CN102921758A - 大截面全包铜铝复合金属板及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大截面全包铜铝复合金属板及其制造工艺，包括以下步骤：（1）、对铜板进行表面预处理，去除铜板表面的氧化物，并在铜板的一个表面的中部预压出U形槽，然后将铜板在保护气氛下加热至400～500℃，保温备用；（2）、选取圆铝棒，进行热挤压得到铝排，将铝排快速放置于铜板的U形槽内，进行包覆处理，并对合缝进行焊接，得到铜铝包覆板；（3）、将铜铝包覆板送入立辊轧机进行连续轧制，制得全包铜铝复合金属板，本发明工艺路线短，工艺连续，生产效率高，铝棒热挤压后直接包覆铜板，在保护性气体下不仅可以防止表面氧化，而且可以利用余热实现热轧制，减小轧制变形量，不但简化工艺路程，并且能够提高复合板界面的结合强度。

Description

大截面全包铜铝复合金属板及其制造工艺
技术领域
本发明涉及双金属板复合制造技术领域，具体说的是一种大截面全包铜铝复合金属板及其制造工艺。
背景技术
铜具有良好的导电性、导热性及延展性，强度高、硬而耐磨，应用广泛，属于紧缺资源，价格较贵。铝具有质量轻、导热和导电性能良好、耐蚀、价格便宜等特点。由铜和铝轧制复合的复合材料兼具二者的优良性能，克服了铜成本高、价格大起大落等弊端，具有重量较轻、相对成本较低、价格稳定等优点，是一种具有广阔应用前景的高效能材料。 
美国、英国等国家早在20世纪60年代就开始研究和应用铜包铝材料， 日本等国家也一直在开发相关材料，并进入了实用阶段，使铜包铝成为继铜、铝后的第三种导体。开发的初期，在国外仅有铜包铝的线材使用在建筑电线的布线以及广播电视通讯的高频电缆和屏蔽线上。近年来，随着铜包铝导体材料生产的产业化，目前国内也可以满足逐步实现大批量的产能，其应用范围越来越广，已逐步大量应用在电动机、变压器的漆包线、母线、电线、电缆上。
双金属的结合方法和制备工艺多种多样，目前虽然采用挤压、拉拔、包覆焊接法和轧制压接法制备铜包铝复合线材的方法比较成熟，但这些方法制备断面尺寸较大、铜包覆层厚度为毫米级，且界面达到完全冶金结合的高性能全包铜铝复合板却难以实现。北京科技大学的谢建新等开发了一种充芯连铸复合方法，实现了较大断面、高界面质量的铜包铝复合棒坯的连续铸造，可为制备铜包铝复合导电排提供坯料，其复合原理为液相结合法，且所制得产品仍然为棒坯。经文献检索已经公开的申请号为200810057668.4的发明，公开了一种高性能铜包铝矩形横断面复合导电母排及其制备工艺，该工艺采用水平连铸直接复合成形铜包铝复合坯料；液态浇注过程中坯料气孔等缺陷较多，需将铜包铝坯经过轧制、拉拔、再轧制工艺最终制成铜包铝排。此工艺存在的缺点主要在于：对设备要求高，铜包铝排水平连铸设备结构复杂，制造成本较高，从而提高了铜包铝复合板带的制造难度和制造成本。申请号为201210115710.X的发明专利公开了一种爆炸加轧制生产全包铜铝复合排的工艺方法，该方法需经爆炸-校平-轧制-铣板-卷板-焊接-轧制-退火-拉拔工艺才能制备，其工艺路线长，一次轧制变形量大于50%，轧机要求吨位大，铣削加工要求精度高，制造成本高，且制品不能达到100%的贴合率。申请号为200810204739.9的发明专利公开了一种铜包铝复合板带的制造方法，该工艺采用液-固复合法制备铜包铝复合坯料，复合坯料经孔型轧制，再经2-4道拉拔工序，其总变形量为70%，随后退火，经1-2次平辊轧制，再经精轧后可制成铜包铝复合板带，其制备工序多，路线长，成本较高。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种大截面全包铜铝复合金属板及其制造工艺，制造工艺路线短，工艺连续，生产效率高，且所生产的全包铜铝复合板，结合强度高，表面质量好。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种大截面全包铜铝复合金属板的制造工艺，包括以下步骤：
（1）、铜板预处理
对铜板进行表面预处理，去除铜板表面的氧化物，并在铜板的一个表面的中部预压出U形槽，然后将铜板在保护气氛下加热至400～500℃，保温备用；
其中，U形槽的宽度为铜板宽度的5/12，U形槽的深度为铜板宽度的1/12；
（2）、铝棒热挤压快速包覆
选取圆铝棒，在保护气氛下加热至550～580℃，控制挤压压力为2400～3000吨，挤压比为4～6，进行热挤压得到铝排，然后在保护气氛下，将挤压得到的铝排快速放置于铜板的U形槽内，进行包覆处理，并用高频氩弧对包覆后合缝进行焊接，得到铜铝包覆板；
其中，热挤压后铝排的宽度比U形槽的宽度小1～3mm，铝排的厚度为宽度的2/10～3/10；
（3）、轧制
将铜铝包覆板送入立辊轧机进行连续轧制，制得全包铜铝复合金属板，其中，轧制压力为2000～3000吨，压下量为30～50%。
所述保护气氛为氢氮混合气体。
一种大截面全包铜铝复合金属板，所述铜铝复合金属板的最大宽度为300～400mm，厚度为30～40mm，铜铝复合金属板由内芯铝层以及复合于表面的铜覆盖层组成，所述铜覆盖层的厚度为1～4mm。
有益效果
1、本发明的铜铝复合金属板制造工艺，工艺路线短，工艺连续，生产效率高，铝棒热挤压后直接包覆铜板，在保护性气体下不仅可以防止表面氧化，而且可以利用余热实现热轧制，减小轧制变形量，不但简化工艺路程，并且能够提高复合板界面的结合强度。
2、本发明所制造的铜铝复合金属板为大截面全包铜铝复合金属板，复合金属板的宽度可以达到300～400mm，厚度达到30～40mm，表面铜的厚度最薄仅为1mm，重量轻，导电、导热性能好。
附图说明
图1是本发明的侧视结构示意图。
图中标记：1、内芯铝层，2、铜覆盖层。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例：
实施例1
一种大截面全包铜铝复合金属板的制造工艺，包括以下步骤：
（1）、铜板预处理
对铜板进行表面预处理，去除铜板表面的氧化物，并在铜板的一个表面的中部预压出U形槽，然后将铜板在氢氮混合气体保护下加热至400℃，保温备用；
其中，U形槽的宽度为铜板宽度的5/12，U形槽的深度为铜板宽度的1/12；
（2）、铝棒热挤压快速包覆
选取圆铝棒，在氢氮混合气体保护下加热至550℃，控制挤压压力为2400吨，挤压比为4，进行热挤压得到铝排，然后在氢氮混合气体保护下，将挤压得到的铝排快速放置于铜板的U形槽内，进行包覆处理，并用高频氩弧对包覆后合缝进行焊接，得到铜铝包覆板；
其中，热挤压后铝排的宽度比U形槽的宽度小1mm，铝排的厚度为宽度的2/10；
（3）、轧制
将铜铝包覆板送入立辊轧机进行连续轧制，制得全包铜铝复合金属板，其中，轧制压力为2000吨，压下量为30%。
实施例2
一种大截面全包铜铝复合金属板的制造工艺，包括以下步骤：
（1）、铜板预处理
对铜板进行表面预处理，去除铜板表面的氧化物，并在铜板的一个表面的中部预压出U形槽，然后将铜板在氢氮混合气体保护下加热至450℃，保温备用；
其中，U形槽的宽度为铜板宽度的5/12，U形槽的深度为铜板宽度的1/12；
（2）、铝棒热挤压快速包覆
选取圆铝棒，在氢氮混合气体保护下加热至560℃，控制挤压压力为2700吨，挤压比为5，进行热挤压得到铝排，然后在氢氮混合气体保护下，将挤压得到的铝排快速放置于铜板的U形槽内，进行包覆处理，并用高频氩弧对包覆后合缝进行焊接，得到铜铝包覆板；
其中，热挤压后铝排的宽度比U形槽的宽度小2mm，铝排的厚度为宽度的2/10；
（3）、轧制
将铜铝包覆板送入立辊轧机进行连续轧制，制得全包铜铝复合金属板，其中，轧制压力为2500吨，压下量为40%。
实施例3
一种大截面全包铜铝复合金属板的制造工艺，包括以下步骤：
（1）、铜板预处理
对铜板进行表面预处理，去除铜板表面的氧化物，并在铜板的一个表面的中部预压出U形槽，然后将铜板在氢氮混合气体保护下加热至500℃，保温备用；
其中，U形槽的宽度为铜板宽度的5/12，U形槽的深度为铜板宽度的1/12；
（2）、铝棒热挤压快速包覆
选取圆铝棒，在氢氮混合气体保护下加热至580℃，控制挤压压力为3000吨，挤压比为6，进行热挤压得到铝排，然后在氢氮混合气体保护下，将挤压得到的铝排快速放置于铜板的U形槽内，进行包覆处理，并用高频氩弧对包覆后合缝进行焊接，得到铜铝包覆板；
其中，热挤压后铝排的宽度比U形槽的宽度小3mm，铝排的厚度为宽度的3/10；
（3）、轧制
将铜铝包覆板送入立辊轧机进行连续轧制，制得全包铜铝复合金属板，其中，轧制压力为3000吨，压下量为50%。

