專利名稱：高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面光亮并且能較長期保持光亮且折彎性優(yōu)良的高性能抗氧化環(huán)保電工銅排的制造方法。
背景技術(shù)：
電工銅排一般用于傳導(dǎo)大電流，適用于制造電機的繞組、高低壓電器、開關(guān)觸頭、配電設(shè)備等電器工程、安裝用導(dǎo)線不可缺少的導(dǎo)電材料。也廣泛用于金屬冶煉、金屬電解、電化電鍍、化工燒堿等超大電流電解冶煉工程。有GB5585-85要求，如20℃時電阻率≤(0.01724Ω.mm2/m)，并且有多種尺寸規(guī)格，一般而言，電工銅排具有電阻率低、可折彎度大等優(yōu)點，易于進(jìn)行銑孔、折彎、鍍錫等。電工銅排的表面電阻值也很影響到產(chǎn)品的性能和用途如中國專利申請01251386.4提供的一種用于在母線與連接觸頭之間提供半年永久性連接的連接器，該連接器通過將母線舌片與連接觸頭上的至少一個觸頭尾部疊起來并且利用彈簧夾將疊置起來的母線舌片和觸頭尾部卡持起來而形成，它就需要銅排母線的表面電阻較低。又如高溫滑觸線由剛體銅排及鋁質(zhì)型材特定工藝壓和而成，也需要銅排母線的表面電阻較低。
表面光亮并且能較長期保持光亮的銅排是電力、造船、冶煉等行業(yè)所必需的。且在許多用途上成為必要的性能，尤其是保證銅母線應(yīng)用時在一般環(huán)境條件下不變色，用于保證接觸處的導(dǎo)電性能良好，接觸電阻不增加，從而保證電路的正?；螂娔艿妮斶\安全。所以為了保證銅排的這一性能，在許多情況下，往往通過表面鍍層來達(dá)到的，在銅排上鍍錫、鋅或合金是常用的方法和產(chǎn)品。
一般普通銅排生產(chǎn)工藝有以下兩種方法一、半連續(xù)鑄造坯錠→熱制→酸洗中和→冷軋→有氧退火→酸洗中和→拉制→檢驗→包裝。
二、半連續(xù)鑄造坯錠→擠壓→酸洗中和→拉制→檢驗→包裝。
第一種方法優(yōu)點是成本低；材料致密度高，產(chǎn)品折彎性能好。缺點是工人勞動環(huán)境差，表面質(zhì)量略差。
第二種方法優(yōu)點是，表面質(zhì)量稍好、工人勞動環(huán)境得到改善，但產(chǎn)品折彎性能不及前者好。
用這兩種工藝生產(chǎn)的銅排，表面質(zhì)量都不理想，特別是在大氣中容易在表面生成一層氧化銅，影響接觸表面的導(dǎo)電性能。為此，使用單位總是將銅排表面氧化銅清洗后全部或在接觸表面鍍錫后使用。但鍍錫均是成本較高的工藝，而且消耗有色金屬原材料，更重要的將產(chǎn)生一系列的環(huán)保不友好問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種表面光亮、光潔、平直，保持比較長的時間后不氧化，折彎性優(yōu)良，導(dǎo)電性能好，表面電阻低，使用時表面無須作任何化學(xué)處理即可使用的高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，其特征在于它包括以下步驟步驟一、潛流式連體爐鑄錠——將電解銅置于低頻感應(yīng)電爐內(nèi)，結(jié)晶器采用石墨，采用干燥木炭覆蓋，鑄造溫度1140～1160℃，鑄造速度為15～18m/h.
