一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法
【专利摘要】本发明公开一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法艺，包括如下步骤：S1将Ag0.1?0.5wt％，Mg0.1?0.5wt％，Pd0.03?0.08wt％，Nb0.01?0.03％，B0.05?0.1wt％，稀土0.08?0.016wt％，余量为Cu进行真空熔炼；S2上引得到铜杆坯料，并连续挤压，拉拔后得到铜丝；S3将铜丝在进行中间退火，通入氮气和氢气的混合气体，并滴加防氧化液；S4将铜丝烘干，再进行拉拔，中间退火，通入氮气和氢气的混合气体，得到所述铜基超细丝材。本发明提出的一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，所述加工的超细丝材具备高导电性的同时，可满足实际工程中对丝材的抗氧化以及塑性需求。
【专利说明】
一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及铜材加工技术领域，尤其涉及一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法。
【背景技术】
[0002]铜基超细丝材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等产品，是一种节能、环保型新材料。目前，国内微细丝行业主要由国外厂商主导，生产的核心技术也主要由外国厂商掌握，国内生产能力远远无法满足需求，尤其在高端微细丝材领域(线径在Φ0.05mm以下)，产品主要从德国、日本、韩国等厂商处进
□O
[0003]这类超细丝材一般要求电导率高、可焊性好及单线长度可达3000-5000米以上。但由于超细丝材在加工制备过程中容易断线及氧化等问题，造成了其成材率低，加工制备技术难度大。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，所述加工的超细丝材具备高导电性的同时，可满足实际工程中对丝材的抗氧化以及塑性需求。
[0005]本发明提出的一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，包括如下步骤:
[0006]S1、将Ag 0.1-0.5wt% ,Mg 0.1-0.5wt% ,Pd 0.03-0.08wt% ,Nb 0.01-0.03wt% ,B 0.05-0.Iwt %，稀土元素0.08-0.016wt%,余量为纯度彡99.99 %的高纯Cu混合后进行真空熔炼，当熔炼炉内真空度彡I X 10—3Pa时开始加热，升温至1220-1250°C，保温至熔化完全得到熔液，精炼20-40min;
[0007]S2、对熔炼炉停止抽真空，充入氩气，控制压力为0.01-0.05Pa，将SI中得到的熔液采用牵引机组离合式真空上引得到直径为10-16mm的铜杆坯料，并进行连续挤压形成铜母线，将铜母线进行拉拔后得到直径为0.1-0.5mm铜丝；
[0008]S3、将S2得到的铜丝在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为550-570°C，退火速度为150-200rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，并以5-10ml/min的速度向所述铜丝滴加防氧化液；
[0009]S4、将经S3处理后的铜丝在40-60°C下烘干后，再次进行拉拔，得到直径为0.01-
0.05mm铜基超细丝材，再次在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为480-510°C，退火速度为130-180rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，得到所述高韧抗氧化铜基超细丝材。
[0010]优选地，SI中，升温至1220-1250°C过程中，升温过程符合T = e^3，T为升温温度，T的单位为°0，t为升温时间，t的单位为min。
[0011]优选地，SI中，所述稀土元素为镧La、铈Ce、钇Y、|LGd中的一种或者多种的组合。
[0012]优选地，S2中，采用牵引机组离合式真空上引得到铜杆坯料中，牵引速度为600-800mm/mino
[0013]优选地，S2中，进行连续挤压形成铜母线中，连续挤压机的转速为10-20r/min，挤出速度为5-10m/min，挤压过程中的温度为400-550°C，挤压腔内的压力为1000-1200MPa，经连续挤压后形成的铜母线直径为3-8_。
[0014]优选地，S3中，通入氮气和氢气的混合气体中，氮气的流量为6-8L/min，氢气的流量为 0.5-lL/min。
[0015]优选地，S3中，所述防氧化液为将脂肪醇硫酸钠、苯并咪唑、十二硫醇和异丙醇按重量比为1: 0.5-0.7:0.1 -0.3:1 -1.5混合后制成浓度为0.l-0.2wt%的水溶液;优选地，所述防氧化液的用量为0.01-0.02ml/g铜丝。
[0016]优选地，向所述铜丝滴加防氧化液的方法包括:将无纺布覆盖与所述铜丝上，并向所述无纺布滴加氧化液。
[0017]优选地，S4中，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为2-4L/min，氢气的流量为0.l_0.5L/min。
