专利名称：一种铜包铝合金复合导线及其制备方法
技术领域：
本发明属于层状金属材料塑性加工技术领域，具体是涉及一种铜包铝合金复合导线及其制备方法。
背景技术：
双金属铜包铝线是在铝心线外表面同心包覆铜层，使两种金属在界面形成原子间的冶金结合而形成一个整体金属线材，在保证使用性能的前提下，能同时兼备两种金属的优点。国外工业发达国家自六、七十年代已开始广泛使用铜包铝、铜包钢等双金属复合线材。美国、日本等国已形成规模巨大的产业，各自都拥有一定特色的专利技术。例如美国科 普维公司，拥有自有专利技术叫大规模生产铜包铝线，在1997年以前，中国市场上的铜包铝产品几乎都是该公司生产；又如日本藤仓电线株式会社，七十年代就研制开发复合线材，该公司生产的直径很小的铜包铝电磁线，至今还占领着中国电声行业的市场。由于铜包铝线在确保信号传输质量的使用情况下，还具有节省稀缺的铜资源，降低电缆生产成本，以获得高附加值利润的优点；从而被世界工业发达国家誉为同轴电缆内导体的一次“革命”。我国自七十年代开始研制生产双金属复合线材的设备工艺，中科院沈阳金属研究所、上海电缆研究所、天津电缆厂、北京有色金属研究总院曾分别采用电镀法、套管冷拉、静压挤压法等进行试制，但均未成功或不能形成规模化生产。如较为普遍的试制方法“套管冷拉法”，由于其设备及工艺的局限性，产品的性能质量较差，其性能满足不了使用要求。直到九十年代末，以“包覆焊接装置”专利技术为代表的工艺方法，才使得双金属复合线材不但有了中国自己的生产特点，而且能够批量生产并将产品投向市场。包覆焊接法铜包铝线通过研发阶段转化为现实生产力并进入规模化生产阶段，成功的实现了 “替代铜线”和“替代进口”两项跨越，首先满足了通信电缆内导体领域的使用要求，为促进我国线缆结构调整、促进线缆升级换代作出了巨大贡献，具有很高的科学和实用价值，行业称之为“新材料、新工艺”领域中的高科技材料，成为纯铜导体的“更新换代”产品。因此，包覆焊接法铜包铝线产品得到信息产业部线缆协会和国家广电总局有线电视专业委员会的重视和认可，并分别召开了多次全国性行业会议进行推广。而与该生产方法相类似的生产工艺在德国已经成熟应用于铜包钢生产，我国目前自99年以来已经成熟的应用于双金属铜包铝、铜包钢、铜包铝镁合金等的生产中。铜包铝镁合金线是在铜包铝线的基础上推出的新一代高强度产品，以铝镁合金作为芯线、外表同心地包覆铜层；其电气、机械特性介于铜线与铝镁合金线之间，综合了铜优良导电性和铝镁合金线质量轻、屏蔽性能好的优点。与铜线相比铜包铝镁合金线与纯铜线的比重比为1:2. 5，在线径、质量相等的情况下，其长度是纯铜线的2. 5倍，因此具有质量轻，节省成本的巨大优势；与铝镁合金线相比，铜包铝镁合金线由于其芯线表面同心的包覆了一层纯铜，因此具有跟纯铜线一样的可焊性，而不必像铝镁合金线那样做特殊处理。与铜包铝线相比，更具有比重轻、阻尼性好、导热性好、电磁屏蔽能力强以及减振性好等一系列优点，尤其增强了抗拉强度及延伸率，使该产品的机械性及适用性得到大幅提升。目前，铜包铝镁合金线可广泛应用于有线电视同轴电缆、大容量通讯网络信号电缆、控制信号电缆、屏蔽线等方面。CN200710195684. 5发明专利的铜包稀土铝镁合金导线的制备方法简单合理，它的力学或机械性能、使用性能、高频信号传输线性能和经济性能均优于纯铜导线；同时，该发明的铜包稀土铝镁合金导线的所有性能，例如电学或导电性能、力学或机械性能、使用性能、高频信号传输线性能和经济性能大大优于铜包铝镁合金导线。然而，无论是铜包铝导线、铜包铝镁合金导线还是铜包稀土铝镁合金导线，其强度的提高是通过提高芯材铝合金中镁含量和增加冷拉变形量来实现的，在强度提高的同时必将会带来导电率的下降。此外，对于铜包铝导线和铜包铝镁合金导线来说，由于芯材是纯铝或低镁的铝镁合金，因此，造成在高拉伸率的情况下，与表层铜材强度差增大，以至于在拉伸到一定规格尺寸后再无法拉成微细线(直径达0.08_以下)。