CN111057900A - 一种极细同轴电缆用铜合金线材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极细同轴电缆用铜合金线材的制备方法，铜合金线材按照重量百分比计，锡0.3％，银0.005～0.007％，镍0.005～0.007％，镁0.005～0.007％，铟0.005～0.007％，镧0.005～0.007％；银含量与镍含量、镁含量、铟含量、镧含量的比值为1：1：1：1：1；铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素的含量之和大于99.995％；制备方法是包括高纯铜熔炼、定向凝固、扒皮、轧制、退火、拉丝等工序；制备的铜合金线材的综合性能优异。

Description

一种极细同轴电缆用铜合金线材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有色金属材料的制备方法，尤其涉及一种极细同轴电缆用铜合金线材的制备方法。
背景技术
随着医疗保健用电子设备的技术发展，医疗电子设备用极细同轴电缆显得非常重要，要求在不增加电缆芯数的情况下，减少电缆的外径，并且要具有优良的图像信号传输性能。随着铜线材越来越微细化，对铜线材的性能要求也是越来越高。微细铜线材在冷拉、退火后，其机械、电气性能会发生一些变化，即在铜线材冷加工变形度越大时，铜线材内储存的变形能也越大，这种存储的变形能引起在室温下冷拉的微细铜线发生再结晶，使在室温下再结晶的冷拉微细铜线性能软化，降低了铜线的可拉性，并且在退火后导致产生不均匀的再结晶晶粒，导致铜线在制备过程中容易断裂，影响铜线的长度和性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种极细同轴电缆用铜合金线材的制备方法。
本发明所述的极细同轴电缆用铜合金线材按照重量百分比计，锡0.3％，银0.005～0.007％，镍0.005～0.007％，镁0.005～0.007％，铟0.005～0.007％、镧0.005～0.007％；银含量与镍含量、镁含量、铟含量、镧含量的比值为1：1：1：1：1；铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素的含量之和大于99.995％。
本发明所述的制备方法是：高纯铜熔炼—定向凝固—第一次扒皮第一次轧制—第一次退火—第二次轧制—第二次退火—拉丝。
(1)高纯铜熔铸：以A级阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；制备的高纯铜铸锭的成分组成为：铜含量大于99.999％，氧含量≤0.0005％，导电率≥102.5％IACS；所述的真空电子束熔炼时的电子枪工作真空度小于2×10-3Pa，熔炼室真空度小于2×10-2Pa，加速电压50KV；冷却水流量为大于1000l/h，牵引速度为5mm/min-50mm/min。
(2)定向凝固：高纯铜铸锭和纯银、纯锡、铜镍中间合金、铜镁中间合金、铜铟中间合金、铜镧中间合金等原料，放入定向凝固装置中进行熔化，采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组水平牵引铜杆；所述的熔炼装置包括定向凝固结晶器、熔炼炉和保温炉，定向凝固结晶器的出水温度为小于28℃，熔炼炉的温度为1155℃，保温炉的温度为1150℃；熔炼炉采用烘干的木炭覆盖，木炭的粒度为30mm-50mm，覆盖厚度为150mm-180mm，保温炉采用石墨鳞片覆盖，覆盖厚度为30mm-50mm；铜杆的牵引速度为20mm/min-100mm/min，制备的铜杆中锡0.3％，银0.005～0.007％，镍0.005～0.007％，镁0.005～0.007％，铟0.005～0.007％，镧0.005～0.007％；银含量与镍含量、镁含量、铟含量、镧含量的比值为1：1：1：1：1；铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素的含量之和大于99.995％，氧含量≤0.0005％，导电率≥81％IACS。制备的铜杆为柱状晶粒组织，柱状晶粒的个数为2-10个。
(3)第一次扒皮：将定向凝固制备的铜杆表面进行扒皮，铜杆表面扒皮的尺寸为0.2～0.5mm。
(4)第一次轧制：采用多机架的二辊轧机轧制，轧制速度0.30米/秒，轧制后铜棒的直径为20mm；轧制后铜棒直径不圆度小于0.1mm，采用椭圆-圆孔型的孔型系统，多机架单独传动变频调速，各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动，交流变频电机30KW，轧辊：Ф300mm，轧辊材质为Cr12MoV，轧辊硬度HRC58，轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1；轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑，流量：20m3/h，乳液工作压力：2.2MPa，乳液温度：35℃，乳液浓度10％。
(5)第一次退火：采用保护气氛真空炉进行退火，退火温度为400℃，保温时间为5小时，冷却时间8小时，出炉温度小于50℃，退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(6)第二次轧制：将直径为20mm的铜棒采用多机架的二辊轧机轧制，轧制后铜线的直径为3mm；轧制后铜棒直径不圆度小于0.05mm，采用椭圆-圆孔型的孔型系统，多机架单独传动变频调速，各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动，交流变频电机30KW，轧辊：Ф300mm，轧辊材质为Cr12MoV，轧辊硬度HRC58，轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1；轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑，流量：20m3/h，乳液工作压力：2.2MPa，乳液温度：35℃，乳液浓度10％。
