CN108517476B - 铜铝冷轧复合板的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了铜铝冷轧复合板的热处理方法，其包括以下步骤：选取厚度和宽度符合要求的铜铝冷轧复合板作为原料；在惰性气体保护下对铜铝冷轧复合板进行退火热处理：逐步升温至320℃~360℃，保温1~3h后冷却至室温；对复合板进行若干次冷精轧；在氮气与氢气混合气体保护下对复合板进行再次热处理：处理温度为480℃~560℃、处理时间为2~5min，获得成品；该成品采用低温长时退火、多道次冷精轧和高温短时扩散热处理制备而成，其表面质量优良且铜铝界面结合强度高；通过本发明所述的方法可以获得性能优异的铜铝界面过渡层，能有效提高铜铝复合板带成品的界面结合强度，满足后续使用过程中冲压、折弯不开裂、不分离，且该方法操作简单、成本低。

Description

铜铝冷轧复合板的热处理方法
技术领域
本发明涉及铜铝复合板技术领域，具体涉及一种铜铝冷轧复合板的热处理方法。
背景技术
铜铝复合板，是铜板与铝板板，通过冷轧、热轧，爆炸复合法，爆炸轧制法等方式焊接在一起，不能分开的新型材料。
按照一般双金属复合过程的工艺属性划分，有熔铸复合法、爆炸复合法、焊接复合法、轧制复合法等。但是在制备铜铝复合板时，熔铸复合过程中铜和铝容易被氧化、导致界面结合强度低，爆炸复合存在版型差、工艺复杂且成本高的问题，焊接复合则因为铜和铝在物理和化学性质方面的巨大差异而不适合，轧制复合中的热轧复合结合强度好但尺寸精度尤其是局部复合时的定位精度较低；然而冷轧复合以操作简单、容易自动化、尺寸精确且效率高成为一种最具潜力的大规模生产局部铜铝复合板的加工方法。
但是，在冷轧程中铜铝在界面上的结合仅仅是物理结合，并没有达到冶金结合的程度，同时，由于两种材料的不均匀变形，会在基体产生较严重的残余应力，对复合后的性能影响很大。因此，为了提高铜铝复合板的界面强度等综合性能，必须对铜铝冷轧复合板带进行热处理。通过热处理，一方面可以使铜铝元素相互扩散，在界面处实现冶金结合，从而提高结合强度；另一方面使基体内部残余应力松弛，恢复塑性。但铜铝复合板在热处理过程中，界面处极易形成CuAl、CuAl2、Cu4Al9等脆性相，这些脆性相会导致复合板带的结合强度降低，从而影响材料的使用性能。
因此，现需提供一种实现冶金结合、保持界面扩散层厚度以获得界面结合良好、性能优异的铜铝复合板材料的铜铝冷轧复合板的热处理方法。
发明内容
为此，本发明提供了一种铜铝冷轧复合板的热处理方法，其包括以下步骤：
步骤一、根据成品要求选取厚度和宽度符合要求的铜铝冷轧复合板作为原料；
步骤二、在惰性气体保护下对铜铝冷轧复合板进行退火热处理：逐步升温至320℃~360℃，保温1~3h后冷却至室温；
步骤三、 对经步骤二处理后的复合板进行若干次冷精轧；
步骤四、在氮气与氢气混合气体保护下对经步骤三处理后的复合板进行再次热处理：温度为480℃~560℃、时间为2~5min，从而获得成品。
在步骤一中，选取厚度为4.20~3.60mm、宽度为50~80mm的铜铝冷轧复合板带。
在步骤三中，进行5-8道次冷精轧，轧制速度为10~20m/min。
在步骤四中，对复合板带进行再次热处理时，复合板带的传送速度为0.8~2.0m/min。
还包括步骤五：对成品进行检测，其界面扩散层的厚度为1.5~2.4μm。
本发明相对于现有技术，具有如下优点之处：
在本发明中，该成品采用低温长时退火、多道次冷精轧和高温短时扩散热处理制备而成，其表面质量优良且铜铝界面结合强度高；也就是说，通过本发明所述的方法可以获得性能优异的铜铝界面过渡层，能有效提高铜铝复合板带成品的界面结合强度，满足后续使用过程中冲压、折弯不开裂、不分离，且该方法操作简单、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明所采用的原料铜铝冷轧复合板带的界面结合SEM图；
