CN112264476A - 一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，涉及铜丝领域，包括以下质量份：黄铜22‑30质量份；紫铜25‑32质量份；工业银6‑8质量份；石墨烯11‑14质量份；铝8‑12质量份；钨7‑10质量份；镍6‑10质量份；铁5‑8质量份；纳米石墨5‑7质量份。本发明通过在基础金属铜上加入了石墨烯、铝、钨、镍、铁、纳米石墨等导电系数高的材料，此外还在成型了的铜丝外侧镀上了一层工业银，银的导电效率比铜好，由于银的价格较高所以不常将其利用在工业上，但是在铜丝外侧镀上了一侧工业银，用量较少且工业银的价格不如银高，此外通过添加的其他金属还可以增强铜丝的抗压能力，使其不易折断。

Description

一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺
技术领域
本发明涉及铜丝领域，具体为一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制 备工艺。
背景技术
铜丝指的是由热轧铜棒不退火(但尺寸较小的丝可能要求中间退火)拉制 而成的丝，可用于织网、电缆、铜刷过滤网等。
现有的铜丝由于具备一定的导电性经常被用于发电机，使用的一般为合 金铜，但是由于合金铜内部添加成分较为单纯，所以导电性一般，且现有的 铜丝在制作过程中会出现氧化变色的问题，会降低铜丝质量。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的铜丝由于具备一定的导电性经常被 用于发电机，使用的一般为合金铜，但是由于合金铜内部添加成分较为单纯， 所以导电性一般，且现有的铜丝在制作过程中会出现氧化变色的问题，会降 低铜丝质量的问题，提供一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风力发电电机用电阻 小的铜丝及其制备工艺，包括以下质量份：
黄铜22-30质量份；紫铜25-32质量份；工业银6-8质量份；石墨烯11-14 质量份；铝8-12质量份；钨7-10质量份；镍6-10质量份；铁5-8质量份； 纳米石墨5-7质量份。
优选地，所述石墨烯、纳米石墨皆为粉状，准备之前需要经过破碎过筛， 选用300目的筛网对其进行过筛，且石墨烯、纳米石墨内部含水量应≤4.5％。
优选地，所述包括以下步骤：
步骤一：选取一定比例的黄铜、紫铜、铝、钨、镍、铁投入至加热炉内 进行高温加热，使其融化，并将熔融物质内的杂质清理出来；
步骤二：将熔融状态下的物料倒入耐热模具中，在加热结束后，可以利 用冷却水使其降温，连同模具一起置入冷却池中，然后从模具内部将成型模 片取出；
步骤三：将冷却后的成型膜片运输至电解池，去除杂质；
步骤四：去除杂质后的模片继续运输至熔炼车间，置于加热炉内再次进 行高温加热直到融化；
步骤五：融化后的合金水进行冷却，然后将其拉伸为铜杆，铜杆需要经 过酸洗、碱洗和清洗，然后再被运输进行拉丝；
步骤六：铜杆拉制大规格的铜丝，使用连拉连退机组，要经过巨拉机拉 丝、退火、冷却、烘干收线过程，连续退火时，要注意蒸汽保护气体装置正 常运行,要使用含有抗氧剂的拉丝乳化液，铜丝表面不得有残留的拉丝液,拉 丝下盘后用塑料膜包裹好，存放在干燥的环境中；
步骤七：拉丝完成后，将工业银融化，成为熔融状态，然后将铜丝外侧 涂刷工业银，干燥之后进行打磨，并且在其外侧涂刷2-硫醇基苯并咪唑，2- 硫醇基苯并咪唑可以在其外侧生成钝化膜，作为表面处理剂；
步骤八：将铜丝进行束丝，束绞导体下盘后用塑料膜包裹好,存放在干燥 的环境中。
优选地，所述步骤一中加热炉控制温度逐渐上升，由600℃上升置3500℃， 且保持加热炉在3500-3700℃温度区间3个小时，采用耐热金属搅拌棒对熔融 状态下的混合金属进行搅拌，搅拌转速控制为60转/分钟，搅拌时间为1.5-2 个小时，3个小时的高温后，可以将温度降温至1500℃，并将其内部的清渣 清理出来。
优选地，所述骤二中的冷却池采用活水冷却，水温为0-10℃，一旦水温 高于60℃即可更换。
