CN105913900A - 一种硬态铜母线及其制备方法 - Google Patents

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CN105913900A CN201610313448.8A CN201610313448A CN105913900A CN 105913900 A CN105913900 A CN 105913900A CN 201610313448 A CN201610313448 A CN 201610313448A CN 105913900 A CN105913900 A CN 105913900A
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Abstract

本发明提供了一种硬态铜母线及其制备方法，硬态铜母线中包括Cu+Ag：99.90％‑99.99％、As：0.001％‑0.002％、Sb：0.001％‑0.002％、Bi≤0.001％、Fe：0.004％‑0.005％、Pb：0.003％‑0.005％、Sn≤0.002％、Ni≤0.002％、Zn：0.003％‑0.004％、S：0.002％‑0.004％、Mn≤0.002％、Si≤0.001％及杂质≤0.005％,其中，Ag占Cu+Ag的0.001％‑0.015％。其制备方法为：铜料干燥‑熔化‑加入变质剂‑上引连铸‑连续挤压‑退火处理‑防氧化冷却处理‑拉拔成型，在熔化、加入变质剂及上引连铸的过程中，阴极铜溶液上方充保护气体。本发明提供的一种硬态铜母线及其制备方法，制造的铜母线的含氧率控制在0.001％以内，且具有高拉强度、高伸长率及高硬度的特点。

Description

一种硬态铜母线及其制备方法
技术领域
本发明涉及取料装置领域，尤其涉及一种取料灵活，提高取料效率的一种硬态铜母线及其制备方法。
背景技术
铜母线作为导电的元件或构件广泛应用于电子、电器、输变电、智能电网、等行业，按其用途分分为软铜母线和硬铜母线。一般企业在生产铜母线的过程中，难以控制氧含量，因此，生产出的铜母线氧含量较高，如果氧含量过高会出现以下现象：1、铜杆中的氧，以氧化铜状态，从晶相组织上看氧化铜存在于晶粒边界附近，氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响，导致铜母线的机械性能下降、在后续加工中出现断裂现象；2、由于氧化铜的存在会造成铜母线导电率降低；3、容易产生气泡和针孔，影响表面质量；4、表面有瑕疵，降低耐高压性能。
如中国专利CN102034566A公开了一种高强高导高韧铜母线及其制备方法，铜母线材料中铜+银：99.96％-99.998％，钇稀土：0.002％-0.02％，杂质：0％-0.038％；其中银占铜+银：0.0005％-0.01％；将钇稀土铜基中间合金作为变质剂。其工艺步骤为：(1)铜料熔化，其中，在熔融的阴极铜熔液的表面覆盖有木炭层；(2)铜液的变质处理(3)上引连铸铜杆；(4)铜杆中温连续挤压及防氧化冷却(5)拉拔成型；将步骤(4)所得铜母线坯料置于拉拔机上拉拔成型，制成高强高导高韧铜母线。
又如中国专利CN102262938A公开了一种大截面无氧铜母线，其特征在于由如下重量比的化学成分组成：Cu+Ag≥99.97％、P≤0.002％、Bi≤0.001％、Sb≤0.002％、As≤0.002％、Fe≤0.004％、Ni≤0.002％、Pb≤0.004％、Sn≤0.002％、S≤0.004％、Zn≤0.003％、O≤0.001％、杂质总和≤0.003％。其制备方法包括：、熔炼：选用铜银含量为99.97％以上的高纯阴极铜为原料，将其预热烘干后，采用立式高频感应电炉在1140～1160℃温度下将其熔化、保温，采用木炭覆盖熔炼炉的厚度为100mm～150mm、覆盖保温炉的厚度为150mm-200mm，木炭放入熔炼炉之前进行不低于4小时的烘干以确保木炭无水分， 保证熔化时的真空状态；b、上引连铸：采用组合式内镶嵌石墨结晶器，试压压力不低于0.5Mpa，时间不低于5分钟，组合式内镶嵌石墨片结晶器进口水温度保持在30～40℃，用牵引机构牵引出无氧铜杆，然后无氧铜杆进入收线装置；引杆速度500～1500mm/min，引杆直径20mm～30mm，组合式内镶嵌石墨片结晶器出水温度35℃～50℃，无氧铜杆铜银含量为99.97％以上，氧气含量0.001％以下；c、连续挤压；d、在线锯切；e、修头；f、精整拉拔；g、检验包装。
上述公开的两个发明，生产出的铜母线含氧量高，且其硬度、抗拉强度及伸长率均不能满足使用要求。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种含氧量低，且具有高抗拉强度、高硬度及高伸长率的一种硬态铜母线及其制备方法。
本发明提供的一种硬态铜母线，包括以下重量比的化学成分：
