CN112086221B - 一种银合金铜线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种银合金铜线及其制备方法,属于新材料领域,一种银合金铜线,包括:铜线基底、柔性材料层以及银合金层,所述铜线基底上设置有凹槽,所述柔性材料层置于所述凹槽内,所述银合金层包覆于所述柔性材料,所述柔性材料包括以下原料:鳞片状铝粉和粘结剂,本发明的一种银合金铜线具有较高的耐腐蚀性能,且还能提高其散热性,应用更加广泛。
Description
技术领域
本发明涉及,具体涉及一种银合金铜线及其制备方法。
背景技术
铜线的导电性能优越,在电网输运中被广泛的应用。但是在长期使用和暴露在腐蚀性环境(如在沿海地区、海洋环境、酸雨地区等)中时,考虑到铜线的使用范围,它的抗腐蚀性能显得十分重要,此外,铜线的强度有限,而现有的镀银铜线在腐蚀性环境下,也是很容易出现红斑,而有些采用高分子耐腐蚀层散热性较差。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种银合金铜线及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下:
一种银合金铜线,包括:铜线基底、柔性材料层以及银合金层,所述铜线基底上设置有凹槽,所述柔性材料层置于所述凹槽内,所述银合金层包覆于所述柔性材料层,所述柔性材料层包括以下原料:鳞片状铝粉和粘结剂。
作为本发明进一步地优选方案,所述凹槽呈独立分布或网络互连分布。
作为本发明进一步地优选方案,所述凹槽深度为0.1-0.8μm。
作为本发明进一步地优选方案,所述凹槽呈鱼钩状。
本发明还公开了一种银合金铜线的的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将粘结剂配制成粘结剂溶液,将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中,混合均匀,制得柔性材料前驱体溶液;
步骤四:将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中,取出,干燥,得到预制铜线;
步骤五:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线。
作为本发明进一步地优选方案,所述银合金熔液包括银、锌及锆,基于该银合金组份的重量百分比为100wt%计,锌的重量百分比大于0.01wt%且不大10wt%,锆的重量百分比大于0.011wt%且不大于8wt%。
作为本发明进一步地优选方案,所述步骤二中,粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
作为本发明进一步地优选方案,所述步骤五中,穿过速率为5-15m/s。
作为本发明进一步地优选方案,所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为3-5m/s,第二次穿过速率为10-20m/s。
作为本发明进一步地优选方案,所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为4m/s,第二次穿过速率为15m/s。
本发明的有益效果是:
(1)本发明的一种银合金铜线,在铜线基底上设置柔性材料层和银合金层,提高了其耐腐蚀性能和强度,同时设置的凹槽能够进一步提高层界面的结合应力。
(2)本发明的一种银合金铜线,采用鳞片状铝粉加入柔性材料层中,一方面保证了其与银合金层的结合力;另一方面由于鳞片状铝粉本身的屏蔽性能,即各层铝粉之间的孔隙互相错开,切断了载体膜的毛细微孔,外界的水分、气体无法透过毛细孔到达铜线基底,使得是铝粉良好的物理屏蔽性,保护性更强,也避免了铜线基底被腐蚀。
(3)本发明的一种银合金铜线的制备方法,在银合金的组分中加入锆,提高其强度,另通过调整合适的穿过速率或次数,从而得到全非晶态结构的银合金层或部分非晶态的银合金层,一层非晶态结构的银合金层能提高耐腐蚀性,部分非晶态的银合金层,不仅能够保证耐腐蚀性,还能提高其散热性能。
附图说明
图1是本发明第一实施例的结构示意图一;
图2是本发明第一实施例的结构示意图二;
图中,1-铜线基底,2-柔性材料层,3-银合金层,301-晶态层,302-非晶态层。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例,本发明之较佳实施例在附图中示出,附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述,使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案,但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
作为本发明的第一实施例:如图1和图2所示,一种银合金铜线,包括:铜线基底1、柔性材料层2以及银合金层3,所述铜线基底上设置有凹槽,所述柔性材料层2置于所述凹槽内,所述银合金层3包覆于所述柔性材料层,所述柔性材料层包括以下原料:鳞片状铝粉和粘结剂。还有一些实施例中,银合金层为非晶态层,或,银合金层为晶态层301和非晶态层302的双层结构。
所述凹槽呈独立分布或网络互连分布。
所述凹槽深度为0.1-0.8μm,有限0.5μm。
所述凹槽呈鱼钩状,层层之间的界面结合更加牢固。
作为本发明的第二实施例:一种银合金铜线的的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将粘结剂配制成粘结剂溶液,将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中,混合均匀,制得柔性材料前驱体溶液;
步骤四:将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中,取出,干燥,得到预制铜线;
