本发明专利技术公开了一种高强度金包铜复合丝材及其制备方法。金包铜复合丝材以高强度铜合金为芯线，纯金为包覆层。高强度金包铜的复合丝材的制备工艺为：将纯度≥99.999％的外层金属金经铸锭、挤压、拉拔成圆管，并于500℃-600℃退火30min-60min。将铜于中频感应炉内熔炼，待铜完全熔化后，加入添加元素Ag：0.3％-3％，Ni：0.2％-1％，RE:0.1-0.3％，并升温精炼。将熔化的铜合金浇入金管中，进行快速凝固，制得复合棒材。后经旋锻加工、拉拔、在线连续退火制备超细高强度金包铜复合丝材。本发明专利技术的复合丝材的力学性能得到明显提高。主要应用于晶体管集成电路大规模集成电路等各种半导体器件中作为内引线用于各种电子元器件(如二极管，三极管，集成电路大规模集成电路IC卡等)的封装处理，具有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于贵/贱金属复合材料及其制备工艺领域，特别是提供了一种高强度金包铜复合丝材及其制备工艺。在电子信息、航天航空领域具有很好的应用前景。 技术背景 随着电子信息技术的迅速发展，金属丝材在各种精密仪器、微型电控仪表、无线电电子等方面得到了广泛的应用。金作为导电率最高的金属，在微电子技术中有着广泛的应用。但是，由于金资源的缺乏，直接用金丝材作为导电材料成本高，不利于其推广应用。金包铜复合丝材以其导电率高、强度高等特点广泛应用于航空用导线和波导等方面。 到目前为止，将两种或两种以上材料复合成一体，适合规模化生产的方法主要有机械法、塑形变形法、冶金法。机械法分为镶套、液压扩管、拉拔等方法，其特点为各复合层界面为机械结合、界面结合强度低。塑性变形法虽可实现冶金结合，但要获得无氧化皮、无夹杂、完全清洁的复合界面很困难。冶金法有反向凝固法、包覆层连铸法、充芯连铸法、多层复合材料一次铸造成形法。此类方法有利于凝固补缩和轧制加工，一般是外层金属液附在芯材上凝固或芯材金属液在外层金属管内凝固，但均存在一定的局限性，如均只能制备厚壁的包覆复合材料，充芯连铸只适合于外层金属熔点高于芯材熔点复合材料等。 现有的金包铜丝多采用铜线镀金法制备，然而镀层法存在镀层厚度有限、厚度不均匀、镀层与芯材之间结合强度低等缺点，无法进行后续加工。对于高性能的金包铜复合丝一般采用套管的方法制备，其界面主要通过后续的加工，实现机械结合，要想得到无夹杂、完全清洁的复合界面很困难。采用冷静液挤压法制备金包铜，通过后续多道次拉拔制备金包铜复合丝材，其设备复杂，工艺控制困难，易产生沿长度方向包覆层厚度不均匀。 由于以上制备金属复合线材的方法存在的缺点，本专利技术提出采用浇铸的方法制备高强度金包铜复合棒材，通过旋锻、拉拔制备金包铜复合丝材的新工艺。本方法具有操作简单、通用性强、包覆层厚度可控、界面冶金结合层厚度可控、界面清洁、界面结合良好，丝材强度高，适合于制备超细金包铜复合丝材制备方法。根据需求，在拉拔过程中，施行适当的连续在线退火处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度金包铜复合丝材及其制备工艺，具有操作简单、通用性强、包覆层厚度可控、界面冶金结合层厚度可控、界面清洁、界面结合良好，丝材强度高，适合于制备超细金包铜复合丝材制备的方法。 本专利技术的高强度金包铜复合丝材外层金属为纯度大于99.999%的金，内层为铜合金，铜合金的成分为 Ag:0.3%-3%, Ni:0.2%-1%, RE:0.1-0.3%。，余量为铜。 本专利技术的高强度金包铜复合丝材制备工艺过程为:将纯度> 99.999%的外层金属金经铸锭、挤压、拉拔成圆管，金管的长度、外径和壁厚按产品设计要求，将金管的一端用金片进行焊接封底，并于500°C -600°C退火30min-60min，其硬度HV0.2 ( 40,然后对金管的内壁进行打磨，表面碱洗，超声清洗，置于浇铸装置中，浇铸装置由电炉、水槽、测温计、介质(水)、挡板、和浇铸漏斗组成。将铜于中频感应炉内熔炼，待铜完全熔化后，加入添加元素0.3% -3%，N1:0.2% -1%，RE:0.1-0.3%，并升温精炼。将熔化的铜合金浇入金管中，进行快速凝固，制得复合棒材。后经旋锻加工、拉拔、在线连续退火制备超细高强度金包铜复合丝材。 为了解决包覆层厚度均匀性、界面清洁性和控制扩散层厚度等难题，本专利技术采用浇铸的方法制备复合棒材，其保护层厚度均匀，界面清洁，并通过控制冷却介质——水的温度，来控制金在铜合金凝固过程中的传热速度，从而控制扩散层的厚度，利于后续的加工。 