本发明属于铜包铝复合材料制备领域，特别涉及一种含锌高韧性复合层铜包铝复合材料的制备方法。
背景技术：
用铜包铝复合材料制作导线，能够达到在不影响导电性能的同时大量节省铜金属的目的，尽管这种材料的回收目前还存在一定的问题，但仍然备受关注，其制备技术发展迅速，应用领域不断扩大。铜包铝复合线(排)的总体制备方法为先制备铜包铝坯，而后轧制或拉拔成材。铜包铝复合材料制备过程中关键技术是铜与铝能否实现冶金结合。目前所有的制备方法中实现冶金结合可分为两种，一是塑性加工前实现冶金结合；一是塑性加工后实现冶金结合。
对于塑性加工前实现冶金结合。通常采用铸造法，使液态铝与固态铜接触，铜表面溶解并在固态铜与液态铝之间形成铜铝合金或铝铜合金，凝固后铜与铝实现冶金结合。但存在以下问题；(1)复合层过厚。如不采取措施，铜溶解量大，严重时固体铜被溶穿，发生漏铝现象，即使是没被溶穿，凝固后易导致铜铝过渡层厚度过厚、结合强度低、塑性加工时易开裂；(2)复合层不均匀。立式浇注时，在复合铸锭纵断面上由于重力偏析的作用易造成过渡层上薄下厚，平浇时，上部溶解的铜依靠重力作用容易进入铝液，造成铜铝混合区域大且混乱；(3)一旦温度场控制不当，由于复合层最后凝固，在复合层内易形成缩孔或缩松等缺陷。强制冷却铜管内铝液法制备铜包铝复合铸锭方法解决了复合层均匀性问题，但复合层脆性大的问题仍然存在。
对于塑性加工后实现冶金结合。先将铜包裹在铝的表面，实现机械结合，而后在热处理时靠铜铝原子的扩散在铜铝之间形成过渡层，达到冶金结合的目的。这种方法中铜机械包裹铝的过程容易实现，并且容易实现高速生产，材料的最终成型不受复合层性能的控制，成型工艺容易实现。但存在以下问题；(1)铜皮的焊接过程难度大、不易控制、质量也不稳定；(2)成材后的热处理时间长，铜易氧化，热处理设备庞大，耗能高；(3)铜铝机械结合后总会留下一些缝隙，这些缝隙处在后续的热处理过程中无法实现冶金结合，结合强度不能保证；(4)若采用将被包裹的铝部分熔化，使其与铜实现冶金结合，则存在铸造法中的各种问题。
因此，开发工艺窗口宽且容易实施、生产成本低、生产率高、铜铝复合过渡层薄且均匀、复合层强度与韧性高的制备铜包铝坯的方法极为重要。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种含锌高韧性复合层铜包铝复合材料的制备方法，工艺简单，容易操作，铜铝复合过渡层薄且均匀，解决了铸造法强制冷却复合层脆性大的问题，并且加工过程避免金属氧化物的生成，从而保证产品的韧性。
本发明的技术解决方案是：
一种含锌高韧性复合层铜包铝复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
(1)对铜管内壁、锌箔表面和铝棒表面进行处理，去除氧化层；
(2)对铜管内壁用固体渗锌剂进行渗锌处理，在铜管内壁形成一层厚度为10μm～15μm的渗锌层，得到渗锌铜管；
(3)用厚度为0.5mm～2mm锌箔包裹铝棒并插装入所述渗锌铜管内；
(4)采用冷轧、冷挤压或冷拔加工，使铜、锌箔和铝实现机械复合；
(5)采用热处理方式使铜铝实现冶金结合，得到含锌铜包铝复合材料。
进一步的，步骤(5)热处理时，热处理的温度为300℃～350℃，保温时间为1h～3h。
进一步的，步骤(2)渗锌处理时，渗锌的温度为400℃～420℃，保温时间为13h～15h。
本发明的有益效果：
工艺简单，操作方便。将锌箔置于铜铝之间，首先用冷加工成型方法将铜锌铝机械复合，而后用热处理方法使铜铝实现冶金结合。用锌来阻碍铜铝的互扩散，从而来控制复合层内不出现金属间化合物，得到由铜与铝的固溶体组成的复合层，使复合层具有高的韧性，获得具有高韧性复合层的铜包铝复合材料。
附图说明
图1是插装锌箔包裹铝棒的渗锌铜管的截断面示意图；
图中：1-渗锌铜管，2-锌箔，3-铝棒；
图2本发明实施例1的铜铝复合层扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
(1)对铜管内壁、锌箔表面和铝棒表面进行处理，去除氧化层；
(2)对铜管内壁用固体渗锌剂进行渗锌处理，渗锌的温度为400℃，保温时间为15h，在铜管内壁形成一层厚度为10μm的渗锌层，得到渗锌铜管；
(3)如图1所示，用厚度为1mm锌箔包裹铝棒并插装入所述渗锌铜管内；
(4)采用冷挤压加工，使铜、锌箔和铝实现机械复合；
(5)将经步骤(4)机械复合后的铜管锌棒进行热处理，热处理温度为350℃，热处理时间
为2h，得到含锌高韧性复合层铜包铝复合材料。其复合层组织如图1所示。靠近铝一侧得到了αal(zn)固溶体，靠近铜一侧得到了αcu(zn)固溶体，从而使复合层具有较高的韧性。
实施例2
(1)对铜管内壁、锌箔表面和铝棒表面进行处理，去除氧化层；
(2)对铜管内壁用固体渗锌剂进行渗锌处理，渗锌的温度为420℃，保温时间为13h，在铜管内壁形成一层厚度为15μm的渗锌层，得到渗锌铜管；
(3)用厚度为0.5mm锌箔包裹铝棒并插装入所述渗锌铜管内；
(4)采用冷拔加工，使铜、锌箔和铝实现机械复合；
(5)将经步骤(4)机械复合后的铜管锌棒进行热处理，热处理温度为300℃，热处理时间为3h，得到含锌高韧性复合层铜包铝复合材料。
实施例3
(1)对铜管内壁、铝棒与锌箔进行表面处理，去除表面氧化层；
(2)对铜管内壁进行渗锌处理，在铜管内壁形成一层厚度为12μm的渗锌层，渗锌的温度为405℃，保温时间为14h；
(3)用2mm厚的锌箔包裹铝棒并装入铜管内；
(3)用冷轧的方法使铜、锌箔、铝实现机械复合；
(4)用热处理方法使铜铝实现冶金结合，热处理的温度为320℃，保温时间为1h得到具有高韧性复合层的铜包铝复合材料。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。