本发明涉及铜铝复合板技术领域，具体涉及一种铜铝复合板带的制备方法。
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复合板带的制备方法。
技术实现要素：
为此，本发明提供了一种铜铝复合板带的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、根据成品要求选取尺寸符合要求的铜板和铝带，其中，所述铜板作为基板材料，所述铝带作为内嵌材料；
步骤二、对铜板进行均匀化退火处理：退火温度为320~400℃、保温时间为0.5~3h，对铝带进行均匀化退火处理：退火温度为180~220℃、保温时间为1~3h，退火完毕后对铜板和铝带进行水淬；
步骤三、对铜板和铝带进行表面预处理，去除油污、表面氧化皮和其他杂质，并将铜板的内嵌槽表面的粗糙度打磨至60~80μm，将铝带的表面粗糙度打磨至70~90μm；
步骤四、将铝带嵌入铜板的内嵌槽中，并弯折铜板端部扣压固定铝带，而后进行若干道次冷轧复合处理；
步骤五、在气氛保护下对冷轧复合后的铜铝复合板进行高温热处理，获得所需成品。
在步骤一中，所选取铜板的厚度为15~20mm，所选取铝带的厚度为1.5~2mm。
在步骤三中，表面预处理包括：采用浓度为10%的naoh溶液清洗铜板和铝带以去除油污，再采用稀硫酸清洗铜板和铝带以去除表面氧化皮与其他杂质。
在步骤三中，采用不锈钢丝刷对铜板进行表面粗糙度打磨，不锈钢丝刷的不锈钢丝的硬度为hrc40~50、直径为0.3~0.4mm；采用金刚砂砂带对铝带进行表面粗糙度打磨，金刚砂砂带的粒度为120~140目；其中，打磨处理后的铜板内嵌槽与铝带之间形成过盈配合。
在步骤四中，冷轧复合的轧制速度为10~20m/min，轧制道次为4~5次，轧制累计变形量为80%~95%；其中，当变形量超过90%时，冷轧复合过程中需要进行中间退火处理：处理温度为320~380℃、保温时间为0.5~1h。
在步骤五中，热处理为：在惰性气体保护下，对铜铝复合板进行退火热处理，处理温度为400~420℃，保温时间为1~4h；热处理后采用水冷对铜铝复合板进行快速冷却，进而获得所需成品。
在步骤五中，热处理包括以下步骤：
a.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；
b.对经步骤a处理后的铜铝复合板进行若干次冷精轧；
c.在氮气与氢气混合气体保护下对经步骤b处理后的铜铝复合板进行再次热处理：处理温度为480℃~560℃、处理时间为2~5min，进而获得成品。
在步骤b中，进行5-8道次冷精轧，轧制速度为10~20m/min。
在步骤c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。
还包括步骤六：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。
本发明相对于现有技术，具有如下优点之处：
在本发明中，在轧制前对铜板和铝带进行退火处理，使得二者处于相匹配的软态，从而使得轧制过程中轧制力更多的用于增强界面结合，有效提高铜铝复合板深冲性能；同时，轧制前对铜板和铝带进行表面预处理并进行粗糙度要求的打磨，使得二者在冷轧复合过程中有更多的新鲜接触界面，更容易通过轧制中界面处的相对剪切变形产生牢固的物理咬合；采用弯折扣压固定，实现了铜铝复合板带的尺寸与定位的精准，能满足高端应用需求，实现了铜铝复合板带的尺寸与定位的精准，能满足高端应用需求；因此，本发明通过前期热处理、表面预处理、多道次冷轧复合以及热处理退火工艺，从而获得了具有性能优异的界面过渡结构层的铜铝复合板，该制备方法有效提高了成品的界面结合强度。
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为本发明制得的成品复合板带的界面结合sem图；
