專利名稱：銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬復(fù)合板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法。
背景技術(shù)：
銅鋁復(fù)合板帶是在鋁板的表面包覆ー層銅的復(fù)合材料。以銅鋁復(fù)合板帶代替應(yīng)用面特別廣、需求量特別大的紫銅帶，在電カ和信號傳輸領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，有望形成巨大的產(chǎn)業(yè)。世界上主要的銅資源分布在北美、拉丁美洲以及中非，而我國銅資源較為匱乏。隨著我國銅產(chǎn)量的持續(xù)大幅度增長，特別是冶煉能力的不斷膨脹，原料供應(yīng)已經(jīng)顯得越來越緊張，快速增長與資源短缺的矛盾日益突出。所以對于我國來講，發(fā)展銅鋁層狀復(fù)合板用部分低廉的鋁來代替銅十分符合我國國情的發(fā)展。銅的比重為8.96克/立方厘米，是鋁(2. 7克/立方厘米)的3. 65倍，也就意味著同樣重量的鋁材產(chǎn)品數(shù)是銅材產(chǎn)品數(shù)的3. 65倍，用鋁代替銅應(yīng)用于電カ等領(lǐng)域要劃算很多。由于銅具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、易釬焊、接觸電阻低、耐磨且外表美觀等優(yōu)點(diǎn)。且從物理性質(zhì)上來說，銅的氧化物仍舊具有導(dǎo)電能力，在銅線纜老化后仍然不影響用電安全。而鋁表面極易氧化，所形成的氧化膜十分牢固，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性很差，所以在某些應(yīng)用領(lǐng)域很難用鋁來完全的代替銅。用部分鋁代替銅，經(jīng)一定的エ藝獲得的銅/鋁雙金屬復(fù)合板能綜合具有銅/鋁的優(yōu)良性能，既具備銅優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及較強(qiáng)的耐腐蝕性能又擁有鋁質(zhì)輕、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。目前制備銅/鋁雙金屬層狀復(fù)合板的研究領(lǐng)域極為廣闊，生產(chǎn)方法有多種。一般常規(guī)的制備雙金屬材料分類方法按照復(fù)合過程的エ藝屬性劃分，分別為鑄造復(fù)合法、爆炸復(fù)合法、焊接復(fù)合法、軋制復(fù)合法等。熔鑄復(fù)合是采用鋳造的方法使兩種熔點(diǎn)不同的液態(tài)金屬先后熔鑄在一起或ー種液態(tài)金屬與另ー種固態(tài)金屬凝鑄在一起。早期的熔鑄復(fù)合是在近平衡凝固條件下進(jìn)行的，常常導(dǎo)致界面元素過分?jǐn)U散，有害相生成甚至發(fā)生固體的過分溶解，致使質(zhì)量不好，現(xiàn)代液固相復(fù)合技術(shù)是以液態(tài)金屬快速非平衡凝固和半凝固態(tài)直接塑性成型為特征，因此可以克服熔鑄復(fù)合的ー些弊病。熔鑄復(fù)合材料的質(zhì)量高復(fù)合エ藝效率高，但由于銅和鋁在高溫下極易氧化，生成的氧化膜將極大的影響復(fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度，運(yùn)用保護(hù)性氣氛エ藝復(fù)雜成本尚。爆炸復(fù)合法是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的能量，在微秒級時間內(nèi)使兩塊金屬板在碰撞點(diǎn)產(chǎn)生高達(dá)106 107/s的應(yīng)變速率和104MPa的高壓，從而實(shí)現(xiàn)異種金屬的焊接復(fù)合。爆炸復(fù)合材料具有很高的加工性能，能經(jīng)受后續(xù)多種多次的冷、熱加工。爆炸復(fù)合材料有良好的使用性能。目前采用爆炸復(fù)合法能實(shí)現(xiàn)300多種金屬的復(fù)合。但是，爆炸結(jié)合法機(jī)械化程度低，生產(chǎn)效率較低，勞動條件差，且具有一定的危險性，制備的雙金屬材料變形較大、不平整。焊接復(fù)合法主要包括熔焊、釬焊、攪拌摩擦焊以及擴(kuò)散焊等。熔焊方法不適于鋁/銅的焊接，由于鋁與銅在物理性能及化學(xué)性能方面存在較大的差異，造成其熔焊焊接性很差，具體表現(xiàn)為接頭脆性大、易產(chǎn)生裂紋和接頭強(qiáng)度低。