图2 为本发明制得的成品复合板带的界面结合SEM图；
图3 为本实施例2所述的原料铜铝冷轧复合板带的结构示意图；
图4 为本实施例3所述的原料铜铝冷轧复合板带的结构示意图；
图5 为本实施例4所述的原料铜铝冷轧复合板带的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供了一种铜铝冷轧复合板的热处理方法，其包括以下步骤：
步骤一、根据成品要求选取厚度和宽度符合要求的铜铝冷轧复合板作为原料；
步骤二、在惰性气体保护下对铜铝冷轧复合板进行退火热处理：逐步升温至320℃~360℃，保温1~3h后冷却至室温；
步骤三、 对经步骤二处理后的复合板进行若干次冷精轧；
步骤四、在氮气与氢气混合气体保护下对经步骤三处理后的复合板进行再次热处理：温度为480℃~560℃、时间为2~5min，从而获得成品。
在本实施例中，该成品采用低温长时退火、多道次冷精轧和高温短时扩散热处理制备而成，其表面质量优良且铜铝界面结合强度高；也就是说，通过本实施例所述的方法可以获得性能优异的铜铝界面过渡层，能有效提高铜铝复合板带成品的界面结合强度，满足后续使用过程中冲压、折弯不开裂、不分离，且该方法操作简单、成本低。
作为优选的实施方式，本实施例还包括步骤五：对成品进行检测，其界面扩散层的厚度为1.5~2.4μm。在本实施例中，图1为所采用的原料铜铝冷轧复合板带的界面结合SEM图，图2采用本实施例所述方法制得的成品复合板带的界面结合SEM图，将二者对比可知，铜铝复合板的界面扩散层的厚度得到大大提高。
具体地，在步骤一中，选取厚度为4.20~3.60mm、宽度为50~80mm的铜铝冷轧复合板带。
进一步，在步骤三中，进行5-8道次冷精轧，轧制速度为10~20m/min。
在本实施例中优选在步骤四中，对复合板带进行再次热处理时，复合板带的传送速度为0.8~2.0m/min。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种具体的实施方式，其目的是制备厚度为1.50mm的适用于电子元器件用的铜铝复合板带，具体制备方法如下：
步骤一、选取原料；如图3所示，选取在铜板带上内嵌设置铝板带构成复合板的铜铝冷轧复合板带作为原料，该铜铝冷轧复合板的上、下表面均为平面，其整体厚度为3.60mm、整体宽度为62.00mm，其中，铝带厚度为0.27mm、宽度为7.50mm；由图1可知，该铜铝冷轧复合板的界面结合部分无扩散过渡层；
步骤二、在步骤一的基础上，对铜铝冷轧复合板进行热处理：将铜铝冷轧复合板置于热处理炉中，并在氮气气氛的保护状态下随热处理炉升温到320℃，并保温3h，而后空冷至室温；
步骤三、在步骤二的基础上，对该复合板带连续进行5道次的冷精轧，每道次的轧制速度为10m/min；其中，每道次变形量为12~18%，轧制至该复合板带的整体厚度至1.50mm，该复合板带的累计变形量约为58%；
步骤四、在氮气和氢气的混合气氛保护下对经步骤三处理后的复合板带进行再次热处理，再次热处理的温度为480℃、时间为5min；具体地，再次热处理时，复合板带的传送速度为0.8m/min。
在本实施例中，通过上述的具体操作步骤获得成品铜铝复合板带，经检测可知，该铜铝复合板带的两种金属材料结合成为不可分割的整体，获得较高的复合强度，其可以像单一金属那样进行折弯、钻孔、冲压等深加工，完全满足不同成品的加工需求。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种具体的实施方式，其目的是制备厚度为0.80mm的适用于电子元器件用的铜铝复合板带，具体制备方法如下：
步骤一、选取原料；如图4所示，选取在铜板带上内嵌设置铝板带构成复合板的铜铝冷轧复合板带作为原料，该铜铝冷轧复合板的上、下表面均为平面，其整体厚度为3.60mm、整体宽度为55.00mm，其中，铝带厚度为0.50mm、宽度为15.mm；由图1可知，该铜铝冷轧复合板的界面结合部分无扩散过渡层；
