(57)【要約】 【課題】表面の銅の厚さを任意の厚さに調整でき、さらには、銅面積率１０％未満の銅被覆アルミニウム線を安価に製造できる銅被覆アルミニウム線の製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム線１に銅を被覆して銅被覆アルミニウム線の複合線３を製造する銅被覆工程と、銅被覆アルミニウム線の複合線を所定の径まで細径化する伸線工程とを有する銅被覆アルミニウム線の製造工程において、銅層２の厚さを減少させ、所定の厚さに調整する銅層研磨工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム線に銅を被覆して銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する銅被覆工程と、前記銅被覆アルミニウム線の複合線を所定の径まで細径化する伸線工程とを有する銅被覆アルミニウム線の製造工程において、
前記銅の厚さを減少させ、所定の厚さに調整する銅層研磨工程を有する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】
前記銅の厚さ調整は、化学研磨、物理研磨、電解研磨のうち少なくとも１つの方法、または任意の２つ以上の方法の組み合わせにより行われることを特徴とする請求項１に記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２の何れかに記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法により製造したことを特徴とする銅面積率１０％未満の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、銅被覆アルミニウム線の製造方法に関し、特に、表面の銅の厚さを任意に調整できる銅被覆アルミニウム線の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、銅線よりも軽量で、且つ、高い導電性が要求されるハードディスク用ピックアップコイルや、ＣＡＴＶ用同軸ケーブルの中心導体や、ヘッドホン用巻線等にアルミニウム線に銅を被覆した銅被覆アルミニウム線が使用されている。
【０００３】
この銅被覆アルミニウム線は、表１に示すように、主として軽量化と導電率の兼ね合いから、横断面における銅の面積率が１０％、１５％、２０％となるように銅とアルミニウム線とが複合されている。
【０００４】
【表１】
2008229703.tif 000003
【０００５】
この銅被覆アルミニウム線は、通常以下の工程を経て製造される。
最初の工程は、被覆材である銅と心材であるアルミニウム線を複合化し、銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する工程であり、造管方式またはパイプクラッド方式により行われている。
【０００６】
造管方式では、銅テープにアルミニウム線を縦添えし、このアルミニウム線を覆うように銅テープをロールフォーミングにより連続的に管状に形成し、銅テープの突き合わせ部を連続的に溶接する。管状に形成された銅テープを更にロールにより縮径することにより、銅テープが内側のアルミニウム線に密着して銅被覆アルミニウム線の複合線が製造される。
【０００７】
また、パイプクラッド方式では、所定厚さの銅パイプにその内径よりも若干細いアルミニウム線を挿入し、銅パイプとアルミニウム線を一体としてダイスにより伸線加工（線引き加工）することにより、両者が密着して銅被覆アルミニウム線の複合線が製造される。
【０００８】
次の工程では、得られた銅被覆アルミニウム線の複合線を伸線加工して所定の径に縮径化する。尚、伸線機は通常の銅線用と同じものが使用され、途中で加工歪みを除去するための熱処理が行われることもある。また、最終線径まで伸線加工を行ったものでは、用途に応じ、銅層やアルミニウム線を柔らかくするために熱処理を行う場合もある。
【０００９】
