本发明专利技术公开了一种单晶铜银复合导线的制备方法，该方法包括以下步骤：①单晶铜线材的制备，②单晶铜线材表面镀银预处理，③单晶铜银复合丝的制备，④单晶铜银复合导线的制备。由该方法制备的单晶铜银复合导线，它包括铜基体和铜基体外的镀银层，所述单晶铜银复合导线的横截面为圆形或多边形；其横截面最大处的直径为0.008mm~0.5mm，镀银层的厚度为0.1μm~100μm。采用上述技术方案的本发明专利技术有以下优点：用单晶铜线材作为基体，减少了电子的散射、折射和反射等现象，有效防止了信号的衰减和失真，提高了其导电性能和信号传输性能，具有较高的导电率和信号保真性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电线电缆和电子材料领域，具体涉及一种复合导线及其制备方法。
技术介绍
在3C类电子产品(Computer, Communication，Consumer Electronics)、医疗器械、音响、卫星、航空航天、武器装备以及各类涉及导电及信号传输领域，一方面，由于电子产品本身具有迷你化的发展趋势，产品体积越来越小，另一方面，对于医疗器械、航空航天和卫星等领域来说，由于空间和重量的限制，需要采用极细线缆来导电和传输信号，虽然线缆细，但对导电性、柔韧性和信号的保真性要求很高；此外，在医疗器械、航空航天和武器装备中，线缆会摆动甚至在高频振动下出现扭转，这就要求线缆具有极高的柔韧性，传统的铜线导电性和柔韧性难以满足要求。银的导电率和柔韧性高于铜，在航空航天、武器装备、高端电子材料领域，为了保证性能，采用纯银线缆，但纯银线价格昂贵，影响其推广应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种单晶铜银复合导线，该复合导线能够提高电线和线缆的导电性、柔韧性和保真性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种单晶铜银复合导线的制备方法，该方法包括以下步骤：①单晶铜线材的制备：对无氧铜杆进行加热，待无氧铜杆局部熔化后，对局部熔化的无氧铜杆进行抽拉和定向凝固，得到单晶铜杆，将单晶铜杆拉拔为单晶铜线材，拉拔时采用冷拉拔方式；②单晶铜线材表面镀银预处理：将获得的单晶铜线材依次经过第一次水洗-碱洗-第二次水洗-酸洗-第三次水洗后进入电镀槽；③单晶铜银复合丝的制备：采用无氰镀银工艺对单晶铜线材表面镀银；对镀银后的单晶铜银复合线材拉拔为单晶铜银复合丝；④单晶铜银复合导线的制备：采用电化学钝化法在单晶铜银复合丝表面生成一层耐腐蚀的钝化保护膜，得到单晶铜银复合导线。所述步骤①单晶铜线材的制备方法为：无氧铜杆穿过SiC陶瓷管或SiN陶瓷管，采用电磁感应加热方式对石墨块加热，被加热的石墨块通过热辐射的加热方式对无氧铜杆进行局部加热，无氧铜杆局部熔化后，在抽拉装置的作用下，引锭杆向下牵引，熔化后的铜液在陶瓷管套的保护下浸入冷却介质，铜熔体开始定向凝固，获得连续的单向柱状晶，得到单晶铜杆，将单晶铜杆拉拔为单晶铜线材。 所述无氧铜杆中氧的含量≤12ppm，纯度大于99.97%，对无氧铜杆进行局部加热时加热温度为1150℃～1230℃，所述冷却介质为Ga-In-Sn合金熔体或水，铜熔体定向凝固结束后，再进行1～4次定向凝固；所述抽拉装置的抽拉速度为0.05mm/min ~100mm/min，所得单晶铜杆的直径为2 mm ~16mm，进一步拉拔为直径为0.1mm～1.5mm的单晶铜线材。所述步骤②中第一次水洗温度为55℃～60℃，且碱洗槽、酸洗槽和第三次水洗槽内均设有超声波清洗装置。所述电镀槽密封设置，电镀槽内所有超声振动探头均不接触电镀槽，且在电镀槽的进气口采用滤网过滤灰尘，并采用抽风机换气。所述步骤③单晶铜银复合丝的制备方法为：所述无氰镀银工艺中的电镀液由以下组分组成：硝酸银(AgNo3)15～40g/L,咪唑(C3H4N2)110～160g/L，磺基水杨酸(C7H6O6S2·2H2O)100～170g/L，醋酸钾(KAC)30～80g/L，其电镀液的pH值为7.3～8.6，阴极电流密度0.08～0.35A/dm2，室温下进行电镀，电镀速度为10m/min～100m/min；采用冷拉拔或连拉连退拉拔的方式，对镀银后的单晶铜银复合线材进行拉拔，得到所需直径的单晶铜银复合丝。所述无氰镀银工艺中的电镀液由以下组分组成：硝酸银(AgNO3)20～35g/L,咪唑(C3H4N2)125～145g/L，磺基水杨酸(C7H6O6S2·2H2O)128～170g/L，醋酸钾(KAC)45～70g/L, 其电镀液的pH值为7.8～8.4，阴极电流密度0.10～0.30A/dm2，电镀速度为30m～100m/min。 所述步骤④单晶铜银复合导线的制备方法为：所述电化学钝化法中钝化液由以下组分组成：重铬酸钾(K2Cr2O7)25～35g/L，Al(OH)3溶胶0.3～0.6g/L；钝化过程中以银镀层作为阴极，不锈钢(Cr18Ni9Ti)作为阳极，所述阴极电流为0.08～0.3A/dm2，钝化液的pH值为3～5，在室温下钝化0.5～3min，在单晶铜银复合丝表面生成一层耐腐蚀的钝化保护膜，得到单晶铜银复合导线，采用60℃～80℃的热水冲洗，并在热水清洗槽内配备超声振动清洗装置。所述电化学钝化法中钝化液由以下组分组成：重铬酸钾(K2Cr2O7)28～30g/L，Al(OH)3溶胶0.3～0.5g/L；钝化过程中以银镀层作为阴极，不锈钢(Cr18Ni9Ti)作为阳极，所述阴极电流为0.1～0.3A/dm2，钝化液的pH值为4～5，在室温下钝化1～3min。一种单晶铜银复合导线，它包括铜基体和铜基体外的镀银层，所述单晶铜银复合导线的横截面为圆形或多边形；其横截面最大处的直径为0.008mm~0.5mm，镀银层的厚度为0.1μm~100μm。采用上述技术方案，本专利技术有以下优点：①本专利技术单晶铜银复合导线，采用单晶铜线材作为基体，单晶铜线材是一种纯度高且整根线材仅由一个或数个晶粒组成的无氧铜线，由于晶界数量少(数个晶粒)或者完全消除了晶界(一个晶粒)，从而减少了电子的散射、折射和反射等现象，有效防止了信号的衰减和失真，提高了导电性能和信号传输性能，具有较高的导电率和信号保真性；②本专利技术的制备工艺能够提纯无氧铜杆，通过两次或三次定向凝固，能够把无氧铜杆提纯至99.9999%，由于其纯度高，杂质少，从而降低了自由电子在运动过程中与晶界、杂质、缺陷等相撞而造成对电子定向运动的破坏，减少了电子散射、折射等现象，降低了单晶铜的电阻率，提高其导电率；③由于定向凝固过程中，晶体沿着特定的方向按照完全的长程有序方式生长，具有稳定的晶体结构和致密的组织，并避免了铸造缺陷的产生，提高其延伸率，延伸率可达60～90%，普通无氧铜延伸率只有30～40%；④通过本专利技术工艺制备的单晶铜杆能够扭转100圈而不出现表面裂纹，普通无氧铜杆扭转不到20圈即在表面出现裂纹，这就确保了极细线缆的柔韧性；⑤为了进一步提高线缆的导电性、抗电磁干扰性能和易焊接性能，在单晶铜表面电镀一层0.1～100μm的银层，银的导电率大于铜，由于在传输信号和电流时的集肤效应，在表层镀银层的信号和电流强度大于芯部，这就进一步提高了材料的导电性和信号保真性以及抗电磁干扰性能，适用于需要高分辨率、高保真的领域。具体实施方式一种单晶铜银复合导线的制备方法，该方法包括以下步骤：①单晶铜线材的制备：对无氧铜杆进行加热，待无氧铜杆局部熔化后，对局部熔化的无氧铜杆进行抽拉和定向凝固，得到单晶铜杆，将单晶铜杆拉拔为单晶铜线材；②单晶铜线材表面镀银预处理：将获得的单晶铜线材依次经过第一次水洗-碱洗-第二次水洗-酸洗-第三次水洗后进入电镀槽；③单晶铜银复合丝的制备：采用无氰镀银工艺对单晶铜线材表面镀银；对镀银后的单晶铜银本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单晶铜银复合导线的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：①单晶铜线材的制备：对无氧铜杆进行加热，待无氧铜杆局部熔化后，对局部熔化的无氧铜杆进行抽拉和定向凝固，得到单晶铜杆，将单晶铜杆拉拔为单晶铜线材；②单晶铜线材表面镀银预处理：将获得的单晶铜线材依次经过第一次水洗‑碱洗‑第二次水洗‑酸洗‑第三次水洗后进入电镀槽；③单晶铜银复合丝的制备：采用无氰镀银工艺对单晶铜线材表面镀银；对镀银后的单晶铜银复合线材拉拔为单晶铜银复合丝；④单晶铜银复合导线的制备：采用电化学钝化法在单晶铜银复合丝表面生成一层耐腐蚀的钝化保护膜，得到单晶铜银复合导线。
【技术特征摘要】
1.一种单晶铜银复合导线的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：①单晶铜线材的制备：对无氧铜杆进行加热，待无氧铜杆局部熔化后，对局部熔化的无氧铜杆进行抽拉和定向凝固，得到单晶铜杆，将单晶铜杆拉拔为单晶铜线材；②单晶铜线材表面镀银预处理：将获得的单晶铜线材依次经过第一次水洗-碱洗-第二次水洗-酸洗-第三次水洗后进入电镀槽；③单晶铜银复合丝的制备：采用无氰镀银工艺对单晶铜线材表面镀银；对镀银后的单晶铜银复合线材拉拔为单晶铜银复合丝；④单晶铜银复合导线的制备：采用电化学钝化法在单晶铜银复合丝表面生成一层耐腐蚀的钝化保护膜，得到单晶铜银复合导线。
2.根据权利要求1所述的单晶铜银复合导线的制备方法，其特征在于：所述步骤①单晶铜线材的制备方法为：无氧铜杆穿过SiC陶瓷管或SiN陶瓷管，采用电磁感应加热方式对石墨块加热，被加热的石墨块通过热辐射的加热方式对无氧铜杆进行局部加热，无氧铜杆局部熔化后，在抽拉装置的作用下，引锭杆向下牵引，熔化后的铜液在陶瓷管套的保护下浸入冷却介质，铜熔体开始定向凝固，获得连续的单向柱状晶，得到单晶铜杆，将单晶铜杆拉拔为单晶铜线材。
3.根据权利要求2所述的单晶铜银复合导线的制备方法，其特征在于：所述无氧铜杆中氧的含量≤12ppm，对无氧铜杆进行局部加热时加热温度为1150℃～1230℃，所述冷却介质为Ga-In-Sn合金熔体或水，铜熔体定向凝固结束后，再进行1～4次定向凝固；所述抽拉装置的抽拉速度为0.05mm/min ~100mm/min，所得单晶铜杆的直径为2 mm ~16mm，进一步拉拔为直径为0.1mm～1.5mm的单晶铜线材。
4.根据权利要求1所述的单晶铜银复合导线的制备方法，其特征在于：所述步骤②中第一次水洗温度为55℃～60℃，且碱洗槽、酸洗槽和第三次水洗槽内均设有超声波清洗装置。
5.根据权利要求4所述的单晶铜银复合导线的制备方法，其特征在于：所述电镀槽密封设置，电镀槽内所有超声振动探头均不接触电镀槽，且在电镀槽的进气口采用滤网过滤灰尘，并采用抽风机换气。
6.根据权利要求1所述的单晶铜银复合导线的制备方法，其特征在于：所述步骤③单晶铜银复合丝的制备方法为：所述无氰镀银工艺中的电镀液由以下组分组成：硝酸银(AgNO3)15～4...
【专利技术属性】
技术研发人员：常富鼎，赵拥军，李雷，宋茂斌，江波，王付装，石磊，
申请(专利权)人：河南九发高导铜材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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