一種單晶銅銀復合導線及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種單晶銅銀復合導線的制備方法，該方法包括以下步驟：①單晶銅線材的制備，②單晶銅線材表面鍍銀預處理，③單晶銅銀復合絲的制備，④單晶銅銀復合導線的制備。由該方法制備的單晶銅銀復合導線，它包括銅基體和銅基體外的鍍銀層，所述單晶銅銀復合導線的橫截面為圓形或多邊形；其橫截面最大處的直徑為0.008mm~0.5mm，鍍銀層的厚度為0.1μm~100μm。采用上述技術方案的本發明專利技術有以下優點：用單晶銅線材作為基體，減少了電子的散射、折射和反射等現象，有效防止了信號的衰減和失真，提高了其導電性能和信號傳輸性能，具有較高的導電率和信號保真性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電線電纜和電子材料領域，具體涉及一種復合導線及其制備方法。
技術介紹
在3C類電子產品(Computer,?Communication，Consumer?Electronics)、醫療器械、音響、衛星、航空航天、武器裝備以及各類涉及導電及信號傳輸領域，一方面，由于電子產品本身具有迷你化的發展趨勢，產品體積越來越小，另一方面，對于醫療器械、航空航天和衛星等領域來說，由于空間和重量的限制，需要采用極細線纜來導電和傳輸信號，雖然線纜細，但對導電性、柔韌性和信號的保真性要求很高；此外，在醫療器械、航空航天和武器裝備中，線纜會擺動甚至在高頻振動下出現扭轉，這就要求線纜具有極高的柔韌性，傳統的銅線導電性和柔韌性難以滿足要求。銀的導電率和柔韌性高于銅，在航空航天、武器裝備、高端電子材料領域，為了保證性能，采用純銀線纜，但純銀線價格昂貴，影響其推廣應用。
技術實現思路
針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種單晶銅銀復合導線，該復合導線能夠提高電線和線纜的導電性、柔韌性和保真性。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種單晶銅銀復合導線的制備方法，該方法包括以下步驟：①單晶銅線材的制備：對無氧銅桿進行加熱，待無氧銅桿局部熔化后，對局部熔化的無氧銅桿進行抽拉和定向凝固，得到單晶銅桿，將單晶銅桿拉拔為單晶銅線材，拉拔時采用冷拉拔方式；②單晶銅線材表面鍍銀預處理：將獲得的單晶銅線材依次經過第一次水洗-堿洗-第二次水洗-酸洗-第三次水洗后進入電鍍槽；③單晶銅銀復合絲的制備：采用無氰鍍銀工藝對單晶銅線材表面鍍銀；對鍍銀后的單晶銅銀復合線材拉拔為單晶銅銀復合絲；④單晶銅銀復合導線的制備：采用電化學鈍化法在單晶銅銀復合絲表面生成一層耐腐蝕的鈍化保護膜，得到單晶銅銀復合導線。所述步驟①單晶銅線材的制備方法為：無氧銅桿穿過SiC陶瓷管或SiN陶瓷管，采用電磁感應加熱方式對石墨塊加熱，被加熱的石墨塊通過熱輻射的加熱方式對無氧銅桿進行局部加熱，無氧銅桿局部熔化后，在抽拉裝置的作用下，引錠桿向下牽引，熔化后的銅液在陶瓷管套的保護下浸入冷卻介質，銅熔體開始定向凝固，獲得連續的單向柱狀晶，得到單晶銅桿，將單晶銅桿拉拔為單晶銅線材。??????所述無氧銅桿中氧的含量≤12ppm，純度大于99.97%，對無氧銅桿進行局部加熱時加熱溫度為1150℃～1230℃，所述冷卻介質為Ga-In-Sn合金熔體或水，銅熔體定向凝固結束后，再進行1～4次定向凝固；所述抽拉裝置的抽拉速度為0.05mm/min?~100mm/min，所得單晶銅桿的直徑為2?mm?~16mm，進一步拉拔為直徑為0.1mm～1.5mm的單晶銅線材。所述步驟②中第一次水洗溫度為55℃～60℃，且堿洗槽、酸洗槽和第三次水洗槽內均設有超聲波清洗裝置。