一种合金铜线及制备方法与流程

1.本发明涉及铜线制备，具体为一种合金铜线及制备方法。


背景技术：

2.电线电缆是用于传输电能、传递信息和实现电磁能量转换的电工类线材产品，在国民经济中发挥着非常重要的作用。金属导体是电线电缆的基础材料和重要组成。金属材料的开发和性能的改进，都对电线电缆的技术发展产生重大影响。实践证明，为了保证电线电缆的性能和寿命，必须深入地研究金属导体的结构和性能；一般情况下，电线电缆导体材料都采用单一金属，最常用的是铝和铜。铜具有导电导热性好、化学稳定性高、力学性能好的特点，为了进一步改善铜的力学性能，提高铜的耐腐蚀、耐磨性和耐热性，人们还研宄开发了银铜、稀土铜合金、铜镍硅合金等用于电线电缆中。铝的导电性仅次于铜和银，比重轻，塑性好，也较多用于导电材料。铝合金，如铝镁硅合金，则可在尽量不降低或少降低电导率的前提下，可以提高纯铝的抗拉强度以及耐热性等性能。
3.传统的铜/铝复合线采用的材料为纯铜和纯铝，所制备的复合线强度较低，压接性能差，在压接紧固时容易发生变形甚至断裂，而航空航天飞行器对材料的性能要求非常高，这些缺点严重限制了复合线的应用。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种合金铜线及制备方法，有效的解决了现有的包装盒烘干时，一般仅烘干内外表面，内部烘干效果差，同时打包时的打包带易掉落，不利于打包的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明所述铜线由50
‑
80 份纯cu、40
‑
60份纯al、30
‑
70份cu
‑
ni
‑
si和60
‑
100份al
‑
mg
‑
si合金组成。
6.根据上述技术方案：所述cu
‑
ni
‑
si由3.8％的ni、1.9％的si、0.19％的mg及余量为cu组成。
7.根据上述技术方案：所述al
‑
mg
‑
si由0.91％的si、0.98％的mg及余量为 al组成。
8.一种合金铜线的制备方法，包括如下步骤：
9.1)原材料的准备，取50
‑
80份纯cu、40
‑
60份纯al、30
‑
70份cu
‑
ni
‑
si 和60
‑
100份al
‑
mg
‑
si合金，称量后备用；
10.2)均匀化热处理，对al
‑
mg
‑
si合金的铸态组织进行24h时间的均匀化热处理，首先对铸锭进行dsc分析，确定合金均匀化热处理的温度范围，随后在该范围内选取多个温度，在铸锭上取10*10*12mm的小样品进行均匀化热处理，确定最佳的均匀化热处理工艺,在相应的工艺下对铸锭进行均匀化热处理,实验室状态下的样品采用水冷的方式，从而更好地观察均匀化后第二相的回溶效果,而铸锭在均匀化热处理后采用空冷的方式；
11.3)热挤压变形，将纯al锭以及均匀化后的al
‑
mg
‑
si合金圆锭在450℃保温2h后，用挤压机进行热挤压，挤压成ф30mm的合金棒材；将纯cu锭和 cu
‑
ni
‑
si圆锭在960℃保温
2.5h后，进行热挤压，挤压成ф30mm的合金棒材；
12.4)固溶处理，cu
‑
ni
‑
si合金是时效强化型合金，为了使合金元素尽可能地固溶到铜基体中，将挤虽后的cu
‑
ni
‑
si合金棒材进行固溶处理；
13.5)机加工，对热挤压后的纯al和al
‑
mg
‑
si棒材进行数控车床机加工，为了控制棒材表面的粗糙度，需控制车床的加工速度，加工后棒材尺寸为ф 19.8mm；对热挤压后的纯cu和cu
‑
ni
‑
si合金进行机床钻孔和深孔加工，做成内径ф20mm的管材，管材的内壁质量对复合加工有重要影响，通过比较和实验，选用内壁粗糙度小的深孔加工方法制备管材，对管材的外径进行数控机床加工，外径为ф21.7mm；
14.6)套管拉拔，将纯al棒套入纯cu管中，al
‑
mg
‑
si棒套入cu
‑
ni
‑
