本發(fā)明涉及電導線，具體為一種表面等離子增強的銅芯線。

背景技術：

1、在現(xiàn)代工業(yè)與日常生活中，銅金屬的使用極為普遍，其應用領域涵蓋了裝飾品行業(yè)、金屬加工產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、電氣工業(yè)以及國防工業(yè)。特別是在5g通信技術、新能源汽車和大規(guī)模集成電路等新興技術領域，銅金屬同樣發(fā)揮著關鍵作用。銅金屬具備諸多優(yōu)異的物理化學性質，如卓越的延展性、良好的導電性能、高度的耐久性以及可回收性。然而，隨著社會技術的演進，特定環(huán)境下對銅金屬器件的性能要求日益提高，特別是其抗氧化和抗腐蝕性能。在高溫、強腐蝕性溶液或強堿性溶液中，銅金屬極易氧化和腐蝕，導致表面光澤喪失、結構破損、電阻率上升、延展性和硬度下降，從而嚴重影響銅制品及含銅器件的使用效能。因此，通過合金化手段提升銅金屬性能成為必要，但合金元素的引入會改變銅基體的微觀組織結構，進而降低其導電和導熱性能。在多數(shù)應用環(huán)境中，純銅構件的失效往往起始于表面，采用表面改性技術處理純銅構件，不僅能夠保持其固有的導電和導熱優(yōu)勢，還能顯著減少因表面問題導致的構件失效，如磨損和腐蝕。傳統(tǒng)的金屬表面改性技術，如電鍍、氣相沉積、熱噴涂和激光熔覆等，在各自的應用領域內具有不可替代的作用，但它們各自存在局限性。電鍍過程可能產(chǎn)生有害廢液，污染環(huán)境；氣相沉積效率較低，難以制備厚膜層；熱噴涂和激光熔覆制備的膜層與基體結合強度不足；而等離子體技術則能在較低溫度下實現(xiàn)材料的處理和轉化，有效降低能源消耗，減少因能源生產(chǎn)引起的碳排放，并且能夠精確控制目標物質的處理過程，減少不必要的副反應和副產(chǎn)物。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種表面等離子增強的銅芯線，以解決現(xiàn)有技術中存在的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：一種表面等離子增強的銅芯線，包括以下制備步驟：

3、（1）將銦鹽、鈦鹽、去離子水混合，500~1500rpm攪拌，并加入殼聚糖溶液，而后21khz超聲10~20min，進一步充分混勻，將得到的溶液旋涂在銅絲表面，經(jīng)烘干處理后，進行第一次等離子體處理，得復合導體；

4、（2）將復合導體進行第二次等離子體處理，得中間物a；

5、（3）將中間物a進行第三次等離子體處理，得表面等離子增強的銅芯線。

6、進一步的，步驟（1）所述銅絲為純度大于99.9%的高純度銅絲，直徑為0.1～0.15mm。

7、進一步的，步驟（1）所述銦鹽、鈦鹽、去離子水、殼聚糖溶液的質量比0.1:0.2:2~6:50~100。

8、進一步的，步驟（1）所述銦鹽為硝酸銦、氯化銦、碘化銦、硫酸銦中的至少一種；所述鈦鹽為硝酸鈦、四氯化鈦、鈦酸中的至少一種。

9、進一步的，步驟（1）所述第一次等離子體處理為微波等離子體處理。

10、進一步的，所述微波等離子體處理的工藝參數(shù)：工作氣體為氮氣、流量為40~80sccm、氣壓為1~3kpa、功率為1500~2500w、時間為20~30min。

11、進一步的，步驟（2）所述第二次等離子體處理為放置在微波等離子體發(fā)生裝置中，進行低溫等離子處理。

12、進一步的，所述低溫等離子處理的工藝參數(shù)：工作氣體為氧氣、壓力為300~400mtorr、功率為800-2000w，微波頻率為2.4-2.5ghz、時間為60~100s。

13、進一步的，步驟（3）所述第三次等離子體處理為雙層輝光等離子體處理。

14、進一步的，所述雙層輝光等離子體處理的工藝參數(shù)：工作氣體為氬氣、靶材為高熵合金的靶材、氣壓20~50pa、工作距離為10~20mm，源極電壓為800~850v、陰極電壓為300~400v、時間為1~5h。