所述電鍍槽密封設置，電鍍槽內所有超聲振動探頭均不接觸電鍍槽，且在電鍍槽的進氣口采用濾網過濾灰塵，并采用抽風機換氣。所述步驟③單晶銅銀復合絲的制備方法為：所述無氰鍍銀工藝中的電鍍液由以下組分組成：硝酸銀(AgNo3)15～40g/L,咪唑(C3H4N2)110～160g/L，磺基水楊酸(C7H6O6S2·2H2O)100～170g/L，醋酸鉀(KAC)30～80g/L，其電鍍液的pH值為7.3～8.6，陰極電流密度0.08～0.35A/dm2，室溫下進行電鍍，電鍍速度為10m/min～100m/min；采用冷拉拔或連拉連退拉拔的方式，對鍍銀后的單晶銅銀復合線材進行拉拔，得到所需直徑的單晶銅銀復合絲。所述無氰鍍銀工藝中的電鍍液由以下組分組成：硝酸銀(AgNO3)20～35g/L,咪唑(C3H4N2)125～145g/L，磺基水楊酸(C7H6O6S2·2H2O)128～170g/L，醋酸鉀(KAC)45～70g/L,?其電鍍液的pH值為7.8～8.4，陰極電流密度0.10～0.30A/dm2，電鍍速度為30m～100m/min。???????所述步驟④單晶銅銀復合導線的制備方法為：所述電化學鈍化法中鈍化液由以下組分組成：重鉻酸鉀(K2Cr2O7)25～35g/L，Al(OH)3溶膠0.3～0.6g/L；鈍化過程中以銀鍍層作為陰極，不銹鋼(Cr18Ni9Ti)作為陽極，所述陰極電流為0.08～0.3A/dm2，鈍化液的pH值為3～5，在室溫下鈍化0.5～3min，在單晶銅銀復合絲表面生成一層耐腐蝕的鈍化保護膜，得到單晶銅銀復合導線，采用60℃～80℃的熱水沖洗，并在熱水清洗槽內配備超聲振動清洗裝置。所述電化學鈍化法中鈍化液由以下組分組成：重鉻酸鉀(K2Cr2O7)28～30g/L，Al(OH)3溶膠0.3～0.5g/L；鈍化過程中以銀鍍層作為陰極，不銹鋼(Cr18Ni9Ti)作為陽極，所述陰極電流為0.1～0.3A/dm2，鈍化液的pH值為4～5，在室溫下鈍化1～3min。一種單晶銅銀復合導線，它包括銅基體和銅基體外的鍍銀層，所述單晶銅銀復合導線的橫截面為圓形或多邊形；其橫截面最大處的直徑為0.008mm~0.5mm，鍍銀層的厚度為0.1μm~100μm。采用上述技術方案，本專利技術有以下優點：①本專利技術單晶銅銀復合導線，采用單晶銅線材作為基體，單晶銅線材是一種純度高且整根線材僅由一個或數個晶粒組成的無氧銅線，由于晶界數量少(數個晶粒)或者完全消除了晶界(一個晶粒)，從而減少了電子的散射、折射和反射等現象，有效防止了信號的衰減和失真，提高了導電性能和信號傳輸性能，具有較高的導電率和信號保真性；②本專利技術的制備工藝能夠提純無氧銅桿，通過兩次或三次定向凝固，能夠把無氧銅桿提純至99.9999%，由于其純度高，雜質少，從而降低了自由電子在運動過程中與晶界、雜質、缺陷等相撞而造成對電子定向運動的破壞，減少了電子散射、折射等現象，降低了單晶銅的電阻率，提高其導電率；③由于定向凝固過程中，晶體沿著特定的方向按照完全的長程有序方式生長，具有穩定的晶體結構和致密的組織，并避免了鑄造缺陷的產生，提高其延伸率，延伸率可達60～90%，普通無氧銅延伸率只有30～40%；④通過本專利技術工藝制備的單晶銅桿能夠扭轉100圈而不出現表面裂紋，普通無氧銅桿扭轉不到20圈即在表面出現裂紋，這就確保了極細線纜的柔韌性；⑤為了進一步提高線纜的導電性、抗電磁干擾性能和易焊接性能，在單晶銅表面電鍍一層0.1～100μm的銀層，銀的導電率大于銅，由于在傳輸信號和電流時的集膚效應，在表層鍍銀層的信號和電流強度大于芯部，這就進一步提高了材料的導電性和信號保真性以及抗電磁干擾性能，適用于需要高分辨率、高保真的領域。