CN113201669A - 一种镀锡铜包合金线的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料制备技术领域，提供了一种镀锡铜包合金线的加工方法。本发明以铝元素为基体，往其中合理的加入了石墨烯、氮化锰、氮化锆、氮化钨、氮化硅和碳化钛，以提高镀锡铜包合金线的导电导热性能和机械性能。同时采用科学的合金线制备方法，合金熔炼采用二次升温，不需精炼过程，方法简单；合金杆连铸采用接近合金熔点的热型结晶器温度，可以使合金液成核后沿定向凝固方向择优生长，稳定镀锡铜包合金线内部的组织结构，提高所得合金线的强度以及导电导热等综合性能。

Description

一种镀锡铜包合金线的加工方法
技术领域
本发明涉及金属材料制备技术领域，尤其涉及一种镀锡铜包合金线的加工方法。
背景技术
铜作为性价比最好的导体材料而被世界广为使用，但是，资源稀缺、价格较高等因素给材料应用企业的生产带来诸多困难。研发可以替代纯铜的高性能、低价格且资源丰富的材料已成为材料应用企业的当务之急，这不仅可以缓解我国铜资源贫乏的问题，同时也可大大降低相关产品的制作成本。
近年来，在我国使用较多的用以替代纯铜或铝镁合金做屏蔽编织线的是铜包铝合金线，其优点是：导电率与纯铝相近，但强度能够达到近180MPa左右，可以满足通信电缆屏蔽层编织用线的要求，也大大降低了生产成本。但其缺点在于：冶炼过程中比较难以把握，经常出现机械性能不稳定问题，导致拉丝断线频繁，生产效率不稳定等问题，而且表面易氧化导致其电性能存在缺陷；并且，现有铜包铝合金线的导热率已无法满足使用要求。
发明内容
本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种镀锡铜包合金线的加工方法。本发明目的基于以下技术方案实现：
本发明目的一个方面，提供了一种镀锡铜包合金线的加工方法，包括以下步骤：
S1、合金杆的制备：所述合金杆的原料包括铝80～95份、石墨烯3～8份、镁1～4份、铁0.2～3份、铜0.2～3份、锌0.2～3份、锡0.1～1份、铬0.1～1份、镍0.1～1份、氮化锰0.5～3份、氮化锆0.5～3份、氮化钨0.5～3份、氮化硅0.5～3份、碳化钛0.5～3份以及不可避免的杂质，将原料进行熔炼合金，然后对所得合金液采用热型水平连铸制成合金杆；
S2、去除合金杆表面的氧化层，将铜带包覆在合金杆的表面，在惰性气氛下将铜与合金线焊接形成铜包合金线坯；
S3、对所述铜包合金线坯进行多道次小变形量拉拔处理，然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材；
S4、在所述铜包合金线的表面镀锡形成镀锡层，抛光钝化，得到镀锡铜包合金线。
铜，降低热脆性，提高增加腐蚀抗力，降低相变温度。石墨烯，是迄今发现的厚度最薄、强度却最高、结构最致密的材料；石墨烯兼具高导电性和高透明性、高韧性(拉伸20％仍不断裂)；石墨烯电阻率极低，电子迁移的速度极快；石墨烯的导热率(5300W/m.k)是常用散热材料铜的近14倍，石墨的3.5倍。在合金中加入石墨烯，可得到高强度高导电的合金材料。镁，在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4；它是实用金属中的最轻的金属，具有高强度、高刚性，提高合金的各种性能指标，特别是防腐蚀性能。镍，具有良好的可塑性和耐腐蚀性，加入镍的铝合金材料延展性、硬度、抗腐蚀均得到明显提高。锡可以提高合金的耐腐蚀性和强度，但会降低合金的高温机械性能，严重影响合金的加工性能，所以只添加少量。铬与空气接触后会产生一层极薄的氧化层，能阻止氧气进一步腐蚀金属，而且氧化层被破坏后可以迅速再生，提高合金的抗腐蚀能力；此外，铬也可提高合金的硬度(铬的莫氏硬度可达9)和防腐蚀性能。
以单质形式加入锰、氮两种元素时，存在如氮的溶解度低、密度小、不易加入及氮的添加量不易控制等缺点；氮化锰中危害性杂质含量低，不仅易于加入，并且锰、氮的利用率也高，加入量少，能提高合金的强度等机械性能，细化晶粒，改善其加工性能；此外，氮化锰能代替部分镍从而降低成本。氮化锆具有高抗腐蚀性能，良好的光滑表面以及延展性。氮化钨，具有优良机械和热稳定性。氮化硅具有润滑性、耐磨损、为原子晶体、高温时抗氧化、抵抗冷热冲击等特性。碳化钛，硬度仅次于金刚石，具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、热稳定性好的优点，有良好的导热和导电性，在温度极低时甚至表现出超导性。加入碳化钛，可提高合金的各种性能指标，特别是冲击韧性、导热和导电性。
