[发明专利]一种铜包铝线成形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜包铝线的成形加工工艺方法，尤其是所成形加工的铜包铝线界面具有优异的固相冶金结合性能，从而使铜包铝线具有优良的导电性能。

背景技术

铜包铝线是射频同轴电缆内导体的“更新换代”产品，在通信电缆、建筑布电线、轻质电磁线和其他电线电缆导体等领域，也具有广泛的应用前景。随着信息产业的迅速发展为射频同轴电缆的大量应用与发展带来了重要机遇。铜的导电性能好，具有较强的耐腐蚀性能，在铜中加入少量的锡或银后，其耐磨和耐热性能可能得到进一步提高。因此，铜或铜合金一直被视为同轴电缆内导体的首选材料。但铜的密度较高，铜资源比较稀少，且纯铜导体的价格较高。随着复合技术的不断发展与进步，在保证导电性能的前提下采用复合技术，用廉价的金属部分替代铜以降低生产成本，已经成为国内外研究开发人员努力的目标，其中铜包铝复合线材是一种比较理想的替代品。

采用铜包铝线为内导体的电缆具有以下一些优点：(1)密度低，铜包铝线的密度是纯铜线的37％～40％，直接用作射频电缆的内导体均可使其重量大幅度降低，便于运输、安装、降低敷设费用；(2)复合线材的铜铝截面比一般为15％～85％，可以节省我国较缺乏的铜资源；(3)当CATV同轴射频电缆用铝管作外导时，采用铜包铝线作为内导体，可使其系数和弹性模量与铝管相接近，从而提高了电缆使用的稳定性和可靠性。而且与用纯铜作内导体的情形相比，在信号传递，特别是在高频信号传递方面，由于导体的集肤效应，性能上相差很小。

铜包铝线最早由德国于上世纪30年代推出，随后英国、美国、法国和前苏联等国也相继采用各种不同方法生产铜包铝线。铜包铝线的结构特点是：外层为纯铜或紫铜，其厚度较小，芯部为铝金属。有线电视信号和移动通信信号的频率很高，一般在50～800MHz左右，由于“集肤效应”，高频电流主要集中在导体的表面层传输，而且铝本身也具有良好的导电性能，因而采用铜包铝复合材料代替纯铜或紫铜可以保证电缆的传输效率。铝的价格低于铜，其密度不足铜的三分之一，因而可以大幅度减轻线材单位长度的重量，有利于电缆的安装与施工。

铜包铝线的加工方法有多种，较早的工业生产方法有铝线镀铜法，但由于其较大的缺陷而被淘汰。其次为轧制压接法，并且国外大多采用纵包轧制法。

目前使用最多的包覆焊接法，其工艺原理是采用包覆焊接装置，将经过清洗的铜带逐步形成圆管状，包覆在清洗过的铝芯线周围。采用氩弧焊将铜管的纵缝焊接起来形成线坯。然后通过拉拔和热处理获得所需的线材直径和性能。这种工艺模式相对较为简单，设备不太复杂，所生产的铜包铝线质量较好，为目前国内主要的生产方法。另外一种工艺方法为静液挤压法，它是一种特殊的润滑挤压工艺，制备铜包铝线的基本原理是将大直径紫铜管坯和纯铝棒坯制成的复合坯料经静液挤压获得线坯，利用高静水压力和大加工变形率作用实现铜、铝之间的冶金结合阵。

包覆焊接法成形工艺容易造成铜铝界面间结合质量较差，从而影响铜包铝线的导电性能；静液挤压法需要专用设备静液挤压机，而且生产效率相对较低。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种铜包铝线成形工艺，该发明在对铜管结构进行优化设计的基础上，采用低压铸造或压力铸造工艺将铝液压铸到铜管内进行复合，形成复合线坯，然后再进行挤压获得铜包铝线，以使铜铝界面达到最佳冶金结合。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

(1)根据挤压模的形状和尺寸，将包覆材料铜预制成壁厚均匀的铜管，所述铜管的内表面形状为：a普通铜管，b内壁带矩形凸筋的铜管，c截面形状为带扇形孔的网状铜管，d内壁带燕尾槽或T形槽的铜管，e.内壁带T形槽的铜管；f.内壁带螺旋线形凸筋的铜管；

(2)将铜管预热到200～350℃，采用低压铸造或压力铸造工艺向铜管内压铸铝液，压铸温度在470～750℃。

(3)待金属液凝固后，在挤压机上直接进行挤压加工，挤压比在5∶1～20∶1之间，获得符合尺寸要求的铜包铝线。

本发明的有益效果是，使用本发明的成形工艺加工出的铜包铝线，铜铝界面结合良好，提高了铜包铝线的导电率，降低传输过程中的能量损失。

附图说明

图1是普通铜管结构示意图；

图2是内壁带矩形凸筋的铜管结构示意图；

图3是截面形状为带扇形孔的网状铜管结构示意图；

图4是内壁带燕尾槽的铜管结构示意图；

图5是内壁带T形槽的铜管结构示意图；

图6是内壁带螺旋线形凸筋的铜管结构示意图。