(7)第二次退火：采用保护气氛真空炉进行退火，退火温度为380℃，保温时间为5小时，冷却时间8小时，出炉温度小于50℃，退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(8)拉丝：将退火后直径为3mm的铜线多道次拉丝，直径大于0.1mm时，乳液的浓度为10％～12％，温度小于35℃，拉丝过程中采用在线退火的方法，在线退火的电压为50V-60V，速度为500-800m/min；直径不大于0.1mm时，采用6％-8％乳化液进行冷却，温度小于25℃；在线退火的电压为35V～40V，速度为1000～1200m/min。
上述方法制备的铜合金线材软态的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥30％、导电率≥81％IACS，硬态的抗拉强度≥650MPa、伸长率≥3％、导电率≥75％IACS，铜合金线材的长度大于50万米。
本发明的有益效果在于：
1.采用高纯铜熔炼、定向凝固、扒皮、多道次轧制、多道次退火、拉丝等工艺相结合，制备的铜线材满足了极细同轴电缆的要求。
2.通过扒皮，将铜棒表面清理干净，避免表面的污染物带入铜材内部，避免铜线在拉丝过程中断裂，保证铜丝的长度大于50万米。
3.通过控制铜合金线材的成分，优化铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素含量，提高铜线材的综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
本发明所述的极细同轴电缆用铜合金线材按照重量百分比计，锡0.3％，银0.005％，镍0.005％，镁0.005％，铟0.005％，镧0.005％；铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素的含量之和大于99.995％。
本发明所述的制备方法是：高纯铜熔炼—定向凝固—第一次扒皮第一次轧制—第一次退火—第二次轧制—第二次退火—拉丝。
(1)高纯铜熔铸：以A级阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；制备的高纯铜铸锭的成分组成为：铜含量大于99.999％，氧含量≤0.0005％，导电率≥102.5％IACS；所述的真空电子束熔炼时的电子枪工作真空度小于2×10-3Pa，熔炼室真空度小于2×10-2Pa，加速电压50KV；冷却水流量为大于1000l/h，牵引速度为5mm/min-50mm/min。
(2)定向凝固：高纯铜铸锭和纯银、纯锡、铜镍中间合金、铜镁中间合金、铜铟中间合金铜镧中间合金等原料，放入定向凝固装置中进行熔化，采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组水平牵引铜杆；所述的熔炼装置包括定向凝固结晶器、熔炼炉和保温炉，定向凝固结晶器的出水温度为小于28℃，熔炼炉的温度为1155℃，保温炉的温度为1150℃；熔炼炉采用烘干的木炭覆盖，木炭的粒度为30mm-50mm，覆盖厚度为150mm-180mm，保温炉采用石墨鳞片覆盖，覆盖厚度为30mm-50mm；铜杆的牵引速度为20mm/min-100mm/min，制备的铜杆中锡0.3％，银0.01％，镍0.005％，镁0.005％，铟0.005％，镧0.005％；铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素的含量之和大于99.995％，氧含量≤0.0005％，导电率≥81％IACS。制备的铜杆为柱状晶粒组织，柱状晶粒的个数为5个。
(3)第一次扒皮：将定向凝固制备的铜杆表面进行扒皮，铜杆表面扒皮的尺寸为0.2mm。
(4)第一次轧制：采用多机架的二辊轧机轧制，轧制速度0.30米/秒，轧制后铜棒的直径为20mm；轧制后铜棒直径不圆度小于0.1mm，采用椭圆-圆孔型的孔型系统，多机架单独传动变频调速，各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动，交流变频电机30KW，轧辊：Ф300mm，轧辊材质为Cr12MoV，轧辊硬度HRC58，轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1；轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑，流量：20m3/h，乳液工作压力：2.2MPa，乳液温度：35℃，乳液浓度10％。
(5)第一次退火：采用保护气氛真空炉进行退火，退火温度为400℃，保温时间为5小时，冷却时间8小时，出炉温度小于50℃，退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(6)第二次轧制：将直径为20mm的铜棒采用多机架的二辊轧机轧制，轧制后铜线的直径为3mm；轧制后铜棒直径不圆度小于0.05mm，采用椭圆-圆孔型的孔型系统，多机架单独传动变频调速，各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动，交流变频电机30KW，轧辊：Ф300mm，轧辊材质为Cr12MoV，轧辊硬度HRC58，轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1；轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑，流量：20m3/h，乳液工作压力：2.2MPa，乳液温度：35℃，乳液浓度10％。
(7)第二次退火：采用保护气氛真空炉进行退火，退火温度为380℃，保温时间为5小时，冷却时间8小时，出炉温度小于50℃，退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm。
