CN107020307A - 一种金属线材的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属线材的加工工艺，所述加工工艺包括选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，在芯线表面形成软质铜层；电镀锌或锌合金形成锌或锌合金构成的外表面层；将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，放入拉拔模具内；沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材；根据复合线材的最终性能进行退火，在600～650℃退火1～2h得到该金属线材。本发明的金属线材的加工工艺简单高效，精确度高，与碳纤维复合后的线材强度高、拉伸率高，且尺寸灵活，适合推广生产。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种金属线材的加工工艺。
背景技术
随着电子工业的飞速发展，晶片的应用越来越广泛，晶片加工技术也越来越受重视，其中晶片切割是制约后续工序成品率高低的重要工序。传统的硅单晶线切割工艺中采用钢线进行切割。钢线一般是碳钢材质，碳含量大约0.8～1％，其耐蚀性差。在钢线的制备过程中，首先将钢线粗拉到一定尺寸，然后电镀一层铜，细拉到目标直径即制得具有铜覆盖层的钢线。
由于铜的延展性高，在拔丝过程中铜沿着钢线表面延展并形成光滑的表面，一方面导致在拔丝加工过程中润滑液难以进入模具与钢线的加工界面，造成拔丝困难，另一方面在切割加工时光滑钢线表面难以与切割液相配合，切削液不易粘附在钢线表面，即切削液不易被钢线带到切削界面，造成切割效率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种金属线材的加工工艺，该工艺由锌或锌合金形成的外表面层能够形成龟甲状裂纹的龟裂层，加工方法简单高效，精确度高，与碳纤维复合后的线材强度高、拉伸率高，且尺寸灵活，适合推广生产。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种金属线材的加工工艺，包括以下步骤：
1）选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，通过电镀铜或热浸镀铜在芯线表面形成软质铜层；
2）在所述软质铜层表面通过电镀锌或锌合金，形成锌或锌合金构成的外表面层；
3）将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，金属管件与碳纤维在头部夹具夹持下固定，将芯线与碳纤维的头部固定在中轴线位置，再将金属管件放入拉拔模具内；
4）沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材，拉拔过程中通入氮气或氦气保持厌氧环境，拔丝加工后形成的芯体的直径为0.2～0.4mm，软质铜层经拔丝加工后形成的保护层的厚度为0.01～0.03mm；
5）根据复合线材的最终性能进行退火，在600～650℃退火1～2h得到该金属线材。
优选地，所述步骤1）热浸镀铜在氮气或氦气的惰性气氛下，使用热浸熔体为1150～1200℃的紫铜熔体。
优选地，所述步骤2）锌合金选自铁、锡、铋、铝、钛中的一种或多种的组合。
优选地，所述步骤2）电镀锌或锌合金在氮气或氦气的惰性气氛下进行，使用的熔体为600～800℃的锌或锌合金熔体。
优选地，所述步骤3）金属管件为双金属复合管件，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、酚醛碳纤维中的一种或多种的组合。
优选地，所述步骤4）拉拔加工的拉拔速度为70～95mm/min，断面缩减率为25～35%。
优选地，所述步骤4）复合金属线材的内径为0.06～0.08mm，外径为0.4～0.8mm。
优选地，所述步骤5）在630℃退火1.6h得到该金属线材。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明的金属线材加工工艺，将碳钢构成的芯线与碳纤维复合，由锌或锌合金形成的外表面层能够形成龟甲状裂纹的龟裂层，加工方法简单高效，精确度高，与碳纤维复合后的线材强度高、拉伸率高，且尺寸灵活，适合推广生产。
2.本发明的金属线材加工工艺，在芯线表面电镀铜形成软质铜层，可以耐高温、耐腐蚀、抗拉伸；电镀锌或锌合金形成的龟裂层促进了钢丝与碳纤维拔丝过程中加工界面的稳定性和拔丝成品率，提高钢线切削的效率和质量；与传统的纯铜线材相比，该复合金属线材大幅度提高了线材的强度和寿命，且可控性强，灵活度高。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1.
