CN1739910A - 三元结构覆合杜美丝线材生产工艺 - Google Patents

三元结构覆合杜美丝线材生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三元结构覆合杜美丝线材生产工艺，其工艺过程包括：制作覆合金属芯材，覆铜生成三元结构覆合杜美丝线材两大步骤，本发明具有以下优点：当三元结构覆合杜美丝线材受热膨胀时，其芯层金属的热膨胀力和外层金属的部分热膨胀力(具有明显低的热膨胀系数)向中间金属层扩散，从而达到其轴向、径向均趋于铂组软玻璃的热膨胀系数，这样的匹配就保证了封接的气密性，通过对三种材料成分的优化组合，彻底改变了传统杜美丝结构理念，极大地降低了镍含量，也相对地降低了铜含量，由于工艺的创新，消除了对环境的污染，极大地提高了生产力，稳定了产品质量，节约了贵重金属镍材，降低了生产成本。

Description

三元结构覆合杜美丝线材生产工艺
所属领域
本发明涉及一种线材生产工艺，特别是一种三元结构覆合杜美丝线材生产工艺。
背景技术
杜美丝是一种用在与铂组软玻璃匹配的封接丝，传统的杜美丝热膨胀系数与方向有关，普通杜美丝其轴向约为60～65×10-7/C，径向约为80～100×10-7/C；II型杜美丝其轴向约为76～85×10-7/C，径向约为96～105×10-7/C。而铂组软玻璃的热膨胀系数却与方向无关。以DB-404为例其膨胀系数约为92～98×10-7/C，显然普通杜美丝的轴向膨胀系数与铂组软玻璃相差较大，突现出匹配缺陷，因此影响了封接的气密性能，因此限制了它的应用范围。
通杜美丝和II型杜美丝的芯材采用昂贵的铁镍合金材料(4J43或4J47)外覆铜层，致使产品的生产成本居高不下，同时由于它的制作工艺复杂，成品率较低，产品质量波动性较大又增加了它的制作成本。
鉴于以上两种原因，杜美丝的质量和价格长期影响电照明、电真空和半导体产业。所以有必要对传统的杜美丝进行创新。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的缺点，提供一种制作工艺合理，可大大降低杜美丝制作成本的三元结构覆合杜美丝线材生产工艺，采用这种生产工艺制作的杜美丝线材，产品质量好，效果佳。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：三元结构覆合杜美丝线材生产工艺，其工艺过程如下：
A、制作覆合金属芯材：
(1)将直径为7.5～8.5的圆条状优质低碳钢盘元剥壳，机械抛光，得光亮的盘元，流水冲洗，过拉丝模校直，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度为150～200℃，将制得的盘元上成型台；
(2)将具有低膨胀性能的铁镍合金或具有低膨胀高熔点的覆合金属冷轧成宽30～40mm，厚0.6～1.0mm带材，H2保护退火，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度为150～200℃，滚刀切边，将制得的带材上成型台；
(3)将以上制作的带材通过专用模具在成型台上成型包裹在处理过的盘元上，氩弧焊合缝，拉丝模束紧排气，拉丝机收线，生成覆合金属芯材；
B、覆铜生成三元结构覆合杜美丝线材：
(1)将上述制得的覆合金属芯材拉丝排气，H2保护退火，过拉丝模校直，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度控制在150～200℃，然后上成型台；
(2)选取宽30～40mm，厚0.5～1.0mm的高导无氧铜带，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度控制在150～200℃，滚刀切边，然后上成型台；
(3)将上述处理过的高导无氧铜带材通过专用模具成型，包裹在覆合金属芯材上，氩弧焊合缝，拉丝模束紧排气，拉丝机收线，生成三元结构覆合杜美丝线材。
所述的具有低膨胀性能的铁镍合金有以下几种：
(1)Ni含量31.5～33％，Co含量3.2～4.2％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(2)Ni含量41～43％，Co含量1.0％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(3)Ni含量34.2～35％，Co含量8.5～9.5％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(4)Ni含量35～37％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(5)Ni含量41～43％，微量元素总量＜1.2％，其余为Fe元素。
所述的优质低碳钢含C量＜0.1％，低碳钢型号为08、08F、M6、M8、Q195。
通过上面的叙述可以看出，本发明具有以下优点：从力学角度出发，用低碳钢，低膨胀合金材料和铜材三种不同膨胀系数的金属材料从里到外优化组成一种新的覆合材料，它的轴向膨胀系数近似占主要成分的低碳钢，径向通过低膨胀合金的调节(在中间层)合成一种低于中心层和外层的新的膨胀系数，也就是说当三元组合材料受热膨胀时，其芯层金属的热膨胀力和外层金属的部分热膨胀力(具有明显低的热膨胀系数)向中间金属层扩散，从而达到其轴向、径向均趋于铂组软玻璃的热膨胀系数，这样的匹配就保证了封接的气密性。通过对三种材料成分的优化组合，彻底改变了传统杜美丝结构理念。极大地降低了镍含量，也相对地降低了铜含量。由于工艺的创新，消除了对环境的污染，极大地提高了生产力，稳定了产品质量，节约了贵重金属镍材，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明制作覆合金属芯材工艺流程图
图2为本发明覆铜生成三元结构覆合杜美丝线材工艺流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：三元结构覆合杜美丝线材生产工艺，其工艺过程如下，如图1所示，制作覆合金属芯材流程为：
(1)将直径为7.5～8.5的圆条状优质低碳钢盘元剥壳，本实施例为M8低碳钢盘元，钢丝轮抛光，得光亮的盘元，流水冲洗，过拉丝模校直，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度为150～200℃，将制得的盘元上成型台；
(2)将具有低膨胀性能的铁镍合金或具有低膨胀高熔点的覆合金属冷轧成宽30～40mm，厚0.6～1.0mm带材，本实施例具有低膨胀性能的铁镍合金为Ni含量41～43％，微量元素总量＜1.2％，其余为Fe元素，然后将上述成分的低膨胀性能的铁镍合金H2保护退火，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度为150～200℃，滚刀切边，将制得的带材上成型台；
(3)将以上制作的带材通过专用模具在成型台上成型包裹在处理过的盘元上，氩弧焊合缝，拉丝模束紧排气，拉丝机收线，生成覆合金属芯材；
如图2所示，覆铜生成三元结构覆合杜美丝线材：
(1)将上述制得的覆合金属芯材拉丝排气，H2保护退火，过拉丝模校直，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度控制在150～200℃，然后上成型台；
(2)选取宽30～40mm，厚0.5～1.0mm的高导无氧铜带，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度控制在150～200℃，滚刀切边，然后上成型台；
(3)将上述处理过的高导无氧铜带材通过专用模具成型，包裹在覆合金属芯材上，氩弧焊合缝，拉丝模束紧排气，拉丝机收线，生成三元结构覆合杜美丝线材。
通过以上工艺流程制得的三元结构覆合杜美丝线材不同批次经过国家有关权威部门检测得出以下数据：
1、膨胀系数：2004年12月，测得三元结构覆合杜美丝线材轴向膨胀系数为：
9.32       9.93      ×10-6/C
20～100℃  20～400℃
2005年5月30日，测得三元结构覆合杜美丝线材轴向膨胀系数为：
1.099      1.227     ×10-5/C
25～200℃  25～500℃
显然，三元结构覆合杜美丝线材轴向膨胀系数与现有普通杜美丝的轴向膨胀系数(约为60～65×10-7/C，II型杜美丝其轴向约为76～85×10-7/C)相比其轴向趋于铂组软玻璃的热膨胀系数，这样的匹配就保证了封接的气密性。
2、M8膨胀系数      8.3～10.0×10-6/C
   08钢膨胀系数    9.5～10.0×10-6/C
3、4J43膨胀系数：20～400℃  6.3～7.2×10-6/C
4、铜膨胀系数：16.5×10-6/C (0～100℃)
5、DB-404玻璃膨胀系数：9.26～9.83×10-6/C  (20～450℃)
可以看出，三元结构覆合杜美丝线材轴向膨胀系数近似占主要成分的低碳钢，径向通过低膨胀合金的调节(在中间层)合成一种低于中心层和外层的新的膨胀系数。
6、成品线材物理参数
最低延伸率：δ5％＞20％
抗拉强度：441～637Mpa
线材密度：8.088g/cm3
7、成品丝化学成分：
Fe：62～65％  Cu：18～24％  Ni：8～12％
微量元素C、P、S、Si、Mn总和＜1.2％
用户反馈报告
1、广汉灯泡厂：0.3～0.4黄杜美丝性能良好灯泡无慢性漏气和气密性气泡，符合产品技术、质量要求。
2、四川北研事业有限公司：2005年4月30日，制成米泡，合格率99.5％。

