專利名稱：一種銅包鋁復(fù)合板帶的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雙金屬復(fù)合板帶制造領(lǐng)域，它涉及一種銅包鋁復(fù)合板帶的制造 方法。
背景技術(shù)：
鋁在地殼中的蘊藏量極為豐富，約為5%，僅次于鐵，市場價位也相對低 廉，具有良好的延展性，比重較輕，而銅資源則相對短缺，價格較貴，導(dǎo)熱 系數(shù)高，導(dǎo)電性好，塑性好，易于加工，在高溫下有足夠的強(qiáng)度，因此以鋁代 替銅，開發(fā)銅鋁復(fù)合板帶代替銅帶應(yīng)用于電工裝置、導(dǎo)電裝置等， 一方面可 以節(jié)約珍貴的銅資源，另一方面可以保留銅所具有的優(yōu)越的導(dǎo)電性和良好的 熱傳導(dǎo)性，同時又具有銅金屬的外觀，銅鋁復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景。
目前，生產(chǎn)銅包鋁復(fù)合板帶的方法大多采用固相結(jié)合法，包括軋制壓接法、 包覆焊接法以及靜液擠壓法等，各有特點，但這些方法都有其不足之處，軋 制壓接法、包覆焊接法生產(chǎn)所需的臨界變形量大，對加工設(shè)備的承載能力要 求高，制備成本高等缺點；靜液擠壓法工藝過程復(fù)雜，操作及維修困難。另 外，經(jīng)文獻(xiàn)檢索已經(jīng)公開的①中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00710011271. 7發(fā)明名 稱為制造銅包鋁排的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法步驟為清洗銅管內(nèi)壁，并涂上一 層保護(hù)層；在惰性氣體保護(hù)下，將銅管加熱，在其內(nèi)澆鑄熔融金屬鋁；將銅 包鋁坯經(jīng)軋制、拉拔形成銅包鋁排復(fù)合板帶。此方法存在的缺點在于其一, 前處理工序復(fù)雜，單根生產(chǎn)銅包鋁坯料，生產(chǎn)效率低，難以形成連續(xù)化生產(chǎn)， 生產(chǎn)成本高；其二，保護(hù)性氣體下澆鑄工藝復(fù)雜，工作環(huán)境較差；其三，銅 包鋁坯未經(jīng)長時間保溫再冷卻，雙金屬組元間相互擴(kuò)散不充分，在一定程度上未形成良好的界面結(jié)合，降低了界面結(jié)合強(qiáng)度。②中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?br>
200810057668. 4發(fā)明名稱為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；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。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種銅包鋁復(fù)合板帶的制造方 法，它克服了銅鋁兩種材料難于壓合成型的缺點，解決了生產(chǎn)效率低，制造 難度大，制造成本高，難于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等問題。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下 一種銅包鋁復(fù)合板帶制造方法，其特征在于是通過如下步驟實現(xiàn)的 步驟l:銅包鋁包芯鑄造坯料的制備
〔1 〕將外徑D！為50~250mm壁厚b！為l~2mm長度H！為800~1500mm
的銅管1內(nèi)壁在鑄造前需嚴(yán)格用鹼、水清洗干凈，并用砂布對內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)打毛， 打毛后再清洗烘干，然后利用制備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置將清潔的每根 銅管1對準(zhǔn)帶側(cè)孔砂箱3的澆口垂直插入且通過表面兩側(cè)由螺栓固牢的一幅 帶孔Q形卡頭2固牢；
