CN112195360B - 一种超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铜合金材料加工技术领域，具体涉及一种超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法。该方法的流程是：配料→下引连铸→扒皮→连续挤压→固溶→扒皮→Y型轧制→大拉→中拉→小拉→微拉。本发明方法应用于铜合金超微细电子线材的制备工艺中，可以实现合金杆坯的成分纯净化、均匀化和组织细晶化、均匀化，从而实现铜合金超微细电子线材的超高张力，解决其拉伸和绕制过程易断线、无法满足生产要求等难题。
Description
技术领域
本发明属于铜合金材料加工技术领域，具体涉及一种超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法。
背景技术
超微细电子线材(线径规格小于Φ0.03mm)是社会信息化、智能化和现代化的基础原材料，涉及现代经济多个领域，应用范围极为广泛，包括了消费类电子产品、新能源汽车、智能机器人、医疗器械等众多领域。近年来，随着我国经济的不断增长，人民生活水平和购买力的不断提高，消费类电子产品、新能源汽车、医疗器械行业等超微细电子线材的主要应用领域仍将保持快速增长，从而带动我国超微细电子线材需求量持续增长。
由于电子产品的不断小型化，对超微细电子线材的细径化提出了更高的要求，不仅要求重量轻、直径小，还要要求强度增大，要考虑到微细线在绕制过程易断的特点，从而需要提高安全张力又兼顾其它特性，如：导电性和高温抗软化性能等。目前的连铸连轧法和上引连铸法生产的铜合金超微细电子线材，均无法满足生产要求。
发明内容
针对现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，该方法应用于铜合金超微细电子线材的制备工艺中，可以实现合金杆坯的成分纯净化、均匀化和组织细晶化、均匀化，其制备的超微细电子线材抗拉强度超过1GPa。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)按照稀土铜银合金质量百分比组分组成，将高纯电解铜板和高纯银颗粒、高纯稀土铜中间合金块体放入真空熔炼炉中，进行熔化；
(2)采用真空下引电磁搅拌、稀土合金化连铸方法制备成分纯净化、全等轴晶组织、直径13.2～21.1mm的合金杆坯；
(3)对步骤(2)的合金杆坯进行扒皮，然后进行连续挤压，按照1：1的挤压比例，挤压成超细晶组织、直径12.5～20mm的合金杆坯；
(4)对步骤(3)的合金杆坯进行固溶处理，然后进行扒皮，再然后进行多道次Y型轧制，获得成分纯净化、均匀化和组织细晶化、均匀化的直径7～9mm合金杆坯；
(5)对步骤(4)的合金杆坯进行多道次大拉至直径2.6mm，再多道次中拉至直径0.9mm，再多道次小拉至直径0.12mm，最后多道次微拉至直径0.01～0.03mm的超微细电子线材。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(1)稀土铜银合金中，银的质量百分比为1％～4％，稀土的质量百分比为0.01％～0.04％，银与稀土质量比例为1：0.01，其余为铜。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(1)中，高纯电解铜剪切成(300～500)×(300～500)×(12～15)mm3的高纯电解铜板，高纯银颗粒直径为3～5mm。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(1)高纯稀土铜中间合金块体中，稀土为镧轻稀土元素，其稀土含量10～20wt％，铜+稀土含量≥99.9wt％。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(2)中，真空下引连铸结晶器控制温度1180～1210℃，连铸速度300～400mm/min，电池搅拌电源输出频率60～70Hz，连铸杆坯直径13.2～21.1mm。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(3)中，连续挤压挤压比为1：1，挤压温度为550～650℃，挤压后的合金杆坯直径12.5～20mm。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(4)中，固溶处理温度为800～850℃，轧制变形量55～82％。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(3)和步骤(4)中，扒皮量为12～19wt％。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，步骤(5)中，大拉6～9道次，中拉8～12道次，小拉20～24道次，微拉22～26道次。
所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的性能如下：抗拉强度≥1GPa，延伸率≥1％。
本发明的设计思想是：通过稀土净化与合金化作用，结合先进凝固和大变形等协同作用，实现合金杆坯成分纯净化、均匀化和组织细晶化、均匀化，获得具有超高力学性能的超微细线材，以解决服役过程中的断线问题。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明可以实现线坯合金成分的稀土除杂与微合金化，以及先进凝固与大变形等工艺过程的成套技术体系，从而实现了超微细铜合金电子线材超高张力性能，解决了超微细铜合金电子线材拉伸和绕制过程易断线，无法满足生产要求等难题。
2、采用本发明获得的超微细电子线材，其抗拉强度≥1GPa，延伸率≥1％。
附图说明
图1为一种超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备流程是：配料→下引连铸→扒皮→连续挤压→固溶→扒皮→Y型轧制→大拉→中拉→小拉→微拉。
在具体实施过程中，本发明超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照稀土铜银合金质量百分比组分组成，将高纯电解铜板(纯度99.99wt％以上)和高纯银颗粒(纯度99.99wt％以上)、高纯稀土铜中间合金块体(纯度99.9wt％以上)放入真空熔炼炉中，进行熔化；
(2)采用真空下引电磁搅拌、稀土合金化连铸方法制备成分纯净化、全等轴晶组织、直径13.2～21.1mm的合金杆坯；
(3)对步骤(2)的合金杆坯进行扒皮，然后进行连续挤压，按照1：1的挤压比例，挤压成超细晶组织(晶粒尺寸为8～13μm)、直径12.5～20mm的合金杆坯；
(4)对步骤(3)的合金杆坯进行固溶处理，然后进行扒皮，再然后进行多道次(7～8道次)Y型轧制，获得成分纯净化、均匀化和组织细晶化、均匀化的直径7～9mm的合金杆坯；
(5)对步骤(4)的合金杆坯进行多道次大拉至直径2.6mm，再多道次中拉至直径0.9mm，再多道次小拉至直径0.12mm，最后微拉至直径0.01～0.03mm。其中，“大拉”的含义是线材从7～9mm拉拔到2.6mm，“中拉”的含义是线材从2.6mm拉拔至0.9mm，“小拉”的含义是线材从0.9mm拉拔至0.12mm，“微拉”的含义是线材从0.12mm拉拔至0.01～0.03mm。
下面，通过实施例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
本实施例中，Cu-1Ag-0.01La合金Ф0.02mm超微细电子线制备，按照比例将300mm×300mm×12mm高纯电解铜板放入真空下引连铸炉坩埚，按照比例将直径3mm高纯银颗粒和Cu-15％La中间合金放入合金二次加量仓。待铜板熔化后加入合金，采用机械搅拌均匀合金成分，然后控制连铸结晶器温度为1180℃，电磁搅拌电源频率为60Hz，开始连续牵引，合金杆坯直径13.2mm。
对连铸直径13.2mm合金杆坯进行扒皮，扒皮量为10.3wt％，得到12.5mm合金杆坯，然后进行连续挤压，按照1：1的挤压比例，挤压温度550℃，连续挤压成超细晶组织、直径12.5mm的合金杆坯。随后通过800℃固溶处理，然后扒皮到直径11.9mm，扒皮量9.37wt％。再经7道次Y型轧制冷轧到直径8mm合金杆坯，轧制变形量54.8％。
对8mm合金杆坯进行7道次大拉至直径2.6mm，再经8道次中拉至直径0.9mm，再径21道次小拉至直径0.12mm，最后经24道次微拉至直径0.02mm。
本实施例中，所制备的超微细电子线材性能，屈服强度1GPa，延伸率2％。
实施例2
与实施例1不同之处在于，本实施例中，Cu-2Ag-0.02La合金Ф0.016mm超微细电子线制备，按照比例将400×400×14mm高纯电解铜板放入真空下引连铸炉坩埚，按照比例将直径4mm高纯银颗粒和Cu-20％La中间合金放入合金二次加量仓。待铜板熔化后加入合金，采用机械搅拌均匀合金成分，然后控制连铸结晶器温度为1200℃，电磁搅拌电源频率为70Hz，开始连续牵引，合金杆坯直径21.1mm。
对连铸21.1mm合金杆坯进行扒皮，扒皮量为10.2wt％，得到20mm合金杆坯，然后进行连续挤压，按照1：1的挤压比例，挤压温度600℃，连续挤压成超细晶组织、直径20mm的合金杆坯。随后通过850℃固溶处理，然后扒皮到合金杆坯直径19mm，扒皮量9.75wt％。再经8道次Y型轧制冷轧得到直径8mm合金杆坯，轧制变形量82.3％。
对直径8mm合金杆坯进行8道次大拉至直径2.6mm，再经9道次中拉至直径0.9mm，再经22道次小拉至直径0.12mm，最后经25道次微拉至直径0.016mm。
本实施例中，所制备的超微细电子线材性能，屈服强度1.05GPa，延伸率1.5％。
实施例结果表明，本发明方法应用于铜合金超微细电子线材的制备工艺中，可以实现合金杆坯的成分纯净化、均匀化和组织细晶化、均匀化，从而实现铜合金超微细电子线材的超高张力，解决其拉拔和绕制过程易断线、无法满足生产要求等难题。
Claims (6)
1.一种超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
(1)按照稀土铜银合金质量百分比组分组成，将高纯电解铜板和高纯银颗粒、高纯稀土铜中间合金块体放入真空熔炼炉中，进行熔化；
(2)采用真空下引电磁搅拌、稀土合金化连铸方法制备成分纯净化、全等轴晶组织、直径13.2～21.1mm的合金杆坯；
(3)对步骤(2)的合金杆坯进行扒皮，然后进行连续挤压，按照1：1的挤压比例，挤压成超细晶组织、直径12.5～20mm的合金杆坯；
(4)对步骤(3)的合金杆坯进行固溶处理，然后进行扒皮，再然后进行多道次Y型轧制，获得成分纯净化、均匀化和组织细晶化、均匀化的直径7～9mm合金杆坯；
(5)对步骤(4)的合金杆坯进行多道次大拉至直径2.6mm，再多道次中拉至直径0.9mm，再多道次小拉至直径0.12mm，最后多道次微拉至直径0.01～0.03mm的超微细电子线材；
步骤(1)稀土铜银合金中，银的质量百分比为1％～4％，稀土的质量百分比为0.01％～0.04％，银与稀土质量比例为1：0.01，其余为铜；
步骤(2)中，真空下引连铸结晶器控制温度1180～1210℃，连铸速度300～400mm/min，电池搅拌电源输出频率60～70Hz，连铸杆坯直径13.2～21.1mm；
步骤(3)中，连续挤压挤压比为1：1，挤压温度为550～650℃，挤压后的合金杆坯直径12.5～20mm；
步骤(4)中，固溶处理温度为800～850℃，轧制变形量55～82％。
2.根据权利要求1所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，高纯电解铜剪切成(300～500)×(300～500)×(12～15)mm3的高纯电解铜板，高纯银颗粒直径为3～5mm。
3.根据权利要求1所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，其特征在于，步骤(1)高纯稀土铜中间合金块体中，稀土为镧轻稀土元素，其稀土含量10～20wt％，铜+稀土含量≥99.9wt％。
4.根据权利要求1所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)中，扒皮量为12～19wt％。
5.根据权利要求1所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，大拉6～9道次，中拉8～12道次，小拉20～24道次，微拉22～26道次。
6.根据权利要求1所述的超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的制备方法，其特征在于，超高张力稀土铜银合金超微细电子线材的性能如下：抗拉强度≥1GPa，延伸率≥1％。
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