本发明涉及母线
技术领域：
，尤其涉及一种导电性能好，耐腐蚀、耐氧化的一种复合硬态铜母线及其制备工艺。
背景技术：
：铜母线作为导电的元件或构件广泛应用于电子、电器、输变电、智能电网、等行业，按其用途分分为软铜母线和硬铜母线。一般企业在生产铜母线的过程中，难以控制氧含量，因此，生产出的铜母线氧含量较高，如果氧含量过高会出现以下现象：1、铜杆中的氧，以氧化铜状态，从晶相组织上看氧化铜存在于晶粒边界附近，氧化铜以夹杂形式在晶界出现对材料的韧性产生负面影响，导致铜母线的机械性能下降、在后续加工中出现断裂现象；2、由于氧化铜的存在会造成铜母线导电率降低；3、容易产生气泡和针孔，影响表面质量；4、表面有瑕疵，降低耐高压性能。如中国专利CN102262938A公开了一种大截面无氧铜母线，其特征在于由如下重量比的化学成分组成：Cu+Ag≥99.97％、P≤0.002％、Bi≤0.001％、Sb≤0.002％、As≤0.002％、Fe≤0.004％、Ni≤0.002％、Pb≤0.004％、Sn≤0.002％、S≤0.004％、Zn≤0.003％、O≤0.001％、杂质总和≤0.003％。其制备方法包括：、熔炼：选用铜银含量为99.97％以上的高纯阴极铜为原料，将其预热烘干后，采用立式高频感应电炉在1140～1160℃温度下将其熔化、保温，采用木炭覆盖熔炼炉的厚度为100mm～150mm、覆盖保温炉的厚度为150mm-200mm，木炭放入熔炼炉之前进行不低于4小时的烘干以确保木炭无水分，保证熔化时的真空状态；b、上引连铸：采用组合式内镶嵌石墨结晶器，试压压力不低于0.5Mpa，时间不低于5分钟，组合式内镶嵌石墨片结晶器进口水温度保持在30～40℃，用牵引机构牵引出无氧铜杆，然后无氧铜杆进入收线装置；引杆速度500～1500mm/min，引杆直径20mm～30mm，组合式内镶嵌石墨片结晶器出水温度35℃～50℃，无氧铜杆铜银含量为99.97％以上，氧气含量0.001％以下；c、连续挤压；d、在线锯切；e、修头；f、精整拉拔；g、检验包装。但是有色金属价格暴涨，铜导体成本占电缆原材料总成本的90％以上，可见，采用铜导体作为母线其生产成本较高。为了解决此问题，部分领域使用铝母线代替铜母线，但是，铝母线的电阻率比铜母线大，导电性能也不比铜母线，且易腐蚀氧化，因此，采用铝母线完全代替铜母线也不可取。如中国专利CN105097133A公开了线径0.9mm以上硬态铜包铝的生产工艺，依次包括下列步骤：铝杆预处理、包覆焊接、连拉、水箱拉丝、抛光探伤、防氧化并干燥和收线包装。上述线径0.9mm以上硬态铜包铝的生产工艺的优点是铜包铝的结合力好，铜包铝一致性好，能减少导体结构回波损耗问题的出现，节省水洗工序，节省生产成本，产品质量好。但是，铝母线外包铜时，铜铝之间的接触会出现电化腐蚀，并且会增大接触电阻，造成过热，因此，不能发明披露的技术方案任然存在缺陷。技术实现要素：为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种导电性能好，耐腐蚀、耐氧化的一种复合硬态铜母线及其制备工艺。本发明提供的一种复合硬态铜母线，包括母线芯体及包覆于所述母线芯体外的外包层，所述母线芯体为合金铝质芯体，所述外包层为硬态铜外包层，所述母线芯体与所述外包层之间设有镀锡层及镀银层，所述镀锡层与所述母线芯体相邻，所述镀银层与所述外包层相邻，所述外包层外也设有镀银层。在一些实施方式中，所述母线芯体(1)包括以下组份：在一些实施方式中，所述外包层(2)包括以下组份：在一些实施方式中，复合硬态铜母线的厚度为6.0mm-6.5mm。