本發(fā)明涉及一種銅線加工工藝，屬于金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無氧銅具有很高的電導(dǎo)率，很好的變形性能，較好的熱導(dǎo)率，由于其特有的性質(zhì)，無氧銅在很多尖端技術(shù)領(lǐng)域或者民用商品中高檔的元器件領(lǐng)域，具有很廣泛的應(yīng)用，如高頻波導(dǎo)管，粒子加速器的腔體，電子射線管，音箱發(fā)燒線等等。國標(biāo)TU0無氧銅和美標(biāo)C10100無氧銅都是高級別的銅材，電導(dǎo)率為IACS 101％，剩余電阻率為200。在超級導(dǎo)體電纜、粒子加速器元器件等高端導(dǎo)線應(yīng)用上，更高電導(dǎo)率的無氧銅成為主要研究方向，目前無氧銅電導(dǎo)率可達(dá)IACS 102％。

銅電導(dǎo)率的提高與降低銅材內(nèi)的氧氣含量、金屬雜質(zhì)含量以及改善晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，其中，對電導(dǎo)率影響最大的是氧氣和鐵雜質(zhì)的含量。銅中鐵雜質(zhì)可以通過電解來降低，然而，電解的過程易把氧氣帶入沉積的銅粉內(nèi)；同時(shí)，氧氣在銅液的溶解度也很高，在熔化銅的過程中氧氣也很容易進(jìn)入銅液中，導(dǎo)致鑄錠的銅材的含氧量很高，一般可達(dá)幾百的ppm，使電導(dǎo)率在IACS 100％以下。為了去除銅液中的氧，行業(yè)內(nèi)一般的做法是在銅液表面覆蓋木炭及石墨鱗片，以木炭作為還原劑，雖然可以吸收銅液中的氧，而且木炭混入銅液中，碳存在于銅線中會(huì)影響銅線導(dǎo)電性，石墨雖然有良好的導(dǎo)電性，但是石墨活性低，較難置換銅中的氧，所以才木炭及石墨鱗片混用，因此熔爐過程中不能高速攪拌，高速攪拌木炭和石墨會(huì)進(jìn)入銅液中，影響銅產(chǎn)品質(zhì)量，工藝控制難度高。

磷是元素周期表中第15號元素，它的名字出現(xiàn)于一系列磷化物中。磷自身可視為化學(xué)物質(zhì)的原型。黑磷是白磷的一種穩(wěn)定狀態(tài)，得名于其獨(dú)特的顏色。黑磷是一種半導(dǎo)體，價(jià)格低廉，可投入大量生產(chǎn)。黑磷與石墨烯的明顯差別在于它擁有自然能隙，可自由調(diào)節(jié)電流的通過或關(guān)閉。黑磷具有良好的導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性比銅還好，黑磷可置換銅液中的氧形成五氧化二磷，五氧化二磷在300℃會(huì)升華，所以黑磷氧化產(chǎn)物不會(huì)停留在銅液中，未氧化的黑磷可改善銅的導(dǎo)電性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高純高導(dǎo)無氧銅線加工工藝，以獲得高純度高電導(dǎo)率的銅線，它相較于木炭及石墨鱗片還原法，更容易控制。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。一種高純高導(dǎo)無氧銅線加工工藝，其特征在于包括如下步驟：

(1)、選用高純電解銅為原料，將電解銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進(jìn)行熔化，熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，熔煉爐上安裝在線除氣裝置和鼓氣裝置，鼓氣裝置包括深入銅液中的多孔陶瓷攪拌槳，多孔陶瓷攪拌槳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，多孔陶瓷攪拌槳連通進(jìn)氣管道，進(jìn)氣管道上安裝黑磷粉計(jì)量添加裝置；通過進(jìn)氣管道向銅液內(nèi)充入99.999％的氬氣或氮?dú)?，同時(shí)伴隨氣體加入黑磷粉，黑磷粉的添加量為銅液質(zhì)量的0.02到0.1％；熔煉爐溫度為1150℃～1160℃；

(2)、熔煉后的銅液轉(zhuǎn)入保溫爐，保溫爐的溫度為1140℃～1150℃，保持銅液表面為真空狀態(tài)；將結(jié)晶器插入銅液中，銅液進(jìn)入結(jié)晶器中成型形成無氧銅鑄坯，采用上引連鑄機(jī)進(jìn)行引拉，獲得無氧銅坯料；

(3)、連續(xù)擠壓生產(chǎn)無氧銅桿料：以步驟(2)生產(chǎn)的無氧銅坯料為原料，采用連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)銅桿；

