JP2005349467A - 極細めっき線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 めっき層に起因して生ずる金属粉の発生を抑制して効率良く極細めっき線を製造することができる極細めっき線の製造方法を提供する。
【解決手段】 めっきが施された銅又は銅合金の線材をダイス１０により伸線加工する極細めっき線の製造方法において、引抜力を線材とダイス内面との接触面積で除した値であるダイス面圧を１．４７×１０^２ＭＰａ以下とし、ダイス角（２α）を６乃至１０゜とし、減面率を５乃至１５％として線径が０．０５ｍｍ以下になるまで伸線加工する。
【選択図】図２

Description

本発明は、伸線時にめっき層に起因して生じる金属粉の発生を抑制すると共に、断線を防止して極細めっき線を効率良く製造することができる極細めっき線の製造方法に関する。

電子機器の小型化及び軽量化に伴い、電気的特性が優れた極細同軸ケーブルの需要が旺盛である。特に、信号の高速伝送に対応するため、銅（Ｃｕ）線にめっきを施した極細めっき線の需要が旺盛である。このような極細めっき線を製造するために、従来は銅線の伸線技術を適用し、銅線にめっきを施した後伸線加工を行って極細めっき線を製造していた。しかし、めっき線を伸線する際に、めっき層に起因する金属粉が発生してダイス穴に詰まり、めっき処理されていない銅線を伸線加工する場合に比べて断線の発生頻度が高くなり、生産効率が低下するという問題点があった。

そこで、極細銅線を脱脂し、酸洗浄した後、電気めっきによりその外周に鉄めっき層を設け、この鉄めっき層の外周に更に銅めっきを施す極細複合金属めっき線の製造方法（特許文献１、段落００１７、実施例１）、及び線径２０μｍまで伸線加工した銅素線を更に線径１４μｍまで縮径し、得られた極細銅線の外周に銀（Ａｇ）めっきを施す極細めっき線の製造方法（特許文献２、段落００２５、実施例２）等が提案されている。

特許第２７１４９２２号明細書 特開２００２−１４０９３５号公報

しかしながら、上記従来技術は、断線の頻度は少なくなるものの、極細線にめっきを施すことの煩雑さ等に起因して依然として生産効率を上昇させることができないという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、めっき層に起因する金属粉の発生を抑えて生産性を高めることができる極細めっき線の製造方法を提供することを目的とする。

本願発明に係る極細めっき線の製造方法は、めっきが施された銅又は銅合金の線材をダイスにより伸線加工する極細めっき線の製造方法において、引抜力を前記線材とダイス内面との接触面積で除した値であるダイス面圧を１．４７×１０^２ＭＰａ以下として線径が０．０５ｍｍ以下になるまで伸線加工することを特徴とする。

本願発明において、極細めっき線は、銀（Ａｇ）又は錫（Ｓｎ）めっきが施された極細めっき線であることが好ましい。

この極細めっき線の製造方法において、前記ダイスは、所定の線径を得るための最小孔径のベアリング部と、このベアリング部に前記線材を導入するための孔径が前記ベアリング部に向けて連続的に減少するリダクション部とを有し、前記ダイスの中心軸を通る断面において、前記ベアリング部と前記リダクション部とがなす角度をαとしたとき、ダイス角（２α）が１０°以下であることが好ましい。また、前記ダイス角（２α）は６°乃至１０°であることがより好ましい。

本願発明において、伸線前の線材の断面積と伸線後の線材の断面積との差を伸線前の線材の断面積で除した値である減面率を５乃至１５％とすることが好ましい。

本願発明に係る極細めっき線の製造方法によれば、伸線時にめっき層に起因する金属粉の発生が抑制され、断線発生頻度が低下するとともに、極細線に直接めっきを施す煩雑さがなくなるので極細めき線の製造効率が著しく向上する。

本願発明において、極細めっき線を、銀（Ａｇ）又は錫（Ｓｎ）めっきが施された極細めっき線とすることにより、本発明方法の適用範囲が広範囲となる。

この極細めっき線の製造方法において、ダイス角（２α）を１０°以下にすることにより、めっき層に起因する金属粉の発生を高い確率で抑制することができる。特に、ダイス角（２α）を６゜乃至１０゜とすることにより、金属粉の発生を抑えつつ、極細めっき線の製造効率をより高めることができる。

