JPH10245647A - 絶縁被覆電線用銅線材およびその製造方法 - Google Patents

絶縁被覆電線用銅線材およびその製造方法

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JPH10245647A
JPH10245647A JP5155997A JP5155997A JPH10245647A JP H10245647 A JPH10245647 A JP H10245647A JP 5155997 A JP5155997 A JP 5155997A JP 5155997 A JP5155997 A JP 5155997A JP H10245647 A JPH10245647 A JP H10245647A
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JP
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wire
copper
wire rod
ppm
casting
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JP5155997A
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Hidemichi Fujiwara
英道 藤原
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質でかつリサイクル性に優れた絶縁被覆
電線用銅線材の提供。 【解決手段】 PbおよびBiを総量で15〜50pp
m、Feを10〜30ppm、酸素を350〜500p
pm、Sn、Sb、Ni、Cd、Asのうちの少なくと
も1種を総量で400ppm以下含有し、残部がCuと
他の不可避不純物からなる絶縁被覆電線用銅線材。 【効果】 Pb−Bi系の低融点相が生成し難いため鋳
造割れや熱間加工割れが生じず品質に優れる。また(P
b、Bi)−Fe−O系酸化物が均一微細に分散してい
るので剪断加工性が良好で絶縁被覆電線に用いたときの
リサイクル性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、品質およびリサイ
クル性に優れた絶縁被覆電線用銅線材およびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁被覆電線は、導体を絶縁材で被覆し
たもので、前記導体には銅線材が用いられることが多
い。前記銅線材には、通常、Pbを13ppm以下、B
iを1ppm以下、Feを10ppm未満、02 を20
0〜450ppm、Sn、Sb、Ni、Cd、Asを総
量で60ppm以下含み、残部がその他の不可避不純物
とCuからなる純銅が用いられている。ところで、近
年、省資源の観点から絶縁被覆電線についてもリサイク
ルが強く求められるようになってきており、その検討が
種々行われている。絶縁被覆電線をリサイクルする場
合、絶縁材は不純物混入防止のため予め除去される。絶
縁材の除去は、絶縁被覆電線を長さ5mm程度に剪断
し、これをロータリー式分離装置に入れて絶縁材と銅材
を分離して行われる。得られる銅材はナゲットと称され
る。絶縁材を除去するにあたり、絶縁被覆電線を剪断加
工すると破面がダレた(延びた)状態になり、このダレ
た部分の端部はバリ状になり、このバリ状部に絶縁材が
固着する。絶縁材が固着したナゲットを溶解すると絶縁
材に含まれるPbやBiなどの成分が銅溶湯中に混入し
て鋳造割れや熱間加工割れの原因になる。従って、絶縁
被覆電線のリサイクル材は、極細線などの精密材には用
いることができず、また前記のナゲットに固着した絶縁
材をブラスト処理して除去するのは、長時間を要し実用
的でない。また銅線材にダレが生じる状況で剪断加工を
続けると、加工刃はメタルが付着して短期間で使用でき
なくなりコスト的に問題がある。
【0003】剪断加工時のダレを防止する方法として、
銅への固溶量の少ないPbやBiなどを添加し、これら
を母相に分散させて銅線材の延性を減じて剪断加工性を
改善する方法が提案されている。しかし、この方法は、
前記したように、PbやBi量が増加すると鋳造割れや
熱間加工割れの原因になるので好ましくない。即ち、P
bとBiの総量が10ppmを超えるとPb−Bi系低
融点相が鋳塊の最終凝固部に集まり鋳造割れの原因にな
り、またこの低融点相は熱間加工割れの原因にもなると
いう問題がある。このため、PbやBiは原料で選別す
るか、溶解工程で精錬して除去しており、剪断加工性つ
まりリサイクル性は犠牲にされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳造割れや
熱間加工割れが生じ難く高品質で、絶縁被覆電線に用い
たときのリサイクル性に優れる絶縁被覆電線用銅線材お
よびその製造方法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
PbおよびBiを総量で15〜50ppm、Feを10
〜30ppm、酸素を350〜500ppm、Sn、S
b、Ni、Cd、Asのうちの少なくとも1元素を総量
で400ppm以下含有し、残部がCuと他の不可避不
