KR20090078787A - 선재의 제조 방법, 선재의 제조 장치 및 구리 합금선 - Google Patents

선재의 제조 방법, 선재의 제조 장치 및 구리 합금선 Download PDF

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KR20090078787A
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후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 선재 조출 장치와, 선재 권취 장치와, 선재 조출 장치 및 선재 권취 장치의 사이에 설치되고, 통과 경로를 따라 되접어 꺾어서 시효 석출형 구리 합금 선재가 통과하는 연속 어닐링 장치를 구비한 선재의 제조 장치이다. 연속 어닐링 장치의 상류측에 탠덤으로 시효 석출형 구리 합금 선재를 승온하는 통전 가열 어닐링 장치를 더 구비하고 있어도 좋다. 연속 어닐링 장치의 상류측에 시효 석출형 구리 합금 선재를 용체화 처리하는 다른 통전 가열 장치를 또한 탠덤으로 구비하고 있어도 좋다. 또한, 연속 어닐링 장치 대신에 통전 가열 장치를 탠덤으로 접속하여 시효 처리를 위한 연속 가열 장치를 구성해도 좋다. 또한, 이들 장치를 사용함으로써, 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하의 범위에 있어서 시효 석출형 구리 합금선을 얻는다.
연속 어닐링 장치, 통전 가열 장치, 선재 조출 장치, 선재 권취 장치, 구리 합금선

Description

선재의 제조 방법, 선재의 제조 장치 및 구리 합금선 {METHOD FOR MANUFACTURING WIRE ROD, APPARATUS FOR MANUFACTURING WIRE ROD, AND COPPER ALLOY WIRE}
본 발명은, 자동차 및 로봇의 배선용 전선, 전자 기기의 리드선, 커넥터 핀, 코일 스프링 등에 사용되는 선재의 제조 방법, 선재의 제조 장치 및 구리 합금선에 관한 것이다.
종래, 자동차의 배선용 전선으로서 연동선(軟銅線)을 함께 꼬은 연선(撚線)을 도체라 하고, 이 도체에 절연체를 동심원 형상으로 피복한 전선이 사용되어 왔다. 이 분야에서는, 자동차의 고기능화에 의해 각종 기능을 달성하기 위해 전선의 사용이 증가하여 전선 중량이 증가하고 있다. 한편, 차량 중량의 경량화가 요구되고, 이로 인해 전선 도체의 세경화ㆍ고강도화가 요구되고 있다.
그들에 대응할 수 있는, 기계적, 전기적 특성이 우수한 전선 도체로서는, 석출형 합금 선재를 예로 들 수 있다. 시효 석출형의 합금 선재의 시효 열처리에는, 석출을 발생시키기 위해 어느 정도의 시간이 필요하고, 통상 하기하는 타입의 노(爐)가 사용되고 있다.
1) 뱃치(batch) 어닐링로(벨형, 포트형)
2) 연속 뱃치 어닐링로[벌크 헤드형(bulk head type), 롤러 하스형(roller heath type)]
상술한 타입의 노에서는, 모두 선재를 스풀에 감거나, 또는 스탠드재, 묶음재로서 열처리를 행하므로, 단선의 연속 어닐링 장치를 사용하는 경우에 비해, 선재의 생산성이 낮다.
생산성이 높은 선재의 어닐링 방법으로서, 가열한 노 내에 선재를 연속적으로 통과시키는 연속 어닐링로, 및 선재에 전류를 흐르게 하여 자신으로부터 발생하는 쥴열(joule熱)에 의해 어닐링을 행하는 전류 어닐링법이 있지만, 어떠한 방법도 고온ㆍ단시간 열처리이므로, 시효 열처리는 불가능하였다.
예를 들어, Cu-Zr 합금을 연속로에서 시효하는 방법이 개시되어 있다(특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평11-256295호 공보). 또한, Cu-Zr 합금을 통전 가열로 시효하는 방법이 개시되어 있다(특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2000-160311호 공보).
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평11-256295호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2000-160311호 공보
상술한 Cu-Zr 합금을 연속로에서 시효하는 방법에 따르면, 연속로 내에서의 열처리 시간은 1 내지 10초이며, 이와 같은 단시간에는, 일반적인 석출형 합금의 시효 처리는 불가능하다. 상술한 Cu-Zr 합금을 통전 가열에서 시효하는 방법에 따르면, 열처리 시간은 0.3 내지 4초이며, 이와 같은 단시간에는 일반적인 석출형 합금의 시효 처리는 불가능하다.
또한, 상술한 뱃치 어닐링로, 연속 뱃치 어닐링로는, 설비비가 고가이며, 설치하는 데 광대한 공간을 필요로 한다. 또한, 예를 들어 연선기 등과 탠덤(복수의 처리를 연속해서 행하도록, 장치를 종렬로 배치하여 선재를 통과시킴으로써, 복수의 처리를 하나의 공정으로 하는 것)으로 배치할 수 없어,「어닐링」으로 한 공정이 된다. 또한, 어닐링 온도가 높은 경우에는 선끼리가 점착하고, 다음 공정에서의 조출시에 표면 손상이 된다. 상술한 바와 같이, 종래의 연속 어닐링, 전류 어닐링에서는 어닐링 시간이 짧고, 시효 열처리는 불가능하다.
이와 같은 문제점에 비추어, 본 발명, 연속 어닐링에 의해 시효 처리를 행할 수 있고, 배선용 전선 도체 등에 사용되는 선재의 제조 장치 및 선재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명자는, 상술한 문제점을 해결하기 위해 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 연속 어닐링 장치를 통과하는 선재의 연속 어닐링 장치 내에 존재하는 시간을 길게 하는, 즉 선재를 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 통과시켜, 연속 어닐링 장치 내에 체류하는 시간을 길게 하면, 시효 처리에 필요한 시간, 소정 온도로 유지할 수 있고, 연속 어닐링에 의해 시효 처리를 할 수 있는 것이 판명되었다.
또한, 연속 어닐링 장치 내에 복수의 통전 가열 장치를 소정의 간격으로 종렬로 배치하고, 각각의 통전 가열 장치로 선재를 가열하고, 통전 가열 장치간의 무 통전 구간을 통과시에 온도 저하시키면, 시효 처리에 필요한 시간, 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 선재를 유지할 수 있고, 연속 어닐링에 의해 시효 처리를 할 수 있는 것이 판명되었다.
또한, 연속 어닐링 장치의 상류측에 용체화 전용의 통전 가열 장치를 탠덤으로 접속하면, 용체화-시효 공정의 연속 제조가 가능해지는 것이 판명되었다. 또한, 신선 장치를 조합함으로써, 용체화-신선-시효, 용체화-시효-신선, 용체화-신선-시효-신선 등의 공정의 연속 제조가 가능해지고, 다양한 특성의 재료를 얻을 수 있는 것이 판명되었다. 본 발명은 상술한 연구 결과를 기초로 하여 이루어진 것이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제1 형태는, 시효 석출형 구리 합금의 선재를 조출하는 스텝과, 조출한 상기 선재를 연속 가열하여 시효 처리를 행하는 스텝과, 상기 시효 처리가 실시된 상기 선재를 권취하는 스텝을 구비한 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제2 형태는, 상기 시효 처리를 행하는 스텝은, 조출한 상기 선재를 연속 가열시의 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 소정 온도 내로 소정 시간 유지하면서 통과시키는 스텝인 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제3 형태는, 상기 시효 처리는, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안 행해지는 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제4 형태는, 상기 시효 처리에 앞서, 상기 선재를 통전 가열하는 스텝을 구비한 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제5 형태는, 상기 통전 가열하는 스텝은, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도에서, 5초 이하의 시간으로, 상기 선재가 승온되는 스텝인 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제6 형태는, 상기 통전 가열에 앞서, 상기 선재에 용체화 처리를 실시하는 스텝을 구비한 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제7 형태는, 상기 시효 처리를 행하는 스텝은, 조출한 상기 선재를 각각 적어도 1개의 다른 통전 가열 영역과, 상기 통전 가열 영역 사이에서 무통전에 의해 온도 저하되는 영역을 통과시켜, 상기 선재를 소정 범위 내의 온도로 유지하여 시효 처리를 행하는 스텝인, 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제8 형태는, 상기 다른 통전 가열 영역이, 선재를 소정 온도로 승온하는 통전 가열 영역과, 소정 온도 범위 내에 선재를 유지하는 통전 가열 영역으로 이루어져 있고, 상기 선재를 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하는 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제9 형태는, 상기 시효 처리는 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안 행해지는 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제10 형태는, 상기 시효 처리에 앞서, 상기 선재에 용체화 처리를 실시하는 스텝을 구비한 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제11 형태는, 상기 용체화 처리는 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안 행해지는 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제12 형태는, 상기 선재는 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제13 형태는, 상기 선재는 연선인 것을 특징으로 하는 선재의 제조 방법이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제1 형태는, 선재 조출 장치와, 선재 권취 장치와, 상기 선재 조출 장치 및 상기 선재 권취 장치의 사이에 설치된 연속 어닐링 장치를 구비하고, 상기 연속 어닐링 장치는, 시효 석출형 구리 합금의 선재를 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 순차 통과하도록 구성되어 있는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제2 형태는, 상기 연속 어닐링 장치는 상기 선재의 온도를 길이 방향에서 대략 일정하게 가열하는 장치이며, 상기 선재가 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 통과하도록 구성되어 있는, 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제3 형태는, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안, 상기 선재가 상기 연속 어닐링 장치 내에 유지되는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제4 형태는, 상기 연속 어닐링 장치의 상류측에 상기 선재를 승온하는 통전 가열 장치를 더 구비하고 있는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제5 형태는, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도에서, 5초 이하의 시간으로, 상기 선재가 상기 통전 가열 장치에 의해 승온되는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제6 형태는, 상기 연속 어닐링 장치의 상류측에 상기 선재를 용체화 처리하는 용체화 처리 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제7 형태는, 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안, 상기 선재가 상기 용체화 처리 장치에서 가열되는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제8 형태는, 상기 연속 어닐링 장치가 그 내부에 여러 쌍의 가이드 롤을 구비하고 있고, 상기 선재가 상기 가이드 롤간을 복수회 되접어 꺾어서 통과하는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제9 형태는, 상기 연속 어닐링 장치는 복수의 통전 가열 장치로 이루어지고, 상기 선재를 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 상기 선재가 순차 통과하도록 구성되어 있는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제10 형태는, 상기 복수의 통전 가열 장치 사이에 있어서의 상기 선재의 온도가 상기 시효 온도 하한을 하회하지 않도록 구성되어 있는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제11 형태는, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안, 상기 선재가 상기 연속 어닐링 장치 내에 유지되는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제12 형태는, 상기 복수의 통전 가열 장치는, 각각 1개 이상의 승온용 통전 가열 장치 및 온도 유지용 통전 가열 장치로 이루어지고 있고, 상기 승온용 통전 가열 장치에 의해 소정 온도까지 상기 선재를 승온 하고, 상기 온도 유지용 통전 가열 장치에 의해 상기 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 상기 선재의 온도를 유지하는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제13 형태는, 상기 승온용 통전 가열 장치 및 상기 온도 유지용 통전 가열 장치는 선재에 통전하는 가이드 롤을 구비하고 있는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제14 형태는, 상기 연속 어닐링 장치의 상류측에 상기 선재를 용체화 처리하는 용체화 처리 장치를 구비하고 있는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제15 형태는, 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안, 상기 선재가 상기 용체화 처리 장치에 의해 가열되는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제16 형태는, 상기 연속 어닐링 장치를 통과하는 상기 선재는 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 제17 형태는, 상기 연속 어닐링 장치를 통과하는 상기 선재는 연선인 것을 특징으로 하는 선재의 제조 장치이다.