步驟二、水封擠壓——將步驟一所得坯錠置于擠壓模內(nèi)，在擠壓機上水封擠壓，擠壓溫度850～900℃；步驟三、酸洗中和——將步驟二所得產(chǎn)品置于酸洗中和槽內(nèi)酸洗中和，酸洗中和后將產(chǎn)品置于熱水槽內(nèi)用熱水清洗；步驟四、粗拉——將步驟三所得產(chǎn)品置于粗拉模具內(nèi)，在拉伸機上粗拉；步驟五、剝皮——將步驟四所得產(chǎn)品通過哈夫模，采用帶潤滑劑剝皮；步驟六、無氧化退火——將步驟五所得產(chǎn)品置于光亮退火爐中，爐內(nèi)采用(98％～99％)氮氣加(1％～2％)氫氣作保護(hù)，退火溫度550℃±10℃，保溫時間1.5小時±0.5小時；步驟七、精拉——將步驟三所得產(chǎn)品置于精拉模具內(nèi)，在拉伸機上精拉。
本發(fā)明一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，所述的步驟一的鑄造速度(15～18)m/h。
本發(fā)明一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，所述的步驟二的擠壓模采用改性陶瓷擠壓模。
本發(fā)明一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，所述的步驟三酸洗用硫酸波美度15％，中和采用肥皂水，清洗水溫80℃±5℃。
本發(fā)明一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，所述的步驟四的拉伸時延伸系數(shù)為1.20～1.24，粗拉潤滑劑采用變壓器油加菜油混合使用，變壓器油與菜油混合比3∶7。
本發(fā)明一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，所述的步驟七拉伸時延伸系數(shù)為1.18～1.2，精拉潤滑劑采用帶添加抗氧化劑的潤滑劑，該抗氧化劑是以苯并三唑為基料，加入40％，配比是變壓器油∶菜油∶抗氧化劑＝3∶3∶4。
本發(fā)明通過連鑄高質(zhì)量的坯錠含氧量大大小于50PPM，然后通過水封擠壓，擠壓后的銅排表面不氧化或少有氧化，為了達(dá)到與軋制方法同樣的效果(可折彎性好)采取了控制擠壓制品的晶粒度的措施，一般控制在0.04mm以下，折彎時不會出現(xiàn)晶粒粗大和斷裂現(xiàn)象，一般的水封擠壓晶粒度在0.07mm以下，不穩(wěn)定，因此折彎性也不穩(wěn)定；通過酸洗中和后，使表面少量氧化也被清除；設(shè)計粗拉和精拉兩次拉伸，也是本方案的技術(shù)特點，而且增加精拉的厚度變形量，減少寬度變形量，目的是提高整個平面的光亮度和顏色一致性，普通銅排生產(chǎn)工藝，只有一道拉伸，拉出的銅排表面中間呈現(xiàn)一條暗色帶；然后再增加一道剝皮工序，剝皮量0.15mm，剝皮難度大，它不像銅管剝皮容易實現(xiàn)，因為平面很寬，為此設(shè)計了一種哈夫模，并采用潤滑劑拉伸剝皮，使剝皮得以實現(xiàn)，剝皮的目的是進(jìn)一步提高銅排表面的光亮度和平整度；為保證新的剝皮后無氧化的表面能得到保護(hù)，在這道工序后增加了無氧化退火，使其在消除加工硬化的同時，在表面生成一種保護(hù)膜；在隨后的成品拉伸中，繼續(xù)采用抗氧化的潤滑劑，抗氧化劑的成分是以苯并三氮唑為主的拉伸潤滑劑，這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品表面光亮并且能較長期保持光亮，高性能抗氧化銅排的制造的基本原理是1、抗氧化性能大大提高的原因是加入抗氧化劑的作用。
苯并三氮唑作用原理當(dāng)苯并三氮唑與銅表面接觸時，三唑環(huán)與銅可形成一層很牢固的表面膜，結(jié)構(gòu)如下 該結(jié)構(gòu)能穩(wěn)定地吸附在銅表面上，從而防止銅金屬的腐蝕。這樣，使抗氧化光亮銅排的初始表面的耐腐蝕性能優(yōu)于普通銅排，同時由于表面光亮、光潔，可以消除銅排表面的尖端、毛刺(粗糙)等易腐蝕活性點，所以能較長時間地保持光亮。所以不用鍍錫，而且表面電阻比普通銅排低2～3Ω。