为了解决复合导线要提高强度又同时要确保高的导电率，还要尽可能拉伸成微细线，本发明提出利用包覆焊接法，在水平连铸经低温连续挤压铝合金线杆外直接包覆铜层，然后通过多道次冷拉拔和成品退火处理工艺制备出一种高强度高电导率的铜包铝合金复合导线。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜包铝合金复合导线及其制备方法，其利用包覆焊接法，在水平连铸经低温连续挤压铝合金线杆外直接包覆铜层，然后通过多道次冷拉拔和成品退火处理工艺制备出一种高强度高电导率的铜包铝合金复合导线，其能够在提高强度的同时又能确保高的导电率，且在生产中，具有极好的拉伸性能。本发明的目的是通过以下技术方案来实现
一种铜包铝合金复合导线，其包含以下质量百分比的元素铁(Fe)O. 59Tl.O%，镁(Mg)0. 05% 0. 15%，铜(Cu)O. 15 0. 3%，硼(B)O. 02% 0. 06%，硅(Si) < 0. 1% 及其它杂质，杂质中锰(Mn )、铬(Cr )、钒(V)含量百分比之和≤0. 05%。铜包铝合金复合导线的力学性能和导电性能优于铜包铝和铜包铝镁合金线，其性能指标为抗拉强度彡190MPa，延伸率≥10%,电阻率≤0. 0260 u Q .m。上述的铜包铝合金复合导线的制备方法，包括以下步骤
1、铝合金配料，按质量百分比铁(Fe)0. 5% 1. 0%，镁(Mg) 0. 05% 0. 15%，铜(Cu)
0.15 0. 3%，硼(B)O. 02% 0. 06%，硅(Si) < 0. 1%，锰(Mn)、铬(Cr)、钒(V)及其它不可避免杂质总量< 0. 05%，余量为招，进行配料；
2、将上述配料放入高温下熔化、精炼，精炼完成后，对其进行保温和过滤；
3、水平连铸，对步骤2过滤后得到的合金液采用带多头结晶器进行水平连铸铸造，铸造出小盘圆杆坯，铸造的温度69(T730°C，水平连铸速度为90(Tl200mm/min，得出的小盘圆杆坯的直径为
4、表面清洗，对步骤3得到的小盘圆杆坯进行清洗，清洗的方式为浸泡清洗和超声波清洗，超声波清洗时需采用铝合金清洗剂，清洗和漂洗的温度控制在5(T70°C。5、连续挤压，得清洗后的小盘圆杆坯在不超过24小时内送入连续挤压轮槽进行连续挤压，连续挤压的温度为25(T350°C，挤出轮转速为15 24rpm，盘园杆直径为0>8 12_;此外，步骤4得到的小盘圆杆坯在送入连续挤压轮槽前可以通过冷焊进行小盘对接；
6、在线冷却，将步骤5得到的挤出线杆直接通过水槽进行冷却，冷却后的产品应保持4(T60°C的温度；
7、张力导线和收卷，利用恒张力收绕装置对步骤6得到的产品进行收卷；
8、包覆焊接，对步骤7得到的产品进行包覆铜层，包覆铜层体积百分比组成为10%"15% ；
9、拉伸，分别经过粗拉、中拉和细拉到成品规格尺寸；以及
10、成品退火，进行成品退火，自然冷却得铜包铝合金复合导线，退火温度为38(T480°C，走线速度为 500 1000 m/min。本发明的有益效果为本发明的铜包铝合金复合导线的力学性能和电性能优于现有的铜包铝和铜包铝镁合金线，且具有投资小、工艺简单、操作方便、生产灵活、成材率高、生产成本低等特点。
具体实施例方式通过以下实施例对比，更好的阐述本发明所述的一种铜包铝合金复合导线及其制备方法。实施例一
根据本发明设计的铝合金化学成份范围，采用99. 7%铝锭、镁锭和Al-CiuAl-Fe中间合金，按设计质量比例和加料规律配制铝合金，在500Kg容量燃气熔炼炉内熔化，经除气除渣精炼、保温和在线过滤后，采用光谱直读方法对溶体取样进行化学成分分析，其实测成分见表I。
权利要求
1.一种铜包铝合金复合导线，其特征在于，所述铜包铝合金复合导线包含以下质量百分比的元素铁(Fe) 0. 5% 1. 0%，镁(Mg) 0. 05% 0. 15%，铜(Cu) 0. 15 0. 3%，硼(B)0.029T0. 06%，硅(Si) < 0. 1%及其它杂质，所述其它杂质中锰(Mn)、铬(Cr)、钒(V)质量含量百分比之和< 0. 05%。
