CN116970885A - 一种铜线等离子退火生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铜线生产加工技术领域，特别是涉及一种铜线等离子退火生产工艺，将线材输送至等离子发生器的气体室内，对铜线进行等离子退火处理，等离子退火设备中的等离子发生器与线材之间间隔设置，将通过料管将进行等离子退火处理后的线材输送至冷却水箱内，然后对过水冷却后的铜线表面擦干，保持线材表面的初步清洁度，线材进入烘干箱，将线材表面残留的可烘干物质烘干，使线材表面无可烘干杂物残留，经过等离子退火处理的线材，具有良好的表面质量以及均匀的再结晶粒子使得线材在进入下一道镀锡模后加工断线的比例大大减少，同时模具的磨损也大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及铜线生产加工技术领域，特别是涉及一种铜线等离子退火生产工艺。
背景技术
退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却，目的是降低硬度，改善切削加工性；降低残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷，准确的说，退火是一种对材料的热处理工艺，包括金属材料、非金属材料，铜线经过退火后会有更好的延展性和韧性更有利于拉丝操作，但是，针对目前市场上的纯铜微细生产工艺，铜线经过现有的生产工艺，由于退火炉设计不完善、蒸气保护设计不完善、抗氧化剂冷却循环水装置设计不完善等问题，将会严重严重影响生产效率与品质，已经不再适合铜行业的生产工艺要求。
而现在等离子退火机可以快速运行，将生产简化为单程工艺并减少材料处理，使得该过程能够快速加热材料，因为它使材料在短时间内达到温度，所以通常只需要一个炉子，而不是多线的配置，这减少了对运输系统的投资，收益和占用，并占用更少的占地面积，并且等离子退火炉不会与铜线接触，从而最大限度地减少了磨损，并防止了铜线表面的污染，快速加热和减少的再结晶时间导致晶粒尺寸小，晶粒纵向和横向结构均匀，从而提高了铜线的冷加工性能，具备更好的拉伸性和抗裂性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铜线等离子退火生产工艺，用于解决现有技术中提高铜线退火加工效率的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下技术方案：一种铜线等离子退火生产工艺，其特征在于，具体包括一下步骤：
S1、将线材输送至等离子发生器的气体室内，对铜线进行等离子退火处理，等离子退火设备中的等离子发生器与线材之间间隔设置，且所述等离子发生器中等离子体的阴极和阳极之间的电场电压控制在4-12KV；
S2、将通过料管将进行等离子退火处理后的线材输送至冷却水箱内，在冷却水箱内经过5-10s的降温处理，然后对过水冷却后的铜线表面擦干，保持线材表面的初步清洁度；
S3、线材进入烘干箱，将线材表面残留的可烘干物质烘干，使线材表面无可烘干杂物残留；S4、收线处理。
于本发明的一实施例中，所述等离子发生器的等离子束路径上设置的用于给等离子束施加磁场的磁性件，所述等离子发生器与所述线材的距离控制在20-200mm。
于本发明的一实施例中，所述阳极和阴极可更换或尺寸可调，所述阳极之下还设有绝缘板，所述阳极中及等离子发生器内壁上设置冷却水水管，用于控制等离子发生器温度，所述阳极设置于气体室内，所述阴极作为所述气体室的顶面或设置于所述气体室的顶面上。
于本发明的一实施例中，所述等离子退火设备中还包括真空腔体，所述真空腔体与化学气相沉积设备的真空腔体对接，在所述化学气相沉积设备的真空腔体或者所述等离子退火设备的真空腔体内设置翻转机构，所述真空腔体内还设有用于加载极板的平台，所述控制单元用以控制所述平台在三维空间运动，所述真空腔体上设有用于给所述等离子体施加加速电场的第一电极板和第二电极板。
于本发明的一实施例中，所述等离子发生器与所述极板之间的距离控制在25-30mm，所述等离子体为氮等离子体。
于本发明的一实施例中，所述等离子发生器对将铜线进行退火时，首先低温退火，退火温度控制在300-310℃，并保温0.5h，消除铜线的内应力，防止铜线在进行拉丝作业中发生断裂的现象，然后再结晶退火，退火温度控制在580-620℃，消除铜丝的加工硬度和恢复塑性。
于本发明的一实施例中，所述线材进入烘干箱前进行刮料处理，以去除铜杆表面的氧化物，再将刮料完成的线材进行酸洗，进一步去除线材表面的氧化物，将酸洗完成的线材再进行水洗，除去线材表面的酸液，将水洗后的线材经过刮料处理，将残留在线材表面的氧化物进行最终去除。
于本发明的一实施例中，所述酸洗采用酸洗液，酸洗液由柠檬酸、草酸混料而成，柠檬酸、草酸的重量配比为1:40，草酸的重量浓度为30％，所述酸洗液为环保型铜材酸洗抛光液，为加强酸洗速度，向环保酸洗液中加入5～10％的硫酸，酸洗时长控制在30-40s，酸洗后利用清洗液对线材进行清洗。
