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高张力铜合金微细线的开发

专利权人:上海电机学院

1、项目背景随着智能制造的发展,电子元器件的集成程度越来越高,为节约空间、降低能耗,电子制造产业迫切需求直径为Φ0.02~0.05mm的铜合金微细线。其应用范围包括各类微特电机、控制器、传感器等,例如手机震动马达、扬声器、硬盘读写马达、光驱马达、各类智能设备微马达、3C类产品、汽车尤其是电动汽车用微特电机(雨刮电机、摇窗电机、门锁电机、安全气囊用微电机、电子油门电机等)、工业装备用微特电机(数控机床、3D打印设备、机械手、智能机器人等)。为确保可靠性,一般要求铜合金微细线抗拉强度高于300MPa,导电率大

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1、项目背景随着智能制造的发展,电子元器件的集成程度越来越高,为节约空间、降低能耗,电子制造产业迫切需求直径为Φ0.02~0.05mm的铜合金微细线。其应用范围包括各类微特电机、控制器、传感器等,例如手机震动马达、扬声器、硬盘读写马达、光驱马达、各类智能设备微马达、3C类产品、汽车尤其是电动汽车用微特电机(雨刮电机、摇窗电机、门锁电机、安全气囊用微电机、电子油门电机等)、工业装备用微特电机(数控机床、3D打印设备、机械手、智能机器人等)。为确保可靠性,一般要求铜合金微细线抗拉强度高于300MPa,导电率大于85%IACS,而用于高脉冲强磁场的铜合金导线要求强度大于700MPa,导电率大于75%IACS。随着信息技术与制造业的融合、新兴的智能装备和消费类电子产品的蓬勃发展,市场对高张力铜合金微细线的需求量越来越大,特别是对直径≦Φ0.05mm的高张力线需求迫切。这类线材目前一般从日本和欧洲进口,以Φ1.13mm的Cu-4.0Ag坯线为例,原材料价格约210元/公斤,按加工费为210元/公斤计算,成本为420元/公斤,从日本进口价格约在800元/公斤,利润38万元/吨,利润空间巨大。2、技术创新点开发了高张力铜合金微细线的新工艺、新技术,含自生纳米银纤维工艺、超洁净合金加工和熔炼工艺、新型耐高温合金成分、立式连铸炉设计和连铸工艺、热处理工艺等。A.开发了原位自生纳米银纤维增强的新技术,通过在铜基体上原位自生纳米尺度的银纤维,大幅度提高合金强度,同时保持较高的导电率。B.开发了超洁净合金加工的熔炼和铸造技术,能够获得超低气体和杂质含量的铜合金坯料;C.设计了新型合金成分,加入微量Zr,提高结晶形核率,并防止偏析,并能够提高合金高温性能,适合于高温领域应用;D.在连铸工艺方面,设计了热-冷型组合的结晶器,可提高合金成分和组织均匀性,准确控制结晶器温度;E.在拉拔工艺方面,提出了轧制-拉拔结合的新工艺,提高材料塑性,减少拉拔道次,提高效率。3、技术的成熟度本项目已经进行了5年,先后培养了硕士研究生两人,原型试验在学校进行,中试试验在焦作森格高新材料高新材料有限责任公司进行。目前采用该技术,已经顺利加工出直径为20微米的微细铜合金线。本项目已经完成了中试试验,其工艺已基本成熟,能够满足产业化需求。4、技术的实用性和适用领域本技术适用于3C类电子产品、电声器材、智能制造用线束领域,例如手机、耳机、微特电机等领域。我国电子产业发展迅速,已多年蝉联世界电子产品生产与消费第一大国。该产品广泛用于电脑、手机、相机、家电、音响、(电动)汽车、医疗设备、数控车床、机器人、仪器仪表、微传感器和微驱动器的制造,国内已有市场容量很大,但目前主要依赖进口。目前,国内仅电子产业每年对高张力铜合金微细线材的需求量超过1000吨,国内电子行业超微线材市场基本由国外公司垄断,