1.本发明属于合金材料领域，具体涉及一种轻质拉链用铜铝复合材料及其制备方法。
背景技术：2.目前在服装装饰行业，拉链逐渐取代纽扣，拉链使用量在不断增加，现在拉链主要有两种类型，一种是以黄铜为主的金属拉链，耐磨性良好，抗拉强度高，使用寿命长，金属光泽性好，接近黄金颜色，受到广大消费者喜欢，但是铜价昂贵，密度大，使得铜合金拉链造价高，使用受到一定影响，只能在一些特殊行业使用；另外一种拉链主要以树脂材料为主，树脂制造成本低，质量轻，可以制造各种颜色的拉链，但是抗拉强度低，耐磨性差，受热易变形，导致树脂拉链只能使用在一些要求低的地方及场所。
3.拉链用黄铜材料用上引法生产，生产效率低下，生产速度为每小时0.8吨，使得生产成本高。后续从φ12mm铜杆拉丝至常规规格φ3.6mm，制造费用高，铜的价格在7万/吨左右，高昂的铜价限制拉链行业铜合金的发展。铜的密度大，每单位体积需要8.96吨铜，相同大小拉链需要铜的重量是铝的3.28倍，相同重量铜的价格是铝的3.5倍。相同体积的铜和铝相比，价格是11.5倍。铝合金价格低，密度小，自然界储备量大，适用于拉链行业大力推广，但是铝合金耐磨性能较差，使用寿命短，无法满足正常使用。
技术实现要素：4.为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种轻质拉链用铜铝复合材料的制备方法，包括如下步骤：
5.(1)将铝合金熔化，加入alb3反应后进行一次精炼，得到铝液a；
6.(2)向所述铝液a中加入中间合金后进行二次精炼，除杂，得到铝液b；
7.(3)将所述铝液b浇铸于铜合金带中，得到待处理铜铝复合材料；
8.(4)将所述待处理铜铝复合材料轧制后淬火，得到待成型铜铝复合材料；
9.(5)对所述待成型铜铝复合材料进行拉拔，双金属光亮退火，使得所述铜合金带形成铜合金外层，所述铝液b形成铝合金内层，得到所述轻质拉链用铜铝复合材料；
10.所述铝合金内层由以下重量百分比的组分组成：
11.si：0.05-0.10％，fe：0.08-0.16％，mn：0.05-0.09％，mg：15-20％，cr：0.50-0.70％，v≤0.001％，ti：0.01-0.05％，be：0.03-0.05％，er：0.01-0.02％，余量为al和其他无法避免的杂质；
12.所述铜合金外层由以下重量百分比的组分组成：
13.si：0.8-1.6％，ni：15-20％，al：8-12.0％，mn：5.2-6.0％，ti：0.05-0.1％，b：0.02-0.06％，fe：0.2-0.06％，余量为cu和其他无法避免的杂质。
14.所述中间合金为铝锰合金、铝铬合金，铝钛合金、铝铍合金、铝铒合金和镁锭；根据铝合金内层中各元素的重量百分比，计算后将所述中间合金加入铝液a。
15.优选的，所述步骤(1)中，铝合金纯度不小于99.75％。
16.优选的，所述步骤(1)中，一次精炼中的精炼气体为氯气，温度为720-740℃，时间为20-30min。
17.进一步地，所述一次精炼中，要求吹粉时间15-20分钟，保证精炼效果；一次精炼结束后静置2h，保证铝液a中的杂质元素上浮和下沉分离充分。
18.优选的，所述步骤(2)中，二次精炼中精炼气体为氯气，温度为720-740℃，时间为40-45min。
19.优选的，所述步骤(2)中，除杂的方法为：铝液a在二次精炼结束后静置30-35min后扒渣，再静置1-3h。
20.优选的，所述步骤(3)中，浇铸的温度为700-720℃。
21.进一步地，所述步骤(3)中，除气式垂直双金属浇铸机包括圆坯支撑轮和圆坯引桥，通过圆坯支撑轮的带动将双金属圆坯送入圆坯引桥，再从圆坯引桥进入两辊轧机。
22.具体的，所述步骤(3)中，浇铸的方法为：将精炼静置后的铝合金熔体使用倾动方式放出，在进行过滤、除气及细化处理后进行连续浇铸，采用除气式垂直双金属浇铸方式进行浇铸。将铝液浇入由铜合金带(宽度为125.6mm，厚度2mm)利用压轮卷曲成的φ40mm的直筒，然后使用激光焊接接口，之后将铝合金液从浇包浇入铜合金圆筒之中，利用除气式垂直双金属浇铸机直接向铜合金喷淋冷却水的方式让中间的铝液降温凝固，然后在圆坯支撑轮的带动下将双金属圆坯送入圆坯引桥，之后从圆坯引桥进入两辊轧机。控制圆坯支撑轮的速度、冷却水压力，使从传送支撑轮出来到引桥上的圆坯温度为360-420℃。
