従来
使用されているオーディオ及びビジュアル無酸素銅線と
比較して１／１０以下とすることが出来るため、不純物
の固溶や析出に起因する電気信号へのノイズや歪が減少
する。

このように機器内配線更には外部線材等前述した用途向
は銅箔用材料を製造する際には、■、高純度であること
、 ２、異物、ピンホール等の内部欠陥が極めて少ないこと
、 ３、長尺物で均一な品質を持つもので、偏析の少ないこ
と、 ４、一方向凝固組織、単結晶組織等結晶成長制御されて
いること を満たす高純度銅製品をブレークアウト等の危険なく安
全にそして効率よく製造することの出来る連続鋳造方法
が要望され、それに答えるものとしてる。本件出願人は
既に、 １）一端を溶融銅浴中に突出し且つ他端を冷却した鋳型
を通して連続鋳造する方法、 ２）第１ベツセルに溜められた溶融銅を、第２ベツセル
内に吸引して真空精製した後、一端を該第１ベツセル内
の溶融銅浴中に突出し且つ他端を冷却した鋳型を通して
連続鋳造する方法 を提唱してきた。２）の方法は、６Ｎ以上の高純度銅の
製造にはとりわけ好適である。

このようにして製造された６Ｎ以上の高純度鋳造鋼材は
、塑性加工後の再結晶により、強度が不足する。そこで
、本発明に従えば、Ｉｎ及びＡｇのうちのいずれか一種
以上が２〜１１００ｐｐ添加される。２ｐｐｍ未満では
所要の最小限の強度が発現しない。他方、１００　ｐｐ
ｍを越えるとＲＲＲ値への悪影響が顕著となる。音響性
能を好適に保持する為には、５０　ｐｐｍ未満の添加が
好ましい。

以下、参考までに、６Ｎ以上の高純度銅連続鋳造材の製
造について説明を加える。

通常的な銅電解精製では、純度９８〜９９％前後にまで
精製した粗銅を鋳造して陽極となしそして圧延銅板等か
ら作製した種板を用いて、銅濃度４０〜５０ｇ／ｌそし
て遊離硫酸濃度９０〜２２０　ｇ／ｌの電解液中にて液
温５０〜７０℃及び陰極電流密度１〜３　ａ／ｄｍ２の
条件下で電解を行なうことにより電気銅を製造している
。得られる電気銅は、４Ｎ　（９９，９９％）程度の純
度であり、１．Ｏｐｐｍに至る０、Ｓ、　Ａｇ、、　Ｆ
ｅ等の不純物を含有している。

更に高純度の銅を製造する一つの方法は、再電解である
。一般に、上記電気銅を陽極として隔膜方式で再電解が
実施される。再電解における遊離硫酸濃度は９０〜２２
０ｇ／ｌそして銅濃度は３０〜５０　ｇ／ｌと通常の電
解と変わるところはない、電解液中の遊離硫酸濃度が９
０ｇ／ｌより低いと、電着銅の表面の緻密性及び平滑性
が不良となって不純物を巻き込み易い、他方、遊離硫酸
濃度が２２０ｇ／ｌを越えると、硫酸銅の溶解度が減少
して生産性を低下する。好ましい遊離硫酸濃度は９０〜
１５０ｇ／Ｉである。

電解液中の銅濃度は低い方が電着銅の表面の緻密性及び
平滑性の点で良いが、反面生産性を低下するので、これ
らを考慮して、３０〜５０　ｇ／ｌ、好ましくは４０ｇ
／Ｉ前後とされる。

再電解条件どしては、３０〜５０℃の電解温度及び５０
〜１５０Ａ／ｍ２の陰極電流密度が一般に採用される。

電解温度は低めの方が電着銅表面の緻密性及び平滑性を
良好とするので、液温は５０℃を上限とするのがよい。

５０℃を越えると、デンドライト状結晶も生成し易い、
温度が３０℃未満では硫酸塩の溶解度が減少し、好適な
電解操業が行ない得ない、好ましい液温は３５〜４５℃
、特には４０℃前後である。　Ａｇ汚染防止上温度の管
理は重要である。陰極電流密度は、電着銅表面の緻密性
及び平滑性不良による不純物の巻込みと生産性を考慮し
て５０〜１５０Ａ／ｍ”好ましくは９０〜１５０Ａ／ｍ
２で実施するのがよい。

隔膜は、電気銅が溶解する際に発生する銅粉及び亜酸化
銅粉や不純物が電着銅に混入するのを防止するために設
けられる。隔膜は、イオン交換膜、炉布、セラミクス等
から成り、炉布の場合枠に張り渡したボックス状として
も良いし、袋状としても良い、デビロン、テフロン、テ
トロン等の耐酸性化繊か布の使用が好ましい。

電解液中にはニカワが電気銅トン当たり５〜２０ｇ添加
されつる。ニカワの添加により電着銅の表面は緻密とな
り、不純物の巻き込みが有効に防止される。ニカワは硫
黄を含まないので、しかも添加量は少量に抑えであるの
で、硫黄等の汚染の心配はない、ニカワ量が多すぎると
かえってしわが生じたり、表面性状が悪化する。ニカワ
の添加は不純物品位低減の安定化に大きく寄与する。

