CN111922113A - 一种高强度铜包铜线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料技术领域，公开了一种高强度铜包铜线及其制备方法，包括黄铜杆以及包裹在黄铜杆外表面的紫铜带，制备方法包括以下步骤：S1、黄铜杆矫直、打磨清洗和烘干；S2、紫铜带切割、绕卷；S3、紫铜带和黄铜杆包覆、焊接、抛光、矫直；S4、铜包铜杆光亮再结晶退火；S5、铜包铜杆拉拔；S6、铜包铜线去应力退火；S7、铜包铜线酸洗钝化。本发明通过对铜包铜杆进行光亮再结晶退火处理和去应力退火，可以恢复再结晶、消除加工硬化、降低硬度、提高塑性，通过对铜包铜线进行去应力退火处理，以消除冷变形和机械加工过程中产生的残余应力，防止自裂，稳定尺寸和性能，从而提高铜包铜线的强度。

Description

一种高强度铜包铜线及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体是一种高强度铜包铜线及其制备方法。
背景技术
铜包铜线是裸铜丝、镀锡铜丝等的一种新型替代材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、价格便宜等特点，可用做通信线缆、信号线缆、屏蔽线缆理想的导体和屏蔽材料，同轴电缆和数据传送电缆不影响测试数据。
中国专利公开了一种镀锡铜包黄铜线及其生产方法和镀锡设备(授权公告号CN103325439A)，该专利技术通过抹锡定径模具与现有的技术中使用的石棉相比，简化了镀锡步骤，并使得镀层附着性、连续性更好，厚度更均匀，得到的镀锡铜包铜线外观光亮度更好，但是其整体强度不高，在受到拉扯的情况下，容易发生自裂，稳定性较差，进而在使用的过程中容易发生故障。因此，本领域技术人员提供了一种高强度铜包铜线及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度铜包铜线及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度铜包铜线及其制备方法，包括黄铜杆以及包裹在黄铜杆外表面的紫铜带，制备方法包括以下步骤：
S1、取H65牌号的黄铜杆依次进行矫直和打磨处理，接着对黄铜杆的表面进行清洗和烘干处理；
S2、取T2牌号的紫铜带进行切割，使得紫铜带的宽度等于黄铜杆的直径，并对紫铜带的切边进行打磨，同时使得切割后的铜带缠绕成卷；
S3、通过包覆机把紫铜带挤压包覆在S2打磨之后的黄铜杆外侧，再通过氩弧焊机对紫铜带进行气体保护焊接，使得紫铜带包裹在黄铜杆的外侧，形成铜包铜杆，且紫铜带与黄铜杆之间充满氩气层，再对焊缝进行抛光处理，接着，对铜包铜杆进行矫直处理；
S4、通过钟罩式退火炉对S3得到的铜包铜杆进行光亮再结晶退火处理，以恢复再结晶、消除加工硬化、降低硬度、提高塑性，以便于后续的冷加工成型，先把温度加热到780±10℃，再把温度控制在500±15℃进行光亮再结晶退火，光亮再结晶退火时间控制在80±5min，在退火前先对钟罩式退火炉进行抽真空，在充入氩气惰性气体，通过惰性气体对铜包铜杆进行保护，以防止其氧化；
S5、通过拉伸设备对S4得到的铜包铜杆进行拉拔处理，直到铜包铜的直径达到设计值，在拉伸的过程中，紫铜带与黄铜杆的界面互相渗透到对方，从而使得紫铜带紧紧包裹住黄铜杆，形成铜包铜线；
S6、通过管式退火炉对S5得到的铜包铜线进行去应力退火处理，先把温度加热到780 ±10℃，再把温度控制在240±10℃进行去应力退火处理，去应力退火时间控制在60±5min，以消除冷变形和机械加工过程中产生的残余应力，防止自裂，稳定尺寸和性能；
S7、通过酸洗液对S6得到的铜包铜线进行酸洗钝化处理，除去表面的氧化物，再通过超声波水洗清除铜包铜线表面残留的氧化物和酸洗液；
S8、通过无损探伤设备对S7得到的铜包铜线进行无损探伤，再通过电镀设备对铜包铜线表面进行镀锡，然后，再进行烘干处理并收卷包装，如发现内部出现损伤，则需要对损伤部分进行切除。
作为本发明再进一步的方案：所述黄铜杆的直径与紫铜带的厚度比为30±0.5：1。
作为本发明再进一步的方案：所述拉拔处理采用湿拉法，所述湿拉法的拉丝剂为乳化液，从而可以降低铜包铜线的表面温度，实现高速拉伸，提高拉伸效率。
作为本发明再进一步的方案：所述无损探伤设备可以选用超声波探伤设备，也可以选用涡流探伤设备。