[0018]本发明提出的一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，一方面，在高纯真空条件下，向高纯无氧铜中加入合金进行熔炼，通过控制合理的配比，在铜熔液中引入了合金元素Ag、Mg、Pd、Nb、B和稀土元素，其中，Ag的加入除了本身优异的导电性来提高铜基材料的电导率以外，还利用Ag对铜的强化作用，从而使铜合金材料的强度和韧性性能同时得到提高，由此获得好的延伸性能，除此之外，Ag还可以使得铜基体基本处于饱和状态，促使铜基体内的Mg的合金元素进一步析出，增加了合金中第二颗粒析出相的数量，其提高铜合金韧性的同时，对导电性的影响却较小;Ag、Mg 二者的同时加入则不仅可以改善合金的高温性能，也使合金拉拔过程中的析出化合物更加弥散，强化效果增强;微量Nb、Pd的复配加入可以明显提高铜的抗氧化能力，对铜有脱氧作用，因此所得到铜基超细丝材的防氧化性能显著；此夕卜，因此合金化后对铜基材料的电导率基本没有影响，确保了导电用铜材的导电率，并且稀土元素同时使得熔体晶粒得到细化，从而较好地提高铜基材料的延伸性能，提高了铜基材料塑性加工能力，并在一定程度上降低了其硬度性能;与此同时B元素与氧的亲和力虽然不及稀土，且没有除氢能力，但B在铜和铜合金中有比稀土更显著的细化晶粒作用，因此可以更好地提高铜合金的力学性能以及导电性能，并且稀土和B复配合金化能够更加有效地发挥净化、微晶化等的作用，使铜中杂质减少，晶格畸变减弱，电子散射几率减少，对于改善铜合金的塑性加工和电导性能效果显著。
[0019]另一方面，为了进一步改善铜基超细丝材的力学和导电性能，本发明中除了对铜材的合金化元素进行选择以外，还对其加工工艺进行了严格的控制，首先在对上述铜合金进行熔炼中，选择高纯真空熔炼工艺，这种工艺使得熔炼过程中不与空气接触，因此能够获含氧和其他气体极少的铜基合金;与此同时，在熔炼过程中控制合金熔融过程中的升温速率，以适配各合金元素的溶解度规律，从而可以调整铜基体中的溶质分布，对改善合金力学以及导电性具有显著效果;此后采用上引连铸法制备铜杆坯料中，通过控制上引过程的工艺参数，使得铸坯的凝固组织取向一致，表现出比普通铜杆更优异的塑性加工性能;再采用连续挤压技术和多次拉拔工艺加工，将上引连铸铜杆经过动态再结晶，使粗大的铸造组织，转变为细小均匀、致密的再结晶组织，这种细小致密组织具有良好的屈服强度和加工韧性；然后在氢-氮混合气体保护的条件下进行退火，消除残余应力，降低位错、空位等缺陷的同时，还可将拉拔过程中被氧化的铜材还原，并在铜丝氧化程度较低的阶段向所述铜丝滴加防氧化液，在退火的同时完成均匀滴液的过程，退火后所述防氧化液可形成防氧化薄膜，其可在保证不影响铜丝力学、导电性能的情况下实现良好的防氧化效果;其中所述防氧化液采用特定配比的阴离子表面活性剂、苯并咪唑、硫醇以及异丙醇混合形成的水溶液，其在对铜丝进行覆膜时不仅稳定，而且防氧化效果好。
[0020]综合上述，本发明从铜线的导电、韧性、抗氧化性能出发，对生产铜基超细丝材的合金元素种类含量进行合理设计，明显改善铜材的抗拉强度、延伸率、防氧化以及电阻率性能，与此同时，采用合理的加工工艺来进一步改善铜材的塑性、导电和抗氧化性能，对熔炼，挤压，拉拔，退火过程中的温度以及工艺参数进行优化，使得铜材的导电、塑性等性能都得到良好控制，整个加工方法可形成相互配合的整体。
【具体实施方式】
[0021]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0022]实施例1
[0023]本发明提出的一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，包括如下步骤:
[0024]S1、将Ag 0.1wt %,Mg 0.5wt % ,Pd 0.03wt % , Nb 0.03wt % , B 0.05wt % , La
0.016wt%，余量为纯度彡99.99%的高纯Cu混合后进行真空熔炼，当熔炼炉内真空度彡I X10—3Pa时开始加热，升温至1220 °C，保温至熔化完全得到熔液，精炼40min;
[0025]S2、对熔炼炉停止抽真空，充入氩气，控制压力为0.0lPa，将SI中得到的熔液采用牵引机组离合式真空上引得到直径为16mm的铜杆还料，牵引速度为600mm/min，并进行连续挤压形成直径为8mm的铜母线，连续挤压机的转速为10!'/111；[11，挤出速度为101]1/1]1；[11，挤压过程中的温度为400°C，挤压腔内的压力为1200MPa，再将铜母线进行拉拔后得到直径为0.1mm铜丝；
[0026]S3、将S2得到的铜丝在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为550 °C，退火速度为200rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为6L/min，氢气的流量为lL/min，并以5ml/min的速度向所述铜丝滴加防氧化液，所述防氧化液为将脂肪醇硫酸钠、苯并咪唑、十二硫醇和异丙醇按重量比为1:0.7:0.1:1.5混合后制成浓度为0.1wt%的水溶液；
[0027]S4、将经S3处理后的铜丝在40°C下烘干后，再次进行拉拔，得到直径为0.05mm铜基超细丝材，再次在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为480°C，退火速度为180rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为2L/min，氢气的流量为0.5L/min，得到所述尚初抗氧化铜基超细丝材。
[0028]实施例2
[0029]本发明提出的一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，包括如下步骤:
