本發(fā)明涉及一種軟態(tài)銅包鋼線的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)通信線纜的持續(xù)發(fā)展越來越多的應(yīng)用于專業(yè)通信領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)中心、金融保險(xiǎn)、工業(yè)自動化、交通工具、軍事通信等領(lǐng)域。對數(shù)據(jù)通信線纜的速率可靠性、電磁屏蔽性能、機(jī)械性能等提出了越來越高的要求。因此，傳輸介質(zhì)也從同軸電纜轉(zhuǎn)向了雙絞線和光纖，雙絞線從最初的1類、3類、5類發(fā)展到了現(xiàn)在的超5類、6類、超6類、7類。現(xiàn)在的雙絞線都采用價(jià)格非常高的純銅線作為內(nèi)芯導(dǎo)線，我國是銅資源稀缺國家，因此尋找銅線的替代材料已成為當(dāng)務(wù)之急。銅包鋼線集合了鋼的高強(qiáng)度、高韌性與銅良好的導(dǎo)電性，復(fù)合后產(chǎn)生良好的高頻性能。利用其復(fù)合材料的優(yōu)良性能，廣泛用于郵電，通信和有線電視等數(shù)字、信號傳輸領(lǐng)域。但由于其傳統(tǒng)工藝的落后及技術(shù)上的缺陷，經(jīng)拉拔成細(xì)線后，延伸率不及純銅，它的使用領(lǐng)域一直受到限制，如作為五類、超五類、六類、七類纜內(nèi)導(dǎo)體與同軸電纜頻蔽層編織網(wǎng)用材等均因其延伸率達(dá)不到相應(yīng)要求而遲遲得不到推廣應(yīng)用，因?yàn)樽鳛槲孱?、超五類、六類、七類纜的內(nèi)導(dǎo)體與同軸電纜頻蔽層編織網(wǎng)用材等，要求有較高的抗扭推力，抗扭推力與線材延伸率戚戚相關(guān)。
傳統(tǒng)的在0.5-0.7mm之間的軟態(tài)銅包鋼線生產(chǎn)工藝如下：
1、剝殼，將直徑為6.5或者5.5mm的鋼線母材進(jìn)行剝殼去除氧化層；
2、酸洗，將剝殼工序后的鋼線用工業(yè)鹽酸進(jìn)行酸洗，以除去鋼線表面因剝殼不徹底而殘留的氧化皮；
3、水洗，將酸洗后的鋼線用清水沖洗，基本除去鋼線表面因酸洗工序而殘留的酸液；
4、粗拉，將直接為6.5或5.5mm的鋼線母材在連拉機(jī)上拉拔至3.4mm直徑的粗鋼線；
5、精拉，將3.4mm直徑的鋼線放入水箱拉絲機(jī)拉拔至1.60mm直徑的細(xì)鋼線；
6、電沉積前處理，①將直徑為1.6mm的鋼線進(jìn)行除油，以去除鋼線表面因拉拔是殘留的潤滑劑，②將除油后的鋼線用清水進(jìn)行沖洗，去除鋼線表面因除油工序而殘留的除油液，③將水洗后的鋼線用鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，去除鋼線表面的氧化皮，④將酸洗后的鋼線用清水進(jìn)行沖洗，基本去除鋼線表面因酸洗工序而殘留的酸洗液，⑤將水洗后的鋼線用碳酸鈉進(jìn)行堿中和，去除上道水洗工序沒有完全洗清干凈的酸洗液，防止鋼線表面再次氧化；
7、酸電解，對經(jīng)電沉積前處理后的鋼線用硫酸溶液進(jìn)行酸電解，進(jìn)一步去除鋼線表面的氧化皮；
8、水洗，將酸電解后的鋼線進(jìn)行水洗，以去除鋼線表面因酸電解工序而殘留的酸液；
9、預(yù)處理電沉積，將水洗后的鋼線進(jìn)行預(yù)鍍，生成銅層厚度較薄的銅包鋼導(dǎo)體；
10、水洗，將預(yù)處理電沉積后的銅包鋼導(dǎo)體進(jìn)行水洗，以去除銅包鋼表面因預(yù)處理電沉積而殘留的化學(xué)溶液；