본 발명의 구리 합금선의 제1 형태는, 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성된 후, 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제2 형태는, 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 용체화 처리된 후, 신선되어 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성되고, 그 후 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제3 형태는, 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성되고, 복수개가 꼬인 후, 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제4 형태는, 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 용체화 처리된 후, 신선되어 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성되고, 복수개가 꼬인 후, 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제5 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Si계 구리 합금이며, Ni를 1.5 내지 4.0질량％, Si를 0.3 내지 1.1질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제6 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Si계 구리 합금이며, Ni를 1.5 내지 4.0질량％, Si를 0.3 내지 1.1질량％ 함유하고, 또한 Ag, Mg, Mn, Zn, Sn, P, Fe, Cr 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제7 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Cr계 구리 합금이며, Cr을 0.1 내지 1.5질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 버튼 합금선의 제8 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Cr계 구리 합금이며, Cr을 0.1 내지 1.5질량％ 함유하고, 또한 Zn, Sn, Zr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.1 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제9 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ti계 구리 합금이며, Ti를 1.0 내지 5.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제10 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Fe계 구리 합금이며, Fe를 1.0 내지 3.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제11 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Fe계 구리 합금이며, Fe를 1.0 내지 3.0질량％ 함유하고, 또한 P, Zn의 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제12 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Ti계 구리 합금이며, Ni를 1.0 내지 2.5질량％, Ti를 0.3 내지 0.8질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 구리 합금선의 제13 형태는, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Ti계 구리 합금이며, Ni를 1.0 내지 2.5질량％, Ti를 0.3 내지 0.8질량％ 함유하고, 또한 Ag, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구리 합금선이다.
본 발명의 선재의 제조 방법에 따르면, 연속 어닐링으로 시효 열처리를 행할 수 있다. 또한, 연속 어닐링 장치를 여러 가지 연속 장치(예를 들어, 연선기, 피복기, 신선기)와 탠덤으로 배치할 수 있으므로, 공정 단축을 실현할 수 있다.
또한, 용체화 전용의 통전 가열 장치를 본 발명의 연속 어닐링 장치의 상류측에 설치함으로써,「용체화-시효」공정의 연속 제조가 가능해지고, 또한 신선기를 연속 어닐링 장치의 전후에 넣음으로써,「용체화-신선-시효」,「용체화-시효-신선」,「용체화-신선-시효-신선」공정의 연속 제조가 가능해져, 다양한 특성의 재료를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 구리 합금선은, 상기 제조 방법에 의해 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하인 경우에 적절하게 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 형태에 관한 연속 어닐링 장치(즉 연속로 설비)의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 연속 어닐링 장치(3)의 내부 구조를 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 형태의 다른 예의 선재의 제조 장치를 설명하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제1 형태에 관한 장치 구성예를 설명하는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제2 형태에 관한 연속 가열 장치(즉 연속로 설비)의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 6은 도 5에 도시하는 연속 가열 장치(13)의 내부 구조를 도시하는 모식도이다.
도 7은 연속 가열 장치(13)의 내부에 있어서의 선재(16)의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2 형태에 관한 장치 구성예를 설명하는 모식도이다.
[부호의 설명]
1, 11 : 선재 조출 장치
2, 12 : 댄서 장치
3 : 연속 어닐링 장치
4, 14 : 인수 캡스턴
5, 15 : 선재 권취 장치
6, 16 : 선재
7 : 가이드 롤
8 : 통전 가열 장치(예열 장치)
13 : 연속 가열 장치
17 : 가이드 롤
18 : 전원
19 : 승온용 통전 가열 장치
20 : 온도 유지용 통전 가열 장치
이하, 본 발명의 선재의 제조 장치 및 제조 방법을, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 발명의 선재의 제조 장치의 기본적인 형태는, 선재 조출 장치와, 선재 권취 장치와, 상기 선재 조출 장치 및 상기 선재 권취 장치의 사이에 설치된 연속 어닐링 장치를 구비하고, 상기 연속 어닐링 장치는 시효 석출형 구리 합금의 선재를, 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 순차 통과하도록 구성되어 있는 선재의 제조 장치이다. 또한, 본 발명의 선재의 제조 방법의 기본적인 형태는, 시효 석출형 구리 합금의 선재를 조출하는 스텝과, 조출한 상기 선재를 연속 가열하여 시효 처리를 행하는 스텝과, 상기 시효 처리가 실시된 상기 선재를 권취하는 스텝을 구비한 선재의 제조 방법이다. 이하, 구체적인 형태에 대해 설명한다.
본 발명의 선재의 제조 장치의 하나의 형태는, 선재 조출 장치와, 선재 권취 장치와, 상기 선재 조출 장치 및 상기 선재 권취 장치의 사이에 설치된 연속 어닐링 장치를 구비하고, 상기 연속 어닐링 장치는 시효 석출형 구리 합금의 선재를, 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 순차 통 과하도록 구성되고, 상기 연속 어닐링 장치는 상기 선재의 온도를 길이 방향에서 대략 일정하게 가열하는 장치이며, 상기 선재가 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 통과하도록 구성되어 있는 선재의 제조 장치이다.
또한, 상술한 연속 어닐링 장치의 상류측에, 탠덤으로 시효 석출형 구리 합금 선재를 승온하는 통전 가열 어닐링 장치를 더 구비하고 있어도 좋다. 이 통전 가열 어닐링 장치는, 연속 어닐링 장치에 송입되는 선재를, 이 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 예열하는 것이다.
또한, 상술한 연속 어닐링 장치의 상류측에(연속 어닐링 장치의 상류측에 통전 가열 어닐링 장치를 구비하고 있는 경우는, 또한 그것의 상류측에), 시효 석출형 구리 합금 선재를 용체화 처리하는 통전 가열 장치(용체화 처리 장치)를 또한 탠덤으로 구비하고 있어도 좋다.
또한, 본원에서는, 상류라 함은 선재의 조출측인 것이고, 하류라 함은 선재의 권취측이다.
도 1은 본 발명에 관한 연속 어닐링 장치(즉 연속로 설비)를 설명하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재 제조 장치는, 선재 조출 장치(1)와, 선재 권취 장치(5)와, 선재 조출 장치(1) 및 선재 권취 장치(5) 사이에 설치된 연속 어닐링 장치(3)를 구비하고 있다. 이 연속 어닐링 장치(3)는 시효 석출형 구리 합금의 선재(6)가 이 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 통과하도록 구성되어 있다.
도 1에 도시하는 본 발명의 선재의 제조 장치에 있어서는, 열처리 시간(즉, 시효 처리 시간)을 벌기 위해, 연속 어닐링 장치(3) 내에서 선재를 복수회 되접어 꺾는 등의 방향 전환을 시켜, 선재(6)가 연속 어닐링 장치(3) 내에, 종래보다도 긴 소정 시간 체류하고, 소정의 시효 처리 시간을 확보하고 있다. 이에 의해, 선재(6)에 대해 필요한 시효 처리가 실시된다.
여기서, 연속 어닐링 장치라 함은, 선재를 소정 속도로 통과시키면서 가열하여 어닐링하는 장치인 것을 말한다. 이 실시 형태에 관하여, 연속 어닐링 장치(3)는 이 내부를 통과하는 선재(6)의 온도를 이 길이 방향에서 대략 일정하게 가열하는 장치인 것이 바람직하다. 연속 어닐링 장치(3)는 시효 처리를 행하는 장치로, 소정 온도로 유지를 행할 필요가 있기 때문이다. 연속 어닐링 장치(3)로서는, 유도 가열 장치 등의 간접 가열 장치가 적절하게 사용된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 선재 조출 장치(1)로부터 조출된 선재(6)는 댄서 장치(2)에 의해 선재(6)의 조출 장력을 안정시킨다. 계속해서, 선재(6)는 연속 어닐링 장치(3) 내를 통과하여, 소정 온도로 가열 어닐링되고, 인수 캡스턴(4)을 통해 선재 권취 장치(5)에 의해 권취된다.
도 2는 도 1에 도시하는 연속 어닐링 장치(3)의 내부 구조의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 연속 어닐링 장치(3)의 선재의 송입측(조출측)의 단부 및 선재의 송출측(권취측)의 단부에 복수쌍의 가이드 롤(7)이 배치되어 있다. 복수쌍의 가이드 롤(7)의 수는 적어도 2 이상이면 된다. 선재 조출 장치(1)의 측으로부터 연속 어닐링 장치(3) 내로 들어간 선재(6)는 가이드 롤(7)을 통과하여, 연속 어닐링 장치(3)의 내부를 적어도 2회 이상 방향 전환하여, 연속 어 닐링 장치(3)의 외부로 나오게 된다. 이에 의해 연속 어닐링 장치(3)의 내부에 체류하는 시간을 길게 할 수 있어, 선재의 강도를 높이는 데 충분한 석출을 실현할 수 있다.
이 경우, 선재(6)는 연속 어닐링 장치(3) 내의 (노 내의) 온도로 유지되고, 연속 어닐링 장치(3) 내의 턴수 또는 라인 속도를 변화시킴으로써 열처리 시간을 원하는 시간으로 변화시킬 수 있다. 여기서, 연속 어닐링 장치(3) 내의 온도도 적절하게 변화시킬 수 있다.
일반적으로, 연속 어닐링 장치에서는, 선재의 목표 온도보다도 어닐링로 내의 온도를 높게 설정하여, 단시간에 선재를 승온하여, 선재가 목표 온도에 도달한 후, 냉각을 행한다. 이 경우의 대상으로 하는 열처리는 재결정 열처리 및 저온 어닐링이다. 이에 대해, 본 발명에서 대상으로 하는 열처리는 시효 처리이며, 임의의 온도로 유지를 행할 필요가 있으므로 노 내 온도는 높게 할 수 없어, 승온에 시간이 걸린다. 이를 단축하기 위해, 승온에 통전 가열을 사용하는 방법이 있지만, 통전 가열의 경우는 통전 시간이 길어짐에 따라서 선재의 온도가 높아지므로, 선재의 온도가 시효 온도의 상한을 상회하지 않는 고안이 필요해진다.
여기서, 통전 가열이라 함은, 선재에 금속 접점(롤러, 풀리 등)으로부터 직접 전류를 흐르게 하거나, 또는 유도 코일에 의해 간접적으로 전류를 발생시켜 흐르게 하여, 선재의 전기 저항에 의해 발열시켜 온도를 상승시켜 가열을 행하는 것이다.
본 발명의 선재의 제조 장치의 다른 형태에 있어서, 상술한 연속 어닐링 장 치의 상류측에 탠덤으로, 시효 석출형 구리 합금의 선재를 승온하는 통전 가열 장치를 더 구비할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 형태의 선재의 제조 장치를 설명하는 모식도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치에 있어서는, 연속 어닐링 장치(3) 전방(즉, 상류측)에 통전 가열 장치(8)를 설치해도 좋다.
이 통전 가열 장치(8)는 연속 어닐링 장치(3)에 송입되는 선재(6)를 이 선재(6)의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 예열하는 것이다. 이 통전 가열 장치(8)는 선재(6)의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 선재(6)를 가열하므로, 통전 가열 장치(8) 내에 있어서 선재(6)의 온도가 그 시효 온도 하한 이상으로 되었을 때에 실질적으로 시효 처리가 개시된다. 또한, 연속 어닐링 장치(3)의 상류측에 통전 가열 장치(8)를 설치하면, 통전 가열 장치(8)의 하류측일수록 통전 시간이 길어져 선재의 온도가 높아진다. 이로 인해, 연속 어닐링 장치(3)의 상류측으로부터 공급되는 선재(6)의 온도를 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 소정 온도에 근접시키기 쉬워진다.
