常州恒丰-申报书

申报编号：前沿技术研究类项目推荐书 所属领域： 新材料技术 所属方向： 新型功能与智能材料_新型无源电子器件及其关键 配套材料 项目名称： 极细金属导体关键配套材料研究及应用 推荐单位： 江苏省科学技术厅 项目申报单位： 常州市恒丰铜材有限公司 项目技术负责人： 何如森 联系电话：传真电子邮箱： 二一二年 四 月 二十四 日项目信息表项目名称极细金属导体关键配套材料研究及应用推荐主体江苏省科学技术厅项目申报单位名 称常州市恒丰铜材有限公司主管部门江苏省科学技术厅单位所在地 江苏省常州市天宁区组织机构代码73070286-4通讯地址常州市天宁区凤凰路26号邮编213018单位类别事业型研究单位 大专院校 转制为企业的科研院所 国有企业 其他所有制企业 R其他项目技术负责人姓 名何如森性别R男女出生年月1962年3月证件类型身份证证件号在单位常州市恒丰铜材有限公司学 位博士 硕士 学士 R其他职 称R高级 中级 初级 其他联系电话(手机-mailS主要参加单位起始时间2013年 1 月终止时间2015年 12 月主要研究内容(300字以内)1、银铜合金、锡铜合金、锡铟铜合金配方设计与真空连续定向凝固熔炼工艺技术研究；2、线径0.025-0.0098mm，极细合金镀银、镀锡导体的拉丝、电镀加工工艺研究；3、拉丝模具孔径测量与孔内各区域角度与长度参数研究；4、44AWG-48AWG极细导体退扭绞合工艺技术研究；5、碳纤维表面涂覆金属银、锡、铜工艺技术研究。预期成果（150字以内）突破极细合金材料配方、冶炼、拉丝、电镀、绞合及碳纤维表面涂覆金属的关键技术，研发出系列极细金属导体新产品，完成中试，奠定产业化基础，同时掌握碳纤维金属导体制备技术，为实现试产提供技术基础。在此基础上，申报2-3项发明专利，制定1项企业标准，实现新产品在新一代信息产业、航空航天、医疗设备上的应用。预期知识产权获得国外发明专利 0 项，国内发明专利 2-3 项。预期技术标准制定国际标准 国家标准 R行业标准 企业标准原创性技术取得原创性成果1项（成果鉴定）产品装备新产品 2 项；新品种 0 个； 新装备 0 套；经费需求3000万元，其中申请国家专项经费1000万元。1项目目标与任务1.1项目目标与任务需求分析1.1.1项目目标围绕新一代信息产业、航天航空、医疗等领域设备中信号传输电缆对极细金属导体的急迫需求，开展“极细金属信号传输导体”和“碳纤维表面涂履金属导体”的材料及制造工艺技术研究，突破铜合金材料组成设计、冶炼以及极细金属导体的拉丝、电镀、绞合等关键技术，掌握极细碳纤维表面涂覆铜、锡、银的制备技术，研制出抗拉强度大于850 Mpa、导电率大于80%IACS、单丝线径小于0.025mm、绞合截面积小于0.018mm 2的极细镀银、镀锡锡铜合金、银铜合金和锡铟铜等合金导体以及极细碳纤维表面涂覆铜、锡、银导体新产品，申报2-3项发明专利，发表相关学术论文3-5篇，建成年产5吨极细铜合金导体工业中试生产线，制定1项企业标准，创造5000万元年产值，实现极细金属导体在新一代信息产业、航天航空、医疗等领域设备中的应用，并培养3-5名高级技术人才。1.1.2项目任务需求随着新一代信息产业、航天航空、医疗的高速发展，以及3G、4G网络快速建设，笔记本电脑、平板电脑、移动GPS、手机、医疗设备、航空航天设备等信息终端产品得到了快速发展，并呈现出性能越来越高、体积越来越小、重量越来越轻的发展趋势，从而对用于新一代移动终端的极细电缆提出了越来越高的要求。这些要求主要体现在以下两个方面，第一：信号传输应具有更为优异的耐弯折性、耐扭曲性、抗震性能，导体的耐弯折性能需从弹性变形向塑性变形方向发展，以保证便携式、滑盖式、二轴回转式等电缆结构能广泛应用于新一代移动终端设备上；第二，极细信号传输电缆应具有体积更小、重量更轻、传送速度更快、容量更大、抗干扰能力更强、传输频率更高、频带更宽等特性，以使不同频率的信号能同时混在一台微形终端设备内而不出现信号间相互干扰，从而为移动电子信息终端设备功能日益强大，比如：搭载高像素的数码像机、全球定位系统GPS、电子货币、无线LAN、可接收电视和播放电影和动画等，更好地适应3G、4G网络的快速发展，提供关键配套技术支撑。在此背景下，作为信号传输电缆的一类关键材料“金属导体”，也就必须具有直径更小、重量轻、抗氧化能力强、便于焊接、超强的机械强度和弯曲寿命、优越的热阻抗和良好的电气特性、轻柔、可随意弯曲、能够轻松穿过狭小空间等特性。99.99%低氧铜和99.99%无氧铜具有较好的导电性能，但强度只有250Mpa，抗弯折性强差，无法加工到直径0.025mm，同时表面容易氧化变色，无法达到微形电子终端产品和航空航天设备对信号传输导体的技术要求。银铜合金、锡铜合金、锡铟铜全金，强度可达800 MPa以上，便于极细加工，最小可加工到直径0.0098mm，但由于微量银、锡、铟以杂质元素参入，导电率较低，只有80%IACS左右。利用高频信号的趋肤效应，在合金导体表面进行镀银或镀锡处理，是解决这一问题的有效措施，可有效提高信号传输频带宽度，特别是在高频和超高频信号传输中具有较低的耗散因子，使信号传输过程中能量损耗能得到有效降低，提高信号传输性能。同时由于导体表面进行了镀银或镀锡处理，可有效提高导体的可焊性和抗氧化能力，便于后续加工，同时提高了使用寿命。但是，金属材料的拉丝加工存在一定的极限，对于应用于更高要求的更细、强度更大、重量更轻、高频特性更好的极细导体的加工无法实现。碳纤维丝具有强度大、重量轻、线径细等特点，能有效突破金属材料的拉丝加工极限，但其导电率低，需要进行表面进行涂覆银、锡、铜处理，以充分利用趋肤效应原理，实现高频信号的高效传输，因而代表了未来高频极细导体的发展趋势。换言之，研发线径0.025mm的合金单丝产品作为极细电缆的外屏蔽编织导体、研制7*0.025mm及以下的绞合合金导体作为极细电缆的内导体、开发能显著降低导体重量的直径0.025mm以下的碳纤维表面金属涂覆导体，是信号传输用导体材料行业的重要任务。目前，世界上生产极细金属导体的公司主要集中住友电工、藤仓、日立电线、三菱、古河等日本企业，而碳纤维表面金属涂覆导体目前仅美国实现了中试，并在美国军用设备中使用。我国金属导体的生产企业较多，但技术分散，技术水平与国际先进水平存在较大差距，仅能依赖进口日本古河的合金材料实现直径0.03mm及以上导体的量产，如利用国内的合金材料，最小只能加工到直径0.05mm的线材，且性能不稳定，强度、电阻等指标无法达到要求。同时，碳纤维表面金属涂覆导体也处于试验室试验阶段。目前，我国已成为电子信息终端设备的世界加工厂，国外投资生产商与国内本土生产商遍布全国，同时，我国具有13多亿人口的市场，仅手机的普及率就高达65%以上，数码像机、笔记本电脑35%左右，加之其它电子信息终端产品、航空航天工业在中国的高速发展，使我国成为极细导体的消费大国，对极细特种导体，特别是高性能、高端极细特种合金导体，有着十分强劲的需求。但我国在极细导体技术方面与发达国家间存在的显著差距，直径0.025mm以下的极细金属导体不得不从国外进口的现实，使我国新一代移动终端产业的发展受制于人。为此，有必要自主开发高性能极细导体，实现进口替代，并力争实现技术跨越。1.3项目主要创新点及预期获得的发明专利等知识产权情况1.3.1项目主要创新点（1）在合金材料组成设计方面：为提高极细导体的强度，同时提高导电率，从而提高其高频、超高频信号的传输特性，本项目提出了在以铜为基础、通过合理添加锡、银、铟及其它微量元素实现合金综合性能提高的技术方案。通过在99.99%的低氧铜或无氧铜中添加0.15%、0.3%、0.7%等不同比例的锡及其他微量元素，合成的一种锡铜合金材料，其强度在660-820Mpa，导电率为60-87%。通过在99.99%的低氧铜或无氧铜中添加2%、4%等不同比例的银及其他微量元素，合成的一种银铜合金材料，其强度在880-1330Mpa，导电率为68-78%。通过在99.99%的低氧铜或无氧铜中添加0.9%的锡、0.2%的铟及其他微量元素，合成的一种锡铟铜合金材料，其强度在850-890Mpa，导电率为75-78%。（2）在合金材料冶炼方面：本项目提出采用真空连续铸造和定向凝固二者结合在一起，构成连续定向凝固体系，再和低温强加工技术相结合的新冶炼工艺。连续定向凝固主要包含真空感应加热系统、牵引系统、冷却系统以及低温强加工系统。同时，在铸造时采用了低氧化技术，抑制了合金元素的氧化，因此防止了由于合金元素氧化产生杂质而造成极细拉丝时断线。并且，在铸造时还增设了滤网，过滤掉了混入的耐火物质等微小的杂质，提高了合金材料的品质。采用定向凝固连续铸造工艺把导电功能与强化功能有机地复合在一起，表现出良好的综合性能，然后再通过拉制工艺制细和微细高性能铜合金导体。该系统生产的合金材料组织细小，合金元素颗粒均匀，材料致密。同时在浇铸时没有明显的气孔，氧含量低，有效地提高了导体的机械性能和电性能。（3）在拉丝工艺及模具控制测量方面：传统拉丝采用拉丝模具控制线径进行多道次变形拉伸工艺，模具孔径测量采用千分尺或光电测量仪器测量，每道次减面率通过拉丝机的固有机械减面率进行确定。但极细合金导体由于强度大，线径细，如果模具孔径和机械尺寸精度达不到要求，会拉伤线材，导致无法确保直径0.025mm以下导体的量产加工，同时会影响导体的强度和导电率。由于传统拉丝机的牵引轮为塔式拉丝牵引轮，拉伸过程中对合金导体的强度影响大。本项目提出了一种直线式拉丝工艺技术，牵引轮由大到小，线径越大，牵引轮也就越大。根据合金材料的线径大小确定拉伸牵引轮的大小，从而改变其的机械减面率，可有效克服传统方法的缺陷。本项目在模具控制方面，由于直径0.025mm以下的合金导体外径公差要求非常高，同时在极细拉丝过程中每道次模具的孔径相差极小，模具的孔径无法通过传统的千分尺或光电测径仪进行测量。如果模具孔径测量不准确，将无法确保拉丝过程的稳定性。为确保模具孔径的精度，项目发明了一种电阻式测量方式确定模具的孔径，从而大大的提高了模具的精确度。目前传统的拉丝工艺国内最小只能实现直径0.03mm的量产，而世界行业最前沿的日本几，目前能实现直径0.012mm的量产。