專利名稱：用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的方法
技術領域：
本發明涉及一種傳輸高頻電流領域所用的銅包鋁導線的制造方法，尤其 是用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的工藝方法。
背景技術：
用銅包鋁導線傳輸高頻電流，比傳統的銅導線或鋁導線更具有優勢。由 于高頻電流具有"集膚效應"即電流流經導體時，電流集中在導體的表面層傳 輸，因此，采用銅包裹的鋁導線，能夠大幅度的提高高頻電流的傳輸性能。 在中低頻傳輸范圍內銅包鋁線也可代替各類電流、電纜線，減輕重量節約大
量的貴重戰略物資銅；銅包鋁導線廣泛用于航空、航天、電器設備、儀器、 儀表、計算機等行業。現有技術中，國內外生產銅包鋁導線的方法主要有
1. 靜液擠壓法用大直徑紫銅管坯內套裝鋁棒，然后采用靜液擠壓，加大 變形率供其銅、鋁緊密結合。 2. 充芯連鑄法該方法是采用充芯連鑄法，首先制造出銅包鋁棒，然后經 過拉拔和熱處理從而獲得銅包鋁線。
3. 包覆焊接法是將清洗后的鋁芯棒外表用銅包覆，然后將銅的縱向采用 氬弧焊方法焊接，而后再經拉拔熱處理等工藝獲得。
以上各方法的缺點是銅、鋁層結合經檢測均為機械結合，原因是銅和鋁的外表面極易氧化，特別是在以后加熱過程中更加劇了氧化。這種結合強度 不高，界面處易含孔洞、夾雜，不連續等，影響了強度和導電性能。而焊接、 鑄造等方法造成的組織成分不均勻也會影響導電性能。
發明內容
本發明針對現有技術的生產銅包鋁導線方法的上述不足，提供一種銅鋁 結合強度高、能夠大幅度提高高頻電流的傳輸性能、制造銅包鋁導體的同時 不排放對環境有害的物質的用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的方法。
本發明的技術方案是用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的方法，其特 征在于包括如下步驟
(1) 、對鋁導體進行除油處理，以除去鋁導體表面油污和其他雜質；將 待除油處理的鋁導體，接在低壓電源的負極，另一端插入內襯脫脂棉的金屬 圓筒內，該金屬圓筒與該低壓電源的正極相連接；待除油處理的鋁導體以一 定的控制速度從金屬圓筒的脫脂棉內移動時，按照工藝要求向金屬圓筒噴射 電靜液；
(2) 、對除油處理后的鋁導體，進行表面活化處理，以除去鋁導體表面 的氧化層；將待活化處理的鋁導體，接在低壓電源的正極，另一端插入內襯 脫脂棉的金屬圓筒內，該金屬圓筒與該低壓電源的負極相連接；待活化處理 的鋁導體以一定的控制速度從金屬圓筒的脫脂棉的內移動時，按照工藝要求 向金屬圓筒噴射酸性的活化液；
(3) 、對表面活化處理后的鋁導體，進行鍍銅處理，在鋁導體表面形成 銅合金層；將待活化處理的鋁導體，接在低壓電源的負極，另一端插入內襯脫脂棉的金屬圓筒內表面，該金屬圓筒與該低壓電源的正極相連接；待鍍銅 處理的鋁導體以一定的控制速度從金屬圓筒的脫脂棉內移動時，按照工藝要 求向金屬圓筒噴射電沉積鍍液，在電流作用下使銅合金鍍附在鋁導體表面， 在鋁導體表面形成一定厚度的銅合金層；
(4) 、對鍍銅處理后的鋁導體進行退火處理；將鍍銅處理后的鋁導體放 置在加熱爐內加熱到工藝要求的熱處理溫度、按照工藝要求的退火處理時間， 進行熱處理；
(5) 、經輥壓處理后就制作出符合要求的銅包鋁導體。 進一步的特征是所述的電沉積鍍液配方為CuS04'5H20 ， 26g/L;
H2SO4 ， 50mg/L;乙二胺，50mg/L;納米純銅，5 g/L (顆度〈200nm);
稀土La ， 2g/L。
所述的熱處理溫度為280°C~420°C， 2 4分鐘退火處理時間。 本發明的用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的方法，具有如下優點
1、 本發明采用納米級銅和稀土，用電刷鍍沉積在鋁導體(線、排、棒等) 上，隨后低溫退火。因為納米級的銅由于具有小尺寸效應，表面效應，及光 量子效應，使其傳輸電流的效應大為提高，稀土的加入和隨后的30(TC 40(rC 退火則提高了使銅、鋁互擴散改善界面結合性能。