また、伸線前の線材の断面積と伸線後の線材の断面積との差を伸線前の線材の断面積で除した値である減面率を５乃至１５％とすることにより、ダイス面圧を１．４７×１０^２ＭＰａ以下に調整し易くなり、伸線加工効率がより高くなる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、線材を伸線加工する際に使用されるダイスの部分断面を示す模式図である。

ダイス１０は、線材を伸線する伸線部２と、この伸線部２に線材を導入する導入部１と、伸線後の線材を排出する出口部３を有する。伸線部２は、所定の線径を得るための最小孔径のベアリング部７と、このベアリング部７に線材を導入するための孔径が前記ベアリング部７に向けて連続的に減少するリダクション部６からなる。導入部１は、前記リダクション部６に線材を導入するとともに潤滑油を引き込み易くするための孔径が前記リダクション部６に向けて連続的に減少するアプローチ部５と、このアプローチ部５に線材を導入するための孔径が前記アプローチ部５に向けて連続的に減少するエントランス部４からなる。また、出口部３は、前記伸線部２における伸線加工後の線材を排出するための孔径が前記伸線部２のベアリング部７から出口に向けて連続的に増大するバックリリーフ部８からなる。伸線部２におけるベアリング部７とリダクション部６とのなす角度αの２倍をダイス角（２α）と呼ぶ。

本実施形態において、ダイスから線材を引き抜くのに必要な力である引抜力を、線材とダイス内面との接触面積（以下、線材／ダイスの接触面積ともいう）で除した値をダイス面圧とし、このダイス面圧を１．４７×１０^２ＭＰａ以下として伸線加工を行う。ダイス面圧は、ダイス面圧＝（引抜力）／（線材／ダイスの接触面積）で表わされる。

図２は、ダイス面圧と、ダイス角（２α）との関係を示す図である。ダイス角（２α）の測定はＣｏｎｏｐｔｉｃａ社製のダイス形状測定器を使用して行った。図２において、ダイス面圧が１．４７×１０^２ＭＰａ以下のとき、ダイス角（２α）は１０゜以下となっている。

一方、図３は、線径０．１２ｍｍφのＣｕ−０．３質量％Ｓｎ合金の素線に厚さ６μｍのＡｇめっきを施したＡｇめっきＣｕ合金線を一旦線径０．１２φまで伸線し、これを下記表１に示した公称径（ダイスの設計値）を有する系列のダイスを用いて線径０．０５φまで１パスずつ伸線加工した後、伸線後の夫々穴径が０．０７１３φ、ダイス角（２α）が１５．２゜（図３上段）、穴径が０．０６３４φ、ダイス角（２α）が１１．７゜（図３中段）及び穴径が０．０５２２φ、ダイス角（２α）が９．２゜（図３下段）のダイスを自然乾燥した後、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）により穴部周辺観察をした結果を示す図面代用写真である。

図３において、この写真は反射電子像で撮影されているために、白く見える部分がＡｇ粉に対応する部分であり、白い部分が多いほど伸線時に発生したＡｇ粉が多いことを示している。従って、ダイス角（２α）が１５．２゜のとき（ａ）はＡｇ粉の発生が多く、ダイス角（２α）が１１．７゜のとき（ｂ）はＡｇ粉の発生がやや多く、ダイス角（２α）が９．２゜のとき（ｃ）はＡｇ粉の発生が少ないことが分かる。

次に、図３（ａ）に示される程度、又はそれ以上のＡｇ粉が観察されたダイスを（×）、図３（ｂ）に示される程度のＡｇ粉が観察されたダイスを（△）、図３（ｃ）に示される程度又はそれ以下のＡｇ粉が観察されたダイスを（○）とし、表１の全てのダイスについてＳＥＭ観察し、ダイス角とＡｇ粉の発生度合いとの関係を求めた。結果を表２に示す。

表２から、ダイス角（２α）によりＡｇ粉の発生量が異なり、ダイス角（２α）が１０゜以下であると、Ａｇ粉の発生量が抑制されることが分かる。

即ち、上述した図２、図３及び表２から、ダイス面圧が１．４７×１０^２ＭＰａ以下のとき、ダイス角（２α）は１０゜以下であり、ダイス角（２α）が１０゜以下であれば、金属粉の発生が少なく良好な伸線加工を行うことができることが分かる。従って、本実施形態においては、ダイス面圧１．４７×１０^２ＭＰａ以下で伸線加工を行い、このときダイス角（２α）が１０゜以下のダイスを用いる。

