CN109930016A - 一种高强高导铜银合金微细线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强高导铜银合金微细线的制备方法，属于铜合金材料制备、有色金属导线加工成形及电磁线制造技术领域。按照铜银合金的质量百分比组成，将高纯电解铜板和高纯银板放入真空感应炉中，进行熔炼；采用真空电子束对铸锭进行熔炼、凝固，净化和除杂，制备高纯铜银合金锭；机加工铜银合金锭，进行包套真空挤压；清理挤压棒材表面缺陷，并进行冷轧；在多模拉拔机上对冷轧棒材进行多道次拉拔，获得线坯；对线坯真空热处理后，进行微细线多模拉拔。本发明拉拔微细过程稳定，拉拔无断头现象，成材率高，生产效率高，能够实现工业化、规模化、稳定批量生产，制备0.015～0.05mm微细线，在微细电磁线上具有良好的工程应用。

Description

一种高强高导铜银合金微细线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强高导铜银合金微细线的制备方法，属于铜合金材料制备、有色金属导线加工成形及电磁线制造技术领域。
背景技术
Cu-Ag合金具有优良的导热导电性能，是先进的导体材料，广泛应用于微电子、交通、航空航天及机械制造等领域，其微细线是制造高端微细电磁线(微细漆包线)的主要原料。随着汽车电子、家用电器、数码产品、电脑和手机等为代表的电子产品的发展和消费升级，市场对微细电磁漆包线的需求不断上升，带动了Cu-Ag合金微细线的大量应用。
目前，主要采用连铸连轧+拉拔和上引法连铸+轧制/连续挤压+拉拔技术制备Cu-Ag合金微细线，现有技术制备铜银杆易出现夹渣、表面质量差、内部孔隙率高、氧含量高、缩孔等铸造缺陷，物理和力学性能较差，在微细线拉制中，断线率较高、单根丝材的长度达不到使用要求，成材率极低，难以制备出满足要求的Cu-Ag合金微细线。
发明内容
为了克服现有Cu-Ag合金微细线制备技术的不足，本发明提出了一种高强高导铜银合金微细线的制备方法。
一种高强高导铜银合金微细线的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照铜银合金的质量百分比组成，将高纯电解铜板和高纯银板放入真空感应炉中，进行熔炼；
(2)采用真空电子束对铸锭进行熔炼、凝固，净化和除杂，制备高纯铜银合金锭；
(3)机加工铜银合金锭，进行包套真空挤压；
(4)清理挤压棒材表面缺陷，并进行冷轧；
(5)在多模拉拔机上对冷轧棒材进行多道次拉拔，获得线坯；
(6)对线坯真空热处理后，进行微细线多模拉拔。
步骤(1)中，铜银合金中，银的质量百分比含量为1～6wt％，其余为铜；高纯电解铜板和高纯银板的纯度大于99.95wt％；铜银合金真空感应熔炼温度为1200～1350℃。
步骤(2)中，真空电子束熔炼得到高纯铜银合金锭的杂质元素总含量小于20ppm。
步骤(3)中，机加工铜银铸锭，放入包套、抽真空和焊接，将包套的铜银铸锭放入加热炉内加热、保温后进行真空包套挤压，真空包套挤压温度为800℃～930℃，挤压比为30～100。
步骤(4)中，在连轧机上对挤压棒材进行冷连轧，轧制道次变形量小于20％，冷连轧润滑剂的温度为30～90℃，优选为60～90℃，更优选为70～90℃。中间真空热处理温度为700～800℃，热处理间总变形量小于85％。
步骤(5)中，多模连续冷拔润滑剂的温度为60～90℃，优选为70～90℃。
步骤(6)中，铜银合金线坯的真空热处理温度为650～850℃。在微细线多模拉丝机上，进行多模拉拔，得到铜银合金微细线的直径为Φ0.015～Φ0.05mm。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明以铜银合金微细线(直径为0.015～0.05mm)可实现工业化、大规模批量化、稳定生产为出发点和目标，将纯净化熔炼技术与洁净化变形加工技术相结合，提出了微细线工业规模化、高效、稳定生产的技术构想。
2、本发明提出采用真空感应熔炼+真空电子束熔炼双联真空工艺，制备超高纯铜银合金铸锭。
3、通过真空包套挤压和严格控制冷加工润滑剂温度以及中间真空热处理，消除了加工过程中的污染，提高了铜银合金拉拔成形能力。
4、本发明可以制备0.015～0.05mm微细线，拉拔无断头现象，成材率高，生产效率高，在微细电磁线上具有良好的工程应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
实施例1
Cu-4.5Ag合金Φ0.05mm微细线制备，按照比例将高纯电解铜板(纯度大于99.95wt％，以下同)和高纯银板(纯度大于99.95wt％，以下同)，放置到真空感应炉中，炉内真空度为5.0×10-2Pa，加热到1250℃～1350℃，熔炼成直径为Φ100mm的铜银合金铸锭；然后将铸锭装入电子束熔炼炉内，对炉体和枪室抽真空，枪室真空为5.0×10-4Pa，炉内真空为5.0×10-3Pa，通过电子束熔炼、凝固，净化和除杂，获得直径为Φ120mm超高纯铜银合金锭，杂质元素总含量小于15ppm。机加工铜银铸锭，并放入包套、抽真空和焊接，铜银铸锭处于真空状态，将包套的铜银铸锭放入加热炉内加热，加热到920℃时，保温8h后进行真空包套挤压，挤压模具预热温度为500℃，挤压速度为60mm/s，挤压棒材直径为15mm，挤压比为64。清理挤压棒材表面缺陷，在连轧机上对挤压棒材进行轧制，轧制道次变形量小于20％，润滑剂的温度为60～80℃，中间真空热处理温度为750℃，热处理间总变形量小于85％，轧制线坯直径为3mm。在水箱多模拉丝机上经14道模具，多模连续冷拔润滑剂的温度为85℃，拉拔成Φ1mm线坯；在750℃对Φ1mm线坯进行真空热处理；在微细线多模拉丝机上，经20道模具，拉拔到0.2mm，在720℃进行真空热处理，经18模具，拉拔到Φ0.05mm。Φ0.05mm微细线强度为860MPa，导电率为75％％IACS，伸长率为3.5％。
实施例2
Cu-4.5Ag合金Φ0.03mm微细线制备，采用实施例1工艺制备到Φ0.05mm，在极微细线拉丝机上，经9模具，拉拔到Φ0.03mm。Φ0.03mm微细线强度为1020MPa，导电率为72％％IACS，伸长率为2.5％。
实施例3
Cu-2.5Ag合金Φ0.015mm微细线制备，按照比例将高纯电解铜板和高纯银板，放置到真空感应炉中，炉内真空度为1.0×10-2Pa，加热到1200℃～1300℃，熔炼成直径为Φ80mm的铜银合金铸锭；然后放入将铸锭装入电子束熔炼炉内，对炉体和枪室抽真空，枪室真空为1.0×10-4Pa，炉内真空为1.0×10-3Pa，通过电子束熔炼、凝固，净化和除杂，获得直径为Φ100mm超高纯铜银合金锭，杂质元素总含量小于10ppm。机加工铜银铸锭，并放入包套、抽真空和焊接，铜银铸锭处于真空状态，将包套的铜银铸锭放入加热炉内加热，加热到900℃时，保温5h后进行真空包套挤压，挤压模具预热温度为500℃，挤压速度为45mm/s，挤压棒材直径为12mm，挤压比为69.4。清理挤压棒材表面缺陷，在连轧机上对挤压棒材进行轧制，轧制道次变形量小于20％，润滑剂的温度为60～80℃，中间真空热处理温度为700℃，热处理间总变形量小于85％，轧制线坯直径为3mm。在水箱多模拉丝机上经14道模具，多模连续冷拔润滑剂的温度为70℃，拉拔成Φ1mm线坯，在720℃对Φ1mm线坯进行真空热处理；在微细线多模拉丝机上，经20道模具，拉拔到0.2mm，在720℃进行真空热处理，经18模具，拉拔到Φ0.05mm。在极微细线拉丝机上，经19道模具，拉拔到Φ0.015mm。Φ0.015mm微细线强度为800.9MPa，导电率为81.2％％IACS，伸长率为2.1％。
本发明采用真空感应熔炼+真空电子束熔炼双联真空工艺制备超高纯铜银合金，杂质元素含量小于20ppm；通过真空包套热挤压技术开坯，防止热加工过程中氧化、降低铜银合金的纯度，严格控制冷加工润滑剂温度以及中间真空热处理，消除了加工过程中的污染，提高了铜银合金拉拔成形能力；拉拔微细过程稳定，拉拔无断头现象，成材率高，生产效率高，能够实现工业化、规模化、稳定批量生产，本发明可以稳定、可控制备0.015～0.05mm微细线，在微细电磁线上具有良好的工程应用。

