極細鍍銀錫銦合金導體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種極細鍍銀錫銦合金導體及其制備方法，屬于導電材料【技術領域】，解決了現(xiàn)有技術所存在銅合金材料在制作銅導線時拉伸強度低、導電性能差，到鍍錫銅線只能提高焊接性能而不能提高導電和耐磨性能的技術問題。它包括在99.9%以上的低氧銅或無氧銅中添加質量百分比為0.8%-1%的錫和0.15%-0.25%的銦，然后在熔爐中進行熔煉；通過連續(xù)定向凝固法得到表面呈鏡狀的鑄坯，拉伸至直徑為線狀合金導體；鍍金處理；鍍后處理步驟，得到極細鍍銀錫銦合金導體。本發(fā)明制備的合金材料強度高、導電率高，強度在850-890MPa、導電率達到75-78%；。
【專利說明】極細鍍銀錫銦合金導體及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于導電材料【技術領域】，涉及一種合金導體及其制備方法，尤其涉及一種極細鍍銀錫銦合金導體及其制備方法。
【背景技術】
[0002]為了防止銅線氧化，人們通常在銅線外面鍍上一層錫，從而提高銅線的抗氧化能力。但現(xiàn)有的銅線除了要滿足抗氧化外，在一些特殊的場合，還需要滿足焊接、導電、耐磨等各種功能性的需求。鍍錫銅線只能提高焊接性能而不能提高導電和耐磨性能。此外，現(xiàn)有技術是將銅線直接進行電鍍處理，而沒有對銅進行合金化處理得到銅合金并進一步生產成銅線，從而提高銅線的強度，因此現(xiàn)有技術的銅線強度不高。
[0003]中國專利文獻公開了一種銅合金的制造方法和銅合金[申請?zhí)?201010200210.7]，包括熔煉銅(Cu)、添加在銅中的鉻(Cr)、鋯(Zr)和錫(Sn)，鑄造銅合金坯料的熔煉工序；對銅合金坯料實施熱加工，形成具有軋制組織的板材的熱加工工序；對板材實施熱處理的熱處理工序；對實施過熱處理的板材進行80%以上不到90%減面率的冷軋，形成中間板材的中間軋制工序；對中間板材實施時效處理的時效處理工序；將實施過時效處理的中間板材實施20%以上40%以下減面率的冷軋的精軋工序和對實施過冷軋的中間板材實施加熱處理的去應力退火工序。
[0004]上述方法在在維持Cu-Cr-Zr系銅合金的導電率和耐應力緩和性的同時，強度和彎曲加工性優(yōu)異。但是該方案得到的銅合金在制作銅線時拉伸強度和導電性能偏低，不適合做銅導線。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種極細鍍銀錫銦合金導體及其制備方法；解決了現(xiàn)有技術所存在銅合金材料在制作銅導線時拉伸強度低、導電性能差，到鍍錫銅線只能提高焊接性能而不能提高導電和耐磨性能的技術問題。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術方案:一種極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，該制備方法包括下述步驟:
[0007](I)合金溶液準備:在99.9%以上的低氧銅或無氧銅中添加質量百分比為0.8%-1%的錫和0.15%-0.25%的銦,然后在熔爐中進行熔煉,通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質，得到合金溶液；
[0008](2)合金導體制備:通過連續(xù)定向凝固法得到表面呈鏡狀的鑄坯，在低于再結晶溫度下進行塑性加工和熱處理，得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織且直徑為的線狀材料，將直徑為的線狀材料通過直線大拉連續(xù)電加熱退火工藝技術，拉伸至直徑為0.7mm-0.9mm的線狀合金導體；
[0009](3)鍍金處理:將線狀合金導體進行電鍍，該步驟包括鍍前處理、電預鍍和加厚電鍍工序，其中，[0010]鍍前處理采用電解除油和超聲波清洗，去除線狀合金導體表面的油污，通過流水清洗后，采用弱堿電解去氧化，去除線狀合金導體表面的雜質，再次流水清洗后進行活化處理；
[0011]電預鍍采用低氰電鍍工藝，在線狀合金導體表面預鍍一層0.08 μ m-0.12 μ m的銀和錫；
[0012]加厚電鍍在鍍缸中進行，鍍缸中的電鍍液為70_180mL/L的甲基磺酸、60_100g/L 的錫、50-90mL/L 的 STANN0STAR2805、l_2mL/L 的 DEF0AMER 和 10_15mL/L 的 STANN0STARADDIT IVE C2，電鍍溫度為 40_50°C ；
[0013](4)鍍后處理:首先對線狀合金導體進行多道高壓急流沖洗，然后進行高溫熱水清洗和表面鈍化處理，接著進行干燥冷卻處理，在無塵環(huán)境中進行多道次減面拉伸，將線狀合金導體加工到單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體，采用退扭恒張力放線技術和絞后退扭技術,去除絞線導體的內應力。
[0014]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，所述的步驟(3)中在加厚電鍍時的電流密度為10-100A/Zdm2。
[0015]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，該制備方法包括下述步驟:
