CN106601324B - 一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法，包括包覆铜层和铝芯基体，包覆铜层和铝芯基体之间形成有原子间结合的冶金结合层，所述结合层厚度为5～35um，结合强度≥40Mpa，结合层中有弥散分布的铜铝金属间化合物，靠近铜基体一侧的扩散层成分均匀，厚度较窄，靠近铝基体一侧的扩散层呈现两种或多种成分相混合的网状结构，厚度较宽。本发明铜铝之间结合达到冶金结合状态，所对应的结合强度大于40MPa以上；铜铝复合材料侧边铜层约为平面铜层厚度的1.6～2倍，侧边包覆铜层厚度足以满足大电流冲击及散热；铜铝复合材料延伸率大于30%以上，对于新领域应用的扭转、螺旋及侧弯加工可以实现。

Description

一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体地说涉及一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法。

背景技术

铜铝复合材料又名铜包铝排、铜包铝母线，其外层为铜，芯部为铝通过复合而成。现有的铜铝复合材料其外层铜和芯部铝的结合方式一般为机械结合，即所谓的铜包铝，其外层铜和芯部铝是在固态作用下通过压合力粘合在一起的，这种结合方式下铜铝界面的结合强度较低，在外力的作用下容易使得铜和铝出现分离现象。在高倍显微镜下观察，没有发现铜铝间有相互的扩散层，将显微镜放大到500～1000倍时进行观察，铜铝界面处有明显的缝隙，说明了机械结合方式下铜包铝材料的结合强度是较低的。专利《一种改进型铜包铝排及其制备方法》（专利号：CN201010591239.2），将铝杆穿过熔融的铜液形成铜铝复合的操作存在困难，由于铝的熔点是660℃，远远低于铜的熔点1083℃，当铝杆穿过熔融的铜液时也会出现熔化而无法进行复合，这种结构的铜包铝排在宏观及微观上无法保证铜铝界面的结合强度。

现有的铜铝复合材料在各种应用领域中除了需要进行常规的折弯、冲孔、铣孔、绞丝、压铆等方式的加工，随着产品使用要求的不断提升，扭转、螺旋及侧弯等加工方式被提出，这就要求铜铝复合材料能够有较好的变形能力和较高的结合强度，保证在完成加工要求时铜铝界面不被破坏。但一般铜铝复合材料的延伸率是3～20%，难以达到扭转、螺旋及侧弯的加工要求，并且在加工后产品表面容易出现橘皮缺陷，铜铝界面容易出现开裂分离现象，这类不良产品在使用过程中产品表面分布的电流密度极度不均匀，开裂分离部位的电流密度相对较大，导致分离部位发热甚至烧穿。另外，开裂分离部位的铜铝之间还可能发生电化腐蚀，造成安全事故。

如上所述，现有的铜铝复合材料不足之处在于：①铜铝之间的结合性能偏弱，没有达到复合材料本质要求的冶金结合状态，对应的结合强度也偏低；②对于扁宽形铜铝复合材料，包覆铜层厚度的分布存在设计问题，窄面包覆铜层的厚度较薄，电流密度较大，不足以支持大电流冲击，并且窄面包覆铜层容易发热，散热性较差；③现有的铜铝复合材料加工性能只能实现常规的折弯、冲孔、铣孔、压铆攻丝等方式的加工，对于新领域应用的扭转、螺旋及侧弯等方式的加工还不能实现。

目前生产铜铝复合材料的方法大致有下列几种：①包覆焊接法，将铜皮包覆在铝杆外表面，通过焊接方法将铜皮接缝焊接起来，再进行多道次的拉拔成型；②套管轧制法，将铝棒套入铜管内，经过轧制压合使铜管与铝棒间固相结合成型的一种方法；③充芯铸造法，将铜管的底部一头封闭，再将熔融的铝液浇入铜管中，铝液凝固后形成铜铝复合棒坯，再经过轧制、拉拔成型；④静液挤压法，采用大型挤压设备将大直径铜管与纯铝棒在大压力下挤压成型；⑤在铝芯表面电镀铜层，再进行拉轧成型。