本项目采用改进和工艺技术，从材料到拉丝工艺，热处理工艺、拉丝模具、拉丝液等各方面进行严格控制，建立无尘化管理生产系统，可以确保直径0.025mm及以下导体的量产，可以实现直径0.0098mm生产技术的突破性公关，为下一步实现直径0.0098mm的量产提供（4）在碳纤维表面金属涂覆工艺方面：传统工艺主要有电镀和化学镀两种方式，由于碳纤维直径小、表面光滑、亲油疏水，电导率较低，因此，这两种方式目前都无法满足生产要求，同时易产生“黑心”问题。因此，本项目采用先利用化学方式，将碳纤维表面进行金属化处理，然后再利用电镀方式进行加厚处理。（5）极细合金导体绞合工艺的创新点：由于本项目的导体材料强度大，线径细，采用传统绞合方式无法去除绞合时导体的内应力，因此，绞合成品率极低，无法确保量产，同时绞合后的导体异跳股，质量差。因此，本项目在原有的绞合工艺基础上增加了退扭产线技术，改善极细合金丝的放线方式，保持放线的张力恒定；绞合后采用退扭技术，去掉绞合导体的内应力，从而提高了绞线的成品率和绞线品质，满足通讯用电缆内导体的物理性能和电性能要求。1.3.2预期获得的发明专利等知识产权情况项目预期将获得2-3项发明，发表相关学术论文3-5篇，制定1项企业标准。具体从以下几个方面获得： （1）在铜合金材料的配方；（2）在合金冶炼工艺中采用的真空连续定向过滤凝固体系；（3）在拉丝工艺中采用的改进形直线式拉丝工艺设备；（4）在模具孔径测量方面的电阻间接式模具孔径测量技术；（5）碳纤维表面涂覆银、锡、铜工艺技术；（6）在绞合工艺中的恒张力退扭绞合技术。2 现有工作基础与优势2.1项目主要研究技术内容的国内外发展现状与趋势，国内现有技术基础2.1.1本项目主要研究技术国外发展现状与趋势1）合金材料方面：随着产业的发展，对合金导体材料的强度、导电率、纯度以及加工性能提出了新的要求。因此，如何进一步提高合金导体的强度和导电率，以及降低氧含量和杂质含量，进一步提高产品的加工性能及综合性能，是国际同行业发展的方向。目前铜合金导体材料的研究国外上主要以日本古河电工、日本住友电工和日本三菱的合金材料为主，三家制造工艺基本相同，技术水平相差不大。他们的熔炼工艺为：熔炼保温铸造上引冷轧拉线法。目前国际上的主要铜合金产品及性能指标如下：锡铜合金：主要有含锡量为0.15%、0.2%、0.3%、0.4%、0.6%、0.7%几种规格，强度在650-850Mpa，导电率为60-87%。银铜合金：主要有含银量为0.03%、0.08%、0.6%、1%、2%、4%、7%几种规格，强度在850-1250Mpa，导电率为68-82%。2）拉丝工艺技术方面：由于极细金属导体的线径细，因此如何提高加工精度，降低损耗，提高成品率及产品质量对拉丝工艺提出了较高的技术要求。国际上大多采用的是塔式拉丝机进行多级形变拉伸加工。对设备的性能、拉丝工艺条件、拉丝模具精度提出了较高的要求。目前极细线国外最大的三家公司都在日本，他们是住友电工、藤仓、日立。（1）藤仓最小可以生产40AWG线规，即：7*0.03mm镀银、镀锡极细合金导体，强度为820Mpa；（2）住友电工最小可以生产42AWG线规，即：7*0.025mm镀银、镀锡极细合金导体，强度为850Mpa；（3）日立最小可以生产46AWG线规，即：7*0.016mm镀银、镀锡极细合金导体，强度为950Mpa。随着应用领域的小形化、微形化及对得量的要求，极细线的技术指标将进一步提高。目前上述三家公司都在计划向单丝线径0.0098mm发展，绞合7*0.012mm，即48AWG线规发展。3）碳纤维表面涂覆金属方面：由于金属导体的加工存在一定的极限，而重量更轻、线径更细碳纤维表面涂覆金属导体的发展将成为未来行业发展的趋势。目前碳纤维表面涂覆金属工艺技术仅美国实现了中试，并应用于军工武器装备中。2.1.2本项目主要研究技术国内发展现状与趋势1）拉丝工艺技术方面：目前极细线国内的生产厂家较多，技术分散，技术水平较低。技术水平排在最前面的几家公司是常州恒丰、昆山震雄、浙江东尼、东莞同亚电子、常州利多合金、无锡明星、无锡国峰、浙江正导、吴江九通。国内生产厂家虽然较多，但技术水平都较差。目前仅能实现40AWG线规，即：7*0.03mm镀银、镀锡极细合金导体量产，生产设备全靠国外进口，同时材料主要依靠进口。但由于直径0.025mm以下的金属导体加工技术难度大，研发成本高，国内发展进度较慢。常州恒丰由于多年从事特种导体的研发与制造，在国内一直处于行业领先地位。首先采用直线式拉丝工艺，目前以成功实现了直径0.03mm的产业化生产，在直径0.025mm的研究方面以取得了突破性进展。2）合金材料方面：目前合金导体材料国外主要以昆山华可吉、上海康成、宁波国威、泰兴圣达铜业、西部金属材料的合金材料为主，其熔炼工艺基本上相差不大，主要工艺路线是：上引法连续制杆“康法”连续挤压冷轧拉线法。主要合金产品及性能指标如下：锡铜合金：主要有含锡量为0.2%、0.3%、0.6%几种规格，强度在450-650Mpa，导电率为60-85%。银铜合金：主要有含银量为2%、4%两种规格，强度在600-850Mpa，导电率为65-80%。