(8)拉丝：将退火后直径为3mm的铜线多道次拉丝，直径大于0.1mm时，乳液的浓度为10％～12％，温度小于35℃，拉丝过程中采用在线退火的方法，在线退火的电压为50V-60V，速度为500-800m/min；直径不大于0.1mm时，采用6％-8％乳化液进行冷却，温度小于25℃；在线退火的电压为35V～40V，速度为1000～1200m/min。
上述方法制备的铜合金线材软态的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥30％、导电率≥81％IACS，硬态的抗拉强度≥650MPa、伸长率≥3％、导电率≥75％IACS，铜合金线材的长度大于50万米。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种极细同轴电缆用铜合金线材的制备方法，其特征在于：所述的铜合金线材按照重量百分比计，锡0.3％，银0.005～0.007％，镍0.005～0.007％，镁0.005～0.007％，铟0.005～0.007％，镧0.005～0.007％；银含量与镍含量、镁含量、铟含量、镧含量的比值为1：1：1：1：1；铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素的含量之和大于99.995％；所述的制备方法是：高纯铜熔炼—定向凝固—第一次扒皮—第一次轧制—第一次退火—第二次轧制—第二次退火—拉丝；所述的制备方法的具体步骤是：
(1)高纯铜熔铸：以A级阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；制备的高纯铜铸锭的成分组成为：铜含量大于99.999％，氧含量≤0.0005％，导电率≥102.5％IACS；所述的真空电子束熔炼时的电子枪工作真空度小于2×10-3Pa，熔炼室真空度小于2×10-2Pa，加速电压50KV；冷却水流量为大于1000l/h，牵引速度为5mm/min-50mm/min；
(2)定向凝固：将高纯铜铸锭和纯银、纯锡、铜镍中间合金、铜镁中间合金、铜铟中间合金铜镧中间合金等原料，放入定向凝固装置中进行熔化，采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组水平牵引铜杆；所述的熔炼装置包括定向凝固结晶器、熔炼炉和保温炉，定向凝固结晶器的出水温度为小于28℃，熔炼炉的温度为1155℃，保温炉的温度为1150℃；熔炼炉采用烘干的木炭覆盖，木炭的粒度为30mm-50mm，覆盖厚度为150mm-180mm，保温炉采用石墨鳞片覆盖，覆盖厚度为30mm-50mm；铜杆的牵引速度为20mm/min-100mm/min，制备的铜杆中锡0.3％，银0.005～0.007％，镍0.005～0.007％，镁0.005～0.007％，铟0.005～0.007％，镧0.005～0.007％；银含量与镍含量、镁含量、铟含量、镧含量的比值为1：1：1：1：1；铜、锡、银、镍、镁、铟、镧等元素的含量之和大于99.995％，氧含量≤0.0005％，导电率≥81％IACS；制备的铜杆为柱状晶粒组织，柱状晶粒的个数为2-10个；
(3)第一次扒皮：将定向凝固制备的铜杆表面进行扒皮，铜杆表面扒皮的尺寸为0.2～0.5mm；
(4)第一次轧制：采用多机架的二辊轧机轧制，轧制速度0.30米/秒，轧制后铜棒的直径为20mm；轧制后铜棒直径不圆度小于0.1mm，采用椭圆-圆孔型的孔型系统，多机架单独传动变频调速，各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动，交流变频电机30KW，轧辊：Ф300mm，轧辊材质为Cr12MoV，轧辊硬度HRC58，轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1；轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑，流量：20m3/h，乳液工作压力：2.2MPa，乳液温度：35℃，乳液浓度10％；
(5)第一次退火：采用保护气氛真空炉进行退火，退火温度为400℃，保温时间为5小时，冷却时间8小时，出炉温度小于50℃，退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm；
(6)第二次轧制：将直径为20mm的铜棒采用多机架的二辊轧机轧制，轧制后铜线的直径为3mm；轧制后铜棒直径不圆度小于0.05mm，采用椭圆-圆孔型的孔型系统，多机架单独传动变频调速，各个道次机架轧辊是由各个不同的变频电机驱动，交流变频电机30KW，轧辊：Ф300mm，轧辊材质为Cr12MoV，轧辊硬度HRC58，轧辊孔槽粗糙度不低于Ra0.1；轧制过程中对轧辊、铜棒进行乳液冷却及润滑，流量：20m3/h，乳液工作压力：2.2MPa，乳液温度：35℃，乳液浓度10％；
(7)第二次退火：采用保护气氛真空炉进行退火，退火温度为380℃，保温时间为5小时，冷却时间8小时，出炉温度小于50℃，退火后铜棒的晶粒尺寸为0.01mm-0.15mm；
(8)拉丝：将退火后直径为3mm的铜线多道次拉丝，直径大于0.1mm时，乳液的浓度为10％～12％，温度小于35℃，拉丝过程中采用在线退火的方法，在线退火的电压为50V-60V，速度为500-800m/min；直径不大于0.1mm时，采用6％-8％乳化液进行冷却，温度小于25℃；在线退火的电压为35V～40V，速度为1000～1200m/min；
上述方法制备的铜合金线材软态的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥30％、导电率≥81％IACS，硬态的抗拉强度≥650MPa、伸长率≥3％、导电率≥75％IACS，铜合金线材的长度大于50万米。
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