CN105469902A - 一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法 - Google Patents

一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于合金线生产领域，特别涉及一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法。该方法在传统的包覆、拉拔、退火的基础上，还增加了两道整圆矫正的工序，该两道整圆矫正工序保证了镁铝合金杆与铜包镁铝合金线的横截面均为整圆，使得在拉拔的过程中，铜包镁铝合金线各处的受力均匀，减少了铜包镁铝合金线被拉断的几率；另外还在拉拔工序间增加了一次退火工序，由于第一次拉拔时铜包镁铝合金线形变较大，其形变过程中产生的内应力也较大，为此本方法增加了一次退火工艺，使铜包镁铝合金线在第一次拉拔后先消除了内应力，然后再进行第二次拉拔，使得内应力的积累较少，减少了铜包镁铝合金线被拉断的几率。

Description

一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法
技术领域
本发明属于合金线生产领域，特别涉及一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法。
背景技术
铜包镁铝合金线是一种以镁铝合金为基体，外层包覆铜，使铜和镁铝合金之间形成永久性冶金结合的金属导线，其表面光亮，圆整，无缺陷。它将铜的高导电性能与镁铝合金的低成本、高强度的优点相结合，其力学性能和电学性能均能满足多种场合的使用要求，是一种较为理想的导体材料。
铜包镁铝合金线的主要优点有：1、导电性好：铜体积比为15％的铜包镁铝合金线，其交流载流量是纯铜导线的90.7％；2、重量轻：铜包镁铝合金线的密度仅为纯铜导线的37％-40％，同等重量下的体积是纯铜导线的2-2.5倍；3、力学性能好：具有良好的抗拉强度、可弯曲性和延伸率；4、合金结合牢固：铜与镁铝合金之间在各种环境温度下均可达到永久性的原子晶间结合，并且铜层分布均匀，不存在任何物理缺陷；5、可靠性高：经过热处理工艺，具有一定的可塑性，有利于折叠、剪切，弯曲加工时产品不开裂、不分离。
铜包铝镁铜包镁铝合金线的强度的提高是主要通过镁铝合金实现的。而在某些应用场合中，如应用在高要求的编织屏蔽层时，铜体积比为15％铜包铝镁铜包镁铝合金线的性能不能满足要求，这时就需要相应地提高铜的含量，如将铜体积比提高到20％-40％。此时，镁铝合金的体积比将减少，镁铝合金占比减少将导致铜包镁铝合金线的强度相应降低。现有技术中通常经过包覆、拉拔、退火的工艺，得到不同线径的铜包镁铝合金线。但经实验发现，用现有技术的工艺流程是无法将高铜含量(体积比为20％-40％)的铜包镁铝合金线的线径拉的太小(小于1mm，如0.1mm的数量级)，当线径接近0.5mm时，铜包镁铝合金线常会被拉断，成品率低。因此，需要在现有技术上作出改进，设计出一种能高效生产铜含量高且线径小的铜包镁铝合金线的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种能生产铜含量高且线径小的铜包镁铝合金线，且成品率高的铜包镁铝合金线的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
A、铜箔准备：铜锭压成铜箔，铜箔厚度为2-4mm；
B、镁铝合金杆准备：镁铝合金杆表面作清洗处理并通过拉丝模具将镁铝合金杆的横截面矫形成整圆，拉丝后的镁铝合金杆的线径为6-10mm；
C、焊接：将铜箔包覆拉丝后的镁铝合金杆并进行焊接，焊接后得到的铜包镁铝合金线的线径为8-12mm，焊接后铜包镁铝合金线穿过惰性气体管冷却并输送到拉拔设备；
D、第一次拉拔：先进行大拉，大拉速度为10-14m/min，大拉后铜包镁铝合金线的线径为2-5mm；之后进行中拉，中拉速度为20-25m/min，中拉后铜包镁铝合金线的线径为1-2mm；
E、第一次退火处理：铜包镁铝合金线进入退火炉，设置炉内温度为350-500℃，保温时间为30-60秒，铜包镁铝合金线加热后在气压为0.8-1.2MPa的惰性气体中保护并冷却至150-200℃，然后移至保温炉中保温；
F、第二次拉拔：先进行小拉，小拉速度为35-50m/min，小拉后铜包镁铝合金线的线径为0.5-1mm；最后进行微拉，微拉速度为40-70m/min，微拉后铜包镁铝合金线的线径为0.1-0.2mm；
G、第二次退火处理：铜包镁铝合金线进入退火炉，设置炉内温度为350-500℃，保温时间为10-15秒，铜包镁铝合金线加热后在气压为0.8-1.2MPa的惰性气体中保护并冷却至室温。
其中，镁铝合金杆表面作清洗处理的步骤包括：对镁铝合金杆进行超声波清洗，超声波清洗时需采用镁铝合金清洗剂。
其中，镁铝合金杆表面作清洗处理的步骤还包括：使用细砂纸磨去镁铝合金杆表面的氧化膜，之后使用酒精将残留于镁铝合金杆表面的镁铝合金清洗剂与氧化膜碎屑清洗掉，最后自然风干。
其中，采用氩弧焊接技术对铜包镁铝合金线进行焊接。
其中，铜包镁铝合金线完成焊接后，通过拉丝模具对铜包镁铝合金线进行整圆矫形。
其中，所述惰性气体为氦气。
