CN112086221B - 一种银合金铜线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银合金铜线及其制备方法，属于新材料领域，一种银合金铜线，包括：铜线基底、柔性材料层以及银合金层，所述铜线基底上设置有凹槽，所述柔性材料层置于所述凹槽内，所述银合金层包覆于所述柔性材料，所述柔性材料包括以下原料：鳞片状铝粉和粘结剂，本发明的一种银合金铜线具有较高的耐腐蚀性能，且还能提高其散热性，应用更加广泛。

Description

一种银合金铜线及其制备方法
技术领域
本发明涉及，具体涉及一种银合金铜线及其制备方法。
背景技术
铜线的导电性能优越，在电网输运中被广泛的应用。但是在长期使用和暴露在腐蚀性环境(如在沿海地区、海洋环境、酸雨地区等)中时，考虑到铜线的使用范围，它的抗腐蚀性能显得十分重要，此外，铜线的强度有限，而现有的镀银铜线在腐蚀性环境下，也是很容易出现红斑，而有些采用高分子耐腐蚀层散热性较差。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种银合金铜线及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种银合金铜线，包括：铜线基底、柔性材料层以及银合金层，所述铜线基底上设置有凹槽，所述柔性材料层置于所述凹槽内，所述银合金层包覆于所述柔性材料层，所述柔性材料层包括以下原料：鳞片状铝粉和粘结剂。
作为本发明进一步地优选方案，所述凹槽呈独立分布或网络互连分布。
作为本发明进一步地优选方案，所述凹槽深度为0.1-0.8μm。
作为本发明进一步地优选方案，所述凹槽呈鱼钩状。
本发明还公开了一种银合金铜线的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将粘结剂配制成粘结剂溶液，将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中，混合均匀，制得柔性材料前驱体溶液；
步骤四：将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中，取出，干燥，得到预制铜线；
步骤五：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线。
作为本发明进一步地优选方案，所述银合金熔液包括银、锌及锆，基于该银合金组份的重量百分比为100wt％计，锌的重量百分比大于0.01wt％且不大10wt％，锆的重量百分比大于0.011wt％且不大于8wt％。
作为本发明进一步地优选方案，所述步骤二中，粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
作为本发明进一步地优选方案，所述步骤五中，穿过速率为5-15m/s。
作为本发明进一步地优选方案，所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为3-5m/s，第二次穿过速率为10-20m/s。
作为本发明进一步地优选方案，所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为4m/s，第二次穿过速率为15m/s。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种银合金铜线，在铜线基底上设置柔性材料层和银合金层，提高了其耐腐蚀性能和强度，同时设置的凹槽能够进一步提高层界面的结合应力。
(2)本发明的一种银合金铜线，采用鳞片状铝粉加入柔性材料层中，一方面保证了其与银合金层的结合力；另一方面由于鳞片状铝粉本身的屏蔽性能，即各层铝粉之间的孔隙互相错开，切断了载体膜的毛细微孔，外界的水分、气体无法透过毛细孔到达铜线基底，使得是铝粉良好的物理屏蔽性，保护性更强，也避免了铜线基底被腐蚀。
(3)本发明的一种银合金铜线的制备方法，在银合金的组分中加入锆，提高其强度，另通过调整合适的穿过速率或次数，从而得到全非晶态结构的银合金层或部分非晶态的银合金层，一层非晶态结构的银合金层能提高耐腐蚀性，部分非晶态的银合金层，不仅能够保证耐腐蚀性，还能提高其散热性能。
附图说明
图1是本发明第一实施例的结构示意图一；
图2是本发明第一实施例的结构示意图二；
图中，1-铜线基底，2-柔性材料层，3-银合金层，301-晶态层，302-非晶态层。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
作为本发明的第一实施例：如图1和图2所示，一种银合金铜线，包括：铜线基底1、柔性材料层2以及银合金层3，所述铜线基底上设置有凹槽，所述柔性材料层2置于所述凹槽内，所述银合金层3包覆于所述柔性材料层，所述柔性材料层包括以下原料：鳞片状铝粉和粘结剂。还有一些实施例中，银合金层为非晶态层，或，银合金层为晶态层301和非晶态层302的双层结构。
所述凹槽呈独立分布或网络互连分布。
所述凹槽深度为0.1-0.8μm，有限0.5μm。
所述凹槽呈鱼钩状，层层之间的界面结合更加牢固。
作为本发明的第二实施例：一种银合金铜线的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将粘结剂配制成粘结剂溶液，将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中，混合均匀，制得柔性材料前驱体溶液；
步骤四：将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中，取出，干燥，得到预制铜线；
