銅包鋁復合母線排制備工藝的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及銅包鋁復合母線排制備工藝，屬于金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
【【背景技術(shù)】】
[0002]銅包鋁復合母線排是一種新型雙金屬復合導體，具有導電性能好、密度低及價格便宜等優(yōu)點，能夠替代現(xiàn)有的純銅導電母線排，可廣泛用于建筑配電母線槽、高中頻加熱設(shè)備、各種控制柜和冶金化工領(lǐng)域的大型匯流排等。
[0003]現(xiàn)有銅包鋁生產(chǎn)方法中，如澆注法、水平連鑄法、擠壓法、靜液擠壓法、套管拉拔法、包覆焊接法和軋制壓接法，均難以制備斷面尺寸較大、包覆銅層厚度薄且均勻以及銅鋁結(jié)合界面達到完全冶金結(jié)合的高性能銅鋁復合母線排。
[0004]如公開號為“CN101241778A”、名稱為“一種高性能銅包鋁矩形橫斷面復合導電母排及其制備工藝”的發(fā)明專利中，提出水平連鑄方法直接復合成型銅包鋁復合坯料，而后進行精拉拔，再軋制的方法制備銅包鋁復合排。但是，實際生產(chǎn)中，水平連鑄方法制備銅包鋁復合排，其成品銅層厚度偏大、并且很難避免銅層厚度均勻性差的缺點。同時，也難以精確控制銅包鋁復合排產(chǎn)品界面處金屬間化合物的形成。因此，上述限制都將對產(chǎn)品的經(jīng)濟性和優(yōu)良的使用性能產(chǎn)生不利影響。
[0005]又如公開號為“CN102760535A”、名稱為“一種銅包鋁排的生產(chǎn)方法”的發(fā)明專利中提出將鋁棒插入銅管后放入真空罐內(nèi)進行長時間高頻加熱，以使鋁棒完全熔化后實現(xiàn)銅鋁之間的結(jié)合，再進行軋制的加工方法，其機理實際上與澆注法相同。
[0006]又如公開號為“CN102682917A”、名稱為“銅包鋁排的生產(chǎn)工藝”的發(fā)明專利中采用鋁管插入銅管后進行拉拔，再通過370?390°C的低溫中頻加熱和378?380°C的保溫后進行軋制。公開號為“CN102303216A”、名稱為“銅包鋁排的生產(chǎn)方法”的發(fā)明專利中采用銅帶包覆鋁排并焊接后進行軋制的方法制備坯料，同時僅采用中頻爐對坯料進行低溫預熱，預熱溫度為300?600°C。公開號為“CN 102682926A”、名稱為“一種瞬間永久結(jié)合法銅包鋁排生產(chǎn)工藝”的發(fā)明專利中采用中頻范圍為480?500Hz的感應(yīng)爐加熱，加熱溫度小于500。。。
[0007]以上給出的現(xiàn)有銅包鋁復合母線排生產(chǎn)技術(shù)中，銅、鋁界面之間的冶金結(jié)合性能多不太理想，還存在銅鋁結(jié)合強度偏低、包覆銅層的均勻性不佳、銅層厚度過厚等問題，導致銅包鋁復合母線排產(chǎn)品的機械性能和經(jīng)濟性不能滿足實際需求。如何解決這些問題，是銅包鋁復合母線排獲得廣泛應(yīng)用的重大難點。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種銅包鋁復合母線排制備工藝，提高銅鋁結(jié)合強度和銅層厚度均勻性。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]銅包鋁復合母線排制備工藝，包括如下步驟:
[0011]I)分別對銅管內(nèi)、外壁和鋁棒外表面進行清洗、清刷處理；
[0012]2)采用自動套管設(shè)備將鋁棒套入相應(yīng)規(guī)格的銅管內(nèi)形成銅包鋁管坯，再對銅管進行在線制頭并對銅包鋁管坯進行小變形量拉拔，制備外層銅管與內(nèi)部鋁芯棒緊密貼合的銅包銷管還;
[0013]3)采用連續(xù)通過式感應(yīng)加熱爐對銅包鋁管坯進行高溫感應(yīng)加熱，加熱溫度為600°C?900°C，加熱時間為30s?300s，使鋁棒外表面形成半熔態(tài)/半固態(tài)的鋁融膜，鋁棒內(nèi)部和銅管仍保持固態(tài)；