純物からなることを特徴とする絶縁被覆電線用銅線材で
ある。
【0006】請求項2記載の発明は、銅溶湯を鋳造して
鋳塊とし、これを熱間加工および冷間加工して線材に加
工する絶縁被覆電線用銅線材の製造方法において、S
n、Sb、Ni、Cd、Asのうちの少なくとも1元
素、Pb、Bi、および酸素を含む銅溶湯を調整し、こ
の調整した銅溶湯中にFeを添加し、しかるのち銅溶湯
を連続鋳造することを特徴とする請求項1記載の絶縁被
覆電線用銅線材の製造方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の銅線材はPb−Bi系の
低融点相が生じ難いので、鋳造割れや熱間加工割れが生
じず高品質である。本発明では、溶解鋳造時に、銅溶湯
が鋳型側から凝固し始め、凝固相がデンドライト状に成
長して相互に接触し始めたときの残液に酸素、Pb、B
i、Feが濃縮して(Pb、Bi)−Fe−O系酸化物
が生成する。この酸化物は融点が高く高温でも十分な強
度を有するため、鋳造時の凝固収縮応力下でもクラック
の起点とならず、熱間加工時も欠陥の原因にならない。
また(Pb、Bi)−Fe−O系酸化物が分散していて
延性が低いので剪断破壊し易く、剪断加工でのダレが生
じ難い。従ってナゲットからの絶縁材の分離が容易でリ
サイクル性に優れる。なお、前記(Pb、Bi)−Fe
−O系酸化物とはPb−Fe−O系酸化物、Bi−Fe
−O系酸化物、Pb−Bi−Fe−O系酸化物などのこ
とである。
【0008】この発明において、Feの含有量を10〜
30ppmに規定する理由は、10ppm未満では(P
b、Bi)−Fe−O系酸化物が十分な量生成せず、3
0ppmを超えると凝固過程の含有元素濃縮部で、銅の
結晶核が多数生成して溶湯の流動性が低下して鋳造欠陥
が生じるためである。
【0009】Pb、Biの含有量を総量で15〜50p
pmに規定する理由は、15ppm未満では(Pb、B
i)−Fe−O系酸化物が十分な量生成せず、50pp
mを超えると前記酸化物の他にPb−Bi系の低融点相
が生成して鋳造欠陥が生じるためである。
【0010】酸素量を350〜500ppmに規定する
理由は、350ppm未満では(Pb、Bi)−Fe−
O系酸化物が十分な量生成せず、500ppmを超える
とCu2 Oが多数生成して熱間加工性が低下し、また冷
間伸線でカッピング断線が起きるためである。
【0011】Sn、Sb、Ni、Cd、Asの総量を4
00ppm以下に規定する理由は、400ppmを超え
ると絶縁被覆電線として必要な100%IACSの導電
率を下回るためである。前記諸元素は少ない方が導電率
が向上し望ましい。
【0012】本発明の銅線材の製造はPb、Bi、酸
素、Sn、Sb、Ni、Cd、As、Feの含有量を規
定した銅溶湯を、例えば、連続鋳造法にて鋳塊とし、こ
れを熱間圧延または熱間押出して荒引線とし、次いでダ
イスまたはロールにて冷間伸線して行われる。前記荒引
線はベルトホイール式連続鋳造圧延法、ツインベルト式
連続鋳造圧延法などによっても製造できる。前記冷間伸
線法では必要に応じ途中に焼鈍を入れる。
【0013】請求項2記載の発明において、Feの添加
を銅溶湯の調整過程の最後にする理由は、Feが酸化し
スラグ化して消費されるのをできるだけ避けて、(P
b、Bi)−Fe−O系酸化物を効率良く生成させるた
めである。Feはできるだけ鋳造工程に近い時点で添加
するのが望ましい。またFeは塩化鉄などの低融点化合
物の形で添加しても良い。本発明の銅線材は、請求項2
記載の方法に限らず、凝固過程で(Pb、Bi)−Fe
−O系酸化物が生成する任意の方法で製造できる。この
発明で製造される銅線材は、(Pb、Bi)−Fe−O
系酸化物が熱間加工および冷間加工で1ミクロン以下の
小サイズに粉砕されて、銅マトリックスに均一微細に分
散したものであり、この酸化物により剪断加工性が向上
してリサイクル性が良好となり、また加工刃の寿命が延
びてコスト低減が図れる。さらに絶縁被覆電線に要求さ
れる引張強さ、伸び、導電率などの特性が満足される。
【0014】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)表1に示す本発明組成の合金を下記方法に
より荒引線に加工した。すなわち、銅地金を溶解炉にて
溶解し、これを保持炉に移送してPb、Bi、酸素、S
n、Sb、Ni、Cd、Asなどの含有量を種々に調整
した。次いで前記調整後の銅溶湯を樋を通してタンディ
ッシュに移送し、このタンディッシュ内でFeを連続的
に添加した。次いでこの銅溶湯をベルトホイール式連続
鋳造圧延機を用いて荒引線に加工した。走行する荒引線
の欠陥を圧延機と巻取機の間で渦流探傷機を用いて連続
的に測定し、また導電率をJIS規格に準じて測定し
た。
【0015】(比較例1)合金元素量を本発明の規定値
外とした他は、実施例1と同じ方法により荒引線を製造
した。得られた荒引線の欠陥および導電率を実施例1と
同じ方法により測定した。
【0016】欠陥および導電率の測定結果を表1に示
す。欠陥は大きさと個数を表示した。
【0017】
【表1】 (注)#:小欠陥はソゲ欠陥、大欠陥は剥がれ欠陥。
【0018】表1より明らかなように、本発明例のNo.1
〜3 は、いずれも荒引線の欠陥が実用上問題ない程度に
小さく、個数も少なかった。導電率も絶縁被覆電線とし
