JPH1157848A - 銅被覆アルミニウム線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性が高く、部分的な接合不良が生じるこ
となく、伸線加工時に芯線のアルミニウム線が露出して
しまうことがなく、断線を回避することができる銅被覆
アルミニウム線の製造方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム又はアルミニウム合金線の
周囲に銅又は銅合金素材をコンフォームにより押出し被
覆して複合線を製造する。この場合に、ダイチャンバ６
内では、ダイス１２により銅被覆層を所定のパイプ状に
押出すとともに、この銅パイプ内に、銅パイプに接触し
ないようにアルミニウム線を連続的に導入する。その
後、伸線加工又は圧延加工により銅パイプを縮径させて
アルミニウム線と密着させる。なお、前記伸線加工又は
圧延加工により銅パイプを縮径させる際の銅の温度は２
５０℃以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク用
ピックアップコイル、ＣＡＴＶ用中心導体又はヘッドホ
ン用巻線等に使用される銅被覆アルミニウム線の製造方
法に関する。なお、本明細書において、アルミニウムと
いう場合は、アルミニウム及びアルミニウム合金の双方
を含み、銅という場合は、銅及び銅合金の双方を含むも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスク用ピックアップコ
イル、ＣＡＴＶ用中心導体又はヘッドホン用巻線には、
銅よりも軽量であると共に、銅と同等の高い導電性を有
する銅被覆アルミニウム線が使用されている。

【０００３】この銅被覆アルミニウム線は、通常、銅の
断面占積率が１０〜２０％であり、銅被覆層には、水素
脆性の点から酸素濃度１０ｐｐｍ以下の無酸素銅が使用
され、アルミニウムには、導電性及び伸線加工性の面か
ら、純度９９．９８％以上の導電用純アルミニウム線が
使用されている。

【０００４】この銅被覆アルミニウム線は、従来、洗浄
及び研磨といった前処理を施した銅テープに、同様の前
処理を施したアルミニウム線を縦添えし、このアルミニ
ウム線を覆うように、前記銅テープをロールフォーミン
グにより連続的に管状に成形し、銅テープの突き合わせ
部を連続的に溶接して複合線を得るテープクラッド法に
より製造されている。なお、前記複合線は、その後、所
定径まで伸線加工されて銅被覆アルミニウム線の製品と
なる。

【０００５】このロールフォーミングにより銅テープを
アルミニウム線に被覆した時点では、表面銅層とアルミ
ニウム線とは密着されておらず、次工程の伸線加工によ
り初めて両者は密着し、接合される。

【０００６】また、この銅被覆アルミニウム線は、数十
μｍから数１００μｍの極細線にまで、中間焼鈍なしで
伸線加工され、各用途に使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の製造方法には以下のような問題点がある。先ず、上
述のテープクラッド法では、溶接速度により生産能力が
制限されてしまい、生産性が低いといった欠点がある。

【０００８】また、ロールフォーミングにより銅テープ
をアルミニウム線に被覆した時点では、表面銅層とアル
ミニウム線との間には密着性はなく、次工程の伸線加工
により、ある程度の加工を行って初めて両者は密着し、
接合されるため、接合されていない伸線加工の初期の段
階において、線の取り扱い上、線の長手方向で接合性に
バラツキが生じやすく、部分的に接合不良又は接合の弱
い部分が生じやすくなる。この部分は、伸線加工時にア
ルミニウム芯線が露出してしまい、断線等のトラブルに
発展してしまうなどの問題がある。

【０００９】従来は、これらの問題点を解決するため
に、テープクラッド工程における各材料の前処理の強
化、伸線条件の最適化及び取り扱い作業の管理の徹底等
の対策が採用されてきたが、伸線加工性の向上及び製出
量の増加は未だ不十分であり、製品のコストアップにな
っている。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、生産性が高く、部分的な接合不良が生じる
ことなく、伸線加工時に芯線のアルミニウム線が露出し
てしまうことがなく、断線を回避することができる銅被
覆アルミニウム線の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る銅被覆アル
ミニウム線の製造方法は、連続的に導入されるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金線の周囲にこのアルミニウム
又はアルミニウム合金線に接触しないように銅又は銅合
金素材をコンフォームによりパイプ状に押出す工程と、
伸線加工又は圧延加工により前記銅又は銅合金のパイプ
を縮径させて前記アルミニウム又はアルミニウム合金線
と密着させる工程とを有し、前記伸線加工又は圧延加工
により銅パイプを縮径させる際の銅又は銅合金のパイプ
の温度は２５０℃以下であることを特徴とする。

