JPS6046837A - 複合金属線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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）クラッド法 芯線周上に被覆金属のテープを供給しく巻付けて）圧接
する方法。

（３）溶融めっき法 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（アルモウェルド法）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て芯線周上に被覆金属を体潤滑引抜
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）の溶融めっき法であるが、この方法ではア
ルミニウムを溶融し、めっき浴として取扱う関係上、溶
融めっ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、溶融めっ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っき法特有
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−３−− 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
属よりも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に導入し、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
ることによシ活性化させた状態で行うのが普通である。

従って、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、そそれに先立って芯線を
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。

本発明に訃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１０００人程度の均
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「テルミット反応」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シ、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。従って、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　５− ４− 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、
ＡＡ、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１０，００
０λ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　６− 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１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、温度によって淡黄色
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
ミット反応で還元され、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ッ
ト反応が起り易くなるため、高温で行うのが効果が太き
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横状の角度
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、接着被覆が良くなシ、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
っても差支えない。

しかしながら、温度が高過ぎるとＡｔ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、トランペット
型（コンベックス型）、円弧型、コンケイプ型、Ｓｉｇ
ｍｏｉｄａｌ　（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、タークスヘッ
ド、駆動される圧延ロール、スウエージャー等も用いら
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　９− 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詳細な説明する。

第１図は本発明の一態様を示す説明図であって、ｌは鋼
線等の芯線で、この実施例では直径３．８　ｍｍの鋼線
を用いた。２は粉氷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３，８朋の
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をノミ−クロロエチレンによって脱脂を行い、径
０．５韻のステンレス緊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。

　１０− 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
作用によってダイス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となってダイス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ａ、　ｓ　ｍｍであった。

第２図は本発明の他の態様を示す説明図であって、系全
体を竪型にしである。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
多くなシ、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／又はホッパー（槽
）５に振動（好ましくは超音波撮動）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
明による方法によって作った夫々直径５ｍｍ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。

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
スチック粉末を前記の方法によって被覆し、絶縁性又は
防蝕性複合線を作ることもできる。

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
易にすることがでへる。従って、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。

　１３−

【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。 　１４−

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シ粉末を加工工具入
   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。