專利名稱：銅包鋁鎂硅合金線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙金屬線材及其制備方法，尤其是一種銅包鋁鎂硅合金線及其制備方法。
背景技術(shù)：
用于音視頻連接線、音響線圈、汽車(chē)線纜等的連接線要求具有較好的導(dǎo)電性能、導(dǎo)磁性能和力學(xué)性能。一般這類連接線有采用純銅制作，但生產(chǎn)成本高，為降低生產(chǎn)成本，也有采用鋁鎂合金線，但其材料的屏蔽性能比較單一，不可以同時(shí)具有良好的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能和導(dǎo)磁性能，因此應(yīng)用范圍比較窄。為了克服上述純銅線或鋁鎂合金線存在的不足，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了銅包鋁鎂合金線，公開(kāi)號(hào)為CN1699012A公開(kāi)了一種銅包鋁鎂合金線及其制造方法，這種銅包鋁鎂合金線較好地彌補(bǔ)了上述兩種線的不足，但是抗拉強(qiáng)度和延伸率還有進(jìn)一步提升的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有良好導(dǎo)電性能與力學(xué)性能，且節(jié)省銅材的銅包鋁鎂硅合金線的雙金屬線材，及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在鋁鎂硅合金線表面同心地包覆銅層，通過(guò)同步塑性變形，銅層與鋁鎂硅合金芯線結(jié)合面接近到原子間的距離，形成大量的金屬鍵，經(jīng)過(guò)擴(kuò)散熱處理，最終得到雙金屬界面的冶金結(jié)合。
為使銅包鋁鎂硅合金線具有良好的導(dǎo)電性能，進(jìn)一步地包覆銅層需要采用工業(yè)純銅，銅含量達(dá)99.9％以上，余量為鐵錳鉻等雜質(zhì)，銅層占整個(gè)銅包鋁硅鎂合金線體積比的8～17％，在保證良好導(dǎo)電性能的同時(shí)，最大限度地節(jié)約了銅材，降低了生產(chǎn)成本。
為使銅包鋁鎂硅合金線具有良好的力學(xué)性能，再一步地在鋁鎂硅合金芯線中，鋁鎂硅含量之和達(dá)99.5％以上，余量為鐵錳鉻等雜質(zhì)，且鋁鎂硅合金中鎂含量為0.35～2.8％、硅含量為0.1～0.8％。
更進(jìn)一步地所述銅包鋁鎂硅合金線的直徑為0.04～3.2mm，最適合作為音視頻傳輸線的尺寸要求。
鋁的價(jià)格遠(yuǎn)低于銅，且鋁的導(dǎo)電性僅次于金、銀和銅，同時(shí)鋁的塑性比較好，易拉成細(xì)絲。本發(fā)明的主要目的是節(jié)省銅材，降低制造成本，故鋁鎂硅合金芯線中最主要的成分選擇鋁，但純鋁的強(qiáng)度比較低，需要合金強(qiáng)化。在鋁中加入合金元素鎂，能顯著提高鋁的強(qiáng)度，通常向鋁中每增加1％的鎂，其強(qiáng)度提高約34MPa。但是，鎂優(yōu)先呈陽(yáng)極相在晶界沉淀，從而使合金有產(chǎn)生晶間裂紋及應(yīng)力腐蝕的傾向，在加入鎂的同時(shí)加入適量硅，形成強(qiáng)化相Mg2Si，在熱處理狀態(tài)下，Mg2Si固溶于鋁中，使合金有時(shí)效硬化能力，因此，鎂、硅含量適當(dāng)?shù)匿X鎂硅合金具有良好綜合性能，在抗拉強(qiáng)度相當(dāng)時(shí)，鋁鎂硅合金線的延伸率要比鋁鎂合金高出一倍，因而有利于雙金屬的同步變形。
上述的銅包鋁鎂硅合金線采用固相結(jié)合法，具體采用如下工藝流程I)整徑按照產(chǎn)品的力學(xué)性能與電導(dǎo)率要求，選擇鋁鎂硅合金的含量之和大于99.5％以上，其中鎂含量0.35～2.8％，硅含量0.1～0.6％，并選擇銅帶的厚度0.30～0.40mm，選擇適當(dāng)直徑的鋁鎂硅合金圓芯線在拉絲機(jī)上進(jìn)行拉拔整徑，得到表面光滑圓整無(wú)缺陷的芯材。