15、進一步的，所述高熵合金成分的質量百分比為：鉭15%、錳10%、鎳20%、鉻25%、鈦30%。

16、與現(xiàn)有技術相比，所達到的有益效果是：本發(fā)明通過三次等離子體增強銅導線的耐氧化腐蝕性和力學性能。

17、本發(fā)明涉及一種創(chuàng)新的材料處理技術，該技術通過將銦離子和鈦離子摻入碳前驅體溶液中，并進行第一次等離子體處理，實現(xiàn)了在銅芯體表面形成銦、鈦摻雜石墨烯的工藝。在這一過程中，金屬以單質的形式存在于石墨烯與銅基體之間，形成了導電通道，這使得電子能夠從銅體內部有效地遷移到石墨烯中進行電荷輸運。這種結構不僅減少了熱量的產(chǎn)生，而且由于金屬的摻入，顯著增強了石墨烯與銅基體之間的界面結合力，從而提高了銅芯線的耐久性。特別地，鈦與銦能夠形成合金物質，進一步增強了基體的整體性能。本發(fā)明通過第二次等離子體處理，對復合導體表面進行氧化活性改性。利用低溫等離子體技術，氧化后的石墨烯與鈦、銦在銅表面形成了一層連續(xù)且致密的保護膜，這不僅實現(xiàn)了耐腐蝕性能的提升，而且氧化石墨烯與形成的細小顆粒氧化鈦能夠填補銅表面的一些微小缺陷，從而增強了銅基體的完整性。這一過程進一步提升了基體的耐腐蝕性，并且提高了力學性能。最后，本發(fā)明通過第三次等離子體處理，采用雙層輝光等離子體工藝，通過滲入高熵合金來增強銅材的力學性能。同時，在表面形成了一層高硬度、細晶粒的合金層，這層合金層能夠顯著提升材料的表面硬度和耐磨性。此外，經(jīng)過改性粗糙化的石墨烯能夠進一步增強基體與高熵合金之間的表面結合力，從而大大增強了導體的耐腐蝕性和力學性能。通過這一系列的處理步驟，本發(fā)明成功地制備出一種具有優(yōu)異綜合性能的新型復合導體材料。

技術特征：

1.一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，包括以下制備步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，步驟（1）所述銦鹽、鈦鹽、去離子水、殼聚糖溶液的質量比0.1:0.2:2~6:50~100。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，步驟（1）所述銦鹽為硝酸銦、氯化銦、碘化銦、硫酸銦中的至少一種；所述鈦鹽為硝酸鈦、四氯化鈦、鈦酸中的至少一種。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，步驟（1）所述第一次等離子體處理為微波等離子體處理。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，所述微波等離子體處理的工藝參數(shù)：工作氣體為氮氣、流量為40~80sccm、氣壓為1~3kpa、功率為1500~2500w、時間為20~30min。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，步驟（2）所述第二次等離子體處理為放置在微波等離子體發(fā)生裝置中，進行低溫等離子處理。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，所述低溫等離子處理的工藝參數(shù)：工作氣體為氧氣、壓力為300~400mtorr、功率為800-2000w，微波頻率為2.4-2.5ghz、時間為60~100s。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，步驟（3）所述第三次等離子體處理為雙層輝光等離子體處理。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，所述雙層輝光等離子體處理的工藝參數(shù)：工作氣體為氬氣、靶材為高熵合金的靶材、氣壓20~50pa、工作距離為10~20mm，源極電壓為800~850v、陰極電壓為300~400v、時間為1~5h。

10.根據(jù)權利要求9所述的一種表面等離子增強的銅芯線，其特征在于，所述高熵合金成分的質量百分比為：鉭15%、錳10%、鎳20%、鉻25%、鈦30%。

技術總結
本發(fā)明公開了一種表面等離子增強的銅芯線，涉及電導線技術領域。本發(fā)明通過第一次等離子體處理，在銅芯體表面得到銦、鈦摻雜石墨烯，使得電子從銅體內部遷移至石墨烯中進行電荷輸運，且金屬的摻入，增強石墨烯與銅基體之間的界面結合，從而增強銅芯線的耐久性，接著通過第二次等離子體處理，在石墨烯與銦在銅表面形成一層連續(xù)、致密的保護膜，從而實現(xiàn)耐腐蝕性能，且氧化石墨烯與形成細小顆粒的氧化鈦能夠增強銅基體的完整性，最后通過第三次等離子體處理，滲入高熵合金，在表面形成高硬度、細晶粒的合金層，且改性粗糙化后的石墨烯能夠增強基體與高熵合金之間的表面結合力，從而大大增強耐腐蝕性和力學性能。

技術研發(fā)人員：陸利斌,宋建源,胡達官
受保護的技術使用者：同享（蘇州）電子材料科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8