CN103014815A - 铜导线辊式快速阳极氧化处理方法 - Google Patents

铜导线辊式快速阳极氧化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜导线辊式快速阳极氧化处理方法，适用于直径0.10mm~2.50mm的铜质导线、铜包铝和铜包钢导线的在线生产。该技术包括辊式快速阳极氧化装备及其配套生产工艺，其中阳极氧化液采用无环境污染的碳酸钠+双氧水体系，阳极氧化电流密度5-12A/dm2，常温处理，封闭处理。全部生产工艺在一套主要由直流电源、阳极氧化辊、封闭辊以及温度、压力、流量控制仪表组成的装置中完成。辊式快速阳极氧化处理后的铜导线在保持其常规性能的前提下，具有良好的耐大气腐蚀性能和特定的低压绝缘性能，耐压等级≤80V。

Description

铜导线辊式快速阳极氧化处理方法
技术领域
本发明属铜导线表面处理领域。可使各类铜质导线、铜包铝和铜包钢导线在高速生产条件下，获得具有特定耐压等级和良好的耐大气腐蚀性能。
背景技术
铜导线在加工、包装、储运和使用过程中常常因铜表面接触空气氧化而影响其外观品质和导电性能，而一般的铜导线防锈技术往往不能兼顾这两个方面，通常提高了耐大气腐蚀性能，导电性能却有明显下降；反之，维持了导电性能，防锈效果则无法令人满意，最近公布的专利CN 102254637 A《铜包铝线阳极氧化辅助低压绝缘处理工艺》和CN 102254638 A《铜包铝线的阳极氧化低压绝缘处理生产系统》借助铜（合金）阳极氧化的基本原理和漆包线工艺方法试图完成铜包铝线的低压绝缘要求，无疑在解决上述问题上有所进展，但仍存在明显不足；例如其产品耐压等级虽然可以达到80V~300V，但仍会影响多数低压线缆和器件的制作工艺和使用性能，此外，其阳极氧化过程仍为常规浸入式镀槽，需要较高的反应温度；其生产工艺中包含较多的环境污染元素，如以挥发性强酸和六价重金属铬为特征的阳极氧化液等。
发明内容
本发明以辊式电化学转化方式、环保型阳极氧化液和高电流密度为特征，常温实现铜导线表面快速阳极氧化，可在各类铜导线表面快速获得超薄的致密氧化物膜层，本发明的目的是在保证低原线材生产速度的前提下，在线获得具有良好耐大气腐蚀性能，并具有耐压等级≤80V的铜导线，特别适用于0.10mm ~2.50mm的各种机械铜包铝和电镀铜包铝线材等的生产。
本发明采用的装置如图1所示，工作原理简述如下：
1、铜导线（2）经原线材生产退火工序（1）通过清洗槽（3）后，进入阳极氧化辊（6）做快速阳极氧化处理。
2、完成快速阳极氧化的铜导线（2）经喷吹器（7）干燥后通过封闭辊（8）进行封闭处理，并经过烘干机（9）和热风机（10）干燥后收线（11）。
3、快速阳极氧化辊（6）和铜导线（2）之间由直流电源（5）提供电化学反应动力，并通过加液器（4）向快速阳极氧化辊（6）导入阳极氧化液。 
本发明采用的工艺流程图如图2所示，相关工艺参数如下：
（1）前处理工序（12）可直接采用原线材退火工艺后使用的清洗液处理后，视具体情况用自来水、去离子水冲洗后或直接进入下一工序。
（2）快速阳极氧化工序（13）所用阳极氧化液由碳酸钠（20~30%wt）、双氧水（4~12%wt）和表面活性剂脂肪胺盐、乙醇胺盐或聚乙烯多胺盐中的一种（0.5~2%wt）组成，pH值9.5-12.5，常温操作；阳极氧化液通过加液器（4）的计量泵注入阳极氧化辊内部，流量0.2~1.0L/min；电流密度5-12A/cm2。
（3）清洗工序（14）由喷吹器（7）完成，采用自来水冲洗，并80 ~ 100℃热风干燥。
（4）封闭工序（15）选用市售封闭剂和常规封闭工艺。.
附图说明
图1为在线辊式铜导线快速阳极氧化装置示意图。其中（1）、（3）、（11）为原线材生产线配置分别代表退火炉、清洗槽和收线机；（2）为铜导线；（4）为加液器；（5）为直流电源；（6）为阳极氧化辊；（7）为喷吹器；（8）封闭辊；（9）为烘干器；（10）为热风机。