优选地，步骤S1中所述熔炼合金具体包括：以20～40℃/min的升温速率程序升温至900～1100℃，保温搅拌2～8min，然后冷却至300～500℃；再以40～80℃/min的升温速率程序升温至1100～1250℃，保温5～40min，得到合金液。
本发明通过添加石墨烯、铜、镁、氮化锆、氮化硅和碳化钛，使得合金的补缩及抗热裂性得到有效提高，同时采用二次熔炼的方法，合金液先慢速升温至较低熔炼温度，再快速升温至较的温度，并通过搅拌促进所有合金元素的溶解。偏析程度小，几乎无氢熔解，使合金的散热率大幅度提高。并且，采用本发明的熔炼方法，可获得均匀致密、机械性能和导电性能高的合金。
优选地，步骤S1中所述热型水平连铸的结晶器为热型结晶器，所述热型结晶器内的温度为800～1000℃，浇铸温度为1000～1200℃，所述热型水平连铸的冷却方式为1～4次水冷；所得合金杆的直径为10～40mm。
本发明采用热型结晶器进行加热结晶，热型结晶器内的温度较高接近合金熔点，使其液固界面前沿形成沿水平连铸方向稳定一致的结晶凝固趋向，避免在铸型内壁形核，形成单向散热；形成的稳定液固界面前沿有利于形核后沿定向凝固方向择优生长，减少晶界缺陷，有利于沿水平连铸方面铸态组织的改善。多次水冷，强化冷却效果，稳定合金线材内部的组织结构。
优选地，步骤S1中还包括：将所得合金杆进行固溶处理、时效热处理和拉拔塑性变形处理，将合金杆制成直径为3～15mm的合金杆。
优选地，所述固溶处理的温度为900～1000℃，时间为2～6h，然后水淬；所述时效热处理为将水淬后的合金杆置于300～400℃下保持10～30h；所述拉拔塑性变形处理为直接将时效热处理后的合金杆用多道次小变形量方法制成直径为3～15mm的合金杆。
本发明采用固溶处理、时效热处理和多道次小变形量方法变形处理，提高强化相析出速率和析出率，产生时效析出强化、形变强化、细晶强化的多种强化效果，提高铜银系合金的强度、导电性能、导热性能等综合性能，可实现连续化生产。
优选地，步骤S2具体包括：对合金杆表面进行砂纸打磨后作清洗处理，用铜带将合金杆包在中间，预热后用1～3MPa的压力轧制，然后使用激光或氩弧焊将铜焊接形成铜包合金线坯。
优选地，所述预热的温度为600～750℃，激光焊接后通过拉丝模具对铜包合金线坯进行整圆矫形。
优选地，步骤S3中所述多道次小变形量拉拔处理具体包括：以单道次变形量不高于15％拉拔至线径为2～8mm，然后以单道次变形量不高于20％拉拔至线径为1～5mm，退火处理；以单道次变形量不高于25％拉拔至线径为0.5～2mm，以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.01～0.5mm，退火处理。
优选地，步骤S4中所述镀锡使用甲基磺酸锡型镀锡液。
优选地，步骤S4中所述抛光钝化具体包括：通过混酸抛光液进行抛光处理，抛光时间20s～30s，抛光1～2次，然后浸入钝化液中进行钝化处理，形成抛光膜。
本发明目的另一个方面，提供了一种镀锡铜包合金线，根据上述任一项所述的加工方法制得。
本发明可至少取得如下有益效果其中之一：
本发明以铝元素为基体，往其中合理的加入了石墨烯、氮化锰、氮化锆、氮化钨、氮化硅和碳化钛，以提高镀锡铜包合金线的导电导热性能和机械性能。同时采用科学的合金线制备方法，合金熔炼采用二次升温，不需精炼过程，方法简单；合金杆连铸采用接近合金熔点的热型结晶器温度，可以使合金液成核后沿定向凝固方向择优生长，稳定镀锡铜包合金线内部的组织结构，提高所得合金线的强度以及导电导热等综合性能。
本发明还在铜包合金线的外部镀有锡层，所得镀锡铜包合金线具有较好的抗氧化性、耐腐蚀性和屏蔽性(抗干扰性)，也有利于降低合金线的电阻率，提高其导电性能。
具体实施方式
下面将对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用设备、仪器、试剂均为市售，所用甲基磺酸锡型镀锡液、混酸抛光液、钝化液均相同。镀锡采用BSnG-2018甲基磺酸型光亮镀锡工艺，镀锡层厚度为8μm左右。混酸抛光液包括磷酸250ml/L、硫酸300ml/L、硝酸100ml/L和盐酸10ml/L。钝化液采用BTA、乳化剂和成膜助剂的混合液，钝化温度70℃，钝化时间10min。
实施例1
一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、合金杆的制备：
S11、准备合金杆的原料：包括铝95份、石墨烯3份、镁4份、铁3份、铜3份、锌0.2份、锡0.1份、铬0.1份、镍0.9份、氮化锰0.5份、氮化锆0.5份、氮化钨0.5份、氮化硅0.5份、碳化钛0.5份以及不可避免的杂质；
