抗粘附無氧銅粗拉線材制造技術

本發明專利技術提供一種不會相互粘附并且能夠以降低的成本大批量生產的抗粘附無氧銅粗拉線材。所述抗粘附無氧銅粗拉線材含有濃度在１ｐｐｍ至１０ｐｐｍ之間的氧和濃度為１ｐｐｍ或更低的氫，所述線材具有一個厚度在５０至５００埃之間的總氧化膜，并且Ｃｕ↓［２］Ｏ氧化膜存在于所述總氧化膜的一部分中。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種能夠防止相互粘附在一起的抗粘附無氧銅粗拉線材。這種線材特別適用于電線、導線、繞組、線性電子元件等。例如，在生產低氧銅線材的方法中有一種被稱為浸漬成型的方法，該方法包括一個使一種銅芯線通過一個裝有熔融金屬的容器以便利用使所述熔融金屬粘附在所述銅芯線周圍來生產一種銅棒材的步驟以及一個將所得到的銅棒材軋制成一種線材的步驟。在所述浸漬成型方法中，可利用一系列生產線連續地將熔融銅生產成一種無氧銅粗拉線材。在生產無氧銅粗拉線材的方法中還有一種通過對坯料進行擠壓成型的生產方法。這里，所述粗拉線材指的是一種在被輸送到一個對線材進行拉制以通過進一步地減小直徑來確保圓度的步驟之前直徑在5毫米至30毫米之間的單股線材。當對利用一種根據浸漬成型方法生產無氧銅粗拉線材的設備所生產出來的無氧銅粗拉線材進行拉制、卷繞和在真空箱內退火時，能夠看到線材相互粘附的現象。人們已經知道，這種現象是由于在所述浸漬成型方法中的所有步驟都是在非氧化性氛圍下進行的而使線材表面上的氧化膜厚度僅為50埃或者更小并且沒有Cu2O氧化膜所導致的。即，在生產無氧銅粗拉線材的浸漬成型方法中，所述線材表面上的氧化膜薄并且沒有Cu2O氧化膜，而且在對線材拉制后仍然保持這種效果，因此線材會相互粘附。另一方面，在生產銅線材而不是無氧銅粗拉線材的SCR方法中，氧化膜厚并且存在Cu2O氧化膜，因此線材不會相互粘附。圖5是一個表示對利用浸漬成型方法所生產的一種粗拉銅線的氧化膜的測量結果的圖表。從該圖表中可以清楚地看到，利用浸漬成型方法所生產的一種粗拉銅線的氧化膜僅由CuO構成，不存在Cu2O氧化膜。在該圖中示出的氧化膜測量結果利用常規的電位滴定法得到的。在氫含量達到1ppm或者更高的情況下，當在生產過程中的非氧化性氛圍下進行諸如分批退火的熱處理時，線材會出現相互粘附并且會產生表面瑕疵。在浸漬成型方法中，氧化膜厚度增加會帶來下面的問題，從而阻礙了不會相互粘附的無氧銅粗拉線材的生產。即，當一個澆注系統的氣密性下降時，熔融銅會被氧化，從而不能制成無氧銅粗拉線材。當從所述澆注系統到一個軋機之間的護套氣密性下降時，害怕氧進入到所述澆注系統中，在結構上使所述澆注系統和所述護套之間完全密封是比較難的。降低所述軋機中的氣密性是可能的，但是與在所述護套中的情況類似，在不改變其它部分的氛圍的情況下實現這種密封是很難的。即使當通過降低所述護套和軋機中的氣密性來產生由Cu2O構成的氧化膜時，以最佳的方式對Cu2O氧化膜和CuO氧化膜進行控制也是很難的。通過對坯料的擠壓成型來生產無氧銅粗拉線材的方法需要澆注和擠壓兩個步驟，從而會帶來提高成本和單體線卷(simplex coil)變小的問題。除了上述生產低氧銅線材或者無氧銅粗拉線材的方法以外，例如在日本經過審查的專利申請No.59-6736和日本不經過審查的專利申請No.55-126353中所披露的利用帶式連鑄機進行生產的方法。對于所述帶式連鑄機，包括一種是主要由一個環形輸送帶和一個澆注輪構成的設備，其中所述澆注輪利用其周邊的一部分與所述輸送帶接觸而進行轉動，以及一種是由兩個環形輸送帶構成的設備等。所述連鑄設備與一個大型熔化爐(例如一種豎爐)相連，還與一個軋機相連以便通過在一系列生產線中對來自所述熔化爐的熔融銅進行澆注和軋制來高速生產銅線。因此，可以高的生產率進行大批量的生產以降低銅線的生產成本。目前，在這樣一種帶式連鑄機中，在一個輸送熔融銅的步驟中利用一種還原氣體和/或惰性氣體進行還原處理來生產低氧熔融銅，通過對所生產的低氧熔融銅進行澆注和軋制可生產低氧銅線材。