(57)【要約】【課題】サンドブラスト処理方法を用いてＣＡ線を製造するに当たり、Ｃｕ被覆とＡｌ線をより強固に密着させることができる方法を提供することにある。具体的には、Ａｌ線の表面をサンドブラスト処理する場合の前記の問題点を解決する方法を提供するものである。さらには、生産性にも優れたＣＡ線の製造方法を提供することにある。【解決手段】Ａｌ線表面を、Ｃｕ微粉末を用いてサンドブラスト処理した後、Ｃｕテープを縦添えしながらその突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を行ってＣｕテープを前記Ａｌ線に密着させてＣＡ複合線とし、ついで、得られたＣＡ複合線を目的とする線径まで伸線加工を行うＣＡ線の製造方法とすることによって、解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム線表面を、銅微粉末を用いてサンドブラスト処理した後、銅テープを縦添えしながらその突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を行って銅テープを前記アルミニウム線に密着させて銅被覆アルミニウム複合線とし、ついで、得られた銅被覆アルミニウム線を目的とする線径まで伸線加工を行うことを特徴とする銅被覆アルミニウム線の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法によって得られた銅被覆アルミニウム線は、銅被覆層の占積率が１〜５０％であることを特徴とする銅被覆アルミニウム線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム線（以下、Ａｌ線）からなる芯材に銅被覆（以下、Ｃｕ被覆）が設けられた銅被覆アルミニウム線（以下、ＣＡ線）を製造する方法および前記製造方法によって製造したＣＡ線に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＡ線は、Ａｌ線にＣｕ被覆が施されたものであるため、軽くて成形性に優れ、またはんだ付性も良好である。このため、電子機器用の導体、ハードディスクドライブのピックアップコイルやヘッドホン用の巻線、高周波化が進んでいる高周波同軸ケーブル用の導体としても使用される。さらに軽量化の観点から、最近は自動車用のワイヤハーネスにも適用が検討されている。これは、自動車のエレクトロニクス化進んだことにより電装用ワイヤハーネスも益々重量が増加してきていることによる。一般的な自動車用の電装ワイヤハーネスは約２５Ｋｇ／台程度となっている。そして、この中に占める電線重量も１５Ｋｇとなっている。自動車産業においては、軽量化が１Ｋｇ単位で進められており電線重量も問題となっている。このために、電線の軽量化、すなわち電線導体の軽量化が一つのターゲットとなっている。このような状況下で、ＣＡ線はこの問題に十分対応できるものと思われる。
前記ＣＡ線の製造は、通常ワイヤブラッシングなどによって表面を清浄にした銅テープを所定の幅にスリットし、同様に表面を清浄したＡｌ線を包み込むように丸く成形し、その突合せ部分を連続的にＴＩＧ溶接等によって接合した後、ロール加工等によって縮径して銅テープをＡｌ線上に密着させて銅被覆アルミニウム複合線（以下、ＣＡ複合線）とし、ついで、これを伸線機等により伸線加工を施すことによって目的とする径にすることによってＣＡ線が製造されている。その際、前記ＣＡ複合線の段階においてＣｕ被覆とＡｌ線とが確実に密着されていないと、Ｃｕ被覆が剥離したり、Ａｌ線がＣｕ被覆から露出する等の問題がある。このような状態が生じるのは、伸線加工段階でＣｕ被覆に過大な応力が掛かるためであると考えられる。Ａｌが露出してしまうと異種金属接触腐食によりＡｌが急速に腐食して断線する等の問題が生じるため、Ｃｕ被覆とＡｌ線を強固に密着する必要がある。