なお、使用したダイスのダイス角（２α）とダイス穴径についてＣｏｎｏｐｔｉｃａ社製のダイス形状測定器を使用して測定したところ、実際のダイス径と公称径との間に差があることが分かった。以下、実測値のみを用いて説明する。

本実施形態において、ダイスから線材を引き抜くのに必要な力である引抜力とは、具体的には線材をダイスに通した状態でダイス及び線材を引っ張り試験機のチャックに固定し、その後、前記線材をその下のチャックに固定し、ダイスが固定されたチャックを移動させる際にかかる力をいう。図４は、同じ穴径（０．０８１５ｍｍ）でダイス角（２α）をそれぞれ３゜、８゜、１０゜、１２゜、１６゜とした５種類のダイスを用い、線径０．０８５８ｍｍの線材を線径０．０８１５ｍｍまで引き落とす際の引抜力とダイス角（２α）との示した図である。図４において、引抜力は、ダイス角（２α）が８゜乃至１０゜程度で最小値を示し、ダイス角（２α）が６゜よりも小さくなると急に大きくなっている。

次に、図５は線材とダイスとの接触面積を示す図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ダイス１０のリダクション部６と線材１１との接触面積を線材／ダイスの接触面積という。図６は、この接触面積とダイス角（２α）との関係を示す図である。図６において、ダイス角（２α）が小さくなるほど線材／ダイスの接触面積は大きくなり、ダイス角（２α）が６゜よりも小さくなると接触面積が急に大きくなっている。これは、上述した引抜力とダイス角（２α）との関係と符号する。従って、本実施形態において、ダイス角（２α）が６゜乃至１０゜のダイスを使用することが好ましい。

ダイス角（２α）が１０゜を超えると、伸線加工時に金属粉が発生し易くなる。一方、ダイス角（２α）が６゜未満になると、線材／ダイス接触面積が次第に大きくなり、引き抜き力も大きくなって断線の危険性が徐々に増加する。

本実施形態において、伸線前の線材の断面積と伸線後の線材の断面積との差を伸線前の線材の断面積で除した値を百分率で表した減面率を５乃至１５％とすることが好ましい。

一般に、減面率が増えると接触面積が増加し、引抜力も増加する。また、減面率が減ると接触面積が減少し引抜力も減少する。通常、減面率が５％よりも小さいと伸線工程が増えるので好ましくない。一方、減面率を上げ過ぎて１５％を超えると引抜力が大きくなり、断線が発生し易くなる。

図７は、減面率とダイス面圧及びダイス角との関係を示すものである。即ち、図７は、ダイス角が３゜、８゜、１０゜及び１５゜である穴径０．０８１５φのダイスを用い、線径が夫々０．０８３８φ、０．０８５８φ、０．０８８８φ及び０．０９１φの線材を伸線加工した際の引抜力に基づいて求めたダイス面圧と減面率との関係を示したものである。図７において、減面率が５乃至１５％におけるダイス角１０゜以下の範囲でダイス面圧が最適範囲である１．４７×１０^２ＭＰａ以下になっていることが分かる。従って、本実施形態においては、減面率は５乃至１５％であることが好ましい。

ダイス角（２α）が１０゜以下、好ましくは６゜乃至１０゜のダイスを使用し、ダイス面圧を１．４７×１０^２ＭＰa以下とし、且つ減面率を５乃至１５％としてめっきＣｕ線又はめっきＣｕ合金線を線径０．０５ｍｍ以下になるまでまで伸線加工することにより、めっき層に起因する金属粉の発生を抑え、断線を抑制して効率よく極細めっき線を製造することができる。

本実施形態においてダイス面圧の下限値は、特に規定しないが、例えば０．２×１０^２ＭＰaである。ダイス面圧が０．２×１０^２ＭＰaよりも小さくなると１回の伸線加工における小径化効果が不十分となることがある。

めっき線を伸線加工する際に発生する断線は、線径が小さくなるほど発生し易くなる。また、線径が０．０５ｍｍ以下の極細めっき線を製造する際に、特に、断線の発生が問題となることから、本実施形態においては、伸線加工によって線径０．０５ｍｍ以下の極細めっき線を製造する場合を対象とする。

次に、本発明の実施例について説明する。

実施例１
線径０．１２ｍｍのＣｕ−０．３質量％Ｓｎ合金の素線に厚さ６μｍのＡｇめっきを施したＡｇめっきＣｕ合金線を作成し、これを一旦線径０．１２φまで伸線した線材を１５００ｍ準備し、この線材に対し、ダイス形状測定と引抜力測定を行って表３に示したようにダイス面圧が０．９８乃至１．４７ＭＰａ、ダイス角（２α）が６乃至１０゜となるようにダイスを揃えた貫割（１）を用いて伸線加工を３回行った。この時の引抜力、接触面積、ダイス面圧及び減面率の算出結果（平均値）を表３に合わせて示した。

比較例１
実施例１で使用したＡｇめっきＣｕ合金線を使用し、ダイス形状測定と引抜力測定を行って表４に示したように、ダイス面圧が０．９８乃至２．４５ＭＰａ、ダイス角（２α）が８乃至１７゜となるようにダイスを揃えた貫割（２）により伸線加工を３回行った。この時の引抜力、接触面積、ダイス面圧及び減面率の算出結果（平均値）を表４に合わせて示した。

表５に、実施例１及び比較例１において得られた平均伸線長さを比較して示した。

表５において、比較例１は、ダイス面圧が０．９８乃至２．４５ＭＰａであり、本発明の範囲に入らないので、断線が発生し３５０ｍしか伸線できなかった。これに対し実施例１は、ダイス面圧が０．９８乃至１．４７ＭＰａであり、本発明の範囲に入るので、ほとんど断線が発生せず、１００ｋｍ程度の伸線が可能であった。

実施例２
線径０．０４８ｍｍのＣｕ素線に厚さ１μｍのＡｇめっきを施した線径０．０５ｍｍのＡｇめっきＣｕ線を作成し、ダイス角（２α）を６゜乃至１０゜で揃えた下記表６に示す１８個のダイスを使用して線径０．０２ｍｍまで伸線加工したところ、ダイス面圧を１．４７×１０^２ＭＰａ以下に揃えることにより、伸線長さ３０ｋｍの製出量を得ることができた。このときの引抜力、接触面積、ダイス面圧及び減面率等を表６に合わせて示した。なお、この場合の断線原因はいずれも異物に起因するものであり、材料の質を高めることにより、さらに伸線できると考えられる。

めっき層に起因する金属粉の発生を抑制し、断線の発生を極力低減するとともに極細線に直接めっきするという煩雑さをなくし、線径０．０５ｍｍ以下の極細めっき線を効率よく製造することができる本願発明の極細めっき線の製造方法は、極細同軸ケーブルの素線製造分野等に応用することができる有用な技術である。

ダイスの孔部の部分断面を示す模式図である。 ダイス角（２α）とダイス面圧との関係を示す図である。 伸線後のダイスの孔部周辺を示す図面代用写真である（ＳＥＭ写真：倍率１００倍）。 ダイス角（２α）と引抜力との関係を示す図である。 線材とダイスとの接触面を示す図である。 ダイス角（２α）と線材／ダイスの接触面績との関係を示す図である。 減面率とダイス面圧およびダイス角との関係を示す図である。

符号の説明

１：導入部
２：伸線部
３：出口部
４：エントランス
５：アプローチ
６：リダクション
７：ベアリング
８：バックリリーフ
１０：ダイス
１１：線材
１２：線材／ダイスの接触面

Claims (5)

1. めっきが施された銅又は銅合金の線材をダイスにより伸線加工する極細めっき線の製造方法において、引抜力を前記線材とダイス内面との接触面積で除した値であるダイス面圧を１．４７×１０^２ＭＰａ以下として線径が０．０５ｍｍ以下になるまで伸線加工することを特徴とする極細めっき線の製造方法。
2. 前記極細めっき線は、銀（Ａｇ）又は錫（Ｓｎ）めっきが施された極細めっき線であることを特徴とする請求項１に記載の極細めっき線の製造方法。
3. 前記ダイスは、所定の線径を得るための最小孔径のベアリング部と、このベアリング部に前記線材を導入するための孔径が前記ベアリング部に向けて連続的に減少するリダクション部とを有し、前記ダイスの中心軸を通る断面において、前記ベアリング部と前記リダクション部とがなす角度をαとしたとき、ダイス角（２α）が１０°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の極細めっき線の製造方法。
4. 前記ダイス角（２α）は６°乃至１０°であることを特徴とする請求項３に記載の極細めっき線の製造方法。
5. 伸線前の線材の断面積と伸線後の線材の断面積との差を伸線前の線材の断面積で除した値である減面率を５乃至１５％とすることを特徴とする請求項１乃至４のいづれか１項に記載の極細めっき線の製造方法。

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