[發明專利]連續制備金屬復合線材的方法和裝置

在審

• 申請號: 201810058905.2
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108203798A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 田廣科;夏虎峰;陳慶春;夏榮斌
• 申請（專利權）人: 蘭州交大常州研究院有限公司
• 主分類號: C23C2/38
• 分類號: C23C2/38;C22C1/02
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 孫培英

本發明公開了一種連續制備金屬復合線材的方法和裝置，首先采用電磁懸浮熔煉法，在坩堝的中央懸浮一顆熔融態金屬A液球；接著引導芯線B穿過坩堝中心的懸浮熔融態金屬A液球，從而在芯線B的表面浸涂包覆了一層A金屬膜，經過冷阱冷卻后，得到A包B金屬復合線材。本發明在制備復合線材時，在采用熱浸涂法的基礎上利用了電磁懸浮熔煉技術，引導芯線B通過懸浮的金屬A液球，冷卻后得到A包B型金屬復合線材。相比于傳統的熱浸涂法，在本發明的制備過程中，高溫熔體即金屬A液球不與坩堝不接觸，具有無結晶器磨損及液態金屬泄漏等問題、工作效率高、制備過程質量可控、環保無污染等優勢，因此極其適合工業化應用。

技術領域

本發明涉及一種金屬復合線材的制備，具體涉及一種連續制備A包B型金屬復合線材的方法和裝置。

背景技術

單一金屬材料的性能特點各有利弊，如金屬銅導電性能極為優良，耐蝕性能又較好，但其強度較低；鈦金屬耐蝕性極佳，比強度高于碳鋼，但是價格較為昂貴。所以目前人們廣泛開發和應用復合線材以發揮材料的各自優勢。

復合線材的結構特點是以一種金屬材料作芯線，外層包覆或鍍覆一層導線性能良好的金屬如銅或鋁。采用復合線材可達到綜合利用芯線的高強度和包覆層的導電性，或減少短缺資源的用量、減輕單位長度線材的重量的目的，降低生產成本，擴大其應用范圍。目前已開發的金屬復合線有銅包鋁、銅包鋼、鈦包鋼、鈦包銅、鋁包鋼、碳纖維增強鋁線等復合線材。

目前復合線材的制備加工方法有熱壓包覆法、連續擠壓法、包覆焊接法、電鍍、熱浸涂法、包套塑性加工復合法等。

其中的熱浸涂法是一種液-固相復合工藝，其原理是將高熔點的固體金屬（芯線），通過低熔點的液態金屬（包覆層）進行鍍層。調整芯線使其具有恰當的速度，以獲得合適的包覆層厚度。

例如中國專利文獻CN106191731A（申請號 201610896484.1）公開了一種銅包鋼線豎直浸銅機構，它從下至上依次排列有放線輥、浸銅爐和收線 輥；所述浸銅爐的下方固定有預熱恒溫裝置；所述浸銅爐的上方固定有循環冷卻水箱；所述浸銅爐的右側設置有熔銅爐；所述循環冷卻水箱的上端的出氣端連接冷凝室；所述冷凝室的出水端連接存水箱；所述循環冷卻水箱的底端通過水泵與存水箱連接；所述收線輥的左下方還設置有轉向輥；所述轉向輥的左側在鋼絲的上面設置上檢查攝像頭、在鋼絲的下面設置下檢查攝像頭。該浸銅機構中，液態銅容易從浸銅爐底部進線孔與線材的間隙中泄露，破壞生產進程的連續性。

中國專利文獻CN 104148598A（申請號 201410440662.0）公開了一種包覆材料固/液復合雙重凝固連鑄成形設備與方法，其特征是熔體流入反向凝固器和水冷結晶器連續包覆在芯材表面制成高質量雙金屬復合材料。但是由于高溫金屬熔體的浸蝕作用和已凝固涂層芯材的磨損，水冷結晶器易于發生變形損壞及高溫熔體泄漏的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種無液態金屬泄露、涂鍍速度快、制備過程質量可控的、適合工業化大生產連續制備A包B型金屬復合線材的方法和裝置。

實現本發明第一目的的技術方案是一種連續制備金屬復合線材的方法，過程如下：首先采用電磁懸浮熔煉法，在坩堝的中央懸浮一顆熔融態金屬A液球；接著引導芯線B穿過坩堝中心的懸浮熔融態金屬A液球，從而在芯線B的表面浸涂包覆了一層A金屬膜，經過冷阱冷卻后，得到A包B金屬復合線材。

作為優選的，芯線B穿過懸浮熔融態金屬A液球之前，先進行表面潔凈化前處理，前處理后的芯線B由預熱裝置預熱至300～800℃后進行浸涂。

作為優選的，制備過程中，懸浮熔融態金屬A液球位于真空環境或非氧化性氣氛中。