[发明专利]一种高强铜铝铜复合板及制备工艺

说明书

本发明属于金属材料领域，公开一种具有高强度、良好成形性的铜铝铜层状复合板，具体涉及该种新型复合板的组元设计及制备工艺。本发明所述复合板包括：上下表面纯铜层，内部层选取高强铝合金。所述高强复合板通过轧制工艺制备而成，具体工艺步骤包括：板材预处理，控制温轧复合，后续退火处理。所述工艺步骤关键在于控制预处理层状板材的单道次大压下轧制，并通过调节后续退火工艺获得所需要力学性能。复合板强度较纯铜铝复合板强度有显著提高，有利于材料的轻量化开发，拓宽铜铝复合板的应用领域。

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种高强铜铝铜复合板的组员设计和轧制工艺，用于拓宽铜铝复合板的应用领域。

背景技术

铜铝层状复合板，尤其是具有铜/铝/铜“三明治”结构复合板在研究和产业界得到很广泛的关注，其被应用于电子、电力及汽车等领域。铜具有良好的导电导热性，但其价格较高，并且密度较大；铝或铝合金具有轻质且成本较低的特点。铜铝铜复合板以铝层为内部基体，承担主要力学性能，外表铜层起到导电作用，具有轻质、导电导热良好等特点。

层状复合材料，不同于传统板材，其界面结合性能至关重要。在成形过程中，良好的界面结合是基本保障。层状金属复合板加工方法大体可分为三大类：固-固相复合法、液-固相复合法、液-液相复合法。具体方法主要有爆炸焊接、轧制复合、扩散连接、挤压复合、搅拌摩擦焊等，也相继开发了激光覆层、气相沉积、原位自蔓延生长和超塑性连接等新加工技术。其中，轧制复合法，由于成本低、加工工艺简单等特点，是最容易实现大规模工业化生产的方法。迄今为止，全世界80％左右的复合板材采用轧制复合法制备而成。

铜/铝复合板的力学性能在应用过程中也应予以考虑。以输电设备铜包铝复合排为例，在保证核心导电性能的同时，需要提高材料强度和成形极限。选取高强且成形性良好的铝合金基层是一种有效途径。高强变形铝合金品种范围广，如7075铝合金(Al-Zn-Mg-Cu)具有强度高的特点，是一种应用广泛的结构材料。基于其高强特性，如果将7075铝合金作为铜/铝复合板内部基层，对于提高复合板力学性能是一种新的尝试。在Cu/Al/Cu“三明治”结构，中间7075层将提供基体强度，两侧铜表层则起到导电作用。此外，如高强6061铝合金、5083铝合金也有当做内部基层的潜质。

发明内容

本发明的目的是通过选取合适的组员材质，利用单道次大压下温轧及后续退火工艺，获得具有高强特征的铜铝铜复合板。

为实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种高强铜铝铜复合板，其特征在于，所述高强复合板具有“三明治”结构，两侧为纯铜层，内侧为铝合金层；其中，所述铜铝铜复合板通过轧制工艺制备而成。

进一步地，所述铝合金层为7075铝合金、6061铝合金、5083铝合金中的一种。

进一步地，所述纯铜层厚度为0.2～2mm。

进一步地，所述内侧铝合金层厚度为4～10mm。

一种如上所述高强铜铝铜复合板制备工艺，其特征在于：

(1)首先对板材表面进行预处理，之后密封所有接触边缘；

(2)将叠合板材加热至290-310℃，保温15-25min，经单道次大压下控制轧制，压下率为80％，复合板材空冷至室温；

(3)通过后续热处理改善复合板力学性能，退火温度为300℃-500℃，退火时间为2.5-3.5小时，获得所需要的力学性能。

进一步地，板材预处理至关重要，铝合金首先经过固溶处理后水淬。为去除表层氧化膜以及杂质，铝合金板材经由氢氧化钠溶液(10wt％)清洗20分钟，铜板经由盐酸(5wt％)清洗5分钟。之后两种板材接触表面均用直径0.5mm不锈钢钢丝刷打磨，以露出内层新鲜金属。为防止氧化层再次形成，所有铜铝铜“三明治”结构边缘在经过清洗和钢丝刷打磨后，迅速用铝胶带粘贴密封。