CN108237151B - 一种超薄铜复层铜铝复合材料及其生产方法 - Google Patents

一种超薄铜复层铜铝复合材料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超薄铜复层铜铝复合材料及其生产方法，属于金属板带加工技术领域。本发明的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，包括：在铜铝复合板带的铝层表面复合一层铝覆层得到铜铝复合坯料，冷轧处理，即得。本发明的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，采用较厚的铜铝复合板带代替纯铜作为复层，直接减薄了铜层的绝对厚度并增加了其热熔，解决现有技术在生产超薄铜复层铜铝复合材料的过程中容易产生过烧，造成铜层熔透，无法复合的技术问题；同时相较于传统的采用电镀技术生产超薄铜复层铜铝复合材料对环境污染小，社会效益显著。

Description

一种超薄铜复层铜铝复合材料及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种超薄铜复层铜铝复合材料及其生产方法，属于金属板带加工技术领域。
背景技术
市场上现有的铜铝复合材料的生产方法主要有爆炸复合(以中厚板为主，铜复层比例高约在20～60％)，连续铸造轧制(0.1～20mm的板带为主，铜复层比例处于中间水平，约为10～35％)、双模铸造、静液挤压等方法，在生产铜复层比例低的铜铝复合材料时容易造成铜复层因过烧而熔透。而电镀工艺一般加工铜镀层在一定程度上也能满足市场要求，但是为保证镀层的附着强度，其复层厚度一般为5～20μm，比例一般在1％以内，而且其生产工艺的环境污染重。
发明内容
本发明的目的是提供一种超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，解决现有技术在生产超薄铜复层铜铝复合材料的过程中容易造成铜层穿透的问题。
本发明还提供了一种采用上述生产方法制得超薄铜复层铜铝复合材料。
为了实现以上目的，本发明的超薄铜复层铜铝复合材料的制备方法所采用的技术方案是：
一种超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，包括：在铜铝复合板带的铝层表面复合一层铝覆层得到铜铝复合坯料，冷轧，即得。
所述超薄铜复层铜铝复合材料的厚度为0.5～6mm。铜复层的厚度占超薄铜复层铜铝复合材料总厚度的比例为1～8％。
所述铜铝复合板带的铜层和铝层之间以冶金结合的方式进行复合。
优选的，所述铜铝复合材料的铝层材料的状态为O态。铜层材料的牌号为T2。铜铝复合板带的铝层材料可以为1系、3系、4系或8系的变形铝合金。进一步的，所述的铜铝复合板带的铝层材料为牌号为1060、1050、1100、3003、8011或8030的变形铝合金。
所述铝覆层的成分与铜铝复合板带的铝层材料的成分可以相同也可以不相同。
所述铜铝复合板带的厚度为0.8～6.0mm。铜铝复合板带的铜层的厚度占铜铝复合板带总厚度的比例为10～30％。优选的，铜铝复合板带的铜层的厚度占铜铝复合板带总厚度的比例为10～20％。进一步优选的，铜铝复合板带的铜层的厚度占铜铝复合板带总厚度的比例为10～15％。
优选的，在铜铝复合板带的铝层表面复合一层铝覆层具体为：将所述铜铝复合板带的铝层与半融态铝合金液体接触，然后无氧连续铸轧，得到铜铝复合坯料。根据对超薄铜复层铜铝复合材料厚度的需要生产不同的铜铝复合坯料，其厚度一般为6～8mm，特别情况下可达20mm。铜层的厚度占铜铝复合坯料厚度的比例为1～8％。所述无氧连续铸轧的轧制速度为0.5～1.5m/s。所述无氧连续铸轧的轧制压力为6×106～12×106N。
所述半熔态铝合金液体是将铝锭熔炼，再加入必要的化学元素Si、Fe、Cu和Mn熔融，然后精炼除气，再将精炼除气后的熔融液进行静置，然后浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态。铝锭进行熔炼的温度为700～850℃。
所述半熔态铝合金液体也可以将铝合金熔融成液体，然后精炼排气，再进行静置，然后浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态。
精炼除气的温度为760～800℃。精炼除气后的熔融液进行静置的温度为670～830℃，静置的时间为5～10min。
