(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム線材から成るコアが銅管路材で被覆されて形成される銅被覆複合導体の製造方法であって、
管状体として成形された銅管路材にコアを挿通する際に、挿通するアルミニウム線材の表面若しくは銅管路材の内面又はこれらの両方に潤滑剤を塗布する塗布工程と、
前記アルミニウム線材を銅管路材に挿通する挿通工程と、
前記アルミニウム線材が挿通された銅管路材から成る銅被覆複合導体における銅管路材およびアルミニウム線材の相対する表面に付着した潤滑剤を除去する除去工程を、
含むことを特徴とする
銅被覆複合導体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の銅被覆アルミニウム導体製造方法において、
銅管路材およびアルミニウム線材の一方若しくは両方の金属表面を削取する削取工程を
含むことを特徴とする
銅被覆複合導体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の銅被覆複合導体製造方法において、
前記潤滑剤除去または金属表面を削取する工程の少なくとも一つの工程において乾式工程を用いることを特徴とする
銅被覆複合導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空銅管に対し芯材を挿入する複合金属導体の製造方法に関し、製造加工性を向上させ、複合導体の金属界面の接合条件を改善せしめる製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な複合金属導体として銅覆（銅被覆）アルミニウム導体（ＣＣＡ導体）があり（例えば、特許文献１〜４参照）、特に銅がアルミニウムに対し断面積１５％のものはＣＣＡ１５％としてコイル用マグネットワイヤや電子部品用特殊導体などとして広く普及している。
【０００３】
ＣＣＡ１５％は、一般にコア材（芯材）となるアルミニウム導体（アルミコア）に薄肉銅テープを縦添えの上、長手方向に銅を連続電気溶接することで製造されている。
【０００４】
しかしながら、近年電子機器の軽量化などが進み、銅の置き換えとして軽量で比較的高い導電性を有する銅被覆率の高いＣＣＡ（例えばＣＣＡ３０％）等も要求されるようになってきた。
【０００５】
またＣＣＡの他にも銅被覆率が比較的高い銅覆鉄、銅覆マグネシウムや銅覆銀など、電子デバイス要求性能の多様化に伴い様々な特性を有する特殊導体が必要とされるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１３/０８５００３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５７３６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８０９６９号公報
【特許文献４】特開平９−１７２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら例えばＣＣＡの場合に銅被覆率が３０％程度に高くなると、母材である銅材の厚さが増すことにより、テープフォーミング加工、溶接等が困難となり、ＣＣＡ１５％の通常製法が使用できなくなる。対策として銅管にアルミコア（芯材）を挿入する製法が採用されるが例えば加工長が５ｍ以上に長くなると挿入力が高くなるだけでなく、挿入を可能にするために過剰なクリアランスを設定しなければならなくなると共に芯材の長手方向の表面精度と直線性も厳格に制御する必要があった。また、コア（コア材）の座屈や変形、摩擦による傷や異物が発生するなどして清浄な接合界面を形成することが難しくなり、仮に潤滑油等を用いて摩擦を低減させようとしても残留油膜や表面の一部が酸化するなどして部分的に劣化し、金属界面の活性度が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、銅の被覆率が高い銅覆複合導体であっても、挿入力を低減せしめ、接触摩耗による異物や傷の発生が抑制でき、さらには複合金属の清浄な界面を形成できる高品質な銅被覆複合導体の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究の結果、コアの挿入時に潤滑材（潤滑剤）を用いて銅とコアの両金属間で生じる接触摩耗を効率的に低減するとともに、その除去法として少なくとも一方の金属表面をエッチングする効果のある洗浄材（洗浄剤）を使用することで正常な接合界面を形成できる新規の銅被覆複合導体製造方法を見出すことに成功した。少なくとも片方の金属の活性度が向上することにより、仮に対抗する金属部に劣化部が残留していたとしても良好に接合することができる。
【００１０】
また、かかる洗浄工程において、両方の金属をエッチングする効果のある洗浄剤を使用することで、さらにその効果を向上せしめることができる。
【００１１】
