CN113695416B - 一种高韧性铜质电子线及其加工工艺 - Google Patents

一种高韧性铜质电子线及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高韧性铜质电子线及其加工工艺，属于金属材料加工技术领域，该电子线包括防护胶套和防护胶套内部的线芯，线芯由若干组软化铜丝绞丝制成，该软化铜丝由连铸连轧生产的紫铜线充分软化，并进行初拉丝处理，制成直径不超过0.5mm的铜丝，之后将铜丝与套管制成拉丝包进行深拉丝处理制成，本发明通过对原料进行合理的处理，减少铜丝表面产生拉裂纹，为后续深拉丝处理提供优质的铜线，再通过拉丝包深加工，将铜丝与模具隔开，避免铜丝与硬质的模口接触产生表面缺陷，同时提供一种适用的润滑剂，减轻铜丝间相互摩擦，减少裂纹产生，制得的软化铜丝伸长率达到28‑36%，抗拉强度达到419‑427N/mm2，具有良好的韧性。

Description

一种高韧性铜质电子线及其加工工艺
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体地，涉及一种高韧性铜质电子线及其加工工艺。
背景技术
铜质电子线广泛应用于电声器材、微型继电器、电子变压器、微特电机、IC卡等电子元器件和电子引线产品上，铜质电子线的线芯的线径较小，通常采用冷拉加工，在加工过程中常常出现断丝异常，且制得的线芯的韧性不高，其主要原因总结为：
1.基础丝材预处理不合理，丝材中存在内应力，且丝材的一致性差，拉拔时在缺陷处断裂；
2.深度拉丝过程中，铜丝经过多道次拉丝加工硬化，拉拔力较大，加之软质铜丝与硬质的拉丝模直接接触，易在表面产生拉裂纹，在使用中弯折，裂纹扩展，造成断裂。
综上，影响铜质电子线韧性的主要因素是拉裂纹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高韧性铜质电子线及其加工工艺，解决了现有技术中存在的铜质电子线易出现拉裂纹，导致韧性不高的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高韧性铜质电子线的加工工艺，包括如下步骤：
步骤S1：取紫铜线置于惰性气体氛围的加热炉中，在420-435℃下保温20-30min，之后随炉冷却至室温，之后采用矫直机对紫铜线开盘矫直，矫直后再经过抛光机将表面氧化层抛除，得到基线；
进一步地，紫铜线为以电解铜为原料连铸连轧法生产的电工铜线，该种铜线致密度高、铜杆内外缺陷较少，在后续处理生产电子线的过程中不易断线。
步骤S2：将基线在拉丝油中进行初拉丝处理，将基线拉拔成直径不超过0.5mm的铜丝，将铜丝浸在拉丝油中进行拉丝，润滑充分，不易出现细小拉裂纹，且将铜丝与外界空气隔开，减轻铜丝氧化，同时拉丝油及时将拉丝模的热量带走，保持拉丝模温度维持不变，对于较细的铜丝，有利于保持铜丝的加工质量一致性；
进一步地，步骤S2中，初拉丝处理拉拔道次不超过10道次，经过多道次拉拔造成加工硬化严重，易产生微裂纹甚至断丝，此外，在直径较小的状态下退火软化难度大，控制拉拔次数减小加工硬化程度；
进一步地，步骤S2中，初拉丝处理拉拔速度为20-30mm/s。
步骤S3：将铜丝在碱液中浸泡5-10min，之后自来水冲淋，再浸入酸液浸泡10-15min，最后再用自来水冲洗吹干，得到预处理铜丝，先对铜丝进行碱洗将铜丝表面附着的拉丝油油膜去除，避免后续加工过程中，油膜导致无法在铜丝表面挂上润滑剂，酸洗去除表面少量的氧化皮露出铜基底，并在铜丝表面产生轻微腐蚀，使得铜丝表面糙化，有利于后续在铜丝表面挂附润滑剂；
进一步地，碱液为质量分数为5-8％的碳酸氢钠水溶液。
进一步地，酸液为体积分数为3-5％的硫酸水溶液。
步骤S4：将预处理铜丝从浸有润滑剂的海绵中拉出，在铜丝表面挂附一层润滑剂，之后将铜丝穿在套管内，对套管的一端封端，制得拉丝包，通过将多组铜丝安装在套管内进行共同拉丝，增加整体的抗拉强度，有效解决单组铜丝拉细丝常出现断丝问题，同时，同一材质在相同受力条件下变形、回弹均相近，使得制得的丝材尺寸一致性更高。
