銅鋁復合帶介紹
銅鋁復合帶在電池領域應用的比較多，其實并不僅僅是這一樣應用的比較多。在很多方面，銅鋁復合帶都是屬于在逐漸去替代銅去使用的，下面我們來詳細講解一下關于銅鋁復合帶應用以及制作工藝。
銅鋁復合帶制作工藝
我們都知道通銅鋁復合帶是過軋制產生壓力，使至少兩層的金屬板yi起岀現塑性變形，導致金層表而破裂，里層活化而潔凈的金屬露出，板與面之間產生冶金結合，通過熱擴散使結界而在后續熱處理過程中進一步穩固并強化結合。異步軋制復合、冷軋復合和熱軋復合都屬 于軋制復合法。通常先進行表而處理，接著軋制復合，最后實施熱處理、采用該方法時使用的界而應當有一些的粗糙度，且保持淸潔，有助于熱擴散，塑性變形和壓力足夠大。
銅鋁復合帶應表而處理包括建立覆膜法、機械法與化學法，一般通過結合采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，復合材料有較好的強度，科學的熱處理操作60-430°C能夠使界而性能受到金屬化合物的影響程度減輕。
銅鋁復合帶應用
1、較為常見的銅鋁復合帶應用將一層銅包裹于鋁板表而而形成的復合材料就是銅鋁復合帶帶。紫銅帶不僅有很大的需求，而且具有廣泛的應用而，將其用銅鋁復合帶帶替代后，可以被應用于信號傳輸、電力 傳輸等多個領域，前景廣闊，為此類產業發展奠左了基礎。目前我國主要通過鑄軋法、模鑄 復合法、爆炸復合法軋制復合法等工藝生產銅鋁復合帶帶，每種方式的特點與優勢均不同。
2、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，并且生產了與之相配套的設備，能夠通過帶式法生產銅鋁軋制復合板帶，生產效率比較理想。
3、銅鋁復合帶的種類很多，所以應用范用也比較廣泛。英中鋁基覆銅箔層壓板的優點主 要有剛性好、尺寸穩泄、板材平整、電磁屏蔽性好、易于機械加工、散熱性好、熱阻小等， 在電子元器件、電視機、摩托車、汽車等的印制電路板應用比較廣泛。
4、銅鋁復合帶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，不僅價格低廉，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復合帶的優點主要包括耐腐蝕、使用壽命長、耐壓性能強、集熱效率髙、熱性能好等，對于新型太陽能熱水器而言，它可以作為的集熱元件、有關資料顯示，太陽能熱水器中性能較好者通 常使用了管板式平板集熱器，將其換為銅鋁復合帶，可以顯箸減少單位而積。
銅鋁復合材料都有哪些呢？
銅鋁復合材料就是指：通過冷軋、熱軋，爆炸復合法，爆炸軋制法等方式焊接在一起。銅鋁復合材料基板材質包括了L1、L2、LY、LF等材質，銅鋁復合材料復板材質包括了T1、T2、T3...H96、H90、H85、H80、H70、H68、H65、H63、H62、H60等材質。銅鋁復合材料外側防銹鋁合金，防腐性能非常好。內側無氧銅，可以提高換熱效果以彌補鋁管換熱不良缺陷。銅鋁復合材料接合，實現了原子間金屬鍵結合，即冶金結合。
銅鋁復合材料有哪些，如下介紹：