Cu+Ag：99.90％-99.99％、As：0.001％-0.002％、Sb：0.001％-0.002％、Bi≤0.001％、Fe：0.004％-0.005％、Pb：0.003％-0.005％、Sn≤0.002％、Ni≤0.002％、Zn：0.003％-0.004％、S：0.002％-0.004％、Mn≤0.002％、Si≤0.001％及杂质≤0.005％,As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn、Si的总和＜0.03％，其中，Ag占Cu+Ag的0.001％-0.015％。
优选的，还包括化学成分P，其所占的重量比为≤0.001％，As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn及P的总和＜0.03％。
本发明的另一个目的是提供一种硬态铜母线的制备方法，包括以下步骤：
S1:铜料干燥：选用铜银含量为99.90％-99.99％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理，进行预热干燥；
S2：铜料投入熔化炉熔化成阴极铜溶液；
S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌；
S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线；
S5：连续挤压：将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯；
S6：退火处理。
S7：防氧化冷却处理。
S8：重复步骤S6和步骤S7，重复1-5次。
S9：拉拔成型：将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
在一些实施方式中，步骤S2中，熔化炉内阴极铜溶液表面覆盖木炭层，木炭层厚度为150mm-350mm。
在一些实施方式中，步骤S2中，在投入铜料前对熔化炉进行预热处理，使其温度提升至1350℃-1500℃，在投入铜料的过程中，熔化温度控制在1150℃-1250℃之间，铜料熔化成阴极铜溶液后还包括保温步骤，保温温度控制在1150℃-1250℃之间。
在一些实施方式中，步骤S3中，变质剂为复合稀土变质剂，包括以下质量分数的化学成分：Y：12％-18％、Tb:8％-14％、Ni：6％-10％、Pr：3％-6％、Ce+La+Sc+Eu+Gd+Nd+Ho+Er+Tm+Lu：16％-29％，Ti：2％-5％，B：4％-7％及余量的Cu，复合稀土变质剂的加入量为0.4％-1.5％。
在一些实施方式中，步骤S2至步骤S4中，阴极铜溶液上方充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为3.0％-8.0％，其中O2的浓度不高于22PPM，余下为N2。
其中，阴极铜溶液液面上的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：
2Cu+O2＝2CuO
2C+O2＝2CO
2H2+O2＝2H2O
2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2
通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。
在一些实施方式中，步骤S5中，在连续挤压的过程中，温度保持在480℃-550℃。
在一些实施方式中，步骤S6的退火处理的步骤为：将母线坯在退火温度400℃-430℃的条件下保温3h-5h。
在一些实施方式中，步骤S7的防氧化冷却处理的步骤为：将母线坯置入冷却槽中冷却，冷却槽设有防氧冷却液，防氧冷却液为酒精与软水的混合液，其pH值为8.5-9.5，酒精浓度为3％-8％。
与现有技术相比，本发明提供的一种硬态铜母线及其制备方法与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明提供的一种硬态铜母线及其制备方法，在将铜料投入熔化炉前，先对熔化炉进行预热，再将铜料投炉，加快了铜料的熔化过程，缩短了熔化时间，提高了工作效率；另外，通过温控管理技术，使制造的铜母线的含氧率控制在0.001％以内。
2、本发明提供的一种硬态铜母线及其制备方法，在阴极铜溶液中加入复合稀土变质剂，使制得的母线抗拉强度最高能达540MPa、伸长率最高能达7.6％、硬度最高能达192HB。
3、本发明提供的一种硬态铜母线及其制备方法，通过采用退火处理，进一步提高了硬态铜母线的伸长率，降低了母线坯直接进行冷却处理时由于开裂产生的废品率，提高了成品率，降低了加工成本。
4、本发明提供的一种硬态铜母线及其制备方法，退火处理后的冷却液采用酒精与软水的混合液，能够除去母线坯表面的氧化层，使母线坯的质量进一步提高。
5、本发明提供的一种硬态铜母线及其制备方法，步骤S2-S4中，阴极铜溶液上方充满保护气体，将有效降低各阶段中铜水中的氧含量。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本发明第一种实施方式提供的一种硬态铜母线，包括以下重量比的化学成分：Cu+Ag：99.90％、As：0.001％、Sb：0.001％、Bi：0.001％、Fe：0.004％、Pb： 0.003％、Sn：0.002％、Ni：0.002％、Zn：0.003％、S：0.002％、Mn：0.002％、Si：0.001％、P：0.001％，及杂质：0.005％，其中，Ag占Cu+Ag的0.001％。
