[發明專利]一種銅包鋁線成形工藝

無效

• 申請號: 200810054748.4
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101249526A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 駱俊廷;徐巖;顧勇飛
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;B21C23/00;B21C25/02;B22D19/00
• 代理公司: 秦皇島市維信專利事務所
• 代理人: 鄂長林

技術領域

本發明涉及一種銅包鋁線的成形加工工藝方法，尤其是所成形加工的銅包鋁線界面具有優異的固相冶金結合性能，從而使銅包鋁線具有優良的導電性能。

背景技術

銅包鋁線是射頻同軸電纜內導體的“更新換代”產品，在通信電纜、建筑布電線、輕質電磁線和其他電線電纜導體等領域，也具有廣泛的應用前景。隨著信息產業的迅速發展為射頻同軸電纜的大量應用與發展帶來了重要機遇。銅的導電性能好，具有較強的耐腐蝕性能，在銅中加入少量的錫或銀后，其耐磨和耐熱性能可能得到進一步提高。因此，銅或銅合金一直被視為同軸電纜內導體的首選材料。但銅的密度較高，銅資源比較稀少，且純銅導體的價格較高。隨著復合技術的不斷發展與進步，在保證導電性能的前提下采用復合技術，用廉價的金屬部分替代銅以降低生產成本，已經成為國內外研究開發人員努力的目標，其中銅包鋁復合線材是一種比較理想的替代品。

采用銅包鋁線為內導體的電纜具有以下一些優點：(1)密度低，銅包鋁線的密度是純銅線的37％～40％，直接用作射頻電纜的內導體均可使其重量大幅度降低，便于運輸、安裝、降低敷設費用；(2)復合線材的銅鋁截面比一般為15％～85％，可以節省我國較缺乏的銅資源；(3)當CATV同軸射頻電纜用鋁管作外導時，采用銅包鋁線作為內導體，可使其系數和彈性模量與鋁管相接近，從而提高了電纜使用的穩定性和可靠性。而且與用純銅作內導體的情形相比，在信號傳遞，特別是在高頻信號傳遞方面，由于導體的集膚效應，性能上相差很小。

銅包鋁線最早由德國于上世紀30年代推出，隨后英國、美國、法國和前蘇聯等國也相繼采用各種不同方法生產銅包鋁線。銅包鋁線的結構特點是：外層為純銅或紫銅，其厚度較小，芯部為鋁金屬。有線電視信號和移動通信信號的頻率很高，一般在50～800MHz左右，由于“集膚效應”，高頻電流主要集中在導體的表面層傳輸，而且鋁本身也具有良好的導電性能，因而采用銅包鋁復合材料代替純銅或紫銅可以保證電纜的傳輸效率。鋁的價格低于銅，其密度不足銅的三分之一，因而可以大幅度減輕線材單位長度的重量，有利于電纜的安裝與施工。

銅包鋁線的加工方法有多種，較早的工業生產方法有鋁線鍍銅法，但由于其較大的缺陷而被淘汰。其次為軋制壓接法，并且國外大多采用縱包軋制法。

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。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、鋁之間的冶金結合陣。

包覆焊接法成形工藝容易造成銅鋁界面間結合質量較差，從而影響銅包鋁線的導電性能；靜液擠壓法需要專用設備靜液擠壓機，而且生產效率相對較低。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述不足，本發明提供一種銅包鋁線成形工藝，該發明在對銅管結構進行優化設計的基礎上，采用低壓鑄造或壓力鑄造工藝將鋁液壓鑄到銅管內進行復合，形成復合線坯，然后再進行擠壓獲得銅包鋁線，以使銅鋁界面達到最佳冶金結合。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

(1)根據擠壓模的形狀和尺寸，將包覆材料銅預制成壁厚均勻的銅管，所述銅管的內表面形狀為：a普通銅管，b內壁帶矩形凸筋的銅管，c截面形狀為帶扇形孔的網狀銅管，d內壁帶燕尾槽或T形槽的銅管，e.內壁帶T形槽的銅管；f.內壁帶螺旋線形凸筋的銅管；

(2)將銅管預熱到200～350℃，采用低壓鑄造或壓力鑄造工藝向銅管內壓鑄鋁液，壓鑄溫度在470～750℃。

(3)待金屬液凝固后，在擠壓機上直接進行擠壓加工，擠壓比在5∶1～20∶1之間，獲得符合尺寸要求的銅包鋁線。

本發明的有益效果是，使用本發明的成形工藝加工出的銅包鋁線，銅鋁界面結合良好，提高了銅包鋁線的導電率，降低傳輸過程中的能量損失。

附圖說明

圖1是普通銅管結構示意圖；

圖2是內壁帶矩形凸筋的銅管結構示意圖；

圖3是截面形狀為帶扇形孔的網狀銅管結構示意圖；

圖4是內壁帶燕尾槽的銅管結構示意圖；

圖5是內壁帶T形槽的銅管結構示意圖；

圖6是內壁帶螺旋線形凸筋的銅管結構示意圖。