进一步地，步骤S4中，润滑剂包括石墨机油、300#液蜡、含磷极压剂和抗氧剂，其中，石墨机油、含磷极压剂和抗氧剂的按照用量质量比为1:0.08-0.12:0.02混合，之后加入300#液蜡搅拌至40℃下运动粘度为11.5-13mm2/s。
进一步地，含磷极压剂为极压剂T304，抗氧剂为苯丙三氮唑。
进一步地，步骤S4中，套管为铜含量为82.5-86％的黄铜管，套管的管壁厚为0.25-0.3mm，该套管具有良好延展性，有利于均匀拉丝，但其韧性又略大于纯铜材质的铜丝，有效防止内部的铜丝被拉断。
步骤S5：将拉丝包在拉丝模上进行深拉丝处理，去除套管，得到坯料铜线；
进一步地，步骤S5中，深拉丝处理每道次拉丝截面变形量不超过15％。
进一步地，步骤S5中，深拉丝处理拉丝包与拉丝模的模孔中心线角度不超过5°，保证拉丝包中铜丝各向受力均匀。
步骤S6：将坯料铜线收卷，之后置于惰性气体氛围下的加热炉中，在220-240℃下保温15-18h，之后空冷至室温，得到软化铜线，采用低温长时间保温退火，一方面消除坯料铜线的内应力，同时对坯料铜线软化，另一方面将坯料铜线表面附着的润滑剂以及其中含有的水分完全烘干，防止水分及油分残留在坯料铜线表面造成腐蚀；
步骤S7：将若干根软化铜线加入绞线机中绞制成线芯，最后将线芯穿入防护胶套中，制成电子线。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下有效效果：
1.本发明先对紫铜线完全退火，使连铸连轧生产的紫铜线充分软化，在初拉丝过程控制拉丝道次，且浸没在拉丝油中拉丝，并通过合理的参数设计，以减少铜丝表面产生拉裂纹，为后续深拉丝处理提供优质的铜线。
2.本发明采用拉丝包对铜丝深拉丝处理，用含铜量为82.5-86％的黄铜管作为套管，有效解决小线径铜线拉丝易断丝问题，该种黄铜管为软质材料，其将铜丝与模具隔开，避免铜丝与硬质的模口接触产生表面缺陷，同时提供一种适用的润滑剂，减轻铜丝间相互摩擦，减少裂纹产生。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中：
紫铜线为友振金属制品有限公司提供的以电解铜为原料连铸连轧法生产的一级电工铜线；
拉丝油为俊辅新能源有限公司提供的CUT-523A拉丝油。
实施例1
本实施例制备一种高韧性铜质电子线，具体过程如下：
步骤S1：取直径为1.3mm的紫铜线置于氩气氛围的加热炉中，升温至420℃下保温30min，之后停止加热，紫铜线随炉冷却至室温，再将处理后的紫铜线一端穿入矫直机对紫铜线开盘、矫直，矫直后再经过抛光机将表面氧化层抛除，得到基线；
骤S2：将基线的一端穿过拉丝模，拉丝模浸泡在拉丝油中，进行连续拉丝处理，控制每道次截面变形量为13％，拉丝速度为20mm/s，进行7道次拉丝，测量拉丝后的基线直径为0.492mm，制得铜丝；
步骤S3：将铜丝在质量分数为8％的碳酸氢钠水溶液中浸泡5min，之后自来水冲淋2次，再浸入体积分数为5％的硫酸水溶液浸泡10min，最后再用自来水冲洗3次，再采用热风机对铜丝吹干至表面无明显水渍，得到预处理铜丝；
步骤S4：取石墨机油、极压剂T304和苯丙三氮唑按照用量质量比为1:0.08:0.02加入搅拌器中在300r/min转速下搅拌5min进行混合，之后提升转速至500r/min，同时注入300#液蜡，期间取样检测，直至混合物的运动粘度达到11.5mm2/s(40℃)，停止搅拌，将混合物转入真空脱泡机中脱气泡处理30min，得到润滑剂，之后将海绵浸没在润滑剂中，将预处理铜丝海绵中拉过，在预处理铜丝向挂涂一层油膜，再将铜丝采用穿线机将7根铜丝穿入套管中，将套管的一端采用感应加热器加热至红热状态，捏合模将套管一端连同内部的铜线捏合封端，制得拉丝包；
步骤S5：将拉丝包在拉丝模上进行深拉丝处理，控制每道次截面变形量为15％，控制拉丝模的模孔中心线与拉丝包的角度为5°，控制拉丝速度为40mm/s，进行12道次拉丝，之后将拉丝后的拉丝包从超声振动模穿过，剪断套管的封端，从套管的相对的一端抽出内部铜丝，得到坯料铜线；