步骤五：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线。
所述银合金熔液包括银、锌及锆，基于该银合金组份的重量百分比为100wt％计，锌的重量百分比大于0.01wt％且不大10wt％，锆的重量百分比大于0.011wt％且不大于8wt％。
所述步骤二中，粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
所述步骤五中，穿过速率为5-15m/s。
所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为3-5m/s，得到晶态层，第二次穿过速率为10-20m/s，得到非晶态层。
所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为4m/s，第二次穿过速率为15m/s。
以下采用具体实施例对发明作进一步解释。
实施例1
一种银合金铜线的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将粘结剂配制成粘结剂溶液，将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中，鳞片状铝粉加入量占粘结剂溶液质量的3％，混合均匀，制得柔性材料前驱体溶液；粘结剂为环氧树脂。
步骤四：将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中，取出，干燥，得到预制铜线；
步骤五：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆，基于该银合金组份的重量百分比为100wt％计，锌的重量百分比0.01％，锆的重量百分比0.011wt％。穿过速率为5m/s。
实施例2
一种银合金铜线的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将粘结剂配制成粘结剂溶液，将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中，鳞片状铝粉加入量占粘结剂溶液质量的5％，混合均匀，制得柔性材料前驱体溶液；粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
步骤四：将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中，取出，干燥，得到预制铜线；
步骤五：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆，基于该银合金组份的重量百分比为100wt％计，锌的重量百分比0.05wt％，锆的重量百分比0.03wt％。穿过速率为5m/s。
实施例3
一种银合金铜线的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将粘结剂配制成粘结剂溶液，将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中，鳞片状铝粉加入量占粘结剂溶液质量的3％，混合均匀，制得柔性材料前驱体溶液；粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
步骤四：将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中，取出，干燥，得到预制铜线；
步骤五：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆，基于该银合金组份的重量百分比为100wt％计，锌的重量百分比5wt％，锆的重量百分比4wt％。穿过速率为5m/s。
实施例4
本实施例是在实施例2的基础上进行的变化，具体是穿过速率为8m/s。
实施例5
本实施例是在实施例2的基础上进行的变化，具体是穿过速率为10m/s。
实施例6
本实施例是在实施例2的基础上作出的变化，具体是所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为3m/s，得到晶态层，第二次穿过速率为10m/s，得到非晶态层。
实施例7
本实施例是在实施例2的基础上作出的变化，具体是所述步骤五中，所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为4m/s，第二次穿过速率为15m/s。
实施例8
本实施例是在实施例2的基础上作出的变化，具体是所述步骤五中，所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为13m/s，第二次穿过速率为4m/s。
对比例1(无柔性材料层)
一种银合金铜线的的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆，基于该银合金组份的重量百分比为100wt％计，锌的重量百分比0.05wt％，锆的重量百分比大于0.03wt％。穿过速率为5m/s。
对比例2
采用同实施例2的铜线基底作为本对比例。
将上述实施例和对比例的合金铜线进行耐腐蚀实验和屈服强度测试，测试方法如下：耐腐蚀实验：以GB/T 10125-1997为试验依据在质量浓度为5％的氯化钠溶液环境下进行中性盐雾试验；
屈服强度测试：对长径比为2:1的试样进行了单轴压缩测试，压缩速率为5×10-4s-1，测量出样品的屈服强度，具体见表1。
试样 屈服强度(Mpa) 耐腐蚀性能 导热率(Wm<sup>-1</sup>K<sup>-1</sup>)
