CN1851834A - 铜包铝镁硅合金线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜包铝镁硅合金线及其制备方法。在铝镁硅合金芯线表面同心包覆一薄层工业铜层，通过塑性变形，铜层与铝镁硅合金芯线冶金结合，形成双金属线材；在所述铝镁硅合金芯线中，铝镁硅含量之和达99.5％以上，其中，镁含量为0.35～2.8％，硅含量为0.1～0.8％，其制备方法通过整径、表面清理、纵向包覆焊接、多道次拉拔和热处理制得铜包铝镁硅合金线。本发明的有益效果是，制备方法简单合理，铜包铝镁硅合金线的导电性能、力学性能与铜线相近，屏蔽效果优于铜线和铝镁合金线，且抗拉强度和延伸率较铜包铝镁合金线有进一步的提高，同时，降低了生产成本。

Description

铜包铝镁硅合金线及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种双金属线材及其制备方法，尤其是一种铜包铝镁硅合金线及其制备方法。

背景技术

用于音视频连接线、音响线圈、汽车线缆等的连接线要求具有较好的导电性能、导磁性能和力学性能。一般这类连接线有采用纯铜制作，但生产成本高，为降低生产成本，也有采用铝镁合金线，但其材料的屏蔽性能比较单一，不可以同时具有良好的力学性能、导电性能和导磁性能，因此应用范围比较窄。为了克服上述纯铜线或铝镁合金线存在的不足，市场上也出现了铜包铝镁合金线，公开号为CN1699012A公开了一种铜包铝镁合金线及其制造方法，这种铜包铝镁合金线较好地弥补了上述两种线的不足，但是抗拉强度和延伸率还有进一步提升的空间。

发明内容

本发明提供了一种具有良好导电性能与力学性能，且节省铜材的铜包铝镁硅合金线的双金属线材，及其制备方法。

本发明的技术方案是：在铝镁硅合金线表面同心地包覆铜层，通过同步塑性变形，铜层与铝镁硅合金芯线结合面接近到原子间的距离，形成大量的金属键，经过扩散热处理，最终得到双金属界面的冶金结合。

为使铜包铝镁硅合金线具有良好的导电性能，进一步地：包覆铜层需要采用工业纯铜，铜含量达99.9％以上，余量为铁锰铬等杂质，铜层占整个铜包铝硅镁合金线体积比的8～17％，在保证良好导电性能的同时，最大限度地节约了铜材，降低了生产成本。

为使铜包铝镁硅合金线具有良好的力学性能，再一步地：在铝镁硅合金芯线中，铝镁硅含量之和达99.5％以上，余量为铁锰铬等杂质，且铝镁硅合金中镁含量为0.35～2.8％、硅含量为0.1～0.8％。

更进一步地：所述铜包铝镁硅合金线的直径为0.04～3.2mm，最适合作为音视频传输线的尺寸要求。

铝的价格远低于铜，且铝的导电性仅次于金、银和铜，同时铝的塑性比较好，易拉成细丝。本发明的主要目的是节省铜材，降低制造成本，故铝镁硅合金芯线中最主要的成分选择铝，但纯铝的强度比较低，需要合金强化。在铝中加入合金元素镁，能显著提高铝的强度，通常向铝中每增加1％的镁，其强度提高约34MPa。但是，镁优先呈阳极相在晶界沉淀，从而使合金有产生晶间裂纹及应力腐蚀的倾向，在加入镁的同时加入适量硅，形成强化相Mg₂Si，在热处理状态下，Mg₂Si固溶于铝中，使合金有时效硬化能力，因此，镁、硅含量适当的铝镁硅合金具有良好综合性能，在抗拉强度相当时，铝镁硅合金线的延伸率要比铝镁合金高出一倍，因而有利于双金属的同步变形。

上述的铜包铝镁硅合金线采用固相结合法，具体采用如下工艺流程：

I)整径：按照产品的力学性能与电导率要求，选择铝镁硅合金的含量之和大于99.5％以上，其中镁含量0.35～2.8％，硅含量0.1～0.6％，并选择铜带的厚度0.30～0.40mm，选择适当直径的铝镁硅合金圆芯线在拉丝机上进行拉拔整径，得到表面光滑圆整无缺陷的芯材。

II)表面清理：先后采用化学清洗与机械刷毛，一是纯铜带的内表面用碱性清洗液洗净擦干并用钢丝轮刷打毛去除氧化层；二是铝镁硅合金芯线用热碱溶液(50℃～70℃)浸洗10分钟左右除脂，再用热水、高压冷水交替冲洗后送入烘箱彻底烘干，然后用钢丝轮刷打毛去除氧化层。双金属表面彻底清洁干燥是保证界面可靠结合的核心要求。

III)纵向包覆焊接：采用专门的包覆焊接机，同时送入铜带和铝合金芯线，通过多套成形辊，使铜带纵向逐步弯曲变形成圆筒状，正好将铝合金芯线包在圆筒中，随即对圆筒接缝处施以自动氩弧焊并再次整径。铝合金芯线直径要比圆筒内径小0.5～1mm，避免焊到铝合金芯产生脆性化合物。由于铜带和铝合金芯均是连续均匀同步送入，连续纵向包覆焊接成形，故得到任意长度的铜包铝镁硅合金线线坯。