また、本願によれば、必要に応じて、前記コア材の挿通後に、潤滑剤を除去する工程として乾式工程を含むものである。このように、前記コア材の挿通後に、潤滑剤を除去する除去工程を含むことから、銅被覆複合導体の伸線直前に銅とコアとの金属接合面に潤滑剤が効率的に除去され、清浄な金属面が露出されることにより、より不純物の混入率が抑制された高品質な銅被覆複合導体を簡易に製造することができる。
【００１２】
また、乾式工程として例えば水素を含む還元雰囲気ガス下で加熱処理するこもできる。この場合、潤滑剤の除去と金属表面の熱還元処理がさらに促進され、より高品位な複合導体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法についての説明図を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法の製造方法についてのフローチャート図を示す。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法の製造方法についての振動を用いる場合の説明図を示す。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法についてのフローチャート図を示す。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法についての説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法について、図１〜３に従い、以下説明する。
【００１５】
第１の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法は、図１（ａ）に示すように、アルミニウム線材から成るコア１が、潤滑剤３を塗布されながら、銅管路材２に挿通されて形成されるものである。
【００１６】
このコア１は、直管状のものを使用する。その全長は特に限定されず、例えば、１０ｍ以上、また、１５ｍ以上、２０ｍ以上、３０ｍ以上のものを用いることができる。即ち、５０ｋｇ以上もの銅被覆アルミニウム導体を製造対象とすることが可能である。
【００１７】
この銅管路材２も、コア１を被覆可能な円筒形状で直管状のものを使用する。銅管路材２は、その外径については特に限定されず、そのため市販されている各種のものを使用することができる。例えば、外径が１〜１０ｍｍのものを対象とすることができ、このうち例えば、外径が３〜５ｍｍのものを対象とすることができる。
【００１８】
この銅管路材２を構成する銅（金属銅）については、得られる銅被覆アルミニウム導体全体における銅の被覆断面率（銅被覆率）は、特に限定されないが、銅被覆率の高いＣＣＡが適用可能であり、例えば、２０％（ＣＣＡ２０％）以上のものが適用可能であり、さらに３０％（ＣＣＡ３０％）以上のものが適用可能である。即ち、銅比率が高く、強度の高い銅被覆アルミニウム導体を製造対象とすることが可能である。
【００１９】
この潤滑剤３は、その配合成分は特に限定されないが、金属間における適合性が高いという点から、鉱物油を用いることが好ましく、このような鉱物油としては、例えば、ワセリン、スクアラン、流動パラフィン、パラフィンワックス、エンジンオイル、シリコンオイル等を用いることが可能である。さらに、これらの鉱物油を１種類のみならず複数種類を混合することによって用いることも可能である。これらの成分を配合する潤滑剤３としては、入手のし易さからは、例えば、市販の工作機械用の摺動面油を用いることが好ましい。
【００２０】
この潤滑剤３を塗布する方法については、特に限定されないが、例えば、この潤滑剤３を滴下する滴下装置３１を用いることができる。この他にも、この潤滑剤３を噴霧させる噴霧装置を用いることも可能である。
【００２１】
本実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法について、以下、図２のフローチャートと合わせて説明する。
【００２２】
先ず、管状体として成形された銅管路材２にコア１を挿通する際に、図１（ａ）に示すように、挿通するアルミニウム線材（コア１）の表面若しくは銅管路材２の内面又はこれらの両方に潤滑剤３を塗布する（Ｓ１：塗布工程）。
【００２３】
また、上記のように、コア１の表面に対して、潤滑剤３を単に滴下させるだけでもよいが、攪拌機を使って攪拌しながら滴下することもできる。この場合には、より効率的に潤滑剤３をコア１の表面に展開され、コア１と銅管路材２の両金属間が接触し合う際に生じる摩擦力がより低減され、接触摩耗による異物や傷の発生が抑制されることによって、高品質な銅被覆アルミニウム導体を簡易に製造することができる。
【００２４】
次に、前記アルミニウム線材（コア１）を銅管路材２に挿通する（Ｓ２：挿通工程）。
【００２５】
即ち、図１（ｂ）に示すように、コア１が滴下装置３１から潤滑剤３を滴下されると共に、銅管路材２の管内に向かう方向（方向Ａ）に沿って、銅管路材２に挿通される。この挿通が完了することによって、図１（ｃ）に示すように、銅管路材２の管内に潤滑剤３と共にコア１が挿通された銅被覆アルミニウム導体が得られる。即ち、上述の原料を簡易に混合して固化することによって、直線状（直管状）の銅被覆アルミニウム導体（ＣＣＡ導体）を省スペースな装置構成で簡易に製造することができる。