て必要な値を十分満足した。これに対しNo.5はPbとB
iの総量が多いため、No.6は酸素量が少ないため、No.8
はFe量が少ないため、いずれもPb−Bi系低融点相
が生成して荒引線に粗大欠陥が多数発生した。またNo.7
は酸素量が多くCu2 Oが多量に生成したため熱間加工
性が低下し、No.9はFe量が多く溶湯の流動性が低下し
たため鋳塊に欠陥が生じて、いずれも荒引線に粗大欠陥
が多数発生した。No.10 はSn、Sb、Ni、Cd、A
s、Pb、Biの総量が400ppmを超えたため、絶
縁被覆電線に要求される導電率を満足しなかった。な
お、比較例のNo.4はPbとBiの総量が少ないもので、
荒引線欠陥と導電率には問題ないが、剪断加工性に劣
る。このことは実施例2で説明する。
【0019】(実施例2)実施例1のNo.1,2,3の荒引線
と比較例1のNo.4,6,8の荒引線を冷間で伸線加工して
1.6mmφの線材とし、次いでインラインで電流焼鈍
とPVC被覆を行って絶縁被覆電線を製造した。比較例
1の荒引線(No.4,6,8)は皮剥加工して欠陥を除去して
から伸線加工した。得られた絶縁被覆電線を1000m
の長さに渡り5mm間隔に剪断加工し、これをロータリ
ー式分離装置に入れて絶縁材の分離処理を行った。処理
時間は5分間および30分間の2通りとした。得られた
ナゲットを真空溶解したのち、発光分光分析法により含
有元素を定量分析した。結果を表2に示す。
【0020】
【表2】 (注)*〔 Pb+Bi量の変化量〕=〔ナゲットの分析値〕−〔被覆前の分析値〕
【0021】表2より明らかなように、本発明例材 (N
o.1〜3)では、5分間処理後においてPbとBiの分析
値が絶縁被覆前の分析値とほぼ同じになっている。この
ことから本発明の銅線材はナゲットに絶縁材が固着し難
くリサイクル性に優れていることが判る。特にPbとB
iの総量が20ppmを超えたもの(No.2,3) はリサイ
クル性に優れる。これに対し、比較例のNo.4,6は30分
間処理後でもPbとBiの総量が多かった。これはPb
とBi、酸素、またはFeが少ないため、(Pb、B
i)−Fe−O系酸化物量が不足して剪断加工でバリが
でて、ナゲットに絶縁材が固着したためである。No.8は
リサイクル性は優れているが、荒引線製造時点で欠陥が
多いため絶縁被覆電線用銅材には不向きである。
【0022】実施例2で用いた加工刃を観察したとこ
ろ、本発明例材を剪断したものは刃先の磨耗が軽微であ
った。またナゲットの切断面は外周部は延性的に伸びて
いたが中心部分はディンプル状の脆性面を呈していた。
他方、比較例材を剪断したものは刃先が磨耗し、また銅
が固着していた。またナゲットの切断面は全体がダレた
状態で端部にバリが認められた。
【0023】実施例1では、Feをタンディッシュで添
加したが、保持炉で添加しても実施例1に近い特性が得
られる。
【0024】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の銅線材は
Pb−Bi系の低融点相が生成し難いため鋳造割れや熱
間加工割れが生じず品質に優れる。また(Pb、Bi)
−Fe−O系酸化物が均一微細に分散しているので剪断
加工性が良好で絶縁被覆電線に用いたときのリサイクル
性に優れる。またこの銅線材は通常の工程で製造でき、
特に溶解鋳造時でFeを最後に添加することで、より高
い特性が安定して得られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PbおよびBiを総量で15〜50pp
    m、Feを10〜30ppm、酸素を350〜500p
    pm、Sn、Sb、Ni、Cd、Asのうちの少なくと
    も1元素を総量で400ppm以下含有し、残部がCu
    と他の不可避不純物からなることを特徴とする絶縁被覆
    電線用銅線材。
  2. 【請求項2】 銅溶湯を鋳造して鋳塊とし、これを熱間
    加工および冷間加工して線材に加工する絶縁被覆電線用
    銅線材の製造方法において、Sn、Sb、Ni、Cd、
    Asのうちの少なくとも1元素、Pb、Bi、および酸
    素を含む銅溶湯を調整し、この調整した銅溶湯中にFe
    を添加し、しかるのち銅溶湯を連続鋳造することを特徴
    とする請求項1記載の絶縁被覆電線用銅線材の製造方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1571232A2 (de) * 2004-03-02 2005-09-07 Norddeutsche Affinerie Aktiengesellschaft Kupferdraht sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kupferdrahtes
CN103366857A (zh) * 2013-07-12 2013-10-23 深圳市雨新电线电缆有限公司 耐弯折性强的铜铁镍合金电缆
WO2020122230A1 (ja) * 2018-12-13 2020-06-18 三菱マテリアル株式会社 純銅板、電子・電気機器用部材、放熱用部材

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