(4)、連軋機(jī)組：連續(xù)擠壓后的無氧銅桿再繼續(xù)連軋，通過6～12機(jī)架的連軋機(jī)組，將銅桿料軋制成線坯；

(5)、拉拔機(jī)組：將連續(xù)軋制的線坯經(jīng)過拉模獲得要求名義尺寸。

步驟(3)中，連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為4～10r/min，銅桿擠出速度：6～15m/min，連續(xù)擠壓采用多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，所述的多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，包括由腔體面板和蓋板組成的擴(kuò)展腔，墊片和模具安裝于擴(kuò)展腔內(nèi)；墊片安裝在模具的上部并呈喇叭狀多級擴(kuò)展，無氧銅桿擠出模具后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷取。

具體的，所述多孔陶瓷攪拌槳的內(nèi)部設(shè)有進(jìn)氣通道，多孔陶瓷攪拌槳浸入銅液的部分設(shè)有連通進(jìn)氣通道和表面的小孔。

具體的，結(jié)晶器水壓2～4MPa，結(jié)晶器出水溫度控制在25℃～50℃。

具體的，進(jìn)氣管道的氣源出口壓力0.5MPa，流量1～1.25Nm3/n。

進(jìn)一步的，所述在線除氣裝置是一個(gè)抽氣裝置，安裝于熔煉爐頂部，抽走氧化后的五氧化二磷，所述在線除氣裝置連接一個(gè)冷卻裝置或水浴裝置。

本發(fā)明的技術(shù)效果：1、采用黑磷粉作為還原除氧材料，加料方便，容易控制，可快速攪拌，提高效率，并且副產(chǎn)物便于回收，降低排放。2、產(chǎn)品氧含量低至5PPM，利于提高導(dǎo)電率。3、坯料無需加熱，無間斷連續(xù)生產(chǎn)，金屬受力狀態(tài)好，組織致密。4、通過連續(xù)軋制可得到細(xì)小的等軸晶粒，進(jìn)一步改善組織結(jié)構(gòu)，坯料內(nèi)部組織致密，能克服上引工藝組織疏松的弊病，提高強(qiáng)度。5、所得無氧銅線平順性好，耐磨性和抗蠕變能力強(qiáng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

一種高純高導(dǎo)無氧銅線加工工藝，包括如下步驟：

(1)、選用高純電解銅為原料，將電解銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進(jìn)行熔化，熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，熔煉爐上安裝在線除氣裝置和鼓氣裝置，鼓氣裝置包括深入銅液中的多孔陶瓷攪拌槳，多孔陶瓷攪拌槳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，多孔陶瓷攪拌槳的內(nèi)部設(shè)有進(jìn)氣通道，多孔陶瓷攪拌槳浸入銅液的部分設(shè)有連通進(jìn)氣通道和表面的小孔，多孔陶瓷攪拌槳連接進(jìn)氣管道，進(jìn)氣管道上安裝黑磷粉計(jì)量添加裝置；通過進(jìn)氣管道向銅液內(nèi)充入99.999％的氬氣或氮?dú)?，進(jìn)氣管道的氣源出口壓力0.5MPa，流量1～1.25Nm3/n；同時(shí)伴隨氣體加入黑磷粉，黑磷粉的添加量為銅液質(zhì)量的0.02％；熔煉爐溫度為1150℃～1160℃。因?yàn)楹诹追鄄挥绊戙~的導(dǎo)電性，所以可以將黑磷粉和保護(hù)氣體(氬氣或氮?dú)?一起沖入銅液中，快速攪拌，大大提高除氧效率，黑磷氧化形成的五氧化二磷升華，經(jīng)由在線除氣裝置排出，所述在線除氣裝置是一個(gè)抽氣裝置，安裝于熔煉爐頂部，抽走氧化后的五氧化二磷。

(2)、熔煉后的銅液轉(zhuǎn)入保溫爐，保溫爐的溫度為1140℃～1150℃，保持銅液表面為真空狀態(tài)；結(jié)晶器水壓2～4MPa，結(jié)晶器出水溫度控制在25℃～50℃，將結(jié)晶器插入銅液中，銅液進(jìn)入結(jié)晶器中成型形成無氧銅鑄坯，采用上引連鑄機(jī)進(jìn)行引拉，獲得無氧銅坯料；采用這種方法熔煉，上引得到的無氧銅鑄坯氧含量低至5PPM，有利于提高導(dǎo)電率。