S12、将原料进行熔炼合金：以20℃/min的升温速率程序升温至900℃，保温搅拌8min，然后冷却至300℃；再以40℃/min的升温速率程序升温至1100℃，保温10min，得到合金液；
S13、然后对所得合金液采用热型水平连铸制成合金杆，使用的结晶器为热型结晶器，所述热型结晶器内的温度为800℃，浇铸温度为1000℃，所述热型水平连铸的冷却方式为2次水冷；所得合金杆的直径为40mm。
S2、对合金杆表面进行砂纸打磨后作清洗处理，用铜带将合金杆包在中间，600～750℃预热后用1～3MPa的压力轧制，然后使用激光将铜焊接形成铜包合金线坯，通过拉丝模具对铜包合金线坯进行整圆矫形。
S3、对所述铜包合金线坯进行多道次小变形量拉拔处理，具体包括：以单道次变形量不高于15％拉拔至线径为8mm，然后以单道次变形量不高于20％拉拔至线径为5mm，退火处理；以单道次变形量不高于25％拉拔至线径为2mm，以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.5mm，退火处理；然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材。
S4、使用甲基磺酸锡型镀锡液在所述铜包合金线的表面镀锡形成镀锡层，通过混酸抛光液进行抛光处理，抛光时间20s，抛光2次，然后浸入钝化液中进行钝化处理，形成抛光膜，得到镀锡铜包合金线。
实施例2
一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、合金杆的制备：
S11、准备合金杆的原料：包括铝80份、石墨烯8份、镁1份、铁0.2份、铜0.2份、锌3份、锡1份、铬1份、镍0.1份、氮化锰3份、氮化锆3份、氮化钨3份、氮化硅3份、碳化钛3份以及不可避免的杂质；
S12、将原料进行熔炼合金：以40℃/min的升温速率程序升温至1100℃，保温搅拌2.5min，然后冷却至500℃；再以80℃/min的升温速率程序升温至1250℃，保温40min，得到合金液；
S13、然后对所得合金液采用热型水平连铸制成合金杆，使用的结晶器为热型结晶器，所述热型结晶器内的温度为1000℃，浇铸温度为1200℃，所述热型水平连铸的冷却方式为3次水冷；所得合金杆的直径为10mm；
S14、将所得合金杆进行固溶处理、时效热处理和拉拔塑性变形处理：所述固溶处理的温度为1000℃，时间为2h，然后水淬；所述时效热处理为将水淬后的合金杆置于400℃下保持10h；所述拉拔塑性变形处理为直接将时效热处理后的合金杆用多道次小变形量方法制成直径为3mm的合金杆。
S2、对合金杆表面进行砂纸打磨后作清洗处理，用铜带将合金杆包在中间，750℃预热后用1.5MPa的压力轧制，然后使用氩弧焊将铜焊接形成铜包合金线坯，通过拉丝模具对铜包合金线坯进行整圆矫形。
S3、对所述铜包合金线坯进行多道次小变形量拉拔处理，具体包括：以单道次变形量不高于15％拉拔至线径为2mm，然后以单道次变形量不高于20％拉拔至线径为1mm，退火处理；以单道次变形量不高于25％拉拔至线径为0.5mm，以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.1mm，退火处理；然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材。
S4、使用甲基磺酸锡型镀锡液在所述铜包合金线的表面镀锡形成镀锡层，通过混酸抛光液进行抛光处理，抛光时间30s，抛光1次，然后浸入钝化液中进行钝化处理，形成抛光膜，得到镀锡铜包合金线。
实施例3
一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、合金杆的制备：
S11、准备合金杆的原料：包括铝85份、石墨烯5份、镁2份、铁0.5份、铜2份、锌0.5份、锡0.3份、铬0.3份、镍0.3份、氮化锰2.5份、氮化锆1份、氮化钨1份、氮化硅1份、碳化钛1份以及不可避免的杂质；
S12、将原料进行熔炼合金：以30℃/min的升温速率程序升温至1000℃，保温搅拌5min，然后冷却至400℃；再以60℃/min的升温速率程序升温至1200℃，保温20min，得到合金液；
S13、然后对所得合金液热型水平连铸制成合金杆，使用的结晶器为热型结晶器，所述热型结晶器内的温度为900℃，浇铸温度为1100℃，所述热型水平连铸的冷却方式为2次水冷；所得合金杆的直径为35mm；
