CN104353696A - 一种微细铜银合金线制造方法 - Google Patents

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徐燕
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Abstract

本发明公开了一种微细铜银合金线的制造方法，所述方法包括以下步骤：（1）铜银合金坯料的冶炼与连铸；（2）铜银合金杆的拉制；（3）铜银合金线的中间热处理；（4）将经过中间热处理的铜银合金线经中拉机拉制成直径0.1-0.25mm的铜银合金线。本发明微细铜银合金线的制造方法能够确保铜银合金原材料成分及组织结构稳定，并在拉丝过程中通过热处理控制银在铜银合金线材中的分布形式而稳定其织构和性能，避免了线材加工过程中的由于组份和组织结构不稳定而引起的局部应力集中，所导致的断线，为微细铜银合金线材的制造提供保障。

Description

一种微细铜银合金线制造方法
技术领域
本发明属于电线电缆导体材料领域，主要涉及一种微细铜银合金线制造方法。
背景技术
Cu/Ag合金线作为一种高性能材料，具有高强度、高导电性及较好的加工性能与耐热性，被广泛应用航空航天线缆，科学实验室用材料、笔记本电脑、手机极细同轴电缆，高张力漆包线、扬声器引出线领域。对于极细导体所使用的极细Cu/Ag合金线（线径为0.010-0.030mm），通常是通过对铸造材料等坯料进行拉丝而制造出的，但在制造过程，由于材料的成分、组织不稳定及拉丝过程中工艺参数控制不当引起拉丝过程中材料局部应力集中而导致频繁断线，不能制造出所需长度的极细Cu/Ag合金线材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种微细铜银合金线制造方法，其可以有效降低拉丝时的断线次数，从而高生产率地制造线径0.010-0.030mm 的Cu/Ag合金线。
本发明微细铜银合金线的制造方法如下：
（1）Cu/Ag合金坯料的冶炼与连铸：
a．制造铜银中间合金，分别将质量分数50%的铜和质量分数50%的银放入真空熔炼炉坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至600-800℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2或惰性气体至5×103Pa；然后继续升温至1150-1250℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入纯N2或惰性气体搅拌15-20分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金中间合金；
b．将铜和铜银中间合金按铜（Cu）为80%-99%，银（Ag）为20%-1%的质量比例称量计算后，混合加入到真空冶炼炉坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至600-800℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2或惰性气体至5×103Pa；然后继续升温至1150-1250℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入纯N2或惰性气体搅拌20-30分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金坯料；
c．将Cu/Ag合金坯料加入到真空熔炼惰性气体保护连铸机坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至600-800℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2或惰性气体至5×103Pa；然后继续升温至1200℃，待合金完全溶解，精炼静置20-35分钟后，开始连铸直径8-12mm铜银合金杆。连铸机结晶器冷却采用铜制水冷结晶器冷却装置，冷却速率高于5℃/秒；铜银合金杆牵引采用间歇式牵引，牵引速度为50-300mm/分钟，牵引/停止时间为0.1-1秒，且牵引/停止时间相同。
（2）铜银合金杆的拉制：
将上述直径8-12mm 的铜银合金杆经过拉丝机拉制成直径为1.0-1.5mm 的铜银合金线；拉丝过程中，在铜银合金线的直径大于等于4mm时使线材的变形率为8-12%，在铜银合金线的直径小于4mm时使线材的变形率为15-20%；铜银合金线直径大于等于4mm的拉丝速度为10-20m/分钟，线材直径小于4mm的拉丝速度不高于50m/分钟。 
