[發明專利]制造銅包鋁排的生產方法

無效

• 申請號: 200710011271.7
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101060025A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 吳運忠
• 申請（專利權）人: 大連信瑞科技有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;B23P23/04
• 代理公司: 大連智慧專利事務所
• 代理人: 周志艦

技術領域：

本發明涉及一種制造雙金屬復合材料的生產方法，尤其是一種銅包鋁排的生產方法。

背景技術：

銅包鋁排是一新型雙金屬復合材料，經濟適用、綠色環保、節約銅資源。該產品采用獨特工藝技術制造，具有良好的力學和電學性能。廣泛應用于電力、通訊等備用電源組合蓄電池的連接，母線槽、變壓器繞組、高、低壓開關柜、高、中頻加熱設備，變電室進戶連接，起重機滑觸線，變壓器等行業。目前生產銅包鋁排的方法有以下幾種：①較早應用于工業生產的方法是鋁線鍍銅法，它是在鋁芯線表面電鍍銅層以獲得銅包鋁線的方法。這種方法較為簡便，但鍍層的成分不純、脆性大，并且鍍銅層與鋁芯線往往不同心，難以滿足同軸電纜的使用要求，目前此方法已經淘汰。②軋制壓接法。將經過清洗并加熱的兩條銅帶從上下兩個方向包覆鋁芯線，利用軋輥施加的壓力將銅帶與鋁芯線壓接在一起，然后將銅帶接縫的兩個凸耳切除形成線坯。將線坯進行拉拔獲得所需直徑的線材，再通過熱處理賦予線材所需性能。這種方法具有產品質量好、生產效率高及環保問題少等優點，但工藝比較復雜，涉及的工序比較多，軋壓設備投資較大，因而生產成本較高。國外大多采用縱包軋制法。③目前使用最多的包覆焊接法，其工藝原理是采用包覆焊接裝置，將經過清洗的銅帶逐步形成圓管狀，包覆在清洗過的鋁芯線周圍。采用氬弧焊將銅管的縱縫焊接起來形成線坯。然后通過拉拔和熱處理獲得所需的線材直徑和性能。這種工藝模式相對較為簡單，設備不太復雜，所生產的銅包鋁線質量較好，為目前國內主要的生產方法。④另外一種工藝方法為靜液擠壓法，它是一種特殊的潤滑擠壓工藝，制備銅包鋁線材的基本原理是將大直徑紫銅管坯和純鋁棒坯制成的復合坯料經靜液擠壓獲得線坯，利用高靜水壓力和大加工變形率作用實現銅、鋁之間的冶金結合。其工藝特點為：在擠壓過程中，坯料周圍充滿粘性介質，壓力通過介質作用的坯料上，坯料受到均勻的等靜水壓力，在擠壓過程中沒有鐓粗變形，與擠壓筒、擠壓軸沒有接觸，變形區與擠壓模之間的摩擦控制在最小范圍內，因此從表層到芯部都能保持較均勻變形。

綜合以上，銅包鋁線的制備工藝基本上均采用固相結合法，即通過塑性變形使兩金屬結合面接近到原子間距離，形成大量的結合點，經過擴散熱處理，最終形成界面的牢固結合。銅包鋁線成形的核心要求是保證金屬間可靠的結合，以上各種工藝方法存在的問題在于：對坯料的清潔度要求很高，由線坯到成品總加工率較低且需要多次退火，由于銅和鋁之間較大的力學性能的差異，很容易導致小加工率拉拔加工過程中產生界面局部開裂、包覆層與芯材的斷裂等缺陷，造成成品率和電導率降低。因此，需要開發高效的銅包鋁線材的制備工藝。

發明內容：

本發明針對現有技術的上述不足，提供一種工藝簡單，操作方便的制造銅包鋁排的生產方法。

本發明的技術解決方案是：一種制造銅包鋁排的生產方法，其工藝步驟如下：①將包覆材料銅預制成壁厚均勻的銅管；②對步驟①中所生成的銅管內壁進行清洗，去除其表面的油污及氧化層；③在上述銅管內壁鍍覆一層保護層；④對銅管進行預處理，將其加熱至500～700℃；⑤在惰性氣體保護下，向銅管內澆鑄芯部材料鋁的熔融金屬，澆注溫度為鋁的熔點溫度；⑥待熔融金屬凝固后形成銅包鋁材，將上述銅包鋁材經過軋制、拉拔處理形成銅包鋁排。

本發明是將鋁液澆注到銅管內進行復合形成復合線坯，然后再進行熱擠壓等過程獲得復合線的方法。本方法是通過兩種金屬元素間的相互擴散或中間反應將兩種金屬材料結合為一體，實現復合過程，該工藝可以實現無氧化復合，克服了離心鑄造、浸漬以及其他包覆形成制造工藝中心材或包覆層預處理過程復雜、界面質量不穩定等缺陷。澆注過程中的惰性氣體保護，可防止金屬液中產生氧化夾渣等缺陷，并且保護金屬管外壁在高溫下不被氧化。待金屬液凝固后進行擠壓加工，獲得符合尺寸要求的銅包鋁線。

具體實施方式：

一種制造銅包鋁排的生產方法，其工藝步驟如下：①將包覆材料銅預制成壁厚均勻的銅管，銅管可直接鑄造成型；或者將銅帶經過一系列輥輪軋制成管狀，然后將銅管縱縫焊接成型；②對步驟①中所生成的銅管內壁進行清洗，去除其表面的油污及氧化層，具體操作如下：用15％的酸性溶液浸泡金屬，再用清水沖洗，擦干后用鋼刷刷洗；③在上述銅管內壁鍍覆一層金屬保護層，用于防止金屬化合；④對銅管進行預處理，將其加熱至500～700℃；⑤在惰性氣體保護下，向銅管內澆鑄芯部材料鋁的熔融金屬，澆注溫度為鋁的熔點溫度；⑥待熔融金屬凝固后形成銅包鋁材，將上述銅包鋁材經過軋制、拉拔處理形成銅包鋁排。