Claims (3)

1、三元结构覆合杜美丝线材生产工艺，其特征在于，其工艺过程如下：
A、制作覆合金属芯材：
(1)将直径为7.5～8.5的圆条状优质低碳钢盘元剥壳，机械抛光，得光亮的盘元，流水冲洗，过拉丝模校直，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度为150～200℃，将制得的盘元上成型台；
(2)将具有低膨胀性能的铁镍合金或具有低膨胀高熔点的覆合金属冷轧成宽30～40mm，厚0.6～1.0mm带材，H2保护退火，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度为150～200℃，滚刀切边，将制得的带材上成型台；
(3)将以上制作的带材通过专用模具在成型台上成型包裹在处理过的盘元上，氩弧焊合缝，拉丝模束紧排气，拉丝机收线，生成覆合金属芯材；
B、覆铜生成三元结构覆合杜美丝线材：
(1)将上述制得的覆合金属芯材拉丝排气，H2保护退火，过拉丝模校直，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度控制在150～200℃，然后上成型台；
(2)选取宽30～40mm，厚0.5～1.0mm的高导无氧铜带，5～10％稀硫酸活化，流水冲洗，酒精脱水，电炉烘干，温度控制在150～200℃，滚刀切边，然后上成型台；
(3)将上述处理过的高导无氧铜带材通过专用模具成型，包裹在覆合金属芯材上，氩弧焊合缝，拉丝模束紧排气，拉丝机收线，生成三元结构覆合杜美丝线材。
2、根据权利要求1所述的三元结构覆合杜美丝线材生产工艺，其特征在于：具有低膨胀性能的铁镍合金有以下几种：
(1)Ni含量31.5～33％，Co含量3.2～4.2％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(2)Ni含量41～43％，Co含量1％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(3)Ni含量34.2～35％，Co含量8.5～9.5％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(4)Ni含量35～37％，微量元素总量＜0.1％，其余为Fe元素；
(5)Ni含量41～43％，微量元素总量＜1.2％，其余为Fe元素。
3、根据权利要求1所述的三元结构覆合杜美丝线材生产工艺，其特征在于：所述的优质低碳钢含C量＜0.1％，低碳钢型号为08、08F、M6、M8、Q195。
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