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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410808362.3 (22)申请日 2014.12.22 H01B 5/02(2006.01) H01B 1/02(2006.01) H01B 13/00(2006.01) (71)申请人孙华桥 地址 213000 江苏省常州市新北区晋陵北路 河海大学 (72)发明人孙华桥 (54) 发明名称 一种复合导电排 (57) 摘要 一种复合导电排，其各组分及其质量百分比： 铜铌稀土30-50%，其中铜铌稀土成分分别为，铜 Cu99.80%99.94%；铌Nb0.0011%0.0019%；稀 土RE0.00030%0.00079%；铝6。
2、0%。该超导型铜 铌稀土铝复合导电排具有良好的导电性，其载流 量接近于铜排，弯曲性能比铜排好，重量轻同等重 量的长度（体积）是纯铜排的2-2.25倍；同时具有 良好的力学性能包括良好的抗拉强度和延伸率。 (51)Int.Cl. (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 附图1页 (10)申请公布号 CN 104409136 A (43)申请公布日 2015.03.11 CN 104409136 A 1/1页 2 1.一种复合导电排，其特征在于其包括的各组分及其质量百分比：铜铌稀土30-50%， 其中铜铌稀土成分分别为，铜Cu 99.80%99.94。
3、%；铌Nb 0.0011%0.0019%；稀土 RE0.00030%0.00079%；铝余量。 2.按照权利要求1所述的复合导电排，其特征在于所述铝的合金牌号为1070纯铝。 3.一种权利要求1所述的复合导电排的制备方法，其特征在于包括： 步骤1：采用充芯连铸工艺制备铜铌稀土铝复合锭。 4.根据权利要求3所述的复合导电排的制备方法，其特征在于还包括： 在实施步骤1时，上方设置铝加热炉，下方设置铜加热炉,使芯部金属铝与外层金属铜 铌稀土合金分别在铝加热炉和铜加热炉中熔化； 铜加热炉的温度在达到900时加入稀土RE0；金属铌采用小型加热炉加热到2900 变成液体时立即加入铜液中进行搅拌，同时，最终。
4、使铝加热炉温度达到668770,铜 加热炉温度达到10831250；在引锭杆作用下，牵引外层金属铜进入结晶器，外层金属 在结晶器中形成空心管坯，同时芯部金属铝液随之充填进管坯中，使芯部金属铝和外层金 属铜冶金结合成铜钛稀土铝复合锭。 5.根据权利要求4所述的复合导电排的制备方法，其特征在于还包括步骤2： 将段切好的铜铌稀土铝复合锭通过自动传输系统进入中频电炉中进行预加热，使铜层 与铝层在瞬间加热，两种金属在瞬间进行软化；随后进入真空无氧连续加热炉中进行加热， 加热到460680。 6.根据权利要求5所述的复合导电排的制备方法，其特征在于还包括步骤3： 在氢氮混合保护气体下，将经过加热好的复合锭。
5、利用自动密封输送平台送入连续轧机 中进行连续温轧制，其轧制温度保持在430630之间；轧制设备的速度设定在80 150米/分。 7.根据权利要求6所述的复合导电排的制备方法，其特征在于，在实施步骤3后，还实 施的步骤依次包括： 将轧制好的复合导电排利用驱动辊道进入冷却水槽进行校平校直； 将校平好的复合导电排进入冷却床进行定尺锯切； 将定尺好的复合导电排利用驱动辊道进入涡流探伤进行无损检测； 将检测好的复合导电排利用驱动辊道进行连续在线退火； 将退火好的的复合导电排利用驱动辊道进行表面处理钝化； 将钝化好的复合导电排利用驱动辊道进入成品包装机上进行包装入库。 权 利 要 求 书CN 104409。
6、136 A 1/4页 3 一种复合导电排 技术领域 0001 本发明为一种复合导电排，涉及该复合导电排组分构成和制备方法。 背景技术 0002 铜铝复合排以铝为基体，外层包覆铜。按其制造工艺可分为：包覆焊接法，静液挤 压法等，它将铜的高质量稳定导电性能与铝这一低成本能源，以较低的接触电阻结合为一 体的新型导体材料，可替代纯铜排。铜铝复合排具有良好的导电性，重量轻，良好的力学性 能，牢固的铜铝间结合，不存在物理缺陷这些优点，并且具有良好的延展性和可靠性，经过 特殊的热处理工艺，具有一定的可塑性，有利于冲孔、剪切、弯曲加工产品不开裂、不分离。 为可以起到节省铜材，极大降低生产配套成本，绿色环保，无。
