本發(fā)明涉及一種單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法，尤其是一種通過將培育所得的單結(jié)晶金屬加工成圓形或矩形截面形態(tài)，然后利用拉線機(jī)進(jìn)行拉伸而連續(xù)地制造出極長的單結(jié)晶極細(xì)線，從而在簡化制造工程、節(jié)省生產(chǎn)成本的同時(shí)，還能夠降低電氣電阻從而提升其品質(zhì)的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法。

背景技術(shù)：

通常，因?yàn)榻饘俟腆w內(nèi)所存在的原子的不規(guī)則排列或一部分的規(guī)則排列而造成的分域現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致瑕疵的出現(xiàn)。為了使上述瑕疵最小化，通常采取在制作線材的拉伸過程中提升溫度或增加壓力等多種方式。

近來為了使金屬線材中發(fā)生的上述瑕疵最小化，本申請人已經(jīng)申請注冊了如下專利文獻(xiàn)1(KR10-0749833A)所述的利用單結(jié)晶金屬的單結(jié)晶金屬線制造技術(shù)。

即，專利文獻(xiàn)1如圖1所示，是一種利用具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的種子結(jié)晶在培育爐中培育出單結(jié)晶金屬之后，通過線切割機(jī)將其加工成圓盤形狀，然后再利用線切割機(jī)將其加工成線材形態(tài)，從而獲得單結(jié)晶金屬線的方法。

但是，專利文獻(xiàn)1如圖1所示，在利用線切割機(jī)將圓盤狀的單結(jié)晶金屬加工成螺旋形的線材形態(tài)之后，還需要追加實(shí)施將上述線材拉直并對其表面進(jìn)行研磨的工程，才能夠完成單結(jié)晶金屬線的制造。

因此，在使用專利文獻(xiàn)1中的制造方法制造單結(jié)晶金屬線時(shí)，具有因?yàn)橹圃旃こ滔鄬?fù)雜且消耗的時(shí)間相對較多而造成單位時(shí)間下的生產(chǎn)量受限的問題，并因此導(dǎo)致生產(chǎn)效率的下降和產(chǎn)品單價(jià)的上升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有問題而提供一種單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法，利用拉伸機(jī)對加工成一定形態(tài)的單結(jié)晶金屬進(jìn)行持續(xù)性的拉伸，從而制造出具有預(yù)設(shè)直徑的單結(jié)晶金屬極細(xì)線，本方法不僅能夠通過提升其生產(chǎn)效率降低單結(jié)晶金屬極細(xì)線的產(chǎn)品單價(jià)，還能夠通過提升其品質(zhì)擴(kuò)大單結(jié)晶金屬極細(xì)線的可應(yīng)用性。

本發(fā)明的目的并不局限于上述目的，未被提及的其他目的將通過下述記載得到進(jìn)一步明確。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法，其特征在于，包括：第1階段，使用丘克拉斯基法或布里曼法培育出單結(jié)晶金屬錠；第2階段，將上述單結(jié)晶金屬錠加工成一定形態(tài)的單結(jié)晶金屬；以及第3階段，對上述單結(jié)晶金屬進(jìn)行拉伸加工，從而完成單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造。

本發(fā)明的特征在于：在上述第2階段，將上述單結(jié)晶金屬的形態(tài)加工成立方體形態(tài)、圓柱體形態(tài)、線材形態(tài)中的某一種形態(tài)。

本發(fā)明的特征在于：在上述第2階段，通過碾磨加工、沖壓加工、線切割加工、噴水放電加工、3維放電加工等中的某一種方式進(jìn)行形態(tài)加工。

本發(fā)明的特征在于：在上述第2階段和第3階段之間，還包括：第2'階段，對上述經(jīng)過形態(tài)加工的單結(jié)晶金屬的表面進(jìn)行拋光打磨。

本發(fā)明的特征在于：在上述第3階段，在保持上述單結(jié)晶金屬的15～25％的截面減少率的同時(shí)，通過連續(xù)重復(fù)執(zhí)行一次以上處理而進(jìn)行拉伸加工。

本發(fā)明的特征在于：上述金屬為銅、鋁、金、銀、鎳中的某一種。

如上所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，不僅能夠通過利用簡單的制造方法制造出單結(jié)晶金屬極細(xì)線，提升其生產(chǎn)效率并降低其生產(chǎn)成本，且通過上述制造方法制造的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的電氣電阻值也相對低于單結(jié)晶金屬錠，從而提升其品質(zhì)并借此擴(kuò)大對單結(jié)晶金屬極細(xì)線的需求。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的單結(jié)晶金屬線的制造方法示意塊圖。