S14、将所得合金杆进行固溶处理、时效热处理和拉拔塑性变形处理：所述固溶处理的温度为900℃，时间为6h，然后水淬；所述时效热处理为将水淬后的合金杆置于300℃下保持10h；所述拉拔塑性变形处理为直接将时效热处理后的合金杆用多道次小变形量方法制成直径为12mm的合金杆。
S2、对合金杆表面进行砂纸打磨后作清洗处理，用铜带将合金杆包在中间，600℃预热后用3MPa的压力轧制，然后使用激光将铜焊接形成铜包合金线坯，通过拉丝模具对铜包合金线坯进行整圆矫形。
S3、对所述铜包合金线坯进行多道次小变形量拉拔处理，具体包括：以单道次变形量不高于15％拉拔至线径为6.5mm，然后以单道次变形量不高于20％拉拔至线径为4mm，退火处理；以单道次变形量不高于25％拉拔至线径为1.8mm，以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.3mm，退火处理；然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材。
S4、使用甲基磺酸锡型镀锡液在所述铜包合金线的表面镀锡形成镀锡层，通过混酸抛光液进行抛光处理，抛光时间25s，抛光1次，然后浸入钝化液中进行钝化处理，形成抛光膜，得到镀锡铜包合金线。
实施例4
一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、合金杆的制备：
S11、准备合金杆的原料：包括铝90份、石墨烯7份、镁3份、铁2份、铜1份、锌1份、锡0.5份、铬0.5份、镍0.7份、氮化锰1份、氮化锆1.5份、氮化钨1.5份、氮化硅1.5份、碳化钛1.5份以及不可避免的杂质；
S12、将原料进行熔炼合金：以25℃/min的升温速率程序升温至950℃，保温搅拌6min，然后冷却至350℃；再以50℃/min的升温速率程序升温至1150℃，保温30min，得到合金液；
S13、然后对所得合金液采用热型水平连铸制成合金杆，使用的结晶器为热型结晶器，所述热型结晶器内的温度为850℃，浇铸温度为1050℃，所述热型水平连铸的冷却方式为3次水冷；所得合金杆的直径为30mm；
S14、将所得合金杆进行固溶处理、时效热处理和拉拔塑性变形处理：所述固溶处理的温度为980℃，时间为3h，然后水淬；所述时效热处理为将水淬后的合金杆置于350℃下保持25h；所述拉拔塑性变形处理为直接将时效热处理后的合金杆用多道次小变形量方法制成直径为9mm的合金杆。
S2、对合金杆表面进行砂纸打磨后作清洗处理，用铜带将合金杆包在中间，650℃预热后用2.5MPa的压力轧制，然后使用氩弧焊将铜焊接形成铜包合金线坯，通过拉丝模具对铜包合金线坯进行整圆矫形。
S3、对所述铜包合金线坯进行多道次小变形量拉拔处理，具体包括：以单道次变形量不高于15％拉拔至线径为5.5mm，然后以单道次变形量不高于20％拉拔至线径为3.5mm，退火处理；以单道次变形量不高于25％拉拔至线径为1.5mm，以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.2mm，退火处理；然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材。
S4、使用甲基磺酸锡型镀锡液在所述铜包合金线的表面镀锡形成镀锡层，通过混酸抛光液进行抛光处理，抛光时间20s，抛光2次，然后浸入钝化液中进行钝化处理，形成抛光膜，得到镀锡铜包合金线。
实施例5
一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、合金杆的制备：
S11、准备合金杆的原料：包括铝88份、石墨烯6份、镁2.5份、铁1.2份、铜1.5份、锌1.5份、锡1.2份、铬1.5份、镍1.2份、氮化锰2份、氮化锆1.8份、氮化钨1.8份、氮化硅2份、碳化钛2份以及不可避免的杂质；
S12、将原料进行熔炼合金：以35℃/min的升温速率程序升温至1050℃，保温搅拌5min，然后冷却至450℃；再以65℃/min的升温速率程序升温至1180℃，保温25min，得到合金液；
S13、然后对所得合金液采用热型水平连铸制成合金杆，使用的结晶器为热型结晶器，所述热型结晶器内的温度为950℃，浇铸温度为1120℃，所述热型水平连铸的冷却方式为2次水冷；所得合金杆的直径为25mm；
S14、将所得合金杆进行固溶处理、时效热处理和拉拔塑性变形处理：所述固溶处理的温度为930℃，时间为4.5h，然后水淬；所述时效热处理为将水淬后的合金杆置于360℃下保持22h；所述拉拔塑性变形处理为直接将时效热处理后的合金杆用多道次小变形量方法制成直径为6.5mm的合金杆。