このような問題点に対する解決策の一つとして、特許文献１が見られる。すなわち、造管方式により得られる複合線を所定径まで伸線加工する際に銅層とＡｌ線との密着性を大幅に高めて、接合を促進できるようにするため、素材として使用するＡｌ線の表面粗さが５〜５０μｍであり、かつ銅テープのＡｌ線に接する面の表面粗さが１０μｍ以下の素材を用いることによって、密着性を向上させることができるとしている。確かにこのようなＣＡ線は、従来の製造方法によるものと比較すると密着性能が向上しているが、過度の伸線加工を行うとやはりＡｌ線がＣｕ被覆から露出することがあり、ＣＡ線としては今だ十分とは言えず更なる性能向上が求められている。またこのような方法は、ブラシ研磨にせよサンドブラストにせよ処理に手間が掛かるので製造コストが上昇する問題もある。また、サンドブラストの材料に関しての記載がないが、一般的にサンドブラストのブラスト粒子はセラミックスの微粉末が使用されるので、これを用いたブラスと処理ではＡｌ線の表面にセラミックス微粉末が埋め込まれることになり、ＣｕとＡｌ間の金属結合を阻害することになり、結果としてその後の伸線加工処理においてＣｕ被覆層のみが伸び切れてＡｌ線が露出する問題が生じることになる。
【特許文献１】特開２００７−１５２３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
よって、本発明が解決しようとする課題は、サンドブラスト処理方法を用いてＣＡ線を製造するに当たり、Ｃｕ被覆とＡｌ線をより強固に密着させることができる方法を提供することにある。具体的には、Ａｌ線の表面をサンドブラスト処理する場合の前記の問題点を解決する方法を提供するものである。すなわち、縮径加工を行ったＣＡ複合線におけるＣｕ被覆とＡｌ線の密着性を良好なものとし、その後に目的とする線径に伸線加工を行ってもＣｕ被覆が剥離したり、Ａｌ線がＣｕ被覆から露出することのないＣＡ線を提供することにある。さらには、生産性にも優れたＣＡ線の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記解決しようとする課題は、請求項１に記載するように、Ａｌ線表面を、銅微粉末（以下、Ｃｕ微粉末）を用いてサンドブラスト処理した後、Ｃｕテープを縦添えしながらその突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を行ってＣｕテープを前記Ａｌ線に密着させてＣＡ複合線とし、ついで、このＣＡ複合線を目的とする線径まで伸線加工を行うＣＡ線の製造方法とすることによって、解決される。
【０００５】
また、請求項２に記載するように、請求項１に記載のＣＡ線の製造方法によって得られたＣＡ線のＣｕ被覆の占積率を１〜５０％としたＣＡ線とすることによって、解決される。
【発明の効果】
【０００６】
以上の本発明のように、Ａｌ線表面を、Ｃｕ微粉末を用いてサンドブラスト処理した後、Ｃｕテープを縦添えしながらその突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を行ってＣｕテープを前記Ａｌ線に圧着、縮径してＣＡ複合線とするので、Ａｌ線表面の酸化物が除去されてＣｕとＡｌ間の金属結合を阻害することがなくなると共に、例えＡｌ線にＣｕ微粉末が残存したとしても、返って残留するＣｕ微粉末がアンカーとしてＣｕとＡｌの金属結合に寄与することになるので、Ｃｕ被覆とＡｌ線をより強固に密着させることができる。このため、その後の伸線加工においてより過度の応力が掛かってもＣｕ被覆が剥離したり、Ａｌ線がＣｕ被覆から露出することのないＣＡ線が得られる。
さらに、Ａｌ線表面を、Ｃｕ微粉末を用いてサンドブラスト処理すればよいので、生産性にも優れた処理方法でありＣＡ線の製造方法としても製造コストの上昇はない。
【０００７】
本発明のＣＡ線は、Ｃｕ被覆の占積率を１〜５０％としたので、軽くて成形性に優れ、また電気的特性やはんだ付性も良好である。このため、電子機器用の導体、ハードディスクドライブのピックアップコイルやヘッドホン用の巻線として、また、ＣＡ線はその表面にＣｕが被覆されているので、高周波同軸ケーブル用の導体としても使用できる。さらに軽量化の観点からは、自動車用の電装ワイヤハーネスとしても十分に適用することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明は、Ａｌ線表面を、Ｃｕ微粉末を用いてサンドブラスト処理した後、Ｃｕテープを縦添えしながらその突合せ部を連続的に溶接し、縮径加工を行ってＣｕテープを前記Ａｌ線に密着させてＣＡ複合線とし、ついで、得られたＣＡ複合線を目的とする線径まで伸線加工を行うＣＡ線の製造方法である。このためＣｕ被覆とＡｌ線の間が十分に金属結合して密着されたＣＡ線であり、また、Ｃｕ微粉末を用いたサンドブラスト処理による本発明の製造方法は、他の製造方法に比較して比較的簡単に行えるので生産効率が良く生産性が高いものである。なお前記Ａｌ線には、Ａｌ合金線も含むものとする。