11、厚處理電沉積，將水洗后的銅包鋼導(dǎo)體用硫酸鹽做進(jìn)一步的厚處理電沉積生成銅層厚度較厚的銅包鋼導(dǎo)體；
12、水洗，將厚處理電沉積后的銅包鋼導(dǎo)體進(jìn)行水洗，以去除銅包鋼表面殘留的化學(xué)溶液；
13、防氧化，將水洗后的銅包鋼導(dǎo)體用防氧化劑進(jìn)行防氧化工序，避免粗銅包鋼因長久暴露于空氣中產(chǎn)生氧化；
14、干燥，對防氧化工序后的成品銅包鋼導(dǎo)體進(jìn)行干燥；避免因水汽粘附表面而發(fā)生氧化；
15、高溫回火，將拉拔后的銅包鋼線進(jìn)行高溫回火，加熱到500-650度后保溫6-8小時(shí)，然后冷卻12小時(shí)左右，延伸率達(dá)到20％左右；
16、拉拔，將干燥的粗銅包鋼導(dǎo)體移入水箱拉絲機(jī)上拉拔至直徑為0.50-0.70mm的成品；
17、水洗，將成品銅包鋼導(dǎo)體進(jìn)行水洗，以除去銅包鋼表面的污垢和油脂；
18、防氧化并干燥，避免成品銅包鋼導(dǎo)體長久暴露于空氣中產(chǎn)生氧化。
19、收線裝盤。
傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的軟態(tài)銅包鋼存在以下缺陷：1、高溫回火工序雖能軟化銅包鋼線，消除加工硬化，提高延伸率，使得延伸率達(dá)到20％左右，但后續(xù)的成品拉拔過程中會使線材產(chǎn)生加工硬化，延伸率迅速降低，成品延伸率只能達(dá)到4％左右；2、鋼線表面經(jīng)粗拉和精拉后殘留的拉絲油在酸洗工序中很難清洗干凈，一旦清洗不完全，就會影響鋼線與銅層的結(jié)合力，降低了產(chǎn)品的成品率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)工藝中生產(chǎn)的軟態(tài)銅包鋼線延伸率不足的問題，公開了一種生產(chǎn)簡單，延伸率和成品率高的軟態(tài)銅包鋼線的生產(chǎn)工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：
軟態(tài)銅包鋼線的生產(chǎn)工藝，依次包括下列步驟：
(1)拉拔，將鋼絲母材進(jìn)行剝殼去氧化皮，再將去氧化皮后的鋼線經(jīng)過酸電解、水洗、硼化、高頻加熱烘干，最后將烘干后的鋼線拉拔至直徑1.8-2.4mm；
(2)高溫回火，將拉拔后的鋼線放入真空回火爐中進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，回火溫?80-830℃之間，加熱時(shí)間控制在5-6小時(shí)之間，然后保溫5-6小時(shí)，接著冷卻至560-600℃，冷卻時(shí)間控制在12-13小時(shí)之間，再開冷風(fēng)機(jī)冷卻至300℃左右出爐，冷卻時(shí)間控制在2-3小時(shí)之間；
(3)電沉積前處理，將直徑為1.8-2.4mm的鋼線用鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，去除鋼線表面的氧化皮，然后再進(jìn)行水洗，去除鋼線表面酸洗工序中殘留的酸洗液，將水洗后的鋼線用碳酸鈉進(jìn)行堿中和，去除上道水洗工序沒有完全洗清干凈的酸洗液；
(4)酸電解，對經(jīng)電沉積前處理后的鋼線用硫酸溶液進(jìn)行酸電解，進(jìn)一步去除鋼線表面的氧化皮，并活化鋼線表面；
(5)水洗，去除上道工序中殘留的酸洗液；
