CN106128640A - 一种高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺，属于金属加工技术领域，包括了对铜管和铝棒的清洗、小变形量拉拔、连续通过式感应加热炉对铜包铝管坯进行高温感应加热以及多道次连续轧制，解决现有的铜层厚度偏大、并且铜层厚度均匀性差的问题。

Description

一种高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，具体而言，涉及一种高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺。

背景技术

铜包铝复合母线排是一种新型双金属复合导体，具有导电性能好、密度低及价格便宜等优点，能够替代现有的纯铜导电母线排，可广泛用于建筑配电母线槽、高中频加热设备、各种控制柜和冶金化工领域的大型汇流排等。现有铜包铝生产方法中，如浇注法、水平连铸法、挤压法、静液挤压法、套管拉拔法、包覆焊接法和轧制压接法，均难以制备断面尺寸较大、包覆铜层厚度薄且均匀以及铜铝结合界面达到完全冶金结合的高性能铜铝复合母线排；但是，实际生产中，水平连铸方法制备铜包铝复合排，其成品铜层厚度偏大、并且很难避免铜层厚度均匀性差的缺点，同时也难以精确控制铜包铝复合排产品界面处金属间化合物的形成，因此上述限制都将对产品的经济性和优良的使用性能产生不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺以达到提高铜铝结合强度和铜层厚度均匀性的目的，解决现有的铜层厚度偏大、并且铜层厚度均匀性差的问题。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺，其特征在于，所述的制备工艺包括以下步骤：

1)分别对铜管内、外壁和铝棒外表面进行清洗、清刷处理；

2)采用钻床在铜管的外壁上开设多个沿铜管轴向方向排布的微型孔，通过自动套管设备将铝棒套入相应规格的铜管内形成铜包铝管坯，再对铜管进行在线制头并对铜包铝管坯进行小变形量拉拔，制备外层铜管与内部铝芯棒紧密贴合的铜包铝管坯；

3)采用连续通过式感应加热炉对铜包铝管坯进行高温感应加热，加热温度为700℃～800℃，加热时间为100s～200s，使铝棒外表面形成半熔态/半固态的铝融膜，铝棒内部和铜管仍保持固态；

4)对加热后的铜包铝管坯进行单道次压下率≥40％的热锻压，使铝融膜扩散渗透到铜管中以及部分铝融膜压入至微型孔的内部，形成铜铝原子复合层；

5)对热锻压后的铜包铝管坯进行保温处理，随后进行单道次压下率≥40％的轧制；

6)对轧制后的铜包铝管坯进行保温处理，随后再进行多道次连续轧制，单道次轧制压下率为20％～40％，总轧制压下率为50％～80％；

7)对轧制完成的铜包铝管坯的铜管外壁进行打磨后，再进行表面处理，以获得成品。

采用本发明具有如下优点：

1.采用本发明的制备工艺制成的铜包铝复合母线排界面结合强度高、铜层厚度均匀性好，质量稳定，成品率高；且具有很高的生产自动化程度和生产效率。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。

本发明优选实施例的高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺，包括如下步骤：

1)分别对铜管内、外壁和铝棒外表面进行清洗、清刷处理；通常是采用清刷机和清洗设备，分别对铜管内、外壁进行超声清洗和铝棒外表面进行清刷处理，去除其表面的油污、脏物及氧化层等。

2)采用钻床在铜管的外壁上开设多个沿铜管轴向方向排布的微型孔，具体而言：在铜管的外壁打孔，相邻孔之间的间距相等且孔的直径为1mm；通过自动套管设备将铝棒套入相应规格的铜管内形成铜包铝管坯，再对铜管进行在线制头并对铜包铝管坯进行小变形量拉拔，制备外层铜管与内部铝芯棒紧密贴合的铜包铝管坯；具体而言：是在铜包铝管坯较粗的端部轧制成细端部，该细端部能够穿过拉拔机上的拉拔模具，并由拉拔夹具夹持牵引，使得铜包铝管通过拉拔模具进行拉拔，形成合适的外形尺寸，由此，制备外层铜管与内部铝芯棒紧密贴合的铜包铝管坯。