(2 〕把烘干后的木炭粉5從上述每根銅管1的口部投入使其厚度為20
30mm;
(3)將純鋁塊加熱到750 80(TC成為純鋁液6注入制備銅包鋁包芯鑄造 坯料的裝置的外徑D2為100 400mm壁厚b2為1 3mm長度H2為900~1600mm 的L形注口 4，其垂直中心線與帶側(cè)孔砂箱3的距離t為120 450ram，然后經(jīng)過帶側(cè)孔砂箱3的內(nèi)部砂流槽和澆口從下方進(jìn)入由步驟(1〕準(zhǔn)備好的每根銅
管l，可同時澆入8 28根銅管1;
〔4〕然后保溫18 22h后自然冷卻至室溫；
(5〕鋸切下鑄件并切齊頭尾部以制成銅包鋁包芯鑄造坯料。
步驟2 :銅包鋁復(fù)合板帶的制造
〔1〕將步驟l所制備的銅包鋁包芯鑄造坯料采用孔型軋制，孔型需用橢 圓一圓孔型，尺寸應(yīng)與銅包鋁包芯鑄造坯料的直徑相匹配，銅包鋁包芯鑄造
的軋制變形量為25 40%，采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行多孔型軋制，工作輥設(shè) 置2 8個孔型，使橫斷面形狀由圓形變?yōu)闄E圓形以制成橢圓形棒料；
(2) 采用常規(guī)臥式冷拉拔機(jī)將步驟1制成的橢圓形棒料進(jìn)行2 4道次 冷拉拔，拉拔角為10 15度，每道面縮率為10% 50%，使橢圓形棒料橫斷面 形狀由橢圓形變成有圓角過渡的矩形棒料，冷拉拔后當(dāng)總變形量達(dá)70%時， 進(jìn)行中間退火，退火溫度為300 400度，退火時間為1 3h;
(3) 將矩形棒料采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行平輥軋制，經(jīng)過1 2道次 軋制，每道次變形量為15% 30%，再經(jīng)過1道次精軋工序，變形量為1% 3 %以制成銅包鋁復(fù)合板帶。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點是
本發(fā)明通過銅包鋁包芯鑄造方法制坯后，首先采用孔型軋制，可以更好 的控制銅包鋁包芯鑄造坯料的橫斷面形狀，并加大每道次變形量，減少中間 退火次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明加工工藝簡單，銅鋁雙金屬結(jié)合牢固，對加工設(shè)備承載能力要求 不高，易于實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化，更好的提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率， 降低了生產(chǎn)成本，滿足應(yīng)用需要。
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圖1為制備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置示意圖
圖1中，1—銅管，D「銅管外徑，b廣銅管壁厚，H廣銅管長度，2— 帶孔Q形卡頭，3 —帶側(cè)孔砂箱，4—L形注口， D2—外徑，b廣壁厚，H2—長 度，t2—L形注口的垂直中心線與帶側(cè)孔砂箱外側(cè)的距離，5 —木炭粉，6—純 鋁液
圖2為銅包鋁層狀復(fù)合板帶制造流程示意圖
具體實施例方式
一種制備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置，其特征在于它包括銅管1它垂直
安置在帶側(cè)孔砂箱3的澆口處且通過兩側(cè)由螺栓連接的一幅帶孔Q形卡頭2 夾緊、帶孔Q形卡頭2既與銅管1相連且底部支撐在帶側(cè)孔砂箱3表面上、 帶側(cè)孔砂箱3既與帶孔Q形卡頭2和銅管1相連一側(cè)又與L形注口 4相連、L 形注口 4通過下部與帶側(cè)孔砂箱3的砂流槽相連；