作为本发明再进一步的方案：所述光亮再结晶退火处理的冷却方式为随炉冷却至低于 150℃后出炉，再通过水冷快速至常温，所述去应力退火的冷却方式为炉外空冷至常温。
作为本发明再进一步的方案：所述酸洗液为工业浓硫酸、工业硝酸、工业盐酸和尿素按照80：18：0.08；0.12的比例配合而成，所述酸洗钝化处理的温度为10～50℃，所述酸洗钝化处理的时间为30±2s。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
通过对铜包铜杆进行光亮再结晶退火处理和去应力退火，可以恢复再结晶、消除加工硬化、降低硬度、提高塑性，以便于后续的冷加工成型，通过对铜包铜线进行去应力退火处理，以消除冷变形和机械加工过程中产生的残余应力，防止自裂，稳定尺寸和性能，从而提高了铜包铜线的强度，防止铜包铜线受到拉扯而自裂，进而提高了铜包铜线传输的稳定性。
附图说明
图1为一种高强度铜包铜线及其制备方法的流程示意图；
图2为一种高强度铜包铜线及其制备方法中焊接工艺的流程示意图。
图3为本实施例、对比例1和对比例2的拉伸测试实验结果及指标分析示意图。
图中：1、黄铜杆；2、紫铜带；3、氩气层；4、氩气流；5、氩弧焊机；6、包覆机。
具体实施方式
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种高强度铜包铜线及其制备方法，包括黄铜杆1 以及包裹在黄铜杆1外表面的紫铜带2，制备方法包括以下步骤：
S1、取H65牌号含铜率：63.0％～68.5％，含锌率：31.5％～37.0％的黄铜杆1依次进行矫直和打磨处理，接着对黄铜杆1的表面进行清洗和烘干处理；
S2、取T2牌号含铜率：99.90％的紫铜带2进行切割，使得紫铜带的宽度等于黄铜杆的直径，并对紫铜带的切边进行打磨，同时使得切割后的铜带缠绕成卷；
S3、通过包覆机5把紫铜带2挤压包覆在S2打磨之后的黄铜杆1外侧，再通过氩弧焊机5对紫铜带2进行气体保护焊接，使得紫铜带2包裹在黄铜杆1的外侧，形成铜包铜杆，且紫铜带2与黄铜杆1之间充满氩气层，再对焊缝进行抛光处理，接着，对铜包铜杆进行矫直处理；
S4、通过钟罩式退火炉对S3得到的铜包铜杆进行光亮再结晶退火处理，以恢复再结晶、消除加工硬化、降低硬度、提高塑性，以便于后续的冷加工成型，先把温度加热到780±10℃，再把温度控制在500±15℃进行光亮再结晶退火，光亮再结晶退火时间控制在80±5min，在退火前先对钟罩式退火炉进行抽真空，在充入氩气惰性气体，通过惰性气体对铜包铜杆进行保护，以防止其氧化；
S5、通过拉伸设备对S4得到的铜包铜杆进行拉拔处理，直到铜包铜的直径达到设计值，在拉伸的过程中，紫铜带2与黄铜杆1的界面互相渗透到对方，从而使得紫铜带2紧紧包裹住黄铜杆1，形成铜包铜线；
S6、通过管式退火炉对S5得到的铜包铜线进行去应力退火处理，先把温度加热到780 ±10℃，再把温度控制在240±10℃进行去应力退火处理，去应力退火时间控制在60±5min，以消除冷变形和机械加工过程中产生的残余应力，防止自裂，稳定尺寸和性能；
S7、通过酸洗液对S6得到的铜包铜线进行酸洗钝化处理，除去表面的氧化物，再通过超声波水洗清除铜包铜线表面残留的氧化物和酸洗液；
S8、通过无损探伤设备对S7得到的铜包铜线进行无损探伤，再通过电镀设备对铜包铜线表面进行镀锡，然后，再进行烘干处理并收卷包装，如发现内部出现损伤，则需要对损伤部分进行切除。
优先的，黄铜杆的直径与紫铜带的厚度比为30±0.5：1。
优先的，拉拔处理采用湿拉法，湿拉法的拉丝剂为乳化液，从而可以降低铜包铜线的表面温度，实现高速拉伸，提高拉伸效率。
优先的，无损探伤设备可以选用超声波探伤设备，也可以选用涡流探伤设备，从而保证黄铜杆与紫铜带之间么有缺陷。
优先的，光亮再结晶退火处理的冷却方式为随炉冷却至低于150℃后出炉，再通过水冷快速至常温，去应力退火的冷却方式为炉外空冷至常温，从而以提高光亮再结晶退火处理的效果。
优先的，酸洗液为工业浓硫酸、工业硝酸、工业盐酸和尿素按照80：18：0.08；0.12的比例配合而成，酸洗钝化处理的温度为10～50℃，酸洗钝化处理的时间为30±2s,从而以保证酸洗的效果，使得铜包铜线外表面的氧化物被清洗干净。
对比例1：对比文件(授权公告号CN103325439A)中的镀锡铜包黄铜线
对比例2：市场上普通的铜包铜线
取三组对比例1、比例2和实施例的铜包铜线，每组共10根，且每根的长度相同、外径为3μm，且每根铜包铜线内芯直径与外包层厚度比也相同，对比例1、比例2和实施例的铜包铜线的内芯均选用H65牌号的黄铜，外包层选用T2牌号的紫铜。