优选地，所述步骤三中的电解池，其中电解液的配方为硫酸、硫酸铜、 纯净水，其中硫酸、硫酸铜、纯净水的配比为12:20:68，电解液密度为 1.25-1.29g/cm3,电解液温度控制为15℃。
优选地，所述步骤四中融化温度为3300-3500℃，同样需要对其进行搅拌， 搅拌转速控制为60转/分钟，搅拌时间为3-5个小时。
优选地，所述步骤五中当合金液成为铜杆的是需要控制控制器湿度，湿 度控制为45％-60％。
优选地，所述步骤六中采用罐式退火，铜丝装罐,封闭罐子，抽真空到-0.1 MPa,保持一定时间后，充氮气或二氧化碳到0.2-0.4MPa,升温到一定温度,保 温一定时间后,吊罐空气冷却，再吊水中冷却到常温后，放气出炉，要确保罐 式退火高温下，全过程铜丝不与空气接触，冷却到室温出炉,能够有效防止铜 丝氧化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在基础金属铜上加入了石墨烯、铝、钨、镍、铁、纳米石 墨等导电系数高的材料，此外还在成型了的铜丝外侧镀上了一层工业银，银 的导电效率比铜好，由于银的价格较高所以不常将其利用在工业上，但是在 铜丝外侧镀上了一侧工业银，用量较少且工业银的价格不如银高，此外通过 添加的其他金属还可以增强铜丝的抗压能力，使其不易折断；
2、本发明通过设置的在拉丝过程中对铜丝进行保护，降低其氧化的可能 性，通过空气湿度、外侧抗氧剂钝化处理、还有拉制过程中通入保护气体隔 绝与空气的接触等方面，降低铜丝氧化的可能性，避免铜丝出厂效果不佳， 延长铜丝的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位 置关系为所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而 不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造 和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、 “第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明 的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相 连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以 是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是 直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具 体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
实施例1
一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，包括以下质量份：
黄铜22质量份；紫铜25质量份；工业银8质量份；石墨烯14质量份； 铝8质量份；钨7质量份；镍6质量份；铁5质量份；纳米石墨5质量份。
本实施例采用的制备方法包括以下步骤：
步骤一：选取一定比例的黄铜、紫铜、铝、钨、镍、铁投入至加热炉内 进行高温加热，使其融化，并将熔融物质内的杂质清理出来；
步骤二：将熔融状态下的物料倒入耐热模具中，在加热结束后，可以利 用冷却水使其降温，连同模具一起置入冷却池中，然后从模具内部将成型模 片取出；
步骤三：将冷却后的成型膜片运输至电解池，去除杂质；
步骤四：去除杂质后的模片继续运输至熔炼车间，置于加热炉内再次进 行高温加热直到融化；
步骤五：融化后的合金水进行冷却，然后将其拉伸为铜杆，铜杆需要经 过酸洗、碱洗和清洗，然后再被运输进行拉丝；
步骤六：铜杆拉制大规格的铜丝，使用连拉连退机组，要经过巨拉机拉 丝、退火、冷却、烘干收线过程，连续退火时，要注意蒸汽保护气体装置正 常运行,要使用含有抗氧剂的拉丝乳化液，铜丝表面不得有残留的拉丝液,拉 丝下盘后用塑料膜包裹好，存放在干燥的环境中；
