CN101169987B - 铜包铝复合细扁线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铜包铝复合细扁线及其制备方法，该铜包铝复合细扁线由芯铝体及纯铜包覆层组成，纯铜的包覆面积比为10％～30％，铜层的厚度均匀分布，横截面尺寸宽度最小可达0.08mm，厚度最小可达0.02mm，横断面为扁平结构，既有利于降低绕组的重量，而且有利于提高线圈的槽满率，因而有利于减小线圈的体积和重量，可满足各种精密微型电器用微电机漆包线的使用要求。该铜包铝复合细扁线采用冷静液挤压制备铜包铝线坯，结合后续冷变形强加工(拉拔、轧制)制备铜包铝复合细扁线，所制备的铜包铝复合细扁线的制备过程大大减少了退火次数，降低了退火温度，甚至可以根据需要无需退火，简化了生产工序，降低了生产成本。

Description

铜包铝复合细扁线及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种双金属层状复合细导线，尤其是一种铜包铝复合细扁线及其制备方法。
背景技术
近年来，随着电子信息技术的迅速发展，电子精密仪器越来越朝小型化、轻型化方向发展，对小型精密电器中的微电机所需漆包线提出了更高的要求。铜包铝复合细扁导线由于充分发挥了铜优良的导电性能和铝密度低的优势，可以显著减轻线圈的重量和体积，满足微电机漆包线的使用要求，在微型精密仪器、微型电控仪表、无线电元件以及半导体器件等方面具有广阔的应用前景。
目前，市场上微电机中使用的大多数都是圆形铜包铝漆包线，多层多排方式绕制，工艺复杂，效率低，尤其是较细的漆包线绕制线圈时，极易造成断丝；扁平状漆包线在绕制方式上工艺简单，而且相对尺寸小，槽满率高，组成线圈时其间隙系数比圆线的好，拥有圆形漆包线所无法比拟的优势。
已经公开报道的铜包铝扁线是采用将圆形铜包铝复合导线经滚压后通过模具拉拔定型再淬火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]。这种加工工艺存在的问题有：(1)制备扁线所用铜包铝圆线坯是由铜带和铝杆经机械复合后拉拔而成，在拉拔加工过程中易产生局部剥离、破肚等缺陷，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，(9)：27～28]；(2)此工艺生产的铜包铝扁线是由拉拔到3～10mm的铜包铝圆线压轧而成，扁线横截面尺寸较大，产品的质量和性能难以满足精密微型线圈的使用要求。
另一种传统的铜包铝扁线制备工艺是采用将圆形铜包铝复合线坯通过拉拔减径到一定尺寸再轧制的方法。所采用的圆形铜包铝复合线坯的生产方法基本上都是采用专利“一种铜铝复合导线及生产工艺”[彭星魁.一种铜铝复合导线及生产工艺[P].中国发明专利，申请号98112410.0]所公开的方法。此方法所采用的包覆焊接法属于热加工方法，从包覆焊接坯料到成品，总加工率较低，需要多次退火，并且由于焊缝处的铝在焊接过程中承受高温作用而损伤较大、铜/铝界面上易生成大量的金属间化合物，以致采用该方法难以生产直径0.1～0.5mm以下的铜包铝复合线材；而采用常规挤压法制备铜包铝线坯，由于流动的不均匀性及铜和铝的协调变形较差等问题，易形成竹节和壁厚不均匀等缺陷。
采用冷加工方法复合来制备包覆层厚度均匀、复合界面结合强度高的层状复合材料的方法中，冷静液挤压法具有有利于改善金属流动的均匀性，克服常规挤压法制备复合线材时的各种缺陷，提高两种材料的复合界面质量的优点，是一种制备高性能铜包铝复合线材的新方法。
发明内容
本发明目的在于采用冷静液挤压大变形制备高性能铜包铝层状复合线坯，结合后续冷变形强加工(拉拔、轧制)制备铜包铝复合细扁线，不仅可以解决目前应用中铜包铝细扁线不能满足精密微型线圈使用要求的问题，而且可以简化生产工序，降低生产成本。
本发明内容之一在于提供一种铜包铝复合细扁线，其横截面为扁平形，由芯铝体及纯铜包覆层组成，纯铜的包覆面积比为10％～30％，铜层的厚度均匀分布，横截面宽度≤0.50mm、厚度≤0.1mm。
本发明内容之二在于提供一种铜包铝复合细扁线的制备方法，制备方法如下：
(1)将无氧铜管和高纯铝棒套装，经冷静液挤压制成复合线坯，其中挤压比为27.4～61.6，挤压模角为90°；
(2)用20～100m/min的速度，10％～30％的道次减径率对复合线坯进行粗拉拔加工，控制总变形量在80％～99.99％；
