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2023(第八届)SMM电工材料产业年会

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2023(第八届)SMM电工材料产业年会

高纯无氧铜杆制备工艺解析:浸涂法工艺流程、优势、产品特性、应用领域【SMM电工材料年会】

来源:SMM

在SMM主办的2023(第八届)SMM电工材料产业年会暨导体线材工业展览会上,富通昭和线缆(杭州)有限公司副总经理汤军主要介绍了浸涂法工艺流程、优势,浸涂法产品特性、应用等内容。

浸涂法工艺流程

浸涂法(英文名:DIP‐FORMING),该技术是将表面氧化皮剔除后的母杆,自下而上匀速通过盛有一定铜液坩埚。因母杆与铜液之间存在温差,母杆通过铜液的过程中会大量吸热,铜液会均匀的附着在芯杆表面,形成新的铸杆,再通过热轧加工成各类尺寸(16mm、14mm、12.5mm、10mm、8mm),其中Φ16mm将做为母杆继续循环使用。该工艺全线采用还原性气氛和真空密闭保护,最终产品氧含量能够到5ppm以下。后续加工性能、导电性、使用的稳定性卓越。

浸涂法工艺优势

公司目前生产的铜杆、铜线材产品是使用独有的浸涂法工艺制造,其大致工艺流程是将电解铜板经过干燥炉预热后投入熔化炉进行熔化,熔化后的铜液通过流槽流入保温炉,同时将一根较细的芯杆高速、垂直通过盛有高温铜液的石墨坩埚,使熔融铜液增积在芯杆表面浸涂成型,浸涂后的铸杆进入45°直列式轧机,可按客户要求在线调整轧制成各类尺寸的产品。 产品氧含量低、纯度高、导电率高、密度高等优势,全球目前只有浸涂法工艺能够生产真正意义上的无氧高纯高导铜线坯。

保护气体制备:该装置在铜金属冶炼和加工过程中,通过一钟特殊的气体保护对铜液还原去氧,以及在加工过程中对铜杆进行保护,保护铜杆表面光亮,是无氧铜杆加工的核心技术。

铜杆无氧:利用保护气体设备,把天然气与空气混合进行不完全燃烧,产生的一种保护气体,内含8%一氧化碳和5%氢气,对熔化炉、溜槽、保温铜液进行还原,对坩埚、上传动、轧机内铜杆进行保护,最终确保产品真正做到铜杆无氧状态,此工艺方法,国内唯一应用在浸涂工艺。

铜杆高纯:采购纯度高的电解铜板,利用预热炉高温吹扫表面杂质,第一次去杂质,再投入熔化炉熔炼第二次去杂质,最后保温炉挡渣装置第三次去杂质,铜水自动加压装置这些工艺方法,最终确保产品高纯状态。

铜杆高导电率:利用45°直列式轧机热轧机,同一热轧机组中的两架热轧机的轧辊架间的夹角为90°;奇数架轧成椭圆形,偶数架轧圆形,依次循环,可在线调整所需规格,最终保证产品密度高、导电率高,此设备工艺方法,国内唯一应用在浸涂工艺。

浸涂法产品特性

无氧:因利用保护气体还原保护这一特殊工艺,所以浸涂法工艺产品可做到国内行业最低氧含量的标准小于3PPm以下。

部分性能检测:浸涂法工艺铜杆通过第三方检测伸长率可达到41%,扭转性能可达到反转47转(国家标准反转不小于25次),已大大超过国家标准,电阻率可达到0.01699,也大大超过TU1铜杆国家标准≤0.01707。

铜杆高密度:因利用浸涂、冷却、热轧的特殊工艺,所以浸涂法工艺产品可做到国内铜杆行业密度最高标≥8.94/cm³,国家标≥8.89/cm³。

高导电率:浸涂法工艺产品,电阻率≤0.01700(Ω·mm2/m),导电性能可到101%~102%IACS102%,铜密度可达到≥8.94/cm³,右图是浸涂法铜杆在高低环境下(-263—107℃)的电学性能比较。

铜杆金相组织:铸杆入轧温度控制在650℃以上,通过45°轧机在线热轧。能够将铸杆在铸造状态下的粗大晶粒破碎,细化铜材的晶粒,使显著裂纹愈合,消除显微组织缺陷。

第三方检测单位:公司无氧高纯高导铜线坯,委托第三方华测检测认证集团股份有限公司、国家电线电缆质量检验检测中心检测,各项指标测试后(氧含量、密度、电阻率、导电率、扭转性能、氢脆试验)均高于铜线坯GB/T3952-2016国家标准。

浸涂法产品应用领域

应用说明1

含氧量极低:浸涂法工艺铜材因含氧量极低,一方面大幅度降低成品使用过程中的发热量, 降低成品电气元件故障率。另一方面,也很大程度的提高了后端加工时的焊接性能,适用于新能源汽车、风电、高铁等零故障要求领域。

加工性好:生产过程中严格选用高品质电解铜板,铜纯度高杂质少、成品导电性能高,导电率达到101%~102%IACS,成品柔软,成型性能优越,结晶致密,排列均匀,铜材的加工性和可塑性卓越;制成电器配件后,如需焊接的情况下,因内部含氧量少,不易与氢元素反应,不会出现焊接起泡(爆飞)现象。

应用说明2

加工时所产生的铜粉少:生产线产品生产过程中全部处于无氧的环境中,在该环境下完成铸造、轧制的铜线后续加工过程中产生的铜粉量极少,适用于优质漆包线材。

浸涂法铜杆生产工艺复杂,生产成本较高, 目前产品主要面向客户为:新能源汽车电机绕组线、高铁电机绕组线、风力发电、航天航空、太阳能光伏、军工产品、高效率节能电机等各高端产品领域,产品质量可达国际先进水平。

应用领域

浸涂法工艺无氧高纯高导无氧铜线坯,其产品质量及售后服务得到了用户的肯定。

浸涂法专利保护

富通集团与日本昭和电线电缆系统株式会社双方于2011年开始投入了大量的技术人员和研发资金对浸涂法工艺进行了全方位的技术升级,开发出了新一代的浸涂法无氧铜杆生产线,最终达到进一步改善品质和增加产能的目的,同时产品的单位能耗也明显的下降。目前在国内仅有富通集团拥有三条浸涂法生产线,浸涂法生产线是集团自主开发的具有独立知识产权的新型浸涂法生产线,由集团下属的富通昭和线缆(杭州)有限公司所拥有。

部分发明专业证书:富通集团开发新一代浸涂法无氧铜杆生产线的过程中已经申请了多项国家专利,截至目前,累计在浸涂法设备和工艺方面,获得15项授权国家专利(发明专利9项、实用新型4项),全部知识产权均由富通集团所拥有。2022年在浸涂法设备和和工艺方面又新增12项专利发明专利已提交受通审查中,预计2024年可以授权。

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张珊珊
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