CN100403456C - 铜包铁合金复合导线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属复合材料，特别是一种铜包铁合金复合导线，由重量含量为99.90～99.98%的包覆铜和组成为铜重量20-40%、铁重量60-80%的铁合金芯体组成，其直径为0.08-10mm；是将铜包覆在直径为6mm-14mm的铁合金线上制成复合坯料，然后用拉丝机在不同的速度和减径率条件下，经多道次拉丝模拉拔，使铜、铁合金界面通过冶金结合成为所需线径的导线。本发明弥补了铜包铝、铜包钢所无法涉及到的领域，同时也填补了国内一项在探索解决铜资源紧张问题上的又一项空白，也解决了以往产品价格高，环境污染严重等技术问题，满足了人们对复合导线的需求。

Description

铜包铁合金复合导线及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属复合导线，特别涉及一种铜包铁复合导线。

背景技术

从矿产资源角度来说，全球铜矿资源较为紧张，而铁矿产资源特别丰富几乎是取之不尽的资源，可消除企业在原材料供应上的后顾之忧，从资源使用的社会效益以及节约铜资源的观点出发，采用双金属材料作为通信、电力传输的导体也具有十分现实的意义。中国专利CN98112410.0公开了一种铜铝复合导线，是在铝芯外冶金结合一层铜，来改善铝线的加工性能和适用性；铜包铝芯线的铝材质较软但、拉强度较低，造价很高，熔点也较低，所以不适用在电力电缆行业；中国专利00124464.7公开了一种铜包钢双金属复合导线的生产方法，是在钢线外面包覆一层铜，然后拔拉成所需要的导线。铜包钢需要的低碳钢需高度提纯因此加工费用较高，其材质较硬且具有高弹性不易弯曲，只适合用于通讯电缆行业，在电子行业当中不适合使用此种复合材料代替铜线，所以有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种成本低廉、软硬适中，而且抗拉强度高的铜包铁合金复合导线，来解决现有复合导线在某些应用领域中的不足，满足各行各业对复合导线的需求。

本发明的另一个目的在于提供这种铜包铁合金复合导线的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种复合导线，由芯体及包覆层复合而成，其中包覆层为铜，特别是重量纯度为99.90-99.98％的铜；芯体为铜重量20-40％和铁重量60-80％的铁合金；线坯用拉丝机经多道次拉丝模拉拔，使铜、铁合金界面通过冶金结合成为所需线径的导线；尤其是线径为0.08-10mm的导线，特别是线径为0.08-1.5mm的导线。这种铜包铁合金复合导线的制备方法，包括如下步骤：

A、去除铜带和铁合金线表面的油脂和氧化钝化层；

B、将铜包覆在直径为6mm-14mm的铁合金线上制成复合坯料；

C、用100m/min-150m/min的速度、13-18％的减径率将复合坯料拉拔至直径为1-3mm；

D、调整拉拔速度为800m/min-1200m/min、减径率为8-15％进行拉拔至直径为0.25-1.5mm；

E、调整拉拔速度为1500m/min-2500m/min、减径率为3-12％进行拉拔至直径为0.08-0.5mm。

在拉拔从0.08mm-1.0mm过程当中，需做退火处理，温度应控制在500℃-700℃之间。

在制备这种铜包铁合金复合导线的过程中，为了使铜层和铁合金棒在拉拔过程中能形成冶金结合，首先，对原材料(铜带和铁合金线)进行彻底的前处理，用金属丝轮将充分退火后铜带及铁合金线用机械或化工处理的方法，将表面的油脂和氧化钝化层去除后，然后将铜带和铁合金线同时送入包覆焊接装置，包覆焊接装置内填充惰性气体保护，以防止清理后的铜带和铁合金线再次氧化。在包覆焊接装置中，铜带在多对垂直成型轮和水平滚动成型轮的孔型作用下，沿纵向逐步形成圆管状并将铁合金线包覆其中，然后进入焊接区用氩弧焊机将圆管的纵缝连续不断地焊接起来，形成铜管包覆铁合金线的铜包铁合金线坯，缠绕在卷盘上。随后，将线坯送入拉丝机中，进行多道次拉丝模拉拔。线坯在拉拔过程中，获得所需线径的导线，同时使铜、铁合金界面实现冶金结合。最后，通过真空热处理赋予铜包铁合金线所需的力学和电学性能。

铜包铁合金复合导线按相对导电率的大小，用国际铜标准导电率IACS的百分数以及软态(A)和硬态(H)分类表示。

-21A-相对导电率为21％IACS的软态铜包铁合金复合导线；

-21H-相对导电率为21％IACS的硬态铜包铁合金复合导线。

铜包铁线合金复合导线的标记由产品代号(CCI)(Copper-clad.Iron的第一个字母)类别代号(21A、21H)及其标称直径(mm)组成。

表示方法

根据不同的使用范围要求，标称直径在0.08mm-10mm之间。

铜包铁合金复合导线是在铜包钢线的基础上针对应用的环境不同以满足用户的需要和产品的技术要求为出发点，开发出来的新产品，由于本发明采用铜重量20-40％和铁重量60-80％的铁合金芯体，不仅满足了产品对导电率的要求，而且满足了机械加工的要求和成本要求。从表1的对比结果和产品本身的性能来看，铜包铁合金复合导线具有如下特点：