電解操業は、電解槽において電気銅としての陽極とボッ
クス型の隔膜内に配した陰極を対面状態で配置して実施
される。陰極としては、チタン板、ステンレス板、高純
度銅板が使用される。電解液は、電解槽から抜き出され
、循環槽に送られ、成分調整後、濾過器を通して隔膜内
に戻される。ニカワの補給も隔膜内に為される。隔膜内
に直接電解液の給液とニカワの補給を行なうことは、 １、電着面が常時清浄な電解液に曝され、不純物の巻き
込み防止効果が大きいこと、 ２、ニカワが電着面によく作用し、ニカワ添加量が少な
くしうること、 ３、電解液循環量を減少しうること の点で高純度化にきわめて有益である。

生成電気銅は、緻密な表面性状を有し、Ａｇ及びＳとも
４．０ｐｐｍ以下であり、そしてＦｅは０．０５　ｐｐ
ｍ水準である、５Ｎ　（９９，９９９％）品位のもので
ある。

以上が本発明の原料となり得る高純度銅の一例である。

もちろん、上記以外の方法で製造された高純度銅も本発
明銅箔の製造原料となり得る。

こうして得られた高純度銅は、第１〜４図に示す真空精
製一連続鋳造装置に溶解状態で搬入される。第１図を参
照すると、装置は基本的に、第１ベツセル１と、第２ベ
ツセル２と、鋳型３とから構成される。第１ベツセル１
内で溶解を行なってもよい、溶融鋼Ｍは、第１ベツセル
ｌ内に保持される。第１ベツセル１の周囲には、必要な
らヒータ７が設置される。第１ベツセル１直上に設置さ
れる第２ベツセル２は、第１ベツセル１内に保持される
溶融胴中に浸漬される導通管４を具備している。第２ベ
ツセル２の周囲にも、必要ならばヒータ８が設置される
。第２ベツセル２の上端は、弁１０を介して第２ベツセ
ル内上部を排気するための真空系とそこを加圧するため
の不活性がス系に切替え自在に接続される。ここでは、
導通管４は、溶融鋼の吸上げと降下を兼ねる単管方式で
あり、原料純度と目標品質に応じて弁１０の操作により
第２ベツセルの減圧（１０−”Ｔｏｒｒ程度に）及び加
圧（常圧まで）を繰り返すことにより、溶融鋼の精製が
もたらされる０例えば、５〜３０回減圧と加圧が繰り返
される。

所定の操作後、鋳型３を通して鋳造が実施される。鋳型
３には最初、純銅棒がをその挿入端が溶融鋼供給側より
僅かに引っ込むようにして挿入されている。鋳型３の一
端は第１ベッセル底部に形成された凹入部に嵌入され、
溶融鋼及び第１ベツセル壁からの熱により加温されてい
る。補助ヒータ９が追加的熱な与えるために設置される
。鋳型３の他端は、冷却構造体１２により冷却される。

鋳型内部には、通路１５を通してＮ２等の不活性ガスが
注入される。不活性ガスが溶融胴側にのみ放出されるよ
うガスシール１６が設けられる。ピンチロール１７によ
り鋳造ロッド或いは板Ｒが引き抜かれる。

第１ベツセルは、Ｎ　ｚ　、　Ａ　ｒ等の不活性ガス及
びＣ０１Ｈ２等の還元性ガスにより雰囲気制御される。

導通管にＮ２、Ａｒ等の不活性ガス及びＣ０１Ｈ２等の
還元性ガス吹き込みが為されつる。第１ベツセル溶融銅
中には、Ｎｚ、Ａｒ等の不活性ガス及びＣ０１Ｈ２等の
還元性ガス吹き込みが為されつる。

一端を溶融銅浴中に突出せしめそして他端を冷却構造体
に接触せしめた構造を有する鋳型を用いることにより、
別個の鋳型専用の加熱手段を用いる必要性が無くなり、
用いるとしても補助的なヒータで足り、過剰加熱の恐れ
なく、鋳型の入り口側近くで凝固面を保持することが可
能となる。これは、ブレークアウトの危険性を排除する
。これはまた、一方向凝固または単結晶化を容易に可能
とする。

鋳型は、例えば、チッ化ケイ素、炭化ケイ素、黒鉛等の
熱良導体の耐火物製とすることが好ましい。

結晶粒の大きな鋳造体を安定して鋳造するためには、パ
ルス引き抜きが有用である。パルス引き抜きとは、一定
時間引き抜き停止を間に挟んで引き抜きを繰り返すもの
であり、例えば、２〜１０秒引き抜きを停止しつつ０．
１〜１秒引き抜きを繰り返す断続的引き抜き方法である
。

好適な鋳造速度は、５〜１５０　ｍｍ７分であるが、特
には１０〜７０　ｍｍ７分が好ましい、これは、粒界の
極めて少ない鋳造体の安定した鋳造を可能ならしめる。

鋳造速度とは、引き抜き長さを引き抜き時間で割った値
であり、パルス引き抜きを採用する場合には、停止時間
と引き抜き時間との合計時間で引き抜き長さを割った値
である。

