專利名稱：一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于層狀金屬材料塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法。
背景技術(shù)：
雙金屬銅包鋁線是在鋁心線外表面同心包覆銅層，使兩種金屬在界面形成原子間的冶金結(jié)合而形成一個整體金屬線材，在保證使用性能的前提下，能同時兼?zhèn)鋬煞N金屬的優(yōu)點。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家自六、七十年代已開始廣泛使用銅包鋁、銅包鋼等雙金屬復(fù)合線材。美國、日本等國已形成規(guī)模巨大的產(chǎn)業(yè)，各自都擁有一定特色的專利技術(shù)。例如美國科 普維公司，擁有自有專利技術(shù)叫大規(guī)模生產(chǎn)銅包鋁線，在1997年以前，中國市場上的銅包鋁產(chǎn)品幾乎都是該公司生產(chǎn)；又如日本藤倉電線株式會社，七十年代就研制開發(fā)復(fù)合線材，該公司生產(chǎn)的直徑很小的銅包鋁電磁線，至今還占領(lǐng)著中國電聲行業(yè)的市場。由于銅包鋁線在確保信號傳輸質(zhì)量的使用情況下，還具有節(jié)省稀缺的銅資源，降低電纜生產(chǎn)成本，以獲得高附加值利潤的優(yōu)點；從而被世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家譽為同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的一次“革命”。我國自七十年代開始研制生產(chǎn)雙金屬復(fù)合線材的設(shè)備工藝，中科院沈陽金屬研究所、上海電纜研究所、天津電纜廠、北京有色金屬研究總院曾分別采用電鍍法、套管冷拉、靜壓擠壓法等進(jìn)行試制，但均未成功或不能形成規(guī)?；a(chǎn)。如較為普遍的試制方法“套管冷拉法”，由于其設(shè)備及工藝的局限性，產(chǎn)品的性能質(zhì)量較差，其性能滿足不了使用要求。直到九十年代末，以“包覆焊接裝置”專利技術(shù)為代表的工藝方法，才使得雙金屬復(fù)合線材不但有了中國自己的生產(chǎn)特點，而且能夠批量生產(chǎn)并將產(chǎn)品投向市場。包覆焊接法銅包鋁線通過研發(fā)階段轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力并進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段，成功的實現(xiàn)了 “替代銅線”和“替代進(jìn)口”兩項跨越，首先滿足了通信電纜內(nèi)導(dǎo)體領(lǐng)域的使用要求，為促進(jìn)我國線纜結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)線纜升級換代作出了巨大貢獻(xiàn)，具有很高的科學(xué)和實用價值，行業(yè)稱之為“新材料、新工藝”領(lǐng)域中的高科技材料，成為純銅導(dǎo)體的“更新?lián)Q代”產(chǎn)品。因此，包覆焊接法銅包鋁線產(chǎn)品得到信息產(chǎn)業(yè)部線纜協(xié)會和國家廣電總局有線電視專業(yè)委員會的重視和認(rèn)可，并分別召開了多次全國性行業(yè)會議進(jìn)行推廣。而與該生產(chǎn)方法相類似的生產(chǎn)工藝在德國已經(jīng)成熟應(yīng)用于銅包鋼生產(chǎn)，我國目前自99年以來已經(jīng)成熟的應(yīng)用于雙金屬銅包鋁、銅包鋼、銅包鋁鎂合金等的生產(chǎn)中。銅包鋁鎂合金線是在銅包鋁線的基礎(chǔ)上推出的新一代高強度產(chǎn)品，以鋁鎂合金作為芯線、外表同心地包覆銅層；其電氣、機械特性介于銅線與鋁鎂合金線之間，綜合了銅優(yōu)良導(dǎo)電性和鋁鎂合金線質(zhì)量輕、屏蔽性能好的優(yōu)點。與銅線相比銅包鋁鎂合金線與純銅線的比重比為1:2. 5，在線徑、質(zhì)量相等的情況下，其長度是純銅線的2. 5倍，因此具有質(zhì)量輕，節(jié)省成本的巨大優(yōu)勢；與鋁鎂合金線相比，銅包鋁鎂合金線由于其芯線表面同心的包覆了一層純銅，因此具有跟純銅線一樣的可焊性，而不必像鋁鎂合金線那樣做特殊處理。與銅包鋁線相比，更具有比重輕、阻尼性好、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強以及減振性好等一系列優(yōu)點，尤其增強了抗拉強度及延伸率，使該產(chǎn)品的機械性及適用性得到大幅提升。目前，銅包鋁鎂合金線可廣泛應(yīng)用于有線電視同軸電纜、大容量通訊網(wǎng)絡(luò)信號電纜、控制信號電纜、屏蔽線等方面。CN200710195684. 5發(fā)明專利的銅包稀土鋁鎂合金導(dǎo)線的制備方法簡單合理，它的力學(xué)或機械性能、使用性能、高頻信號傳輸線性能和經(jīng)濟(jì)性能均優(yōu)于純銅導(dǎo)線；同時，該發(fā)明的銅包稀土鋁鎂合金導(dǎo)線的所有性能，例如電學(xué)或?qū)щ娦阅?、力學(xué)或機械性能、使用性能、高頻信號傳輸線性能和經(jīng)濟(jì)性能大大優(yōu)于銅包鋁鎂合金導(dǎo)線。