(6)預(yù)處理電沉積，將水洗后的鋼線通過氫氧化鉀及硫酸銅混合液進(jìn)行預(yù)處理電沉積，生成銅包鋼線；
(7)水洗，去除上道工序殘留的溶液；
(8)厚處理電沉積，將水洗后的銅包鋼線進(jìn)行進(jìn)一步的硫酸鹽厚處理電沉積；
(9)水洗，去除上道工序中表面殘留的電沉積液；
(10)防氧化，將水洗后的銅包鋼線用防氧化劑進(jìn)行防氧化處理；
(11)干燥，將防氧化處理后的銅包鋼線進(jìn)行干燥處理；
(12)拉拔，將干燥后的銅包鋼線拉拔至直徑在0.50-0.70mm之間；
(13)水洗，將拉拔后的銅包鋼線進(jìn)行水洗，去除銅包鋼線表面的油脂；
(14)防氧化處理，將水洗后的銅包鋼線用防氧化劑進(jìn)行防氧化處理；
(15)氨分解高溫回火：①氨分解階段，先將氨分解爐升溫至500℃左右，保溫使整個(gè)爐體受熱均勻，然后繼續(xù)升溫至650-670℃送氨氣，同時(shí)打開排氣閥將排氣閥出口放入水中，當(dāng)溫度到達(dá)800-820℃，火焰基本呈橘黃色，并無滴水，此時(shí)氨分解爐內(nèi)為N2和H2的混合物；②高溫回火階段，將氨分解爐內(nèi)分解出的N2和H2混合物充入裝有銅包鋼的真空回火爐中，讓整個(gè)回火爐中充滿N2和H2，回火溫度在780-830℃之間，并保溫時(shí)間5-6小時(shí)；關(guān)閉真空回火爐，隨爐冷卻7.5-8小時(shí)，再空冷使?fàn)t內(nèi)溫度接近室溫，將爐子抽成真空，沖入N2，
使?fàn)t子壓力閥顯示0MPa，開爐取出銅包鋼成品。
更優(yōu)選，所述步驟(3)電沉積前處理采用體積比在40％-60％之間的鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，步驟(4)中用體積比在15％-25％的硫酸溶液對鋼線進(jìn)行酸電解。
作為優(yōu)選，所述步驟(8)中厚處理電沉積后的銅層厚度在0.002-0.024mm之間。
作為優(yōu)選，所述步驟(15)中先將氨分解爐升溫1-1.5小時(shí)至溫度500℃左右，然后保溫1.5-2小時(shí)，溫度升至750℃左右時(shí)，在排氣閥出口處點(diǎn)火，觀察火焰顏色及排出口有無水滴出；爐子空冷時(shí)間在25-30小時(shí)之間。
作為優(yōu)選，所述鋼絲母材是H08鋼絲，按上述藝生產(chǎn)，省去了拋光工序，避免了一定程度的加工硬化，與低碳鋼M6相比，H08鋼絲價(jià)格低，因此生產(chǎn)成本低。
作為優(yōu)選，所述鋼絲母材是低碳鋼M6，低碳鋼M6材質(zhì)穩(wěn)定，雜質(zhì)少，延伸性好。
作為優(yōu)選，所述硼化是將鋼線浸入硼砂溶液中，硼砂溶液溫度在75-85℃之間，使鋼線表面形成硼化膜，硼砂溶液溫度低于75℃，形成的硼化膜質(zhì)量不好，后續(xù)拉絲過程中，拉絲油易嵌入硼化膜中，使鋼絲表面發(fā)黑或者出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)，硼砂溶液溫度高于85℃，則能耗高，具體是硼砂溶液溫度高于85℃所需的能耗是正常水平的1.5倍以上。
作為優(yōu)選，所述整個(gè)高溫回火階段，氨分解持續(xù)進(jìn)行，直至爐體冷卻至室溫，同時(shí)打開連接在回火爐排氣孔處的防爆系統(tǒng)，在排氣孔處點(diǎn)火，防止排出的氫氣與空氣接觸產(chǎn)生爆炸。
作為優(yōu)選，所述鋼絲母材的直徑是6.5mm或5.5mm。
