[发明专利]一种铜/铝/钢三层包覆复合导线及其成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及多层包覆金属复合线材及成形方法，特别是涉及到铜/铝/钢三层包覆复合导线及其成形方法。

背景技术

随着科学技术的发展，石油、化工、电力、电子等领域对材料性能的要求越来越高，单质材料已难以满足实际使用性能的要求，将具有不同性能的材料复合在一起，以提高其综合使用性能的多层复合材料日益受到重视，是21世纪材料领域的重要研究方向之一。金属包覆复合材料中，铜包铝线、铜包钢线、铝包钢线是线缆行业中应用最广泛的双金属复合线材。铜包铝线和铜包钢线则分别由于强度和密度的原因，在作为架空电缆时，使线杆距离过短；而铜包钢线则由于重量降低有限；而铝包钢线则由于铝容易氧化生成不导电的三氧化铝，造成线路断路。

发明内容

本发明针对目前金属包覆电缆存在一些缺陷，提供一种综合高强、密度合适铜/铝/钢三层包覆复合导线及其成形方法。

本发明的内容之一在于提出一种铜/铝/钢三层包覆复合导线，由包覆铜层和芯层钢铁以及夹层为铝或铝合金组成，包覆铜层横截面为圆环，芯层钢铁横截面为圆形或异形；铜包覆层面积比为8-25%，芯层钢铁面积比为20-50%。

本发明内容之二在于提供一种铜/铝/钢三层包覆复合导线的成形方法，成形方法如下：

1）包覆铜层管、芯层钢材去除油污、氧化膜后，置于保护性气体下，采用机械的方式封闭由包覆铜管、芯层钢材组成铸造型腔的一端，用压力铸造的方式向内注入金属铝液，制备三层复合棒坯；

2）采用压力套管的形式实现流体动力润滑，棒坯拉拔成复合线材；

3）复合线材的冷变形量达到断面收缩率为70-95%，采用退火处理，退火温度350-450℃，时间0.5-2h。

本发明的优点在于：

1）在保护性气氛下，避免铜管内壁和芯层钢材表面的氧化，有利于提高界面强度；

2）调节夹层铝铸造时的保压压力，可抑制由于糊状结晶产生的缩松和裂纹，以及细化芯层铝晶粒；

3）采用强制流体润滑，既降低拉拔时的拉拔力，提高了模具使用寿命，也可增大复合棒材的道次变形量，减少工艺流程；

4）采用铜/铝/钢三层包覆的断面结构，既解决了铝包钢线的表面氧化问题，也在导线的强度和密度之间达到一个更好的均衡；

5）可调整芯层钢材的断面的形状，增大复合导线的抗弯刚度。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：φ1.5 mm铜/铝/钢三层包覆复合导线成形工艺

选择紫铜管为包覆铜管，铜管外径为φ30 mm、壁厚2.5；芯层为20#φ16 mm圆钢，去除铜管内壁和钢芯材表面油污、氧化膜后，置于保护性气体下，采用机械的方式封闭由包覆铜管、芯层钢材组成夹层铝铸造型腔的一端，用压力铸造的方式向内注入金属铝液，制备三层复合棒坯；采用压力套管的形式实现流体动力润滑，棒坯拉拔成φ1.5 mm复合线材，拉拔速度为3m/s，润滑剂为蓖麻油；复合线材的冷变形量达到断面收缩率为90%，采用退火处理，退火温度420℃，时间0.5h。