JPS6230866A - 被覆鋼線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、銅被覆胴線が使用されてお
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。

■　鋼材に鋼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■〜■に示ず各方法は、以下に説明する問題を存し
ていた。

（１）市１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、ｉｉｆ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、
コストが著しく上界する問題がある。なお、生産速度を
向」二させるために、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、−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）市Ｉシ己ディップフ十−ミング法（こあっては、
被覆率を２０〜７０％程度の広い範囲で設定できる利点
をｆ丁するものの、鋼線に前処理として皮剥き処理を施
し、！４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曵く、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、は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Ｒ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胴線を連
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Ａ、が巻回された送り出ｊ２器゛を示し
、この送り出し器ｌの側方には、スケール除去装置２と
前処理装置３とめつき装置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、例えばショツ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、電解脱指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は、銅（あるいは銅合金）めっき
浴と水洗槽と湯展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ｔＯ
は、導入ハウノング装置ｌ■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ＩＩ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
■８とを主体として構成され、前記導入ハウジング１５
は還元性ガス供給袋・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
用してら良い。

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らに、溶湯供給装置２２は
鋼溶ｉ％（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と大口ダンサ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バイブ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
却バイブ２９はその内部に冷却装置と多数の送気管を備
えたしので、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、冷却バイブ２９の側方には、出［］ダンサ３１が
設けられている。前記入口ダンサ２７と出［１ダンサ３
１は、いずれも、矯正ローラ３２と、この矯正ローラ３
２をばね力をＩ’ｌｌ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３
４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圧変動に応じて圧延
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３
４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ｌに巻回されている屑線Ａ。

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Ａ、と
する。その後に、洗浄乾燥装置５に送り、皮膜鋼線Ａ、
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Ａ、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Ａ。

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Ａ、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１７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Ａ、を皮剥きする際には、皮膜鋼線Ａ！の皮膜層
を除去することになるが、この皮膜層は鯛に比較して軟
質の銅（あるいは銅合金）からなるために、屑線を直接
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Ａ、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Ａ。

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を被覆綱線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、るっぽ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
覆率を存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％以上の被覆綱線
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Ａ３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、冷却バイブ２９で冷却し、ピンチロール３４で巻
き取り器３５に巻き取って被覆綱線Ａ４の製造を完了す
る。

前述の被覆綱線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、被覆綱線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、綱線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Ａ、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
Ａ、であってら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ｌＯに
供給する皮膜鋼線Ａ、の製造装置部分を変更したもので
ある。

即ち、鋼線Ａ、の送り出し器ｌとディップフォーミング
装置ＩＯとの間に、ストレーナ４０とショツトブラスト
装置４Ｉ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とスフイージングダイス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４．２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ｌ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、ショツトブラスト装置
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Ａ、
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Ａ、の外周に披せて皮
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、′を形成する。この被覆鋼線Ａ、′をスフイー
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、これをディップフす−ミング装置ｌＯに供
給して、前述した第！実施例と同等の操作を順次族して
被覆綱線Ａ４を製造する。

以上の方法によって被覆綱線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かできる
。

「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の屑線（ＳＷＲＨ５２Ｂ）
を約５８．３ｍ／分の速度で送り出し、ショツトブラス
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／１２．ホウフッ酸８８
ｇ／ｆ２よりなる）中において電流密度２ＯＡ／ｄｍｆ
ｆｉ、浴温５０°Ｃの条件で銅めっき処理を施し、厚さ
０．３ｍｍの銅めっき！（皮膜層）を育する皮膜鋼線を
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７．０
ｍｍ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ソソユ部材（インサート
ノズル）を取り付けてなり、内部に湯丈８００ｍｍの溶
湯を満たした乙のである。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の被覆屑線を作成
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、屑線の種類を変えて前記と同梯の
手順によって被覆Ｍ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 （単位；時間） 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の頻度が高いため、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メツシユ以下の
炭化ケイ木粒でショツ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　、７　ｍｍ、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
化しである）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１６．２ｍ
ｍ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７．７５
ｍｍの直径に仕上げた。この皮膜鋼線を前記製造例Ｉ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７Ｉ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屑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１こ。

第２表 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か、前記第２表と同等の結果を得
た。

「発明の効果」 以」二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
しためつ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、満足な品質の擁覆
鋼線をうろ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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。