CN109797412A - 一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，属于金属复合材料领域。在与铝材接触的铜材界面上镀一层金属银，或者在与铜材接触的铝材界面上镀一层金属银，然后将铜材与铝材加工复合，经加工热处理后，制备成铜铝复合材料。本发明采用了在铜铝界面镀银的方法，可以有效地阻碍铜铝界面生成脆性且导电性差的金属间化合物，提高了铜铝复合材料的界面结合和导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，属于金属复合材料领域。
背景技术
铜铝复合材料是指在铝的表面包覆铜，使铜和铝在界面上实现良好结合的一种复合材料。铜铝复合材料不仅具有铜的导电、导热性能好、接触电阻低和外表美观等优点，而且具有铝的质轻、耐腐蚀、经济等优势。以铜铝复合材料代替应用面特别广、需求量特别大的铜，在电力和信号传输等领域将有广泛的应用前景。因此，开发适合工业规模生产的高效、低能耗复合技术，制备铜铝复合带新型材料，无疑将会给我国迅速发展的电子、电力、机械制造等工业领域提供理想的新产品，产生显著的经济效益，而且对于合理利用资源，保证国民经济可持续发展具有重要的社会效益。
然而铜铝复合材料在制备、加工以及热处理过程中，由于扩散的产生，在界面上容易生成层状的脆性相，即铜铝金属间化合物，如Cu9Al4、Cu3Al2、Cu40Al3、CuAl2等。这些金属间化合物具有较高的硬度及脆性，过厚的脆性化合物会降低界面结合强度。另外，由于金属间化合物电阻率高于铜和铝，这对材料的导电性能也会产生不利影响。因此，应采取措施尽量抑制这些界面脆性相的生成。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，以解决铜铝复合材料在制备加工以及热处理过程中在界面上形成脆性的金属间化合物从而降低界面结合强度和导电性的问题。
金属银具有良好的导电性，与铜完全互溶，相互间不会形成金属间化合物；银与铝之间扩散系数较低，也难以形成金属间化合物。因此采用在铜铝金属间镀银的方法可以改善铜铝金属间化合物产生而导致的铜铝复合材料的界面问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，在与铝材接触的铜材界面上镀一层金属银，或者在与铜材接触的铝材界面上镀一层金属银，然后将铜材与铝材加工复合，经一系列加工热处理后，制备成铜铝复合材料成品。
所述的铜材为纯铜或铜合金，所述的铝材为纯铝或铝合金。
所述的铜材或铝材在镀银之前，先进行除油并抛光除去氧化膜，再进行镀银。
本发明采取的镀银方法包括，但不限于，电镀法、化学镀法等。
镀银层的厚度范围为1-15μm。
采用电镀法镀银，包括以下步骤：将铜材浸入含氯化汞的溶液中，进行汞化处理，在铜材表面镀上一层汞膜，然后将铜材作阴极，纯银板作阳极，浸入氰化银钾电解液中，进行电镀。
含氯化汞的溶液中，氯化汞的浓度为2g/L～10g/L，氰化钾的浓度为30～70g/L。
氰化银钾电解液由氯化银和氰化钾组成，氯化银的浓度为30g/L～45g/L，氰化钾的浓度为70g/L～120g/L。
电镀的工艺条件：电流密度为0.1～0.5A/dm，电镀时间为5～60秒。
本发明的铜铝复合材料包括，但不限于，纯铜-纯铝复合材料、铜合金-纯铝复合材料、纯铜-铝合金复合材料、铜合金-铝合金复合材料等。
本发明的铜铝复合材料的状态包括，但不限于，线材、带材、箔材、板材、管材、棒材等。
本发明的有益效果：
本发明采用了铜铝界面镀银的方法，可以有效地阻碍铜铝界面生成脆性且导电性差的金属间化合物，提高了铜铝复合材料的界面结合和导电性能。
具体实施方式
本发明在铜铝接触界面镀一层金属银，优选的采用电镀法在铜铝接触的铜层表面镀一层金属银，然后将铜与铝加工复合，经一系列加工热处理后，制备成铜铝复合材料成品。
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
本发明提供一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，包括以下步骤：将外径为30mm，内径为27mm的铜镍硅管进行除油并抛光除去氧化膜，浸入由氯化汞等配成的溶液中，进行汞化处理，使在管材表面镀上一层汞膜，然后将管材作阴极，纯银板作阳极，浸入由硝酸银和氰化钾所配成的氰化银钾电解液中，进行电镀，镀层厚度为10μm。将镀银后的铜镍硅管与直径为26.8mm的铝镁硅合金棒进行多道次复合拉拔成直径为0.5mm的复合线。在450℃退火2h，对界面进行显微组织分析，界面上银层分布均匀，没有明显的金属间化合物产生，复合线的导电率为52％IACS。
