[发明专利]一种Al/Cu复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异种金属复合材料的制备方法，特别涉及到一种铝/铜复合材料的制备方法。

背景技术

异种金属复合材料是将两种或两种以上的金属材料利用其各自的性能优势进行分层组合而形成的一类金属材料。由于在设计上综合了各组元的优点，弥补了各自的不足，具有单一金属或合金无法比拟的性能，成为发展高科技产业不可忽视的关键技术之一。这类材料的应用和发展历史悠久，随着科学技术的进一步发展，今天它们不仅在应用范围上愈加广泛，而且在材料性能组合和优化利用方面取得重大突破，其装饰性、导电性、导热性、耐蚀性和力学性能的提高，也为合理选材和降低制造成本提供了更好的条件。

铜及其合金具有优良的导电性﹑导热性和耐蚀性等优点，但其密度较大，而且我国的铜资源稀少，价格较高；另一方面，铝及其合金则具有密度低，资源丰富，价格便宜等优点，但其导电、导热、耐腐蚀、耐磨等性能较差。将铜或铜合金与铝或铝合金通过一定的制备工艺制得铝/铜复合材料，则同时兼具导电导热率高、接触电阻低、质轻、价廉等优点，在电力、电器、电子、冶金、机械、汽车和生活用品等领域具有很广阔的应用前景。

目前制备Al/Cu复合材料方面的专利主要集中在轧制复合法和爆炸复合法技术。如中国专利号200810240318.1(名称“一种层状铝铜复合板及其制备方法”)，该专利技术将打磨好的纯紫铜板和纯铝板材装配，将配制好的按油混合炸药平铺于纯紫铜板上表面，进行爆炸焊接；焊接后进行退火；将退火之后的复合板校平；检验经过校平的铝铜复合板，裁去复合板四个边上未复合或开裂的部分，得层状铝铜复合板。该技术结合爆炸焊接和退火工艺，工艺复杂，成本高，机械化程度低，对环境污染大且具有一定的危险性，操作要注意安全，该制备工艺存在一定的局限，所制备的复合材料的性能有待于进一步提高。中国专利号201210112649.3(名称“铜铝复合板带的冷轧制造方法”)，该专利技术首先对铜板和铝板进行均匀化退火处理；然后对经过均匀化退火处理后的铜板和铝板进行浸洗除油，接着将浸洗后的铜板和铝板取出干燥，再用不锈钢钢丝刷打磨铜板和铝板的待轧复合面；用冷轧机对铜板和铝板进行冷轧复合从而获得铜铝复合坯板；对冷轧后的铜铝复合坯板进行扩散退火处理。该技术经过均匀化退火→表面处理→冷轧复合→退火处理四步制备铜铝复合坯板，工艺较为繁琐复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的制备工艺复杂、成本高、机械化程度低，对环境污染大等不足，提供一种铝/铜复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种制备Al/Cu复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预处理：将铜板在脱脂剂中脱脂处理，经无水乙醇冲洗后用砂纸对其除锈和打毛，得到预处理铜板；

(2)将步骤(1)中所述预处理铜板表面处理为具有凹槽的铜板；

(3)配置浓度为0.2～2.0mol/L的氟锆酸钾水溶液，将氟锆酸钾水溶液的温度加热至80～100℃，将步骤(2)中具有凹槽的铜板浸入到氟锆酸钾水溶液3-5min；取出铜板，在真空干燥箱中烘干，烘干温度为250℃，时间为60min，得处理铜板；

(4)将步骤(3)中所述处理铜板放入模具内，使铜板与模具底板成垂直状态，所述处理铜板两侧形成两空腔；将处理后铜板和模具一起放入烘干炉中预热，预热温度为250～500℃，时间为1-5min；

(5)铝锭经熔化、静置、除杂后，浇注到步骤(4)所述的两空腔内，浇注温度为680～760℃，浇注完成后随模具冷却至室温，将模具取出，得铝/铜复合材料。

优选的，步骤(1)中所述的铜板为紫铜板，形状为圆形或长方形，厚度为0.5～5mm。

优选的，步骤(2)中所述处理方法为冲压。

优选的，步骤(2)中所述凹槽的厚度为铜板厚度的0.1～0.3倍。

优选的，步骤(3)中所述氟锆酸钾水溶液浓度为1.0mol/L，浸入温度为100℃，浸入时间为4min。

优选的，步骤(4)中所述空腔的宽度为3～5mm。

优选的，步骤(4)中所述预热温度为300～450℃，时间为3-5min；

优选的，步骤(5)中所述的铝锭为铝合金。

优选的，步骤(5)中所述的浇注温度为700～740℃。

本发明的优点：

(1)制备工艺简单、成本低。铜板经预处理、冲压、氟锆酸钾水溶液处理、铝锭浇注等工艺即可获得铝/铜复合材料。