このような銅線被覆工程と伸線工程による銅被覆アルミニウム線の製造方法として、例えば、特許文献１が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−５７８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来、表１に示す銅被覆アルミニウム線の内、銅面積率１５％のものが最も多く製造されており、軽量化や製造の困難さの面より、銅面積率１０％、２０％の銅被覆アルミニウム線については、生産量は極めて少なかった。
【００１１】
ところが、近年の更なる軽量化のため、銅面積率１０％以下の銅被覆アルミニウム線のニーズが高まっている。また、用途の多様化から、例えば、銅面積率１２％といった従来品の中間的な銅面積率を有する銅被覆アルミニウム線のニーズも高まってきている。
【００１２】
ところが、従来の製造方法では、伸線工程や熱処理工程において銅層の面積率を増減（調整）することは困難であり、よって、このようなニーズに対しては、銅線被覆工程において、要求される銅面積率に合わせた銅テープや銅パイプの厚さ、或いはアルミニウム線の径等をその都度選定することが行われていた。
このため、多様な銅面積率を有する銅被覆アルミニウム線の製造に際しては、それぞれの銅面積率に応じた銅テープや銅パイプやアルミニウム線が必要となるため、これら材料の保管や管理が煩雑となると共に、少量多種により材料費が高くなる等の問題があった。
【００１３】
また、特に、銅面積率１０％以下の銅被覆アルミニウム線の製造においては、銅層の厚さが極めて薄いため、従来の方法では製造が困難であった。
【００１４】
例えば、造管方式により複合線を製造する場合は、極めて薄い銅テープをロールフォーミングにより連続的に成形しながら突き合わせ部を溶接するため、その成形条件や溶接条件は、銅面積率が１０％を越える標準品に比べて極めて狭い範囲に限定されており、溶接欠陥が多いことから歩留まりも悪かった。
また、パイプクラッド方式の場合でも、薄肉の銅パイプとアルミニウム線の複合化は極めて難しく、銅パイプに曲がりや外傷が生じると、アルミニウム線の挿入時に銅パイプが簡単に裂けてしまうため、歩留まりは悪かった。
【００１５】
さらに、銅面積率１０％以下の銅被覆アルミニウム線では、伸線工程における伸線条件も非常に厳密な管理が要求される。銅被覆アルミニウム線の伸線加工では、伸線加工度７０％以下の初期段階では表面の銅層とアルミニウム線との密着性（接合性）が極めて悪く、また場所によってバラツキが大きいため、伸線加工中にアルミニウム線から銅層が剥離し、アルミニウム線が露出して断線することも多かった。
【００１６】
このような銅層の剥離やアルミニウム線の断線は、銅面積率が低く、また、銅層が薄いほど発生し易く、よって、銅面積率１０％以下の銅被覆アルミニウム線の製造では、歩留まりの極端な低下やコストアップは避けられないのが実情であった。
【００１７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、表面の銅層の厚さを任意の厚さに調整でき、さらには、銅面積率１０％未満の銅被覆アルミニウム線を安価に製造できる銅被覆アルミニウム線の製造方法、およびこの銅被覆アルミニウム線の製造方法により製造された銅被覆アルミニウム線を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
すなわち、請求項１に記載の発明は、アルミニウム線に銅を被覆して銅被覆アルミニウム線の複合線を製造する銅被覆工程と、前記銅被覆アルミニウム線の複合線を所定の径まで細径化する伸線工程とを有する銅被覆アルミニウム線の製造工程において、前記銅の厚さを減少させ、所定の厚さに調整する銅層研磨工程を有することを特徴としている。
【００１９】
この銅の厚さを調整する銅層研磨工程は、銅被覆アルミニウム線の複合線を最終線径まで伸線加工する工程中に設けても良いし、または最終線径まで伸線加工した後に設けても良い。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法において、前記銅の厚さ調整は、化学研磨、物理研磨、電解研磨のうち少なくとも１つの方法、または任意の２つ以上の方法の組み合わせにより行われることを特徴としている。
【００２１】