[0030]S1、将 Ag 0.5wt % ,Mg 0.1wt % , Pd 0.08wt % , Nb 0.0 Iwt % , B 0.1wt % ,Ce0.08wt %，余量为纯度彡99.99 %的高纯Cu混合后进行真空熔炼，当熔炼炉内真空度彡IX 10—3Pa时开始加热，升温至1250°C，保温至熔化完全得到熔液，精炼20min;
[0031]S2、对熔炼炉停止抽真空，充入氩气，控制压力为0.05Pa，将SI中得到的熔液采用牵引机组离合式真空上引得到直径为1mm的铜杆还料，牵引速度为800mm/min，并进行连续挤压形成直径为3mm的铜母线，连续挤压机的转速为20r/min，挤出速度为5m/min，挤压过程中的温度为550°(:，挤压腔内的压力为100010^，再将铜母线进行拉拔后得到直径为0.5臟铜丝；
[0032]S3、将S2得到的铜丝在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为570°C，退火速度为150rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为8L/min，氢气的流量为
0.5L/min，并以10ml/min的速度向所述铜丝滴加防氧化液，所述防氧化液为将脂肪醇硫酸钠、苯并咪唑、十二硫醇和异丙醇按重量比为1:0.5:0.3:1混合后制成浓度为0.2wt %的水溶液；
[0033]S4、将经S3处理后的铜丝在60°C下烘干后，再次进行拉拔，得到直径为0.0lmm铜基超细丝材，再次在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为510°C，退火速度为130rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为4L/min，氢气的流量为0.lL/min，得到所述尚初抗氧化铜基超细丝材。
[0034]实施例3
[0035]本发明提出的一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，包括如下步骤:
[0036]S1、将Ag 0.3wt% ,Mg 0.3wt% ,Pd 0.05wt% ,Nb 0.02wt% ,B 0.07wt% ,Y0.012wt%,余量为纯度彡99.99 %的高纯Cu混合后进行真空熔炼，当熔炼炉内真空度彡IX 10—3Pa时开始加热，升温至1230°C，保温至熔化完全得到熔液，精炼30min;
[0037]S2、对熔炼炉停止抽真空，充入氩气，控制压力为0.03Pa，将SI中得到的熔液采用牵引机组离合式真空上引得到直径为13mm的铜杆还料，牵引速度为700mm/min，并进行连续挤压形成直径为5mm的铜母线，连续挤压机的转速为15r/min，挤出速度为7m/min，挤压过程中的温度为470°(:，挤压腔内的压力为110010^，再将铜母线进行拉拔后得到直径为0.3臟铜丝；
[0038]S3、将S2得到的铜丝在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为560 °C，退火速度为175rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为7L/min，氢气的流量为
0.7L/min，并以7ml/min的速度向所述铜丝滴加防氧化液，所述防氧化液为将脂肪醇硫酸钠、苯并咪唑、十二硫醇和异丙醇按重量比为1:0.6:0.2:1.2混合后制成浓度为0.15wt%的水溶液；
[0039]S4、将经S3处理后的铜丝在50°C下烘干后，再次进行拉拔，得到直径为0.03mm铜基超细丝材，再次在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为495°C，退火速度为155rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为3L/min，氢气的流量为0.3L/min，得到所述尚初抗氧化铜基超细丝材。
[0040]实施例4
[0041 ]本发明提出的一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，包括如下步骤:
[0042]S1、将Ag 0.2wt% ,Mg 0.4wt% ,Pd 0.04wt% ,Nb 0.02wt% ,B 0.08wt%，稀土元素0.0lwt%，余量为纯度彡99.99%的高纯Cu混合后进行真空熔炼，所述稀土元素为Y和Gd，当熔炼炉内真空度<1 X 10—3Pa时开始加热，升温至1240°C，保温至熔化完全得到熔液，精炼25min；
[0043]S2、对熔炼炉停止抽真空，充入氩气，控制压力为0.04Pa，将SI中得到的熔液采用牵引机组离合式真空上引得到直径为12mm的铜杆还料，牵引速度为650mm/min，并进行连续挤压形成直径为6mm的铜母线，连续挤压机的转速为16r/min，挤出速度为8m/min，挤压过程中的温度为500°(:，挤压腔内的压力为115010^，再将铜母线进行拉拔后得到直径为0.4臟铜丝；
[0044]S3、将S2得到的铜丝在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为560 °C，退火速度为180rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为7.5L/min，氢气的流量为
0.8L/min，并以8ml/min的速度向所述铜丝滴加防氧化液，所述防氧化液为将脂肪醇硫酸钠、苯并咪唑、十二硫醇和异丙醇按重量比为1:0.6:0.3:1.3混合后制成浓度为0.16wt%的水溶液；