本发明还披露了上述一种复合硬态铜母线的制备工艺，包括以下步骤：S1：制备合金铝母线芯体；S2：母线芯体镀锡，形成镀锡层；S3：铜料融化，并浇筑成锭坯；S4:轧制成铜带；S5：铜带镀银，形成镀银层；S6:铜带包覆；S7：拉拔退火。在一些实施方式中，所述步骤S1具体包括：S11：将精制铝通过双频炉融化，然后在铝液中交替添加所述含量的RE、B及Mg；S12：将混合铝液浇筑成铝合金杆；S13：拉拔成厚度为5.0mm-6.0mm的合金铝母线芯体。在一些实施方式中，所述步骤S2具体包括：S21：将合金铝母线芯体通过强酸进行酸蚀；S22：水洗；S23：采用浸镀液对合金铝母线表面进行热浸式过渡镀锡，其镀锡温度控制在68℃-80℃；其中，所述强酸为浓度为60～70wt％硝酸；所述浸镀液包括锡酸钾、醋酸钾、氢氧化钾及水，所述锡酸钾的含量为55～75g/L，所述醋酸钾的含量为15～25g/L，所述氢氧化钾的含量为8～15g/L；所述步骤S21酸蚀过程中，浸蚀温度为20℃～40℃，浸蚀时间为20s～40s；所述步骤S23过程中，镀锡温度为68℃～80℃，在镀锡过程中，通入0.2L/s-0.6L/s的空气，在镀锡过程中，时刻监控锡酸钾及醋酸钾的含量，控制其在规定范围内。在一些实施方式中，所述步骤S4具体包括：S41：将步骤S3得到的锭坯两面进行铣削；S42：将铣削后的锭坯进行冷轧开坯，得到厚度为3.8mm-4.0mm的铜带；S43：留底轧制，得到厚度为2.35mm-2.40mm的铜带；S44：成品轧制，得到厚度为1.0mm-2.0mm的铜带。在一些实施方式中，所述步骤S42中，冷轧开坯的的次数为5-8次，留底轧制的次数为2-4次，成品轧制的次数为1-2次。在一些实施方式中，所述步骤S5具体包括：S51：将铜带用碱进行碱蚀；S52：浸泡于惰性元素液体中；S53：在镀银液中进行镀银；其中，所述碱包括氢氧化钠或氢氧化钡中一种或两种；所述惰性元素液体中包含Mg源、Mn源、Zn源及Ni源；所述镀银液中包括硝酸银、甲醇、丁酰胺酸、3-硝基邻苯二甲酸、乙酐、硼氢化钾、甲基磺酸、甘油和水；所述步骤S51碱蚀过程中，控制温度为50℃-80℃，反应时间为0.5min-2.0min；所述步骤S52浸泡温度控制在30℃-40℃，浸泡时间为40min-45min；所述步骤S53中，镀银时通电电流为0.4A/dm2-0.6A/dm2,镀银时间为1.5h-2.5h，镀银液的温度为15℃-35℃。与现有技术相比，本发明提供的一种复合硬态铜母线及其制备工艺与现有技术相比，其优点在于：本发明提供的一种复合硬态铜母线及其制备工艺结合了铜材及铝材的优点，制成复合型母线，其电阻较铝质母线小，导电性能强，机械强度大，同时耐腐蚀，也可防止铜铝之间的电化腐蚀，使铜铝之间搭接可靠，减小了接触电阻，因此，在保证导电强度及机械强度的前提下，降低了生产成本。附图说明图1为本发明一种实施方式提供的一种复合硬态铜母线的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1：图1示意性地显示了根据本发明提供的一种复合硬态铜母线。如图1所示，本发明披露的一种复合硬态铜母线包括母线芯体1及包覆于母线芯体1外的外包层2。作为优选的，在本发明此实施方式中，母线芯体1为合金铝质芯体，其中母线芯体1包括以下组份：本发明还披露了上述母线芯体1的制备工艺，具体包括以下步骤：S11：将精制铝通过双频炉融化，然后在铝液中交替添加含量的RE、B及Mg，至添加至上述规定的组份含量S12：将混合铝液浇筑成铝合金杆；S13：拉拔成厚度为5.25mm的合金铝母线芯体1。