其中，步骤E中，设置保温炉炉内温度为50-70℃，保温时间为6-24小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，该方法在传统的包覆、拉拔、退火的基础上，还增加了整圆矫正的工序，整圆矫正工序保证了镁铝合金杆的横截面为整圆，使得在拉拔的过程中，铜包镁铝合金线各处的受力更为均匀，减少了铜包镁铝合金线被拉断的几率。另外还在拉拔工序间增加了一次退火工序，由于第一次拉拔使铜包镁铝合金线形变较大，其形变过程中产生的内应力也较大。现有技术中的工序常忽略该因素，采用连续拉拔成形，拉拔期间不作去应力处理，这使得铜包镁铝合金线在不断被拉拔的过程中不断累积内应力，增加了铜包镁铝合金线被拉断的几率。而本方法在拉拔期间增加了退火工艺，使铜包镁铝合金线在第一次拉拔后先消除了内应力，然后再进行第二次拉拔，有效减少了内应力的积累，减少了铜包镁铝合金线被拉断的几率。使用该生产方法可生产出线径为0.1mm数量级，铜体积含量为15％-40％的铜包镁铝合金线，成品率高，且成品的各项性能均有所提高。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
A、铜箔准备：铜锭压成铜箔，铜箔厚度为2-4mm，具体地，在本实施例中采用铜箔厚度为3mm。
B、镁铝合金杆准备：镁铝合金杆表面作清洗处理：首先对镁铝合金杆进行超声波清洗，超声波清洗时需采用镁铝合金清洗剂，该镁铝合金清洗剂为上海希勒化学有限公司所产生的的镁铝合金清洗剂，清洗后可洗去镁铝合金杆表面的灰尘与油迹，使铜箔包覆镁铝合金杆时两者之间不存在杂物。之后使用细砂纸磨去镁铝合金杆表面的氧化膜，去除氧化膜可降低铜包镁铝合金线的电阻，提高其电学性能。之后使用酒精将残留于镁铝合金杆表面的镁铝合金清洗剂与氧化膜碎屑清洗掉，最后自然风干。如存放一段时间才进行生产，还需在镁铝合金杆表面包上胶纸，以防止再次被氧化。镁铝合金杆包裹铜箔前，将其各部分拉拔成横截面一致的整圆将会使得铜包镁铝合金线的力学性能更好，具体地，可通过拉丝模具将镁铝合金杆的横截面矫形成整圆，拉丝后的镁铝合金杆的线径为6-10mm，在本实施例中拉丝后的镁铝合金杆的线径为9mm。
C、焊接：将铜箔包覆拉丝后的镁铝合金杆并进行焊接，具体地，为防止金属在高温下被氧化，采用氩弧焊接技术对铜包镁铝合金线进行焊接，焊接后得到的铜包镁铝合金线的线径为12mm。焊接过程中可能会产生焊接缺陷，使得铜包镁铝合金线的粗细不一，因此在焊接完后可趁焊缝仍有余热时再次将铜包镁铝合金线通过拉丝模具进行整圆矫形，保证铜包镁铝合金线的截面为整圆。而在焊接后铜包镁铝合金线的温度仍较高，可通过增设一惰性气体管，焊接后铜包镁铝合金线穿过该惰性气体管，输送到拉拔设备，在输送期间，惰性气体管对铜包镁铝合金线作进一步冷却。具体地，在本实施例中，可将拉丝模具设置在惰性气体管的入口处，铜包镁铝合金线焊接完后直接通过拉丝模具进行矫形然后进入惰性气体管内进行保护并输送到拉拔设备。
D、第一次拉拔：先进行大拉，大拉速度为10-14m/min，大拉后铜包镁铝合金线的线径为2-5mm，在本实施例中大拉的速度为12m/min，大拉后铜包镁铝合金线的线径为5mm；之后进行中拉，中拉速度为20-25m/min，中拉后铜包镁铝合金线的线径为1-2mm，在本实施例中中拉的速度为20m/min，中拉后铜包镁铝合金线的线径为1mm。
E、第一次退火处理：铜包镁铝合金线进入退火炉，设置炉内温度为350-500℃，保温时间为30-60秒，铜包镁铝合金线加热后在气压为1MPa的惰性气体中保护并冷却至150-200℃，然后移至保温炉中保温，保温炉中设定温度为50-70℃，铜包镁铝合金线在保温炉中保温6-24小时，足以消除第一次拉拔时铜包镁铝合金线产生的内应力。
F、第二次拉拔：先进行小拉，小拉速度为35-50m/min，小拉后铜包镁铝合金线的线径为0.5-1mm，在本实施例中小拉的速度为38m/min，小拉后铜包镁铝合金线的线径为0.5mm；最后进行微拉，微拉速度为40-70m/min，微拉后铜包镁铝合金线的线径为0.1-0.2mm，在本实施例中微拉的速度为50m/min，微拉后铜包镁铝合金线的线径为0.15mm。
G、第二次退火处理：铜包镁铝合金线进入退火炉，设置炉内温度为350-500℃，保温时间为10-15秒，铜包镁铝合金线加热后在气压为1MPa的惰性气体中保护并冷却至室温，消除内应力后得到成品。
最后检测铜包镁铝合金线的电阻率、抗拉强度、断裂伸长率，检测结果见表1，表1中给出了铜体积含量为15％(现有)、15％(本方法生产)、20％、30％、40％时的力学性能与电学性能参数。通过该表可看出，铜体积比越高，铜包镁铝合金线的电阻越低，同时抗拉强度可有相应的提高，且使用本方法生产的铜包镁铝合金线的性能有所提高。该30％铜体积比的铜包镁铝合金线可应用在制造高屏蔽要求的编制屏蔽层中。
具体地，在本实施例中使用的惰性气体为氦气。
经实验，本发明的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法在生产过程中，铜包镁铝合金线被拉断的几率为0.13％，可有效提高生产线径小、铜含量高的铜包镁铝合金线时的成品率，且该方法也有效提高铜包镁铝合金线的电学性能与力学性能。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
表1

