[發明專利]一種改進型銅包鋁排及其制備方法

無效

• 申請號: 201010591239.2
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102161088A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 張紀云
• 申請（專利權）人: 張紀云
• 主分類號: B22D19/08
• 分類號: B22D19/08;B22D19/16
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳世民

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備方法，尤其是一種改進型銅包鋁排及其制備方法。

背景技術

銅包鋁排作為純銅排的替代品，是一種新型導電材料，具有同等載流量可降低一半銅排成本的特點，能夠有效節約銅資源。參看圖1，現有的銅包鋁排從宏觀角度看其截面結構是在鋁排基體的外表面包覆一層銅，銅和鋁的結合界面是平直的；從微觀角度看其截面結構，銅和鋁之間形成一定程度的原子間冶金結合的雙金屬。這種結構的銅包鋁排在宏觀結構上無法保證銅和鋁的結合強度，僅能從微觀結構上一定程度的原子間冶金結合給予一定程度的結合強度，因此銅和鋁的結合強度是非常有限的。

在銅包鋁排的實際使用過程中，不可避免的需要在銅包鋁排上沖孔，或因走線布局的要求需要彎折銅包鋁排。由于現有銅包鋁排中銅和鋁的結合強度不高，直接影響到產品質量，在沖孔或彎折的過程中，極易出現銅鋁分離、銅層開裂、鼓包等現象，造成電流分配不均衡，導致分離部位發熱甚至燒毀，銅鋁之間還可能產生電化腐蝕，產生安全事故；另一方面，會嚴重影響載流能力，無法保證產品的正常使用。

目前生產銅包鋁排的方法大致有下列幾種：一，將銅皮包覆在鋁芯外表面并將銅皮接縫焊接起來，再進行拉軋成型；二，將鋁芯壓入銅管內，再拉伸或軋制使銅管與鋁芯間固相結合的同時拉軋成型；三，向銅管內澆鑄芯部材料鋁的熔融金屬，再經過軋制、拉拔成型；四，在鋁芯表面電鍍銅層，再進行拉軋成型。

上述生產銅包鋁排的方法均無法用來生產本發明中的改進型銅包鋁排，而且上述方法一和方法二基本上均采用固相結合法，即通過塑性變形使銅、鋁兩金屬結合面接近原子間冶金結合，但這種結合強度很低；上述方法三極易造成銅管的燒毀，不但成材率和生產效率低下、而且能耗較高；上述方法四的電鍍銅層的厚度有限，并且銅層極易脫落，無法確保產品的正常工作。

發明內容

針對現有銅包鋁排及其制備方法的不足之處，本發明的目的是提供一種結合強度高的改進型銅包鋁排及其制備方法。

為達到上述目的，本發明中的改進型銅包鋁排所采取的技術方案是：一種改進型銅包鋁排，包括鋁排基體和銅層，銅層包覆在鋁排基體的外表面；銅層和鋁排基體之間形成有原子間冶金結合的雙金屬層；所述鋁排基體的外表面間隔設有凹槽；所述銅層嵌入鋁排基體的凹槽內部。

進一步，所述凹槽的截面形狀呈燕尾形或T形。

本發明中的改進型銅包鋁排的制備方法包括以下步驟：

一、清洗，將原料鋁桿置入溫度為20-40攝氏度的氫氧化鈉堿性溶液中浸泡5-10分鐘后，對原料鋁桿表面的氧化物及臟物進行清洗，清洗完畢后將原料鋁桿送料至連續擠壓機；

二、擠壓，原料鋁桿通過連續擠壓機擠壓成外表面間隔帶有凹槽的鋁棒基體；

三、熔融保溫，原料銅在精煉爐中成為熔融狀態后進入保溫爐；

四、結晶，將步驟二中的鋁棒基體和步驟三中的熔融態銅通過復合結晶器，使得銅包覆在鋁棒基體外表面的同時完全嵌入鋁棒基體的凹槽內部形成銅包鋁排的復合坯；

五、軋制，將銅包鋁排的復合坯通過連軋機組軋制成銅包鋁排；

六、拋光，利用拋光機對銅包鋁排進行表面拋光處理；

七、拉拔，將經表面拋光處理后的銅包鋁排通過冷拉機進行拉拔成型，使得銅包鋁排的表面光滑、尺寸精確；

八、退火，對拉拔成型后的銅包鋁排進行退火處理，退火溫度為330-400攝氏度，保溫3-4小時后隨爐冷卻。

本發明的優點是：由于采用上述結構及其制備方法，本發明中的改進型銅包鋁排，既有微觀冶金結合，從而保證銅和鋁的無間隙緊密結合，又有宏觀結構結合，從而在很大程度上保證結合強度；從微觀角度，銅層和鋁排基體之間通過銅、鋁兩種金屬元素間的相互擴散將兩種金屬材料結合為一體，形成有原子間冶金結合的雙金屬層，使得銅包鋁排從微觀結構上一定程度的原子間冶金結合以提供一定程度的結合強度；從宏觀角度，上述制備方法能夠實現在銅層包覆在鋁排基體外表面的同時將銅層完全嵌入鋁排基體的凹槽內部，從而使得銅包鋁排從宏觀結構上保證非常高的結合強度。本發明中的改進型銅包鋁排的結構合理，制備方法新穎，銅包鋁排產品的銅、鋁結合強度高，在實際使用過程中，不會出現銅鋁分離、銅層開裂、鼓包等現象，從而保證銅包鋁排的正常使用，具有良好的推廣價值和市場價值。

附圖說明

圖1是現有銅包鋁排的結構示意圖；

圖2是本發明中的改進型銅包鋁排的結構示意圖；

圖3是本發明中的改進型銅包鋁排制備方法的工藝流程圖。

圖中各標號分別是：（1）鋁排基體，（2）銅層，（3）雙金屬層，（4）凹槽。