步骤二、在步骤一的基础上，对铜铝冷轧复合板进行热处理：将铜铝冷轧复合板置于热处理炉中，并在氮气气氛的保护状态下随热处理炉升温到340℃，并保温2h，而后空冷至室温；
步骤三、在步骤二的基础上，对该复合板带连续进行7道次的冷精轧，每道次的轧制速度为15m/min；其中，每道次变形量为12~18%，轧制至该复合板带的整体厚度至0.80mm，该复合板带的累计变形量约为78%；
步骤四、在氮气和氢气的混合气氛保护下对经步骤三处理后的复合板带进行再次热处理，再次热处理的温度为520℃、时间为4min；具体地，再次热处理时，复合板带的传送速度为1.5m/min。
在本实施例中，通过上述的具体操作步骤获得成品铜铝复合板带，经检测可知，该铜铝复合板带的两种金属材料结合成为不可分割的整体，获得较高的复合强度，其可以像单一金属那样进行折弯、钻孔、冲压等深加工，完全满足不同成品的加工需求。
实施例4
在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种具体的实施方式，其目的是制备厚度为0.64mm的适用于电子元器件用的铜铝复合板带，具体制备方法如下：
步骤一、选取原料；如图5所示，选取在铜板带上内嵌设置铝板带构成复合板的铜铝冷轧复合板带作为原料，该铜铝冷轧复合板的上、下表面均为平面，其整体厚度为3.60mm、整体宽度为50.00mm，其中，铝带厚度为0.64mm、宽度为21.00mm；由图1可知，该铜铝冷轧复合板的界面结合部分无扩散过渡层；
步骤二、在步骤一的基础上，对铜铝冷轧复合板进行热处理：将铜铝冷轧复合板置于热处理炉中，并在氮气气氛的保护状态下随热处理炉升温到360℃，并保温1h，而后空冷至室温；
步骤三、在步骤二的基础上，对该复合板带连续进行8道次的冷精轧，每道次的轧制速度为20m/min；其中，每道次变形量为12~18%，轧制至该复合板带的整体厚度至0.64mm，该复合板带的累计变形量约为82%；
步骤四、在氮气和氢气的混合气氛保护下对经步骤三处理后的复合板带进行再次热处理，再次热处理的温度为560℃、时间为2~5min；具体地，再次热处理时，复合板带的传送速度为0.8~2.0m/min。
在本实施例中，通过上述的具体操作步骤获得成品铜铝复合板带，经检测可知，该铜铝复合板带的两种金属材料结合成为不可分割的整体，获得较高的复合强度，其可以像单一金属那样进行折弯、钻孔、冲压等深加工，完全满足不同成品的加工需求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.铜铝冷轧复合板的热处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤一、根据成品要求选取厚度和宽度符合要求的铜铝冷轧复合板作为原料；
步骤二、在惰性气体保护下对铜铝冷轧复合板进行退火热处理：逐步升温至320℃～360℃，保温1～3h后冷却至室温；
步骤三、对经步骤二处理后的复合板进行5-8道次冷精轧，轧制速度为10～20m/min；
步骤四、在氮气与氢气混合气体保护下对经步骤三处理后的复合板进行再次热处理：处理温度为480℃～560℃、处理时间为2～5min，从而获得成品；
步骤五：对成品进行检测；经检测成品的界面扩散层的厚度为1.5～2.4μm。
2.根据权利要求1所述的铜铝冷轧复合板的热处理方法，其特征在于：在步骤一中，选取厚度为4.20～3.60mm、宽度为50～80mm的铜铝冷轧复合板带。
3.根据权利要求2所述的铜铝冷轧复合板的热处理方法，其特征在于：在步骤四中，对复合板带进行再次热处理时，复合板带的传送速度为0.8～2.0m/min。
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