IV)多道次拉拔：采用固相结合法，通过合理参数的拉拔工艺及模具，导致变形程度较大的塑性变形，缩径，铜层与铝镁硅合金芯线同步变形，铜层与镁镁硅合金芯线表面产生较大比例的新生表面，从相互脱离到接触，再到双金属结合面无限接近到原子间距离，形成大量的金属键，最终使双金属界面牢固结合。

V)热处理：根据工艺要求，采用气体保护炉对拉拔结合后的铜包铝镁硅合金线进行中间退火或根据产品性能要求，对成品进行稳定化退火，通过适当的高温，加速双金属界面的原子扩散，最终形成冶金结合。经过退火处理的铜包铝镁硅合金线为软类合金线，而未经过退火处理的铜包铝镁硅合金线为硬类合金线，根据实际应用需要选择软类或硬类的铜包铝镁硅合金线。

本发明的有益效果是，制备方法简单合理，铜包铝镁硅合金线的导电性能、力学性能与铜线相近，屏蔽效果优于铜线和铝镁合金线，且抗拉强度和延伸率较铜包铝镁合金线有进一步的提高，同时，降低了生产成本。

具体实施方式

一种铜包铝镁硅合金线，在铝镁硅合金芯线表面同心包覆一薄层工业铜层，通过塑性变型，铜层与铝镁硅合金芯线冶金结合，形成双金属线材；在所述铝镁硅合金芯线中，铝镁硅含量之和达99.5％以上，余量为杂质，且铝镁硅合金中镁含量为0.35～2.8％、硅含量为0.1～0.8％。所述的铜层的铜含量达99.9％以上，余量为杂质，且铜层占整个铜包铝镁硅合金线体积的8～17％。所述铜包铝镁硅合金线的直径为0.04～3.2mm。

所述铜包铝镁硅合金丝的制备方法采用固相结合法，具体采用如下工艺流程：

I)整径：选择适当的铝镁硅合金圆芯线在拉丝机上进行拉拔整径，得到表面光滑圆整无缺陷的芯材；

II)表面清理：先后采用化学清洗与机械刷毛，将铜带与铝合金芯的结合面彻底清洁干燥；

III)纵向包覆焊接：采用专门的包覆焊接机，将铜带纵向弯曲成形，包覆在铝镁硅合金芯线上，同时进行氩弧焊形成线坯；

IV)多道次拉拔：通过铜层与铝镁硅合金芯线的同步变形，使双金属界面牢固结合；

V)热处理：根据工艺要求，采用气体保护炉对拉拔结合后的铜包铝镁硅合金线热处理，加速双金属的原子扩散，最终形成冶金结合。

下面通过测试数据比较铜包铝镁硅合金线与铜包铝镁合金线及包覆于铜层内部的铝镁硅芯线与铝镁芯线的性能差异。

对于铝镁硅芯线，当其组分含量：Al：98.3％，Mg：0.82％，Si：0.48％，铜层占整个铜包铝镁硅合金线体积的10％时，抗拉强度σ_b约为241MPa，延伸率δ约为12％；对于铝镁芯线，当其组分含量：Al：98.8％，Mg：0.82％，铜层占整个铜包铝镁合金线体积的10％时，抗拉强度σ_b约为200MPa，延伸率δ约为5％。

铜包铝镁硅合金线与铜包铝镁合金线的性能对比见下表。

表中对铝镁合金芯线和铝镁硅合金芯线包覆铜层后的性能对比，在其中，硬类为未退火状态，软类为退火状态，软类合金线较硬类合金线具有更好的延伸率，根据实际应用场合需要选择硬类或软类的铜包铝镁硅合金线。

Claims (4)

1.一种铜包铝镁硅合金线，其特征在于：在铝镁硅合金芯线表面同心包覆一薄层工业铜层，通过塑性变形，铜层与铝镁硅合金芯线冶金结合，形成双金属线材；在所述铝镁硅合金芯线中，铝镁硅含量之和达99.5％以上，余量为杂质，且铝镁硅合金中镁含量为0.35～2.8％、硅含量为0.1～0.8％。

2.根据权利要求1所述的铜包铝镁硅合金线，其特征在于：所述的铜层的铜含量达99.9％以上，余量为杂质，且铜层占整个铜包铝镁硅合金线体积的8～17％。

3.根据权利要求1所述的铜包铝镁硅合金线，其特征在于：所述铜包铝镁硅合金线的直径为0.04～3.2mm。

4.一种铜包铝镁硅合金线的制备方法，其特征在于：采用固相结合法，具体采用如下工艺流程：

I)整径：选择适当的铝镁硅合金圆芯线在拉丝机上进行拉拔整径，得到表面光滑圆整无缺陷的芯材；

II)表面清理：先后采用化学清洗与机械刷毛，将铜带与铝镁硅合金芯的结合面彻底清洁干燥；

III)纵向包覆焊接：采用专门的包覆焊接机，将铜带纵向弯曲成形，包覆在铝镁硅合金芯线上，同时进行氩弧焊形成线坯；

IV)多道次拉拔：通过铜层与铝镁硅合金芯线的同步变形，使双金属界面牢固结合；

V)热处理：根据工艺要求，采用气体保护炉对拉拔结合后的铜包铝镁硅合金线热处理，加速双金属的原子扩散，最终形成冶金结合。