CN102517528A

CN102517528A - 一种单晶合金材料制造超高张力线的方法

Info

Publication number: CN102517528A
Application number: CN2011104087049A
Authority: CN
Inventors: 徐云管; 彭庶瑶
Original assignee: 徐云管
Current assignee: Jiangxi Lan Wei Electronic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: CN102517528B

Abstract

本发明公开了一种单晶合金材料制造超高张力线的方法，它是以铜为基础，然后加入银、铝、钯、铍、稀土；其制造方法包括：提取高纯铜、然后加入银、铝、钯、铍、稀土，机械混合后放入高纯石墨坩埚中，制备成合金铸锭；将制备好的合金铸锭加入单晶铸造机中再制备成直径为3mm的铸态单晶母线，将铸态单晶母线拉拔至最小14μm分卷的步骤,达到高张力线的性能要求。本发明制备的产品具有更高导电性、更高抗疲劳性、更高抗拉强度、还有更高的弯曲性，同时改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。广泛应用于磁头线圈、医疗设备用电缆线、高压电缆线、高品质音箱线、微型振动线圈等需超高张力特性的产品。

Description

一种单晶合金材料制造超高张力线的方法

技术领域

本发明涉及一种超高张力线，尤其涉及一种单晶合金材料制造超高张力线的方法。

背景技术

由于电子产品的不断微小型化、轻量化、高功能化、高密度安装化和使用环境的高温化，以及对微细电磁线的细径化和高抗拉强度提出了更高的要求，不仅要求重量轻、直径小，还要功率增长，还要考虑微细线在绕制过程易断的特点，为了提高安全张力又兼顾其它特性，在加工选材上考虑采用掺有其它成分的铜合金使安全张力大幅度提高，同时导电率下降幅度也不过大，这种以铜为主体的合金导体就是超高张力漆包线导体。然而现在普通铜线和多晶合金高张力线材料已无法适应精密高端电子产品对高张力漆包线导体的要求。单晶合金高张力线材料比普通合金高张力线材料具有更高导电性、更高抗疲劳性、更高抗拉强度、更高耐热性，同时改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。因此单晶合金超高张力线材料经（单）复涂层绝缘层后可广泛应用可广泛用于蓝牙耳机、手机微型扬声器、手机振动电机、非接触式智能IC卡、微型继电器、FBT、磁头、钟表线圈等精密高端电子产品领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种单晶合金材料制造超高张力线的方法,通过将合金熔练技术和单晶连铸技术相结合，再通过一系列冷拔加工和热处理的工艺相互结合，高水准的实现作为合金材料所能体现的所有的特性，使得采用本发明生产的材料具有更高导电性、更高抗疲劳性、更高抗拉强度、更高耐热性，同时改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。满足电子产品的不断微小型化、和微细电磁线的细径化和超高抗拉强度的要求，以及解决了微细线在绕制过程易断的情况。

本发明的目的是这样来实现的，单晶合金超高张力线由下列重量份数的原材料组成： Cu 92—97份、Ag 1-8份、Al 0.2-5份、钯0.3—3份、铍0.2—4份、稀土2—7份。所述单晶合金超高张力线的直径为最小14μm，铜的纯度大于99.9999%，银的纯度大于99.99%，铝纯度大于99.999%，钯的纯度大于99.999%，铍的纯度大于99.999%，稀土为混合型镧系稀土。其制备方法步骤为：

1、提取高纯铜：将硝酸铜溶液按1：4比例加高纯水进行稀释，配制成电解液；以国家标准1号纯铜作为阳极浸入电解液，并确保有95%体积比的纯铜浸入电解液中；以高纯铜箔作为阴极浸入电解液中，同样确保有95%体积比的高纯铜箔浸入电解液中；在阳极、阴极之间输入7-9V、2.5-3.5A的直流电，以补充新鲜电解液方式维持电解液温度不超过60℃；待阴极积聚纯度大于99.9995%的高纯铜，及时更换高纯铜箔，再以清洗、烘干备用。

2、制备成铜合金铸锭：提取纯度大于99.9999%的高纯铜，然后加入银、铝、钯、铍、稀土，按照下列重量份数投料 Cu 92—97份、Ag 1-8份、Al 0.2-5份、钯0.3—3份、铍0.2—4份、稀土2—7份。银的纯度大于99.99%，铝纯度大于99.999%，钯的纯度大于99.999%，铍的纯度大于99.999%，这些金属机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在堕性气体保护条件下使用感应电炉熔化，为保证化学成份的稳定性和一致性，制备成合金铸锭；