【０００９】
このようなＣＡ線の一般的な製造方法は、ワイヤブラッシングなどによって表面を清浄にしたＣｕテープを所定の幅にスリットし、同様に表面を清浄したＡｌ線を包み込むように丸く成形し、その突合せ部分を連続的にＴＩＧ溶接等によって接合した後、ロール加工等によって縮径してＣｕテープをＡｌ線上に密着させてＣＡ複合線とし、ついで、これを伸線機等により伸線加工を行って目的とする線径（通常１ｍｍ〜５０μｍ）とする。しかしながら、前記ＣＡ複合線の段階でＣｕ被覆がＡｌ線と十分に密着していないと、つぎに行われる伸線加工によってＣｕ被覆が剥離したり、Ａｌ線がＣｕ被覆から露出する等の問題が生じ、製品として使用できなくなる。
そこで本発明においては、電解脱脂処理をしたＡｌ線表面を、Ｃｕ微粉末を用いてサンドブラスト処理することによって、Ａｌ線表面の酸化物が除去され清浄化されると共に、例えＣｕ微粉末が残留してもＣｕとＡｌ間の金属結合を阻害することがない。返って残留するＣｕ微粉末がアンカー効果によりＣｕ被覆とＡｌ線の金属結合に寄与することになり、Ｃｕ被覆とＡｌ線をより強固に密着させることができることを確認した。このことにより、その後の伸線加工によってもＣｕ被覆が剥離したり、Ａｌ線がＣｕ被覆から露出する等の問題が全く生じない。なお前記電解脱脂処理としては、例えば、脱脂液（１０％Ｎａ２ＣＯ３）を用い電流密度が０．５〜６Ａ／ｄｍ２のような電解脱脂が行われる。
また前記Ｃｕ微粉末としては、粒径が１０〜１００μｍ程度の純Ｃｕ微粉末、Ｃｕ−Ａｌ等のＣｕ合金微粉末が使用できる。特に、粒径が１０〜５０μｍ程度の純Ｃｕ微粉末が好ましい。なお、前記サンドブラスト処理は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行うのが良い。このことにより、サンドブラスト処理後にＡｌ線表面に酸化物が生成するのをより防ぐことができる。
【００１０】
本発明のＣｕ微粉末によるサンドブラスト処理の効果を実験によって確認した。図１がその結果を示す図面で、ＣＡ線の縦断面の一部を模式的に示した断面図である。（ａ）は、本発明のＣｕ微粉末３によってサンドブラスト処理後に縮径・伸線加工を行った場合で、Ａｌ線１とＣｕ被覆２との層間は点線５で示したように金属結合が行われて完全に一体化していることが判る。これに対して、（ｂ）のように従来のセラミック微粉末４によってサンドブラスト処理した後、縮径・伸線加工を行ったものはＡｌ線１とＣｕ被覆２との境界面が、点線５で示したように一体化している部分と、セラミック微粉末が介在してＡｌ線とＣｕ被覆２との層間が完全に金属結合していない部分が存在していることが判る。このように、Ａｌ線１とＣｕ被覆２が完全に密着していないと、つぎの伸線加工によってこの部分でＣｕ被覆に亀裂が生じたり、剥離したりして、Ａｌ線がＣｕ被覆から露出する等の問題が生じることが確認された。
【００１１】
このようにＣｕ微粉末によってサンドブラスト処理されたＡｌ線は、Ｃｕテープを縦添えしながらその突合せ部を連続的に溶接してＣｕテープを前記Ａｌ線にフォーミングさせ、ついでロール等により圧着・縮径することによってＣＡ複合線とする。そして、このＣＡ複合線をダイス等の伸線機等を用いて伸線加工を行うことにより、目的とする線径、例えば１ｍｍ〜５０μｍのＣＡ線とされる。このようにして得られたＣＡ線は、Ｃｕ被覆が剥離したり、Ａｌ線がＣｕ被覆から露出する等の問題が全くないものであった。このことは、Ａｌ線とＣｕ被覆が完全に金属結合して密着していると考えられる。
【００１２】
以上のようにして得られたＣＡ線は、Ｃｕ被覆の占積率を１〜５０％とするのが好ましい。このようなＣＡ線とすることによって、軽量で成形性、電気的特性に優れ、またはんだ付性も良好なものである。なお、Ｃｕ被覆の占積率が１％未満では、Ａｌ線の露出の危険性が非常に高くなり、また５０％を超えると、Ｃｕ線を用いたものとコスト的に余り意味がなくなるためである。より好ましくは、Ｃｕ被覆の占積率が１〜２０％とするものである。Ｃｕ被覆の占積率を２０％以下とすることにより、ＣＡ線の軽量化、Ｃｕ線と比較してコスト削減の効果が高くなるためである。