步骤七：拉丝完成后，将工业银融化，成为熔融状态，然后将铜丝外侧 涂刷工业银，干燥之后进行打磨，并且在其外侧涂刷2-硫醇基苯并咪唑，2- 硫醇基苯并咪唑可以在其外侧生成钝化膜，作为表面处理剂；
步骤八：将铜丝进行束丝，束绞导体下盘后用塑料膜包裹好,存放在干燥 的环境中。
本实施例中各成分组合得到的导电、抗压、耐热情况请参照表1
表1
Figure BDA0002715432550000051
Figure BDA0002715432550000061
实施例2
一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，包括以下质量份：
黄铜22质量份；紫铜25质量份；工业银6质量份；石墨烯11质量份； 铝8质量份；钨9质量份；镍6质量份；铁8质量份；纳米石墨5质量份。
本实施例采用的制备方法包括以下步骤：
步骤一：选取一定比例的黄铜、紫铜、铝、钨、镍、铁投入至加热炉内 进行高温加热，使其融化，并将熔融物质内的杂质清理出来；
步骤二：将熔融状态下的物料倒入耐热模具中，在加热结束后，可以利 用冷却水使其降温，连同模具一起置入冷却池中，然后从模具内部将成型模 片取出；
步骤三：将冷却后的成型膜片运输至电解池，去除杂质；
步骤四：去除杂质后的模片继续运输至熔炼车间，置于加热炉内再次进 行高温加热直到融化；
步骤五：融化后的合金水进行冷却，然后将其拉伸为铜杆，铜杆需要经 过酸洗、碱洗和清洗，然后再被运输进行拉丝；
步骤六：铜杆拉制大规格的铜丝，使用连拉连退机组，要经过巨拉机拉 丝、退火、冷却、烘干收线过程，连续退火时，要注意蒸汽保护气体装置正 常运行,要使用含有抗氧剂的拉丝乳化液，铜丝表面不得有残留的拉丝液,拉 丝下盘后用塑料膜包裹好，存放在干燥的环境中；
步骤七：拉丝完成后，将工业银融化，成为熔融状态，然后将铜丝外侧 涂刷工业银，干燥之后进行打磨，并且在其外侧涂刷2-硫醇基苯并咪唑，2- 硫醇基苯并咪唑可以在其外侧生成钝化膜，作为表面处理剂；
步骤八：将铜丝进行束丝，束绞导体下盘后用塑料膜包裹好,存放在干燥 的环境中。
本实施例中各成分组合得到的导电、抗压、耐热情况请参照表2
表2
Figure BDA0002715432550000071
实施例3
一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，包括以下质量份：
黄铜22质量份；紫铜25质量份；工业银6质量份；石墨烯11质量份； 铝8质量份；钨10质量份；镍6质量份；铁7质量份；纳米石墨5质量份。
本实施例采用的制备方法包括以下步骤：
步骤一：选取一定比例的黄铜、紫铜、铝、钨、镍、铁投入至加热炉内 进行高温加热，使其融化，并将熔融物质内的杂质清理出来；
步骤二：将熔融状态下的物料倒入耐热模具中，在加热结束后，可以利 用冷却水使其降温，连同模具一起置入冷却池中，然后从模具内部将成型模 片取出；
步骤三：将冷却后的成型膜片运输至电解池，去除杂质；
步骤四：去除杂质后的模片继续运输至熔炼车间，置于加热炉内再次进 行高温加热直到融化；
步骤五：融化后的合金水进行冷却，然后将其拉伸为铜杆，铜杆需要经 过酸洗、碱洗和清洗，然后再被运输进行拉丝；
步骤六：铜杆拉制大规格的铜丝，使用连拉连退机组，要经过巨拉机拉 丝、退火、冷却、烘干收线过程，连续退火时，要注意蒸汽保护气体装置正 常运行,要使用含有抗氧剂的拉丝乳化液，铜丝表面不得有残留的拉丝液,拉 丝下盘后用塑料膜包裹好，存放在干燥的环境中；
步骤七：拉丝完成后，将工业银融化，成为熔融状态，然后将铜丝外侧 涂刷工业银，干燥之后进行打磨，并且在其外侧涂刷2-硫醇基苯并咪唑，2- 硫醇基苯并咪唑可以在其外侧生成钝化膜，作为表面处理剂；
步骤八：将铜丝进行束丝，束绞导体下盘后用塑料膜包裹好,存放在干燥 的环境中。
本实施例中各成分组合得到的导电、抗压、耐热情况请参照表3
表3
Figure BDA0002715432550000081
Figure BDA0002715432550000091
对比实施例1、实施例2、实施例3、中不同的质量份，可得到表4
表4
实施例1 实施例2 实施例3
导电效果 最好 较好 较好
抗压效果 一般 最好 较好
耐热情况 一般 较好 最好
