KR20140139981A

KR20140139981A - 전도성 와이어 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140139981A
Application number: KR1020140063777A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 플라케; 헤닝 테페
Original assignee: 넥쌍
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2014-12-08
Also published as: CN104217784A; EP2808873A8; US20140353002A1; EP2808873A1

Abstract

본 발명은 구리 계열로 구성되어 있고, 코어(1) 및 상기 코어와 연결되어 있으며 상기 코어를 감싸고 있는 금속성 층(2)을 구비하는 전도성 와이어(D)에 관한 것이며, 상기 코어(1)는 와이어의 횡 단면에 대해 20% 내지 50%의 비율을 차지하는 반면, 상기 층(2)은 횡 단면에 대해 80% 내지 50%의 대응하는 비율을 차지하며, 한편 상기 코어(1)와 다른 한편 상기 코어를 감싸고 있는 층(2)은 구리 계열의 서로 다른 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전도성 와이어 및 그 제조 방법{ELECTRICALLY CONDUCTIVE WIRE AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 구리 계열로 구성된 전도성 와이어(electrically conductive wire)와 그 제조 방법에 관한 것이다.

상기와 같은 와이어(wire)는 상이한 형태의 전기 도체(electric conductor)에 사용된다. 상기한 와이어를 포함하는 구리 도체(copper conductor)가 완전히 다른 분야에서 사용된다는 것은 오래전부터 알려져 왔다. 예를 들어, 상기 구리 도체는 전기 접속 케이블(connecting cable), 통신 케이블(communication cable), 전력 케이블(electrical cable) 또는 고압 케이블(high-voltage cable)에 사용된다. 사용 분야에 따라 상기 구리 도체는 서로 다른 횡단면을 갖는다. 상기 구리 도체는 단선 도체(solid conductor) 또는 연선 도체(stranded conductor)로서 실시될 수 있으며, 상기 도체에는 다수의 구리 와이어가 서로 스트랜딩(stranding)되어 있다. 상기 구리 도체를 위해 사용되는 재료는 사용 분야에 따라 서로 다른 특성을 가질 수 있으며, 한편으로는 예를 들어 우수한 전도성이 달성되어야 하고, 다른 한편으로는 예를 들어 높은 기계적 견고성을 달성해야 한다. 우수한 전도성 구리 도체는 예를 들어 알루미늄과 결합할 수 있고, 높은 기계적 견고성을 갖는 구리 도체는 예를 들어 강철 요소(steel element)와 결합될 수 있다. 모든 경우, 상기 구리 도체는 각각의 사용 목적의 요구 조건에 대응하여 선택적으로 구성된다.

DE 20 2011 108 573 U1은 구리 합금으로 구성된 코어 와이어(core wire)를 통해 전류를 가이드하기 위한 와이어를 공지하고 있는데, 이 와이어는, 와이어를 감싸고 있는 상기 코어 와이어 보다 잘 납땜 될 수 있는 층(layer)과 마찬가지로 표준 치수를 갖는다. 코어 와이어의 지름 및 층의 벽 두께는 정해져 있다. 와이어는 코어 와이어에 층이 제공되고 난 후, 원하는 최종 지름(final diameter)를 가질 수 있다. 와이어는 와이어 드로잉 과정(wire drawing process)에서 코어 와이어 및 제공된 층을 갖는 와이어로서 미리 정해진 치수로 축소될 수도 있다.

본 발명의 목적은 구리를 포함한 전도성 와이어와 상기 전도성 와이어의 제조 방법을 제공하는 것이며, 상기 와이어는 용이한 방식으로 서로 다른 특성에 맞게 조절될 수 있다.