2、導(dǎo)電性能優(yōu)于普通銅排的原因除了采用優(yōu)質(zhì)的電解銅以外，更重要的是在制造工藝上采用了潛流式連體爐。由于這種爐子的特殊結(jié)構(gòu)，使熔體從熔煉爐潛流入保溫爐，而不同于一般的鑄造方法，熔體是通過流槽進(jìn)入保溫爐的，后者熔體很容易吸氧氣，前者可達(dá)到無氧銅要求，這樣，必然帶來導(dǎo)電性能的提高。
3、表面光潔度優(yōu)于普通銅排的原因是在制造工藝上采用了剝皮工藝，盡管銅排由于寬度大，剝皮很難實現(xiàn)，但由于我們采取了特殊的刨皮模，特殊的刨皮工藝，使銅排剝皮均勻，又中間退火采取了光亮退火，更保證了銅排成品表面光潔度4、可折彎性好，關(guān)鍵是擠壓時加到了水封冷卻強度，使晶粒度比一般水封擠壓要小。
用該生產(chǎn)方法的銅排接觸處的導(dǎo)電性能良好，表面電阻低，表面電阻比普通銅排低2-3Ω；散熱性能良好(指同樣功率的電柜而言)；使用安全、平穩(wěn)、可靠；不需要在表面鍍錫，節(jié)約了有色金屬資源，更重要的是消除了表面鍍錫工序帶來一系列環(huán)保不友好的問題。
具體實施例方式實施例本發(fā)明高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，包括以下步驟以5mm×80mm×5500mm光亮銅排為例步驟一、連續(xù)鑄錠120mm×280mm。將知名品牌的國產(chǎn)電解銅或進(jìn)口智利銅置于容量為每小時一噸的潛流式連體低頻感應(yīng)爐組，結(jié)晶器采用石墨，采用焙燒干燥木炭和鯪片石墨覆蓋，鑄造溫度1140～1160℃，鑄速速度(15～18)m/h。
步驟二、水封擠壓。水封擠壓后產(chǎn)品尺寸為7.3mm×83.3mm。將步驟一所得坯錠置于擠壓模內(nèi)，在800噸雙動油壓機上水封擠壓，擠壓溫度850～900℃，為了保證產(chǎn)品表面質(zhì)量和尺寸的穩(wěn)定性，采用改性陶瓷作擠壓模，這種擠壓模耐高溫不變形，使用壽命比一般的擠壓模提高十幾倍。因為有水封，產(chǎn)品基本不氧化。水封擠壓是這樣實現(xiàn)的制品從擠壓機的模具出來后，直接有一種特殊設(shè)計的水封頭，它既要保證水不進(jìn)入模具而損壞模具，又要保證從模具出來的熱狀態(tài)下制品立即用水將與大氣隔絕，不氧化。我司在水封擠壓設(shè)計中，除了水封頭冷卻外，還在進(jìn)水槽處增加了一路強冷卻水，達(dá)到了良好的水封效果。經(jīng)檢驗水封后制品的晶粒度在0.04m/m～0.05m/m，(一般水封擠壓因為冷卻強度不夠，晶粒度在0.06～0.09m/m)，為后續(xù)加工的高性能打下了良好的基礎(chǔ)。
步驟三、酸洗中和。將步驟后所得產(chǎn)品置于酸洗中和槽內(nèi)酸洗中和，酸洗用硫酸波美度15％，中和采用肥皂水，確保表面不留殘酸，酸洗后的熱水清洗很重要，采用熱水槽通蒸汽確保80℃±5℃的水溫。
步驟四、粗拉。拉伸時延伸系數(shù)為1.20～1.24。粗拉后產(chǎn)品尺寸為6.1mm×81.5mm，粗拉潤滑劑采用變壓器油加菜油混合使用(混合比7∶3)。將步驟三所得產(chǎn)品置于粗拉模具內(nèi)，在30噸鏈?zhǔn)嚼鞕C上粗拉，為確保產(chǎn)品的平直度，要求模具中心與拉伸中心一致。粗拉的目的是有利于剝皮工序的進(jìn)行。
步驟五、剝皮。剝皮后產(chǎn)品的尺寸為5.95mm×81.5mm。剝皮的關(guān)鍵是剝皮模的設(shè)計見附

圖1、2。采用哈夫模，與一般銅管剝皮不同，因為產(chǎn)品平面寬不容易剝均勻，而且剝皮的阻力很大，所以采用了帶潤滑劑剝皮，潤滑劑為一般拉伸用的乳液，配比1∶20。
步驟六、無氧化退火。將步驟五所得產(chǎn)品置于網(wǎng)鏈?zhǔn)焦饬镣嘶馉t中，爐內(nèi)采用98％～99％氮氣加1％～2％氫氣作保護(hù)，退火溫度550℃±10℃，保溫時間1.5小時±0.5小時，產(chǎn)品退火后表面有一層保護(hù)膜，表面呈粉紅色而且光亮。
