CN103151115A - 一种高张力铜合金漆包线的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有高断裂伸长率的高张力铜合金漆包线的生产方法，在纯铜中加入银或银与铬、锡、镁、镍中任意一种的组合，制成铜杆后，进行拉拔成型，拉拔成型的每次拉伸变形量为6—8%，然后在450—650℃下退火定型，使线材抗张强度、柔顺性和塑性得到增加，使线材抗张强度和塑性的平衡，线材抗拉强度达到380—500MPa，导电率达到纯铜导线的93%以上，断裂伸长率达到20%以上，且有适度的加工柔顺性和塑性，既能满足电声行业对高张力漆包线的工艺要求，又达到性能与造价的平衡。

Description

一种高张力铜合金漆包线的生产方法

技术领域

本发明涉及一种高张力铜合金漆包线的生产方法。

背景技术

纯铜漆包线因具有优异的导电性、耐磨蚀性和优越的工艺性能，历年来被广泛应用作电磁线和电声行业的高保真线，但纯铜漆包线的抗张强度较低、尤其是微细线径的漆包线，其强度难以满足某些领域对漆包线的要求，例如电声行业的喇叭、耳机、手机受话器，要求产品小型化、轻量化，大量使用微细线径的漆包线，由于抗张强度较低，难以适应绕线机械的要求。现代工业要求漆包线具有高导电、高导热的特性，较高的抗张强度，还要有一定的加工柔顺性和塑性。一般以线材的延伸率来表征。

目前，提高纯铜漆包线的抗张强度，可以通过铜基材料的合金化和加工硬化的途径实现。制造铜基材料的合金线材，有如下问题需解决，如果合金元素加入的太少，强化效果就不明显，这是因为过少的固溶原子或第二相不足以钉轧位错，使其难以运动，产生足够的强度。而若加入的合金元素过多，往往导电性又大幅降低，晶格粒子的热振动、晶体内的异类原子、空位、晶界、位错等都不可避免地使理想点阵周期性遭到破坏，从而导致合金导电性降低，可见铜合金的强度和导电性呈相互矛盾关系。如果是贵金属例如银作为添加合金元素，还需考虑制造成本的因素。目前的强化方式基本有合金化法和复合材料法两种方法。

合金化法是通过引进适量元素形成固溶体合金再通过机械加工和热处理使其组织和结构发生变化而获得高强高导兼备的铜合金，生产过程易于控制。例如CN1574107A提供铜合金导线，是由含有0.05—0.9重量％的镁和总计超过15ppm的杂质的铜基合金形成的。导线的单端直径不超过0.10英寸，拉伸强度至少为100ksi，导电率大于60％IACS。

CN102356435A提供的布线用电线导体是将多根铜合金线材捻合而得到的，铜合金线材具有如下组成：含有0.3～1.5质量％的Cr、余量为Cu和不可避免的杂质，布线用电线导体的拉伸强度为400—650MPa、断裂时的伸长率为7％以上、导电率为65%IACS以上、0.2％耐力与拉伸强度之比为0.7—0.95，并且加工硬化指数为0.03—0.17。

CN102851527A本发明的目的在于针对背景技术的不足，提供一种铜银镁合金接触线及其制备方法，铜银镁合金接触线按重量百分比为：0.05～0.15％的银和0.20～0.40％的镁，杂质总量不大于0.1％，余量为铜。通过熔炼-水平连铸-冷轧-时效处理-冷轧-冷拉成型工艺，制造出的接触线拉伸强度为500—580MPa、电导率达到82—89％IACS，断裂时的伸长率大于8％，软化温度大于495℃。

CN101250644A本发明公开了一种可用作引线框架材料的铜基合金及其制备方法，所述合金含有1.0～3.5wt％镍、0.2～0.8wt％硅、0.06～0.15wt％银，其余为铜和不可避免的杂质。本发明通过加入微量的银改善了合金的性能，本发明制备的铜基合金抗拉强度达到600～850MPa、电导率达到50～75％IACS、延伸率达到5％以上，软化温度450℃以上。