[0016](I)合金溶液準備:在99.9%以上的低氧銅或無氧銅中添加質量百分比為0.9%的錫和0.2%的銦，然后在熔爐中進行熔煉，通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質，得到合金溶液；
[0017](2)合金導體制備:通過連續(xù)定向凝固法得到表面呈鏡狀的鑄坯，在低于再結晶溫度下進行塑性加工和熱處理，得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織且直徑為8mm的線狀材料，將直徑為8_的線狀材料通過直線大拉連續(xù)電加熱退火工藝技術，拉伸至直徑為0.8mm的線狀合金導體；
[0018](3)鍍金處理:將線狀合金導體進行電鍍,該步驟包括鍍前處理、電預鍍和加厚電鍍工序，其中，
[0019]鍍前處理采用電解除油和超聲波清洗，去除線狀合金導體表面的油污，通過流水清洗后，采用弱堿電解去氧化，去除線狀合金導體表面的雜質，再次流水清洗后進行活化處理；
[0020]電預鍍采用低氰電鍍工藝，在線狀合金導體表面預鍍一層0.1 μ m的銀和錫；
[0021]加厚電鍍在鍍缸中進行，鍍缸中的電鍍液為100mL/L的甲基磺酸、80g/L的錫、75mL/L 的 STANN0STAR2805、L 5mL/L 的 DEF0AMER 和 12mL/L 的 STANNOSTAR ADDIT IVE C2,電鍍溫度為42-46°C ;電流密度為40-50A/Zdm2。
[0022](4)鍍后處理:首先對線狀合金導體進行多道高壓急流沖洗，然后進行高溫熱水清洗和表面鈍化處理，接著進行干燥冷卻處理，在無塵環(huán)境中進行多道次減面拉伸，將線狀合金導體加工到單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體，采用退扭恒張力放線技術和絞后退扭技術,去除絞線導體的內應力。
[0023]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，所述的步驟(I)中采用固溶連鑄連扎的方式添加合金化元素。
[0024]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，所述的步驟(I)中用于熔煉的熔爐采用真空熔爐。[0025]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，所述的步驟(I)中通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質后，對合金溶液進行保溫處理；
[0026]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，所述的步驟(2)中在得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織后還通過分析手段觀察合金微觀組織隨形變熱處理條件的演變行為，并控制析出相粒徑和粒子間距。
[0027]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，所述的步驟(2)中對線狀合金導體進行連續(xù)退火處理。
[0028]在上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法中，所述的步驟(4)中加工單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體時，分預熱段和退火段分別通過對導體通電加熱的方式進行連拉連退分段式退火。
[0029]根據(jù)上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法制得的極細鍍銀錫銦合金導體。
[0030]與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0031]1、本方法制備的合金材料強度高、導電率高，強度在850_890MPa、導電率達到75-78% ；
[0032]2、連續(xù)定向凝固法的凝固不在結晶品內部進行，固相與鑄型不接觸，固液界面處于自由狀態(tài)，固相與鑄型之間是靠金屬液的表面張力聯(lián)系，不存在固相與鑄型之間的摩擦力，可以連續(xù)鑄坯，并且所需的拉延力很小，可以得到表面呈鏡面的鑄坯；
[0033]3、將傳統(tǒng)的管式退火改為連拉連退分段式退火，分兩段進行退火處理，即預熱段和退火段，在預熱段和退火段分別通過對導體通電加熱的方式進行熱處理，控制加熱電流的大小，就可以方便的控制好導體的延伸率和抗拉強度；使生產的合金導體具更好的傳輸性能好、抗氧化性強，增強了導體的抗疲勞和抗拉強度；
[0034]4、采用退扭恒張力放線技術和絞后退扭技術，去除絞線導體的內應力，確保導體質量和提聞廣品合格率；
[0035]5、用該制備方法極細鍍銀錫銦合金導體不但能提高焊接性能，而且具有較高的耐磨性和導電性。
【具體實施方式】
[0036]一種極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，該制備方法包括下述步驟:
[0037](I)合金溶液準備:在99.9%以上的低氧銅或無氧銅中添加質量百分比為0.8%_1%的錫和0.15%-0.25%的銦,然后在熔爐中進行熔煉,通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質，得到合金溶液；
