CN109801756A - 一种铜铝复合线材制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜铝复合线材制备方法，属于复合材料加工与热处理领域。采用深孔加工方法制备铜管坯；采用热挤压方法制备铝棒坯并机加工，使铝棒坯的外径小于铜管坯的内径；将铝棒坯套入铜管坯中，用三辊行星轧的方式进行复合轧制，随后进行多道次拉拔、热处理，制成铜铝复合线材。采用本方法制备的铜铝复合线材，避免了制备过程中金属间化合物的生成，在轧制过程中具有较大的变形量，具有较好的界面结合性能。

Description

一种铜铝复合线材制备方法
技术领域
本发明涉及一种铜铝复合线材制备方法，属于复合材料加工与热处理领域。
背景技术
铜铝复合线是指将在铝芯线表面同心地包覆一层厚度均匀的铜层，铜和铝在界面上实现紧密的结合，形成的双金属复合线材。铜铝复合线材充分发挥了铝的低密度性能和铜优良的导电性，在电力电缆、控制电缆、高频信号传输电缆、电磁线和漆包线等领域都有广泛的应用。
目前，制备铜铝复合线所采用的工艺方法很多，主要有：铝线镀铜法、静液挤压法、充芯连铸法、包覆焊接法等。但上述方法都有各自的缺点，如充芯连铸法在制备过程中由于温度高，容易产生大量脆性的金属间化合物，严重影响铜铝复合线的塑性、弯曲等性能；采用包覆焊接法制备的复合线其铜层焊缝易开裂等。
三辊行星轧制是一种连续轧制的大变形量的轧制方式，具有高效、压下量大、延伸率大，结构简单、紧凑，操作简便，耗电、耗水少等优点。由于单道次轧制变形量大，有利于铜铝界面实现有效结合，且室温轧制避免了脆性金属间化合物的生成，所制备的线材具有良好的界面结合性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜铝复合线材制备方法，以改善铜铝复合线制备过程中出现的界面等问题。
一种铜铝复合线材制备方法，包括如下步骤：采用深孔加工方法制备铜管坯，采用热挤压方法制备铝棒坯并机加工，使铝棒坯的外径小于铜管坯的内径，将铝棒坯套入铜管坯中，用三辊行星轧的方式进行复合轧制，随后进行多道次拉拔、热处理，制成铜铝复合线材成品。
优选的，采用深孔加工方法制备的铜管坯内壁光滑，粗糙度达到1.6以下。
所述的深孔加工方法为单刃外排屑深孔钻法，铜棒坯由二内锥两头夹紧反转，枪钻正钻进给，压力油从钻杆后端中心孔注入，由枪钻内进油小孔到切削区，冷却润滑，最后迫使切屑随同压力油由120°的V型槽与工件孔壁的空间排除。钻头线速度50～80m/min，进给量0.01～0.05mm/r。
采用铜棒制备铜管坯，优选的，在制备铜管坯前先将铜棒进行退火或固溶处理。
优选的，所述铝棒坯的热挤压温度为350℃～450℃。
优选的，所述铜管坯的内径比铝棒坯的外径大0.1～0.3mm。
优选的，所述三辊行星轧制的方法为冷轧，轧制变形量为30～60％。
优选的，所述多道次拉拔的方法为冷变形，单道次变形量为5～15％。
优选的，所述的热处理温度为300-400℃，热处理时间为0.5-5h。
优选的，所述的铜管坯的材质为铜或铜合金，铝棒坯的材质为铝或铝合金；所述铜铝复合线材包括纯铜-纯铝复合线材、铜合金-纯铝复合线材、纯铜-铝合金复合线材、铜合金-铝合金复合线材等。
本发明的优点：深孔加工所制备的铜管内壁光滑，粗糙度达到1.6以下，在塑性加工时变形均匀，有利于铜和铝的同步变形。三辊轧制单道次轧制变形量较大，有利于铜铝界面实现有效结合，且室温轧制避免了脆性金属间化合物的生成，所制备的线材具有良好的界面结合性能。
附图说明
图1为铜铝复合界面扫描电镜照片。
具体实施方式
本发明的铜铝复合线材制备方法，其中铜铝复合线材包括纯铜-纯铝复合线材、铜合金-纯铝复合线材、纯铜-铝合金复合线材、铜合金-铝合金复合线材等，包括如下步骤：
1)将铜棒采用深孔加工方法制备成铜管坯，在制备铜管坯前先将铜棒进行退火或固溶处理，深孔加工方法为：单刃外排屑深孔钻法，铜棒坯由二内锥两头夹紧反转，枪钻正钻进给，压力油从钻杆后端中心孔注入，由枪钻内进油小孔到切削区，冷却润滑，最后迫使切屑随同压力油由120°的V型槽与工件孔壁的空间排除。钻头线速度50～80m/min，进给量0.01～0.05mm/r。
采用深孔加工方法制备的铜管坯内壁光滑，粗糙度达到1.6以下。
2)将铝锭采用热挤压方法制备成铝棒坯，矫直并机加工至合适尺寸，使铝棒坯的外径比铜管坯的内径小0.1～0.3mm，铝棒坯的热挤压温度为350℃～450℃。
