CN101303923B - 一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度铜包钢导体。一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，其特征在于包括以下步骤组成：粗拉，中温回火，除氧化层，精拉，电沉积前处理，酸电解，水洗，预处理电沉积，水洗，厚处理电沉积，水洗，防氧化，干燥，水箱拉丝，水洗，防氧化，干燥和收线装盘。按该工艺生产的高强度铜包钢导体的抗拉强度、延伸率、减面率、弯折次数等物理性能得到了提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度铜包钢导体，尤其是一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺。
背景技术
同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体是以直径为6.5mm的优质低碳钢丝母材为基芯，经电沉积、拉拔而成的新型双金属复合材料。该产品既有铜的导电性能和高频性能，又有钢的韧性，跟传统的纯铜线比有着重量轻、成本低，且各项性能指标高于或相仿于纯铜线的优点，是纯铜线的良好替代品.目前已在信号传输领域广泛应用，如军用被覆线、CATV电缆线芯、石油勘探线、电话、电报线、屏蔽线，信号线、接地线等等。原有的高强度铜包钢导体的生产工艺如下：
(1)剥壳，将直径为6.5mm的钢丝母材进行剥壳去氧化层工序；
(2)酸洗，将剥壳工序后的钢丝用工业盐酸进行酸洗，以除去钢丝表面因剥壳不彻底而残留的氧化皮；
(3)水洗，将酸洗后的钢丝用清水冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸液；
(4)石灰涂层，将水洗后的钢丝用石灰溶液进行涂层，增加钢丝的润滑性能；
(5)粗拉，将经过石灰涂层工序后的钢丝放入高速连续拉丝机上拉拔至3.4mm直径的粗钢丝；
(6)精拉，将3.4mm直径的钢丝放入水箱拉丝机拉拔至1.60mm直径的细钢丝；
(7)电沉积前处理，①将1.6mm直径的钢丝进行除油，以去除钢丝表面因拉拔时残留的润滑剂，②将除油后的钢丝用清水进行冲洗，去除钢丝表面因除油工序而残留的除油液，③将水洗后的钢丝用50％盐酸溶液进行酸洗，去除钢丝表面的氧化皮，④将酸洗后的钢丝用清水进行冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸洗液，⑤将水洗后的钢丝用碳酸钠进行碱中和，去除钢丝表面因上道水洗工序不彻底而残留的酸洗液；
(8)酸电解，对经电沉积前处理后的钢丝用20％硫酸溶液进行酸电解，进一步去除钢丝表面的氧化皮；
(9)水洗，将酸电解后的钢丝进行水洗，以去除钢丝表面因酸电解工序而残留的酸液；
(10)预处理电沉积，将水洗后的钢丝用主要成分为氰化钠的溶液进行电沉积，生产成铜层厚度较薄的铜包钢导体；
(11)水洗，将预处理电沉积后的铜包钢导体进行水洗，以去除铜包钢表面因预处理电沉积而残留的化学溶液；
(12)厚处理电沉积，将水洗后的铜包钢导体用硫酸盐做进一步的厚处理电沉积生产成铜层厚度较厚的铜包钢导体；
(13)水洗，将厚处理电沉积后的铜包钢导体进行水洗，以去除铜包钢导体表面残余的化学溶液；
(14)防氧化，将水洗后的铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免粗铜包钢应长久暴露于空气中产生氧化；
(15)干燥，对防氧化工序后的粗铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附表面发生氧化；
(16)水箱拉丝，将干燥的粗铜包钢导体移入水箱拉丝机上拉拔至直径为0.8-1.2mm之间的成品；
(17)水洗，将成品铜包钢导体进行水洗，以去除铜包钢导体表面的污垢和油脂；
(18)防氧化，将水洗后的成品铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免成品铜包钢导体因长久暴露于空气中产生氧化；
(19)干燥，对防氧化工序后的成品铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附表面发生氧化；
(20)收线装盘，以合适的铁轴对成品铜包钢导体进行绕装。