[0045]S4、将经S3处理后的铜丝在55°C下烘干后，再次进行拉拔，得到直径为0.02mm铜基超细丝材，再次在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为500°C，退火速度为160rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为2.5L/min，氢气的流量为0.2L/min，得到所述尚初抗氧化铜基超细丝材。
[0046]对上述实施例1-4中得到的高韧抗氧化铜基超细丝材进行测试，其半硬态测试结果满足抗拉强度彡220MPa，屈服强度彡180MPa，硬度彡80，伸长率彡25%，电阻率为
0.01691-0.01719 Qmm7m(电导率彡98% IACS)。
[0047]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，包括如下步骤:51、将Ag 0.l-0.5wt% ,Mg 0.l-0.5wt% ,Pd 0.03-0.08wt % ,Nb 0.01-0.03wt % ,B0.05-0.1wt%，稀土元素0.08-0.016wt%，余量为纯度彡99.99%的高纯Cu混合后进行真空熔炼，当熔炼炉内真空度< I X 10—3Pa时开始加热，升温至1220-1250°C，保温至熔化完全得到熔液，精炼20-40min; 52、对熔炼炉停止抽真空，充入氩气，控制压力为0.01-0.05Pa，将SI中得到的熔液采用牵引机组离合式真空上引得到直径为10-16mm的铜杆坯料，并进行连续挤压形成铜母线，将铜母线进行拉拔后得到直径为0.1-0.5mm铜丝； 53、将S2得到的铜丝在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为550-570°C，退火速度为150_200rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，并以5-10ml/min的速度向所述铜丝滴加防氧化液； 54、将经S3处理后的铜丝在40-60°C下烘干后，再次进行拉拔，得到直径为0.01-0.05mm铜基超细丝材，再次在连续退火炉中进行中间退火，退火温度为480-510 °C，退火速度为130-180rpm，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，得到所述高韧抗氧化铜基超细丝材。2.根据权利要求1所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，SI中，升温至1220-1250°C过程中，升温过程符合T = et—3，T为升温温度，T的单位为。C，t为升温时间，t的单位为min。3.根据权利要求1或2所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，SI中，所述稀土元素为镧La、铈Ce、钇Y、ILGd中的一种或者多种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，S2中，采用牵引机组离合式真空上引得到铜杆坯料中，牵引速度为600-800mm/min。5.根据权利要求1-4任一项所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，S2中，进行连续挤压形成铜母线中，连续挤压机的转速为10-20r/min，挤出速度为5-10m/min，挤压过程中的温度为400-550°C，挤压腔内的压力为1000-1200MPa，经连续挤压后形成的铜母线直径为3_8mm。6.根据权利要求1-5任一项所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，S3中，通入氮气和氢气的混合气体中，氮气的流量为6-8L/min，氢气的流量为0.5-lL/min。7.根据权利要求1-6任一项所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，S3中，所述防氧化液为将脂肪醇硫酸钠、苯并咪唑、十二硫醇和异丙醇按重量比为1: 0.5-0.7:0.1-0.3:1-1.5混合后制成浓度为0.1-0.2wt%的水溶液;优选地，所述防氧化液的用量为0.01-0.02ml/g 铜丝。8.根据权利要求7所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，向所述铜丝滴加防氧化液的方法包括:将无纺布覆盖与所述铜丝上，并向所述无纺布滴加氧化液。9.根据权利要求1-8任一项所述高韧抗氧化铜基超细丝材的加工方法，其特征在于，S4中，退火过程中通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为2-4L/min，氢气的流量为0.Ι-Ο.5L/min。
【文档编号】C22C1/02GK106086512SQ201610650639
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月10日 公开号201610650639.3, CN 106086512 A, CN 106086512A, CN 201610650639, CN-A-106086512, CN106086512 A, CN106086512A, CN201610650639, CN201610650639.3
【发明人】潘加明
【申请人】安徽晋源铜业有限公司