23.优选的，所述步骤(4)中，轧制的温度为360-420℃。
24.具体的，轧机采用全两辊轧机，通过圆形+椭圆相互变形的方式将圆坯热变形至φ9.5mm。
25.优选的，所述步骤(4)中，淬火的方法为：在4-6s内将温度降低至110-130℃。
26.优选的，所述步骤(5)中，拉拔的次数为6-8次，每次的变形量为25-30％。
27.具体的，拉拔的形变过程为：-光亮退火-光亮退火。
28.优选的，所述步骤(5)中，双金属光亮退火包括如下步骤：将所述待成型铜铝复合材料拉拔后以4-6℃/min加热至520-560℃，保温44-52h后冷却至室温(25
±
5℃)。
29.本发明还提供一种上述制备方法制备得到的轻质拉链用铜铝复合材料。
30.本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
31.1、采用双金属一体成型的方式能够使两种金属结合紧密，后续加工不脱落；
32.2、连铸连轧双金属合金材料，效率高，生产效率高，比黄铜生产速度提升375％，制造成本低；
33.3、通过铜合金与铝合金成分设计，保证表面材料耐磨性好，金属光泽度好，接近铂金金属光泽，适用于装饰品。内部铝合金足够的抗拉强度及韧性，保证在后续加工工程中易成型，在使用过程中能提供足够的强度及使用寿命；
34.4、该轻质拉链用铜铝复合材料成品密度低，相比铜合金能够降低57％。
附图说明
35.图1为轻质拉链用铜铝复合材料示意图。
36.图2为除气式垂直双金属浇铸机的主视图。
37.图3为除气式垂直双金属浇铸机的左视图。
38.图4为除气式垂直双金属浇铸机的俯视图。
39.图5为除气式垂直双金属浇铸机的立体结构图。
40.附图标记说明：1-铜合金外层，2-铝合金内层，3-圆坯支撑轮，4-双金属圆坯，5-圆坯引桥。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
42.实施例1-3中轻质拉链用铜铝复合材料，包括铝合金内层2和铜合金外层1，
43.所述铝合金内层2由以下重量百分比的组分组成：
44.si：0.05-0.10％，fe：0.08-0.16％，mn：0.05-0.09％，mg：15-20％，cr：0.50-0.70％，v≤0.001％，ti：0.01-0.05％，be：0.03-0.05％，er：0.01-0.02％，余量为al和其他无法避免的杂质；
45.所述铜合金外层1由以下重量百分比的组分组成：
46.si：0.8-1.6％，ni：15-20％，al：8-12.0％，mn：5.2-6.0％，ti：0.05-0.1％，b：0.02-0.06％，fe：0.2-0.06％，余量为cu和其他无法避免的杂质。
47.实施例1
48.(1)熔炼：将99.75％铝锭投入熔化炉熔化，熔化后根据铝液钒含量投入铝硼合金金，进行第一步降杂质元素，将熔化后的合金升温至730℃，按照0.1％比例加入精炼剂使用99.999％氯气进行精炼，精炼时间20min，要求吹粉时间15min，保证精炼效果；铝液精炼结束后静置2h，保证铝液中的杂质元素上浮和下沉分离充分。
49.(2)合金化：将熔化炉中精炼、静置后的从液面中间部分倾倒铝液至保温炉，铝液的温度为730℃。按照合金成分及铝液重量，通过计算加入中间合金，开启电磁搅拌，搅拌30min，静置30min后取样检测成分。成分合格后，按照重量的0.1％往精炼罐加入熔融除钠颗粒精炼剂，使用99.999％氯气进行精炼，精炼时间42min。精炼结束后静置30min，将液面上的渣拔干净，静置2h。
50.(3)双金属一体成型：将精炼静置后的铝合金熔体使用倾动方式放出，在进行过滤、除气及细化处理后进行连续浇铸，浇铸温度控制在710℃，采用除气式垂直双金属浇铸方式进行浇铸。将铝液浇入由铜合金带(宽度为125.6mm，厚度2mm)利用压轮卷曲成的φ40mm的直筒，然后使用激光焊接接口，之后将铝合金液从浇包浇入铜合金圆筒之中，利用除气式垂直双金属浇铸机直接向铜合金喷淋冷却水的方式让中间的铝液降温凝固，然后在圆坯支撑轮3的带动下将双金属圆坯4送入圆坯引桥5，之后从圆坯引桥5进入两辊轧机。控制圆坯支撑轮3的速度、冷却水压力，使从传送支撑轮出来到引桥上的圆坯温度为400℃。