步骤S6：将坯料铜线使用收盘机进行收盘，之后置于氩气氛围的加热炉中，控制炉温为220℃，保温18h，之后空冷至室温，得到软化铜线，再将4组软化铜线的一端转入绞丝机中进行绞制成线芯，最后将线芯穿入防护胶套中，制成电子线。
实施例2
本实施例制备一种高韧性铜质电子线，具体过程如下：
步骤S1：取直径为1.3mm的紫铜线置于氩气氛围的加热炉中，升温至430℃下保温25min，之后停止加热，紫铜线随炉冷却至室温，再将处理后的紫铜线一端穿入矫直机对紫铜线开盘、矫直，矫直后再经过抛光机将表面氧化层抛除，得到基线；
骤S2：将基线的一端穿过拉丝模，拉丝模浸泡在拉丝油中，进行连续拉丝处理，控制每道次截面变形量为10％，拉丝速度为25mm/s，进行10道次拉丝，测量拉丝后的基线直径为0.485mm，制得铜丝；
步骤S3：将铜丝在质量分数为7％的碳酸氢钠水溶液中浸泡8min，之后自来水冲淋2次，再浸入体积分数为4％的硫酸水溶液浸泡12min，最后再用自来水冲洗3次，再采用热风机对铜丝吹干至表面无明显水渍，得到预处理铜丝；
步骤S4：取石墨机油、极压剂T304和苯丙三氮唑按照用量质量比为1:0.1:0.02加入搅拌器中在300r/min转速下搅拌5min进行混合，之后提升转速至500r/min，同时注入300#液蜡，期间取样检测，直至混合物的运动粘度达到12.5mm2/s(40℃)，停止搅拌，将混合物转入真空脱泡机中脱气泡处理30min，得到润滑剂，之后将海绵浸没在润滑剂中，将预处理铜丝海绵中拉过，在预处理铜丝向挂涂一层油膜，再将铜丝采用穿线机将7根铜丝穿入套管中，将套管的一端采用感应加热器加热至红热状态，捏合模将套管一端连同内部的铜线捏合封端，制得拉丝包；
步骤S5：将拉丝包在拉丝模上进行深拉丝处理，控制每道次截面变形量为13％，控制拉丝模的模孔中心线与拉丝包的角度为5°，控制拉丝速度为40mm/s，进行14道次拉丝，之后将拉丝后的拉丝包从超声振动模穿过，剪断套管的封端，从套管的相对的一端抽出内部铜丝，得到坯料铜线；
步骤S6：将坯料铜线使用收盘机进行收盘，之后置于氩气氛围的加热炉中，控制炉温为230℃，保温16h，之后空冷至室温，得到软化铜线，再将4组软化铜线的一端转入绞丝机中进行绞制成线芯，最后将线芯穿入防护胶套中，制成电子线。
实施例3
本实施例制备一种高韧性铜质电子线，具体过程如下：
步骤S1：取直径为0.8mm的紫铜线置于氩气氛围的加热炉中，升温至435℃下保温20min，之后停止加热，紫铜线随炉冷却至室温，再将处理后的紫铜线一端穿入矫直机对紫铜线开盘、矫直，矫直后再经过抛光机将表面氧化层抛除，得到基线；
骤S2：将基线的一端穿过拉丝模，拉丝模浸泡在拉丝油中，进行连续拉丝处理，控制每道次截面变形量为8％，拉丝速度为30mm/s，进行6道次拉丝，测量拉丝后的基线直径为0.495mm，制得铜丝；
步骤S3：将铜丝在质量分数为5％的碳酸氢钠水溶液中浸泡10min，之后自来水冲淋2次，再浸入体积分数为3％的硫酸水溶液浸泡15min，最后再用自来水冲洗3次，再采用热风机对铜丝吹干至表面无明显水渍，得到预处理铜丝；
步骤S4：取石墨机油、极压剂T304和苯丙三氮唑按照用量质量比为1:0.12:0.02加入搅拌器中在300r/min转速下搅拌5min进行混合，之后提升转速至500r/min，同时注入300#液蜡，期间取样检测，直至混合物的运动粘度达到13mm2/s(40℃)，停止搅拌，将混合物转入真空脱泡机中脱气泡处理30min，得到润滑剂，之后将海绵浸没在润滑剂中，将预处理铜丝海绵中拉过，在预处理铜丝向挂涂一层油膜，再将铜丝采用穿线机将7根铜丝穿入套管中，将套管的一端采用感应加热器加热至红热状态，捏合模将套管一端连同内部的铜线捏合封端，制得拉丝包；
步骤S5：将拉丝包在拉丝模上进行深拉丝处理，控制每道次截面变形量为10％，控制拉丝模的模孔中心线与拉丝包的角度为5°，控制拉丝速度为50mm/s，进行19道次拉丝，之后将拉丝后的拉丝包从超声振动模穿过，剪断套管的封端，从套管的相对的一端抽出内部铜丝，得到坯料铜线；
