CN102154634A - 一种铜包铝复合导电材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力与电子工业领域，是一种铜包铝复合导电材料制备方法。本发明以铝导电材料为基体，采用化学置换镀铜方法在其表面包覆一层均匀、致密和结合强度高的铜层，通过调整置换镀溶液组成、酸度、温度和施镀时间来控制镀铜层厚度；置换镀铜工艺参数为：温度20-40℃，镀速5～8um/h，施镀时间根据镀层厚度要求而定；制备工艺流程为：铝导电材料→除油→水洗→酸洗活化→水洗→置换镀铜→水洗→干燥→热处理→铜包铝复合导电材料；本发明工艺简单、操作方便、节约能源、镀层均匀和厚度可控，特别适合于薄铜包铝复合导电材料的制备，用作电镀锡和电镀铜的预镀层可以提高电镀层的结合强度。
Description
技术领域
本发明属于电力和电子工业领域，尤其是涉及一种铜包铝复合导电材料制备方法，具体地说就是通过化学置换镀方法在铝导电材料表面包覆一层铜而得到铜包铝复合导电材料。
背景技术
铜材料由于具有优异的导电性能而广泛应用于电力工业和电子工业，但是铜资源匮乏和价格高，大面积应用受到一定限制。铝材料资源丰富和价格低廉，密度仅为铜材料的1/3，单位质量导电能力是铜材料的两倍，铝材料已成为铜材料的替代产品而应用于电力和电子工业。在电子工业中应用发现，铝材料表面氧化膜增加了导线之间或导线与电器之间的接触电阻，很容易出现断路故障。在电力工业中应用发现，铝材料导线、导流排、连接排等表面氧化膜和腐蚀产物严重影响其导电性能，在沿海地区和工业污染区影响更明显。用铜包铝复合导电材料代替纯铝导电材料，可以将铝材料和铜材料的优点有机地结合为一体，有效防止铝导电材料的表面氧化和腐蚀问题，大大改善其导电性能。申请号为200420010427.1的中国专利公开了一种铜包铝导体电缆，铜层占导线截面积的15％；申请号为98112410.0的中国专利公开了一种铜铝复合导线及生产工艺，铜层占导线截面积的5～25％，这两种技术都属于充芯连铸法，其不足之处是铜和铝之间的结合强度低、铜铝界面上容易析出杂质和铜层太薄时容易出现裸露铝材料现象；申请号为200910103875.3的中国专利公开了一种用滚动电沉积法制造铜包铝线的方法，利用该技术可以获得薄铜层铜包铝导电材料，但不足之处是工艺复杂、结合强度低和镀层均匀性不易控制。
发明内容
本发明针对现有铜包铝复合导电材料制备技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便和性能优异的铜包铝复合导电材料制备方法。
本发明是通过以下方式实施的：
一种铜包铝复合导电材料制备方法，以铝导电材料为基体，采用化学置换镀方法在其表面上包覆一层厚度均匀、致密和结合强度高的铜层，通过调整置换镀溶液组成、酸度、温度和施镀时间控制包覆铜层厚度；置换镀铜溶液组成：植酸10～30g/L，硫酸铜5～15g/L，8-羟基喹啉0.5～1.5g/L，磺基水杨酸2～5g/L，十二烷基苯磺酸钠0.01～0.05g/L，糖精1.0～3.0g/L，聚乙二醇10～30g/L，溶液pH 0.5～2.0，pH用氢氧化钠、氢氧化铜和乙醇胺中的任意一种调整；置换镀铜工艺参数为：温度20～40℃，镀速5～8um/h；铜包覆层的技术参数为：厚度10～30um，结合强度大于1级；通过热处理消除铜层内应力，热处理工艺参数为：温度180～250℃，时间10～30min；铜包铝复合导电材料制备工艺流程为：铝导电材料→除油→水洗→酸洗活化→水洗→置换镀铜→水洗→干燥→热处理→铜包铝复合导电材料。
本发明铜包覆铝导电材料方法的优点在于：