상기한 목적은 본 발명에 따른 와이어를 통해 해결되며, 이 와이어는 코어(core) 및 상기 코어와 연결되어 코어를 감싸고 있는 금속성 층(metallic layer)을 구비하며, 상기 코어는 와이어의 횡단면의 20% 내지 50%의 비율을 차지하고, 상기 층은 와이어 횡단면의 80% 내지 50%의 비율을 차지하며, 상기 코어와 상기 코어를 감싸고 있는 층은 구리 계열의 서로 다른 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 와이어의 바람직한 실시 형태에서, 코어는 순수 구리(unalloyed copper)로 구성되고 코어를 감싸는 층은 구리 합금으로 구성될 수 있으며, 또는 역으로 구성될 수도 있다. 상기 와이어의 재료로서 "순수 구리"란 표현은 본 발명의 의미에서 표준 규격 DIN EN 1977: 2013-04(표 1 및 2)에 따라 정의된 구리 재료를 말한다.

상기 와이어의 두 번째 바람직한 실시 형태에서, 코어는 제 1 구리 합금으로 구성되고 코어를 감싸는 층은 제 1 구리 합금과 다른 합금 재료를 갖는 제 2 구리 합금으로 구성될 수 있으며, 또는 역으로 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 와이어는 순수 구리 및 구리 합금으로 구성되거나 또는 서로 다른 두 개의 구리 합금으로 구성된다. 이로 인해, 상기 와이어는 두 가지 경우에서 두 가지 서로 다른 구리 재료로 구성되며, 상기 와이어는 서로 다른 특성을 갖는 서로 다른 구리 재료의 비율 변형을 통해 실시될 수 있다. 이를 위해 구리 계열의 두 개의 서로 다른 재료만 사용되며, 이 재료는 와이어의 전체 횡단면에 대한 재료의 변형된 비율 및 코어 또는 상기 코어를 감싸고 있는 층에서 상기 재료의 교체 가능한 배열을 통해서 와이어의 서로 다른 특성이 가능하다. 서로 다른 특성은 한편으로는 전도성 특성이며, 다른 한편으로는 기계적 특성이다. 구리의 비율이 높을 경우 전도성이 향상되는 결과를 갖는 반면, 구리 합금의 비율이 증가할 경우 와이어의 기계적 특성에 영향을 준다.

상기 와이어를 제조하기 위한 바람직한 실시 형태에서, 우선 코어(core)가 규격 생산되며, 코어는 순수 구리로 구성되거나 또는 구리 합금으로 구성된다. 이어서, 상기 코어는 외부 층을 위한 재료가 녹은 상태로 존재하는 컨테이너(container)로 진입되며, 이 컨테이너에서 와이어에 층이 제공되는데, 상기 층은 예를 들어 순수 구리로 구성된 코어의 경우 구리 합금으로 구성되며 구리 합금으로 구성된 코어의 경우는 순수 구리로 구성된다. 이것은 코어와 상기 코어를 감싸고 있는 층을 위해 두 개의 서로 다른 구리 합금이 사용되는 경우에도 유사하게 적용된다.

코어와 상기 코어를 감싸고 있는 층으로 구성된 와이어는 컨테이너로부터 벗어난 후 와이어의 지름을 축소하기 위해 롤 유닛(roll unit)으로 운반될 수 있다.

바람직하게는, 와이어의 지름은 다수의 와이어로 구성된 전기 연선 도체 제조에 적합한 정도로 추가 인출 장치(pulling device)에서 축소될 수 있다.

또한, 선택적으로 어닐링(annealing)을 통해, 예를 들어 와이어의 코어를 감싸고 있는 층이 약하게 어닐링되고, 코어는 딱딱한 상태로 남아 있을 수 있다. 그러나, 코어를 약하게 어닐링하고, 외부 층의 재료가 딱딱한 상태로 존재하는 경우도 가능할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 와이어 및 이를 제조하는 방법을 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 와이어의 단면도,
도 2는 도 1에 따른 와이어의 제조를 위한 배열을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1은 코어(1)와 상기 코어를 둘러싸는 층(2)을 포함하는 전도성 와이어(D)의 횡단면을 도시하고 있다. 상기 코어(1) 및 층(2)은 금속성으로 서로 연결되어 있다. 상기 코어 및 층은 구리 계열의 서로 다른 재료로 구성된다.

상기 와이어(D)의 첫 번째 실시예에서 코어(1)는 순수 구리로 구성되는 반면, 층(2)은 구리 합금으로 구성된다. 상기 와이어(D)의 이러한 실시예는 제공된 두 재료의 교체를 통해 변형될 수 있다. 즉, 코어(1)는 구리 합금으로 구성되고, 층(2)은 순수 구리로 구성될 수 있다.

