JP2001001030A - めっき被覆金属線材の伸線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に最終伸線工程において、表面欠陥の発生
を有効に抑制して断線が生じにくい被覆金属線材の伸線
方法を提供することにある。 【解決手段】 めっき被覆金属線材を連続的に伸線する
方法であって、まず前記金属線材のめっき表面を平滑化
するための予備伸線を行い、次いで、複数のダイスを用
いて連続的に湿式伸線を行い、該湿式伸線は、その第1
番目の伸線加工を第２番目以降の伸線加工よりも高濃度
の液体潤滑剤を用いて行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、めっき被覆金属
線材の伸線方法に関するものであり、より詳細には、最
終伸線工程における潤滑不良による表面欠陥の発生やダ
イスへのめっきの焼付き等を抑制して、断線等の発生等
を有効に防止する。

【０００２】

【従来の技術】金属線材(例えばスチール線材）から金
属線(例えばスチールコードに用いられるスチールフィ
ラメント）を製造するために行われる伸線は、金属線を
所定の線径に仕上げるとともに、要求される機械的特性
を付加するための重要な工程である。

【０００３】特に最終伸線工程での伸線は、パテンティ
ングを施し、さらにめっき被覆を施した金属線材に対
し、油性成分と極圧成分とを含む水溶性潤滑剤を用い、
複数のダイスで連続的に伸線する湿式伸線法によって行
うのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、めっき
被覆金属線材を上述した方法で伸線を行った場合には、
以下に示すような問題点がある。

【０００５】即ち、めっき被覆金属線材では、めっき
(例えばブラスめっき）後伸線するまでの間において、
めっき表面に酸化物層(例えばZnO）が生成しやすく、か
かる酸化物層は、一般に針状で非常に硬質であり、伸線
時の潤滑性を低下させる傾向がある。

【０００６】また、伸線加工される前の線材の表面には
ある程度の凹凸(表面粗さ）があり、この線材表面にめ
っきを施すと、めっき粒子は線材（下地）表面の影響を
受けた析出分布をとるため、めっき後も表面凹凸は依然
として存在し、この表面凹凸のあるめっき被覆線材を、
従来のように伸線加工を一貫して湿式伸線法によって行
った場合には、線材のめっき表面を被覆する潤滑皮膜が
(乾式伸線法で行った場合の潤滑皮膜に比べて）薄く、
伸線前の凹凸のあるめっき表面全体を完全に潤滑剤で被
覆することが難しいことから、めっき表面の尖った凸部
分を潤滑剤で被覆することができず、ダイスと直接接触
することになり、潤滑性が悪いことが原因で、かかる部
分のめっきが脱落したり、ダイスと直接接触することで
めっきがダイスに焼付いたりするおそれがある。

【０００７】そして、めっきが焼付いたダイスで伸線を
続けていくと、鋼線の表面肌が荒れてくるとともに局所
的な脆化や表面に微小欠陥が生じやすくなり、最悪の場
合には断線にいたる恐れがある。

【０００８】かかる問題点を解決するための手段を開示
した例としては、例えば特開平８−155532号公報があ
り、この公報記載の湿式伸線法によれば、少なくとも第
１番目の伸線加工に用いられる潤滑剤の濃度を相対的に
高めることによって、メッキ鋼線材の伸線加工性等を改
善できるとしている。

【０００９】上掲公報記載の湿式伸線法のように、第1
番目の伸線加工に用いられる潤滑剤の濃度を高めた場合
には、伸線加工前の上記凹凸のあるめっき表面に対する
被覆率は高まるものの、潤滑皮膜の厚み自体はさほど厚
くならないため、めっき表面の凸部分を潤滑皮膜で十分
に被覆することはできず、故に、かかる方法でも上述し
た問題点を解消することは難しい。

【００１０】尚、線材のめっき表面全体を厚い潤滑皮膜
で覆うことができる乾式伸線法を用いることも可能であ
るが、このとき、特に最初に行う伸線加工での減面率が
通常の伸線加工での減面率と同じかそれよりも大きい場
合、より具体的には、めっき下地である線材（表面）の
変形が大きい場合には、未だ加工されていないめっき皮
膜が線材の変形に十分に追随することができず、線材の
めっき表面の凹凸はさらに大きくなる傾向があり、その
後の伸線加工でのめっきの脱落やめっき詰まりが生じや
すくなるという問題点がある。

