銅鋁復合材料生產(chǎn)與應用

　　最近幾年，我國的科學技術飛速發(fā)展，各領域?qū)Σ牧闲阅艿男枨笠仓饾u提高，規(guī)定的使用條件甚至達到了非常嚴苛的程度，例如在進行工業(yè)生產(chǎn)時，不僅要節(jié)約成本，盡可能少的消耗稀貴金屬，還要使材料的使用性能不受影響，復合材料就是在這種情況下應運而生的。銅鋁復合材料綜合了鋁和銅的化學與物理性能，彌補了單一材料的不足，而且價格互補有助于節(jié)約成本，使生產(chǎn)效益提高。，具有良好的應用前景。

銅鋁復合材料的生產(chǎn)方法

　　目前有許多方法可以生產(chǎn)銅鋁復合材料，例如雙結晶器連鑄法、充芯連鑄法、擠壓拉拔復合法、爆炸復合法、軋制復合法等，現(xiàn)對較為常用的幾種方法進行如下介紹。

擠壓-拉拔法

　　該方法通常用于簡單斷面型材和銅鋁符合線、棒、管材的生產(chǎn)。對于復合銅鋁雙金屬而言，擠壓-拉拔法非常適合，原因是工藝較簡單，沒有過高的設備要求，而且鋁和銅材質(zhì)均較軟，很容易完成擠壓拉拔操作。在具體生產(chǎn)時，一般采用復合坯料擠壓法，首先用兩個空心坯將內(nèi)外層組裝為復合坯，接著再開始擠壓與拉拔。該方法的缺點是，很可能使界面呈竹節(jié)狀、產(chǎn)生外形波浪，嚴重時還會導致破裂與硬層現(xiàn)象;如果金屬在擠壓時沒有均勻流動，很可能導致擠壓管材的內(nèi)外層壁厚沿長度方向不均勻。其優(yōu)點為?？字車鷶D壓變形區(qū)中高壓、高溫條件有助于擴散界面的原子，實現(xiàn)冶金結合的目的;界面可能因擠壓產(chǎn)生的延伸變形而出現(xiàn)比例較大的新生表面。

　　該方法主要是依靠來自于炸藥爆炸的能量，兩塊碰撞的金屬板在微秒級時間內(nèi)產(chǎn)生104MPa的高壓與106～107/s的應變速度，進而達到焊接復合異種金屬的目的。因為界面高溫與加載壓力持續(xù)時間很短，不同元金屬間無法發(fā)生完整的化學反應，通常焊合區(qū)厚度小于幾十微米，所以在焊接大多數(shù)金屬對時都能采用該方法。爆炸復合法在使用時存在危險性，缺點為勞動條件差、機械化程度低。其優(yōu)點較多，例如復合材料有較高的結合強度，能夠符合各種異型件，有較強的靈活性，可避免生產(chǎn)脆性金屬間化合物，可以復合材料性能具有較大差異的金屬組合。因為有金屬的熔化與塑性變形存在于銅鋁爆炸復合板的結合區(qū)，鋁和銅的原子在界面附近相互擴散，有冶金過程發(fā)生于結合區(qū)，且分離強度較高，所以其結合強度也很高。

軋制復合法

　　該方法的原理主要是，通過軋制產(chǎn)生壓力，使至少兩層的金屬板一起出現(xiàn)塑性變形，導致金屬層表面破裂，里層活化而潔凈的金屬露出，板與面之間產(chǎn)生冶金結合，通過熱擴散使界面在后續(xù)熱處理過程中進一步穩(wěn)固并強化結合。異步軋制復合、冷軋復合和熱軋復合都屬于軋制復合法。通常先進行表面處理，接著軋制復合，最后實施熱處理、采用該方法時使用的界面應當有一定的粗糙度，且保持清潔，有助于熱擴散，塑性變形和壓力足夠大。表面處理包括建立覆膜法、機械法與化學法，一般通過結合采用機械法與化學法來提高處理效果。進行軋制復合時主要有三個步驟，分別為冷軋復合、加熱與二次軋制，其優(yōu)點包括效率高、工藝簡單、復合強度大等。研究顯示，當壓下量為60%，軋制溫度為430℃時，獲得的復合材料有較好的強度，科學的熱處理操作能夠使界面性能受到金屬化合物的影響程度減輕。

銅鋁復合材料的應用

銅鋁復合接頭材料的應用

　　制冷、電氣、石化工等領域都應用了銅鋁復合接頭材料。因為這種材料有廣泛的應用范圍，所以具有許多不同的品種，例如太陽能接受裝置、銅鋁軟帶接頭、熔鑄型銅鋁過渡接頭、陰極銅鋁壓接器、變壓器銅鋁母線過渡裝置接頭等?，F(xiàn)階段我國主要采用鍍覆過渡層焊、電子束焊、超聲波焊、擴散焊、摩擦焊、壓焊等焊接方法生產(chǎn)銅鋁復合接頭。