【００１２】本発明においては、コンフォーム押出成形
によりアルミニウム又はアルミニウム合金線を嵌合する
ように銅又は銅合金素材をパイプ状に押し出して、アル
ミニウム又はアルミニウム合金線を被覆する銅又は銅合
金パイプを成形するから、溶接作業が不要であるので、
生産性が高く、また、伸線加工又は圧延加工における銅
パイプの温度を２５０℃以下とするので、部分的な接合
不良も防止され、断線を回避することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
るため、鋭意実験研究を重ねた結果、従来の製造方法に
代わり、コンフォームによりアルミニウム線の周囲に銅
を押出し被覆する方法により、母材段階でアルミニウム
線と銅との接合性が高く、伸線性がよく品質の安定した
銅被覆アルミニウム線を低コストで得ることができるこ
とを見いだした。

【００１４】具体的には、表面を清浄化されたアルミニ
ウム線の周囲にコンフォームにより銅を所定のパイプ状
に押出すとともに、この銅パイプ内にアルミニウム線を
銅パイプ内面に接触しないように連続的に誘導し、好ま
しくは銅パイプの温度が２５０℃以下まで冷却された時
点で、伸線加工又は圧延加工により銅パイプを縮径させ
てアルミニウム線と密着させる。

【００１５】以下、本発明の実施例方法について添付の
図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施例方法
にて使用するコンフォームによる銅被覆アルミニウム線
の製造装置を示す断面図、図２はその押出装置のダイチ
ャンバを示す断面図である。

【００１６】コンフォーム押出装置のホイール２はその
周面に銅素材１が嵌合される溝が周方向に沿って形成さ
れており、一定方向に回転駆動されるようになってい
る。このホイール２の上端には、シューブロック３がホ
イール２の周面に一部沿うように設けられている。この
シューブロック３には、ホイール２の中心軸の直上域の
位置にダイチャンバ６が設けられている。このダイチャ
ンバ６はアルミニウム線７が挿通する中心孔が形成され
たニップル９と、押出形状を規定するダイス１２と、ホ
イール２の溝内に挿入されたアパットメント５とを有す
る。これらのニップル９，ダイス１２及びアパットメン
ト５は、ダイチャンバ６内に嵌合され、ニップル９及び
ダイス１２はその孔位置が整合するように配置され、ア
パットメント５はホイール２の溝内に位置するように配
置されている。また、ダイチャンバ６には、軟化した押
出素材１１をニップル９とダイス１２との間に導く流路
６ａが形成されている。更に、シューブロック３とホイ
ール２との間の銅素材１の入り口には、導入路４が設け
られており、この導入路４にて銅素材１が導入路４とホ
イール２との間の摩擦熱により加熱され、可塑流動化す
る。

【００１７】アルミニウム線７はニップル１０及びダイ
ス１３を通過するが、このアルミニウム線７の通過域の
上流側にはアルミニウム線７の前処理装置８が設置され
ており、アルミニウム線の表面の油分等が除去されるよ
うになっている。この前処理装置８と、ダイチャンバ６
との間は、保護管１０により連結されており、この保護
管１０内には不活性ガス１４が供給されるようになって
いる。そして、アルミニウム線７はこの保護管１０内を
通過してダイチャンバ６のニップル９に導入される。

【００１８】一方、アルミニウム線７の進行方向におけ
るダイチャンバ６の下流側には、ダイチャンバ６にて、
アルミニウム線７を中心としてこれを嵌合するようにパ
イプ状に押出成形された銅パイプ１３を、冷却するため
の冷却槽１５が配置されている。そして、冷却槽１５の
下流側には、銅パイプ１３を縮径加工し、銅部分がアル
ミニウム線に密着した銅被覆アルミニウム線１８を得る
縮径加工装置１７が配置されている。この縮径加工装置
１７としてはダイスがある。また、この縮径加工装置１
７の下流側には、銅被覆アルミニウム線１８を引き抜く
引き取り機１５が配設されており、この引き取り機１５
の下流側には銅被覆アルミニウム線１２の巻き取り機１
６が配置されている。冷却槽１５と引き取り機１９との
間、及び引き取り機１９と巻き取り機２１との間には、
夫々銅パイプ１３及びアルミニウム線７並びに銅被覆ア
ルミニウム線１８の張力を調節するダンサー１６及び２
０が配設されている。