圖2是適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法示意塊圖。

圖3是對利用適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線和拉伸加工之前的單結(jié)晶銅的電氣電阻值進(jìn)行比較的結(jié)果表。

圖4是對利用適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線和拉伸加工之前的單結(jié)晶銅的電氣電阻值進(jìn)行比較的結(jié)果圖表。

圖5是對利用適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線和拉伸加工之前的單結(jié)晶銅的納米級別結(jié)晶性進(jìn)行比較的TEM照片。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖對適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法示意塊圖。適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法，是一種為了解決在一般的金屬線中發(fā)生的結(jié)構(gòu)性結(jié)合的問題，通過對培育成單結(jié)晶狀態(tài)的金屬進(jìn)行加工而制造出單結(jié)晶金屬極細(xì)線的方法，能夠通過相對簡化制造工程，實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率以及提升產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

上述的特征如圖2所示，是通過在將對銅、鋁、金、銀、鎳中的某一種進(jìn)行培育所得的單結(jié)晶金屬錠加工成一定的形態(tài)之后進(jìn)行拉伸，從而制造出具有一定直徑的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法實(shí)現(xiàn)。

即，通過第1階段，利用種子結(jié)晶對金屬塊進(jìn)行熔融，從而培育出單結(jié)晶金屬錠；第2階段，利用加工手段將上述單結(jié)晶金屬錠的形態(tài)加工成具有一定形態(tài)的單結(jié)晶金屬；以及第3階段，利用拉伸機(jī)對上述單結(jié)晶金屬進(jìn)行拉伸加工，從而制造出具有預(yù)設(shè)直徑的單結(jié)晶金屬線的制造階段實(shí)現(xiàn)。

在上述第1階段，使用丘克拉斯基法或布里曼法培育出單結(jié)晶金屬錠為宜。

作為對金屬塊進(jìn)行熔融時(shí)所使用的培育爐，可使用由石墨爐構(gòu)成的單一結(jié)構(gòu)的培育爐，也可以使用內(nèi)部爐由BN爐、礬土爐、石英爐中的某一種構(gòu)成而外部爐由石墨爐構(gòu)成的雙重結(jié)構(gòu)的培育爐。

此外，可使用誘導(dǎo)導(dǎo)線或碳加熱器對培育爐進(jìn)行加熱培育，應(yīng)將培育爐加熱至高于金屬塊熔融點(diǎn)的溫度進(jìn)行培育。

在上述第2階段，可將單結(jié)晶金屬錠加工成立方體形態(tài)或圓柱體形態(tài)或線材形態(tài)。

即，可通過碾磨加工、沖壓加工、線切割加工、噴水放電加工、3維放電加工等中的某一種方式加工成立方體形態(tài)、圓柱體形態(tài)或線材形態(tài)等。

其中，在將其加工成立方體形態(tài)或圓柱體形態(tài)時(shí)，相對于加工成線材形態(tài)的情況，可在拉伸加工時(shí)制造出長度相對更長的單結(jié)晶金屬極細(xì)線。

與此不同，在將其加工成線材形態(tài)時(shí)，相對于加工成立方體形態(tài)或圓柱體形態(tài)的情況，在拉伸加工時(shí)可制造的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的長度相對較短，因此還需要包括對兩個(gè)單結(jié)晶金屬極細(xì)線的端部同時(shí)進(jìn)行加壓接合的階段。

在上述第3階段，可在保持15～25％的截面減少率的同時(shí)，連續(xù)重復(fù)執(zhí)行一次以上的拉伸加工處理，以使得單結(jié)晶金屬極細(xì)線的直徑達(dá)到所需的直徑。

即，在保持如上所述的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的截面減少率的同時(shí)，可利用由多階段連續(xù)安裝的多個(gè)拉伸機(jī)構(gòu)成的連續(xù)拉伸機(jī)進(jìn)行連續(xù)拉伸加工，或利用一般拉伸機(jī)進(jìn)行多次重復(fù)拉伸加工。

其中，當(dāng)大于上述截面減少率時(shí)會(huì)因?yàn)閴毫^大而造成電氣電阻值的增加并因此導(dǎo)致無法得到所需的電氣特性效果；而當(dāng)小于上述截面減少率時(shí)會(huì)因?yàn)樾枰黾永旒庸ご螖?shù)而延緩作業(yè)速度并因此導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，所以，在保持上述截面減少率的情況下進(jìn)行拉伸加工為宜。

其中，在上述第2階段和第3階段之間可追加包括如圖2所示的對單結(jié)晶金屬的表面進(jìn)行拋光打磨的第2'階段，這是為了將單結(jié)晶金屬與金屬發(fā)生接觸的過程中在其表面發(fā)生的氧化現(xiàn)象將至最低。

