JPH09174113A

JPH09174113A - 金属細線の加工方法

Info

Publication number: JPH09174113A
Application number: JP33461095A
Authority: JP
Inventors: Kohachi Nomura; 紘八野村; Yoshihiko Tanide; 喜彦谷出; Katsuyuki Fujimoto; 勝幸藤本
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】伸線加工時の金属細線の切断頻度を低減する
ことのできる金属細線の加工方法を提供する。【解決手段】液体急冷法により得られた金属細線２を
伸線加工するに際し、金属細線２を予めローラー３を用
いて圧延した後、伸線加工することを特徴とする金属細
線２の加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体急冷法で得ら
れた金属細線に塑性加工を施す金属細線の加工方法に関
するものであり、特に、伸線加工時の金属細線の切断頻
度を低減することのできる金属細線の加工方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】高速で回転する回転ドラム中に冷却液を
入れ、その冷却液中に金属溶湯を噴出させて金属細線を
形成させる金属細線の製造方法は、回転液中紡糸法とし
て特開昭５６−１６５０１６号公報に記載されている。
そして、この方法を用い、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｃ
合金、Ｎｉ−Ａｌ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金等の円形断面を
有する種々の金属細線が得られている。一般に、液体急
冷されたままの金属細線は、強度も低く、線径むら（線
径変動）も大きく実用に適さないため、任意の線径に伸
線加工したものが用いられている。そして、液体急冷法
で得られる金属細線の伸線加工においても、通常の金属
細線の加工方法と同様に、種々のサイズの細孔を有する
超硬又はダイヤモンドからなるダイスを用い、順次細孔
が小さくなるように多段に配置したダイスを通過させる
ことにより、目標とする線径の金属細線を得る方法が用
いられてきた。また、特開平３−２６８８０６号公報に
は、液体急冷されたままの金属細線をローラーダイスを
用いて圧延した後に、ダイスを用いて伸線加工する方法
が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイス
を通過させることにより液体急冷された金属細線を伸線
加工する場合、伸線時に金属細線表面の凹凸ならびに金
属細線の内部欠陥に起因する切断が多数発生するため連
続して伸線加工ができず、伸線コストが非常に高くなる
という問題があった。また、ローラーダイスを用いて圧
延した後に、ダイスを用いて伸線加工する方法は、圧延
後の伸線工程における細線の切断頻度は低減できるもの
の、液体急冷された金属細線がローラーダイスで圧延さ
れる際に細線の表面の凹凸や細線の内部欠陥に起因する
切断が発生することが多く、伸線コストが高くなるとい
う問題があった。本発明は、伸線加工時の金属細線の切
断頻度を低減することのできる金属細線の加工方法を提
供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、液体急冷され
た金属細線をローラーを用いて圧延した後、伸線加工す
ることにより、伸線加工時の金属細線の切断頻度を低減
することができるという事実を見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、液体急冷法により得られた金
属細線を伸線加工するに際し、予め金属細線をローラー
を用いて圧延した後、伸線加工することを特徴とする金
属細線の加工方法を要旨とするものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる金属細線は、液体急冷法により作製
された金属細線であることが必要である。ここでいう液
体急冷法としては、（１）重力を利用して冷却液体中に
溶融金属をノズルから噴出して冷却固化する方法（特開
昭４９−１３５８２０号公報参照）、（２）溶融金属流
を帯状冷却液体中に噴出して冷却固化させる方法（特開
昭５８−１１９４４０号公報参照）、（３）液体冷却媒
体を回転ドラム内に入れ、遠心力でドラム内壁に形成さ
せた液体層に溶融金属を噴出して冷却固化する方法（回
転液中紡糸法、特開昭５６−１６０５１６号公報参
照）、（４）溶融金属を紡糸ノズルより噴出し、走行し
ている溝付きコンベアベルト上に形成された冷却液体層
に接触させて急冷固化する方法（特開昭５８−１７３０
５９号公報参照）等があげられる。液体急冷法により円
形断面を有する金属細線を作製することができるが、特
に高品質の円形断面を有する金属細線を得るためには、
（２）及び（３）の方法を用いて作製することが好まし
い。