在酸性条件下，植酸不仅可以与铜离子形成稳定的络合物，而且又能使三价铝离子定量沉淀，通过补加植酸铜可使置换镀铜溶液长期稳定；铜镀层薄、均匀、致密和结合强度高；热处理温度低，节约能源；该镀铜层既可以用作最终功能镀层，也可以用作电镀铜和电镀锡的预镀层；本发明工艺简单、操作方便和节约能源，特别适合于薄铜包覆铝复合导电材料的制备。
具体实施方式
下面给出本发明的三个最佳实施例：
实施例1
以3mm直径铝导线为基体材料，经过表面除油、酸洗活化、置换镀铜和热处理等工序得到铜包铝复合导线材料，用于生产架空钢芯铝绞线导线。置换镀铜溶液组成：植酸10g/L，硫酸铜5g/L，8-羟基喹啉0.5g/L，磺基水杨酸2g/L，十二烷基苯磺酸钠0.01g/L，糖精1.0g/L，聚乙二醇10g/L，溶液pH 1.5，pH用氢氧化铜调整；置换镀铜工艺参数为：温度40℃，平均镀速7um/h，时间4h；铜包覆层技术参数为：厚度28um，结合强度大于1级；热处理工艺参数为：温度250℃，时间10min；制备工艺流程为：铝导线→除油→水洗→酸洗活化→水洗→置换镀铜→水洗→干燥→热处理→铜包铝复合导线材料→包装→入库。
实施例2
以1500×100×10mm的铝为基体材料，采用除油、酸洗活化、置换镀铜和热处理等工序得到铜包铝复合导电材料，用做变压器的导流排；置换镀铜溶液组成：植酸30g/L，硫酸铜15g/L，8-羟基喹啉1.5g/L，磺基水杨酸5g/L，十二烷基苯磺酸钠0.05g/L，糖精3.0g/L，聚乙二醇30g/L，溶液pH2.0，pH用氢氧化钠调整；置换镀铜工艺参数为；温度20℃，平均镀速5um/h，时间3h；铜包覆层技术参数：厚度15um，结合强度大于1级；热处理工艺参数为：温度180℃，时间30min；在热处理工序前，采用传统酸性电镀锡溶液体系电镀厚度为15um的锡层，铜和锡层总厚度为30um；此时，置换镀铜层为电镀锡的预镀层，提高电镀锡层的结合强度，表面电镀锡层提高铝排的耐高温氧化性能，降低接触电阻；制备工艺流程同实施例1。
实施例3
以300×50×5mm的铝为基体材料，经过表面除油、酸洗活化、置换镀铜和热处理等工序得到铜包铝复合导电连接材料，用于电力工业输电线路的连接件；置换镀铜溶液组成：植酸20g/L，硫酸铜10g/L，8-羟基喹啉1.0g/L，磺基水杨酸3.5g/L，十二烷基苯磺酸钠0.03g/L，糖精2.0g/L，聚乙二醇20g/L，溶液pH1.0，pH用乙醇胺调整；置换镀铜工艺参数为：温度30℃，平均镀速6um/h，时间2h；铜预包覆层技术参数为：厚度12um，结合强度大于1级；热处理工艺参数为：温度200℃，时间20min；；在热处理工序前，采用传统电镀铜溶液电镀厚度为30um的铜层，使铜层总厚度达到42um；此时，置换镀铜层是电镀铜的预镀层，主要是提高电镀铜层的结合强度；制备工艺流程同实施例1。
Claims (2)
1.一种铜包铝复合导电材料制备方法，以铝导电材料为基体，采用化学置换镀铜方法在其表面包覆一层均匀、致密和结合强度高的铜层，通过调整置换镀溶液组成、酸度、温度和施镀时间来控制镀铜层厚度；其特征是：铜包覆层的技术参数为：厚度10～30um，结合强度大于1级，通过低温热处理消除内应力；置换镀铜溶液组成为：植酸10～30g/L、硫酸铜5～15g/L、8-羟基喹啉0.5～1.5g/L、磺基水杨酸2～5g/L、十二烷基苯磺酸钠0.01～0.05g/L、糖精1.0～3.0g/L、聚乙二醇10～30g/L，溶液pH为0.5～2.0；置换镀铜工艺参数为：温度20～40℃，镀速5～8um/h。
2.根据权利1的所述的一种铜包铝复合导电材料制备方法，其特征是：热处理工艺参数为：温度180～250℃，时间10～30min；溶液pH用氢氧化钠、氢氧化铜和乙醇胺中的任意一种调整。
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