其制备方法包括以下步骤：
S1:铜料干燥：选用铜银含量为99.90％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理。
S2：铜料投入熔化炉熔化成阴极铜溶液。
S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌。
S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线。
S5：连续挤压：将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯。
S6：退火处理。
S7：防氧化冷却处理。
S8：重复步骤S6和步骤S7，重复1-5次。
S9：拉拔成型：将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
其中：步骤S1：选用铜银含量为99.90％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理，将阴极铜表面杂质及水分去除，防止阴极铜投入熔化炉后，表面水分发生化学反应：
2H20＝2H2+O2
此反应分解后的氧气会溶解到阴极铜溶液中，造成铜水含氧量增高。
步骤S2:将熔化炉进行预热，使其温度提升至1350℃-1500℃，作为优选的，在本发明的此实施方式中，将熔化炉预热至1350℃，再将除尘、干燥后的阴极铜分批次(分批次是指实施该方法的过程中，随着铜液的减少，适时的投入阴极铜用以补充原料)投入熔化炉中进行熔化，投入过程中，熔化炉内的温度保持1150℃-1250℃之间，作为优选的，在本发明的此实施方式中，在1150℃温度下进行溶解。作为进一步优选的，铜料熔化成阴极铜溶液后进行保温处理，保温温度控制在1150℃-1250℃之间，在本发明的此实施方式中，料熔化成阴极铜溶液 后温度控制在1150℃进行保温。上述步骤，通过在将铜料投入熔化炉前，先对熔化炉进行预热，再将铜料投炉，加快了铜料的熔化过程，缩短了熔化时间，提高了工作效率；同时，通过温控管理技术，使制造的铜母线的含氧率控制在0.001％以内。另外，熔化炉中阴极铜溶液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的木炭，作为优选的，木炭的覆盖厚度为150mm-350mm，在本发明的此实施方式中，优选厚度为150mm。作为进一步优选的，熔化炉内充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为3.0％，其中O2的浓度为22PPM，余下为N2，其体积浓度为75％。熔化炉中的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：
2Cu+O2＝2CuO
2C+O2＝2CO
2H2+O2＝2H2O
2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2
通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。
通过上述一系列的反应可知，在阴极铜溶液表面覆盖木炭，木炭可隔离阴极铜溶液与空气中的氧，防止阴极铜溶液被氧化，而导致产品合格率低的问题。而木炭的覆盖厚度会直接影响铜水的氧含量，当木炭覆盖不足时，熔化炉内气体中CO不足，造成还原不充分，当木炭覆盖过多时，氢气无法顺利接触铜水，也会造成还原不充分，导致无法有效的降低铜水氧含量。
步骤S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌。其中，变质剂为复合稀土变质剂，复合稀土变质剂包括以下质量分数的化学成分：Y：12％、Tb:8％、Ni：6％、Pr：3％、Ce+La+Sc+Eu+Gd+Nd+Ho+Er+Tm+Lu：16％，Ti：2％、B：4％及余量的Cu。复合稀土变质剂的加入量为0.4％。在阴极铜溶液中加入0.4％复合稀土变质剂，使制得的母线抗拉强度最高能达529MPa、伸长率最高能达7.1％、硬度最高能达178HB。
步骤S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：在本发明的此实 施方式中，通过将连铸机的结晶器伸入阴极铜溶液中，作为优选的，结晶器内部采用水隔套冷却，结晶器进口水温度为32℃-45℃，出口水温度为40℃-55℃，作为进一步优选的，结晶器进口水温度为32℃，出口水温度为40℃。阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线，其牵引速度为800mm/min-2000mm/min，而在本发明的此实施方式中，牵引速度控制在800mm/min。另外，连铸机内液面上方充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为4.0％，其中O2的浓度为20PPM，余下为N2，其体积浓度为76％。熔化炉中的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：
