[发明专利]多道次连续挤压制备高纯高导铜棒的方法

摘要

本发明公开了多道次连续挤压制备高纯高导铜棒的方法，包括如下工艺步骤上引连铸—连续挤压—第二次连续挤压—第三次连续挤压—连续拉制—退火上述工艺步骤制备的高纯高导铜棒其铜含量大于99.99％，氧含量小于5ppm，导电率大于102.5％IACS，抗拉强度250MPa‑260MPa，延伸率大于60％。

主权项

多道次连续挤压制备高纯高导铜棒的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：上引连铸—连续挤压—第二次连续挤压—第三次连续挤压—连续拉制—退火：(1)上引连铸：以高纯阴极铜为原料，将高纯阴极铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭和石墨鳞片覆盖铜液表面，并经在线除气、脱氧、搅拌，然后采用牵引机组上引铜杆；熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，隔仓由依次排列的第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓组成，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，流沟高出炉底150mm，可促进铜液流动的均匀性，可以起到除渣的效果；在第二隔仓内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.3MPa，流量1.5～2.0Nm3/h，转子转速控制在100～120r/min；将在线除气装置安装在第二隔仓内，通过第一隔仓、第二隔仓、第三隔仓的流沟连通，不仅可保证充分的除气和脱氧效果，还可以保证保温炉液面的稳定性；结晶器出水温度控制在35℃～40℃，熔炼炉的温度为1150℃～1155℃，采用烘干的木炭覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为40mm～50mm，覆盖厚度120mm～150mm；保温炉的温度为1145℃～1150℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度30mm～35mm；上引铜杆直径为30mm；上引铜杆使用的结晶器为陶瓷材质，同时，结晶器表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.1mm；在结晶器前端安装泡沫陶瓷过滤装置，泡沫陶瓷过滤装置以富硅酸铝为芯，以硼玻璃为壳的过滤装置，其化学成分为30～60％三氧化二铝、30～60％二氧化硅、5～25％三氧化二硼，泡沫陶瓷过滤装置的孔隙率在66～70％之间；制备的上引铜杆其铜含量大于99.99％，氧含量小于5ppm，导电率大于102％IACS，抗拉强度大于190MPa，延伸率大于40％；(2)连续挤压：以上引连铸制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组制备铜棒，连续挤压机转速为7r/min，挤压轮与腔体的间隙值为0.9mm，连续挤压的挤压温度大于700度，挤压压力大于1000MPa，连续挤压模具厚度为20mm，垫片厚度为70mm，连续挤压制备铜棒的直径为30mm、晶粒度为0.08‑0.12mm，铜棒的抗拉强度大于220MPa，延伸率大于50％；(3)第二次连续挤压：连续挤压机转速为7r/min，挤压轮与腔体的间隙值为1.1mm，连续挤压的挤压温度大于700度，挤压压力大于1000MPa，连续挤压模具厚度为20mm，垫片厚度为70mm，连续挤压制备铜棒的直径为30mm、晶粒度为0.02‑0.07mm，铜棒的抗拉强度大于230MPa，延伸率大于55％；(4)第三次连续挤压：连续挤压机转速为7r/min，挤压轮与腔体的间隙值为1.2mm，连续挤压的挤压温度大于700度，挤压压力大于1000MPa，连续挤压模具厚度为20mm，垫片厚度为70mm，连续挤压制备铜棒的直径为30mm、晶粒度为0.002‑0.01mm，铜棒的抗拉强度大于250MPa，延伸率大于60％；(5)连续拉制：采用连续拉制机组，将铜棒连续拉制到直径小于15mm；(6)退火：采用气体保护光亮退火设备，将拉制后的铜棒进行退火，退火温度300℃‑350℃，时间5小时；制备的铜棒其铜含量大于99.99％，氧含量小于5ppm，导电率大于102.5％IACS，抗拉强度250MPa‑260MPa，延伸率大于60％。