JPH06943B2 - 被覆鋼線の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、耐摩耗性と耐熱性に優れ、高強度の導電性被
覆鋼線を製造する方法に関する。

「従来の技術」 従来、この種の鋼線として、銅被覆鋼線が使用されてお
り、その製造方法として一般に、以下の〜に示す方
法が知られている。

鋼線を所要のメッキ浴に浸漬してメッキ層を形成する
ことにより被覆鋼線を製造する電気めっき法。

鋼線に銅テープあるいは銅合金テープを縦沿えし、両
者を圧接することにより被覆鋼線を製造するテープ圧接
法。

鋼線に銅テープあるいは銅合金テープを縦沿えすると
ともに管状に成形し、これを引き抜いて被覆鋼線を形成
するテープ管形成引抜法。

鋼材に銅材あるいは銅合金材を嵌合して形成した嵌合
ビレットを押出しするか引き抜いて形成する嵌合ビレッ
ト押出または引抜法。

皮剥きダイスを用いて皮剥き処理を行った鋼線を用意
し、この鋼線を銅溶湯中あるいは銅合金溶湯中を通過さ
せてその外部に被覆層を形成し、圧延加工と冷却処理を
施して被覆鋼線を形成する浸漬形成法（いわゆるディッ
プフォーミング法）。

「発明が解決しようとする問題点」 前記〜に示す各方法は、以下に説明する問題を有し
ていた。

(1) 前記電気めっき法にあっては、単位面積あたりに
付加できる電流密度に限界があり、単位時間に被覆でき
るめっき量に限界を有するが故に、前記〜に記した
他の方法に比較して生産速度が遅い問題を有していた。
また、めっき処理によって形成できる被覆層の厚みに限
界があり、高被覆率の被覆鋼線を製造するには、コスト
が著しく上昇する問題がある。なお、生産速度を向上さ
せるために、高電流密度をかけた場合、銅あるいは銅合
金からなるめっき層が多孔質となって品質が低下する欠
点がある。

(2) 前記テープ圧延法とテープ管形成引抜法にあって
は、一回の被覆では銅被覆率の高い被覆鋼線は製造が困
難であり、例えば被覆率４０％以上の銅被覆鋼線は製造
不可能な欠点がある。

(3) 前記嵌合ビレット押出あるいは引抜法にあって
は、被覆率の大きな鋼線は製造可能であるものの、一度
に形成できる鋼線の長さが小さく、長尺の被覆鋼線を連
続製造できない問題を有していた。

(4) 前記ディップフォーミング法にあっては、被覆率
を２０〜７０％程度の広い範囲で設定できる利点を有す
るものの、鋼線に前処理として皮剥き処理を施し、鋼線
の新生清浄面を出し、溶湯の凝固付着時のガス発生を防
止して、ブローホール（微細な空孔）の発生を阻止する
ことが必要である。ところが、前記鋼線表面の皮剥きを
行う皮剥きダイスは、常に鋼線と擦れあう関係から寿命
が短く、短期間で交換する必要があるために、長時間に
亙る被覆鋼線の連続製造が不可能であり、このため製造
コスト上が上昇する問題があるとともに、強度の高い鋼
線（例えばピアノ線）では、ほとんど皮剥き出来ない欠
点があり、ディップフォーミング法を適用できる鋼種に
制限を生じる問題があった。

「発明の目的」 本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、耐摩耗性
と耐熱性に優れ、高強度の多種類の導電性被覆鋼線を連
続的かつ速く、しかも低コストで製造できる方法を提供
することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、鋼線の外方に
銅または銅合金からなる被膜層を形成して芯材を形成す
る工程と、この芯材を皮剥きする工程と、この皮剥きさ
れた芯材を銅または銅合金溶湯中を通過させ、芯材の外
周に銅または銅合金からなる被覆層を芯材との体積比に
おいて４０％以上形成する工程とを具備してなるもので
ある。

「作用」 皮剥きダイスにより剥離される鋼線周囲の被膜層は銅ま
たは銅合金からなるため、皮剥きダイスの寿命が延びて
連続製造が可能になり、鋼線に施す被膜層を薄く形成で
きるようになってめっき時間の短縮化とめっき設備の簡
略化が可能になり、被覆鋼線のコストダウンが可能にな
る。