ここで化学研磨とは、化学研磨液を用いて化学的に銅層を薄くする方法であり、化学研磨液としては、例えば、硫酸／過酸化水素系、硫酸／水系、硫酸／重クロム酸ナトリウム系、過硫酸アンモニウム／水系、硫酸／硝酸系、硫酸／塩酸／硝酸系、シアン化ナトリウム／過酸化水素系、硫酸／塩酸系、塩化第二鉄／塩酸系、塩化第二鉄／水系、過酸化水素水／水系等の酸処理液が使用される。
物理研磨とは、例えば、砥石、または砥粒を介在する研磨布等の研磨材を銅被覆アルミニウム線に接触させながら相対移動させて物理的に薄くする方法であり、この他、サンドブラスト等の砥粒の運動エネルギーを利用するものでも良い。
電解研磨とは、例えば、ＮａＣｌ、ＮａＣｌＯ3、ＮａＮＯ3等の電解液中で電気化学的に研磨する方法であり、電気メッキと逆の原理で銅を溶出させて薄くする方法である。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２の何れかに記載の銅被覆アルミニウム線の製造方法により製造したことを特徴とする銅面積率１０％未満の銅被覆アルミニウム線である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、表面の銅の厚さを任意に調整する銅層研磨工程を設けたので、初工程では生産性の良い銅面積率の大きな銅被覆アルミニウム線を製造すると共に、伸線加工の途中、または最終線径まで伸線加工した後に、上記銅層研磨工程において銅の厚さを減少させることにより、銅面積率の小さい銅被覆アルミニウム線を製造することが可能となる。
【００２４】
この結果、銅面積率１５％、２０％といった従来の標準的な銅被覆アルミニウム線を元材料として、これらの中間的な任意の銅面積率（例えば、銅面積率１２％）の銅被覆アルミニウム線は元より、銅面積率１０％未満の銅被覆アルミニウム線を、安価に、且つ高い歩留まりで製造することができる。これにより、多様化する銅被覆アルミニウム線の各用途に十分対処できると共に、銅被覆アルミニウム線の更なる軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明による銅被覆アルミニウム線の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本実施形態による銅被覆アルミニウム線の製造工程を示している。
図１に示すように、初工程の銅被覆工程では、公知の造管方式やパイプクラッド方式により、芯材であるアルミニウム線１に銅層２が形成されることにより銅被覆アルミニウム線の複合線３が製造され、次に、この銅被覆アルミニウム線の複合線３を伸線工程において所定の径まで細径化して、原線４が製造される。
【００２７】
上記銅被覆工程と伸線工程は、従来方法と同様であるが、本実施形態では、伸線工程の最後、或いは伸線工程の途中に新たに銅層研磨工程を設けて原線４の銅層２を研磨することにより、銅面積率が所定の値に調整された製品線５を製造するようにしている。
【００２８】
以下、図２〜図４に基づいて銅層研磨工程における原線４の銅層２の厚さ調整方法を説明する。
【００２９】
図２は、化学研磨による銅層２の厚さ調整の一例を示している。
図２に示すように、原線リール６から繰り出された原線４は、脱脂、水洗、酸洗い、水洗の各工程を経た後、化学研磨工程において表面の銅層２が化学研磨液によって溶解され、銅層２の厚さが調整される。銅層２の厚さ調整後、原線４は水洗、中和、防錆の各工程を経て製品線５として製品巻取リール７に巻き取られる。
【００３０】
化学研磨液としては、例えば、硫酸／過酸化水素系、硫酸／水系、硫酸／重クロム酸ナトリウム系、過硫酸アンモニウム／水系、硫酸／硝酸系、硫酸／塩酸／硝酸系、シアン化ナトリウム／過酸化水素系、硫酸／塩酸系、塩化第二鉄／塩酸系、塩化第二鉄／水系、過酸化水素水／水系等の酸処理液が使用される。
【００３１】
次に  図３は、物理研磨による銅層２の厚さ調整の一例を示している。
図３に示すように、原線リール６から繰り出された原線４は、物理研磨工程において表面の銅層２が削り取られることにより、銅層２の厚さ調整が行われる。銅層２の厚さ調整後、原線４は水洗、中和、水洗、防錆の各工程を経て製品線５として製品巻取リール７に巻き取とられる。
