一种双金属复合线材的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双金属复合线材的制备方法，特别涉及一种可用于钛包铜、钛包钢和铜包铝双金属复合线材的生产工艺方法，属于双金属复合线材制备领域。
【背景技术】
[0002]复合线材的性质是外层包覆或镀覆一层金属，以另一种金属材料作芯线，达到减少短缺资源的用量，提高综合性能，利用芯线的高强度和包覆层的导电性不降低标准，削减单位长度线材重量的目的。科研人员高度重视复合线材的研究，无论是制备工艺技术还是替代材料，复合线材开发与应用都取得了快速地进展。
[0003]目前，金属复合线材制备的常用方法有:复合挤压法、铸拉复合法、充芯连铸复合法、连续挤压包覆复合法(简称包覆复合法)等。
[0004]复合挤压法，即热挤压法，极高的挤压压力和温度会在界面处产生“压力锻”的焊接效应，两种金属在高压条件下非常有利于产生界面原子的扩散，挤压时的延伸变形，可使界面产生较大比例的新生表面，从而达到两种金属原子相互扩散复合的目的。但由于挤压筒体积的限制，该方法无法生产大卷重的双金属复合线材。
[0005]铸拉法主要用于铝包钢线的生产，表面处理包括除油、酸洗、水洗和涂助焊剂、铸拉、表面处理、钢丝加热和后处理等环节，其中铸拉是关键。要得到结合性能较好的钢、铝界面，其主要目的就是保证钢丝表面光洁。但铸拉工艺过程复杂，有许多影响因素，如铝液的温度、铸拉速度、铝液的浇铸温度、钢丝的预热温度及冷却强度等，参数之间不易配合，成品率较低。
[0006]充芯连铸复合法制造双金属棒的原理是:采用上下两个坩祸，芯部金属与外层金属分别在上下两个坩祸中熔化，由导流管和结晶器共同构成连铸外管的铸型，下拉外层金属铸管的同时，在一定的拉速和温度下，芯部金属液随之充入外层铸管中，实现外层金属与芯部金属的凝固及其复合。但该工艺属于固相和液相复合，很容易出现金属间化合物等脆性相，对复合线材的塑性和导电性能产生不良的影响。
[0007]连续挤压包覆技术是在连续挤压技术基础上发展起来的，铜的管状接缝以氩弧焊机焊合，连续挤压包覆的基本原理是利用摩擦力作为动力进行挤压，经过挤压模具使两种金属界面紧密结合。但该工艺容易出现挤压后外层壁厚不均匀、弯曲、三角棱、径向开口、纵向划伤、焊合不好等缺点。
【发明内容】
[0008]为了解决上述工艺存在的问题，本发明提供一种采用三辊行星乳机生产双金属复合线材的工艺。
[0009]—种双金属复合线材的制备方法，先将两根材质不同的金属管材和棒材经过表面处理后套在一起，然后采用三辊行星乳机对套在一起的管材和棒材进行乳制加工，使管材和棒材复合到一起，得到双金属复合棒坯；然后，将双金属复合棒坯用多机架的Y乳机或平立棍乳机再次乳制，乳制成直径为4.5?5.5mm的双金属复合线材；最后，采用拉丝机对双金属复合线材进行拉拔加工，制备成直径为0.5mm?3mm的双金属复合线材。
[0010]上述双金属复合线材的制备方法，包括如下具体步骤:
[0011]I)前处理:对管材的内表面和棒材的外表面进行清洁处理，去除内、外管表面的油污和氧化物直至露出光亮的金属基体；
[0012]2)外层管材和内层棒材组合:将棒材装入管材中；
[0013]3)三辊行星乳机乳制复合:采用三辊行星乳机对套在一起的管材和棒材进行乳制，乳制成双金属复合棒坯；
[0014]4)将双金属复合棒坯采用多机架的Y乳机或平立辊乳机再次乳制；
[0015]5)采用拉丝机对双金属复合线材进行拉拔加工，制备得到直径为0.5mm?3mm的双金属复合线材。
[0016]步骤I)中，所述的清洁处理包括除油、酸洗和打磨等。
[0017]步骤2)中，棒材与管材二者之间的间隙在0.2mm?I.5mm之间。
[0018]步骤3)中，采用三辊行星乳机乳制过程中，对管材和棒材组合进行在线加热，加热温度根据所乳制管材和棒材的材质确定；乳制速度为I?1.5m/min，乳制后复合棒还的直径为12?40_，长度可达到20m以上。
[0019]步骤4)中，采用多机架的Y乳机或平立辊乳机进行乳制时，在乳机前可以采用在线加热，加热温度根据所乳制的复合棒坯的材质确定；乳制速度为10?200m/min，乳制得到直径为4.5?5.5mm的双金属复合线材，长度可达到200m以上。