【０００６】本発明においては、液体急冷法により急冷
されたままの金属細線（以下、急冷凝固細線という。）
を、伸線加工する前にローラーを用いて予め圧延するこ
とが必要である。なお、本発明におけるローラーとは、
凹部や溝を有していない、回転軸に垂直方向の断面形状
が円形のローラーのことをいう。回転軸に垂直方向の断
面形状が円形のローラーであれば、円柱状のローラーで
も、中心部がやや太くなっているローラーでも利用する
ことができる。また、圧延は冷間圧延、温間・熱間圧延
のどちらでもよい。図１は、本発明における、ローラー
を用いた急冷凝固細線の圧延工程の一例を示す概略図で
ある。図１において、１は巻出ボビン、２は巻出ボビン
１より供給される素線（急冷凝固細線、以下同じ）、３
は素線２を圧延するローラー、４は素線２を巻取る巻取
りボビンであり、５は素線を安定してローラーに供給す
るためのガイドコントロール、６は素線にかける張力を
調整するためのテンションコントロール、７はトラバー
ス装置である。なお、図１においては、一対のローラー
により圧延が施されているが、ローラーの後方にさらに
ローラーを多数個設けて、多段で圧延することも可能で
ある。

【０００７】この圧延工程において、ローラーは被圧延
材の硬度によって様々な硬度のものを用いることが可能
である。また、温間及び熱間で圧延する場合、圧延ロー
ラー３にあらかじめ加熱した素線２を供給する方法や、
セラミック製の圧延ローラー３に通電することにより加
工と同時に素線２を加熱する方法によっても良好に圧延
が行える。また、圧延工程におけるワイヤ走行速度とし
ては、１５０ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、５
ｍ／ｍｉｎ以上１２０ｍ／ｍｉｎ以下であることがより
好ましい。１５０ｍ／ｍｉｎより走行速度が速いと、切
断が多発しやすく、連続して圧延することが困難になる
こともある。

【０００８】また、細線断面の短軸の長さ変化をもと
に、（圧延前後の短軸寸法変化）／（圧延前の短軸寸
法）の値により定義される圧延量としては、１〜９０％
であることが好ましく、１０〜７５％であることが特に
好ましい。圧延量が１％以下の場合では、細線表面の凹
凸を完全に除去することが困難になることもある。ま
た、圧延量が９０％以上の場合では、急激な加工硬化の
ため圧延材が非常に脆くなり圧延時に切断が多発しやす
くなる傾向がある。なお、温間あるいは熱間圧延を行う
際は、合金系の絶対温度で示される再結晶温度に対し
て、１．５倍を越えない温度範囲で加工することが好ま
しい。

【０００９】また、本発明において、ローラーにより圧
延された金属細線は伸線加工されることが必要であり、
伸線加工が施されて初めて円形断面の金属細線を得るこ
とができる。伸線加工の際は、圧延された金属細線の断
面の長軸寸法より大きい径のダイスから伸線加工を開始
し、種々のサイズの細孔を有する超硬又はダイヤモンド
からなるダイスを用い、順次細孔が小さくなるように多
段に配置したダイスを通過させることにより目標とする
線径の金属細線を得ることができる。例えば、冷間伸線
するにあたり、代表的な伸線条件としては、ダイス一段
における減面率が３〜３０％であり、伸線速度は１０〜
５００ｍ／分である。本発明においては、予めローラー
により圧延加工された急冷凝固細線を用いることによ
り、被伸線材の表面形状や材料特性（強度、変形能）が
改善されているため、加工時の切断数が少なく良好に伸
線加工が行えるものである。さらに、本発明において
は、必要に応じて圧延前後や伸線工程において適切な温
度で金属細線を焼鈍することも可能であり、各合金系の
加工硬化挙動や変形能などの材料特性に応じて熱処理を
施すことが好ましい。

【００１０】また、本発明を適用できる金属細線の合金
系としては特に限定されるものではないが、急冷凝固細
線において加工性の悪い金属間化合物に適用することが
好ましく、中でも熱弾性型マルテンサイト変態を示すＴ
ｉ−Ｎｉ合金に適用することがより好ましい。ここで、
所望の特性を有する金属細線を作製するためには、所望
の特性を示す合金組成を適宜選択して液体急冷法で急冷
凝固細線を作製し、本発明を適用すればよい。その一例
をあげると、Ｔｉ−Ｎｉ合金として優れた超弾性特性や
形状記憶特性を有する金属細線を製造するためには、Ｎ
ｉの含有量が４５〜５５原子％であるＴｉ−Ｎｉ系合金
又はこの合金中にＦｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒの
群から選ばれる１種又は２種以上の元素を合計で５原子
％以下含有する合金、あるいは、Ｎｉの含有量が３０〜
５０原子％、Ｃｕの含有量が０〜２０原子％であるＴｉ
−Ｎｉ−Ｃｕ合金を用いて液体急冷法により急冷凝固細
線を作製し、本発明を適用すればよい。