「実施例」 第１図は、本発明方法の一実施例を行うために使用する
装置を示すものである。

図中１は、鋼線Ａ₁が巻回された送り出し器を示し、こ
の送り出し器１の側方には、スケール除去装置２と前処
理装置３とめっき装置４と洗浄乾燥装置５と伸線装置６
とが順次設置されている。前記スケール除去装置２は、
この装置を通過する線状体の表面に付着している不純物
あるいは酸化皮膜等を除去するものであり、例えばショ
ットブラスト装置やワイヤブラッシング装置を具備した
構成である。前記前処理装置３は、電解脱脂装置と酸洗
い装置と水洗装置等を備えたもので、後に行うめっき処
理の前処理を行うものである。前記めっき装置４、銅
（あるいは銅合金）めっき浴と水洗槽と湯洗槽等を備え
たもので、この装置を通過する線状体に銅（あるいは銅
合金）めっきを行うものである。前記洗浄乾燥装置５は
この装置を通過する線状体を洗浄し、乾燥させるもので
あり、伸線装置６はこの装置を通過する線状体を伸線す
るものである。

また、前記伸線装置６の側方には、溶融浸漬被覆成形装
置（以下、ディップフォーミング装置と称する。）１０
が設けられている。このディップフォーミング装置１０
は、導入ハウジング装置１１と浸漬装置１２と排出ハウ
ジング装置１３とを主体として構成されたものである。

前記導入ハウジング装置１１は、気密構造の導入ハウジ
ング１５と、その入口部に設けられた皮剥きダイス１６
と、その内部に設けられた引き取り機１７とストレーナ
１８とを主体として構成され、前記導入ハウジング１５
は還元性ガス供給装置１９に連結されていて、導入ハウ
ジング１５の内部を還元性雰囲気に保持できるようにな
っている。なお、この還元性ガス供給装置１９は、不活
性ガス等を供給する非酸化性ガス供給装置をもって代用
しても良い。

前記浸漬装置１２は、底面に線状体の通過孔２１を形成
したるつぼ２０と溶湯供給装置２２とを具備した構成で
あり、るつぼ２０の通過孔２１に前記導入ハウジング１
５の取出孔が連通されるとともに、溶湯供給装置２２は
銅溶湯（あるいは銅合金溶湯）をるつぼ２０の内部に供
給するものである。

前記排出ハウジング装置１３は、気密構成の排出ハウジ
ング２５と、その内部に設けられたターニングローラ２
６と入口ダンサ２７と圧延装置２８と、排出ハウジング
２５の取出孔に連結された冷却パイプ２９を主体として
構成され、前記排出ハウジング２５には、還元性ガス供
給装置３０が連結され、前記排出ハウジング２５の内部
を還元性雰囲気に保持できるようになっている。前記冷
却パイプ２９はその内部に冷却装置と多数の送気管を備
えたもので、その内部を通過する線状体に冷却空気を噴
射してこれを冷却するものである。また、冷却パイプ２
９の側方には、出口ダンサ３１が設けられている。前記
入口ダンサ２７と出口ダンサ３１は、いずれも、矯正ロ
ーラ３２と、この矯正ローラ３２をばね力を利用して移
動させる移動部材３３を備えた構成であり、矯正ローラ
３２を通過する線状体を整直する公知のものである。ま
た、前記出口ダンサ３１の側方には、ピンチロール３４
と線状体の巻き取り器３５が設置されている。なお、前
記入口ダンサ２７は、引き取り機１７と圧延装置２８と
の間の鋼線の張力を一定の値に保持するものであり、る
つぼ２０の内部における銅の付着比変動に応じて圧延装
置２８のロールの回転数を変化させるものである。更
に、出口ダンサ３１は圧延装置２８とピンチロール３４
との間の張力を一定の値に保持するものであり、圧延装
置２８の回転数変化に応じてピンチロール３４の回転数
を変化させるものである。

次に、前記のように構成された装置を用いて本発明方法
を実施する場合について、工程順に説明する。

まず、送り出し器１に巻回されている鋼線Ａ₁を取り出
してスケール除去装置２に送り、鋼線表面の不純物や酸
化皮膜等の不純物を除去し、続いて前処理装置３に送
り、電解脱脂処理と酸洗い処理と水洗処理とを行い、次
いで、銅めっき装置４に送り鋼線Ａ₁の表面に被膜層
（めっき層）を形成して鋼線Ａ₁を皮膜鋼線Ａ₂とする。
その後に、洗浄乾燥装置５に送り、皮膜鋼線Ａ₂を洗浄
するとともに乾燥し、続いて伸線装置６に送って伸線加
工を施す。