3、连铸成铸态单晶母线：将制备好的合金铸锭加入有氮气保护的水平连铸金属单晶的连铸室，应用中频感应加热至1150-1220℃，待完全熔化、精炼和除气后，将熔液注入连铸室中间的储液池保温，在维持2-5L/min净化氮气流量的连铸室中，完成对铜合金熔液的水平单晶连铸，得到φ3mm、纵向和横向晶粒数均为1个的高纯铜铸态单晶母线；高纯铜铸态单晶母线可有效降低铜丝的电阻率、提高导电率，增强其搞氧化性能、抗疲劳性和高抗拉强度，同时改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。

4、粗拔：应用常规拉拔设备和工艺，将φ3mm高纯铜铸态单晶母线经多道次工序，拉拔成直径φ1.13mm的单晶合金高张力线。

5、热处理：将直径φ1.13mm的单晶合金超高张力线置于退火炉中，在400-420℃温度下保温25min，保温期间通以氮气保护，然后随炉冷却。

6、表面清洗：经超声波清洗，再由高纯水清洗、烘干；

7、分卷精拔：将前述单晶合金超高张力线，进行粗拔、在线连续热处理、精密拉拔，最终分卷成不同规格至最小为φ14μm的单晶合金超高张力线材料。

本发明的技术优点：采用当前单晶铜（合金）熔炼技术，加入银、铝、钯、铍、稀土各元素一并熔炼成铸态单晶母线，通过一系列冷拔加工和热处理的工艺相互结合，高水准的实现了作为合金材料所能体现的所有的特性，使得本产品比其它方式生产的材料具有更高导电性、更高抗疲劳性、更高抗拉强度、更高耐热性、还有更高的弯曲性，同时改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。本产品可广泛应用于磁头线圈、医疗设备用电缆线、高压电缆线、高品质音箱线、微型振动线圈等需超高张力特性的产品。

具体实施方式

下面结合两个实施例的描述，详细叙述本发明的技术方案。

实施例一

①提取高纯铜：将硝酸铜溶液按1：4比例加高纯水进行稀释，配制成电解液；以国家标准1号纯铜作为阳极浸入电解液，并确保有95%体积比的纯铜浸入电解液中；以高纯铜箔作为阴极浸入电解液中，同样确保有955体积比的高纯铜箔浸入电解液中；在阳极、阴极之间输入7-9V、2.5-3.5A的直流电，以补充新鲜电解液方式维持电解液温度不超过60℃；待阴极积聚纯度大于99.9995%的高纯铜，及时更换高纯铜箔，再以清洗、烘干备用。

②制备成铜合金铸锭：提取纯度大于99.9999%的高纯铜，然后加入银、铝、钯、铍、稀土，按照下列重量份数投料 Cu 92—97份、Ag 4-8份、Al 1.4-5份、钯0.3—3份、铍0.2—4份、稀土2—7份。银的纯度大于99.99%，铝纯度大于99.999%，钯的纯度大于99.999%，铍的纯度大于99.999%，这些金属机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在堕性气体保护条件下使用感应电炉熔化，为保证化学成份的稳定性和一致性，制备成合金铸锭；

连铸成铸态单晶母线：将制备好的合金铸锭加入有氮气保护的水平连铸金属单晶的连铸室，应用中频感应加热至1150-1220℃，待完全熔化、精炼和除气后，将熔液注入连铸室中间的储液池保温，在维持2-5L/min净化氮气流量的连铸室中，完成对铜合金熔液的水平单晶连铸，得到φ3mm、纵向和横向晶粒数均为1个的高纯铜铸态单晶母线。高纯铜铸态单晶母线可有效降低铜丝的电阻率、提高导电率，增强其搞氧化性能、抗疲劳性和高抗拉强度，同时改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。本工序更为详细的方法及其所应用设备，可参阅国家知识产权局于2008年4月30日授权公告的ZL200510023514.X名称为“金属单晶连铸工艺的控制方法及装备”发明专利技术，应属于公知技术范畴。

④粗拔：应用常规拉拔设备和工艺，将φ3mm高纯铜铸态单晶母线经多道次工序，拉拔成直径φ1.13mm的单晶合金高张力线

热处理：将直径φ1.13mm的单晶合金超高张力线置于退火炉中，在400-420℃温度下保温25min，保温期间通以氮气保护，然后随炉冷却。

Figure 2011104087049100002DEST_PATH_IMAGE006

表面清洗：经超声波清洗，再由高纯水清洗、烘干；

Figure 2011104087049100002DEST_PATH_IMAGE008

分卷：分卷精拔：将前述单晶合金超高张力线，进行粗拔、在线连续热处理、精密拉拔，最终分卷成不同规格至最小为φ14μm的单晶合金超高张力线材料。

实施例二

步骤①同实施例一。

②制备成铜合金铸锭：提取纯度大于99.9999%的高纯铜、然后加入银、铝、钯、铍、稀土，按照下列重量份数投料 Cu 92—97份、Ag 1-4份、Al 0.2-1.4份、钯0.3—3份、铍0.2—4份、稀土2—7份。银的纯度大于99.99%，铝纯度大于99.999%，钯的纯度大于99.999%，铍的纯度大于99.999%，这些金属机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在堕性气体保护条件下使用感应电炉熔化，为保证化学成份的稳定性和一致性，制备成合金铸锭；