下面，結(jié)合對適用本發(fā)明較佳實(shí)施例的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

首先，將銅塊投入到雙重結(jié)構(gòu)的培育爐內(nèi)部并利用感應(yīng)加熱的方式進(jìn)行加熱熔融，同時(shí)使用丘克拉斯基法使其與在培育爐的內(nèi)部緩緩上升的種子結(jié)晶的底部發(fā)生接觸，從而培育出單結(jié)晶銅錠。

此時(shí)，因?yàn)殂~和碳之間不會(huì)發(fā)生劇烈的滑雪節(jié)和反映，因此作為加熱體，使用了以石墨爐作為內(nèi)部爐的雙重結(jié)構(gòu)的培育爐。此外，作為種子結(jié)晶使用了單一方向的棒狀體。

此外，將培育爐的加熱溫度設(shè)定為比銅的熔融點(diǎn)高出約30℃的1000～1100℃，并以0.1～1℃/分鐘的速率調(diào)整熔融狀態(tài)下的銅的溫度，從而確保銅塊被完全熔融培育。

接下來，將培育所得的單結(jié)晶銅錠培育成便于利用拉伸機(jī)進(jìn)行拉伸加工的單結(jié)晶銅形態(tài)。

即，使用多種加工手段中的一種即碾磨機(jī)，將其加工成長度大于10mm的圓柱體形狀的單結(jié)晶銅形態(tài)。

接下來，為了將被加工成圓柱體形態(tài)的單結(jié)晶銅的表面氧化現(xiàn)象降至最低，對單結(jié)晶銅的表面進(jìn)行了拋光打磨。

最后，將經(jīng)過表面拋光打磨的單結(jié)晶銅投入到連續(xù)拉伸機(jī)中并以6m/秒的速度進(jìn)行拉伸加工處理，從而完成了180μm直徑的單結(jié)晶銅極細(xì)線的制造。

下面，將結(jié)合附圖對利用適用本發(fā)明較佳實(shí)施例的單結(jié)晶極細(xì)線的制造方法進(jìn)行制造的單結(jié)晶銅極細(xì)線的特性進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖3是對利用本發(fā)明的較佳實(shí)施例制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線和拉伸加工之前的單結(jié)晶銅的電氣電阻值進(jìn)行比較的結(jié)果表，圖4是對利用本發(fā)明的較佳實(shí)施例的制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線和拉伸加工之前的單結(jié)晶銅的電氣電阻值進(jìn)行比較的結(jié)果圖表。

如圖3及圖4所示，利用本發(fā)明的較佳實(shí)施例制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線在受到拉伸所導(dǎo)致的壓力的狀態(tài)下，其電氣電阻值仍然相對于拉伸加工之前的單結(jié)晶銅的電氣電阻值低。

此外，圖5是對利用本發(fā)明的較佳實(shí)施例制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線(b)和拉伸加工之前的單結(jié)晶銅(a)的納米級別結(jié)晶性進(jìn)行比較的TEM照片。

如圖5所示，利用本發(fā)明制造出的單結(jié)晶銅極細(xì)線在受到拉伸所導(dǎo)致的壓力的狀態(tài)下，其結(jié)晶性仍然與拉伸加工之前的單結(jié)晶銅的結(jié)晶性相同。

如上所述的適用本發(fā)明的單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法，能夠通過簡化制造工程而實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)電性優(yōu)秀的無瑕疵單結(jié)晶金屬極細(xì)線的大規(guī)模生產(chǎn)，不僅能夠提升單結(jié)晶金屬極細(xì)線的品質(zhì)，還能夠擴(kuò)大對單結(jié)晶金屬極細(xì)線的需求。

上述實(shí)施例僅為示例性目的，具有本技術(shù)領(lǐng)域之一般知識的人員可對實(shí)施進(jìn)行各種變形的其他實(shí)施例。

因此，本發(fā)明真正的技術(shù)保護(hù)范圍由下述權(quán)利要求書中所記載的發(fā)明技術(shù)思想確定，不僅包含上述實(shí)施例，還應(yīng)包含經(jīng)過各種變形的其他實(shí)施例。

產(chǎn)業(yè)可應(yīng)用性

本發(fā)明涉及一種單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法，通過將培育所得的單結(jié)晶金屬加工成圓形或矩形截面形態(tài)，然后利用拉線機(jī)進(jìn)行拉伸而連續(xù)地制造出極長的單結(jié)晶極細(xì)線，從而在簡化制造工程、節(jié)省生產(chǎn)成本的同時(shí)，還能夠降低電氣電阻從而提升其品質(zhì)，可適用于單結(jié)晶金屬極細(xì)線的制造方法領(lǐng)域。