CN110675970A - 一种汽车用镀镍绞合铜导体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车用镀镍绞合铜导体及其制备方法，该镀镍绞合铜导体由若干镀镍铜单丝依次经S向绞合、退扭和热处理制成，具有优良的耐高温性能、耐疲劳摇摆性能、力学性能、电学性能和外观品质等；本发明公开的汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，包括铜杆预处理和表面镀镍、镀镍粗铜丝冷变形、镀镍铜单丝绞合退扭和镀镍绞合铜导体热处理四个工序，操作步骤简单，实施可行性高，制备的镀镍绞合铜导体具有优良的耐高温性能、耐疲劳摇摆性能、电学性能和外观品质等；为镀镍绞合铜导体的制备实施提供了一种具有推广性的路线。

Description

一种汽车用镀镍绞合铜导体及其制备方法
技术领域
本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种汽车用镀镍绞合铜导体及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，使得新能源电动汽车的发展走上了快车道，新能源纯电动汽车在不久的将来会稳步取代传统的燃油汽车。伴随着新能源电动汽车的技术突破，汽车线缆作为汽车内部动力传输和汽车充电等电能传输的桥梁，对汽车用高压电缆内绞合导体提出了苛刻的技术要求，一旦汽车线缆内绞合导体出现故障，将会引起电力传输中断或信号传输失效，影响新能源电动汽车的整体安全性。汽车线缆在有限的车内空间所处环境复杂，如车内局部存在高温，汽车线缆需要弯曲，甚至弯曲度超过180度，同时汽车在行驶过程中由于路况原因造成汽车线缆的震动，以上不可避免环境因素的存在要求汽车线缆内绞合导体必须具有非常良好的柔韧性、耐高温、耐疲劳等优良性能才能满足使用要求。因此，研究如何提高汽车线缆内绞合导体的性能，降低汽车线缆内绞合导体的制造成本、扩大新能源电动汽车用线缆的适用范围，具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种汽车用镀镍绞合铜导体及其制备方法。
本发明的技术方案是设计一种汽车用镀镍绞合铜导体，由若干镀镍铜单丝依次经S向绞合、退扭和热处理制成，所述镀镍铜单丝中铜的纯度在99.95％以上，所述镀镍绞合铜导体的米克重范围为5.20～5.25g/m，绞合节距为8～10mm，绞合外径为Ф0.93～0.97mm。
优选的技术方案是，所述汽车用镀镍绞合铜导体中镀镍铜单丝的数量为19根，镀镍铜单丝的直径为Ф0.200～0.205mm，镀镍铜单丝的镀镍层厚度为1.50～1.65μm。
为了便于上述汽车用镀镍绞合铜导体的顺利制备和应用实施，现提出一种汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，包括以下步骤：a、铜杆预处理和表面镀镍；b、镀镍粗铜丝冷变形；c、镀镍铜单丝绞合退扭；d、镀镍绞合铜导体热处理。
优选的技术方案有，所述步骤a具体包括：(一)铜杆表面清洗，利用清洗液对铜杆表面进行除油，清水洗涤和烘干；(二)第一次冷变形，利用拉丝机将清洗好的铜杆进行第一次冷拉变形处理，得粗铜丝；(三)粗铜丝表面镀镍，利用镍离子溶液对粗铜丝表面镀镍处理，得镀镍粗铜丝。
进一步优选的技术方案还有，所述步骤a中，(一)铜杆表面清洗，清洗液中各组分名称及浓度为硫酸250～350g/L、硫脲2～5g/L、OP乳化剂15～25g/L、余量为水，清洗液温度为45～65℃；(二)第一次冷变形，铜杆的直径为Ф2～3mm，粗铜丝的直径为Ф0.6～0.9mm，铜杆的变形率为10～25％，拉丝速率为40～60m/min；(三)粗铜丝表面镀镍，镍离子溶液中各组分名称及浓度为氨基磺酸镍350～400g/L、氯化镍7～14g/L、硼酸35～50g/L、余量为水，镍离子溶液pH为3.8～4.5，镍离子溶液温度为45～65℃，镀镍粗铜丝的镀镍层厚度为5～8μm。