现有的生产工艺制造的同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体，存在下述缺陷：1、钢丝因拉拔而聚集在钢丝表面的内应力过多，而内应力过多聚集会使钢丝的屈服极限大大减小、使钢丝易于达到疲劳极限，降低钢丝减面率，使钢丝容易脆断，易脆断一直以来是整个高强度铜包钢行业普遍存在的难题；2、钢丝表面因剥壳不彻底而残留的氧化皮即便通过酸洗工序也很难去除，氧化皮会使高强度铜包钢导体经常出现的钢丝与铜层结合力不够、钢和铜分离的不足的情况，降低了高强度铜包钢导体的的成品率；3、预处理电沉积工序中所使用的主要成分为氰化钠的溶液是剧毒产品，长期使用对环境污染非常严重，而且对生产工人的身体健康影响很大。
发明内容
本发明的目的是为解决现有同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体生产工艺存在的技术缺陷，公开了一种铜包钢导体屈服极限高，不易脆断变形，同时在生产过程中能减少污染的同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体生产工艺。
本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，其特征在于包括以下步骤组成：
(1)粗拉，①将直径为6.5mm的钢丝母材进行剥壳去氧化层工序；②将除氧化层后的钢丝放入高速连续拉丝机上拉拔至3.4mm；
(2)中温回火，将粗拉后钢丝放入真空回火炉中进行中温热处理，炉体温度为400℃-550℃，加热时间为1.5-2.5小时，保温时间为3-5小时。
(3)除氧化层，①将经热处理后的钢丝用工业盐酸进行酸洗，去除因热处理而在钢丝表面生成的氧化皮，②将酸洗后的钢丝用清水冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸液，③将水洗后的钢丝用石灰溶液进行涂层，以增加钢丝的润滑性能；
(4)精拉，将经过除氧化层工序后的钢丝放入水箱拉丝机上拉拔至直径为1.6mm的钢丝；
(5)电沉积前处理，①将直径为1.6mm的钢丝进行除油，以去除钢丝表面因拉拔时残留的润滑剂，②将除油后的钢丝用清水进行冲洗，去除钢丝表面因除油工序而残留的除油液，③将水洗后的钢丝用50％盐酸溶液进行酸洗，去除钢丝表面的氧化皮.④将酸洗后的钢丝用清水进行冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸洗液，⑤将水洗后的钢丝用碳酸钠进行碱中和，去除因上道水洗工序不彻底而残留在钢丝表面的酸洗液；
(6)酸电解，对经电沉积前处理后的钢丝用20％硫酸溶液进行酸电解，进一步去除钢丝表面的氧化皮；
(7)水洗，将酸电解后的钢丝进行水洗，以去除钢丝表面因酸电解工序而残留的酸液；
(8)预处理电沉积，将水洗后的钢丝进行无氰碱铜预处理电沉积，生产成铜层厚度较薄的铜包钢导体；
(9)水洗，将预处理电沉积后铜包钢进行水洗，以去除钢丝表面因预处理电沉积工序残留的溶液；
(10)厚处理电沉积，将水洗后的铜包钢进行进一步的硫酸盐厚处理电沉积生产成铜层厚度较厚的铜包钢导体；
(11)水洗，将厚处理电沉积后的铜包钢导体进行水洗，以去除表面残余电沉积液；
(12)防氧化，将水洗后的铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免粗铜包钢长久暴露于空气中产生氧化；
(13)干燥，对防氧化工序后的铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附铜包钢导体表面发生氧化；
(14)水箱拉丝，将干燥的铜包钢导体移入水箱拉丝机上拉拔至直径为0.8-1.2mm之间的成品；
(15)水洗，将成品铜包钢导体进行水洗，以去除铜包钢导体表面的污垢和油脂；
(16)防氧化，将水洗后的成品铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免成品铜包钢导体长久暴露于空气中产生氧化；
(17)干燥，对防氧化工序后的成品铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附表面发生氧化；
(18)收线装盘，以合适的轴体对成品铜包钢导体进行绕装。
作为优选，上述第(12)和(16)步骤中的防氧化工序的操作温度为40-60℃之间，防氧化效果最佳。
作为优选，上述预处理电沉积工序中，将水洗后的钢丝通过氢氧化钾和硫酸铜的混合溶液进行无氰碱铜预处理电沉积。
采用本技术方案的发明，其有益效果如下：1、在粗拉工序后增加一次400-550℃的中温回火工序，消除了钢丝因拉拔而聚集在钢丝表面的内应力，提高了铜包钢导体的抗拉强度、延伸率、减面率、弯折次数等物理性能，降低了脆断变形的可能，使国内的高强度铜包钢可媲美与欧美的顶级铜包钢；2、将原工艺方法中对钢丝母材酸洗、水洗、石灰涂层、水洗的工序后移至回火之后进行，使钢丝表面残留的润滑液等全部因高温炭化形成疏松的氧化皮，极易于后续酸洗去除氧化皮，解决了经常出现的钢丝与铜层结合力不够、钢和铜分离的不足的问题，大大提高了铜包钢导体的成品率。3、将原工艺中预处理电沉积中所使用的主要化学成分氰化钠改成无毒的无氰碱铜，降低了环境污染，同时车间的生产工人健康得到了保障。
