CN102719785A - 一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铜包钢的生产工艺。一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，依次包括下列步骤：剥壳、钢丝刷去锈、酸洗、水洗、硼化、拉拔、二次水洗、干燥收线和氨分解回火。该铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺的优点是生产过程环保污染少，钢丝表面氧化层处理完全钢丝表面光亮，防氧化效果好，尤其是经过该工艺处理后的钢丝在后续电镀过程中与铜层具有良好的结合力。
Description
技术领域
本发明涉及铜包钢的生产工艺，尤其是铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺。
背景技术
铜包钢线是以钢芯为基体，在其表面覆上一层铜，再经过拉拔而成的新型复合线材。该产品既有钢的强度和韧性，又有铜的良好导电性和耐腐蚀性能，现已成为传统纯铜单线的更新换代产品，被广泛应用在通讯、交通运输、冶金、电子仪表、机械、输电等方面。但铜包钢线一直存在结合力不好的行业共性问题，长期以来得不到有效解决，经分析研究发现铜包钢基体-钢丝的前处理对结合力有很大的影响。
传统的铜包钢钢丝基体前处理方法是将钢丝先通过机械剥壳除锈，然后通过酸洗除去剥壳后残留在其表面的氧化物，后经石灰水中和，进干燥箱充分干燥后拉拔回火以得到不同线径的基体。该方法虽然工艺简单，但钢丝表面氧化层去除不完全且防氧化效果不佳，经回火后基体表面仍存在较多的氧化层，从而导致钢丝进镀槽前还需经过盐酸除锈，在盐酸除锈过程中易产生“过腐蚀”和发生“氢脆”现象，并且除锈不完全以致铜包钢线铜层与基体结合力不良，同时在酸洗过程中易产生酸雾，排放大量废液，污染环境，增加环保处理成本，无法满足目前日益严格的环保要求。
发明内容
本发明的目的在于克服传统工艺中生产的铜包钢线铜层与基体结合力不好，生产过程中产生大量酸雾、废液等问题，公开了一种生产过程环保污染少，钢丝表面氧化层处理完全，钢丝表面光亮，防氧化效果好且处理后的钢丝在后续电镀过程中与铜层具有良好的结合力的铜包钢钢丝基体前处理生产工艺。
为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，依次包括下列步骤：(1)剥壳：将钢丝通过机械除锈剥壳，去除钢丝表面的氧化层；(2)钢丝刷去锈，用钢丝刷擦除钢丝基体表面残留的氧化层；(3)酸洗，用盐酸溶液进行酸洗，进一步除去钢丝基体表面残留的氧化层及钢丝基体表面因氧化形成的蚀坑；(4)水洗，去除上道工序中留下的酸洗液；(5)硼化，将钢丝基体浸入硼砂溶液中进行硼化处理以形成硼砂涂层；(6)拉拔，先用钠盐拉丝粉对经过硼化的钢丝基体进行粗拉，然后在直线拉丝机上进行精拉；(7)二次水洗，去除上道工序中残留的拉丝粉；(8)干燥收线，将水洗后的钢丝进行干燥，去除表面的水分后收线；(9)氨分解回火，①氨分解阶段，先将氨分解炉升温至500℃，保温使整个炉体受热均匀，然后继续升温至650-670℃送氨气，同时打开排气阀，将排气阀出口放入水中，当温度到达800-820℃，此时氨分解炉内为N2和H2的混合物；②高温回火阶段，将氨分解炉内分解出的N2和H2混合物充入装有钢丝基体的真空回火炉中，让整个回火炉中充满N2和H2，回火温度在780-830℃之间，并保温5-6小时，然后关闭真空回火炉，随炉冷却7.5-8小时，空冷使炉内温度接近室温后将炉子抽成真空，冲入N2，使炉子压力阀显示0MPa，开炉取出钢丝基体。
作为优选，所述步骤3中采用体积比为50％的盐酸溶液进行酸洗。
作为优选，所述步骤5中的硼砂溶液浓度为8％～15％，温度为75℃-85℃之间，利于形成硼砂涂层。硼砂溶液温度低于75℃，形成的硼化涂层质量不好，后续拉拔过程中，拉丝粉易嵌入硼化膜中，使钢丝基体表面发黑或者出现黑色斑点，硼砂溶液温度高于85℃，则能耗高，具体是硼砂溶液温度高于85℃所需的能耗是正常水平的1.5倍以上。