1、銅包鋁復合線材：外層為純銅或者紫銅、芯部為鋁復合線材稱為銅包鋁復合線材,其銅/鋁厚度比一般為15%。有線電視信號和移動通信信號頻率很高,一般50～800MHz左右,由于“集膚效應”,高頻傳輸電流主要集中導體表面層,而且鋁也具有較好導電性能,因而采用銅包鋁復合線代替純銅或紫銅可以保證這類電纜傳輸效率。銅包鋁線電纜具有密度小、價格低、穩定性和可靠性較高等優點。我國是CATV用戶最多國家,隨著信息產業迅速發展,有線電視網絡將不斷興建或更新,并將發展有線電視、電話和計算機三網合一網絡,因此采用優質銅包鋁線來代替純銅線制造同軸電纜將具有廣闊應用前景。
2、銅鋁復合板帶：銅鋁復合板帶鋁板表面包覆一層銅復合材料。以銅鋁復合板帶代替應用面特別廣、需求量特別大紫銅帶,電力和信號傳輸領域有著廣泛應用前景,有望形成巨大產業。下面介紹幾種銅鋁復合板帶應用。
3、銅鋁復合接頭材料：銅鋁復合接頭材料廣泛用于石化工、電器和制冷工業。由于銅鋁接頭應用廣,,所以品種繁多,如變壓器銅鋁母線過渡裝置接頭、陰極銅鋁壓接器、熔鑄型銅鋁過渡接頭、銅鋁軟帶接頭、太陽能接受裝置等。
銅鋁復合材料加工方法怎么樣呢？我們做下這方面的銅鋁復合材料介紹：銅鋁復合材料加工方法很多，大體可分為固-固相復合法和液-固相復合法兩大類。固-固相復合法包括軋制復合、爆炸復合、擠壓拉拔復合等，液-固相復合法包括充芯連鑄、雙結晶器連鑄等。
1、軋制復合法：
(1)軋制復合法基本原理:軋制壓力作用下,使兩層或多層金屬板同時產生塑性變形,表面金屬層破裂、露出潔凈而活化金屬,從而使板面之間形成冶金結合,后續熱處理過程中通過熱擴散使界面結合進一步強化和穩固。
(2)軋制復合法可分為熱軋復合、冷軋復合和異步軋制復合。其工藝一般分為三步:表面處理、軋制復合和熱處理。軋制復合法工藝關鍵在于:清潔而有一定粗糙度界面;足夠大壓力以及塑性變形;合適熱擴散。
(3)銅鋁軋制復合前表面處理可分為化學法、機械法和建立覆膜法。為了獲得更好表面處理效果,化學法和機械法相結合成為常用方法。銅鋁軋制復合工藝一般為冷軋復合-加熱-熱軋(二次軋制),具有復合強度大、工藝簡單、效率較高等優點。研究銅鋁軋制復合材料熱處理工藝中發現存在兩種情況:一是銅鋁原子熱運動和擴散使基體金屬由點結合變為面結合,因而使結合強度提高,也使復合軋制時殘余應力得以消除;二是隨著溫度增加銅鋁都產生了再結晶,且復合界面加厚,并有硬而脆金屬間化合物生成,導致結合強度和彎曲性能等急劇惡化。。X.K.Peng等研究了軋制溫度、熱處理工藝和壓下量對銅鋁復合板性能影響,結果表明軋制溫度為430℃、壓下量為60%時可以獲得結合強度比較好復合材料,合理熱處理工藝可以減小金屬間化合物對界面性能影響。
(4)目前一般認為銅鋁軋制復合過程由三個階段組成,即物理接觸階段、接觸表面激活階段、擴散階段。其復合機理可概述為:銅鋁表面層破裂,新鮮鋁質點擠入銅裂口中而相互接觸,一定條件下表面原子被激活形成激活中心,使新鮮質點間產生原子鍵結合;隨后熱處理過程中,通過擴散或再結晶使點結合轉變為面結合,并具有一定擴散深度。
2、爆炸復合法：
(1)爆炸復合法原理：爆炸復合法利用炸藥爆炸產生能量,微秒級時間內使兩塊金屬板碰撞點產生高達106～107/s應變速率和104MPa高壓,從而實現異種金屬焊接復合。