（3）Cu/Ag合金线的中间热处理：
将直径1.0-1.5mm的铜银合金线在真空炉中进行中间热处理，真空炉真空度高于5×10-1Pa，升温速度为1-2℃/秒，热处理温度为450-550℃，热处理时间为1-10小时，随炉冷却后进一步拉丝；通过该过程，前道拉丝过程中产生的银纤维晶粒转化为颗粒状晶粒，增加了组织结构的稳定性。
（4）将经过中间热处理的铜银合金线经中拉机拉制成直径0.1-0.25mm 规格的铜银合金线，拉丝过程中使线材变形率为8%-12%；将直径为0.1-0.25mm规格 的铜银合金线经过细拉机连续拉拔成直径为0.05-0.065mm 细线， 再在微拉机上通过多道拉拔，最终到达直径0.010-0.020mm 微细铜银合金线，拉丝过程中使铜银合金线变形率为6%-8%，铜银合金线直径大于等于0.1-0.25mm 规格的拉丝速度为不高于500m/分钟。
本发明的微细铜银合金线制造方法能够确保Cu/Ag合金原材料成分及组织结构稳定，并在拉丝过程中通过热处理控制银在铜银合金线材中的分布形式而稳定其织构和性能，避免了线材加工过程中的由于组份和组织结构不稳定而引起的局部应力集中，所导致的断线，为极细铜银合金线材的制造提供保障。
具体实施方式      
实施例一 ：
本实施例微细铜银合金线制造方法如下：
（1）Cu/Ag合金坯料的冶炼与连铸：
a．制造铜银中间合金，分别将质量分数50%的铜和质量分数50%的银放入真空熔炼炉坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至600℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2至5×103Pa；然后继续升温至1150℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入纯N2搅拌15分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金中间合金；
b．在真空冶炼炉中将Cu、Cu-Ag中间合金按下述比例称量计算后，其中铜（Cu）为98%；银（Ag）为2%，混合加入到真空冶炼炉中，抽真空至5×10-2Pa，开始升温，待温度升至600℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯Ar2至5×103Pa；然后继续升温至1200℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入N2搅拌20分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金坯料；
c．将Cu/Ag合金坯料加入到真空熔炼惰性气体保护连铸机坩埚中，抽真空至1×10-1Pa，开始升温，待温度升至600℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2至5×103Pa；然后继续升温至1200℃，待合金完全溶解，精炼静置30分钟后，开始连铸直径8mm铜银合金杆。连铸机结晶器冷却采用铜制水冷结晶器冷却装置，冷却速率6℃/秒；铜银合金杆牵引采用间歇式牵引，牵引速度为50mm/分钟，牵引/停止时间均为0.1秒。
（2）铜银合金杆的拉制：
将上述直径8mm 的铜银合金杆经过拉丝机拉制成直径为1.0mm 的铜银合金线；拉丝过程中，直径大于等于4mm时使线材的变形率为8%，在线材的直径小于4mm时使线材的变形率为15%；线材直径大于等于4mm的拉丝速度为10m/分钟，线材直径小于4mm的拉丝速度为30m/分钟。 
（3）Cu/Ag合金线的中间热处理：
将直径1.0mm的Cu/Ag合金线进行中间热处理，真空炉真空度为1×10-1Pa，升温速度为1℃/秒，热处理温度为450℃，热处理时间为1小时，随炉冷却后进一步拉丝。 
（4）将经过中间热处理的铜银合金线经中拉机拉制成直径0.1mm 的铜银合金线，拉丝过程中使线材变形率为8%，拉丝速度为400m/分钟；将直径为0.1mm 的铜银合金线经过细拉机连续拉拔成直径为0.05mm 细线， 再在微拉机上通过多道拉拔，最终获得直径0.020mm 微细铜银合金线，拉丝过程中使线材变形率为6%。
实施例二：
    本实施例微细铜银合金线制造方法如下：
（1）Cu/Ag合金坯料的冶炼与连铸：