采用上述技術(shù)方案的軟態(tài)銅包鋼線的生產(chǎn)工藝，其優(yōu)點(diǎn)是：1、步驟1中將去氧化皮后的鋼線經(jīng)酸電解、水洗、硼化、高頻加熱烘干后再拉拔，與原工藝相比，減少拉拔次數(shù)，降低生產(chǎn)成本，通過硼化后在鋼線表面產(chǎn)生硼化膜，可以減少金屬鋼線和模具的直接接觸，延長模具使用壽命，可以提高拉拔速度，減少材料的損耗，得到均勻光滑的加工表面，同時(shí)硼化膜易溶于水，便于后續(xù)鋼線表面的清洗；2、高溫回火可以消除鋼線的加工硬化，細(xì)化晶粒，降低脆性，提高韌性，同時(shí)可使鋼線表面殘留的拉絲油等全部因高溫炭化形成疏松的氧
化皮，易于后續(xù)酸洗洗去氧化皮，解決了經(jīng)常出現(xiàn)的鋼線層與銅層結(jié)合力不良的問題，成品率高；高溫回火過程中，保溫時(shí)間過后，先斷電隨爐冷卻12-13小時(shí)至溫度560-600℃，這樣可以降低熱應(yīng)力，防止鋼線內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，然后開冷風(fēng)機(jī)冷卻2-3小時(shí)快速冷卻至300℃左右出爐，這樣可以節(jié)省時(shí)間，同時(shí)開冷風(fēng)機(jī)冷卻避免了鋼線的二次氧化，也避免了爐膽的氧化；3、采用氨分解回火工藝，真空回火爐中含有大量的氫氣，而氫氣具有還原作用，光亮還原退火的功能，因此回火后可使銅包鋼表面光亮，所以無需對回火后的銅包鋼進(jìn)行拋光，故可將銅包鋼線直接拉拔至0.50-0.70mm，通過氨分解回火工藝生產(chǎn)成表面光亮的銅包鋼成品，延伸率≥10％，省去了后續(xù)拋光工序，避免了再次加工硬化對延伸率的影響，使成品延伸率得到了提高。綜上所述，按上述工藝生產(chǎn)出來的銅包鋼線的延伸率≥10％，比傳統(tǒng)回火工藝生產(chǎn)出來的銅包鋼線的延伸率至少可提高一倍以上。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
軟態(tài)銅包鋼線的生產(chǎn)工藝，包括下列步驟：
(1)拉拔，將直徑為6.5mm或者5.5mm的H08鋼絲作為鋼絲母材進(jìn)行剝殼去氧化皮，再將去氧化皮后的鋼線經(jīng)過酸電解、水洗、硼化、高頻加熱烘干，最后將烘干后的鋼線通過連拉機(jī)拉拔至直徑在1.8-2.4mm之間；硼化是將單根的鋼線通過硼砂溶液，硼砂溶液溫度控制在75-85℃之間，使鋼線表面形成硼化膜；
(2)高溫回火，將拉拔后的鋼線放入真空回火爐中進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，消除鋼線的加工硬化，提高塑性、軟化鋼線，利于后續(xù)加工；同時(shí)使上道工序中殘留在鋼線表面的潤滑液經(jīng)高溫炭化形成疏松的氧化皮，易于后續(xù)酸洗去除氧化皮；回火溫度780-830℃，加熱時(shí)間5-6小時(shí)，保溫時(shí)間5-6小時(shí)，回火溫度不能高于830℃，溫度高于830℃，鋼線易發(fā)生粘連；然后先斷電隨爐冷卻至560-600℃，冷卻時(shí)間12-13小時(shí)，再開冷風(fēng)機(jī)冷卻至300℃左右出爐，冷卻時(shí)間2-3小時(shí)；
