CN105568193A - 一种高强度铜丝的加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种高强度铜丝的加工方法，采用常规拔丝模工艺进行拔丝加工，在拔丝过程中，在拔丝模两端利用低温冷却使丝材进入拔丝模前和经过拔丝模后均快速降温至-78℃至-196℃之间，低温拔丝加工过程反复进行直到所需要的丝材尺寸；然后在150-250℃温度下进行热处理1-10分钟，最终获得成品铜丝。本发明的优点是：在常规的拔丝工艺基础上，在拔丝模两端附加上低温装置，实现拔丝过程在低温下进行，从而获得纳米晶；对经过低温拔丝的丝材进行热处理，使得一部分晶粒长大，从而在维持铜丝高强度的基础上提高铜丝的塑性，本发明工艺与常规拔丝工艺可以实现很好兼容，工艺容易实现。

Description

一种高强度铜丝的加工方法
技术领域
本发明涉及铜丝的加工方法，特别是一种高强度铜丝的加工方法。
背景技术
铜在工业和日常生活中具有重要的作用。铜具有良好的导电性，但是其强度偏低，仅有230-390MPa，冷加工后强度可以达到400MPa，但是材料的延伸率仅为2％。阻碍了设备的小型化和轻量化的发展。目前市场对于高强度高导电铜及其合金具有很大的需求。高强度高导电铜及其合金具有高的强度，同时又继承了纯铜的优良导电、导热性能，在制造集成电路引线框架、电气机车接触线等方面有广泛的需求。目前开发高强度高导电铜的方法主要有：1)冷加工强化；2)细晶强化；3)固溶强化；4)第二相强化，参见：姜训勇，李忆莲，王童，高强度高导电铜合金，上海有色金属，1995年第5期，284-288页。目前常用的开发高强度高导电铜的方法是通过固溶强化和第二相强化获得高强度高导电铜。这两种方法都需要在铜中加入其他合金元素，这虽然可以提高铜的强度，但是铜的导电率都将会下降。如何获得既具有高的强度，同时导电性不下降是开发高强度高导电铜所急需解决的问题。
冷加工铜的强度可以达到400MPa，比纯铜要高出一倍以上，但是其塑性仅有2％。这种低塑性对于铜的使用是不利的。晶粒细化是同时提高材料强度和韧性的有效方法，而且晶粒细化对于材料本身的导电性影响不大。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种高强度铜丝的加工方法，将超低温拔丝与后续的低温热处理相结合，最终获得的铜丝塑性比一般的拔丝工艺得到的塑性可提高一倍以上。
本发明的技术方案：
一种高强度铜丝的加工方法，所述铜丝为纯度99％以上丝材，采用常规拔丝模工艺进行拔丝加工，步骤如下：
1)在拔丝过程中，在拔丝模两端利用低温冷却使丝材进入拔丝模前和经过拔丝模后均快速降温至-78℃至-196℃之间，低温拔丝加工过程反复进行直到所需要的丝材尺寸；
2)将上述经过低温拔丝得到的丝材，在150-250℃温度下进行热处理，热处理时间为1-10分钟，最终获得成品铜丝。
所述低温冷却的方式为液氮冷却或干冰冷却。
所述低温冷却区域在拔丝模入口端丝材冷却长度为20mm，在拔丝模出口端丝材冷却长度为30mm。
本发明从细化铜基体晶粒的角度出发，提出采用特殊加工工艺获得铜丝。在铜中引入纳米尺度的晶粒，提高机体的抗拉强度，同时在纳米尺寸晶粒中夹杂有微米尺寸的晶粒。通过纳米尺寸的晶粒来提供铜的高强度，通过微米尺寸的晶粒来提高铜的塑性。这样可以获得强度水平达到冷加工铜的水平，而塑性可达到10％。比冷加工铜要改善很多。
本发明的优点是：
在常规的拔丝工艺基础上，在拔丝模两端附加上低温装置，实现拔丝过程在低温下进行，从而获得纳米晶；对经过低温拔丝的丝材进行热处理，使得一部分晶粒长大，从而在维持铜丝高强度的基础上提高铜丝的塑性，本发明工艺与常规拔丝工艺可以实现很好兼容，工艺容易实现。
具体实施方式
以下通过实施例讲述本发明的详细过程，提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本发明。
实施例1：
一种高强度铜丝的加工方法，所述铜丝为纯度99％以上丝材，拔丝初始铜杆直径为3mm，采用常规拔丝模工艺进行拔丝加工，拔丝速度为0.5m/min，步骤如下：
1)在拔丝过程中，在拔丝模两端利用液氮冷却使丝材进入拔丝模前和经过拔丝模后均快速降温至-150℃，液氮冷却区域在拔丝模入口端丝材冷却长度为20mm，在拔丝模出口端丝材冷却长度为30mm，低温拔丝加工过程反复进行，每次拔丝后铜杆直径缩减20％，最终铜丝的直径为0.5mm；
2)将上述经过低温拔丝得到的丝材，在200℃温度下进行热处理，热处理时间为3分钟，最终获得成品铜丝。
检测表明：最终产品的抗拉强度可达400Mpa，塑性达到10％。
实施例2：
一种高强度铜丝的加工方法，所述铜丝为纯度99％以上丝材，拔丝初始铜杆直径为5mm，采用常规拔丝模工艺进行拔丝加工，拔丝速度为0.2m/min，步骤如下：
1)在拔丝过程中，在拔丝模两端利用干冰冷却使丝材进入拔丝模前和经过拔丝模后均快速降温至-70℃，干冰冷却区域在拔丝模入口端丝材冷却长度为20mm，在拔丝模出口端丝材冷却长度为30mm，低温拔丝加工过程反复进行，每次拔丝后铜杆直径缩减20％，最终铜丝的直径为0.5mm；
2)将上述经过低温拔丝得到的丝材，在180℃温度下进行热处理，加热时用氮气保护，热处理时间为5分钟，最终获得成品铜丝。
检测表明：最终产品的抗拉强度可达350Mpa，塑性达到12％。

Claims (3)

1.一种高强度铜丝的加工方法，所述铜丝为纯度99％以上丝材，采用常规拔丝模工艺进行拔丝加工，其特征在于步骤如下：
1)在拔丝过程中，在拔丝模两端利用低温冷却使丝材进入拔丝模前和经过拔丝模后均快速降温至-78℃至-196℃之间，低温拔丝加工过程反复进行直到所需要的丝材尺寸；
2)将上述经过低温拔丝得到的丝材，在150-250℃温度下进行热处理，热处理时间为1-10分钟，最终获得成品铜丝。
2.根据权利要求1所述高强度铜丝的加工方法，其特征在于：所述低温冷却的方式为液氮冷却或干冰冷却。
3.根据权利要求1所述高强度铜丝的加工方法，其特征在于：所述低温冷却区域在拔丝模入口端丝材冷却长度为20mm，在拔丝模出口端丝材冷却长度为30mm。
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