a．制造铜银中间合金，分别将质量分数50%的铜和质量分数50%的银放入真空熔炼炉坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至700℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯Ar2至5×103Pa；然后继续升温至1200℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入Ar2搅拌15分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金中间合金；
b．在真空冶炼炉中将Cu、Cu-Ag中间合金按下述比例称量计算后，其中铜（Cu）为94%；银（Ag）为6%，混合加入到真空冶炼炉中，抽真空至1×10-1Pa，开始升温，待温度升至700℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯Ar2至5×103Pa；然后继续升温至1200℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入Ar2搅拌25分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金坯料；
c．将Cu/Ag合金坯料加入到真空熔炼惰性气体保护连铸机坩埚中，抽真空至5×10-2Pa，开始升温，待温度升至700℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯Ar2至5×103Pa；然后继续升温至1180℃，待合金完全溶解，精炼静置25分钟后，开始连铸直径12mm铜银合金杆。连铸机结晶器冷却采用铜制水冷结晶器冷却装置，冷却速率7℃/秒；铜银合金杆牵引采用间歇式牵引，牵引速度为40mm/分钟，牵引/停止时间均为0.2秒。
（2）铜银合金杆的拉制：
将上述直径12mm 的铜银合金杆经过拉丝机拉制成直径为1.5mm 的铜银合金线；拉丝过程中，直径大于等于4mm时使线材的变形率为9%，在线材的直径小于4mm时使线材的变形率为16%；线材直径大于等于4mm的拉丝速度为12m/分钟，线材直径小于4mm的拉丝速度为40m/分钟。 
（3）Cu/Ag合金线的中间热处理：
将直径1.5mm的Cu/Ag合金线进行中间热处理，真空炉真空度为5×10-2Pa，升温速度为1.2℃/秒，热处理温度为500℃，热处理时间为5小时，随炉冷却后进一步拉丝。 
（4）将经过中间热处理的铜银合金线经中拉机拉制成直径0.15mm 的铜银合金线，拉丝过程中使线材变形率为9%，拉丝速度为450m/分钟；将直径为0.15mm 的铜银合金线经过细拉机连续拉拔成直径为0.055mm 细线， 再在微拉机上通过多道拉拔，最终获得直径0.018mm 微细铜银合金线，拉丝过程中线材形变率为7%。
实施例三： 
    本实施例微细铜银合金线制造方法如下：
（1）Cu/Ag合金坯料的冶炼与连铸：
a．制造铜银中间合金，分别将质量分数50%的铜和质量分数50%的银放入真空熔炼炉坩埚中，抽真空至5×10-2Pa，开始升温，待温度升至800℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2至5×103Pa；然后继续升温至1250℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入N2搅拌15分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金中间合金；
b．在真空冶炼炉中将Cu、Cu-Ag中间合金按下述比例称量计算后，其中铜（Cu）为90%；银（Ag）为10%，混合加入到真空冶炼炉中，抽真空至1×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至750℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2至5×103Pa；然后继续升温至1250℃，待合金完全溶解后，开始在Cu/Ag合金液中充入N2搅拌30分钟，将合金熔体冷却，得到Cu/Ag合金坯料；
c．将Cu/Ag合金坯料加入到真空熔炼惰性气体保护连铸机坩埚中，抽真空至5×10-2Pa以上，开始升温，待温度升至800℃后，停止抽真空并向真空炉中充入纯N2至5×103Pa；然后继续升温至1250℃，待合金完全溶解，精炼静置35分钟后，开始连铸直径10mm铜银合金杆。连铸机结晶器冷却采用铜制水冷结晶器冷却装置，冷却速率8℃/秒；铜银合金杆牵引采用间歇式牵引，牵引速度为300mm/分钟，牵引/停止时间均为0.5秒。
