专利名称：一种铜包铝复合扁线及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种双金属层状复合材料及其高效制备方法，尤其是涉及一种铜包铝复合 扁线及其高效制备方法。
技术背景铜包铝复合扁线是一种新型双金属复合异形导线，具有导电性能好、密度低、成本低 和用途广等优点。铜包铝复合扁线具有高的性价比，可广泛应用于制造电机、变压器及电 器设备的绕组、安装配电设备等方面。己经公开报道的铜包铝复合扁线的加工方法是采用将包覆焊接法制备的圆形铜包铝 复合导线经滚压后通过模具拉拔定型再热处理的工艺制备而成[葛成林.异型铜包铝线及 生产方法[P].中国发明专利，申请号200510045974.2，申请日2005-03-04]。这种加工工 艺存在的问题有(l)制备扁线所用铜包铝圆线坯是由铜带和铝杆经包覆焊接复合后拉拔 而成，很容易导致小加工率拉拔过程中局部剥离，降低成品率和导电效率[胡捷.铜包铝 复合线材静液挤压加工工艺研究.新技术新工艺，2001年第9期27~28]; (2)生产圆形 铜包铝复合导线时，要对所使用的铜带和铝芯进行矫直、清洗等繁杂的前处理，不仅增加 了环境负担，而且生产率较低，生产成本较高；(3)包覆焊接圆导线时，焊缝处局部温度 较高，对接触处铝芯杆不利，最终导致扁线断面各处性能不均匀。铜包铝复合材料水平连铸直接复合成形技术[谢建新等. 一种包复材料水平连铸直接 复合成形设备与工艺[P].中国发明专利，专利号ZL200610112817.3，授权日2008-01-18] 为高质量铜包铝复合坯料的高效制备提供了新的途径。以该发明专利为基础，可以开发高 质量铜包铝复合扁线及其生产方法。 发明内容本发明针对现有技术的上述不足，采用水平连铸直接复合成形的铜包铝复合坯料冷变 形加工，不仅可以制备高质量铜包铝复合扁线，而且生产效率高。本发明提出的铜包铝复合扁线的横截面为长方形，长方形四角处光滑圆弧过渡；扁线 由芯层铝及包覆层铜复合而成，铜、铝界面冶金结合，横断面铜包覆层面积比例为 15%~40%。扁线厚度为0.5~25mm，扁线最大宽厚比为10:1。上述铜包铝复合扁线的制备步骤如下① 将水平连铸复合成形的铜包铝复合坯料，根据需要，进行多道次孔型轧制和/或多 道次拉拔，或先拉拔后平辊轧制，或直接进行平辊轧制，轧制采用轧制速度3 60m/min， 单道次相对压下量20%~40%;拉拔采用拉拔速度2~30m/min，单道次断面縮减率 10%~25%;② 当经过①中多道次加工，铜包铝复合材料总断面縮减率达到75%~95%时，对铜包 铝复合材料进行低温中间退火，退火温度为200 45(TC，退火时间为0.5 2h;③ 对退火后的坯料继续进行进一步轧制或拉拔，制成所需断面形状和尺寸铜包铝复合扁线o所述的水平连铸复合成形铜包铝复合坯料是将纯铜和纯铝熔化后，经过一个复合结晶 器和引锭机构，在连铸出铜管的同时，实现将铝液连续充填入铜管中并凝固，获得铜铝实 现冶金结合的铜包铝连铸坯。工艺参数是铜液温度为1120~1280°C，铝液温度为 680~860°C，连铸速度为30~120mm/min，复合坯料尺寸为(()40 150mm。制备步骤①中，当铜包铝复合扁线宽厚比小于3 4时，采用多道次孔型轧制和/或多 道次拉拔；当扁线厚度小于5mm、宽厚比大于5 6时，先拉拔后平辊轧制；当扁线厚度 大于5 6mm、宽厚比大于5 6时，直接进行平辊轧制。本发明提供的铜包铝复合扁线及其高效制备工艺具有以下优点:采用水平连铸直接复 合成形方法制备铜包铝坯料，省去了固相复合方法铜管或铜带以及铝棒的预加工和清洗过 程，大大简化了工艺流程；连铸和轧制、拉拔均易实现自动化连续生产，效率高，有利于 降低生产成本；由于连铸的铜包铝复合坯料能实现铜铝界面的冶金结合，所生产的扁线具 有较高性能；可以通过调整各道次相对压下量大小组合，使同一尺寸的铸坯可以制备不同 宽度和厚度组合的复合扁线。
具体实施方式
