一种铜铝高温复合的生产方法与流程

专利2022-05-09  2


1.本发明涉铜铝复合材料技术领域,具体涉及一种铜铝高温复合的生产方法。


背景技术:

2.铜铝复合材料是一种新型复合材料,其集中了铜、铝两种材料的特性,具有导电性好、重量轻、耐腐蚀性好,同时价格低廉等多种优异性能。目前应用最多的铜铝复合材料为层状铜铝复合材料,其常见的制备方法包括轧制法、挤压法、爆炸法。复合界面的性质对最终得到的材料的力学、电学性质及加工性能有显著的影响。
3.目前,铜铝复合板的生产主要采用液

固复合法。铜铝复合板的液

固复合法主要为复合铸造法、连续铸轧法,制备得到的铜铝复合板存在铜层和铝层之间的剥离强度较低,且铜层比例低(≤20%);而铜层比例≥30%铜铝复合材料难以制备。


技术实现要素:

4.本发明的目的是提供一种铜铝高温复合的生产方法,以解决上述问题。
5.本发明提供了如下的技术方案:一种铜铝高温复合的生产方法,包括以下步骤:
6.步骤(1)、表面清理
7.根据产品要求选取符合尺寸要求的铜带,将铜带浸泡在的除油液中除油,再用10%hcl水溶液酸洗,酸洗后用钢丝刷清理铜带待复合表面的氧化皮,接着对铜带进行烘干处理;
8.步骤(2)、电镀和毛化处理
9.将铜带置入电镀液内进行镀锌,形成表面具有镀锌层的镀锌铜带,使用打磨机将铜带待复合的一侧表面毛化,得到具有粗糙度的镀锌铜带毛坯;
10.步骤(3)、制备铝半固态浆料
11.将铝锭去除表面杂质后,在710~720℃条件下进行熔炼,形成铝液,再加入补充组分熔融,在700~750℃温度条件下精炼除气,将精炼除气后的熔融液在500~600℃下静置20~25min,再浇入预热后的铸嘴中,浇铸出的铝合金液体经冷却结晶,制成铝半固态的浆料;补充组分包括fe 0.2~0.7%,si 0.45~1.0%,mn 0.05~0.2%,杂质组分≤0.02%,余量为al;
12.步骤(4)、热处理和退火
13.将步骤(2)得到的镀锌铜带毛坯放入加热箱内预热至350~400℃,预热后放入到液压机的凹模型腔中,再将步骤(3)的铝半固态浆料浇注至凹模型腔中进行半固态复合;采用光亮退火炉进行退火,退火处理的温度为200℃~350℃,退火处理的时间为8h~12h;
14.步骤(5)、冷轧
15.退火后对得到的铜铝高温复合材料进行冷轧,冷轧温度为室温,冷轧的第一道次加工率≤35%,冷轧3个道次后采用分切设备对铜带进行分切,得到铜铝高温复合带。
16.作为上述方案进一步的描述
17.所述步骤(1)中除油液包括op乳化剂2~4g/l、硅酸钠5~10g/l、碳酸钠20~30g/l和磷酸钠10~30g/l;在除油液中的浸泡温度为30~80℃,浸泡时间为10~30min。
18.作为上述方案进一步的描述
19.所述步骤(1)中酸洗时间为10~20min;钢丝刷在使用前先进行碱洗;烘干处理采用冷风烘干,冷风温度为20℃~40℃。
20.作为上述方案进一步的描述
21.所述步骤(2)中电镀液为含锌化合物、导电的盐类、缓冲剂和添加剂的混合物,镀锌铜带毛坯表面粗糙度为≥3μm。
22.作为上述方案进一步的描述
23.所述步骤(4)退火时采用气体保护措施,保护气体为氮气。
24.作为上述方案进一步的描述
25.所述铝锭的材料采用1系、3系、8系中的任意一种。
26.作为上述方案进一步的描述
27.所述冷轧的总变形量为25~35%。
28.本发明的有益效果:解决现有铜铝复合的制备方法得到的铜层比例低(≤20%)造成铜铝复合材料难以制备的问题,还解决现有铜铝复合的铜层和铝层之间的剥离强度低,抗拉强度低、延伸率低的问题,具体如下:
29.(1)本发明复合的铜层和铝层之间形成稳定、牢固铜/铝的金属共晶层,制备得到的铜铝高温复合的铜层和铝层之间具有良好的冶金复合,复合率达到100%,铜铝高温复合中铜复层厚度比30~50%,剥离强度为≥12n/mm;得到的复合产品具有铜的导电、导热性能好、接触电阻低和外表美观等优点,而且具有铝的质轻、耐腐蚀、经济等的优点;
30.(2)、本发明中将将铝锭去除表面杂质、熔炼并形成铝液,再加入补充组分熔融,经过精炼除气,冷却结晶,制成铝半固态的浆料,再与镀锌铜带毛坯在压力条件下冶金复合,采用这样的方式可以降低铝液的浇注温度,进行半固态浇注,有效减少铜铝之间的温度差;解决了直接将铝液与铜板进行复合时造成的结合界面层较厚、复合板强度低的问题,提高了铜铝复合带的强度;其延展性好,伸长率高,易于裁剪、钻孔、弯折。
31.(3)、本发明中轧制前进行退火处理,使得二者处于相匹配的软态,从而使得轧制过程中轧制力更多的用于增强界面结合,有效提高铜铝复合带深冲性能;
32.(4)、本发明对铜带待复合面进行毛化处理,适当的粗糙度有利于后续加工中复合金属层的扩散复合过程,更容易通过轧制中界面处的相对剪切变形产生牢固的物理咬合。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。以下实施例中,铜带、铝材、高温复合、退火、冷轧等设备和原料均可通过市售常规渠道获得。铜带为任意牌号的铜带,例如t2铜带。铝锭的材料为1系、3系、8系铝材。这些实施例中,冷轧的总变形量为25~35%。优选控制冷轧的第一道次加工率。
34.实施例1
35.本实施例中提供一种铜铝高温复合的生产方法,包括以下步骤:
36.步骤(1)、表面清理
37.根据产品要求选取符合尺寸要求的铜带,本实施例中,选取600mm宽3.5mm厚的t2铜带,将铜带浸泡在的除油液中除油,再用10%hcl水溶液酸洗,去除铜带表面的氧化膜和脏污物,保证铜带的导电性,酸洗时间为10min;酸洗后用钢丝刷清理铜带待复合表面的氧化皮,钢丝刷在使用前先进行碱洗,接着对铜带进行烘干处理,烘干处理采用冷风烘干,冷风温度为20℃;
38.前述除油液包括op乳化剂2g/l、硅酸钠5g/l、碳酸钠20g/l和磷酸钠10g/l;在除油液中的浸泡温度为30℃,浸泡时间为10min。
39.步骤(2)、电镀和毛化处理
40.将铜带置入电镀液内进行镀锌,电镀液为含锌化合物、导电的盐类、缓冲剂和添加剂的混合物,形成表面具有镀锌层的镀锌铜带,使用打磨机将铜带待复合的一侧表面毛化,得到具有粗糙度的镀锌铜带毛坯,其表面粗糙度为≥3μm;
41.步骤(3)、制备铝半固态浆料
42.将铝锭去除表面杂质后,在710℃条件下进行熔炼,形成铝液,再加入补充组分熔融,在700℃温度条件下精炼除气,将精炼除气后的熔融液在500℃下静置22min,再浇入预热后的铸嘴中,浇铸出的铝合金液体经冷却结晶,制成铝半固态的浆料;补充组分包括fe 0.2%,si 0.45%,mn 0.05%,杂质组分≤0.02%,余量为al;
43.步骤(4)、热处理和退火
44.将步骤(2)得到的镀锌铜带毛坯放入加热箱内预热至380℃,该预热温度可以提高复合率,预热后放入到液压机的凹模型腔中,再将步骤(3)的铝半固态浆料浇注至凹模型腔中进行半固态复合;采用光亮退火炉进行退火,退火时采用气体保护措施,保护气体为氮气,退火处理的温度为330℃,退火处理的时间为12h;
45.步骤(5)、冷轧
46.退火后对得到的铜铝高温复合材料进行冷轧,冷轧温度为室温,冷轧的第一道次加工率≤35%,冷轧的速度为80m/min,冷轧3个道次后采用分切设备对铜带进行分切,得到总厚度为3.5mm的铜铝复合带材,铜层厚度比例为40%,剥离强度为18n/mm。