도 3에 도시한 바와 같이, 선재 조출 장치(1)로부터 조출된 선재(6)는 댄서 장치(2)에 의해 선재(6)의 조출 장력을 안정시킨다. 계속해서, 선재(6)는 통전 가열 장치(예열 장치)(8)에 의해 선재(6)의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 소정 온도까지 통전 승온하고, 계속해서 상기 소정 온도까지 승온한 선재(6)를 연속 어닐링 장치(3) 내를 통과시켜, 선재(6)가 소정 온도에서 어닐링되고, 인수 캡스턴(4)을 통해 선재 권취 장치(5)에 의해 권취된다.
연속 어닐링 장치(3)에서 대상으로 하는 열처리는 시효 처리이며, 임의의 온도로 유지를 행할 필요가 있으므로 노 내 온도는 선재(6)의 시효 온도 상한을 초과하여 높게 할 수 없어, 승온에 시간이 걸린다. 이를 단축하기 위해, 승온에는 통전 가열 장치(예열 장치)(8)를 연속 어닐링 장치(3)의 상류측에 사용한다. 이 형태의 선재의 제조 장치에 따르면, 선재(6)를 그 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 소정 온도까지 통전 가열함으로써 시효 처리 온도에 가까운 온도까지 승온하고, 그 후 계속해서 연속 어닐링 장치(3)에 의해 시효 처리를 할 수 있다.
또한, 시효 처리에 앞서, 용체화 처리를 실시할 수도 있다. 용체화 처리를 행하기 위한 장치로서, 통전 가열 장치가 적절하게 사용되지만, 유도 가열 장치 등 그 밖의 가열 장치를 사용할 수도 있다. 이에 의해 용체화 처리와 시효 처리를 연속 처리할 수 있다. 또한 신선기를 배치함으로써, 원하는 직경과 특성을 갖는 선재를 연속 처리로 제조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 형태의 선재의 제조 장치를 설명하는 모식도이다. 도 4에는, 상술한 연속 어닐링 장치, 통전 가열 장치(예열 장치), 신선 장치, 연선 장치 등의 배열예가 나타나 있다. 이와 같이, 신선 장치(신선기), 피복 장치(피복기), 연선 장치(연선기)의 적어도 1개 이상의 장치를 탠덤 배치함으로써, 복수의 공정을 통합하는 것이 가능해지고, 제조 시간의 단축을 도모할 수 있다.
도 4의 (a)는, 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 선재의 제조 장치를 설명하는 배열도이다. 도 4의 (a)에 도시하는 배열에서는, 연속 어닐링 장치에 있어서 선재의 가열 및 온도 유지가 행해져, 시효 처리가 행해진다. 즉, 소정의 선 직경 (직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선재를, 선재 조출 장치로부터 조출하여, 300 내지 600℃의 범위 내의 온도로 가열하여 그 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취된다. 내부가 300 내지 600℃의 범위 내의 온도의 상술한 연속 어닐링 장치에 있어서는, 선재의 송입측 단부 및 선재의 송출측 단부에 각각 복수개의 가이드 롤이 설치되어, 송입측으로부터 들어간 선재가 가이드 롤 사이를 선재가 되접어 꺾어서 통과한 후, 송출측으로부터 나오게 된다. 선재가 가이드 롤 사이를 되접어 꺾어서 통과하면서 노 내에 체류하는 시간이 10초 초과 내지 1200초 사이이다.
여기서, 연속 어닐링 장치에 있어서의 가열 온도를 300℃ 내지 600℃로 한 이유는, 300℃ 미만에서는 시효 석출형 구리 합금의 석출이 불충분하고, 600℃를 초과하면 석출물의 조대화 및 재고용이 개시되어 특성이 저하되기 때문이다. 또한 연속 어닐링 장치에 있어서의 가열 시간을 10초 초과 내지 1200초로 한 이유는, 10초 이하에서는 석출이 불충분하고, 1200초를 초과하면 설비가 장대해져 실용적이지 않기 때문이다.
도 4의 (b)는 연속 어닐링 장치의 상류측에 통전 가열 어닐링 장치가 탠덤으로 배치된 배열도이다. 이 형태에 있어서는, 연속 어닐링 장치라 함은 별도로 승온용 통전 가열 장치(예열 장치)를 설치하여, 선재를 소정 온도로 빠르게 가열한다. 즉, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선재를 선재 조출 장치로부터 조출하여, 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 300 내지 600℃의 범위 내의 온도로 5초 이내로 승온한다. 이와 같이 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 승온된 선재를, 계속해서 연속 어닐링 장치로 유도하여, 300 내지 600℃의 범위 내의 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취된다. 이와 같이, 연속 어닐링 장치와는 별도로 예열용 통전 가열 장치를 설치함으로써, 소정 온도로 빠르게 승온한다. 따라서, 도 4의 (a)에 도시하는 형태와 같이, 연속 어닐링 장치에 있어서 가열ㆍ유지하는 경우에 비해, 시효 처리 시간을 단축할 수 있다.
여기서, 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서의 승온을 300 내지 600℃의 온도로 5초 이내로 한 이유는 다음과 같다. 가열 온도를 300 내지 600℃로 한 것은, 계속되는 연속 어닐링 장치에서 행하는 시효 처리의 온도 범위가 300 내지 600℃이기 때문이다. 즉, 300℃ 미만에서는 승온의 효과가 적고, 또한 600℃를 초과하면 석출물의 조대화 및 재고용이 개시되어 특성이 저하되는 것에 의한다. 또한 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서의 가열 시간을 5초 이내로 한 이유는, 5초를 초과하면, 통전 가열 장치(예열 장치)가 대형화하여 큰 공간을 차지하기 때문이다. 또한, 0.3초 이하이면 그 효과가 나타나지 않는다.
도 4의 (c)는 연속 어닐링 장치의 상류측에 통전 가열 장치(예열 장치)가 탠덤으로 배치되고, 또한 통전 가열 장치(예열 장치)의 상류측에 연선 장치가 배치된 배열도이다. 도 4의 (c)에 있어서, 본래는 연선 장치의 상류측에는 연선이 되는 단선의 개수에 대응한 수의 선재 조출 장치가 존재하지만, 도 4의 (c)에서는 1개만 도시하고, 그 외에는 도시를 생략한다. 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 우선, 소 정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선이 선재 조출 장치로부터 조출되고, 연선 장치에 의해 함께 꼬여 연선이 형성된다. 이와 같이 형성된 연선이, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 300 내지 600℃의 범위 내의 온도로 5초 이내로 승온한다. 이와 같이 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 승온된 선재를, 계속해서 연속 어닐링 장치로 유도하여, 300 내지 600℃ 범위 내의 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취된다. 또한, 연선이 형성된 후에 시효 처리를 실시해도, 뱃치 어닐링로를 사용한 경우와 같이, 연선을 구성하는 선재끼리가 점착하는 일은 없다. 이는, 선재끼리가 밀착하는 힘이 가해지지 않기 때문이라 생각된다. 또한, 연선 장치에 대해서는, 통전 가열 장치(예열 장치)의 바로 앞에 배치하는 대신에, 연속 어닐링 장치의 바로 뒤에 배치해도 상관없다.
도 4의 (d)는 연속 어닐링 장치의 상류측에 통전 가열 장치(예열 장치)가 탠덤으로 배치되고, 또한 연속 어닐링 장치의 하류측에 피복 장치가 배치된 배열도이다. 이 형태에서는, 선재가 예열되고, 계속해서 시효 처리되고, 그에 이어서 피복되어, 선재 권취 장치에 의해 권취된다. 즉, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선재를, 선재 조출 장치로부터 조출하여, 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 300 내지 600℃의 범위 내의 온도로 5초 이내로 승온한다. 이와 같이 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 승온 된 선재를, 계속해서 연속 어닐링 장치로 유도하여, 300 내지 600℃ 범위 내의 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여 시효 처리를 실시한다. 이와 같이 시효 처리가 실시된 선재에 절연체가 피복된다. 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취된다. 또한, 연선 장치를 통전 가열 장치(예열 장치)의 바로 앞 또는 연속 어닐링 장치의 바로 뒤(피복 장치의 바로 앞)에 배치함으로써, 피복된 연선을 얻을 수 있다.
도 4의 (e)는 용체화 처리 및 시효 처리를 연속 처리하는 본 발명의 선재의 제조 장치를 설명하는 모식도이다. 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재의 제조 장치는 선재 조출 장치, 용체화 처리용 통전 가열 장치(용체화 처리 장치), 신선 장치, 승온용 통전 가열 장치(예열 장치), 연속 어닐링 장치 및 선재 권취 장치를 탠덤으로 구비하고 있다. 이 형태에 있어서는, 시효 처리용 장치뿐만 아니라, 용체화 처리용 장치를 탠덤으로 배치하여, 이것들을 연속 처리한다.
도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)보다 굵은 선 직경의 선재(예를 들어 직경이 수 ㎜인 선 : 소위 거친 인발 강선 등)를 선재 조출 장치로부터 조출하고, 우선 통전 가열 장치(용체화 처리 장치)에 있어서 800℃ 이상의 온도로 5초 이하 동안 선재를 가열하고, 그 직후에 수냉 등의 방법으로 급랭하여 용체화 처리를 실시한다. 이와 같이 용체화 처리가 실시된 선재를 신선 장치에 의해, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)으로 신선한다. 계속해서, 이와 같이 신선된 선재를 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 300 내지 600℃의 범위 내의 온도로 5초 이내로 승온한다. 이와 같이 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 승온된 선재를, 계속해서 연속 어닐링 장치로 유도하여, 300 내지 600℃ 범위 내의 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 이와 같이 시효 처리가 실시된 선재를 선재 권취 장치에 의해 권취한다.
도 4의 (f)는 용체화 처리 및 시효 처리를 연속 처리하는 본 발명의 선재의 제조 장치의 다른 형태를 설명하는 모식도이다. 이 형태에 있어서는, 도 4의 (f)에 도시한 바와 같이, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)보다 굵은 선 직경의 선재(예를 들어 직경이 수 ㎜의 선 : 소위 거친 인발 강선 등)를 선재 조출 장치로부터 조출하여, 우선 통전 가열 장치(용체화 처리 장치)에 있어서 800℃ 이상의 온도로 5초 이하 동안 선재를 가열하고, 그 직후에 수냉 등의 방법으로 급랭하여 용체화 처리를 실시한다. 이와 같이 용체화 처리가 실시된 선재를 신선 장치에 의해, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)으로 신선한다. 계속해서, 이와 같이 신선된 선재를, 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 300 내지 600℃ 범위 내의 온도로 5초 이내의 시간 승온한다. 이와 같이 통전 가열 장치(예열 장치)에 있어서 승온된 선재를, 계속해서 연속 어닐링 장치로 유도하여, 300 내지 600℃ 범위 내의 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 이와 같이 시효 처리가 실시된 선재를, 또한 연선 장치로 함께 꼬아 연선을 형성하여, 선재 권취 장치에 의해 권취한다. 도 4의 (f)에 있어서, 본래는 연선 장치의 상류측에는 연선이 되는 단선의 갯수에 대응한 수의 장치(선재 조출 장치, 용체화 처리 장치, 신선 장치, 예열 장치, 연속 어닐링 장치가 탠덤으로 배치된 것)가 존재하지만, 도 4의 (f)에서는 1개만 도시하고, 그 외에는 도시를 생략한다. 또한, 연선 장치에 대해서는, 연속 어닐링 장치의 바로 뒤에 배치하는 대신에, 도 4의 (c)와 마찬가지로, 통전 가열 어닐링 장치의 바로 앞에 배치해도 상관없다.