作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，外包层2为硬态铜外包层，其中，外包层2包括以下组份：本发明还披露上述外包层2的制备方法，具体包括：S31：铜料融化，并浇筑成锭坯；具体的，将铜料、Ag源、Mn源、Fe源、Pb源、Ni源、Zn源及Si源熔化成溶液，然后进行浇筑，得到锭坯；S4:轧制成铜带；具体的，包括：S41：将步骤S3得到的锭坯两面进行铣削，控制其铣削的厚度为0.4mm-0.6mm；S42：将铣削后的锭坯进行冷轧开坯，依次包括冷轧开坯、退火及清洗，其中，冷轧开坯的的次数为6次，得到厚度为3.9mm的铜带；S43：留底轧制，依次包括留底轧制、退火及清洗，其中，留底轧制的次数为3次，得到厚度为2.36mm的铜带；S44：成品轧制，依次包括成品轧制、退火及清洗，其中，成品轧制的次数为1次，得到厚度为1.1mm的铜带。作为进一步优选的，如图1所示，在本发明此实施方式中，母线芯体1与外包层2之间镀有镀锡层3及镀银层4，其中，如图1所示，镀锡层3与母线芯体1相邻，镀银层4与外包层2相邻，另外，如图1所示，外包层2外也设有镀银层4。综合上述结构及方法可知，本发明提供的一种复合硬态铜母线的厚度为6.35mm。由于母线的厚度越大，其涡流损失就越严重，载流能力越弱，而本发明此实施方式提供的6.35mm厚度的一种复合硬态铜母线的载流能力铜母线相近，因此，具备较强的导电性能。本发明还披露上述一种复合硬态铜母线的制备工艺，包括以下步骤：S1：制备合金铝母线芯体1，其具体步骤为上述步骤S11至S13；S2：母线芯体1镀锡，形成镀锡层3；具的，包括：S21：将合金铝母线芯体1通过强酸进行酸蚀，作为优选的，其中，在本发明此实施方式中，强酸为浓度为65wt％硝酸。酸蚀过程中，浸蚀温度为30℃，浸蚀时间为30s；S22：水洗；S23：采用浸镀液对合金铝母线表面进行热浸式过渡镀锡，其镀锡温度控制在75℃，作为优选的，其中，浸镀液包括锡酸钾、醋酸钾、氢氧化钾及水，具体的，浸镀液中锡酸钾的含量为65g/L，醋酸钾的含量为20g/L，氢氧化钾的含量为12g/L及余量的水。镀锡过程中，镀锡温度为75℃。作为优选的，在镀锡过程中，不断向镀锡也中通入0.4L/s的空气，同时，在镀锡过程中，时刻监控锡酸钾及醋酸钾的含量，控制其在规定范围内。S3：铜料融化，并浇筑成锭坯，其具体步骤为上述步骤S31；S4:轧制成铜带，其具体步骤为上述步骤S41-S44；S5：铜带镀银，形成镀银层4；具体步骤S5包括：S51：将铜带用碱进行碱蚀，作为优选的，其中，碱为氢氧化钠，其浓度为40～80g/L，在本发明此实施方式中，采用浓度为60g/L的氢氧化钠为例加以说明；具体的，在碱蚀过程中，控制温度为65℃，反应时间为1.0min；S52：浸泡于惰性元素液体中，作为优选的，其中，惰性元素液体中包含Mg源、Mn源、Zn源及Ni源；具体的，浸泡温度控制在35℃，浸泡时间为43min；其中，Mg源、Mn源、Zn源及Ni源比例为1:1:1:1。S53：在镀银液中进行镀银，其中，镀银液中包括硝酸银、甲醇、丁酰胺酸、3-硝基邻苯二甲酸、乙酐、硼氢化钾、甲基磺酸、甘油和水；其中，作为优选的，相对于100重量份的硝酸银，硼氢化钾的含量为25-35重量份，3-硝基邻苯二甲酸的含量为10-15重量份，乙酐的含量为10-15重量份，甲醇6-8重量份，丁酰胺酸6-8重量份，甲基磺酸的含量为2-6重量份，甘油的含量为6-10重量份，所述水的含量为200-300重量份。