不活性ガスをの凝固界面近傍に吹き込むことにより、界
面近傍の温度勾配を一層大きくすることが出来、一方向
凝固または単結晶化を一段と容易ならしめる。また、通
路１５を通して鋳型の途中に不活性ガスを導入し、不活
性ガスにて鋳造物の表面を覆いながら不活性ガスを溶融
鋼浴中に噴出させることにより、不活性ガスは溶融銅浴
を攪拌し、温度及び不純物成分のバラツキををなくす作
用を為す。

別法としては、第２図に示すように、第１ベッセル底部
に水平方向に鋳型を設置することにより水平引き抜きを
行なうことも出来る。構成自体は第１図と同様である。

第３図は、また別の連続鋳造装置の例を示す。

第１図と同一の要素には同一の参照番号を付しである。

ここでは、第１図とは異なり、導通管が吸上げと降下を
別々に行なう循環式複管方式として示されている。導通
管４が吸上げ管であり、導通管５が降下管である。溶融
鋼は、導通管４を通して吸上げられ、第２ベツセルにて
真空に曝された後導通管５を通して自重で降下する。第
２ベツセルには酸素吹き込み口２０が示され、また導通
管４には、不活性ガス羽口２１が設けである０番号２３
は添加剤投入口を示す。

更に、この例では、鋳型３が第１ベツセル壁中に完全に
埋入され、その一端は溶融胴中に突入している。そのた
め、鋳型は充分に加熱され、補助ヒータは不要である。

第４図は、第３図の水平引き抜きの場合を示すものであ
り、説明は省略する。

第５及び６図は、連続式の真空精製連続鋳造装置を示す
、第３〜４図と同じく、導通管が吸上げと降下を別々に
行なう循環式複管方式であり、両者の間に隔壁２４が設
けられている。吸上げ管としての導通管４は、ここでは
例えば３本から構成される。供給口２６から溶融鋼は連
続的に供給され、隔壁の手前で導通管４を通して吸上げ
られ、第２ベツセルにて真空に曝された後導通管５を通
して自重で隔壁の背後に降下する。第２ベツセルには酸
素吹き込み口２０が設けられ、また導通管４には、不活
性ガス羽口２１が設けである。更には、第１ベツセルの
溶融銅浴中に還元ガスを吹き込む羽口３０も装備されて
いる。

こうした真空吸上げ乃至は循環方式による脱ガス方式と
一端を溶融鋼中に突出し他端を冷却構造体に接した構造
の鋳型による鋳造方式と組合わせることにより高純度で
内部欠陥のない鋳造物が安全に且つ安定して得られる。

本発明においては、上記の６Ｎに保持されている溶鋼に
必要量のＩｎ及び（或いは）　Ａｇが添加される。

ル較」ｄじＬ丸嵐困 次は、４Ｎ〜６Ｎの高純度銅のＲＲＲ値を示す。

−Ｋ１−　　　−旦り皿− ４Ｎ　　　　　　　　　　　　　４００５Ｎ　　　　　
　　　　　　　１０００６　Ｎ　（Ａｇ：０．２ｐｐｍ
）　５０００６　Ｎ　（Ａｇ：０．　Ｉｐｐｍ）　７０
００こうした高純度銅から成る銅線において、上記４Ｎ
及び５Ｎのものは、２０μ以下の極細線の製造において
断線が生じなかったが、６Ｎのものでは断線が生じた。

６Ｎの銅にＩｎを１０ｐｐｍ添加した材料或いはＡｇを
１５ｐｐｍ添加した材料は断線が激減或いは皆無となっ
た。しかも、これら本発明材料のＲＲＲ値は、４０００
以上のオーダに保持された。

及朋ｊと１里 本発明は、強度とＲＲＲ値に優れた音響・画像信号伝送
用機器内部配線用鋼箔及び線材を与え、特に本材料は極
細線の製造及びコイル作製において断線が生じず、製造
が効率的且つ容易であり、大幅な経費減をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単管方式の垂直抜出し型精製鋳造装置の概略
垂直断面図である。 第２図は、水平抜出し型に変更した第１図の装置の鋳型
部分の断面図である。 第３図は、複管循環方式の垂直抜出し型精製鋳造装置の
概略垂直断面図である。 第４図は、水平抜出し型に変更した第３図の装置の鋳型
部分の断面図である。 第５図は、連続方式の水平抜出し型精製鋳造装置の概略
垂直断面図である。 第６図は、第５図の第１ベツセルを通しての水平断面図
である。 １　：第１ベツセル ２　：第２ベツセル ３　：鋳型 ４．５　：導通管 １２　：冷却構造体 Ｍ　：溶融鋼 Ｒ：鋳造ロッド乃至板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）６Ｎ以上の高純度銅にＩｎ及びＡｇのうちのいずれ
   か一種以上を２〜１００ｐｐｍ添加してなる音響及び画
   像信号伝送配線用銅材。