여기서, 통전 가열 장치(용체화 처리 장치)에 있어서의 가열 온도를 800℃ 이상으로 한 것은, 800℃ 미만의 온도에서는 용체화가 불완전하여 계속되는 시효 처리에서 발생하는 석출이 불충분해지기 때문이다. 가열 온도는 높으면 높을수록 좋지만, 설비 비용의 관점에서 950℃ 이하가 바람직하다. 또한 시간을 5초 이하로 한 것은, 5초를 초과하면 결정립이 조대화되어, 내력이나 굴곡성이 저하되었기 때문이다. 또한, 0.1초 이하이면 그 효과가 나타나지 않는다.
본 발명의 선재의 제조 장치에 따르면, 상술한 바와 같이 용체화 처리용 통전 가열 장치(용체화 처리 장치), 신선 장치, 승온용 통전 가열 장치(예열 장치), 연속 어닐링 장치 등의 각종 장치를 탠덤으로 설치하여, 원하는 선 직경과 특성을 갖는 선재를 연속 처리에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 선재의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 하나의 형태는, 시효 석출형 구리 합금의 선재를 조출하는 스텝과, 조출한 상기 선재를, 연속 가열시의 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 소정 온도 내로 소정 시간 유지하면서 통과시키는 시효 처리를 행하는 스텝과, 상기 시효 처리가 실시된 상기 선재를 권취하는 스텝을 구비한 선재의 제조 방법이다. 여기서, 소정 온도라 함은 시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이의 온도, 구체적으로는 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도이며, 소정 시간이라 함은 10초 초과 내지 1200초 동안의 시간이다.
또한, 시효 처리에 앞서, 선재를 통전 가열(예열)하는 스텝을 구비해도 좋다. 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 5초 이하의 시간으로 승온된다. 이 스텝은 선재의 예열이 주 목적이지만, 선재의 온도가 그 시효 온도 하한 이상이 되었을 때에 실질적으로 시효 처리가 개시된다. 또한, 시효 처리에 앞서(선재를 예열하는 경우에는 예열에 앞서), 선재에 용체화 처리를 실시하는 스텝을 구비해도 좋다. 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안 가열되고, 그 직후에 수냉 등의 방법으로 급랭되어 용체화 처리가 실시된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 선재의 제조 방법에 따르면, 연속 어닐링으로 시효 열처리를 행할 수 있다. 연속 어닐링 장치를 여러 가지 연속 장치(예를 들어, 연선기, 피복기, 신선기)와 탠덤으로 배치할 수 있으므로, 공정 단축을 실현할 수 있다. 용체화 전용의 통전 가열 장치(용체화 처리 장치)를 연속 어닐링 장치의 상류측에 설치함으로써, 용체화-시효 공정의 연속 제조가 가능해지고, 또한 신선기를 연속 어닐링 장치의 전후에 넣음으로써, 용체화-신선-시효, 용체화-시효-신선, 용체화-신선-시효-신선 공정의 연속 제조가 가능해져, 다양한 특성의 재료를 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 선재의 제조 장치 및 제조 방법의 다른 형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 발명의 선재의 제조 장치의 다른 하나의 형태는, 선재 조출 장치와, 선재 권취 장치와, 상기 선재 조출 장치 및 상기 선재 권취 장치의 사이에 설치된 연속 어닐링 장치를 구비하고, 상기 연속 어닐링 장치는 시효 석출형 구리 합금의 선재 를 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 순차 통과하도록 구성되어 있는 선재의 제조 장치이며, 상기 연속 어닐링 장치는 복수의 통전 가열 장치로 이루어지고, 상기 선재를 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 상기 선재가 순차 통과하도록 구성되어 있는 선재의 제조 장치이다.
종렬로 배치된 복수의 통전 가열 장치는, 각각 하나 이상의 승온용 통전 가열 장치 및 온도 유지용 통전 가열 장치로 이루어져 있고, 승온용 통전 가열 장치에 의해 시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이의 소정 온도까지 선재를 승온 하고, 온도 유지용 통전 가열 장치에 의해 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지한다. 즉, 본 발명의 장치에 있어서, 간격을 두고 종렬로 배치된 승온용 통전 가열 장치 및 온도 유지용 통전 가열 장치의 개개의 장치 내에서 선재가 가열되어, 장치 사이를 통과시에 온도 저하가 발생해도, 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 선재를 유지할 수 있다.
통전 가열은 선재 자체에 흐르는 전류에 의해 발생하는 줄 열에 의해 가열을 행한다. 재료의 상승 온도 ΔT는 열의 손실을 무시한 경우, 이하의 식으로 주어진다.
Figure 112009020108307-PCT00001
P : 부여한 전력, t : 부여 시간
m : 재료의 질량, C : 비열
통전 가열 장치에 있어서 선재는 고정된 상태가 아닌, 임의의 속도로 흐르고 있으므로, 부여 시간이 시시각각 변화되어 재료 온도는 점점 상승해 간다.
본 발명에서 목적으로 하고 있는 열처리는 시효 열처리이며, 재료 온도가 소정 온도(시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이의 온도, 구체적으로는 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도)에 도달하지 않고 너무 낮으면 석출이 발생하지 않고, 반대로 소정 온도를 초과하여 너무 높으면 석출물이 조대해져, 원하는 특성 향상에 기여하지 않으므로, 임의의 범위 내의 온도(시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이의 온도, 구체적으로는 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도)에서, 임의의 시간 범위(10초 초과 내지 1200초 동안)의 가열을 행할 필요가 있다.
이를 실현시키기 위해, 본 발명에 있어서는, 복수개의 통전 가열 장치를, 간격을 두고 연속적으로(종렬로) 나열하여 하나의 연속 어닐링 장치를 구성하도록 하고 있다. 즉, 1개의 통전 가열 장치에서는 점점 온도가 상승해 가지만, 시효 온도 범위를 초과하기 전에 통전 가열 장치로부터 벗어나도록 한다. 그러면, 통전이 없어지므로 선재의 온도는 저하된다. 그리고, 시효 온도 범위를 하회하기 전에, 다음의 통전 가열 장치에 들어가도록 한다. 이를 반복함으로써 소정 시간 가열을 행하는 것이 가능해진다.
최초의 소정 온도로 도달시키기 위한 통전 가열 장치는 큰 부여 전력이 필요하게 된다. 그 후의 온도 유지용 통전 가열에서의 부여 전력은 시효 온도 범위에 의해 결정한다. 또한, 통전 가열 장치간의 간격에 대해서도 시효 온도 범위에 의해 결정한다.
도 5는 본 발명에 관한 연속 어닐링 장치(즉 통전 가열 설비 : 이하, 연속 가열 장치라 표현함)의 일례를 설명하는 모식도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 선재 제조 장치는 선재 조출 장치(11)와, 선재 권취 장치(15)와, 선재 조출 장치(11) 및 선재 권취 장치(15) 사이에 설치된 연속 가열 장치(13)를 구비하고 있다. 연속 가열 장치(13)는 소정 간격을 두고 종렬로 배치된 복수의 통전 가열 장치로 이루어지고, 선재(16)의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 시효 석출형 구리 합금의 선재(16)가 순차 통과한다.
도 5에 도시하는 본 발명의 선재의 제조 장치에 있어서는, 열처리 시간(즉, 시효 처리에 필요한 시간)을 벌기 위해, 연속 가열 장치(13) 내에 소정 간격을 두고 복수의 통전 가열 장치가 종렬로 배치되어 있다. 그 결과, 선재가 연속 가열 장치(13) 내에, 종래보다도 긴 소정의 시간 체류하여 소정의 시효 처리 시간을 확보하고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 선재 조출 장치(11)로부터 조출된 선재(16)는 댄서 장치(12)에 의해 선재의 조출 장력을 안정시킨다. 계속해서, 선재는 연속 가열 장치(13) 내를 통과하여, 우선 소정의 온도로 가열되고, 계속해서 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지되어, 시효 처리되어, 인수 캡스턴(14)을 통해 선재 권취 장치(15)에 의해 권취된다.
도 6은 도 5에 도시하는 연속 가열 장치(13)의 내부 구조를 도시하는 모식도이다. 연속 가열 장치(13)의 내부는 간격을 두고 배치된 적어도 2개의 통전 가열 장치(19, 20)로 이루어지고 있다. 조출측으로부터 통전 가열 장치(13)에 들어간 선재(16)는 승온용 통전 가열 장치(19)에 의해 소정 온도까지 승온되고, 계속해서 온도 유지용 통전 가열 장치(20)에 의해 온도가 유지되어, 연속 가열 장치(13)의 외부로 나간다. 이와 같이 복수의 통전 가열 장치(19, 20)가 소정 간격을 두고 배치되어 있으므로, 선재가 연속 가열 장치(13)의 내부에 놓이는 시간을 길게 할 수 있고, 시효 처리에 의해 강도를 높이는 데 충분한 석출을 실현할 수 있다.
도 6에서는, 바람직한 예로서, 승온용 통전 가열 장치(19)가 1개, 온도 유지용 통전 가열 장치(20)가 3개인 예를 나타내고 있지만, 각각 하나 이상이면 된다. 또한, 통전 가열 장치(19, 20)는 예를 들어 1쌍의 가이드 롤(17)을 통과시켜 선재(16)에 통전함으로써, 선재(16)의 온도를 상승시키는 처리를 행하는 것이다.
여기서, 통전 가열이라 함은, 선재에 금속 접점(롤러, 풀리 등)으로부터 직접 전류를 흐르게 하거나, 또는 유도 코일에 의해 간접적으로 전류를 발생시켜 흐르게 하고, 선재의 전기 저항에 의해 발열시켜 온도를 상승시켜 가열을 행하는 것이다.
선재를 최초로 소정 온도(시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이의 온도, 구체적으로는 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도)에 도달시키기 위한 승온용 통전 가열 장치(19)에는 큰 부여 전력이 필요해진다. 그 후의 온도 유지용 통전 가열 장치(20)에서의 부여 전력은 선재의 시효 온도 범위에 의해 결정한다. 또한, 통전 가열 장치(20) 사이의 간격에 대해서도, 시효 온도 범위에 의해 결정한다.
도 7은 연속 가열 장치(13)의 내부에 있어서의 선재(16)의 온도 변화를 나타낸다. 선재(16)는 통전 가열 장치(13) 내에 들어가면, 승온용 통전 가열 장치(19) 에 의해 급속하게 시효 온도 하한을 초과하여 온도 상승한다. 계속해서, 소정 간격으로 종렬로 배치된 복수의 온도 유지용 가열 장치(20)에 의해 상승 하강을 반복하여 원하는 온도 범위(시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이)로 일정 시간 유지할 수 있다.
즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 선재(16)는 승온용 통전 가열 장치(19)에 있어서 시효 온도 하한을 초과하여 온도 상승하고, 승온용 통전 가열 장치(19)를 나와 다음의 온도 유지용 가열 장치(20)에 들어갈 때까지 통전 가열되지 않으므로, 온도가 저하된다. 온도의 저하가 시효 온도 하한을 하회하지 않도록 승온용 통전 가열 장치(19)의 가열 온도, 및 승온용 통전 가열 장치(19)와 온도 유지용 가열 장치(20) 사이의 간격을 정한다. 계속해서, 선재(16)는 복수의 온도 유지용 가열 장치(20)를 통과하지만, 선재(16)가 시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이에 유지되도록, 온도 유지용 가열 장치(20)의 가열 온도 및 온도 유지용 가열 장치(20) 사이의 간격을 정한다. 따라서, 도 7에 도시한 바와 같이, 선재(16)의 온도가 시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이에서 상승 하강을 반복한다.
또한, 시효 처리에 앞서, 용체화 처리를 실시할 수도 있다. 용체화 처리하기 위해, 예를 들어 통전 가열 장치에 의해 구성되는 용체화 처리 장치를 사용한다. 이에 의해 용체화 처리와 시효 처리를 연속 처리할 수 있다. 또한 신선기를 배치함으로써, 원하는 직경과 특성을 갖는 선재를 연속 처리에 의해 제조할 수 있다.
도 8은 본 발명의 각종 형태의 선재의 제조 장치를 설명하는 모식도이다. 도 8에는, 상술한 연속 가열 장치, 통전 가열 장치(용체화 처리 장치), 신선 장치, 연선 장치 등의 배열예가 나타나 있다. 이와 같이, 신선 장치(신선기), 피복 장치(피복기), 연선 장치(연선기) 중 적어도 하나 이상의 장치를 탠덤 배치함으로써, 복수의 공정을 통합하는 것이 가능해져, 제조 시간의 단축을 도모할 수 있다.
도 8의 (a)는 도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 선재의 제조 장치를 설명하는 배열도이다. 도 8의 (a)에 도시하는 배열에서는, 연속 가열 장치 내에 배치된 승온용 통전 가열 장치, 온도 유지용 통전 가열 장치에 있어서 선재의 가열, 온도 저하가 반복되어 시효 온도 범위 내로 온도 유지가 행해져, 시효 처리가 행해진다. 즉, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선재를 선재 조출 장치로부터 조출하여, 복수의 통전 가열 장치로 구성되는 연속 가열 장치 내에서 300 내지 600℃ 범위 내의 소정 온도 범위 내로 가열, 온도 저하를 반복하여 그 범위 내의 온도에서 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여 시효 처리를 실시한다. 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취된다.
승온용 통전 가열 장치에서는, 선재를 그 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 소정 온도까지 가열하고, 다음의 온도 유지용 통전 가열 장치에 들어갈 때까지의 동안, 무통전 상태에서 시효 온도 하한 이상의 온도까지 온도 저하되고, 또한 다음의 온도 유지용 통전 가열 장치에 있어서 시효 온도 상한을 초과하지 않는 온도까지 가열되고, 이와 같이 하여 온도 저하, 가열을 반복하면서, 선재의 시효 온도 하한과 시효 온도 상한 사이에 유지되어, 시효 처리가 행해진다. 각 통전 가열 장치에는 가이드 롤(전극륜)이 배치되어 선재에 통전된다.
선재가 통전 가열, 온도 저하를 반복하면서 연속 가열 장치(노) 내에 체류하는 시간이 10초 초과 내지 1200초 사이이다.
여기서, 연속 가열 장치 내의 온도를 300 내지 600℃로 한 이유는, 300℃ 미만에서는 시효 석출형 구리 합금의 석출이 불충분하고, 600℃를 초과하면 석출물의 조대화 및 재고용이 개시하여 특성이 저하되기 때문이다. 또한 연속 가열 장치 내의 체류 시간을 10초 초과 내지 1200초로 한 이유는, 10초 이하에서는 석출이 불충분하고, 1200초를 초과하면 설비가 장대해져 실용적이지 않기 때문이다.
도 8의 (b)는 연속 가열 장치의 상류측에 연선 장치가 배치된 배열도이다. 도 8의 (b)에 있어서, 본래는 연선 장치의 상류측에는 연선이 되는 단선의 개수에 대응한 수의 선재 조출 장치가 존재하지만, 도 8의 (b)에서는 1개만 도시하고, 그 외에는 도시를 생략한다. 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 우선 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선이 선재 조출 장치로부터 조출되고, 연선 장치에 의해 함께 꼬여 연선이 형성된다. 이와 같이 형성된 연선이, 도 8의 (a)를 참조하여 설명한 바와 같이, 연속 가열 장치 내에 배치된 승온용 통전 가열 장치, 온도 유지용 통전 가열 장치에 있어서 선재의 가열, 온도 저하가 반복되어 시효 온도 범위 내로 온도 유지가 행해져, 시효 처리가 행해진다. 즉, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1 ㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선재를, 선재 조출 장치로부터 조출하여, 연속 가열 장치를 구성하는 복수의 통전 가열 장치 내에서 300 내지 600℃의 범위 내의 소정 온도 범위 내로 가열, 온도 저하를 반복하고, 그 범위 내의 온도에서 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취된다. 또한, 연선이 형성된 후에 시효 처리를 실시해도, 뱃치 어닐링로를 사용한 경우와 같이, 연선을 구성하는 선재끼리가 점착하는 일은 없다. 이는, 선재끼리가 밀착하는 힘이 가해지지 않기 때문이라 생각된다. 또한, 연선 장치에 대해서는, 연속 가열 장치 바로 앞에 배치하는 대신에, 연속 가열 장치의 바로 뒤에 배치해도 상관없다.
도 8의 (c)는, 연속 가열 장치의 하류측에 피복 장치가 배치된 배열도이다. 이 형태에서는, 선재가 가열되고, 계속해서 시효 처리되고, 그에 이어서 피복되어, 선재 권취 장치에 의해 권취된다. 즉, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선재를, 선재 조출 장치로부터 조출하여, 연속 가열 장치 내에 배치된 승온용 통전 가열 장치, 온도 유지용 통전 가열 장치에 있어서 선재의 가열, 온도 저하가 반복되어 시효 온도 범위 내로 온도 유지가 행해져, 시효 처리가 행해진다. 즉, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)의 선재를, 선재 조출 장치로부터 조출하여, 복수의 통전 가열 장치로 구성되는 연속 가열 장치 내에서 300 내지 600℃의 범위 내의 소정 온도 범위 내로 가열, 온도 저하를 반복하고, 그 범위 내의 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 시효 처리를 실시한 선재를 피복한다.
도 8의 (d)는 용체화 처리 및 시효 처리를 연속 처리하는 본 발명의 선재의 제조 장치를 설명하는 모식도이다. 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 선 재의 제조 장치는 선재 조출 장치, 용체화 처리용 통전 가열 장치(용체화 처리 장치), 신선 장치, 연속 가열 장치 및 선재 권취 장치를 탠덤으로 구비하고 있다. 이 형태에 있어서는, 시효 처리용 장치뿐만 아니라, 용체화 처리용 장치(용체화 처리 장치)를 탠덤으로 배치하여, 이들을 연속 처리한다.
도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)보다 굵은 선 직경의 선재(예를 들어 직경이 수 ㎜의 선 : 소위 거친 인발 강선 등)를 선재 조출 장치로부터 조출하고, 우선 통전 가열 장치에 있어서 800℃ 이상의 온도로 5초 이하 동안 선재를 가열하고, 그 직후에 수냉 등의 방법으로 급랭하여 용체화 처리를 실시한다. 이와 같이 용체화 처리가 실시된 선재를 신선 장치에 의해, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)으로 신선한다. 계속해서, 이와 같이 신선된 선재를 연속 가열 장치 내에 배치된 승온용 통전 가열 장치, 온도 유지용 통전 가열 장치에 있어서 선재의 가열, 온도 저하가 반복되어 시효 온도 범위 내로 온도 유지가 행해져, 시효 처리가 행해진다. 즉, 소정의 선 직경의 선재를 선재 조출 장치로부터 조출하여, 복수의 통전 가열 장치 내에서 300 내지 600℃에서의 범위 내의 소정 온도 범위 내로 가열, 온도 저하를 반복하여, 그 범위 내의 온도로 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취된다.
여기서, 가열 온도를 800℃ 이상으로 한 것은, 800℃ 미만의 온도에서는 용체화가 불완전하여 계속되는 시효 처리에서 발생하는 석출이 불충분해지기 때문이 다. 가열 온도는 높으면 높을수록 좋지만, 설비 비용의 관점에서 950℃ 이하가 바람직하다. 또한 시간을 5초 이하로 한 것은, 5초를 초과하면 결정립이 조대화되어, 내력이나 굴곡성이 저하되었기 때문이다. 또한, 0.1초 이하이면 그 효과가 나타나지 않는다.
도 8의 (e)는 용체화 처리 및 시효 처리를 연속 처리하는 본 발명의 선재의 제조 장치의 다른 형태를 설명하는 모식도이다. 이 형태에 있어서는, 도 8의 (e)에 도시한 바와 같이, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)보다 굵은 선 직경의 선재(예를 들어 직경이 수 ㎜의 선 : 소위 거친 인발 강선 등)를 선재 조출 장치로부터 조출하고, 우선 통전 가열 장치(용체화 처리 장치)에 있어서 800℃ 이상의 온도로 5초 이하 동안 선재를 가열하고, 그 직후에 수냉 등의 방법으로 급랭하여 용체화 처리를 실시한다. 이와 같이 용체화 처리가 실시된 선재를 신선 장치에 의해, 소정의 선 직경(직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하)으로 신선한다. 계속해서, 이와 같이 신선된 선재를 연속 가열 장치 내에 배치된 승온용 통전 가열 장치, 온도 유지용 통전 가열 장치에 있어서 선재의 가열, 온도 저하가 반복되어 시효 온도 범위 내로 온도 유지가 행해져, 시효 처리가 행해진다. 즉, 소정의 선 직경의 선재를 선재 조출 장치로부터 조출하여, 복수의 통전 가열 장치 내에서 300 내지 600℃의 범위 내의 소정 온도 범위 내로 가열, 온도 저하를 반복하여, 그 범위 내의 온도에서 10초 초과 내지 1200초 동안 유지하여, 시효 처리를 실시한다. 이와 같이 시효 처리가 실시된 선재를, 또한 연선 장치에서 함께 꼬아 연선을 형성하여, 선재 권취 장 치에 의해 권취한다. 도 8의 (e)에 있어서, 본래는 연선 장치의 상류측에는 연선이 되는 단선의 개수에 대응한 수의 장치(선재 조출 장치, 용체화 처리 장치, 신선 장치, 연속 가열 장치가 탠덤으로 배치된 것)가 존재하지만, 도 8의 (e)에서는 하나만 도시하고, 그 외에는 도시를 생략한다. 또한, 연선 장치에 대해서는, 연속 가열 장치의 바로 뒤에 배치하는 대신에, 도 8의 (b)와 마찬가지로, 통전 가열 장치의 바로 앞에 배치해도 상관없다.
본 발명의 선재의 제조 장치에 따르면, 상술한 바와 같이 용체화 처리용 통전 가열 장치(용체화 처리 장치), 신선 장치, 연속 가열 장치 등의 각종 장치를 탠덤으로 설치하여, 원하는 선 직경과 특성을 갖는 선재를 연속 처리에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 선재의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 선재의 제조 방법의 하나의 형태는, 시효 석출형 구리 합금의 선재를 조출하는 스텝과, 조출한 상기 선재를 연속 가열하여 시효 처리를 행하는 스텝과, 상기 시효 처리가 실시된 상기 선재를 권취하는 스텝을 구비한 선재의 제조 방법이며, 상기 시효 처리를 행하는 스텝은, 조출한 상기 선재를 각각 1개 이상의 다른 통전 가열 영역과, 상기 통전 가열 영역 사이에서 무통전에 의해 온도 저하되는 영역을 통과시켜, 상기 선재를 소정 범위 내의 온도로 유지하여, 시효 처리를 행하는 스텝인 선재의 제조 방법이다.