Claims (3)

1.一种大截面全包铜铝复合金属板的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、铜板预处理
对铜板进行表面预处理，去除铜板表面的氧化物，并在铜板的一个表面的中部预压出U形槽，然后将铜板在保护气氛下加热至400～500℃，保温备用；
其中，U形槽的宽度为铜板宽度的5/12，U形槽的深度为铜板宽度的1/12；
（2）、铝棒热挤压快速包覆
选取圆铝棒，在保护气氛下加热至550～580℃，控制挤压压力为2400～3000吨，挤压比为4～6，进行热挤压得到铝排，然后在保护气氛下，将挤压得到的铝排快速放置于铜板的U形槽内，进行包覆处理，并用高频氩弧对包覆后合缝进行焊接，得到铜铝包覆板；
其中，热挤压后铝排的宽度比U形槽的宽度小1～3mm，铝排的厚度为宽度的2/10～3/10；
（3）、轧制
将铜铝包覆板送入立辊轧机进行连续轧制，制得全包铜铝复合金属板，其中，轧制压力为2000～3000吨，压下量为30～50%。
2.如权利要求1所述的大截面全包铜铝复合金属板的制造工艺，其特征在于：所述保护气氛为氢氮混合气体。
3.如权利要求1所述制造工艺制得的大截面全包铜铝复合金属板，其特征在于：所述铜铝复合金属板的最大宽度为300～400mm，厚度为30～40mm，铜铝复合金属板由内芯铝层以及复合于表面的铜覆盖层组成，所述铜覆盖层的厚度为1～4mm。
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