具体的，在本发明此实施方式中，相对于100重量份的硝酸银，硼氢化钾的含量为30重量份，3-硝基邻苯二甲酸的含量为13重量份，乙酐的含量为13重量份，甲醇7重量份，丁酰胺酸7重量份，甲基磺酸的含量为4重量份，甘油的含量为8重量份，所述水的含量为250重量份；作为进一步优选的，具体的，步骤S5中，在镀银时通电电流为0.5A/dm2,镀银时间为2.0h，镀银液的温度为20℃；S6:铜带包覆；具体的，将上述步骤S5镀银后的铜带通过包覆机包覆在的合金铝母线芯体1上。S7：拉拔退火。实施例2：图1示意性地显示了根据本发明提供的一种复合硬态铜母线。如图1所示，本发明披露的一种复合硬态铜母线包括母线芯体1及包覆于母线芯体1外的外包层2。作为优选的，在本发明此实施方式中，母线芯体1为合金铝质芯体，其中母线芯体1包括以下组份：本发明还披露了上述母线芯体1的制备工艺，具体包括以下步骤：S11：将精制铝通过双频炉融化，然后在铝液中交替添加含量的RE、B及Mg，至添加至上述规定的组份含量S12：将混合铝液浇筑成铝合金杆；S13：拉拔成厚度为5mm的合金铝母线芯体1。作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，外包层2为硬态铜外包层，其中，外包层2包括以下组份：本发明还披露上述外包层2的制备方法，具体包括：S31：铜料融化，并浇筑成锭坯；具体的，将铜料、Ag源、Mn源、Fe源、Pb源、Ni源、Zn源及Si源熔化成溶液，然后进行浇筑，得到锭坯；S4:轧制成铜带；具体的，包括：S41：将步骤S3得到的锭坯两面进行铣削，控制其铣削的厚度为0.4mm-0.6mm；S42：将铣削后的锭坯进行冷轧开坯，依次包括冷轧开坯、退火及清洗，其中，冷轧开坯的的次数为6次，得到厚度为3.8mm的铜带；S43：留底轧制，依次包括留底轧制、退火及清洗，其中，留底轧制的次数为3次，得到厚度为2.35mm的铜带；S44：成品轧制，依次包括成品轧制、退火及清洗，其中，成品轧制的次数为1次，得到厚度为1mm的铜带。作为进一步优选的，如图1所示，在本发明此实施方式中，母线芯体1与外包层2之间镀有镀锡层3及镀银层4，其中，如图1所示，镀锡层3与母线芯体1相邻，镀银层4与外包层2相邻，另外，如图1所示，外包层2外也设有镀银层4。综合上述结构及方法可知，本发明提供的一种复合硬态铜母线的厚度为6.0mm。由于母线的厚度越大，其涡流损失就越严重，载流能力越弱，而本发明此实施方式提供的6.0mm厚度的一种复合硬态铜母线的载流能力铜母线相近，因此，具备较强的导电性能。本发明还披露上述一种复合硬态铜母线的制备工艺，包括以下步骤：S1：制备合金铝母线芯体1，其具体步骤为上述步骤S11至S13；S2：母线芯体1镀锡，形成镀锡层3；具的，包括：S21：将合金铝母线芯体1通过强酸进行酸蚀，作为优选的，其中，在本发明此实施方式中，强酸为浓度为60wt％硝酸。酸蚀过程中，浸蚀温度为20℃，浸蚀时间为20s；S22：水洗；S23：采用浸镀液对合金铝母线表面进行热浸式过渡镀锡，其镀锡温度控制在68℃，作为优选的，其中，浸镀液包括锡酸钾、醋酸钾、氢氧化钾及水，具体的，浸镀液中锡酸钾的含量为55g/L，醋酸钾的含量为15g/L，氢氧化钾的含量为8g/L及余量的水。镀锡过程中，镀锡温度为68℃。作为优选的，在镀锡过程中，不断向镀锡也中通入0.2L/s的空气，同时，在镀锡过程中，时刻监控锡酸钾及醋酸钾的含量，控制其在规定范围内。