实施例2：
本发明提供一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，包括以下步骤：将厚4mm、宽50mm的纯铜板带进行除油并抛光除去氧化膜，浸入由氯化汞等配成的溶液中，进行汞化处理，使在制件表面镀上一层汞膜，然后将制件作阴极，纯银板作阳极，浸入由硝酸银和氰化钾所配成的氰化银钾电解液中，进行电镀，镀层厚度为5μm。将镀银后的铜带与同规格的纯铝板带进行复合轧制，初始道次加工率为70％，随后进行多道次冷轧加工，道次加工率为10％-25％，直至厚度达到1.5mm。将铜铝复合带在400℃退火1h，取试样进行剪切强度测试，其界面剪切强度达到65MPa。
对比实施例1：
将未镀银的铜镍硅管与直径为26.8mm的铝镁硅合金棒进行多道次复合拉拔成直径为0.5mm的复合线。在450℃退火2h，对界面进行显微组织分析，界面上有明显的金属间化合物产生，复合线的导电率为44％IACS。
对比实施例2：
将未镀银的4mm厚、50mm宽的纯铜带与同规格的纯铝板带进行复合轧制，初始道次加工率为70％，随后进行多道次冷轧加工，道次加工率为10％-25％，直至厚度达到1.5mm。将铜铝复合带在400℃退火1h，取试样进行剪切强度测试，由于大量金属间化合物的产生，其界面剪切强度为30MPa。
由以上实施例和对比实施例可以看到，采用在铜铝界面镀银的方法，可以有效地阻碍铜铝界面生成脆性且导电性差的金属间化合物，显著提高铜铝复合材料的界面结合和导电性能。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：在与铝材接触的铜材界面上镀一层金属银，或者在与铜材接触的铝材界面上镀一层金属银，然后将铜材与铝材加工复合，经加工热处理后，制备成铜铝复合材料。
2.根据权利要求1所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：所述的铜材为纯铜或铜合金材料，所述的铝材为纯铝或铝合金材料。
3.根据权利要求1所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：所述的铜材或铝材在镀银之前，先进行除油并抛光，再镀银。
4.根据权利要求3所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：镀银的方法包括电镀法和化学镀法。
5.根据权利要求4所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：镀银层的厚度为1-15μm。
6.根据权利要求4所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：电镀法镀银包括以下步骤：将铜材浸入含氯化汞的溶液中，进行汞化处理，在铜材表面镀上一层汞膜，然后将铜材作阴极，纯银板作阳极，浸入氰化银钾电解液中，进行电镀。
7.根据权利要求6所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：所述的含氯化汞的溶液中，氯化汞的浓度为2g/L～10g/L，氰化钾的浓度为30～70g/L；氰化银钾电解液由氯化银和氰化钾组成，氯化银的浓度为30g/L～45g/L，氰化钾的浓度为70g/L～120g/L。
8.根据权利要求6所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：所述电镀的工艺条件为：电流密度0.1～0.5A/dm，电镀时间5～60秒。
9.根据权利要求1所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：所述的铜铝复合材料为纯铜-纯铝复合材料、铜合金-纯铝复合材料、纯铜-铝合金复合材料或铜合金-铝合金复合材料。
10.根据权利要求9所述的利用镀银改善铜铝复合材料界面的方法，其特征在于：所述的铜铝复合材料为线材、带材、箔材、板材、管材或棒材。
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