JPH03130B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は複合金属線の製造方法、特にアルミニ
ウム被覆鋼線（AS線）の如き複合金属線を製造
する方法に関する。 一般にAS被鋼線のような複合金属線を製造す
る場合に方法としては次の如き方法が知られ、ま
たは実施されている。 (1) 共引法 芯線に被覆金属の管をかぶせるなどして複合
母材を作成し、これをダイスで引く方法。 (2) クラツド法 芯線周上に被覆金属のテープを供給し（巻付
けて）圧接する方法。 (3) 溶融めつき法 芯線を溶融アルミニウム浴中を通してその表
面にアルミニウムを被着する方法。 (4) 粉末焼結法（アルモウエルド法） 芯線の周上にアルミニウム粉末を加熱焼結
し、圧延する方法。 (5) 前方張力付加押出法 前方張力付加のもとで芯線周上に被覆金属を
ビレツト状のものから押出被覆する方法。 (6) 粉末引抜法 芯線の周りに存在する被覆金属の粉末を流体
潤滑引抜きにおける潤滑剤の場合と同様に高圧
化して芯線と共にダイスに引き込み、芯線の周
りに前記粉末を圧接する方法。（特開昭55−
82610号公報）。 これらの方法の中で、製造効率を考慮した場合
に有利な方法は(3)の溶融めつき法であるが、この
方法ではアルミニウムを溶融し、めつき浴として
取扱う関係上、溶融めつき浴の管理面及び設備面
での問題が多く、また、アルミニウム被覆鋼線を
対象とした場合には、鋼とアルミニウムとの間に
硬くて脆い金属間化合物の層を生じるなど品質面
での問題もある。 これらのことから、溶融めつき法と同等もしく
は、それに次ぐ製造効率を有し、且つ上記した溶
融めつき法特有の問題を解消することができる方
法として(4)の粉末焼結法及び(6)の粉末引抜法の検
討がなされている。 しかしながら、(4)の粉末焼結法は品質管理面か
ら高価な設備及び複雑な技術を要するという欠点
がある。また、(6)の方法は、被覆金属粉末がダイ
ス孔内に入れば高い内圧を発生して芯線との間に
接着がおこり、被覆複合化が行われるが、粉末と
芯線との相対すべりによる摩擦力だけで粉体をダ
イス入口に強く引込む作用に乏しく、また、ダイ
ス孔内に引込まれてダイス孔内で複合化されても
連続性が悪くピンホール等の欠陥を生ずると共に
接着性が不十分になる欠点を有する。 本発明の目的は前記した従来技術の欠点を解消
し、芯線に対して金属粉末を連続的に無欠陥で接
着被覆させるための複合金属線の製造方法を提供
することにある。 本発明は、表面を清浄処理された芯線を酸化雰
囲気中で加熱し、その表面に酸化膜を形成する工
程、該芯線の金属より酸化し易い被覆用金属の粉
末中に前記加熱芯線をそのまま、または更に加熱
した後導入し、必要ならば加熱し、芯線表面の酸
化物を被覆金属粉末で還元する反応を生じさせ
て、芯線表面に該粉末を接着し易くする工程、及
び芯線と粉末との摩擦粘着力により粉末を加工工
具入口に引込むと同時に芯線表面に粉末を被覆複
合化するための冷間または加熱状態での加工を施
こす工程からなることを特徴とする複合金属線の
製造方法である。 一般に、金属同志の接着は接着すべき表面を清
浄処理することにより活性化させた状態で行うの
が普通である。従つて、従来の粉末焼結法及び粉
末引抜法においても、被覆金属との接着に際して
は、それぞれに先立つて芯線を清浄処理し、更
に、必要ならば、芯線を不活性雰囲気中で加熱し
て、その表面に酸化膜が形成するのを防ぎながら
接着性の向上をはかつている。 本発明においても勿論芯線表面の清浄処理を行
うが、これらの従来の接着とは全く異なり、むし
ろ芯線を積極的に酸化して、その表面に数10〜数
1000Å程度の均一酸化膜を形成し、この芯線表面
の酸化物を、それより酸化し易い（酸化物生成エ
ネルギーの低い）被覆金属の粉末で還元させる化
学反応（鉄とアルミニウムの場合には「テルミツ
ト反応」と呼ばれている反応）を利用して化学的
に従来以上に接着し易くし、同時に引抜き、圧
延、スウエージング等により（必要ない加熱状態
で）圧接接合する方法である。従つて、本発明の
方法によれば芯線と被覆金属との接着が容易且つ
確実になる。芯線表面に形成される酸化膜につい