作为优选，所述步骤6中先拉至直径2.8～2.5mm，然后精拉至直径1.4～1.8mm。
作为优选，所述步骤7中采用热水洗，热水温度控制在70-90℃，易于后续的干燥。
作为优选，步所述骤8中采用工字轮收线，便于后续的氨分解回火工序的进行。
作为优选，所述步骤9中先将氨分解炉升温1-1.5小时至温度500℃，然后保温1.5-2小时，温度升至750℃时，在排气阀出口处点火，观察火焰颜色及排出口有无水滴流出；炉子空冷时间在25-30小时之间。
作为优选，所述步骤1中去除钢丝表面的氧化层，将除钢丝基体处理成直径为6.5mm或5.5mm的钢丝基体。
采用上述技术方案的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其有益效果如下：(1)使用机械剥壳和钢丝刷擦除去除氧化层，与传统的酸洗去除氧化层相比减少酸的用量，生产过程更加环保污染少；(2)采用硼化工艺在钢丝基体表面形成硼砂涂层，建立了良好的拉拔润滑条件，可以减少金属钢线和模具的直接接触，延长模具使用寿命，可以提高拉拔速度，减少材料的损耗，得到均匀光滑的加工表面，同时硼化膜易溶于水，便于后续钢丝表面的清洗，硼砂涂层的形成对于钢丝基体具有较好的防腐性能且钢丝的抗拉强度散差小，韧性好；(3)采用氨分解回火工艺，真空回火炉中含有大量的氢气，而氢气具有还原作用，光亮还原退火的功能，因此回火后可使线材表面光亮，抗氧化性增强，避免了钢丝基体的再次氧化，所以钢丝进镀槽前无需再次进行酸洗除氧化层，避免了再次使用盐酸，生产过程更加环保污染少，同时解决了经常出现的铜层与基体钢丝结合力不良的问题，并且钢丝经过氨分解处理，可以消除钢丝内部的内应力，减少晶体缺陷，使材料的组织均匀，以平衡材料的综合性能。综上所述，该铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺的优点是生产过程环保污染少，钢丝表面氧化层处理完全钢丝表面光亮，防氧化效果好，尤其是经过该工艺处理后的钢丝在后续电镀过程中与铜层具有良好的结合力。
具体实施方式
下面对本发明做进一步描述。
一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，依次包括下列步骤。
(1)剥壳：钢丝在自然条件下发生氧化会生成过厚的氧化层，由于氧化层脆且延伸性小因此需要剥壳去除，将钢丝通过机械除锈剥壳，去除钢丝表面的氧化层，具体是将除钢丝处理成直径为6.5mm或5.5mm的钢丝基体。
(2)钢丝刷去锈，经过机械剥壳后用钢丝刷擦除钢丝基体表面残留的氧化层。
(3)酸洗，采用体积比为50％的盐酸溶液进行酸洗，进一步除去因钢丝刷擦除不彻底残留在钢丝基体表面的氧化层及钢丝基体表面因氧化形成的蚀坑，使钢丝基体表面光滑。
(4)水洗，去除上道工序中留下的酸洗液。
(5)硼化，将钢丝基体浸入硼砂溶液中进行硼化处理以形成硼砂涂层，由于硼砂涂层具有较低的摩擦系数，利于后续拉拔工序的进行；硼砂溶液浓度为8％～15％，温度为75℃-85℃之间，利于形成硼砂涂层。硼砂溶液温度低于75℃，形成的硼化涂层质量不好，后续拉拔过程中，拉丝粉易嵌入硼化膜中，使钢丝基体表面发黑或者出现黑色斑点，硼砂溶液温度高于85℃，则能耗高，具体是硼砂溶液温度高于85℃所需采用工字轮收线，便于后续的氨分解回火工序的进行。
(6)拉拔，先用钠盐拉丝粉对经过硼化的钢丝基体进行粗拉，拉至直径2.8～2.5mm，然后在直线拉丝机上进行精拉，精拉至直径1.4～1.8mm，常用的是1.4mm、1.6mm或1.8mm。
(7)二次水洗，去除上道工序中残留的拉丝粉，二次水洗采用热水洗，热水温度控制在70-90℃，易于后续的干燥。
(8)干燥收线，将水洗后的钢丝进行干燥，去除表面的水分后采用工字轮收线，便于后续的氨分解回火工序的进行。
