JP5686084B2 - 絶縁電線の製造方法及びケーブルの製造方法 - Google Patents
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Description
(絶縁電線の構成)
本実施の形態に係る絶縁電線は、例えば、自動車等に用いられるパワーモジュールの小型化、及び/又はパワーモジュールに供給される電流の電流密度の増大の観点から、アルミニウム(Al)よりも熱伝導率の高い材料である銅(Cu)から構成する。
本実施の形態に係る絶縁電線の製造方法は以下のとおりである。まず、絶縁電線の導体の製造方法について説明する。この導体の原料としてのチタン(Ti)を含む軟質希薄銅合金材料を準備する(原料準備工程)。次に、この軟質希薄銅合金材料を1100℃以上1320℃以下の溶銅温度で溶湯にする(溶湯製造工程)。次に、溶湯からワイヤロッドを作製する(ワイヤロッド作製工程)。続いて、ワイヤロッドに880℃以下550℃以上の温度で、圧延ロールを用いた熱間圧延加工を施す(熱間圧延工程)。更に、熱間圧延工程を経たワイヤロッドに伸線加工を施す(伸線加工工程)。これにより、本実施の形態に係る絶縁電線の導体が製造される。
導電率が98%IACS以上の軟質銅材を得る場合、不可避的不純物を含む純銅(ベース素材)として、3〜12mass ppmの硫黄(S)と、2を超え30mass ppm以下の酸素(O)と、4〜55mass ppmのチタン(Ti)とを含む軟質希薄銅合金材料を用い、この軟質希薄銅合金材料からワイヤロッド(荒引き線)を製造する。
絶縁電線の導体内に分散している分散粒子のサイズは小さいことが好ましく、また、絶縁電線の導体内に分散粒子が多く分散していることが好ましい。その理由は、分散粒子は、硫黄(S)の析出サイトとしての機能を有するからであり、析出サイトとしてはサイズが小さく、数が多いことが要求されるからである。
SCR連続鋳造圧延により、鋳塊ロッドの加工度が90%(30mm)〜99.8%(5mm)でワイヤロッドを作製する。一例として、加工度99.3%でφ8mmのワイヤロッドを製造する条件を採用する。以下、鋳造条件(a)〜(c)について説明する。
溶解炉内での溶銅温度は1100℃以上1320℃以下に制御する。溶銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生すると共に粒子サイズが大きくなる傾向にあるので1320℃以下に制御する。また、1100℃以上に制御する理由は、銅(Cu)が固まりやすく、製造が安定しないことが理由であるものの、溶銅温度は可能な限り低い温度が望ましい。
熱間圧延加工の温度は、最初の圧延ロールにおける温度を880℃以下に制御すると共に、最終圧延ロールでの温度を550℃以上に制御する。
無酸素銅の導電率は101.7%IACS程度であり、6Nの高純度銅(Cu)の導電率は102.8%IACSである。本実施の形態においては、例えば、直径φ8mmサイズのワイヤロッドの導電率が98%IACS以上、好ましくは100%IACS以上、より好ましくは102%IACS以上である。また、本実施の形態においては、冷間伸線加工後の線材(例えば、φ2.6mm)のワイヤロッドの軟化温度が130℃以上148℃である軟質希薄銅合金を製造し、この軟質希薄銅合金を絶縁電線の導体の製造に用いる。
また、以下に説明する好適な実施の形態においては、酸素含有量が2を超え30mass ppm以下が良好であることを説明しているが、添加元素の添加量およびSの含有量によっては、合金の性質を備える範囲において、2を超え400mass ppmを含むことができる。
本実施の形態に係る絶縁電線は、生産性が高く、軟化温度に優れており、また、ケーブル完成時において加工硬化が少ない可とう性の優れたものである。また、本実施の形態に係る絶縁電線は、導体の焼鈍工程を省略することができるため、焼鈍工程において消費する電力等のエネルギー費用、焼鈍工程の設備費用、設備メンテナンス費用、焼鈍工程にかかる時間及び人件費等を削減することができる。以下に、上記の製造方法によって作製された絶縁電線の導体の実施例について説明する。
図7は、実施例5に係るケーブルの概略図である。本実施例に係るケーブル1は、例えば、図7に示すように、導体2、及び複数の導体2から形成された撚り線を覆う絶縁体3を有する絶縁電線4と、絶縁電線4を被覆するシース5と、を備えて概略構成されている。なお、以下に示す実施例5〜実施例7に係るケーブル1は、図7に示す構造を有するものとし、その符号は本実施例の符号を用いるものとする。
本実施例に係るケーブル1の製造方法は、まず、不可避的不純物を含む銅と、2mass ppmを超える量の酸素と、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn、Ti、Crの少なくとも一種の添加元素と、を含む希薄銅合金線を、最終線径となるように伸線加工を施して硬銅線を作製する(硬銅線作製工程)。次に、硬銅線の外周に樹脂を被覆し、この被覆の際の熱量により、硬銅線を軟銅線に変質させる(被覆工程)。これにより、本実施例に係るケーブル1の絶縁電線4を作製する。
本実施例に係るケーブル1の製造方法は、まず、不可避的不純物を含む銅と、2mass ppmを超える量の酸素と、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn、Ti、Crの少なくとも一種の添加元素と、を含む希薄銅合金線を、最終線径となるように伸線加工を施して硬銅線を作製する(硬銅線作製工程)。次に、硬銅線の外周に樹脂を被覆する(被覆工程)。次に、被覆した樹脂に架橋処理を施し、この架橋処理時の熱量によって、硬銅線を軟銅線に変質させる(架橋工程)。これにより、本実施例に係るケーブル1の絶縁電線4を作製する。
上記の実施例5および実施例6によれば、伸線加工後の焼鈍工程(アニール)を省略することができる。これにより、電気代費用が削減できる。また、同時に、被覆工程または架橋工程において、導体2に熱を与えることで導体2が軟化することにより、加工硬化の影響が小さいケーブル1を作製することができる。
本実施例に係るケーブル1の製造方法は、まず、不可避的不純物を含む銅と、2mass ppmを超える量の酸素と、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn、Ti、Crの少なくとも一種の添加元素と、を含む希薄銅合金線を、最終線径となるように伸線加工を施して硬銅線を作製する(硬銅線作製工程)。次に、硬銅線を複数本用意し、これらを撚り合わせることで撚り線を作製する(撚線作製工程)。次に、撚り線に予熱処理を施して硬銅線を軟銅線に変質させる(予熱工程)。次に、軟銅線の外周に樹脂を被覆する(被覆工程)。これにより、本実施例に係るケーブル1の絶縁電線4を作製する。
本実施の形態に係るケーブル1の製造方法によれば、被覆工程の前に行われる導体2に対する予熱処理により、導体2を軟化することができるため、焼鈍工程のための大型アニール装置が必要ない。従って、低コスト設備で導体2に熱を与えることが可能であり、また、与えた予熱により導体2が軟化するので、加工硬化の影響の小さいケーブルを作製することができる。
2…導体
3…絶縁体
4…絶縁電線
5…シース
Claims (5)
- 不可避的不純物を含む銅と、2mass ppmを超える量の酸素と、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn、Ti、Crの少なくとも一種の添加元素と、を含む希薄銅合金線を、最終線径となるように伸線加工を施して硬銅線を作製する硬銅線作製工程と、
前記硬銅線を複数本用意し、これらを撚り合わせることで撚り線を作製する撚線作製工程と、
前記撚り線に予熱処理を施して前記硬銅線を軟銅線に変質させる予熱工程と、
前記軟銅線の外周に樹脂を被覆する被覆工程と、
を含む絶縁電線の製造方法。 - 前記添加元素が、2mass ppm以上12mass ppm以下の硫黄と、2mass ppmを超えて30mass ppm以下の酸素と、4mass ppm以上55mass ppm以下のチタンと、を含む請求項1に記載の絶縁電線の製造方法。
- SCR連続鋳造圧延により、1100℃以上1320℃以下の溶銅温度で溶湯として希薄銅合金材料を作製し、前記希薄銅合金材料を熱間圧延して希薄銅合金線を作製する工程を含む請求項1又は2に記載の絶縁電線の製造方法。
- 前記希薄銅合金線を作製する工程が、熱間圧延加工における圧延ロールの温度が880℃以下550℃以上で行われる請求項3に記載の絶縁電線の製造方法。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の絶縁電線の製造方法により作製された絶縁電線にシースを被覆するシース被覆工程を含むケーブルの製造方法。
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