一種銅包鋁複合板帶的製造方法

2023-05-25 01:32:31 1

專利名稱：一種銅包鋁複合板帶的製造方法
技術領域：
本發明屬於雙金屬複合板帶製造領域，它涉及一種銅包鋁複合板帶的製造 方法。
背景技術：
鋁在地殼中的蘊藏量極為豐富，約為5%，僅次於鐵，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，導熱 係數高，導電性好，塑性好，易於加工，在高溫下有足夠的強度，因此以鋁代 替銅，開發銅鋁複合板帶代替銅帶應用於電工裝置、導電裝置等， 一方面可 以節約珍貴的銅資源，另一方面可以保留銅所具有的優越的導電性和良好的 熱傳導性，同時又具有銅金屬的外觀，銅鋁複合材料具有廣泛的應用前景。
目前，生產銅包鋁複合板帶的方法大多採用固相結合法，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、包覆焊接法生產所需的臨界變形量大，對加工設備的承載能力要 求高，製備成本高等缺點；靜液擠壓法工藝過程複雜，操作及維修困難。另 外，經文獻檢索已經公開的①中國發明專利申請號為200710011271. 7發明名 稱為製造銅包鋁排的生產方法，該生產方法步驟為清洗銅管內壁，並塗上一 層保護層；在惰性氣體保護下，將銅管加熱，在其內澆鑄熔融金屬鋁；將銅 包鋁坯經軋制、拉拔形成銅包鋁排複合板帶。此方法存在的缺點在於其一, 前處理工序複雜，單根生產銅包鋁坯料，生產效率低，難以形成連續化生產， 生產成本高；其二，保護性氣體下澆鑄工藝複雜，工作環境較差；其三，銅 包鋁坯未經長時間保溫再冷卻，雙金屬組元間相互擴散不充分，在一定程度上未形成良好的界面結合，降低了界面結合強度。②中國發明專利申請號為
200810057668. 4發明名稱為一種高性能銅包鋁矩形橫斷面複合導電母排及其 製備工藝，該工藝採用水平連鑄直接複合成形銅包鋁複合坯料；將銅包鋁坯 經過軋制、拉拔、再軋制工藝最終製成銅包鋁排。此工藝存在的缺點主要在
於對設備要求高，銅包鋁排水平連鑄設備結構複雜，製造成本較高，從而
提高了銅包鋁複合板帶的製造難度和製造成本。

發明內容
針對上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種銅包鋁複合板帶的製造方 法，它克服了銅鋁兩種材料難於壓合成型的缺點，解決了生產效率低，製造 難度大，製造成本高，難於實現大規模生產等問題。
本發明解決技術問題的技術方案如下 一種銅包鋁複合板帶製造方法，其特徵在於是通過如下步驟實現的 步驟l:銅包鋁包芯鑄造坯料的製備
〔1 〕將外徑D！為50~250mm壁厚b！為l~2mm長度H！為800~1500mm
的銅管1內壁在鑄造前需嚴格用礆、水清洗乾淨，並用砂布對內壁旋轉打毛， 打毛後再清洗烘乾，然後利用製備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置將清潔的每根 銅管1對準帶側孔砂箱3的澆口垂直插入且通過表面兩側由螺栓固牢的一幅 帶孔Q形卡頭2固牢；
(2 〕把烘乾後的木炭粉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注入製備銅包鋁包芯鑄造 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孔砂箱3的距離t為120 450ram，然後經過帶側孔砂箱3的內部砂流槽和澆口從下方進入由步驟(1〕準備好的每根銅
管l，可同時澆入8 28根銅管1;
〔4〕然後保溫18 22h後自然冷卻至室溫；
(5〕鋸切下鑄件並切齊頭尾部以製成銅包鋁包芯鑄造坯料。
步驟2 :銅包鋁複合板帶的製造
〔1〕將步驟l所製備的銅包鋁包芯鑄造坯料採用孔型軋制，孔型需用橢 圓一圓孔型，尺寸應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%，採用常規四輥可逆軋機進行多孔型軋制，工作輥設 置2 8個孔型，使橫斷面形狀由圓形變為橢圓形以製成橢圓形棒料；
(2) 採用常規臥式冷拉拔機將步驟1製成的橢圓形棒料進行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，冷拉拔後當總變形量達70%時， 進行中間退火，退火溫度為300 400度，退火時間為1 3h;
(3) 將矩形棒料採用常規四輥可逆軋機進行平輥軋制，經過1 2道次 軋制，每道次變形量為15% 30%，再經過1道次精軋工序，變形量為1% 3 %以製成銅包鋁複合板帶。
與現有技術相比本發明的優點是
本發明通過銅包鋁包芯鑄造方法制坯後，首先採用孔型軋制，可以更好 的控制銅包鋁包芯鑄造坯料的橫斷面形狀，並加大每道次變形量，減少中間 退火次數，提高生產效率。
本發明加工工藝簡單，銅鋁雙金屬結合牢固，對加工設備承載能力要求 不高，易於實現生產的連續化和自動化，更好的提高了產品質量和生產效率， 降低了生產成本，滿足應用需要。