2Cu+O2＝2CuO
2C+O2＝2CO
2H2+O2＝2H2O
2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2
通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。
步骤S5：连续挤压，将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯，作为优选的，在连续挤压的过程中，温度保持在480℃。连续挤压，使材料利用率达95％以上，提高了产品的成材率。
步骤S6：退火处理，其步骤为：将母线坯在退火温度400℃的条件下保温3h，进一步提高了硬态铜母线的伸长率，降低了母线坯直接进行冷却处理时由于开裂产生的废品率，提高了成品率，降低了加工成本。
步骤S7：防氧化冷却处理，其步骤为：将退火处理后的母线坯置入冷却槽中冷却，冷却槽设有防氧冷却液，防氧冷却液为酒精与软水的混合液，其中，酒精浓度为3％，防氧冷却液pH值为8.5。该步骤能够除去母线坯表面的氧化层，使母线坯的质量进一步提高。
步骤S8为重复上述步骤S6和步骤S7，重复2次。
步骤S9：拉拔成型，将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
实施例2：
本发明第二种实施方式提供的一种硬态铜母线，包括以下重量比的化学成分：Cu+Ag：99.96％、As：0.0015％、Sb：0.0015％、Bi：0.0008％、Fe：0.0045％、Pb：0.004％、Sn：0.0015％、Ni：0.00:15％、Zn：0.0035％、S：0.003％、Mn：0.0015％、Si：0.0008％、P：0.0008％，及杂质：0.004％，其中，Ag占Cu+Ag的0.007％。
其制备方法包括以下步骤：
S1:铜料干燥：选用铜银含量为99.90％-99.99％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理；
S2：铜料投入熔化炉熔化成阴极铜溶液；
S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌；
S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线；
S5：连续挤压：将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯；
S6：退火处理。
S7：防氧化冷却处理。
S8：重复步骤S6和步骤S7，重复1-5次。
S9：拉拔成型：将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
其中：步骤S1：选用铜银含量为99.96％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理，将阴极铜表面杂质及水分去除，防止阴极铜投入熔化炉后，表面水分发生化学反应：
2H20＝2H2+O2
此反应分解后的氧气会溶解到阴极铜溶液中，造成铜水含氧量增高。
步骤S2:将熔化炉进行预热，使其温度提升至1350℃-1500℃，作为优选的，在本发明的此实施方式中，将熔化炉预热至1400℃，再将除尘、干燥后的阴极铜分批次(分批次是指实施该方法的过程中，随着铜液的减少，适时的投入阴极铜用以补充原料)投入熔化炉中进行熔化，投入过程中，熔化炉内的温度保持 1150℃-1250℃之间，作为优选的，在本发明的此实施方式中，在1200℃温度下进行溶解。作为进一步优选的，铜料熔化成阴极铜溶液后进行保温处理，保温温度控制在1150℃-1250℃之间，在本发明的此实施方式中，料熔化成阴极铜溶液后温度控制在1200℃进行保温。上述步骤，通过在将铜料投入熔化炉前，先对熔化炉进行预热，再将铜料投炉，加快了铜料的熔化过程，缩短了熔化时间，提高了工作效率；同时，通过温控管理技术，使制造的铜母线的含氧率控制在0.001％以内。另外，熔化炉中阴极铜溶液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的木炭，作为优选的，木炭的覆盖厚度为150mm-350mm，在本发明的此实施方式中，优选厚度为200mm。作为进一步优选的，熔化炉内充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为5.0％，其中O2的浓度为20PPM，余下为N2，其体积浓度为75％。熔化炉中的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：
2Cu+O2＝2CuO
2C+O2＝2CO
2H2+O2＝2H2O