[0038](2)合金導體制備:通過連續(xù)定向凝固法得到表面呈鏡狀的鑄坯，在低于再結晶溫度下進行塑性加工和熱處理，得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織且直徑為的線狀材料，將直徑為的線狀材料通過直線大拉連續(xù)電加熱退火工藝技術，拉伸至直徑為
0.7mm-0.9mm的線狀合金導體；
[0039]連續(xù)定向凝固為金屬熔體中的熱量嚴格的按單一的方向導出，使金屬或合金按柱狀晶或單晶的方式生長的方法。
[0040]退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向；細化晶粒，調整組織，消除組織缺陷。
[0041](3)鍍金處理:將線狀合金導體進行電鍍,該步驟包括鍍前處理、電預鍍和加厚電鍍工序，其中，
[0042]鍍前處理采用電解除油和超聲波清洗，去除線狀合金導體表面的油污，通過流水清洗后，采用弱堿電解去氧化，去除線狀合金導體表面的雜質，再次流水清洗后進行活化處理；
[0043]電預鍍采用低氰電鍍工藝，在線狀合金導體表面預鍍一層0.08 μ m-0.12 μ m的銀和錫；
[0044]加厚電鍍在鍍缸中進行，鍍缸中的電鍍液為70_180mL/L的甲基磺酸、60_100g/L 的錫、50-90mL/L 的 STANN0STAR2805、l_2mL/L 的 DEF0AMER 和 10_15mL/L 的 STANNOSTARADDIT IVE C2，電鍍溫度為 40_50°C，電流密度為 10-100A/Zdm2 ；
[0045](4)鍍后處理:首先對線狀合金導體進行多道高壓急流沖洗，然后進行高溫熱水清洗和表面鈍化處理，接著進行干燥冷卻處理，在無塵環(huán)境中進行多道次減面拉伸，將線狀合金導體加工到單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體，采用退扭恒張力放線技術和絞后退扭技術,去除絞線導體的內應力。
[0046]作為一種優(yōu)選的方案，該制備方法包括下述步驟:
[0047](I)合金溶液準備:在99.9%以上的低氧銅或無氧銅中采用固溶連鑄連扎的方式添加質量百分比為0.9%的錫和0.2%的銦，然后在真空熔爐中進行熔煉，通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質，對合金溶液進行保溫處理，得到合金溶液；
[0048](2)合金導體制備:通過連續(xù)定向凝固法得到表面呈鏡狀的鑄坯，在低于再結晶溫度下進行塑性加工和熱處理，得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織且直徑為8mm的線狀材料，通過分析手段觀察合金微觀組織隨形變熱處理條件的演變行為，并控制析出相粒徑和粒子間距，將直徑為8mm的線狀材料通過直線大拉連續(xù)電加熱退火工藝技術，拉伸至直徑為0.8mm的線狀合金導體并對線狀合金導體進行連續(xù)退火處理；
[0049](3)鍍金處理:將線狀合金導體進行電鍍,該步驟包括鍍前處理、電預鍍和加厚電鍍工序，其中，
[0050]鍍前處理采用電解除油和超聲波清洗，去除線狀合金導體表面的油污，通過流水清洗后，采用弱堿電解去氧化，去除線狀合金導體表面的雜質，再次流水清洗后進行活化處理；
[0051]電預鍍采用低氰電鍍工藝，在線狀合金導體表面預鍍一層0.1 μ m的銀和錫；
[0052]加厚電鍍在鍍缸中進行，鍍缸中的電鍍液為100mL/L的甲基磺酸、80g/L的錫、75mL/L 的 STANN0STAR2805、L 5mL/L 的 DEF0AMER 和 12mL/L 的 STANNOSTAR ADDIT IVE C2,電鍍溫度為42-46°C ;電流密度為40-50A/Zdm2。
[0053](4)鍍后處理:首先對線狀合金導體進行多道高壓急流沖洗，然后進行高溫熱水清洗和表面鈍化處理，接著進行干燥冷卻處理，在無塵環(huán)境中進行多道次減面拉伸，將線狀合金導體加工到單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體，分預熱段和退火段分別通過對導體通電加熱的方式進行連拉連退分段式退火，采用退扭恒張力放線技術和絞后退扭技術,去除絞線導體的內應力。
[0054]極細鍍銀錫銦合金導體的檢測法，采用目視和1000倍顯微鏡觀察結合。表面光滑連續(xù)，不得有錫粒、毛刺、機械損傷等有害缺陷；鍍層應連續(xù)、牢固地附在銅層的表面上，經(jīng)多硫化鈉試驗后，表面應不變黑。目視:線材為光亮的銀白色；顯微鏡觀察:線表面光潔，觀察不到小顆粒，微孔等瑕疵是為合格；若線表面不平整，有小顆粒，微孔等瑕疵是不合格。
[0055]根據(jù)上述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法制得的極細鍍銀錫銦合金導體。該合金導體的導電率達到75-78%。