3)将铝棒坯套入铜管坯中，用三辊行星轧的方式进行复合轧制，三辊行星轧制的方法为冷轧，轧制变形量为30～60％，随后进行多道次拉拔、热处理，多道次拉拔的方法为冷变形，单道次变形量为5～15％，热处理温度为300～400℃，热处理时间为0.5～5h，制成铜铝复合线成品。
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
一种铜铝复合线材制备方法，包括以下步骤：直径为50mm的纯铜棒经400℃退火后，深孔加工成外径48mm、壁厚2mm的管坯。将直径为90mm的纯铝锭经400℃热挤压成直径为45mm的棒材，矫直，并机加工至直径为43.7mm。将铜管与铝棒套入复合，经三辊轧制至直径为32mm，复合棒材经多道次拉拔至直径为1.2mm，最后经300℃热处理2h，制成复合线材成品。
将轧制后的铜铝复合棒取样在扫描电镜下观察，如图1所示，左侧白色区域为铜，右侧灰色区域为铝，从图中可以看出，铜层厚度均匀，界面结合紧密，铜铝间无缝隙，界面上没有金属间化合物产生，界面结合良好。
实施例2：
一种铜合金-铝合金复合线材制备方法，包括以下步骤：直径为35mm的铜镍硅棒经950℃固溶处理后，深孔加工成外径30mm、壁厚1.5mm的管坯。将直径为90mm的铝镁硅锭经400℃热挤压成直径为28mm的棒材，矫直，并机加工至直径为26.8mm。将铜管与铝棒套入复合，经三辊轧制至直径为21mm，复合棒材经多道次拉拔至直径为0.5mm，最后经350℃热处理1h制成复合线材成品。
将轧制后的铜铝复合棒取样在扫描电镜下观察，铜层厚度均匀，界面结合紧密，铜铝间无缝隙，界面上没有金属间化合物产生，界面结合良好。所制备的复合线材强度、弹性大幅度提高并保持了较高的导电性。
由以上实施例可知，采用本方法制备的铜铝复合线材，避免了制备过程中金属间化合物的生成，在轧制过程中具有较大的变形量，具有较好的界面结合性能。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种铜铝复合线材制备方法，包括如下步骤：采用深孔加工方法制备铜管坯；采用热挤压方法制备铝棒坯并机加工，使铝棒坯的外径小于铜管坯的内径；将铝棒坯套入铜管坯中，用三辊行星轧的方式进行复合轧制，随后进行多道次拉拔、热处理，制成铜铝复合线材。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：采用深孔加工方法制备的铜管坯内壁光滑，粗糙度达到1.6以下。
3.根据权利要求2所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：所述的深孔加工方法为单刃外排屑深孔钻法，钻头线速度为50～80m/min，进给量为0.01～0.05mm/r。
4.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：采用铜棒制备铜管坯，在制备铜管坯前先将铜棒进行退火或固溶处理。
5.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：制备铝棒坯的热挤压温度为350℃～450℃。
6.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：所述铜管坯的内径比铝棒坯的外径大0.1～0.3mm。
7.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：所述三辊行星轧为冷轧，轧制变形量为30～60％。
8.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：所述多道次拉拔为冷变形，单道次变形量为5～15％。
9.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：所述的热处理温度为300～400℃，热处理时间为0.5～5h。
10.根据权利要求1所述的铜铝复合线材制备方法，其特征在于：所述铜铝复合线材包括纯铜-纯铝复合线材、铜合金-纯铝复合线材、纯铜-铝合金复合线材和铜合金-铝合金复合线材。
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