2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2
通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。
通过上述一系列的反应可知，在阴极铜溶液表面覆盖木炭，木炭可隔离阴极铜溶液与空气中的氧，防止阴极铜溶液被氧化，而导致产品合格率低的问题。而木炭的覆盖厚度会直接影响铜水的氧含量，当木炭覆盖不足时，熔化炉内气体中CO不足，造成还原不充分，当木炭覆盖过多时，氢气无法顺利接触铜水，也会造成还原不充分，导致无法有效的降低铜水氧含量。
步骤S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌。其中，变质剂为复合稀土变质剂，复合稀土变质剂包括以下质量分数的化学成分：Y：15％、Tb:11％、Ni：8％、Pr：4％、Ce+La+Sc+Eu+Gd+Nd+Ho+Er+Tm+Lu：24％，Ti：4％、B：6％及余量的Cu。复合稀土变质剂的加入量为0.8％。在阴极铜溶液中加入0.8％复 合稀土变质剂，使制得的母线抗拉强度最高能达540MPa、伸长率最高能达7.6％、硬度最高能达192HB，加入0.8％上述组分的复合稀土变质剂，能使制得的母线的抗拉强度、伸长率及硬度达到最高。
步骤S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：在本发明的此实施方式中，通过将连铸机的结晶器伸入阴极铜溶液中，作为优选的，结晶器内部采用水隔套冷却，结晶器进口水温度为32℃-45℃，出口水温度为40℃-55℃，作为进一步优选的，结晶器进口水温度为38℃，出口水温度为48℃。阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线，其牵引速度为800mm/min-2000mm/min，而在本发明的此实施方式中，牵引速度控制在1400mm/min。另外，连铸机内液面上方充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为6.0％，其中O2的浓度为21PPM，余下为N2，其体积浓度为73％。熔化炉中的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：
2Cu+O2＝2CuO
2C+O2＝2CO
2H2+O2＝2H2O
2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2
通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。
步骤S5：连续挤压，将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯，作为优选的，在连续挤压的过程中，温度保持在520℃。连续挤压，使材料利用率达95％以上，提高了产品的成材率。
步骤S6：退火处理，其步骤为：将母线坯在退火温度415℃的条件下保温4h，进一步提高了硬态铜母线的伸长率，降低了母线坯直接进行冷却处理时由于开裂产生的废品率，提高了成品率，降低了加工成本。
步骤S7：防氧化冷却处理，其步骤为：将退火处理后的母线坯置入冷却槽中冷却，冷却槽设有防氧冷却液，防氧冷却液为酒精与软水的混合液，其中，酒精浓度为5％，防氧冷却液pH值为9。该步骤能够除去母线坯表面的氧化层，使母 线坯的质量进一步提高。
步骤S8为重复上述步骤S6和步骤S7，重复3次。
步骤S9：拉拔成型，将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
实施例3：
本发明第三种实施方式提供的一种硬态铜母线，包括以下重量比的化学成分：Cu+Ag：99.99％、As：0.002％、Sb：0.002％、Bi：0.0005％、Fe：0.005％、Pb：0.005％、Sn：0.001％、Ni：0.001％、Zn：0.004％、S：0.004％、Mn：0.001％、Si：0.0005％、P：0.0005％及杂质：0.003％。其中，Ag占Cu+Ag的0.015％。
其制备方法包括以下步骤：
S1:铜料干燥：选用铜银含量为99.90％-99.99％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理；
S2：铜料投入熔化炉熔化成阴极铜溶液；
S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌；
S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线；
S5：连续挤压：将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯；
S6：退火处理。
S7：防氧化冷却处理。
S8：重复步骤S6和步骤S7，重复1-5次。
S9：拉拔成型：将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