由于合金导体材料的种类较多，研发难度较大，国内生产的材料品质无法保证，最小只能加工到直径0.05mm。因此，国内在合金导体材料的技术方面与国外相差较大。3）碳纤维表面涂覆金属方面：目前碳纤维表面涂覆金属工艺技术仅处于实验室阶段，北京有色金属研究院已通过多年的研究，目前已掌握了相关的工艺技术，但还没有得到试产。2.2课题申请单位及主要参与单位研究基础2.2.1课题申请单位简介常州市恒丰铜材有限公司创立于2001年，是一家专业从事特种传输导体的研发与生产的高新技术企业。公司生产的镀银丝、镀镍丝、镀银铜包钢、纯银丝、裸铜丝、合金丝、镀银扁线、太阳能焊带和镀银、镀镍绞线等广泛应用于电线电缆、电子、电脑、医疗、通信、航空航天、军事等领域，是中国同行业的领军企业之一。历年来公司主要致力于国家重点支持的高新技术领域中国重点支持的高新技术域/新材料/新技术/金属材料/低成本、高性能金属复合材料加工成型技术的研究开发。在发展方面注重特种电线电缆用特种材料方向发展，并与国内外企业及大专院校进行技术合作；以管理规范化、市场国际化、发展规模化为标准，2003年公司通过了北京埃尔维公司的ISO9001质量体系的认证。企业生产镀银铜丝、镀银铜包钢丝、镀镍铜丝和镀锡铜丝等获得国家权威机构的认可，2007年企业研发“采用环保材料镀、拉、绞连续工艺的镀银导体”获江苏省高新技术产品，产品目前在国内同行当中排第一，同时也受到世界500强等跨国公司SUMITOMO（住友）、HITACHI（日立）、TE（泰科）、BELDEN（百通）、NEXANS耐克森、HABIA(哈博)、AMPHENOL（安费诺）、LITTELFUSE(力特奥维斯)、COOPER BUSSMANN（库柏）、FOXCON(富士康)等客户的欢迎。图2-1 公司图片公司将进一步加快发展步伐，近5年新产品开发总投入5000万元，公司对特种电缆需要的“特种材料”分别在2008年至2011年立项，研发的“镀镍铜绞线”、“航空航天用特种线缆合金导体”、“极细镀银合金线”、“镀银铜扁导体”、“太阳能电池板连接焊带”、“超镜面无氧铜镀银线”，“无扭镀银锡铜合金绞合导体”等共8项。这些项目有的已完成了中试、有的已取得阶段性成果、有的已进入了产业化生产。项目全部产业化规模后，将降低成本10%，项目的销售预计达到3亿元，主要技术参数指示达到国内一流水平，国际先进水平。以上项目采用环保材料镀、拉、绞连续工艺的镀银导体、航空航天用特种线缆合金导体、极细镀银合金线、镀银铜扁导体获江苏省、常州市高新技术产品。图2-2 单位研究开发体系2.2.2单位研究基础1）公司现有关于本项目的技术基础公司凭借雄厚的技术和资本实力，与国内外知名企业及高等院校建立了良好的合作关系，组建了特种导体研发实验室。可按照IEC国际标准、GB国家标准、JIS日本标准、CAS加拿大标准、ASTM美国标准以及客户标准生产特殊产品。公司在铜合金冶炼方面目前以具有用于熔断丝的银铜合金、锡铜合金和用于加热丝的铜镍合金、镍铬合金的冶炼基础，具有真空连续定向凝固技术。在拉丝工艺技术方面，公司已实现了单丝线径0.03mm的产业化生产，其产品以广泛应用于航空航天、军工、电子信息领域及医疗设备领域。2）公司已获得的专利情况目前企业拥有发明专利一项、实用新型专利十一项。（1）发明专利：航天航空设备信号传输电缆导体制备工艺，专利号：200910025474.0 发明人：何如森 ，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；（2）实用新型专利：无扭镀银锡铜合金绞合导体，专利号：201120075422.7，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；（3）实用新型专利：厚镀锡太阳能焊带，专利号：201120075431.6，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；（4）实用新型专利：自动精密排线控制系统，专利号：201120075351.0，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；（5）实用新型专利：超宽超薄镀银铜带，专利号：201120075442.4，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；（6）实用新型专利：带锡焊带，专利号：201120112560.8，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；（7）实用新型专利：绞线退扭装置，专利号：201120112607.0，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；（8）实用新型专利：分段式连拉连退装置，专利号：201120112584.3，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