另一种是复合材料法，其中一种方法是人为加入第二相颗粒、晶须、或纤维对铜基体强化，或依靠强化相本身强度增大材料强度的方法。是研制高强高导铜合金的发展方向，例如CN101178958A描述的方法，是向铜基体引入均匀、细小具有良好热稳定性的氧化物颗粒如Al₂O₃，以氧化物弥散强化铜的方法，但此方法工艺装备和过程控制要求比较复杂，质量控制难度大。

铜基材料的合金化法工艺路线是制备高强高导铜合金的最基本方法，技术较成熟，工艺简单，具有操作简便，产品质量比较稳定，适合规模生产的优点，但是作为漆包线的铜线材，加入的合金元素受到以下因素的制约，有的元素加入后，线材的张力提高，但与纯铜导线的导电率相比，有较大的降低。按照电导性和强度可将铜合金分为三类，例如高导电中强度铜合金，电导率70%～98%，IACS，抗拉强度350～600MPa，如银铜、铬铜、锆铜、镉铜合金等，中导电高强度铜合金，电导率30%～70%，IACS， 抗拉强度600～900 MPa，如镍硅铜合金。低导电特高强度铜合金，电导率10%～30%，IACS ，抗拉强度大于900 MPa 如铍铜钛铜等。电声行业使用的漆包线要求具有高张力、高电导率、较好加工柔顺性和塑性，上述高导电中强度铜合金漆包线具有高张力和高电导率，但普遍加工柔顺性和塑性较差，具体表现为断裂伸长率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高断裂伸长率的高张力铜合金漆包线的生产方法。

本发明在纯铜中加入添加元素形成铜合金，制成铜杆后，进行拉拔成型，然后退火定型，添加元素是银或银与铬、锡、镁、镍中任意一种的组合，添加元素的加入量为纯铜质量的0.08—4%，其中银的含量占添加元素总重量20%以上，述拉拔成型的每次拉伸变形量为6—8%，经多道拉拔达到预定线径后，在450—650℃下退火定型。

本发明中，铜合金铜杆制备可以在中频感应熔炼炉加入纯度99.95%以上的纯铜和添加元素，在1200℃左右熔化均匀后，以向上牵引法生产无氧合金铜杆或低氧法连铸连轧生产低氧合金铜杆，铜杆直径在8mm以下。

上述拉拔成型的拉伸变形量为是通过单个拉丝模具拉伸后，铜线截面积的减少量与铜线拉伸前截面积之比，用算式计算是：拉伸变形量=(拉伸前截面积-拉伸后截面积)/拉伸前截面积*100%，铜杆需要经过多次拉丝模具的冷拉，冷拉速度根据线径从大到小控制在500～1200 米/分钟，经多道拉拔后形成0.01—0.1mm直径的预定线径时冷拉速度1000～1200 米/分钟。

冷拉后的线材在退火工序退火后可增加拉伸整理的工序，该工序的拉伸变形量应控制在1—3%之内，达到线材抗张强度和塑性一定程度平衡。

上述添加元素的加入量优选为纯铜质量的1—4%，更优选是2—3%。

经多道拉拔达到预定线径的铜合金线可以在通用的漆包线生产线的包漆机上利用现有技术涂覆绝缘漆，成为自粘型漆包线、高张力铜合金直焊型等漆包线。

本发明通过控制拉拔速度、每次拉拔变形量以及退火热处理，使线材抗张强度、柔顺性和塑性得到增加，使线材抗张强度和塑性的平衡，线材抗拉强度达到380—500MPa，导电率达到纯铜导线的93%以上，断裂伸长率达到20%以上，且有适度的加工柔顺性和塑性，既能满足电声行业对高张力漆包线的工艺要求，又达到性能与造价的平衡。

