銅鋁復(fù)合材料生產(chǎn)與應(yīng)用

　　最近幾年，我國的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，各領(lǐng)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(dá)到了非常嚴(yán)苛的程度，例如在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，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(fù)合材料就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生的。銅鋁復(fù)合材料綜合了鋁和銅的化學(xué)與物理性能，彌補(bǔ)了單一材料的不足，而且價(jià)格互補(bǔ)有助于節(jié)約成本，使生產(chǎn)效益提高。，具有良好的應(yīng)用前景。

銅鋁復(fù)合材料的生產(chǎn)方法

　　目前有許多方法可以生產(chǎn)銅鋁復(fù)合材料，例如雙結(jié)晶器連鑄法、充芯連鑄法、擠壓拉拔復(fù)合法、爆炸復(fù)合法、軋制復(fù)合法等，現(xiàn)對較為常用的幾種方法進(jìn)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(fù)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(shè)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(shí)，一般采用復(fù)合坯料擠壓法，首先用兩個(gè)空心坯將內(nèi)外層組裝為復(fù)合坯，接著再開始擠壓與拉拔。該方法的缺點(diǎn)是，很可能使界面呈竹節(jié)狀、產(chǎn)生外形波浪，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致破裂與硬層現(xiàn)象;如果金屬在擠壓時(shí)沒有均勻流動(dòng)，很可能導(dǎo)致擠壓管材的內(nèi)外層壁厚沿長度方向不均勻。其優(yōu)點(diǎn)為?？字車鷶D壓變形區(qū)中高壓、高溫條件有助于擴(kuò)散界面的原子，實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生104MPa的高壓與106～107/s的應(yīng)變速度，進(jìn)而達(dá)到焊接復(fù)合異種金屬的目的。因?yàn)榻缑娓邷嘏c加載壓力持續(xù)時(shí)間很短，不同元金屬間無法發(fā)生完整的化學(xué)反應(yīng)，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(shí)都能采用該方法。爆炸復(fù)合法在使用時(shí)存在危險(xiǎn)性，缺點(diǎn)為勞動(dòng)條件差、機(jī)械化程度低。其優(yōu)點(diǎn)較多，例如復(fù)合材料有較高的結(jié)合強(qiáng)度，能夠符合各種異型件，有較強(qiáng)的靈活性，可避免生產(chǎn)脆性金屬間化合物，可以復(fù)合材料性能具有較大差異的金屬組合。因?yàn)橛薪饘俚娜刍c塑性變形存在于銅鋁爆炸復(fù)合板的結(jié)合區(qū)，鋁和銅的原子在界面附近相互擴(kuò)散，有冶金過程發(fā)生于結(jié)合區(qū)，且分離強(qiáng)度較高，所以其結(jié)合強(qiáng)度也很高。

軋制復(fù)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(dǎo)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(jié)合，通過熱擴(kuò)散使界面在后續(xù)熱處理過程中進(jìn)一步穩(wěn)固并強(qiáng)化結(jié)合。異步軋制復(fù)合、冷軋復(fù)合和熱軋復(fù)合都屬于軋制復(fù)合法。通常先進(jìn)行表面處理，接著軋制復(fù)合，最后實(shí)施熱處理、采用該方法時(shí)使用的界面應(yīng)當(dāng)有一定的粗糙度，且保持清潔，有助于熱擴(kuò)散，塑性變形和壓力足夠大。表面處理包括建立覆膜法、機(jī)械法與化學(xué)法，一般通過結(jié)合采用機(jī)械法與化學(xué)法來提高處理效果。進(jìn)行軋制復(fù)合時(shí)主要有三個(gè)步驟，分別為冷軋復(fù)合、加熱與二次軋制，其優(yōu)點(diǎn)包括效率高、工藝簡單、復(fù)合強(qiáng)度大等。研究顯示，當(dāng)壓下量為60%，軋制溫度為430℃時(shí)，獲得的復(fù)合材料有較好的強(qiáng)度，科學(xué)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(fù)合材料的應(yīng)用

銅鋁復(fù)合接頭材料的應(yīng)用

　　制冷、電氣、石化工等領(lǐng)域都應(yīng)用了銅鋁復(fù)合接頭材料。因?yàn)檫@種材料有廣泛的應(yīng)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(kuò)散焊、摩擦焊、壓焊等焊接方法生產(chǎn)銅鋁復(fù)合接頭。

銅鋁復(fù)合板帶的應(yīng)用

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

　　銅鋁復(fù)合板帶的種類很多，所以應(yīng)用范圍也比較廣泛。其中鋁基覆銅箔層壓板的優(yōu)點(diǎn)主要有剛性好、尺寸穩(wěn)定、板材平整、電磁屏蔽性好、易于機(jī)械加工、散熱性好、熱阻小等，在電子元器件、電視機(jī)、摩托車、汽車等的印制電路板應(yīng)用比較廣泛。將銅鋁復(fù)合板用作銅鋁母線排的過渡接頭與供電部位的導(dǎo)電板，不會(huì)導(dǎo)致表面拉弧或過熱，不僅價(jià)格低廉，而且可以延長導(dǎo)電板壽命，降低電能損耗，具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。而太陽能熱水器銅鋁復(fù)合板的優(yōu)點(diǎn)主要包括耐腐蝕、使用壽命長、耐壓性能強(qiáng)、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(guān)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(fù)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(jì)效益。

銅包鋁復(fù)合線材的應(yīng)用

　　銅包鋁復(fù)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(dòng)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?yàn)椤凹w效應(yīng)”而在導(dǎo)體表面層集中傳輸，由于鋁的導(dǎo)電性能較好，所以將紫銅或純銅電纜換為銅包鋁復(fù)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(jià)格低、密度小等都是銅包鋁線電纜的優(yōu)點(diǎn)。我國具有最多的CATV用戶，如今有線電視網(wǎng)絡(luò)在信息產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步的背景下逐漸更新和發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)逐漸綜合了計(jì)算機(jī)、電話和有線電視，所以在制作同軸電纜時(shí)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(fù)合線，從本質(zhì)上而言，這些方法均為固相結(jié)合法，使結(jié)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(jié)合點(diǎn)，接著經(jīng)過擴(kuò)散熱處理，牢固結(jié)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(shí)，進(jìn)行加工時(shí)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(dǎo)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(jié)晶器法、CFC法等連續(xù)鑄造技術(shù)對銅包鋁復(fù)合線進(jìn)行加工，效果良好。

　　綜上所述，銅鋁復(fù)合材料具有多種優(yōu)良性能，銅鋁復(fù)合接頭材料、銅鋁復(fù)合板帶、銅包鋁復(fù)合線材均在不同領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其是銅鋁復(fù)合板帶，應(yīng)用領(lǐng)域包括電力電氣、通訊屏蔽、導(dǎo)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(fù)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(shí)充分減少成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與我國的社會(huì)效益。

資訊來源：銅塑復(fù)合帶　生產(chǎn)商　揚(yáng)州金華銅業(yè)有限公司