[发明专利]一种表面沉积铜原子的多层铝/铜复合板叠制方法

说明书

本发明公开了一种表面沉积铜原子的多层铝/铜复合板叠制方法，在原始铝板表面上电镀铜，得镀铜铝板；表面处理镀铜铝板和铝板后，交替间隔堆叠，第一层为铝板，形成叠合板材，捆扎固定，均匀预热；热轧得初次轧制铝板‑镀铜铝板复合板；保温初次轧制铝板‑镀铜铝板复合板，得热扩散后复合板；切割成板材，两块板材去污后叠合，捆扎，再多次重复切割、叠合、轧制过程，制得表面沉积铜原子的多层铝/铜复合板。该叠制方法通过多次叠加多次轧制的方法，使铜在铝基体中均匀分布，界面结合良好，提高铝铜界面结合强度，从而增强材料力学性能。

技术领域

本发明属于金属复合材料制备技术领域，涉及一种表面沉积铜原子的多层铝/铜复合板叠制方法。

背景技术

作为一种工业、航空航天常用材料，铝有许多突出的特点，例如金属密度小、重量轻、延展性好、可塑性强、弹性系数小；铜具有优异的延展性、导热性、导电性，故其是电缆、电气、电子元件最常用的材料；另外铜也经常被用于电镀。

铝板表面电镀铜可以得到以原子方式结合的附着力强、均匀性好的铜层；该种方法得到的铜层的均匀性是其他方法所不及的，而均匀性的提高会进一步优化材料的力学性能。通过调控组合层数以及镀铜层的厚度，可以制备出适应多种特殊应用领域的铝铜复合板材。然而，通过调控铜层的厚度，会影响铝铜界面的结合以及复合板的力学性能，所以镀层厚度的调控有待进一步研究。

专利《一种制备极薄高性能多层铜/铜铝金属间化合物/铝复合箔材的方法》（专利号ZL201810938113.4）公开了一种通过轧制工艺制备而成的多层铜/铜铝金属间化合物/铝复合箔材。但是该方法中铜在铝基体中势必分布不均匀，且铝铜界面结合强度低仅约为40～45MPa，从而影响材料力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面沉积铜原子的多层铝/铜复合板叠制方法，解决了现有制备方法中复合板材界面分布不均匀、界面结合强度低以及力学性能不理想的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种表面沉积铜原子的多层铝/铜复合板叠制方法，其流程图，如图1所示，该叠制方法具体按以下步骤进行：

1）通过电镀工艺使铜原子均匀沉积在厚度为1～2mm处理后的原始铝板表面，得镀铜铝板；

原始铝板的处理：丙酮清洗原始铝板，用钢丝直径为0.1～0.2mm的不锈钢刷除去原始铝板表面的氧化膜，随后依次用800#砂纸、1000#砂纸、2000#砂纸对原始铝板表面进行打磨，然后在超声波清洗机中用乙醇水溶液清洗，吹干。

电镀工艺为：将表面处理后的原始铝板放入电镀液中，室温下，在电流2A/dm²、电压1～5V的条件下，电镀5～60min；每升电镀液中含有20mL的H₂SO₄和240g的CuSO₄·5H₂O。

2）将镀铜铝板和厚度为1～2mm的铝板进行表面处理，然后，将表面处理后的铝板和镀铜铝板交替间隔堆叠，堆叠顺序依次为铝板-镀铜铝板-铝板-镀铜铝板-铝板，共堆叠5～9层，形成叠合板材，在叠合板材上钻直径为1～3mm的孔，在孔中穿入直径1mm的细钢丝，对叠合板材进行捆扎固定，置于电阻炉中在300～400℃的温度下均匀预热10～15min；

铝板表面处理：沿铝板待轧制方向用钢丝直径为0.1～0.2mm的不锈钢刷打磨除去表面氧化膜，随后用乙醇水溶液擦洗，吹干。

镀铜铝板表面处理：用乙醇水溶液擦洗表面残留镀液污渍、吹干。

3）将预热后的叠合板材进行热轧，热轧的工艺条件为：压下率58～60%、轧制速度10r/min，得到初次轧制铝板-镀铜铝板复合板；

4）将初次轧制铝板-镀铜铝板复合板置于电阻炉中，在250～300℃的温度下保温5～20h，进行热扩散处理，得热扩散后复合板；