次に、前記皮膜鋼線Ａ₂をディップフォーミング装置１
０に供給する。即ち、前記皮膜鋼線Ａ₂を皮剥きダイス
１６によって皮剥きしてその皮膜層の一部を除去し、芯
線Ａ₃を形成し、還元性雰囲気に保持されている導入ハ
ウジング１５の内部に取り入れ、続いて引き取り装置１
７とストレーナ１８を介してるつぼ２０に、その通過孔
２１を介して供給する。ここで、前記皮膜鋼線Ａ₂を皮
剥きする際には、皮膜鋼線Ａ₂の皮膜層を除去すること
になるが、この皮膜層は鋼に比較して軟質の銅（あるい
は銅合金）からなるために、鋼線を直接皮剥きしていた
従来方法に比較して、皮剥きダイス１６の損耗度合が減
少し、その分、皮剥きダイスの寿命が延びる効果があ
る。したがって、皮剥きダイス１６による連続皮剥き作
業を長時間続行できるようになる。

次に、るつぼ２０内に供給された芯線Ａ₃をターニング
ローラ２６によってるつぼ２０内の銅溶湯（あるいは銅
合金溶湯）から引き上げ、芯線Ａ₃の外周部に銅（ある
いは銅合金）からなる被覆層を形成して芯線Ａ₃を被覆
鋼線Ａ₄とする。この際、芯線Ａ₃の外周に形成する被覆
層の厚さは、るつぼ２０内の溶湯を通過する芯線Ａ₃の
速度あるいは溶湯の温度を所定の値に設定することによ
って被覆率２０〜７０％程度の範囲で所要の値にできる
ために、従来のテープ圧延法やテープ管形成法において
は不可能であった４０％以上の被覆率を有する被覆鋼線
の製造も可能になる効果があり、本実施例の方法では特
に、被覆率４０％以上の被覆鋼線Ａ₄を製造する場合に
特に有効である。また、前記皮剥き処理の際に、芯線Ａ
₃の外方に銅（あるいは銅合金）からなる皮膜層を残留
させた場合には、その外方に付着させた銅（あるいは銅
合金）からなる被覆層が前記残留した皮膜層となじみ良
く付着する。

そしてこの被覆鋼線Ａ₄を排出ハウジング２５に引き込
み、還元性雰囲気中で圧延装置２８によって圧延加工を
施し、冷却パイプ２９で冷却し、ピンチロール３４で巻
き取り器３５に巻き取って被覆鋼線Ａ₄の製造を完了す
る。

前述の被覆鋼線Ａ₄を製造する際に、実施する皮膜層
（めっき層）の形成処理は、薄い皮膜層を形成する処理
であり、簡単なめっき設備を備えることにより実施でき
るために、従来の電気めっき法に比較してはるかに簡略
化した設備が使用可能になり、設備費の削減をなしう
る。また、前記皮膜層は薄いもので十分であるために、
めっき装置４によるめっきの処理速度を従来より向上さ
せることができ、その分、被覆鋼線Ａ₄の製造速度を向
上できる効果がある。更に、前記被覆鋼線Ａ₄の各製造
工程においては、鋼線Ａ₁の連続処理が可能なために、
被覆鋼線Ａ₄の連続製造が可能になり、前記製造速度の
向上効果と相まって被覆鋼線Ａ₄のコストダウンをなし
うる効果がある。更に、前述した方法にあっては、鋼線
自体の硬度に無関係に皮剥きが可能になり、硬度の高い
鋼線Ａ₁であっても自由に被覆鋼線の製造に使用できる
ようになるため、従来のディップフォーミング法には適
用不可能であった、高硬度の鋼線を用いた被覆鋼線を製
造できる特徴がある。

