[发明专利]一种铜包铝复合微丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双金属复合微丝的制备方法，尤其是一种横断面为圆形的铜包铝复合微丝制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，电子精密仪器和传感器越来越朝小型化、高精度方向发展，对信号传输所用导线提出了更高的要求。铜包铝复合微丝由于充分发挥了铜优异导电特性和铝的低密度的优势，可以显著降低线圈的重量和体积，满足微型电机和传感器中线圈导线的使用要求，可在微型电子、半导体器件等方面具有广阔的应用前景。

目前，已有的铜包铝复合丝材的制备主要方法有，1）铝线镀铜法，该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较低等缺点；2）静液挤压+退火+多到次拉拔法[刘新华，等，铜包铝复合细扁线及其制备方法[P]，中国发明专利，专利号：CN200710178703.3,2007-12-04]，该方法具有设备投资大，工艺流程长，生产效率不高；而且由于铜/铝的屈服强度比值较大，致使在静液挤压时铜包覆层金属变形相对困难，铜层金属流动较慢，从而包覆铜层受拉应力容易出现竹节状断裂缺陷；3）包覆焊接法或轧制压接法，此类方法，由于单道次变形较小，复合界面结合强度小，难以生产小直径的高性能复合微丝。

发明内容

本发明针对现有铜包铝微丝生产技术的不足，提供一种流程相对较短的铜包铝微丝的制备方法。

本发明的内容之一是提供一种铜包铝复合微丝，其横截面为圆形，由芯层铝导体和包覆铜层组成，铜层面积比15~40%，铜层包覆均匀，0.05mm≤复合微丝直径≤0.5mm。

本发明的内容之二在于提供一种铜包铝复合微丝的制备方法，其制备方法如下：

1）选择铝芯和与铝芯外径过渡配合的铜管，金属表面经去油和氧化膜，在真空操作箱里干燥和装配，装配后两端采用局部塑性变形的方式密封；

2）装配好的复合棒经感应加热后，然后经孔型轧制或拉伸或挤压制备成铜包铝复合丝材；

3）铜包铝线材经单模或多模水箱拉伸至φ0.05-0.5mm微丝；

4）当冷变形量为断面收缩率约95-99%，复合丝材进行退火处理，退火温度为200-400℃，退火时间0.1-0.5h。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优点：

1）与电镀法相比，由于复合线材经强冷大变形，包覆层致密性更高；

2）铜管、铝芯经去油、氧化膜处理后，在真空操作箱里装配，免除了氧化，同时通过局部的塑性变形，封闭了铜管与铝芯的间隙，使复合界面维持高洁净和无氧化，提高界面结合强度；

3）与静液挤压法相比，该方法生产成本较低；静液挤压时，银管和铝棒头部须加工成锥形的工序，操作较为复杂；静液挤压虽变形量较大，但为常温挤压，使铜、铝原子较难扩散而形成真正冶金结合，还需后续退火配合处理以提高结合强度，而本发明采用感应加热，根据坯料大小和包覆层厚度，调整感应电流频率和加热时间，使铜包覆层与铝芯层之间产生较大的温度差，降低铜/铝的屈服强度之比，从在塑性加工制备复合线坯时，使包覆层和芯层金属的变形趋于一致，可增大单道次的变形量，且可避免铜包覆层流动相对困难出现竹节状裂纹；同时，棒坯在感应加热和变形温升效应的双重作用下，使铜/铝复合界面能较长时间维持在一定温度，促进铜、铝原子之间的扩散，形成真正冶金结合，提高过渡层的结合强度，有利于获得高性能的铜包铝复合微丝；

4）与包覆焊接法、轧制压接法相比，由于此类方法的铜包覆层为铜带焊接或压接成包覆层，局部容易发生铜层剥离或脱落；同时本发明采用感应加热能实现更大的道次变形量，以提升复合界面强度和免除铜层剥离等缺陷，可有效降低复合微丝生产时的断丝率。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：φ0.07mm铜包铝复合微丝成形工艺

1）选择φ26mm铝芯和与铝芯外径为过渡配合的铜管，铜管外径为φ30mm，铜管长度为200mm，铝芯长度为202mm；铜管内壁和铝芯经去油和氧化膜后，在真空操作箱里干燥和装配，装配后对伸出的铝芯给予一定的压缩变形，以密封铜管与铝棒之间的间隙，避免复合界面的氧化；

2）装配好的复合棒坯经中频感应加热后，立即进入多道次的椭圆-圆孔型系统轧制成φ6mm铜包铝复合线坯，每道次的断面收缩率为10~30%；

3）φ6mm银包铝复合线坯，采用多道次单模拉伸成φ1.0mm，润滑剂为植物油，每道次的断面收缩率为15~25%；