該裝置更詳細(xì)的說明請參見本發(fā)明人同一日申請的一種制備銅包鋁包芯 鑄造坯料的裝置及方法的發(fā)明專利。
一種銅包鋁復(fù)合板帶的制造方法，其特征在于是通過如下步驟實現(xiàn)的
步驟l:銅包鋁包芯鑄造坯料的制備
〔1 〕將外徑D！為50 250mm壁厚b,為l~2mm長度H,為800 1500mm
的銅管1內(nèi)壁在鑄造前需嚴(yán)格用鹼、水清洗干凈，并用砂布對內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)打毛， 打毛后再清洗烘干，然后利用制備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置將清潔的每根 銅管1對準(zhǔn)帶側(cè)孔砂箱3的澆口垂直插入且通過表面兩側(cè)由螺栓固牢的一幅 帶孔Q形卡頭2固牢，目的是令純鋁液6與銅管1能較好的結(jié)合，增強(qiáng)銅鋁 雙金屬間的結(jié)合力；(2〕把烘干后的木炭粉5從上述每根銅管1的口部投入使其厚度為20 30mm，作用是隔絕空氣和雜質(zhì)，防止氣泡和夾雜；
(3〕將純鋁塊加熱到750 80(TC成為純鋁液6注入制備銅包鋁包芯鑄造 坯料的裝置的外徑D2為100 400mm壁厚b2為1 3mm長度H2為900 1600mm 的L形注口 4，其垂直中心線與帶側(cè)孔砂箱3的距離1:2為120 450mrn，然后經(jīng) 過帶側(cè)孔砂箱3的內(nèi)部砂流槽和澆口從下方進(jìn)入由步驟(1〕準(zhǔn)備好的每根銅 管l，可同時澆入8 28根銅管1;
〔4〕然后保溫18 22h后自然冷卻至室溫，作用是使銅鋁雙金屬組元間 可相互擴(kuò)散，以形成細(xì)晶粒組織的擴(kuò)散層，在一定程度上增強(qiáng)材料的界面結(jié) 合，提高界面結(jié)合強(qiáng)度；
〔5〕鋸切下鑄件并切齊頭尾部以制成銅包鋁包芯鑄造坯料。 步驟2 :銅包鋁復(fù)合板帶的制造
(1)將步驟l所制備的銅包鋁包芯鑄造坯料采用孔型軋制，孔型需用橢 圓一圓孔型，尺寸應(yīng)與銅包鋁包芯鑄造坯料的直徑相匹配，銅包鋁包芯鑄造 坯料的軋制變形量為25~40%，采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行多孔型軋制，工作 輥設(shè)置2 8個孔型，使橫斷面形狀由圓形變?yōu)闄E圓形以制成橢圓形棒料；
〔2〕采用常規(guī)臥式冷拉拔機(jī)將步驟1制成的橢圓形棒料進(jìn)行2 4道次 冷拉拔，拉拔角為10 15度，每道面縮率為10% 50%，使橢圓形棒料橫斷面 形狀由橢圓形變成有圓角過渡的矩形棒料，冷拉拔后當(dāng)總變形量達(dá)70%時， 進(jìn)行中間退火，退火溫度為300 400度，退火時間為l~3h;
(3)將矩形棒料采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行平輥軋制，經(jīng)過1 2道次 軋制，道次變形量為15% 30%，再經(jīng)過l道次精軋工序，變形量為1% 3% 以制成銅包鋁復(fù)合板帶。下面結(jié)合附圖l-圖2通過具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實施例僅限
于說明，并不能限制本發(fā)明的范圍。
銅包鋁復(fù)合復(fù)合板帶的制造方法不同于固相結(jié)合法，也不同于水平連鑄 制造鋁包銅復(fù)合棒料，是由包芯鑄造結(jié)合塑性加工的方式完成的。
實施例1
步驟l:銅包鋁包芯鑄造坯料的制備
〔1 〕將8根外徑D！為50mm壁厚b！為lmm長度H！為900mm的銅管1 內(nèi)壁在鑄造前需嚴(yán)格用鹼、水清洗干凈，并用砂布對內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)打毛，打毛后 再清洗烘干，然后將清潔的8根銅管1分別對準(zhǔn)帶側(cè)孔砂箱3的8個澆口垂 直插入且通過表面兩側(cè)由螺栓固牢的一幅帶孔Q形卡頭2分別固牢；
