铜合金导电线和制造方法技术

本发明专利技术涉及铜合金导电线和制造方法，该铜合金导电线，包括芯线、中包层和外包层，中包层包在芯线表面，外包层包在中包层外面，芯线的材质是铜合金，中包层为锌层，外包层为锡层。铜合金中包含有铝、银、铬、镍和硅，铝、银、铬、镍和硅，该制造方法，包括以下步骤：（1）热熔铝、银、铬、镍和硅；（2）热熔铜；（3）热熔的铝、银、铬、镍和硅与热熔的铜混合；（4）铜合金的液体冷却，热锻处理，拉丝成芯线；（5）芯线电镀锌层；（6）锌层表面电镀锡层。本发明专利技术的铜合金导电线导电、导热性能优异，电导率为93—105%IACS，热导率为460—510wm-1k-1，且产品合格率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该铜合金导电线具有较好的导电性能，该 制造方法能制造出性能稳定的该铜合金导线，属于金属材料领域。
技术介绍
铜合金被广泛应用于汽车部件、家电部件、电气、电子、光学部件、配管构件、水暖 金属件或者各种阀门等。且由于近年来全球变暖，强烈要求制品或者构件的小型、轻量化和 薄壁化，在比重比铁大的铜合金中，需要通过高强度化来应对上述要求。 尤其在气象机械、气象光学仪器领域，对仪器的重量有着较高的要求，以及对仪器 的精密程度要求较高，就需要使用高强度的且轻质的合金材料，很多气象观测站，由于地 域、交通的限制，不能够满足较重仪器的搬运和安装，仪器更换也存在很大的难度，这就需 要在仪器的配备上有着较高的要求，仪器的精密度，以及仪器的使用寿命要求高。对于仪器 制作时使用的材料，尤其是传感器，以及数据采集芯片使用的铜合金的要求很高，传统的简 单的铜合金材料基本无法满足要求。传统的铜合金不仅在质量重、感应的灵敏度差以及能 够被使用的次数少，不能满足气象领域的仪器使用要求。 高导高强铜合金是一类有优良综合物理性能和力学性能的结构功能材料，广泛应 用于电阻焊、电力、电子、机械制造等工业领域。 现有的晶体管、IC等半导体，或集成电路等组件，其连结电极与外部导线一般是以 高纯度4N系（纯度> 99. 99mass(质量）％ )的黄金与其他微量金属元素制成的金线作为 电性连接的接合线，然而，由于黄金较高的价格，以及黄金市场的不稳定性，在考虑成本和 行业风险的情况下，使用黄金存在一定的弊端，不利于工业化应用和大规模的生产。使用 铜合金替代高价位的高纯度4N系（纯度> 99. 99mass(质量）％ )的黄金与其他微量金属 元素制成的金线作为电性连接的接合线成为业内人士考虑的方向。使用铜合金时，由于封 装用树脂与导线的热膨胀系数差异过大，随着半导体启动后温度上升，因热形成的体积膨 胀对形成回路的铜接合线产生外部应力，特别是对暴露于严酷的热循环条件下的半导体组 件，容易使铜接合线产生短线的问题。 用于作为载流部件（例如连接件、引流框、继电器和开关）的电气和电子部件的材 料具有良好的电导率，以抑制因为载流而产生焦耳热，要求所使用的材料的高强度能承受 在使用此材料的电气和电子设备的组装和运行过程中向其施加的应力。用于电气和电子部 件的材料还要求具有极佳的可弯曲加工性，而且，为了确保电气和电子部件之间的接触可 靠性，要求用于该部件的材料具有极佳的耐应力松弛性。尤其近年来，电气和电子部件存在 集成化、微型化和轻质化的倾向，碎玉材料的性能要求更高，铜合金板的厚度要变薄，强度 以及敏感度要求更高。 专利技术人通过检索得到专利号为2010800134044,专利技术名称为高度强铜合金专利，该 铜合金中的组分为锌20%?45%、铁0. 3?1. 5%、铬0. 3?1. 5%，余量为铜，且该铜合金 内部分散有铁-铬系化合物粒子和A12Ca的金属间化合物粒子，以重量标准计所述铁相对 于所述铬的含有比率Fe/Cr为0. 5?2。在具体实施例中公布了抗拉强度和破断延伸率的试 验数据，但是对于这种配比的铜合金材料，只能通过使用该专利中公开的制作方法来得到， 对于铜合金材料内部的成型结构，无法实现具体控制，且该铜合金材料的抗变形系数，以及 导电系数并不能达到在气象机械的传感器中的要求，无法应用到气象机械的传感器中，无 法解决减轻气象机械的重量和提高气象机械的传感灵敏度的问题。 专利技术人还检索到申请号为201110228500. 7,专利技术名称为一种铜合金材料的专利技术专 利，该专利技术公开的铜合金材料，由以下以重量百分比计的原料制成： PbO. 641 % ?0· 704 %，SiL23 % ?1. 36 %，MnL94 % ?2. 32 %，Nil. 95 % ? 2. 21 %，FeO. 093%?0· 153%，SnO. 025%?0· 048%，Ζη35· 3%?35. 76%，Cu余量。该发 明的铜合金材料具有高强度、耐磨、耐腐蚀、延展性好、易加工、不易拉脱等优点，适合于制 造高压柱塞泵的核心零件如滑靴和配流盘。但是这种铜合金材料的导电性能不好，不适应 于制作传感器部件，尤其不适应于制作气象领域的传感器。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种，具体技 术方案为： 该铜合金导电线，包括芯线、中包层和外包层，所述中包层包在芯线表面，所述外 包层包在中包层外面，所述芯线的材质是铜合金，所述中包层为锌层，所述外包层为锡层。 所述铜合金中包含有铝、银、铬、镍和硅，铝、银、铬、镍和硅在铜合金中所占的重量 百分比例分别是铝1. 5%?2. 5%、银(λ06%?(λ07%、铬(λ35%?(λ55%、镍(λ45%? 0· 60%和硅L1%?2. 5%。 所述铜合金中包含有铝、银、铬、镍和硅，铝、银、铬、镍和硅在铜合金中所占的重量 百分比例分别是铝2. 0%、银0. 065%、铬0. 45%、镍0. 5%和硅1. 8%。 所述芯线的直径、中包层的厚度和外包层的厚度比例为10:0. 5:1。 一种制造该铜合金导电线的方法，包括以下步骤： (1)将铝、银、铬、镍和硅按照权利要求2或3所述的在铜合金中所占的重量百分比 例热熔，热熔环境为真空环境，热熔温度为1600°C±50°C; (2)将步骤⑴对应重量的铜热熔，热熔环境为真空环境，热熔温度为 1400°C±50°C; (3)将步骤⑴和步骤⑵热熔得到的金属液体在真空高温环境中混合，环境温度 为1500°C±50°C，并保温一段时间，待铝、银、铬、镍、硅与铜充分混合均匀，并形成相对稳 定的金属晶体内部构架； (4)将步骤⑶所得的铜合金的液体冷却，当温度降至KKKTC时，进行热锻处理， 继续降温至800°C时，进行拉丝，拉至需要直径的芯线，拉丝过程快速冷却，芯线成型并降至 常温； (5)将步骤（4)所得的芯线置于锌的溶解液中并通电，形成电解池，通电足够长的 时间，直至在芯线表面形成一定后锌层，即中包层，将电镀完成的芯线从电解池中取出后冷 却至常温； (6)将步骤（4)所得的表面有锌层的芯线置于锡的溶解液中并通电，形成电解池， 通电足够长的时间，直至在锌层表面形成一层锡层，即外包层，锡层的厚度为锌层的2倍， 将电镀完成的芯线从电解池中取出后冷却至常温。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术的铜合金导电线导电、导热性能优异，电导率为93-105%IACS，热导率为 460-δΙΟιπΓ1!^，且铜合金芯线外面镀有锌层和锡层，形成芯线的中包层和外包层，不仅能 够有效防止芯线表面氧化或者腐蚀，提高芯线的适用寿命，而且锌层和锡层能够保护芯线 的合金组织不受外界环境影响，避免传统的常规的铜合金材料在使用过程中，受到自然环 境的影响，内部结构发生变化，产生合同金材料老化，功能下降，导电性能不稳定等问题。 芯线的直径、中包层的厚度和外包层的厚度比例为10:0. 5:1，锌层电镀在芯线，且 锌层的厚度与芯线的直径比例为0.5:10,锌层包住芯线，对芯线的导电时候的电有约束作 用，保护电能不会释放，避免漏电，不丢失芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
铜合金导电线，其特征是包括芯线、中包层和外包层，所述中包层包在芯线表面，所述外包层包在中包层外面，所述芯线是铜合金线，所述中包层为锌层，所述外包层为锡层。

【技术特征摘要】
1. 铜合金导电线，其特征是包括芯线、中包层和外包层，所述中包层包在芯线表面，所 述外包层包在中包层外面，所述芯线是铜合金线，所述中包层为锌层，所述外包层为锡层。2. 根据权利要求1所述的铜合金导电线，其特征是所述铜合金中包含有铝、银、 铬、镍和硅，铝、银、铬、镍和硅在铜合金中所占的重量百分比例分别是铝1.59T2. 5%、银 0? 06%?0? 07%、铬 0? 35%?0? 55%、镍 0? 45%?0? 60% 和硅 1. 1%?2. 5%。3. 根据权利要求2所述的铜合金导电线，其特征是所述铜合金中包含有铝、银、铬、 镍和硅，铝、银、铬、镍和硅在铜合金中所占的重量百分比例分别是铝2.0%、银0.065%、铬 0? 45%、镍 0? 5% 和硅 1. 8%。4. 根据权利要求1所述的铜合金导电线，其特征是所述芯线的直径、中包层的厚度和 外包层的厚度比例为10:0. 5:1。5. -种制造如权利要求1-4任一所述的铜合金导电线的方法，其特征是包括以下步 骤： (1) 将铝、银、铬、镍和硅按照权利要求2或3所述的在铜合金中所占的重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹胜林，
申请(专利权)人：无锡信大气象传感网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32