JPS6132110B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属線材の連続鋳造製造法の１種で
あるデイツプフオーミング法に関するものであ
る。

近年、銅荒引線の製造についてはデイツプフオ
ーミング法が実用化されるようになつた。この銅
荒引線のデイツプフオーミング製造法について第
１図を参照して説明すると、底部に種線挿入口１
が形成された黒鉛等の耐火物からなるクルーシブ
ル（るつぼ）２内に、溶解炉３から溶銅供給口４
を経て純銅からなる溶銅５を供給し、一方同じく
純銅からなる所定径の種線６をクルーシブル２の
下方からそのクルーシブル２内に種線挿入口１を
経て連続的に挿入して溶銅５中に浸漬し、さらに
その種線６をクルーシブル２内の溶銅５中から垂
直上方へ連続的に引上げて冷却塔７内において水
冷等により冷却し、これによつて種線６の周囲に
溶銅が附着凝固されて種線６の径よりも大径とな
つた鋳造線を連続的に得、さらにその鋳造線を熱
間圧延により所望の径の銅荒引線に加工して図示
しない巻取装置に巻取るものである。この方法
は、種線６を連続的に供給することによつて鋳造
（種線６に対する溶銅５の附着凝固）から所望の
径の銅荒引線を得るまでの工程を完全に連続的に
行なうことができ、しかも品質も良好となる等の
各種の利点がある。

ところで一般に電線・ケーブルに使用される導
電用線材としては銅荒引線を伸線加工した純銅線
が広く使用されているが、用途によつては純銅線
では耐摩耗性や耐熱性、強度等が不充分となるこ
ともあり、そのため一部では銀，クロム，カドミ
ウム，錫等の合金元素を小量添加した銅合金線が
使用されている。例えばトロリー線などの如く、
頻繁に摺擦される導体としては、硬度を高めて耐
摩耗性を向上させるため、銀を添加した銀入り銅
が使用されている。しかしながら銅に銀等の合金
元素を加えた場合導電率が低下する問題があり、
例えば銀入り銅の場合、銀が１％添加されれば硬
度がビツカース硬さで45から50程度に上昇する反
面、導電率は純銅の100〜101％（IACS％、以下
同じ）から97％程度に低下し、銀を２％添加すれ
ば硬さは70程度まで上昇するが導電率は93％程度
まで低下してしまう。したがつて高い耐摩耗性を
得るためには導電率を犠性にせざるを得ず、逆に
ある程度導電率を確保しようとすれば耐摩耗性の
向上に限界が生じるのが実情である。そこでこの
発明の発明者等が上述の相反する問題を解決する
べく鋭意検討を重ねたところ、前述のように銅荒
引線の製造に適用されているデイツプフオーミン
グ法を応用することによつて上述の問題を解決し
た銅合金線を製造し得ることを見出し、この発明
をなすに至つたのである。

すなわち、従来一般に前述のような銅合金線を
製造する方法としては、溶解炉において銅を溶融
させると共に銀等の合金元素を含む母合金もしく
は合金元素塊自体を溶銅に添加溶触させ、得られ
た合金溶湯をインゴツトに鋳造し、そのインゴツ
トを熱間圧延および伸線加工する方法が一般的で
あり、この方法で得られた銅合金線材は銀等の合
金元素が線材断面の全面にほぼ均一に分布し、そ
の結果硬度等の機械的特性や導電率は線材の断面
においてほぼ一様となつている。ところがトロリ
ー線などの如く耐摩耗性が要求される線材の場
合、断面の中心部における硬度が低くても表面層
の硬度さえ高くなつていれば実用上は充分な耐摩
耗特性が得られるものであり、そのことから、銀
等の合金元素を表面層のみに分布させた銅合金線
を実際的に製造することができれば前述の問題を
解決し得るとの着想を得、さらに検討を進めた結
果デイツプフオーミング法を応用することによつ
て実際的かつ容易に上述のような銅合金線を製造
し得ることを見出し、この発明をなしたのであ
る。

