[发明专利]一种铜铝复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜铝复合材料及其制备方法，属于金属加工技术领域。本发明铜铝复合材料，采用电弧喷涂，喷涂电压为30～35V，喷涂距离为100～150mm，送丝速度为3～4m/min，电流为120～150A，压缩气体压力为0.65～0.75MPa，压缩气体流量为1.6～2.0m³/min，在惰性气体保护气氛中向铝合金基体表面喷涂铜形成铜涂层，铝合金基体表面喷涂的铜涂层不被氧化，且均匀致密，呈紫红色光亮，并且与基体结合强度高，导电性好，可用于高压电器产品的制备。本发明铜铝复合材料的制备方法，采用电弧喷涂的方式喷涂铜涂层，相比传统的电镀和化学镀的方法，对环境无污染，操作简便，快速省时，节约成本。

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种铜铝复合材料及其制备方法。

背景技术

所有导体材料中，贵金属最适于制作电气产品的接触面导电材料，其中银材料所占比例很大，电气产品上的Ag及Ag合金不仅用量大，而且在使用过程中Ag基触头易硫化，易磨损，寿命波动较大，报废电器上所剩余的白银或银合金触头，由于分散也难于回收，普遍认为，替代Ag作为导电材料最合适的是Cu，因为Cu具有与Ag相近的物理、化学、电学等性能，作为电接触材料，Cu有着导电导热性好、抗电弧侵蚀、价格低廉等优势。

目前，高压电气开关产品很大一部分采用的是表面镀铜工艺。但对于铝及铝合金件，由于其与氧有较高的亲和力，在电镀前需要在碱液中溶解氧化膜，再用浸锌法沉积薄锌层，有时需要二次浸锌，再进行水洗-中和-氰化镀铜-水洗等工序。电镀过程中，金属离子电解液易与铝制件发生置换反应，得到疏松、粗糙的镀层，并且严重影响镀层与基体金属结核强度。因此，中间镀层采用化学浸镀锌方法必不可少。这样，导致表面镀铜时间较长，工艺较为复杂，并且有污染物残留，影响环境。

热喷涂方法是表面涂层制备的另一种技术，其中的电弧喷涂方法效率高，成本低，利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧来熔化金属，用高速气流把熔化的金属雾化，并对雾化的金属粒子加速使它们喷向工件形成涂层。常见的电弧喷涂铝、锌、巴氏合金等用于钢铁材料的耐腐蚀防护。由于不存在电解液或化学溶液，对环境无污染，并且熔化颗粒与基体形成局部冶金结合，结合强度较高。但是不同的金属材料结合性能不同，利用电弧喷涂方法在金属基体上喷涂金属涂层，需要控制合适的喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离，送丝速度等参数，来保证不同金属之间的集合强度和喷涂涂层的质量。

目前对于利用电弧喷涂方法制备高压开关接触面铜导电层尚未有研究报道。“十一五”期间，银基、铜基和真空电触头材料发展迅速，产量以每年近20％的增长率增长，产品总量在2010年达到1690吨，工业总产值14.2亿，随着银价的上涨，势必会刺激一部分拥有研发实力的企业开发无银触头来降低成本，例如铜涂层可应用于部分高压开关领域。而电镀铜工艺存在时间长、对环境有污染等问题，亟需开发新型的工艺在铝合金基体上进行铜涂层制备。因此研究开发一种铜涂层电弧喷涂方法代替传统的电镀方法，具有重大的实际意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种表面铜涂层致密均匀光亮，导电性好，与基体结合强度高的铜铝复合材料。

同时，本发明还在于提供一种成本低、环保无害铜铝复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铜铝复合材料，由以下方法制备而得：包括利用电弧喷涂装置，在惰性气体保护气氛中向铝合金基体表面喷涂铜涂层，即得；所述电弧喷涂的喷涂电压为30～5V，喷涂距离为100～150mm，送丝速度为3～4m/min，电流为120～150A，压缩气体压力为0.65～0.75MPa，压缩气体流量为1.6～2.0m³/min。

所述铜涂层的厚度为30-50μm。

所述喷涂时间为1～3min。