(3)、連續(xù)擠壓生產(chǎn)無氧銅桿料：以步驟(2)生產(chǎn)的無氧銅坯料為原料，采用連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)銅桿；連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為4～10r/min，銅桿擠出速度：6～15m/min，連續(xù)擠壓采用多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，所述的多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，包括由腔體面板和蓋板組成的擴(kuò)展腔，墊片和模具安裝于擴(kuò)展腔內(nèi)；墊片安裝在模具的上部并呈喇叭狀多級擴(kuò)展，無氧銅桿擠出模具后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷取。參與這種方法，坯料無需加熱，無間斷連續(xù)生產(chǎn)，金屬受力狀態(tài)好，組織致密，并且擠壓過程中不會(huì)氧化，

(4)、連軋機(jī)組：連續(xù)擠壓后的無氧銅桿再繼續(xù)連軋，通過6～12機(jī)架的連軋機(jī)組，將銅桿料軋制成線坯；通過連續(xù)軋制可得到細(xì)小的等軸晶粒，進(jìn)一步改善組織結(jié)構(gòu)，坯料內(nèi)部組織致密，能克服上引工藝組織疏松的弊病，提高強(qiáng)度。

(5)、拉拔機(jī)組：將連續(xù)軋制的線坯經(jīng)過拉模獲得要求名義尺寸。所得無氧銅線產(chǎn)品平順性好，耐磨性和抗蠕變能力強(qiáng)。

實(shí)施例2

一種高純高導(dǎo)無氧銅線加工工藝，包括如下步驟：

(1)、選用高純電解銅為原料，將電解銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進(jìn)行熔化，熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，熔煉爐上安裝在線除氣裝置和鼓氣裝置，鼓氣裝置包括深入銅液中的多孔陶瓷攪拌槳，多孔陶瓷攪拌槳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，多孔陶瓷攪拌槳的內(nèi)部設(shè)有進(jìn)氣通道，多孔陶瓷攪拌槳浸入銅液的部分設(shè)有連通進(jìn)氣通道和表面的小孔，多孔陶瓷攪拌槳連接進(jìn)氣管道，進(jìn)氣管道上安裝黑磷粉計(jì)量添加裝置；通過進(jìn)氣管道向銅液內(nèi)充入99.999％的氬氣或氮?dú)猓M(jìn)氣管道的氣源出口壓力0.5MPa，流量1～1.25Nm3/n；同時(shí)伴隨氣體加入黑磷粉，黑磷粉的添加量為銅液質(zhì)量的0.05％；熔煉爐溫度為1150℃～1160℃。因?yàn)楹诹追鄄挥绊戙~的導(dǎo)電性，所以可以將黑磷粉和保護(hù)氣體(氬氣或氮?dú)?一起沖入銅液中，快速攪拌，大大提高除氧效率，黑磷氧化形成的五氧化二磷升華，經(jīng)由在線除氣裝置排出，所述在線除氣裝置是一個(gè)抽氣裝置，安裝于熔煉爐頂部，抽走氧化后的五氧化二磷，所述在線除氣裝置連接一個(gè)冷卻裝置，使五氧化二磷冷卻后直接沉降不會(huì)污染大氣，如果以木炭作為還原劑，則木炭氧化形成二氧化碳，不符合節(jié)能減排的精神。

(2)、熔煉后的銅液轉(zhuǎn)入保溫爐，保溫爐的溫度為1140℃～1150℃，保持銅液表面為真空狀態(tài)；結(jié)晶器水壓2～4MPa，結(jié)晶器出水溫度控制在25℃～50℃，將結(jié)晶器插入銅液中，銅液進(jìn)入結(jié)晶器中成型形成無氧銅鑄坯，采用上引連鑄機(jī)進(jìn)行引拉，獲得無氧銅坯料；采用這種方法熔煉，上引得到的無氧銅鑄坯氧含量低至5RRM，有利于提高導(dǎo)電率。

(3)、連續(xù)擠壓生產(chǎn)無氧銅桿料：以步驟(2)生產(chǎn)的無氧銅坯料為原料，采用連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)銅桿；連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為4～10r/min，銅桿擠出速度：6～15m/min，連續(xù)擠壓采用多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，所述的多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，包括由腔體面板和蓋板組成的擴(kuò)展腔，墊片和模具安裝于擴(kuò)展腔內(nèi)；墊片安裝在模具的上部并呈喇叭狀多級擴(kuò)展，無氧銅桿擠出模具后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷取。參與這種方法，坯料無需加熱，無間斷連續(xù)生產(chǎn)，金屬受力狀態(tài)好，組織致密，并且擠壓過程中不會(huì)氧化，

