科技論壇
銅鋁複合材料生產與應用銅鋁複合材料生產與應用
鄭小華（南寧國凱鋁材有限責任公司，廣西南寧530031）
【摘要】文章介紹了銅鋁複合材料的製備方法，包括**復
合法、軋制復合法、擠壓-拉拔法，並**了其在各個領域的應用。
【關鍵詞】銅鋁複合材料；生產方法；領域；應用
最近幾年，我國的科學技術飛速發展，各領域對材料效能的需求也逐漸提高，規定的使用條件甚至達到了非常嚴苛的程度，例如在進行工業生產時，不僅要節約成本，盡可能少的消耗稀***，還要使材料的使用效能不受影響，複合材料就是在這種情況下應運而生的。銅鋁複合材料綜合了鋁和銅的化學與物理效能，彌補了單一材料的不足，而且**互補有助於節約成本，使生產效益提高。，具有良好的應用前景。
1銅鋁複合材料的生產方法
目前有許多方法可以生產銅鋁複合材料，例如雙結晶器連鑄法、充芯連鑄法、擠壓拉拔復合法、**復合法、軋制復合法等，現對較為常用的幾種方法進行如下介紹。
1.1 擠壓-拉拔法
該方法通常用於簡單斷面型材和銅鋁符合線、棒、管材的生產。對於復合銅鋁雙金屬而言，擠壓-拉拔法非常適合，原因是工藝較簡單，沒有過高的裝置要求，而且鋁和銅材質均較軟，很容易完成擠壓拉拔操作。在具體生產時，一般採用復合坯料擠壓法，首先用兩個空心坯將內外層組裝為復合坯，接著再開始擠壓與拉拔。
該方法的缺點是，很可能使介面呈竹節狀、產生外形波浪，嚴重時還會導致破裂與硬層現象；如果金屬在擠壓時沒有均勻流動，很可能導致擠壓管材的內外層壁厚沿長度方向不均勻。其優點為模孔周圍擠壓變形區中高壓、高溫條件有助於擴散介面的原子，實現冶金結合的目的；介面可能因擠壓產生的延伸變形而出現比例較大的新生表面。
1.2 **復合法
該方法主要是依靠來自於炸藥**的能量，兩塊碰撞的金屬板在微秒級時間內產生104mpa的高壓與106～107/s的應變速度，進而達到焊接復合異種金屬的目的。因為介面高溫與載入壓力持續時間很短，不同元金屬間無法發生完整的化學反應，通常焊合區厚度小於幾十微公尺，所以在焊接大多數金屬對時都能採用該方法。**復合法在使用時存在危險性，缺點為勞動條件差、機械化程度低。
其優點較多，例如複合材料有較高的結合強度，能夠符合各種異型件，有較強的靈活性，可避免生產脆性金屬間化合物，可以複合材料效能具有較大差異的金屬組合。因為有金屬的熔化與塑性變形存在於銅鋁**複合板的結合區，鋁和銅的原子在介面附近相互擴散，有冶金過程發生於結合區，且分離強度較高，所以其結合強度也很高。
1.3 軋制復合法
該方法的原理主要是，通過軋制產生壓力，使至少兩層的金屬板一起出現塑性變形，導致金屬層表面破裂，裡層活化而潔淨的金屬露出，板與面之間產生冶金結合，通過熱擴散使介面在後續熱處理過程中進一步穩固並強化結合。非同步軋制復合、冷軋復合和熱軋復合都屬於軋制復合法。通常先進行表面處理，接著軋制復合，最後實施熱處理、採用該方法時使用的介面應當有一定的粗糙度，且保持清潔，有助於熱擴散，塑性變形和壓力足夠大。
表面處理包括建立覆膜法、機械法與化學法，一般通過結合採用機械法與化學法來提高處理效果。進行軋制復合時主要有三個步驟，分別為冷軋復合、加熱與二次軋制，其優點包括效率高、工藝簡單、復合強度大等。研究顯示，當壓下量為60％，軋制溫度為430℃時，獲得的複合材料有較好的強度，科學的熱處理操作能夠使介面效能受到金屬化合物的影響程度減輕。
2銅鋁複合材料的應用
2.1 銅鋁復合接頭材料的應用