2、 銅鋁結合強度高，能夠大幅度提高高頻電流的傳輸性能
3、 本發明的工藝，在制造銅包鋁導體的同時不排放對環境有害的物質。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明圖1是用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的工藝原理圖。
如圖1中，l一待鍍鋁導線、2—低壓電源、3—內襯脫脂棉不銹鋼圓筒、 4一沉積液噴頭、5—拾液盤、6—循環泵。
具體實施例方式
本發明的實施方案如下用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的方法，包 括如下步驟
1、 對鋁導體進行除油處理，以除去鋁導體表面油污和其他雜質；將待除 油處理的鋁導體，接在低壓電源(如6V 8V、 8V 10V、 6V 10V、 6V 12V 等等)的負極，另一端插入表面多孔而吸水性強、內襯脫脂棉金屬圓筒的內 表面(或內部通孔內)，該金屬圓筒與前述低壓電源的正極相連接；待除油處 理的鋁導體由以一定的控制速度從金屬圓筒內的脫脂棉的內表面移動時，按 照工藝要求、在金屬圓筒上方或其他部位向金屬圓筒噴射電靜液，達到表面 除油的目的。除了現有技術的電凈液以外，本發明提供一種具體的配方(主 要除油)NaOH 25g/L; Na3P04 50 g/L ; NaCL 2.3 g/L， 緩沖劑 微量，其余為水，加水至適量(大約一升)。
2、 對除油處理后的鋁導體，進行表面活化處理，以除去鋁導體表面的氧 化層；對除油處理后的鋁導體，首先沖洗；然后將待活化處理的鋁導體，接 在低壓電源(如6V 8V、 8V 10V、 6V 10V、 6V 12V等等)的正極，另一 端插入表面多孔而吸水性強、內襯脫脂棉金屬圓筒的內表面(或內部通孔內)， 該金屬圓筒與前述低壓電源的負極相連接；待活化處理的鋁導體以一定的控 制速度從金屬圓筒內的脫脂棉的內表面移動時，按照工藝要求向金屬圓筒噴射酸性的活化液，達到表面活化處理、除去表面的氧化層的目的。除了現有 技術的活化液以外，本發明提供一種具體的配方(主要去除氧化鋁膜)有機
酸(如檸檬酸)90g/L，檸檬酸鈉150g/L，其余為水，加水至適量(大約一 升)。
3、 對表面活化處理后的鋁導體，進行鍍銅處理，在鋁導體表面形成銅合 金層；對表面活化處理后的鋁導體，首先沖洗；然后將待活化處理的鋁導體， 接在低壓電源(如6V 8V、 8V 10V、 6V 10V、 5V 10V、 6V 12V等等)的 負極，另一端插入表面多孔而吸水性強、內襯脫脂棉金屬圓筒的內表面(或 內部通孔內)，該金屬圓筒與前述低壓電源的正極相連接；待鍍銅處理的鋁導 體以一定的控制速度從金屬圓筒內的脫脂棉的內表面移動時，按照工藝要求 向金屬圓筒噴射電沉積鍍液，在電流作用下使銅合金鍍附在鋁導體表面，在 鋁導體表面形成一定厚度的銅合金層；采用電刷鍍的方法(即電鍍時正、負 極相對運動)，更有利于將銅電沉積在鋁線表面，形成厚薄均勻的鍍銅層。除 了現有技術的電沉積鍍液以外，本發明提供一種具體的電沉積鍍液配方 CuS04'5H20 ， 26g/L; H2SO ， 50mg/L;乙二胺，50mg/L;納米純 銅，5g/L (顆度〈200nm);稀土 La ， 2 g/L，混合均勻。
4、 對鍍銅處理后的鋁導體進行退火處理；將鍍銅處理后的鋁導體放置在 加熱爐內加熱到工藝要求的熱處理溫度、按照工藝要求的退火處理時間，進 行熱處理；根據鋁導體的使用性能的不同要求，熱處理應該有相應變化；通 常的熱處理溫度為350。C左右(280°C~420°C)、 2 4分鐘退火處理時間。
5、 經輥壓處理后就制作出符合要求的銅包鋁導體。 下面結合圖1對本發明方法作進一步的說明本發明的實施方案如圖1所示將待鍍鋁導線1表面電靜除油，其方法 是待除油處理的鋁線材，接低壓電源2 (6~8V)的負極，另一端插入表面多 孔而有吸水性強的內襯脫脂棉不銹鋼圓筒3的內表面，然后上方由沉積液噴 頭4向內襯脫脂棉不銹鋼圓筒3噴射電靜液，拾液盤5防止電靜液外流。其 噴射在盤內液體可由泵6返回，使拾液盤5內收集的液體循環使用。
