(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無酸素銅からなり、結晶粒および結晶粒界が長手方向に指向する形状の音響用導体の製造方法であって、
無酸素銅線に対して、前記無酸素銅線の径方向に指向する形状の結晶粒および結晶粒界を前記無酸素銅線の長手方向に指向するとともに、軸心側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性が外周側の外周側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性より高くなる形状に、線材を縮径変形する鍛造工程を有し、
前記鍛造工程の後、
鍛造後の前記無酸素銅線を伸延してさらに縮径し、多数本の前記結晶粒および結晶粒界が前記長手方向に細く直線状に延びる伸延工程を有する
音響用導体の製造方法。
【請求項２】
前記鍛造工程を、前記無酸素銅線の送り方向に対して斜めに対向する打圧面を有したハンマを用いる回転鍛造により行う
請求項１に記載の音響用導体の製造方法。
【請求項３】
前記伸延工程の後、
伸延後の前記無酸素銅線を焼きなましする焼きなまし工程を有する
請求項１または２に記載の音響用導体の製造方法。
【請求項４】
前記無酸素銅線として高純度無酸素銅からなる銅線を用いた
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の音響用導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音響（オーディオ）機器に好適に用いられるような音響用導体に関し、より詳しくは、良好な導通特性を有し音響用として供するのに好適な音響用導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響機器には、アンプやスピーカなど家電や電子楽器、制作・設備用機材のほか、補聴器や超音波画像診断装置などの医療関連機材、騒音計などの測定機材等さまざまなものがある。これらの音響機器に用いられる音響用導体には、導通特性が要求されている。
【０００３】
導通特性を有する導体として、下記特許文献１の信号伝送用銅線が提案されていた。
【０００４】
特許文献１の信号伝送用銅線（銅導体）は、無酸素銅の単結晶組織又は長手方向の一方向凝固組織を有し、かつ導電率が１００％ＩＡＣＳ以上又は引張強さが２０ｋｇ／ｍｍ２以下という構成である。この銅導体は、無酸素銅を溶解し、加熱鋳型連続鋳造法により極力ゆっくりと鋳造して銅鋳塊を得て製造される。
【０００５】
特許文献１の銅導体は、電気の流れを妨げる結晶粒界がないので優れた信号伝送特性を有し、音響機器の性能を向上できるが、製造に時間がかかる。
【０００６】
なお、これまでの銅導体は、特許文献１の銅導体を含めて、銅鋳塊を圧延加工して荒引線に加工されたものを、伸延加工（伸線加工）し、続いて焼きなましすることによって製造されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５０７７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、良好な導通特性を有する音響用導体を得ることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのための手段は、無酸素銅からなり、結晶粒および結晶粒界が長手方向に指向する形状の音響用導体であって、前記結晶粒および結晶粒界が、径方向に指向する形状から長手方向に指向するとともに、軸心側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性が外周側の外周側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性より高くなる形状に、線材を縮径変形する鍛造によって変形され、前記鍛造後に伸延加工でさらに縮径され、多数本の前記結晶粒および結晶粒界が前記長手方向に細く直線状に延びた音響用導体である。