【００１１】この発明の目的は、特に最終伸線工程にお
いて、めっき被覆金属線材を伸線加工する前の凹凸のあ
るめっき表面を平滑化すること、及び、次いで連続的に
行う湿式伸線のうちの第1番目の伸線加工での潤滑剤の
濃度の適正化を図ることにより、潤滑不良による表面欠
陥の発生やダイスへのめっきの焼付き等が有効に抑制さ
れて、断線等の発生等が生じにくい被覆金属線材の伸線
方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、めっき被覆金属線材を連続的に伸線す
る方法であって、まず前記金属線材のめっき表面を平滑
化するための予備伸線を行い、次いで、複数のダイスを
用いて連続的に湿式伸線を行い、該湿式伸線は、その第
1番目の伸線加工を第２番目以降の伸線加工よりも高濃
度の液体潤滑剤を用いて行うことを特徴とするめっき被
覆金属線材の伸線方法である。

【００１３】尚、ここでいう「液体潤滑剤の濃度」と
は、具体的には極圧剤と油性剤のトータル濃度を意味す
る。

【００１４】また、予備伸線は、乾式潤滑剤を用いた乾
式伸線とするのが好ましく、予備伸線での減面率は１〜
４％であることがより好適である。さらに、第１番目の
伸線加工を行うダイスとして、焼結ダイヤモンドダイス
を用いることが好ましく、第１番目の伸線加工における
減面率は２〜15％であることがより好適である。加え
て、第1番目の伸線加工に用いる液体潤滑剤の濃度は、
第２番目以降の伸線加工に用いる液体潤滑剤の濃度の２
〜10倍であることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図１はこの発明の伸線方法
を実施するための代表的な連続伸線装置の主要部の概略
図であり、図２は予備伸線後に行う湿式伸線のうちの第
２番目以降の伸線加工を行う第２伸線機の構造を詳細に
示した図であり、図中１は伸線装置、２はめっき被覆鋼
線材、３は予備伸線機、４は湿式伸線機である。

【００１６】図に示す伸線装置１は、めっき（例えば、
(Cu＋Zn）ブラスめっき）を施した鋼線材２を連続的に
最終伸線を行うことによって、めっき被覆鋼線を製造す
るための装置であり、前記鋼線材２のめっき表面を平滑
化するための予備伸線機３と、複数個のダイスを用いて
連続的に伸線加工を行う湿式伸線機４とを有する。

【００１７】予備伸線機３は、めっきした後の線材表面
の凹凸を平滑化することを目的として配置したものであ
り、予備伸線機３としては、例えば乾式伸線機を用いる
ことが好ましい。即ち、乾式伸線機は、めっき線材の表
面上に厚い潤滑皮膜を形成することができ、めっき後伸
線前に形成されやすい酸化皮膜の存在にかかわらずに良
好な潤滑性が得られるからである。

【００１８】湿式伸線機４は、ユニットバス７及び１個
のダイス８を有する第１伸線機５と、図２に示すよう
に、ユニットバス９、複数個のダイス10a,10b,-‐及び
キャプスタン11a,11b,--を有する第２伸線機６とで主と
して構成されている。

【００１９】第１伸線機５は、予備伸線後に湿式伸線加
工を最初に行うための伸線機であり、そのユニットバス
７中には、第２伸線機６のユニットバス９中よりも高濃
度の潤滑剤を含有する液体潤滑液が充填されている。

【００２０】第１伸線機５のユニットバス７中の液体潤
滑剤の濃度は、第２伸線機６のユニットバス９中の液体
潤滑剤の濃度の２〜10倍とすることが好ましい。

【００２１】液体潤滑剤としては、極圧剤（りん酸塩、
アルキルりん酸エステル等）や油性剤(脂肪酸塩等）を
主成分とする潤滑剤に水分を添加した水溶性(エマルジ
ョンタイプ）のものを用いるのが好ましい。