其中：步骤S1：选用铜银含量为99.99％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理，将阴极铜表面杂质及水分去除，防止阴极铜投入熔化炉后，表面水分发生化学反应：
2H20＝2H2+O2
此反应分解后的氧气会溶解到阴极铜溶液中，造成铜水含氧量增高。
步骤S2:将熔化炉进行预热，使其温度提升至1350℃-1500℃，作为优选的，在本发明的此实施方式中，将熔化炉预热至1500℃，再将除尘、干燥后的阴极铜分批次(分批次是指实施该方法的过程中，随着铜液的减少，适时的投入阴极铜用以补充原料)投入熔化炉中进行熔化，投入过程中，熔化炉内的温度保持1150℃-1250℃之间，作为优选的，在本发明的此实施方式中，在1250℃温度下进行溶解。作为进一步优选的，铜料熔化成阴极铜溶液后进行保温处理，保温温度控制在1150℃-1250℃之间，在本发明的此实施方式中，料熔化成阴极铜溶液后温度控制在1250℃进行保温。上述步骤，通过在将铜料投入熔化炉前，先对熔化炉进行预热，再将铜料投炉，加快了铜料的熔化过程，缩短了熔化时间，提高了工作效率；同时，通过温控管理技术，使制造的铜母线的含氧率控制在0.001％以内。另外，熔化炉中阴极铜溶液的表面覆盖一层阻止空气进入铜液的木炭，作为优选的，木炭的覆盖厚度为150mm-350mm，在本发明的此实施方式中，优选厚度为350mm。作为进一步优选的，熔化炉内充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为7.0％，其中O2的浓度为18PPM，余下为N2，其体积浓度为75％。熔化炉中的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：
2Cu+O2＝2CuO
2C+O2＝2CO
2H2+O2＝2H2O
2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2
通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。
通过上述一系列的反应可知，在阴极铜溶液表面覆盖木炭，木炭可隔离阴极铜溶液与空气中的氧，防止阴极铜溶液被氧化，而导致产品合格率低的问题。而木炭的覆盖厚度会直接影响铜水的氧含量，当木炭覆盖不足时，熔化炉内气体中CO不足，造成还原不充分，当木炭覆盖过多时，氢气无法顺利接触铜水，也会造成还原不充分，导致无法有效的降低铜水氧含量。
步骤S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌。其中，变质剂为复合稀土变质剂，复合稀土变质剂包括以下质量分数的化学成分：Y：18％、Tb:14％、Ni：10％、Pr：6％、Ce+La+Sc+Eu+Gd+Nd+Ho+Er+Tm+Lu：29％，Ti：5％，B：7％及余量的Cu。复合稀土变质剂的加入量为1.5％。在阴极铜溶液中加入1.5％复合稀土变质剂，使制得的母线抗拉强度最高能达521MPa、伸长率最高能达7.1％、硬度最高能达170HB。
步骤S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：在本发明的此实施方式中，通过将连铸机的结晶器伸入阴极铜溶液中，作为优选的，结晶器内部采用水隔套冷却，结晶器进口水温度为32℃-45℃，出口水温度为40℃-55℃，作为进一步优选的，结晶器进口水温度为45℃，出口水温度为55℃。阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线，其牵引速度为800mm/min-2000mm/min，而在本发明的此实施方式中，牵引速度控制在2000mm/min。另外，连铸机内液面上方充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为8.0％，其中O2的浓度为19PPM，余下为N2，其体积浓度为73％。熔化炉中的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：
2Cu+O2＝2CuO
2C+O2＝2CO
2H2+O2＝2H2O
2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2
通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。
步骤S5：连续挤压，将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯，作为优选的，在连续挤压的过程中，温度保持在550℃。连续挤压，使材料利用率达95％以上，提高了产品的成材率。
步骤S6：退火处理，其步骤为：将母线坯在退火温度430℃的条件下保温5h，进一步提高了硬态铜母线的伸长率，降低了母线坯直接进行冷却处理时由于开裂产生的废品率，提高了成品率，降低了加工成本。
步骤S7：防氧化冷却处理，其步骤为：将退火处理后的母线坯置入冷却槽中冷却，冷却槽设有防氧冷却液，防氧冷却液为酒精与软水的混合液，其中，酒精浓度为8％，防氧冷却液pH值为9.5。该步骤能够除去母线坯表面的氧化层，使母线坯的质量进一步提高。