S2、对合金杆表面进行砂纸打磨后作清洗处理，用铜带将合金杆包在中间，600～750℃预热后用1～3MPa的压力轧制，然后使用激光将铜焊接形成铜包合金线坯，通过拉丝模具对铜包合金线坯进行整圆矫形。
S3、对所述铜包合金线坯进行多道次小变形量拉拔处理，具体包括：以单道次变形量不高于15％拉拔至线径为4.5mm，然后以单道次变形量不高于20％拉拔至线径为2.6mm，退火处理；以单道次变形量不高于25％拉拔至线径为1mm，以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.15mm，退火处理；然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材。
S4、使用甲基磺酸锡型镀锡液在所述铜包合金线的表面镀锡形成镀锡层，通过混酸抛光液进行抛光处理，抛光时间25s，抛光1次，然后浸入钝化液中进行钝化处理，形成抛光膜，得到镀锡铜包合金线。
实施例6
用实施例5的方法，加工线径为0.3mm铜包合金线材。
实施例7
用实施例5的方法，加工线径为0.05mm铜包合金线材。
实施例8
用实施例5的方法，加工线径为0.01mm铜包合金线材。
对比例1
去除石墨烯，其余同实施例5。
对比例2
去除氮化锆，其余同实施例5。
对比例3
去除氮化硅，其余同实施例5。
对比例4
去除碳化钛，其余同实施例5。
对比例5
步骤S12中直接在1180℃下熔炼25min，其余同实施例5。
对比例6
步骤S13中热型结晶器内的温度为500℃，其余同实施例5。
对比例7
步骤S3中对所述铜包合金线坯以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.15mm，退火处理；然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材。其余同实施例5。
以上实施例和对比例的镀锡铜包合金线中，铜体积比为15％，对所有镀锡铜包合金线进行性能测试，结果列于表1。
表1
Figure BDA0003056199660000111
Figure BDA0003056199660000121
由表1数据可知，本发明得到的镀锡铜包合金线，具有优异的导电性、导热性和机械性能。其中：石墨烯(对比例1)对电阻率、断裂伸长率和导热率的影响最大，说明石墨烯用于合金线可以充分发挥出其自身特性，从而提高合金线的各项性能。氮化锆(对比例2)对断裂伸长率影响较大，氮化硅(对比例3)和对碳化钛(对比例4)抗拉强度影响较大，碳化钛对电阻率、导热率也有一定影响。一次高温熔炼(对比例5)对电阻率、抗拉强度、断裂伸长率和导热率都有较大影响，尤其是抗拉强度，说明本发明的二次熔炼方法可使材料内部结构更致密，提高材料的综合性能。热型结晶器内预热温度低(对比例6)，对电阻率也有一定影响，合金线内部组织结构产生影响，对抗拉强度、断裂伸长率、导热率的影响很大，对不利于镀锡铜包合金线机械性能的提高；此外，预热温度低还会因在铸型内壁形核而导致成品率较低。铜包合金线坯的拉拔过程(对比例7)对抗拉强度、断裂伸长率的影响较大，说明多道次小变形量拉拔处理对合金线的机械性能影响较大。本发明所用的原料与加工方法共同作用，提高了所得合金线的综合性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、合金杆的制备：所述合金杆的原料包括铝80～95份、石墨烯3～8份、镁1～4份、铁0.2～3份、铜0.2～3份、锌0.2～3份、锡0.1～1份、铬0.1～1份、镍0.1～1份、氮化锰0.5～3份、氮化锆0.5～3份、氮化钨0.5～3份、氮化硅0.5～3份、碳化钛0.5～3份以及不可避免的杂质，将原料进行熔炼合金，然后对所得合金液采用热型水平连铸制成合金杆；
S2、去除合金杆表面的氧化层，将铜带包覆在合金杆的表面，在惰性气氛下将铜与合金线焊接形成铜包合金线坯；
S3、对所述铜包合金线坯进行多道次小变形量拉拔处理，然后在惰性气体保护下冷却得到铜包合金线材；
S4、在所述铜包合金线的表面镀锡形成镀锡层，抛光钝化，得到镀锡铜包合金线。
2.根据权利要求1所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，步骤S1中所述熔炼合金具体包括：以20～40℃/min的升温速率程序升温至900～1100℃，保温搅拌2～8min，然后冷却至300～500℃；再以40～80℃/min的升温速率程序升温至1100～1250℃，保温5～40min，得到合金液。