【００２２】また、第１伸線機５のダイス８としては、
表面凹凸を小さくすることができる焼結ダイヤモンドダ
イスを用いることが好ましい。

【００２３】第2伸線機６は、通常の最終伸線工程で使
用されている湿式伸線機とほぼ同様な構成を有する（図
２）。

【００２４】そして、この発明の伸線方法は、特に最終
伸線工程において、めっき被覆金属線材を伸線加工する
前に、めっき表面を平滑化すること、及び、次いで連続
的に行う湿式伸線のうちの第1番目の伸線加工での潤滑
剤の濃度の適正化を図ることにあり、より具体的には、
前記金属線材のめっき表面を平滑化するための予備伸線
を行い、次いで、複数のダイスを用いて連続的に湿式伸
線を行い、該湿式伸線は、その第1番目の伸線加工を第
２番目以降の伸線加工よりも高濃度の液体潤滑剤を用い
て行うことにあり、これによって、表面欠陥の発生が有
効に抑制され、断線の発生を防止することができる。

【００２５】さらに、具体的に言えば、上記予備伸線を
行うことによって、前記金属線材のめっき表面を平滑化
することができるため、その後に行われる湿式伸線に供
されるめっき被覆線材に、加工性に優れた表面状態を付
与することができる。

【００２６】尚、上述した予備伸線での「めっき表面の
平滑化」とは、具体的にはめっき下地（線材）をほとん
ど変形させることなく、めっき表面にある凹凸のうちの
特に凸部分を平地にならすことを意味し、表面粗さとし
てはある程度の大きさがあることが好ましい。その理由
としては、その後に行う湿式伸線では、ある程度の微小
凹凸がある方がめっき面上を潤滑剤が被覆しやすくなる
からである。

【００２７】また、予備伸線は、乾式潤滑剤を用いた乾
式伸線とすることが好ましいが、この場合、減面率が通
常の伸線加工での減面率と同じかそれよりも大きいと
（＞４％程度）、めっき下地である金属線材自体が大き
く変形し、下地自体の表面凹凸が大きくなる傾向があ
り、それに伴って、めっき表面の凹凸も大きくなり、そ
の後の伸線加工でめっき脱落やめっき詰まりが生じやす
くなる。

【００２８】そのため、予備伸線での減面率は、通常の
伸線加工での減面率よりも小さくすることが好ましく、
より好適には１〜４％とする。

【００２９】次に、予備伸線後に複数のダイスを用いて
連続的に湿式伸線を行い、この湿式伸線の第1番目の伸
線加工によって、めっき被覆線材自体が実質的に伸線加
工されることになるが、この発明では、湿式伸線を、そ
の第1番目の伸線加工を第２番目以降の伸線加工よりも
高濃度の液体潤滑剤を用いて行うことにより、短時間で
表面酸化物が完全に除去することができ、更にめっきに
は第1番目の伸線加工によって新生面が生じており、そ
の新生面が適度な凹凸を有する平滑面であるため、潤滑
剤でめっき表面全体を十分に被覆することができる。

【００３０】そして、第１番目の伸線加工での潤滑性が
高まることによって、第2番目以降の伸線加工での潤滑
性も良好となり、その結果、最終伸線加工後の鋼線の表
面欠陥の発生や、めっきのダイスへの焼付きが有効に抑
制できる。

【００３１】また、第１番目の伸線加工を行うダイスと
して、焼結ダイヤモンドダイスを用いれば、前記線材の
めっき表面の凹凸を小さくでき、第2番目以降の伸線加
工による金属線材の周方向に局部的に加工が集中した部
分（例えば、表面に存在する凸部分が次のダイスで大き
く加工されたような部分）の発生を有効に抑制すること
ができる。

【００３２】尚、湿式伸線において、第２番目以降の伸
線加工でも高濃度の潤滑剤を用いて試験を行った結果、
高濃度の潤滑剤を用いた伸線加工を伸線工程の後の方で
行った場合には、具体的には、第2番目以降の伸線加工
で行った場合には、最終伸線後にめっき被覆金属線材の
表面に極圧剤の残留割合がかなり大きくなることにな
り、かかる金属線材を、例えばタイヤの補強部材である
ベルトのスチールコードとして使用する場合には、ゴム
との十分な接着性等が得られないことが明らかになった
ため、この発明では、潤滑剤の濃度を高めるのは、湿式
伸線の第1番目の伸線加工時だけに限定することとし
た。

