專利名稱：大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙金屬板復(fù)合制造技術(shù)領(lǐng)域，具體說的是一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板及其制造工藝。
背景技術(shù)：
銅具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及延展性，強度高、硬而耐磨，應(yīng)用廣泛，屬于緊缺資源，價格較貴。鋁具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能良好、耐蝕、價格便宜等特點。由銅和鋁軋制復(fù)合的復(fù)合材料兼具二者的優(yōu)良性能，克服了銅成本高、價格大起大落等弊端，具有重量較輕、相對成本較低、價格穩(wěn)定等優(yōu)點，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的高效能材料。美國、英國等國家早在20世紀(jì)60年代就開始研究和應(yīng)用銅包鋁材料，日本等國家也一直在開發(fā)相關(guān)材料，并進入了實用階段，使銅包鋁成為繼銅、鋁后的第三種導(dǎo)體。開發(fā)的初期，在國外僅有銅包鋁的線材使用在建筑電線的布線以及廣播電視通訊的高頻電纜和屏蔽線上。近年來，隨著銅包鋁導(dǎo)體材料生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化，目前國內(nèi)也可以滿足逐步實現(xiàn)大批量的產(chǎn)能，其應(yīng)用范圍越來越廣，已逐步大量應(yīng)用在電動機、變壓器的漆包線、母線、電線、電纜上。雙金屬的結(jié)合方法和制備工藝多種多樣，目前雖然采用擠壓、拉拔、包覆焊接法和軋制壓接法制備銅包鋁復(fù)合線材的方法比較成熟，但這些方法制備斷面尺寸較大、銅包覆層厚度為毫米級，且界面達(dá)到完全冶金結(jié)合的高性能全包銅鋁復(fù)合板卻難以實現(xiàn)。北京科技大學(xué)的謝建新等開發(fā)了一種充芯連鑄復(fù)合方法，實現(xiàn)了較大斷面、高界面質(zhì)量的銅包鋁復(fù)合棒坯的連續(xù)鑄造，可為制備銅包鋁復(fù)合導(dǎo)電排提供坯料，其復(fù)合原理為液相結(jié)合法，且所制得產(chǎn)品仍然為棒坯。經(jīng)文獻(xiàn)檢索已經(jīng)公開的申請?zhí)枮?00810057668.4的發(fā)明，公開了一種高性能銅包鋁矩形橫斷面復(fù)合導(dǎo)電母排及其制備工藝，該工藝采用水平連鑄直接復(fù)合成形銅包鋁復(fù)合坯料；液態(tài)澆注過程中坯料氣孔等缺陷較多，需將銅包鋁坯經(jīng)過軋制、拉拔、再軋制工藝最終制成銅包鋁排。此工藝存在的缺點主要在于對設(shè)備要求高，銅包鋁排水平連鑄設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，從而提高了銅包鋁復(fù)合板帶的制造難度和制造成本。申請?zhí)枮?01210115710. X的發(fā)明專利公開了一種爆炸加軋制生產(chǎn)全包銅鋁復(fù)合排的工藝方法，該方法需經(jīng)爆炸-校平-軋制-銑板-卷板-焊接-軋制-退火-拉拔工藝才能制備，其工藝路線長，一次軋制變形量大于50%，軋機要求噸位大，銑削加工要求精度高，制造成本高，且制品不能達(dá)到100%的貼合率。申請?zhí)枮?00810204739. 9的發(fā)明專利公開了一種銅包鋁復(fù)合板帶的制造方法，該工藝采用液-固復(fù)合法制備銅包鋁復(fù)合坯料，復(fù)合坯料經(jīng)孔型軋制，再經(jīng)2-4道拉拔工序，其總變形量為70%，隨后退火，經(jīng)1-2次平輥軋制，再經(jīng)精軋后可制成銅包鋁復(fù)合板帶，其制備工序多，路線長，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板及其制造工藝，制造工藝路線短，工藝連續(xù)，生產(chǎn)效率高，且所生產(chǎn)的全包銅鋁復(fù)合板，結(jié)合強度高，表面質(zhì)量好。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板的制造工藝，包括以下步驟
