CN101515487B - 一种液固复合成形铜包铝母线槽导电排及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种液固复合成形铜包铝母线槽导电排及制备方法，属于供配电领域，铜包铝母线槽导电排，为复合结构，且呈矩形，由铝排芯层和包覆铜层构成；制备方法按以下步骤进行：(1)挤压铸造制坯料(2)中间退火(3)热挤压(4)退火处理；生产的铜包铝坯料铜层和铝芯之间的结合力好，提高复合材料的质量，同时导电排的可塑性好，提高了复合线材的生产效率和自动化生产水平；可以提高产品的均匀性、厚度可塑性、结合可靠，具有生产率高，材料成本低、产品导电率高、电化学性能稳定等优点，并且具有很好的经济效益，发展前景广阔。

Description

一种液固复合成形铜包铝母线槽导电排及制备方法

技术领域

本发明属于供配电领域，特别涉及一种液固复合成形铜包铝母线槽导电排及制备方法，采用挤压铸造方法制作坯料，然后经过热挤压成型的一种生产工艺流程。

背景技术

目前母线槽导电排大都是采用纯铜制作，虽然也有铝母线槽排，但是在实际应用中并没有得到广泛的使用。用铜材质制作的母线槽导电排和用铝材质制作的母线槽导电排相比，二者有很大的区别，其区别主要体现在采用铜材质的母线槽具有电化学性能稳定、导电率高、电阻率低等一些优点。但是纯铜母线槽也存在着以下一些缺点：

1.由于铜资源在世界范围内处于极度的匮乏状态，尤其是在中国，每年在电解铜的进口上，就要花掉大量的外汇；

2.纯铜价格的迅猛增长，也给母线槽产业带来了极大的压力；

3.铜的密度大，单位体积时重量很大，给安装和维护带来了极大的不便。

众所周知，目前生产铜包铝工艺主要有电镀法，包覆法，压接法以及水平连续铸造法。电镀法会使铜包铝母线槽导电排可塑范围小，导电率低；包覆法原材料和结合加工投入的成本高；压接法工艺产品质量不稳定、生产效率低；水平连续铸造法产品电化学性能和力学性能不稳定。这些方法在很大程度上不能满足各个层次客户的需要。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种生产效率高，材料成本低，产品导电率高，结合好的液固复合成形铜包铝母线槽导电排及制备方法，在很大程度上满足各个层次客户的需要。

本发明的技术方案是这样实现的：一种液固复合成形铜包铝母线槽导电排，铜包铝母线槽导电排为复合结构，且呈矩形，由铝排芯层和包覆铜层构成。

一种液固复合成形铜包铝母线槽导电排的制备方法，按以下步骤进行：

(1)挤压铸造制坯料：首先对异形铜管进行化学法前处理，然后放到挤压铸造模具里，模具温度在400～450℃预热；同时纯铝经过熔炼，铝液温度680～750℃，精炼处理，静置30min，把铝液浇注到异形铜管里，在100MPa～300MPa的压力作用下，保压60s～90s的时间制得铜包铝排挤压铸造坯料；

(2)中间退火：将挤压铸造的坯料在退火温度250～480℃，退火时间15～120min进行退火处理，然后空冷至室温；

(3)热挤压：将坯料进行挤压前表面处理，挤压温度500～520℃，保温0.5～1h，模具温度在400℃～450℃之间，挤压速度为0.6～10mm/s，挤压比5～30，进行热挤压；

(4)退火处理：将挤压坯料在退火温度250～480℃，退火时间1～2h进行退火处理，然后空冷至室温，得到最终产品。

所述的铝导电排芯横截面的铜包覆层面积比例15％-40％。

所述坯料的横截面为异形结构，中间呈矩形，矩形两端为弧形的结构。

本发明的有益效果是：(1)通过采用挤压铸造生产方法制造坯料，其是将液态金属在一定的压力作用下成形的一种工艺，在成形的过程中由于存在压力，会使坯料组织细化并产生很大的塑性变形，从而改善了坯料的复合强度，本方法下生产的铜包铝坯料铜层和铝芯之间的结合力好，提高复合材料的质量，同时导电排的可塑性好，提高了复合线材的生产效率和自动化生产水平。(2)本发明采用热挤压对挤压铸造坯料进行挤压，是将金属坯料放入挤压模具模腔内，使金属处于三向压应力状态，迫使金属从模腔中挤出，从而获得铜包铝排。由于三向压应力的存在，使制品获得很大的塑性变形，从而提高了界面之间结合强度，该方法可以提高产品的均匀性、厚度可塑性、结合可靠，具有生产率高，材料成本低、产品导电率高、电化学性能稳定等优点，并且具有很好的经济效益，发展前景广阔。