所述半熔态是指铝合金液体冷却至半固态区。
将铜铝复合板带的铝层与半熔态铝合金液体接触前，对铜铝复合板带进行预热处理。预热处理是将铜铝复合板带加热至230～250℃。
在对铜铝复合板带进行预热处理之前还要对铜铝复合板带的铝层依次进行脱脂和去氧化处理。采用热水洗对铜铝复合板带的铝层表面进行脱脂。去氧化是对铜铝复合板带的铝层表面进行打磨以去除铝层表面的氧化物。
所述冷轧处理的条件为：轧制速度为0.5～2.0m/s，轧制压力为5×106～15×106N，张力为0.5×106～5×106N。
所述冷轧处理的第一道次加工率为10～18％，总道次加工率为30～60％。加工道次至少为2次。优选的，加工道次为3次。
上述超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，还包括将冷轧处理后的铜铝复合坯料进行退火处理。
所述退火处理的温度为200～350℃，时间为2～10h。
本发明的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，采用较厚的铜铝复合板带代替纯铜作为复层，直接减薄了铜层的绝对厚度并增加了其热熔，解决现有技术在生产超薄铜复层铜铝复合材料的过程中容易产生过烧，造成铜层熔透，无法复合的技术问题；同时相较于传统的采用电镀技术生产超薄铜复层铜铝复合材料对环境污染小，社会效益显著。高结合强度超薄铜复层的铜铝复合材料的需求量很大，本方法开发的铜铝复合材料填补了这项空白。
本发明的超薄铜复层铜铝复合材料所采用的技术方案为：
一种采用上述生产方法制得的超薄铜复层铜铝复合材料。
采用本发明的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法所得的超薄铜复层铜铝复合材料，在装饰领域应用时，铜面为外观面，往往只需要10～100μm就足以保证着色，铝作为基层主要起支撑作用，能减少5～40％的铜的用量，显著生产降低成本；由于传统铜铝复合材料较厚，采用本发明的方法得到的超薄铜复层铜铝复合材料在通讯领域应用时，尤其是可以应用于滤波器基板，经济效益显著。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，包括以下步骤：
1)取铜铝复合板带，先对其铝面采用热水洗脱脂，再将铝面打磨，加热到250℃；所述铜铝复合板带的牌号为T2/3003，状态为O态，厚度为2.5mm，宽度为500mm，铜层的厚度占铜铝复合板带厚度的比例为10％，铜铝复合板带的铜层和铝层之间以冶金结合的方式进行复合；
将牌号为3003的铝合金熔为液体，然后在780℃下精炼除气，再在670℃静置8分钟，浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态；
2)将步骤1)所得的半熔态铝合金与复层的打磨面(铝面)接触，进行无氧连续铸轧即得铜铝复合坯料；所述铜铝复合坯料的牌号为T2/3003，厚度为7.0mm，铜层的厚度占铜铝复合坯料厚度的比例为3.1％；无氧连续铸轧的轧制速度为1m/s，轧制压力为6×106N；
3)将步骤2)所的铜铝复合坯料进行冷轧处理，冷轧处理的第一道次加工率为15％，进行3道次轧制，轧制速度为1.0m/s，轧制压力为8×106N，张力为3.5×106N，得到厚为4.0mm的冷轧板坯；
4)将步骤3)所得的冷轧板坯在330℃条件下保温6h以进行退火处理，得到状态为O态、冶金结合的超薄铜复层铜铝复合材料，其厚度为4.0mm，铜复层的厚度占超薄铜复层铜铝复合材料厚度的比例为3.1％。
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料采用本实施例的生产方法制得。
实施例2
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，包括以下步骤：
1)取铜铝复合板带，先对其铝面采用热水洗脱脂，再将铝面打磨，加热到250℃；所述铜铝复合板带的牌号为T2/8030，状态为O态，厚度为0.8mm，宽度为500mm，铜层的厚度占铜铝复合板带厚度的比例为10％，铜铝复合板带的铜层和铝层之间以冶金结合的方式进行复合；
将牌号为8030的铝合金熔为液体，然后在800℃下精炼除气，再在830℃下静置5分钟，浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态；
