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1、(10)申请公布号 CN 103400640 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103400640 A *CN103400640A* (21)申请号 201310348086.2 (22)申请日 2013.08.12 H01B 5/00(2006.01) H01B 1/02(2006.01) H01B 7/00(2006.01) H01B 7/08(2006.01) H01B 13/00(2006.01) (71)申请人 丹阳利华电子有限公司 地址 212312 江苏省镇江市丹阳市后巷镇五 星工业区 (72)发明人 汪亚英 朱建华 (54) 发明名称 一种双金属复合 （排） 。
2、扁线 (57) 摘要 一种双金属复合 （排） 扁线， 由芯层金属改性 铝合金和包覆层金属铜复合而成， 其特征在于 ： 所述的芯层金属改性铝合金和包覆层金属铜界面 冶金结合 ； 铜的纯度为 99.95%99.99%， 包覆层金 属铜横断面面积比例范围15%30% ； 铜包覆稀土 铝合金扁排宽度 30 200 、 宽厚比为 30 ： 1。本 发明， 铜铝界面达到冶金结合， 工艺流程短， 生产 效率高， 产品成本低 ； 适于规模化、 规范化工业生 产。该产品与纯铜线的长度比为 2.5 ： 1， 即生产 1 吨铜包改性铝合金复合导体材料可节约 1.58 吨 纯铜， 有效的节约了铜资源， 降低了下游产业。
3、产品 的成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103400640 A CN 103400640 A *CN103400640A* 1/1 页 2 1. 一种双金属复合 （排）扁线， 由芯层金属改性铝合金和包覆层金属铜复合而成， 其特征在于 ： 所述的芯层金属改性铝合金和包覆层金属铜界面冶金结合 ； 铜的纯度为 99.95%99.99%， 包覆层金属铜横断面面积比例范围 15% 30% ； 铜包覆稀土铝合金扁排宽 度 30 200 、 宽厚比为 30 ：。
4、 1。 2. 根据权利要求 1 所述的一种双金属复合 （排） 扁线， 其特征在于 ： 所述的改性铝合金 中各个组成的配比 ： 以重量百分比计， 铝 97.8%、 镁 0.5-0.9%、 硅 0.45-0.65%、 RE 0.4% 0.7%。 3. 根据权利要求 1 所述的一种双金属复合 （排） 扁线， 其特征在于 ： 所述的 RE 为混合稀 土元素， 通常采用的是铈、 镧和钇。 4. 一种如权利要求 1 或 2 所述的双金属复合 （排） 扁线生产方法， 其特征在于 ： 包括以 下步骤 ： 1） 、 挤压铝合金芯料 ： 将铝97.8%、 镁0.5-0.9%、 硅0.45-0.65%、 RE 0.。
5、4%0.7%在温度 400 500的条件下经金属型材挤压机挤压出改性铝合金杆 ； 2） 、 包覆施焊 ： 包覆焊坯料成型机将表面氧化处理后的铜带和改性铝合金杆通过多组 主动的水平辊轮和多组被动的立式辊轮交替排列的辊压形成管状， 并将改性铝合金杆芯线 包覆在里面， 并通过氩弧焊接将铜带缝焊接起来， 形成铜包改性铝合金母线 ； 3） 、 缩径 ： 在线缩径装置将铜包改性铝合金母线经过拉拔缩径后基本达到铜铝冶金结 合， 在线检测仪检测焊缝质量 ； 4） 、 热处理 ： 将铜包改性铝合金母线放置在真空退火炉中进行退火， 真空退火的温度为 300350， 退火的时间为 23 小时 ； 5） 、 轧制 ：。