因此，一般エ業(yè)生產(chǎn)中較少采用熔焊方法來焊接鋁/銅之類的異種材料。釬焊方法能成功實(shí)現(xiàn)鋁/銅的焊接，但要降低金屬間化合物形成等因素對接頭性能的影響需要嚴(yán)格確定釬料成分和釬焊エ藝。鋁/銅攪拌摩擦焊是ー種焊接產(chǎn)量高、生產(chǎn)成本低的環(huán)保型焊接新技術(shù)，在鋁、鎂、銅等材料的焊接中獲得了迅速應(yīng)用.因而有人也開始探索用這種方法焊接鍋/銅等異種材料，目前攪拌摩擦焊研究剛剛開始，某些熱點(diǎn) 問題需要進(jìn)ー步深入研究。軋制復(fù)合法的基本原理是金屬板在受到軋機(jī)施加于其上強(qiáng)大壓力的作用下，在兩層金屬的待復(fù)合表面發(fā)生塑性變形，使表面金屬層破裂。隨后，潔凈而活化的金屬層從破裂的金屬表面露出，在強(qiáng)大壓力作用下，形成平面狀的冶金結(jié)合。在后續(xù)的熱處理過程中結(jié)合面繼續(xù)擴(kuò)大，形成穩(wěn)固結(jié)合。軋制復(fù)合又分為熱軋和冷軋復(fù)合。熱軋復(fù)合方法是將被復(fù)合的金屬坯料在高溫高壓下進(jìn)行軋制變形，受熱和力的同時作用而使不同金屬進(jìn)行焊合的一種エ藝方法。這種方法從30年代一直沿用到至今，仍是ー種重要的復(fù)合方法。熱軋復(fù)合是利用高溫?zé)峒せ顥l件下形成較為穩(wěn)定的熱擴(kuò)散，軋后的余熱將使原子擴(kuò)散更加充分，從而形成良好的復(fù)合，但熱軋復(fù)合在エ藝實(shí)施上存在著ー些困難(銅氧化著色溫度低于180°C )，對于某些金屬間脆性化合物的形成難以控制。冷軋復(fù)合是在熱軋復(fù)合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。冷軋復(fù)合屬于壓カ焊接，泛指金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的焊接過程。原則上說，所有具有足夠延展性的金屬都可以通過冷軋獲得復(fù)合材。生產(chǎn)低強(qiáng)度、高塑性、易氧化、小規(guī)格及小批量、高精度的復(fù)合板，采用冷軋法是可行的。近年來，為了達(dá)到冷軋的目的，采用異步軋機(jī)軋制復(fù)合板已取得了成功。在冷軋復(fù)合之前先將金屬板材的表面進(jìn)行清理，通過被軋制板材的接觸表面相對剪切變形，大于某ー臨界變形程度產(chǎn)生復(fù)合，在擴(kuò)散退火處理后獲得理想的復(fù)合界面結(jié)構(gòu)。冷軋可以實(shí)現(xiàn)多種組元的結(jié)合，并且可以生產(chǎn)復(fù)合帶卷，尺寸精確，效率高，因此冷軋復(fù)合是當(dāng)今世界應(yīng)用最廣泛的金屬層狀復(fù)合技術(shù)之一。冷軋復(fù)合過程廣泛的運(yùn)用于生產(chǎn)大型層狀板材和薄材。和其他的生產(chǎn)方法相比，冷軋具有操作簡單，容易自動化等優(yōu)點(diǎn)。材料不能用傳統(tǒng)的熔化方法結(jié)合時，可以采用冷軋復(fù)合方法。他也是在薄片材料結(jié)合和時ー種可靠的方法。但是由于軋制復(fù)合過程中沒有充分的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，因此復(fù)合界面的過渡結(jié)構(gòu)在很大程度上并未完全實(shí)現(xiàn)，結(jié)合強(qiáng)度仍然存在缺憾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)合強(qiáng)度較好的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是ー種銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，依次具有以下步驟①對銅板和鋁板進(jìn)行均勻化退火處理②表面處理首先對經(jīng)過均勻化退火處理后的銅板和鋁板進(jìn)行浸洗除油，接著將浸洗后的銅板和鋁板取出干燥，再用不銹鋼鋼絲刷打磨銅板和鋁板的待軋復(fù)合面；③用冷軋機(jī)對銅板和鋁板進(jìn)行冷軋復(fù)合從而獲得銅鋁復(fù)合坯板；④對冷軋后的銅鋁復(fù)合坯板進(jìn)行擴(kuò)散退火處理。上述方案中，上述步驟①中，把銅板置入退火爐中，保持溫度4500C至5000C，持續(xù)25至30分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度280°C至320°C，持續(xù)25至30分鐘。上述方案中，上述步驟②中，對經(jīng)過均勻化退火處理后的銅板用10%的H2SO4溶液浸洗，對經(jīng)過均勻化退火處理后的鋁板用5%的NaOH溶液浸洗。上述方案中，上述步驟③中，在軋制前將鋁板的始端彎折并扣壓在銅板的始端上。上述方案中，上述步驟③中，銅板的末端則彎折后扣壓在鋁板的終端上。