[0056]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1.一種極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，該制備方法包括下述步驟: (1)合金溶液準備:在99.9%以上的低氧銅或無氧銅中添加質量百分比為0.8%-1%的錫和0.15%-0.25%的銦,然后在熔爐中進行熔煉,通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質,得到合金溶液； (2)合金導體制備:通過連續(xù)定向凝固法得到表面呈鏡狀的鑄坯，在低于再結晶溫度下進行塑性加工和熱處理，得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織且直徑為的線狀材料，將直徑為的線狀材料通過直線大拉連續(xù)電加熱退火工藝技術，拉伸至直徑為0.7mm-0.9mm的線狀合金導體； (3)鍍金處理:將線狀合金導體進行電鍍，該步驟包括鍍前處理、電預鍍和加厚電鍍工序，其中， 鍍前處理采用電解除油和超聲波清洗，去除線狀合金導體表面的油污，通過流水清洗后，采用弱堿電解去氧化，去除線狀合金導體表面的雜質，再次流水清洗后進行活化處理； 電預鍍采用低氰電鍍工藝，在線狀合金導體表面預鍍一層0.08 μ m-0.12 μ m的銀和錫； 加厚電鍍在鍍缸中進行，鍍缸中的電鍍液為70-180mL/L的甲基磺酸、60_100g/L的錫、50-90mL/L 的 STANN0STAR2805、l_2mL/L 的 DEFOAMER 和 10_15mL/L 的 STANNOSTAR ADDITIVE C2，電鍍溫度為40-500C ； (4)鍍后處理:首先對線狀合金導體進行多道高壓急流沖洗，然后進行高溫熱水清洗和表面鈍化處理，接著進行干燥冷卻處理，在無塵環(huán)境中進行多道次減面拉伸，將線狀合金導體加工到單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體，采用退扭恒張力放線技術和絞后退扭技術,去除絞線`導體的內應力。
2.根據(jù)權利要求1所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(3)中在加厚電鍍時的電流密度為10-100A/Zdm2。
3.根據(jù)權利要求2所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，該制備方法包括下述步驟: (1)合金溶液準備:在99.9%以上的低氧銅或無氧銅中添加質量百分比為0.9%的錫和`0.2%的銦,然后在熔爐中進行熔煉,通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質,得到合金溶液； (2)合金導體制備:通過連續(xù)定向凝固法得到表面呈鏡狀的鑄坯，在低于再結晶溫度下進行塑性加工和熱處理，得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織且直徑為8mm的線狀材料，將直徑為8_的線狀材料通過直線大拉連續(xù)電加熱退火工藝技術，拉伸至直徑為0.8mm的線狀合金導體；` (3)鍍金處理:將線狀合金導體進行電鍍，該步驟包括鍍前處理、電預鍍和加厚電鍍工序，其中， 鍍前處理采用電解除油和超聲波清洗，去除線狀合金導體表面的油污，通過流水清洗后，采用弱堿電解去氧化，去除線狀合金導體表面的雜質，再次流水清洗后進行活化處理； 電預鍍采用低氰電鍍工藝，在線狀合金導體表面預鍍一層0.1 μ m的銀和錫； 加厚電鍍在鍍缸中進行，鍍缸中的電鍍液為100mL/L的甲基磺酸、80g/L的錫、75mL/L的 STANN0STAR2805、1.5mL/L 的 DEFOAMER 和 12mL/L 的 STANNOSTAR ADDIT IVE C2,電鍍溫度為42-46°C ;電流密度為40-50A/Zdm2。(4)鍍后處理:首先對線狀合金導體進行多道高壓急流沖洗，然后進行高溫熱水清洗和表面鈍化處理，接著進行干燥冷卻處理，在無塵環(huán)境中進行多道次減面拉伸，將線狀合金導體加工到單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體，采用退扭恒張力放線技術和絞后退扭技術,去除絞線導體的內應力。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)中采用固溶連鑄連扎的方式添加合金化元素。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)中用于熔煉的熔爐采用真空熔爐。
6.根據(jù)權利要求1或2或3所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)中通過過濾裝置濾除溶液中的耐火雜質后，對合金溶液進行保溫處理；
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中在得到具有連續(xù)纖維狀晶粒組織后還通過分析手段觀察合金微觀組織隨形變熱處理條件的演變行為，并控制析出相粒徑和粒子間距。
8.根據(jù)權利要求1或2或3所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中對線狀合金導體進行連續(xù)退火處理 。
9.根據(jù)權利要求1或2或3所述的極細鍍銀錫銦合金導體的制備方法，其特征在于，所述的步驟(4)中加工單絲線徑為0.025mm-0.012mm的鍍銀錫銦合金導體時，分預熱段和退火段分別通過對導體通電加熱的方式進行連拉連退分段式退火。
10.根據(jù)權利要求1-9任一項制得的極細鍍銀錫銦合金導體。
【文檔編號】C22F1/08GK103700445SQ201310596512
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權日:2013年11月23日
【發(fā)明者】何如森 申請人:常州市恒豐銅材有限公司