구리 합금을 위한 합금 재료로서 바람직하게는 은 또는 주석 또는 마그네슘이 사용될 수 있다. 이러한 합금 재료는 특히 와이어의 인장 강도와 관련하여 순수 구리만 사용하는 것에 비해 와이어(D)의 기계적 특성, 파괴 강도 및/또는 교차 휨 강도(alternating bending strength)를 개선하도록 영향을 준다.

상기 와이어(D)의 두 번째 실시예에서 코어(1)와 층(2)은 두 개의 서로 다른 구리 합금으로 구성되며, 구리 합금을 위해 전술한 합금 재료가 사용될 수 있으며, 상기 와이어(D)의 첫 번째 실시예와 유사하게 선택적으로 코어(1) 또는 층(2)에서 사용될 수 있다. 예를 들어 코어(1)는 구리-주석-합금으로 구성되고, 층(2)은 구리-은-합금으로 구성되거나 또는 역으로도 구성될 수 있다.

은을 포함하는 구리 합금의 경우, 예를 들어 와이어(D)의 인장 강도가 특히 증가하는 반면, 와이어의 전도성은 근본적인 영향을 받지 않는다. 이와 달리, 예를 들어 구리 합금에 주석을 사용할 때, 와이어(D)의 인장 강도는 증가하고 전도성은 감소한다. 구리 합금에 마그네슘을 추가하면 전도성의 경우 예를 들어 와이어(D)의 교차 휨 특성을 증가시키며, 전도성은 합금 재료로서 주석을 갖는 구리 합금에 대응한다.

상기 코어(1) 및 층(2)의 치수는 와이어(D)의 치수가 변함없음 에도 불구하고 서로 다를 수 있다. 모든 실시예에서 코어(1)는 와이어(D)의 전체 횡 단면에 대해 20% 내지 50%의 비율을 차지한다. 상기 층(2)의 비율은 80% 내지 50%이다.

상기 와이어(D)는 도 2에 대응하여 예를 들어 아래와 같이 제조될 수 있다:

순수 구리로 구성되고 규격 생산된 와이어 형태의 코어(1)가 예를 들어 코일(도시되지 않음)로부터 화살표(P) 방향으로 인출되어 컨테이너(3)로 공급되며, 컨테이너에는 구리 합금이 녹은 상태로 존재한다. 코어(1)는 컨테이너(3)를 지나 이동하며, 이로 인해 코어에 층(2)이 제공된다. 상기 층은 코어(1)와 금속으로 연결된다. 상기 층(2)의 두께는 코어(1)가 컨테이너(3)를 지나는 속도를 통해 조절된다. 즉, 층(2)이 두꺼우면 두꺼울수록 코어(1)가 컨테이너(3)를 천천히 통과한다는 것을 의미한다. 이러한 방법은 구리 합금으로 구성된 코어(1)와 층(2)을 제조하기 위해 순수 구리를 녹은 상태로 포함하고 있는 컨테이너(3)의 경우에도 유사하게 적용된다. 두 개의 서로 다른 구리 합금을 갖는 와이어(2)의 두 번째 실시예에도 유사하게 적용된다.

상기 컨테이너(3)를 벗어난 후 제조된 와이어(D)는 상기 층(2)이 충분히 냉각되고 난 후 코일에 감길 수 있다. 와이어는 바람직하게는 우선 롤 유닛(4)을 통해 인출될 수 있으며, 롤 유닛에서 와이어(D)의 지름이 축소되고 동시에 코어(1)와 층(2) 사이의 금속 연결이 견고해 진다.

또한, 상기 와이어(D)는 도 2에 파선으로 표시된 인출 장치(5)를 통해 인출될 수 있으며, 인출 장치에서 와이어의 지름은 현저하게 축소될 수 있다. 예를 들어 지름 0.1mm의 와이어가 바람직하게는 동시에 측정된 다수의 와이어와 함께 예를 들어 전기 연선 도체로 가공될 수 있다.

