一种铜包铝导体及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种铜包铝导体及其加工方法，其中，铜包铝导体包括铝杆和包覆在所述铝杆外表面上的铜层，所述铜层与所述铝杆外表面之间的临界减面率ε不低于92％，进一步的，所述铜层与所述铝杆外表面之间的临界减面率ε在92％

【技术实现步骤摘要】
一种铜包铝导体及其加工方法


[0001]本专利技术属于电缆
，尤其是涉及一种铜包铝导体及其加工方法。

技术介绍

[0002]随着国内的大开发，电线电缆的需求量日益增加，电线电缆不断的向轻量化、经济化、高性能化发展，对基础材料的要求也随之多样化、高端化，原有的铝导体和铜导体已不能与此相适应，因此诞生了铜包铝双金属复合导体，不仅能够节约铜资源，而且机械性能、电气性能、经济性特点突出。
[0003]铜包铝双金属复合导体一般采用铝线镀铜法、轧辊压接法或静液挤压法等工艺制备，但上述的制备工艺都没有很好的实现铜层均匀包覆铝芯或铜铝紧密结合，既使应用包覆焊接拉拔法，也无法实现较为理想的将铜和铝紧密结合，即难以充分实现铜包铝导体的先进性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铜包铝导体及其加工方法，能够较为理想的将铜和铝紧密结合，有利于充分实现铜包铝导体的先进性。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铜包铝导体，包括铝杆和包覆在所述铝杆外表面上的铜层，所述铜层与所述铝杆外表面之间的临界减面率ε不低于92％。
[0006]所述铜层与所述铝杆外表面之间的临界减面率ε在92％
‑
95％。
[0007]本专利技术还提供了一种铜包铝导体的加工方法，包括以下步骤：
[0008]S1、机械式清洁：采用摩擦清洁装置清除铜带和铝杆表面的油污、杂质等污染物；
[0009]S2、包覆：用圆周弯曲法分多次将铜带包覆绕制在铝杆上，每次将铜带从铝杆两侧向中间弯曲一定角度，直至将铜带从铝杆两侧向中间弯曲成180
°
，得到铜包铝坯体；
[0010]S3、气动式清洁：采用气动式清洁装置清除铜带接口处的油污、杂质等污染物，使铝杆表面的氧化铝硬化层控制在0.04μm厚度以下；
[0011]S4、对缝焊接：将含有质量分数为1.8
‑
2.2％的氧化铈的钨棒作为电极，氩气通过氩气导流管从陶瓷焊嘴中围绕钨棒连续喷出，陶瓷焊嘴用封闭帽封闭，在陶瓷喷嘴和铜包铝坯体之间形成氩气云层，铜包铝坯体放在焊接牵引滚轮上牵引移动，电极放电形成高电流使铜带上对缝区的表面融化形成熔池，熔池冷却即完成对缝焊接，得到铜包铝线坯；
[0012]S5、拉拔：采用钨钴硬质合金模对铜包铝线坯进行冷拉拔，其中，钨钴硬质合金模上设置有沿水平方向延伸的模孔，模孔分为从左到右依次排列的入口区、工作区、定径区和出口区，入口区用于储存润滑剂，入口区的孔径从左到右逐渐减小，工作区的孔径从左到右逐渐减小，且工作区左端的孔径与入口区右端的孔径相一致，定径区的孔径与工作区右端的孔径相等，出口区的孔径从左到右逐渐增大，且出口区左端的孔径与定径区的孔径相一致，铜包铝线坯的直径大于定径区的直径并小于工作区左端的孔径，铜包铝线坯从模孔左
侧的入口区进入，经拉拔变形后从模孔右侧的出口区移出，在拉拔的过程中满足以下算式：
[0013]F1＜F2＜Q以及F1＜F2＜q
[0014]其中，F1为工作区中铜包铝线坯的变形抗力，F2为施加在铜包铝线坯上的拉拔应力，Q为出口区的铜包铝线坯的屈服极限，q为出口区的铜包铝线坯的抗拉强度；
[0015]S6、消除应力：对经步骤S5拉拔后的铜包铝线坯进行热处理，得到铜包铝导体。
[0016]作为优选，在所述步骤S5中，将入口区的圆锥角度数记为α，α满足：67
°
≤α≤73
°
，将入口区的长度记为H1，H1满足：1.2mm≤H1≤1.41mm；将工作区的圆锥角度数记为β，β满足：α/3≤β≤α/2，将工作区的长度记为H2，H2满足：3.6mm≤H2≤4.2mm；将定径区的长度记为H3，H3满足：0.1D≤H3≤0.5D，其中D为定径区的直径；将出口区的圆锥角度数记为γ，γ满足：70
°
≤γ≤90
°
，将出口区的长度记为H4，H4满足：1.2mm≤H4≤1.3mm。
[0017]作为优选，在所述步骤S5中，铜包铝线坯拉拔的基本安全系数为K，K＝F1/F2，K满足：1.4≤K≤2.0。
[0018]作为优选，在所述步骤S5中，入口区与工作区的交界处、工作区与定径区的交界处以及定径区和出口区的交界处均为圆角过渡。
[0019]作为优选，在所述步骤S6中，热处理过程如下：将铜包铝线坯吊装进热处理炉罐内，密闭后充入惰性气体，使热处理炉罐内的压力维持在0.01Mpa，缓慢加温2.5小时，控制热处理炉罐内温度为450℃