銅鋁復合板帶的應用

　　將一層銅包裹于鋁板表面而形成的復合材料就是銅鋁復合板帶。紫銅帶不僅有很大的需求量，而且具有廣泛的應用面，將其用銅鋁復合板帶替代后，可以被應用于信號傳輸、電力傳輸?shù)榷鄠€領域，前景廣闊，為此類產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎。目前我國主要通過鑄軋法、模鑄復合法、爆炸復合法軋制復合法等工藝生產(chǎn)銅鋁復合板帶，每種方式的特點與優(yōu)勢均不同，應當以產(chǎn)品的特點為依據(jù)選擇相應的方法。通常情況下，軋制復合法能夠達到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的目標，美國首先研發(fā)了控制氣氛軋制復合技術，并且生產(chǎn)了與之相配套的設備，能夠通過帶式法生產(chǎn)銅鋁軋制復合板帶，生產(chǎn)效率比較理想。

　　銅鋁復合板帶的種類很多，所以應用范圍也比較廣泛。其中鋁基覆銅箔層壓板的優(yōu)點主要有剛性好、尺寸穩(wěn)定、板材平整、電磁屏蔽性好、易于機械加工、散熱性好、熱阻小等，在電子元器件、電視機、摩托車、汽車等的印制電路板應用比較廣泛。將銅鋁復合板用作銅鋁母線排的過渡接頭與供電部位的導電板，不會導致表面拉弧或過熱，不僅價格低廉，而且可以延長導電板壽命，降低電能損耗，具有穩(wěn)定的導電性能。而太陽能熱水器銅鋁復合板的優(yōu)點主要包括耐腐蝕、使用壽命長、耐壓性能強、集熱效率高、熱性能好等，對于新型太陽能熱水器而言，它可以作為首選的集熱元件、有關資料顯示，太陽能熱水器中性能較好者通常使用了管板式平板集熱器，將其換為銅鋁復合板，可以顯著減少單位面積集熱板上消耗的有色金屬，并且提高熱效率，大幅度增加經(jīng)濟效益。

銅包鋁復合線材的應用

　　銅包鋁復合線材的芯部是鋁，外層是紫銅或者純銅，其銅/鋁厚度比通常是15%。移動通信信號與有線電視信號有較高的頻率，范圍通常為50～800MHz，高頻電流因為“集膚效應”而在導體表面層集中傳輸，由于鋁的導電性能較好，所以將紫銅或純銅電纜換為銅包鋁復合線材后有助于提升其傳輸效率。此外，可靠性高、穩(wěn)定性高、價格低、密度小等都是銅包鋁線電纜的優(yōu)點。我國具有最多的CATV用戶，如今有線電視網(wǎng)絡在信息產(chǎn)業(yè)不斷進步的背景下逐漸更新和發(fā)展，網(wǎng)絡逐漸綜合了計算機、電話和有線電視，所以在制作同軸電纜時以優(yōu)質(zhì)銅包鋁線為材料，有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　現(xiàn)階段我國主要通過靜液擠壓法、包覆焊接法、軋制法等工藝方法生產(chǎn)銅包鋁復合線，從本質(zhì)上而言，這些方法均為固相結合法，使結合面發(fā)生塑性變形，從而與原子間距離相接近，產(chǎn)生許多結合點，接著經(jīng)過擴散熱處理，牢固結合各界面。對坯料的清潔度有較高要求是其存在的不足之處，與此同時，進行加工時很可能發(fā)生芯材或包覆層斷裂、界面局部開裂等情況，從而降低導電率和成品率。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，并且使生產(chǎn)效率提高，最近幾年開始用雙結晶器法、CFC法等連續(xù)鑄造技術對銅包鋁復合線進行加工，效果良好。

　　綜上所述，銅鋁復合材料具有多種優(yōu)良性能，銅鋁復合接頭材料、銅鋁復合板帶、銅包鋁復合線材均在不同領域得到了廣泛應用，尤其是銅鋁復合板帶，應用領域包括電力電氣、通訊屏蔽、導熱散熱等行業(yè)，有了比較成熟的生產(chǎn)工藝，發(fā)展前景較好。為了充分發(fā)揮銅鋁復合材料的性能，必須深入研究其生產(chǎn)與制備過程，在節(jié)約金屬的同時充分減少成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益與我國的社會效益。

資訊來源：銅塑復合帶　生產(chǎn)商　揚州金華銅業(yè)有限公司