具体实施方式
实施例1
一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，由以下步骤组成：
(1)粗拉，①将直径为6.5mm的钢丝母材进行剥壳去氧化层工序；②将除氧化层后的钢丝放入高速连续拉丝机上拉拔至3.4mm；
(2)中温回火，将粗拉后钢丝放入真空回火炉中进行中温热处理，炉体温度为400℃，加热时间为2.5小时，保温时间为5小时。
(3)除氧化层，①将经热处理后的钢丝用工业盐酸进行酸洗，去除因热处理而在钢丝表面生成的氧化皮，②将酸洗后的钢丝用清水冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸液，③将水洗后的钢丝用石灰溶液进行涂层，以增加钢丝的润滑性能；
(4)精拉，将经过除氧化层工序后的钢丝放入水箱拉丝机上拉拔至直径为1.6mm的钢丝；
(5)电沉积前处理，①将直径为1.6mm的钢丝进行除油，以去除钢丝表面因拉拔时残留的润滑剂，其主要成分为油脂，除油液为脱脂剂，温度是80℃，②将除油后的钢丝用清水进行冲洗，去除钢丝表面因除油工序而残留的除油液，③将水洗后的钢丝用50％盐酸溶液进行酸洗，去除钢丝表面的氧化皮.④将酸洗后的钢丝用清水进行冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸洗液，⑤将水洗后的钢丝用碳酸钠进行碱中和，去除因上道水洗工序不彻底而残留在钢丝表面的酸洗液；
(6)酸电解，对经电沉积前处理后的钢丝用20％硫酸溶液进行酸电解，进一步去除钢丝表面的氧化皮；
(7)水洗，将酸电解后的钢丝进行水洗，以去除钢丝表面因酸电解工序而残留的酸液；
(8)预处理电沉积，将水洗后的钢丝通过氢氧化钾和硫酸铜的混合溶液进行生产成铜层厚度较薄的铜包钢导体，氢氧化钾的浓度是185g/L，硫酸铜浓度45g/L；
(9)水洗，将预处理电沉积后铜包钢进行水洗，以去除钢丝表面因预处理电沉积工序残留的溶液；
(10)厚处理电沉积，将水洗后的铜包钢进行进一步的硫酸盐厚处理电沉积生产成铜层厚度较厚的铜包钢导体；
(11)水洗，将厚处理电沉积后的铜包钢导体进行水洗，以去除表面残余电沉积液；
(12)防氧化，将水洗后的铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免粗铜包钢长久暴露于空气中产生氧化，操作温度为50℃；
(13)干燥，对防氧化工序后的铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附铜包钢导体表面发生氧化；
(14)水箱拉丝，将干燥的铜包钢导体移入水箱拉丝机上拉拔至直径为0.8-1.2mm之间的成品；
(15)水洗，将成品铜包钢导体进行水洗，以去除铜包钢导体表面的污垢和油脂；
(16)防氧化，将水洗后的成品铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免成品铜包钢导体因长久暴露于空气中产生氧化，操作温度为50℃；
(17)干燥，对防氧化工序后的成品铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附表面发生氧化；
(18)收线装盘，以合适的铁轴对成品铜包钢导体进行绕装。
实施例2
一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，第(2)步中温回火工序中，将粗拉后钢丝放入真空回火炉中进行中温热处理，炉体温度为550℃，加热时间为2小时，保温时间为3小时。其它步骤与实施例1相同。
实施例3
一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，第(2)步中温回火工序中，将粗拉后钢丝放入真空回火炉中进行中温热处理，炉体温度为500℃，加热时间为2小时，保温时间为4小时。其它步骤与实施例1相同。
