铜基丝线材制备和组织性能研究进展

铜基丝线材广泛应用于集成电路键合线、音视频传输线缆、医疗器械有源线束以及各种电子元器件,是保障系统电流和信号稳定传输的关键导体材料。本文围绕铜基丝线材制备工艺流程,综述热型水平连铸、冷型竖引连铸制备铜基杆坯的工艺特点及其与定向凝固组织之间的关系,阐述超细超精连续拉拔、热处理、表面涂镀等工艺参数对晶粒、析出相、表面镀层以及键合特征的影响规律,最后叙述了“新基建”背景下铜基丝线材应用领域和装备技术方面的发展趋势。

含Pd涂镀液润湿性能的调控及对镀层均匀性的影响

溶液涂镀镀层技术中,镀液的润湿性能对镀层纳米粒子在基体上的分布均匀性起着至关重要的作用。本研究在制备了含Pd纳米粒子的镀液基础上,考察了6种表面活性剂,即聚乙烯吡咯烷酮、油酸、油胺、十二硫醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠等对涂镀液的表面张力及在Cu基体上润湿角的影响,并利用扫描电镜对形成的镀层中Pd纳米粒子的分布以及镀液中Pd纳米粒子的含量对镀层的影响进行了表征。实验结果表明,在所研究的六种添加剂中,十二烷基苯磺酸钠可以显著降低含Pd镀液的表面张力和在Cu基体上的接触角,在其添加量为560 mg/L和镀液含Pd量为60 mg/L时,可在基体表面形成均匀分布的Pd镀层。

关键参数对铜银合金丝线材拉拔力的影响

拉拔力是影响丝线材拉拔稳定性的关键因素,也是设计及选用拉丝机的主要技术参数。本文基于DEFORM-3D有限元分析软件建立了铜银合金拉拔有限元模型。对不同材料参数、不同入模角、摩擦因数和不同定径区长度等条件下的拉拔过程进行了研究,分析了加工硬化指数、入模角、摩擦因数和定径区长度变化对拉拔力的影响规律,并验证了模型的可靠性。研究结果表明:随着硬化指数的减小,稳态拉拔力逐渐增大。当入模角为12°时,拉拔力最小,为最佳模角。随摩擦因数的增大,稳态拉拔力呈增大趋势,且当摩擦因数为0.1时,拉拔力波动剧烈。定径区长度的变化对稳态拉拔力影响不明显。

冷拉拔变形量对Cu-20 mass%Ag合金线材组织性能的影响

采用三室真空冷型竖引连铸+多道次冷拉拔变形工艺制备了不同线径的Cu-20 mass%Ag合金线材,测试了合金线材在不同变形量下的导电率和抗拉强度,分析了其显微组织的演变规律。结果表明:铸态Cu-20 mass%Ag合金杆坯(ϕ7.84 mm)的导电率为80.3%IACS,抗拉强度为263 MPa;当拉拔变形量达到98.4%(ϕ1 mm),线材的导电率为69.6%IACS,抗拉强度达到889 MPa。铸态Cu-20 mass%Ag合金杆坯的共晶组织在横截面上呈现为连续的网状结构,在纵截面上呈现为鱼骨状。随着变形量的增加,Cu-20 mass%Ag合金的共晶组织沿拉拔方向形成长纤维并沿轴向排列,纤维间距逐渐减小。在拉拔变形过程中,Cu-20 mass%Ag合金的主要强化机制是位错强化和细晶强化。

铜基材料表面石墨烯涂层的调控

针对铜箔在特殊领域应用时导电性与耐腐蚀性差的问题,采用空气喷涂法在铜箔表面涂覆石墨烯涂层,通过调节石墨烯涂镀液中甲基吡咯烷酮与乙二醇的体积比,实现石墨烯涂层在铜箔表面空间结构的精确调控。研究结果表明:石墨烯在铜箔表面的空间形态与厚度,可以通过分散剂的种类和喷涂液的体积来控制。当分散溶剂中甲基吡咯烷酮与乙二醇的体积比为2∶1时,涂覆石墨烯的铜箔阻抗最大,在盐水中的抗腐蚀性能最好。

热型连铸固液界面影响效应的研究进展

热型连铸过程中固液界面的位置与形状是决定连铸杆坯质量好坏的最重要因素。本文详细介绍了热型连铸设备组成及热型单晶连铸的工艺特点,并对固液界面产生重要影响的主要工艺参数进行了总结。论述了凹向和凸向凝固方向的两种固液界面形状类型,并简述了工艺参数对固液界面形状的影响。然后对影响表面粗糙及热裂、竹节及拉漏等连铸杆坯表面质量的固液界面特点进行了分析。并论述了铸型温度、连铸速度、冷却距离和冷却水量等工艺参数对热型连铸过程中固液界面位置和连铸杆坯表面质量的影响。最后,对热型连铸工艺的研究发展方向进行了展望。