II)表面清理先后采用化學(xué)清洗與機(jī)械刷毛，一是純銅帶的內(nèi)表面用堿性清洗液洗凈擦干并用鋼絲輪刷打毛去除氧化層；二是鋁鎂硅合金芯線用熱堿溶液(50℃～70℃)浸洗10分鐘左右除脂，再用熱水、高壓冷水交替沖洗后送入烘箱徹底烘干，然后用鋼絲輪刷打毛去除氧化層。雙金屬表面徹底清潔干燥是保證界面可靠結(jié)合的核心要求。
III)縱向包覆焊接采用專門(mén)的包覆焊接機(jī)，同時(shí)送入銅帶和鋁合金芯線，通過(guò)多套成形輥，使銅帶縱向逐步彎曲變形成圓筒狀，正好將鋁合金芯線包在圓筒中，隨即對(duì)圓筒接縫處施以自動(dòng)氬弧焊并再次整徑。鋁合金芯線直徑要比圓筒內(nèi)徑小0.5～1mm，避免焊到鋁合金芯產(chǎn)生脆性化合物。由于銅帶和鋁合金芯均是連續(xù)均勻同步送入，連續(xù)縱向包覆焊接成形，故得到任意長(zhǎng)度的銅包鋁鎂硅合金線線坯。
IV)多道次拉拔采用固相結(jié)合法，通過(guò)合理參數(shù)的拉拔工藝及模具，導(dǎo)致變形程度較大的塑性變形，縮徑，銅層與鋁鎂硅合金芯線同步變形，銅層與鎂鎂硅合金芯線表面產(chǎn)生較大比例的新生表面，從相互脫離到接觸，再到雙金屬結(jié)合面無(wú)限接近到原子間距離，形成大量的金屬鍵，最終使雙金屬界面牢固結(jié)合。
V)熱處理根據(jù)工藝要求，采用氣體保護(hù)爐對(duì)拉拔結(jié)合后的銅包鋁鎂硅合金線進(jìn)行中間退火或根據(jù)產(chǎn)品性能要求，對(duì)成品進(jìn)行穩(wěn)定化退火，通過(guò)適當(dāng)?shù)母邷?，加速雙金屬界面的原子擴(kuò)散，最終形成冶金結(jié)合。經(jīng)過(guò)退火處理的銅包鋁鎂硅合金線為軟類合金線，而未經(jīng)過(guò)退火處理的銅包鋁鎂硅合金線為硬類合金線，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要選擇軟類或硬類的銅包鋁鎂硅合金線。
本發(fā)明的有益效果是，制備方法簡(jiǎn)單合理，銅包鋁鎂硅合金線的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能與銅線相近，屏蔽效果優(yōu)于銅線和鋁鎂合金線，且抗拉強(qiáng)度和延伸率較銅包鋁鎂合金線有進(jìn)一步的提高，同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
一種銅包鋁鎂硅合金線，在鋁鎂硅合金芯線表面同心包覆一薄層工業(yè)銅層，通過(guò)塑性變型，銅層與鋁鎂硅合金芯線冶金結(jié)合，形成雙金屬線材；在所述鋁鎂硅合金芯線中，鋁鎂硅含量之和達(dá)99.5％以上，余量為雜質(zhì)，且鋁鎂硅合金中鎂含量為0.35～2.8％、硅含量為0.1～0.8％。所述的銅層的銅含量達(dá)99.9％以上，余量為雜質(zhì)，且銅層占整個(gè)銅包鋁鎂硅合金線體積的8～17％。所述銅包鋁鎂硅合金線的直徑為0.04～3.2mm。
所述銅包鋁鎂硅合金絲的制備方法采用固相結(jié)合法，具體采用如下工藝流程I)整徑選擇適當(dāng)?shù)匿X鎂硅合金圓芯線在拉絲機(jī)上進(jìn)行拉拔整徑，得到表面光滑圓整無(wú)缺陷的芯材；II)表面清理先后采用化學(xué)清洗與機(jī)械刷毛，將銅帶與鋁合金芯的結(jié)合面徹底清潔干燥；III)縱向包覆焊接采用專門(mén)的包覆焊接機(jī)，將銅帶縱向彎曲成形，包覆在鋁鎂硅合金芯線上，同時(shí)進(jìn)行氬弧焊形成線坯；IV)多道次拉拔通過(guò)銅層與鋁鎂硅合金芯線的同步變形，使雙金屬界面牢固結(jié)合；V)熱處理根據(jù)工藝要求，采用氣體保護(hù)爐對(duì)拉拔結(jié)合后的銅包鋁鎂硅合金線熱處理，加速雙金屬的原子擴(kuò)散，最終形成冶金結(jié)合。
下面通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)比較銅包鋁鎂硅合金線與銅包鋁鎂合金線及包覆于銅層內(nèi)部的鋁鎂硅芯線與鋁鎂芯線的性能差異。