6、 半成品连轧机组将经退火的铜包改性铝合金母线多道次连续轧制为半成品 扁排， 扁排宽度为 30 200 、 宽厚比为 30 ： 1 ； 6） 、 冷却抛光清洗 ： 将半成品扁排冷却后表面抛光清洗吹干制得成品扁排 ； 7） 、 涂敷包装 ： 将标准规格扁排在线涂敷防氧化层或绝缘层后由包装机器人归集、 包 装、 装箱后送入输料皮带下线。 5. 根据权利要求 4 所述的双金属复合 （排） 扁线的生产方法， 其特征在于 ： 所述的步骤 3） 在线缩径装置， 其截面积变形率在 50-60%， 速度为 10-30m/min。 6. 根据权利要求 4 所述的双金属复合 （排） 扁线的生产方法， 其特征在于 ：。
7、 所述的步骤 5） 的轧制温度为 280 370、 轧制速度为 5 50m/min、 相对压下率为 30 80%。 权 利 要 求 书 CN 103400640 A 2 1/4 页 3 一种双金属复合 （排） 扁线 技术领域 0001 本发明属于导电材料技术领域， 特别涉及一种新型铜包改性铝合金双金属复合 （排） 扁线及其生产方法。 背景技术 0002 国外工业发达国家， 自上世纪六、 七十年代开始广泛使用包覆法生产铜包铝、 铜包 钢等双金属复合线材。 美国、 日本等国已形成规模巨大的产业， 各自拥有具有一定特色的专 利技术。例如 ： 美国科普维公司应用自有专利技术生产铜包铝线， 在 1997。
8、 年以前该公司 的铜包铝线占据了国内主要市场 ； 又如， 日本藤仓电线株式会社， 七十年代就研制开发复合 线材， 该公司生产的直径很小的铜包铝电磁线， 至今还占领着国内电子行业的市场。 0003 为了节约铜资源及降低线材生产成本， 我国在上世纪 60 年代末曾尝试以纯铝线 代替纯铜线， 但是由于铝的物理特性造成电能损耗大、 信号衰减幅度大等弊端， 不久就恢复 到纯铜时代。自 70 年代我国开始研制双金属复合线的生产设备与工艺。较为普遍的为套 管拉拔法， 由于其设备与工艺的局限性， 产品的性能质量较差， 不能连续生产。直到九十年 代末， 采用 “包覆焊接拉制法” 专利技术为代表的铜包铝线加工工艺。
9、， 才使得我国双金属复 合线材具有了批量投放市场的能力。铜包铝新材料产业通过持续的技术研发， 进入了规模 化生产阶段， 成功地实现了 “替代铜线” 、“替代进口” 两方面跨越。 0004 在研制新型变压器时对铜包铝 （排） 扁线提出了新的要求， 传统的铜包铝 （排） 扁线 的抗拉强度及电阻率无法满足要求， 造成新型变压器的抗冲击能力无法满足设计要求。 发明内容 0005 针对以上问题， 本发明的目的在于提供一种双金属复合 （排） 扁线， 是将改性的铝 合金新材料和包覆层金属铜复合成型连续制备新工艺。 0006 本发明的技术方案是通过以下方式实现的 ： 一种双金属复合 （排） 扁线， 由芯层金 。
10、属改性铝合金和包覆层金属铜复合而成， 芯层金属改性铝合金和包覆层金属铜界面冶金结 合 ； 铜的纯度为 99.95%99.99%， 包覆层金属铜横断面面积比例范围 15% 30% ； 双金属复 合 （排） 扁线扁排宽度为 30 200 、 宽厚比为 30 ： 1。 0007 所述改性铝合金中各个组成的配比 ： 以重量百分比计， 铝 97.8%、 镁 0.5-0.9%、 硅 0.45-0.65%、 RE 0.4% 0.7%。 0008 所述的 RE 为混合稀土元素， 通常采用的是铈、 镧和钇。 0009 一种双金属复合 （排） 扁线的生产方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 1） 、 挤压铝合。
11、金芯料 ： 将上述的铝 97.8%、 镁 0.5-0.9%、 硅 0.45-0.65%、 RE 0.4% 0.7% 在温度 400 500的条件下经金属型材挤压机挤压出改性铝合金杆 ； 2） 、 包覆施焊 ： 包覆焊坯料成型机将表面氧化处理后的铜带和改性铝合金杆通过多组 主动的水平辊轮和多组被动的立式辊轮交替排列的辊压形成管状， 将改性铝合金杆芯线包 覆在里面， 并通过氩弧焊接将铜带缝焊接起来， 形成铜包改性铝合金母线 ； 说 明 书 CN 103400640 A 3 2/4 页 4 3） 、 缩径 ： 在线缩径装置将铜包改性铝合金母线经过拉拔缩径后基本达到铜铝冶金结 合， 在线检测仪检测焊缝。