2)将步骤1)所得的半熔态铝合金与复层的打磨面(铝面)接触，进行无氧连续铸轧即得铜铝复合坯料；所述铜铝复合坯料的牌号为T2/8030，厚度为6.0mm，铜层的厚度占铜铝复合坯料厚度的比例为1.1％；无氧连续铸轧的轧制速度为1.5m/s，轧制压力为6×106N；
3)将步骤2)所的铜铝复合坯料进行冷轧处理，冷轧处理的第一道次加工率为18％，进行3道次轧制，轧制速度为0.5m/s，轧制压力为15×106N，张力为5×106N，得到厚为3.0mm的冷轧板坯；
4)将步骤3)所得的冷轧板坯在200℃条件下保温10h以进行退火处理，得到状态为O态、冶金结合的超薄铜复层铜铝复合材料，其厚度为3.0mm，铜复层的厚度占超薄铜复层铜铝复合材料厚度的比例为1.1％。
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料采用本实施例的生产方法制得。
实施例3
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，包括以下步骤：
1)取铜铝复合板带，先对其铝面采用热水洗脱脂，再将铝面打磨，加热到240℃；所述铜铝复合板带的牌号为T2/8011，状态为O态，厚度为6.0mm，宽度为500mm，铜层的厚度占铜铝复合板带厚度的比例为13％，铜铝复合板带的铜层和铝层之间以冶金结合的方式进行复合；
将铝锭在800℃熔炼，再加入Si、Fe、Cu和Mn熔融，然后在760℃下精炼除气，再在760℃下静置10分钟，浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态；
2)将步骤1)所得的半熔态铝合金与复层的打磨面(铝面)接触，进行无氧连续铸轧即得铜铝复合坯料；所述铜铝复合坯料的厚度为8.0mm，铜层的厚度占铜铝复合坯料厚度的比例为8％；无氧连续铸轧的轧制速度为0.5m/s，轧制压力为9×106N；
3)将步骤2)所的铜铝复合坯料进行冷轧处理，冷轧处理的第一道次加工率为10％，进行2道次轧制，轧制速度为2.0m/s，轧制压力为5×106N，张力为0.5×106N，得到厚为6.0mm的冷轧板坯；
4)将步骤3)所得的冷轧板坯在350℃条件下保温2h以进行退火处理，得到状态为H24态、冶金结合的超薄铜复层铜铝复合材料，其厚度为6.0mm，铜复层的厚度占超薄铜复层铜铝复合材料厚度的比例为8％。
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料采用本实施例的生产方法制得。
实施例4
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，包括以下步骤：
1)取铜铝复合板带，先对其铝面采用热水洗脱脂，再将铝面打磨，加热到230℃；所述铜铝复合板带的牌号为T2/1100，状态为O态，厚度为1.0mm，宽度为500mm，铜层的厚度占铜铝复合板带厚度的比例为15％，铜铝复合板带的铜层和铝层之间以冶金结合的方式进行复合；
将铝锭在800℃熔炼，再加入Si、Fe、Cu和Mn熔融，然后在760℃下精炼除气，再在760℃下静置10分钟，浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态；
2)将步骤1)所得的半熔态铝合金与复层的打磨面(铝面)接触，进行无氧连续铸轧即得铜铝复合坯料；所述铜铝复合坯料的厚度为8mm，铜层的厚度占铜铝复合坯料厚度的比例为1.5％；无氧连续铸轧的轧制速度为1.2m/s，轧制压力为12×106N；
3)将步骤2)所的铜铝复合坯料进行冷轧处理，冷轧处理的第一道次加工率为12％，进行3道次轧制，轧制速度为1.5m/s，轧制压力为12×106N，张力为2×106N，得到厚为1.0mm的冷轧板坯；
4)将步骤3)所得的冷轧板坯在270℃条件下保温4h以进行退火处理，得到状态为H24态、冶金结合的超薄铜复层铜铝复合材料，其厚度为1.0mm，铜复层的厚度占超薄铜复层铜铝复合材料厚度的比例为1.5％。
本实施例的超薄铜复层铜铝复合材料采用本实施例的生产方法制得。
对比例1
本对比例的铜铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取宽度为500mm、厚度为0.8mm、牌号为T2的铜板带，采用热水脱脂，再将一面打磨，然后加热至100℃；