‑
480℃，使得铝杆单丝温度达到280℃
‑
300℃，然后保温2
±
0.5小时，最后在空气中冷却18
±
0.5个小时。特定的温度与特定的时间相结合是热处理的关键，达到铜、铝界面原子的“扩散键合”。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的优点在于
[0021]1、先通过清洗步骤清除铜带表面、铝杆表面以及铜带接口处的污染物，将铝杆表面的氧化铝硬化层控制在0.04μm厚度以下，并在焊接步骤中，在陶瓷喷嘴和铜包铝坯体之间形成氩气云层，避免铝杆表面在焊接过程中发生氧化形成氧化铝硬化沉积，纯净的铜和铝在后续的拉拔过程中实现金属键合(氧化铝硬化层越薄，键合越充分)，得到铜包铝线坯，经热处理后铜包铝导体的临界减面率ε能够达到92
‑
95％；
[0022]2、通过在纯钨极配料中加入质量分数为1.8
‑
2.2％的氧化铈，形成杂质≤0.1％的电极，铈钨极的X射线剂量及抗氧化性能比钍钨极有较大改善且铈钨极电子逸出功低，化学稳定性高，允许电流密度大，同时无放射性，尖端无污染，有效的降低了生产过程中的污染问题；
[0023]3、通过在陶瓷焊嘴上设置封闭帽，有效防止焊接氧化与产生气孔的弊端，保证了焊缝饱满、平整、连续，稳定性较好。
[0024]4、通过拉拔控制“金属键合”和热处理控制“扩散键合”，实现金属原子间两种形式的结合，达到铜包铝双金属的“冶金结合”，而一般工艺应用包覆焊接拉拔法，只是实现拉拔控制“金属键合”，而无实现热处理控制“扩散键合”，所以没有实现较为理想的铜和铝紧密结合，即难以充分实现铜包铝导体的先进性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中铜包铝导体的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术中钨钴硬质合金模的剖面结构示意图；
[0027]图3为本专利技术中拉拔过程的结构示意图；
[0028]图4为拉拔时断面坐标网络变化图；
[0029]图5为热处理炉罐和铜包铝导体的温度变化图。
[0030]图中：1、铝杆；2、铜层。
具体实施方式
[0031]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0032]实施例一：如图1所示，一种铜包铝导体，包括铝杆1和包覆在铝杆1外表面上的铜层2，铜层2与铝杆1外表面之间的临界减面率ε不低于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜包铝导体及其加工方法，包括铝杆和包覆在所述铝杆外表面上的铜层，其特征在于所述铜层与所述铝杆外表面之间的临界减面率ε不低于92％。2.根据权利要求1所述的一种铜包铝导体，其特征在于所述铜层与所述铝杆外表面之间的临界减面率ε在92％
‑
95％。3.一种铜包铝导体的加工方法，其特征在于包括以下步骤：S1、机械式清洁：采用摩擦清洁装置清除铜带和铝杆表面的油污、杂质等污染物；S2、包覆：用圆周弯曲法分多次将铜带包覆绕制在铝杆上，每次将铜带从铝杆两侧向中间弯曲一定角度，直至将铜带从铝杆两侧向中间弯曲成180
°
，得到铜包铝坯体；S3、气动式清洁：采用气动式清洁装置清除铜带接口处的油污、杂质等污染物，使铝杆表面的氧化铝硬化层控制在0.04μm厚度以下；S4、对缝焊接：将含有质量分数为1.8
‑
2.2％的氧化铈的钨棒作为电极，氩气通过氩气导流管从陶瓷焊嘴中围绕钨棒连续喷出，陶瓷焊嘴用封闭帽封闭，在陶瓷喷嘴和铜包铝坯体之间形成氩气云层，铜包铝坯体放在焊接牵引滚轮上牵引移动，电极放电形成高电流使铜带上对缝区的表面融化形成熔池，熔池冷却即完成对缝焊接，得到铜包铝线坯；S5、拉拔：采用钨钴硬质合金模对铜包铝线坯进行冷拉拔，其中，钨钴硬质合金模上设置有沿水平方向延伸的模孔，模孔分为从左到右依次排列的入口区、工作区、定径区和出口区，入口区用于储存润滑剂，入口区的孔径从左到右逐渐减小，工作区的孔径从左到右逐渐减小，且工作区左端的孔径与入口区右端的孔径相一致，定径区的孔径与工作区右端的孔径相等，出口区的孔径从左到右逐渐增大，且出口区左端的孔径与定径区的孔径相一致，铜包铝线坯的直径大于定径区的直径并小于工作区左端的孔径，铜包铝线坯从模孔左侧的入口区进入，经拉拔变形后从模孔右侧的出口区移出，在拉拔的过程中满足以下算式：F1＜F2＜Q以及F1＜F2＜q其中，F1为工作区...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晨光，郎成良，南旦，王绍斌，南忠海，戴伟国，
申请(专利权)人：上海胜华电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：