于本发明的一实施例中，所述线材进行酸洗之前加入稀硫酸进行初步酸洗1min，为了延长环保酸洗液的使用寿命。
于本发明的一实施例中，所述冷却水箱通过肥皂水对退火完成的铜线进行冷却，肥皂水的配比浓度为1-5％。
如上所述，本发明的一种铜线等离子退火生产工艺，具有以下有益效果：
1、等离子体对线材进行退火的工艺，不会污染环境，减少对设备的腐蚀。
2、经过等离子退火处理的线材，具有良好的表面质量以及均匀的再结晶粒子使得线材在进入下一道镀锡模后加工断线的比例大大减少，同时模具的磨损也大大降低。
3、通过刮料装置能够减少了酸液的使用量，同时减少了对环境的污染，也将筒表面的氧化物处理的更加彻底。
附图说明
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供一种铜线等离子退火生产工艺，其特征在于，具体包括一下步骤：
S1、将线材输送至等离子发生器的气体室内，对铜线进行等离子退火处理，等离子退火设备中的等离子发生器与线材之间间隔设置，且所述等离子发生器中等离子体的阴极和阳极之间的电场电压控制在4-12KV；
S2、将通过料管将进行等离子退火处理后的线材输送至冷却水箱内，在冷却水箱内经过5-10s的降温处理，然后对过水冷却后的铜线表面擦干，保持线材表面的初步清洁度；
S3、线材进入烘干箱，将线材表面残留的可烘干物质烘干，使线材表面无可烘干杂物残留；S4、收线处理。
等离子退火的原理就是在等离子体表面处理反应器中，放电气体被电离成电子和离子，在强电场作用下，离子和电子轰击线材表面，所产生的温度的本质是电子和离子对细导线表面的冲击能量，此外，电子、中性粒子碰撞的振幅也辅助生成温度，由带电粒子轰击产生的总温度(离子和电子)和中性电子的碰撞不断加热丝表面退火温度。
等离子发生器的等离子束路径上设置的用于给等离子束施加磁场的磁性件，等离子发生器与线材的距离控制在20-200mm，保证对线材的稳定退火效果。
阳极和阴极可更换或尺寸可调，述阳极之下还设有绝缘板，阳极中及等离子发生器内壁上设置冷却水水管，用于控制等离子发生器温度，以使等离子处于特定的温度环境，例如，通过减小冷却水循环系统的冷却水流量来提升等离子体温度，或通过提高冷却水循环系统的冷却水流量来降低等离子体温度，阳极设置于气体室内，阴极作为气体室的顶面或设置于所述气体室的顶面上，
等离子退火设备中还包括真空腔体，真空腔体与化学气相沉积设备的真空腔体对接，在化学气相沉积设备的真空腔体或者所述等离子退火设备的真空腔体内设置翻转机构，真空腔体内还设有用于加载极板的平台，控制单元用以控制所述平台在三维空间运动，真空腔体上设有用于给等离子体施加加速电场的第一电极板和第二电极板，当平台置于等离子发生器之上时，等离子束从下往上照射，可减少环境颗粒物的不利影响，
等离子发生器与所述极板之间的距离控制在25-30mm，等离子体为氮等离子体，用于对铜线表面起到保护作用。
等离子发生器对将铜线进行退火时，首先低温退火，退火温度控制在300-310℃，并保温0.5h，消除铜线的内应力，防止铜线在进行拉丝作业中发生断裂的现象，然后再结晶退火，退火温度控制在580-620℃，消除铜丝的加工硬度和恢复塑性。
线材进入烘干箱前进行刮料处理，以去除铜杆表面的氧化物，再将刮料完成的线材进行酸洗，进一步去除线材表面的氧化物，将酸洗完成的线材再进行水洗，除去线材表面的酸液，将水洗后的线材经过刮料处理，将残留在线材表面的氧化物进行最终去除，对结晶退火处理后的铜线表面进行表面酸洗，使铜线表面粗糙化，增加铜线表面的粗糙度，以增加镀锡和铜线之间的连接强度。
酸洗采用酸洗液，酸洗液由柠檬酸、草酸混料而成，柠檬酸、草酸的重量配比为1:40，草酸的重量浓度为30％，酸洗液为环保型铜材酸洗抛光液，为加强酸洗速度，向环保酸洗液中加入5～10％的硫酸，酸洗时长控制在30-40s，酸洗后利用清洗液对线材进行清洗。
线材进行酸洗之前加入稀硫酸进行初步酸洗1min，为了延长环保酸洗液的使用寿命。
肥皂水的配比浓度为1-5％。
等离子退火机可以快速运行以跟上拉丝机或涂布工艺，这可以将生产简化为单程工艺并减少材料处理，因为等离子可以被引导到一个目标，这个过程浪费了很少的能量，相对于退火器消耗的总功率量，以材料的热量测量的能量效率通常为70％至85％，这取决于材料，在传统的炉子可能使用多条生产线的情况下，等离子退火炉仅使用一条生产线，因此使用较少的净化气体，此外，等离子体单元以低压供给气体，导致较少的气体从系统逸出，等离子退火炉没有任何部件与处理过的材料接触，从而最大限度地减少了磨损，并防止了材料表面的污染，维护包括定期更换真空泵过滤器和真空泵中的油，加热模块中的电极和保护玻璃管必须定期清洁。
因为等离子退火不会产生太多的热量，所以在执行维护操作之前，退火器不需要很长的冷却时间，快速加热和减少的再结晶时间导致晶粒尺寸小，晶粒纵向和横向结构均匀，从而提高了材料的冷加工性能，更好的拉伸性和抗裂性。具有小晶粒尺寸的退火材料在弯曲过程中也具有改善的抗表面开裂性，这种好处在需要紧缩半径弯曲的应用中非常关键，例如加热元件，该过程还提供表面处理，润滑剂和氧化物层在离子轰击下在等离子室中分解或在高温下燃烧，灰尘(碳)通过真空系统从等离子体室中去除，并被真空泵过滤器捕获，挥发性组分蒸发并通过排气管过滤出来。