(1)、銅板預(yù)處理
對銅板進行表面預(yù)處理，去除銅板表面的氧化物，并在銅板的一個表面的中部預(yù)壓出U形槽，然后將銅板在保護氣氛下加熱至400 50(TC，保溫備用；
其中，U形槽的寬度為銅板寬度的5/12，U形槽的深度為銅板寬度的1/12 ；
(2)、鋁棒熱擠壓快速包覆
選取圓鋁棒，在保護氣氛下加熱至550 580 V，控制擠壓壓力為2400 3000噸，擠壓比為4 6，進行熱擠壓得到鋁排，然后在保護氣氛下，將擠壓得到的鋁排快速放置于銅板的U形槽內(nèi)，進行包覆處理，并用高頻氬弧對包覆后合縫進行焊接，得到銅鋁包覆板；
其中，熱擠壓后鋁排的寬度比U形槽的寬度小I 3mm，鋁排的厚度為寬度的2/10 3/10 ；
(3)、軋制
將銅鋁包覆板送入立輥軋機進行連續(xù)軋制，制得全包銅鋁復(fù)合金屬板，其中，軋制壓力為2000 3000噸，壓下量為30 50%。所述保護氣氛為氫氮混合氣體。一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板，所述銅鋁復(fù)合金屬板的最大寬度為300 400mm,厚度為30 40mm，銅鋁復(fù)合金屬板由內(nèi)芯鋁層以及復(fù)合于表面的銅覆蓋層組成，所述銅覆蓋層的厚度為I 4mm。有益效果
I、本發(fā)明的銅鋁復(fù)合金屬板制造工藝，工藝路線短，工藝連續(xù)，生產(chǎn)效率高，鋁棒熱擠壓后直接包覆銅板，在保護性氣體下不僅可以防止表面氧化，而且可以利用余熱實現(xiàn)熱軋制，減小軋制變形量，不但簡化工藝路程，并且能夠提高復(fù)合板界面的結(jié)合強度。2、本發(fā)明所制造的銅鋁復(fù)合金屬板為大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板，復(fù)合金屬板的寬度可以達(dá)到300 400mm,厚度達(dá)到30 40mm,表面銅的厚度最薄僅為Imm,重量輕，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好。


圖I是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記1、內(nèi)芯鋁層,2、銅覆蓋層。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例
實施例I
一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板的制造工藝，包括以下步驟
(I)、銅板預(yù)處理
對銅板進行表面預(yù)處理，去除銅板表面的氧化物，并在銅板的一個表面的中部預(yù)壓出U形槽，然后將銅板在氫氮混合氣體保護下加熱至400°c，保溫備用；
4其中，U形槽的寬度為銅板寬度的5/12，U形槽的深度為銅板寬度的1/12 ；
(2)、鋁棒熱擠壓快速包覆
選取圓鋁棒，在氫氮混合氣體保護下加熱至550°C，控制擠壓壓力為2400噸，擠壓比為4，進行熱擠壓得到鋁排，然后在氫氮混合氣體保護下，將擠壓得到的鋁排快速放置于銅板的U形槽內(nèi)，進行包覆處理，并用高頻氬弧對包覆后合縫進行焊接，得到銅鋁包覆板；
其中，熱擠壓后鋁排的寬度比U形槽的寬度小1mm，鋁排的厚度為寬度的2/10 ；
(3)、軋制
將銅鋁包覆板送入立輥軋機進行連續(xù)軋制，制得全包銅鋁復(fù)合金屬板，其中，軋制壓力為2000噸，壓下量為30%。實施例2
一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板的制造工藝，包括以下步驟
(1)、銅板預(yù)處理
對銅板進行表面預(yù)處理，去除銅板表面的氧化物，并在銅板的一個表面的中部預(yù)壓出U形槽，然后將銅板在氫氮混合氣體保護下加熱至450°c，保溫備用；
其中，U形槽的寬度為銅板寬度的5/12，U形槽的深度為銅板寬度的1/12 ；
(2)、鋁棒熱擠壓快速包覆
選取圓鋁棒，在氫氮混合氣體保護下加熱至560°C，控制擠壓壓力為2700噸，擠壓比為5，進行熱擠壓得到鋁排，然后在氫氮混合氣體保護下，將擠壓得到的鋁排快速放置于銅板的U形槽內(nèi)，進行包覆處理，并用高頻氬弧對包覆后合縫進行焊接，得到銅鋁包覆板；
