JPH0750050Y2 - 浸漬被覆形成装置用ブッシュ部材 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、芯材の外面に溶融金属を付着凝固させてクラ
ッド材を形成する浸漬被覆形成装置（ディップフォーミ
ング装置）用ブッシュ部材に関するものである。

〔従来の技術〕

溶融金属が収納されたるつぼの底壁に入口部が形成され
るとともに、この入口部を介してるつぼの下方から上方
に芯材を通過させ、るつぼ内の溶融金属を芯材の外面に
付着凝固させてクラッド材を形成する浸漬被覆形成装置
が知られている。この浸漬被覆形成装置にあっては、一
般に、るつぼの入口部にブッシュ部材が取り付けられ、
このブッシュ部材を介して芯材をるつぼ内に引き込むよ
うに構成される。

ところで上記ブッシュ部材は、その内面を芯材によって
擦られるとともに、るつぼ内の溶融金属によって高温に
されるため、耐摩耗性と耐熱性に優れていなくてはなら
ない。このため従来、ブッシュ部材は、様々の耐熱・耐
摩耗性合金で形成されてきた。その一例として、特開昭
50−70236号公報等に開示されるようなモリブデン基合
金製のブッシュ部材が知られている。

ところが、この種のモリブデン基合金製ブッシュ部材に
は、以下に述べるような問題があった。

（１）上記ブッシュ部材にあっては、るつぼ内の溶融金
属によって、高温度（溶融銅の場合1100〜1200℃）にさ
れるため、モリブデン基合金の結晶が粗大化（数百μに
及ぶ）し、芯材との摩擦によって粒界破壊を起こし、こ
の粒界破壊によって生じた細かい破片が芯材に付着して
しまうといった欠点がある。この付着が生じると、芯材
の表面に形成される被覆層と芯材との境界に上記破片を
介在させてクラッド材を製造してしまうことになり、被
覆層形成後の伸線加工時に、断線を生じ、伸線工程の効
率を悪化させてしまうことになる。なお、上記の伸線加
工に当っては、線径の1/3程度の大きさの異物（破片）
が線材中に存在すると、断線するとされている。

（２）上記浸漬被覆形成装置にあっては、被覆材の連続
形成を所定時間の間行った後に、るつぼの取り外し等を
行って、一旦、クラッド材の形成を停止させ、ブッシュ
部材を室温まで降温させることがある。すると降温中
に、ブッシュ部材が酸化し（モリブデンは本来、耐酸化
性に劣る欠点がある。）、形状変化を起こして再使用で
きなくなるといった問題があった。

（３）芯材との摩擦により、ブッシュ部材の内面に焼付
きや摩耗を生じ、これによってブッシュ部材の寿命に限
界を生じるが、この寿命は、モリブデン基合金製ブッシ
ュ部材にあっても、現在、連続運転において数十時間程
度である。したがって、さらに長時間の連続運転が可能
なブッシュ部材の登場が待たれている現状である。

さらにまた、他の例として特開昭60−255255号公報に開
示されたブッシュ部材が公知である。しかしながら、こ
のブッシュ部材は全体がセラミックスで構成されている
ため、長時間の使用により、芯材摺動部が部分的に摩耗
した場合は、ブッシュ部材全体を交換せざるを得ない。
さらにまた、この芯材摺動部の内径寸法精度をある一定
の範囲内にする必要があるが、この場合セラミックス粉
末の特殊な混練，乾燥，焼成等の製造工程を伴うので寸
法変化を避けることが難しい。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案が解消しようとする問題点は、芯材とブッシュ部
材との摩擦によりブッシュ部材の細かい破片が芯材に付
着し、伸線加工時に断線を生じてしまう問題と、運転停
止に伴いブッシュ部材を高温から低温に降温すると、ブ
ッシュ部材が酸化して再使用できなくなっていた問題、
および、連続運転によるブッシュ部材の寿命が短かいと
いった問題である。

すなわち本考案は、伸線加工時に断線を引き起こすよう
な破片を芯材に付着させることがなく、高品質のクラッ
ド材の製造を可能にするとともに、再使用が可能で、し
かも寿命の長い浸漬被覆形成装置用ブッシュ部材の提供
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案の浸漬被覆形成装置
用ブッシュ部材においては、芯材の導入室１とこの導入
室の上方に設置されたるつぼ炉２とを連通するための浸
漬被覆形成装置用ブッシュ部材４において、このブッシ
ュ部材は芯材の案内孔を有する中空パイプ状の耐熱金属
製基材4Aと、この耐熱金属製基材4Aの少なくとも芯材案
内孔の芯材摺動部4Dの表面が炭化物系セラミックス、酸
化物系セラミックスおよび窒化物系セラミックスのうち
一種を主成分とするセラミックス皮膜層4Bで構成され、
かつ前記セラミックス皮膜層4Bの厚さが１μ〜20μであ
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明のブッシュ部材は、被覆材形成後の伸線加工時に
断線を生じさせるような破片を芯材に付着させることが
なく、また、繰り返しの使用ができ、連続使用時間を長
くする。

