專利名稱：一種銅包鋁線成形工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(yōu)異的固相冶金結(jié)合性能，從而使銅包鋁線具有優(yōu)良的 導(dǎo)電性能。
背景技術(shù)：
銅包鋁線是射頻同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的"更新?lián)Q代"產(chǎn)品，在通信電纜、建 筑布電線、輕質(zhì)電磁線和其他電線電纜導(dǎo)體等領(lǐng)域，也具有廣泛的應(yīng)用前 景。隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展為射頻同軸電纜的大量應(yīng)用與發(fā)展帶來了重 要機(jī)遇。銅的導(dǎo)電性能好，具有較強(qiáng)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(jìn)一步提高。因此，銅或銅合金一直 被視為同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的首選材料。但銅的密度較高，銅資源比較稀少， 且純銅導(dǎo)體的價格較高。隨著復(fù)合技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，在保證導(dǎo)電性 能的前提下采用復(fù)合技術(shù)，用廉價的金屬部分替代銅以降低生產(chǎn)成本，已 經(jīng)成為國內(nèi)外研究開發(fā)人員努力的目標(biāo)，其中銅包鋁復(fù)合線材是一種比較 理想的替代品。采用銅包鋁線為內(nèi)導(dǎo)體的電纜具有以下一些優(yōu)點(diǎn)(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(nèi)導(dǎo)體均可使其重 量大幅度降低，便于運(yùn)輸、安裝、降低敷設(shè)費(fèi)用；(2)復(fù)合線材的銅鋁截 面比一般為15%~85%，可以節(jié)省我國較缺乏的銅資源；(3)當(dāng)CATV同軸 射頻電纜用鋁管作外導(dǎo)時，采用銅包鋁線作為內(nèi)導(dǎo)體，可使其系數(shù)和彈性 模量與鋁管相接近，從而提高了電纜使用的穩(wěn)定性和可靠性。而且與用純 銅作內(nèi)導(dǎo)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(dǎo)體的集膚效應(yīng)，性能上相差很小。銅包鋁線最早由德國于上世紀(jì)30年代推出，隨后英國、美國、法國和 前蘇聯(lián)等國也相繼采用各種不同方法生產(chǎn)銅包鋁線。銅包鋁線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 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(yīng)"，高頻電流主要集中在導(dǎo)體的表面層傳輸，而且鋁本身也具有良好的導(dǎo)電性能， 因而采用銅包鋁復(fù)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(yè)生產(chǎn)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(jīng) 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(shè)備不太復(fù)雜，所生產(chǎn)的銅包 鋁線質(zhì)量較好，為目前國內(nèi)主要的生產(chǎn)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(fù)合坯料經(jīng)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(shí)現(xiàn)銅、鋁之間的冶金結(jié)合陣。包覆焊接法成形工藝容易造成銅鋁界面間結(jié)合質(zhì)量較差，從而影響銅 包鋁線的導(dǎo)電性能；靜液擠壓法需要專用設(shè)備靜液擠壓機(jī)，而且生產(chǎn)效率 相對較低。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種銅包鋁線成形工 藝，該發(fā)明在對銅管結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用低壓鑄造或壓力鑄 造工藝將鋁液壓鑄到銅管內(nèi)進(jìn)行復(fù)合，形成復(fù)合線坯，然后再進(jìn)行擠壓獲 得銅包鋁線，以使銅鋁界面達(dá)到最佳冶金結(jié)合。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是(1) 根據(jù)擠壓模的形狀和尺寸，將包覆材料銅預(yù)制成壁厚均勻的銅管， 所述銅管的內(nèi)表面形狀為a普通銅管，b內(nèi)壁帶矩形凸筋的銅管，C截面 形狀為帶扇形孔的網(wǎng)狀銅管，d內(nèi)壁帶燕尾槽或T形槽的銅管，e.內(nèi)壁帶T 形槽的銅管；f.內(nèi)壁帶螺旋線形凸筋的銅管；(2) 將銅管預(yù)熱到200~350°C，采用低壓鑄造或壓力鑄造工藝向銅管內(nèi)壓鑄鋁液，壓鑄溫度在470 750。C。(3)待金屬液凝固后，在擠壓機(jī)上直接進(jìn)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(fā)明的有益效果是，使用本發(fā)明的成形工藝加工出的銅包鋁線，銅 鋁界面結(jié)合良好，提高了銅包鋁線的導(dǎo)電率，降低傳輸過程中的能量損失。


圖l是普通銅管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是內(nèi)壁帶矩形凸筋的銅管結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是截面形狀為帶扇形孔的網(wǎng)狀銅管結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是內(nèi)壁帶燕尾槽的銅管結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是內(nèi)壁帶T形槽的銅管結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是內(nèi)壁帶螺旋線形凸筋的銅管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
a. 將銅管加工成外徑為OlOO、內(nèi)徑為0>90，內(nèi)壁帶矩形凸筋的銅管(見 圖2)，筋高度為5mm，寬度為10mm。b. 將銅管加熱到25(TC，采用低壓鑄造工藝向銅管內(nèi)壓鑄鋁液，壓鑄溫 度為700。C。c. 待銅管冷卻到20(TC后，放入擠壓機(jī)的模具中擠壓成形，擠壓比為10: 1，擠壓出銅包鋁線。
權(quán)利要求
1.一種銅包鋁線成形工藝，其特征是(1)根據(jù)擠壓模的形狀和尺寸，將包覆材料銅預(yù)制成壁厚均勻的銅管；(2)將銅管預(yù)熱到200～350℃，采用低壓鑄造或壓力鑄造工藝向銅管內(nèi)壓鑄鋁液，壓鑄溫度在470～750℃；(3)待金屬液凝固后，在擠壓機(jī)上直接進(jìn)行擠壓加工，擠壓比為5∶1～20∶1，獲得符合尺寸要求的銅包鋁線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋁線成形工藝，其特征是所述銅管的形 狀為a. 普通銅管；b. 內(nèi)壁帶矩形凸筋的銅管；c. 截面形狀為帶扇形孔的網(wǎng)狀銅管；d. 內(nèi)壁帶燕尾槽的銅管；e. 內(nèi)壁帶T形槽的銅管；f. 內(nèi)壁帶螺旋線形凸筋的銅管。
全文摘要
本發(fā)明公開一種銅包鋁線成形工藝，其特征是(1)根據(jù)擠壓模的形狀和尺寸，將包覆材料銅預(yù)制成壁厚均勻的銅管；(2)將銅管預(yù)熱到200～350℃，采用低壓鑄造或壓力鑄造工藝向銅管內(nèi)壓鑄鋁液，壓鑄溫度在470～750℃；(3)待金屬液凝固后，在擠壓機(jī)上直接進(jìn)行擠壓加工，擠壓比為5∶1～20∶1，獲得符合尺寸要求的銅包鋁線。所述銅管的形狀為a.普通銅管；b.內(nèi)壁帶矩形凸筋的銅管；c.截面形狀為帶扇形孔的網(wǎng)狀銅管；d.內(nèi)壁帶燕尾槽；e.內(nèi)壁帶T形槽的銅管；f.內(nèi)壁帶螺旋線形凸筋的銅管。這種銅包鋁線成形新工藝，解決了銅包鋁線界面難于牢固結(jié)合問題，所加工出的銅包鋁線可實(shí)現(xiàn)良好的界面冶金結(jié)合，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。
文檔編號B21C23/00GK101249526SQ200810054748
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者巖 徐, 顧勇飛, 駱俊廷 申請人:燕山大學(xué)