【００１１】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明する。実施例１合金組成がＴｉ_49.6Ｎｉ_50.4（数字は原子％を示す。）
である合金を用いて、回転液中紡糸法により急冷凝固細
線を作製した。すなわち、この合金をアルゴン雰囲気中
で溶融した後、アルゴンガス圧で、孔径０．１４ｍｍφ
の黒鉛製の紡糸ノズルより、３００ｒｐｍで回転してい
る内径５００ｍｍφの円筒ドラム内に形成された温度４
℃、深さ２．５ｃｍの回転冷却液中に、溶融合金を噴出
させて急冷固化させ、平均直径１３０μｍの円形断面を
有する均一な急冷凝固細線を得た。

【００１２】次に、上記の急冷凝固細線５０ｍを用い、
予備加工としてローラーによる圧延を行った後、伸線加
工を行った。圧延工程におけるワイヤ走行速度は１００
ｍ／ｍｉｎ、圧延後の短径は８８μｍ、長径は１９０μ
ｍであり、圧延量は３０％であった。また、用いたロー
ラーの直径は１０ｃｍであり、形状は円柱状であった。
また、ローラーの材質はＳＫＤ−１１（７００Ｈｖ）で
あった。そして、この圧延工程を経た金属細線に、通常
のダイヤモンドダイスによって８０μｍまで伸線加工を
施した。このときの伸線速度は１００ｍ／分であり、ダ
イヤモンドダイスはダイス径２００μｍから順次５μｍ
ピッチで８０μｍまで配列した。また、圧延後に６００
℃で３０分間の焼きなまし熱処理を行い、伸線工程のダ
イス径１００μｍにおいても６００℃で３０分間の焼き
なまし熱処理を行った。その結果を表１に示す。表１
は、ローラーによる圧延工程及び伸線工程において発生
した金属細線の切断数を示している。

【００１３】比較例１実施例１と同様にして作製した平均直径１３０μｍの円
形断面を有する均一なＴｉＮｉ急冷凝固細線５０ｍを用
いて、ローラーによる圧延加工を行わずに、通常のダイ
ヤモンドダイスによって８０μｍまで伸線加工を施し
た。このときの伸線速度は１００ｍ／分であり、ダイヤ
モンドダイスはダイス径が１６０μｍから順次５μｍピ
ッチで８０μｍまで配列した。また、伸線前に６００℃
で３０分間の焼きなまし熱処理を行い、伸線工程のダイ
ス径１００μｍにおいても６００℃で３０分間の焼きな
まし熱処理を行った。その結果も表１に示す。表１は、
伸線工程において発生した金属細線の切断数を示してい
る。

【００１４】比較例２実施例１と同様にして作製した平均直径１３０μｍの円
形断面を有する均一なＴｉＮｉ急冷凝固細線５０ｍを用
いて、ローラーダイスによる予備加工を行い、その後、
伸線加工を施した。用いたローラーダイスの材質はＳＫ
Ｄ−１１（７００Ｈｖ）であり、ダイス形状は図２に示
す孔形状において、Ｈ＝０．０７３５ｍｍ、Ｗ＝０．１
９６ｍｍ、Ｄ＝０．１３６ｍｍ、相当線径１４７μｍの
ものを利用した。また、ローラーダイスの加工速度（細
線走行速度）は１００ｍ／ｍｉｎであった。そして、こ
の予備加工した金属細線に、通常のダイヤモンドダイス
によって８０μｍまで伸線加工を施した。このときの伸
線速度は１００ｍ／分であり、ダイヤモンドダイスはダ
イス径１５０μｍから順次５μｍピッチで８０μｍまで
配列した。また、ローラーダイスで予備加工した後に６
００℃で３０分間の焼きなまし熱処理を行い、伸線工程
のダイス径１００μｍにおいても６００℃で３０分間の
焼きなまし熱処理を行った。その結果も表１に示す。表
１は、ローラーダイスによる予備加工工程及び伸線工程
において発生した金属細線の切断数を示している。

