【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单晶金属丝材的，具体涉及一种单晶金属丝材及其制备方法。
技术介绍
1、例如，金属镍丝具有良好的机械强度、抗腐蚀及较高的耐热强度，适用于制作真空器件、电子仪器元件、化工生产强碱的滤网等。电子设备中，音频和视频电缆要求传输信号无失真，利用铜丝制作的导线可保证高速数据传输和高保真(hi-fi)。另外，超细铜丝作为电子封装用内引线，是集成电路和半导体分立器件在制造过程中必不可少的基础材料之一，是连接硅片电极与引线框架的外部引出端子的桥梁，起到传递芯片电信号，散发芯片内部热量的作用。相比于金丝，铜丝价格低廉，其仅为金线价格的20% - 40%，但铜丝却具备更高的电导率和热导率（仅次于银线），因此铜丝成为替代金丝成为半导体封装引线的重要材料。
2、目前，商用金属丝材通常以较昂贵的连铸金属棒作为初始原料，经过多道次拉拔而成。在拉拔过程中，通常伴随着严重的加工硬化与缺陷的产生，从而影响金属丝的电学与机械性能。相比于多晶丝材，单晶金属丝材由于没有晶界，可有效降低电子与声子散射，相比多晶丝材具备更出色的导电和导热性能。因此，单晶铜丝成为替代昂贵金丝成为半导体封装引线的理想材料。另外，由于单晶金属丝材无晶界，可有效避免高温晶界滑移等结构不稳定因素，通常表现出优异的高温力学性能，因此广泛应用制造机械热端结构部件等领域。
3、现有技术中，通过连铸方式制备的单晶丝材通常存在很多缺陷，这是由于连铸过程中金属样品与模具直接接触，模具挤压金属制品产生变形，因而很容易在晶体内部引入亚晶界等缺陷，进而影响其性能，因此目前连铸法很
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供本专利技术提供了一种单晶金属丝材及其制备方法。
2、该方法以多晶金属棒为初始原料，不仅摒弃以昂贵的单晶棒材为原料的限制，而且操作较为简单，成本较低，所制得的单晶金属成分均匀，单晶化程度高。
3、为实现上述目的，本专利技术是通过下列技术方案实现的：
4、一种制备单晶金属丝材及其制备方法，包括下述制备步骤：
5、s1 以多晶金属坯料棒作为起始原料，通过热处理得到等轴晶粒的多晶金属棒；
6、s2 将步骤（1）得到的等轴晶粒多晶粗金属棒通过多次拉拔处理得到多晶细金属棒；
7、s3 将步骤（2）得到多晶细金属棒进行温度梯度退火，得到单晶细金属棒；
8、s4 将步骤（3）中的单晶细金属棒进行若干道次拉拔，得到不同直径多晶超细金属丝；
9、s5 将步骤（4）得到拉制好的不同直径多晶超细金属丝沿丝材轴向再次进行温度梯度退火处理；
10、s6 将步骤（5）热处理得到的细金属丝进行酸洗干燥，得到不同直径单晶超细金属丝材。
11、作为本方案的进一步改进，
12、s1中，所述的多晶金属坯料的纯度为99.999%。
13、作为本方案的进一步改进，
14、s1中，所述热处理的具体操作为：
15、将99.999%的高纯金属坯料酸洗之后在500-900℃下进行热处理，炉内压力为a，满足数量关系a≤10-3 pa；
16、升温速率10℃/min，热处理时间12-24小时，后随炉冷却得到等轴晶粒的多晶铜棒。
17、作为本方案的进一步改进，
18、s2中，所述的多晶坯料拉拔温度为650-950℃，操作过程中使用润滑剂，该润滑剂流出模孔速度控制在25-40/m•min-1, 获得直径6-10 mm的多晶细金属棒。
19、作为本方案的进一步改进，所述润滑剂由45号机油加25 %片状石墨制得。
20、作为本方案的进一步改进，
21、s3中，在双温区管式炉内构建2℃/cm - 4℃/cm的温度梯度，其中高温区温度低于熔点10-50℃，低温区温度控制低于熔点50-100℃范围内，升温速率5-10℃/min，热处理48-96小时。
22、作为本方案的进一步改进，
23、s3中,得到单晶细金属棒再经微机程控交流伺服电机驱动的拉丝机上进行50-100次多道次拉制成直径为0.018 - 0.040 mm的多晶细金属丝。
24、作为本方案的进一步改进，
25、s4中，在双温区管式炉内构建2℃/cm - 4℃/cm的温度梯度，其中高温区温度低于熔点10-50℃，低温区温度低于熔点50-100℃范围内，升温速率5-10℃/min。
26、作为本方案的进一步改进，
27、s5中，
28、对所述的多晶超细金属丝材在以上温度梯度范围内进行退火12-48小时，得到单晶金属丝材；
29、所使用的保护气体为2.5-5%氢氩气混合气，气体流量控制在300-600sccm。
30、作为本方案的进一步改进，
31、s5中，对热处理过后的单晶金属丝材进行表面酸洗与清洁。
32、一种单晶金属丝材，该单晶金属丝材由单晶金属丝材的制备方法制得。
33、作为本方案的进一步改进，多晶金属坯料为纯度为99.999%的高纯无氧铜棒或纯度为99.99%的高纯镍棒。
34、本专利技术的单晶金属丝材，具备下述有益效果：
35、1）多晶金属坯料为纯度为99.999%的高纯无氧铜棒或纯度为99.99%的高纯镍棒，所制得的单晶金属成分均匀，单晶化程度高。
36、本专利技术的单晶金属丝材的制备方法，具备下述有益效果：
37、1）本专利技术聚焦单晶金属丝材的新型制备方法，不依赖高温熔融环境，即利用特殊设计的高温退火工艺即可实现多晶金属到单晶金属的转变，区别于传统熔融单晶生长法；
38、2）本专利技术中采用了温度梯度退火工艺，可有效去除传统热处理导致晶粒竞争性生长，晶界无法消除的缺点。另外，本专利技术使用固态多晶金属作为原料，可有效避免传统熔融法由于熔体坩埚相接触而引入杂质，提高了晶体纯度与质量，进而提高了金属丝材的电学性能；
39、3）本专利技术采用无熔融法制备单晶金属丝材，由于采用多晶原料，长度具备可拓展性，而且不依赖昂贵的设备，原料易得，工艺简单，易于控制，成本低，易于大规模推广。
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1.一种单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，包括下述制备步骤：
2.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
5. 根据权利要求4所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，所述润滑剂由45号机油加25 %片状石墨制得。
6.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
9.一种单晶金属丝材，其特征在于，该单晶金属丝材由权利要求1~8任一项所述的单晶金属丝材的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述的单晶金属丝材，其特征在于，多晶金属坯料为纯度为99.999%的高纯无氧铜棒或纯度为99.99%的高纯镍棒。
【技术特征摘要】
1.一种单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，包括下述制备步骤：
2.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，
5. 根据权利要求4所述的单晶金属丝材的制备方法，其特征在于，所述润滑剂由45号机油加25 %片状石墨制得。
6.根据权利要求1所述的单...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑瑞晓，李鹤，魏大圣，刘茂文，王成远，鲁园园，马朝利，
申请(专利权)人：天目山实验室，
类型：发明
国别省市：
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