다른 통전 가열 영역이, 선재를 소정 온도로 승온하는 통전 가열 영역과, 소정 온도 범위 내로 선재를 유지하는 통전 가열 영역으로 이루어져 있고, 선재를 시 효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지한다. 즉, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 소정 온도 범위 내로, 10초 초과 내지 1200초 동안, 시효 석출형 구리 합금 선재가 가열된 상태로 유지된다. 바람직하게는, 시효 처리에 앞서, 선재에 용체화 처리를 실시한다. 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안 가열되고, 그 직후에 수냉 등의 방법으로 급랭되어 용체화 처리가 실시된다.
여기서, 용체화 처리시의 가열 온도를 800℃ 이상으로 한 것은, 800℃ 미만의 온도에서는 용체화가 불완전해지고, 계속되는 시효 처리에서 발생하는 석출이 불충분해지기 때문이다. 가열 온도는 높으면 높을수록 좋지만, 설비 비용의 관점에서 950℃ 이하가 바람직하다. 또한 용체화 처리시의 가열 시간을 5초 이하로 한 것은, 5초를 초과하면 결정립이 조대화되어, 내력이나 굴곡성이 저하되었기 때문이다. 또한, 0.1초 이하이면 그 효과가 나타나지 않는다.
다음에, 본 발명의 구리 합금선의 형태에 대해 설명한다. 본 발명에 있어서, 구리 합금선이라 함은, 금속 재료의 성형물인 선재 중, 자동차 및 로봇의 배선용 전선, 전자 기기의 리드선, 커넥터 핀, 코일 스프링 등의 제품으로서 사용될 수 있는 구체적인 구리 합금선을 의미한다. 본 발명의 구리 합금선은, 전술한 선재의 제조 방법 및 제조 장치에 의해 제조되는 시효 석출형 구리 합금선이며, 예를 들어 콜슨 합금(Cu-Ni-Si계), Cu-Cr계, Cu-Ti계, Cu-Fe계, Cu-Ni-Ti계를 들 수 있다. 또한, 구리 합금선의 직경은 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하이며, 바람직하게는 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하이다. 구리 합금선의 직경이 0.03㎜ 미만이 되면, 선재가 단선될 우려가 급격하게 높아지고, 또한 3㎜를 초과하면, 선재의 단위 길이당에 가해지는 열량이 증가되는 등에 의해 연속 어닐링에 의한 시효 처리가 효과적으로 행해지지 않게 되기 때문이다.
이하, 각각의 형태에 대해 열거한다.
(Cu-Ni-Si계)
본 발명의 구리 합금선에 사용되는 Cu-Ni-Si계 구리 합금은, Ni를 1.5 내지 4.0질량％, Si를 0.3 내지 1.1질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금, 또는 Ni를 1.5 내지 4.0질량％, Si를 0.3 내지 1.1질량％ 함유하고, 또한 Ag, Mg, Mn, Zn, Sn, P, Fe, Cr 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금이다.
Cu에 Ni와 Si를 첨가하면, Ni-Si 화합물(Ni2Si상)이 Cu 매트릭스 중에 석출되어 강도 및 도전성이 향상되는 것이 알려져 있다. Ni 함유량이 1.5질량％ 미만이면 석출량이 적으므로 목표로 하는 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Ni 함유량이 4.0질량％를 초과하여 첨가되면 주조시나 열처리(예를 들어, 용체화 처리, 시효 처리, 어닐링 처리)시에 강도 상승에 기여하지 않는 석출이 발생하여, 첨가량에 맞는 강도를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 신선 가공성, 굽힘 가공성에도 악영향을 주게 된다.
Si 함유량은 석출되는 Ni와 Si의 화합물이 주로 Ni2Si상이라 생각되므로, 첨가 Ni량을 결정하면 최적의 Si 첨가량이 정해진다. Si 함유량이 0.3질량％ 미만이 면 Ni 함유량이 적을 때와 마찬가지로 충분한 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Si 함유량이 1.1질량％를 초과할 때도 Ni 함유량이 많을 때와 같은 문제가 발생한다.
다음에, Ag, Mg, Mn, Zn, Sn, P, Fe, Cr, Co를 함유하는 경우의 함유량에 대해 설명한다. Ag, Mg, Mn, Zn, Sn, P, Fe, Cr, Co는 강도, 가공성, Sn 도금의 내열성 박리성 등의 특성을 개선하는 효과를 갖고 있는 것이며, 함유시키는 경우에는 Ag, Mg, Mn, Zn, Sn, P, Fe, Cr, Co 중에서 선택되는 적어도 1개의 원소를 합계량으로서 0.01 내지 1.0질량％ 함유시키는 것이다. 이하, 각각의 첨가 원소에 대해 또한 설명한다.
Ag는 강도 및 내열성을 향상시키는 동시에, 결정립의 조대화를 저지하여 굽힘 가공성을 개선한다. Ag량이 0.01질량％ 미만에서는 그 효과를 충분히 얻을 수 없고, 0.3질량％를 초과하여 첨가해도 특성상에 악영향은 없지만 고비용이 된다. 이들의 관점에서, Ag를 함유하는 경우의 함유량은 0.01질량％ 내지 0.3질량％로 한다.
Mg는 내응력 완화 특성을 개선하지만, 굽힘 가공성에는 악영향을 미친다. 내응력 완화 특성의 관점에서는, 0.01질량％ 이상으로 함유량은 많을수록 좋다. 반대로 굽힘 가공성의 관점에서는, 함유량이 0.2질량％를 초과하면 양호한 굽힘 가공성을 얻는 것은 곤란하다.
이와 같은 관점에서, Mg를 함유하는 경우의 함유량은 0.01 내지 0.2질량％로 한다.
Mn은 강도를 상승시키는 동시에 열간 가공성을 개선하는 효과가 있고, 0.01 질량％ 미만이면 그 효과가 작고, 0.5질량％를 초과하여 함유해도 첨가량에 맞는 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 도전성을 열화시킨다. 따라서 Mn을 함유하는 경우의 함유량은 0.01 내지 0.5질량％로 한다.
Zn은 Sn 도금이나 땜납 도금의 내열 박리성, 내마이그레이션 특성을 개선하고, 0.2질량％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 반대로 도전성을 고려하여, 1.0질량％를 초과하여 첨가하는 것은 바람직하지 않다.
Sn은 강도, 내응력 완화 특성을 개선하는 동시에 신선 가공성을 개선한다. Sn이 0.1질량％ 미만이면 개선 효과는 나타나지 않고, 반대로 1.0질량％를 초과하여 첨가되면 도전성이 저하된다.
P는 강도를 상승시키는 동시에 도전성을 개선하는 효과를 갖는다. 다량의 함유는 입계 석출을 조장하여 굽힘 가공성을 저하시킨다. 따라서, P를 첨가하는 경우의 바람직한 함유 범위는 0.01 내지 0.1질량％이다.
Fe, Cr은 Si와 결합하여, Fe-Si 화합물, Cr-Si 화합물을 형성하여, 강도를 상승시킨다. 또한, Ni와의 화합물을 형성하지 않고 구리 매트릭스 중에 잔존하는 Si를 트랩하고, 도전성을 개선하는 효과가 있다. Fe-Si 화합물, Cr-Si 화합물은 석출 경화능이 낮기 때문에, 많은 화합물을 생성시키는 것은 득책이 아니다. 또한, 0.2질량％를 초과하여 함유하면 굽힘 가공성이 열화되어 간다. 이들의 관점에서, Fe, Cr을 함유하는 경우의 첨가량은, 각각 0.01 내지 0.2질량％로 한다.
Co는 Ni와 마찬가지로 Si와 화합물을 형성하여, 강도를 향상시킨다. Co는 Ni에 비해 고가이므로, 본 발명에서는 Cu-Ni-Si계 합금을 이용하고 있지만, 비용적 으로 허용되는 것이라면, Cu-Co-Si계나 Cu-Ni-Co-Si계를 선택해도 좋다. Cu-Co-Si계는 시효 석출시킨 경우에, Cu-Ni-Si계보다 강도, 도전성 모두 약간 좋아진다. 따라서, 열ㆍ전기의 전도성을 중시하는 부재에는 유효하다. 또한, Co-Si 화합물은 석출 경화 능력이 약간 높기 때문에, 내응력 완화 특성도 약간 개선되는 경향이 있다. 이들 관점에서, Co를 함유하는 경우의 첨가량은 0.05 내지 1질량％로 한다.
(Cu-Cr계)
본 발명의 구리 합금선에 사용되는 Cu-Cr계 구리 합금은, Cr을 0.1 내지 1.5질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금, 또는 Cr을 0.1 내지 1.5질량％ 함유하고, 또한 Zn, Sn, Zr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.1 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금이다.
Cu에 Cr을 첨가하면, Cr이 Cu 매트릭스 중에 석출되어 강도, 도전성이 향상되고, 또한 상기 석출물은 가열에 의한 연화를 저해하여 내열성을 향상시키는 것이 알려져 있다. Cr 함유량이 0.1질량％ 미만이면 석출량이 적기 때문에 목표로 하는 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Cr 함유량이 1.5질량％를 초과하여 첨가되면 주조시나 열처리(예를 들어, 용체화 처리, 시효 처리, 어닐링 처리)시에 강도 상승에 기여하지 않는 석출이 발생하여, 첨가량에 맞는 강도를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 신선 가공성, 굽힘 가공성에도 악영향을 미치게 된다.
다음에, Zn, Sn, Zr을 함유하는 경우의 함유량에 대해 설명한다. Zn, Sn, Zr은 강도, Sn 도금의 내열성 박리성 등의 특성을 개선하는 효과를 갖고 있는 것이 며, 함유시키는 경우에는, Zn, Sn, Zr 중에서 선택되는 적어도 1개의 원소를 합계량으로서 0.1 내지 1.0질량％ 함유시키는 것이다.
Zn은 Sn 도금이나 땜납 도금의 내열 박리성, 내마이그레이션 특성을 개선하고, 0.2질량％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 반대로 도전성을 고려하여, 1.0질량％를 초과하여 첨가하는 것은 바람직하지 않다.
Sn은 강도, 내응력 완화 특성을 개선하는 동시에 신선 가공성을 개선한다. Sn이 0.1질량％ 미만이면 개선 효과는 나타나지 않고, 반대로 1.0질량％를 초과하여 첨가되면 도전성이 저하된다.
Zr을 첨가하면, Cu-Zr 화합물(Cu3Zr상)이 Cu 매트릭스 중에 석출되어 강도 및 도전성이 향상된다. Zr 함유량이 0.1질량％ 미만이면 석출량이 적기 때문에 목표로 하는 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Zr 함유량이 0.5질량％를 초과하면 그 효과가 포화되는 동시에, 재료비가 높아진다.
(Cu-Ti계)
본 발명의 구리 합금선에 사용되는 Cu-Ti계 구리 합금은, Ti를 1.0 내지 5.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금이다.
Cu에 Ti를 첨가하면, Cu-Ti의 변조 구조가 생겨 강도가 향상되는 것이 알려져 있다. Ti 함유량이 1.0질량％ 미만이면 변조 구조가 충분히 형성되지 않아, 목표로 하는 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Ti 함유량이 5.0질량％를 초과하여 첨가되면 가공성이 급격하게 저하되어 신선 가공이 곤란해지므로 바람직하지 않다.