[0014]4)對加熱后的銅包鋁管坯進行單道次壓下率多40%的熱鍛壓，使鋁融膜擴散滲透到銅管中，形成銅鋁原子復合層；
[0015]5)對熱鍛壓后的銅包鋁管坯進行保溫處理，隨后進行單道次壓下率多40%的軋制;
[0016]6)對軋制后的銅包鋁管坯進行保溫處理，隨后再進行多道次連續(xù)軋制，單道次軋制壓下率為10%?50%，總軋制壓下率為50%?80% ；
[0017]7)對軋制完成的銅包鋁管坯進行表面處理，獲得成品。
[0018]其中，所述步驟3)中，銅包鋁管坯的加熱溫度為660°C?900°C。
[0019]其中，所述鋁融膜的厚度為20 μm?30 μm。
[0020]其中，所述步驟4)中，在銅包鋁管坯熱鍛壓前進行溫度為300 °C?650 V的保溫處理。
[0021]其中，所述步驟5)中的軋制為平軋、立軋串聯(lián)軋制。
[0022]其中，所述步驟6)中的軋制為平軋、立軋串聯(lián)軋制。
[0023]其中，所述步驟4)中銅包鋁管坯熱鍛壓的壓下率為40%?60%。
[0024]其中，所述步驟5)中銅包鋁管坯軋制的壓下率為40%?60%。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0026]本發(fā)明的制備工藝中，銅包鋁管坯先進行小變形量拉拔，再進行感應(yīng)加熱，可以提高感應(yīng)加熱實現(xiàn)銅鋁間冶金結(jié)合的效果；
[0027]本發(fā)明的制備工藝中，對銅包鋁管坯進行短時間的高溫感應(yīng)加熱，僅僅快速熔化鋁棒外表面，形成半熔態(tài)/半固態(tài)的鋁融膜，鋁棒內(nèi)部和銅管仍保持固態(tài)，如此，能有效控制銅鋁界面處金屬間化合物的產(chǎn)生，盡可能減少影響產(chǎn)品性能的脆性相數(shù)量；
[0028]本發(fā)明的制備工藝中，通過銅包鋁管坯進行單道次壓下率多40%的熱鍛壓，可使鋁融膜擴散滲透到銅管中，形成銅鋁原子復合層，可以降低后續(xù)加工對軋機設(shè)備的性能要求，提高了生產(chǎn)大規(guī)格銅包鋁復合母線排的生產(chǎn)能力；另外，在銅包鋁管坯熱鍛壓前進行溫度為300°C?650°C的保溫處理，可使銅包鋁管坯均熱并促進銅鋁原子擴散，而后進行的熱鍛壓可以得到高強度的銅鋁原子復合層；
[0029]本發(fā)明的制備工藝中，通過多次次壓下率多40%的平軋、立軋串聯(lián)軋制，進一步強化了銅鋁原子復合層的強度；
[0030]總之，采用本發(fā)明的制備工藝制成的銅包鋁復合母線排界面結(jié)合強度高、銅層厚度均勻性好，質(zhì)量穩(wěn)定，成品率高；且具有很高的生產(chǎn)自動化程度和生產(chǎn)效率。
[0031]本發(fā)明的這些特點和優(yōu)點將會在下面的【具體實施方式】中詳細的揭露?！尽揪唧w實施方式】】
[0032]下面結(jié)合本發(fā)明具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行解釋和說明，但下述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非全部?；趯嵤┓绞街械膶嵤├?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0033]本發(fā)明優(yōu)選實施例的銅包鋁復合母線排制備工藝，包括如下步驟:
[0034]I)分別對銅管內(nèi)、外壁和鋁棒外表面進行清洗、清刷處理，通常是采用清刷機和清洗設(shè)備，分別對銅管內(nèi)、外壁進行超聲清洗和鋁棒外表面進行清刷處理，去除其表面的油污、臟物及氧化層等。
[0035]2)采用自動套管設(shè)備將鋁棒套入相應(yīng)規(guī)格的銅管內(nèi)形成銅包鋁管坯，再對銅管進行在線制頭并對銅包鋁管坯進行小變形量拉