(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル基合金からなる原料を保持する保持手段と、
上記保持手段によって保持された上記原料の少なくとも上部側を溶融させる加熱手段と、
溶融した上記原料に接する周縁を有する円盤であって、金属製の円盤本体の表面にＴｉＮのコーティング層を施してなる円盤と、
上記円盤を回転させる回転駆動手段と、
上記円盤の周縁と上記原料との接触部において上記円盤の接線方向に線状に連続的に取出されるニッケル基合金を冷却する冷却手段と、
上記円盤と上記原料とを相対的に上下動させる昇降手段と、
を具備したことを特徴とするニッケル基合金細線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばニッケル−水素電池などの各種電池をはじめとする電気部品の電気接続等に適したニッケル基合金細線の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりニッケル細線の製造方法として、ニッケルの棒材から引抜き加工により製作する方法や、ニッケルの薄板をバイト等により切削加工して製作する方法などが知られている。また、ニッケルを主体とする導電性多孔質部材の製造方法として、ニッケル細線の集合体を焼結して多孔質部材を作成する方法や、ウレタンなどの合成樹脂発泡体にニッケルめっきを施したのち、高温に保持することにより上記発泡体を除去してニッケルを主体とする発泡金属を得る方法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし引抜き加工により１００μｍ以下の細線を製作するには、ニッケルの棒状材料を多数のダイスを使用して複数段階の引抜きを行いながら次第に縮径させてゆく必要があることから、作業に長時間を要するだけでなくダイス等に要する費用などが高くつくという問題がある。一方、棒や薄板などのニッケル材料から切削により細線を得る方法は、切削具（バイト等）によりニッケル材料から細線を削り取るため、得られる細線の線径や長さなどを自由に制御することが困難であった。
【０００４】
また、前述の合成樹脂発泡体にニッケルをめっきすることによって得られる導電性多孔質部材の製造方法では、めっき層が発泡体表面から成長するため板厚方向の気孔度の制御が困難であり、かつ板厚の大きい多孔質部材を得ることが困難であった。またこの方法ではニッケル中に不純物が混入しやすく、純度の高いニッケル多孔質部材を得ることが困難であった。
従って本発明の主たる目的は、高純度で任意の線径のニッケル基合金細線を安価に提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の製造装置は、ニッケル基合金からなる原料を保持する保持手段と、上記保持手段によって保持された上記原料の少なくとも上部側を溶融させる加熱手段と、溶融した上記原料に接する周縁を有する円盤であって、金属製の円盤本体の表面にＴｉＮのコーティング層を施してなる円盤と、上記円盤を回転させる回転駆動手段と、上記円盤の周縁と上記原料との接触部において上記円盤の接線方向に線状に連続的に取出されるニッケル基合金を冷却する冷却手段と、上記円盤と上記原料とを相対的に上下動させる昇降手段とを具備している。
【０００７】
この製造装置においては、上記原料を円盤の下部近傍にて溶融させ、円盤を回転させるとともに、この円盤の周縁の下部を溶融状態にある上記原料に接触させる。そしてこの円盤の周縁からニッケル基合金を円盤の接線方向に線状に連続的に飛ばすとともに急冷し凝固させることにより線径１００μｍ以下の細線が得られる。上記保持手段によって保持された原料はニッケル基合金細線が製造されてゆくにつれて次第に減少するため、円盤の下方から円盤に向けて徐々にかつ連続的に原料が送り出される。この原料はニッケルを重量比で少なくとも７０％以上含むものであり、ニッケル以外の成分は例えば鉄，クロム，銅，コバルト，アルミニウム，モリブデンなどであるが、９９％以上の純度のニッケルでもよいし、細線の用途などに応じて所望の添加元素（Ｍｎ，Ｓｉ，Ｂｅ等）が含まれていてもよい。原料としてパーマロイを用いた場合のニッケル成分は、７０〜８０wt％である。