【００１０】
音響用導体は、信号を伝送する信号導線のみならず音響機器に電力を供給する電源線にも用いられるものである。また「径方向に指向する形状」とは、結晶粒や結晶粒界の多くの形状・配列が径方向に長い状態であり、結晶構造が全体として径方向に延びている態様になっていることをいい、「長手方向に指向する形状」とは、結晶粒や結晶粒界の多くの形状・配列が長手方向に長い状態であり、結晶構造が全体として長手方向に延びている態様になっていることをいう。
【００１１】
この構成の音響用導体では、導体の長手方向に指向する形状の結晶粒および結晶粒界が電気の流れを円滑にするため、良好な導通特性を有し、この音響用導体を用いた機器の音響特性を向上することができる。
【００１２】
また、前記結晶粒および結晶粒界が、径方向に指向する形状から長手方向に指向するとともに、軸心側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性が外周側の外周側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性より高くなる形状に、線材を縮径変形する鍛造によって変形されたものとすることができるため、鍛造を、小圧力で多数回、相対回転しながらハンマで打圧する回転鍛造で行うことによって、無酸素銅線の径方向に指向する形状の結晶粒および結晶粒界は、縮径変形にともなって長手方向に指向する形状に徐々に変形する。そして変形によって、音響用導体の結晶粒および結晶粒界は、特に軸心側部（軸心とその周辺の長手方向に連続する部分）において長手方向に指向する形状となり、軸心側部よりも外周側の外周側部でも長手方向に指向する形状となる。
【００１３】
また、前記鍛造後に伸延加工でさらに縮径され、多数本の前記結晶粒および結晶粒界が前記長手方向に細く直線状に延びたものとすることにより、長手方向に指向する形状の結晶粒および結晶粒界は、さらに長手方向に長い形状・配置となる。詳しくは、軸心側部のみならず外周側部においても、鍛造後の伸延加工によって軸心側部と同様に長手方向に指向する形状となる。
【００１４】
この発明の態様として、前述の無酸素銅は高純度無酸素銅とすることもできる。高純度無酸素銅とは、［ＪＩＳ  Ｈ  ３１００，Ｃ１０２０］で規定される無酸素銅のうち、Ｃｕ：９９．９９％以上、Ｏ２：５ｐｐｍ以下のものである。高純度無酸素銅における不純物が非常に少ない結晶粒界によって、電気の流れを阻害しにくくなる。
【００１５】
課題を解決するための別の手段は、無酸素銅からなり、結晶粒および結晶粒界が長手方向に指向する形状の音響用導体の製造方法であって、無酸素銅線に対して、前記無酸素銅線の径方向に指向する形状の結晶粒および結晶粒界を前記無酸素銅線の長手方向に指向するとともに、軸心側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性が外周側の外周側部の前記結晶粒および結晶粒界の長手方向の指向性より高くなる形状に、線材を縮径変形する鍛造工程を有し、前記鍛造工程の後、鍛造後の前記無酸素銅線を伸延してさらに縮径し、多数本の前記結晶粒および結晶粒界が前記長手方向に細く直線状に延びる伸延工程を有する音響用導体の製造方法である。
【００１６】
前述の鍛造工程により長手方向に指向する形状に変形された結晶粒および結晶粒界が、電気の流れを円滑にするため、良好な導通特性を有し、この音響用導体を用いた機器の音響特性を向上することができる。
【００１７】
また前記鍛造工程の後、鍛造後の前記無酸素銅線を伸延してさらに縮径し、多数本の前記結晶粒および結晶粒界が前記長手方向に細く直線状に延びる伸延工程を有するため、伸延工程による伸線によって所望の径の音響銅導体を得ることができるとともに、長手方向に指向する形状の結晶粒および結晶粒界をさらに長手方向に長い形状・配置にすることができる。