したがつてこの発明のデイツプフオーミング法
は、予め溶解させた純銅からなる溶銅をクルーシ
ブル（るつぼ）内に供給するとともにクルーシブ
ル内の溶銅に銀やその母合金等の合金元素添加材
料を添加して銀入り銅等の銅合金溶湯を生成さ
せ、そのクルーシブル内の銅合金溶湯に純銅から
なる種線を連続して浸漬・引上げることにより純
銅種線の周囲に銅合金を附着凝固させ、これによ
り中心部が純銅で表面層が銅合金層となつている
複合導電線材を得ることを特徴とするものであ
る。

以下この発明のデイツプフオーミング法につき
第２図以降を参照して詳細に説明すると、第２図
はこの発明のデイツプフオーミング法を原理的に
示す工程図であり、電気銅等の純銅原材料１０は
溶解工程１１を経て溶銅となり、その溶銅はクル
ーシブル（るつぼ）内における浸漬鋳造工程１２
へ供給される。この浸漬鋳造工程１２において
は、銀等の合金元素を含む母合金もしくはその合
金元素単独の線材もしくは細粒等からなる合金元
素添加材料１３が合金元素供給工程１４を経て前
記クルーシブル内の溶銅に添加されて銅合金溶湯
が得られるとともに、純銅からなる所定径の種線
１５が種線供給工程１６を経て連続的に供給さ
れ、その種線１５が銅合金溶湯に浸漬された後そ
の溶湯から引上げられて種線１５の周囲に銅合金
溶湯が附着され、続いて冷却工程１７において種
線１５の周囲の合金溶湯が凝固される。このよう
にして得られた鋳造線材１５′の断面構造を第３
図Ａに示す。第３図Ａにおいて１８は前記種線か
らなる純銅部分を示し、１９は純銅の周囲に形成
された銅合金層を示す。さらに前記冷却工程１７
から引出された鋳造線材１５′は熱間圧延工程２
０により所望の線径に縮径されて複合荒引線材１
５″、すなわちこの発明で目的とする複合導電線
材となり、巻取工程２１において巻取ボビン等に
巻取られる。このようにして得られた複合導電線
材１５″の断面構造を第３図Ｂに示す。この複合
導電線材１５″は、中央部の純銅部分１８および
周囲の銅合金層１９とがほぼ完全に一体化された
状態となつている。なおこの複合導電線材１５″
を実際にトロリー線等に使用する際には更に伸線
加工等を行なうのが通常である。

上述のような複合導電線材１５″、換言すれば
純銅１８の周囲に銅合金層１９が形成されている
線材は、例えばその銅合金層１９が銀入り銅であ
る場合、表面硬度が高いため耐摩耗性が良好であ
り、一方内部が純銅であるため全体としての導電
率は相当程度に高い。したがつて表面の銅合金属
１９の合金濃度およびその厚みを適宜制御するこ
とによつて耐摩耗性と導電率特性との両者を満足
する線材を得ることができる。またもちろん表面
の銅合金層１９に添加される合金元素、すなわち
種線１５の周囲に附着凝固される銅合金溶湯の合
金元素としては銀のほか、カドミウム，錫，クロ
ム，ベリリウム等の適宜のものあるいはそれらの
２種以上のものを線材の使用目的等に応じて適宜
選択することができる。

第４図は前述の浸漬鋳造工程１２附近において
使用される装置の具体例を示すものであつて、黒
鉛等の耐火物からなるクルーシブル２の底部には
種線１５を挿入するための種線挿入口１が形成さ
れ、またその側壁には溶銅を供給するための溶銅
供給口４が形成され、さらにクルーシブル２の上
方に連設された熱遮蔽用耐火物の壁部２２には、
添加合金元素線材例えば銀線２３を挿入するため
の小孔２４が形成されている。この小孔２４には
ボビン２５等から銀線２３がピンチロール２５を
経て連続的に挿入されて、その銀線２３がクルー
シブル２内の溶銅中に連続的に溶融され、これに
よつて一定濃度の銀―銅合金溶湯２６が得られ
る。ここで、銀線２４の供給速度を調整すること
によつて合金溶湯２６の合金濃度を適宜調整する
ことができる。もちろん場合によつて粒状の添加
合金元素を連続的に供給しても良く、また場合に
よつて母合金線材もしくは母合金粒を添加しても
良いことは勿論である。