【０００８】
上記円盤が銅，モリブデン，鋼などからなる円盤本体の表面にＴｉＮ（窒化チタン）のコーティング層を設けたものであれば、溶融した原料から線径２０〜１００μｍ以下のニッケル基合金細線を連続的に直接成形する上で好ましい結果が得られる。
【０００９】
上記ニッケル基合金細線を用いた導電メッシュ部材の製造においては、上記ニッケル基合金細線の集合体を所望の密度となるようにランダムに絡めるか、あるいは網目状に織るかまたは積層するなどのメッシュ化工程を経て導電メッシュ部材が製造される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１と図２に示すニッケル基合金細線の製造装置１０は、チャンバ１１の内部に円盤１２と、筒状ガイド部材１３と、加熱手段として機能する高周波誘導加熱コイル１４などを備えており、ニッケル基合金からなる原料Ｍからニッケル基合金細線ｍを得るようにしている。円盤１２は水平方向の回転軸１５を中心に回転するものであり、回転駆動手段として機能するモータ等を用いた回転駆動機構１６によって、図１中の矢印Ｒ方向に高速回転させられるようになっている。
【００１１】
上記円盤１２は図２に示すように正面方向から見てその周縁２０が突状（ナイフエッジ状）となっている。この円盤１２は、図３に概念的に示すように銅またはモリブデンあるいは鋼（Ｓ４５Ｃ）などを主体とする金属製の円盤本体２１の表面の少なくとも周縁２０にＴｉＮ（窒化チタン）のコーティング層２２を設けたものである。
【００１２】
筒状ガイド部材１３は例えば直径１０ｍｍ以下の柱状のニッケル基合金からなる原料Ｍ（ニッケル成分７０wt％以上）を保持するための保持手段として機能するものであり、上端側に開口部１３ａを有している。このガイド部材１３は、円盤１２の下方において円盤１２の周縁２０の近傍にて原料Ｍが露出するように原料Ｍを保持している。ガイド部材１３の上端開口部１３ａの近傍に高周波誘導加熱コイル１４が設けられている。このコイル１４は高周波を励起する高周波発生装置２５に接続されており、原料Ｍの上端近傍を局部的に加熱するようになっている。なお、加熱手段として電気炉などが使われてもよい。
【００１３】
筒状ガイド部材１３の下方に押上げ部材３０と、この押上げ部材３０を上下方向に駆動する昇降手段としてのアクチュエータを有する昇降駆動機構３１が設けられており、原料Ｍを円盤１２の下方から円盤１２に向けて徐々にかつ連続的に上昇させることができるようになっている。なお、原料Ｍに対して円盤１２側を昇降させるようにしてもよい。
【００１４】
上記チャンバ１１には円盤１２と原料Ｍとの接触部３３の側方に細線導出口３５が設けられており、上記接触部３３と細線導出口３５との間にニッケル基合金細線ｍを急冷するための冷却手段として低温気体等の冷却用媒体３６が供給されるようになっている。冷却用媒体３６は低温の空気でもよいし、あるいは液体であってもよい。
【００１５】
次に上記構成の製造装置１０の作用について述べる。
まず、ニッケル基合金からなる原料Ｍを筒状ガイド部材１３により保持し、昇降駆動機構３１の押上げ部材３０によって原料Ｍを押上げつつ原料Ｍの上部を高周波誘導加熱コイル１４によって加熱し、原料Ｍの上部を局部的に溶融させる。溶融した原料Ｍの上端は表面張力により上に凸の形状に盛り上がる。
【００１６】
円盤１２を回転駆動機構１６によって回転させるとともに、この円盤１２の周縁２０を溶融した原料Ｍの上部に接触させ、両者の接触部３３においてニッケル基合金を接線方向に飛ばすとともに急冷し凝固させることにより、ニッケル基合金細線ｍが直接、溶融状態から連続的に線状に成形される。ニッケル基合金細線ｍの線径は円盤１２の回転速度および原料Ｍの上昇速度などを調整することにより２０〜１００μｍまで変えることができる。