图2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3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复合板带的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、根据成品要求选取尺寸符合要求的铜板和铝带，其中，所述铜板作为基板材料，所述铝带作为内嵌材料；
步骤二、对铜板进行均匀化退火处理：退火温度为320~400℃、保温时间为0.5~3h，对铝带进行均匀化退火处理：退火温度为180~220℃、保温时间为1~3h，退火完毕后对铜板和铝带进行水淬；
步骤三、对铜板和铝带进行表面预处理，去除油污、表面氧化皮和其他杂质，并将铜板的内嵌槽表面的粗糙度打磨至60~80μm，将铝带的表面粗糙度打磨至70~90μm；
步骤四、将铝带嵌入铜板的内嵌槽中，并弯折铜板端部扣压固定铝带，而后进行若干道次冷轧复合处理；
步骤五、在气氛保护下对冷轧复合后的铜铝复合板进行高温热处理，获得所需成品。
在本实施例中，在轧制前对铜板和铝带进行退火处理，使得二者处于相匹配的软态，从而使得轧制过程中轧制力更多的用于增强界面结合，有效提高铜铝复合板深冲性能；同时，轧制前对铜板和铝带进行表面预处理并进行粗糙度要求的打磨，使得二者在冷轧复合过程中有更多的新鲜接触界面，更容易通过轧制中界面处的相对剪切变形产生牢固的物理咬合；采用弯折扣压固定，实现了铜铝复合板带的尺寸与定位的精准，能满足高端应用需求，实现了铜铝复合板带的尺寸与定位的精准，能满足高端应用需求；因此，本实施例通过前期热处理、表面预处理、多道次冷轧复合以及热处理退火工艺，从而获得了具有性能优异的界面过渡结构层的铜铝复合板，该制备方法有效提高了成品的界面结合强度。
具体地，在步骤一中，所选取铜板的厚度为15~20mm，所选取铝带的厚度为1.5~2mm。在本实施例中，可以在铜板上设置一条或多条内嵌式铝带，从而提高有效的焊接工作区，提升整体的加工效率。
进一步地，在步骤三中，表面预处理包括：采用浓度为10%的naoh溶液清洗铜板和铝带以去除油污，再采用稀硫酸清洗铜板和铝带以去除表面氧化皮与其他杂质。同时，在步骤三中，采用不锈钢丝刷对铜板进行表面粗糙度打磨，不锈钢丝刷的不锈钢丝的硬度为hrc40~50、直径为0.3~0.4mm；采用金刚砂砂带对铝带进行表面粗糙度打磨，金刚砂砂带的粒度为120~140目；其中，打磨处理后的铜板内嵌槽与铝带之间形成过盈配合。在本实施例中，在轧制前对铜板和铝带进行表面预处理并进行粗糙度要求的打磨，使得二者在冷轧复合过程中有更多的新鲜接触界面，更容易通过轧制中界面处的相对剪切变形产生牢固的物理咬合，从而有效提高了成品的界面结合强度。
作为优选的实施方式，本实施例的步骤四中，冷轧复合的轧制速度为10~20m/min，轧制道次为4~5次，轧制累计变形量为80%~95%；其中，当变形量超过90%时，冷轧复合过程中需要进行中间退火处理：处理温度为320~380℃、保温时间为0.5~1h。
进一步地，在步骤五中，热处理为：在惰性气体保护下，对铜铝复合板进行退火热处理，处理温度为400~420℃，保温时间为1~4h；热处理后采用水冷对铜铝复合板进行快速冷却，进而获得所需成品。在本实施例中，根据双金属复合原理，采用多道次冷轧复合与高温扩散退火制备而成，从而使得铜铝复合板的结合界面的结合强度高，同时该铜铝复合板具有表面质量优良。
在上述基础上，本实施例还包括步骤六：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。在本实施例中，图1为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，由图1可知，铜铝复合板的界面扩散层的厚度得到大大提高。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种可变换的实施方式，其与实施例1的不同之处在于：
在步骤五中，热处理包括以下步骤：
a.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；
b.对经步骤a处理后的铜铝复合板进行若干次冷精轧；
