[发明专利]一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法，包括包覆铜层和铝芯基体，包覆铜层和铝芯基体之间形成有原子间结合的冶金结合层，所述结合层厚度为5～35um，结合强度≥40Mpa，结合层中有弥散分布的铜铝金属间化合物，靠近铜基体一侧的扩散层成分均匀，厚度较窄，靠近铝基体一侧的扩散层呈现两种或多种成分相混合的网状结构，厚度较宽。本发明铜铝之间结合达到冶金结合状态，所对应的结合强度大于40MPa以上；铜铝复合材料侧边铜层约为平面铜层厚度的1.6～2倍，侧边包覆铜层厚度足以满足大电流冲击及散热；铜铝复合材料延伸率大于30%以上，对于新领域应用的扭转、螺旋及侧弯加工可以实现。

主权项

一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：1）、熔铝将原材料铝锭加入到熔铝炉中进行熔化，按照比例1.5‰～5‰含量的AlB3和3‰～7‰的NH4Cl加入到熔铝炉中，进行高纯度的除杂质和除气，每次加炉量为100kg～400kg，相对应的除气搅拌棒的转速为100～400r/min，除气搅拌机通入高纯氩气的流量控制到0.1～0.5L/min，除气时间控制到15～20min，除渣除气后铝液即可使用；铝液温度控制在770～820℃之间，熔铝炉功率50～70kw；2）、熔铜将原材料标准阴极电解铜板加入到无氧熔铜炉中，电解铜板表面的铜绿及污染物用抛光机进行抛光处理，然后加入到熔化区，铜液温度保持在1150～1180℃之间，熔化的铜液流入保温区，保温完成后的铜液转流入静置区等待出铜使用；3）、铜铝复合将上述第1步产出的铝液和第2步产出的铜液通过各自的流通通道进行复合，铜液通过流铜管道进入到复合腔体，铝液通过芯部的流铝管道进入到复合腔体，二者在复合炉中经过复合模具以及外围的结晶器、二次三次冷却装置形成外层是铜、芯部是铝的铜铝复合棒坯，复合铸造温度控制到1200±5℃，结晶器冷却水回水温度控制在50～60℃，流量控制在4～8L/min，与结晶器相连接的是二次三次冷却装置，二次三次装置内的冷却水的流量为12～25L/min，棒坯的牵引速度控制在110～180mm/min；4）、轧制铜铝复合棒坯将第3步中制成的铜铝复合棒坯进行轧制，轧机为二辊可逆轧机，轧机两侧安装有翻料装置，可以自动翻料，轧辊为箱形孔型系，将矩形截面的铜铝复合棒坯轧制成扁宽形截面的铜铝复合中间产品，轧制时辊缝设置为2～3mm，轧制速度为10～40m/min；5）、侧边表层处理轧制完成的铜铝复合轧料其侧边来料在传送辊的传动下，压紧状态下匀速传动，进入侧边表层处理设备，设备的磨削轮与铜铝复合轧料的侧边相接触，通过磨削轮的高速旋转，将来料的接触面表层进行抛磨处理；6）、平面表层处理将第5步经过处理的半成品铜铝复合排，侧边在经过抛磨处理后，上下表面也需进行处理，来料通过牵引辊引头进入平面处理设备，通过上下辊压紧，防止上下摆动，来料传动速度为3～5m/min，在传动装置的牵引下来料匀速前行，通过上下平面的加工设备，把上下平面的铜层表层铣掉，铣刀进刀量0.10～0.15mm，铜层被铣量为0.1～0.15mm；7）、拉拔将经过第6步处理后的来料进行拉拔，首道次拉拔量加工率控制在25%～30%，加工率为≤30%，拉拔后进行盘卷或锯切成一定长度的直料，整个拉拔、盘卷和锯切过程均自动控制，可以连续作业；8）、退火退火是产品成型前最主要的一道工序，退火温度295～345℃，退火保温时间3～4.5h，然后对罐体喷水冷却至室温；（9）、表面清洗自动上料机构将第8步完成的铜铝复合排放置在导向槽内，启动设备，在传送轮的带动下铜铝复合排先经过碱洗箱，箱体内配有毛刷及风刀，毛刷用于刷除表面油污，风刀吹干铜铝复合排表面；接着经过一道喷水装置，水洗掉表面残留碱液，吹干后进入酸洗箱，酸洗箱内同样也配有毛刷及风刀，酸洗处理完毕再经过一道水洗吹干后进入钝化箱，钝化箱内按照钝化工艺配置好钝化液，喷淋钝化完毕后自动烘干，在传送带的牵引下出钝化箱体，紧接着自动收料装置将表面清洗钝化完毕的铜铝复合排放置在收料架。