步骤五:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线。
所述银合金熔液包括银、锌及锆,基于该银合金组份的重量百分比为100wt%计,锌的重量百分比大于0.01wt%且不大10wt%,锆的重量百分比大于0.011wt%且不大于8wt%。
所述步骤二中,粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
所述步骤五中,穿过速率为5-15m/s。
所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为3-5m/s,得到晶态层,第二次穿过速率为10-20m/s,得到非晶态层。
所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为4m/s,第二次穿过速率为15m/s。
以下采用具体实施例对发明作进一步解释。
实施例1
一种银合金铜线的的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将粘结剂配制成粘结剂溶液,将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中,鳞片状铝粉加入量占粘结剂溶液质量的3%,混合均匀,制得柔性材料前驱体溶液;粘结剂为环氧树脂。
步骤四:将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中,取出,干燥,得到预制铜线;
步骤五:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆,基于该银合金组份的重量百分比为100wt%计,锌的重量百分比0.01%,锆的重量百分比0.011wt%。穿过速率为5m/s。
实施例2
一种银合金铜线的的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将粘结剂配制成粘结剂溶液,将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中,鳞片状铝粉加入量占粘结剂溶液质量的5%,混合均匀,制得柔性材料前驱体溶液;粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
步骤四:将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中,取出,干燥,得到预制铜线;
步骤五:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆,基于该银合金组份的重量百分比为100wt%计,锌的重量百分比0.05wt%,锆的重量百分比0.03wt%。穿过速率为5m/s。
实施例3
一种银合金铜线的的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将粘结剂配制成粘结剂溶液,将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中,鳞片状铝粉加入量占粘结剂溶液质量的3%,混合均匀,制得柔性材料前驱体溶液;粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
步骤四:将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中,取出,干燥,得到预制铜线;
步骤五:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆,基于该银合金组份的重量百分比为100wt%计,锌的重量百分比5wt%,锆的重量百分比4wt%。穿过速率为5m/s。
实施例4
本实施例是在实施例2的基础上进行的变化,具体是穿过速率为8m/s。
实施例5
本实施例是在实施例2的基础上进行的变化,具体是穿过速率为10m/s。
实施例6
本实施例是在实施例2的基础上作出的变化,具体是所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为3m/s,得到晶态层,第二次穿过速率为10m/s,得到非晶态层。
实施例7
本实施例是在实施例2的基础上作出的变化,具体是所述步骤五中,所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为4m/s,第二次穿过速率为15m/s。
实施例8
本实施例是在实施例2的基础上作出的变化,具体是所述步骤五中,所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为13m/s,第二次穿过速率为4m/s。
对比例1(无柔性材料层)
一种银合金铜线的的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线。所述银合金熔液包括银、锌及锆,基于该银合金组份的重量百分比为100wt%计,锌的重量百分比0.05wt%,锆的重量百分比大于0.03wt%。穿过速率为5m/s。
对比例2
采用同实施例2的铜线基底作为本对比例。
将上述实施例和对比例的合金铜线进行耐腐蚀实验和屈服强度测试,测试方法如下:耐腐蚀实验:以GB/T 10125-1997为试验依据在质量浓度为5%的氯化钠溶液环境下进行中性盐雾试验;
屈服强度测试:对长径比为2:1的试样进行了单轴压缩测试,压缩速率为5×10-4s-1,测量出样品的屈服强度,具体见表1。
试样 | 屈服强度(Mpa) | 耐腐蚀性能 | 导热率(Wm<sup>-1</sup>K<sup>-1</sup>) |
实施例1 | 896 | 150h后仍无锈蚀现象 | 65 |
实施例2 | 904 | 150h后仍无锈蚀现象 | 68 |
