一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝，包括以下步驟：步驟1)清潔銅管；步驟2)對銅管鍍鋅；步驟3)插入鋁管后采用三輥行星軋機軋制，得到銅鋅鋁三層復合管坯；步驟4)插入鋁棒并用拉管機將銅鋅鋁三層復合管坯和鋁棒拉拔至兩者貼合，得到復合粗坯；步驟5)將復合粗坯通過感應線圈在線加熱，然后直接通過兩向軋機軋制成長方形的銅鋅鋁三層復合導電線排。本發明專利技術制備的復合導電線排，表面質量好，三種金屬之間無脆性相生成，結合面強度高，軋制后無分層現象，所用的生產設備簡單、靈活性大、成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料制備領域，具體涉及一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝。
技術介紹
導電銅排是一種大電流導電產品，適用于高低壓電器、開關觸頭、配電設備、母線槽等電器工程，也廣泛用于金屬冶煉、電化電鍍、化工燒堿等超大電流電解冶煉工程，導電銅排具有電阻率低、可折彎度大等優點，截面為矩形或倒角(圓角)矩形的長導體，在電路中起輸送電流和連接電氣設備的作用。在電力傳輸中，導電銅排是將電氣裝置中各載流分支回路連接在一起的導體，也是匯集和分配電力的載體。導電銅排在運行中，有巨大的電能通過，導體材料須能承受很大的發熱和電力效應，因此，應選用合理的導電銅排材料和截面形狀以符合使用條件的各項要求。目前導電銅排導體基本上采用銅扁排，而我國銅資源缺乏，因此，采用復合材料制備扁排導體，減少銅資源的消耗量，有廣闊的前景和開發空間。在導電銅排的斷面尺寸沒有嚴格限制的條件下，采用銅包鋁導體扁排代替銅扁排，在節省銅資源和成本的同時，可較明顯的降低線路損耗及工作溫度，提高導電排的穩定性。目前銅包鋁導電排的生產工藝主要有以下方法：(1)軋制復合法：將銅、鋁在一定的壓力、溫度作用下通過軋輥變形結合成一體。按照是否對坯料進行加熱分為冷軋復合和熱軋復合，該方法具有成本低、效率高、設備少等優點，缺點是對軋機的要求較高，而且難以四面包覆，即使70％以上的壓下率，銅鋁兩種金屬仍然很難結合。(2)擠壓復合法：對放在擠壓筒內的銅包鋁坯料施加外力，使之從模孔
流出，獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性成形方法。其中靜液擠壓法由于具有金屬流動均勻、產品質量好、模具磨損小等優點，在銅包鋁棒坯的復合成形中得到了廣泛的應用。其主要缺點是生產效率低，成本高，不適合復雜斷面形狀材料的包覆，由于銅鋁力學性能的較大差異，易導致波浪、竹節、芯材與包覆層容易破斷等缺陷，同時，銅鋁結合面很難實現冶金結合。(3)套管拉拔法：該方法先將銅管和鋁芯套裝為復合坯料，再通過軋制和拉拔將銅鋁兩種金屬固相結合。此方法的主要問題在于產品質量難于控制，銅管和鋁芯在裝配時為間隙配合，而間隙在后續的的加工中難以完全消除，所以容易在使用過程中產生間隙放電腐蝕，影響產品性能，同時，由于在塑形加工前銅管和鋁棒之間形成的界面結合較差，兩種金屬間產生相對滑動，導致扁排包覆層厚度均勻性較差。(4)充芯連鑄法：充芯連鑄銅包鋁工藝，外部銅層由熔銅坩堝加熱和保溫，并注入由結晶器和導流管構成的鑄型中，凝固成外層金屬管；芯部金屬鋁在熔鋁坩堝中加熱和保溫，通過導流管同步澆注到外層銅管中，在一定的冷卻條件和拉速下，實現銅與鋁的冶金結合。充芯連鑄銅包鋁棒坯的優點是冷卻一致，界面層厚比較均勻，但是該方法要實現連續生產，需要復雜的卷曲機構、設備復雜不便于操作和維護，實現自動化生產較為困難。尤其是銅和鋁通過該方法結合時鋁為液相，由于鋁液溫度較高，超過了銅鋁二元合金的共晶溫度(549℃)，容易生成金屬間化合物θ相(以CuAl2為基體的固溶體)，該相強度、硬度高，塑性差，使得界面易發生脆化，同時，由于冷卻速度快，在銅包鋁扁排的界面處還容易出現多種金屬間化合物的脆性相，造成軋制時銅鋁分層，結合強度降低。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝，本專利技術制備的復合導電線排，表面質量好，三種金屬之間無脆性相生成，結合面強度高，軋制后無分層現象，所用的生產設備簡單、靈活性大、成本低。為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本專利技術通過以下技術方案實