51.(4)轧制：采用轧制和铸造连续进行，轧机采用全两辊轧机，通过圆形+椭圆相互变形的方式将圆坯热变形至φ9.5mm，在轧制过程中充分利用铝液的热量，然后使用加热器进
行二次在线提温，保证进轧前圆坯的温度，保证圆坯足够的塑性，极大的降低了制造成本和提高生产效率，轧制结束后进行淬火处理，将轧制变形后的杆材进入冷水中快速降温，在5s内将温度从400℃降低至120℃。
52.(5)拉拔：将上述所得轧制材料进行冷拉拔。每次变形量27.5％，经过8道次拉拔至成品φ3.60mm，中间退火两次，全部为双金属光亮退火。(φ9.5mm-φ8.41mm-φ7.45mm-φ6.60mm-φ5.84mm-光亮退火-φ5.18mm-φ4.58mm-φ4.06mm-φ3.60mm-光亮退火)
53.(6)双金属光亮退火：将冷拉拔后的单丝进行双金属光亮退火。为了保证退火后表面亮度，采用低压充氮常压退火+快速升温加长时间保温+充氮降温退火工艺，在升温阶段快速升温，达到保温后保温48h，然后快速冷却至室温，得到成品。(将复合金属单丝绕成卷之后放入真空退火炉密封，然后抽真空，抽至-0.1mpa，然后充入99.999％氮气，充至常压后停止，打开电源进行加热，按照5℃/min升温速度升温至540℃，保温48h，然后充入氮气进行降温并保证表面亮度)
54.实施例2
55.(1)熔炼：将99.75％铝锭投入熔化炉熔化，熔化后根据铝液钒含量投入铝硼合金金，进行第一步降杂质元素，将熔化后的合金升温至720℃，按照0.1％比例加入精炼剂使用99.999％氯气进行精炼，精炼时间20min，要求吹粉时间15min，保证精炼效果；铝液精炼结束后静置2h，保证铝液中的杂质元素上浮和下沉分离充分。
56.(2)合金化：将熔化炉中精炼、静置后的从液面中间部分倾倒铝液至保温炉，铝液的温度为720℃。按照合金成分及铝液重量，通过计算加入中间合金，开启电磁搅拌，搅拌30min，静置30min后取样检测成分。成分合格后，按照重量的0.1％往精炼罐加入熔融除钠颗粒精炼剂，使用99.999％氯气进行精炼，精炼时间40min。精炼结束后静置30min，将液面上的渣拔干净，静置2h。
57.(3)双金属一体成型：将精炼静置后的铝合金熔体使用倾动方式放出，在进行过滤、除气及细化处理后进行连续浇铸，浇铸温度控制在700℃，采用除气式垂直双金属浇铸方式进行浇铸。将铝液浇入由铜合金带(宽度为125.6mm，厚度2mm)利用压轮卷曲成的φ40mm的直筒，然后使用激光焊接接口，之后将铝合金液从浇包浇入铜合金圆筒之中，利用除气式垂直双金属浇铸机直接向铜合金喷淋冷却水的方式让中间的铝液降温凝固，然后在圆坯支撑轮3的带动下将双金属圆坯4送入圆坯引桥5，之后从圆坯引桥5进入两辊轧机。控制圆坯支撑轮3的速度、冷却水压力，使从传送支撑轮出来到引桥上的圆坯温度为360-420℃。
58.(4)轧制：采用轧制和铸造连续进行，轧机采用全两辊轧机，通过圆形+椭圆相互变形的方式将圆坯热变形至φ9.5mm，在轧制过程中充分利用铝液的热量，然后使用加热器进行二次在线提温，保证进轧前圆坯的温度，保证圆坯足够的塑性，极大的降低了制造成本和提高生产效率，轧制结束后进行淬火处理，将轧制变形后的杆材进入冷水中快速降温，在5s内将温度从360℃降低至120℃。
59.(5)拉拔：将上述所得轧制材料进行冷拉拔。每次变形量27.5％，经过8道次拉拔至成品φ3.60mm，中间退火两次，全部为双金属光亮退火。(φ9.5mm-φ8.41mm-φ7.45mm-φ6.60mm-φ5.84mm-光亮退火-φ5.18mm-φ4.58mm-φ4.06mm-φ3.60mm-光亮退火)
60.(6)双金属光亮退火：将冷拉拔后的单丝进行双金属光亮退火。为了保证退火后表面亮度，采用低压充氮常压退火+快速升温加长时间保温+充氮降温退火工艺，在升温阶段