【００２６】
さらに、前記アルミニウム線材（コア１）が挿通された銅管路材２から成る銅被覆アルミニウム導体における銅管路材およびアルミニウム線材の相対する表面に付着した潤滑剤３を除去する（Ｓ３：除去工程）。
【００２７】
この除去工程（Ｓ３）における潤滑剤３の除去方法としては、特に限定されないが、好ましくは、洗浄剤を使用することである。洗浄剤としては、特に限定されず、市販の各種のものを使用することができる。
【００２８】
このように、潤滑剤３はその含有成分から、洗浄に対する適合性が高いために洗浄が容易であるという性質も相俟って、洗浄剤を使うことで、洗浄剤の脱脂効果が作用し、潤滑剤３に取り込まれた（若しくは潤滑剤３周辺の）酸化膜や油分の除去が効率的に行われることとなり、不純物の少ない高品質な銅被覆アルミニウム導体を簡易に製造することができる。
【００２９】
この洗浄剤による洗浄後には、得られた銅被覆アルミニウム導体に対して、乾燥処理を行うことが好ましい。このような乾燥処理としては、特に限定されないが、例えば、真空雰囲気下にて低温乾燥（例えば１００℃）させることができる。その後は、公知の手法を用いて、得られた銅被覆アルミニウム導体を伸線することによって、所望の形状を得ることができ、各種の用途に利用することができる。そのような用途としては、例えば、携帯端末用のマグネットワイヤ、産業ロボット用ケーブル、宇宙衛星機材用ケーブル、航空機内用ケーブル等、広範囲にわたる。
【００３０】
アルミコア材（コア１）の挿通後の洗浄剤による除去工程によって、銅被覆アルミニウム導体（ＣＣＡ導体）の母材となる胴／アルミ界面の異物を完全に除去でき、さらには、コア１と銅管路材２の各金属面が清浄化されることとなり、形成された銅被覆アルミニウム導体が、伸線直前に清浄な金属接合面を確保できることによって、コア１と銅管路材２の各金属面における界面接合性が改善され、銅被覆アルミニウム導体の伸線時の無断線伸線性を格段に向上させることができる。このように、簡素な製法で銅被覆アルミニウム導体が得られることから、銅被覆アルミニウム導体の生産設備を小型化（簡素化）することで省スペースな装置構成で簡易に製造することができ、製造コストも抑制されることで生産性も高めることができる。
【００３１】
即ち、前記コア１の挿通後に、この潤滑剤３を除去する除去工程を含むことから、銅被覆アルミニウム導体の伸線直前にコア１と銅管路材２との金属接合面に潤滑剤３が効率的に除去され、清浄な金属面が露出されることにより、より不純物の混入率が抑制された高品質な銅被覆アルミニウム導体を簡易に製造することができる。なお、コア１と銅管路材２の形状は共にコイル状であっても適用可能である。
【００３２】
なお、上記の挿通工程（Ｓ２）において、前記アルミニウム線材（コア１）を銅管路材２に挿通する際には、図３に示すように、振動を発生させる振動装置４と、コア１の外周近傍に配設され、この振動装置４とコア１を接続する振動接続部４１を備える構成とすることもでき、この構成によって、コア１を振動させることができる。振動装置４の振動源は、特に限定されず、例えば、超音波振動を用いることができる。図３（ａ）に示すように、振動装置４がコア１を振動させることによって、図３（ｂ）に示すように、その振動によって、銅管路材２に挿通され易くなり、よりスムーズに銅被覆アルミニウム導体を製造することができる。また、銅管路材２に対しても振動装置４によって、振動させることもでき、この場合には、振動装置４によるコア１と銅管路材２との振動が相俟って共振が生じ、よりスムーズな挿通が促進されることとなり、より効率的に銅被覆アルミニウム導体を製造することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法について、図４に従い、以下説明する。
【００３４】
第２の実施形態に係る銅被覆複合導体の製造方法は、上記の第１の実施形態と同様に、塗布工程、挿通工程、及び除去工程を含む構成であり、さらに、銅管路材２およびアルミニウム線材（コア１）の一方若しくは両方の金属表面を削取する削取工程を含むものである。
【００３５】
第２の実施形態に係る銅被覆複合導体の製造方法では、図４に示すように、上述の除去工程（Ｓ３）の後に、銅管路材２およびアルミニウム線材（コア１）の一方若しくは両方の金属表面を削取する削取工程（Ｓ４）を含む。この削取工程における金属表面を削取する方法は、特に限定されず、例えば、各種のエッチング剤を用いることができる。この削取工程によって、コア１と銅管路材２とが相互に接触する領域が平滑化されることとなり、よりスムーズに強固な銅被覆アルミニウム導体が、上述の原料を簡易に混合して固化することによって簡易に製造することができる。
【００３６】