步驟七、精拉。拉伸時延伸系數(shù)為1.18～1.20。精拉后產(chǎn)品尺寸5mm×80mm。精拉時采用帶添加抗氧化劑的潤滑劑，該抗氧化劑是以苯并三唑為主，(加入40％，配比是變壓油∶菜油∶抗氧化劑＝3∶3∶4)，微酸性，具有耐腐蝕性和抗氧化性。本道拉伸在寬度上的變形較小，在厚度上的變形較大，以確保平直和光亮。
權(quán)利要求
1.一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，其特征在于它包括以下步驟步驟一、連鑄坯錠——將電解銅置于低頻感應(yīng)電爐內(nèi)，結(jié)晶器采用石墨，采用干燥木炭覆蓋，鑄造溫度1140～1160℃；步驟二、水封擠壓——將步驟一所得坯錠置于擠壓模內(nèi)，在擠壓機上水封擠壓，擠壓溫度850～900℃；步驟三、酸洗中和——將步驟二所得產(chǎn)品置于酸洗中和槽內(nèi)酸洗中和，酸洗中和后將產(chǎn)品置于熱水槽內(nèi)用熱水清洗；步驟四、粗拉——將步驟三所得產(chǎn)品置于粗拉模具內(nèi)，在拉伸機上粗拉；步驟五、剝皮——將步驟四所得產(chǎn)品通過哈夫模，采用了帶潤滑劑剝皮；步驟六、無氧化退火——將步驟五所得產(chǎn)品置于光亮退火爐中，爐內(nèi)采用(98％～99％)氮氣加(1％～2％)氫氣作保護(hù)，退火溫度550℃±10℃，保溫時間1.5小時±0.5小時；步驟七、精拉——將步驟三所得產(chǎn)品置于精拉模具內(nèi)，在拉伸機上精拉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，其特征在于步驟一的鑄造速度(15～18)m/h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，其特征在于步驟二的擠壓模采用改性陶瓷擠壓模。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，其特征在于步驟三酸洗用硫酸波美度13％～17％，中和采用肥皂水，清洗水溫80℃±5℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，其特征在于步驟四的拉伸時延伸系數(shù)1.20～1.24，粗拉潤滑劑采用變壓器油加菜油混合使用，變壓器油與菜油混合比3∶6～8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，其特征在于步驟七的拉伸時延伸系數(shù)1.18～1.20，精拉潤滑劑采用帶添加抗氧化劑的潤滑劑，該抗氧化劑是在一般拉伸用抗氧化劑中加入苯并三唑，苯并三唑加入量占抗氧化劑總重量的35％～45％，精拉潤滑劑的配比是變壓器油∶菜油∶抗氧化劑＝3∶2.5～3.5∶3.5～4.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能抗氧化環(huán)保銅排的制造方法，包括以下步驟1.將電解銅置于低頻感應(yīng)電爐內(nèi)，結(jié)晶器采用石墨，采用干燥木炭覆蓋，鑄造溫度1140～1160℃；2.將步驟一所得坯錠水封擠壓，擠壓溫度850～900℃；3.將步驟二所得產(chǎn)品酸洗中和，用熱水清洗；4.將步驟三所得產(chǎn)品粗拉；5.將步驟四所得產(chǎn)品通過哈夫模，采用了帶潤滑劑剝皮；6.將步驟五所得產(chǎn)品置于光亮退火爐中，爐內(nèi)采用98％～99％氮氣加1％～2％氫氣作保護(hù)，退火溫度550℃±10℃，保溫時間1.5小時±0.5小時；7.將步驟三所得產(chǎn)品精拉。本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種表面光亮、光潔、平直，保持比較長的時間后不氧化，折彎性優(yōu)良，導(dǎo)電性能好，表面電阻低，使用時表面無須作任何化學(xué)處理即可使用。
文檔編號B23P23/04GK1718366SQ200510040329
公開日2006年1月11日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者趙仁才 申請人:江陰市華西銅業(yè)有限公司