具體實施方式一種單晶銅銀復合導線的制備方法，該方法包括以下步驟：①單晶銅線材的制備：對無氧銅桿進行加熱，待無氧銅桿局部熔化后，對局部熔化的無氧銅桿進行抽拉和定向凝固，得到單晶銅桿，將單晶銅桿拉拔為單晶銅線材；②單晶銅線材表面鍍銀預處理：將獲得的單晶銅線材依次經過第一次水洗-堿洗-第二次水洗-酸洗-第三次水洗后進入電鍍槽；③單晶銅銀復合絲的制備：采用無氰鍍銀工藝對單晶銅線材表面鍍銀；對鍍銀后的單晶銅銀本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單晶銅銀復合導線的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：①單晶銅線材的制備：對無氧銅桿進行加熱，待無氧銅桿局部熔化后，對局部熔化的無氧銅桿進行抽拉和定向凝固，得到單晶銅桿，將單晶銅桿拉拔為單晶銅線材；②單晶銅線材表面鍍銀預處理：將獲得的單晶銅線材依次經過第一次水洗?堿洗?第二次水洗?酸洗?第三次水洗后進入電鍍槽；③單晶銅銀復合絲的制備：采用無氰鍍銀工藝對單晶銅線材表面鍍銀；對鍍銀后的單晶銅銀復合線材拉拔為單晶銅銀復合絲；④單晶銅銀復合導線的制備：采用電化學鈍化法在單晶銅銀復合絲表面生成一層耐腐蝕的鈍化保護膜，得到單晶銅銀復合導線。

【技術特征摘要】
1.一種單晶銅銀復合導線的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：①單晶銅線材的制備：對無氧銅桿進行加熱，待無氧銅桿局部熔化后，對局部熔化的無氧銅桿進行抽拉和定向凝固，得到單晶銅桿，將單晶銅桿拉拔為單晶銅線材；②單晶銅線材表面鍍銀預處理：將獲得的單晶銅線材依次經過第一次水洗-堿洗-第二次水洗-酸洗-第三次水洗后進入電鍍槽；③單晶銅銀復合絲的制備：采用無氰鍍銀工藝對單晶銅線材表面鍍銀；對鍍銀后的單晶銅銀復合線材拉拔為單晶銅銀復合絲；④單晶銅銀復合導線的制備：采用電化學鈍化法在單晶銅銀復合絲表面生成一層耐腐蝕的鈍化保護膜，得到單晶銅銀復合導線。
2.根據權利要求1所述的單晶銅銀復合導線的制備方法，其特征在于：所述步驟①單晶銅線材的制備方法為：無氧銅桿穿過SiC陶瓷管或SiN陶瓷管，采用電磁感應加熱方式對石墨塊加熱，被加熱的石墨塊通過熱輻射的加熱方式對無氧銅桿進行局部加熱，無氧銅桿局部熔化后，在抽拉裝置的作用下，引錠桿向下牽引，熔化后的銅液在陶瓷管套的保護下浸入冷卻介質，銅熔體開始定向凝固，獲得連續的單向柱狀晶，得到單晶銅桿，將單晶銅桿拉拔為單晶銅線材。
3.根據權利要求2所述的單晶銅銀復合導線的制備方法，其特征在于：所述無氧銅桿中氧的含量≤12ppm，對無氧銅桿進行局部加熱時加熱溫度為1150℃～1230℃，所述冷卻介質為Ga-In-Sn合金熔體或水，銅熔體定向凝固結束后，再進行1～4次定向凝固；所述抽拉裝置的抽拉速度為0.05mm/min?~100mm/min，所得單晶銅桿的直徑為2?mm?~16mm，進一步拉拔為直徑為0.1mm～1.5mm的單晶銅線材。
4.根據權利要求1所述的單晶銅銀復合導線的制備方法，其特征在于：所述步驟②中第一次水洗溫度為55℃～60℃，且堿洗槽、酸洗槽和第三次水洗槽內均設有超聲波清洗裝置。
5.根據權利要求4所述的單晶銅銀復合導線的制備方法，其特征在于：所述電鍍槽密封設置，電鍍槽內所有超聲振動探頭均不接觸電鍍槽，且在電鍍槽的進氣口采用濾網過濾灰塵，并采用抽風機換氣。
6.根據權利要求1所述的單晶銅銀復合導線的制備方法，其特征在于：所述步驟③單晶銅銀復合絲的制備方法為：所述無氰鍍銀工藝中的電鍍液由以下組分組成：硝酸銀(AgNO3)15～4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：常富鼎，趙擁軍，李雷，宋茂斌，江波，王付裝，石磊，
申請(專利權)人：河南九發高導銅材股份有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41