；目前有授权文件通知书；（9）实用新型专利：自动跟踪调整式扁导体压延装置，专利号：201120112615.5，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；目前有授权文件通知书；（10）实用新型专利：垂直镀锡装置，专利号201120112577.3，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；目前有授权文件通知书；（11）实用新型专利：恒张力退扭放线装置，专利号201120112584.7，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司； （12）实用新型专利：绞线机绞线装置，发明人：何如森，专利号： 200820163151.9，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司。3）受理专利文件（1）发明专利：绞线机，专利申请号：200810120305.0，发明人：何如森，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司，有国家知识产权受理文件通知书，目前已进入二审实审程序。（2）发明专利：极细镀银合金丝加工工艺，申请号201110207783.7，发明人：何如森，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；目前有国家知识产权受理文件通知书。（3）发明专利：超镜面无氧铜镀银线工艺，专利审请号：201110413358.3，发明人：何如森，专利权人：常州市恒丰铜材有限公司；目前有国家知识产权受理文件通知书。4）全球独占许可（1）内外双定速轮细微拉丝机，专利号：200920044002.5，孙宗文；（2）一种高频同轴电缆，专利号：200820153851，中国电子科技集团公司第23所；（3）一种双节距星绞机，专利号： 2009202861692，中国电子科技集团公司第23所5）专利转让（1）拉丝机用调整机构，发明人和专利权人：吴持跃，专利号： 201020104555.8 现已转入本公司的名下，有付款凭证，变更完成文件有手续合格通知书;（2）拉丝机鼓轮，发明人和专利权人：吴持跃，专利号201020104551.X， 现已转入本公司的名下，有付款凭证变更完成文件有手续合格通知书;（3）一种限位控制线，专利号：201020188214.3，发明人：唐耀卫，专利权人：东莞市耀强高分子材料有限公司著录权变更中;（4）一种水下机器控制漂浮电缆，专利号：2010188225.1，发明人：唐耀卫，专利权人：东莞市耀强高分子材料有限公司著录权变更中;（5）滑块式皮带排线机构，专利号：201020264824.7，发明人：房亚、何如森，专利权人：常州机电职业技术学院著录权变更中;（6）滚压式拉丝润滑装置，专利号：201020264843.X，发明人：房亚、何如森，专利权人：常州机电职业技术学院著录权变更中。6）荣誉证书（1）2005年授予江苏省“优秀民营企业”；（2）2006年公司总经理荣获常州天宁区“三创之星”称号；（3）2007年评定为“江苏省高新技术企业”；证书编号：0732004B4460；（4）2011年公司评定为“江苏省高新技术企业”,证书编号：GR201132000283;（5）2007年“采用环保材料镀拉绞连续工艺的镀银铜导体”获江苏省高新技术产品；（6）2010年“航空航天用特种电缆合金导体”获得江苏省高新技术产品；（7）2011年“镀银扁导体”、“极细镀银合金导体”获江苏省高新技术产品；（8）2011年“航空航天用特种电缆合金导体、镀银扁导体、极细镀银合金导体”获常州市高新技术产品；（9）2011年公司被认定为省、市“科技型民营企业”。7）公司现有科研生产条件公司现有专业厂房35000m2，主要检测生产设备有德国NIEHOFFM系列拉丝机，日本SAIKAWAHBR、AHB22，美国C12等连续退火拉丝机；韩国WBC、日本SAIKAWA压延机；德国NIEHOFFDB630、日本KINREIDB630、台湾NB250P、NB300P、NB500P、NB600P、美国BARTELL等各种束/管绞线机；德国NIEHOFF及国产全自动镀银、镀镍、镀锡生产线；各类配套生产和检测设备，具有较强的生产和检测能力，并有较为完善的ISO9001、GJB9001B质量管理体系。 图2-3 公司检测设备公司凭借雄厚的技术和资本实力，以强大的科研院校为依托，与国内外知名企业建立了良好的合作关系，组建了特种导体研发实验室。拥有超强的技术研究开发能力，在自主研发的同时，协助用户共同开发，研究新型特种导体，以满足不同企业的需求。主要产品有纯银丝、镀银铜丝、镀镍铜丝、镀锡铜丝、镀银铜包钢丝、裸铜丝、合金丝和镀银、镀镍、镀锡铜绞线等，广泛应用于电线电缆、电子、电脑、医疗、通信、航空航天、军工等领域。