[發明專利]一種高強度高導電率異構銅導線的制備系統及方法

有效

• 申請號: 202010179713.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111485072B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 周浩;任許樂;劉億;許夢凝;陳雪飛;徐濤;肖禮容;李玉勝;曹陽
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26;C21D9/52;C22F1/08;B21C37/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

1.一種高強度高導電率異構銅導線的制備系統，其特征在于，包括：

卷曲變形裝置：用于將混料板材卷曲成棒材，所述混料板材由兩種不同成分的銅/銅合金板材交替疊放而成；

旋轉拉拔變形裝置：用于對卷曲之后的棒材同時進行旋轉和拉拔變形，得到銅導線；

導線繞盤裝置：用于對旋轉拉拔變形后得到的銅導線進行繞盤；

退火裝置：用于對繞盤之后的銅導線進行退火；

所述卷曲變形裝置包括一個上滾輪，兩個下滾輪，設置在滾輪兩端的一個可拆卸支座和一個不可拆卸支座，加熱機構和驅動機構；

所述加熱機構用于對上滾輪的加熱；所述驅動機構用于驅動上滾輪進行旋轉；所述可拆卸支座和不可拆卸支座內部均設有兩豎直導軌，使兩個下滾輪沿著導軌上下移動，從而調節加工過程中上、下滾輪的豎直高度間距；所述兩個下滾輪的直徑相同且大于上滾輪的直徑。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述加熱機構包括設置在可拆卸支座內的電阻絲；

所述驅動機構包括設置在不可拆卸支座上的電機，電機與上滾輪連接，用于帶動上滾輪轉動；

所述下滾輪與所述可拆卸支座和不可拆卸支座內部的兩豎直導軌過盈配合；或所述上滾輪和下滾輪之間通過凸輪機構實現豎直高度間距的可調。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述旋轉拉拔變形裝置包括兩個相對設置的三爪卡盤，導軌，驅動機構和加熱機構；

其中一個三爪卡盤固定設置在導軌上，另一個三爪卡盤可滑動的設置導軌上；所述驅動機構用于驅動固定設置在導軌上的三爪卡盤的轉動，和用于驅動可滑動設置在導軌上的三爪卡盤沿導軌移動；

所述加熱機構用于對待旋轉拉拔的棒材進行加熱。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述驅動機構包括平移電機和旋轉電機，所述平移電機帶動三爪卡盤在導軌上進行移動，實現棒材的拉拔變形，所述旋轉電機帶動三爪卡盤進行旋轉，實現棒材的旋轉變形；

所述加熱機構包括加熱套，所述加熱套套設在棒材的外周，用于對棒材加熱。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述導線繞盤裝置包括線盤和繞盤電機，所述繞盤電機帶動線盤進行旋轉運動，將導線纏繞在線盤上；所述退火裝置包括退火爐。

6.一種利用權利要求1-5任一項所述的系統制備異構銅導線的方法，其特征在于，包括：

步驟(1)：混料疊合：選擇多個兩種或兩種以上不同成分的銅/銅合金板材，交替疊放；

步驟(2)：卷曲變形：將混料疊合的混料板材卷曲成棒；

步驟(3)：旋轉拉拔：在加熱條件下使用旋轉拉拔裝置進行扭轉和拉拔復合變形，獲得致密且界面結合良好的異構銅合金線材；

步驟(4)：導線繞盤；

步驟(5)：多極再結晶：利用異構銅合金再結晶溫度的多極化，以熱處理溫度調控微觀組織，獲得高強高導異構銅導線材料。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的混料疊合具體為：選擇多個兩種或兩種以上的銅/銅合金板材，疊合前對板材表面進行打磨，去除表面的油污和氧化皮，打磨完成后按交替順序疊合板材，并使用與任一種成分的板材相同組元的銅/銅合金細絲捆扎固定板材端部和尾部；

所述步驟(2)中的卷曲變形具體為：將捆扎固定好的混料板材送到卷曲變形裝置中，調節下滾輪的位置，使上下滾輪間的豎直高度等于混料板材的厚度，電阻絲加熱使上滾輪的溫度升至50～200℃，升溫速度為1～10℃/min，將混料板材一端送入卷板機內，卷板機的上滾輪在電機的作用下以5～10rpm的速率勻速旋轉，將板材卷曲2～5周，卷曲變形完成后拆除左側支座，將工件與上滾輪一并取下并切掉上滾輪超出棒材部分。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述卷曲變形裝置中上滾輪的材質與混料板材中其中一種板材的成分相同，且不同于與上滾輪接觸的板材的成分。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的旋轉拉拔具體為：將卷曲變形后的棒材送入旋轉拉拔裝置中，將棒材的兩端分別固定于兩個三爪卡盤上，使用加熱套使棒材的溫度上升至50～200℃，升溫速率為1～10℃/min；通過轉動其中一端的三爪卡盤，且平移另一端的三爪卡盤，從而對棒材施以旋轉拉拔變形，旋轉速率為1.5～3rpm，拉拔速度為3～10m/min，棒材的變形量為10～70％；

所述步驟(5)中的多級再結晶為退火處理，退火溫度介于兩種銅合金板材再結晶溫度之間，退火時間為0.1～100分鐘。