ては、接着状態の均一化、ひいては製品における
品質の均一化の面から出来るだけ均一な厚さ及び
質にすることが望ましい。このためには、芯線を
単に酸化雰囲気中で加熱処理するだけでなく、そ
の前に清浄処理することが非常に効果的である。 本発明の方法においては、芯線としては例えば
鉄系金属及び銅系金属の線が用いられる。また、
これらの金属が表面を形成している複合線を芯線
として用いることもできる。 本発明に用いられる還元性被覆金属としては、
例えば、Al、Mg、Zn、Sn、Ti、Zr、Be等の粉
末が用いられる。 酸化処理は、湿式の陽極酸化処理、化学薬品に
よる化学的酸化処理でもよいが、形成される酸化
膜は10000Å未満であることが望ましい。酸化処
理としては、鋼線の場合には、空気中で150〜500
℃保度で加熱することが好ましく、銅線の場合に
は、空気中で150〜350℃程度が好ましい。 酸化された芯線を被覆金属粉末中に導入・走行
させる場合には、芯線と粉末との摩擦粘着力で一
般に粉末は芯線と共に移動し、次に配置されてい
る加工工具の方に引込まれるが、その引込み量、
連続性は必ずしも満足ではない。この際に、芯線
が加熱酸化されていると引込み効果が良いことを
種々の実験の結果見出した。加熱温度は300〜400
℃が最適、200〜500℃でも良好な結果が得られ、
150℃以上であれば効果が得られる。 鋼線をこれらの温度に加熱すると、温度によつ
て淡黄色から黄褐色、紫青色、紫紺色と酸化され
る。この状態で鋼線をアルミニウム粉末中を通過
させると鋼線上へアルミニウム粉末が薄く全面に
接着被覆されて、ダイス等の工具の入口に充分な
量のアルミニウムを引込む。 この接着は鋼線上の酸化皮膜がアルミニウム粉
末にテルミツト反応で還元され、その化学反応で
仮接着し、表面がアルミニウム粉末で粗面となる
ので他のアルミニウム粉末との摩擦力を増加する
ためと考えられる。 この際、鋼線とアルミニウムの温度が高ければ
テルミツト反応が起り易くなるため、高温で行う
のが効果が大きい。 この温度は酸化処理時の鋼線の温度を利用する
と操作が簡単になり、経済的かつ十分な効果が得
られる。 また、鋼線の方だけを加熱してあれば十分な効
果が得られる。アルミニウム粉末のみを加熱して
も勿論よいが、鋼線だけ加熱する方が効果的かつ
経済的である。 アルミニウム粉末が付着した鋼線がダイス等の
加工工具に引込まれると、工具の入口角と鋼線の
なす楔状の角度で流体力学的楔効果が発生して強
く引込まれると共に、工具内圧力でアルミニウム
粉末が変形、接着被覆する結果となる。 この場合にも150℃以上の高温になるとアルミ
ニウム粉末の変形抵抗が減少し、界面の反応も促
進されるために、接着被覆が良くなり、表面状況
も良好になる。加熱温度は200〜500℃が最適であ
るが、それ以上であつても差支えない。しかしな
がら、温度が高過ぎるとAlとFeの金属間化合物
が生ずるために550℃位迄とするのが望ましい。 本発明で加工工具として用いられるダイスとし
ては一般に伸線、伸管の製造に用いられる円錐
型、トランペツト型（コンベツクス型）、円弧型、
コンケイブ型、Sigmoidal（シクモイダル）型等
のダイスが用いられる。さらに、流体潤滑伸線用
ダイスも用いることができる。 また、加工工具としては、ローラダイス、ター
クスヘツド、駆動される圧延ロール、スウエージ
ヤー等も用いられる。 この工程の熱源としては、加熱酸化時の温度を
アルミニウム粉末と芯線との仮接着工程と共に利
用することができる。 アルミニウム粉末と鋼線を接触付着とダイス中
への引込みを同時に行うことができ、このように
行うことが好ましい。 加熱源は、直接通電、高周波又は低周波の誘導
加熱、電気炉加熱、ガス燃焼炉による加熱等を用
いることができる。 酸化加熱は、酸素、酸素と中性ガスとの混合ガ
ス、酸素と燃焼ガスの混合ガス、空気等の酸化性
雰囲気中で行う。 次に、添付図面を参照しつつ本発明の実施例を
説明する。 第１図は本発明の一態様を示す説明図であつ
て、１は鋼線等の芯線で、この実施例では直径
3.8mmの鋼線を用いた。２は粉末材料でアルミニ
ウム粉末を用いた。３はアプローチ全角16゜、ベ
アリング内径3.8mmの極く一般に用いられている