【００１８】
この発明の態様として、前述の音響用導体の製造方法における前記鍛造工程は、前記無酸素銅線の送り方向に対して斜めに対向する打圧面を有したハンマを用いる回転鍛造により行うことができる。
【００１９】
前述の打圧面は、無酸素銅線の送り方向で切断した断面視が直線となる面であるほか、曲線からなる面や、直線と曲線を組み合わせた面のいずれでもよい。ハンマが小圧力で多数回、相対回転しながら打圧することによって、無酸素銅線の径方向に指向する形状の結晶粒および結晶粒界は、長手方向に指向する形状に徐々に変形する。
【００２０】
またこの発明の態様として、前記伸延工程の後、伸延後の前記無酸素銅線を焼きなましする焼きなまし工程を有するため、さらに焼きなまし工程でひずみを取るとともに結晶粒を整えることができる。
【００２１】
この発明の態様として、前述の無酸素銅線としては高純度無酸素銅からなる銅線を用いることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、結晶粒および結晶粒界が導体の長手方向に指向する形状であることによって、電気の流れを阻害する径方向に延びる結晶粒界をなくす、又は大幅に低減できるので、電気の流れが円滑で良好な導通特性を有する音響用導体を提供することができる。このため、音響機器の音響特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】音響用導体の製造工程を示すフロー図。
【図２】鍛造工程から伸延工程までの結晶構造変化の模式図。
【図３】高純度無酸素銅線の鍛造前後と鍛造中の結晶構造の変化を示す写真。
【図４】鍛造工程のハンマを示す断面図。
【図５】音響用導体の断面写真。
【図６】観察対象たる製造過程の高純度無酸素銅線とその切断箇所を示す写真。
【図７】図６における切断箇所Ａの写真。
【図８】図６における切断箇所Ｂの写真。
【図９】図６における切断箇所Ｃの写真。
【図１０】図６における切断箇所Ｄの写真。
【図１１】図６における切断箇所Ｅの写真。
【図１２】図６における切断箇所Ｆの写真。
【図１３】図６における切断箇所Ｇの写真。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明は、良好な導通特性を有する導体を得るという目的を、無酸素銅からなり、結晶粒および結晶粒界を長手方向に指向する形状とする構成で実現した。
【００２５】
固体金属は結晶粒の集合体であり、結晶粒同士の境である結晶粒界には電流を阻害する不純物が集まりやすい。無酸素銅からなる導体であっても、導体の結晶粒および結晶粒界は、鍛造、圧延、伸線と順に加工した場合、導体の径方向に指向する形状となる。このため、前述のように結晶粒および結晶粒界を導体の長手方向に指向する形状とする変形と、導体を所望の太さに縮径するための加工を行う。この加工は、たとえば鍛造によって行える。
【００２６】
この鍛造は、無酸素銅線の送り方向に対して斜めに対向する打圧面を有したハンマを用いる回転鍛造により行うとよい。ハンマは前述の変形とともに縮径を行うものであるため、打圧面は送り方向前方の方が後方よりも無酸素銅線に近くなる形状である。このハンマが小圧力で多数回連続して打圧することによって、結晶粒および結晶粒界の変形が良好に行えるとともに、縮径が行える。鍛造によって結晶粒および結晶粒界の変形を行うと、無酸素銅線内の空隙などを消滅させる利点もある。
【００２７】
縮径を伴う鍛造を行うことによって、無酸素銅線の結晶粒および結晶粒界を長手方向に指向する形状に積極的に変形することができる。前述のような打圧面を有するハンマで鍛造を行うので、無酸素銅線の特に軸心側部においては長手方向への指向性がより高い形状に変形することが可能で、軸心側部よりも外周側の外周側部においても長手方向に指向性を有する形状となる。
【００２８】