第２図は、本発明方法の第２実施例を行うために使用す
る装置を示すもので、第１図に示す装置と同一の構成部
分は同一の符号を付してそれらの説明は省略する。

第２図に示す装置は、ディップフォーミング装置１０に
供給する皮膜鋼線Ａ₂の製造装置部分を変更したもので
ある。

即ち、鋼線Ａ₁の送り出し器１とディップフォーミング
装置１０との間に、ストレーナ４０とショットブラスト
装置４１とワイヤブラッシング装置４２と皮膜テープ供
給装置４３とワイヤブラッシング装置４４とテープスリ
ッタ４５と巻き取り機４６とフォーミングロール４７と
溶接装置４８とスクィージングダイス４９と引取り装置
５０とを設けたものである。前記被覆テープ供給装置４
３は、銅テープ（あるいは銅合金テープ）をテープスリ
ッタ４５に供給するもので、テープスリッタ４５は、こ
の銅テープ（あるいは銅合金テープ）を所定の幅に切断
してワイヤブラッシング装置４２から供給される線状体
に縦沿えするものである。

前記第２図に示す装置を用いて被覆鋼線Ａ₄を製造する
には、まず、巻き取り器１から取り出した鋼線Ａ₁をス
トレーナ４０で整直にした後に、ショットブラスト装置
４１とワイヤブラッシング装置４２により表面の洗浄を
行い、テープスリッタ４５に供給する。この作業と同時
に、被覆テープ供給装置４３から銅テープ（あるいは銅
合金テープ）をテープスリッタ４５に供給して鋼線Ａ₁
に縦沿えし、銅テープ（あるいは銅合金テープ）をフォ
ーミングロール４７によって鋼線Ａ₁の外周に被せて皮
膜層を形成し、この皮膜層の突き合わせ端部どうしを溶
接装置４８によってＴＩＧ溶接し、皮膜層を有する皮膜
鋼線Ａ_２′を形成する。この被覆鋼線Ａ_２′をスクィー
ジングダイス４９によって皮剥きして引き取り装置５０
に引き取り、これをディップフォーミング装置１０に供
給して、前述した第１実施例と同等の操作を順次施して
被覆鋼線Ａ₄を製造する。

以上の方法によって被覆鋼線Ａ₄を製造した場合にも、
前記第１実施例の場合と同等の効果を得ることができ
る。

「製造例１」 第１図に示す装置と同等の装置を用いて被覆鋼線を製造
した。まず、直径7.4mmの鋼線（ＳＷＲＨ５２Ｂ）を約5
8.3ｍ／分の速度で送り出し、ショットブラスト装置に
よりその表面の不純物を除去した後、水酸化ナトリウム
水溶液中で電解脱脂処理を行い、更に、塩酸水溶液中に
て酸洗い処理を施し、更に水洗した後に、銅めっき浴
（ホウフッ化銅450g／，ホウフッ酸88g／よりな
る）中において電流密度２０Ａ／dm²，浴温５０℃の条
件で銅めっき処理を施し、厚さ０．３mmの銅めっき層
（皮膜層）を有する皮膜鋼線を作製した。次いでこの皮
膜鋼線を水洗し湯洗した後に、伸線加工を施し、直径7.
3mmとした。次にこの皮膜鋼線を皮剥きダイスを用いて
皮剥き処理を施し、その直径を7.0mmにして、芯線を作
製した。そして、この芯線を還元性雰囲気に保持された
導入ハウジングの内部に７０ｍ／分の速度で引き込み、
引き取り機およびストレーナを介してるつぼの内部に引
き入れた。このるつぼは、その底面の通過孔にモリブデ
ン製のブッシュ部材（インサートノズル）を取り付けて
なり、内部に湯丈８００mmの溶湯を満たしたものであ
る。このるつぼ内の溶湯に引き入れた芯線を溶湯から引
き出し、芯線の周囲に銅からなる被覆層を形成して直径
約11.8mmの被覆鋼線を作成した。続いて、この被覆鋼線
をターニングローラと入口ダンサを介して圧延装置に送
り直径９mmに圧延加工した後に、冷却パイプにおいて冷
却し、この後に出口ダンサを介してピンチロールによっ
て、線速約１９９ｍ／分で巻き取り器に巻き取ることに
より被覆鋼線を得た。

ところで、第１表に、鋼線の種類を変えて前記と同様の
手順によって被覆鋼線を製造した場合と、前記と同等の
手順において皮膜層形成処理（めっき処理）を省略して
被覆鋼線を製造した場合において、皮膜層の有無が被覆
鋼線の連続製造可能な時間に与えた影響を示した。