其中，熱擠壓后鋁排的寬度比U形槽的寬度小2mm，鋁排的厚度為寬度的2/10 ；
(3)、軋制
將銅鋁包覆板送入立輥軋機進行連續(xù)軋制，制得全包銅鋁復(fù)合金屬板，其中，軋制壓力為2500噸，壓下量為40%。實施例3
一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板的制造工藝，包括以下步驟
(1)、銅板預(yù)處理
對銅板進行表面預(yù)處理，去除銅板表面的氧化物，并在銅板的一個表面的中部預(yù)壓出U形槽，然后將銅板在氫氮混合氣體保護下加熱至500°c，保溫備用；
其中，U形槽的寬度為銅板寬度的5/12，U形槽的深度為銅板寬度的1/12 ；
(2)、鋁棒熱擠壓快速包覆
選取圓鋁棒，在氫氮混合氣體保護下加熱至580°C，控制擠壓壓力為3000噸，擠壓比為6，進行熱擠壓得到鋁排，然后在氫氮混合氣體保護下，將擠壓得到的鋁排快速放置于銅板的U形槽內(nèi)，進行包覆處理，并用高頻氬弧對包覆后合縫進行焊接，得到銅鋁包覆板；
其中，熱擠壓后鋁排的寬度比U形槽的寬度小3mm，鋁排的厚度為寬度的3/10 ；
(3)、軋制
將銅鋁包覆板送入立輥軋機進行連續(xù)軋制，制得全包銅鋁復(fù)合金屬板，其中，軋制壓力為3000噸，壓下量為50%。
權(quán)利要求
1.一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板的制造工藝，其特征在于包括以下步驟 (1)、銅板預(yù)處理 對銅板進行表面預(yù)處理，去除銅板表面的氧化物，并在銅板的一個表面的中部預(yù)壓出U形槽，然后將銅板在保護氣氛下加熱至400 50(TC，保溫備用； 其中，U形槽的寬度為銅板寬度的5/12，U形槽的深度為銅板寬度的1/12 ； (2)、鋁棒熱擠壓快速包覆 選取圓鋁棒，在保護氣氛下加熱至550 580 V，控制擠壓壓力為2400 3000噸，擠壓比為4 6，進行熱擠壓得到鋁排，然后在保護氣氛下，將擠壓得到的鋁排快速放置于銅板的U形槽內(nèi)，進行包覆處理，并用高頻氬弧對包覆后合縫進行焊接，得到銅鋁包覆板； 其中，熱擠壓后鋁排的寬度比U形槽的寬度小I 3mm，鋁排的厚度為寬度的2/10 3/10 ； (3)、軋制 將銅鋁包覆板送入立輥軋機進行連續(xù)軋制，制得全包銅鋁復(fù)合金屬板，其中，軋制壓力為2000 3000噸，壓下量為30 50%。
2.如權(quán)利要求I所述的大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板的制造工藝，其特征在于所述保護氣氛為氫氮混合氣體。
3.如權(quán)利要求I所述制造工藝制得的大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板，其特征在于所述銅招復(fù)合金屬板的最大寬度為300 400mm,厚度為30 40mm,銅招復(fù)合金屬板由內(nèi)芯招層以及復(fù)合于表面的銅覆蓋層組成，所述銅覆蓋層的厚度為I 4mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大截面全包銅鋁復(fù)合金屬板及其制造工藝，包括以下步驟(1)、對銅板進行表面預(yù)處理，去除銅板表面的氧化物，并在銅板的一個表面的中部預(yù)壓出U形槽，然后將銅板在保護氣氛下加熱至400～500℃，保溫備用；(2)、選取圓鋁棒，進行熱擠壓得到鋁排，將鋁排快速放置于銅板的U形槽內(nèi)，進行包覆處理，并對合縫進行焊接，得到銅鋁包覆板；(3)、將銅鋁包覆板送入立輥軋機進行連續(xù)軋制，制得全包銅鋁復(fù)合金屬板，本發(fā)明工藝路線短，工藝連續(xù)，生產(chǎn)效率高，鋁棒熱擠壓后直接包覆銅板，在保護性氣體下不僅可以防止表面氧化，而且可以利用余熱實現(xiàn)熱軋制，減小軋制變形量，不但簡化工藝路程，并且能夠提高復(fù)合板界面的結(jié)合強度。
文檔編號B21C37/02GK102921758SQ20121039965
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者符會文, 劉向偉, 謝敬佩 申請人:洛陽富興管業(yè)有限公司, 河南科技大學(xué)