普通のダイスである。４は加熱炉である。 鋼線１をパークロロエチレンによつて脱脂を行
い、径0.5mmのステンレス素線からなるワイヤホ
イルで研磨した後、加熱炉４中で酸化雰囲気中に
て400℃に加熱する。次いで、鋼線１をアルミニ
ウム粉末槽５内に導入し、この槽内で、アルミニ
ウム粉末２が鋼線１の表面の酸化鉄を還元し、鋼
線表面を化学的に反応し、アルミニウム粉末が鋼
線表面に弱く接着する。 鋼線進向方向の粉末槽５の他端にダイス３が設
けられており、アルミニウム粉末２は鋼線１との
摩擦粘着力と、上記酸化物還元反応による接着作
用及び流体力学的流動作用によつてダイス３のベ
アリング内に引き込まれ、ここで鋼線周上にアル
ミニウム粉末が圧接被覆され、アルミニウム被覆
鋼線６となつてダイス３から出てくる。 この作業中断線は無く、製造されたアルミニウ
ム被覆鋼線の外径は3.8mmであつた。 第２図は本発明の他の態様を示す説明図であつ
て、系全体を竪型にしてある。なお、記号は第１
図と同様である。この例の場合は、アルミニウム
粉末２が重力作用と鋼線１による引込み作用のた
めダイス３内への引込み量が多くなり、被覆が完
全になると共に厚くなるという効果がある。 この場合、アルミニウム粉末２及び／又はホツ
パー（槽）５に振動（好ましくは超音波振動）を
加えるとさらに好ましい効果を得ることができ
る。 次に、従来法である前方張力押出法と第１図に
示す本発明による方法によつて作つた夫々直径５
mmのアルミニウム被覆鋼線へのアルミニウムの接
着性を評価するために圧潰試験を行い、鋼線から
アルミニウムを剥離する荷重を比較し、次表に示
した。

【表】 この結果から明らかなように、本発明方法で製
造したアルミニウム被鋼線は、従来の前方張力付
加押出法で製造したものと同等又は以上の鋼線と
アルミニウムとの接着性を有している。 以上、本発明方法を芯線に適用する場合につい
て説明したが、本発明は、その他、パイプ、棒等
にも適用することができる。 更にまた、前記方法で得た複合線の上に、表面
酸化処理を除く、それ以後の方法を二回以上繰返
して行い、欠陥が少なく、被覆厚の厚い複合線を
得ることもできる。この場合、二回目には異種金
属粉末を用い、多層複合線を得ることもできる。
また、最外層の被覆層としてはポリ塩化ビニル等
のプラスチツク粉末を前記の方法によつて被覆
し、絶縁性又は防蝕性複合線を得ることもでき
る。 以上のように本発明によるときは従来方法の欠
点を解消し、連続的に無欠陥で接着性の良い被覆
層を有する複合金属線を製造することができると
共に、以下の効果も有するものである。 (1) 本発明によるときは、芯線表面を酸化還元反
応により被覆金属粉末が鋼線と軽く接着し、被
覆金属粉末のダイス中への引込み量を多くする
（被覆厚を大にする）と共に、ダイス、ロール
等の加圧力による接着被覆を容易にすることが
できる。従つて、あえて流体潤滑ダイス方式に
よる引抜きを用いなくても普通のダイスを使用
して複合線を得ることができる。 (2) 普通ダイスを用いる場合には引抜き力が小さ
くてすむので、軟質鋼線へのアルミニウム被覆
が可能となり、製造範囲を広くすることができ
る。 (3) 装置の構成を簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一態様を示す説明図、第２図
は他の態様を示す説明図である。 １……芯線、２……アルミニウム粉末、３……
ダイス、４……加熱炉、５……アルミニウム粉末
槽、６……アルミニウム被鋼線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面を清浄処理した芯線を酸化雰囲気中で加
   熱してその表面に均一な酸化膜を形成する工程、
   前記芯線を芯線金属よりも酸化し易い被覆用金属
   の粉末中に導入し芯線表面の酸化物を被覆金属粉
   末で還元する反応を起こさせ、芯線表面に粉末を
   接着し易くする工程、及び芯線と被覆金属粉末と
   の摩擦接着力により粉末を加工工具入口に引込む
   と同時に芯線表面に粉末を被覆複合化するための
   冷間または加熱状態で加工する工程からなること
   を特徴とする複合金属線の製造方法。