S3：铜料融化，并浇筑成锭坯，其具体步骤为上述步骤S31；S4:轧制成铜带，其具体步骤为上述步骤S41-S44；S5：铜带镀银，形成镀银层4；具体步骤S5包括：S51：将铜带用碱进行碱蚀，作为优选的，其中，碱为氢氧化钠，其浓度为40～80g/L，在本发明此实施方式中，采用浓度为40g/L的氢氧化钠为例加以说明；具体的，在碱蚀过程中，控制温度为50℃，反应时间为0.5min；S52：浸泡于惰性元素液体中，作为优选的，其中，惰性元素液体中包含Mg源、Mn源、Zn源及Ni源；具体的，浸泡温度控制在30℃，浸泡时间为40min；其中，Mg源、Mn源、Zn源及Ni源比例为1:2:2:1。S53：在镀银液中进行镀银，其中，镀银液中包括硝酸银、甲醇、丁酰胺酸、3-硝基邻苯二甲酸、乙酐、硼氢化钾、甲基磺酸、甘油和水；其中，作为优选的，相对于100重量份的硝酸银，硼氢化钾的含量为25-35重量份，3-硝基邻苯二甲酸的含量为10-15重量份，乙酐的含量为10-15重量份，甲醇6-8重量份，丁酰胺酸6-8重量份，甲基磺酸的含量为2-6重量份，甘油的含量为6-10重量份，所述水的含量为200-300重量份。具体的，在本发明此实施方式中，相对于100重量份的硝酸银，硼氢化钾的含量为25重量份，3-硝基邻苯二甲酸的含量为10重量份，乙酐的含量为10重量份，甲醇6重量份，丁酰胺酸6重量份，甲基磺酸的含量为2重量份，甘油的含量为6重量份，所述水的含量为200重量份；作为进一步优选的，具体的，步骤S5中，在镀银时通电电流为0.4A/dm2,镀银时间为1.5h，镀银液的温度为15℃；S6:铜带包覆；具体的，将上述步骤S5镀银后的铜带通过包覆机包覆在的合金铝母线芯体1上。S7：拉拔退火。实施例3：图1示意性地显示了根据本发明提供的一种复合硬态铜母线。如图1所示，本发明披露的一种复合硬态铜母线包括母线芯体1及包覆于母线芯体1外的外包层2。作为优选的，在本发明此实施方式中，母线芯体1为合金铝质芯体，其中母线芯体1包括以下组份：本发明还披露了上述母线芯体1的制备工艺，具体包括以下步骤：S11：将精制铝通过双频炉融化，然后在铝液中交替添加含量的RE、B及Mg，至添加至上述规定的组份含量S12：将混合铝液浇筑成铝合金杆；S13：拉拔成厚度为5.2mm的合金铝母线芯体1。作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，外包层2为硬态铜外包层，其中，外包层2包括以下组份：本发明还披露上述外包层2的制备方法，具体包括：S31：铜料融化，并浇筑成锭坯；具体的，将铜料、Ag源、Mn源、Fe源、Pb源、Ni源、Zn源及Si源熔化成溶液，然后进行浇筑，得到锭坯；S4:轧制成铜带；具体的，包括：S41：将步骤S3得到的锭坯两面进行铣削，控制其铣削的厚度为0.4mm-0.6mm；S42：将铣削后的锭坯进行冷轧开坯，依次包括冷轧开坯、退火及清洗，其中，冷轧开坯的的次数为6次，得到厚度为4.0mm的铜带；S43：留底轧制，依次包括留底轧制、退火及清洗，其中，留底轧制的次数为3次，得到厚度为2.40mm的铜带；S44：成品轧制，依次包括成品轧制、退火及清洗，其中，成品轧制的次数为1次，得到厚度为1.2mm的铜带。作为进一步优选的，如图1所示，在本发明此实施方式中，母线芯体1与外包层2之间镀有镀锡层3及镀银层4，其中，如图1所示，镀锡层3与母线芯体1相邻，镀银层4与外包层2相邻，另外，如图1所示，外包层2外也设有镀银层4。综合上述结构及方法可知，本发明提供的一种复合硬态铜母线的厚度为6.4mm。