为国内外电子和线缆企业及研究院/所提供高速、高效、高技术含量的新型导体，获得了良好的经济效益和社会效益；为我国航空航天及军工企业做出了具大的贡献，同时奠定了企业在科技行业中的领先地位。公司员工达到172人，公司拥有一批特种导体材料领域的专家、学者及中青年工程技术人员，其中大专以上科技人员占总职工的33.7；研发人员占职工总数18.6；中高级技术职称人员占技术中心人员总数的80%。2.2.3项目主要技术及相关技术国内外专利申请和授权情况，本项目拟采取的对策1）本项目的主要技术：（1）极线合金导体材料研究开发的主要技术：在极线合金导体材料方面，本项目主要研究开发三种合金材料，分别是银铜合金、锡铜合金和锡铟铜合金。主要技术有合金材料的配方设计、真空连续铸造定向凝固技术和低温强加工技术、直线拉伸工艺技术。本项目的合金材料主要成分配方有：锡铜合金：0.15%Sn/Cu、0.3%Sn/Cu、0.7%Sn/Cu；银铜合金：2%Ag /Cu、4%Ag /Cu；锡铟铜合金：0.9%Sn/0.2%In /Cu。采用的铸造技术为低氧、低杂质连续定向凝固和低温强加工技术。该项技术在国内有应用于线材和板材铸造工艺中，但本项目的主要区别是同时采用了真空与过滤技术，再结合低温强压加工技术，生产出的导体易加工，杂质少，产品性能稳定。（2）极细镀银、镀锡合金、锡铟铜合金导体精加工方面的主要技术：在极细线精加工方面首先采用了直线式拉丝工艺技术，确保产品性能的稳定。同时改进了拉丝模具孔径结构和测量方法，从而确保了提丝线径的稳定和精度。在绞合工艺方面采用了恒张力退扭绞合工艺技术，改善了绞合导体的综合性能。（3）碳纤维表面金属涂覆加工方面的主要技术：本项目采用了化学镀和电镀相结合的工艺技术，增强了导体镀层的强度和结合率，同时避免了“黑心”问题。2）国内外公开的有关专利情况及本项目采取的对策：（1）专利号：01813029“含银的铜合金”，美国奥 林 公 司；维兰德-工厂股份公司申请。一种具有高强度、超过的屈服强度、超过的高导电率的铜，以重量计，基本上包括：的铬，的银，的钛，的硅，最高达到的铁，最高达到的锡，以及余量的铜和不可避免的杂质。当加工路线包括在高于下进行固溶加热退火（）并且随后通过冷轧（）形成片材、薄带材，冷轧期间插入罩式退火（）时，该合金进一步具有基本上各向同性的弯曲特性。结果该合金特别适于形成用于汽车和多媒体应用的盒式电路接头。该合金也适用于形成棒材、线材或型材。（2）专利号：201010605751“一种锡铜合金带材的生产工艺”中国安徽鑫科新材料股份有限公司。本发明公开了一种锡铜合金带材的生产工艺，包括铸造工序退火工序铣面工序冷粗轧工序中间退火工序中轧工序中间退火工序脱脂清洗工序预精轧工序退火工序精轧工序低温退火工序脱脂清洗工序拉弯矫直工序剪切工序包装工序。通过对铸造工序、退火工序及精轧工序的改进，解决锡含量提高后铜合金带材性能提高致使加工面临的难题，提高铜合金中锡的含量，经以上工艺流程后测得含锡铜合金带材中锡的含量为。本发明能有效提高铜合金中锡的含量，有效提高锡铜合金的弹性性能及耐磨性能，经本发明生产出的带材抗拉强度大于，最高可达到。（3）专利号:200580026767“含锡铜合金及其制造方法”本发明涉及一种含锡铜合金，包含：、：、：、：剩余量；且、以及（元素“”的含量为）；含有相和相及或相，并且这些的合计含量的面积率为以上，在熔融固化时宏观组织中的平均粒径为以下。（4）专利号:200310111879“连续定向凝固铸造方法、装置及其制备的线材或板带材料”本发明提供一种连续定向凝固铸造方法，包括下述步骤：将引料线或引料板一端伸入结晶口内；将引料线或引料板另一端通过牵引机构引入冷却液中；当结晶器预热后，将流体材料输入结晶器内，并对输入结晶器内的流体材料进行保温，使流体材料只向引料线或引料板的端面上或与引料线或引料板结合在一起的已凝固了的材料端面上定向结晶；通过牵引机构拉动引料线或引料板，将已结晶凝固的材料拉出结晶器进入冷却液中。一种连续定向凝固铸造装置，包括结晶器、引料线或引料板、冷却构件、牵引机构、检测构件。本发明方法操作简单、控制方便、容易，自动化程度高，所获得的线材及板带材料组织缺陷少，材料均匀，性能优良，应用范围广，市场前景好。（5）国内外相关专利还有CN1988055A极细银铜合金，成分1-3%Ag/Cu，线径0.01-0.025mm，强度850Mpa以上，导电率85%IACS以上。（6）日本JP2001-148205A住友电线的超极细线材及其制造技术。（7）日本JP2010-238478A 三菱电缆的电线导体制造方法。通过上术专利分析，目前主要由日本掌握。而我国处于低端技术水平，部份技术也仅限于实验阶段，不具备产业化水平。特别是极细线的生产加工，目前直径0.025mm及以下产品不具备量产条件，碳纤维表面金属涂层技术仅限于实验阶段。材料方面仅限于低氧铜丝的产业化生产，而无氧铜、合金丝等高端产品的生产技术严重欠缺，生产出的产品无法达到行业标准。上述专利中的合金材料配方与本项目中的合金材料配方存在一定的差异，部分还含有铁元素，同时由于在冶炼时的氧含量较高，由于氧元素在合金材料中生产新的氧化元素，会影响高频传输电缆的三阶调试无法通过，同时杂质较多，加工难度极大，因此无法实现直径0.025mm及以下线径的加工。 