上述方案中，上述步驟③中，在對銅板和鋁板進(jìn)行打磨后的2分鐘內(nèi)進(jìn)行冷軋復(fù)合從而獲得銅鋁復(fù)合坯板。上述方案中，上述步驟③中，所用冷軋機(jī)是兩棍不可逆式軋機(jī)或兩輥不可逆異步軋機(jī)。上述方案中，上述步驟③中，所用鋁板厚度與銅板厚度比值是2. 5至15，冷軋機(jī)壓下量是50%至70%。上述方案中，根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的制造方法，其特征在于上述步驟④中，擴(kuò)散退火溫度是450°C至600°C，退火時間是10至20分鐘。本發(fā)明具有積極的效果(I)本發(fā)明通過改進(jìn)冷軋エ藝操作和エ藝參數(shù)，從而在制造過程中使得銅板和鋁板在復(fù)合面上進(jìn)行充分的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，從而在復(fù)合面獲得具有性能優(yōu)異的過渡結(jié)構(gòu)，有效提高了成品的結(jié)合強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例I)本實(shí)施例是ー種銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，依次具有以下步驟①對銅板和鋁板進(jìn)行均勻化退火處理把銅板置入退火爐中，保持溫度450°C，持續(xù)30分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度280°C，持續(xù)30分鐘；②表面處理首先對經(jīng)過均勻化退火處理后的銅板和鋁板進(jìn)行浸洗除油，接著將浸洗后的銅板和鋁板取出干燥，再用不銹鋼鋼絲刷打磨銅板和鋁板的待軋復(fù)合面，使得銅板和鋁板的待軋復(fù)合面留有刷痕或手感上近似磨砂效果為好；具體的浸洗方式是對經(jīng)過均勻化退火處理后的銅板用10%的H2SO4溶液浸洗，對經(jīng)過均勻化退火處理后的鋁板用5%的NaOH溶液浸洗；③在對銅板和鋁板進(jìn)行打磨后的2分鐘內(nèi)，用冷軋機(jī)對銅板和鋁板進(jìn)行冷軋復(fù)合從而獲得銅鋁復(fù)合坯板；所用冷軋機(jī)是兩棍不可逆式軋機(jī)，在軋制前將鋁板的始端彎折并扣壓在銅板的始端上，銅板的末端則彎折后扣壓在鋁板的終端上；通過折彎扣壓，使軋制過程中銅板與鋁板不跑偏；本實(shí)施例所用銅板的厚度是0. 8毫米，鋁板厚度是2毫米，也即鋁板厚度與銅板厚度比值是2. 5，壓下量是50% ；④對冷軋后的銅鋁復(fù)合坯板進(jìn)行擴(kuò)散退火處理，擴(kuò)散退火溫度是450°C，退火時間是20分鐘；取出冷卻后即可作為成品。(實(shí)施例2)實(shí)施例2與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于步驟①中，把銅板置入退火爐中，保持溫度460°C，持續(xù)30分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度290°C，持續(xù)30分鐘；步驟③中，本實(shí)施例所用銅板的厚度是0. 8毫米，鋁板厚度是4毫米，也即鋁板厚度與銅板厚度比值是5，壓下量是50% ；
