CN104624707A - 一种超微细铜丝的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超微细铜丝的生产方法,包括以下步骤:1)上引无氧铜杆:将电解铜预热烘干后置于熔炼装置中熔化,采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面,经在线除气装置除气脱氧后,由牵引机组离合式真空上引铜杆,之后铜杆进入收线装置;2)拉拔:将所得铜线经过多道次拉拔,拉拔过程中采用乳液进行冷却和润滑,先大拉至直径3mm,接着中拉至直径0.8mm,随后小拉至直径0.1-0.5mm;3)退火:采用电阻加热退火;4)拉拔:将所得铜线微拉至0.01-0.05mm,本发明具有工艺流程短、生产效率高、断线率低等优点。

Description

一种超微细铜丝的生产方法
技术领域
本发明涉及一种铜丝的生产方法,尤其涉及一种微细铜丝的生产方法,属于有色金属加工技术领域。
背景技术
超微细铜丝广泛应用于家用电器、微电子和IT产品中,如微电机、继电器、小型变压器、电感、震荡电圈等。
目前制备超微细铜丝的方法主要有以下几种:1)连铸连轧低氧铜杆-轧制-拉拔-退火-拉拔;2)上引无氧铜杆-轧制-拉拔-退火-拉拔;3)连续定向凝固-轧制-拉拔-退火-拉拔;我们在生产实践中发现这三种工艺各有缺点:第一种工艺采用连铸连轧低氧铜杆,其铜杆氧含量较高,一般在200-400ppm,同时连铸连轧工艺需要通过保温炉、溜槽、中间包转运铜液,相对容易造成耐火材料的脱落,热轧制过程需通过轧辊,造成铁质的脱落,这将给铜杆带来外部杂质。第二种工艺采用上引无氧铜杆为铸态组织,生产过程中没有经过热加工,上引无氧铜杆容易产生气孔、缩松,而且表面粗糙,在后续的拉丝过程中容易产生断线。第三种工艺采用定向凝固技术,将柱状单晶体与后续的塑性加工结合,存在生产效率低,能耗较大等缺点。
发明内容
本发明针对上述超微细铜丝加工方法的不足,提供一种工艺流程短、生产效率高、断线率低的超微细铜丝生产方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种超微细铜丝的生产方法,包括以下步骤:
(1)上引无氧铜杆:将电解铜预热烘干后置于熔炼装置中熔化,采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面,经在线除气装置除气脱氧后,由牵引机组离合式真空上引铜杆,然后铜杆进入收线装置;
(2)拉拔:将步骤(1)中所得的铜线经过多道次拉拔,且拉拔过程中采用乳液进行润滑和冷却,先大拉至直径为3mm,接着中拉至直径0.8mm,随后小拉至直径0.1-0.5mm;
(3)退火:将步骤(2)中所得铜线采用电阻加热退火;
(4)拉拔:将步骤(3)中所得铜线微拉至直径0.01-0.05mm,最终得到直径为0.01-0.05mm的超微细铜丝。
所述步骤(1)中电解铜采用高纯阴极铜(符合GB/T467-1997),熔炼装置包括熔炼炉和保温炉,其中熔炼炉的温度为1150℃-1160℃,熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖,木炭的粒度为30-50mm,覆盖厚度为100-150mm,保温炉的温度为1130℃-1150℃,保温炉中的铜液采用石墨鳞片覆盖,石墨鳞片的覆盖厚度为15-25mm,熔炼炉和保温炉之间设有隔仓,隔仓由依次排列的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成,熔炼炉、隔仓和保温炉之间通过流沟连接,所述在线除气装置安装在第二隔仓内,使用的是99.99%的氮气,通过旋转石墨轴和转子控制氮气的流量,气源出口压力为0.3-0.4MPa,流量为0.8-1.2Nm3/h,转子转速为60-100r/min,所述牵引机组的引杆速度为1800-2500mm/min,引杆直径为Ф8mm,冷却循环出水温度为35℃-50℃。
所述步骤(2)中大拉工序乳液浓度为10%-12%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0,中拉工序乳液浓度为6%-8%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0,小拉工序乳液浓度为3%-5%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0。
所述步骤(3)中退火电压为10-20V,速度为250-300m/min。
所述步骤(4)中微拉工序乳液浓度为1.5%-2.5%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0。