实施例3 | 885 | 150h后仍无锈蚀现象 | 67 |
实施例4 | 912 | 150h后仍无锈蚀现象 | 64 |
实施例5 | 915 | 150h后仍无锈蚀现象 | 63 |
实施例6 | 875 | 150h后仍无锈蚀现象 | 61 |
实施例7 | 881 | 150h后仍无锈蚀现象 | 62 |
实施例8 | 832 | 100h后仍无锈蚀现象 | 87 |
对比例1 | 723 | 80h后出现腐蚀现象 | 57 |
对比例2 | 598 | 30h后出现腐蚀现象 | 61 |
从上表可以看出,实施例的抗腐蚀性能较对比例得到很大提高,同时实施例的屈服强度也得到提高,说明本发明的银合金铜线具有很好的抗腐蚀性能和具有较高的强度,同时经截面观察,实施例试样的截面无空隙,结合紧密;主要原因可能如下,经过对比例1和对比例2的对比可知,添加的柔性材料层,一方面保证了其与银合金层的结合力;另一方面由于鳞片状铝粉本身的屏蔽性能,即各层铝粉之间的孔隙互相错开,切断了载体膜的毛细微孔,外界的水分、气体无法透过毛细孔到达铜线基底,使得是铝粉良好的物理屏蔽性,保护性更强,也避免了铜线基底被腐蚀;经过对比例2和实施例的对比可知,采用合适的穿过速率,制得非晶态的银合金层,由于非晶态结构具有无序结构,具有更高的强度和更好的耐腐蚀性,通过实施例8和实施例2的对比可知,采用两次穿过工艺制备一层晶态层一层非晶态层,由于晶态层里的原子排列有序,实施例8的导热速率更快,在散热方面的性能得到提高,使得银合金铜线在电应用领域范围更广。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种银合金铜线,其特征在于:包括:铜线基底(1)、柔性材料层(2)以及银合金层(3),所述铜线基底上设置有凹槽,所述柔性材料层(2)置于所述凹槽内,所述银合金层(3)包覆于所述柔性材料层,所述柔性材料层包括以下原料:鳞片状铝粉和粘结剂;
还包括以下制备方法:具体包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将粘结剂配制成粘结剂溶液,将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中,混合均匀,制得柔性材料前驱体溶液;
步骤四:将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中,取出,干燥,得到预制铜线;
步骤五:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线;所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为3-5m/s,第二次穿过速率为10-20m/s。
2.根据权利要求1所述的一种银合金铜线,其特征在于:所述凹槽呈独立分布或网络互连分布。
3.根据权利要求1所述的一种银合金铜线,其特征在于:所述凹槽深度为0.1-0.8μm。
4.根据权利要求1所述的一种银合金铜线,其特征在于:所述凹槽呈鱼钩状。
5.一种银合金铜线的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:采用模具成型法将铜线基底加工成具有凹槽的铜线基底;
步骤二:将粘结剂配制成粘结剂溶液,将鳞片状铝粉加入粘结剂溶液中,混合均匀,制得柔性材料前驱体溶液;
步骤四:将步骤一中具有凹槽的铜线基底浸渍在所述柔性材料前驱体溶液中,取出,干燥,得到预制铜线;
步骤五:将预制铜线在惰性气体氛围下穿过银合金熔液,冷却,得到银合金铜线。
6.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法,其特征在于:所述银合金熔液包括银、锌及锆,基于该银合金组份的重量百分比为100wt%计,锌的重量百分比大于0.01wt%且不大10wt%,锆的重量百分比大于0.011wt%且不大于8wt%。
7.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法,其特征在于:所述步骤二中,粘结剂为环氧树脂、羟丙基甲基纤维素以及聚乙烯醇中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法,其特征在于:所述步骤五中,穿过速率为5-15m/s。
9.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法,其特征在于:所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为3-5m/s,第二次穿过速率为10-20m/s。
10.根据权利要求5所述的一种银合金铜线的制备方法,其特征在于:所述步骤五中,穿过采用两次穿过速率进行,第一次穿过速率为4m/s,第二次穿过速率为15m/s。
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Denomination of invention: A silver alloy copper wire and its preparation method Effective date of registration: 20220606 Granted publication date: 20211126 Pledgee: Yujiang branch of Jiujiang Bank Co.,Ltd. Pledgor: JIANGXI RUISHUN SUPERFINE COPPER WIRE TECHNOLOGY COLLABORATIVE INNOVATION CO.,LTD. Registration number: Y2022980007065 |
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