（2）铜银合金杆的大拉、中拉：
将上述直径10mm 的铜银合金杆经过拉丝机拉制成直径为1.2mm 的铜银合金线；拉丝过程中，直径大于等于4mm时使线材的变形率为12%，在线材的直径小于4mm时使线材的变形率为20%；线材直径大于等于4mm的拉丝速度为20m/分钟，线材直径小于4mm的拉丝速度为50m/分钟。
（3）Cu/Ag合金线的中间热处理：
将直径1.2mm的Cu/Ag合金线进行中间热处理，真空炉真空度为8×10-2Pa，升温速度为2℃/秒，热处理温度为550℃，热处理时间为10小时，随炉冷却后进一步拉丝。 
（4）将经过中间热处理的铜银合金线经中拉机拉制成直径0.25mm 的铜银合金线，拉丝过程中使线材变形率为12%，拉丝速度为450m/分钟；将直径为0.25mm 的铜银合金线经过细拉机连续拉拔成直径为0.065mm 细线， 再在微拉机上通过多道拉拔，最终获得直径0.015mm 微细铜银合金线，拉丝过程中线材形变率为8%。

Claims (4)

1.一种微细铜银合金线的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）铜银合金坯料的冶炼与连铸：
a．制造铜银中间合金，分别将质量分数50%的铜和质量分数50%的银放入真空熔炼炉坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至600-800℃后，停止抽真空并向真空熔炼炉中充入N2或惰性气体至5×103Pa；然后继续升温至1150-1250℃，待铜和银完全溶解后，开始在铜银合金液中充入惰性气体并搅拌15-20分钟，将合金熔体冷却，得到铜银中间合金；
b．将铜和铜银中间合金按铜（Cu）为80%-99%，银（Ag）为20%-1%的质量比例称量计算后，混合加入到真空冶炼炉坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至600-800℃后，停止抽真空并向真空炉中充入N2或惰性气体至5×103Pa；然后继续升温至1150-1250℃，待铜和铜银中间合金完全溶解后，开始在铜银合金液中充入惰性气体并搅拌20-30分钟，将合金熔体冷却，得到铜银合金坯料；
c．将铜银合金坯料加入到真空熔炼惰性气体保护连铸机坩埚中，抽真空至5×10-1Pa以上，开始升温，待温度升至600-800℃后，停止抽真空并向真空熔炼惰性气体保护连铸机的真空炉中充入N2或惰性气体至5×103Pa；然后继续升温至1150-1250℃，待合金完全溶解，精炼静置25-35分钟后，开始连铸直径8-12mm铜银合金杆；
（2）铜银合金杆的拉制：
将上述直径8-12mm 的铜银合金杆经过拉丝机拉制成直径为1.0-1.5mm 的铜银合金线；拉丝过程中，在铜银合金线的直径大于等于4mm时使线材的变形率为8-12%，在铜银合金线的直径小于4mm时使线材的变形率为15-20%； 
（3）铜银合金线的中间热处理：
将直径1.0-1.5mm的铜银合金线在真空炉中进行中间热处理，真空炉真空度高于5×10-1Pa，升温速度为1-2℃/秒，热处理温度为450-550℃，热处理时间为1-10小时，随炉冷却后进一步拉丝；
（4）将经过中间热处理的铜银合金线经中拉机拉制成直径0.1-0.25mm 的铜银合金线，拉丝过程中使铜银合金线变形率为8%-12%；将直径为0.1-0.25mm 的铜银合金线经过细拉机连续拉拔成直径为0.05-0.065mm 细线， 再在微拉机上通过多道拉拔，最终获得直径0.010-0.020mm 微细铜银合金线，拉丝过程中使线材变形率为6%-8%。
2.根据权利要求1 所述的微细铜银合金线的制造方法，其特征在于：所述连铸机结晶器冷却采用铜制水冷结晶器冷却装置，冷却速率高于5℃/秒；铜银合金杆牵引采用间歇式牵引，牵引速度为50-300mm/分钟，牵引与停止时间为0.1-1秒，且牵引与停止时间相同。
3.根据权利要求1 所述的微细铜银合金线的制造方法，其特征在于：所述铜银合金杆大拉、中拉过程中，线材直径大于等于4mm时的拉丝速度为10-20m/分钟，线材直径小于4mm时的拉丝速度不高于50m/分钟。
4.根据权利要求1 所述的微细铜银合金线的制造方法，其特征在于：所述铜银合金线的直径大于等于0.1-0.25mm时的拉丝速度为不高于500m/分钟。
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