si管中，在中型拉床上进行冷拉拔，经多道次拉拔变形后，线径尺寸从ф21.7mm 拉拔至ф3mm，再在小型拉拔机上进行精细的多道次拉拔，一直拉拔到尺寸为ф1mm与中ф0.5mm，cu和cu
‑
ni
‑
si的体积比保持在大约15％，即可得到合金铜线。
15.根据上述技术方案：所述步骤热挤压变形中，采用ube2500mn型卧式挤压机，出口速度为1m/s。
16.根据上述技术方案：所述表面处理，将cu
‑
ni
‑
si合金管内壁用稀盐酸清洗，去除表面的氧化层，用丙酮和酒精去除内壁油污；将机加工后的al
‑
mg
‑
si 棒材表面进行细砂纸打磨，并用丙酮和酒精依次进行清洗。
17.有益效果：采用本发明工艺加工的合金铜线强度比铜/铝复合线的强度提高一倍，在保证单位载流量的前提下，较铜导线减重28％以上，为轻质高强导线在航空航天中的应用提供了材料基础，本发明制备的铜线具有密度低、弹性模量低、线膨胀系数与铝管外导体相接近、比热容大的性能，同时可降低成本，且强度较高，压接性能好，在压接紧固时不易发生变形。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1是本发明系统框图。
具体实施方式
20.下面结合附图1对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
21.实施例一，由图1给出，本发明提供一种合金铜线及制备方法，铜线由50
‑
80份纯cu、40
‑
60份纯al、30
‑
70份cu
‑
ni
‑
si和60
‑
100份al
‑
mg
‑
si 合金组成。
22.cu
‑
ni
‑
si由3.8％的ni、1.9％的si、0.19％的mg及余量为cu组成。
23.al
‑
mg
‑
si由0.91％的si、0.98％的mg及余量为al组成。
24.一种合金铜线的制备方法，包括如下步骤：
25.1)原材料的准备，取50份纯cu、40份纯al、30份cu
‑
ni
‑
si和60份 al
‑
mg
‑
si合金，称量后备用；
26.2)均匀化热处理，对al
‑
mg
‑
si合金的铸态组织进行24h时间的均匀化热处理，首先对铸锭进行dsc分析，确定合金均匀化热处理的温度范围，随后在该范围内选取多个温度，
在铸锭上取10*10*12mm的小样品进行均匀化热处理，确定最佳的均匀化热处理工艺,在相应的工艺下对铸锭进行均匀化热处理,实验室状态下的样品采用水冷的方式，从而更好地观察均匀化后第二相的回溶效果,而铸锭在均匀化热处理后采用空冷的方式；
27.3)热挤压变形，将纯al锭以及均匀化后的al
‑
mg
‑
si合金圆锭在450℃保温2h后，用挤压机进行热挤压，挤压成ф30mm的合金棒材；将纯cu锭和 cu
‑
ni
‑
si圆锭在960℃保温2.5h后，进行热挤压，挤压成ф30mm的合金棒材；
28.4)固溶处理，cu
‑
ni
‑
si合金是时效强化型合金，为了使合金元素尽可能地固溶到铜基体中，将挤虽后的cu
‑
ni
‑
si合金棒材进行固溶处理；
29.5)机加工，对热挤压后的纯al和al
‑
mg
‑
si棒材进行数控车床机加工，为了控制棒材表面的粗糙度，需控制车床的加工速度，加工后棒材尺寸为ф 19.8mm；对热挤压后的纯cu和cu
‑
ni
‑
si合金进行机床钻孔和深孔加工，做成内径ф20mm的管材，管材的内壁质量对复合加工有重要影响，通过比较和实验，选用内壁粗糙度小的深孔加工方法制备管材，对管材的外径进行数控机床加工，外径为ф21.7mm；
30.6)套管拉拔，将纯al棒套入纯cu管中，al
‑
mg
‑
si棒套入cu
‑
ni
‑
si管中，在中型拉床上进行冷拉拔，经多道次拉拔变形后，线径尺寸从ф21.7mm 拉拔至ф3mm，再在小型拉拔机上进行精细的多道次拉拔，一直拉拔到尺寸为ф1mm与中ф0.5mm，cu和cu
