【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电缆及导体生产，尤其涉及一种低密度高导电铜包镁导体及其制备方法。
技术介绍
1、导电线材广泛应用于新能源汽车、航空航天、低空经济装备及3c电子产品中。目前常用的合金导线主要有铜合金导线和铝合金导线。与铜合金导线相比，铝合金导线导电率较低，约为60％iacs。铜合金导电率高，然而，铜合金密度高，价格高昂。随着新能源汽车和低空经济装备的发展，要求导电线材兼具低密度、低成本、高导电率和优良力学性能。镁合金密度为1.8g/cm3，其密度仅约为铝合金密度的2/3，是密度最低的结构金属，此外，镁合金还具有优良电磁屏蔽性能。将铜与镁合金材料复合制备铜包镁合金复合导线有望大幅降低其密度。此外，由于镁合金具有优良电磁屏蔽性能，铜包镁合金复合线可用于高端电缆的编织层，将屏蔽层内导线的电磁场与屏蔽层外部的电磁场隔离开来，提高导电信号传输的稳定性。
2、目前已经相关专利提出了铜包镁合金导线的制备方法。然而，铜包镁合金导线及其制备方法目前主要存在以下三方面的问题。首先，铜包镁合金复合导线的连接方法易导致镁合金芯熔化，造成微观组织不均匀，且易存在安全隐患。已有技术中均采用氩弧焊接将铜层包覆于镁合金芯外层。例如，现在技术中申请号202111322186.9提出通过复合装置将铜层包覆于镁合金芯表面，并对铜包镁合金复合线进行氩弧焊接，将铜层焊接在镁合金线材表面。氩弧焊接过程中会有局部熔化，局部温度可超过1000℃，远高于镁合金熔点，导致镁合金线材局部熔化，降低材料组织均匀性，增加断线率。此外，由于镁合金熔化后易燃烧，以氩弧焊接为代表的熔
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低密度高导电铜包镁导体及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种低密度高导电铜包镁导体，包括镁合金芯和铜层，所述铜层包覆镁合金芯的表面，镁合金芯成分按重量百分比含有：稀土元素：0.5％-3％，余量为mg和不可避免的杂质元素，铜层成分按重量百分比含有mg：0.2％-0.5％，余量为cu和不可避免的杂质元素。
4、优选的，所述的稀土元素为镧、铈、钕、钐、钆或铒、钪、钇中的一种；为保证镁合金芯在拉拔过程中变形均匀性，稀土元素的含量小于其最大固溶度，避免第二相的析出。
5、一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，包括以下步骤：
6、步骤1、镁合金块和铜合金块的制备；
7、按照重量百分比将纯镁锭、mg-re中间合金放入熔炼炉中，在sf6气体保护下进行镁合金熔炼，完全熔炼后进行机械搅拌3-5分钟，进行捞渣，捞渣后的镁合金熔炼液添加精炼剂进行精炼，并再次进行捞渣，捞渣后将镁合金浇铸，得到镁合金块，将所得镁合金块进行均匀化处理；
8、按重量百分比先将纯铜块放入熔炼炉中，铜块完全融化后再将纯镁块放入，镁块完全融化后进行浇铸，得到铜合金块，并对所得的铜合金块进行均匀化处理；
9、步骤2、镁合金芯和铜带的制备及预处理；
10、对均匀化处理后的镁合金块进行挤压加工，得到镁合金芯，将所得的镁合金芯进行预处理，去除镁合金芯表面油污及氧化物，并对镁合金芯进行钝化处理；
11、对均匀化处理后的铜合金块进行轧制处理，得到铜带，并将所得的铜带进行预处理，去除铜带表面油污及氧化物，并对铜带进行钝化处理，以增加铜带和镁合金芯间的摩擦力；
12、步骤3、镁合金芯和铜带包覆焊接；
13、将铜带和镁合金芯送入复合装置，通过复合装置将铜带均匀的包覆在镁合金芯上面；
14、然后均匀包覆铜带的镁合金芯进入焊接区，采用搅拌摩擦焊接对铜包镁进行焊接，并进行机械打磨，使得表面光滑，得到铜包镁线，铜包镁线的直径为4.5-7mm；
15、步骤4、对铜包镁线进行拉拔加工，得到铜包镁导线。
16、优选的，所述步骤1中，镁合金块浇铸为直径80mm、高度100-120mm的圆柱。
17、优选的，所述步骤1中，镁合金块均匀化处理的温度为450-500℃，时间为8-12小时，并对均匀化后的镁合金块进行表面处理，去除镁合金块表层氧化物。
18、优选的，所述步骤2中，所述的镁合金块挤压温度为400℃-450℃，挤压为直径4-6mm的圆棒。
19、优选的，所述步骤1中，所述的铜合金块均匀化温度为850℃-900℃，均匀化时间为6-10小时。
20、优选的，所述步骤2中，所述的铜合金块轧制过程如下：均匀化处理后的铜合金块在780℃进行热轧，由30mm热轧到15mm，每道次压下量为20％，将铜合金块热轧为板材，然后对热轧后的板材进行冷轧，由15mm热轧到2mm，每道次压下量为15％；
21、然后对冷轧后的板材在430℃下热处理4-6小时；
22、然后板材由2mm冷轧到0.5-1mm，每道次压下量为10％；
23、冷轧后板材在320℃下热处理4-6小时。
