CN103537483B - 一种铜铝复合板带的制备方法及复合板带连铸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜铝复合板带的制备方法及复合板带连铸装置，制备方法包括下列步骤：1）将铝锭去除表面杂质后，在680～780℃条件下进行熔炼，形成铝液；2）将步骤1）所得铝液制成半固态的浆料；3）将步骤2）所得浆料浇注在预热后的铜板上，轧制，即得。本发明的铜铝复合板带的制备方法，将铝液先制成半固态的浆料，再与固态铜在压力条件下冶金复合，形成的结合界面层比较薄，厚度低于30μm；解决了直接将铝液与铜板进行复合时造成的结合界面层较厚、复合板强度低的问题，明显改善了铜铝复合板带的冶金结合质量，有效提高铜铝复合板带的强度，并且实现连续生产。
Description
技术领域
本发明属于复合板材技术领域，具体涉及一种铜铝复合板带的制备方法，同时还涉及一种复合板带连铸装置。
背景技术
铜铝复合板是一种将铜和铝两种金属复合形成的新型板材，既具有铜的高导热性和导电性，又具有铝的质轻、价格低廉等优点，普遍用于电子、电力、冶金设备、机械、汽车等领域。目前，生产铜铝复合板带的方法主要有轧制复合、爆炸复合、挤压-拉拔复合、扩散焊接复合等固-固复合法和充芯连铸法、双结晶器连铸法等液-固复合法。固-固复合法的工艺一般比较落后，成品率低，质量不稳定，不适合连续大规模生产，因此液-固复合法成为研究的重点；但是，液-固复合法直接将铝液与铜板进行复合，会产生很厚的结合界面层，结合界面层越厚，金属间化合物越多，复合板带的强度越低，因此直接将铝液与铜板进行复合，形成的结合界面层较厚，复合板强度较低，不能满足使用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜铝复合板带的制备方法，解决了直接将铝液与铜板进行复合时造成的结合界面层较厚、复合板强度低的问题。
本发明的第二个目的是提供一种实现上述制备方法的复合板带连铸装置。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种铜铝复合板带的制备方法，包括下列步骤：
1）将铝锭去除表面杂质后，在680～780℃条件下进行熔炼，形成铝液；
2）将步骤1）所得铝液制成半固态的浆料；
3）将步骤2）所得浆料浇注在预热后的铜板上，轧制，即得。
步骤3）中所述预热的温度为300～600℃。对铜板进行预热的目的是减少浇注时铜铝之间的温度差；铜板的预热温度若太低，则达不到预热的效果；若太高，会导致表面氧化严重，阻碍扩散，不利于冶金结合。
步骤3）中所述铜板在预热前经过表面处理。
所述表面处理是使铜板依次经过打磨、碱洗、水洗、酸洗、水洗、酒精清洗处理。
步骤3）中所述轧制的轧辊压下量为20%～50%。
步骤3）中所述轧制的速度为50～100mm/min。
一种复合板带连铸装置，包括坩埚、振动制浆装置、导热辊和轧制装置，所述坩埚的底部设有出液口，该出液口与振动制浆装置的液体进口相连通，所述振动制浆装置的浆料出口向连铸方向倾斜；所述导热辊位于振动制浆装置的浆料出口的下方，用于使底板盛接来自振动制浆装置的浆料出口的浆料；所述导热辊和轧制装置沿连铸方向依次排列的。
所述坩埚内设有控制出液口开闭的塞棒。
本发明的铜铝复合板带的制备方法，将铝液先制成半固态的浆料，再与固态铜在压力条件下冶金复合，降低铝液的浇注温度，进行半固态浇注，有效减少铜铝之间的温度差，铜铝扩散缓慢，容易形成铜铝固溶体，最终形成冶金结合而不形成金属间化合物；缩短铜铝固/液界面达到热平衡时所需的时间，铜板升温到热平衡温度所需吸收的热量减少，铝液在凝固时释放的能量减少，降低铜铝扩散速率并且缩短扩散时间，结合界面层容易形成固溶体，形成的结合界面层比较薄，厚度低于30μm；解决了直接将铝液与铜板进行复合时造成的结合界面层较厚、复合板强度低的问题；大大提高复合板带的强度；另外，半固态金属加工技术能与近净加工技术相接轨，能生产高质量、该精度、机械性能良好的复杂零部件毛坯。
本发明的铜铝复合板带的制备方法，解决了铜铝复合生产环境差、工艺流程长、效率低等问题，明显改善了铜铝复合板带的冶金结合质量；有效提高铜铝复合板带的强度，并且实现连续生产。
本发明的复合板带连铸装置，采用振动制浆装置与传统的连铸装置相耦合，快速制备出符合要求的优质半固态浆料，实现了半固态-固态的金属复合和复合板带的连续生产，极大地提高了复合板带的生产效率，操作简单方便，适合大规模工业化生产。