具体实施方式

实施例1

在中频感应熔炼炉加入100份（重量）纯铜，3份（重量）银，经熔化均匀，以上引法生产6mm直径的无氧铜杆，以此铜杆为拉丝原料，常温下逐级拉伸，每一级的变形量控制在6—8%之间，冷拉线速度根据随线径的减小而逐步增加，线径1mm以上采用500—800米/分钟，线径0.1—1mm之间采用800—1000米/分钟，拉成0.05mm直径的半成品的线速控制1000—1200 米/分。拉拔完成后在500℃温度下保温退火1.5小时。将该线材送往卧式包漆机生产线，包漆线速在400米/分钟，依次涂覆绝缘漆和自粘漆层，在包漆机烘箱内漆膜固化。产品的电导率达93%IACS，抗拉强度约450Mpa，断裂伸长率达到约25%。

实施例2

在中频感应熔炼炉中加入100份（重量）纯铜，加入0.5份（重量）银、1.5份（重量）铬，熔化均匀，以低氧法连铸连轧生产8毫米直径的低氧铜杆，按实施例1的拉丝拉拔成线径为0.1毫米的高张力铜合金线，在550℃温度下退火1.5小时，涂覆单层直焊性绝缘漆，产品的电导率达93%IACS，抗拉强度约450Mpa，断裂伸长率达到28%。

实施例3

在中频感应熔炼炉中加入100份（重量）纯铜，加入0.5份（重量）银、0.5份（重量）锡，熔化均匀，以低氧法连铸连轧生产6毫米直径的低氧铜杆，按实施例1的拉丝拉拔成线径为0.1毫米的高张力铜合金线，在550℃温度退火1.5小时，涂覆单层直焊性绝缘漆，产品的电导率达95%IACS，抗拉强度约420Mpa，断裂伸长率达到25%。

实施例4

在中频感应熔炼炉中加入100份（重量）纯铜，加入0.5份（重量）银、1.2份（重量）镁，熔化均匀，以低氧法连铸连轧生产8毫米直径的低氧铜杆，按实施例1的拉丝拉拔成线径为0.1毫米的高张力铜合金线，在550℃温度退火1.5小时，涂覆单层直焊性绝缘漆，产品的电导率达94%IACS，抗拉强度约450Mpa，断裂伸长率达到26%。

实施例5

在中频感应熔炼炉中加入100份（重量）纯铜，加入0.5份（重量）银、1份（重量）镍，熔化均匀，以低氧法连铸连轧生产6毫米直径的低氧铜杆，按实施例1的拉丝拉拔成线径为0.1毫米的高张力铜合金线，在550℃温度退火1.5小时，退火后常温下进行拉伸变形量为2%的拉伸整理，涂覆单层直焊性绝缘漆，产品的电导率达96%IACS，抗拉强度约500Mpa，断裂伸长率达到20%。

Claims (6)

1.一种高张力铜合金漆包线的生产方法，在纯铜中加入添加元素形成铜合金，制成铜杆后，进行拉拔成型，然后退火定型，其特征在于，所述添加元素是银或银与铬、锡、镁、镍中任意一种的组合，添加元素的加入量为纯铜质量的0.08—4%，其中银的含量占添加元素总重量20%以上，所述拉拔成型的每次拉伸变形量为6—8%，经多道拉拔达到预定线径后，在450—650℃下退火定型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在退火定型后增加拉伸整理的工序，该工序的拉伸变形量为1—3 %。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，拉拔成型线速度为500—1200 米/分。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其特征在于，线径1mm以上时拉拔成型线速度为500—800米/分钟，线径0.1—1mm之间时拉拔成型线速度为800—1000米/分钟，线径0.1mm以下时拉拔成型线速度为1000—1200 米/分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，添加元素的加入量为纯铜质量的1—4%。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其特征在于，添加元素的加入量为纯铜质量的2—3%。