上述方法①和方法②基本上均采用固态结合法，即通过塑性变形使固态的铜和铝两种金属在依靠外界压力时形成的机械结合，铜铝之间没有明显的相互扩散层，结合强度很低；上述方法③浇注铝液的过程不连续且不稳定，极易造成铜管的烧穿，而且一次浇注的长度有限，所以存在成材率和生产效率低下、产品性能不稳定的问题；上述方法④在国内暂无报道，静液挤压技术在英国有应用，生产商Bruker使用大型静液挤压机将铜管和芯部铝杆挤压变形实现铜铝之间的固相结合，再通过各种模具成型为铜铝复合材料，这种方法对使用设备要求很高，而且不能连续生产，生产效率较低，损耗大，工艺要求复杂，制造成本高，不适宜大批量生产；上述方法⑤电镀铜层的厚度有限，一般电镀厚度远远低于其他方法所用铜管的厚度，并且铜层极易脱落，无法确保产品的质量问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提供了一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高结合强度铜铝复合导电材料，包括包覆铜层和铝芯基体，所述包覆铜层和铝芯基体之间形成有原子间结合的冶金结合层，所述结合层厚度为5～35um，结合强度≥40Mpa，结合层中有弥散分布的铜铝金属间化合物，靠近铜基体一侧的扩散层成分均匀，厚度较窄，靠近铝基体一侧的扩散层呈现两种或多种成分相混合的网状结构，厚度较宽，扁宽形铜铝复合材料侧面铜层厚度为平面铜层厚度的1.6～2倍；

制备高结合强度铜铝复合导电材料的方法，包括以下工艺步骤：

1）、熔铝

将原材料铝锭加入到熔铝炉中进行熔化，按照比例1.5‰-5‰含量的AlB₃和3‰-7‰的NH₄Cl加入到熔铝炉中，进行高纯度的除杂质和除气，每次加炉量为100kg-400kg，相对应的除气搅拌棒的转速为100-400r/min，除气搅拌机通入高纯氩气的流量控制到0.1-0.5L/min，除气时间控制到15～20min，除渣除气后铝液即可使用；铝液温度控制在770～820℃之间，此时调节熔铝炉功率在50～70kw之间；

2）、熔铜

将原材料标准阴极电解铜板加入到无氧熔铜炉中，电解铜板表面的铜绿及污染物用抛光机进行抛光处理，熔铜炉的炉体分为三个部分：熔化区、保温区、静置区，电解铜板加入到熔化区，每次投料间隔3～5min，铜液温度保持在1150～1180℃之间，熔化的铜液流入保温区，此时需要进行温度调整，保温完成后的铜液转流入静置区等待出铜使用；

3）、铜铝复合

将上述第1步产出的铜液和第2步产出的铝液通过各自的流通通道进行复合，铜液通过流铜管道进入到复合腔体，铝液通过芯部的流铝管道进入到复合腔体，二者在复合炉中经过复合模具以及***的结晶器、二次三次冷却装置形成外层是铜、芯部是铝的铜铝复合棒坯，复合铸造温度控制到1200±5℃，结晶器冷却水回水温度控制在50～60℃，流量控制在4～8L/min，与结晶器相连接的是二次三次冷却装置，二次三次冷却装置的冷却水的流量约为12～25L/min，棒坯的牵引速度控制在110～180mm/min；

4）、轧制铜铝复合棒坯

将第3步中制成的铜铝复合棒坯进行轧制，轧机为二辊可逆轧机，轧机两侧安装有翻料装置，可以自动翻料，轧辊为箱形孔型系，将矩形截面的铜铝复合棒坯轧制成扁宽形截面的铜铝复合中间产品，轧制时辊缝通常设置为2～3mm，轧制速度为10～40m/min；

5）、侧边表层处理

轧制完成的铜铝复合轧料其侧边来料在传送辊的的传动下，压紧状态下匀速传动，进入侧边表层处理设备，设备的磨削轮与铜铝复合轧料的侧边相接触，通过磨削轮的高速旋转，将来料的接触面表层进行抛磨处理；

6）、平面表层处理

将第5步经过处理的半成品铜铝复合排，侧边在经过抛磨处理后，上下表面也需进行处理，来料通过牵引辊引头进入平面处理设备，通过上下辊压紧，防止上下摆动，来料传动速度为3～5m/min，在传动装置的牵引下来料匀速前行，通过上下平面的加工设备，把上下平面的铜层表层铣掉，铣刀进刀量0.10～0.15mm，铜层被铣掉量为0.1～0.15mm；

7）、拉拔

将经过第6步处理后的来料进行拉拔，首道次拉拔量加工率控制在25%～30%，加工率为≤30%，拉拔后进行盘卷或锯切成一定长度的直料，整个拉拔、盘卷和锯切过程均自动控制，可以连续作业；