附图说明
图1为实施例1的复合板带连铸装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的铜铝复合板带的制备方法，包括下列步骤：
1）将铝锭去除表面杂质后，在680℃条件下进行熔炼，形成铝液；
2）将步骤1）所得铝液制成半固态的浆料；
3）将经过表面处理的铜板在300℃条件下预热，将步骤2）所得浆料浇注在预热后的铜板上，经压下量为50%的轧辊轧制，轧制速度为75mm/min，即得。
本实施例的实现上述制备方法的复合板带连铸装置，如图1所示，包括坩埚1、振动制浆装置9、导热辊8和轧制装置5，所述坩埚1的底部设有出液口，该出液口与振动制浆装置9的液体进口相连通，所述振动制浆装置9的浆料出口向连铸方向倾斜；所述导热辊8位于振动制浆装置9的浆料出口的下方，用于使底板盛接来自振动制浆装置的浆料出口的浆料4；所述导热辊8和轧制装置5沿连铸方向依次排列的。所述坩埚1内设有控制出液口开闭的塞棒2。
本实施例的复合板带连铸装置，工作时，如图1所示，将除去表面杂质的铝锭放入坩埚1中，在680℃条件下进行熔炼，形成铝液3；打开塞棒2，铝液3流入振动制浆装置10，形成半固态的浆料4；通过振动制浆装置4的浆液出口，将半固态的浆料4浇注在经预热辊8预热后的铜板7上，经轧制装置5轧制后，拉出，即得铜铝复合板带6。
实施例2
本实施例的铜铝复合板带的制备方法，包括下列步骤：
1）将铝锭去除表面杂质后，在730℃条件下进行熔炼，形成铝液；
2）将步骤1）所得铝液制成半固态的浆料；
3）将经过表面处理的铜板在600℃条件下预热，将步骤2）所得浆料浇注在预热后的铜板上，经压下量为35%的轧辊轧制，轧制速度为100mm/min，即得。
本实施例的实现上述制备方法的复合板带连铸装置同实施例1。
实施例3
本实施例的铜铝复合板带的制备方法，包括下列步骤：
1）将铝锭去除表面杂质后，在780℃条件下进行熔炼，形成铝液；
2）将步骤1）所得铝液制成半固态的浆料；
3）将经过表面处理的铜板在450℃条件下预热，将步骤2）所得浆料浇注在预热后的铜板上，经压下量为20%的轧辊轧制，轧制速度为50mm/min，即得。
本实施例的实现上述制备方法的复合板带连铸装置同实施例1。
实验例
本实验例对实施例1～3所得铜铝复合板带进行检测，并与对比例进行比较，结果如表1所示。其中，对比例为直接将铝液与铜板进行复合的方法所得铜铝复合板。
表1实施例1～3所得铜铝复合板带检测结果
| 项目 | 检测方法 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 |
| 结合界面层厚度，μm | 扫描电镜 | 8 | 18 | 24 | 135 |
| 复合板带结合强度，MPa | 剥离强度 | 162 | 168 | 164 | 151 |
Claims (4)
1.一种铜铝复合板带的制备方法，其特征在于：步骤为：
1）将铝锭去除表面杂质后，在680～780℃条件下进行熔炼，形成铝液；
2）将步骤1）所得铝液制成半固态的浆料；
3）将步骤2）所得浆料浇注在预热后的铜板上，轧制，即得；
步骤3）中所述铜板在预热前经过表面处理；
步骤3）中所述预热的温度为300～600℃；
所述表面处理是使铜板依次经过打磨、碱洗、水洗、酸洗、水洗、酒精清洗处理；
所述制备方法采用如下的复合板带连铸装置来实施：所述复合板带连铸装置包括坩埚、振动制浆装置、导热辊和轧制装置，所述坩埚的底部设有出液口，该出液口与振动制浆装置的液体进口相连通，所述振动制浆装置的浆料出口向连铸方向倾斜；所述导热辊位于振动制浆装置的浆料出口的下方，用于使底板盛接来自振动制浆装置的浆料出口的浆料；所述导热辊和轧制装置沿连铸方向依次排列的。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合板带的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述轧制的轧辊压下量为20%～50%。
3.根据权利要求1所述的铜铝复合板带的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述轧制的速度为50～100mm/min。
4.根据权利要求1所述的铜铝复合板带的制备方法，其特征在于：所述坩埚内设有控制出液口开闭的塞棒。
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