一种高温高导电工线材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电线电缆和电子材料领域，具体涉及一种高温高导复合电工线材及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 高温高导铜基材料电工线材是一类具有广阔应用前景的功能结构材料，被广泛应 用于微电子、电力及机械等工业领域，而采用复合材料法制备的高温高导电工线材是电子、 电力、机械、通讯及交通等高技术领域急需的高技术新材料。国外的发达国家美国、日本、欧 洲对高温高导电工线材进行了大量的研宄和开发，并已完成商业化生产。我国在高温高导 电工线材领域的研宄起步较晚，研宄开发的水平及产业化规模与国外相比，还有相当大的 差距，大部分高温高导电工线材仍然依赖进口。近几年来，我国的高温高导电工线材也得到 快速发展，但是还存在急需解决的技术难题，一方面大型或特大型电机、微型电机的无用功 率大，电工线自身由电流产生热量高，即需要导电性比铜更好的导体，银是常温下导电性最 好的金属，而银的价格是铜的100倍，其性价比太低。另一方面纯铜和现有牌号铜合金的导 电性及高温性难以兼顾，不能全面满足电子电器、航空航天、交通运输、机电设备等高技术 迅速发展对其综合性能的要求。
[0003]
【发明内容】
： 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铜基材料的镍银复合电工导线，该复合 导线能够提高电线和线缆的导电性、耐温性、耐压性及抗水解性。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种高温高导电工线材，所述高温高导电工线材包括五层结构，中心层为无氧铜线， 第二层为预镍层，第三层为镀银层，第四层为聚酯-聚酯亚胺绝缘膜，最外层为聚乙烯防水 膜；所述无氧铜镍银复合线的直径为0. 05mm~I. 50mm，预镍层的厚度为0. 48~0. 54 μ m， 镀银层的厚度为2· 07~2· 20 μ m，聚酯-聚酯亚胺绝缘膜的厚度为60~80 μ m，聚乙烯防 水膜的厚度为5~7ym。
[0005] 高温高导电工线材的制备方法包括以下步骤：（1)无氧铜线洛的制备：a。对含量 3 99. 99%阴极铜进行预处理b。然后进行电磁感应加热，由保护性气体保护在木炭或者磷 片作用下脱氧熔化，熔化液静止5~10分钟后，通过中间熔道进入保温炉，靠真空冷却凝固 抽制无氧铜杆，无氧铜杆再通过连拉连退制成无氧铜线洛)（2)无氧铜线洛表面预镀镍处 理：将获得的无氧铜线洛依次经过除油-水洗-酸洗-水洗-超声波除垢后进入预镍电镀 槽，进行酸性氨基磺酸盐镀镍；（3)无氧铜镍银复合线的制备：采用氰化镀银工艺，短时间 内大电流闪镀一层薄银，再接着完成后续主镀银；对电镀后的无氧铜线坯进一步拉拔为各 规格的无氧铜镍银复合线丝；（4)高温高导无氧铜镍银复合线体的制备：无氧铜镍银复合 线丝通过漆包炉烘烤后，表面制成一层聚酯-聚酯亚胺耐高温耐高压的保护膜，得到高温 高导无氧铜镍银复合线体；（5)高温高导电工线材的制备：采用热熔法聚乙烯在高温高导 无氧铜镍银复合线体上生成一层耐水绝缘膜，最后制成一种高温高导电工线材。
[0006] 所述步骤（l)a中高纯阴极铜板预处理清理、打磨、酸洗后，含氧量< 15ppm，含硫、 氢化合物< 0.005 %，所述b中熔化温度为1150~1183°C，冷却介质为氯化钠水溶液或 水，抽拉装置的抽拉速度为800mm/min~2000mm/min，所得高纯无氧铜杆的直径为8mm~ 16mm，进一步拉拔为直径为I. 13mm~2. 6mm的高纯无氧铜线洛·。为下道工序进一步复合镍 银提供基体线坯。
[0007] 所述步骤（2)中除油液温度60~70°C，水洗用水时水流量500kg/h，超声波频率 28KHz、功率1000?，所述步骤（2)中前处理槽及预镍电镀槽均为隔离封闭槽，且在前处理槽 及预镍电镀槽的进气口均设置有滤网和抽风机，预镍电镀槽分为上下层结构。