〔2〕把烘干后的木炭粉5從上述每根銅管1的口部投入使其厚度為
20mm;
〔3〕將純鋁塊加熱到75(TC成為純鋁液6注入制備銅包鋁包芯鑄造坯料 的裝置的外徑D2為100mm壁厚b2為lmm長度H2為900mm的L形注口 4， 其垂直中心線與帶側(cè)孔砂箱3的距離h為120mm，然后經(jīng)過帶側(cè)孔砂箱3的內(nèi) 部砂流槽和澆口從下方進(jìn)入由步驟(1)準(zhǔn)備好的每根銅管1，可同時澆入8 根銅管l;
(4〕然后保溫18h后自然冷卻至室溫；
(5〕鋸切下8根鑄件并切齊頭尾部以制成8根長度為800mm的銅包鋁 包芯鑄造坯料。
步驟2 :銅包鋁復(fù)合板帶的制造
〔1〕將步驟1所制備的銅包鋁包芯鑄造坯料采用孔型軋制，孔型需用橢 圓一圓孔型，孔型半徑為25mm與銅包鋁包芯鑄造坯料的直徑相匹配，軋制變形量為25%采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行多孔型軋制，工作輥設(shè)置8個孔型， 使橫斷面形狀由圓形變?yōu)闄E圓形以制成橢圓形棒料；
〔2〕采用常規(guī)臥式冷拉拔機(jī)將步驟1制成的橢圓形棒料進(jìn)行2道次冷拉 拔，拉拔角為10度，每道面縮率為12%，使橢圓形棒料橫斷面形狀由橢圓形 變成有圓角過渡的矩形棒料，冷拉拔后總變形量己達(dá)70%，進(jìn)行中間退火， 退火溫度為300度，退火時間為lh;
(3〕將矩形棒料采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行平輥軋制，經(jīng)過1道次軋制， 變形量為18%，再經(jīng)過1道次精軋工序，變形量為1%以制成8根銅包鋁復(fù)合 板帶。
實施例2
步驟l:銅包鋁包芯鑄造坯料的制備 (1 〕將28根外徑Di為250mm壁厚b,為2mm長度H！為1500mm的銅
管1內(nèi)壁在鑄造前需嚴(yán)格用鹼、水清洗干凈，并用砂布對內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)打毛，打 毛后再清洗烘干，然后將清潔的28根銅管1分別對準(zhǔn)帶側(cè)孔砂箱3的28個 澆口垂直插入且通過表面兩側(cè)由螺栓固牢的一幅帶孔Q形卡頭2分別固牢；
(2)把烘干后的木炭粉5從上述每根銅管1的口部投入使其厚度為
30mm;
〔3〕將純鋁塊加熱到800"C成為純鋁液6注入制備銅包鋁包芯鑄造坯料 的裝置的外徑D2為350mm壁厚b2為2mm長度H2為1600mm的L形注口 4， 其垂直中心線與帶側(cè)孔砂箱3的距離t2為380mm，然后經(jīng)過帶側(cè)孔砂箱3的內(nèi) 部砂流槽和澆口從下方進(jìn)入由步驟(1)準(zhǔn)備好的每根銅管l，可同時澆入28 根銅管l;
(4)然后保溫22h后自然冷卻至室溫；(5〕鋸切下28根鑄件并切齊頭尾部以制成28根長度為1400mm的銅包 鋁包芯鑄造坯料。
步驟2 :銅包鋁復(fù)合板帶的制造
〔1〕將步驟1所制備的銅包鋁包芯鑄造坯料采用孔型軋制，孔型需用橢 圓一圓孔型，孔型半徑為125mm與銅包鋁包芯鑄造坯料的直徑相匹配，軋制 變形量為40%采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行多孔型軋制，工作輥設(shè)置7個孔型， 使橫斷面形狀由圓形變?yōu)闄E圓形以制成橢圓形棒料；
〔2〕采用常規(guī)臥式冷拉拔機(jī)將步驟1制成的橢圓形棒料進(jìn)行3道次冷拉 拔，拉拔角為15度，每道面縮率為45%，使橢圓形棒料橫斷面形狀由橢圓形 變成有圓角過渡的矩形棒料，冷拉拔后總變形量已達(dá)70%，進(jìn)行中間退火， 退火溫度為380度，退火時間為3h;