附图说明

图1为铜包铝母线槽导电排挤压铸造制坯截面示意图；

图2为铜包铝母线槽导电排挤压成品截面示意图；

图中：1铜板材，2铝排芯。

具体实施方式

例1：如图1所示，为铜包铝母线槽导电排挤压铸造制坯截面示意图，坯料的形状为中间呈矩形，矩形两端为弧形；图2为铜包铝母线槽导电排挤压成品截面示意图，产品的最终形状为矩形。

铜包铝母线槽导电排截面尺寸：截面长度50mm，截面宽度6mm。生产工艺由以下工序组成：

1)首先采用挤压铸造制造坯锭，对异形铜管进行化学法前处理(包括除油-清洗-中和-清洗-钝化-清洗-干燥)，放到挤压铸造模具里，模具温度在400℃预热；同时纯铝经过熔炼，铝液温度700℃，精炼处理，静置30min，把铝液浇注到异形铜管里，在100MPa的压力下，保压60s的时间制得铜包铝排挤压铸造坯料。

2)中间退火：将挤压铸造的坯料在退火温度300℃，退火时间20min进行退火处理，然后空冷至室温。

3)热挤压：将坯料进行挤压前表面处理(包括除油-清洗-中和-清洗-钝化-清洗-干燥)，挤压温度500℃，保温0.5h，模具温度小于450℃，挤压速度为3mm/s，挤压比10，采用石墨和机油润滑，进行挤压。

4)退火处理：将挤压坯料在退火温度300℃，退火时间1h进行退火处理，然后空冷至室温，得到最终产品。

例2：如图1所示，为铜包铝母线槽导电排挤压铸造制坯截面示意图，坯料的形状为中间呈矩形，矩形两端为弧形；图2为铜包铝母线槽导电排挤压成品截面示意图，产品的最终形状为矩形。

铜包铝母线槽导电排截面尺寸：截面长度60mm，截面宽度9mm。生产工艺由以下工序组成：

1)首先采用挤压铸造制造坯锭，对异形铜管进行化学法前处理(包括除油-清洗-中和-清洗-钝化-清洗-干燥)，放到挤压铸造模具里，模具温度在450℃预热；同时纯铝经过熔炼，铝液温度750℃，精炼处理，静置30min，把铝液浇注到异形铜管里，在300MPa压力下，保压90s的时间制得铜包铝排挤压铸造坯料。

2)中间退火：将挤压铸造的坯料在退火温度480℃，退火时间20min进行退火处理，然后空冷至室温。

3)热挤压：将坯料进行挤压前表面处理(包括除油-清洗-中和-清洗-钝化-清洗-干燥)，挤压温度520℃，保温1h，模具温度小于400℃，挤压速度为8mm/s，挤压比15，采用石墨和机油润滑，进行挤压。

4)退火处理：将挤压坯料在退火温度400℃，退火时间2h进行退火处理，然后空冷至室温，得到最终产品。

Claims (1)

1.一种液固复合成形铜包铝母线槽导电排的制备方法，该铜包铝母线槽导电排为复合结构，且呈矩形，由铝排芯层和包覆铜层构成；所述的铝导电排芯横截面的铜包覆层面积比例15％～40％，其特征在于按以下步骤进行：

(1)挤压铸造制坯料：首先对异形铜管进行化学法前处理，然后放到挤压铸造模具里，模具温度在400～450℃预热；同时纯铝经过熔炼，铝液温度680～750℃，精炼处理，静置30min，把铝液浇注到异形铜管里，在100MPa～300MPa的压力作用下，保压60s～90s的时间制得铜包铝排挤压铸造坯料；

(2)中间退火：将挤压铸造的坯料在退火温度250～480℃，退火时间15～120min进行退火处理，然后空冷至室温；

(3)热挤压：将坯料进行挤压前表面处理，挤压温度500～520℃，保温0.5～1h，模具温度在400℃～450℃之间，挤压速度为0.6～10mm/s，挤压比5～30，进行热挤压；

(4)退火处理：将挤压坯料在退火温度250～480℃，退火时间1～2h进行退火处理，然后空冷至室温，得到最终产品；

所述坯料的横截面为异形结构，中间呈矩形，矩形两端为弧形的结构。 

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