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圖1為製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孔砂箱外側的距離，5 —木炭粉，6—純 鋁液
圖2為銅包鋁層狀複合板帶製造流程示意圖
具體實施例方式
一種製備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置，其特徵在於它包括銅管1它垂直
安置在帶側孔砂箱3的澆口處且通過兩側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孔砂箱3表面上、 帶側孔砂箱3既與帶孔Q形卡頭2和銅管1相連一側又與L形注口 4相連、L 形注口 4通過下部與帶側孔砂箱3的砂流槽相連；
該裝置更詳細的說明請參見本發明人同一日申請的一種製備銅包鋁包芯 鑄造坯料的裝置及方法的發明專利。
一種銅包鋁複合板帶的製造方法，其特徵在於是通過如下步驟實現的
步驟l:銅包鋁包芯鑄造坯料的製備
〔1 〕將外徑D！為50 250mm壁厚b,為l~2mm長度H,為800 1500mm
的銅管1內壁在鑄造前需嚴格用礆、水清洗乾淨，並用砂布對內壁旋轉打毛， 打毛後再清洗烘乾，然後利用製備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置將清潔的每根 銅管1對準帶側孔砂箱3的澆口垂直插入且通過表面兩側由螺栓固牢的一幅 帶孔Q形卡頭2固牢，目的是令純鋁液6與銅管1能較好的結合，增強銅鋁 雙金屬間的結合力；(2〕把烘乾後的木炭粉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，防止氣泡和夾雜；
(3〕將純鋁塊加熱到750 80(TC成為純鋁液6注入製備銅包鋁包芯鑄造 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孔砂箱3的距離1:2為120 450mrn，然後經 過帶側孔砂箱3的內部砂流槽和澆口從下方進入由步驟(1〕準備好的每根銅 管l，可同時澆入8 28根銅管1;
〔4〕然後保溫18 22h後自然冷卻至室溫，作用是使銅鋁雙金屬組元間 可相互擴散，以形成細晶粒組織的擴散層，在一定程度上增強材料的界面結 合，提高界面結合強度；
〔5〕鋸切下鑄件並切齊頭尾部以製成銅包鋁包芯鑄造坯料。 步驟2 :銅包鋁複合板帶的製造
(1)將步驟l所製備的銅包鋁包芯鑄造坯料採用孔型軋制，孔型需用橢 圓一圓孔型，尺寸應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%，採用常規四輥可逆軋機進行多孔型軋制，工作 輥設置2 8個孔型，使橫斷面形狀由圓形變為橢圓形以製成橢圓形棒料；
〔2〕採用常規臥式冷拉拔機將步驟1製成的橢圓形棒料進行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，冷拉拔後當總變形量達70%時， 進行中間退火，退火溫度為300 400度，退火時間為l~3h;
(3)將矩形棒料採用常規四輥可逆軋機進行平輥軋制，經過1 2道次 軋制，道次變形量為15% 30%，再經過l道次精軋工序，變形量為1% 3% 以製成銅包鋁複合板帶。下面結合附圖l-圖2通過具體實施例進一步說明本發明，但實施例僅限
於說明，並不能限制本發明的範圍。
銅包鋁複合複合板帶的製造方法不同於固相結合法，也不同於水平連鑄 製造鋁包銅複合棒料，是由包芯鑄造結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製備
〔1 〕將8根外徑D！為50mm壁厚b！為lmm長度H！為900mm的銅管1 內壁在鑄造前需嚴格用礆、水清洗乾淨，並用砂布對內壁旋轉打毛，打毛後 再清洗烘乾，然後將清潔的8根銅管1分別對準帶側孔砂箱3的8個澆口垂 直插入且通過表面兩側由螺栓固牢的一幅帶孔Q形卡頭2分別固牢；
〔2〕把烘乾後的木炭粉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注入製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孔砂箱3的距離h為120mm，然後經過帶側孔砂箱3的內 部砂流槽和澆口從下方進入由步驟(1)準備好的每根銅管1，可同時澆入8 根銅管l;
(4〕然後保溫18h後自然冷卻至室溫；
(5〕鋸切下8根鑄件並切齊頭尾部以製成8根長度為800mm的銅包鋁 包芯鑄造坯料。
步驟2 :銅包鋁複合板帶的製造
〔1〕將步驟1所製備的銅包鋁包芯鑄造坯料採用孔型軋制，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%採用常規四輥可逆軋機進行多孔型軋制，工作輥設置8個孔型， 使橫斷面形狀由圓形變為橢圓形以製成橢圓形棒料；