次にこの発明のデイツプフオーミング法を第４
図の装置を用いて銀入り複合導電線材の製造に適
用した実施例を記す。

実施例 線径12.7mmφの純銅種線50ｍ／minの速度でク
ルーシブル内に連続的に挿入し、一方第４図の小
孔２４には４mmφの銀線を34ｍ／minの速度で挿
入してクリーシブル内の溶銅中の溶融添加し、こ
れによつて純銅種線の上に銀―銅合金が附着凝固
された複合導電線材を得た。ここで複合導電線材
の引上量は毎分137Kgとなつており、一方種線の
供給量は前述の各値から毎分約55Kgと算定され、
両者の値から、デイツプフオーミングによる附着
比（附着凝固重量／種線重量）は約1.5であり、
附着凝固重量が毎分約82Kgであることが判る。ま
た、得られた複合導電線材全体に対する銀の含有
量は３重量％となつていた。一方複合導電線材の
附着凝固部分（表面層）における銀の含有量は、
計算により約５重量％となつている。

この実施例により得られた線材の特性を測定し
たところ、全体としての導電率および引張強さは
３重量％の銀が均一に含有されている通常の３％
銀入り銅とほぼ同程度であつて、それぞれ約83
％、80Kg／mm²となつていた。一方硬さは表面で約
90Hvとなつており、この値は約５〜６％の銀を
含有する銀入り銅と同程度である。

以上の説明および実施例から明らかなように、
この発明のデイツプフオーミング法によれば中心
部がほぼ純銅で外周部が銅合金層となつている一
体的な複合導電線材を簡単かつ容易に製造するこ
とができ、そのため純銅の持つ特性と銅合金の特
性とを生かして、例えば導電率を高くしてしかも
耐摩耗性等の表面に要求される特性を向上させた
線材を得ることができるなど、使用目的に応じた
最適な性能を有する線材を得ることができる効果
が得られる。

またこの発明のデイツプフオーミング法におい
ては、合金元素添加材料をクルーシブル内の溶銅
に添加するため、クルーシブルに供給すべき溶銅
を溶解させるための溶解炉は合金元素で汚染され
ることがなく、そのため複合導電線材の製造から
単一線材（純銅のみの線材）の製造へ切替える場
合や、異種の合金元素を用いた異種複合導電線材
製造へ切替える場合、さらに同種の合金元素であ
つても合金元素量を切替える場合などにおいてそ
の切替えを直ちに行なうことができ、したがつて
多品種少量生産を行なうに適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデイツプフオーミング法を実施
するための装置の要部を示す略解的な断面図、第
２図はこの発明のデイツプフオーミング法を原理
的の説明するための工程図、第３図Ａ，Ｂはこの
発明のデイツプフオーミング法により得られる線
材の断面図、第４図はこの発明のデイツプフオー
ミング法を実施するための装置の要部を示す略解
断面図である。 １５……種線、１５″……複合導電線材、１８
……純銅、１９……銅合金層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め溶解させた純銅からなる溶鋼をクルーシ
   ブル内に供給するとともにクルーシブル内の溶銅
   に合金元素添加材料を添加して銅合金溶湯を生成
   させ、そのクルーシブル内の銅合金溶湯に純銅か
   らなる種線を連続的に浸漬して引上げ、これによ
   り純銅種線の周囲に銅合金を附着凝固させて、中
   心部が純銅で表面層が銅合金層となつている複合
   導電線材を得ることを特徴とするデイツプフオー
   ミング法。