〔実施例〕

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示すもので
あって、気密に保持された導入室１の上方には溶融金属
３、例えば溶融状態の銅または銅合金を収容したるつぼ
炉２が設置されている。

前記導入室１の側壁には排気パイプ1aが連通され、この
排気パイプ1aの他端は真空排気装置（図示は省略）に接
続されている。さらにこの導入室１の底部1bの中央部に
は環状の皮剥ダイス６が取付けられ、上部1cには後述す
るブッシュ部材４が嵌着されている。このブッシュ部材
４は、第２図に示すように全体としてほぼ中空パイプ状
を呈する耐熱性合金、例えばSUH446より成る基材4A全体
に炭化物系セラミックス（例えば炭化珪素，炭化チタ
ン，炭化バナジウム，炭化ニオブ，炭化タンタル，炭化
クロム，炭化ジルコニウム等）と、酸化物系セラミック
ス（例えば酸化チタン，ジルコニア，イットリア，クロ
メシア等）と、窒化物系セラミックス（例えば窒化珪
素，窒化チタン，窒化ジルコニウム）のうち、一種を主
成分とするセラミックス材料4Bが被覆されることにより
構成されている。さらにこのブッシュ部材について詳述
すると、前記耐熱性合金より成る基材4Aは全体としてほ
ぼ中空パイプ状を呈し、その基材4Aの中心部には後述す
る芯材の案内孔が形成されている。この案内孔は芯材の
入口から出口に向けて先細り状に成形されたテーパー部
4Cと、このテーパー部4Cに連続して成形された円筒状の
芯材摺動部4Dとを有する。そしてこの芯材摺動部4Dの内
径は後述する芯材の外径とほぼ等しくなるように穿設さ
れている。また前記基材4Aの下端部にはフランジ部4Eが
半径方向に突出成形されている。

このように形成された基材4Aには前述のセラミックス皮
膜層4Bが公知のCVD法,PVD法，プラズマCVD法あるいは溶
射等の方法で被覆される。そしてこのセラミックス皮膜
層4Bの被覆厚さは１μ〜20μとする。その理由は１μ未
満の場合には前記芯材摺動部4Dにおいて芯材とセラミッ
クス皮膜層4Bとが摺接し、これによりセラミックス皮膜
層4Bが摩耗してしまい短時間のうちに基材4Aが露出して
しまう。また被覆厚さが20μを越える場合は、次の理由
によってセラミックス皮膜層4Bの一部に亀裂が生じてこ
れが基材4Aから剥離し、この剥離したセラミックス皮膜
層の細かい破片が芯材の表面に付着してしまい、これが
原因で芯材に破断を生ずるおそれがある。すなわちセラ
ミックス皮膜層4Bの被覆厚さが20μを越えるとセラミッ
クス皮膜層4Bはもともと断熱性を有するところからこの
厚さが厚くなればなるほどセラミックス皮膜層4Bと基材
4Aとの温度差が大きくなり双方の熱膨張量に差が生じ、
このときの歪みによってセラミックス皮膜層4Bの一部に
亀裂が生ずるのである。

このようにして構成されたブッシュ部材４はその上端部
がるつぼ炉２の底部2aに気密に連通されている。さらに
このるつぼ炉２の上部には芯材の取出孔2cが穿設された
蓋体2bが設置されている。そして前記芯材の取出孔2cの
近傍には冷却水の噴出装置７が設置されている。なお８
および９はガイドロールである。

次に浸漬被覆形成装置によるクラッド線の製造方法を説
明する。

まず銅あるいは鋼より成る種線５は導入室底面の皮剥ダ
イス６を経て導入室１内に送られる。このとき種線５の
表面は皮剥ダイス６にて表皮が切削されて、表面の清浄
な芯材5aが導入室１内に進入してくる。つづいてこの芯
材5aはブッシュ部材４を経て溶融金属３、例えば銅ある
いは銅合金の溶湯が予め収容されているるつぼ炉２の底
面より前記溶融金属３内に浸漬される。

そしてこの芯材5aはそのまま上方に引上げられ取出孔2c
から大気中に出される。このとき芯材5aの表面には溶融
金属３の層5bが付着してこれが冷却水噴出装置７によっ
て冷却凝固されてクラッド線5cが出来るのである。

〔実験例〕

炭化物系セラミックス（炭化珪素，炭化チタン，炭化バ
ナジウム，炭化ニオブ，炭化タンタル，炭化クロム，炭
化ジルコニウム）、酸化物系セラミックス（酸化チタ
ン，ジルコニア，イットリア，クロメシア）および窒化
物系セラミックス（窒化珪素，窒化チタン，窒化ジルコ
ニウム）の各々を、CVD,PVD,プラズマCVD,溶射等適当な
方法を用いて耐熱性の前記基材4Aに被覆し、第２図に示
す如きブッシュ部材を複数製造し、実際に、上記した浸
漬被覆形成装置に個々に組み入れ、芯材と溶融金属とを
いずれも無酸素銅として装置を運転し、製出量と連続運
転可能時間と再使用回数とを調べてみた。その結果を第
１表に示す。また、第１表には、比較のために、従来の
モリブデン基合金製ブッシュ部材を用いて上記装置を運
転した場合の結果も示してある。なお、第１表において
製出量とは、るつぼから引き出した被覆線材を0.01mmφ
の伸線に破断することなく伸線加工できる平均的重量を
示し、再使用回数は、運転時の高温のブッシュ部材を室
温まで降温し、その後に再び運転して正常なクラッド材
を製造できたことを１回の再使用と定めた場合に、再使
用の繰り返しが可能な回数を示している。

