一種高溫高導電工線材及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電線電纜和電子材料領域，具體涉及一種高溫高導復合電工線材及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 高溫高導銅基材料電工線材是一類具有廣闊應用前景的功能結構材料，被廣泛應 用于微電子、電力及機械等工業領域，而采用復合材料法制備的高溫高導電工線材是電子、 電力、機械、通訊及交通等高技術領域急需的高技術新材料。國外的發達國家美國、日本、歐 洲對高溫高導電工線材進行了大量的研宄和開發，并已完成商業化生產。我國在高溫高導 電工線材領域的研宄起步較晚，研宄開發的水平及產業化規模與國外相比，還有相當大的 差距，大部分高溫高導電工線材仍然依賴進口。近幾年來，我國的高溫高導電工線材也得到 快速發展，但是還存在急需解決的技術難題，一方面大型或特大型電機、微型電機的無用功 率大，電工線自身由電流產生熱量高，即需要導電性比銅更好的導體，銀是常溫下導電性最 好的金屬，而銀的價格是銅的100倍，其性價比太低。另一方面純銅和現有牌號銅合金的導 電性及高溫性難以兼顧，不能全面滿足電子電器、航空航天、交通運輸、機電設備等高技術 迅速發展對其綜合性能的要求。
[0003]
【發明內容】
： 針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種銅基材料的鎳銀復合電工導線，該復合 導線能夠提高電線和線纜的導電性、耐溫性、耐壓性及抗水解性。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種高溫高導電工線材，所述高溫高導電工線材包括五層結構，中心層為無氧銅線， 第二層為預鎳層，第三層為鍍銀層，第四層為聚酯-聚酯亞胺絕緣膜，最外層為聚乙烯防水 膜；所述無氧銅鎳銀復合線的直徑為0. 05mm~I. 50mm，預鎳層的厚度為0. 48~0. 54 μ m， 鍍銀層的厚度為2· 07~2· 20 μ m，聚酯-聚酯亞胺絕緣膜的厚度為60~80 μ m，聚乙烯防 水膜的厚度為5~7ym。
[0005] 高溫高導電工線材的制備方法包括以下步驟：（1)無氧銅線洛的制備：a。對含量 3 99. 99%陰極銅進行預處理b。然后進行電磁感應加熱，由保護性氣體保護在木炭或者磷 片作用下脫氧熔化，熔化液靜止5~10分鐘后，通過中間熔道進入保溫爐，靠真空冷卻凝固 抽制無氧銅桿，無氧銅桿再通過連拉連退制成無氧銅線洛)（2)無氧銅線洛表面預鍍鎳處 理：將獲得的無氧銅線洛依次經過除油-水洗-酸洗-水洗-超聲波除垢后進入預鎳電鍍 槽，進行酸性氨基磺酸鹽鍍鎳；（3)無氧銅鎳銀復合線的制備：采用氰化鍍銀工藝，短時間 內大電流閃鍍一層薄銀，再接著完成后續主鍍銀；對電鍍后的無氧銅線坯進一步拉拔為各 規格的無氧銅鎳銀復合線絲；（4)高溫高導無氧銅鎳銀復合線體的制備：無氧銅鎳銀復合 線絲通過漆包爐烘烤后，表面制成一層聚酯-聚酯亞胺耐高溫耐高壓的保護膜，得到高溫 高導無氧銅鎳銀復合線體；（5)高溫高導電工線材的制備：采用熱熔法聚乙烯在高溫高導 無氧銅鎳銀復合線體上生成一層耐水絕緣膜，最后制成一種高溫高導電工線材。
[0006] 所述步驟（l)a中高純陰極銅板預處理清理、打磨、酸洗后，含氧量< 15ppm，含硫、 氫化合物< 0.005 %，所述b中熔化溫度為1150~1183°C，冷卻介質為氯化鈉水溶液或 水，抽拉裝置的抽拉速度為800mm/min~2000mm/min，所得高純無氧銅桿的直徑為8mm~ 16mm，進一步拉拔為直徑為I. 13mm~2. 6mm的高純無氧銅線洛·。為下道工序進一步復合鎳 銀提供基體線坯。
[0007] 所述步驟（2)中除油液溫度60~70°C，水洗用水時水流量500kg/h，超聲波頻率 28KHz、功率1000?，所述步驟（2)中前處理槽及預鎳電鍍槽均為隔離封閉槽，且在前處理槽 及預鎳電鍍槽的進氣口均設置有濾網和抽風機，預鎳電鍍槽分為上下層結構。