以上のような特性を有するＣＡ線は、電子機器用の導体、ハードディスクドライブのピックアップコイルやヘッドホン用の巻線として、さらに軽量化の観点から自動車用の電装ワイヤハーネスとして、さらには、ＣＡ線はその表面にＣｕが被覆されているので、高周波帯域で使用される同軸ケーブル用の導体としても有用となる。
【実施例】
【００１３】
実施例および比較例によって、本発明の効果を示す。
線径が９．５ｍｍのＡｌ荒引線を電解脱脂した後、アルゴンガス雰囲気のサンドブラスト処理装置内で、純Ｃｕ微粉末（平均粒径２５μｍ）を用い連続的に３０秒程度ブラスト処理を行いながら厚さ０．１５ｍｍのＣｕテープを縦添えして被覆し、突合せ部をＴＩＧ溶接により接合し、ロール加工による縮径処理を行って線径が１．９５ｍｍのＣＡ複合線とした。ついで、このＣＡ複合線を用い、伸線機によって減面率が１５〜２０％の条件で伸線加工して、線径が０．１ｍｍのＣＡ線となるまで行った。同様の伸線加工を３回行った。
また比較例１、２、３として、Ａｌ線の前処理として皮むきダイスを用いて表層を除去した後Ｃｕ被覆を前記と同様に施した後、縮径し、線径が１．９５ｍｍのＣＡ複合線とし、このＣＡ複合線を実施例と同様に伸線加工した。この伸線加工も３回行った。比較例４、５、６は、Ａｌ線上にＣｕめっき（電流密度３Ａ／ｄｍ２で、線速５ｍ／ｍｉｎ）によってＣｕ被覆を形成した後、縮径し、線径が１．９５ｍｍのＣＡ複合線とし、このＣＡ複合線を実施例と同様に伸線加工した。この伸線加工も３回行った。
なお、Ａｌ線にセラミック微粉末（平均粒径５０μｍ）を用いてサンドブラスト処理を行った場合のものは、ＣＡ複合線とするための縮径加工段階の線径６．０ｍｍ前後でＣｕ被覆が割れてＡｌ線が露出した。
評価方法は、伸線加工中にＣｕ被覆に割れが生じてＡｌ線が露出したときの線径（ｍｍ）を実体顕微鏡によって確認したものである。Ａｌ線の露出が見られない場合を〇印で、露出が見られた場合を×印で記載した。結果を表１に示した。
【００１４】
【表１】
2010135138.tif 000003
【００１５】
表１の実施例１〜３から明らかなように、３回の実験とも、線径が１．９５ｍｍのＣＡ複合線を伸線機によって減面率が１５〜２０％の条件で伸線加工して線径が０．１ｍｍのＣＡ線としても、Ｃｕ被覆が剥離してＡｌ線が露出することはなかった。本発明のＣＡ線の製造方法は、十分に有用な製造方法であることが判る。
これに対して、比較例１〜３に示したＡｌ線の前処理として皮むきダイスを用いて表層を除去したＣＡ複合線を使用した場合は、３回の実験とも、線径が１．４ｍｍ程度のところでＣｕ被覆が剥離してＡｌ線が露出していることが確認された。また、比較例４〜６のように、ＣｕめっきによってＣｕ被覆を形成したＣＡ複合線を使用した場合は、３回の実験で少しバラツキが見られるが、最も伸線加工を最後まで行えた比較例４の場合でも、線径が０．１７５ｍｍまでであった。早い場合は比較例５のように、線径が０．２７５ｍｍまでであった。
このように本発明によれば、Ａｌ線の露出により製品として使用できなくなることがなくなるので、生産性が向上していることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明のＣＡ線の製造方法は、目的とする線径まで伸線加工が問題なく行えるので、優れたＣＡ線の製造方法である。また、得られたＣＡ線も優れた特性を有するので、電子機器用の導体、ハードディスクドライブのピックアップコイルやヘッドホン用の巻線、自動車用の電装ワイヤハーネスとして、またＣＡ線はその表面にＣｕが被覆されているので、高周波同軸ケーブル用の導体としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は、本発明のＣＡ線の縦断面の一部を模式的に示した断面図、（ｂ）は、従来方法によるＣＡ線の縦断面の一部を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  Ａｌ線
２  Ｃｕ被覆
３  Ｃｕ微粉末
４  セラミック微粉末
５  ＡｌとＣｕの境界面
【図１】
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