快速升温，达到保温后保温48h，然后快速冷却至室温，得到成品。(将复合金属单丝绕成卷之后放入真空退火炉密封，然后抽真空，抽至-0.1mpa，然后充入99.999％氮气，充至常压后停止，打开电源进行加热，按照5℃/min升温速度升温至540℃，保温48h，然后充入氮气进行降温并保证表面亮度)
61.实施例3
62.(1)熔炼：将99.75％铝锭投入熔化炉熔化，熔化后根据铝液钒含量投入铝硼合金金，进行第一步降杂质元素，将熔化后的合金升温至740℃，按照0.1％比例加入精炼剂使用99.999％氯气进行精炼，精炼时间30min，要求吹粉时间15-20min，保证精炼效果；铝液精炼结束后静置2h，保证铝液中的杂质元素上浮和下沉分离充分。
63.(2)合金化：将熔化炉中精炼、静置后的从液面中间部分倾倒铝液至保温炉，铝液的温度为740℃。按照合金成分及铝液重量，通过计算加入中间合金，开启电磁搅拌，搅拌35min，静置35min后取样检测成分。成分合格后，按照重量的0.2％往精炼罐加入熔融除钠颗粒精炼剂，使用99.999％氯气进行精炼，精炼时间45min。精炼结束后静置35min，将液面上的渣拔干净，静置2h。
64.(3)双金属一体成型：将精炼静置后的铝合金熔体使用倾动方式放出，在进行过滤、除气及细化处理后进行连续浇铸，浇铸温度控制在720℃，采用除气式垂直双金属浇铸方式进行浇铸。将铝液浇入由铜合金带(宽度为125.6mm，厚度2mm)利用压轮卷曲成的φ40mm的直筒，然后使用激光焊接接口，之后将铝合金液从浇包浇入铜合金圆筒之中，利用除气式垂直双金属浇铸机直接向铜合金喷淋冷却水的方式让中间的铝液降温凝固，然后在圆坯支撑轮3的带动下将双金属圆坯4送入圆坯引桥5，之后从圆坯引桥5进入两辊轧机。控制圆坯支撑轮3的速度、冷却水压力，使从传送支撑轮出来到引桥上的圆坯温度为360-420℃。
65.(4)轧制：采用轧制和铸造连续进行，轧机采用全两辊轧机，通过圆形+椭圆相互变形的方式将圆坯热变形至φ9.5mm，在轧制过程中充分利用铝液的热量，然后使用加热器进行二次在线提温，保证进轧前圆坯的温度，保证圆坯足够的塑性，极大的降低了制造成本和提高生产效率，轧制结束后进行淬火处理，将轧制变形后的杆材进入冷水中快速降温，在5s内将温度从440℃降低至120℃。
66.(5)拉拔：将上述所得轧制材料进行冷拉拔。每次变形量27.5％，经过8道次拉拔至成品φ3.60mm，中间退火两次，全部为双金属光亮退火。(φ9.5mm-φ8.41mm-φ7.45mm-φ6.60mm-φ5.84mm-光亮退火-φ5.18mm-φ4.58mm-φ4.06mm-φ3.60mm-光亮退火)
67.(6)双金属光亮退火：将冷拉拔后的单丝进行双金属光亮退火。为了保证退火后表面亮度，采用低压充氮常压退火+快速升温加长时间保温+充氮降温退火工艺，在升温阶段快速升温，达到保温后保温48h，然后快速冷却至室温，得到成品。(将复合金属单丝绕成卷之后放入真空退火炉密封，然后抽真空，抽至-0.1mpa，然后充入99.999％氮气，充至常压后停止，打开电源进行加热，按照5℃/min升温速度升温至540℃，保温48h，然后充入氮气进行降温并保证表面亮度)
68.效果评价
69.实施例1-3的化学成分如表1和表2所示：
70.表1实施例1-3中铝合金化学成分
[0071][0072]
表2实施例1-3中铜合金化学成分
[0073][0074]
表3实施例1-3中性能分析数据
[0075][0076]
表4现有技术退火铜性能分析数据
[0077][0078]
实施例1-3和现有技术退火铜(铜合金)的性能分析对比如表3和表4所示，目前行业用常规产品为退火铜，其抗拉强度约为320-350mpa左右，密度均值为8.9kg/cm3。对比本
发明实施例1-3中的产品性能，其规格为(
±
0.01mm)，实际规格的左右；伸长率为15-30％，抗拉强度在400-470mpa，其值远大于退火铜的抗拉强度；同时，本发明得到的复合材料其密度为3.90-3.95kg/cm3，质量磨损量为0.008-0.009g，远小于现有技术退火铜。
[0079]
综合来看，本发明得到的轻质拉链用铜铝复合材料，其强度高，材质轻，具备优良的应用效果。