7、任何污染的效果。铜铝复合导 电排，可专门用于替代铜排，铝排，广泛应用于自动化，冶金，高低压电器，建筑行业及冶金 行业，是一种高科技的节能型产品。 发明内容 0003 本发明通过控制复合导电排各组分质量配比，使其具有比一般的普通铜包铝的寿 命更长久，在产品后续使用中更有利于生产过程制造；具有更加良好的导电率、抗拉强度、 延伸率、硬度、屈服强度等特性。 0004 本发明涉及的复合导电排为超导型铜铌稀土铝复合导电排，其组分及质量百分 比如下：1.铜铌稀土30-50%，其中铜铌稀土成分分别为：铜Cu 99.80%99.94%；铌Nb 0.0011%0.0019%；稀土RE0.00030%0.00079。
8、%；2.铝60%，铝的合金牌号为1070纯铝。 0005 本发明还提供了一种上述复合导电排的制备方法。 0006 本发明涉及的复合导电排按如下步骤制备： 1.首先采用充芯连铸工艺制备铜铌稀土铝复合锭，上方设置铝加热炉，下方设置铜加 热炉,使芯部金属铝与外层金属铜铌稀土合金分别在铝加热炉和铜加热炉中熔化。 0007 铜加热炉的温度在达到900时分别加入稀土；金属铌采用小型加热炉加热到 2900变成液体时立即加入铜液中进行搅拌，当两个加热器达到合适的温度时，即铝加热 炉温度达到668770；铜加热炉温度达到10831250，在引锭杆作用下，牵引外 层金属铜进入结晶器，外层金属在结晶器中形成空心管坯。
9、，同时芯部金属铝液随之充填进 管坯中，使芯部金属铝和外层金属铜冶金结合成铜钛稀土铝复合锭。 0008 2.将段切好的铜铌稀土铝复合锭通过自动传输系统进入中频电炉中进行预加热， 使铜层与铝层在瞬间加热，两种金属在瞬间进行软化。为铜铝复合锭进入下一个工序提供 辅助加热从而提高生产效率，随后进入真空无氧连续加热炉中进行加热，加热到460 680。通过该加热工序来保证铜铝晶格重组，确保产品质量，热变形的目的是降低材料的 变形抗力、提高塑性，有利于后续轧制成形过程的稳定性。 0009 3.在氢氮混合保护气体下，将经过加热好的复合锭利用自动密封输送平台送入 具有相对的若干组上下平辊的连续轧机中进行连续温轧。
10、制。其轧制温度保持在430 说 明 书CN 104409136 A 2/4页 4 630之间。轧制设备的速度设定在：80150米/分。使金属材料得到压缩变形使复合 导电排在等高度方向上尺寸减小，而宽度和长度方向上尺寸增加，从而得到所需的尺寸和 形状。 0010 4.然后将轧制好的复合导电排利用驱动辊道进入冷却水槽进行校平校直。 0011 5.将校平好的复合导电排进入冷却床进行定尺锯切。 0012 6.将定尺好的复合导电排利用驱动辊道进入涡流探伤进行无损检测。 0013 7.将检测好的复合导电排利用驱动辊道进行连续在线退火。 0014 8.将退火好的的复合导电排利用驱动辊道进行表面处理钝化。 0。
11、015 9将钝化好的复合导电排利用驱动辊道进入成品包装机上进行包装入库。 0016 经上述配比和制备方式制备的复合导电排相比普通的铜包铝排在性能数据上有 明显优势。 0017 在铜层占截面面积比为15%时，两者密度相同，20时直流电阻率普通的铜包铝 排为0.02517 2 /m，经上述配比和制备方式制备的复合导电排为0.02089 2 /m， 相应的导电率和延伸率分别为67.50%，89.90%和27%，29%；抗拉强度和界面结合剪切强度 分别为97MPa，112MPa和34.6MPa，55.6MPa。 0018 在铜层占截面面积比为20%时，两者密度相同，20时直流电阻率普通的铜包铝 排为0。
12、.02392 2 /m，经上述配比和制备方式制备的复合导电排为0.01926 2 /m， 相应的导电率和延伸率分别为66.30%，90.07%和31%，33%；抗拉强度和界面结合剪切强度 分别为105MPa，124MPa和55.6MPa，59.8MPa。 0019 根据上述数据可得出结论经上述配比和制备方式制备的复合导电排的各个性能 均优于普通的铜包铝排，特别在直流电阻率方面比普通铜包排减少了很多，从而增加导电 率。该复合导电排在界面结合力上，结合强度更加。其抗腐蚀性，硬度方面得到了加强。上 述复合导电排在耐高温，耐寒方面得到充足的体现，远比普通的铜包铝排强。 0020 本发明涉及的复合导电排。
13、具有以下优点及突出性效果： 1，良好的导电性：本发明所述的复合导电排载流量是纯铜排的90.7%，即截面积增加 10%左右可完全达到与纯铜相同载流量，其电性能满足要求。 0021 2，重量轻：本发明所述的复合导电排的密度仅为纯铜排的37%-40%，同等重量的 长度（体积）是纯铜排的2-2.25倍。在安装使用时可以减小自身重量所引起的弯曲应力，安 装方便。 0022 3，良好的力学性能：具有良好的抗拉强度（大于等于110MPa），可弯曲性和延伸率 （大于等于30%）。 0023 4，牢固的铜铝间结合：不同金属材料之间在各种环境温度中达到永久性的原子晶 间结合，并且铜层分布均匀，不存在任何物理缺陷。。