(Cu-Fe계)
본 발명의 구리 합금선에 사용되는 Cu-Fe계 구리 합금은, Fe를 1.0 내지 3.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금 또는 Fe를 1.0 내지 3.0질량％ 함유하고, 또한 P, Zn의 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금이다.
Cu에 Fe를 첨가하면, Fe가 Cu 매트릭스 중에 석출되어 강도, 도전성이 향상되고, 또한 상기 석출물은 가열에 의한 연화를 저해하여 내열성을 향상시키는 것이 알려져 있다. Fe 함유량이 1.0질량％ 미만이면 석출량이 적기 때문에 목표로 하는 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Fe 함유량이 3.0질량％를 초과하여 첨가되면 주조시나 열처리(예를 들어, 용체화 처리, 시효 처리, 어닐링 처리)시에 강도 상승에 기여하지 않는 석출이 발생하여, 첨가량에 맞는 강도를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 신선 가공성, 굽힘 가공성에도 악영향을 미치게 된다.
다음에, P, Zn을 함유하는 경우의 함유량에 대해 설명한다. P, Zn은 도전성, Sn 도금의 내열성 박리성 등의 특성을 개선하는 효과를 갖고 있는 것이며, 함유시키는 경우에는, P, Zn 중에서 선택되는 적어도 1개의 원소를 합계량으로서 0.01 내지 1.0질량％ 함유시키는 것이다.
P는, Cu-Fe계 합금에 있어서는, 매트릭스 중에서 Fe-P 화합물이 되어 석출되어, 도전성을 향상시킨다. P가 0.01질량％ 미만이면 효과는 나타나지 않고, 0.2질량％를 초과하여 함유해도, 첨가량에 맞는 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 가공성을 열화시킨다.
(Cu-Ni-Ti계)
본 발명의 구리 합금선에 사용되는 Cu-Ni-Ti계 구리 합금은, Ni를 1.0 내지 2.5질량％, Ti를 0.3 내지 0.8질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금, 또는 Ni를 1.0 내지 2.5질량％, Ti를 0.3 내지 0.8질량％ 함유하고, 또한 Ag, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금이다.
Cu에 Ni와 Ti를 첨가하면, Ni-Ti 화합물(Ni3Ti상)이 Cu 매트릭스 중에 석출되어 강도 및 도전성이 향상된다. Ni 함유량이 1.0질량％ 미만이면 석출량이 적기 때문에 목표로 하는 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Ni 함유량이 2.5질량％를 초과하여 첨가되면 주조시에 깨짐이 발생하기 쉬워지고, 또한 용체화 열처리시에 강도 상승에 기여하지 않는 석출이 발생하여, 첨가량에 맞는 강도를 얻을 수 없게 된다.
Ti 함유량은 석출하는 Ni와 Ti의 화합물이 주로 Ni3Ti상이라 생각되므로, 첨가 Ni량을 결정하면 최적의 Ti 첨가량이 정해진다. Ti 함유량이 0.3질량％ 미만이면 Ni 함유량이 적을 때와 마찬가지로 충분한 강도를 얻을 수 없다. 반대로 Ti 함유량이 0.8질량％를 초과할 때도 Ni 함유량이 많을 때와 같은 문제가 발생한다.
다음에, Ag, Mg, Zn, Sn을 함유하는 경우의 함유량에 대해 설명한다. Ag, Mg, Zn, Sn은, 강도, Sn 도금의 내열성 박리성 등의 특성을 개선하는 효과를 갖고 있는 것이며, 함유시키는 경우에는, Ag, Mg, Zn, Sn 중에서 선택되는 적어도 1개의 원소를 합계량으로서 0.01 내지 1.0질량％ 함유시키는 것이다.
Ag는 강도 및 내열성을 향상시키는 동시에, 결정립의 조대화를 저지하여 굽힘 가공성을 개선한다. Ag량이 0.01질량％ 미만에서는 그 효과를 충분히 얻을 수 없고, 0.3질량％를 초과하여 첨가해도 특성상에 악영향은 없지만 비용이 높아진다. 이들 관점에서, Ag를 함유하는 경우의 함유량은 0.01질량％ 내지 0.3질량％로 한다.
Mg는 내응력 완화 특성을 개선하지만, 굽힘 가공성에는 악영향을 미친다. 내응력 완화 특성의 관점에서는, 0.01질량％ 이상이며 함유량은 많을수록 좋다. 반대로 굽힘 가공성의 관점에서는, 함유량이 0.2질량％를 초과하면 양호한 굽힘 가공성을 얻는 것은 곤란하다.
이와 같은 관점에서, Mg를 함유하는 경우의 함유량은 0.01 내지 0.2질량％로 한다.
Zn은 Sn 도금이나 땜납 도금의 내열 박리성, 내마이그레이션 특성을 개선하고, 0.2질량％ 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 반대로 도전성을 고려하여, 1.0질량％를 초과하여 첨가하는 것은 바람직하지 않다.
Sn은 강도, 내응력 완화 특성을 개선하는 동시에 신선 가공성을 개선한다. Sn이 0.1질량％ 미만이면 개선 효과는 나타나지 않고, 반대로 1.0질량％를 초과하여 첨가되면 도전성이 저하된다.
시효 석출형 구리 합금 선재인, 상술한 콜슨 합금(Cu-Ni-Si계), Cu-Cr계, Cu-Ti계, Cu-Fe계, Cu-Ni-Ti계 합금 선재에 있어서, 용체화 처리에 의해 Ni, Si, Cr, Ti, Fe 등의 합금 성분이 Cu 매트릭스 중에 고용화된다. 시효 처리에 있어서는, Cu-Ni-Si 합금에서는 Ni2Si, Cu-Cr 합금에서는 Cr, Cu-Fe 합금에서는 Fe 및 Fe 화합물이 각각 석출되어 강도가 높아진다. Cu-Ti계 합금에서는, Cu-Ti의 변조 구조를 발생시켜 강도가 높아진다.
상술한 온도는 실체 온도로, 특성 및 흐른 전류로부터 추측할 수도 있다. 또한, 선 직경이 굵은 경우, 방사 온도계로도 측정할 수 있다. 또한, 상술한 온도는, 도전율로부터 추측하는 방법도 있다.
다음에, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다.
표 1에 나타내는 성분 조성의 합금 번호 1 내지 번호 38을 조제하였다. 모두 상술한 범위 내의 원소를 포함하는 합금이다. 즉, Cu-Ni-Si계 구리 합금으로서, 합금 번호 1 내지 번호 17, Cu-Cr계 구리 합금으로서, 합금 번호 18 내지 번호 23, Cu-Ti계 구리 합금으로서, 합금 번호 24 내지 번호 26, Cu-Fe계 구리 합금으로서, 합금 번호 27 내지 번호 32, Cu-Ni-Ti계 구리 합금으로서, 합금 번호 33 내지 번호 38을 각각 조제하였다.
Figure 112009020108307-PCT00002
(제1 실시예)
표 1에 나타내는 합금 번호 1 내지 번호 38을 사용하여, 용체화 처리를 실시한 후, 선 직경 φ0.1㎜의 구리 합금선을 형성하고, 표 2에 나타내는 조건 하, 도 3 및 도 4의 (b)에서 도시되는 선재의 제조 장치를 사용하여 연속 어닐링으로 시효 열처리를 행하였다. 그 결과를 표 2에 함께 나타낸다. 여기서는, 비교를 위해, 상술한 합금을 사용하여, 선 직경 φ0.1㎜의 구리 합금선을 형성하고, 뱃치로(batch爐)를 사용하여 종래의 방법으로 시효 열처리를 행하였다. 즉, 표 2에 나타내는 온도(℃)로 선재를 가열하고, 가열 시간(sec)으로 나타내는 동안 그 온도로 유지하고, 그 후, 선재 권취 장치에 의해 권취하였다. 연속 가열 장치 내의 선재의 인장 강도(㎫), 도전율(％IACS)을 표 2에 함께 나타낸다.
Figure 112009020108307-PCT00003
표 2로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따르면, 실시예 번호 1 내지 번호 38(Cu-Ni-Si계 구리 합금 번호 1 내지 번호 17, Cu-Cr계 구리 합금 번호 18 내지 번호 23, Cu-Ti계 구리 합금 번호 24 내지 번호 26, Cu-Fe계 구리 합금 번호 27 내지 번호 32, Cu-Ni-Ti계 구리 합금 번호 33 내지 번호 38)에 있어서는, 필요한 시효 처리가 실시되고 있고, 또한 모두 시효 후의 점착은 발생하지 않았다. 이에 대해, 비교예 번호 39 내지 번호 47(Cu-Ni-Si계 구리 합금 번호 2, 번호 16, Cu-Cr계 구리 합금 번호 19, 번호 22, Cu-Ti계 구리 합금 번호 25, Cu-Fe계 구리 합금 번호 28, 번호 32, Cu-Ni-Ti계 구리 합금 번호 34, 번호 37)에 있어서는, 모두 시효 후에 점착이 발생하였다.
(제2 실시예)
다음에, 구리 합금선의 선 직경을 변화시킨 예를 나타낸다. 구체적으로는, 표 1에 나타내는 합금 번호 16, 번호 22를 사용하여, 용체화 처리를 실시한 후, 선 직경 φ0.03㎜, φ0.1㎜, φ0.9㎜, φ3㎜의 구리 합금선을 형성하고, 표 3에 나타내는 조건 하, 도 3 및 도 4의 (b)에서 도시되는 선재의 제조 장치를 사용하여, 연속 어닐링으로 시효 열처리를 행하였다.
Figure 112009020108307-PCT00004
표 3으로부터 명백한 바와 같이, 실시예 번호 51 내지 번호 58(Cu-Ni-Si계 구리 합금 번호 16, Cu-Cr계 구리 합금 번호 22)에 있어서는, 필요한 시효 처리가 실시되고 있고, 또한 모두 시효 후의 점착은 발생하지 않았다. 즉, 선재의 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하의 범위에 있어서, 연속 어닐링에 의해 시효 처리가 실시되고 있는 것을 알 수 있었다.
(제3 실시예)
제1 실시예와 같은 실험을, 도 5, 도 6, 및 도 8의 (a)에서 나타내어지는 선재의 제조 장치를 사용하여, 연속 통전 가열에 의해 시효 열처리를 행하였다. 이때, 시효 온도의 중심값을, 제1 실시예의 표 2에서 나타내는 온도(시효 온도)로 하고, 최고 온도와 최저 온도의 차는 모두 40도가 되도록 하였다. 예를 들어, 표 2에서 온도가 500℃로 되어 있는 것은, 본 실시예에서는 온도 중심값이 500℃, 최고 온도가 520℃, 최저 온도가 480℃가 되도록 하였다.
그 결과, 제1 실시예의 표 2의 샘플 번호 1 내지 번호 38에 상당하는 본 실시예의 샘플에 대해서는, 연속 가열 장치 내의 선재의 인장 강도(㎫), 도전율 모두, 제1 실시예의 각 샘플과 대략 동일한 결과를 얻을 수 있고, 또한 모두 시효 후의 점착은 발생하지 않았다. 즉, 본 실시예에 있어서, 연속 통전 가열에 의해 시효 처리가 실시되고 있는 것을 알 수 있었다.