(3〕將矩形棒料采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行平輥軋制，經(jīng)過2道次軋制， 變形量為25%，再經(jīng)過1道次精軋工序，變形量為2%以制成28根銅包鋁復(fù) 合板帶。
權(quán)利要求
1、一種銅包鋁復(fù)合板帶的制造方法，其特征在于是通過如下步驟實現(xiàn)的步驟1銅包鋁包芯鑄造坯料的制備[1]將外徑(D1)為50～250mm壁厚(b1)為1～2mm長度(H1)為800～1500mm的銅管(1)內(nèi)壁在鑄造前需嚴(yán)格用鹼、水清洗干凈，并用砂布對內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)打毛，打毛后再清洗烘干，然后利用制備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置將清潔的每根銅管(1)對準(zhǔn)帶側(cè)孔砂箱(3)的澆口垂直插入且通過表面兩側(cè)由螺栓固牢的一幅帶孔Ω形卡頭(2)固牢；[2]把烘干后的木炭粉(5)從上述每根銅管(1)的口部投入使其厚度為20～30mm；[3]將純鋁塊加熱到750～800℃成為純鋁液(6)注入制備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置的外徑(D2)為100～400mm壁厚(b2)為1～3mm長度(H2)為900～1600mm的L形注口(4)，其垂直中心線與帶側(cè)孔砂箱(3)的距離(t2)為120～450mm，然后經(jīng)過帶側(cè)孔砂箱(3)的內(nèi)部砂流槽和澆口從下方進(jìn)入由步驟〔1〕準(zhǔn)備好的每根銅管(1)，可同時澆入8～28根銅管(1)；[4]然后保溫18～22h后自然冷卻至室溫；[5]鋸切下鑄件并切齊頭尾部以制成銅包鋁包芯鑄造坯料。步驟2銅包鋁復(fù)合板帶的制造[1]將步驟1所制備的銅包鋁包芯鑄造坯料采用孔型軋制，孔型需用橢圓—圓孔型，尺寸應(yīng)與銅包鋁包芯鑄造坯料的直徑相匹配，銅包鋁包芯鑄造的軋制變形量為25～40％，采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行多孔型軋制，工作輥設(shè)置2～8個孔型，使橫斷面形狀由圓形變?yōu)闄E圓形以制成橢圓形棒料；[2]采用常規(guī)臥式冷拉拔機(jī)將步驟1制成的橢圓形棒料進(jìn)行2～4道次冷拉拔，拉拔角為10～15度，每道面縮率為10％～50％，使橢圓形棒料橫斷面形狀由橢圓形變成有圓角過渡的矩形棒料，冷拉拔后當(dāng)總變形量達(dá)70％時，進(jìn)行中間退火，退火溫度為300～400度，退火時間為1～3h；[3]將矩形棒料采用常規(guī)四輥可逆軋機(jī)進(jìn)行平輥軋制，經(jīng)過1～2道次軋制，道次變形量為15％～30％，再經(jīng)過1道次精軋工序，變形量為1％～3％以制成銅包鋁復(fù)合板帶。
全文摘要
本發(fā)明屬于雙金屬復(fù)合板帶制造領(lǐng)域，它公開了一種銅包鋁復(fù)合板帶的制造方法。該制造方法通過銅包鋁包芯鑄造坯料的制備和銅包鋁復(fù)合板帶的制造兩個步驟完成。本發(fā)明加工工藝簡單，銅鋁雙金屬結(jié)合牢固，對加工設(shè)備承載能力要求不高，易于實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化，更好的提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，滿足應(yīng)用需要。
文檔編號H01B13/008GK101447258SQ200810204739
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者劉淑梅 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)