Claims (10)

1.一种高强高导铜银合金微细线的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照铜银合金的质量百分比组成，将高纯电解铜板和高纯银板放入真空感应炉中，进行熔炼；
(2)采用真空电子束对铸锭进行熔炼、凝固，净化和除杂，制备高纯铜银合金锭；
(3)机加工铜银合金锭，进行包套真空挤压；
(4)清理挤压棒材表面缺陷，并进行冷轧；
(5)在多模拉拔机上对冷轧棒材进行多道次拉拔，获得线坯；
(6)对线坯真空热处理后，进行微细线多模拉拔。
2.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：铜银合金中，银的质量百分比含量为1～6wt％，其余为铜。
3.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：真空感应熔炼的温度为1200～1350℃。
4.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：所述高纯铜银合金锭的杂质元素总含量小于20ppm。
5.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：所述包套真空挤压的温度为800℃～930℃，挤压比为30～100。
6.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：在连轧机上对挤压棒材进行冷连轧，轧制道次变形量小于20％，中间真空热处理温度为700～800℃，热处理间总变形量小于85％。
7.根据权利要求6所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：冷连轧润滑剂的温度为60～90℃。
8.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：多模冷拔润滑剂的温度为60～90℃。
9.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：所述线坯真空热处理的温度为650～850℃。
10.根据权利要求1所述的高强高导铜银合金微细线的制备方法，其特征在于：在微细线多模拉丝机上，进行多模拉拔，得到铜银合金微细线的直径为0.015～0.05mm。
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