[发明专利]一种铜包铝复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜包铝复合材料的制备方法，具体是一种铜包铝复合细扁线的制备方法，所成形加工的铜包铝材界面实现良好的固相冶金结合，使铜包铝线具有优良的导电性能和工艺成型性能。

背景技术

铜的导电性能好，目前在电力传输、信号传输等领域依然是最主要材料。随着经济建设快速发展，我国已经成为世界最大的铜产品生产国也是最大的铜资源进口国，每年需要进口大量铜资源保证生产需要，近年来铜价飞涨极大影响了国内企业的经营效益。我国是铝资源大国，虽然铝导电性能稍差于铜，但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重点，其中铜包铝复合材料一种有广泛开发前景的理想的纯铜替代品。以铜包铝代替纯铜的产品包括大面积导线排、CATV同轴射频电缆内导体甚至是家用电线等。由于充分发挥了铜优良的导电性能和铝密度低的优势，可以显著减轻产品的重量和体积，具有广阔的应用前景。

铜包铝线的加工方法有多种，包括铝线镀铜法，轧制压接法、包覆焊接法、铸造法、静液挤压法等。前四种方法工艺比较简单，但存在成形工艺影响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和应用性能。传统的静液挤压法是一种润滑挤压工艺，通过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良好的冶金结合。但静液挤压法需要专用设备静液挤压机，操作复杂，生产效率相对较低、受工艺条件限制，设备利用率较低，难以生产大尺寸铜包铝产品。

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复合材料的制备方法，本发明在传统静液挤压工艺基础上，采用热厚膜静液挤压法，结合了普通挤压、静液挤压、热加工的优点进行铜包铝坯料加工，可以使铜铝界面达到最佳冶金结合同时，简化工艺、具备加工大规格铜包铝产品的能力。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种铜包铝复合材料的制备方法，其步骤如下：

(1)采用铜管和铝棒作为原料，铜管内径与铝棒外径相同，将铜管头部旋压或车削出锥，铝棒头部车锥，所述铝棒经机械打磨后和所述铜管紧密配合套装形成挤压坯料，所述挤压坯料(铜管)外部涂覆石墨乳润滑膜，所述挤压坯料尾部进行铜铝钎焊封接；

(2)将热静液挤压机的挤压筒，挤压模具和挤压坯料分别加热到加工温度，其中挤压模具的温度为150～350℃，挤压筒的温度为350～450℃，挤压坯料采用电炉加热和高频加热，使铜管的温度为350～450℃，铝棒的温度为150～250℃；

(3)将步骤(2)所得挤压坯料送入挤压筒，充填挤压介质后进行静液挤压，挤压比大于4，得到铜包铝复合材料。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述步骤(1)中的铜管旋压出锥后，在350～450℃下进行20～40分钟的软化退火处理，再用15％稀硫酸洗3～5分钟，去除氧化皮，保证内孔光洁；所述的铝棒经化学清洗后再与铜管套装。所使用的铜管为经过挤压、轧制等方法加工后晶粒均匀细化的管坯。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述步骤(1)中的铜管头部旋压出锥的锥度为57°～120°。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述步骤(1)中，所述的挤压坯料中铜所占的截面积比为5％～30％。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述步骤(2)中的挤压坯料先在箱式炉火中频加热器中均热到150～250℃，再在高频加热器中加热到表面温度为350～450℃。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(3)中所述的挤压比为4～100。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(3)中在静液挤压后，在挤压出口处进行气体或液体冷却，使挤压坯料在100秒内降到100℃以下。

本发明根据铜包铝产品的尺寸设计和挤压机的能力设计挤压坯料尺寸、厚膜热静液挤压加工率，采用厚膜热静液挤压实现所需界面形状的冶金结合的铜包铝坯料，其中获得良好冶金结合材料的厚膜热静液挤压加工率不小于75％，最大可以达到99％。根据设计的坯料尺寸选择着铜管和铝棒原料，铜管截面积与铝棒截面积之比等于成品铜包铝产品铜铝截面积比。