[发明专利]一种超长铜和铜合金导线的制备方法

说明书

本发明公开了一种超长铜及铜合金导线的制备方法，该方法为在锻打同时对材料加以旋转，利用材料的剧烈塑性变形实现晶粒的超细晶化。具体为将材料经行退火处理，获得晶粒尺寸范围为20～250μm的等轴晶组织；然后旋锻锻头转速为25～250r/min，进给速度为15mm/s。本发明制备的直径铜及铜合金导线通过表征显示加工后的导线晶粒尺寸具有纳米量级的位错胞状结构以强化材料，且在基本不降低纯铜的导电性能条件下，实现了其抗拉强度最高130％的提高。

技术领域

本发明涉及铜导线制备领域，具体为一种超长铜合金导线的制备方法。

背景技术

铜最大的特点是具有高导电性和高导热性，但是纯铜的强度偏低(σ_0.2≈50MPa，σ_b≈190MPa)。但是，许多服役环境要求了铜同时具有高的强度和良好的导电率。

提高铜的强度的方法主要有合金化强化、变形强化、细晶强化、析出相强化以及弥散强化等方式。这些强化方式都是利用在铜中引入大量的缺陷，利用缺陷对位错的钉扎以及位错滑移的阻碍实现铜的强化，但是这些缺陷都会导致电子运输过程中的大量散射，铜的电导率也随之降低。所以，铜的强度和导电性能是一对无法克服的矛盾。因此，大幅度提高铜的强度的同时，尽量保持铜的高导电性是非常有意义的。

近年来，高铁建设逐渐成为我国技术面向世界的名片，随着高铁速度的不断提高，对于作为接触线材料主要材料的铜及铜合金性能也有愈来愈高高的要求，现在高铁的速度正向着350～400km/h发展，而现行的接触线只能满足350km/h以下的运行速度，随着高铁速度的提高，接触线与受电弓的摩擦速度也在提高，这就要求接触线需要具有更高的强度、热稳定性的要求。尤其是考虑安全性，高速电车要求接触线间的接头尽量少，这就导致单根接触线需要足够长。

传统的铜线制备工艺主要为拉拔，这种工艺速度较慢，道次多，且主要用于较细的线材成型；而对于较粗铜导线的加工，一般都是挤压成型，挤压不但速度较慢，不易制备超长铜导线，此后往往还得增加矫直的工艺过程。

发明内容

本发明的目的是制备一种超长铜及铜合金导线的制备方法。

实现本发明目的采用的技术方案是：

一种超长铜及铜合金导线的制备方法，包括以下步骤：

1.退火处理

将直径为1～40mm直径的棒材在600～750℃的箱式退火炉中，保温30～120min，得到均匀化的等轴晶组织退火铜，保证平均晶粒尺寸在20～150μm之间。

2.旋锻处理

在室温条件下，用旋转锻造机对退火后的棒材经行旋锻处理，可多道次旋锻，模具旋转速度为25～250r/min，送料进给速度为15mm/s。

加工时，旋转锻造机的蘑菇头与模具一起做圆周运动，当蘑菇头的顶端接触加压滚子，模具间距最小时，压力达到最大值，棒材开始变细；当蘑菇头转至两个加压滚子之间时，模具处于松弛状态，棒材处于不受力状态。

进一步的，铜及铜合金为纯铜，具体牌号为T2紫铜，铜质量分数为99.95％，其余为杂质。

进一步的，采用的旋转锻造机可在锻打材料的同时提供切向旋转的作用，利用剪切作用，材料再成型过程中应变速率高达10²s^-1，可实现对材料的瞬时剧烈变形。

本发明相对于现有技术相比具有以下显著优点：

1、本发明采用大变形旋锻技术制备出高强高导铜合金，将通常应用于管棒材的表面处理或实现管套件咬合，首次采用该种设备制造超长高强高导铜导线。