[發明專利]一種制備小直徑銅銀合金的超聲連鑄設備

在審

• 申請號: 201811434768.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109261917A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 穆開洪;梁賀
• 申請（專利權）人: 蘇州創浩新材料科技有限公司
• 主分類號: B22D11/114
• 分類號: B22D11/114;B22D11/14;C22C1/02;C22C9/00
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產權代理事務所(普通合伙) 32277
• 代理人: 伍見

本發明公開了一種制備小直徑銅銀合金的超聲連鑄設備，屬于金屬材料加工技術領域。本發明的超聲連鑄設備包括真空罩、熔煉坩堝、加熱爐、結晶器、引錠裝置、超聲振動裝置和二次加料裝置；所述的熔煉坩堝、加熱爐、結晶器和二次加料裝置置于真空罩內；所述的二次加料裝置與熔煉坩堝相連接；所述的熔煉坩堝通過加熱爐進行加熱；所述的熔煉坩堝下端連接有導流管；所述的結晶器安裝在導流管外側；所述的引錠裝置設置在結晶器的下端，連鑄出連鑄坯料；所述的超聲振動裝置安裝在結晶器的出口處。本發明的連鑄坯料經過拉拔測試，可以直接拉拔到直徑小于0.05mm的微細絲不斷裂，同時微細絲抗拉強度大于400MPa，完全達到了高強高導銅銀合金微細絲的要求。

技術領域

本發明涉及一種制備小直徑銅銀合金的超聲連鑄設備，屬于金屬材料加工技術領域。

背景技術

高強度、高導電性銅合金微細絲材廣泛應用于在大規模集成電路、尖端數字通訊設備、繼電器、微特電機、電子變壓器、電磁閥、航空航天和國防裝備等電子元器件中，此類材料要求直徑小于0.05mm，同時要求抗拉強度大于400MPa以承受繞制線圈的拉力和強洛侖茲力，又必須兼有80％IACS以上的相對電導率，以避免產生高的焦耳熱，目前常用材料為添加1～4％銀的銅合金，常規純銅材料無法滿足這種特殊場合的要求。

我國已經成為繼電器、微特電機和電子變壓器等電子元器件的最大生產國和使用國，2017年銅合金微細絲材用量超過4萬噸，產值超300億元。但是由于在材料制備核心技術方面與發達國家的差距，我國僅能生產附加值較低的純銅微細絲，對于高強度、高導電性銅合金微細絲，我國大量廠家只能高價進口直徑1mm左右的母材，然后再拉拔成直徑0.05mm以下的微細絲，由此造成國外母材供應商賺取了大量的壟斷利潤，而留給我國廠家的只剩微薄的加工費。

出現上述問題的根本原因在于，國產的高強度、高導電性銅合金微細絲母材不能達到最佳的成分及顯微結構要求。主要原因有兩個：

(1)銀在銅中的富集析出，在高溫液態情況下，銅和銀可以無限混溶，但是在常溫狀態下，銀在銅中的溶解度小于0.5％，因此多余的銀在銅在約600℃(Tc點)以上時容易富集析出形成富集相，富集相為脆性相，在微絲拉拔時極易造成斷絲現象；

(2)液態銅銀中的氣體和夾雜物較多，在微絲拉拔時容易造成斷絲。

目前，我國高強度、高導電性銅合金微細絲制備工藝是先進行真空熔煉，在真空環境下除去銅和銀中的氣體和夾雜物，鑄成直徑約為100mm的鑄錠；再均勻化退火，消除銀的偏析并固溶處理；然后經過擠壓機在600℃以上的溫度，擠成直徑40mm左右的棒坯；在經過熱軋和冷軋工序軋制成直徑5mm的盤圓，拉拔到直徑約1mm制備成母材；最后拉拔成直徑0.05mm以下的高強度、高導電性銅合金微細絲。上述工藝總體而言工序繁瑣，所需設備復雜，耗能較高，而且很難完全去除合金的中氧化物和夾雜物，在微細絲材拉拔時極易發生斷線。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種制備小直徑銅銀合金的超聲連鑄設備，首先在高純石墨坩堝內將電解銅在真空條件下于1100～1200℃高溫下熔化為液體，然后通過二次加料裝置將銀加入坩堝和銅一起熔化為銅銀合金，液態合金熔煉均勻后，經過導流管在結晶器的冷卻作用下凝固，通過引錠裝置連鑄出小直徑連鑄坯料，在結晶器出口的下端裝有超聲振動裝置，用以對連鑄坯料進行超聲振動，超聲振動的能量通過連鑄坯向上傳遞，使銅銀合金的熔體接受超聲振動的能量，達到連鑄時氧化物夾雜上浮、細化晶粒和避免銀元素凝固時生成銀富集脆性相的目的。

本發明的第一個目的是提供一種制備小直徑銅銀合金的超聲連鑄設備，包括真空罩、熔煉坩堝、加熱爐、結晶器、引錠裝置、超聲振動裝置和二次加料裝置；所述的熔煉坩堝、加熱爐、結晶器和二次加料裝置置于真空罩內；所述的二次加料裝置與熔煉坩堝相連接；所述的熔煉坩堝通過加熱爐進行加熱；所述的熔煉坩堝下端連接有導流管；所述的結晶器安裝在導流管外側；所述的引錠裝置設置在結晶器的下端，連鑄出連鑄坯料；所述的超聲振動裝置安裝在結晶器的出口處，用以對連鑄坯料進行超聲振動。