等离子表面处理仅在具有轻微污染的表面上有效，并应被视为精细的表面清洁，仅用于去除表面沉积物的薄层，湿润滑剂在等离子室的低压高温环境下容易蒸发，并在到达退火区之前通过真空系统排出，除了去除少量污染物外，该工艺还可以去除通常在许多不锈钢和铜合金上产生的薄氧化层，这取决于控制设置，没有氧化层的等离子体处理的表面对涂层具有高度的接受性，并且通常与聚合物或金属产生牢固的结合。为了最大限度地提高后续涂层的附着力，等离子退火与涂层工艺同步进行。
本发明等离子体对线材进行退火的工艺，不会污染环境，减少对设备的腐蚀，经过等离子退火处理的线材，具有良好的表面质量以及均匀的再结晶粒子使得线材在进入下一道镀锡模后加工断线的比例大大减少，同时模具的磨损也大大降低，通过刮料装置能够减少了酸液的使用量，同时减少了对环境的污染，也将筒表面的氧化物处理的更加彻底。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种铜线等离子退火生产工艺，其特征在于，具体包括一下步骤：
S1、将线材输送至等离子发生器的气体室内，对铜线进行等离子退火处理，等离子退火设备中的等离子发生器与线材之间间隔设置，且所述等离子发生器中等离子体的阴极和阳极之间的电场电压控制在4-12KV；
S2、将通过料管将进行等离子退火处理后的线材输送至冷却水箱内，在冷却水箱内经过5-10s的降温处理，然后对过水冷却后的铜线表面擦干，保持线材表面的初步清洁度；
S3、线材进入烘干箱，将线材表面残留的可烘干物质烘干，使线材表面无可烘干杂物残留；
S4、收线处理。
2.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述等离子发生器的等离子束路径上设置的用于给等离子束施加磁场的磁性件，所述等离子发生器与所述线材的距离控制在20-200mm。
3.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述阳极和阴极可更换或尺寸可调，所述阳极之下还设有绝缘板，所述阳极中及等离子发生器内壁上设置冷却水水管，用于控制等离子发生器温度，所述阳极设置于气体室内，所述阴极作为所述气体室的顶面或设置于所述气体室的顶面上。
4.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述等离子退火设备中还包括真空腔体，所述真空腔体与化学气相沉积设备的真空腔体对接，在所述化学气相沉积设备的真空腔体或者所述等离子退火设备的真空腔体内设置翻转机构，所述真空腔体内还设有用于加载极板的平台，所述控制单元用以控制所述平台在三维空间运动，所述真空腔体上设有用于给所述等离子体施加加速电场的第一电极板和第二电极板。
5.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述等离子发生器与所述极板之间的距离控制在25-30mm，所述等离子体为氮等离子体。
6.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述等离子发生器对将铜线进行退火时，首先低温退火，退火温度控制在300-310℃，并保温0.5h，消除铜线的内应力，防止铜线在进行拉丝作业中发生断裂的现象，然后再结晶退火，退火温度控制在580-620℃，消除铜丝的加工硬度和恢复塑性。
7.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述线材进入烘干箱前进行刮料处理，以去除铜杆表面的氧化物，再将刮料完成的线材进行酸洗，进一步去除线材表面的氧化物，将酸洗完成的线材再进行水洗，除去线材表面的酸液，将水洗后的线材经过刮料处理，将残留在线材表面的氧化物进行最终去除。
8.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述酸洗采用酸洗液，酸洗液由柠檬酸、草酸混料而成，柠檬酸、草酸的重量配比为1:40，草酸的重量浓度为30％，所述酸洗液为环保型铜材酸洗抛光液，为加强酸洗速度，向环保酸洗液中加入5～10％的硫酸，酸洗时长控制在30-40s，酸洗后利用清洗液对线材进行清洗。
9.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述线材进行酸洗之前加入稀硫酸进行初步酸洗1min，为了延长环保酸洗液的使用寿命。
10.根据权利要求1所述的铜线等离子退火生产工艺，其特征在于：所述冷却水箱通过肥皂水对退火完成的铜线进行冷却，肥皂水的配比浓度为1-5％。
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