第１表から、本考案のブッシュ部材が従来のブッシュ部
材よりはるかに優れた性能を有していることが判る。す
なわち本考案のブッシュ部材は、伸線加工により断線を
引き起こすような破片を芯材に付着させることが少な
く、再使用も可能で、しかも、連続運転時の寿命も長く
なっている。

なお、上記各種セラミックスの他にシリカとアルミナに
ついても皮膜を形成し、ブッシュ部材を製造して浸漬被
覆形成装置に使用してみたが良い結果は得られなかっ
た。この原因は、本考案者らの研究によれば、前者は溶
融銅との親和性があって溶損され易く、後者は耐熱衝撃
性の面で弱いためであることが判明している。

〔考案の効果〕

本考案によれば、芯材の導入室１とこの導入室の上方に
設置されたるつぼ炉２とを連通するための浸漬被覆形成
装置用ブッシュ部材４において、このブッシュ部材は芯
材の案内孔を有する中空パイプ状の耐熱金属製基材4A
と、この耐熱金属製基材4Aの少なくとも芯材案内孔の芯
材摺動部4Dの表面が炭化物系セラミックス、酸化物系セ
ラミックスおよび窒化物系セラミックスのうち一種を主
成分とするセラミックス皮膜層4Bで構成され、かつ前記
セラミックス皮膜層4Bの厚さが１μ〜20μであるので次
のような優れた効果がある。

（１）ブッシュ部材の芯材案内孔において、少なくとも
芯材摺動部は、耐熱性および耐摩耗性に優れたセラミッ
クス材料により形成されるために、芯材との摩擦によっ
て後加工時に破断を引き起すような破片を芯材に付着さ
せることがなく、したがって形成されるクラッド材の品
質が向上する。

（２）前述のセラミックス材料は、通常の金属とは異な
り、耐酸化性に優れているため、るつぼの取り外し操作
等を行って、ブッシュ部材を高温から室温に冷却して
も、酸化による形状変化はほとんど生じない。したがっ
てるつぼの取り外し操作による降温後も繰り返し使用で
きる特長がある。

（３）ブッシュ部材の芯材摺動部は耐熱性および耐摩耗
性に優れたセラミックス材料の皮膜層により形成されて
いるため、寿命が長く、百時間以上にわたる連続使用が
可能になり、また、焼付も生じない。

（４）特にこの考案の場合は、耐熱金属製基材4Aの少な
くとも芯材案内孔の芯材摺動部4Dの表面が１μ〜20μの
厚さのセラミックス皮膜層4Bにより、被覆形成してある
ので、短時間のうちにセラミックス皮膜層4Bが摩耗する
ことなく、しかもセラミックス皮膜層4Bと基材4Aとの温
度差が大きくなることもなく、したがって前記セラミッ
クス皮膜層4Bと基材4Aの双方の熱膨張量の差に起因する
歪みによってセラミックス皮膜層4Bの一部に亀裂が生ず
る恐れがないため前記皮膜層4Bの破片が芯材表面に付着
することがない。また高価なセラミックス材料の使用量
が少なく、低コストになる。さらにまた、芯材摺動部の
セラミックス材料が長時間の使用により摩耗した場合
は、再度、セラミックス皮膜を被覆、修復して再使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す正面図、第２図はこ
の考案の実施例において使用されるブッシュ部材を示す
縦断面図である。 図において、１は導入室、２はるつぼ炉、４はブッシュ
部材、4Bはセラミックス皮膜層、4Dは芯材摺動部であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 宮内 賢一 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 山口 哲夫 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−255255（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−93315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−193106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−6091（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−129981（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】芯材の導入室１とこの導入室の上方に設置
   されたるつぼ炉２とを連通するための浸漬被覆形成装置
   用ブッシュ部材４において、このブッシュ部材は芯材の
   案内孔を有する中空パイプ状の耐熱金属製基材4Aと、こ
   の耐熱金属製基材4Aの少なくとも芯材案内孔の芯材摺動
   部4Dの表面が炭化物系セラミックス、酸化物系セラミッ
   クスおよび窒化物系セラミックスのうち一種を主成分と
   するセラミックス皮膜層4Bで構成され、かつ前記セラミ
   ックス皮膜層4Bの厚さが１μ〜20μであることを特徴と
   する浸漬被覆形成装置用ブッシュ部材。