さらに、第２の実施形態に係る銅被覆複合導体の製造方法は、洗浄剤として、コア１及び銅管路材２を構成するアルミニウム及び銅の両金属に対してエッチング作用を有する洗浄剤を使って洗浄することが好ましく、この場合には、除去工程と削取工程を同時に行うことが可能となり、製造における効率化を図ることができる。このエッチング作用を有する洗浄剤については、特に限定されないが、洗浄効率の観点から、５０ｎｍ／秒以上のエッチング作用を有する洗浄剤を用いることが好ましい。
【００３７】
実際に、本実施形態に従って、市販のエッチング作用のあるアルカリ洗浄剤（工作機械用の摺動面油）を用いて、コア１及び銅管路材２を洗浄した（洗浄液温度５℃、洗浄時間１０分）。洗浄前外径（ｍｍ）、洗浄後外径（ｍｍ）、及びエッチング深さ（μｍ）を測定した結果を以下に示す。
【００３８】
【表１】
0006616732.tif 000002
【００３９】
得られた結果から、洗浄の前後でコア１及び銅管路材２の外形に変化は無いことが確認された。また、洗浄後の外観から、汚れ成分（異物）が確かに除去されたことも確認された。
【００４０】
即ち、このような洗浄剤を使うことによって、これらの両金属に対して、洗浄処理が為されると共に、エッチング作用も同時に引き起こされることとなり、両金属に残存する潤滑剤３を効率的に除去し、さらに清浄な金属接合面を確保することができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る銅被覆複合導体（銅被覆アルミニウム導体）の製造方法について、以下説明する。
【００４２】
第３の実施形態に係る銅被覆アルミニウム導体製造方法は、上記の第１又は第２の実施形態と同様に、塗布工程、挿通工程、除去工程、及び削取工程を含み、さらに、図５（ａ）に示すように、除去工程における洗浄剤を銅被覆アルミニウム導体に圧入する圧入部５と、この圧入部５に洗浄剤を導入する導入管路５１を備える構成である。
【００４３】
このような構成によって、圧入部５が銅被覆アルミニウム導体の管内に洗浄剤が圧入されることから、より高密度で効率的に洗浄剤が銅被覆アルミニウム導体の管内に導入されることとなり、高い洗浄度によってより管内の不純物が低減され、両金属に残存する潤滑剤３が効率的に除去されて、さらに清浄な金属接合面を確保することができる。
【００４４】
さらに、図５（ｂ）に示すように、銅被覆アルミニウム導体の末端部のうち、圧入部５に接続されていない末端部と、導入管路６１を介して、銅被覆アルミニウム導体の管内を負圧に引く（真空化する）真空化装置６を備えることもできる。
【００４５】
このような構成によって、銅被覆アルミニウム導体の管内に存する流体が圧送されて強制的に外部排出されることとなり、銅被覆アルミニウム導体の両金属に残存する潤滑剤３及び洗浄剤が効率的に除去されて、高い洗浄度によってより管内の不純物が低減され、さらに清浄な金属接合面を確保することができる。
【００４６】
さらに、図５（ｃ）に示すように、真空化装置６で負圧に引いた洗浄剤を、上述の圧入部５に接続された導入管路５１に循環させる排出管路６２を、真空化装置６に接続して備えることもできる。
【００４７】
このような構成によって、洗浄剤が循環利用されることから、銅被覆アルミニウム導体の管内を繰り返し洗浄されることとなり、銅被覆アルミニウム導体の両金属に残存する潤滑剤３が効率的に除去されて、さらに清浄な金属接合面を確保することができる。
【００４８】
（その他の実施形態）
なお、上述の除去工程又は削取工程においては、上記のような液体の洗浄剤を用いることに限定されるものではない。
【００４９】
例えば、その他の実施形態に係る銅被覆アルミニウム導体製造方法としては、上記の各実施形態と同様に、塗布工程、挿通工程、除去工程、及び削取工程を含む構成であり、さらに、前記除去工程又は削取工程の少なくとも一つの工程において乾式工程を用いる構成とすることができる。
【００５０】
この乾式工程としては、例えば、加熱処理（焼鈍処理、光輝処理）、振動処理、又は加圧処理などの少なくともいずれかの物理的手段を使用することができる。これらの処理によって、不純物の少ない高品質な銅被覆アルミニウム導体を製造することができる。
【００５１】
このように、乾式工程を用いることによって、液体の洗浄剤を用いることに伴って必要とされる銅被覆アルミニウム導体を乾燥する工程が不要となり、より簡素な製造プロセスにて銅被覆アルミニウム導体を簡易に製造することができる。以上の各実施形態で示したように、液体の洗浄剤を用いることや乾式工程を用いること等の所望とする構成によって、ニーズに応じた利便性の高い銅被覆アルミニウム導体の製造方法を実現することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  コア
２  銅管路材
３  潤滑剤
３１  滴下装置
４  振動装置
４１  振動接続部
５  圧入部
５１  導入管路
６  真空化装置
６１  導入管路
６２  排出管路
【図１】
0006616732.tif 000003
【図２】
0006616732.tif 000004
【図３】
0006616732.tif 000005
【図４】
0006616732.tif 000006
【図５】
0006616732.tif 000007