1070鋁合金母線型材生產工藝研究

曹善鵬，王 儒，陳立超，唐鴻洋，李柏林

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

隨著現代社會的發展，電氣設備數量急速增加，作為關鍵導電設備的母線槽需求量也隨之大增。銅作為一種導電性能優良的金屬材料，在我國被大量應用與母線槽制造，但是在歐美國家超過50%的母線采用純鋁或鋁合金材料，鋁母線在工廠、商場、機場的場所大量應用[1]。我國銅礦儲量約為3000萬噸，鋁土礦儲量約為8.3億噸，開發鋁代銅技術可有效緩解我國銅礦資源的匱乏。

為了提高其電導率通常需要對鋁型材進行鍍錫、鍍銅處理，這就要求型材表面平整、潔凈、無劃痕、毛刺、拉毛，控制機械紋等要求。本文通過對1070鋁合金鋁母線的擠壓工藝技術進行研究，進一步掌握了生產該合金鋁母線擠壓技術，為今后批量生產此類產品積累了經驗。

1 技術要求及試驗內容

1.1 技術要求

各項指標符合GB/T5585.2標準。

（1）合金成分。鑄錠的化學成分見表1。

（2）力學性能及電學性能要求。1070-H112鋁合金鋁母線板材力學性能及電學性能要求為抗拉強度55MPa，屈服強度為15MPa，電導率為61%IACS。

（3）表面狀態。由于擠壓完成后的板材需要做鍍鉻處理，因此對板材表面要求高。保證表面平整、潔凈、無劃痕、無油污、控制機械紋；切割面保證光滑，無毛刺、毛邊。防止拉毛，夾渣。

1.2 試驗內容

（1）工藝流程。1070-H112鋁母線要求在保持一定強度的前提下具有優良的導電性，工藝研究的目的就是為了同時滿足力學性能和電學性能兩個互相制約的物理量，也同樣需要滿足后期鍍鉻處理時的表面要求。1070-H112鋁母線板材的生產工藝流程為：配料→熔煉鑄造→均勻化退火→鋸切鑄錠→車皮鑄錠→鑄錠加熱→熱擠壓→在線穿水淬火→拉伸矯直→鋸切取樣→性能檢測（化學成分、力學性能、電導率）→切成品→成品檢查→包裝、入庫[2]。

（2）擠壓工藝。板材擠壓生產設備為880T油壓機，采用正向熱擠壓方式，配置擠壓筒為Φ125mm，鑄錠規格：Φ125mm×480mm，壓余為30mm，單孔模具，擠壓系數為38.4。擠壓工藝為：鑄錠加熱溫度：450℃~470℃；擠壓速度：7m/min~11m/min；模具溫度：440℃~500℃；擠壓筒溫度：420℃~440℃；在線淬火方式：穿水；切頭、尾量：頭1m，尾3m[3]。

（3）檢驗方法。化學成分使用直讀光譜儀XRF-1800；力學性能使用電子控制液壓驅動伺服式萬能試驗機AGS-X；電導率檢測使用數字便攜式渦流導電儀FD102。

2 試驗結果與討論

2.1 化學成分調整對板材電學性能的影響

在擠壓生產過程中對板材取樣，對其進行電導率檢測及力學性能檢測，抽取三組具有代表性試樣檢測結果如表2所示。

從表2的檢測結果可以看出，采用上述擠壓制度試樣的力學性能滿足客戶檢測標準，但是電導率指標不穩定，有部分試樣的電導率性能不能夠滿足標準。對此情況進行化學成分分析，分析結果如表3所示。

從表3檢測結果可以看出，五種試樣電導率的變化情況與其化學成分有關，鋁元素含量越高，電導率也就越高。這是由于純鋁具有較高的導電性，其他元素對合金的電導率有一定影響。因此需要控制其他合金元素含量，在生產中需要對鑄錠的鋁元素含量提到上限。

2.2 擠壓工藝對板材表面質量的影響

由于鋁母線板材需要后期鍍鉻處理，因此對板材的表面質量要求較高，在生產過程中發現：擠壓速度速度較低或者鑄錠加熱溫度較低時板材表面就會出現較重的振紋或道子，對此問題我公司進行工藝改進，將鑄錠溫度控制在460℃左右，擠壓速度提高到9m/min以上，工藝改進后發現板材表面質量有所提高，工藝改進前后表面情況如圖1、2所示。

圖1 工藝改進前板材表面情況

圖2 工藝改進后板材表面情況

從圖1、2可以看出工藝改進后的板材表面質量有所提高，究其原因，主要是因為提高鑄錠加熱溫度使其與模具工作溫度更好的結合，配合模具提高表面質量。

提高擠壓速度是盡量避免擠壓機在擠壓時發生震動對純鋁板材表面質量的影響，由于純鋁本身硬度較低，所以更容易受到外界環境影響從而造成表面質量下降。因此后續生產時對鑄錠加熱溫度和擠壓速度方面進行控制。

3 結語

通過對1070鋁合金鋁母線板材的試驗生產，進一步了解了生產這種產品的相關技術。在實際生產中為滿足客戶要求，改進了擠壓生產工藝，避免出現表面質量不好，電導率不夠的情況。

[1]徐芬,羅順.鋁合金母線排表面缺陷分析[J].材料研究與應用,2012,6(02):146-149.

[2]李濤,李丹丹,賈林.6063鋁合金管母線生產工藝及其性能[J].輕合金加工技術,2015,43(09):46-48.

[3]鋁及鋁合金材料手冊[M].科學出版社,武恭等編,1994.