步骤S8为重复上述步骤S6和步骤S7，重复3次。
步骤S9：拉拔成型，将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
表1显示了实施例1-3中不同参数下，取得的硬态铜母线的不同性能参数。
表1：
通过表1可知，在本发明实施例2提供的各参数下制备硬态铜母线，可使硬态铜母线的含氧量达到最低，且具有最高抗拉强度、最高伸长率及强硬度。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种硬态铜母线，其特征在于，包括以下重量比的化学成分：
Cu+Ag：99.90％-99.99％、As：0.001％-0.002％、Sb：0.001％-0.002％、Bi≤0.001％、Fe：0.004％-0.005％、Pb：0.003％-0.005％、Sn≤0.002％、Ni≤0.002％、Zn：0.003％-0.004％、S：0.002％-0.004％、Mn≤0.002％、Si≤0.001％及杂质≤0.005％,所述As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn、Si的总和＜0.03％，其中，所述Ag占Cu+Ag的0.001％-0.015％。
2.根据权利要求1所述的一种硬态铜母线，其特征在于，还包括化学成分P，其所占的重量比为≤0.001％，所述As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn及P的总和＜0.03％。
3.一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:铜料干燥：选用铜银含量为99.90％-99.99％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理；
S2：铜料投入熔化炉熔化成阴极铜溶液；
S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌；
S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线；
S5：连续挤压：将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯；
S6：退火处理；
S7：防氧化冷却处理；
S8：重复步骤S6和步骤S7，重复1-5次；
S9：拉拔成型：将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。
4.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述熔化炉内阴极铜溶液表面覆盖木炭层，所述木炭层厚度为150mm-350mm。
5.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在投入所述铜料前对所述熔化炉进行预热处理，使其温度提升至1350℃-1500℃，在投入铜料的过程中，所述熔化温度控制在1150℃-1250℃之间，所述铜料熔化成阴极铜溶液后还包括保温步骤，保温温度控制在1150℃-1250℃之间。
6.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述变质剂为复合稀土变质剂，包括以下质量分数的化学成分：Y：12％-18％、Tb:8％-14％、Ni：6％-10％、Pr：3％-6％、Ce+La+Sc+Eu+Gd+Nd+Ho+Er+Tm+Lu：16％-29％，Ti：2％-5％，B：4％-7％及余量的Cu，所述复合稀土变质剂的加入量为0.4％-1.5％。
7.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S2至步骤S4中，所述阴极铜溶液上方充满保护气体，所述保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为3.0％-8.0％，其中O2的浓度不高于22PPM，余下为N2。
8.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，在连续挤压的过程中，温度保持在480℃-550℃。
9.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S6的退火处理的步骤为：将母线坯在退火温度400℃-430℃的条件下保温3h-5h。
10.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S7的防氧化冷却处理的步骤为：将母线坯置入冷却槽中冷却，所述冷却槽设有防氧冷却液，所述防氧冷却液为酒精与软水的混合液，其pH值为8.5-9.5，酒精浓度为3％-8％。
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