〔2〕採用常規臥式冷拉拔機將步驟1製成的橢圓形棒料進行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，冷拉拔後總變形量己達70%，進行中間退火， 退火溫度為300度，退火時間為lh;
(3〕將矩形棒料採用常規四輥可逆軋機進行平輥軋制，經過1道次軋制， 變形量為18%，再經過1道次精軋工序，變形量為1%以製成8根銅包鋁複合 板帶。
實施例2
步驟l:銅包鋁包芯鑄造坯料的製備 (1 〕將28根外徑Di為250mm壁厚b,為2mm長度H！為1500mm的銅
管1內壁在鑄造前需嚴格用礆、水清洗乾淨，並用砂布對內壁旋轉打毛，打 毛後再清洗烘乾，然後將清潔的28根銅管1分別對準帶側孔砂箱3的28個 澆口垂直插入且通過表面兩側由螺栓固牢的一幅帶孔Q形卡頭2分別固牢；
(2)把烘乾後的木炭粉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注入製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孔砂箱3的距離t2為380mm，然後經過帶側孔砂箱3的內 部砂流槽和澆口從下方進入由步驟(1)準備好的每根銅管l，可同時澆入28 根銅管l;
(4)然後保溫22h後自然冷卻至室溫；(5〕鋸切下28根鑄件並切齊頭尾部以製成28根長度為1400mm的銅包 鋁包芯鑄造坯料。
步驟2 :銅包鋁複合板帶的製造
〔1〕將步驟1所製備的銅包鋁包芯鑄造坯料採用孔型軋制，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%採用常規四輥可逆軋機進行多孔型軋制，工作輥設置7個孔型， 使橫斷面形狀由圓形變為橢圓形以製成橢圓形棒料；
〔2〕採用常規臥式冷拉拔機將步驟1製成的橢圓形棒料進行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，冷拉拔後總變形量已達70%，進行中間退火， 退火溫度為380度，退火時間為3h;
(3〕將矩形棒料採用常規四輥可逆軋機進行平輥軋制，經過2道次軋制， 變形量為25%，再經過1道次精軋工序，變形量為2%以製成28根銅包鋁復 合板帶。
權利要求
1、一種銅包鋁複合板帶的製造方法，其特徵在於是通過如下步驟實現的步驟1銅包鋁包芯鑄造坯料的製備[1]將外徑(D1)為50～250mm壁厚(b1)為1～2mm長度(H1)為800～1500mm的銅管(1)內壁在鑄造前需嚴格用礆、水清洗乾淨，並用砂布對內壁旋轉打毛，打毛後再清洗烘乾，然後利用製備銅包鋁包芯鑄造坯料的裝置將清潔的每根銅管(1)對準帶側孔砂箱(3)的澆口垂直插入且通過表面兩側由螺栓固牢的一幅帶孔Ω形卡頭(2)固牢；[2]把烘乾後的木炭粉(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)注入製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孔砂箱(3)的距離(t2)為120～450mm，然後經過帶側孔砂箱(3)的內部砂流槽和澆口從下方進入由步驟〔1〕準備好的每根銅管(1)，可同時澆入8～28根銅管(1)；[4]然後保溫18～22h後自然冷卻至室溫；[5]鋸切下鑄件並切齊頭尾部以製成銅包鋁包芯鑄造坯料。步驟2銅包鋁複合板帶的製造[1]將步驟1所製備的銅包鋁包芯鑄造坯料採用孔型軋制，孔型需用橢圓—圓孔型，尺寸應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％，採用常規四輥可逆軋機進行多孔型軋制，工作輥設置2～8個孔型，使橫斷面形狀由圓形變為橢圓形以製成橢圓形棒料；[2]採用常規臥式冷拉拔機將步驟1製成的橢圓形棒料進行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，冷拉拔後當總變形量達70％時，進行中間退火，退火溫度為300～400度，退火時間為1～3h；[3]將矩形棒料採用常規四輥可逆軋機進行平輥軋制，經過1～2道次軋制，道次變形量為15％～30％，再經過1道次精軋工序，變形量為1％～3％以製成銅包鋁複合板帶。
全文摘要
本發明屬於雙金屬複合板帶製造領域，它公開了一種銅包鋁複合板帶的製造方法。該製造方法通過銅包鋁包芯鑄造坯料的製備和銅包鋁複合板帶的製造兩個步驟完成。本發明加工工藝簡單，銅鋁雙金屬結合牢固，對加工設備承載能力要求不高，易於實現生產的連續化和自動化，更好的提高了產品質量和生產效率，降低了生產成本，滿足應用需要。
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 優先權日2008年12月17日
發明者劉淑梅 申請人:上海工程技術大學