优选的技术方案还有，所述步骤b具体包括：第二次冷变形，利用拉丝机将步骤a制备的镀镍粗铜丝拉伸至直径为Ф0.200～0.205mm的镀镍铜单丝，镀镍粗铜丝的变形率为10～15％，拉丝速率为40～50min，镀镍粗铜丝延伸率≥8％。
优选的技术方案还有，所述步骤c具体包括：将步骤b制备的若干镀镍铜单丝进行绞合退扭处理，得镀镍绞合铜导体初产品，其中绞向为S向，绞合节距为8～10mm，绞合速率为20m/min。
优选的技术方案还有，所述步骤d具体包括：将步骤c制备的镀镍绞合铜导体初产品通过惰性气体保护管式炉进行在线退火处理，退火温度为350～400℃，自然冷却至室温，得汽车用镀镍绞合铜导体成品。
本发明的优点和有益效果在于：
本发明公开的汽车用镀镍绞合铜导体的整体拉断力≥125N，断裂伸长率≥16％，20℃最大直流电阻范围为31～31.5Ω/km，耐疲劳摇摆次数≥10000次，且镀镍绞合铜导体镀层表面光亮，光滑连续，镀镍绞合铜导体中铜单丝的镀镍层厚度≥1.50μm；本发明公开的汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，包括铜杆预处理和表面镀镍、镀镍粗铜丝冷变形、镀镍铜单丝绞合退扭和镀镍绞合铜导体热处理四个工序，操作步骤简单，实施可行性高，制备的镀镍绞合铜导体具有优良的耐高温性能、耐疲劳摇摆性能、电学性能和外观品质等；为镀镍绞合铜导体的制备实施提供了一种具有推广性的路线。
附图说明
图1是本发明汽车用镀镍绞合铜导体的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种汽车用镀镍绞合铜导体，由若干镀镍铜单丝依次经S向绞合、退扭和热处理制成，所述镀镍铜单丝中铜的纯度为99.95％，所述镀镍绞合铜导体的米克重范围为5.25g/m，绞合节距为10mm，绞合外径为Ф0.97mm。所述汽车用镀镍绞合铜导体中镀镍铜单丝的数量为19根，镀镍铜单丝的直径为Ф0.205mm，镀镍铜单丝的镀镍层厚度为1.50μm。
上述汽车用镀镍绞合铜导体的制备工艺(参见图1)，包括以下步骤：
a、铜杆预处理和表面镀镍：(一)铜杆表面清洗，利用清洗液对铜杆表面进行除油，清水洗涤和烘干；(二)第一次冷变形，利用拉丝机将清洗好的铜杆进行第一次冷拉变形处理，得粗铜丝；(三)粗铜丝表面镀镍，利用镍离子溶液对粗铜丝表面镀镍处理，得镀镍粗铜丝。
b、镀镍粗铜丝冷变形：第二次冷变形，利用拉丝机将步骤a制备的镀镍粗铜丝拉伸至直径为Ф0.205mm的镀镍铜单丝，镀镍粗铜丝的变形率为12％，拉丝速率为45min，镀镍粗铜丝延伸率9％。
c、镀镍铜单丝绞合退扭：将步骤b制备的若干镀镍铜单丝进行绞合退扭处理，得镀镍绞合铜导体初产品，其中绞向为S向，绞合节距为10mm，绞合速率为20m/min。
d、镀镍绞合铜导体热处理：所述步骤d具体包括：将步骤c制备的镀镍绞合铜导体初产品通过惰性气体保护管式炉进行在线退火处理，退火温度为350～400℃，自然冷却至室温，得汽车用镀镍绞合铜导体成品。
优选地，所述步骤a中，(一)铜杆表面清洗，清洗液中各组分名称及浓度为硫酸300g/L、硫脲3g/L、OP乳化剂20g/L、余量为水，清洗液温度为50℃；(二)第一次冷变形，铜杆的直径为Ф2.8mm，粗铜丝的直径为Ф0.60mm，铜杆的变形率为15％，拉丝速率为50m/min；(三)粗铜丝表面镀镍，镍离子溶液中各组分名称及浓度为氨基磺酸镍380g/L、氯化镍10g/L、硼酸35g/L、余量为水，镍离子溶液pH为4.0，镍离子溶液温度为50℃，镀镍粗铜丝的镀镍层厚度为5μm，其中铜杆中铜的纯度为99.96％。
实施例2
一种汽车用镀镍绞合铜导体，由若干镀镍铜单丝依次经S向绞合、退扭和热处理制成，所述镀镍铜单丝中铜的纯度为99.97％，所述镀镍绞合铜导体的米克重范围为5.20g/m，绞合节距为9mm，绞合外径为Ф0.93mm。所述汽车用镀镍绞合铜导体中镀镍铜单丝的数量为19根，镀镍铜单丝的直径为Ф0.203mm，镀镍铜单丝的镀镍层厚度为1.60μm。