[0020]步骤5)中，进行拉拔加工时可采用在线加热，加热温度根据所拉拔的复合线材的材质确定。
[0021]上述方法制备的双金属复合线材包括钛包铜双金属复合线材、钛包钢双金属复合线材和铜包铝双金属复合线材等一系列双金属复合线材，其中，铜包括纯铜和变形铜合金，钛包括纯钛和变形钛合金，钢包括各种钢材，铝包括纯铝和变形铝合金。
[0022]本发明的优点:
[0023]1、管坯和棒材规格以及材质适应范围广，外径规格可从30mm到90mm，单根管坯可达10kg以上，同时，在乳制时对管坯采用在线感应加热，加热温度可根据乳制坯料的材质确定，因此可适用于多种材料的乳制；
[0024]2、在乳制时压下量大，延伸率高，变形速度快，变形程度高，断面加工率可达80%以上，因此出现大量新鲜金属界面，有利于双金属原子间扩散，易于实现冶金结合；
[0025]3、管坯和棒材能自动咬入、不需要导向装置、设备负荷平稳、无冲击载荷、乳制力小、噪音低；能改善产品质量；
[0026]4、由于大压下量使管坯和棒材原有的内部气孔，微裂纹、疏松等缺陷压合，成品内部组织致密度显著提高，纵横向晶粒明显细化；
[0027]5、由于变形迅速、加工率大、表面摩擦强烈、内部塑性变形热累积量大，使变形区的乳件温度升高，改善了管坯和棒材的晶粒度，乳后管坯的晶粒均匀细致，组织状态呈均匀再结晶等轴晶粒，乳件尺寸精度较高。
[0028]本发明的成形方法是利用三辊行星乳机制备复合线材，可制备钛包铜双金属复合线材、钛包钢双金属复合线材、铜包铝双金属复合线材等一系列双金属复合线材，该方法获得的双金属复合线材两种金属结合强度高，所用的生产设备简单、灵活性大、成本低。
【附图说明】
[0029]图1是三辊行星乳机乳制双金属复合棒坯断面图。
[0030]图2-1是12mm直径的铜包铝复合线材界面的线扫描图，图2-2是12mm直径的铜包铝复合线材界面的面扫描图。
[0031]图3是拉拔后铜包铝复合线材芯部铝的金相照片。
[0032]主要附图标记:
[0033]I 管材2 棒材
[0034]3 乳辊I 减径段
[0035]II集中变形段III 精整段
[0036]IV归圆段
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0038]本发明双金属复合线材的制备方法，首先将两根材质不同的金属管材和棒材经过表面处理后套在一起，然后，如图1所示，采用三辊行星乳机对套在一起的管材I和棒材2进行乳制加工，通过乳辊3，经过减径段1、集中变形段I1、精整段III和归圆段IV，使管材I和棒材2复合到一起，得到双金属复合棒坯，乳制后复合棒坯的直径为12?40_，长度可达到20m以上。将用三辊行星乳机乳制后的双金属复合棒坯用多机架的Y乳机或平立辊乳机再次乳制，乳制成直径为5_左右的双金属复合线材，在乳机前可以采用在线感应加热，加热温度根据所乳制的复合棒坯的材质确定。最后，采用拉丝机对双金属复合线材进行拉拔加工，制备成直径为0.5mm?3_的双金属复合线材，进行拉拔加工时可在线加热，加热温度根据所拉拔的复合线材的材质确定。
[0039]上述双金属复合线材的制备方法，具体步骤如下:
[0040]步骤1:前处理，参见图1，对管材I的内表面和棒材2的外表面进行清洁处理，包括除油、酸洗和打磨，用以去除内、外管表面的油污和氧化物直至露出光亮的金属基体；
[0041]步骤2:外层金属管和内层棒材组合，将棒材2装入外层金属管I中，二者间隙在
0.2mm ?1.5mm 之间；
[0042]步骤3:三辊行星乳机乳制复合，采用三辊行星乳机对外层金属管和内层棒材组合进行乳制，乳制成双金属复合棒坯，在乳制过程中，对套在一起的金属管和内层棒材组合采用在线加热，加热温度根据所乳制管材和棒材的材质确定，乳制时，乳制速度为I?
1.5m/min，乳制后复合棒还的直径为12?40mm，长度可达到20m以上；
[0043]步骤4:将用三辊行星乳机乳制后的双金属复合棒坯用多机架的Y乳机或平立辊乳机再次乳制，在乳机前可以采用在线加热，加热温度根据所乳制的复合棒坯的材质确定，乳制速度为10?200m/min，乳制成直径为5mm左右的双金属复合线材，长度可达到200m以上;
[0044]步骤5:采用拉丝机对双金属复合线材进行拉拔加工，制备成直径为0.5m