第１表から明らかなように、皮膜層を形成していない場
合には、銅めっきを施した場合に比較して、皮剥きダイ
スの損耗に伴って行うダイス交換を頻度が高いため、連
続運転時間が著しく短くなっている。即ち、前述の方法
に従って皮膜層を形成して被覆鋼線を製造した場合、皮
膜層を形していない場合に比較して、１０倍以上も長く
連続運転が可能になることが明らかになり、本実施例の
効果が明らかになった。

「製造例２」 第２図に示す装置と同等の構成の装置を用いて被覆鋼線
を製造した。まず、直径１５mmの鋼線（ＳＷＲＳ８２
Ａ）を線速１０ｍ／分で送り出し、８０メッシュ以下の
炭化ケイ素粒でショットブラスト処理を施し、更に、ワ
イヤブラッシング処理を施して、鋼線表面の不純物や酸
化皮膜を除去し鋼線表面に新生面を露出させた。この鋼
線の外周に厚さ0.7mmの幅５４mmの無酸素銅テープ（予
めワイヤブラッシング処理により表面を粗面化してあ
る）を縦沿えし、ロール成形加工とＴＩＧ溶接を行って
皮膜鋼線を作製し、この被覆鋼線に16.2mmのダイス孔を
有するダイスによって皮剥き処理を施し、その後、伸線
加工を７回繰り返し行って直径7.75mmの直径に仕上げ
た。この皮膜鋼線を前記製造例１で用いたディップフォ
ーミング装置と同等の構成のディップフォーミング装置
に供給し、直径７mmに皮剥きした後にるつぼに供給して
外周に銅を被覆し、線速７０ｍ／分で引き取って被覆鋼
線を製造した。

なお、第２表に、本発明方法の第１実施例を行って被覆
鋼線を製造した場合に必要な製造コストと、従来の電気
めっき法を用いて被覆鋼線を製造した場合に必要な製造
コストの比較結果を示した。

（銅被覆率の下の各枠内の数値は、従来の電気めっき法
によって、銅を１０％の被覆率で被覆することによって
被覆鋼線を製造した場合に必要とした経費を１として換
算したその他の被覆率における経費を示している。な
お、鋼線はピアノ線を使用している。） 第２表に示すように、本発明の方法は、銅合金の被覆率
が４０％以上の高被覆率になった場合に、従来方法に比
較してコスト的に有利になることが明らかになった。な
お、第２表に示す比較と同様な比較をピアノ線以外の鋼
線を用いて行ってみたが、前記第２表と同等の結果を得
た。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、鋼線に比較して軟質の銅
皮膜または銅合金皮膜を皮剥きにした後に、溶湯に浸漬
して被覆層を形成するために、鋼線を直接皮剥きしてい
た従来方法に比較して皮剥きダイスを高寿命化できるよ
うになり、したがって、従来より長時間に亙り、被覆鋼
線の連続製造が可能になって被覆鋼線の製造コストを低
減できる効果がある。また、鋼線自体の硬度に無関係に
皮剥きが可能になり、被覆鋼線の製造を成しうるため
に、従来の浸漬被覆形成方法には適用不可能であった高
硬度の鋼線を用いて被覆鋼線を製造できる効果がある。
また、鋼線に形成する皮膜は薄いもので十分であるため
に、従来の電気めっき法に必要であった設備よりも簡略
化しためっき設備のみで被覆鋼線の製造が可能になり、
設備コストも少なくなる。また、従来の電気めっき法で
は、被覆層が多孔質になることにより、満足な品質の被
覆鋼線をうることができなかった４０％以上の被覆率の
被覆鋼線であっても、本発明方法を実施することにより
製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を行うために使用する装置
の構成図、第２図は、本発明の第２実施例を行うために
使用する装置の構成図である。 Ａ₁……鋼線、 Ａ₂，Ａ₂′……皮膜鋼線、 Ａ₃……芯線、 Ａ₄……被覆鋼線、 １６……皮剥きダイス、２０……るつぼ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼線の外方に銅または銅合金からなる被膜
   層を形成して皮膜鋼線を形成する工程と、前記皮膜層の
   少なくとも一部を除去しつつ皮膜鋼線を皮剥きして芯線
   を形成する工程と、この芯線を銅または銅合金溶湯中を
   通過させて芯線の外周に銅または銅合金からなる被覆層
   を芯線に対する被覆率において４０％以上形成する工程
   とを具備してなる被覆鋼線の製造方法。