1、按相对导电率的标准，铜包铁合金复合导线的材质密度低于铜包钢线；

2、铜包铁合金复合导线的抗拉强度和伸长率的性能指标满足产品的要求；

3、铜包铁合金复合导线的直流电阻率低于铜包钢线的直流电阻率，保证了信号传输和应用于电子行业对载流量的要求，损耗低于铜包钢线；

4、铜包铁合金复合导线比铜包钢线的成本低。

表1为铜包铁合金复合导线与铜包钢线、铜包铝线的性能比较

本发明产品由于采用了成本低于钢和铝的铁合金为芯体，不仅使铜包铁合金复合导线的材料成本大大降低，而且它综合了以上两种复合导线的优点，其抗拉强度在钢和铝之间，并具有良好的延伸性，易于弯曲和制成绕组、线圈、电缆等，因此应用领域更加广泛。可用于传输高频信号电缆内导体材料，由于高频电流具有趋肤效应，其铜层面积比可较小，一般为12-24％；因抗拉强度及延伸率较高，易于弯曲，因此，可用于有线电视网进户线缆、计算机局域网、各种电子元器件、电力工业接地棒、专用视频电缆、电力电缆编织屏蔽线，其直径为0.13-0.08mm。也可制成漆包线代替铜线，用在电子行业中，如机电产品绕组、电声专用绕组、电子专用连接线、镇流器、电声线圈、音响线圈等。

具体实施方式

下面的实施例可以帮助本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：A、用金属丝轮将充分软态铜带(重量含量99.9％)及直径为10mm、组成为铜重量20％和铁重量80％的铁合金线用机械或化工处理的方法，将表面的油脂和氧化钝化层去除；

B、将铜带包覆在直径为10mm的铁合金线上，制成复合坯料；

C、用速度为100m/min，减径率为18％的条件拉拔复合坯料，加工至线径为3.0mm；

D、调整拉拔速度为130/min，减径率为15％进行拉拔，加工至线径为2.15mm。

E、调整拉拔速度为800/min，减径率为15％进行拉拔，复合坯料，加工至线径为1.5mm的铜包铁合金导线。

实施例2：A、用金属丝轮将充分软态铜带(重量含量99.95％)及直径为8mm、铜重量40％和铁重量60％铁合金线用机械或化工处理的方法，将表面的油脂和氧化钝化层去除；

B、将铜包覆在直径为8mm的铁合金线上制成复合坯料；

C、用150m/min的速度、13％的减径率将复合坯料拉拔至线径为1.0mm；

D、调整拉拔速度为800m/min、减径率为12％进行拉拔至线径为0.55mm；

E、调整拉拔速度为1500m/min、减径率为10％进行拉拔至线径为0.25mm。

F、调整拉拔速度为2000m/min、减径率为8％进行拉拔至线径为0.08mm。

在拉拔从0.08mm-1.0mm过程当中，需做退火处理，温度应控制在500℃-700℃之间。

实施例3：A、用金属丝轮将充分软态铜带(重量含量99.98％)及直径为6mm、铜重量30％和铁重量70％铁合金线用机械或化工处理的方法，将表面的油脂和氧化钝化层去除；

B、将铜包覆在直径为6mm的铁合金线上制成复合坯料；

C、用150m/min的速度、15％的减径率将复合坯料拉拔至线径为1.5mm；

D、调整拉拔速度为1200m/min、减径率为8％进行拉拔至线径为0.25mm；

E、调整拉拔速度为2500m/min、减径率为3％进行拉拔至线径为0.08mm。

在拉拔从0.08mm-1.0mm过程当中，需做退火处理，温度应控制在500℃-700℃之间。

实施例4。A、用金属丝轮将充分软态铜带(重量含量99.95％)及直径为14mm、铜重量30％和铁重量70％铁合金线用机械或化工处理的方法，将表面的油脂和氧化钝化层去除；

B、将铜包覆在直径为12mm的铁合金线上制成复合坯料；

C、用100m/min的速度、13％的减径率将复合坯料拉拔至线径为10mm。

Claims (6)

1.一种铜包铁合金复合导线，由芯体及包覆层复合而成，其特征在于包覆层为铜，芯体为铜重量20-40％和铁重量60-80％的铁合金；线坯用拉丝机经多道次拉丝模拉拔，使铜、铁合金界面通过冶金结合成为所需线径的导线。

2.根据权利要求1所述的铜包铁合金复合导线，其特征在于线径为0.08-10mm。

3.根据权利要求1所述的铜包铁合金复合导线，其特征在于线径为0.08-1.5mm。

4.根据权利要求1所述的铜包铁合金复合导线，其特征在于包覆层铜重量纯度为99.90～99.98％。

5.根据权利要求1所述的铜包铁合金复合导线，其特征在于包覆层铜层的面积比为12-24％。

6.一种如权利要求1所述的铜包铁合金复合导线的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

A、去除铜带和铁合金线表面的油脂和氧化钝化层；

B、将铜包覆在直径为6mm-14mm的铁合金线上制成复合坯料；

C、用100m/min-150m/min的速度、13-18％的减径率将复合坯料拉拔至直径为1-3mm；

D、调整拉拔速度为800m/min-1200m/min、减径率为8-15％进行拉拔至直径为0.25-1.5mm；

E、调整拉拔速度为1500m/min-2500m/min、减径率为3-12％进行拉拔至直径为0.08-0.5mm；

在拉拔从0.08mm-1.0mm过程当中，需做退火处理，温度应控制在500℃-700℃之间。