(3)低温退火处理：退火温度为150～350℃，保温时间10～60min；
(4)以拉拔速度为100～200m/min，道次减径率为5％～15％进行精拉拔加工，至目标直径尺寸Φ0.03～0.3mm，制成复合圆线；
(5)将复合圆线进行单道次平辊轧制，制备出扁平细线，轧制速度为1～3m/min。
本发明提供的铜包铝细扁线及其制备方法的优点在于：
(1)采用冷静液挤压制备铜包铝线坯，结合后续冷变形强加工(拉拔、轧制)制备铜包铝细扁线，大大减少了退火次数，降低了退火温度，甚至可以根据需要无需退火，因此简化了生产工序，降低了生产成本；
(2)铜包铝复合材料以及横断面为扁平结构，既有利于降低绕组的重量，而且有利于提高线圈的槽满率，因而有利于减小线圈的体积和重量；
(3)铜包铝细扁线的横截面尺寸宽度最小可达0.08mm，厚度最小可达0.02mm，可满足各种精密微型电器用微电机漆包线的使用要求。
具体实施方式
实施例1：
尺寸为0.50×0.022mm铜包铝细扁线的制备。
(1)将外径、内径分别为Φ31.4mm和Φ27.6mm的铜管、外径Φ27.6mm的高纯铝棒经化学清洗和机械打磨后套装在一起进行冷静液挤压复合，挤压比为27.4，挤压模角90°，制备直径Φ6.0mm的复合线坯；
(2)用20m/min的速度、10％的道次减径率进行多道次拉拔加工，制备直径为Φ2.68mm的复合导线；
(3)以退火温度为350℃，时间为60min的条件进行退火处理；
(4)再以拉拔速度为100m/min，道次减径率为15％进行多道次精拉拔加工，至直径Φ0.3mm；
(5)将直径为Φ0.3mm的铜包铝圆细线以1m/min的轧制速度进行单道次平辊轧制，制成宽3.85mm、厚0.022mm的铜包铝复合细扁线。
实施例2：
尺寸为0.085×0.026mm铜包铝细扁线的制备。
(1)将外径、内径分别为Φ31.4mm和Φ27.6mm的铜管、外径Φ27.6mm的高纯铝棒经化学清洗和机械打磨后套装在一起进行冷静液挤压复合，挤压比为39，挤压模角90°制备直径Φ5.0mm的复合线坯；
(2)用60m/min的速度、12％的道次减径率进行多道次拉拔加工，制备直径为Φ0.26mm的复合导线；
(3)以退火温度为300℃，时间为60min的条件进行退火处理；
(4)再以拉拔速度为100m/min，道次减径率为6％进行多道次精拉拔加工，至直径Φ0.050mm；
(5)将直径为Φ0.050mm的铜包铝圆细线以1m/min的轧制速度进行单道次平辊轧制，制成宽0.085mm、厚0.026mm的铜包铝复合细扁线。
实施例3：
尺寸为0.060×0.020mm铜包铝细扁线的制备。
(1)将外径、内径分别为Φ31.4mm和Φ27.6mm的铜管、外径Φ27.6mm的高纯铝棒经化学清洗和机械打磨后套装在一起进行冷静液挤压复合，挤压比为61.6，挤压模角90°，制备直径Φ4.0mm的复合线坯；
(2)用100m/min的速度、30％的道次减径率进行多道次拉拔加工，制备直径为Φ0.1mm的复合导线；
(3)以退火温度为350℃，时间为10min的条件进行退火处理；
(4)再以拉拔速度为200m/min，道次减径率为5％进行多道次精拉拔加工，至直径Φ0.030mm；
(5)将直径为Φ0.030mm的铜包铝圆细线以3m/min的轧制速度进行单道次平辊轧制，制成宽0.060mm、厚0.02mm的铜包铝复合细扁线。

Claims (1)

1.一种铜包铝复合细扁线的制备方法，其特征在于，铜包铝复合细扁线的横截面为扁平形，由芯铝体及纯铜包覆层组成，纯铜的包覆面积比为10％～30％，横截面宽度≤0.50mm、厚度≤0.1mm，铜层的厚度均匀分布，制备步骤是：
(1)将无氧铜管和高纯铝棒套装，经冷静液挤压制成复合线坯，其中挤压比为27.4～61.6，挤压模角为90°；
(2)用20～100m/min的速度、10％～30％的道次减径率对复合线坯进行粗拉拔加工，控制总变形量在80％～99.99％；
(3)低温退火处理：退火温度为150～350℃，保温时间10～60min；
(4)以拉拔速度为100～200m/min，道次减径率为5％～15％进行精拉拔加工，至目标直径尺寸Φ0.03～0.3mm；
(5)将拉拔制备的复合圆线进行单道次平辊轧制，制备出扁平细线，轧制速度为1～3m/min。
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