步驟④中，擴(kuò)散退火溫度是470°C，退火時間是20分鐘。(實(shí)施例3)實(shí)施例3與實(shí)施例I基本相同，不同之處 在于步驟①中，把銅板置入退火爐中，保持溫度470°C，持續(xù)30分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度300°C，持續(xù)30分鐘；步驟③中，本實(shí)施例所用銅板的厚度是0. 8毫米，鋁板厚度是8毫米，也即鋁板厚度與銅板厚度比值是10，壓下量是50% ；步驟④中，擴(kuò)散退火溫度是500°C，退火時間是15分鐘。(實(shí)施例4)實(shí)施例4與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于步驟①中，把銅板置入退火爐中，保持溫度470°C，持續(xù)30分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度310°C，持續(xù)30分鐘；步驟③中，本實(shí)施例所用銅板的厚度是0. 8毫米，鋁板厚度是12毫米，也即鋁板厚度與銅板厚度比值是15，壓下量是50% ；步驟④中，擴(kuò)散退火溫度是550°C，退火時間是15分鐘。(實(shí)施例5)實(shí)施例5與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于步驟①中，把銅板置入退火爐中，保持溫度480°C，持續(xù)25分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度320°C，持續(xù)25分鐘；步驟③中，本實(shí)施例所用銅板的厚度是0. 8毫米，鋁板厚度是8毫米，也即鋁板厚度與銅板厚度比值是10，壓下量是50% ；步驟④中，擴(kuò)散退火溫度是550°C，退火時間是10分鐘。(實(shí)施例6)實(shí)施例6與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于步驟①中，把銅板置入退火爐中，保持溫度500°C，持續(xù)25分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度320°C，持續(xù)25分鐘；步驟③中，所用冷軋機(jī)是兩棍不可逆式軋機(jī)，本實(shí)施例所用銅板的厚度是0.8毫米，鋁板厚度是12毫米，也即鋁板厚度與銅板厚度比值是15，壓下量是50% ；步驟④中，擴(kuò)散退火溫度是600°C，退火時間是10分鐘。(實(shí)施例7至實(shí)施例12)實(shí)施例7-12與上述實(shí)施例1-6 —一對應(yīng)，例如實(shí)施例7對應(yīng)實(shí)施例I，實(shí)施例8對應(yīng)實(shí)施例2，依次對應(yīng)直至實(shí)施例12對應(yīng)實(shí)施例6，所述實(shí)施例7-12中的エ藝參數(shù)與其所對應(yīng)各實(shí)施例中的エ藝參數(shù)相同，唯一不同的是步驟③中，冷軋機(jī)壓下量是60%。(實(shí)施例13至實(shí)施例18)實(shí)施例13-18與上述實(shí)施例1-6 —一對應(yīng)，例如實(shí)施例13對應(yīng)實(shí)施例1，實(shí)施例14對應(yīng)實(shí)施例2，依次對應(yīng)直至實(shí)施例18對應(yīng)實(shí)施例6，所述實(shí)施例13-18中的エ藝參數(shù)與其所對應(yīng)各實(shí)施例中的エ藝參數(shù)相同，唯一不同的是步驟③中，冷軋機(jī)壓下量是70%。(實(shí)施例19至實(shí)施例36)實(shí)施例19-36與上述實(shí)施例1-18 —一對應(yīng)，例如實(shí)施例9對應(yīng)實(shí)施例1，實(shí)施例20對應(yīng)實(shí)施例2，依次對應(yīng)直至實(shí)施例36對應(yīng)實(shí)施例18，所述實(shí)施例19-36中的エ藝參數(shù)與其所對應(yīng)各實(shí)施例中的エ藝參數(shù)相同，唯一不同的是步驟③中，所用冷軋機(jī)是兩輥不可逆異步軋機(jī)。對上述實(shí)施例1-36所制造的成品銅鋁復(fù)合帶板各取三份樣品進(jìn)行檢測，其結(jié)果如下(I)鋁板厚度和銅板厚度的比值存在一個臨界點(diǎn)，就樣品而言是10，當(dāng)大于這ー值吋，隨著著鋁板厚度和銅板厚度的比值的增加，成品銅鋁復(fù)合板帶的結(jié)合強(qiáng)度増大。當(dāng)小于這ー值時，成品銅鋁復(fù)合板帶的結(jié)合強(qiáng)度隨層厚比的増加而減小。另外，鋁板厚度和銅板厚度的比值越大軋后銅鋁層厚比更接近于軋前的銅鋁層厚比，即鋁板厚度和銅板厚度的比值大時有利于獲得平直的復(fù)合板。(2)隨著壓下量的 増大，軋后銅鋁層厚比趨近于原始銅鋁層厚比。壓下量越大，成品銅鋁復(fù)合板帶的結(jié)合強(qiáng)度越大，結(jié)合力分布越均勻。