【００３３】さらに、第１番目の伸線加工における減面
率は２〜15％にすることが好ましく、より好ましくは5
〜10％である。

【００３４】加えて、第1番目の伸線加工に用いる液体
潤滑剤の濃度は、第２番目以降の伸線加工に用いる液体
潤滑剤の濃度の２〜10倍であることが好ましい。

【００３５】尚、上述したところは、この発明の実施形
態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の
変更を加えることができる。

【００３６】

【実施例】次に、この発明の伸線方法によって、パテン
ティングとブラス(黄銅）めっきを施した高炭素鋼線材
（Ｃ：0.82wt％、黄銅めっき付着量：約4.5g/kg、線
径：1.47mm）を用い、線径が0,19mm、0.19φでの引張り
強さが約4065MPa、そして約45万メートル（重量にして
約100kg）分の長さのスチールフィラメントを製造し、
性能を評価したので以下で説明する。

【００３７】実施例１〜３は、図１及び図２に示す伸線
装置を用いて伸線を行い、予備伸線は、乾式伸線機で行
い、乾式潤滑剤としてエフコメットＢ１０（アヂカ社
製）を用い、ダイスをタングステンカーバイト（ＷＣ）
ダイスとした。その後に湿式伸線を行った。湿式伸線
は、その第１番目の伸線加工については、ダイスとして
焼結ダイヤモンドダイスを用い、第２番目以降の伸線加
工については、計21個のダイスを用いて伸線加工を行
い、ダイスはいずれもＷＣダイスとし、湿式潤滑剤とし
てはＡＤＭ（ローヌプーラン社製）を用いた。この伸線
は、予備伸線で1パス、湿式伸線での第1番目の伸線加工
で1パス、そして第２番目以降の伸線加工で21パスの計2
3パスで行った。

【００３８】尚、予備伸線での減面率（％）、湿式伸線
における、第1番目での減面率（％）及び潤滑剤の濃度
（％）、並びに第2番目以降でのトータル減面率及び湿
式潤滑剤の濃度（％）については表１に示してある。

【００３９】

【表１】

【００４０】参考のため、予備伸線を行わずに最初から
湿式伸線（計23パス）のみでスチールフィラメントを製
造した従来例１や、湿式伸線における第１番目の伸線加
工を行う代わりに湿式潤滑剤液中に浸漬したこと以外は
実施例１と同様な伸線条件でスチールフィラメントを製
造した比較例１、及び、湿式伸線における第１番目の伸
線加工に用いる湿式潤滑剤の濃度を通常の濃度（８〜10
％）にしたこと以外は実施例１と同様な伸線条件でスチ
ールフィラメントを製造した比較例２についても、表１
に併記した。

【００４１】（性能評価）上記各サンプルについて、上
記伸線終了後に、予備伸線を行うダイス、湿式伸線にお
ける第１番目の伸線加工を行うダイス、及び第２番目の
伸線加工後を行うダイスへのめっき焼付きの有無と、こ
れらダイスをそれぞれ通過した直後の位置にあるめっき
被覆鋼線材の表面粗さとを測定するとともに、スチール
フィラメントの表面性状と機械的特性（靭性）を測定
し、性能を評価した。

【００４２】(1)各ダイスへのめっき焼付きの有無とこ
れらのダイスをそれぞれ通過した直後の位置にあるめっ
き被覆鋼線材の表面粗さの測定 各ダイスへのめっき焼付きの有無は、伸線後に目視並び
にＳＥＭ観察及び測定によって調べ、「なし」、
「小」、「中」、「大」の４段階で評価した。尚、この
発明では、「なし」と「小」を合格レベルとした。ま
た、めっき被覆鋼線材の表面粗さは、表面粗さ測定機
（商品名：タリサーフ）によって測定し、「小」、
「中」、「大」の３段階で評価した。尚、この発明で
は、「なし」と「小」を合格レベルとした。表１にこれ
らの結果を示す。

