CN101710503B - 铜包铝线生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜包铝线生产方法，它包括以下工艺：a、在保护气氛下对铝芯材和铜带进行表面处理；b、接着立即进入成型台将刷磨后的铜带环绕着铝杆外形成管状，形成的铜管内径比铝杆外径大，在铜铝之间留0.1-1.0mm间隙，并使铝芯材位于铜管底部后对包覆形成的缝隙进行焊接，再对包覆焊接后的铜包铝线进行30％-90％减面率的拉拔；c、对拉拔后的铜包铝线进行扩散热处理，热处理的温度为250℃-400℃，使铜铝界面间形成1-20微米厚的扩散层；d、经具有单次拉丝机、连续拉丝机的减径装置的多个模具的一系列减径，缩减软态线的直径，得到成品线径。本方法提高了铜包铝线的结合性能；使金属结合的减面率减少到35％以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种双金属复合线材的生产方法，特别一种铜包铝线的生产方法。
背景技术
一般来说，双金属线是以一种金属材料作为芯部材料，通过电镀或者热浸镀的方法，在芯材外层包覆上另一种金属，这种传统的生产方法的主要缺点在于包覆层的厚度不均匀，并且无法实现高速连续生产。基于上述情况，目前有一种挤压包覆的生产方法，主要由一种芯部材料及两条外层包覆金属带组成。这种生产方法尽管较传统的生产方法具有很大的进步和明显的优势，但是也存在如下的一些不尽如人意的缺点：一、需减面率达到60％-80％才能获得较好的扩散层厚度；二、消耗能源多如包覆前需预加热工序；三、铜包铝线的结合性能不理想，甚至生成脆性相；四、生产过程中铜包铝线在某些位点出现结合层撕裂的情况时有发生，使铜包铝线的使用性能大打折扣，基于上述情况，所述的生产工艺有进一步改进的必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铜包铝线的生产方法，采用本方法可以提高铜包铝线的结合性能，同时使金属结合所必须的减面率减少到35％以下。
为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：
铜包铝线生产方法，包括以下工艺步骤：
a、在保护气氛下对铝芯材和铜带进行表面处理；
b、接着立即进入成型台将刷磨后的铜带环绕着铝杆外形成管状，形成的铜管内径比铝杆外径大，在铜铝之间留0.1-1.0mm间隙，并使铝芯材位于铜管底部后对包覆形成的缝隙进行焊接，再对包覆焊接后的铜包铝线进行30％-90％减面率的拉拔；
c、对拉拔后的铜包铝线进行扩散热处理，热处理的温度为250℃-400℃，使铜、铝界面间形成1-20微米厚的扩散层；
d、经具有单次拉丝机、连续拉丝机的减径装置的多个模具的一系列减径，缩减软态线的直径，得到成品线径。
所述的铜包铝线生产方法，还包括退火步骤。
所述的退火步骤中的退火是通过间接加热方式或者直接加热方式进行的，退火的温度为500℃-700℃。
所述的间接加热方式为导电加热、热辐射、对流加热中的一种。
所述的直接加热方式为电加热。
所述的保护气氛选自氩气、氦气、高纯氮气、二氧化碳中的一种或它们的混合气。
所述的步骤a中铝芯材是通过刮削、车削或者刨刮中的一种来进行表面处理的。
所述的步骤c中扩散层的厚度为1-10微米。
本发明所具有的优点与效果是：
1、本发明铜包铝线生产方法包覆焊接过程中的清理、焊接和焊接后缩径的时间很短，在5分钟以内，有效的防止了清理后的铜铝表面继续氧化对后续的金属结合产生不利影响，包覆焊接后直接进行拉拔，并将它们组成一条连续的生产线，使双金属结合所必须的减面率减少到35％以下；本发明方法中对拉拔后的双金属线进行扩散热处理，使铜铝界面间产生厚度为1-20微米的扩散层，生成的扩散层使铜铝之间产生牢固的结合。防止扩散层的厚度较薄，导致两层金属间不能实现良好的结合，也防止扩散层太厚，在铜铝之间形成的脆性相会导致弯曲的过程中撕裂以至于铜铝分层。
2、本发明在焊接的过程中铜铝之间留有0.1～1.0mm的间隙，并使铝杆位于铜层形成的铜管底部，以确保在焊接的过程中不会影响到铝杆，获得没有缺陷的焊缝。
3、本发明铜包铝线生产方法是通过采用刮削、车削、刨刮的方法对铝杆的表面进行处理，保证铝杆表面完全清洁无氧化，采用这种清理方法焊接后的双金属铜包铝坯料经过50％以下的减面率拉拔就可以结合，提高了铜包铝线的结合性能；
4、本发明铜包铝线生产方法中的退火步骤和扩散热处理步骤既可以加强铜铝之间的结合力也可以软化线体继续进行下一步拉拔。
具体实施方式
本发明铜包铝线生产方法是一种可以连续在铝杆外包覆上另一种金属铜，并在边缘对接焊接的方法，其具体工艺步骤如下：a、在保护气氛下对铝芯材和铜带进行表面处理：铝杆在保护气氛下沿着纵向进行刮削、车削或者刨刮对铝杆进行表面清洁处理，去除氧化膜获得具有活性的金属表面。铝杆要防止表面被污染、表面应清洁，光滑圆整，尺寸均匀，无摺边、错圆、裂纹夹杂物、扭结等缺陷。同时铝杆通过辊式校直机进入通有氩气、氦气、高纯氮气及二氧化碳等气体中的一种或者是它们的混合物的保护气体室；铜带通过贮存器进入到清洗铜带表面的设备，对与铝杆接触的铜带表面采用刷磨处理；
