一种硬态铜母线及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硬态铜母线及其制备方法，硬态铜母线中包括Cu+Ag：99.90％‑99.99％、As：0.001％‑0.002％、Sb：0.001％‑0.002％、Bi≤0.001％、Fe：0.004％‑0.005％、Pb：0.003％‑0.005％、Sn≤0.002％、Ni≤0.002％、Zn：0.003％‑0.004％、S：0.002％‑0.004％、Mn≤0.002％、Si≤0.001％及杂质≤0.005％,其中，Ag占Cu+Ag的0.001％‑0.015％。其制备方法为：铜料干燥‑熔化‑加入变质剂‑上引连铸‑连续挤压‑退火处理‑防氧化冷却处理‑拉拔成型，在熔化、加入变质剂及上引连铸的过程中，阴极铜溶液上方充保护气体。本发明专利技术提供的一种硬态铜母线及其制备方法，制造的铜母线的含氧率控制在0.001％以内，且具有高拉强度、高伸长率及高硬度的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及取料装置领域，尤其涉及一种取料灵活，提高取料效率的一种硬态铜母线及其制备方法。
技术介绍
铜母线作为导电的元件或构件广泛应用于电子、电器、输变电、智能电网、等行业，按其用途分分为软铜母线和硬铜母线。一般企业在生产铜母线的过程中，难以控制氧含量，因此，生产出的铜母线氧含量较高，如果氧含量过高会出现以下现象：1、铜杆中的氧，以氧化铜状态，从晶相组织上看氧化铜存在于晶粒边界附近，氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响，导致铜母线的机械性能下降、在后续加工中出现断裂现象；2、由于氧化铜的存在会造成铜母线导电率降低；3、容易产生气泡和针孔，影响表面质量；4、表面有瑕疵，降低耐高压性能。如中国专利CN102034566A公开了一种高强高导高韧铜母线及其制备方法，铜母线材料中铜+银：99.96％-99.998％，钇稀土：0.002％-0.02％，杂质：0％-0.038％；其中银占铜+银：0.0005％-0.01％；将钇稀土铜基中间合金作为变质剂。其工艺步骤为：(1)铜料熔化，其中，在熔融的阴极铜熔液的表面覆盖有木炭层；(2)铜液的变质处理(3)上引连铸铜杆；(4)铜杆中温连续挤压及防氧化冷却(5)拉拔成型；将步骤(4)所得铜母线坯料置于拉拔机上拉拔成型，制成高强高导高韧铜母线。又如中国专利CN102262938A公开了一种大截面无氧铜母线，其特征在于由如下重量比的化学成分组成：Cu+Ag≥99.97％、P≤0.002％、Bi≤0.001％、Sb≤0.002％、As≤0.002％、Fe≤0.004％、Ni≤0.002％、Pb≤0.004％、Sn≤0.002％、S≤0.004％、Zn≤0.003％、O≤0.001％、杂质总和≤0.003％。其制备方法包括：、熔炼：选用铜银含量为99.97％以上的高纯阴极铜为原料，将其预热烘干后，采用立式高频感应电炉在1140～1160℃温度下将其熔化、保温，采用木炭覆盖熔炼炉的厚度为100mm～150mm、覆盖保温炉的厚度为150mm-200mm，木炭放入熔炼炉之前进行不低于4小时的烘干以确保木炭无水分， 保证熔化时的真空状态；b、上引连铸：采用组合式内镶嵌石墨结晶器，试压压力不低于0.5Mpa，时间不低于5分钟，组合式内镶嵌石墨片结晶器进口水温度保持在30～40℃，用牵引机构牵引出无氧铜杆，然后无氧铜杆进入收线装置；引杆速度500～1500mm/min，引杆直径20mm～30mm，组合式内镶嵌石墨片结晶器出水温度35℃～50℃，无氧铜杆铜银含量为99.97％以上，氧气含量0.001％以下；c、连续挤压；d、在线锯切；e、修头；f、精整拉拔；g、检验包装。上述公开的两个专利技术，生产出的铜母线含氧量高，且其硬度、抗拉强度及伸长率均不能满足使用要求。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种含氧量低，且具有高抗拉强度、高硬度及高伸长率的一种硬态铜母线及其制备方法。本专利技术提供的一种硬态铜母线，包括以下重量比的化学成分：Cu+Ag：99.90％-99.99％、As：0.001％-0.002％、Sb：0.001％-0.002％、Bi≤0.001％、Fe：0.004％-0.005％、Pb：0.003％-0.005％、Sn≤0.002％、Ni≤0.002％、Zn：0.003％-0.004％、S：0.002％-0.004％、Mn≤0.002％、Si≤0.001％及杂质≤0.005％,As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn、Si的总和＜0.03％，其中，Ag占Cu+Ag的0.001％-0.015％。优选的，还包括化学成分P，其所占的重量比为≤0.001％，As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn及P的总和＜0.03％。本专利技术的另一个目的是提供一种硬态铜母线的制备方法，包括以下步骤：S1:铜料干燥：选用铜银含量为99.90％-99.99％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理，进行预热干燥；S2：铜料投入熔化炉熔化成阴极铜溶液；S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌；S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线；S5：连续挤压：将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯；S6：退火处理。 S7：防氧化冷却处理。S8：重复步骤S6和步骤S7，重复1-5次。