实施例1 896 150h后仍无锈蚀现象 65
实施例2 904 150h后仍无锈蚀现象 68
实施例3 885 150h后仍无锈蚀现象 67
实施例4 912 150h后仍无锈蚀现象 64
实施例5 915 150h后仍无锈蚀现象 63
实施例6 875 150h后仍无锈蚀现象 61
实施例7 881 150h后仍无锈蚀现象 62
实施例8 832 100h后仍无锈蚀现象 87
对比例1 723 80h后出现腐蚀现象 57
对比例2 598 30h后出现腐蚀现象 61
从上表可以看出，实施例的抗腐蚀性能较对比例得到很大提高，同时实施例的屈服强度也得到提高，说明本发明的银合金铜线具有很好的抗腐蚀性能和具有较高的强度，同时经截面观察，实施例试样的截面无空隙，结合紧密；主要原因可能如下，经过对比例1和对比例2的对比可知，添加的柔性材料层，一方面保证了其与银合金层的结合力；另一方面由于鳞片状铝粉本身的屏蔽性能，即各层铝粉之间的孔隙互相错开，切断了载体膜的毛细微孔，外界的水分、气体无法透过毛细孔到达铜线基底，使得是铝粉良好的物理屏蔽性，保护性更强，也避免了铜线基底被腐蚀；经过对比例2和实施例的对比可知，采用合适的穿过速率，制得非晶态的银合金层，由于非晶态结构具有无序结构，具有更高的强度和更好的耐腐蚀性，通过实施例8和实施例2的对比可知，采用两次穿过工艺制备一层晶态层一层非晶态层，由于晶态层里的原子排列有序，实施例8的导热速率更快，在散热方面的性能得到提高，使得银合金铜线在电应用领域范围更广。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种银合金铜线，其特征在于：包括：铜线基底(1)、柔性材料层(2)以及银合金层(3)，所述铜线基底上设置有凹槽，所述柔性材料层(2)置于所述凹槽内，所述银合金层(3)包覆于所述柔性材料层，所述柔性材料层包括以下原料：鳞片状铝粉和粘结剂；
还包括以下制备方法：具体包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将粘结剂配制成粘结剂溶液，将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中，混合均匀，制得柔性材料前驱体溶液；
步骤四：将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中，取出，干燥，得到预制铜线；
步骤五：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线；所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为3-5m/s，第二次穿过速率为10-20m/s。
2.根据权利要求1所述的一种银合金铜线，其特征在于：所述凹槽呈独立分布或网络互连分布。
3.根据权利要求1所述的一种银合金铜线，其特征在于：所述凹槽深度为0.1-0.8μm。
4.根据权利要求1所述的一种银合金铜线，其特征在于：所述凹槽呈鱼钩状。
5.一种银合金铜线的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底；
步骤二：将粘结剂配制成粘结剂溶液，将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中，混合均匀，制得柔性材料前驱体溶液；
步骤四：将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中，取出，干燥，得到预制铜线；
步骤五：将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液，冷却，得到银合金铜线。
6.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法，其特征在于：所述银合金熔液包括银、锌及锆，基于该银合金组份的重量百分比为100wt％计，锌的重量百分比大于0.01wt％且不大10wt％，锆的重量百分比大于0.011wt％且不大于8wt％。
7.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，穿过速率为5-15m/s。
9.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为3-5m/s，第二次穿过速率为10-20m/s。
10.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，穿过采用两次穿过速率进行，第一次穿过速率为4m/s，第二次穿过速率为15m/s。
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Denomination of invention: A silver alloy copper wire and its preparation method

Effective date of registration: 20220606

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Pledgee: Yujiang branch of Jiujiang Bank Co.,Ltd.

Pledgor: JIANGXI RUISHUN SUPERFINE COPPER WIRE TECHNOLOGY COLLABORATIVE INNOVATION CO.,LTD.

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