b、然后铜带立即进行成型台将刷磨后的铜带环绕着铝杆外形成管状，形成的铜管内径比铝杆外径大，在铜铝之间留0.1-1.0mm间隙，并使铝芯材位于铜管底部后对包覆形成的缝隙进行焊接，铜带通过氩弧或多电极焊极焊接。再对包覆焊接后的铜包铝线进行30％-90％减面率的拉拔。本方法中所述的减面率是指原始线面积和铜包铝成品线面积减少量之比，即减面率＝(原始线材的横截面积-拉拔后线材的横截面积)/原始线材的横截面积；
c、对拉拔后的铜包铝线进行扩散热处理，热处理的温度为250℃-400℃，使铜、铝界面间形成1-20微米厚的扩散层；根据减面率，决定采用一个还是多个热处理步骤。生成的扩散层使铜铝之间产生牢固的结合，扩散层的最佳厚度为1-10微米之间，一旦铜铝之间形成了扩散层，在继续减径的过程中就不会发生铜层撕裂的危险，同时进一步的缩径也可以改善结合性。
铜铝之间的扩散层厚度影响了铜包铝线的质量，如果扩散层的厚度较薄，两层金属间不能实现良好的结合，但是如果扩散层太厚，在铜铝之间形成的脆性相会导致弯曲的过程中撕裂以至于铜铝分层，这个脆性相的组成大致为二铝化铜化合物。因此扩散热处理的主要目的是通过生成二铝化铜化合物形成良好的结合，而不是形成过多的二铝化铜。
d、后续减径过程：焊接成型后的铜包铝线通过单次拉丝机、连续拉丝机的减径装置缩减被包覆的铜包铝线的直径，通过减径得到最终想要的成品。本发明方法中对接焊接后直接进行在线拉拔，同时将清理、焊接及焊后缩径的时间控制在5分钟以内，以防止清理后的铜铝表面继续氧化对后续的金属结合产生不利影响。
本发明的方法中还可以包括退火步骤，采用在线连续退火或周期式退火的方法对双金属线进行扩散热处理，退火设备可以是在线连续退火炉或周期式退火炉，如井式、罩式退火炉，并带有氩气、氦气、高纯氮气及水蒸汽中的一种或他们的混合物进行保护，可以采用直接或者间接的方式进行加热退火，得到1-20微米厚的扩散层，也可软化经过30％～90％缩径的铜包铝线。所述的间接加热方式为导电加热、热辐射、对流加热中的一种。所述的直接加热方式为电加热。本发明中铜包铝线进行连续在线退火时，退火的温度为500℃-700℃，退火时间为3-9秒即可；在本实施例中退火的温度为600℃，退火时间为5秒。相反，对于成卷线材的退火，退火温度需要在250-350℃，退火时间为30分钟-180分钟。在相同温度条件下，70％减面率的铜包铝线加热2.7分钟，扩散层的厚度可以达到6微米，变形量60％的铜包铝线，要达到相同的扩散层厚度需要5分钟，大约是2倍的时间。大减面率短时热处理和小减面率长时间热处理得到理想的扩散层厚度分别是6微米到8微米。
所述的保护气氛选自氩气、氦气、高纯氮气、二氧化碳中的一种或它们的混合气。
Claims (6)
1.铜包铝线生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
a、在保护气氛下对铝芯材和铜带进行表面处理，所述的保护气氛选自氩气、氦气、高纯氮气、二氧化碳中的一种或它们的混合气；所述的铝芯材是通过刮削、车削或者刨刮中的一种来进行表面处理的；
b、接着立即进入成型台将刷磨后的铜带环绕着铝杆外形成管状，形成的铜管内径比铝杆外径大，在铜铝之间留0.1-1.0mm间隙，并使铝芯材位于铜管底部后对包覆形成的缝隙进行焊接，再对包覆焊接后的铜包铝线进行30％-90％减面率的拉拔；
c、对拉拔后的铜包铝线进行扩散热处理，热处理的温度为250℃-400℃，使铜、铝界面间形成1-20微米厚的扩散层；
d、经具有单次拉丝机、连续拉丝机的减径装置的多个模具的一系列减径，缩减软态线的直径，得到成品线径。
2.根据权利要求1所述的铜包铝线生产方法，其特征在于还包括退火步骤。
3.根据权利要求2所述的铜包铝线生产方法，其特征在于所述的退火步骤中的退火是通过间接加热方式或者直接加热方式进行的，退火的温度为500℃-700℃。
4.根据权利要求3所述的铜包铝线生产方法，其特征在于所述的间接加热方式为导电加热、热辐射、对流加热中的一种。
5.根据权利要求3所述的铜包铝线生产方法，其特征在于所述的直接加热方式为电加热。
6.根据权利要求1所述的铜包铝线生产方法，其特征在于所述的步骤c中扩散层的厚度为1-10微米。
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Effective date of registration: 20170116 Granted publication date: 20120104 |
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| RINS | Preservation of patent right or utility model and its discharge | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20170716 Granted publication date: 20120104 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120104 Termination date: 20171204 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |