銅包稀土鋁合金扁線或排線及其生產方法
2023-06-05 07:50:46
專利名稱：銅包稀土鋁合金扁線或排線及其生產方法
技術領域：
本發明屬於導電材料技術領域，特別涉及一種銅包稀土鋁合金扁線及其生產方法。
背景技術：
國外工業發達國家，自上世紀六、七十年代開始廣泛使用包覆法生產銅包鋁、銅包鋼等雙金屬複合線材。美國、日本等國已形成規模巨大的產業，各自擁有具有一定特色的專利技術。例如美國科普維公司應用自有專利技術生產銅包鋁線，在1997年以前該公司的銅包鋁線佔據了國內主要市場；又如，日本藤倉電線株式會社，七十年代就研製開發複合線材，該公司生產的直徑很小的銅包鋁電磁線，至今還佔領著國內電子行業的市場。為了節約銅資源及降低線材生產成本，我國在上世紀60年代末曾嘗試以純鋁線代替純銅線，但是由於鋁的物理特性造成電能損耗大、信號衰減幅度大等弊端，不久就恢復到純銅時代。自70年代我國開始研製雙金屬複合線的生產設備與工藝。較為普遍的為套管拉拔法，由於其設備與工藝的局限性，產品的性能質量較差，不能連續生產。直到九十年代末，採用「包覆焊接拉製法」專利技術為代表的銅包鋁線加工工藝， 才使得我國雙金屬複合線材具有了批量投放市場的能力。銅包鋁新材料產業通過持續的技術研發，進入了規模化生產階段，成功地實現了 「替代銅線」、「替代進口」兩方面跨越。在研製新型變壓器時對銅包鋁扁線或排線提出了新的要求，傳統的銅包鋁扁線或排線的抗拉強度及電阻率無法滿足要求，造成新型變壓器的抗衝擊能力無法滿足設計要求，故針對市場需要，本公司人員對現有的銅包鋁扁線或排線進行了改良設計。
發明內容
本發明針對市場需要，設計了一種導電性能好，抗拉強度好，延展性好的銅包稀土鋁合金扁線或排線線，另外還設計了銅包稀土鋁合金扁線或排線的生產方法。本發明通過以下技術方案實現銅包稀土鋁合金扁線或排線，其由稀土鋁合金芯線以及包覆在稀土鋁合金芯線上的銅層組成，其特徵在於所述的稀土鋁合金芯線中的鋁的含量是97.6%，混合稀土的含量是0. 2% 0. 8%，重稀土的含量是0. 5% 1. 2%，輕稀土的含量是0. 4% 1%，餘量為雜質。本發明中採用上述配方製造銅包稀土鋁合金扁線，我們還可以用上述配方的材料製成銅包稀土鋁合金排線，銅包稀土鋁合金排線可以用於各類電器件的繞組上。稀土是鋁、鎂、鋅、銅等有色金屬良好的淨化劑、細化劑和合金劑，具有「工業味精」 之稱，一般只需加入千分之幾，就能起到消除有害雜質的影響，細化晶粒並產生合金化的作用，從而提高材料的加工和使用性能。所述稀土按照其構成可以分為混合稀土、重稀土、輕稀土和單個稀土元素。混合稀土是目前市場上銷售的任何混合稀土元素，即稀土元素混合物。
重稀土是原子序數64-71與39元素金屬，其中包括釓(Gd)、鎝(Tb)、鏑(Dy)、鈥 (Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)、釔(Y)重稀土元素，又稱釔組稀土元素。輕稀土是指原子序數57-63元素金屬，其中包括鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(ft·)、釹 (Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)元素，又稱鈰組稀土元素。所述的單個稀土是指上述所有稀土元素中的單一稀土元素。稀土元素加入能有效的細化晶粒，提高稀土鋁合金芯線的機械強度，同時還能降低銅包稀土鋁合金芯線的電阻率，克服了以前加入鎂元素造成的芯線的機械性能下降，電阻率增大造成導線的導線性能下降的問題。本發明所述的銅包稀土鋁合金扁線或排線的電阻率為0. 02236 0. 02589 Ω . mm2/ M，銅包稀土鋁合金扁線或排線在軟態下的延伸率彡10%，在硬態下的延伸率彡1.5%，具有與純銅導線相當的延伸率，具有較好的加工性能，另外銅包稀土鋁合金扁線或排線的抗拉強度的軟態最大值為270MPa，硬態最大值為355MPa，同時由於銅包稀土鋁合金扁線或排線的密度均值僅為3. 45g/cm3，是純銅導線的38. 8%，在線徑規格與重量相同的條件下，該產品與純銅線的長度比為2. 5 1，即生產1噸銅包稀土鋁合金複合導體材料可節約1.58 噸純銅，有效的節約了銅資源，降低了下遊產業產品的成本，具有重大的經濟效益。銅包稀土鋁合金扁線或排線的生產方法，所述的生產方法包括以下步驟a、按照權利要求1所述的質量百分比，按照97. 6%的鋁，0. 2% 0. 8%的混合稀土，0. 5% 1. 2%的重稀土和0. 4% 1. 0%的輕稀土配製物料，先將97. 