專利名稱：一種銅包鋁排型材的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合金屬導(dǎo)電材料，尤其是關(guān)于純銅母排型材的替代 品——銅包鋁排型材復(fù)合金屬材料的生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景新型雙金屬復(fù)合導(dǎo)電技術(shù)發(fā)展迅速，主要有以下新技術(shù)值得關(guān) 注1)金屬復(fù)合導(dǎo)電技術(shù)采用此技術(shù)主要研究方向為銅包鋁系列 導(dǎo)電材料，此類材料具有應(yīng)用廣泛性、普遍性等優(yōu)點；2)復(fù)合型導(dǎo) 電陶瓷技術(shù)3)納米材料導(dǎo)電技術(shù)。我國銅包鋁排的生產(chǎn)科研工作起步較晚，由于復(fù)合金屬的包覆方 法和拉拔方法的制約，復(fù)合金屬材料的研發(fā)一直都很緩慢。直到2001 年，國內(nèi)少數(shù)企業(yè)才真正進行銅包鋁線型材的批量化生產(chǎn)，并主持制 定了我國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是限于方法水平的發(fā)展，對銅包鋁排型材的研發(fā)， 一直未能有所突破，直至2005年才有企業(yè)開始對銅包鋁排進行試制，但對于精拉制使銅鋁之間形成永久性冶金結(jié)合的技術(shù)一直 未能有所突破。這也致使所生產(chǎn)的產(chǎn)品不能完全滿足電工行業(yè)用作銅 排替代品的技術(shù)性能要求。而國內(nèi)外的電工學(xué)研究表明，通以交、變電流的導(dǎo)體，由于趨膚 效應(yīng)的作用，電流密度集中在導(dǎo)體(銅排)表層。根據(jù)這原理純銅母 排的利用率很低，造成產(chǎn)品資源的極大浪費，而銅包鋁排根據(jù)電工學(xué) 原理成功地實現(xiàn)了節(jié)省純銅排、合理使用導(dǎo)體金屬材料，使其具有密
度輕、強度高，可塑性好，成本低(僅為純銅排的50%不到)等優(yōu)點。 如今替代電工行業(yè)純銅排使用的銅包鋁排，在生產(chǎn)過程中需要解 決的主要是如下技術(shù)問題1)銅管、鋁桿的氧化層清洗技術(shù)；2)熱 處理塑形拉壓技術(shù)；3)永久性冶金結(jié)合技術(shù)；4)熱拉后表面氧化層 清洗技術(shù)。
目前，國內(nèi)外己經(jīng)成熟的銅包鋁線型材的生產(chǎn)方法及設(shè)備在排型 材的生產(chǎn)上有著很大的制約性，設(shè)備和方法主要采用的還是包覆方法 及銅鋁冷拉結(jié)合方法，產(chǎn)品無法做到銅鋁之間的永久性冶金結(jié)合。
又因為金屬銅和金屬鋁的熔點相差懸殊，要在同一時間點上讓它 們同時達到熔融臨界點，在技術(shù)攻關(guān)上成為了一個難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種 銅包鋁排型材的生產(chǎn)方法，是在冷拉前增加清洗工藝、解決了銅包鋁 排型材在拉制過程中出現(xiàn)的氧化問題，利用高頻感應(yīng)趨膚效應(yīng)，使得 銅包鋁排表層(銅管)加熱，而里層(鋁排)不加熱，從而實現(xiàn)兩種 不同金屬之間的永久性致密冶金結(jié)合。
本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實現(xiàn)的 一種銅包鋁排型材的 生產(chǎn)方法，依次包括以下工序1)清洗、2)烘干、3)軋頭、4)間隙拉制、5)雙金屬結(jié)合爐加熱、6)高頻感應(yīng)加熱、7)熱拉、8)保溫、9)氧化層清洗、10)包裝；其特征在于1)、所述的清洗工序是將電解銅、鋁材分別制成相應(yīng)規(guī)格的銅管和鋁排；分別進行表面氧化層及油污處理，銅管用702或7011金