图2为本发明的工艺流程图。其中（12）为前处理工序；（13）为快速阳极氧化工序；（14）为清洗工序；（15）为封闭工序。
具体实施方式
本发明以机械包覆法生产的铜包铝导线为实施对象，但是，本发明专利方法同样适合各类铜质导线、铜包钢导线的快速表面阳极氧化处理，也可以达到特定耐压等级和良好的耐大气腐蚀性能。
如图1所示，将连续退火后的铜导线2通过原工艺清洗槽3进行前处理12，一般不需要改变原有清洗工艺条件，也不需要特别冲和干燥，通过简单的刮液板（原生产线上常规配置，位于阳极氧化辊6与清洗槽3之间即可进行阳极氧化。
如原清洗剂成分较复杂，或浓度较高，则可在原刮液板前端增加一个喷淋装置，然后导入阳极氧化工序13。
阳极氧化液的的导入阳极氧化辊6的速度通过加液器4上的计量泵以流量严格控制，通常0.50mm以下细线取下限，1.5mm以上粗线取上限。
阳极氧化结束后须通过喷吹器7快速喷淋自来水并热风吹干，即工序14，此喷淋水呈弱碱性，且不含任何环境污染成分，可与前处理喷淋水通常为的酸性混合后直接排放。
清洗干燥后的导线通过封闭辊8完成封闭处理工序15，经烘干器9干燥后导入正常收线机构11，必要时可利用热风机10加速干燥。
以上工序连续完成，其中铜导线2自前处理槽导出至阳极氧化辊6之前，须增加一组导电的导向轮，并与直流电源5的正极连接牢固，而电源负极与阳极氧化辊6相连。
在图2所示工艺流程中，阳极氧化液的配制一般按一周的生产量配制，配制时先将固体物一次性溶解完成，随后缓慢加入双氧水，控制pH值在9.5 ~12.0之间，最后加入表面活性剂，搅拌均匀后即可移入加液器4。
离开阳极氧化辊6的线材必须进行充分的清洗与干燥处理。
封闭工序15以浸涂、辊涂和刷涂较为方便，以热风干燥较为常见。
例如直径0.1mm的机械包覆法铜包铝线，采用上述工艺流程，阳极氧化液碳酸钠20 wt %、双氧水4 wt %，表面活性剂脂肪胺盐0.5 wt %组成，pH值9.5，阳极氧化液流量0.2L/min，电流密度5A/cm2，常温25℃操作条件下处理后，进行耐压试验（GB/T 4074.5-2008），耐压测试结果为36V，按中性盐雾试验法（QB/T3826-1999）经过4小时测试，线材表面没有发现点蚀或明显色差变化。
例如直径2.5mm的机械包覆法铜包铝线，采用上述工艺流程，阳极氧化液碳酸钠30 wt %、双氧水12 wt %，表面活性剂脂肪胺盐、乙醇胺盐或聚乙烯多胺盐中的一种2 wt %组成，pH值12，阳极氧化液流量1L/min，电流密度12A/cm2，常温25℃操作条件下处理后，进行耐压试验（GB/T 4074.5-2008），耐压测试结果为65V，按中性盐雾试验法（QB/T3826-1999）经过4小时测试，线材表面没有发现点蚀或明显色差变化。 

Claims (4)

1.铜导线辊式快速阳极氧化处理方法，包括前处理工序、快速阳极氧化工序、清洗工序和封闭工序，其特征在于：快速阳极氧化工序中所用阳极氧化液含有20~30wt%的碳酸钠、4~12wt%的双氧水和0.5~2wt%的表面活性剂，pH值9.5-12.5，常温操作；阳极氧化液通过加液器的计量泵注入阳极氧化辊内部，流量0.2~1.0L/min；电流密度5-12A/cm2。
2.如权利要求1所述的铜导线辊式快速阳极氧化处理方法，其特征在于：所述表面活性剂为脂肪胺盐、乙醇胺盐或聚乙烯多胺盐中的一种。
3.如权利要求1所述的铜导线辊式快速阳极氧化处理方法，其特征在于：所述铜导线为0.10mm ~2.50mm的铜质导线、铜包铝或铜包钢导线。
4.如权利要求1所述的铜导线辊式快速阳极氧化处理方法，其特征在于：所述流量通常0.50mm以下细线取下限，1.5mm以上粗线取上限。
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