‑
ni
‑
si的体积比保持在大约15％，即可得到合金铜线。
31.步骤热挤压变形中，采用ube2500mn型卧式挤压机，出口速度为1m/s。
32.表面处理，将cu
‑
ni
‑
si合金管内壁用稀盐酸清洗，去除表面的氧化层，用丙酮和酒精去除内壁油污；将机加工后的al
‑
mg
‑
si棒材表面进行细砂纸打磨，并用丙酮和酒精依次进行清洗。
33.实施例二，由图1给出，本发明提供一种合金铜线及制备方法，铜线由50
‑
80份纯cu、40
‑
60份纯al、30
‑
70份cu
‑
ni
‑
si和60
‑
100份al
‑
mg
‑
si 合金组成。
34.cu
‑
ni
‑
si由3.8％的ni、1.9％的si、0.19％的mg及余量为cu组成。
35.al
‑
mg
‑
si由0.91％的si、0.98％的mg及余量为al组成。
36.一种合金铜线的制备方法，包括如下步骤：
37.1)原材料的准备，取80份纯cu、60份纯al、70份cu
‑
ni
‑
si和100份 al
‑
mg
‑
si合金，称量后备用；
38.2)均匀化热处理，对al
‑
mg
‑
si合金的铸态组织进行24h时间的均匀化热处理，首先对铸锭进行dsc分析，确定合金均匀化热处理的温度范围，随后在该范围内选取多个温度，在铸锭上取10*10*12mm的小样品进行均匀化热处理，确定最佳的均匀化热处理工艺,在相应的工艺下对铸锭进行均匀化热处理,实验室状态下的样品采用水冷的方式，从而更好地观察均匀化后第二相的回溶效果,而铸锭在均匀化热处理后采用空冷的方式；
39.3)热挤压变形，将纯al锭以及均匀化后的al
‑
mg
‑
si合金圆锭在450℃保温2h后，用挤压机进行热挤压，挤压成ф30mm的合金棒材；将纯cu锭和 cu
‑
ni
‑
si圆锭在960℃保温2.5h后，进行热挤压，挤压成ф30mm的合金棒材；
40.4)固溶处理，cu
‑
ni
‑
si合金是时效强化型合金，为了使合金元素尽可能地固溶到铜基体中，将挤虽后的cu
‑
ni
‑
si合金棒材进行固溶处理；
41.5)机加工，对热挤压后的纯al和al
‑
mg
‑
si棒材进行数控车床机加工，为了控制棒
材表面的粗糙度，需控制车床的加工速度，加工后棒材尺寸为ф 19.8mm；对热挤压后的纯cu和cu
‑
ni
‑
si合金进行机床钻孔和深孔加工，做成内径ф20mm的管材，管材的内壁质量对复合加工有重要影响，通过比较和实验，选用内壁粗糙度小的深孔加工方法制备管材，对管材的外径进行数控机床加工，外径为ф21.7mm；
42.6)套管拉拔，将纯al棒套入纯cu管中，al
‑
mg
‑
si棒套入cu
‑
ni
‑
si管中，在中型拉床上进行冷拉拔，经多道次拉拔变形后，线径尺寸从ф21.7mm 拉拔至ф3mm，再在小型拉拔机上进行精细的多道次拉拔，一直拉拔到尺寸为ф1mm与中ф0.5mm，cu和cu
‑
ni
‑
si的体积比保持在大约15％，即可得到合金铜线。
43.步骤热挤压变形中，采用ube2500mn型卧式挤压机，出口速度为1m/s。
44.表面处理，将cu
‑
ni
‑
si合金管内壁用稀盐酸清洗，去除表面的氧化层，用丙酮和酒精去除内壁油污；将机加工后的al
‑
mg
‑
si棒材表面进行细砂纸打磨，并用丙酮和酒精依次进行清洗。
45.有益效果：采用本发明工艺加工的合金铜线强度比铜/铝复合线的强度提高一倍，在保证单位载流量的前提下，较铜导线减重28％以上，为轻质高强导线在航空航天中的应用提供了材料基础，本发明制备的铜线具有密度低、弹性模量低、线膨胀系数与铝管外导体相接近、比热容大的性能，同时可降低成本，且强度较高，压接性能好，在压接紧固时不易发生变形。
46.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。