鍛造を行った後に、伸延（伸線）加工を行うと、鍛造により変形させた結晶粒及び結晶粒界をさらに長手方向に長い形状・配置に変形できるとともに、所望の太さに変形できるのでよい。特に、鍛造のみでは軸心側部に比べると長手方向への指向性が低かった外周側部においても、結晶粒および結晶粒界をより一層、長手方向に指向する形状とすることができる。伸延を行ったあとは、さらに焼きなましを行うと、ひずみを取り除けるとともに結晶粒が整えられるので、電気の流れをさらに円滑にすることができる。
【００２９】
また、不純物が少ない材料を用いる方が電気の流れを阻害しにくくなるので、無酸素銅としては、銅が９９．９９％以上、酸素が５ｐｐｍ以下の高純度無酸素銅を用いるのが好ましい。
【００３０】
以下、この発明を実施するための一形態としての音響用導体とその製造方法を、図面を用いて説明する。
【００３１】
図面において、図１は音響用導体の製造工程を示すフロー図であり、図２は鍛造工程から伸延工程までの結晶構造変化の模式図、図３は高純度無酸素銅線の鍛造前後と鍛造中の結晶構造の変化を示す写真である。図４は鍛造工程のハンマを示す断面図である。図５は製造した音響用導体の断面写真である。図６は製造過程の高純度無酸素銅線とその切断箇所を示す写真であり、図７〜図１３は、図６における各切断箇所の写真である。
【００３２】
図１のフロー図に示すように、音響用導体は、無酸素銅を溶解して鋳造する鍛造工程ｎ１１と、銅鋳塊を圧延して荒引線に加工する圧延工程ｎ１２と、荒引線（無酸素銅線）に対して前述の鍛造を行って縮径する鍛造工程ｎ１３と、鍛造された無酸素銅線を伸線加工（伸延）する伸延工程ｎ１４と、伸延後の無酸素銅線を焼きなましする焼きなまし工程ｎ１５を経て製造される。常法により製造された荒引線に対して鍛造工程ｎ１３、伸延工程ｎ１４、焼きなまし工程ｎ１５を行って製造してもよい。
【００３３】
このような工程のうち、鍛造工程から伸延工程までの結晶構造の変化を模式的に示したものが、図２である。無酸素銅線２１は送り方向に向かって手前側から順に、鍛造部２２、伸延部２４を通る。鍛造部２２は複数のハンマ２３を有する回転鍛造装置で構成し、伸延部２４はダイス２５で構成する。これら鍛造部２２と伸延部２４は別ラインで構成することも同一ラインで構成することもできる。
【００３４】
鍛造工程ｎ１３に入る前において、多様な形の結晶粒は、無酸素銅線の長手方向よりも径方向に長くなっており、結晶粒と結晶粒界は全体として径方向に指向する形状、つまり全体して径方向に延びた状態であるが、鍛造工程ｎ１３（鍛造部２２）で、結晶粒と結晶粒界は変形され、無酸素銅線２１の長手方向に指向する形状となり、さらに伸延工程ｎ１４（伸延部２４）において、延ばされた結晶粒と結晶粒界がさらに長手方向に延びる。図３の写真は、高純度無酸素銅からなる銅線に対して鍛造をする前と鍛造中と、鍛造後の結晶構造を示す。図３中、左から順に、鍛造前、鍛造中、鍛造後の写真である。
【００３５】
鍛造は回転鍛造により行う。回転鍛造は、ハンマ２３が無酸素銅線２１を小圧力で多数回、無酸素銅線２１の周方向に回転しつつ無酸素銅線２１を送りながら連続して打圧する鍛造である。具体的には、図２に示すように、複数のハンマ２３を用いて無酸素銅線２１を一直線上に前方に送りながら鍛造する。ハンマ２３は、無酸素銅線２１の送り方向（前方）に対して斜めに対向する打圧面２６を有している。
【００３６】
ハンマ２３は、図４に示したように、無酸素銅線２１の全周を取り巻くように複数個、具体的には４個配設されており、無酸素銅線２１を挟んで対向するハンマ２３同士が無酸素銅線２１を同時に打圧し、それぞれ交互に繰り返しながら回転する。回転は打圧と同期して行う。また、打圧面２６による打圧が無酸素銅線２１の全周面を均等に打圧できるように、打圧回数、回転数、送り量を設定している。具体的には、たとえば２００〜３００ｒｐｍで回転しながら２００〜３００回／分の打圧を行い、無酸素銅線２１を１０ｃｍ／分程度で送るとよい。
【００３７】