12、质量 ； 所述的在线缩径装置， 其截面积变形率在 50-60%， 速度为 10-30m/min。 0010 4） 、 热处理 ： 将铜包改性铝合金母线放置在真空退火炉中进行退火， 真空退火的温 度为 300350， 退火的时间为 23 小时 ； 5） 、 轧制 ： 半成品连轧机组将经退火的铜包改性铝合金母线多道次连续轧制为半成品 扁排， 扁排宽度为 30 200 、 宽厚比为 30 ： 1 ； 所述的轧制温度为 280 370、 轧制速度为 5 50m/min、 相对压下率为 30 80%。 0011 6） 、 冷却抛光清洗 ： 将半成品扁排冷却后表面抛光清洗吹干制得成品扁排 ； 7） 、 涂。
13、敷包装 ： 将标准规格扁排在线涂敷防氧化层或绝缘层后由包装机器人归集、 包 装、 装箱后送入输料皮带下线。 0012 本发明， 制备的新型铜包改性铝合金双金属复合 （排） 扁线成品铜铝界面达到冶 金结合， 工艺流程短， 生产效率高， 产品成本低 ； 适于规模化、 规范化工业生产。其电阻率 为 0.02236 0.02589.mm 2/M， 延伸率 10%， 在硬态下的延伸率 1.5%， 具有与纯铜导 线相当的延伸率， 抗拉强度的软态最大值为 270MPa， 硬态最大值为 355MPa， 密度均值仅为 3.45g/ 3， 是纯铜导线的38.8%， 在线径规格与重量相同的条件下， 该产品与纯铜线的。
14、长度 比为 2.5 ： 1， 即生产 1 吨铜包改性铝合金复合导体材料可节约 1.58 吨纯铜， 有效的节约了 铜资源， 降低了下游产业产品的成本。 具体实施方式 0013 一种新型铜包改性铝合金双金属复合 （排）扁线， 由芯层金属改性铝合金和包 覆层金属铜复合而成， 芯层金属改性铝合金和包覆层金属铜界面冶金结合 ； 铜的纯度为 99.95%99.99%， 包覆层金属铜横断面面积比例范围 15% 30% ； 铜包覆稀土铝合金扁排宽 度 30 200 、 宽厚比为 30 ： 1。所述改性铝合金中各个组成的配比 ： 以重量百分比计， 铝 97.8%、 镁0.5-0.9%、 硅0.45-0.65%、。
15、 0.4%0.7%RE。 RE为混合稀土元素， 通常采用的是铈、 镧和钇。 0014 本发明的生产方法是 ： 铜带 / 铝杆前处理机去除铜带表面氧化层 （包括剪切面氧 化层） 和铝杆氧化层 ； 包覆焊坯料成型机将表面氧化处理后的铜带和改性铝合金杆通过多 组主动的水平辊轮和多组被动的立式辊轮交替排列的辊压形成管状， 并将改性铝合金杆芯 线包覆在里面， 并通过氩弧焊接将铜带缝焊接起来， 形成铜包改性铝合金母线 ； 在线缩径装 置将铜包改性铝合金母线经过拉拔缩径后基本达到铜铝冶金结合 ； 半成品在线检测仪检测 焊缝质量 ； 热处理退火炉， 将铜包改性铝合金母线放置在真空退火炉中进行退火， 真空退火 。
16、的温度为 300350， 退火的时间为 23 小时， 在真空炉中退火， 防止铜包改性铝合金表面 被氧化， 同时对焊缝出的材料进行退火， 降低焊接的应力， 便于后续的机械加工 ； 半成品连 轧机组将复合坯料多道次连续轧制为半成品扁排 （温度 280 370、 轧制速度 5 50m/ min、 相对压下率 30 80%） ； 扁排宽度为 30 200 、 宽厚比为 30 ： 1 成品表面处理机将半 成品扁排冷却后表面抛光清洗吹干制得成品扁排 ； 成品在线检测仪将检测不合格的成品扁 排切割后经由分料器送入输料皮带下线归集， 将检测合格的成品扁排由成品定尺切割机切 割为标准规格扁排 ； 成品表面涂敷机。