一种金属线材的加工工艺，包括以下步骤：
1）选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，通过电镀铜或热浸镀铜在芯线表面形成软质铜层；其中，热浸镀铜在氮气或氦气的惰性气氛下，使用热浸熔体为1150℃的紫铜熔体。
2）在所述软质铜层表面通过电镀锌或锌合金，形成锌或锌合金构成的外表面层；锌合金选自铁、锡、铋、铝、钛中的一种或多种的组合。电镀锌或锌合金在氮气或氦气的惰性气氛下进行，使用的熔体为700℃的锌或锌合金熔体。
3）将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，金属管件与碳纤维在头部夹具夹持下固定，将芯线与碳纤维的头部固定在中轴线位置，再将金属管件放入拉拔模具内；金属管件为双金属复合管件，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、酚醛碳纤维中的一种或多种的组合。
4）沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材，拉拔过程中通入氮气或氦气保持厌氧环境，拔丝加工后形成的芯体的直径为0.2mm，软质铜层经拔丝加工后形成的保护层的厚度为0.02mm；拉拔加工的拉拔速度为80mm/min，断面缩减率为30%。复合金属线材的内径为0.067mm，外径为0.5mm。
5）根据复合线材的最终性能进行退火，在630℃退火1.6h得到该金属线材。
实施例2.
一种金属线材的加工工艺，包括以下步骤：
1）选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，通过电镀铜或热浸镀铜在芯线表面形成软质铜层；其中，热浸镀铜在氮气或氦气的惰性气氛下，使用热浸熔体为1170℃的紫铜熔体。
2）在所述软质铜层表面通过电镀锌或锌合金，形成锌或锌合金构成的外表面层；锌合金选自铁、锡、铋、铝、钛中的一种或多种的组合。电镀锌或锌合金在氮气或氦气的惰性气氛下进行，使用的熔体为680℃的锌或锌合金熔体。
3）将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，金属管件与碳纤维在头部夹具夹持下固定，将芯线与碳纤维的头部固定在中轴线位置，再将金属管件放入拉拔模具内；金属管件为双金属复合管件，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、酚醛碳纤维中的一种或多种的组合。
4）沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材，拉拔过程中通入氮气或氦气保持厌氧环境，拔丝加工后形成的芯体的直径为0.26mm，软质铜层经拔丝加工后形成的保护层的厚度为0.018mm；拉拔加工的拉拔速度为78mm/min，断面缩减率为28%。复合金属线材的内径为0.067mm，外径为0.5mm。
5）根据复合线材的最终性能进行退火，在600℃退火2h得到该金属线材。
实施例3.
一种金属线材的加工工艺，包括以下步骤：
1）选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，通过电镀铜或热浸镀铜在芯线表面形成软质铜层；其中，热浸镀铜在氮气或氦气的惰性气氛下，使用热浸熔体为1180℃的紫铜熔体。
2）在所述软质铜层表面通过电镀锌或锌合金，形成锌或锌合金构成的外表面层；锌合金选自铁、锡、铋、铝、钛中的一种或多种的组合。电镀锌或锌合金在氮气或氦气的惰性气氛下进行，使用的熔体为780℃的锌或锌合金熔体。
3）将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，金属管件与碳纤维在头部夹具夹持下固定，将芯线与碳纤维的头部固定在中轴线位置，再将金属管件放入拉拔模具内；金属管件为双金属复合管件，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、酚醛碳纤维中的一种或多种的组合。
4）沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材，拉拔过程中通入氮气或氦气保持厌氧环境，拔丝加工后形成的芯体的直径为0.26mm，软质铜层经拔丝加工后形成的保护层的厚度为0.025mm；拉拔加工的拉拔速度为86mm/min，断面缩减率为32%。复合金属线材的内径为0.072mm，外径为0.6mm。
5）根据复合线材的最终性能进行退火，在630℃退火1.5h得到该金属线材。
实施例4.
一种金属线材的加工工艺，包括以下步骤：
1）选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，通过电镀铜或热浸镀铜在芯线表面形成软质铜层；其中，热浸镀铜在氮气或氦气的惰性气氛下，使用热浸熔体为1190℃的紫铜熔体。
2）在所述软质铜层表面通过电镀锌或锌合金，形成锌或锌合金构成的外表面层；锌合金选自铁、锡、铋、铝、钛中的一种或多种的组合。电镀锌或锌合金在氮气或氦气的惰性气氛下进行，使用的熔体为780℃的锌或锌合金熔体。
3）将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，金属管件与碳纤维在头部夹具夹持下固定，将芯线与碳纤维的头部固定在中轴线位置，再将金属管件放入拉拔模具内；金属管件为双金属复合管件，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、酚醛碳纤维中的一种或多种的组合。
4）沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材，拉拔过程中通入氮气或氦气保持厌氧环境，拔丝加工后形成的芯体的直径为0.4mm，软质铜层经拔丝加工后形成的保护层的厚度为0.03mm；拉拔加工的拉拔速度为90mm/min，断面缩减率为35%。复合金属线材的内径为0.08mm，外径为0.7mm。
5）根据复合线材的最终性能进行退火，在640℃退火1.8h得到该金属线材。
实施例5.