47.实施例2
48.本实施例中提供一种铜铝高温复合的生产方法,包括以下步骤:
49.步骤(1)、表面清理
50.本实施例中选取650mm宽3.2mm厚的t2铜带,将铜带浸泡在的除油液中除油,再用10%hcl水溶液酸洗,酸洗时间为20min;酸洗后用钢丝刷清理铜带待复合表面的氧化皮,钢丝刷在使用前先进行碱洗,接着对铜带进行烘干处理,;烘干处理采用冷风烘干,冷风温度为40℃;
51.前述除油液包括op乳化剂4g/l、硅酸钠10g/l、碳酸钠30g/l和磷酸钠30g/l;在除油液中的浸泡温度为80℃,浸泡时间为30min;
52.步骤(2)、电镀和毛化处理
53.将铜带置入电镀液内进行镀锌,形成表面具有镀锌层的镀锌铜带,使用打磨机将铜带待复合的一侧表面毛化,得到具有粗糙度的镀锌铜带毛坯;前述电镀液为含锌化合物、导电的盐类、缓冲剂和添加剂的混合物,镀锌铜带毛坯表面粗糙度为≥3μm;
54.步骤(3)、制备铝半固态浆料
55.将铝锭去除表面杂质后,在720℃条件下进行熔炼,形成铝液,再加入补充组分熔融,在730℃温度条件下精炼除气,将精炼除气后的熔融液在580℃下静置23min,再浇入预热后的铸嘴中,浇铸出的铝合金液体经冷却结晶,制成铝半固态的浆料;补充组分包括fe 0.5%,si 1.0%,mn 0.2%,杂质组分≤0.02%,余量为al;
56.步骤(4)、热处理和退火
57.将步骤(2)得到的镀锌铜带毛坯放入加热箱内预热至350℃,预热后放入到液压机的凹模型腔中,再将步骤(3)的铝半固态浆料浇注至凹模型腔中进行半固态复合;采用光亮退火炉进行退火,退火处理的温度为330℃,退火处理的时间为10h;
58.步骤(5)、冷轧
59.退火后对得到的铜铝高温复合材料进行冷轧,冷轧温度为室温,冷轧的第一道次加工率≤35%,冷轧3个道次后采用分切设备对铜带进行分切,得到总厚度为3.8mm的铜铝复合带材,铜层厚度比例为35%mm,剥离强度为25n/mm。
60.实施例3
61.本实施例中提供一种铜铝高温复合的生产方法,包括以下步骤:
62.步骤(1)、表面清理
63.根据产品要求选取符合尺寸要求的铜带,将铜带浸泡在的除油液中除油,再用10%hcl水溶液酸洗,时间为10~20min;酸洗后用钢丝刷清理铜带待复合表面的氧化皮,接着对铜带进行烘干处理,烘干处理采用冷风烘干,冷风温度为20℃~40℃;
64.前述除油液包括op乳化剂3g/l、硅酸钠7g/l、碳酸钠25g/l和磷酸钠15g/l;在除油液中的浸泡温度为50℃,浸泡时间为20min;
65.步骤(2)、电镀和毛化处理
66.将铜带置入电镀液内进行镀锌,电镀液为含锌化合物、导电的盐类、缓冲剂和添加剂的混合物,然后形成表面具有镀锌层的镀锌铜带,使用打磨机将铜带待复合的一侧表面毛化,得到具有粗糙度的镀锌铜带毛坯,表面粗糙度为≥3μm;
67.步骤(3)、制备铝半固态浆料
68.将铝锭去除表面杂质后,在710℃条件下进行熔炼,形成铝液,再加入补充组分熔融,在730℃温度条件下精炼除气,将精炼除气后的熔融液在550℃下静置23min,再浇入预热后的铸嘴中,浇铸出的铝合金液体经冷却结晶,制成铝半固态的浆料;补充组分包括fe 0.5%,si 0.7%,mn 0.1%,杂质组分≤0.02%,余量为al;
69.步骤(4)、热处理和退火
70.将步骤(2)得到的镀锌铜带毛坯放入加热箱内预热至400℃,预热后放入到液压机的凹模型腔中,再将步骤(3)的铝半固态浆料浇注至凹模型腔中进行半固态复合;采用光亮退火炉进行退火,退火时采用气体保护措施,保护气体为氮气,退火处理的温度为350℃,退火处理的时间为10h;
71.步骤(5)、冷轧