但是，在上述帶式連鑄機中，當實際生產脫氧熔融銅時在輸送熔融銅的過程中保持密封并且利用一種還原氣體和/或惰性氣體對熔融銅進行密封，會出現在鑄銅材料中形成氣孔以及在對所述鑄銅材料進行軋制過程中在線材表面上形成瑕疵的問題，從而使表面質量降低。因此，市場上還沒有利用帶式連鑄機所生產的低氧銅線材，目前主要是利用上述浸漬成型等方法生產低氧銅線材。所述鑄銅線中的氣孔是在熔融銅凝固的過程中由于熔融銅中的氫和氧的溶解性降低而使氫和氧結合所形成水氣孔。所述氣孔在冷卻時被收集，從而在軋制過程中變成一個瑕疵。根據理論，熔融銅中的氫濃度和氧濃度的熱力學關系可用下面這個公式表示。2＝PH2O·K ----公式(A)其中，表示熔融銅中的氫濃度，表示熔融銅中的氧濃度，PH2O表示在該氣氛下水蒸氣的一個局部壓力，以及K表示一個平衡常數。由于所述平衡常數K是溫度的一個函數并且在一個恒定溫度下是不變的，因此熔融銅中的氧濃度與氫濃度相互之間是成反比的。因此，在脫氧過程中氫含量會隨著氧含量降低而增加，從而在凝固過程中可能產生氣孔，因而僅能生產具有許多瑕疵和低表面質量的低氧銅線。即，不僅需要脫氧而且還需要脫氫以便生產出在凝固過程中沒有產生許多氣孔的表面質量優良的低氧銅線材。另一方面，利用一種氧化還原方法在一種接近完全燃燒的狀態下熔化銅能夠獲得含氫濃度低的熔融銅，所述氧化還原方法即是一種常規的除氣方法。但是，在所述帶式連鑄機中，由于后續的脫氧步驟需要提供一個長的移動距離，因此上述方法是不實際的。本專利技術是在考慮上述情況后提出的。本專利技術的一個目的在于提供一種抗粘附無氧銅粗拉線材，因此線材不會相互粘附并且能夠以降低的成本進行大批量的生產。為了達到上述目的，本專利技術所涉及的一種抗粘附無氧銅粗拉線材含有濃度在1ppm至10ppm之間的氧和濃度為1ppm或更低的氫，所述線材具有一個厚度在50至500埃之間的總氧化膜(gross oxidation film)，并且Cu2O氧化膜存在于所述總氧化膜的一部分中。由于這種抗粘附無氧銅粗拉線材含有濃度在1ppm至10ppm之間的氧和濃度為1ppm或更低的氫，在澆注過程中氣體放出的量減少并且在銅棒材中的氣孔產生受到抑制，從而使線材表面上的瑕疵減少。另外，由于這種抗粘附無氧銅粗拉線材具有一個厚度在50至500埃之間的總氧化膜，并且一定量的Cu2O氧化膜存在于所述總氧化膜的一部分中，因此可防止線材相互粘附。存在一定量的Cu2O氧化膜對于防止線材相互粘附是必不可少的。人們已經知道，在所述氧化膜僅由CuO構成的情況下可能出現線材粘附。一般地講，所述氧化膜從一個銅芯材料的表面開始依次由Cu2O氧化膜和CuO氧化膜形成。這里，Cu2O氧化膜和CuO氧化膜沒有形成一個明顯的界面。相反，我們相信，一部分Cu2O氧化膜闖進到CuO氧化膜中的結構能夠防止線材粘附。除了這種結構作用，我們相信，氫濃度是與防止線材粘附相關的。即，由于氫在銅線中的擴散系數大，當利用諸如退火等熱處理激活銅中的氫離子時，氫離子激烈地移動，因此當線材在此時相互接觸時，氫離子在銅線之間移動，從而導致線材粘附。因此，我們相信，將氫濃度控制到1ppm或者更低有助于防止線材粘附。在本專利技術所涉及的抗粘附無氧銅粗拉線材中，上述Cu2O氧化膜的厚度最好是上述總氧化膜厚度的0.2％至90％。在這種抗粘附無氧銅粗拉線材中，由于上述Cu2O氧化膜的厚度是上述總氧化膜厚度的0.2％至90％，因此能夠以最佳的方式確保防止線材粘附的效果和制線過程中的物理作用。即，當Cu2O氧化膜的厚度小于總氧化膜厚度的0.2％時，由于上述結構作用等因素可能還出現本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗粘附無氧銅粗拉線材，含有濃度在１ｐｐｍ至１０ｐｐｍ之間的氧和濃度為１ｐｐｍ或更低的氫，所述線材具有一個厚度在５０至５００埃之間的總氧化膜，并且Ｃｕ↓［２］Ｏ氧化膜存在于所述總氧化膜的一部分中。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：古柴豐，增井勉，堀和雅，服部芳明，
申請(專利權)人：三菱綜合材料株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]