[0008] 所述酸性氨基磺酸鹽鍍鎳工藝中的電鍍液由以下組分組成：Ni (NH2SO3)2300~ 450g/L，H3B0 330 ~45g/L，NiCl2 · 6H20 1 ~15g/L，電鍍液 PH 值為 3. 8 ~4. 2,電鍍液溫度 45~55°C，攪拌陰極電流密度2~5A/dm2,電鍍速度40~50m/min，電鍍液波美度為45~ 48,所述酸性氨基磺酸鹽鍍鎳工藝中預鍍鎳層為0. 48~0. 54 μ m。
[0009] 所述步驟（3)中氰化預鍍銀工藝中閃鍍一層薄銀的電鍍液由以下組分組成： KCN80 ~100g/L，AgCll. 25 ~2. 5g/L，K2C035 ~10g/L，電鍍液 PH值彡 12,電鍍液溫度 15 ~ 35°C，攪拌陰極電流密度0. 2~0. 5A/dm2,電鍍速度40~50m/min，所述氰化預鍍銀工藝 中閃鍍一層薄銀層的厚度為〇. 09~0. 10 ym ;所述步驟（3)中氰化鍍銀工藝中的后續主鍍 銀的電鍍液由以下組分組成：KCN 157~180g/L，AgC135~40g/L，K2C03 40~60g/L，電鍍 液PH值彡12,電鍍液溫度10~38 °C，攪拌陰極電流密度0. 2~2. OA/dm2,電鍍速度40~ 50m/min，所述氰化鍍銀工藝中的后續主鍍銀層厚度為3. 5~47. 5 μ m。
[0010] 所述步驟（4)中高純無氧銅鎳銀復合線絲在漆包爐烘烤6~8道，聚酯-聚酯亞 胺耐膜厚度為60~80 μ m，高純無氧銅鎳銀復合絲的直徑為0. 05mm~I. 5mm。
[0011] 所述步驟（5)中：聚乙稀加熱到130~150°C，聚乙稀膜層厚度5~7 μπι。
[0012] 采用上述技術方案，本發明有以下優點：①本發明高溫高導電工線材，采用高純無 氧銅線材作為基體，高純無氧銅線材是一種純度高且含雜量小于0. 006%的無氧銅線，由于 含雜量極低，從而減少了電子的散射、折射和反射等現象，有效降低了電子運動的阻力，提 高了導電性能和導熱性能，具有較高的導電率和熱導率；②本發明的制備工藝能夠提純無 氧銅桿，降低銅的氧含量，通過熔化爐和保溫爐之間的熔道5~15分鐘靜止銅液方法，能夠 把無氧銅桿提純至99. 995%以上，由于其純度高，雜質少，從而降低了自由電子在運動過程 中與晶界、雜質、缺陷等相撞而造成對電子定向運動的破壞，減少了電子散射、折射等現象， 降低了高純無氧銅的電阻率，提高其導電率；③由于對高純陰極銅板進行清理和打磨，經過 酸洗~水洗~烘干~預熱，進入氮氣和木炭保護的熔化爐，采用電磁感應加熱方式對預熱 后的高純陰極銅板加熱熔化，高純陰極銅板清理、打磨、酸洗后，含氧量< 15ppm，含硫、氫化 合物幾乎為零。引錠桿向上牽引，熔化后的銅液在石墨管套的保護下浸入冷卻介質，銅熔體 開始冷卻凝固，完成第一次冷卻，第一次冷卻后的銅桿溫度600~800°C，然后在紫銅套管 保護下進入第二次冷卻，獲得連續的均勻柱狀晶，具有穩定的晶體結構和致密的組織，并避 免了鑄造缺陷（空心桿）的產生，提高其延伸率，延伸率可達55~60%，普通無氧銅延伸率只 有30~40% ;④通過本發明工藝制備的高純無氧銅桿能夠彎曲30次而不出現表面裂紋，普 通無氧銅桿彎曲不到10次即在表面出現裂紋，這就確保了高純無氧銅線材的柔韌性；⑤為 了進一步提高電工線材的導電性、抗電磁干擾性能和易焊接性能，在高純無氧銅線洛表面 電鍍一層0. 1~100 μ m的銀層，銀的導電率大于銅，由于在傳輸電流時的集膚效應，在表層 鍍銀層的電流強度大于芯部，這就進一步提高了材料的導電性及抗電磁干擾性。⑥在高純 無氧銅線遵表面電鍍銀層前，先預鍍一層薄鎳，預鎳層的厚度為0. 48~0. 54 μ m，鎳層能有 效阻止銅原子向銀層的擴散，銅線材直接鍍銀時，其常溫擴散速度為0. 5nm/d，而銅線材預 鎳后再電鍍銀，常溫下銅原子向銀層的擴散速度為〇. lnm