屬清洗劑加溫水進行清洗，溫水溫度控制在30 4(TC左右，時間以15分鐘為宜；鋁桿用石堿溶液清洗，清洗完后再進烘箱烘干，烘箱溫度控制在20(TC-25(TC，時間25 35分鐘。 上述的銅管用清洗劑與水的配比為1: 15。上述的石堿溶液為石堿配清水再加入十二垸基硫酸鈉，配比為2: 15: 1。2) 所述的雙金屬結(jié)合爐加熱工序是加熱前銅包鋁排表面涂以石墨粉，加熱溫度控制在25(TC 30(TC。3) 、所述的高頻感應(yīng)加熱是高頻感應(yīng)器給銅鋁同時加熱，銅管 的溫度控制在750。C-85(TC之間，鋁桿的溫度控制在45(TC-500。C之間。4) 所述的氧化層清洗工序是經(jīng)保溫處理后進入清洗的銅包鋁排型材的清洗依次為A、先用皂角液清洗，清洗時間為5 10分鐘； B、用硝酸溶液清洗，清洗時間1 2分鐘的；C、用鉻酸溶液清洗加入鹽1 2克，浸入5秒即可，再用清水沖洗干凈。上述的皂角液是皂角粉加入硫酸再兌水，配比為1: 5: 30;硝酸溶液溶度為45%;鉻酸溶液溶度為15%。本發(fā)明的有益效果是銅包鋁排型材在間隙拉制前先用清洗液清 洗，能使得金屬拉制結(jié)合面在拉制過程中不被氧化。在熱拉前表面涂 以石墨粉，起到防止高溫氧化和在拉制過程中的潤滑作用。又由于高 頻感應(yīng)趨膚效應(yīng)，使得銅包鋁排表層(銅管)加熱，而里層(鋁排) 不加熱。正因為這種溫度梯度，做到同點、同時間、同一加熱設(shè)備上，
使得兩種熔點相差懸殊的金屬同時達到復(fù)合金屬冶金結(jié)合溫度臨界 點，再通過熱擠壓，使兩者原子更容易相互擴散，從而做到兩種不同 金屬之間的永久性致密冶金結(jié)合。本發(fā)明所生產(chǎn)的銅包鋁排型材的密度僅為純銅排的36.5% 41.6%，，其長度是同等重量、同等規(guī)格的純銅排的2.45 2.70 倍，抗拉強度比純銅排高1.6 2倍以上，電阻率能做到 0. 027310 Q'腿2/m (-40°C) 0.041506 Q'匪2/m (7CTC)之間。
具體實施方式
本實施例的生產(chǎn)方法，是按以下工序制作的1) 清洗首先按各種規(guī)格型號將電解銅、鋁材分別制成相應(yīng)規(guī)格的銅管和鋁排，然后分別進入清洗池，進行表面氧化層及油污處理，銅管用702或7011金屬清洗劑加溫水進行清洗，配比1: 15，溫水溫 度控制在4(TC左右，時間以15分鐘為宜；鋁桿用石堿溶液清洗，堿液配清水再加入十二垸基硫酸鈉，配比2: 15: 1，清洗完后再進烘箱烘干，烘箱溫度控制在20(TC，時間30分鐘。2) 、烘干清洗完成后將銅管和鋁排烘箱進行烘干；烘箱溫度控制在20(TC-25(TC之間，時間為35分鐘，烘干后的鋁桿進行表面刷 毛處理，并與銅管進行裝配；3) 、軋頭裝配后的銅包鋁排進行軋扁機軋頭處理；4) 、間隙拉制拉機進行間隙拉制，減小銅鋁之間的空隙；5) 、雙金屬結(jié)合爐加熱加熱前銅包鋁排表面涂以石墨粉，加熱溫度控制在250°C 300°C;6) 、高頻感應(yīng)加熱高頻感應(yīng)器給銅鋁同時加熱，銅管的溫度控制在80(TC，鋁桿的溫度控制在50(TC，使銅鋁同時達到冶金結(jié)合點。7) 、熱拉再經(jīng)過拉機的熱拉過程，確保銅鋁之間做到永久性致 密冶金結(jié)合；8) 、保溫將經(jīng)過熱拉的銅包鋁排進入烘箱中進行保溫處理50 分鐘，去除熱拉過程產(chǎn)生的應(yīng)力；9) 、氧化層清洗經(jīng)保溫處理后再進清洗池進行清洗表面氧化層， 清洗步驟為 一、皂角粉加入硫酸再兌水(配比l: 5: 30),時間10 分鐘；二、硝酸溶液(溶度45%)加入微量鉻酸，時間2分鐘。三、鉻酸溶液(溶度15%)加入鹽1克，浸入5秒即可，再用清水沖洗干凈并晾干，最后經(jīng)過檢測設(shè)備的檢驗，包裝成成品。本實施例是利用通電導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)，采用包覆方法在鋁桿外面均勻的包覆銅層，再采用熱拉冶金結(jié)合方法，使銅鋁之間形成永久性致密冶金結(jié)合，以使得銅包鋁排型材的各項電工性能達到替代純銅排型材的性能要求。清洗方法解決了銅包鋁排型材在清洗、裝配后，冷拉前，銅管、鋁桿出現(xiàn)氧化的問題，能做到在冷拉前阻止復(fù)合金屬結(jié)合面表層氧化的作用(注純銅的熔點1084.5°C，氧化銅熔點1083°C，純鋁的熔點660.4°C，氧化鋁的熔點2050°C)，使得在高頻熱拉過程中，有利于溫度的控制，真正做到永久性致密冶金結(jié)合。另外，銅包鋁排 在熱拉前表面涂以石墨粉， 一是起到防止高溫氧化，二是在拉制過程 中起到潤滑的作用。在高頻熱拉過程中，由于高頻感應(yīng)集膚效應(yīng)，使