由于母线的厚度越大，其涡流损失就越严重，载流能力越弱，而本发明此实施方式提供的6.4mm厚度的一种复合硬态铜母线的载流能力铜母线相近，因此，具备较强的导电性能。本发明还披露上述一种复合硬态铜母线的制备工艺，包括以下步骤：S1：制备合金铝母线芯体1，其具体步骤为上述步骤S11至S13；S2：母线芯体1镀锡，形成镀锡层3；具的，包括：S21：将合金铝母线芯体1通过强酸进行酸蚀，作为优选的，其中，在本发明此实施方式中，强酸为浓度为70wt％硝酸。酸蚀过程中，浸蚀温度为40℃，浸蚀时间为40s；S22：水洗；S23：采用浸镀液对合金铝母线表面进行热浸式过渡镀锡，其镀锡温度控制在80℃，作为优选的，其中，浸镀液包括锡酸钾、醋酸钾、氢氧化钾及水，具体的，浸镀液中锡酸钾的含量为75g/L，醋酸钾的含量为25g/L，氢氧化钾的含量为15g/L及余量的水。镀锡过程中，镀锡温度为80℃。作为优选的，在镀锡过程中，不断向镀锡也中通入0.6L/s的空气，同时，在镀锡过程中，时刻监控锡酸钾及醋酸钾的含量，控制其在规定范围内。S3：铜料融化，并浇筑成锭坯，其具体步骤为上述步骤S31；S4:轧制成铜带，其具体步骤为上述步骤S41-S44；S5：铜带镀银，形成镀银层4；具体步骤S5包括：S51：将铜带用碱进行碱蚀，作为优选的，其中，碱为氢氧化钠，其浓度为40～80g/L，在本发明此实施方式中，采用浓度为80g/L的氢氧化钠为例加以说明；具体的，在碱蚀过程中，控制温度为80℃，反应时间为2.0min；S52：浸泡于惰性元素液体中，作为优选的，其中，惰性元素液体中包含Mg源、Mn源、Zn源及Ni源；具体的，浸泡温度控制在40℃，浸泡时间为45min；其中，Mg源、Mn源、Zn源及Ni源比例为1:1:2:2。S53：在镀银液中进行镀银，其中，镀银液中包括硝酸银、甲醇、丁酰胺酸、3-硝基邻苯二甲酸、乙酐、硼氢化钾、甲基磺酸、甘油和水；其中，作为优选的，相对于100重量份的硝酸银，硼氢化钾的含量为25-35重量份，3-硝基邻苯二甲酸的含量为10-15重量份，乙酐的含量为10-15重量份，甲醇6-8重量份，丁酰胺酸6-8重量份，甲基磺酸的含量为2-6重量份，甘油的含量为6-10重量份，所述水的含量为200-300重量份。具体的，在本发明此实施方式中，相对于100重量份的硝酸银，硼氢化钾的含量为35重量份，3-硝基邻苯二甲酸的含量为15重量份，乙酐的含量为15重量份，甲醇8重量份，丁酰胺酸8重量份，甲基磺酸的含量为6重量份，甘油的含量为10重量份，所述水的含量为300重量份；作为进一步优选的，具体的，步骤S5中，在镀银时通电电流为0.6A/dm2,镀银时间为2.5h，镀银液的温度为35℃；S6:铜带包覆；具体的，将上述步骤S5镀银后的铜带通过包覆机包覆在的合金铝母线芯体1上。S7：拉拔退火。表一示意性地显示上述三种实施方式提供的一种复合硬态铜母线在电流流量为1600A-3150A时的电流密度。表一：实施例实施例1实施例2实施例3电流密度/A/mm21.78-2.51.67-1.781.59-1.74由表一可知，上述三种实施方式中，实施例1中提供的一种复合硬态铜母线的导电性能最强。上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，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。当前第1页1 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