【００１７】
こうして細線ｍが製造されるにつれて原料Ｍが減ってゆくため、昇降駆動機構３１の押上げ部材３０によって原料Ｍを徐々に押上げることにより、常に円盤１２の周縁２０と原料Ｍとの接触部３３における接触状態が一定に保たれるように昇降駆動機構３１のアクチュエータを制御する。
【００１８】
上記円盤１２を備えた製造装置１０においては、円盤１２の周縁２０の形状に応じて、円形断面のニッケル基合金細線以外に、図４（Ａ）に示すようにニッケル基合金細線ｍの少なくとも一部に軸線方向に沿う溝４０を形成したり、図４（Ｂ）に示すように平坦部４１を形成することができる。例えば円盤１２の周縁２０の形状を図５（Ａ）に示すようにきわめて鋭利なナイフエッジ状にすれば細線ｍに上記Ｖ状溝４０を形成することができる。また図５（Ｂ）に示すように円盤１２の周縁２０にある程度の幅の平坦面２０ａを設けておけば、ニッケル基合金細線ｍに上記平坦部４１を形成することが可能である。要するに周縁２０の形状に応じて、ニッケル基合金細線ｍの用途などに適した断面形状が得られる。
【００１９】
上記製造装置１０において、円盤１２の材質を変えた場合のニッケル基合金細線ｍの成形状況を観察したところ、次表１に示すような結果が得られた。実施例１は銅にＴｉＮコーティングを施したもの、実施例２はモリブデンにＴｉＮコーティングを施したもの、実施例３は鋼材（Ｓ４５Ｃ）にＴｉＮコーティングを施したものである。これに対し比較例１は銅のみ、比較例２は銅にクロムめっき、比較例３はモリブデンのみ、比較例４は鋼材（Ｓ４５Ｃ）のみであり、各比較例１〜４にはＴｉＮコーティングを施さなかった。各実施例１〜３および比較例１〜４とも原料Ｍは７０wt％以上の純度のニッケル合金を用い、原料Ｍの加熱温度や円盤の回転数などは一定とした。
【００２０】
【表１】
0003562911.tif 000002
【００２１】
上記試験結果（表１）において、ＴｉＮコーティングを施した実施例１〜３は所望線径のニッケル基合金細線を安定して成形することができた。これに対しＴｉＮコーティングを施さない比較例１〜４の円盤を用いた場合には、溶融したニッケル基合金が円盤の周縁に付着してしまい、所望の細線を安定して成形することが不可能であった。
【００２２】
上記ニッケル基合金細線ｍからなる導電メッシュ部材を製造するには、上記ニッケル基合金細線ｍの集合体を所望の密度となるようにランダムに絡めるかあるいは網目状に織るかまたは積層するなどのメッシュ化工程を経て導電メッシュ部材が製造される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、高純度で任意の線径のニッケル基合金細線を原料から直接所望線径に成形して得ることができる。またこのニッケル基合金細線をランダムに絡めるなどして得た導電メッシュ部材は、気孔度が任意かつ均質で高純度なものであり、しかも安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すニッケル基合金細線製造装置の縦断面図。
【図２】図１中のII−II線に沿う断面図。
【図３】図１に示された製造装置における円盤の一部の断面図。
【図４】ニッケル基合金細線の断面形状の例を示す断面図。
【図５】円盤の周縁の形状例を示す正面図。
【符号の説明】
１０…ニッケル基合金細線製造装置
１２…円盤
１３…ガイド部材
１４…高周波誘導加熱コイル（加熱手段）
１６…回転駆動機構
２０…円盤の周縁
２２…ＴｉＮコーティング層
３１…昇降駆動機構
３６…冷却用媒体
Ｍ…原料
ｍ…ニッケル基合金細線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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