このハンマ２３の打圧面２６は、４個のハンマ２３が合わさって筒状になった場合に、円錐台状の周側面を形成する溝状の傾斜湾曲面２６ａと、この傾斜湾曲面の最も小径となる先端から前方に延びて、円筒状の周面を形成する溝状の延長円弧面２６ｂを有する。
【００３８】
傾斜湾曲面２６ａの後端は無酸素銅線２１の入口となる部分で、傾斜湾曲面２６ａの後端、つまり無酸素銅線２１の入口側の端は無酸素銅線２１の直径よりも大径となる大きさである。この入口側の端には角アール部２６ｃが形成されている。このような構成によって間口が広い状態となるので、無酸素銅線２１を挿入しやすく、回転鍛造も円滑に行える。また無酸素銅線２１が振動によりハンマ２３の入り口側に当たって傷や凹みなどの損傷が発生するのを防止できる。
【００３９】
延長円弧面２６ｂは、無酸素銅線２１の出口となる部分で、傾斜湾曲面２６ａの先端から一連に水平に延びている。つまり延長円弧面２６ｂの大きさは全体をとおして傾斜湾曲面２６ａの最小径の部分と同一である。延長円弧面２６ｂの先端、すなわち出口側の端には角アール部２６ｄが形成されている。このような構成であるので、延長円弧面２６ｂが鍛造部２２から搬出される無酸素銅線２１を規制し、支持する。このため、これから後方でなされる鍛造を安定して行わせることができるうえに、次工程での位置決めが容易になる。
【００４０】
このような形状のハンマ２３の打圧面２６が全体で無酸素銅線２１に対して打圧を行うので、長尺物を長手方向で安定して打圧でき、長手方向及び周方向でムラのない鍛造が行える。
【００４１】
鍛造工程ｎ１３において縮径させる率（縮径率）は、所望する音響用導体の太さなどの様々な条件に応じて、たとえば７０％などと、適宜設定される。ここでいう「縮径率」とは、断面積比の値であり、断面積ａの無酸素銅線２１を断面積ｂに縮径する場合の、（ａ−ｂ）／ａの演算式で得られる。打圧面２６の形状は縮径率を考慮して設定するとよい。
【００４２】
前述の伸延工程ｎ１４は所望の太さになるように複数個のダイス２５に通して行う。前述の焼きなまし工程ｎ１５は、材料や所望する導通特性等の条件に応じて所定時間、所定温度で行う。
【００４３】
図５は、通常どおり鋳造工程ｎ１１、圧延工程ｎ１２を経て製造された高純度無酸素銅からなる荒引線を用いて、前述のような鍛造工程ｎ１３を介して音響用導体を製造したときの、音響用導体の長手方向に沿って切断した断面を示す写真である。図５の２枚の拡大写真にみられるように、音響用導体の長手方向に指向する結晶粒および結晶粒界がみられる。
【００４４】
音響用導体となる前の、鍛造工程前、鍛造工程中、鍛造工程後における荒引線（高純度無酸素銅線）の断面結晶構造を観察したところ、次のとおりであった。なお、この例における荒引線は断面円形で、鍛造工程前の直径が１４．４ｍｍであり、鍛造工程によって直径が１０ｍｍにまで縮小した。
【００４５】
図６は、観察対象たる製造過程の無酸素銅線と、その切断箇所を示す写真、図７〜図１３は、それぞれ図６のＡ〜Ｇ部分の断面の写真である。Ａ〜Ｇの符号を付した矢印の先に描かれた直線が切断箇所である。
【００４６】
観察に際して、切断をするためのファインカッターとして、平和テクニカ製  ＨＳ−１００Ｇを使用し、切断面の研磨のためのポリッシャーとして、リファインテック製  ＡＰＵ−１３８Ｂを使用し、撮像のためのＣＣＤカメラとして、ＫＥＹＥＮＣＥ製  ＶＨＸ−２０００を使用した。
【００４７】
図７は切断箇所Ａ、図８は切断箇所Ｂを示す。切断箇所ＡとＢは鍛造前の部分であり、鍛鋳造と圧延で形成された高純度無酸素銅線の断面を示す。切断箇所Ａは長手方向に沿って切断したもので、切断箇所Ｂは長手方向と直交する方向で切断したものである。いずれの写真においても、中心から外周方向に向けて結晶粒と結晶粒界が伸びている状態になっていることがわかる。
【００４８】