24、优选的，所述步骤3中，所述搅拌摩擦焊接过程中搅拌头旋转速度为1000rpm，搅拌头前景速度为3-12m/min，搅拌针长度为与包覆铜层厚度相同：0.5-1mm。
25、优选的，所述步骤4中，将步骤3所得的铜包镁线进行第一次连拉，第一次连拉后线径为2-3mm，连拉后进行真空退火炉，炉内温度设置为400℃-500℃，保温时间30秒-50秒；
26、将退火后的铜包镁线进行第二次连拉，第二次连拉后铜包镁线径为0.8-1mm，连拉后进行真空退火炉，炉内温度设置为400℃-500℃，保温时间30秒-50秒；
27、将退火后的铜包镁线进行第三次连拉，第三次连拉后铜包镁线径为0.2-0.3mm，连拉后进行真空退火炉，炉内温度设置为400℃-500℃，保温时间30秒-50秒；
28、将退火后的铜包镁线进行第四本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低密度高导电铜包镁导体，其特征在于，包括镁合金芯和铜层，所述铜层包覆镁合金芯的表面，镁合金芯成分按重量百分比含有：稀土元素：0.5％-3％，余量为Mg和不可避免的杂质元素，铜层成分按重量百分比含有Mg：0.2％-0.5％，余量为Cu和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种低密度高导电铜包镁导体，其特征在于，所述的稀土元素为镧、铈、钕、钐、钆或铒、钪、钇中的一种；为保证镁合金芯在拉拔过程中变形均匀性，稀土元素的含量小于其最大固溶度，避免第二相的析出。
3.一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，镁合金块浇铸为直径80mm、高度100-120mm的圆柱。
5.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，镁合金块均匀化处理的温度为450-500℃，时间为8-12小时，并对均匀化后的镁合金块进行表面处理，去除镁合金块表层氧化物。
6.根据权利要求3所述的一种
7.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述的铜合金块均匀化温度为850℃-900℃，均匀化时间为6-10小时。
8.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述的铜合金块轧制过程如下：均匀化处理后的铜合金块在780℃进行热轧，将铜合金块热轧为板材，由30mm热轧到15mm，每道次压下量为20％，然后对热轧后的板材进行冷轧，由15mm热轧到2mm，每道次压下量为15％；
9.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，所述搅拌摩擦焊接过程中搅拌头旋转速度为1000rpm，搅拌头前景速度为3-12m/min，搅拌针长度为与包覆铜层厚度相同：0.5-1mm。
10.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，将步骤3所得的铜包镁线进行第一次连拉，第一次连拉后线径为2-3mm，连拉后进行真空退火炉，炉内温度设置为400℃-500℃，保温时间30秒-50秒；
...【技术特征摘要】
1.一种低密度高导电铜包镁导体，其特征在于，包括镁合金芯和铜层，所述铜层包覆镁合金芯的表面，镁合金芯成分按重量百分比含有：稀土元素：0.5％-3％，余量为mg和不可避免的杂质元素，铜层成分按重量百分比含有mg：0.2％-0.5％，余量为cu和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种低密度高导电铜包镁导体，其特征在于，所述的稀土元素为镧、铈、钕、钐、钆或铒、钪、钇中的一种；为保证镁合金芯在拉拔过程中变形均匀性，稀土元素的含量小于其最大固溶度，避免第二相的析出。
3.一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，镁合金块浇铸为直径80mm、高度100-120mm的圆柱。
5.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，镁合金块均匀化处理的温度为450-500℃，时间为8-12小时，并对均匀化后的镁合金块进行表面处理，去除镁合金块表层氧化物。
6.根据权利要求3所述的一种低密度高导电铜包镁导体的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐敬，管博，郭军力，胡强，
申请(专利权)人：江西省科学院应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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