如上述3个实施例所示，本工艺在粗拉工序后增加一次中温回火工序，回火温度控制在400-550℃之间，回火温度过高时，钢丝内部的马氏体会完全转变成奥氏体，使抗拉强度偏低，无法满足高强度铜包钢对高抗拉强度的要求，而回火温度过低，则不能完全消除内应力，易脆断的问题也不能消除。上述第(12)和(16)步骤中的防氧化工序的操作温度控制在40-60℃之间，防氧化液的主要成分为苯并三氮脞，会在钢丝表面形成一层极致密的防氧化薄膜，防止了空气与钢丝表面的直接接触产生氧化。40度以下氧化膜厚度最多只能达到2.5微米且该膜较为疏松，不能起到很好的防氧化作用，而40-60度的范围内该氧膜是最致密的能达到4.0微米，能起到很好的防氧化作用，当超过60度后该成分就会失效，形成不了氧化膜，起不了防氧化的作用。
采用本工艺制造的同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体与现有工艺生产的铜包钢性能对比如下，
如上所示，本发明的工艺与现有工艺相比，消除了钢丝因拉拔而聚集在钢丝表面的内应力，提高了铜包钢导体的抗拉强度、延伸率、减面率、弯折次数等物理性能，具体是抗拉强度提高3.6％，延伸率提高30％，弯折次数提高25％，扭转次数提高25％，脆断发生几率降低了553％。另外还使钢丝表面残留的润滑液等全部因高温炭化形成疏松的氧化皮，极易于后续酸洗去除氧化皮，解决了经常出现的钢丝与铜层结合力不够、钢和铜分离的不足的问题，提高了铜包钢导体的的成品率。
Claims (3)
1.一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，其特征在于包括以下步骤组成：
(1)粗拉，先将直径为6.5mm的钢丝母材进行剥壳去氧化层工序；再将除氧化层后的钢丝放入高速连续拉丝机上拉拔至3.4mm；
(2)中温回火，将粗拉后钢丝放入真空回火炉中进行中温热处理，炉体温度为400℃-550℃，加热时间为1.5-2.5小时，保温时间为3-5小时。
(3)除氧化层，将经热处理后的钢丝用工业盐酸进行酸洗，去除因热处理而在钢丝表面生成的氧化皮，将酸洗后的钢丝用清水冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸液，将水洗后的钢丝用石灰溶液进行涂层，以增加钢丝的润滑性能；
(4)精拉，将经过除氧化层工序后的钢丝放入水箱拉丝机上拉拔至直径为1.6mm的钢丝；
(5)电沉积前处理，将直径为1.6mm的钢丝进行除油，以去除钢丝表面因拉拔时残留的润滑剂，将除油后的钢丝用清水进行冲洗，去除钢丝表面因除油工序而残留的除油液，将水洗后的钢丝用50％盐酸溶液进行酸洗，去除钢丝表面的氧化皮，将酸洗后的钢丝用清水进行冲洗，基本去除钢丝表面因酸洗工序而残留的酸洗液，将水洗后的钢丝用碳酸钠进行碱中和，去除因上道水洗工序不彻底而残留在钢丝表面的酸洗液；
(6)酸电解，对经电沉积前处理后的钢丝用20％硫酸溶液进行酸电解，进一步去除钢丝表面的氧化皮；
(7)水洗，将酸电解后的钢丝进行水洗，以去除钢丝表面因酸电解工序而残留的酸液；
(8)预处理电沉积，将水洗后的钢丝进行无氰碱铜预处理电沉积，生产成铜层厚度较薄的铜包钢导体；
(9)水洗，将预处理电沉积后铜包钢进行水洗，以去除钢丝表面因预处理电沉积工序残留的溶液；
(10)厚处理电沉积，将水洗后的铜包钢进行进一步的硫酸盐厚处理电沉积生产成铜层厚度较厚的铜包钢导体；
(11)水洗，将厚处理电沉积后的铜包钢导体进行水洗，去除表面残余电沉积液；
(12)防氧化，将水洗后的铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免铜包钢长久暴露于空气中产生氧化；
(13)干燥，对防氧化工序后的铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附铜包钢导体表面发生氧化；
(14)水箱拉丝，将干燥的铜包钢导体移入水箱拉丝机上拉拔至直径为0.8-1.2mm之间的成品；
(15)水洗，将成品铜包钢导体进行水洗，以去除铜包钢导体表面的污垢和油脂；
(16)防氧化，将水洗后的成品铜包钢导体用防氧化剂进行防氧化工序，避免成品铜包钢导体长久暴露于空气中产生氧化；
(17)干燥，对防氧化工序后的成品铜包钢导体进行干燥，避免因水气黏附表面发生氧化；
(18)收线装盘，以合适的轴体对成品铜包钢导体进行绕装。
2.根据权利要求1所述的一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，其特征在于所述第(12)和(16)步骤中的防氧化工序的操作温度在40-60℃之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种同轴电缆内芯线用高强度铜包钢导体的生产工艺，其特征在于所述预处理电沉积工序中，将水洗后的钢丝通过氢氧化钾和硫酸铜的混合溶液进行无氰碱铜预处理电沉积。
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