2.根据权利要求1所述的一种铜包铝合金复合导线，其特征在于，所述铜包铝合金复合导线的性能指标为抗拉强度≥190MPa，延伸率≥10%,电阻率≤0. 0260 u Q
3.—种权利要求1或2所述的铜包铝合金复合导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤 I)按质量百分比:铁(Fe) 0. 5% 1. 0%,镁(Mg) 0. 05% 0. 15%,铜(Cu) 0. 15 0. 3%,硼(B)O. 02% 0. 06%，硅(Si) < 0. 1%，锰(Mn)、铬(Cr)、钒(V)及其它杂质总量彡0. 05%，余量为铝，进行配料； 步骤2)将上述配料放入高温下熔化、精炼，精炼完成后，对其进行保温和过滤； 步骤3)对步骤2)过滤后得到的合金液进行水平连铸铸造，铸造出小盘圆杆坯； 步骤4)对步骤3)得到的小盘圆杆坯进行清洗，清洗干燥后，在不超过24小时内，将小盘圆杆坯放入连续挤压轮槽中进行低温连续挤压； 步骤5)将步骤4)得到的挤出线杆直接通过水槽进行冷却，冷却后，利用恒张力收绕装置对挤出线杆进行收卷； 步骤6)对步骤5)得到的产品进行包覆铜层，包覆铜层完成后，分别经过粗拉、中拉和细拉到成品规格尺寸；以及 步骤7)进行成品退火，自然冷却得铜包铝合金复合导线。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤3)中，进行水平连铸铸造的设备采用带多头结晶器，铸造温度69(T730°C，水平连铸速度为90(Tl200mm/min，得出的小盘圆杆还的直径为①10 ①16mm。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述步骤4)中，清洗的方式为浸泡清洗和超声波清洗，超声波清洗时需采用铝合金清洗剂，清洗和漂洗的温度控制在5(T70°C。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述步骤4)中，低温连续挤压的温度为25(T350°C，其中，挤出轮的转速为15 24rpm，挤出的盘园杆直径为0>8 12mm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述步骤5)中，冷却后的产品温度保持在4(T60°C。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述步骤6)中，包覆铜层体积百分比组成为10% 15%。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述步骤7)中，退火的温度为38(T480°C，走线速度为 500 1000 m/min。
全文摘要
本发明涉及一种铜包铝合金复合导线及其制备方法，铜包铝合金复合导线包含以下质量百分比的元素铁(Fe)0.5%~1.0%，镁(Mg)0.05%~0.15%，铜(Cu)0.15~0.3%，硼(B)0.02%~0.06%，硅(Si)＜0.1%及其它杂质，杂质中锰(Mn)、铬(Cr)、钒(V)含量百分比之和≤0.05%；利用包覆焊接法，在水平连铸下，经低温连续挤压出铝合金线杆，再在其外侧直接包覆铜层，然后通过多道次冷拉拔和成品退火处理工艺制备出一种高强度高电导率的铜包铝合金复合导线。本发明的有益效果为本发明的铜包铝合金复合导线的力学性能和电性能优于现有的铜包铝和铜包铝镁合金线，且具有成材率高、生产成本低等特点。
文档编号H01B1/02GK103021501SQ20121055294
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者季金力, 张辉 申请人:浙江格雷电工有限公司