14、 0024 5，良好的延展性和可靠性：经过特殊的热处理工艺，具有一定的可塑性，有利于冲 孔、剪切、弯曲加工产品不开裂、不分离。 0025 6，其载流量接近于铜排，弯曲性能比铜排好，其抗拉强度、延伸率、硬度都可满足 成套电气设备等产品的要求。使用所述复合电排替代铜排会大幅度降低成套电气设备等产 品的成本，极易推广使用。 说 明 书CN 104409136 A 3/4页 5 附图说明 0026 下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明： 图1是本发明的充芯连铸工艺原理图。 0027 引锭杆1，结晶器2，铝加热炉3，铜加热炉4，铜液注入口5，铝液注入口6，复合坯 7，铝液导流管8，电源9，控温系统。
15、10。 0028 具体实施方式： 实施例1 本实施例提供一种所述复合导电排制备步骤： 1）采用充芯连铸工艺制备铜铌稀土铝复合锭，上方设置铝加热炉3，下方设置铜加热炉 4,使芯部金属铝与外层金属铜铌稀土合金分别在铝加热炉3和铜加热炉4中熔化； 2）铜加热炉4的温度达到900时分别加入稀土RE0；金属铌采用小型加热炉加热到 2900变成液体时立即加入铜液中进行搅拌，最终铝加热炉3温度达到668770；铜 加热炉4温度达到10831250，在引锭杆1作用下，牵引外层金属铜进入结晶器2，外 层金属在结晶器2中形成空心管坯，同时芯部金属铝液随之充填进管坯中，使芯部金属铝 和外层金属铜冶金结合成铜钛稀土铝。
16、复合锭； 3）将段切好的铜铌稀土铝复合锭通过自动传输系统进入中频电炉中进行预加热，使铜 层与铝层在瞬间加热，两种金属在瞬间进行软化；随后进入真空无氧连续加热炉中进行加 热，加热到460 680； 4）在氢氮混合保护气体下，将经过加热好的复合锭利用自动密封输送平台送入具有相 对的若干组上下平辊的连续轧机中进行连续温轧制，其轧制温度保持在430 630之 间；轧制设备的速度设定在80-150米/分； 5）然后将轧制好的复合导电排利用驱动辊道进入冷却水槽进行校平校直； 6）将校平好的复合导电排进入冷却床进行定尺锯切； 7）将定尺好的复合导电排利用驱动辊道进入涡流探伤进行无损检测； 8）将检测好的复合。
17、导电排利用驱动辊道进行连续在线退火； 9）将退火好的的复合导电排利用驱动辊道进行表面处理钝化； 10）将钝化好的复合导电排利用驱动辊道进入成品包装机上进行包装入库。 0029 实施例2：本实施例的复合导电排，其包括的各组分及其质量百分比为：铜铌稀土 40%，其中铜铌稀土成分分别为，铜Cu 99.82%；铌Nb 0.0012%；稀土RE0.0.00060%；2.铝 60%。铝的合金牌号为1070纯铝。 0030 经检测，上述复合导电排20时直流电阻率为0.01988 2 /m，载流量是纯铜 排的90.1%，密度为纯铜排的37.5%，同等重量的长度（体积）是纯铜排的2.23倍，抗拉强度 112MP。
18、a，界面结合剪切强度55.9MPa，延伸率30%。 0031 实施例3：本实施例的复合导电排，其包括的各组分及其质量百分比为：铜铌稀土 40%，其中铜铌稀土成分分别为，铜Cu 99.93%；铌Nb 0.0018%；稀土RE0.0.00075%；2.铝 60%。铝的合金牌号为1070纯铝。 0032 经检测，上述复合导电排20时直流电阻率为0.02008 2 /m。载流量是纯 铜排的90.8%，密度为纯铜排的39%，同等重量的长度（体积）是纯铜排的2.21倍，抗拉强度 118MPa，界面结合剪切强度56.2MPa，延伸率32%。 0033 实施例4：本实施例的复合导电排，其包括的各组分及其质量百。
19、分比为：铜铌稀土 说 明 书CN 104409136 A 4/4页 6 40%，其中铜铌稀土成分分别为，铜Cu 99.88%；铌Nb 0.0015%；稀土RE0.0.00060%；2.铝 60%。铝的合金牌号为1070纯铝。 0034 经检测，上述复合导电排20时直流电阻率为0.02100 2 /m，载流量是纯铜 排的90.6%，密度为纯铜排的39%，同等重量的长度（体积）是纯铜排的2.22倍，抗拉强度 123MPa，界面结合剪切强度58.6MPa，延伸率35%。 0035 实施例5：本实施例的复合导电排，其包括的各组分及其质量百分比为：铜铌稀土 40%，其中铜铌稀土成分分别为，铜Cu 99.84%；铌Nb 0.0017%；稀土RE0.0.00069%；2.铝 60%。铝的合金牌号为1070纯铝。 0036 经检测，上述复合导电排20时直流电阻率为0.02036 2 /m，载流量是纯铜 排的90.7%，密度为纯铜排的37%，同等重量的长度（体积）是纯铜排的2.25倍，抗拉强度 120MPa，界面结合剪切强度57.2MPa，延伸率33%。 说 明 书CN 104409136 A 1/1页 7 图1 说 明 书 附 图CN 104409136 A 。