8）、退火

退火是产品成型前最主要的一道工序，退火温度295～345℃，退火保温时间3～4.5h，然后对罐体喷水冷却至室温；

（9）、表面清洗

自动上料机构将第8步完成的铜铝复合排放置在导向槽内，启动设备，在传送轮的带动下铜铝复合排先经过碱洗箱，箱体内配有毛刷及风刀，毛刷用于刷除表面油污，风刀吹干铜铝复合排表面；接着经过一道喷水装置，水洗掉表面残留碱液，吹干后进入酸洗箱，酸洗箱内同样也配有毛刷及风刀，酸洗处理完毕再经过一道水洗吹干后进入钝化箱，钝化箱内按照钝化工艺配置好钝化液，喷淋钝化完毕后自动烘干，在传送带的牵引下出钝化箱体，紧接着自动收料装置将表面清洗钝化完毕的铜铝复合排放置在收料架；

优选的，所述拉拔工艺中的加工率为：当厚度h≥10mm时，25%＞加工率≤30%；当6mm≤厚度h＜10mm时，20%＞加工率≤25%；3mm≤厚度h＜6mm时，15%＞加工率≤20%；厚度h＜3mm时，加工率≤15%；

优选的，所述退火工艺采用罐式退火和在线感应退火；

优选的，规格宽度为80mm以上的铜铝复合排采用在线感应退火，规格在80mm以下的铜铝复合排采用罐式退火；

优选的，所述轧制工艺采用孔型九道次拉拔工艺；

优选的，所述拉拔工艺可采取盘拉、液压拉拔和履带拉拔工艺。宽度规格≤30mm，采用盘拉拉拔或液压拉拔或履带拉拔；30mm＜宽度规格≤120mm，采用液压拉拔或履带拉拔；6m/min≤盘拉速度≤60m/min，50m/min≤履带拉拔速度≤80m/min，液压拉拔速度≤8m/min。

本发明的有益效果是：本发明的高强度铜铝复合导电材料铜铝之间结合达到冶金结合状态，所对应的结合强度大于40MPa；铜铝复合材料侧边铜层相比平面厚，约为平面铜层厚度的1.6～2倍，侧边包覆铜层厚度足以满足大电流冲击及散热；铜铝复合材料延伸率大于30%以上，对于新领域应用的扭转、螺旋及侧弯加工可以实现。

1）本发明通过对铝液的特定处理以及制定的除气工艺，使铝液到达高纯度低含气量的净化铝，同时对炉体冷却量的控制达到降低能耗及热损量6～8%。

2）电解铜板的表面铜绿及污染物用抛光机进行抛光处理，熔炉炉体分为三区部分，实现了熔化、调整、稳定的状态，密封式炉盖，熔化的铜液表层有石墨球和木炭进行覆盖保护防氧化，如此处理达到低氢低氧的效果，控制氢氧含量在10PPM以下，降低铜液的含气量可以避免后续生产产品出现潜在的气泡。

3）铜铝复合温度控制到1200±5℃，如此可以保证铜液铝液流动性最佳，过热度满足凝固需求。二次三次冷却流量约为结晶器的冷却流量的三倍，冷却水流量约为12～25L/min其作用为带走铝芯凝固时产生的结晶潜热，使冷却后的棒坯达到常温状态。

4）通过铸造温度与冷却配合实现的，复合铸造温度控制到1200±5℃，牵引速度控制到110～180mm/，结晶器冷却水回水温度控制到50～60℃，流量控制到4～8L/min，铜铝结合层厚度要求结合层厚度控制到5～35μm，铜、铝基体之间存在明显的扩散层，即冶金结合层，铜铝之间实现原子间结合。

5）轧辊采用箱形孔型系，有利于增强铜铝复合排的界面结合强度，结合强度大于40Mpa（使用其他方法制备的铜铝复合排其结合强度难以达到），同时可以分担后面各道次轧制的压下量，避免后面道次压下量大以及材料加工硬化而导致轧制开裂现象。

6）侧面处理和平面处理加工工序代替了传统的表面处理方式，将加工速度提升2.2倍，并且彻底消除了材料表面的压痕，铸造纹，三角裂等缺陷。

7）拉拔工序可以自动连续作业，同时配备有收、放卷装置，可以卷取卷料，生产直料时可以根据生产要求定尺锯切，理论上可以下无限长料。

具体实施方式

为了更好地理解与实施，下面详细说明本发明一种高结合强度铜铝复合导电材料及其制备方法：本发明中的一种高结合强度铜铝复合导电材料，包括铝排基体和铜层，包覆铜层和铝芯基体之间形成有原子键结合的冶金结合层，结合层厚度控制到25μm，该结合层不同于普通的铜铝结合，要求结合强度40MPa，其中弥散有铜铝金属间化合物CuAl₂、Cu₉Al₄、CuAl。

