銅包鋁復合母線排制備工藝的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明涉及銅包鋁復合母線排制備工藝，屬于金屬加工技術領域。
【【背景技術】】
[0002]銅包鋁復合母線排是一種新型雙金屬復合導體，具有導電性能好、密度低及價格便宜等優點，能夠替代現有的純銅導電母線排，可廣泛用于建筑配電母線槽、高中頻加熱設備、各種控制柜和冶金化工領域的大型匯流排等。
[0003]現有銅包鋁生產方法中，如澆注法、水平連鑄法、擠壓法、靜液擠壓法、套管拉拔法、包覆焊接法和軋制壓接法，均難以制備斷面尺寸較大、包覆銅層厚度薄且均勻以及銅鋁結合界面達到完全冶金結合的高性能銅鋁復合母線排。
[0004]如公開號為“CN101241778A”、名稱為“一種高性能銅包鋁矩形橫斷面復合導電母排及其制備工藝”的發明專利中，提出水平連鑄方法直接復合成型銅包鋁復合坯料，而后進行精拉拔，再軋制的方法制備銅包鋁復合排。但是，實際生產中，水平連鑄方法制備銅包鋁復合排，其成品銅層厚度偏大、并且很難避免銅層厚度均勻性差的缺點。同時，也難以精確控制銅包鋁復合排產品界面處金屬間化合物的形成。因此，上述限制都將對產品的經濟性和優良的使用性能產生不利影響。
[0005]又如公開號為“CN102760535A”、名稱為“一種銅包鋁排的生產方法”的發明專利中提出將鋁棒插入銅管后放入真空罐內進行長時間高頻加熱，以使鋁棒完全熔化后實現銅鋁之間的結合，再進行軋制的加工方法，其機理實際上與澆注法相同。
[0006]又如公開號為“CN102682917A”、名稱為“銅包鋁排的生產工藝”的發明專利中采用鋁管插入銅管后進行拉拔，再通過370?390°C的低溫中頻加熱和378?380°C的保溫后進行軋制。公開號為“CN102303216A”、名稱為“銅包鋁排的生產方法”的發明專利中采用銅帶包覆鋁排并焊接后進行軋制的方法制備坯料，同時僅采用中頻爐對坯料進行低溫預熱，預熱溫度為300?600°C。公開號為“CN 102682926A”、名稱為“一種瞬間永久結合法銅包鋁排生產工藝”的發明專利中采用中頻范圍為480?500Hz的感應爐加熱，加熱溫度小于500。。。
[0007]以上給出的現有銅包鋁復合母線排生產技術中，銅、鋁界面之間的冶金結合性能多不太理想，還存在銅鋁結合強度偏低、包覆銅層的均勻性不佳、銅層厚度過厚等問題，導致銅包鋁復合母線排產品的機械性能和經濟性不能滿足實際需求。如何解決這些問題，是銅包鋁復合母線排獲得廣泛應用的重大難點。
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【發明內容】
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[0008]本發明所要解決的技術問題就是提供一種銅包鋁復合母線排制備工藝，提高銅鋁結合強度和銅層厚度均勻性。
[0009]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0010]銅包鋁復合母線排制備工藝，包括如下步驟:
[0011]I)分別對銅管內、外壁和鋁棒外表面進行清洗、清刷處理；
[0012]2)采用自動套管設備將鋁棒套入相應規格的銅管內形成銅包鋁管坯，再對銅管進行在線制頭并對銅包鋁管坯進行小變形量拉拔，制備外層銅管與內部鋁芯棒緊密貼合的銅包銷管還;
[0013]3)采用連續通過式感應加熱爐對銅包鋁管坯進行高溫感應加熱，加熱溫度為600°C?900°C，加熱時間為30s?300s，使鋁棒外表面形成半熔態/半固態的鋁融膜，鋁棒內部和銅管仍保持固態；
[0014]4)對加熱后的銅包鋁管坯進行單道次壓下率多40%的熱鍛壓，使鋁融膜擴散滲透到銅管中，形成銅鋁原子復合層；
[0015]5)對熱鍛壓后的銅包鋁管坯進行保溫處理，隨后進行單道次壓下率多40%的軋制;
[0016]6)對軋制后的銅包鋁管坯進行保溫處理，隨后再進行多道次連續軋制，單道次軋制壓下率為10%?50%，總軋制壓下率為50%?80% ；
[0017]7)對軋制完成的銅包鋁管坯進行表面處理，獲得成品。
[0018]其中，所述步驟3)中，銅包鋁管坯的加熱溫度為660°C?900°C。
[0019]其中，所述鋁融膜的厚度為20 μm?30 μm。
[0020]其中，所述步驟4)中，在銅包鋁管坯熱鍛壓前進行溫度為300 °C?650 V的保溫處理。
[0021]其中，所述步驟5)中的軋制為平軋、立軋串聯軋制。
[0022]其中，所述步驟6)中的軋制為平軋、立軋串聯軋制。
[0023]其中，所述步驟4)中銅包鋁管坯熱鍛壓的壓下率為40%?60%。
[0024]其中，所述步驟5)中銅包鋁管坯軋制的壓下率為40%?60%。
[0025]本發明的優勢在于:
[0026]本發明的制備工藝中，銅包鋁管坯先進行小變形量拉拔，再進行感應加熱，可以提高感應加熱實現銅鋁間冶金結合的效果；
[0027]本發明的制備工藝中，對銅包鋁管坯進行短時間的高溫感應加熱，僅僅快速熔化鋁棒外表面，形成半熔態/半固態的鋁融膜，鋁棒內部和銅管仍保持固態，如此，能有效控制銅鋁界面處金屬間化合物的產生，盡可能減少影響產品性能的脆性相數量；
[0028]本發明的制備工藝中，通過銅包鋁管坯進行單道次壓下率多40%的熱鍛壓，可使鋁融膜擴散滲透到銅管中，形成銅鋁原子復合層，可以降低后續加工對軋機設備的性能要求，提高了生產大規格銅包鋁復合母線排的生產能力；另外，在銅包鋁管坯熱鍛壓前進行溫度為300°C?650°C的保溫處理，可使銅包鋁管坯均熱并促進銅鋁原子擴散，而后進行的熱鍛壓可以得到高強度的銅鋁原子復合層；
[0029]本發明的制備工藝中，通過多次次壓下率多40%的平軋、立軋串聯軋制，進一步強化了銅鋁原子復合層的強度；
[0030]總之，采用本發明的制備工藝制成的銅包鋁復合母線排界面結合強度高、銅層厚度均勻性好，質量穩定，成品率高；且具有很高的生產自動化程度和生產效率。
[0031]本發明的這些特點和優點將會在下面的【具體實施方式】中詳細的揭露。【【具體實施方式】】
[0032]下面結合本發明具體實施例對本發明的技術方案進行解釋和說明，但下述實施例僅為本發明的優選實施例，并非全部。基于實施方式中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0033]本發明優選實施例的銅包鋁復合母線排制備工藝，包括如下步驟:
[0034]I)分別對銅管內、外壁和鋁棒外表面進行清洗、清刷處理，通常是采用清刷機和清洗設備，分別對銅管內、外壁進行超聲清洗和鋁棒外表面進行清刷處理，去除其表面的油污、臟物及氧化層等。
[0035]2)采用自動套管設備將鋁棒套入相應規格的銅管內形成銅包鋁管坯，再對銅管進行在線制頭并對銅包鋁管坯進行小變形量拉