[0008] 所述酸性氨基磺酸盐镀镍工艺中的电镀液由以下组分组成：Ni (NH2SO3)2300~ 450g/L，H3B0 330 ~45g/L，NiCl2 · 6H20 1 ~15g/L，电镀液 PH 值为 3. 8 ~4. 2,电镀液温度 45~55°C，搅拌阴极电流密度2~5A/dm2,电镀速度40~50m/min，电镀液波美度为45~ 48,所述酸性氨基磺酸盐镀镍工艺中预镀镍层为0. 48~0. 54 μ m。
[0009] 所述步骤（3)中氰化预镀银工艺中闪镀一层薄银的电镀液由以下组分组成： KCN80 ~100g/L，AgCll. 25 ~2. 5g/L，K2C035 ~10g/L，电镀液 PH值彡 12,电镀液温度 15 ~ 35°C，搅拌阴极电流密度0. 2~0. 5A/dm2,电镀速度40~50m/min，所述氰化预镀银工艺 中闪镀一层薄银层的厚度为〇. 09~0. 10 ym ;所述步骤（3)中氰化镀银工艺中的后续主镀 银的电镀液由以下组分组成：KCN 157~180g/L，AgC135~40g/L，K2C03 40~60g/L，电镀 液PH值彡12,电镀液温度10~38 °C，搅拌阴极电流密度0. 2~2. OA/dm2,电镀速度40~ 50m/min，所述氰化镀银工艺中的后续主镀银层厚度为3. 5~47. 5 μ m。
[0010] 所述步骤（4)中高纯无氧铜镍银复合线丝在漆包炉烘烤6~8道，聚酯-聚酯亚 胺耐膜厚度为60~80 μ m，高纯无氧铜镍银复合丝的直径为0. 05mm~I. 5mm。
[0011] 所述步骤（5)中：聚乙稀加热到130~150°C，聚乙稀膜层厚度5~7 μπι。
[0012] 采用上述技术方案，本发明有以下优点：①本发明高温高导电工线材，采用高纯无 氧铜线材作为基体，高纯无氧铜线材是一种纯度高且含杂量小于0. 006%的无氧铜线，由于 含杂量极低，从而减少了电子的散射、折射和反射等现象，有效降低了电子运动的阻力，提 高了导电性能和导热性能，具有较高的导电率和热导率；②本发明的制备工艺能够提纯无 氧铜杆，降低铜的氧含量，通过熔化炉和保温炉之间的熔道5~15分钟静止铜液方法，能够 把无氧铜杆提纯至99. 995%以上，由于其纯度高，杂质少，从而降低了自由电子在运动过程 中与晶界、杂质、缺陷等相撞而造成对电子定向运动的破坏，减少了电子散射、折射等现象， 降低了高纯无氧铜的电阻率，提高其导电率；③由于对高纯阴极铜板进行清理和打磨，经过 酸洗~水洗~烘干~预热，进入氮气和木炭保护的熔化炉，采用电磁感应加热方式对预热 后的高纯阴极铜板加热熔化，高纯阴极铜板清理、打磨、酸洗后，含氧量< 15ppm，含硫、氢化 合物几乎为零。引锭杆向上牵引，熔化后的铜液在石墨管套的保护下浸入冷却介质，铜熔体 开始冷却凝固，完成第一次冷却，第一次冷却后的铜杆温度600~800°C，然后在紫铜套管 保护下进入第二次冷却，获得连续的均匀柱状晶，具有稳定的晶体结构和致密的组织，并避 免了铸造缺陷（空心杆）的产生，提高其延伸率，延伸率可达55~60%，普通无氧铜延伸率只 有30~40% ;④通过本发明工艺制备的高纯无氧铜杆能够弯曲30次而不出现表面裂纹，普 通无氧铜杆弯曲不到10次即在表面出现裂纹，这就确保了高纯无氧铜线材的柔韧性；⑤为 了进一步提高电工线材的导电性、抗电磁干扰性能和易焊接性能，在高纯无氧铜线洛表面 电镀一层0. 1~100 μ m的银层，银的导电率大于铜，由于在传输电流时的集肤效应，在表层 镀银层的电流强度大于芯部，这就进一步提高了材料的导电性及抗电磁干扰性。⑥在高纯 无氧铜线遵表面电镀银层前，先预镀一层薄镍，预镍层的厚度为0. 48~0. 54 μ m，镍层能有 效阻止铜原子向银层的扩散，铜线材直接镀银时，其常温扩散速度为0. 5nm/d，而铜线材预 镍后再电镀银，常温下铜原子向银层的扩散速度为〇. lnm