(3)電沉積前處理，將直徑為1.8-2.4mm的鋼線用體積比在40％-60％之間鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，優(yōu)選體積比為50％的鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，去除鋼線表面的氧化皮，然后再進(jìn)行水洗，去除鋼線表面酸洗工序中殘留的酸洗液，將水洗后的鋼線用碳酸鈉進(jìn)行堿中和，去除上道水洗工序沒有完全洗清干凈的酸洗液，防止鋼線表面再次氧化；
(4)酸電解，對經(jīng)電沉積前處理后的鋼線用體積比在15％-25％的硫酸溶液對鋼線進(jìn)行酸電解，其中優(yōu)選采用體積比為20％的硫酸溶液進(jìn)行酸電解，進(jìn)一步去除鋼線表面的氧化皮，并活化鋼線表面；
(5)水洗，去除上道工序中殘留的酸洗液；
(6)預(yù)處理電沉積，將水洗后的鋼線通過氫氧化鉀及硫酸銅混合液進(jìn)行預(yù)處理電沉積，生成銅層銅包鋼線；
(7)水洗，去除上道工序殘留的溶液；
(8)厚處理電沉積，將水洗后的銅包鋼線進(jìn)行進(jìn)一步的硫酸鹽厚處理電沉積，銅層厚度在0.002-0.024mm之間；
(9)水洗，去除上道工序中表面殘留的電沉積液；
(10)防氧化，將水洗后的銅包鋼線用防氧化劑進(jìn)行防氧化處理，避免銅包鋼長時(shí)間暴露于空氣中產(chǎn)生氧化，防氧化劑采用苯并三氮唑；
(11)干燥，將防氧化后的銅包鋼進(jìn)行干燥處理，避免因水氣粘附銅包鋼線表面發(fā)生氧化；
(12)拉拔，將干燥后的銅包鋼線通過拉絲機(jī)拉拔至直徑在0.50-0.70mm之間；
(13)水洗，將拉拔后的銅包鋼線進(jìn)行水洗，去除銅包鋼線表面的油脂；
(14)防氧化處理，將水洗后的銅包鋼線用防氧化劑進(jìn)行防氧化處理；
(15)氨分解高溫回火：①氨分解階段，先將氨分解爐升溫1-1.5小時(shí)至溫度500℃左右，然后保溫1.5-2小時(shí)，使整個(gè)爐體受熱均勻，繼續(xù)升溫至650-670℃送氨氣，同時(shí)打開排氣閥，將排氣閥出口放入水中，溫度升至750℃左右時(shí)，在排氣閥出口處點(diǎn)火，觀察火焰顏色及排出口有無水滴流出，當(dāng)溫度到達(dá)800-820℃，火焰基本達(dá)橘黃色，并無滴水，此時(shí)氨分解爐內(nèi)為較純的N2和H2混合物，H2含量75％，N2含量25％；②高溫回火階段，將氨分解爐內(nèi)分解出的N2和H2混合物充入裝有銅包鋼的真空井式回火爐中，讓整個(gè)回火爐中充滿N2和H2，回火溫度780-830℃，加熱時(shí)間5-6小時(shí)，保溫時(shí)間5-6小時(shí)，關(guān)閉真空回火爐隨爐冷卻7.5-8小時(shí)，即斷電隨爐冷卻，然后將爐子吊出空冷28小時(shí)左右，使?fàn)t內(nèi)溫度接近室溫，將爐子抽成真空，沖入N2，使?fàn)t子壓力閥顯示0MPa，此時(shí)可打開爐子，取出銅包鋼成品，整個(gè)高溫回火階段，氨分解持續(xù)進(jìn)行，直至爐體冷卻至室溫，同時(shí)打開連接在井式回火爐排氣孔處的防爆系統(tǒng)，并在排氣孔處點(diǎn)火，防止排出的氫氣與空氣接觸產(chǎn)生爆炸。
上述鋼絲母材也可以選擇直徑為5.5mm、6.5mm的優(yōu)質(zhì)鋼，例如低碳鋼M6，通過上述工藝生產(chǎn)的軟態(tài)銅包鋼線適用于制造五類、超五類、六類、七類纜內(nèi)導(dǎo)體與同軸電纜頻蔽層編織網(wǎng)用材。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。