一种金属线材的加工工艺，包括以下步骤：
1）选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，通过电镀铜或热浸镀铜在芯线表面形成软质铜层；其中，热浸镀铜在氮气或氦气的惰性气氛下，使用热浸熔体为1200℃的紫铜熔体。
2）在所述软质铜层表面通过电镀锌或锌合金，形成锌或锌合金构成的外表面层；锌合金选自铁、锡、铋、铝、钛中的一种或多种的组合。电镀锌或锌合金在氮气或氦气的惰性气氛下进行，使用的熔体为800℃的锌或锌合金熔体。
3）将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，金属管件与碳纤维在头部夹具夹持下固定，将芯线与碳纤维的头部固定在中轴线位置，再将金属管件放入拉拔模具内；金属管件为双金属复合管件，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、酚醛碳纤维中的一种或多种的组合。
4）沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材，拉拔过程中通入氮气或氦气保持厌氧环境，拔丝加工后形成的芯体的直径为0.4mm，软质铜层经拔丝加工后形成的保护层的厚度为0.03mm；拉拔加工的拉拔速度为95mm/min，断面缩减率为35%。复合金属线材的内径为0.08mm，外径为0.8mm。
5）根据复合线材的最终性能进行退火，在650℃退火1h得到该金属线材。
本发明的金属线材加工工艺，将碳钢构成的芯线与碳纤维复合，由锌或锌合金形成的外表面层能够形成龟甲状裂纹的龟裂层，加工方法简单高效，精确度高，与碳纤维复合后的线材强度高、拉伸率高，且尺寸灵活，适合推广生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种金属线材的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）选取由碳钢构成的芯线，去除芯体表面的钝化层，通过电镀铜或热浸镀铜在芯线表面形成软质铜层；
2）在所述软质铜层表面通过电镀锌或锌合金，形成锌或锌合金构成的外表面层；
3）将镀好外表面层的芯线牵引碳纤维穿过金属管件，金属管件与碳纤维在头部夹具夹持下固定，将芯线与碳纤维的头部固定在中轴线位置，再将金属管件放入拉拔模具内；
4）沿拉拔方向对金属管件进行双道次拉拔，减小金属管件的断面尺寸，形成复合金属线材，拉拔过程中通入氮气或氦气保持厌氧环境，拔丝加工后形成的芯体的直径为0.2～0.4mm，软质铜层经拔丝加工后形成的保护层的厚度为0.01～0.03mm；
5）根据复合线材的最终性能进行退火，在600～650℃退火1～2h得到该金属线材。
2.根据权利要求1所述的金属线材的加工工艺，其特征在于，所述步骤1）热浸镀铜在氮气或氦气的惰性气氛下，使用热浸熔体为1150～1200℃的紫铜熔体。
3.根据权利要求1所述的金属线材的加工工艺，其特征在于，所述步骤2）锌合金选自铁、锡、铋、铝、钛中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的金属线材的加工工艺，其特征在于，所述步骤2）电镀锌或锌合金在氮气或氦气的惰性气氛下进行，使用的熔体为600～800℃的锌或锌合金熔体。
5.根据权利要求1所述的金属线材的加工工艺，其特征在于，所述步骤3）金属管件为双金属复合管件，碳纤维为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、酚醛碳纤维中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的金属线材的加工工艺，其特征在于，所述步骤4）拉拔加工的拉拔速度为70～95mm/min，断面缩减率为25～35%。
7.根据权利要求1所述的金属线材的加工工艺，其特征在于，所述步骤4）复合金属线材的内径为0.06～0.08mm，外径为0.4～0.8mm。
8.根据权利要求1所述的金属线材的加工工艺，其特征在于，所述步骤5）在630℃退火1.6h得到该金属线材。
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