當待鍍鋁導線1由另一端以一定的控制速度從內襯脫脂棉3的內表面拉 出，達到表面除油的目的。
電靜除油后的待鍍鋁導線1經自來水沖洗后，進入和圖1結構相同的活 化器中活化時，電流反接即待鍍鋁導線1為(+)極，內襯脫脂棉不銹鋼圓筒 3為(-)極，向不銹鋼管內噴射的是酸性的活化液，其目的是除去鋁合金表 面的氧化層。然后經表面活化的待鍍鋁導線1表面經水沖洗后進入結構相同 的電沉積銅的裝置中，待鍍鋁導線l為(+)極，內襯脫脂棉不銹鋼圓筒3為 (-)極，然后經水沖洗進入350'C的加管式加熱爐內經2 3分鐘退火處理， 再經輥壓即可生產出銅包鋁導體。
本發明的原理是應用高頻集膚效應即電流流過導體時，大部分電流都 集中在導體的表面傳輸，而內部則很少，甚至沒有電流經過的物理現象，對
銅導線其電流透入的深度S可用下式計算 S=66~69/fl/2
其中S為電流流過導體時透入深度(Wn) f為信號的頻率(Hz)。
權利要求
1、用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的方法，其特征在于包括如下步驟(1)、對鋁導體進行除油處理，以除去鋁導體表面油污和其他雜質；將待除油處理的鋁導體，接在低壓電源的負極，另一端插入內襯脫脂棉的金屬圓筒內，該金屬圓筒與該低壓電源的正極相連接；待除油處理的鋁導體以一定的控制速度從金屬圓筒的脫脂棉內移動時，按照工藝要求向金屬圓筒噴射電靜液；(2)、對除油處理后的鋁導體，進行表面活化處理，以除去鋁導體表面的氧化層；將待活化處理的鋁導體，接在低壓電源的正極，另一端插入內襯脫脂棉的金屬圓筒內，該金屬圓筒與該低壓電源的負極相連接；待活化處理的鋁導體以一定的控制速度從金屬圓筒的脫脂棉的內移動時，按照工藝要求向金屬圓筒噴射酸性的活化液；(3)、對表面活化處理后的鋁導體，進行鍍銅處理，在鋁導體表面形成銅合金層；將待活化處理的鋁導體，接在低壓電源的負極，另一端插入內襯脫脂棉的金屬圓筒內表面，該金屬圓筒與該低壓電源的正極相連接；待鍍銅處理的鋁導體以一定的控制速度從金屬圓筒的脫脂棉內移動時，按照工藝要求向金屬圓筒噴射電沉積鍍液，在電流作用下使銅合金鍍附在鋁導體表面，在鋁導體表面形成一定厚度的銅合金層；(4)、對鍍銅處理后的鋁導體進行退火處理；將鍍銅處理后的鋁導體放置在加熱爐內加熱到工藝要求的熱處理溫度、按照工藝要求的退火處理時間，進行熱處理；(5)、經輥壓處理后就制作出符合要求的銅包鋁導體。
2、 根據權利要求l所述的用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的工藝，其 特征在于所述的電沉積鍍液配方為CuS04'5H20 ， 26g/L; H2SO4 ， 50 mg/L;乙二胺，50mg/L;納米純銅，5 g/L(顆度〈200nm);稀土 La ， 2 g L。
3、 根據權利要求1或2所述的用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的工藝， 其特征在于所述的熱處理溫度為280。C 420。C， 2 4分鐘退火處理時間。
全文摘要
本發明公開了用滾動電沉積方法制造銅包鋁導線的工藝，首先進行除油處理，將鋁導體接在低壓電源的負極，金屬圓筒與其正極相連接，在移動時，向金屬圓筒噴射電靜液；再進行表面活化處理，將鋁導體接在低壓電源的正極，金屬圓筒與其負極相連接；在移動時，向金屬圓筒噴射酸性的活化液；隨后進行鍍銅處理，將鋁導體接在低壓電源的負極，金屬圓筒與其正極相連接；在移動時，向金屬圓筒噴射電沉積鍍液；再按照工藝要求的熱處理溫度、退火處理時間，進行熱處理；最后經輥壓處理后就制作出符合要求的銅包鋁導體。本發明的方法，銅鋁結合強度高，能夠大幅度提高高頻電流的傳輸性能，不排放對環境有害的物質，提高了使銅、鋁互擴散改善界面結合性能。
文檔編號C25D5/50GK101565842SQ20091010387
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月15日 優先權日2009年5月15日
發明者孫智富, 微 張, 王春歡, 靜 羅, 捷 詹 申請人:重慶理工大學