【００４３】(2)スチールフィラメントの表面性状の評
価 スチールフィラメントの表面性状は、伸線終了後のめっ
き脱落の程度を、（蛍光Ｘ線による）めっき分析によっ
てCuとZnの濃度を測定し、この測定値から重量（付着
量）を換算し、この重量から評価した。表１にその評価
結果を示す。尚、表１中の数値は、従来例１を100とし
た指数比で示してあり、数値は小さいほどスチールフィ
ラメントの表面性状が良好であることを意味する。

【００４４】(3)スチールフィラメントの機械的特性
（靭性）の評価 スチールフィラメントの靭性は、引掛け荷重を測定し、
この測定値から良否を評価した。尚、引掛け荷重は、長
さ300mmの2本の試料をＵ状に曲げるとともに互いに交差
させて、自由端側をそれぞれ固定し、その状態で牽引力
を付加して切断荷重を測定した結果である。表２にその
評価結果を示す。尚、表２中の数値は、引掛け荷重／切
断荷重×100（％）で表した数値を基にして、従来例１
を100とした指数比で示してあり、数値は大きいほどス
チールフィラメントの靭性が優れていることを意味す
る。また、断線発生の有無についても調べ、その結果を
表１に併せて示してある。尚、表１中の数値は、実施例
１を100とする断線指数比で示してあり、小さいほど断
線の発生が少ないことを意味する。

【００４５】表１に示す評価結果から、実施例１〜３は
いずれも、従来例１に比べて、各ダイスでのめっき焼付
きが抑制されており、伸線後の線材の表面性状が良好で
かつ靭性が優れており、断線が発生しなかった。一方、
従来例１及び比較例１は、ダイスへのめっき焼付きが顕
著に発生しており、断線指数がそれぞれ150％、120％で
あり、断線が比較的頻繁に発生した。また、比較例2
は、湿式伸線における第１番目の伸線加工を行った際の
めっき焼付き及び鋼線の表面粗さが合格レベルよりも劣
っていた。

【００４６】

【発明の効果】この発明の伸線方法によって、めっき被
覆金属線材から、表面欠陥の発生が少なく、断線が生じ
にくい金属線の連続製造が可能になる。この発明は、特
に、伸線前の直径が比較的大きい(具体的には１ｍｍ以
上）めっき被覆金属線材に適用することによって、上述
した効果を顕著に奏することができ、また、引張り強さ
が4000MPa以上の鋼線の製造に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の伸線方法を実施するための代表的
な伸線装置の概略図である。

【図２】 予備伸線後に行う湿式伸線のうちの第２番目
以降の伸線加工を行う伸線装置の部分の詳細図である。

【符号の説明】

１ 伸線装置 ２ めっき被覆金属線材 ３ 予備伸線機 ４ 湿式伸線機 ５ 第１伸線機 ６ 第２伸線機 ７ ユニットバス ８ ダイス ９ ユニットバス 10a,10b,-- ダイス 11a,11b,-- キャプスタン 12 ダイス

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき被覆金属線材を連続的に伸線する
   方法であって、 まず前記金属線材のめっき表面を平滑化するための予備
   伸線を行い、次いで、複数のダイスを用いて連続的に湿
   式伸線を行い、該湿式伸線は、その第1番目の伸線加工
   を第２番目以降の伸線加工よりも高濃度の液体潤滑剤を
   用いて行うことを特徴とするめっき被覆金属線材の伸線
   方法。
2. 【請求項２】 予備伸線は、乾式潤滑剤を用いた乾式伸
   線とする請求項１に記載の伸線方法。
3. 【請求項３】 予備伸線での減面率は１〜４％である請
   求項１又は２に記載の伸線方法。
4. 【請求項４】 第１番目の伸線加工を行うダイスとし
   て、焼結ダイヤモンドダイスを用いる請求項１、２又は
   ３に記載の伸線方法。
5. 【請求項５】 第１番目の伸線加工における減面率は２
   〜15％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の伸線
   方法。
6. 【請求項６】 第1番目の伸線加工に用いる液体潤滑剤
   の濃度は、第２番目以降の伸線加工に用いる液体潤滑剤
   の濃度の２〜10倍である請求項１〜５のいずれか１項に
   記載の伸線方法。