然而，無論是銅包鋁導(dǎo)線、銅包鋁鎂合金導(dǎo)線還是銅包稀土鋁鎂合金導(dǎo)線，其強度的提高是通過提高芯材鋁合金中鎂含量和增加冷拉變形量來實現(xiàn)的，在強度提高的同時必將會帶來導(dǎo)電率的下降。此外，對于銅包鋁導(dǎo)線和銅包鋁鎂合金導(dǎo)線來說，由于芯材是純鋁或低鎂的鋁鎂合金，因此，造成在高拉伸率的情況下，與表層銅材強度差增大，以至于在拉伸到一定規(guī)格尺寸后再無法拉成微細(xì)線(直徑達(dá)0.08_以下)。為了解決復(fù)合導(dǎo)線要提高強度又同時要確保高的導(dǎo)電率，還要盡可能拉伸成微細(xì)線，本發(fā)明提出利用包覆焊接法，在水平連鑄經(jīng)低溫連續(xù)擠壓鋁合金線桿外直接包覆銅層，然后通過多道次冷拉拔和成品退火處理工藝制備出一種高強度高電導(dǎo)率的銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法，其利用包覆焊接法，在水平連鑄經(jīng)低溫連續(xù)擠壓鋁合金線桿外直接包覆銅層，然后通過多道次冷拉拔和成品退火處理工藝制備出一種高強度高電導(dǎo)率的銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線，其能夠在提高強度的同時又能確保高的導(dǎo)電率，且在生產(chǎn)中，具有極好的拉伸性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線，其包含以下質(zhì)量百分比的元素鐵(Fe)O. 59Tl.O%，鎂(Mg)0. 05% 0. 15%，銅(Cu)O. 15 0. 3%，硼(B)O. 02% 0. 06%，硅(Si) < 0. 1% 及其它雜質(zhì)，雜質(zhì)中錳(Mn )、鉻(Cr )、釩(V)含量百分比之和≤0. 05%。銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能優(yōu)于銅包鋁和銅包鋁鎂合金線，其性能指標(biāo)為抗拉強度彡190MPa，延伸率≥10%,電阻率≤0. 0260 u Q .m。上述的銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟
1、鋁合金配料，按質(zhì)量百分比鐵(Fe)0. 5% 1. 0%，鎂(Mg) 0. 05% 0. 15%，銅(Cu)
0.15 0. 3%，硼(B)O. 02% 0. 06%，硅(Si) < 0. 1%，錳(Mn)、鉻(Cr)、釩(V)及其它不可避免雜質(zhì)總量< 0. 05%，余量為招，進(jìn)行配料；
2、將上述配料放入高溫下熔化、精煉，精煉完成后，對其進(jìn)行保溫和過濾；
3、水平連鑄，對步驟2過濾后得到的合金液采用帶多頭結(jié)晶器進(jìn)行水平連鑄鑄造，鑄造出小盤圓桿坯，鑄造的溫度69(T730°C，水平連鑄速度為90(Tl200mm/min，得出的小盤圓桿坯的直徑為
4、表面清洗，對步驟3得到的小盤圓桿坯進(jìn)行清洗，清洗的方式為浸泡清洗和超聲波清洗，超聲波清洗時需采用鋁合金清洗劑，清洗和漂洗的溫度控制在5(T70°C。5、連續(xù)擠壓，得清洗后的小盤圓桿坯在不超過24小時內(nèi)送入連續(xù)擠壓輪槽進(jìn)行連續(xù)擠壓，連續(xù)擠壓的溫度為25(T350°C，擠出輪轉(zhuǎn)速為15 24rpm，盤園桿直徑為0>8 12_;此外，步驟4得到的小盤圓桿坯在送入連續(xù)擠壓輪槽前可以通過冷焊進(jìn)行小盤對接；
6、在線冷卻，將步驟5得到的擠出線桿直接通過水槽進(jìn)行冷卻，冷卻后的產(chǎn)品應(yīng)保持4(T60°C的溫度；
7、張力導(dǎo)線和收卷，利用恒張力收繞裝置對步驟6得到的產(chǎn)品進(jìn)行收卷；
8、包覆焊接，對步驟7得到的產(chǎn)品進(jìn)行包覆銅層，包覆銅層體積百分比組成為10%"15% ；
9、拉伸，分別經(jīng)過粗拉、中拉和細(xì)拉到成品規(guī)格尺寸；以及
10、成品退火，進(jìn)行成品退火，自然冷卻得銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線，退火溫度為38(T480°C，走線速度為 500 1000 m/min。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線的力學(xué)性能和電性能優(yōu)于現(xiàn)有的銅包鋁和銅包鋁鎂合金線，且具有投資小、工藝簡單、操作方便、生產(chǎn)靈活、成材率高、生產(chǎn)成本低等特點。
具體實施例方式通過以下實施例對比，更好的闡述本發(fā)明所述的一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法。實施例一
根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的鋁合金化學(xué)成份范圍，采用99. 7%鋁錠、鎂錠和Al-CiuAl-Fe中間合金，按設(shè)計質(zhì)量比例和加料規(guī)律配制鋁合金，在500Kg容量燃?xì)馊蹮挔t內(nèi)熔化，經(jīng)除氣除渣精煉、保溫和在線過濾后，采用光譜直讀方法對溶體取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，其實測成分見表I。