【００３２】
物理研磨工程では、例えば、砥石、または砥粒を介在する研磨布等による研磨や、サンドブラストの吹き付け等による研磨が行われる。研磨の際、原線４の表面に傷を付けないよう、砥石、砥粒等の研磨材はきめ細かいものが用いられている。
【００３３】
次に、図４は、電解研磨による銅層２の厚さ調整の一例を示している。
図３に示すように、原線リール６から繰り出された原線４は、脱脂、水洗、酸洗い、水洗の各工程を経た後、電解研磨工程において、表面の銅層２を電解液で溶出させることにより、銅層２の厚さが調整される。銅層２の厚さ調整後、原線４は水洗、中和、水洗、防錆の各工程を経て製品線５として製品巻取リール７に巻き取られる。
【００３４】
電解研磨工程では、電解液として、例えば、ＮａＣｌ、ＮａＣｌＯ3、ＮａＮＯ3等が用いられ、電気メッキと逆の原理で銅を溶出させる。
【００３５】
以上、本実施形態の銅被覆アルミニウム線の製造方法における銅層研磨工程では、上述した化学研磨と物理研磨と電解研磨の内の任意２つ以上を組み合わせるようにしても良い。
例えば、先ず、物理研磨により銅層２の厚さを大まかに減少させておいて、その後、化学研磨または電解研磨にて銅層２の厚さを微調整するようにしても良く、或いは、その逆の手順で銅層２の厚さを調整しても良い。
【００３６】
具体的な例として、銅被覆アルミニウム線をハードディスク用ピックアップコイルやヘッドホン用巻線等に用いる場合は、コイルの外径はおよそ０．２ｍｍ以下であるから、減少させる銅層２の厚みは数μｍのレベルとなる。従って、この場合は、先ず、化学研磨により銅層２を数μｍ単位で薄くし、更に次工程の電解研磨により銅層表面にエナメル等の被覆を行うための平滑化を図るようにする。
また、別の具体例として、銅被覆アルミニウム線をＣＡＴＶ用同軸ケーブルの中心導体等に用いる場合は、その外径はおよそ１．０ｍｍ以上であるから、減少させる銅層の厚みは数十μｍのレベルとなる。従って、この場合は、先ず物理研磨により銅層２を大きく削って厚さを減少させ、次いで化学研磨または電解研磨により銅層２の厚さを微調整しながら表面の平滑化を図るようにする。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、銅被覆アルミニウム線の製造工程において、表面の銅層２の厚さを任意に調整する銅層研磨工程を設けたので、初工程の銅被覆工程では生産性の良い銅面積率の大きな銅被覆アルミニウム線の複合線３を製造すると共に、伸線加工の途中、または最終線径まで伸線加工した後に、上記銅層研磨工程において銅層２の厚さを減少させることにより、銅面積率の小さい銅被覆アルミニウム線（すなわち、製品線５）を製造することが可能となる。
【００３８】
この結果、銅面積率１５％、２０％といった従来の標準的な銅被覆アルミニウム線を元材料として、これらの中間的な任意の銅面積率（例えば、銅面積率１２％）の銅被覆アルミニウム線は元より、銅面積率１０％未満の銅被覆アルミニウム線を安価に且つ、高い歩留まりで製造することができる。これにより、多様化する銅被覆アルミニウム線の各用途に十分対処できると共に、銅被覆アルミニウム線の更なる軽量化を図ることができる。
尚、銅被覆アルミニウム線の表面性としては、その後のエナメル等の絶縁層被覆作業や取り扱い時の破壊の起点を減らす理由などから、より平滑である方が好ましく、このためには化学研磨または電解研磨を用いるのが好ましい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明による銅被覆アルミニウム線の製造方法の実施例を説明する。尚、本発明は、これらの実施例に限定されるものではないことは勿論である。
（実施例１）
【００４０】
銅被覆アルミニウム線の化学研磨として、Ｈ2ＳＯ4／Ｈ2Ｏ2系（硫酸／過酸化水素系）の化学研磨液を用い、外径φ０．１１４ｍｍ、銅面積率５％の銅被覆アルミニウム線を製造した。その製造工程を表２に示す。
【００４１】
表２に示すように、初工程の銅被覆工程では、造管方式により外径φ９．５ｍｍのアルミニウム線に厚さ０．４ｍｍの銅テープを被覆し、溶接して、外径φ１０ｍｍ、銅面積率１５％の銅被覆アルミニウム線の複合線を製造した。