17、将标准规格扁排在线涂敷防氧化层或绝缘层后由包装 说 明 书 CN 103400640 A 4 3/4 页 5 机器人归集、 包装、 装箱后送入输料皮带下线。 所述生产线根据芯层改性铝合金和包覆层铜 界面冶金结合工艺要求， 铜带 / 铝杆前处理机、 包覆焊坯料成型机、 在线缩径装置、 半成品 连轧机组设有密闭箱体， 氩气站向箱体内充入氩气， 使铜带和改性铝杆预处理、 复合坯料包 覆焊成型、 在线缩径、 半成品扁排多道次连续轧制在无氧态工况下完成 ； 所述生产线根据连 续制备铜包改性铝合金 （排） 扁线工艺要求设计电气自动化和计算机编程软件控制系统， 通 过控制复合坯料、 在线缩径装置、 半成品扁。
18、排、 成品扁排表面处理、 制备压力、 温度、 速度， 及 控制复合坯料包覆铜层焊缝连续施焊电流和氩气压力 / 流量、 半成品 / 成品扁排在线检测 仪磁通量、 标准规格扁排包装设备运动元程序， 保证生产线连续稳定运行。 0015 根据铜铝复合成型实验室试验和工业中试取得的材料力学性能、 显微组织、 铜铝 界面金属间化合物形态等试验数据， 所述在线缩径装置， 截面积变形率在 50-60%， 速度为 10-30m/min, 通过电气自动化和计算机编程软件控制系统控制， 满足芯层改性铝合金和包 覆层铜界面冶金结合工艺要求。 0016 根据铜铝复合成型实验室试验和工业中试取得的铜铝界面无氧化试验数据，。
19、 所述 生产线中铜带 / 铝杆前处理机、 包覆焊坯料成型机、 在线缩径装置、 半成品连轧机组设有密 闭箱体， 氩气站向密闭箱体内充入氩气， 使铜带和改性铝合金芯料预处理、 复合坯料包覆焊 成型、 在线缩径装置、 半成品扁排多道次连续轧制在无氧态工况下完成 ； 氩气站输出氩气压 力、 流量通过电气自动化和计算机编程软件控制系统控制， 满足芯层改性铝合金和包覆层 铜界面冶金结合工艺要求。 0017 根据铜铝复合成型实验室试验和工业中试取得的热处理试验数据， 所述生产线中 半成品母线退火装置， 真空退火的温度为 300350， 退火的时间为 23 小时 ； 半成品扁排 热轧 ： 温度 280 370。
20、、 轧制速度 5 50m/min、 相对压下率 30 80% ； 其热处理工艺温 度曲线通过电气自动化和计算机编程软件控制系统控制， 满足铜包改性铝合金双金属复合 （排） 扁线在线热处理工艺要求。 0018 生产线中设定铜带 / 改性铝杆预处理机速度， 包覆焊坯料成型机包覆改性铝合金 芯料的铜层焊缝施焊速度 （焊机电流） 、 包覆焊坯料成型机包覆成型复合坯料速度， 及在线 缩径装置速度通过电气自动化和计算机编程软件控制系统控制， 新型铜包改性铝合金双金 属复合 （排） 扁线连续制备工艺要求。 0019 生产线中半成品连轧机组由多架次轧机组成， 通过轧制道次 （2 6 道次） 、 轧制温 度 （。
21、280 370） 、 相对压下率 （30 80%） 的不同组合， 一条生产线可制备多个系列、 不同 规格的半成品扁排 ； 所述半成品连轧机组的轧制道次、 轧制温度、 轧制速度、 相对压下量通 过电气自动化和计算机编程软件控制系统控制， 满足新型铜包改性铝合金双金属复合 （排） 扁线连续制备工艺要求。 0020 生产线中成品表面处理机由置于同一槽体内的成品扁排表面抛光装置、 清洗装 置、 多道次风刀等组成 ； 所述生产线中成品在线检测仪将检测不合格的成品扁排切割后经 由分料器送入输料皮带下线归集， 将检测合格的成品扁排由成品定尺切割机切割为标准规 格扁排 ； 成品扁排表面抛光、 清洗的温度， 及。
22、成品在线检测仪磁通量、 标准规格扁排定尺切 割长度等工艺参数通过电气自动化和计算机编程软件控制系统控制， 满足不同用途新型铜 包改性铝合金双金属复合 （排） 扁线表面质量要求。 0021 生产线中成品表面涂敷机、 包装机器组成标准规格扁排在线涂敷、 归集、 包装联动 说 明 书 CN 103400640 A 5 4/4 页 6 系统 ； 系统中标准规格扁排表面涂敷防氧化层或绝缘层涂敷液浓度、 涂敷时间， 及包装机器 运动元程序 （归集 / 包装 / 装箱） 等通过电气自动化和计算机编程软件控制系统控制， 满足 不同用户对新型铜包改性铝合金双金属复合 （排） 扁线交货状态技术要求。 说 明 书 CN 103400640 A 6 。