3.根据权利要求1所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，步骤S1中所述热型水平连铸的结晶器为热型结晶器，所述热型结晶器内的温度为800～1000℃，浇铸温度为1000～1200℃，所述热型水平连铸的冷却方式为1～4次水冷；所得合金杆的直径为10～40mm。
4.根据权利要求1所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，步骤S1中还包括：将所得合金杆进行固溶处理、时效热处理和拉拔塑性变形处理，制成直径为3～15mm的合金杆。
5.根据权利要求4所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为900～1000℃，时间为2～6h，然后水淬；所述时效热处理为将水淬后的合金杆置于300～400℃下保持10～30h；所述拉拔塑性变形处理为直接将时效热处理后的合金杆用多道次小变形量方法制成直径为3～15mm的合金杆。
6.根据权利要求1所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，步骤S2具体包括：对合金杆表面进行砂纸打磨后作清洗处理，用铜带将合金杆包在中间，预热后用1～3MPa的压力轧制，然后使用激光或氩弧焊将铜焊接形成铜包合金线坯。
7.根据权利要求6所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，所述预热的温度为600～750℃，激光焊接后通过拉丝模具对铜包合金线坯进行整圆矫形。
8.根据权利要求1所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，步骤S3中所述多道次小变形量拉拔处理具体包括：以单道次变形量不高于15％拉拔至线径为2～8mm，然后以单道次变形量不高于20％拉拔至线径为1～5mm，退火处理；以单道次变形量不高于25％拉拔至线径为0.5～2mm，以单道次变形量不高于30％拉拔至线径为0.01～0.5mm，退火处理。
9.根据权利要求1所述的一种镀锡铜包合金线的加工方法，其特征在于，步骤S4中所述镀锡使用甲基磺酸锡型镀锡液，所述抛光钝化具体包括：通过混酸抛光液进行抛光处理，抛光时间20s～30s，抛光1～2次，然后浸入钝化液中进行钝化处理，形成抛光膜。
10.一种镀锡铜包合金线，其特征在于，根据权利要求1～9中任一项所述的加工方法制得。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109628789A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 中国科学院过程工程研究所 石墨烯复合铝合金、通过其制备的线材、制备方法和用途
CN110055444A (zh) * 2019-06-13 2019-07-26 中国矿业大学 一种高导电石墨烯/铝基复合材料的制备方法
CN111554429A (zh) * 2020-04-09 2020-08-18 戚世成 镀锡铜包烯合金线及其加工方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109628789A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 中国科学院过程工程研究所 石墨烯复合铝合金、通过其制备的线材、制备方法和用途
CN110055444A (zh) * 2019-06-13 2019-07-26 中国矿业大学 一种高导电石墨烯/铝基复合材料的制备方法
CN111554429A (zh) * 2020-04-09 2020-08-18 戚世成 镀锡铜包烯合金线及其加工方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李爱农等: "《工程材料及应用》", 31 January 2019, 华中科技大学出版社 *
***等: "《建筑铝型材生产（上册）》", 31 December 1989, 西安冶金建筑学院 *
郑来苏: "《铸造合金及其熔炼》", 31 December 1994, 西北工业大学出版社 *
高义民: "《金属凝固原理》", 30 September 2010, 西安交通大学出版社 *

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