步骤S6：将坯料铜线使用收盘机进行收盘，之后置于氩气氛围的加热炉中，控制炉温为240℃，保温15h，之后空冷至室温，得到软化铜线，再将4组软化铜线的一端转入绞丝机中进行绞制成线芯，最后将线芯穿入防护胶套中，制成电子线。
对实施例1-3制备的软化铜线的线径进行测量，测量方法如下：
在同一组的7根软化铜线上各取10个测量点，记同一软化铜线的最大直径和最小直径差为机极差，计算同一软化铜线直径的平均值，具体数据如表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3
极差/mm 0.0010 0.0015 0.0005
平均值/mm 0.0705 0.0700 0.0675
由表1可知，实施例1-3制备的软化铜线其极差在0.0005-0.0015mm，表明本发明制备的软化铜线同组的线径一致性高，符合细铜线使用要求，且得到线径与理论设计值贴近，拉丝后回弹小。
对实施例1-3制备的软化铜线按照GB/T 3953-2009进行机械性能测试，具体测试数据如表2所示：
表2
Figure GDA0003592678990000081
由表2可知，本发明制备的软化铜线伸长率达到28-36％，抗拉强度达到419-427N/mm2，具有良好的韧性。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高韧性铜质电子线的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：取紫铜线退火、矫直、去除氧化皮，得到基线；
步骤S2：将基线浸没在拉丝油中初拉丝处理，将基线拉拔成直径不超过0.5mm的铜丝；
步骤S3：将铜丝碱洗、冲淋、酸洗、冲淋、烘干，制得预处理铜丝；
步骤S4：在预处理铜丝表面涂挂润滑剂，之后穿入套管中，并对套管的一端封端，制得拉丝包；
步骤S5：将拉丝包在拉丝模上进行深拉丝处理，去除套管，得到坯料铜线；
步骤S6：将坯料铜线收卷，惰性气体氛围下加热至220-240℃下保温15-18h，之后空冷至室温，得到软化铜线；
步骤S7：将若干根软化铜线绞制成线芯，最后将线芯穿入防护胶套中，制成电子线；
初拉丝处理拉拔道次不超过10道次；
套管为铜含量为82.5-86％的黄铜管，套管的管壁厚为0.25-0.3mm。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性铜质电子线的加工工艺，其特征在于，步骤S1中，紫铜线为以电解铜为原料连铸连轧法生产的电工铜线。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性铜质电子线的加工工艺，其特征在于，步骤S2中，初拉丝处理拉拔速度为20-30mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种高韧性铜质电子线的加工工艺，其特征在于，步骤S4中，润滑剂包括石墨机油、300#液蜡、含磷极压剂和抗氧剂，
其中，石墨机油、含磷极压剂和抗氧剂的用量质量比为1:0.08-0.12:0.02，其余为300#液蜡调节粘度在40℃下为11.5-13mm2/s。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性铜质电子线的加工工艺，其特征在于，步骤S5中，深拉丝处理每道次拉丝截面变形量不超过15％。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性铜质电子线的加工工艺，其特征在于，步骤S5中，深拉丝处理拉丝包与拉丝模的模孔中心线角度不超过5°。
7.一种高韧性铜质电子线，其特征在于，该电子线根据权利要求1-6任一项权利要求所述的加工工艺加工而成。
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