6%的鋁放入冶煉爐中加熱至液態，再向冶煉爐中依次加入混合稀土、重稀土和輕稀土，加入完成後進行混合攪拌得到稀土鋁合金溶液，此時進行冶煉抽絲，得到稀土鋁合金毛坯線；在本步驟中進行混合攪拌，能使稀土元素在鋁溶液中更好的混好，b、採用拉絲機對稀土鋁合金芯線進行拉伸，與此同時對稀土鋁合金芯線進行精整處理，得到需要規格的且表面圓整的稀土鋁合金芯線；C、銅帶通過多組主動的水平輥輪和多組被動的立式輥輪交替排列的輥壓形成管狀，並將鋁合金稀土芯線包覆在裡面，並通過氬弧焊接將銅帶縫焊接起來，形成銅包稀土鋁合金母線；d、檢測焊接的質量；e、將銅包稀土鋁合金母線放置在真空退火爐中進行退火，真空退火的溫度為 300 350°C，退火的時間為2 3小時，在真空爐中退火，防止銅包稀土鋁合金表面被氧化，同時對焊縫出的材料進行退火，降低焊接的應力，便於後續的機械加工；f、對退火後的銅包稀土鋁合金母線進行連軋成型加工；採用連軋加工，可以改造稀土鋁合金芯線的組織，進一步細化芯線的晶粒，消除微觀組織缺陷，使銅包稀土鋁合金母線的機械性能進一步提高。g、對步驟f所得的銅包稀土鋁合金母線進行拉伸定型，使其達到各種規格的銅包稀土鋁合金扁線或排線；本發明中所述拉伸定型即對銅包稀土鋁合金進行多次拉拔，將其加工成客戶需要規格的銅包稀土鋁合金扁線或排線；h、對銅包稀土鋁合金扁線進行收卷，形成料卷。進一步說，在步驟g和步驟h之間還可以對銅包稀土鋁合金扁線進行表面處理，我們可以根據客戶對銅包稀土鋁合金線的表面進行處理，得到客戶要求的表面質量。綜上所述，本發明通過對稀土鋁合金的材料的組成進行改進，通過加入的稀土元素，對材料的晶粒進行細化並產生合金化的作用，提高了材料的機械性能和使用性能，消除了材料中的雜質對材料性能的影響，克服了現有的銅包稀土鋁鎂合金導線的鎂元素對導線的機械性能和導電性能的影響，另外銅包稀土鋁合金扁線的密度低於純銅導線，在線徑規格與重量相同的條件下，生產同樣長度的導線能有效節約銅資源，降低了下遊產業產品的成本，具有重大的經濟效益。
具體實施例方式實施方式一銅包稀土鋁合金扁線或排線的生產方法，按照如下步驟進行a、所述的質量百分比，按照97. 6 %的鋁，0. 2 %的混合稀土，0. 6 %的重稀土和 0.5%的輕稀土配製物料，先將97. 6%的鋁放入冶煉爐中加熱至液態，再向冶煉爐中依次加入混合稀土、重稀土和輕稀土，加入完成後進行混合攪拌得到稀土鋁合金溶液，此時進行冶煉抽絲，得到稀土鋁合金毛坯線；b、採用拉絲機對稀土鋁合金芯線進行拉伸，與此同時對稀土鋁合金芯線進行精整處理，得到需要規格的且表面圓整的稀土鋁合金芯線；拉伸加工成為直徑為IOmm稀土鋁合金芯線，對其性能進行測試，具體參數如表1 所示。表 權利要求
1.銅包稀土鋁合金扁線或排線，其由稀土鋁合金芯線以及包覆在稀土鋁合金芯線上的銅層組成，其特徵在於所述的稀土鋁合金芯線中的鋁的含量是97.6%，混合稀土的含量是0. 2% 0. 8%，重稀土的含量是0. 5% 1. 2%，輕稀土的含量是0. 4% 1%，餘量為雜質。
2.銅包稀土鋁合金扁線或排線的生產方法，其特徵在於所述的生產方法包括以下步驟a、按照權利要求1所述的質量百分比，按照97.6%的鋁，0. 2% 0. 8%的混合稀土， 0. 5% 1. 2%的重稀土和0. 4% 1. 0%的輕稀土配製物料，先將97. 6%的鋁放入冶煉爐中加熱至液態，再向冶煉爐中依次加入混合稀土、重稀土和輕稀土，加入完成後進行混合攪拌得到稀土鋁合金溶液，此時進行冶煉抽絲，得到稀土鋁合金毛坯線；b、採用拉絲機對稀土鋁合金芯線進行拉伸，與此同時對稀土鋁合金芯線進行精整處理，得到需要規格的且表面圓整的稀土鋁合金芯線；C、銅帶通過多組主動的水平輥輪和多組被動的立式輥輪交替排列的輥壓形成管狀，並將鋁合金稀土芯線包覆在裡面，並通過氬弧焊接將銅帶縫焊接起來，形成銅包稀土鋁合金母線；d、檢測焊接的質量；e、將銅包稀土鋁合金母線放置在真空退火爐中進行退火，真空退火的溫度為300 350°C，退火的時間為2 3小時；f、對退火後的銅包稀土鋁合金母線進行連軋成型加工；g、對步驟f所得的銅包稀土鋁合金母線進行拉伸定型，使其達到各種規格的銅包稀土鋁合金扁線或排線；h、對銅包稀土鋁合金扁線或排線進行收卷，形成料卷。
3.根據權利要求2所述的生產方法，其特徵在於在步驟g和步驟h之間還可以對銅包稀土鋁合金扁線或排線進行表面處理。
全文摘要
本發明屬於導電材料技術領域，特別涉及一種銅包稀土鋁合金扁線及其生產方法。本發明的銅包稀土鋁合金扁線或排線的生產方法簡單合理，所得的銅包稀土鋁合金扁線或排線的機械性能優於純銅扁線或排線，導線性能與純銅扁線或排線相當，相比與純銅導線具有較大的經濟性能。
文檔編號C22C21/00GK102231293SQ201110167590
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者崔曉明, 李守軍 申請人:崔曉明