得銅包鋁排表層(銅管)加熱，而里層(鋁排)不加熱。正因為這種 溫度梯度，本方法及設(shè)備能在同一點，同一時間上做到，使得銅管的溫度控制在75(TC-850。C之間，鋁桿的溫度控制在45CTC-50(TC之 間，做到同點、同時間、同一加熱設(shè)備上，使得兩種熔點相差懸殊的 金屬同時達到復(fù)合金屬冶金結(jié)合溫度臨界點，再通過熱擠壓，使兩者 原子更容易相互擴散，從而做到兩種不同金屬之間的永久性致密冶金妙A(yù) ^口 口 o使用本方法及設(shè)備所生產(chǎn)的銅包鋁排的密度僅為純銅排的36.5%~41.6% (注20。C時，銅的密度為8.960 g/cm3、鋁的密度為 2.70 g/cm3)，其長度是同等重量、同等規(guī)格的純銅排的2.45 2.70倍， 同等重量、同等規(guī)格的銅包鋁排抗拉強度比純銅排高1.6 2倍以上。 銅的電阻率為0.01851 Q,2/m，鋁的電阻率為0. 0294 Q'mm2/m，而采用該方法及設(shè)備生產(chǎn)的銅包鋁排的電阻率能做到 0. 027310 Q'mm2/m (-40。C) 0.041506 Q'mm2/m (70°C)之間，使其電工性能達到替代純銅排型材的要求。
權(quán)利要求
1、 一種銅包鋁排型材的生產(chǎn)方法，依次包括以下工序1)清洗、2)烘干、3)軋頭、4)間隙拉制、5)雙金屬結(jié)合爐加熱、6) 高頻感應(yīng)加熱、7)熱拉、8)保溫、9)氧化層清洗、10)包裝；其 特征在于-1) 、所述的清洗工序是將電解銅、鋁材分別制成相應(yīng)規(guī)格的銅 管和鋁排；分別進行表面氧化層及油污處理，銅管用702或7011金 屬清洗劑加溫水進行清洗，溫水溫度控制在30 4(TC左右，時間以 15分鐘為宜；鋁桿用石堿溶液清洗，清洗完后再進烘箱烘干，烘箱 溫度控制在200°C-250°C，時間25 35分鐘；2) 所述的雙金屬結(jié)合爐加熱工序是加熱前銅包鋁排表面涂以 石墨粉，加熱溫度控制在25(TC 30(TC;3) 、所述的高頻感應(yīng)加熱是高頻感應(yīng)器給銅鋁同時加熱，銅管 的溫度控制在750。C-85(TC之間，鋁桿的溫度控制在450。C-50(TC之 間；4) 所述的氧化層清洗工序是經(jīng)保溫處理后進入清洗的銅包鋁排型材的清洗依次為A、先用皂角液清洗，清洗時間為5 10分鐘； B、用硝酸溶液清洗，清洗時間1 2分鐘的；C、用鉻酸溶液清洗加入鹽1 2克，浸入5秒即可，再用清水沖洗干凈。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅包鋁排型材的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的銅管用清洗劑與水的配比為1: 15。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅包鋁排型材的生產(chǎn)方法，其特 征在于所述的石堿溶液為石堿配清水再加入十二垸基硫酸鈉，配比 為2: 15: 1。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅包鋁排型材的生產(chǎn)方法，其特 征在于所述的皂角液是皂角粉加入硫酸再兌水，配比為l: 5: 30; 硝酸溶液溶度為45°/。；鉻酸溶液溶度為15%。
全文摘要
一種銅包鋁排型材的生產(chǎn)方法，依次包括以下工序1)清洗、2)烘干、3)軋頭、4)間隙拉制、5)雙金屬結(jié)合爐加熱、6)高頻感應(yīng)加熱、7)熱拉、8)保溫、9)氧化層清洗、10)包裝。本發(fā)明的有益效果是金屬在拉制過程中不被氧化，因高頻感應(yīng)趨膚效應(yīng)，能使兩種熔點相差懸殊的金屬同時達到復(fù)合金屬冶金結(jié)合溫度臨界點，做到兩種不同金屬之間的永久性致密冶金結(jié)合。本發(fā)明生產(chǎn)的型材密度僅為純銅排的36.5％～41.6％，長度是2.45～2.70倍，抗拉強度高1.6～2倍以上，電阻率能做到0.027310Ω·mm<sup>2</sup>/m(-40℃)～0.041506Ω·mm<sup>2</sup>/m(70℃)之間。
文檔編號H01B13/00GK101123129SQ20071013150
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者靜 蔡, 韋冬良 申請人:丹陽市中信化工電器設(shè)備有限公司