把比例1、比例2和实施例的铜包铜线两端分别安装在拉伸测试设备上，通过外力对铜包铜线的两端进行拉伸，随着外力的逐渐增大，铜丝发生变形，并逐渐伸长，直到拉断时，记录下最小破断拉力，进而计算出抗拉强度；
抗拉强度＝最小破断拉力/钢丝绳的截面积，最小破断指的是钢丝绳在力的作用下会发生断裂时的最小拉力，钢丝绳的截面积是钢丝绳的直径，相对的强度越高最小破断越高。
从图3中可以得出：随着拉伸力的增加，实施例、对比例1和对比例2都开始变形伸长，其中实施例的变形量最小，对比例2次之，对比例1最大，随着拉力的增大，对比例 2和对比例1变形量的变形量显著增大，实施例的变形量最小，随着拉力的持续增大，对比例1最先断裂，接着，对比例2断裂，实施例最后断裂，从而可以得出：实施例在拉伸时，不易发生变形，强度最高，对比例2次之，对比例1强度最低。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度铜包铜线及其制备方法，包括黄铜杆(1)以及包裹在黄铜杆(1)外表面的紫铜带(2)，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
S1、取H65牌号(含铜率：63.0％～68.5％，含锌率：31.5％～37.0％)的黄铜杆(1)依次进行矫直和打磨处理，接着对黄铜杆(1)的表面进行清洗和烘干处理；
S2、取T2牌号(含铜率：99.90％)的紫铜带(2)进行切割，使得紫铜带的宽度等于黄铜杆的直径，并对紫铜带的切边进行打磨，同时使得切割后的铜带缠绕成卷；
S3、通过包覆机(5)把紫铜带(2)挤压包覆在S2打磨之后的黄铜杆(1)外侧，再通过氩弧焊机(5)对紫铜带(2)进行气体保护焊接，使得紫铜带(2)包裹在黄铜杆(1)的外侧，形成铜包铜杆，且紫铜带(2)与黄铜杆(1)之间充满氩气层，再对焊缝进行抛光处理，接着，对铜包铜杆进行矫直处理；
S4、通过钟罩式退火炉对S3得到的铜包铜杆进行光亮再结晶退火处理，以恢复再结晶、消除加工硬化、降低硬度、提高塑性，以便于后续的冷加工成型，先把温度加热到780±10℃，再把温度控制在500±15℃进行光亮再结晶退火，光亮再结晶退火时间控制在80±5min，在退火前先对钟罩式退火炉进行抽真空，在充入氩气惰性气体，通过惰性气体对铜包铜杆进行保护，以防止其氧化；
S5、通过拉伸设备对S4得到的铜包铜杆进行拉拔处理，直到铜包铜的直径达到设计值，在拉伸的过程中，紫铜带(2)与黄铜杆(1)的界面互相渗透到对方，从而使得紫铜带(2)紧紧包裹住黄铜杆(1)，形成铜包铜线；
S6、通过管式退火炉对S5得到的铜包铜线进行去应力退火处理，先把温度加热到780±10℃，再把温度控制在240±10℃进行去应力退火处理，去应力退火时间控制在60±5min，以消除冷变形和机械加工过程中产生的残余应力，防止自裂，稳定尺寸和性能；
S7、通过酸洗液对S6得到的铜包铜线进行酸洗钝化处理，除去表面的氧化物，再通过超声波水洗清除铜包铜线表面残留的氧化物和酸洗液；
S8、通过无损探伤设备对S7得到的铜包铜线进行无损探伤，再通过电镀设备对铜包铜线表面进行镀锡，然后，再进行烘干处理并收卷包装，如发现内部出现损伤，则需要对损伤部分进行切除。
2.根据权利要求1所述的一种高强度铜包铜线及其制备方法，其特征在于，所述黄铜杆的直径与紫铜带的厚度比为30±0.5：1。
3.根据权利要求1所述的一种高强度铜包铜线及其制备方法，其特征在于，所述拉拔处理采用湿拉法，所述湿拉法的拉丝剂为乳化液，从而可以降低铜包铜线的表面温度，实现高速拉伸，提高拉伸效率。
4.根据权利要求1所述的一种高强度铜包铜线及其制备方法，其特征在于，所述无损探伤设备可以选用超声波探伤设备，也可以选用涡流探伤设备。
5.根据权利要求1所述的一种高强度铜包铜线及其制备方法，其特征在于，所述光亮再结晶退火处理的冷却方式为随炉冷却至低于150℃后出炉，再通过水冷快速至常温，所述去应力退火的冷却方式为炉外空冷至常温。
6.根据权利要求1所述的一种高强度铜包铜线及其制备方法，其特征在于，所述酸洗液为工业浓硫酸、工业硝酸、工业盐酸和尿素按照80：18：0.08；0.12的比例配合而成，所述酸洗钝化处理的温度为10～50℃，所述酸洗钝化处理的时间为30±2s。
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