對(duì)于鋁鎂硅芯線，當(dāng)其組分含量Al98.3％，Mg0.82％，Si0.48％，銅層占整個(gè)銅包鋁鎂硅合金線體積的10％時(shí)，抗拉強(qiáng)度σb約為241MPa，延伸率δ約為12％；對(duì)于鋁鎂芯線，當(dāng)其組分含量Al98.8％，Mg0.82％，銅層占整個(gè)銅包鋁鎂合金線體積的10％時(shí)，抗拉強(qiáng)度σb約為200MPa，延伸率δ約為5％。
銅包鋁鎂硅合金線與銅包鋁鎂合金線的性能對(duì)比見(jiàn)下表。
表中對(duì)鋁鎂合金芯線和鋁鎂硅合金芯線包覆銅層后的性能對(duì)比，在其中，硬類為未退火狀態(tài)，軟類為退火狀態(tài)，軟類合金線較硬類合金線具有更好的延伸率，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合需要選擇硬類或軟類的銅包鋁鎂硅合金線。
權(quán)利要求
1.一種銅包鋁鎂硅合金線，其特征在于在鋁鎂硅合金芯線表面同心包覆一薄層工業(yè)銅層，通過(guò)塑性變形，銅層與鋁鎂硅合金芯線冶金結(jié)合，形成雙金屬線材；在所述鋁鎂硅合金芯線中，鋁鎂硅含量之和達(dá)99.5％以上，余量為雜質(zhì)，且鋁鎂硅合金中鎂含量為0.35～2.8％、硅含量為0.1～0.8％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋁鎂硅合金線，其特征在于所述的銅層的銅含量達(dá)99.9％以上，余量為雜質(zhì)，且銅層占整個(gè)銅包鋁鎂硅合金線體積的8～17％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋁鎂硅合金線，其特征在于所述銅包鋁鎂硅合金線的直徑為0.04～3.2mm。
4.一種銅包鋁鎂硅合金線的制備方法，其特征在于采用固相結(jié)合法，具體采用如下工藝流程I)整徑選擇適當(dāng)?shù)匿X鎂硅合金圓芯線在拉絲機(jī)上進(jìn)行拉拔整徑，得到表面光滑圓整無(wú)缺陷的芯材；II)表面清理先后采用化學(xué)清洗與機(jī)械刷毛，將銅帶與鋁鎂硅合金芯的結(jié)合面徹底清潔干燥；III)縱向包覆焊接采用專門(mén)的包覆焊接機(jī)，將銅帶縱向彎曲成形，包覆在鋁鎂硅合金芯線上，同時(shí)進(jìn)行氬弧焊形成線坯；IV)多道次拉拔通過(guò)銅層與鋁鎂硅合金芯線的同步變形，使雙金屬界面牢固結(jié)合；V)熱處理根據(jù)工藝要求，采用氣體保護(hù)爐對(duì)拉拔結(jié)合后的銅包鋁鎂硅合金線熱處理，加速雙金屬的原子擴(kuò)散，最終形成冶金結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅包鋁鎂硅合金線及其制備方法。在鋁鎂硅合金芯線表面同心包覆一薄層工業(yè)銅層，通過(guò)塑性變形，銅層與鋁鎂硅合金芯線冶金結(jié)合，形成雙金屬線材；在所述鋁鎂硅合金芯線中，鋁鎂硅含量之和達(dá)99.5％以上，其中，鎂含量為0.35～2.8％，硅含量為0.1～0.8％，其制備方法通過(guò)整徑、表面清理、縱向包覆焊接、多道次拉拔和熱處理制得銅包鋁鎂硅合金線。本發(fā)明的有益效果是，制備方法簡(jiǎn)單合理，銅包鋁鎂硅合金線的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能與銅線相近，屏蔽效果優(yōu)于銅線和鋁鎂合金線，且抗拉強(qiáng)度和延伸率較銅包鋁鎂合金線有進(jìn)一步的提高，同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C22C21/06GK1851834SQ20061008141
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者陳天生, 邵建波 申請(qǐng)人:常州市武進(jìn)恒通金屬鋼絲有限公司