将铝锭在800℃熔炼，再加入Si、Fe、Cu和Mn熔融，然后在760℃下精炼除气，再在760℃下静置10分钟，浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态；
2)将步骤1)所得的半熔态铝合金与铜板带打磨面接触，进行无氧连续铸轧即得铜铝复合坯料；所述铜铝复合坯料的厚度为7.5mm，铜层的厚度占铜铝复合坯料厚度的比例为10％；无氧连续铸轧的轧制速度为1.5m/s，轧制压力为12×106N；
3)将步骤2)所的铜铝复合坯料进行冷轧处理，冷轧处理的第一道次加工率为25％，进行1道次轧制，轧制速度为2m/s，轧制压力为12×106N，张力为2.5×106N，得到厚为6.0mm的冷轧板坯；
4)将步骤3)所得的冷轧板坯在350℃条件下保温4h以进行退火处理，得到状态为O态、冶金结合的铜铝复合材料，其厚度为6.0mm，铜复层的厚度占铜铝复合材料厚度的比例为10％。
对比例2
本对比例的铜铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)取宽度为800mm、厚度为0.85mm、牌号为T2的铜板带，采用热水脱脂，再将一面打磨，然后加热至100℃；
将铝锭在800℃熔炼，再加入Si、Fe、Cu和Mn熔融，然后在760℃下精炼除气，再在760℃下静置10分钟，浇入预热的铸嘴中，浇铸出的铝合金液体经冷却结晶至半熔态；
2)将步骤1)所得的半熔态铝合金与铜板带的打磨面接触，进行无氧连续铸轧即得铜铝复合坯料；所述铜铝复合坯料的厚度为7.5mm，铜层的厚度占铜铝复合坯料厚度的比例为10％；无氧连续铸轧的轧制速度为1.5m/s，轧制压力为12×106N；
3)将步骤2)所的铜铝复合坯料进行冷轧处理，冷轧处理的第一道次加工率为20％，进行6道次轧制，轧制速度为2m/s，轧制压力为12×106N，张力为2×106N，得到厚为1.0mm的冷轧板坯；
4)将步骤3)所得的冷轧板坯在270℃条件下保温4h以进行退火处理，得到状态为H24态、冶金结合的超薄铜复层铜铝复合材料，其厚度为1.0mm，铜复层的厚度占超薄铜复层铜铝复合材料厚度的比例为10％。
实验例
分别检测实施例1～4的超薄铜复层铜铝复合材料以及对比例1～3的铜铝复合材料的密度、铜面硬度、抗拉强度和延伸率，检测结果见表1。
表1抗拉强度和延伸率的测试结果
由表1中数据可以看出，采用本发明的生产方法，不仅能够用于生产超薄铜复层铜铝复合材料，而且所得超薄铜复层铜铝复合材料密度小，且具有良好的力学性能和延展性。

Claims (7)

1.一种超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，其特征在于：包括：在铜铝复合板带的铝层表面复合一层铝覆层得到铜铝复合坯料，冷轧处理，即得；所述铜铝复合材料的铝层材料的状态为O态，铜层材料的牌号为T2，铝层材料为1系、3系或8系的变形铝合金；所述铜铝复合板带的厚度为0.8~6.0mm，铜层的厚度占铜铝复合板带总厚度的比例为10~30%；在铜铝复合板带的铝层表面复合一层铝覆层具体为：将所述铜铝复合板带的铝层与半熔态铝合金液体接触，然后无氧连续铸轧，得到铜铝复合坯料。
2.根据权利要求1所述的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述无氧连续铸轧的轧制速度为0.5~1.5m/s，轧制压力为6×106~12×106N。
3.根据权利要求1所述的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述冷轧处理的条件为：轧制速度为0.5~2.0m/s，轧制压力为5×106~15×106N，张力为0.5×106~5×106N。
4.根据权利要求1所述的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述冷轧处理的第一道次加工率为10~18%，总道次加工率为30~60%。
5.根据权利要求1所述的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，其特征在于：还包括将冷轧处理后的铜铝复合坯料进行退火处理。
6.根据权利要求5所述的超薄铜复层铜铝复合材料的生产方法，其特征在于：所述退火处理的温度为200~350℃，时间为2~10h。
7.一种采用如权利要求1所述的生产方法制得的超薄铜复层铜铝复合材料。
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