權(quán)利要求
1.一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線，其特征在于，所述銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線包含以下質(zhì)量百分比的元素鐵(Fe) 0. 5% 1. 0%，鎂(Mg) 0. 05% 0. 15%，銅(Cu) 0. 15 0. 3%，硼(B)0.029T0. 06%，硅(Si) < 0. 1%及其它雜質(zhì)，所述其它雜質(zhì)中錳(Mn)、鉻(Cr)、釩(V)質(zhì)量含量百分比之和< 0. 05%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線，其特征在于，所述銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線的性能指標(biāo)為抗拉強度≥190MPa，延伸率≥10%,電阻率≤0. 0260 u Q
3.—種權(quán)利要求1或2所述的銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟 I)按質(zhì)量百分比:鐵(Fe) 0. 5% 1. 0%,鎂(Mg) 0. 05% 0. 15%,銅(Cu) 0. 15 0. 3%,硼(B)O. 02% 0. 06%，硅(Si) < 0. 1%，錳(Mn)、鉻(Cr)、釩(V)及其它雜質(zhì)總量彡0. 05%，余量為鋁，進(jìn)行配料； 步驟2)將上述配料放入高溫下熔化、精煉，精煉完成后，對其進(jìn)行保溫和過濾； 步驟3)對步驟2)過濾后得到的合金液進(jìn)行水平連鑄鑄造，鑄造出小盤圓桿坯； 步驟4)對步驟3)得到的小盤圓桿坯進(jìn)行清洗，清洗干燥后，在不超過24小時內(nèi)，將小盤圓桿坯放入連續(xù)擠壓輪槽中進(jìn)行低溫連續(xù)擠壓； 步驟5)將步驟4)得到的擠出線桿直接通過水槽進(jìn)行冷卻，冷卻后，利用恒張力收繞裝置對擠出線桿進(jìn)行收卷； 步驟6)對步驟5)得到的產(chǎn)品進(jìn)行包覆銅層，包覆銅層完成后，分別經(jīng)過粗拉、中拉和細(xì)拉到成品規(guī)格尺寸；以及 步驟7)進(jìn)行成品退火，自然冷卻得銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟3)中，進(jìn)行水平連鑄鑄造的設(shè)備采用帶多頭結(jié)晶器，鑄造溫度69(T730°C，水平連鑄速度為90(Tl200mm/min，得出的小盤圓桿還的直徑為①10 ①16mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述步驟4)中，清洗的方式為浸泡清洗和超聲波清洗，超聲波清洗時需采用鋁合金清洗劑，清洗和漂洗的溫度控制在5(T70°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述步驟4)中，低溫連續(xù)擠壓的溫度為25(T350°C，其中，擠出輪的轉(zhuǎn)速為15 24rpm，擠出的盤園桿直徑為0>8 12mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟5)中，冷卻后的產(chǎn)品溫度保持在4(T60°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所述步驟6)中，包覆銅層體積百分比組成為10% 15%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述步驟7)中，退火的溫度為38(T480°C，走線速度為 500 1000 m/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法，銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線包含以下質(zhì)量百分比的元素鐵(Fe)0.5%~1.0%，鎂(Mg)0.05%~0.15%，銅(Cu)0.15~0.3%，硼(B)0.02%~0.06%，硅(Si)＜0.1%及其它雜質(zhì)，雜質(zhì)中錳(Mn)、鉻(Cr)、釩(V)含量百分比之和≤0.05%；利用包覆焊接法，在水平連鑄下，經(jīng)低溫連續(xù)擠壓出鋁合金線桿，再在其外側(cè)直接包覆銅層，然后通過多道次冷拉拔和成品退火處理工藝制備出一種高強度高電導(dǎo)率的銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的銅包鋁合金復(fù)合導(dǎo)線的力學(xué)性能和電性能優(yōu)于現(xiàn)有的銅包鋁和銅包鋁鎂合金線，且具有成材率高、生產(chǎn)成本低等特點。
文檔編號H01B1/02GK103021501SQ20121055294
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者季金力, 張輝 申請人:浙江格雷電工有限公司