实施例l:尺寸为2X12mm铜包铝复合扁线的制备。① 采用水平连铸直接复合成形方法制备(KOmm铜包铝复合坯料，横断面铜层面积比 为30%。工艺条件为铜液温度为121(TC，铝液温度为780。C，连铸速度为80mm/min;② 采用拉拔方法对坯料进行加工，通过15道次拉拔成(f)9mm铜包铝复合圆线。拉拔 速度3m/min，单道次断面縮减率为15%~25%，其中直径在(K0 25mm时，平均断面縮 减率为24%，共4道次；直径在(()25 15mm时，平均断面縮减率为20%，共5道次；直径在小15 9mm时，平均断面縮减率为16%，共6道次；各道次縮减率随总加工程度增大 逐渐减小；③ 对(j)9mm铜包铝复合圆线进行中间退火，退火温度为30(TC，退火时间为0.5h;④ 采用轧制速度5m/min,单道次相对压下量为20%~30%，经6道次轧制成2X 12mm 铜包铝复合扁线，扁线厚度为2mm,扁线宽厚比为6:1，其中，线坯厚度为9 4.5mm时， 采用约30%的单道次相对压下量；线坯厚度为4.5 2mm时，采用约20%的单道次相对压实施例2:尺寸为1.4X12mm铜包铝复合扁线的制备。① 采用水平连铸直接复合成形方法制备(()40mm铜包铝复合坯料，横断面铜层面积比 为30%。工艺条件为铜液温度为120(TC，铝液温度为775。C，连铸速度为85mm/min;② 采用拉拔方法对坯料进行加工，通过15道次拉拔成(()9mm铜包铝复合圆线。拉拔 速度3m/min，单道次断面缩减率为15%~25%，其中直径在c))40 25mm时，单道次平均 断面縮减率为24%，共4道次；直径在(j)25 15mm时，单道次平均断面缩减率为20%， 共5道次；直径在())15 9mm时，单道次平均断面縮减率为16%，共6道次；各道次縮减 率随总加工程度增大逐渐减小；③ 对())9mni铜包铝复合圆线进行中间退火，退火温度为30(TC，退火时间为0.5h;④ 采用轧制速度10m/min，单道次相对压下量为20%~30%，经7道次轧制成1.4X 12mm铜包铝复合扁线，扁线厚度为1.4mm，扁线宽厚比为8.6:1，其中，线坯厚度为9 4.5mm时，采用约30%的单道次相对压下量；线坯厚度为4.5 1.4mm时，采用约20%的 单道次相对压下量。
权利要求
1、一种铜包铝复合扁线，其特征在于，铜包铝复合扁线的横截面为长方形，长方形四角处光滑圆弧过渡，由芯层铝及包覆层铜复合而成，铜、铝界面冶金结合，横断面铜包覆层面积比例为15％～40％。
2、 如权利要求1所述的铜包铝复合扁线，其特征在于，铜包铝复合扁线厚度为 0.5~25mm，扁线最大宽厚比为10:1。
3、 权利要求1所述的铜包铝复合扁线的制备方法，其特征在于，制备步骤是① 将水平连铸复合成形的铜包铝复合坯料根据需要进行多道次孔型轧制和/或多道次拉拔，或先拉拔后平辊轧制，或直接进行平辊轧制，轧制采用轧制速度3 60m/min，单道 次相对压下量20%~40%;拉拔釆用拉拔速度2~30m/min，单道次断面縮减率10%~25%;② 当经过步骤①中多道次加工，铜包铝复合材料总断面縮减率达到75%~95%时，对 铜包铝复合材料进行低温中间退火，退火温度为200 450'C，退火时间为0.5 2h;③ 对退火后的坯料继续进行进一步轧制或拉拔，制成所需断面形状和尺寸铜包铝复合扁线o
4、 如权利要求3所述的铜包铝复合扁线的制备方法，其特征在于，所述的水平连铸 复合成形铜包铝复合坯料的工艺参数是铜液温度为1120~1280°C，铝液温度为 680 860°C，连铸速度为30~120mm/min，复合坯料尺寸为())40 150mm。
5、 如权利要求3所述的铜包铝复合扁线的制备方法，其特征在于，步骤①中，当铜 包铝复合扁线宽厚比小于3 4时，采用多道次孔型轧制和/或多道次拉拔；当扁线厚度小 于5mm、宽厚比大于5 6时，先拉拔后平辊轧制；当扁线厚度大于5~6mm、宽厚比大于 5 6时，直接进行平辊轧制。
全文摘要
一种铜包铝复合扁线及其制备方法，涉及双金属层状复合材料。铜包铝复合扁线由芯层铝及包覆层铜复合而成，铜包覆层面积比例为15％～40％，其制备步骤为采用水平连铸直接复合成形铜包铝复合坯料；将铜包铝坯料根据需要进行多道次孔型轧制和/或多道次拉拔，采用轧制速度3～60m/min，单道次相对压下量20％～40％，或采用拉拔速度2～30m/min，单道次断面缩减率10％～25％；当多道次加工，铜包铝复合材料总断面缩减率达到75％～95％时，对铜包铝复合材料进行低温中间退火，退火温度为200～450℃，退火时间为0.5～2h；对退火后的坯料继续进行进一步轧制或拉拔，制成所需断面形状和尺寸铜包铝复合扁线。本发明不仅可以制备高性能铜包铝复合扁线，而且生产效率高。
文档编号H01B13/00GK101236798SQ20081005766
公开日2008年8月6日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者刘新华, 刘雪峰, 谢建新 申请人:北京科技大学