本发明的有益效果是:
使用本发明的生产方法得到的超细微铜丝直径为0.01-0.05mm,单根铜丝长度达三十万米以上,铜含量大于99.99%,氧含量小于5ppm,导电率大于101%IACS,具有工艺流程短、生产效率高、断线率低等优点。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1:
(1)上引无氧铜杆:以表面无“铜豆”、酸迹等缺陷的高纯阴极铜(符合GB/T467-1997)切除挂耳为原料,经预热烘干后置于熔炼炉中熔化,熔炼炉的温度为1150℃,熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖,木炭的粒度为30mm,覆盖厚度为110mm,在熔炼炉中熔化后的铜液通过流沟流向第一隔仓,从第一隔仓再通过流沟流入第二隔仓,第二隔仓内安装的在线除气装置向铜液内充入99.99%的氮气,通过受控的旋转石墨轴和转子将计量的氮气压入铜液中并打散成微小气泡,使其均匀的分散在铜液中,达到除气、脱氧的目的,气源出口压力0.3MPa,流量0.8Nm3/h,转子转速60r/min,铜液经第二隔仓除气脱氧后流入第三隔仓,经第三隔仓流入保温炉,保温炉的温度为1140℃,保温炉中的铜液采用石墨鳞片覆盖,石墨鳞片的覆盖厚度为20mm,从保温炉中流出的铜液经牵引机组离合式真空上引铜杆,牵引机组的牵引速度为1800mm/min,引杆直径为Ф8mm,冷却循环出水温度为40℃,然后铜杆进入收线装置,所得无氧铜杆的直径为Ф8mm。
(2)拉拔:将步骤(1)中所得的无氧铜杆经过多道次拉拔,且拉拔过程中采用乳液进行润滑和冷却,先大拉至直径3mm,大拉工序乳液浓度为10%,温度为35℃,pH值为8.0,接着中拉至直径0.8mm,中拉工序乳液浓度为6%,温度为35℃,pH值为9.0,随后小拉至直径0.1mm,小拉工序乳液浓度为3%,温度为30℃,pH值为9.0。
(3)退火:将步骤(2)中所得的铜线采用电阻加热退火,同时生产40条线,退火电压为10V,速度为250m/min。
(4)拉拔:将步骤(3)所得铜线微拉至直径0.01mm,微拉工序乳液浓度为1.5%,温度为30℃,pH值为8.0,最终得到直径为0.01mm的超微细铜丝。
经测试,所得铜丝长度为三十万零两千米,铜摩尔含量为99.995%,氧含量为4ppm,导电率为103%IACS。
实施例2:
(1)上引无氧铜杆:以表面无“铜豆”、酸迹等缺陷的高纯阴极铜(符合GB/T467-1997)切除挂耳为原料,经预热烘干后置于熔炼炉中熔化,熔炼炉的温度为1160℃,熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖,木炭的粒度为40mm,覆盖厚度为130mm,熔化后的铜液通过流沟流向第一隔仓,再通过流沟流入第二隔仓,第二隔仓内安装的在线除气装置向铜液内充入99.99%的氮气,通过受控的旋转石墨轴和转子将计量的氮气压入铜液中并打散成微小气泡,使其均匀的分散在铜液中,达到除气、脱氧的目的,气源出口压力0.4MPa,流量1.2Nm3/h,转子转速80r/min,铜液经第二隔仓除气脱氧后流入第三隔仓,经第三隔仓流入保温炉,保温炉的温度为1150℃,保温炉中的铜液采用石墨鳞片覆盖,石墨鳞片的覆盖厚度为25mm,从保温炉中流出的铜液经牵引机组离合式真空上引铜杆,牵引机组的牵引速度为2300mm/min,引杆直径为Ф8mm,冷却循环出水温度为40℃,然后铜杆进入收线装置,所得无氧铜杆的直径为Ф8mm。
(2)拉拔:将步骤(1)中所得的无氧铜杆经过多道次拉拔,且拉拔过程中采用乳液进行润滑和冷却,先大拉至直径3mm,大拉工序乳液浓度为12%,温度为45℃,pH值为8.5,接着中拉至直径0.8mm,中拉工序乳液浓度为8%,温度为45℃,pH值为8.0,随后小拉至直径0.3mm,小拉工序乳液浓度为5%,温度为40℃,pH值为8.0。
(3)退火:将步骤(2)中所得的铜线采用电阻加热退火,同时生产40条线,退火电压为15V,速度为280m/min。
(4)将步骤(3)所得铜线微拉至直径0.03mm,微拉工序乳液浓度为2.5%,温度为40℃,pH值为9.0,最终得到直径为0.03mm的超微细铜丝。
经测试,所得铜丝长度为三十万零一千米,铜摩尔含量为99.997%,氧含量为3ppm,导电率为105%IACS。
实施例3:
(1)上引无氧铜杆:以表面无“铜豆”、酸迹等缺陷的高纯阴极铜(符合GB/T467-1997)切除挂耳为原料,经预热烘干后置于熔炼炉中熔化,熔炼炉的温度为1160℃,熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖,木炭的粒度为50mm,覆盖厚度为150mm,熔炼炉熔化后的铜液通过流沟流向第一隔仓,再通过流沟流入第二隔仓,第二隔仓内安装的在线除气装置向铜液内充入99.99%的氮气,通过受控的旋转石墨轴和转子将计量的氮气压入铜液中并打散成微小气泡,使其均匀的分散在铜液中,达到除气、脱氧的目的,气源出口压力0.4MPa,流量1.2Nm3/h,转子转速100r/min,铜液经第二隔仓除气脱氧后流入第三隔仓,经第三隔仓流入保温炉,保温炉的温度为1140℃,保温炉中的铜液采用石墨鳞片覆盖,石墨鳞片的覆盖厚度为25mm,从保温炉中流出的铜液经牵引机组离合式真空上引铜杆,牵引机组的牵引速度为2500mm/min,引杆直径为Ф8mm,冷却循环出水温度为50℃,然后铜杆进入收线装置,所得无氧铜杆的直径为Ф8mm。
(2)拉拔:将步骤(1)中所得的无氧铜杆经过多道次拉拔,且拉拔过程中采用乳液进行润滑和冷却,先大拉至直径3mm,大拉工序乳液浓度为10%,温度为45℃,pH值为9.0,接着中拉至直径0.8mm,中拉工序乳液浓度为8%,温度为45℃,pH值为8.5,随后小拉至直径0.5mm,小拉工序乳液浓度为5%,温度为40℃,pH值为8.5。
(3)退火:将步骤(2)中所得的铜线采用电阻加热退火,同时生产40条线,退火电压为20V,速度为300m/min。
(4)拉拔:将步骤(3)所得铜线微拉至直径0.05mm,微拉工序乳液浓度为2.5%,温度为35℃,pH值为8.5,最终得到直径为0.05mm的超微细铜丝。
经测试,所得铜丝长度为三十万零三千米,铜摩尔含量为99.998%,氧含量为3ppm,导电率为102%IACS。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超微细铜丝的生产方法,包括以下步骤:
(1)上引无氧铜杆:将电解铜预热烘干后置于熔炼装置中熔化,采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面,经在线除气装置除气脱氧后,由牵引机组离合式真空上引铜杆,然后铜杆进入收线装置;
(2)拉拔:将步骤(1)中所得的铜线经过多道次拉拔,且拉拔过程中采用乳液进行润滑和冷却,先大拉至直径为3mm,接着中拉至直径0.8mm,随后小拉至直径0.1-0.5mm;
(3)退火:将步骤(2)中所得铜线采用电阻加热退火;
(4)拉拔:将步骤(3)中所得铜线微拉至直径0.01-0.05mm,最终得到直径为0.01-0.05mm的超微细铜丝。
2.根据权利要求1所述的一种超微细铜丝的生产方法,其特征在于,所述步骤(1)中电解铜采用高纯阴极铜(符合GB/T467-1997),所述熔炼装置包括熔炼炉和保温炉,熔炼炉和保温炉之间设有隔仓,隔仓由依次排列的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成,熔炼炉、隔仓和保温炉之间通过流沟连接,其中熔炼炉的温度为1150℃-1160℃,熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖,保温炉的温度为1130℃-1150℃,保温炉中的铜液采用石墨鳞片覆盖,所述在线除气装置安装在第二隔仓内,使用的是99.99%的氮气,通过旋转石墨轴和转子控制氮气的量,气源出口压力为0.3-0.4MPa,氮气流量为0.8-1.2Nm3/h,转子转速为60-100r/min,所述牵引机组的引杆速度为1800-2500mm/min,引杆直径为Ф8mm,冷却循环出水温度为35℃-50℃。
3.根据权利要求2所述的一种超微细铜丝的生产方法,其特征在于,所述木炭的粒度为30-50mm,覆盖厚度为100-150mm,所述石墨鳞片的覆盖厚度为15-25mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种超微细铜丝的生产方法,其特征在于,所述步骤(2)中大拉工序乳液浓度为10%-12%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0,中拉工序中乳液浓度为6%-8%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0,小拉工序中乳液浓度为3%-5%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0。
5.根据权利要求4所述的一种超微细铜丝的生产方法,其特征在于,所述步骤(3)中退火电压为10-20V,速度为250-300m/min。
6.根据权利要求5所述的一种超微细铜丝的生产方法,其特征在于,所述步骤(4)中微拉工序乳液浓度为1.5%-2.5%,温度为30-45℃,pH值为8.0-9.0。
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