Claims (7)

1.一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
铜箔准备：铜锭压成铜箔，铜箔厚度为2-4mm；
镁铝合金杆准备：镁铝合金杆表面作清洗处理并通过拉丝模具将镁铝合金杆的横截面矫形成整圆，拉丝后的镁铝合金杆的线径为6-10mm；
焊接：将铜箔包覆拉丝后的镁铝合金杆并进行焊接，焊接后得到的铜包镁铝合金线的线径为8-12mm，焊接后铜包镁铝合金线穿过惰性气体管冷却并输送到拉拔设备；
第一次拉拔：先进行大拉，大拉速度为10-14m/min，大拉后铜包镁铝合金线的线径为2-5mm；之后进行中拉，中拉速度为20-25m/min，中拉后铜包镁铝合金线的线径为1-2mm；
第一次退火处理：铜包镁铝合金线进入退火炉，设置炉内温度为350-500℃，保温时间为30-60秒，铜包镁铝合金线加热后在气压为0.8-1.2MPa的惰性气体中保护并冷却至150-200℃，然后移至保温炉中保温；
第二次拉拔：先进行小拉，小拉速度为35-50m/min，小拉后铜包镁铝合金线的线径为0.5-1mm；最后进行微拉，微拉速度为40-70m/min，微拉后铜包镁铝合金线的线径为0.1-0.2mm；
第二次退火处理：铜包镁铝合金线进入退火炉，设置炉内温度为350-500℃，保温时间为10-15秒，铜包镁铝合金线加热后在气压为0.8-1.2MPa的惰性气体中保护并冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于：镁铝合金杆表面作清洗处理的步骤包括：对镁铝合金杆进行超声波清洗，超声波清洗时需采用镁铝合金清洗剂。
3.根据权利要求2所述的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于：镁铝合金杆表面作清洗处理的步骤还包括：使用细砂纸磨去镁铝合金杆表面的氧化膜，之后使用酒精将残留于镁铝合金杆表面的镁铝合金清洗剂与氧化膜碎屑清洗掉，最后自然风干。
4.根据权利要求1所述的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于：采用氩弧焊接技术对铜包镁铝合金线进行焊接。
5.根据权利要求1所述的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于：铜包镁铝合金线完成焊接后，通过拉丝模具对铜包镁铝合金线进行整圆矫形。
6.根据权利要求1所述的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于：所述惰性气体为氦气。
7.根据权利要求1所述的一种高导电铜包镁铝合金线的生产方法，其特征在于：所述步骤E中，设置保温炉炉内温度为50-70℃，保温时间为6-24小时。
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