本专利技术的优点: (I)通过添加微量元素Ag、N1、RE，复合丝材的力学性能得到明显提高。金覆层厚度均匀，沿长度方向波动小，金层与铜合金芯的同心度比较好，金层表面质量良好。 (2)结合了纯金不氧化和铜的强度高、导电好的特点。 (3)对金管壁厚度无要求，可以根据需要制备不同包覆层厚度的复合材料。 (4)界面清洁。由于芯材由下而上凝固，界面杂质可以顺利上浮。 (5)在粗加工阶段，采用旋锻加工，能保证包覆层与芯材均匀变形，包覆层厚度均匀一致。 【附图说明】 图1为本专利技术浇铸装置示意图。 【具体实施方式】 实施例1 (I)选择纯度大于99.999%的金经铸锭、挤压、拉拔成圆管，圆管的外径为20mm，壁厚1.5mm,长度为80mm。 (2)将金管的一端用金片进行焊接封底。 (3)将焊接封底的金管在550°C退火45min。 (4)将金管的内壁进行打磨，表面碱洗，超声清洗。 (5)将清洗好的金管置于浇铸装置中。冷却介质一水的温度为90°C。 (6)将铜于中频感应炉内溶炼，待铜完全溶化后，加入添加兀素，Ag:1 Ni: I %,RE:0.1%，并升温精炼。 (7)浇铸，将熔化的铜合金浇入金管中，进行快速凝固，制得金包铜复合棒材。(8)旋锻加工，从Φ 20mm-Φ 6mm，每道次变形量控制在3% -5 %。 (9)拉拔:将金包铜复合棒材拉成Φ0.3mm的丝材，每道次变形量控制在10% -15%。 (10)多模拉拔，在线连续退火。管式炉温度为300°C，均温区长度为1000mm，拉拔速度为2m/s。 (11)机械性能检测分析。 (12)绕线:将丝线分绕成不同长度的小轴。 实施例2 (I)选择纯度大于99.999%的金经铸锭、挤压、拉拔成圆管，圆管的外径为26mm，壁厚2mm,长度为150mm。 (2)将金管的一端用金片进行焊接封底。 (3)将焊接封底的金管在600°C退火30min。 (4)将金管的内壁进行打磨，表面碱洗，超声清洗。 (5)将清洗好的金管置于浇铸装置中。冷却介质一水的温度为70°C。 (6)将铜于中频感应炉内熔炼，待铜完全熔化后，加入添加元素，Ag:3%, Ni:0.5%, RE:0.2%，并升温精炼。 (7)浇铸，将熔化的铜合金浇入金管中，进行快速凝固，制得金包铜复合棒材。(8)锻压加工，从Φ 26mm-Φ 5mm，每道次变形量控制在3% -5 %。 (9)拉拔:将金包铜复合棒材拉成Φ0.3mm的丝材，每道次变形量控制在10% -15%。 (10)多模拉拔，在线连续退火。管式炉温度为350°C，均温区长度为1000mm，拉拔速度为2.5m/s。 (11)机械性能检测分析。 (12)绕线:将丝线分绕成不同长度的小轴。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度金包铜复合丝材，其特征在于：外层金属为纯度大于99.999％的金，内层为铜合金，铜合金的成分为Ag：0.3％‑3％，Ni：0.2％‑1％，RE:0.1‑0.3％。，余量为铜。
【技术特征摘要】
1.一种高强度金包铜复合丝材，其特征在于:外层金属为纯度大于99.999%的金，内层为铜合金，铜合金的成分为Ag:0.3% -3%, N1:0.2% -1%, RE:0.1-0.3%。，余量为铜。2.一种高强度金包铜复合丝材的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将高纯外层金属金经铸锭、挤压、拉拔成圆管，金管的长度、外径和壁厚按产品设计要求； (2)将金管的一端用金片进行焊接封底； (3)将焊接封底的金管在500°C_600°C退火30min-60min ； (4)将金管的内壁进行打磨，表面碱洗，超声清洗； (5)将清洗好的金管置于浇铸装置中； (6)将铜于中频感应炉内熔炼,待铜完全熔化后,加入添加元素,并升温精炼； (7)浇铸，将熔化的铜合金浇入金管中，进行快速凝固，制得复合棒材。 (8)锻压加工； (9)中间热处理 (10)拉拔:将圆棒通过拉丝机拉成丝线； (11)退火； (12)机械性能检测分析； (13)绕线:将丝线分绕成不同长度的小轴。3.如权利要求2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永泰，谢明，杨有才，张吉明，王松，陈松，王塞北，胡洁琼，魏宽，李爱坤，
申请(专利权)人：昆明贵金属研究所，
类型：发明
国别省市：云南;53
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