図９は切断箇所Ｃ、図１０は切断箇所Ｄを示す。切断箇所Ｃは鍛造初期の部分、切断箇所Ｄは鍛造後期の部分を長手方向に沿って切断したものである。図９の全体写真を見るとわかるように、鍛造中の部分（写真右側部分）の結晶粒および結晶粒界の方が、鍛造される前の部分（写真左側部分）の結晶粒および結晶粒界よりも、縦横の大きさの違いが小さい形状になっていることがわかる。そして、鍛造が進むと、図１０に示したように、結晶粒および結晶粒界が長手方向に指向する形状になっていることがわかる。
【００４９】
図１１は切断箇所Ｅ、図１２は切断箇所Ｆ、図１３は切断箇所Ｇを示す。いずれの箇所も鍛造後の部分で、切断箇所Ｇは切断箇所Ｆよりも、切断箇所Ｆは切断箇所Ｅよりも鍛造後時間が経過した部分である。図１１、図１２の全体写真を見るとわかるように、結晶粒および結晶粒界は長手方向に指向する形状になっている。特に軸心側部においては長手方向に指向する形状に変形できた。軸心側部のみならず、それより外周側の外周側部においても、明らかに長手方向に指向する形状となっている。
【００５０】
また鍛造前の部分を示している図７と比較して、結晶粒は小さく細くなっていることもわかる。このことは、図１２と図８を対比してもわかる。鍛造前の結晶粒は図８に示したように大きく、結晶粒界は径方向に長く存在するが、鍛造後は図１２に示したように、結晶粒は小さく細くなっており、図１１、図１３と総合的に観察すると、結晶粒界は径方向よりも長手方向に長い形状である。
【００５１】
鍛造工程ｎ１３によって前述のように結晶粒および結晶粒界は長手方向に指向する形状となるうえ、次の伸延工程ｎ１４による伸線でさらに、結晶粒および結晶粒界は長手方向に指向する形状となり、図５に示したように結晶粒および結晶粒界が長手方向に多数本の細い直線状に延びた状態になる。鍛造工程ｎ１３によって長手方向に指向する形状となった外周側部の結晶粒および結晶粒界も軸心側部と同様に長手方向に指向する形状となっている。
【００５２】
高純度無酸素銅からなる直径１４．４ｍｍの荒引線を鍛造工程で直径１０ｍｍまで縮径したのち、伸延工程で直径１．３ｍｍに伸線して、加熱温度を３６０℃、加熱保持時間を１時間から２時間とする焼きなまし工程を経て音響用導体を得たところ、純度９９．９９６％以上、導電率は１０１．５ＩＡＣＳ％、抗張力は２５０ＭＰａ、伸びは３５％となった。導通特性と音響特性に優れていることがわかる。
【００５３】
このような音響用導体は、音響機器の信号ケーブルや機器用内部配線材、スピーカのボイスコイルなどに使用可能であり、これらに用いた場合には音質の劣化や歪の少ない伝送が可能である。つまり、音質は、ナチュラルで透明感もあり、非常に低重心で高密度、厚みのある純度の高いものとなる。
【００５４】
また、電源ケーブルとして使用した場合には、劣化が少なく高い安定性が得られる。
【００５５】
つまり、通常の方法で製造された荒引線に対して前述のような鍛造を行うことによって、優れた特性を有する音響用導体を得ることができる。
【００５６】
以上の構成はこの発明を実施するための一形態の構成であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することができる。
【００５７】
たとえば、鍛造を行うハンマは、前述の例では無酸素銅線の長手方向において１個備え、その打圧面の形状をすべてのハンマを合わせたときに円錐台状の周側面を形成する溝状としたが、無酸素銅線の長手方向に複数個配設して、これらの無酸素銅線に対する配設高さやストロークを違えて、前述のように結晶粒および結晶粒界の形状を変形する鍛造を行えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
２１…無酸素銅線
２２…鍛造部
２３…ハンマ
２４…伸延部
２５…ダイス
２６…打圧面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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