次に、伸線工程において、この銅被覆アルミニウム線の複合線を外径φ０．１２ｍｍまで伸線加工し、これを原線とした。
次に、銅層研磨工程（化学研磨工程）では、組成５〜７％Ｈ2ＳＯ4／１０〜１２％Ｈ2Ｏ2、温度４０〜５０℃の研磨液を用い、図２の工程に準じて上記原線の化学研磨を行った。この化学研磨工程では、外径φ０．１２ｍｍの原線が最終製品線でφ０．１１４ｍｍとなるように研磨処理時間を微調整した。
【００４２】
上記工程を経て製造された製品線について、横断面から銅層の平均厚さを測定し、全断面積から銅の面積比率を計算した。計算の結果、銅面積率は５．１％となり、導電率の測定結果とも一致し、目標を満足するものが得られた。
（実施例２）
【００４３】
【表２】
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【００４４】
物理研磨の研磨材として、ＧＣ＃１０００とＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を分散混合して固めたＰＶＡ弾性砥石（日本特殊研砥社製）を用い、また、電解研磨の電解液としてＮａＣｌ系を用い、外径φ０．２０５ｍｍ、銅面積率５％の銅被覆アルミニウム線を製造した。その製造工程を表３に示す。
【００４５】
表３に示すように、初工程の銅被覆工程では、実施例１と同様、造管方式により外径φ９．５ｍｍのアルミニウム線に厚さ０．４ｍｍの銅テープを被覆し溶接して、外径φ１０ｍｍ、銅面積率１５％の銅被覆アルミニウム線の複合線を製造した。
次に、伸線工程において、この銅被覆アルミニウム線の複合線を外径φ０．２１７ｍｍまで伸線加工し、これを原線とした。
次に、銅層研磨工程では、先ず上記原線に対して物理研磨を行い、原線を外径φ０．２０７ｍｍ、銅面積率６〜７％に加工した。物理研磨の条件としては、線速２００ｍ／ｍｉｎ、張力２．０ｋｇｆにて原線を走行させると共に、上記ＰＶＡ弾性砥石を原線に押圧させ、図３の工程に準じて物理研磨を行った。
【００４６】
物理研磨を行った原線について、横断面から銅層の平均厚さを測定し、全断面積から銅の面積比率を計算した。計算の結果、銅面積率は６．５％となり、導電率の測定計結果とも一致した。
次に、物理研磨を終えた原線に対し、図４の工程に準じて電解研磨を行い、外径φ０．２０５ｍｍ、銅面積率５％の製品線を製造した。
電解研磨の条件として、７０℃に加熱したＮａＣｌ電解液に原線を走行させ、電流密度２〜５Ａ／ｄｍ2となるように電解時間を調整した。
【００４７】
上記工程を経て製造された製品線について、横断面から銅層の平均厚さを測定し、全断面積から銅の面積比率を計算した。計算の結果、銅面積率は５．２％となり、導電率の測定結果とも一致し、目標を満足するものが得られた。
【００４８】
【表３】
2008229703.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の製造方法により得られる銅被覆アルミニウム線は、軽量で、且つ高い導電性を有するため、ハードディスク用ピックアップコイル、ＣＡＴＶ用同軸ケーブル中心導体、ヘッドホン用巻線等に広く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による銅被覆アルミニウム線の製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明による銅被覆アルミニウム線の製造方法における化学研磨工程を示す図である。
【図３】本発明による銅被覆アルミニウム線の製造方法における物理研磨工程を示す図である。
【図４】本発明による銅被覆アルミニウム線の製造方法における電解研磨工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  アルミニウム線
２  銅（銅層）
３  銅被覆アルミニウム線の複合線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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