本项目由于采用的是真空连续铸造定向凝固技术和低温强加工技术，无横向垂直晶粒，最终得到具有连续纤维线状晶粒组织，加工性能较好。同时不含铁元素，氧含量较低。因此，对高频信号传输特性较好。在国际公开的专利中，未发现有采用真空连续铸造定向凝固技术和低温强加工技术进行铜合金冶炼的专利，也未发现有关直线拉丝及电阻式模具孔径测量技术专利，同时未发现有关恒张力退扭绞合方面的专利。在碳纤维表面涂覆金属材料工艺技术方面未发现有关用于极细导体方面的专利。因此，本项目具有新颖性和创造性。3研究内容与考核指标3.1研究内容、技术指标3.1.1研究内容1）合金导体材料及冶炼工艺研究：（1）合金成分分析与设计：通过分析测试原材料的杂志含量情况，研究原材料杂质对铸锭杂质含量的影响；对高性能铜合金成分设计、均匀性、稳定性和主要工艺参数进行研究。（2）合金化元素对合金组织性能影响规律的多元合金化研究，在原有各合金体系中添加更多组元，研究合金化元素对合金组织性能的影响规律。（3）合金导体材料晶粒组织结构研究：为便于合金导体材料后续良好的极细加性能，要求熔炼后的合金线材为连续纤维状晶粒组织的线状材料，不能有垂直于长度方向的晶界，从而确保合金导体材料具有良好的物理与力学性能，电导率高，强度与伸长率大，加工性能好。（4）合金制备工艺研究：根据合金导体材料晶粒组织结构，研究合金材料的铸造工艺。本项目采用真空连续定向凝固技术和低温强加工技术相结合。采用真空熔炉，可有效降低合金导体中的氧含量，防止合金元素氧化后生成新的杂质元素。增加过滤装置，在熔化后过滤掉了混入的耐火物质等微小的杂质，提高合金材料的纯度。在材料的凝固成形与固态加工处理过程中采用连续定向凝固方制备具有轴向连续柱状晶组织的坯料，然后在低于再结晶温度下进行大变形量的塑性加工与热处理，最终得到具有连续纤维状晶粒组织的线状材料。2）合金材料的复合形变与热处理工艺研究：（1）针对单线成品进行结构尺寸、机械性能和导电性能测定的高性能合金复合形变热处理工艺研究对单线成品进行结构尺寸、机械性能和导电性能测定，不断优化和验证多级形变热处理工艺；研究形变热处理工艺中各个环节合金组织结构和析出相形貌的变化，从微观角度优化和验证多级形变热处理工艺。（2）根据退火后的铸锭进行金相分析和成分分析，研究热挤压工艺对合金棒材组织、后续加工过程和最终性能影响和固溶工艺条件对退火后的铸锭进行金相分析、成分分析，确定均匀化处理工艺，首先，研究热挤压工艺对合金棒材组织、后续加工过程以及最终性能的影响，确定最佳热挤压工艺；其次，研究冷变形给合金组织性能带来的变化，探索不同冷变形量对合金最终性能的影响。（3）通过热处理与变形交互的单级或多级形变热处理制度控制，对高性能合金线材的综合性能进行研究在掌握各合金体系固溶、时效规律以及冷加工的作用，了解合金组织结构随形变热处理条件的变化后，形变热处理方案就可确定为通过热处理与变形交互的单级或多级形变热处理制度控制合金组织和性能，特别是强度与导电性能的协调，多级热处理过程应在合金线材加工过程中择机穿插进行。3）直径0.025mm及以下极细导体加工工艺研究：（1）拉丝工艺：在合金超细丝拉拔的工艺过程中，拉拔速度和道次加工量的控制，通过测定线材的强度和延伸率来确定后续加工工艺。除加工硬化外，合金化元素含量和铸锭纯净度也是影响合金塑性的因素。同时为确保拉丝过程中导体性能的稳定，研究拉丝工艺，改塔式拉丝牵引轮为直线式拉丝工艺。（2）拉丝模具的设计与测量控制：在拉丝工艺中，金属导体在外力作用下使导体强行通过模具，导体横截面积被压缩，使其由粗到细，并获得所要求的横截面积尺寸。因此，模具是确保导体质量稳定的关键因素。由于拉丝工艺采用的是冷拉工艺，特别是合金导体由于强度大，极易损伤材质性能，因此，将重点研究拉丝模具的入口区、压缩区、定径区、安全角、出口出的上度与角度。同时，对于模具的孔径测量非常关键，是确保导体加工精度的关键环节。通过对常规模具孔径测量法的分析，研究一种采用电阻测量法，确定模具孔径的测量方法。（3）合金绞线及超细单线的综合性能研究：对合金绞线及0.1mm以下的超细单线的结构尺寸、机械性能和物理性能进行研究。根据研究结果，优化绞合工艺及超细线精密加工工艺。绞合时对导体内应力进行研究，采用退扭技术进行去应力处理。4）直径0.025mm以下极细导体的电镀工艺研究：（1）探索合理的合金线材通用电镀工艺和电流密度分配，不断优化验证连续电镀工艺采用高效、低泡、弱碱性、对基体材料腐蚀性小的除油剂点解除油，研究不同浓度酸液的活化能力。探索合理的预镀工艺，揭示电镀过程中各环节的电流密度分配。对镀层进行外观检查、膜厚测试、附着能力测试、耐腐蚀能力测试、抗老化测试，根据测试结果不断优化和验证连续电镀工艺。（2）探索镀银（锡）前的预镀铜工艺及其对镀层结合力的作用，对比镀层质量，优化镀液成分研究镀银（锡）层纯度、厚度、表面质量对镀层结合力的影响规律，探索镀银（锡）前的预镀铜工艺及其对镀层结合力的作用。