上述汽车用镀镍绞合铜导体的制备工艺(参见图1)，包括以下步骤：
a、铜杆预处理和表面镀镍：(一)铜杆表面清洗，利用清洗液对铜杆表面进行除油，清水洗涤和烘干；(二)第一次冷变形，利用拉丝机将清洗好的铜杆进行第一次冷拉变形处理，得粗铜丝；(三)粗铜丝表面镀镍，利用镍离子溶液对粗铜丝表面镀镍处理，得镀镍粗铜丝。
b、镀镍粗铜丝冷变形：第二次冷变形，利用拉丝机将步骤a制备的镀镍粗铜丝拉伸至直径为Ф0.203mm的镀镍铜单丝，镀镍粗铜丝的变形率为13％，拉丝速率为50min，镀镍粗铜丝延伸率10％。
c、镀镍铜单丝绞合退扭：将步骤b制备的若干镀镍铜单丝进行绞合退扭处理，得镀镍绞合铜导体初产品，其中绞向为S向，绞合节距为9mm，绞合速率为20m/min。
d、镀镍绞合铜导体热处理：所述步骤d具体包括：将步骤c制备的镀镍绞合铜导体初产品通过惰性气体保护管式炉进行在线退火处理，退火温度为350～400℃，自然冷却至室温，得汽车用镀镍绞合铜导体成品。
优选地，所述步骤a中，(一)铜杆表面清洗，清洗液中各组分名称及浓度为硫酸250g/L、硫脲2g/L、OP乳化剂25g/L、余量为水，清洗液温度为65℃；(二)第一次冷变形，铜杆的直径为Ф2.6mm，粗铜丝的直径为Ф0.90mm，铜杆的变形率为25％，拉丝速率为60m/min；(三)粗铜丝表面镀镍，镍离子溶液中各组分名称及浓度为氨基磺酸镍400g/L、氯化镍7g/L、硼酸50g/L、余量为水，镍离子溶液pH为3.8，镍离子溶液温度为65℃，镀镍粗铜丝的镀镍层厚度为7μm，其中铜杆中铜的纯度为99.98％。
实施例3
一种汽车用镀镍绞合铜导体，由若干镀镍铜单丝依次经S向绞合、退扭和热处理制成，所述镀镍铜单丝中铜的纯度为99.96％，所述镀镍绞合铜导体的米克重范围为5.23g/m，绞合节距为8mm，绞合外径为Ф0.95mm。所述汽车用镀镍绞合铜导体中镀镍铜单丝的数量为19根，镀镍铜单丝的直径为Ф0.200mm，镀镍铜单丝的镀镍层厚度为1.65μm。
上述汽车用镀镍绞合铜导体的制备工艺(参见图1)，包括以下步骤：
a、铜杆预处理和表面镀镍：(一)铜杆表面清洗，利用清洗液对铜杆表面进行除油，清水洗涤和烘干；(二)第一次冷变形，利用拉丝机将清洗好的铜杆进行第一次冷拉变形处理，得粗铜丝；(三)粗铜丝表面镀镍，利用镍离子溶液对粗铜丝表面镀镍处理，得镀镍粗铜丝。
b、镀镍粗铜丝冷变形：第二次冷变形，利用拉丝机将步骤a制备的镀镍粗铜丝拉伸至直径为Ф0.200mm的镀镍铜单丝，镀镍粗铜丝的变形率为13％，拉丝速率为48min，镀镍粗铜丝延伸率10％。
c、镀镍铜单丝绞合退扭：将步骤b制备的若干镀镍铜单丝进行绞合退扭处理，得镀镍绞合铜导体初产品，其中绞向为S向，绞合节距为8mm，绞合速率为20m/min。
d、镀镍绞合铜导体热处理：所述步骤d具体包括：将步骤c制备的镀镍绞合铜导体初产品通过惰性气体保护管式炉进行在线退火处理，退火温度为350～400℃，自然冷却至室温，得汽车用镀镍绞合铜导体成品。
优选地，所述步骤a中，(一)铜杆表面清洗，清洗液中各组分名称及浓度为硫酸350g/L、硫脲5g/L、OP乳化剂25g/L、余量为水，清洗液温度为45℃；(二)第一次冷变形，铜杆的直径为Ф2.9mm，粗铜丝的直径为Ф0.91mm，铜杆的变形率为25％，拉丝速率为60m/min；(三)粗铜丝表面镀镍，镍离子溶液中各组分名称及浓度为氨基磺酸镍350g/L、氯化镍14g/L、硼酸40g/L、余量为水，镍离子溶液pH为4.5，镍离子溶液温度为45℃，镀镍粗铜丝的镀镍层厚度为6μm，其中铜杆中铜的纯度为99.97％。
对实施例1～3中的汽车用镀镍绞合铜导体进行性能测试：整体拉力测试、断裂伸长率测试、单位电阻值测试、耐疲劳摇摆测试、镀镍铜单丝的镀镍层厚度测试和外观性能，其中耐疲劳摇摆测试条件为摇摆频率60次/min、摇摆角度90°和负重载荷为500g，结果参见表1。