设计不等铜层厚度的铸造模具，后续加工中按照平孔与立孔交替轧制的方式，生产制造出窄面铜层较厚的产品，使得铜铝复合排的侧面铜层厚度是平面铜层厚度的1.8倍，这样的产品比较符合“趋肤效应”等电学原理，解决扁宽形铜铝复合材料窄面散热难及载流不足的问题。

本发明中的一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法包括以下步骤：

一、铸造铜铝复合棒坯

1.熔铝

将原材料1070（或等同1060）型号铝锭加入到熔铝炉中进行熔化，将按照比例3‰含量的AlB₃和5‰的NH₄Cl加入到熔铝炉中熔铝炉是中频感应熔化炉，熔铝炉的额定功率是500KW。每次加炉量为200kg，相对应的除气搅拌棒的转速为200r/min，除气搅拌机通入高纯氩气的流量控制到0.2L/min，除气时间控制到18min，如此相对应的参数配比可以将每炉铝液的气体除尽。将铝液温度控制到780℃，此时调节熔铝炉功率在60kw之间，此控制范围的温度可以满足连铸工艺的温度要求，另外，减小冷却水可以减小热量损失，最大限度地降低了能耗。

2.熔铜

将原材料标准阴极电解铜板加入到无氧熔铜炉中熔化区, 电解铜板表面的铜绿及污染物用抛光机进行抛光处理，每次投料间隔3～5min，熔化的铜液流入保温区，保温完成后的铜液转流入静置区等待出铜使用，熔铜炉的炉体分为三个部分：熔化区、保温区和静置区。电解铜板加入到熔化区，铜液温度保持在1150～1180℃之间，保温区和静置区温度保持在1200±10℃之间，如此控制可以弥补铜液凝固过程所需的结晶潜能，另外可以补充铜铝复合过程所需的热能，从而实现冶金结合。

整个熔铜炉炉体有密闭式炉盖，熔化的铜液表层有石墨球和木炭进行覆盖保护防止铜液氧化和吸气，如此处理达到低氢低氧的效果，控制氢氧含量在10ppm以下，降低铜液的含气量可以避免后续生产产品时出现潜在的气泡。

3.铜铝复合

将如上1、2步骤产出的铜液和铝液通过各自的流通通道进行复合，铜液通过结晶器冷却形成凝固的铜管，芯部铝液通过流铝管道进入到铜管内部，再通过结晶器内部的铜套、铜管降温冷却形成凝固的芯部铝，最后通过二次三次冷却装置冷却后形成铜铝复合棒坯。铜液通过流铜管道进入到复合腔体，复合铸造温度控制到1205℃，铝液通过芯部的流铝管道进入到复合腔体，二者在复合炉中经过复合模具以及***的结晶器、二次三次冷却装置形成外层是铜，芯部是铝的铜铝复合棒坯。

结晶器冷却水回水温度控制到55℃，流量控制到6L/min，与结晶器相连接的是二次三次冷却，二次三次冷却水的流量约为18L/min，是结晶器冷却水流量的三倍，棒坯的牵引速度控制到150mm/min。铜、铝基体之间存在明显的相互扩散层，即冶金结合层，铜铝之间实现原子间结合，结合层中有弥散分布的金属间化合物CuAl₂、Cu₉Al₄、CuAl。靠近铜基体一侧的扩散层成分均匀，厚度较窄，靠近铝基体一侧的扩散层呈现两种或多种成分相混合的网状结构，厚度较宽。

二、轧制

1）开坯轧制

通过可逆轧机的翻料装置将A1翻转90°，调整适当的辊缝，采用立孔型E轧制，根据铸坯规格和轧制规格的不同，压下率也会有明显的不同。通常是使用小规格铸坯轧制大规格铜铝复合排时，因为轧料需要有足够的展宽，所以压下率比较小；而使用大规格铸坯轧制小规格铜铝复合排时，因为轧料需要有较大的收宽，所以压下率相对比较大，压下率在5%～23%之间。立孔型E的侧壁斜度一般在3°～9°之间，侧壁斜度过大，对翻料装置的要求越高，翻料后轧料运行不平稳，进入下一个孔型时难以对正，轧料咬入时容易发生扭曲，此外，斜度越大，轧料对孔型侧壁的磨损越严重，同时也越容易在孔型侧壁上黏铜，并且对轧料的结合强度没有好处，主要表现在立轧方面，平孔型由于槽深比较小，所以平轧时这种情况表现的不是很明显。另外，侧壁斜度也不能太小，侧壁斜度过小会妨碍轧料的咬入和抛出，并且不利于轧辊的重车，造成轧辊的利用率较差。