상기 와이어(D)의 특성은 예를 들어 "반 경질" 와이어를 획득하기 위해 선택적인 어닐링을 통해 조절될 수 있다. 예를 들어, 증가한 강도를 갖는 와이어를 위해 코어(1)는 경질 상태로 존재하는 반면, 층(2)은 층의 확장 특성 또는 신축성 특성에 영향을 주기 위해 약하게 어닐링된다. 그러나, 상기 코어(1)를 약하게 어닐링하는 것도 가능하고, 층(2)이 이러한 영향을 받지 않고 경질 상태로 존재하는 것도 가능하다.

다음에서는 상기 와이어가 롤 유닛(4)을 벗어난 후에 갖는 치수의 와이어(D) 구성의 예가 설명된다. 상기 와이어의 치수는 이 예에서 8.0mm이다.

순수 구리 또는 구리 합금으로 구성된 코어(1)는 4.89mm의 지름을 갖는다. 따라서, 와이어의 횡 단면 표면은 18.81mm²이다. 이에 대응하여, 와이어(D)의 전체 횡단면에 대한 코어(1)의 비율은 37%이다. 구리 합금 또는 순수 구리로 구성된 층(2)은 1.55mm의 두께를 갖는다. 상기 층은 31.45mm의 횡단면을 가지고, 와이어(D)의 전체 횡 단면에 대해 63%의 비율을 차지한다.

Claims

구리 계열로 구성되어 있고, 코어(1) 및 상기 코어와 연결되어 있으며 상기 코어를 감싸고 있는 금속성 층(2)을 구비하는 전도성 와이어(D)에 있어서,
상기 코어(1)는 와이어의 횡 단면에 대해 20% 내지 50%의 비율을 차지하는 반면, 상기 층(2)은 횡 단면에 대해 80% 내지 50%의 대응하는 비율을 차지하며, 한편 상기 코어(1)와 다른 한편 상기 코어를 감싸고 있는 층(2)은 구리 계열의 서로 다른 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어.
제1항에 있어서,
서로 다른 재료는 순수 구리 및/또는 구리 합금인 것을 특징으로 하는 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코어(1)는 순수 구리로 구성되고 상기 코어를 감싸고 있는 층(2)은 구리 합금으로 구성되거나 또는 그 역으로도 가능한 것을 특징으로 하는 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코어(1)는 제 1 구리 합금으로 구성되고, 상기 코어를 감싸고 있는 층(2)은 상기 제 1 구리 합금에 비해 다른 합금 재료를 갖는 제 2 구리 합금으로 구성되거나 또는 그 역으로도 가능한 것을 특징으로 하는 와이어.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
구리 합금을 위한 상기 합금 재료로서 은이 사용되는 것을 특징으로 하는 와이어.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
구리 합금을 위한 합금 재료로서 주석이 사용되는 것을 특징으로 하는 와이어.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
구리 합금을 위한 합금 재료로서 마그네슘이 사용되는 것을 특징으로 하는 와이어.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제조된 와이어(D)에서 코어(1)를 감싸고 있는 층(2)은 대응하는 재료를 녹은 상태로 포함하는 컨테이너(3)에서 규격 생산된 코어(1)에 제공되며, 상기 코어는 이를 위해 상기 컨테이너를 지나 진입하는 것을 특징으로 하는 와이어 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 와이어(D)는 상기 코어(1)를 감싸고 있는 층(2)에 제공되고 난 후에 상기 와이어의 지름을 축소하기 위해 롤 유닛(4)를 통해 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 와이어(D)는 어닐링 과정을 거치며, 상기 어닐링 과정으로 인해 상기 코어(1)를 감싸고 있는 층(2)은 상기 코어에 영향을 주지 않고 약하게 어닐링되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 와이어(D)는 어닐링 과정을 거치며, 상기 어닐링 과정으로 인해 상기 코어(1)는 상기 코어를 감싸고 있는 층(2)에 영향을 주지 않고 약하게 어닐링되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 와이어(D)의 지름은 인출 장치(5)에서 계속해서 축소되는 것을 특징으로 하는 방법.