(3)擴(kuò)散退火宜選用的熱處理工藝為高溫短時退火470°C至550°C，保溫時間10至10分鐘，此時成品銅鋁復(fù)合板帶的結(jié)合強(qiáng)度較佳。(4)通過異步軋制能獲得更薄的板。在相同壓下量下，異步軋制復(fù)合板比同步軋制復(fù)合板的結(jié)合強(qiáng)度高。(5)本發(fā)明方法與傳統(tǒng)冷軋方式相比，可獲得具有更高結(jié)合強(qiáng)度的銅鋁復(fù)合帶板，其結(jié)合強(qiáng)度甚至可達(dá)傳統(tǒng)冷軋復(fù)合帶板的3倍。顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，依次具有以下步驟 ①對銅板和鋁板進(jìn)行均勻化退火處理 ②表面處理首先對經(jīng)過均勻化退火處理后的銅板和鋁板進(jìn)行浸洗除油，接著將浸洗后的銅板和鋁板取出干燥，再用不銹鋼鋼絲刷打磨銅板和鋁板的待軋復(fù)合面； ③用冷軋機(jī)對銅板和鋁板進(jìn)行冷軋復(fù)合從而獲得銅鋁復(fù)合坯板； ④對冷軋后的銅鋁復(fù)合坯板進(jìn)行擴(kuò)散退火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于上述步驟①中，把銅板置入退火爐中，保持溫度450°C至500°C，持續(xù)25至30分鐘；把鋁板置入退火爐中，保持溫度280°C至320°C，持續(xù)25至30分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于上述步驟②中，對經(jīng)過均勻化退火處理后的銅板用10%的H2SO4溶液浸洗，對經(jīng)過均勻化退火處理后的鋁板用5%的NaOH溶液浸洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于上述步驟③中，在軋制前將鋁板的始端彎折并扣壓在銅板的始端上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于上述步驟③中，銅板的末端則彎折后扣壓在鋁板的終端上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于上述步驟③中，在對銅板和鋁板進(jìn)行打磨后的2分鐘內(nèi)進(jìn)行冷軋復(fù)合從而獲得銅鋁復(fù)合坯板。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于上述步驟③中，所用冷軋機(jī)是兩棍不可逆式軋機(jī)或兩輥不可逆異步軋機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于上述步驟③中，所用鋁板厚度與銅板厚度比值是2. 5至15，冷軋機(jī)壓下量是50%至70%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁復(fù)合板帶的制造方法，其特征在于上述步驟④中，擴(kuò)散退火溫度是450°C至600°C，退火時間是10至20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅鋁復(fù)合板帶的冷軋制造方法，依次具有以下步驟①對銅板和鋁板進(jìn)行均勻化退火處理②表面處理首先對經(jīng)過均勻化退火處理后的銅板和鋁板進(jìn)行浸洗除油，接著將浸洗后的銅板和鋁板取出干燥，再用不銹鋼鋼絲刷打磨銅板和鋁板的待軋復(fù)合面；③用冷軋機(jī)對銅板和鋁板進(jìn)行冷軋復(fù)合從而獲得銅鋁復(fù)合坯板；④對冷軋后的銅鋁復(fù)合坯板進(jìn)行擴(kuò)散退火處理。本發(fā)明通過改進(jìn)冷軋工藝操作和工藝參數(shù)，從而在制造過程中使得銅板和鋁板在復(fù)合面上進(jìn)行充分的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，從而在復(fù)合面獲得具有性能優(yōu)異的過渡結(jié)構(gòu)，有效提高了成品的結(jié)合強(qiáng)度。
文檔編號B21B1/38GK102615102SQ201210112649
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
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