現：一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝，包括以下步驟：步驟1)將經過退火處理后的銅管進行清潔處理，去除內、外管表面的油污和氧化物直至露出光亮的金屬基體；步驟2)將清潔處理好的銅管放入盛有液態鋅的槽中，進行內外表面熱鍍鋅，得到鍍鋅銅管；步驟3)將經過內、外管表面清潔處理的鋁管插入鍍鋅銅管中，采用三輥行星軋機對套在一起的鍍鋅銅管和鋁管進行軋制加工，經行星軋機軋制后，使鍍鋅銅管和鋁管復合到一起，得到銅鋅鋁三層復合管坯；步驟4)將表面清潔處理過的鋁棒插入銅鋅鋁三層復合管坯中，用拉管機將銅鋅鋁三層復合管坯和鋁棒拉拔至兩者貼合，并排出銅鋅鋁三層復合管坯和鋁棒之間的空氣，得到復合粗坯；步驟5)將復合粗坯通過感應線圈在線加熱，然后直接通過兩向軋機軋制成長方形的銅鋅鋁三層復合導電線排。進一步的，所述步驟1)中銅管的直徑為40mm-120mm，壁厚為6mm-20mm。進一步的，所述步驟2)中熱鍍鋅溫度為450-550℃，鍍鋅層厚度為20-200μm。進一步的，所述步驟3)中鋁管的直徑為25mm-90mm，壁厚為3mm-6mm，所述鍍鋅銅管與鋁管的間隙為0.5mm-1.5mm，并且所述鋁管內徑大于行星軋機芯棒外徑0.8mm-2mm。進一步的，所述步驟5)中感應線圈的加熱溫度為300-550℃。進一步的，所述兩向軋機包括沿X軸方向上的兩個橫向軋輥以及沿Y軸方向上的兩個縱向軋輥，兩個所述橫向軋輥與兩個所述縱向軋輥配合形成長方形軋孔。本專利技術的有益效果是:本專利技術在銅管內表面熱鍍了一層很薄的鋅，在進行三輥行星軋制復合時，即使溫度超過了800℃，銅和鋁也不會生成共晶脆性相，因為外層銅和鋅可以可生成α固溶體(如圖1所示)，α固溶體有良好的塑性，不會降低銅鋅復合界面的結合強度，進行后續加工時也不會出現界面分層的情況；同理，鋅和
內層鋁在軋制產生高溫時也可以生成α1固溶體(如圖2所示)，α1固溶體同樣具有良好的塑性，不會降低鋁、鋅復合界面的結合強度，進行后續加工時也不會出現界面分層的情況。因此，通過在銅管內壁熱鍍鋅，有效地避免了銅管和鋁管的直接復合時在高溫下產生脆性相的不足，提高了結合面的強度，避免了后續加工中的分層現象。由于先得到銅鋅鋁三層復合管坯，再將表面處理過的鋁棒插入銅鋅鋁三層復合管坯，并用拉管機將三層復合管坯和鋁棒拉拔至兩者貼合，在軋制成扁排時，內層鋁管和鋁棒是同種材質，在一定的溫度和壓下量的作用下，鋁管和鋁棒很容易復合在一起，不會出現分層現象。管坯規格和材質適應范圍廣，外徑規格可從40mm到120mm，單根管坯長度可達3m以上，軋制后長度可達8m以上，完全符合導電線排的長度規定，同時，材質適應范圍廣，外層可采用純銅或銅合金材料，內層可以采用純鋁或鋁合金材料；采用三輥行星和兩向軋機軋制，軋制時壓下量大，延伸率高，可使坯料內部原有的內部的疏松等缺陷壓合，成品內部組織致密度顯著提高，晶粒組織明顯細化，軋件尺寸精度高。上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本專利技術的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本專利技術的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術的銅鋅二元合金相圖；圖2是本專利技術的鋁鋅二元合金相圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：步驟1)將經過退火處理后的銅管進行清潔處理，去除內、外管表面的油污和氧化物直至露出光亮的金屬基體；步驟2)將清潔處理好的銅管放入盛有液態鋅的槽中，進行內外表面熱鍍鋅，得到鍍鋅銅管；步驟3)將經過內、外管表面清潔處理的鋁管插入鍍鋅銅管中，采用三輥行星軋機對套在一起的鍍鋅銅管和鋁管進行軋制加工，經行星軋機軋制后，使鍍鋅銅管和鋁管復合到一起，得到銅鋅鋁三層復合管坯；步驟4)將表面清潔處理過的鋁棒插入銅鋅鋁三層復合管坯中，用拉管機將銅鋅鋁三層復合管坯和鋁棒拉拔至兩者貼合，并排出銅鋅鋁三層復合管坯和鋁棒之間的空氣，得到復合粗坯；步驟5)將復合粗坯通過感應線圈在線加熱，然后直接通過兩向軋機軋制成長方形的銅鋅鋁三層復合導電線排。

【技術特征摘要】
1.一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：步驟1)將經過退火處理后的銅管進行清潔處理，去除內、外管表面的油污和氧化物直至露出光亮的金屬基體；步驟2)將清潔處理好的銅管放入盛有液態鋅的槽中，進行內外表面熱鍍鋅，得到鍍鋅銅管；步驟3)將經過內、外管表面清潔處理的鋁管插入鍍鋅銅管中，采用三輥行星軋機對套在一起的鍍鋅銅管和鋁管進行軋制加工，經行星軋機軋制后，使鍍鋅銅管和鋁管復合到一起，得到銅鋅鋁三層復合管坯；步驟4)將表面清潔處理過的鋁棒插入銅鋅鋁三層復合管坯中，用拉管機將銅鋅鋁三層復合管坯和鋁棒拉拔至兩者貼合，并排出銅鋅鋁三層復合管坯和鋁棒之間的空氣，得到復合粗坯；步驟5)將復合粗坯通過感應線圈在線加熱，然后直接通過兩向軋機軋制成長方形的銅鋅鋁三層復合導電線排。2.根據權利要求1所述的一種銅鋅鋁三層復合導電線排的制備工藝，其特征在于：所述步驟1)中銅管的直...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁賀，穆開洪，
申請(專利權)人：蘇州創浩新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32