(2)爆炸復合法特點：由于加載壓力和界面高溫持續時間極短,阻礙了各組元金屬之間化學反應,焊合區厚度一般幾十微米內,因此適用于大部分金屬對之間焊接。其特點是可使材料性能差異極為懸殊金屬組合實現復合;可以避免脆性金屬間化合物生成;靈活性強,可實現各種異型件復合;復合材料結合強度高。其缺點機械化程度低、勞動條件差、有一定危險性。銅鋁爆炸復合板具有較高結合強度,其原因是結合區內存在金屬塑性變形和熔化,界面附近存在著銅和鋁原子相互擴散,結合區發生了冶金過程;界面剪切強度75MPa左右,分離強度最高達106MPa。
3、擠壓-拉拔法：
(1)擠壓-拉拔法特點：擠壓-拉拔法主要用于生產銅鋁復合管、棒、線材及簡單斷面型材。這種方法非常適合銅鋁雙金屬復合,因為銅鋁這兩種金屬材質都比較軟,容易實現擠壓拉拔,而且工藝比較簡單,對設備要求也不高。
(2)銅鋁復合管成形方法：主要是復合坯料擠壓法。擠壓前將內外層用兩個空心坯組裝成一個復合坯,然后進行擠壓和拉拔。為了提高界面結合強度,需要將內外坯料接觸表面清洗干凈,同時為了防止坯料加熱過程中產生氧化,需要采用焊接或包套辦法對復合坯兩端縫隙進行密封。
(3)擠壓-拉拔法優點:擠壓時延伸變形可使界面產生較大比例新生表面;?？赘浇鼣D壓變形區內高溫、高壓條件非常有利于界面原子擴散,從而達到冶金結合。缺點:擠壓過程中金屬流動不均勻時,容易造成擠壓管材沿長度方向內外層壁厚不均勻;容易產生外形波浪、界面呈竹節狀甚至硬層及破裂現象。
(4)銅鋁復合棒、線材以及簡單斷面型材成形方法主要是靜液擠壓法,其原理如圖1所示。其特點是:在擠壓過程中坯料周圍充滿粘性介質,壓力通過介質作用到坯料上,坯料受到均勻等靜水壓力;在擠壓過程中沒有鐓粗變形,與擠壓筒、擠壓軸無接觸,變形區與擠壓模摩擦控制在最小范圍內,可以實現坯料均勻變形以及銅鋁復合界面良好結合[14]。其主要缺點生產效率較低、成本高,而且不適合復雜斷面形狀材料包覆。K.Y.Rhee等進行了熱靜液擠壓法生產銅包鋁復合材料研究,得出最佳工藝條件為擠壓溫度320℃、擠壓比19、半模角45°。
4、充芯連鑄法：
(1)充芯連鑄法原理：(corefillingcontinuouscast簡稱CFC)一種用于制備高熔點金屬包覆低熔點金屬新型復合工藝連鑄外層金屬管殼中充填芯部金屬液體并使之凝固,以實現兩種金屬復合。
(2)CFC法基本原理：如圖2所示。結晶器9和芯部金屬液導流管4沿引錠方向配置于同一軸線上;芯部金屬液導流管上端緊密與芯部金屬控溫坩堝2連接,下端伸入外層包覆金屬控溫坩堝7和結晶器9中,形成外層金屬凝固型芯;;結晶器9上端緊密與外層金屬控溫坩堝7連接;控溫坩堝2、7分別通過感應加熱器1、5進行加熱和保溫;結晶器9出口處設置有二次冷卻裝置。
(3)CFC法適合于銅包鋁線成形。試驗研究結果表明,包覆層芯部金屬熔體溫度、連鑄拉坯速度正確控制與合理匹配實現順利穩定成形關鍵;復合坯結合強度較好[17],結合層強度高于芯部材料強度。
5、雙結晶器連鑄法：
(1)雙結晶器連鑄雙金屬復合材料原理如圖3所示:沿拉坯方向設置兩個同軸結晶器4和10,芯部金屬在上結晶器4中凝固,進入到下保溫坩堝7中外層包覆金屬液中,在下結晶器10中外層金屬凝固并與芯部金屬形成冶金結合,實現連續包覆。
(2)合理連鑄溫度和拉坯速度保證連鑄過程順利進行首要條件。如果開始下拉時溫度過高,金屬液結晶器中不能形成一定厚度坯殼,容易結晶器出口處出現拉漏現象;如果溫度太低,則容易產生冷隔、拉斷等問題。拉坯速度快慢影響結晶器內金屬液固界面相對位置以及液穴長度變化,如果拉速過快,結晶器出口處凝固坯殼太薄,容易產生拉漏事故。