【００１５】実施例２合金組成がＴｉ_49.6Ｎｉ_50.4（数字は原子％を示す。）
である合金を用いて、回転液中紡糸法により急冷凝固細
線を作製した。すなわち、この合金をアルゴン雰囲気中
で溶融した後、アルゴンガス圧で、孔径０．２８ｍｍφ
の黒鉛製の紡糸ノズルより、３００ｒｐｍで回転してい
る内径５００ｍｍφの円筒ドラム内に形成された温度４
℃、深さ２．５ｃｍの回転冷却液中に、溶融合金を噴出
させて急冷固化させ、平均直径２６５μｍの円形断面を
有する均一な急冷凝固細線を得た。

【００１６】次に、上記の急冷凝固細線５０ｍを用い、
予備加工としてローラーによる圧延を行った後、伸線加
工を行った。圧延工程におけるワイヤ走行速度は１００
ｍ／ｍｉｎ、圧延後の短径は２００μｍ、長径は３５０
μｍであり、圧延量は１３％であった。また、用いたロ
ーラーの直径は１０ｃｍであり、形状は円柱状であっ
た。また、ローラーの材質はＳＫＤ−１１（７００Ｈ
ｖ）であった。そして、この圧延工程を経た金属細線
に、通常のダイヤモンドダイスによって８０μｍまで伸
線加工を施した。このときの伸線速度は１００ｍ／分で
あり、ダイヤモンドダイスはダイス径３５０μｍから順
次５μｍピッチで８０μｍまで配列した。また、圧延後
に６００℃で３０分間の焼きなまし熱処理を行い、伸線
工程のダイス径２４０、２００、１６０、１３０及び１
１５μｍにおいても６００℃で３０分間の焼きなまし熱
処理を行った。その結果も表１に示す。表１は、ローラ
ーによる圧延工程及び伸線工程において発生した金属細
線の切断数を示している。

【００１７】比較例３実施例２と同様にして作製した平均直径２６５μｍの円
形断面を有する均一なＴｉＮｉ急冷凝固細線５０ｍを用
いて、ローラーによる圧延加工を行わずに、通常のダイ
ヤモンドダイスによって８０μｍまで伸線加工を施し
た。このときの伸線速度は１００ｍ／分であり、ダイヤ
モンドダイスはダイス径が３００μｍから順次５μｍピ
ッチで８０μｍまで配列した。また、伸線前に６００℃
で３０分間焼きなまし熱処理を行い、伸線工程のダイス
径２４０、２００、１６０、１３０及び１１５μｍにお
いても６００℃で３０分間の焼きなまし熱処理を行っ
た。その結果も表１に示す。表１は、伸線工程において
発生した金属細線の切断数を示している。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１より明らかなように、伸線加工の前に
ローラーによる圧延を施した実施例１、２においては、
伸線加工時における金属細線の切断数が細線５０ｍに０
回と良好な伸線加工ができたのに対し、比較例１、３で
は、伸線加工前にローラーによる圧延を施さなかったた
めに、伸線加工時の切断数が比較例１では細線１ｍに１
回程度、比較例３では細線１ｍに２回程度と切断が多発
していることが分かる。また、比較例２では、伸線加工
の前に、ローラーダイスを用いて予備加工を行ってお
り、伸線加工の際の切断数は若干減少する傾向が認めら
れるものの、ローラーダイスによる加工時の切断が発生
しており、あまり効果的な予備加工とはいえないもので
あった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、伸線加工時の金属細線
の切断頻度を極端に低減することができるため、加工性
の悪いＴｉ−Ｎｉ合金をはじめとする各種の急冷凝固細
線を経済的かつ効率的に加工することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における、ローラーを用いた急冷凝固細
線の圧延工程の一例を示す概略図である。

【図２】比較例２で用いられたローラーダイスの孔形状
を示す模式図である。

【符号の説明】

１巻出ボビン２素線（急冷凝固細線）３ローラー４巻取りボビン５ガイドコントロール６テンションコントロール７トラバース装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体急冷法により得られた金属細線を伸
線加工するに際し、予め金属細線をローラーを用いて圧
延した後、伸線加工することを特徴とする金属細線の加
工方法。