【００１９】次に、上述の如く構成された装置による本
実施例方法について説明する。先ず、押し出される銅素
材１は、表面の酸化皮膜及び油分等の汚れが完全に除去
された状態で、駆動するホイール２と固定されたシュー
ブロック３とにより形成された導入路４に連続的に引き
込まれ、アバットメント５で方向を変えた後、流路６ａ
を介してダイチャンバ６の室内に供給される。このと
き、導入路４内及びダイチャンバ６の室内の銅素材は、
導入路４とシューブロック３との間で発生する摩擦熱及
び高圧力により可塑流動体となる。

【００２０】一方、芯材となるアルミニウム線７は前処
理装置８によって表面の油分等が除去されて清浄化さ
れ、ニップル９と連結された不活性ガス保護管１０を通
ってダイチャンバ６の室内に導入される。

【００２１】ダイチャンバ６の室内に導入された銅素材
１１は、アルミニウム線７のガイドとなっているニップ
ル９とダイス１２とによって構成される隙間に沿って、
パイプ状に成形され、銅パイプ１３として押し出され
る。

【００２２】また、アルミニウム線７はニップル９を通
って、上述の銅パイプ１３内に連続的に挿入される。こ
の時点では、銅パイプ１３とアルミニウム線７との間に
は一定の空隙があり、この空隙は不活性ガス１４で満た
されている。

【００２３】その後、アルミニウム線７を包む銅パイプ
１３は、冷却槽１５を通って冷却され、ダンサー１６を
経た後、次工程の縮径加工装置１７により縮径加工され
てアルミニウム線７との隙間が完全に消失し、両者が密
着する。これにより、銅被覆アルミニウム線１８となっ
て、引き取り機１９、ダンサー２０を経由した後、巻き
取り機２１により連続して巻き取られる。

【００２４】この場合に、縮径加工装置１７により加工
される際の銅パイプ１３の温度は、２５０℃以下に管理
する。銅パイプ１３の温度が２５０℃を超える場合に
は、アルミニウム線７と密着した際、接合界面におい
て、伸線に有害となる銅−アルミニウム間の金属間化合
物（ＣｕＡｌ₂層）が厚く形成されるためであり、この
ように金属間化合物が厚く形成されると、以降の伸線加
工において、断線が発生しやすい。このため、縮径加工
される際の銅パイプ１３の温度は、２５０℃以下にす
る。

【００２５】以上のように、コンフォームの場合には、
連続的に清浄化されたアルミニウム線の周囲に、銅パイ
プ１３を２５０℃以下で圧接させることにより、大径サ
イズから小径サイズまで広範囲のサイズに対し十分な接
合性を得ることができる。従って以降の伸線加工におい
て、接合不良を原因とするアルミニウム芯の露出、及び
断線を防止することができ、品質が安定すると共に、１
００μｍ以下の極細線にまで伸線加工することができ
る。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の実施例方法により銅被覆アル
ミニウム線を実際に製造した結果について、その比較例
と比較して具体的に説明する。

【００２７】被覆される銅素材には、直径が６ｍｍのＪ
ＩＳＨ３５１０の無酸素銅線を２本使用し、芯材となる
アルミニウム線には、直径が９．２ｍｍの純度９９．９
９％の導電用純アルミニウム線を使用した。

【００２８】銅線は、表面の酸化皮膜及び油分等の汚れ
を十分に除去した後、駆動するホイールと固定されたシ
ューブロックとにより形成された導入路４に連続的に供
給した。この銅素材１１は導入路４とホイール２との間
の摩擦熱により加熱し、可塑流動化させた後、ニップル
９とダイス１２との間隙を通流させ、外径１０．１ｍ
ｍ、内径９．３ｍｍの銅パイプ１３として押し出し成形
した。

【００２９】一方、芯材となるアルミニウム線７は脱脂
洗浄とブラシ研磨によって表面の酸化皮膜及び油分等を
除去した後、ニップル９を介してダイチャンバ６の室内
に導入し、上述の銅パイプ１３内に連続的に供給した。
このとき、銅パイプ１３とアルミニウム線７との間に
は、ニップル側から９９．９９９％の窒素ガスを供給
し、無酸化雰囲気とした。

