[发明专利]线径0.9mm以上软态铜包铝的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属复合线材的生产工艺，特别是一种铜包铝的生产工艺。

背景技术

铜包铝线是以铝杆作为芯线，同心的包覆铜层，使其在拉拔过程中实现冶金结合，而得到性能稳定的双金属复合导体。铜包铝同时具备铜的良好导电性和铝的重量轻的优点，是同轴电缆内导体及电气设备中电线电缆的首选材料；另外由于它具有良好的延展性和可加工性，因而可以进一步深加工成各种规格的裸线及镀锡线、漆包线等；铜包铝线作为编织屏蔽线被广泛用于通信、控制系统、电器设备、自动装置等领域，是纯铜线的良好替代品。铜包铝保持了导电性、导磁性等纯铜线原有的优点，同时具备了重量轻、便于运输和施工等优点，其密度仅为纯铜线的37％～40％，其长度是同等质量、同等直径的纯铜线长度的2.5-2.7倍，这将大大降低生产成本，因此使用铜包铝线来替代纯铜线，具有明显的经济效益。

目前已实现规模生产的铜包铝生产方法主要有电镀法和包覆焊接法。电镀法是采用化学电解方法在铝芯线表面镀上铜层，该方法工艺简单，行线速度快，便于大批量生产，其存在的不足是只适合生产铜含量较低，一般＜8％，镀层较薄的铜包铝，且在生产过程中存在产品的铜层粗糙、同心度不良和环境污染等缺点。包覆焊接法是以经刮削、车削或者刨刮等表面处理的铝杆及清洗处理后的铜带为材料，采用包覆焊接、然后经拉拔和热处理后制备所需的铜包铝线，其生产过程包括：材料预处理—包覆焊接—单拉—退火—单拉—连拉—退火。上述包覆焊接法制备铜包铝的方法存在以下问题：一、对铝杆表面要求高，拉杆表面应清洁、光滑圆整、尺寸均匀等缺陷；二、生产线长度长，对厂房要求高；三、生产过程中拉丝工序多，产品表面损伤多，且产生的打孔露铝等缺陷无法及时发现，生产效率低，报废率大。另外，上述专利中也未充分公开包覆焊接后的后续拉拔和热处理过程，但后续拉拔和热处理过程对铜包铝的结合力、抗拉强度及延伸率等质量性能有很大的影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有铜包铝生产工艺中存在的问题，公开一种生产设备简单，生产效率高，铜层厚度可以精确控制且厚度均匀，产品表面光洁度好，结合力、抗拉强度及延伸率好的线径0.9mm以上软态铜包铝的生产工艺。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案。

线径0.9mm以上软态铜包铝的生产工艺，依次包括下列步骤：

(1)铝杆预处理：先将线径为15mm的铝杆拉拔至线径12.5-13.8mm；再用5％-7％的氢氧化钠水溶液对铝杆进行碱洗，去除铝杆表面润滑剂及氧化物；碱洗温度在35℃-45℃之间，碱洗时间在15-25分钟之间；然后水洗，水洗温度15℃-25℃之间，去除铝杆表面附着的碱液；并将铝杆表面残留的水分烘干；

(2)包覆焊接，对预处理后的铝杆进行打磨，同时铜刷正向打磨将铜带刷毛,清除铝杆与铜带表面油污和氧化膜，增加铝杆与铜带表面的粗糙度，提高铝杆与铜带的结合力；将铜带和铝杆同时送入覆合箱中，覆合箱中的垂直成型轮和水平成型轮使铜带均匀的包覆在铝杆表面，在覆合箱中由进气口通入氩气，使两种金属材料在覆合过程中不被氧化；进入焊接区，焊接区焊枪处用氩气作为保护气，用钨极脉冲氩弧焊将金属材料的焊缝连续不断地焊接起来，焊接后进入冷却区，冷却区通入氩气作为保护气，最后将包覆好的铜包铝收线；包覆完成后，铜包铝线经为15mm，铜包铝的铜层体积比为8％-20％；

(3)连拉，将包覆好的铜包铝直接送入连拉设备进行拉拔，连拉设备上安装风冷和水冷两种冷却装置，控制铜包铝表面温度不超过50摄氏度；第一道连拉工序将铜包铝线径拉至9.2mm，每道模具按0.40mm等差递减；第二道连拉工序将铜包铝线径拉至5.1-5.6mm，每道模具按0.30mm等差递减；第三道工序将铜包铝线径拉至3.2-4.7mm，每道模具按0.20mm等差递减；第四道工序将铜包铝线径拉拔至1.8-2.7mm，每道模具按0.20mm等差递减；第一、第二道工序采用粘稠度为800-1000mm²/s的拉丝油作为拉丝润滑液，第三、第四道工序采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液，拉丝润滑液温度在20-60℃之间；

(4)水箱拉丝，将连拉后的铜包铝转移至水箱拉丝机进行拉丝，线径拉至0.91-1.7mm，每道模具按照8-12％减面率进行拉拔，采用浓度≥6％的乳化液作为拉丝润滑液；

(5)洗线，先采用煤油将铜包铝表面的拉丝润滑油清洗去除，煤油洗后再通过一道机油清洗,然后将铜包铝收到工字轮上；