S9：拉拔成型：将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。在一些实施方式中，步骤S2中，熔化炉内阴极铜溶液表面覆盖木炭层，木炭层厚度为150mm-350mm。在一些实施方式中，步骤S2中，在投入铜料前对熔化炉进行预热处理，使其温度提升至1350℃-1500℃，在投入铜料的过程中，熔化温度控制在1150℃-1250℃之间，铜料熔化成阴极铜溶液后还包括保温步骤，保温温度控制在1150℃-1250℃之间。在一些实施方式中，步骤S3中，变质剂为复合稀土变质剂，包括以下质量分数的化学成分：Y：12％-18％、Tb:8％-14％、Ni：6％-10％、Pr：3％-6％、Ce+La+Sc+Eu+Gd+Nd+Ho+Er+Tm+Lu：16％-29％，Ti：2％-5％，B：4％-7％及余量的Cu，复合稀土变质剂的加入量为0.4％-1.5％。在一些实施方式中，步骤S2至步骤S4中，阴极铜溶液上方充满保护气体，保护气体为H2、N2与O2的混合气体，其中H2的体积浓度为3.0％-8.0％，其中O2的浓度不高于22PPM，余下为N2。其中，阴极铜溶液液面上的木炭及保护气体会发生一系列的化学反应：2Cu+O2＝2CuO2C+O2＝2CO2H2+O2＝2H2O2CuO+CO+H2＝2Cu+H2O+O2通过上述反应，降低了阴极铜溶液中的氧含量。在一些实施方式中，步骤S5中，在连续挤压的过程中，温度保持在480℃-550℃。在一些实施方式中，步骤S6的退火处理的步骤为：将母线坯在退火温度400℃-430℃的条件下保温3h-5h。在一些实施方式中，步骤S7的防氧化冷却处理的步骤为：将母线坯置入冷却槽中冷却，冷却槽设有防氧冷却液，防氧冷却液为酒精与软水的混合液，其pH值为8.5-9.5，酒精浓度为3％-8％。与现有技术相比，本专利技术提供的一种硬态铜母线及其制备方法与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术提供的一种硬态铜母线及其制备方法，在将铜料投入熔化炉前，先对熔化炉进行预热，再将铜料投炉，加快了铜料的熔化过程，缩短了熔化时间，提高了工作效率；另外，通过温控管理技术，使制造的铜母线的含氧率控制在0.001％以内。2、本专利技术提供的一种硬态铜母线及其制备方法，在阴极铜溶液中加入复合稀土变质剂，使制得的母线抗拉强度最高能达540MPa、伸长率最高能达7.6％、硬度最高能达192HB。3、本专利技术提供的一种硬态铜母线及其制备方法，通过采用退火处理，进一步提高了硬态铜母线的伸长率，降低了母线坯直接进行冷却处理时由于开裂产生的废品率，提高了成品率，降低了加工成本。4、本专利技术提供的一种硬态铜母线及其制备方法，退火处理后的冷却液采用酒精与软水的混合液，能够除去母线坯表面的氧化层，使母线坯的质量进一步提高。5、本专利技术提供的一种硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬态铜母线，其特征在于，包括以下重量比的化学成分：Cu+Ag：99.90％‑99.99％、As：0.001％‑0.002％、Sb：0.001％‑0.002％、Bi≤0.001％、Fe：0.004％‑0.005％、Pb：0.003％‑0.005％、Sn≤0.002％、Ni≤0.002％、Zn：0.003％‑0.004％、S：0.002％‑0.004％、Mn≤0.002％、Si≤0.001％及杂质≤0.005％,所述As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn、Si的总和＜0.03％，其中，所述Ag占Cu+Ag的0.001％‑0.015％。

【技术特征摘要】
1.一种硬态铜母线，其特征在于，包括以下重量比的化学成分：Cu+Ag：99.90％-99.99％、As：0.001％-0.002％、Sb：0.001％-0.002％、Bi≤0.001％、Fe：0.004％-0.005％、Pb：0.003％-0.005％、Sn≤0.002％、Ni≤0.002％、Zn：0.003％-0.004％、S：0.002％-0.004％、Mn≤0.002％、Si≤0.001％及杂质≤0.005％,所述As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn、Si的总和＜0.03％，其中，所述Ag占Cu+Ag的0.001％-0.015％。2.根据权利要求1所述的一种硬态铜母线，其特征在于，还包括化学成分P，其所占的重量比为≤0.001％，所述As、Sb、Bi、Fe、Pb、Sn、Ni、Zn、S、Mn及P的总和＜0.03％。3.一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:铜料干燥：选用铜银含量为99.90％-99.99％的阴极铜为铜料，除尘后投入干燥炉加热处理；S2：铜料投入熔化炉熔化成阴极铜溶液；S3：向步骤S2中阴极铜溶液中加入变质剂，并充分搅拌；S4：将步骤S3经变质处理后的阴极铜溶液上引连铸：阴极铜溶液在连铸机的结晶器中凝结成铜杆，并将铜杆向上牵引收线；S5：连续挤压：将步骤S4生成的铜杆通过连续挤压机连续挤压生成母线坯；S6：退火处理；S7：防氧化冷却处理；S8：重复步骤S6和步骤S7，重复1-5次；S9：拉拔成型：将步骤S8得到的母线坯置于拉拔机上拉拔成型，制成硬态铜母线。4.根据权利要求3所述的一种硬态铜母线的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述熔化炉内阴极铜溶液表面覆盖木炭层，所述木炭层厚度为150mm-...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖康才，
申请(专利权)人：江苏华威铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32