单结晶金属极细线的制造方法与流程

本发明涉及一种单结晶金属极细线的制造方法，尤其是一种通过将培育所得的单结晶金属加工成圆形或矩形截面形态，然后利用拉线机进行拉伸而连续地制造出极长的单结晶极细线，从而在简化制造工程、节省生产成本的同时，还能够降低电气电阻从而提升其品质的单结晶金属极细线的制造方法。

背景技术：

通常，因为金属固体内所存在的原子的不规则排列或一部分的规则排列而造成的分域现象会导致瑕疵的出现。为了使上述瑕疵最小化，通常采取在制作线材的拉伸过程中提升温度或增加压力等多种方式。

近来为了使金属线材中发生的上述瑕疵最小化，本申请人已经申请注册了如下专利文献1(KR10-0749833A)所述的利用单结晶金属的单结晶金属线制造技术。

即，专利文献1如图1所示，是一种利用具有结晶结构的种子结晶在培育炉中培育出单结晶金属之后，通过线切割机将其加工成圆盘形状，然后再利用线切割机将其加工成线材形态，从而获得单结晶金属线的方法。

但是，专利文献1如图1所示，在利用线切割机将圆盘状的单结晶金属加工成螺旋形的线材形态之后，还需要追加实施将上述线材拉直并对其表面进行研磨的工程，才能够完成单结晶金属线的制造。

因此，在使用专利文献1中的制造方法制造单结晶金属线时，具有因为制造工程相对复杂且消耗的时间相对较多而造成单位时间下的生产量受限的问题，并因此导致生产效率的下降和产品单价的上升。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有问题而提供一种单结晶金属极细线的制造方法，利用拉伸机对加工成一定形态的单结晶金属进行持续性的拉伸，从而制造出具有预设直径的单结晶金属极细线，本方法不仅能够通过提升其生产效率降低单结晶金属极细线的产品单价，还能够通过提升其品质扩大单结晶金属极细线的可应用性。

本发明的目的并不局限于上述目的，未被提及的其他目的将通过下述记载得到进一步明确。

为了实现上述目的，适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法，其特征在于，包括：第1阶段，使用丘克拉斯基法或布里曼法培育出单结晶金属锭；第2阶段，将上述单结晶金属锭加工成一定形态的单结晶金属；以及第3阶段，对上述单结晶金属进行拉伸加工，从而完成单结晶金属极细线的制造。

本发明的特征在于：在上述第2阶段，将上述单结晶金属的形态加工成立方体形态、圆柱体形态、线材形态中的某一种形态。

本发明的特征在于：在上述第2阶段，通过碾磨加工、冲压加工、线切割加工、喷水放电加工、3维放电加工等中的某一种方式进行形态加工。

本发明的特征在于：在上述第2阶段和第3阶段之间，还包括：第2'阶段，对上述经过形态加工的单结晶金属的表面进行抛光打磨。

本发明的特征在于：在上述第3阶段，在保持上述单结晶金属的15～25％的截面减少率的同时，通过连续重复执行一次以上处理而进行拉伸加工。

本发明的特征在于：上述金属为铜、铝、金、银、镍中的某一种。

如上所述结构的本发明，不仅能够通过利用简单的制造方法制造出单结晶金属极细线，提升其生产效率并降低其生产成本，且通过上述制造方法制造的单结晶金属极细线的电气电阻值也相对低于单结晶金属锭，从而提升其品质并借此扩大对单结晶金属极细线的需求。

附图说明

图1是现有的单结晶金属线的制造方法示意块图。

图2是适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法示意块图。

图3是对利用适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法制造出的单结晶铜极细线和拉伸加工之前的单结晶铜的电气电阻值进行比较的结果表。

图4是对利用适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法制造出的单结晶铜极细线和拉伸加工之前的单结晶铜的电气电阻值进行比较的结果图表。

图5是对利用适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法制造出的单结晶铜极细线和拉伸加工之前的单结晶铜的纳米级别结晶性进行比较的TEM照片。

具体实施方式

下面，结合附图对适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法进行详细说明。图2是适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法示意块图。适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法，是一种为了解决在一般的金属线中发生的结构性结合的问题，通过对培育成单结晶状态的金属进行加工而制造出单结晶金属极细线的方法，能够通过相对简化制造工程，实现降低生产成本、提升生产效率以及提升产品品质的目的。

上述的特征如图2所示，是通过在将对铜、铝、金、银、镍中的某一种进行培育所得的单结晶金属锭加工成一定的形态之后进行拉伸，从而制造出具有一定直径的单结晶金属极细线的制造方法实现。

即，通过第1阶段，利用种子结晶对金属块进行熔融，从而培育出单结晶金属锭；第2阶段，利用加工手段将上述单结晶金属锭的形态加工成具有一定形态的单结晶金属；以及第3阶段，利用拉伸机对上述单结晶金属进行拉伸加工，从而制造出具有预设直径的单结晶金属线的制造阶段实现。

在上述第1阶段，使用丘克拉斯基法或布里曼法培育出单结晶金属锭为宜。

作为对金属块进行熔融时所使用的培育炉，可使用由石墨炉构成的单一结构的培育炉，也可以使用内部炉由BN炉、矾土炉、石英炉中的某一种构成而外部炉由石墨炉构成的双重结构的培育炉。