3)采用连续通过式感应加热炉对铜包铝管坯进行高温感应加热，加热温度为700℃～800℃，加热时间为100s～200s，使铝棒外表面形成半熔态/半固态的铝融膜，铝棒内部和铜管仍保持固态；作为优选的：保持在铝熔点温度750℃左右，通过外层铜管与内层铝棒的热传导作用使与铜管内表面接触的铝棒外表熔融，使铝棒外表面形成半熔态/半固态的铝融膜，铝棒内部和铜管仍保持固态，实现铜铝的冶金结合；如此，能有效控制铜铝界面处金属间化合物的产生，尽可能减少影响产品性能的脆性相数量。

4)对加热后的铜包铝管坯进行单道次压下率≥40％的热锻压，使铝融膜扩散渗透到铜管中以及部分铝融膜压入至微型孔的内部，形成铜铝原子复合层；通常的压下率为50％左右，如此，可使铝融膜扩散渗透到铜管中，形成铜铝原子复合层，可以降低后续加工对轧机设备的性能要求，提高了生产大规格铜包铝复合母线排的生产能力，且部分熔融的铝融膜会渗入到微型孔的内部，从而增加铝棒与铜管之间的连接强度。

5)对热锻压后的铜包铝管坯进行保温处理，随后进行单道次压下率≥40％的轧制；铜包铝管坯热锻压前进行温度为400℃～600℃的保温处理，可使铜包铝管坯均热并促进铜铝原子扩散；而后进行的热锻压可以得到高强度的铜铝原子复合层。

6)对轧制后的铜包铝管坯进行保温处理，随后再进行多道次连续轧制，单道次轧制压下率为20％～40％，总轧制压下率为50％～80％；例如采用单道次轧制压下率为20％的方式，连续对铜包铝管坯轧制3次，总轧制压下率为60％以上，轧制方式优选采用平轧、立轧串联，从而达到以原子扩散为主的高强度、高韧性的铜铝原子结合的目的，以强化铜铝原子复合层的强度。

7)对轧制完成的铜包铝管坯的铜管外壁进行打磨后，以消除位于铜管上多余的铝融膜固化物，再进行表面处理，包括表面化学亮化处理、钝化处理，以获得成品。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (1)

1.一种高强度铜铝界面合金复合母线的制备工艺，其特征在于，所述的制备工艺包括以下步骤：

1)分别对铜管内、外壁和铝棒外表面进行清洗、清刷处理；

2)采用钻床在铜管的外壁上开设多个沿铜管轴向方向排布的微型孔，通过自动套管设备将铝棒套入相应规格的铜管内形成铜包铝管坯，再对铜管进行在线制头并对铜包铝管坯进行小变形量拉拔，制备外层铜管与内部铝芯棒紧密贴合的铜包铝管坯；

3)采用连续通过式感应加热炉对铜包铝管坯进行高温感应加热，加热温度为700℃～800℃，加热时间为100s～200s，使铝棒外表面形成半熔态/半固态的铝融膜，铝棒内部和铜管仍保持固态；

4)对加热后的铜包铝管坯进行单道次压下率≥40％的热锻压，使铝融膜扩散渗透到铜管中以及部分铝融膜压入至微型孔的内部，形成铜铝原子复合层；

5)对热锻压后的铜包铝管坯进行保温处理，随后进行单道次压下率≥40％的轧制；

6)对轧制后的铜包铝管坯进行保温处理，随后再进行多道次连续轧制，单道次轧制压下率为20％～40％，总轧制压下率为50％～80％；

7)对轧制完成的铜包铝管坯的铜管外壁进行打磨后，再进行表面处理，以获得成品。