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种风力发电电机用电阻小的铜丝，其特征在于：包括以下质量份：
黄铜22-30质量份；紫铜25-32质量份；工业银6-8质量份；石墨烯11-14质量份；铝8-12质量份；钨7-10质量份；镍6-10质量份；铁5-8质量份；纳米石墨5-7质量份。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝，其特征在于：所述石墨烯、纳米石墨皆为粉状，准备之前需要经过破碎过筛，选用300目的筛网对其进行过筛，且石墨烯、纳米石墨内部含水量应≤4.5％。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选取一定比例的黄铜、紫铜、铝、钨、镍、铁投入至加热炉内进行高温加热，使其融化，并将熔融物质内的杂质清理出来；
步骤二：将熔融状态下的物料倒入耐热模具中，在加热结束后，可以利用冷却水使其降温，连同模具一起置入冷却池中，然后从模具内部将成型模片取出；
步骤三：将冷却后的成型膜片运输至电解池，去除杂质；
步骤四：去除杂质后的模片继续运输至熔炼车间，置于加热炉内再次进行高温加热直到融化；
步骤五：融化后的合金水进行冷却，然后将其拉伸为铜杆，铜杆需要经过酸洗、碱洗和清洗，然后再被运输进行拉丝；
步骤六：铜杆拉制大规格的铜丝，使用连拉连退机组，要经过巨拉机拉丝、退火、冷却、烘干收线过程，连续退火时，要注意蒸汽保护气体装置正常运行,要使用含有抗氧剂的拉丝乳化液，铜丝表面不得有残留的拉丝液,拉丝下盘后用塑料膜包裹好，存放在干燥的环境中；
步骤七：拉丝完成后，将工业银融化，成为熔融状态，然后将铜丝外侧涂刷工业银，干燥之后进行打磨，并且在其外侧涂刷2-硫醇基苯并咪唑，2-硫醇基苯并咪唑可以在其外侧生成钝化膜，作为表面处理剂；
步骤八：将铜丝进行束丝，束绞导体下盘后用塑料膜包裹好,存放在干燥的环境中。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，其特征在于：所述步骤一中加热炉控制温度逐渐上升，由600℃上升置3500℃，且保持加热炉在3500-3700℃温度区间3个小时，采用耐热金属搅拌棒对熔融状态下的混合金属进行搅拌，搅拌转速控制为60转/分钟，搅拌时间为1.5-2个小时，3个小时的高温后，可以将温度降温至1500℃，并将其内部的清渣清理出来。
5.根据权利要求3所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，其特征在于：所述骤二中的冷却池采用活水冷却，水温为0-10℃，一旦水温高于60℃即可更换。
6.根据权利要求3所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，其特征在于：所述步骤三中的电解池，其中电解液的配方为硫酸、硫酸铜、纯净水，其中硫酸、硫酸铜、纯净水的配比为12:20:68，电解液密度为1.25-1.29g/cm3,电解液温度控制为15℃。
7.根据权利要求3所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，其特征在于：所述步骤四中融化温度为3300-3500℃，同样需要对其进行搅拌，搅拌转速控制为60转/分钟，搅拌时间为3-5个小时。
8.根据权利要求3所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，其特征在于：所述步骤五中当合金液成为铜杆的是需要控制控制器湿度，湿度控制为45％-60％。
9.根据权利要求3所述的一种风力发电电机用电阻小的铜丝及其制备工艺，其特征在于：所述步骤六中采用罐式退火，铜丝装罐,封闭罐子，抽真空到-0.1MPa,保持一定时间后，充氮气或二氧化碳到0.2-0.4MPa,升温到一定温度,保温一定时间后,吊罐空气冷却，再吊水中冷却到常温后，放气出炉，要确保罐式退火高温下，全过程铜丝不与空气接触，冷却到室温出炉,能够有效防止铜丝氧化。
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