其余步骤至步骤⑦同实施例一。

本发明技术摒弃了传统思维方式合金元素在熔炉中制备成合金铸锭，最后以多晶的方式直接拉拔的落后工艺，而是采用当前单晶铜（合金）熔炼技术，加入银、铝、钯、铍、稀土各元素一并熔炼成铸态单晶母线，通过一系列冷拔加工和热处理的工艺相互结合，高水准的实现了作为合金材料所能体现的所有的特性，使得本产品比其它方式生产的材料具有更高导电性、更高抗疲劳性、更高抗拉强度、更高耐热性、还有更高的弯曲性，同时改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。

将按照实施例一和实施例二方法制造的单晶合金超高张力线材料分别做测试，其产品测试结果与普通铜合金线的对比结果如下：

Figure 2011104087049100002DEST_PATH_IMAGE009

从上述结比结果表格可以得知，本发明专利方法制造的新型单晶合金超高张力线材料，使得本产品比其它方式生产的材料具有更高导电性、更高抗疲劳性、更高抗拉强度、还有更高的弯曲性，同时可改善焊接性能、韧性和抗腐蚀元素，提高材料大气的抗氧化能力。因此本产品可广泛应用于磁头线圈、高品质扬声器线圈、医疗设备用电缆线、高压电缆线、高品质音箱线、微型振动线圈等需高张力特性的产品。

Claims

1. 一种单晶合金材料制造超高张力线的方法，单晶合金超高张力线由下列重量份数的原材料组成： Cu 92—97份、Ag 1-8份、Al 0.2-5份、钯0.3—3份、铍0.2—4份、稀土2—7份，所述单晶合金超高张力线的直径为最小14μm，铜的纯度大于99.9999%，银的纯度大于99.99%，铝纯度大于99.999%，钯的纯度大于99.999%，铍的纯度大于99.999%，稀土为混合型镧系稀土，其特征是制备方法步骤为：

1）提取高纯铜：将硝酸铜溶液按1：4比例加高纯水进行稀释，配制成电解液；以国家标准1号纯铜作为阳极浸入电解液，并确保有95%体积比的纯铜浸入电解液中；以高纯铜箔作为阴极浸入电解液中，同样确保有95%体积比的高纯铜箔浸入电解液中；在阳极、阴极之间输入7-9V、2.5-3.5A的直流电，以补充新鲜电解液方式维持电解液温度不超过60℃；待阴极积聚纯度大于99.9995%的高纯铜，及时更换高纯铜箔，再以清洗、烘干备用；

2）制备成铜合金铸锭：提取纯度大于99.9999%的高纯铜，然后加入银、铝、钯、铍、稀土，按照下列重量份数投料 Cu 92—97份、Ag 1-8份、Al 0.2-5份、钯0.3—3份、铍0.2—4份、稀土2—7份；这些金属机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在堕性气体保护条件下使用感应电炉熔化，制备成合金铸锭；

3）连铸成铸态单晶母线：将制备好的合金铸锭加入有氮气保护的水平连铸金属单晶的连铸室，应用中频感应加热至1150-1220℃，待完全熔化、精炼和除气后，将熔液注入连铸室中间的储液池保温，在维持2-5L/min净化氮气流量的连铸室中，完成对铜合金熔液的水平单晶连铸，得到φ3mm、纵向和横向晶粒数均为1个的高纯铜铸态单晶母线；

4）粗拔：应用常规拉拔设备和工艺，将φ3mm高纯铜铸态单晶母线经多道次工序，拉拔成直径φ1.13mm的单晶合金高张力线；

5）热处理：将直径φ1.13mm的单晶合金超高张力线置于退火炉中，在400-420℃温度下保温25min，保温期间通以氮气保护，然后随炉冷却；

6）表面清洗：经超声波清洗，再由高纯水清洗、烘干；

7）分卷精拔：将前述单晶合金超高张力线，进行粗拔、在线连续热处理、精密拉拔，最终分卷成不同规格至最小为φ14μm的单晶合金超高张力线材料。