【００３０】このアルミニウム線入り銅パイプは、押出
し後、直ちに水冷槽に浸漬されて、表面の銅パイプの温
度が２５０℃となるように、冷却水温度を調節した後、
縮径加工装置１７としてのダイスによりアルミニウム線
との隙間がなくなるように加工度１１．５％の伸線加工
を行った。その結果、外径が９．５ｍｍの銅被覆アルミ
ニウム線を得た。このようにして、外径が９．５ｍｍ、
銅占積率が１５．２％の銅被覆アルミニウム線を、連続
して１００ｋｇほど製造した。

【００３１】この得られた銅被覆アルミニウム線につい
て、連続伸線機により連続的に直径５０μｍまで伸線加
工を行った。

【００３２】また、比較例として、従来のテープクラッ
ド方式によって、同様の銅被覆率の外径が１０．１ｍｍ
の銅被覆アルミニウム線を製造し、同じ伸線条件で伸線
を行って、製造条件の違いを比較した。

【００３３】更に、本発明の範囲を外れる製造条件で製
造した銅被覆アルミニウム線についても調査、比較し
た。

【００３４】評価は、最終的に１００ｋｇを直径５０μ
ｍまで伸線加工したときの断線回数と線の状態により行
った。また、直径５０μｍでの製出量（１条長の重量）
を、各製造条件について調べた。

【００３５】これらの製造条件及び評価結果を下記表１
に示す。但し、表１において、露出とはアルミニウム線
芯線の露出をいう。

【００３６】実施例１乃至４は本発明の範囲内にあり、
縮径加工を行う際の銅パイプの温度を２５０℃以下に抑
えることにより、接合界面において伸線に有害となる金
属間化合物の形成を抑制し、母材段階で接合性が高い銅
被覆アルミニウム線を得ることができた。この結果、直
径が５０μｍまでの伸線加工において、アルミニウム芯
の露出が断線等のトラブルも少なく、良好な極細径銅被
覆アルミニウム線を得ることができた。

【００３７】一方、比較例５，６は本発明の条件の範囲
外であり、縮径加工を行う際の銅パイプの温度が高すぎ
ることから、接合界面において伸線に有害となる金属間
化合物が厚く形成され、伸線加工においてアルミニウム
芯の露出が多発し、断線が非常に多く、直径５０μｍま
で伸線することはできなかった。

【００３８】また、比較例７は従来の製造方法で製造し
た場合であり、銅とアルミニウム線との接合が弱いため
に、所々でアルミニウム芯の露出が起こってしまい、製
出量も少なかった。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
コンフォームにより、連続的に清浄化されたアルミニウ
ム線の周囲に銅を２５０℃以下で圧接させることにより
太いサイズから十分な接合性を持つ銅被覆アルミニウム
線を得ることができ、伸線加工において接合不良を原因
とするアルミニウム芯の露出及び断線を防止することが
でき、品質が安定した極細径の銅被覆アルミニウム線を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例方法に使用するコンフォーム押
出装置を示す断面図である。

【図２】同じくそのダイチャンバを示す断面図である。

【符号の説明】

１；銅線材 ２；ホイール ３；シューブロック ４；導入路 ５；アバットメント ６；ダイチャンバ ６ａ：流路 ７；アルミニウム線 ８；前処理装置 ９；ニップル １０；不活性ガス保護管 １１；銅素材 １２；ダイス １３；銅パイプ １４；不活性ガス １５；冷却槽 １６；ダンサー １７；縮径加工装置 １８；銅被覆アルミニウム線 １９；引き取り機 ２０；ダンサー ２１；巻き取り機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草階 淳一 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続的に導入されるアルミニウム又はア
   ルミニウム合金線の周囲にこのアルミニウム又はアルミ
   ニウム合金線に接触しないように銅又は銅合金素材をコ
   ンフォームによりパイプ状に押出す工程と、伸線加工又
   は圧延加工により前記銅又は銅合金のパイプを縮径させ
   て前記アルミニウム又はアルミニウム合金線と密着させ
   る工程とを有し、前記伸線加工又は圧延加工により銅パ
   イプを縮径させる際の銅又は銅合金のパイプの温度は２
   ５０℃以下であることを特徴とする銅被覆アルミニウム
   線の製造方法。