此外，可使用诱导导线或碳加热器对培育炉进行加热培育，应将培育炉加热至高于金属块熔融点的温度进行培育。

在上述第2阶段，可将单结晶金属锭加工成立方体形态或圆柱体形态或线材形态。

即，可通过碾磨加工、冲压加工、线切割加工、喷水放电加工、3维放电加工等中的某一种方式加工成立方体形态、圆柱体形态或线材形态等。

其中，在将其加工成立方体形态或圆柱体形态时，相对于加工成线材形态的情况，可在拉伸加工时制造出长度相对更长的单结晶金属极细线。

与此不同，在将其加工成线材形态时，相对于加工成立方体形态或圆柱体形态的情况，在拉伸加工时可制造的单结晶金属极细线的长度相对较短，因此还需要包括对两个单结晶金属极细线的端部同时进行加压接合的阶段。

在上述第3阶段，可在保持15～25％的截面减少率的同时，连续重复执行一次以上的拉伸加工处理，以使得单结晶金属极细线的直径达到所需的直径。

即，在保持如上所述的单结晶金属极细线的截面减少率的同时，可利用由多阶段连续安装的多个拉伸机构成的连续拉伸机进行连续拉伸加工，或利用一般拉伸机进行多次重复拉伸加工。

其中，当大于上述截面减少率时会因为压力过大而造成电气电阻值的增加并因此导致无法得到所需的电气特性效果；而当小于上述截面减少率时会因为需要增加拉伸加工次数而延缓作业速度并因此导致生产效率下降，所以，在保持上述截面减少率的情况下进行拉伸加工为宜。

其中，在上述第2阶段和第3阶段之间可追加包括如图2所示的对单结晶金属的表面进行抛光打磨的第2'阶段，这是为了将单结晶金属与金属发生接触的过程中在其表面发生的氧化现象将至最低。

下面，结合对适用本发明较佳实施例的单结晶金属极细线的制造方法进行详细说明。

首先，将铜块投入到双重结构的培育炉内部并利用感应加热的方式进行加热熔融，同时使用丘克拉斯基法使其与在培育炉的内部缓缓上升的种子结晶的底部发生接触，从而培育出单结晶铜锭。

此时，因为铜和碳之间不会发生剧烈的滑雪节和反映，因此作为加热体，使用了以石墨炉作为内部炉的双重结构的培育炉。此外，作为种子结晶使用了单一方向的棒状体。

此外，将培育炉的加热温度设定为比铜的熔融点高出约30℃的1000～1100℃，并以0.1～1℃/分钟的速率调整熔融状态下的铜的温度，从而确保铜块被完全熔融培育。

接下来，将培育所得的单结晶铜锭培育成便于利用拉伸机进行拉伸加工的单结晶铜形态。

即，使用多种加工手段中的一种即碾磨机，将其加工成长度大于10mm的圆柱体形状的单结晶铜形态。

接下来，为了将被加工成圆柱体形态的单结晶铜的表面氧化现象降至最低，对单结晶铜的表面进行了抛光打磨。

最后，将经过表面抛光打磨的单结晶铜投入到连续拉伸机中并以6m/秒的速度进行拉伸加工处理，从而完成了180μm直径的单结晶铜极细线的制造。

下面，将结合附图对利用适用本发明较佳实施例的单结晶极细线的制造方法进行制造的单结晶铜极细线的特性进行详细说明。

图3是对利用本发明的较佳实施例制造出的单结晶铜极细线和拉伸加工之前的单结晶铜的电气电阻值进行比较的结果表，图4是对利用本发明的较佳实施例的制造出的单结晶铜极细线和拉伸加工之前的单结晶铜的电气电阻值进行比较的结果图表。

如图3及图4所示，利用本发明的较佳实施例制造出的单结晶铜极细线在受到拉伸所导致的压力的状态下，其电气电阻值仍然相对于拉伸加工之前的单结晶铜的电气电阻值低。

此外，图5是对利用本发明的较佳实施例制造出的单结晶铜极细线(b)和拉伸加工之前的单结晶铜(a)的纳米级别结晶性进行比较的TEM照片。

如图5所示，利用本发明制造出的单结晶铜极细线在受到拉伸所导致的压力的状态下，其结晶性仍然与拉伸加工之前的单结晶铜的结晶性相同。

如上所述的适用本发明的单结晶金属极细线的制造方法，能够通过简化制造工程而实现电气导电性优秀的无瑕疵单结晶金属极细线的大规模生产，不仅能够提升单结晶金属极细线的品质，还能够扩大对单结晶金属极细线的需求。

上述实施例仅为示例性目的，具有本技术领域之一般知识的人员可对实施进行各种变形的其他实施例。

因此，本发明真正的技术保护范围由下述权利要求书中所记载的发明技术思想确定，不仅包含上述实施例，还应包含经过各种变形的其他实施例。

产业可应用性

本发明涉及一种单结晶金属极细线的制造方法，通过将培育所得的单结晶金属加工成圆形或矩形截面形态，然后利用拉线机进行拉伸而连续地制造出极长的单结晶极细线，从而在简化制造工程、节省生产成本的同时，还能够降低电气电阻从而提升其品质，可适用于单结晶金属极细线的制造方法领域。