(9)氨分解回火，①氨分解阶段，先将氨分解炉升温1-1.5小时至500℃左右，然后保温1.5-2小时使整个炉体受热均匀，然后继续升温至650-670℃送氨气，同时打开排气阀，将排气阀出口放入水中，温度升至750℃时，在排气阀出口处点火，观察火焰颜色及排出口有无水滴流出；当温度到达800-820℃，火焰基本呈橘黄色，并无滴水，此时氨分解炉内为N2和H2的混合物；②高温回火阶段，将氨分解炉内分解出的N2和H2混合物充入装有钢丝基体的真空回火炉中，让整个回火炉中充满N2和H2，回火温度在780-830℃之间，并保温5-6小时，然后关闭真空回火炉，随炉冷却7.5-8小时，空冷使炉内温度接近室温后将炉子抽成真空，空冷时间在25-30小时之间，然后冲入N2，使炉子压力阀显示0MPa，开炉取出前处理完成的铜包钢钢丝基体。
Claims (8)
1.一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于依次包括下列步骤：(1)剥壳：将钢丝通过机械除锈剥壳，去除钢丝表面的氧化层；(2)钢丝刷去锈，用钢丝刷擦除钢丝基体表面残留的氧化层；(3)酸洗，用盐酸溶液进行酸洗，进一步除去钢丝基体表面残留的氧化层及钢丝基体表面因氧化形成的蚀坑；(4)水洗，去除上道工序中留下的酸洗液；(5)硼化，将钢丝基体浸入硼砂溶液中进行硼化处理以形成硼砂涂层；(6)拉拔，先用钠盐拉丝粉对经过硼化的钢丝基体进行粗拉，然后在直线拉丝机上进行精拉；(7)二次水洗，去除上道工序中残留的拉丝粉；(8)干燥收线，将水洗后的钢丝进行干燥，去除表面的水分后收线；(9)氨分解回火，①氨分解阶段，先将氨分解炉升温至500℃，保温使整个炉体受热均匀，然后继续升温至650-670℃送氨气，同时打开排气阀，将排气阀出口放入水中，当温度到达800-820℃，此时氨分解炉内为N2和H2的混合物；②高温回火阶段，将氨分解炉内分解出的N2和H2混合物充入装有钢丝基体的真空回火炉中，让整个回火炉中充满N2和H2，回火温度在780-830℃之间，并保温5-6小时，然后关闭真空回火炉，随炉冷却7.5-8小时，空冷使炉内温度接近室温后将炉子抽成真空，冲入N2，使炉子压力阀显示0MPa，开炉取出钢丝基体。
2.根据权利要求1所述的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于所述步骤3中采用体积比为50％的盐酸溶液进行酸洗。
3.根据权利要求1所述的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于所述步骤5中的硼砂溶液浓度为8％～15％，温度为75℃-85℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于所述步骤6中先拉至直径2.8～2.5mm，然后精拉至直径1.4～1.8mm。
5.根据权利要求1所述的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于所述步骤7中采用热水洗，热水温度控制在70-90℃。
6.根据权利要求1所述的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于所述步骤8中采用工字轮收线。
7.根据权利要求1所述的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于所述步骤9中先将氨分解炉升温1-1.5小时至温度500℃，然后保温1.5-2小时，温度升至750℃时，在排气阀出口处点火，观察火焰颜色及排出口有无水滴流出；炉子空冷时间在25-30小时之间。
8.根据权利要求1所述的一种铜包钢钢丝基体前处理的生产工艺，其特征在于所述步骤1中去除钢丝表面的氧化层，将除钢丝基体处理成直径为6.5mm或5.5mm的钢丝基体。
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