製冷、電氣、石化工等領域都應用了銅鋁復合接頭材料。因為這種材料有廣泛的應用範圍，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。現階段我國主要採用鍍覆過渡層焊、電子束焊、超聲波焊、擴散焊、摩擦焊、壓焊等焊接方法生產銅鋁復合接頭。
2.2 銅鋁複合板帶的應用
將一層銅包裹於鋁板表面而形成的複合材料就是銅鋁複合板帶。紫銅帶不僅有很大的需求量，而且具有廣泛的應用面，將其用銅鋁複合板帶替代後，可以被應用於訊號傳輸、電力傳輸等多個領域，前景廣闊，為此類產業發展奠定了基礎。目前我國主要通過鑄軋法、模鑄復合法、**復合法軋制復合法等工藝生產銅鋁複合板帶，每種方式的特點與優勢均不同，應當以產品的特點為依據選擇相應的方法。
通常情況下，軋制復合法能夠達到大規模工業化生產的目標，美國首先研發了控制氣氛軋制復合技術，並且生產了與之相配套的裝置，能夠通過帶式法生產銅鋁軋制複合板帶，生產效率比較理想。
銅鋁複合板帶的種類很多，所以應用範圍也比較廣泛。其中鋁基覆銅箔層壓板的優點主要有剛性好、尺寸穩定、板材平整、電磁遮蔽性好、易於機械加工、散熱性好、熱阻小等，在電子元器件、電視機、電單車、汽車等的印製電路板應用比較廣泛。將銅鋁複合板用作銅鋁母線排的過渡接頭與供電部位的導電板，不會導致表面拉弧或過熱，不僅**低廉，而且可以延長導電板壽命，降低電能損耗，具有穩定的導電性能。
而太陽能熱水器銅鋁複合板的優點主要包括耐腐蝕、使用壽命長、耐壓性能強、集熱效率高、熱效能好等，對於新型太陽能熱水器而言，它可以作為首選的集熱元件、有關資料顯示，太陽能熱水器中效能較好者通常使用了管板式平板集熱器，將其換為銅鋁複合板，可以顯著減少單位面積集熱板上消耗的有色金屬，並且提高熱效率，大幅度增加經濟效益。
2.3 銅包鋁復合線材的應用
銅包鋁復合線材的芯部是鋁，外層是紫銅或者純銅，其銅/鋁厚度比通常是15%。移動通訊訊號與有線電視頻號有較高的頻率，範圍通常為50～800mhz，高頻電流因為「集膚效應」而在導體表面層集中傳輸，由於鋁的導電性能較好，所以將紫銅或純銅電纜換為銅包鋁復合線材後有助於提公升其傳輸效率。此外，可靠性高、穩定性高、**低、密度小等都是銅包鋁線電纜的優點。
我國具有最多的catv使用者，如今有線電視網路在資訊產業不斷進步的背景下逐漸更新和發展，網路逐漸綜合了計算機、**和有線電視，所以在製作同軸電纜時以優質銅包鋁線為材料，有很大的發展潛力。
現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銅包鋁復合線，從本質上而言，這些方法均為固相結合法，使結合面發生塑性變形，從而與原子間距離相接近，產生許多結合點，接著經過擴散熱處理，牢固結合各界面。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，進行加工時很可能發生芯材或包覆層斷裂、介面區域性開裂等情況，從而降低導電率和成品率。為了節約生產成本，並且使生產效率提高，最近幾年開始用雙結晶器法、cfc法等連續鑄造技術對銅包鋁復合線進行加工，效果良好。
3結束語
綜上所述，銅鋁複合材料具有多種優良效能，銅鋁復合接頭材料、銅鋁複合板帶、銅包鋁復合線材均在不同領域得到了廣泛應用，尤其是銅鋁複合板帶，應用領域包括電力電氣、通訊遮蔽、導熱散熱等行業，有了比較成熟的生產工藝，發展前景較好。為了充分發揮銅鋁複合材料的效能，必須深入研究其生產與製備過程，在節約金屬的同時充分減少成本，提高企業的經濟效益與我國的社會效益。參考文獻：
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