본 실시예에 있어서, 시효 열처리 중의 최고 온도와 최저 온도의 차는 50도 이내이면, 연속 통전 가열에 의한 시효 열처리가 연속 어닐링에 의한 시효 열처리와 마찬가지로 행해지는 것을 알 수 있었다. 또한, 얻을 수 있는 구리 합금선의 특성 향상의 관점에서는, 시효 열처리 중의 최고 온도와 최저 온도의 차는 작을수록 바람직하지만, 이를 위해서는 1회당 통전 가열 시간과 무가열 시간을 각각 짧게 할 필요가 있고, 도 6에 있어서의 온도 유지용 통전 가열 장치(20)의 수가 증가하게 된다. 따라서, 구리 합금선에 요구되는 특성과 설비상의 제약을 고려하여, 시효 열처리 중의 최고 온도와 최저 온도의 차를 결정하는 것이 바람직하다.
(그 밖의 실시예)
도 4 및 도 8에 도시되는 모든 형태의 선재의 제조 장치를 사용한 예에 대해 나타낸다. 조건은 이하와 같이 하였다.
(1) 구리 합금선을 구성하는 시효 석출형 구리 합금으로서는, 표 1에 나타내는 합금 번호 16, 번호 22를 사용하였다.
(2) 선재의 직경에 대해서는, 단선의 경우에는 선 직경 φ0.03㎜, φ0.1㎜, φ0.9㎜, φ3㎜의 4종류로 하였다. 도 4의 (c), 도 4의 (f)와 도 8의 (b), 도 8의 (e)를 제외한 제조 장치를 이용한 경우가 이 조건에 해당한다.
(3) 연선의 경우에는, 단선을 7개 함께 꼬아 연선으로 하였다. 또한, 단선의 종류는 φ0.03㎜, φ0.1㎜, φ0.9㎜의 3종류로 하였다. 도 4의 (c), 도 4의 (f)와 도 8의 (b), 도 8의 (e)의 제조 장치를 사용한 경우가 이 조건에 해당한다.
(4) 용체화 처리를 실시하는 경우에는, 선재의 직경을 φ5㎜로 하고, 온도를 800℃ 이상 950℃ 이하로 하여, 0.1초 이상 5초 이하 가열한 후, 도시하지 않는 수냉 기구에 의해 급랭하였다. 도 4의 (e), 도 4의 (f)와 도 8의 (d), 도 8의 (e)의 제조 장치를 사용한 경우가 이 조건에 해당한다.
(5) 용체화 처리 후에 신선하는 경우, 신선 후의 선재의 직경을 φ0.03㎜, φ0.1㎜, φ0.9㎜, φ3㎜의 4종류로 하였다.
(6) 피복 장치에 대해서는, 공지의 장치를 사용하였다. 또한, 피복은 폴리에틸렌으로 하였다.
이 결과, 도 4 및 도 8에 도시되는 모든 형태의 선재의 제조 장치를 사용한 예에 대해, 이하의 것이 확인되었다.
(A) 단선으로서는, 표 2 및 표 3과 대략 같은 결과를 얻을 수 있고, 구리 합금선에 대해 필요한 시효 처리가 실시되고, 또한 모두 시효 후의 점착은 발생하지 않았다.
(B) 연선으로서는, 이를 구성하는 각 단선에 대해, 표 2 및 표 3과 대략 같은 결과를 얻을 수 있고, 또한 각 단선에 대해 필요한 시효 처리가 실시되어 있었다. 또한, 각 단선간에 대해 시효 후의 점착은 발생하지 않았다.
(C) 용체화, 신선, 피복에 관해서는, 모두 시효 처리와 연속해서 실시할 수 있었다. 또한, 구리 합금선에 대해 필요한 시효 처리가 실시되고, 또한 모두 시효 후의 점착은 발생하지 않았다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 선재의 제조 방법에 따르면, 연속 어닐링에서 시효 열처리를 행할 수 있다. 연속 어닐링 장치(연속 가열 장치)를 여러 가지 연속 장치(예를 들어, 연선기, 피복기, 신선기)와 탠덤으로 배치할 수 있으므로, 공정 단축을 실현할 수 있다. 또한, 용체화 전용의 통전 가열 장치(용체화 처리 장치)를 연속 어닐링 장치(연속 가열 장치)의 상류측에 설치함으로써, 용체화-시효 공정의 연속 제조가 가능해지고, 또한 신선기를 연속 어닐링 장치(연속 가열 장치)의 전후에 넣음으로써, 용체화-신선-시효, 용체화-시효-신선, 용체화-신선-시효-신선 공정의 연속 제조가 가능해져, 다양한 특성의 재료를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 선재의 제조 후에 뱃치로에 의한 시효 열처리를 실시할 필요가 없어지므로, 시효 열처리 후에 선재가 점착할 우려가 없어지고, 얻을 수 있는 선재의 품질 및 수율이 향상된다.

Claims (43)

  1. 시효 석출형 구리 합금의 선재를 조출하는 스텝과,
    조출한 상기 선재를 연속 가열하여 시효 처리를 행하는 스텝과,
    상기 시효 처리가 실시된 상기 선재를 권취하는 스텝을 구비한, 선재의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시효 처리를 행하는 스텝은, 조출한 상기 선재를 연속 가열시의 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 소정 온도 내에 소정 시간 유지하면서 통과시키는 스텝인, 선재의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시효 처리는, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안 행해지는, 선재의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 시효 처리에 앞서, 상기 선재를 통전 가열하는 스텝을 구비한, 선재의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 통전 가열하는 스텝은, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 5초 이하의 시간에서, 상기 선재가 승온되는 스텝인, 선재의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 통전 가열에 앞서, 상기 선재에 용체화 처리를 실시하는 스텝을 구비한, 선재의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 시효 처리를 행하는 스텝은, 조출한 상기 선재를, 각각 적어도 1개의 다른 통전 가열 영역과, 상기 통전 가열 영역의 사이에서 무통전에 의해 온도 저하되는 영역을 통과시켜, 상기 선재를 소정 범위 내의 온도로 유지하여 시효 처리를 행하는 스텝인, 선재의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다른 통전 가열 영역이, 선재를 소정 온도로 승온하는 통전 가열 영역과, 소정 온도 범위 내에 선재를 유지하는 통전 가열 영역으로 이루어져 있고, 상기 선재를 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하는, 선재의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 시효 처리는 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안 행해지는, 선재의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 시효 처리에 앞서, 상기 선재에 용체화 처리를 실시하는 스텝을 구비한, 선재의 제조 방법.
  11. 제6항 또는 제10항에 있어서, 상기 용체화 처리는 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안 행해지는, 선재의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선재는 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 선재의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선재는 연선인 것을 특징으로 하는, 선재의 제조 방법.
  14. 선재 조출 장치와,
    선재 권취 장치와,
    상기 선재 조출 장치 및 상기 선재 권취 장치의 사이에 설치된 연속 어닐링 장치를 구비하고,
    상기 연속 어닐링 장치는, 시효 석출형 구리 합금의 선재를 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 순차 통과하도록 구성되어 있는, 선재의 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치는 상기 선재의 온도를 길이 방향에서 대략 일정하게 가열하는 장치이며, 상기 선재가 통과 경로를 따라 복수회 되접어 꺾어서 통과하도록 구성되어 있는, 선재의 제조 장치.
  16. 제15항에 있어서, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안, 상기 선재가 상기 연속 어닐링 장치 내에 유지되는, 선재의 제조 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치의 상류측에 상기 선재를 승온하는 통전 가열 장치를 더 구비하고 있는, 선재의 제조 장치.
  18. 제17항에 있어서, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 5초 이하의 시간에서, 상기 선재가 상기 통전 가열 장치에 의해 승온되는, 선재의 제조 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치의 상류측에 상기 선재를 용체화 처리하는 용체화 처리 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 선재의 제조 장치.
  20. 제19항에 있어서, 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안, 상기 선재가 상기 용체화 처리 장치에 의해 가열되는, 선재의 제조 장치.
  21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치가 그 내부에 복수쌍의 가이드 롤을 구비하고 있고, 상기 선재가 상기 가이드 롤 사이를 복수회 되접어 꺾어서 통과하는, 선재의 제조 장치.
  22. 제14항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치는 복수의 통전 가열 장치로 이루어지고, 상기 선재를, 상기 선재의 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 유지하면서 상기 선재가 순차 통과하도록 구성되어 있는, 선재의 제조 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 복수의 통전 가열 장치 사이에 있어서의 상기 선재의 온도가 상기 시효 온도 하한을 하회하지 않도록 구성되어 있는, 선재의 제조 장치.
  24. 제22항에 있어서, 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도로, 10초 초과 내지 1200초 동안, 상기 선재가 상기 연속 어닐링 장치 내에 유지되는, 선재의 제조 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 복수의 통전 가열 장치는 각각 1개 이상의 승온용 통전 가열 장치 및 온도 유지용 통전 가열 장치로 이루어지고 있고, 상기 승온용 통전 가열 장치에 의해 소정 온도까지 상기 선재를 승온하고, 상기 온도 유지용 통전 가열 장치에 의해 상기 시효 온도 상한과 시효 온도 하한 사이의 온도로 상기 선재의 온도를 유지하는, 선재의 제조 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 승온용 통전 가열 장치 및 상기 온도 유지용 통전 가열 장치는 선재에 통전하는 가이드 롤을 구비하고 있는, 선재의 제조 장치.
  27. 제22항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치의 상류측에 상기 선재를 용체화 처리하는 용체화 처리 장치를 구비하고 있는, 선재의 제조 장치.
  28. 제27항에 있어서, 800℃ 이상의 온도로, 5초 이하 동안, 상기 선재가 상기 용체화 처리 장치에 의해 가열되는, 선재의 제조 장치.
  29. 제14항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치를 통과하는 상기 선재는 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 선재의 제조 장치.
  30. 제14항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속 어닐링 장치를 통과하는 상기 선재는 연선인 것을 특징으로 하는, 선재의 제조 장치.
  31. 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성된 후, 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  32. 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 용체화 처리된 후, 신선되어 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성되고, 그 후 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  33. 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성되고, 복수개가 꼬인 후, 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  34. 시효 석출형 구리 합금에 의해 형성되는 구리 합금선이며, 용체화 처리된 후, 신선되어 직경이 0.03㎜ 이상 3㎜ 이하로 형성되고, 복수개가 꼬인 후, 시효 처리됨으로써 제조된 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  35. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Si계 구리 합금이며, Ni를 1.5 내지 4.0질량％, Si를 0.3 내지 1.1질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  36. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Si계 구리 합금이며, Ni를 1.5 내지 4.0질량％, Si를 0.3 내지 1.1질량％ 함유하고, 또한 Ag, Mg, Mn, Zn, Sn, P, Fe, Cr 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  37. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Cr계 구리 합금이며, Cr을 0.1 내지 1.5질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  38. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Cr계 구리 합금이며, Cr을 0.1 내지 1.5질량％ 함유하고, 또한 Zn, Sn, Zr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.1 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  39. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ti계 구리 합금이며, Ti를 1.0 내지 5.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  40. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Fe계 구리 합금이며, Fe를 1.0 내지 3.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  41. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Fe계 구리 합금이며, Fe를 1.0 내지 3.0질량％ 함유하고, 또한 P, Zn의 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루 어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  42. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Ti계 구리 합금이며, Ni를 1.0 내지 2.5질량％, Ti를 0.3 내지 0.8질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
  43. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시효 석출형 구리 합금은 Cu-Ni-Ti계 구리 합금이며, Ni를 1.0 내지 2.5 질량％, Ti를 0.3 내지 0.8질량％ 함유하고, 또한 Ag, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 0.01 내지 1.0질량％ 함유하고, 잔량부가 Cu와 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구리 합금선.
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