72.退火后对得到的铜铝高温复合材料进行冷轧,冷轧温度为室温,冷轧的第一道次加工率≤35%,冷轧3个道次后采用分切设备对铜带进行分切,得到铜铝高温复合带,厚度为3.2mm,铜层厚度比例为50%,剥离强度为20n/mm。
73.参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征:
1.一种铜铝高温复合的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤(1)、表面清理根据产品要求选取符合尺寸要求的铜带,将铜带浸泡在的除油液中除油,再用10%hcl水溶液酸洗,酸洗后用钢丝刷清理铜带待复合表面的氧化皮,接着对铜带进行烘干处理;步骤(2)、电镀和毛化处理将铜带置入电镀液内进行镀锌,形成表面具有镀锌层的镀锌铜带,使用打磨机将铜带待复合的一侧表面毛化,得到具有粗糙度的镀锌铜带毛坯;步骤(3)、制备铝半固态浆料将铝锭去除表面杂质后,在710~720℃条件下进行熔炼,形成铝液,再加入补充组分熔融,在700~750℃温度条件下精炼除气,将精炼除气后的熔融液在500~600℃下静置20~25min,再浇入预热后的铸嘴中,浇铸出的铝合金液体经冷却结晶,制成铝半固态的浆料;补充组分包括fe 0.2~0.7%,si 0.45~1.0%,mn 0.05~0.2%,杂质组分≤0.02%,余量为al;步骤(4)、热处理和退火将步骤(2)得到的镀锌铜带毛坯放入加热箱内预热至350~400℃,预热后放入到液压机的凹模型腔中,再将步骤(3)的铝半固态浆料浇注至凹模型腔中进行半固态复合;采用光亮退火炉进行退火,退火处理的温度为200℃~350℃,退火处理的时间为8h~12h;步骤(5)、冷轧退火后对得到的铜铝高温复合材料进行冷轧,冷轧温度为室温,冷轧的第一道次加工率≤35%,冷轧3个道次后采用分切设备对铜带进行分切,得到铜铝高温复合带。2.根据权利要求1所述的铜铝高温复合的生产方法,其特征在于,所述步骤(1)中除油液包括op乳化剂2~4g/l、硅酸钠5~10g/l、碳酸钠20~30g/l和磷酸钠10~30g/l;在除油液中的浸泡温度为30~80℃,浸泡时间为10~30min。3.根据权利要求1所述的铜铝高温复合的生产方法,其特征在于,所述步骤(1)中酸洗时间为10~20min;钢丝刷在使用前先进行碱洗;烘干处理采用冷风烘干,冷风温度为20℃~40℃。4.根据权利要求1所述的铜铝高温复合的生产方法,其特征在于,所述步骤(2)中电镀液为含锌化合物、导电的盐类、缓冲剂和添加剂的混合物,镀锌铜带毛坯表面粗糙度为≥3μm。5.根据权利要求1所述的铜铝高温复合的生产方法,其特征在于,所述步骤(4)退火时采用气体保护措施,保护气体为氮气。6.根据权利要求1所述的铜铝高温复合的生产方法,其特征在于,所述铝锭的材料采用1系、3系、8系中的任意一种。7.根据权利要求1所述的铜铝高温复合的生产方法,其特征在于,所述冷轧的总变形量为25~35%。
技术总结
本发明公开了一种铜铝高温复合的生产方法,包括以下步骤:步骤(1)、铜带表面处理;步骤(2)、电镀和毛化处理;步骤(3)、制备铝半固态浆料;步骤(4)、热处理和退火;步骤(5)、冷轧。本发明解决现有铜铝复合的制备方法得到的铜层比例低、造成铜铝复合材料难以制备的问题,还解决现有铜铝复合的铜层和铝层之间的剥离强度低的问题。低的问题。


技术研发人员:刘飞
受保护的技术使用者:刘飞
技术研发日:2021.03.22
技术公布日:2021/6/25

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