(4)、連軋機(jī)組：連續(xù)擠壓后的無氧銅桿再繼續(xù)連軋，通過6～12機(jī)架的連軋機(jī)組，將銅桿料軋制成線坯；通過連續(xù)軋制可得到細(xì)小的等軸晶粒，進(jìn)一步改善組織結(jié)構(gòu)，坯料內(nèi)部組織致密，能克服上引工藝組織疏松的弊病，提高強(qiáng)度。

(5)、拉拔機(jī)組：將連續(xù)軋制的線坯經(jīng)過拉模獲得要求名義尺寸。所得無氧銅線產(chǎn)品平順性好，耐磨性和抗蠕變能力強(qiáng)。

實(shí)施例3

一種高純高導(dǎo)無氧銅線加工工藝，包括如下步驟：

(1)、選用高純電解銅為原料，將電解銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進(jìn)行熔化，熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，熔煉爐上安裝在線除氣裝置和鼓氣裝置，鼓氣裝置包括深入銅液中的多孔陶瓷攪拌槳，多孔陶瓷攪拌槳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，多孔陶瓷攪拌槳的內(nèi)部設(shè)有進(jìn)氣通道，多孔陶瓷攪拌槳浸入銅液的部分設(shè)有連通進(jìn)氣通道和表面的小孔，多孔陶瓷攪拌槳連接進(jìn)氣管道，進(jìn)氣管道上安裝黑磷粉計(jì)量添加裝置；通過進(jìn)氣管道向銅液內(nèi)充入99.999％的氬氣或氮?dú)猓M(jìn)氣管道的氣源出口壓力0.5MPa，流量1～1.25Nm3/n；同時(shí)伴隨氣體加入黑磷粉，黑磷粉的添加量為銅液質(zhì)量的0.1％；熔煉爐溫度為1150℃～1160℃。因?yàn)楹诹追鄄挥绊戙~的導(dǎo)電性，所以可以將黑磷粉和保護(hù)氣體(氬氣或氮?dú)?一起沖入銅液中，快速攪拌，大大提高除氧效率，黑磷氧化形成的五氧化二磷升華，經(jīng)由在線除氣裝置排出，所述在線除氣裝置是一個(gè)抽氣裝置，安裝于熔煉爐頂部，抽走氧化后的五氧化二磷，所述在線除氣裝置連接一個(gè)水池溶于水形成硫酸，不會(huì)污染大氣。

(2)、熔煉后的銅液轉(zhuǎn)入保溫爐，保溫爐的溫度為1140℃～1150℃，保持銅液表面為真空狀態(tài)；結(jié)晶器水壓2～4MPa，結(jié)晶器出水溫度控制在25℃～50℃，將結(jié)晶器插入銅液中，銅液進(jìn)入結(jié)晶器中成型形成無氧銅鑄坯，采用上引連鑄機(jī)進(jìn)行引拉，獲得無氧銅坯料；采用這種方法熔煉，上引得到的無氧銅鑄坯氧含量低至5PPM，有利于提高導(dǎo)電率。

(3)、連續(xù)擠壓生產(chǎn)無氧銅桿料：以步驟(2)生產(chǎn)的無氧銅坯料為原料，采用連續(xù)擠壓工藝生產(chǎn)銅桿；連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為4～10r/min，銅桿擠出速度：6～15m/min，連續(xù)擠壓采用多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，所述的多級擴(kuò)展變形的模腔和模具，包括由腔體面板和蓋板組成的擴(kuò)展腔，墊片和模具安裝于擴(kuò)展腔內(nèi)；墊片安裝在模具的上部并呈喇叭狀多級擴(kuò)展，無氧銅桿擠出模具后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷取。參與這種方法，坯料無需加熱，無間斷連續(xù)生產(chǎn)，金屬受力狀態(tài)好，組織致密，并且擠壓過程中不會(huì)氧化，

(4)、連軋機(jī)組：連續(xù)擠壓后的無氧銅桿再繼續(xù)連軋，通過6～12機(jī)架的連軋機(jī)組，將銅桿料軋制成線坯；通過連續(xù)軋制可得到細(xì)小的等軸晶粒，進(jìn)一步改善組織結(jié)構(gòu)，坯料內(nèi)部組織致密，能克服上引工藝組織疏松的弊病，提高強(qiáng)度。

(5)、拉拔機(jī)組：將連續(xù)軋制的線坯經(jīng)過拉模獲得要求名義尺寸。所得無氧銅線產(chǎn)品平順性好，耐磨性和抗蠕變能力強(qiáng)。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。