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接地五金件銅包鋼線的生產工藝及其應用
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銅包鋼絲的優化生產工藝銅包鋼線的低成本、高強度、良好的導電性和耐蝕性，可用作電器設備的接地線，消除雷電和漏電現象。4.6CO2氣體保護焊絲和埋弧焊絲鍍銅焊絲具有耐蝕性好、焊接飛濺小、焊縫成型性好和送絲平穩等特點，可用于CO2氣體保護焊和埋弧焊的自動和半自動焊。4.7胎圈鋼絲和子午線輪胎鋼簾線高的強度、耐蝕性及與橡膠的粘接力可使銅包鋼線用來制造自行車、摩托車和飛機輪胎的胎圈鋼絲，提高運行時的可靠性。極細的銅包鋼線經纏繞絞成綱簾線是子午線輪胎的加強材料，能提高輪胎的耐磨性、翻新次數，降低油耗和延長使用壽命，目前子午線輪胎正逐漸取代斜交輪胎。銅包鋼線還可用來制造防水土流失的河堤拉線、輸送帶加強線和吸塵器軟管等，其優良的性能和經濟性越來越受到人們的重視，發展勢頭迅猛，前景廣闊。韓國科學家通過實驗確定了銅包鋼絲拉拔過程中不同工藝參數的影響。通過FEA分析連續拉拔過程中銅包鋼絲開始階段銅層比率變化情況，在壓縮率一定的情況下，把直徑5mm的銅包鋼絲最終拉拔到直徑1mm。在試驗過程中，為了評估拉拔工藝對鍍層比率的影響，拉絲模半角和壓縮率也是變化的。在試驗中分別考慮拉絲模半角、壓縮率、原始鍍層比率等參數的影響。當拉絲模半角為7度時，拉拔后銅包鋼絲的銅層比率達到32％，超過了開始階段的銅層比率（30％）；當拉絲模半角為5度時，最終鋼絲上的鍍銅層比率為29.7％。當總壓縮率≥85％時銅包鋼絲的銅層比率成上升趨勢，因此，最終鋼絲的鍍銅層比率可以通過總壓縮率來調整，在較小拉絲模半角的情況下，鍍銅層比率變化也較小。鍍層比率為30％；拉絲模半角為5度時，壓縮率為15％的鍍銅層比率變化比在壓縮率為25％時更為明顯。在初始鍍層比率為30％、40％、50％，60％、70％，拉絲模半角為5度，道次壓縮率為25％的條件下分析不同的原始鍍層比率對最終鋼絲鍍層比率的影響。當總壓縮率小于85％時，鍍層比率有減小的趨勢；超過85％時，呈現增加的趨勢。在原始鍍層比率為70％時，當總壓縮率小于85％時，鍍層比率維持在70％；當總壓縮率大于85％時，鍍層比率呈現出增長趨勢。利用電化學方法，鋼絲連續經過鍍銅槽液而得到的雙金屬線。前5種方法廠房占地面積大，設備投資費用高（一般都在數百萬美元以上），電耗大，無氧銅帶、銅管價格昂貴，生產成本高，但自動化程度高，生產效率高，對環境污染小。電鍍法所需場地小，設備投資小（數十萬元人民幣），可連續生產，電耗小，生產成本低，但存在廢液排放、工人勞動條件差和生產效率低等問題。在治理好環境污染的前提下，從投入產出比出發，國內生產銅包鋼線基本上都采用電鍍法，其工藝流程如下：去脂除銹→鍍銅→退火→拉拔→成品3.銅包鋼線的鍍銅工藝電鍍法生產銅包鋼線的關鍵是在鋼絲表面沉積結合力良好、厚度均勻的銅層，否則不能承受后續的變形工藝，影響其最終性能。早期的鋼絲鍍銅采用的是氰化鍍銅工藝，雖然銅層與鋼絲的結合力好，但是鍍液毒性大，環境污染嚴重，工人操作條件差，電流效率低.生產效率低，目前已基本被淘汰。可用于直接鍍銅的工藝還有檸檬酸鹽、焦磷酸鹽、乙二胺和氨基磺酸鹽鍍銅等。前兩種工藝允許的電流密度小，生產線長，廠房和設備投資大，而且當鍍層達到一定厚度時，鍍層變得粗糙，延展性下降；后兩種工藝的槽液穩定性差，銅／鋼界面結臺不良，工藝維護和控制較為困難，工業化生產尚有一定的難度。因此，考慮到經濟性和實用性，我們選擇了硫酸鹽鍍銅工藝。眾所周知，鋼鐵材料上不能直接進行酸性鍍銅，否則鋼絲表面會出現一層疏松的、結合力極差的銅層。