使用不同成分的电镀液，对比镀层质量，优化镀液成分。（3）研究脉冲电沉积法镀银（锡），对比其镀层与直流电沉积的差异研究直流电沉积所得银（锡）镀层的硬度、耐磨性、耐蚀性、孔隙率及镀层的晶粒尺寸，优化镀银（锡）工艺和镀液成分。研究脉冲电沉积法镀银（锡），对比其镀层与直流电沉积的差异。5）碳纤维丝表面金属涂覆工艺技术研究：（1）碳纤维镀前的表面处理方法研究：表面金属涂覆碳纤维的镀层是以机械嵌合的方式和碳纤维结合在一起的。镀时析出的金属原子极易在碳纤维表面富集，且首先是在碳纤维表面的沟槽内沉积，因此碳纤维表面的粗糙度在很大程度上影响了镀层与碳纤维的紧密结合程度。未经表面处理的碳纤维表面呈疏水性，电镀时会在表面呈现黑斑，因此必须对碳纤维进行表面处理，研究提高碳纤维表面活性的方法。（2）碳纤维电镀和化学镀镀层相结合的工艺研究：电镀碳纤维的表面不够光滑，镀层与碳纤维的结合力不好。在纤维表面与镀层相接处，由于表面张力的作用，发生了部分界面分离现象。从碳纤维束的镀后效果来看，化学镀消除了电流分布的不均匀性，大大改善了电镀时的黑心问题。但从另一角度来说，化学镀不及电镀沉积速度快。化学镀阳极形状比较灵活，特别适于局部镀和工件修复；电镀阳极材料、形状要求比较高，可获得厚镀层，适于批量生产。因此对碳纤维先进行化学镀然后再电镀，既可以提高碳纤维与铜镀层的结合力，又可获得较厚的镀层，可见将二者结合使用是提高碳纤维束表面金属涂覆质量的有效方法。3.1.1技术指标1）合金材料的技术指标：合金成分延伸率导电率抗拉强度%IACSMpa0.15%Sn /Cu硬态83-87660-6900.3%Sn /Cu硬态72-75780-8000.7%Sn /Cu硬态58-62800-8202%Ag/ Cu硬态78-83880-9504%Ag/ Cu硬态72-781050-11507%Ag/ Cu硬态68-731230-13300.19%Sn/0.2%In/Cu硬态75-78850-8902）极细合金导体单丝技术指标：合金成分延伸率线径直流电阻抗拉强度%mm/mMpa0.15%Sn /Cu硬态0.0098-0.025268.9-41.3660-6900.3%Sn /Cu硬态0.012-0.025207.4-47.8780-8000.7%Sn /Cu硬态0.015-0.025162.6-58.5800-8202%Ag/ Cu硬态0.012-0.025189.3-43.6880-9504%Ag/ Cu硬态0.015-0.025130-46.81050-11507%Ag/ Cu硬态0.016-0.025121.6-49.81230-13300.19%Sn/0.2%In/Cu硬态0.0098-0.025298.7-45.9850-8903）极细合金导体表面镀层技术指标：单丝线径0.0098mm-0.025mm的极细合金导体表面电镀银、电镀锡后的镀层厚度为0.3-0.7um。4）极细合金绞合导体技术指示：合金成分延伸率单丝线径绞合数直流电阻抗拉强度%mm根/mMpa0.15%Sn /Cu硬态0.0098-0.025738.4-5.9660-6900.3%Sn /Cu硬态0.01-0.025742.6-6.8780-8000.7%Sn /Cu硬态0.012-0.025736.3-83.6800-8202%Ag/ Cu硬态0.012-0.025727-6.2880-9504%Ag/ Cu硬态0.015-0.025718.6-6.691050-11507%Ag/ Cu硬态0.016-0.025717.4-7.11230-13300.19%Sn/0.2%In/Cu硬态0.01-0.025741-6.5850-8905）碳纤维丝表面金属涂覆技术指示：单丝线径0.0098mm-0.025mm的碳纤维丝表面镀银、镀锡、镀铜后的镀层厚度为0.3-0.7um。3.2课题技术路线3.2.1极细金属导体制备工艺技术路线1）流程图：合金材料配方设计金属元素分析检测真空熔炼过滤保温连续定向凝固低温强加工回炉退火形变组织（直径8mm）分析检测低温直线强拉伸加工（直径0.8mm）连续退火分析检测镀前表面处理电预镀（银、锡）电主镀（银、锡）镀后处理分析检测多道次低减面率直线冷拉（精拉加工）分析检测退扭绞合分析检测成品2）流程分析：（1）合金材料配方设计与金属元素分析检测：本项目设计多种合金成分进行正交试验研究，根据实际制备情况和性能数据，确定最佳合金成分；其次，通过对元素进行分析检测，采用高纯度原料，以特有的方式添加合金化元素。确保加工后的合金材料易加工、强度大、电导率高、性能稳定。（2）真空连续定向过滤凝固铸造工艺：为确保熔炼时元素氧化而产生新杂质，影响合金材料的品质，本项目在熔炼时采用真空熔炉；然后采用过滤装置滤除熔液中的耐火杂质，进一步提高材料纯度。连续定向凝固改变传统凝固不在结晶品内部进行，固相与铸型不接触，固液界面处于自由状态，固相与铸型之间是靠金属液的表面张力联系，不存在固相与铸型之间的摩擦力，可以连续拉延铸坯，并且所需的拉延力很小，可以得到表面呈镜面的铸坯。（3）低温强加工、回炉退火、形变工艺：即采