c.在氮气与氢气混合气体保护下对经步骤b处理后的铜铝复合板进行再次热处理：处理温度为480℃~560℃、处理时间为2~5min，进而获得成品。
在步骤b中，进行5-8道次冷精轧，轧制速度为10~20m/min。
在步骤c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。
在本实施例中，该成品在铜铝复合板经过冷轧复合后继续进行低温长时退火、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。
实施例3
如图2所示，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，其目的是制备整体厚度为2.00mm、铝带厚度为0.15mm的双复合铝带的铜铝复合板带；具体制备方法如下：
步骤一、选取厚度为20.00mm的铜板作为基板材料，选取厚度为1.5mm的铝带作为内嵌材料；
步骤二、对铜板进行均匀化退火处理：退火温度为370℃、保温时间为2h，对铝带进行均匀化退火处理：退火温度为190℃、保温时间为1.5h，退火完毕后对铜板和铝带进行水淬；
步骤三、采用浓度为10%的naoh溶液清洗铜板和铝带以去除油污，再采用稀硫酸清洗铜板和铝带以去除表面氧化皮与其他杂质；采用不锈钢丝刷对铜板进行表面粗糙度打磨，使得铜板的表面粗糙度为60~80μm，不锈钢丝刷的不锈钢丝的硬度为hrc40~50、直径为0.3~0.4mm；采用金刚砂砂带对铝带进行表面粗糙度打磨，使得铝带的表面粗糙度为70~90μm，金刚砂砂带的粒度为120~140目；
步骤四、将铝带嵌入铜板的内嵌槽中，并弯折铜板端部扣压固定铝带；铝内嵌式铜铝复合板带经大轧制变形量复合轧制成目标复合材料，其中，该冷轧的轧制速度为10m/min，原材料的轧制累计变形量为90%；
步骤五、冷轧复合完毕，进行惰性气氛保护下进行退火热处理工序，该热处理的温度为400℃，保温时间为1h，并采用水冷快速冷却，从而获得所需成品。
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
如图3所示，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，其目的是制备整体厚度为0.80mm、铝带厚度为0.10mm的单复合铝带的铜铝复合板带；具体制备方法如下：
步骤一、选取厚度为16.00mm的铜板作为基板材料，选取厚度为2mm的铝带作为内嵌材料；
步骤二、对铜板进行均匀化退火处理：退火温度为370℃、保温时间为2h，对铝带进行均匀化退火处理：退火温度为190℃、保温时间为1.5h，退火完毕后对铜板和铝带进行水淬；
步骤三、采用浓度为10%的naoh溶液清洗铜板和铝带以去除油污，再采用稀硫酸清洗铜板和铝带以去除表面氧化皮与其他杂质；采用不锈钢丝刷对铜板进行表面粗糙度打磨，使得铜板的表面粗糙度为60~80μm，不锈钢丝刷的不锈钢丝的硬度为hrc40~50、直径为0.3~0.4mm；采用金刚砂砂带对铝带进行表面粗糙度打磨，使得铝带的表面粗糙度为70~90μm，金刚砂砂带的粒度为120~140目；
步骤四、将铝带嵌入铜板的内嵌槽中，并弯折铜板端部扣压固定铝带；铝内嵌式铜铝复合板带经大轧制变形量复合轧制成目标复合材料，其中，该冷轧的轧制速度为10m/min，原材料的轧制累计变形量为90%，终轧厚度为1.60mm；
步骤五、将步骤五得到的厚度为1.60mm的铜铝复合板带进行惰性气氛保护下的中间退火处理，其温度设为350℃、保温时间设为0.5h，而后随炉冷却；
步骤六、对经过中间退火处理的厚度为1.60mm的铜铝复合板带进行再次冷轧复合，经3道次后轧制得目标尺寸为0.80mm的铜铝复合板；其中，轧制速度为20m/min；
步骤七、冷轧复合完毕，进行惰性气氛保护下进行退火热处理工序，该热处理的温度为400℃，保温时间为1h，并采用水冷快速冷却，从而获得所需成品。
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。