通過實驗室的工藝實驗和現場的在線操作，在考察了氰化預鍍、酒石酸預鍍、乙二胺預鍍和HEDP預鍍等工藝后認為，雖然這些預鍍工藝優于檸檬酸鹽和焦磷酸鹽鍍銅，但鍍液毒性大，預鍍槽到鍍銅槽之間環節多，生產線長，維護困難。考慮到環保、操作條件和質量等諸因素，本研究選擇了預鍍鎳作為鍍銅的底層。預鍍底鎳可使鋼／鎳／銅多層界面的結合力得到保證，可滿足后續拉拔工藝的要求，而且預鍍鎳層厚0.1μm左右就可以了，薄薄的一層鎳既可減少預鍍槽的有效長度，又可免去預鍍槽和鍍銅槽之間的中和槽，設備緊湊，工藝維護方便，生產費用較低。由于某些用途的銅包鋼線不能含鎳以及為進一步減少廠房、設備和投資（如省去預鍍的電氣控制部分），我們又對置換預鍍進行了研究，并獲得了滿意的效果。置換鍍又稱接觸鍍，當鋼絲進入酸性鍍銅槽液中，會發生如下反應：Fe+CuSO4→FeSO4+Cu↓一般情況下，這層銅疏松、多孔，難以應用，造成這種后果的主要原因是槽液中的Cu2+濃度過高，置換速度過快，同時銅層中夾帶了FeSO4和Fe2O3導致結合力下降。所以必須從兩個方面來解決這個問題，一是降低Cu2+濃度，降低置換速度，使Fe2+得以從銅層中擴散出來，提高結合力；二是使用添加劑，改善置換鍍銅的沉積動力學，使置換反應能均勻、等速地發生在鋼絲表面，降低鍍層孔隙率。為此，對置換鍍銅工藝進行了工藝試驗和現場驗證，分析了它們的特點（表2），篩選出有效的添加劑TP，以TP為添加劑浸銅液完全符合上述要求，而且簡單易控，銅層結合力良好。經過幾年的現場實際操作，采用表3中的工藝作為銅包鋼線酸性鍍銅前的預鍍銅工藝，由此獲得的銅包鋼線按GB8110–87、YD／T722–94和ASTMB227–88等標準作纏繞試驗，鍍層結合力完全符合要求。現場生產銅包鋼線的設備分為多頭展開式和單頭往復式兩種，電鍍法生產的工藝流程如下：放線→去脂→水洗→除銹→水洗→活化→預鍍或預浸銅→水洗→水洗→鍍銅→水洗→熱水洗→烘干→收線4.銅包鋼線的用途銅包鋼線具有較高的強度、良好的導電性、耐腐蝕性和與橡膠的粘接性，廣泛應用于電子、通訊、汽車、機械和建筑等行業。4.1電話下戶線和同軸電纜芯線銅包鋼線的強度和導電性優良，成本低，近年來大量用來制造電話下戶線和同軸電纜芯線，可明顯提高下戶線的導電性、可靠性和抗風能力，并可提高同軸電纜的強度和降低其成本。4.2電子元器件引出線具有較高導電性和強度的銅包鋼線經鍍錫、鎳或銀后可作為電容器、大容量二極管等電子元器件的引出線，其還具有良好的焊接性和耐蝕性，并可使整機的可靠性大大提高。4.3放電加工線電極銅包鋼線的鋼芯具有耐高溫性能好，銅層具有良好的導電性，可取代黃銅線作為放電加工線電極，可用來加工制造對圓角半角精度要求高的產品及飛機的零部件。4.4架空電車接觸線銅包鋼線的電傳輸性能優良，結構重量比純銅線輕，強度高，可提高高架線張力和電車線的波動傳播速度，適于電氣機車的高速運行和大跨度電纜傳輸線。4.5電器設備接地線銅包鋼線的低成本、高強度、良好的導電性和耐蝕性，可用作電器設備的接地線，消除雷電和漏電現象。4.6CO2氣體保護焊絲和埋弧焊絲鍍銅焊絲具有耐蝕性好、焊接飛濺小、焊縫成型性好和送絲平穩等特點，可用于CO2氣體保護焊和埋弧焊的自動和半自動焊。4.7胎圈鋼絲和子午線輪胎鋼簾線高的強度、耐蝕性及與橡膠的粘接力可使銅包鋼線用來制造自行車、摩托車和飛機輪胎的胎圈鋼絲，提高運行時的可靠性。極細的銅包鋼線經纏繞絞成綱簾線是子午線輪胎的加強材料，能提高輪胎的耐磨性、翻新次數，降低油耗和延長使用壽命，目前子午線輪胎正逐漸取代斜交輪胎。銅包鋼線還可用來制造防水土流失的河堤拉線、輸送帶加強線和吸塵器軟管等，其優良的性能和經濟性越來越受到人們的重視，發展勢頭迅猛，前景廣闊。（劉杰13867875273，Http://www.bjzljg.cn銅包鋼|鍍銅鋼絞線）
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