[0080]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
技术特征：1.一种轻质拉链用铜铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铝合金熔化，加入alb3反应后进行一次精炼，得到铝液a；(2)向所述铝液a中加入中间合金后进行二次精炼，除杂，得到铝液b；(3)将所述铝液b浇铸于铜合金带中，得到待处理铜铝复合材料；(4)将所述待处理铜铝复合材料轧制后淬火，得到待成型铜铝复合材料；(5)对所述待成型铜铝复合材料进行拉拔，双金属光亮退火，使得所述铜合金带形成铜合金外层，所述铝液b形成铝合金内层，得到所述轻质拉链用铜铝复合材料；所述铝合金内层由以下重量百分比的组分组成：si：0.05-0.10％，fe：0.08-0.16％，mn：0.05-0.09％，mg：15-20％，cr：0.50-0.70％，v≤0.001％，ti：0.01-0.05％，be：0.03-0.05％，er：0.01-0.02％，余量为al和其他无法避免的杂质；所述铜合金外层由以下重量百分比的组分组成：si：0.8-1.6％，ni：15-20％，al：8-12.0％，mn：5.2-6.0％，ti：0.05-0.1％，b：0.02-0.06％，fe：0.2-0.06％，余量为cu和其他无法避免的杂质。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，一次精炼中的精炼气体为氯气，温度为720-740℃，时间为20-30min。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，二次精炼中精炼气体为氯气，温度为720-740℃，时间为40-45min。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，除杂的方法为：铝液a在二次精炼结束后静置30-35min后扒渣，再静置1-3h。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，浇铸的温度为700-720℃。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，轧制的温度为360-420℃。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，淬火的方法为：在4-6s内将温度降低至110-130℃。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，拉拔的次数为6-8次，每次的变形量为25-30％。9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，双金属光亮退火包括如下步骤：将所述待成型铜铝复合材料拉拔后以4-6℃/min加热至520-560℃，保温44-52h后冷却至室温。10.一种权利要求1-9中任一项所述制备方法制备得到的轻质拉链用铜铝复合材料。
技术总结本发明属于合金材料领域，具体涉及一种轻质拉链用铜铝复合材料及其制备方法。该轻质拉链用铜铝复合材料包括铝合金内层和铜合金外层，所述铝合金内层由以下重量百分比的组分组成：Si：0.05-0.10％，Fe：0.08-0.16％，Mn：0.05-0.09％，Mg：15-20％，Cr：0.50-0.70％，V≤0.001％，Ti：0.01-0.05％，Be：0.03-0.05％，Er：0.01-0.02％，余量为Al和其他无法避免的杂质。通过这种设计，保证表面材料耐磨性好，金属光泽度好，接近铂金金属光泽，适用于装饰品。内部铝合金足够的抗拉强度及韧性，在使用过程中能提供足够的强度及使用寿命。提供足够的强度及使用寿命。提供足够的强度及使用寿命。
技术研发人员：张桓 赵立洋 李小凤 宋健磊 田胤发 段妍彤 张佳辉
受保护的技术使用者：江苏亨通电力特种导线有限公司
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