表1实施例1～3中汽车用镀镍绞合铜导体的性能测试结果
Figure BDA0002230927110000071
实验结果表明：本发明方法制备的汽车用镀镍绞合铜导体的整体拉力≥125N、断裂伸长率≥16％、20℃最大直流电阻范围为31～31.5Ω/km、耐疲劳摇摆次数≥10000次、镀镍铜单丝的镀镍层厚度≥1.50μm，且表面光亮、光滑连续，说明本发明制备方法生产的汽车用镀镍绞合铜导体综合性能优良，实现了发明目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车用镀镍绞合铜导体，其特征在于，由若干镀镍铜单丝依次经S向绞合、退扭和热处理制成，所述镀镍铜单丝中铜的纯度在99.95％以上，所述镀镍绞合铜导体的米克重范围为5.20～5.25g/m，绞合节距为8～10mm，绞合外径为Ф0.93～0.97mm。
2.如权利要求1所述的汽车用镀镍绞合铜导体，其特征在于，所述汽车用镀镍绞合铜导体中镀镍铜单丝的数量为19根，镀镍铜单丝的直径为Ф0.200～0.205mm，镀镍铜单丝的镀镍层厚度为1.50～1.65μm。
3.一种汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，其特征在于，制备如权利要求1所述的汽车用镀镍绞合铜导体，包括以下步骤：a、铜杆预处理和表面镀镍；b、镀镍粗铜丝冷变形；c、镀镍铜单丝绞合退扭；d、镀镍绞合铜导体热处理。
4.如权利要求3所述的汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：(一)铜杆表面清洗，利用清洗液对铜杆表面进行除油，清水洗涤和烘干；(二)第一次冷变形，利用拉丝机将清洗好的铜杆进行第一次冷拉变形处理，得粗铜丝；(三)粗铜丝表面镀镍，利用镍离子溶液对粗铜丝表面镀镍处理，得镀镍粗铜丝。
5.如权利要求4所述的汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，(一)铜杆表面清洗，清洗液中各组分名称及浓度为硫酸250～350g/L、硫脲2～5g/L、OP乳化剂15～25g/L、余量为水，清洗液温度为45～65℃；(二)第一次冷变形，铜杆的直径为Ф2～3mm，粗铜丝的直径为Ф0.6～0.9mm，铜杆的变形率为10～25％，拉丝速率为40～60m/min；(三)粗铜丝表面镀镍，镍离子溶液中各组分名称及浓度为氨基磺酸镍350～400g/L、氯化镍7～14g/L、硼酸35～50g/L、余量为水，镍离子溶液pH为3.8～4.5，镍离子溶液温度为45～65℃，镀镍粗铜丝的镀镍层厚度为5～8μm。
6.如权利要求5所述的汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，其特征在于，所述步骤b具体包括：第二次冷变形，利用拉丝机将步骤a制备的镀镍粗铜丝拉伸至直径为Ф0.200～0.205mm的镀镍铜单丝，镀镍粗铜丝的变形率为10～15％，拉丝速率为40～50min，镀镍粗铜丝延伸率≥8％。
7.如权利要求6所述的汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，其特征在于，所述步骤c具体包括：将步骤b制备的若干镀镍铜单丝进行绞合退扭处理，得镀镍绞合铜导体初产品，其中绞向为S向，绞合节距为8～10mm，绞合速率为20m/min。
8.如权利要求7所述的汽车用镀镍绞合铜导体的制备方法，其特征在于，所述步骤d具体包括：将步骤c制备的镀镍绞合铜导体初产品通过惰性气体保护管式炉进行在线退火处理，退火温度为350～400℃，自然冷却至室温，得汽车用镀镍绞合铜导体成品。
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