2）第一道次立孔型轧制（立轧）

通过可逆轧机的翻料装置将A1翻转90°，采用立孔型E轧制，压下率在20%之间。立孔型E的侧壁斜度一般在7°之间，通过第一道次立轧的轧料称为A2。

3）第二道次平轧

通过可逆轧机的翻料装置将A2翻转90°，调整适当的辊缝，采用平孔型F轧制，压下率55%之间，平孔型F的侧壁斜度在14°之间，本道次轧制后轧料的表面状态由粗糙变得较为光滑，此时制得的轧料称为A3。

4）第二道次立轧

通过可逆轧机的翻料装置将A3翻转90°，调整适当的辊缝，采用立孔型G轧制，压下率15%之间，平孔型G的侧壁斜度在5°之间，此时制得的轧料称为A4。

5）第三道次平轧

通过可逆轧机的翻料装置将A4翻转90°，调整适当的辊缝，采用平孔型H轧制，压下率在22%之间，平孔型H的侧壁斜度在13°之间，此时制得的轧料称为A5。

6）第三道次立轧

通过可逆轧机的翻料装置将A5翻转90°，调整适当的辊缝，采用立孔型I轧制，压下率通常在8%之间，立孔型I的侧壁斜度在5°之间，此时制得的轧料称为A6。

7）第四道次平轧

通过可逆轧机的翻料装置将A6翻转90°，调整适当的辊缝，采用平孔型J轧制，压下率在16%之间，平孔型J的侧壁斜度在8°~10°之间，此时制得的轧料称为A7。

8）第四道次立轧

通过可逆轧机的翻料装置将A7翻转90°，调整适当的辊缝，采用立孔型K轧制，压下率通常在6%之间，立孔型K的侧壁斜度在3°之间，本道次是最后一道次立轧，需要严格地控制轧料的收宽尺寸，此时制得的轧料称为A8。

9）第五道次平轧

通过可逆轧机的翻料装置将A8翻转90°，调整适当的辊缝，采用平孔型L轧制，压下率通常在15%之间，平孔型L的侧壁斜度在12°之间，本道次是拉拔前最后一道次轧制，需要严格地控制轧料的出料尺寸，即预留出适当的拉拔量，对拉拔料的表面状态会有明显的影响。此时制得的轧料称为A9。

三、侧抛

将轧制完成的铜铝复合轧料在传送辊的传动下进入侧抛机，侧抛机组分4台机组，侧抛机前两组打磨上侧面，侧抛机后两组打磨下平面，抛光物为砂纸千叶轮，窄边打磨量控制在0.12mm，所使用的侧抛设备有压紧装置，可防止铜铝复合轧料上下摆动或左右摆动，窄边打磨量应分组进行，避免单道次打磨量过大，分组进行侧边打磨应是两个窄边交替进行打磨。

四、铣面

来料为成卷的铜铝复合排，通过牵引辊引头进入铣面机，来料通过上下辊压紧，防止上下摆动，来料传动速度为4m/min，铣刀安装在圆形辊刀具上，辊刀表面为螺旋状的刀片，形状为圆形辊形铣刀。铣刀分为两组，第一组加工上平面，第二组加工下平面，铣刀进刀量0.13mm，铜层被铣掉量为0.12mm。铣面的铜屑由鼓风机通过管道回收。

五、拉拔

拉拔工艺步骤：

1）辗头。来料碾头长度250mm，来料辗头端铜铝结合，目测观察不到铜铝分离现象；辗头最佳厚度为比模具厚度小0.3mm，辗头最佳长度为进模后漏出120mm，这样的辗头比较容易拉拔，不会出现拉断现象。

2）拉拔。首道次拉拔量可以较大，加工率控制在25%左右较为合适，最大不要超过30%，厚度12mm时，加工率φ（φ=(1-F1/F0)×100%）应控制到25%，但应注意厚度拉拔量尽量不要超过4mm；并且随着厚度越薄，拉拔道次越多，加工率应越小。

3）收料。收料采用自动锯切，要求下料长度设置在6m之间，拉拔出直料后随机取3支直料检验平直度、长度和表观，确保直料的平直度、长度和表观符合生产要求。平直度要求任意1m长度内的窄边弯曲度应不大于2mm，宽边弯曲度应不大于5mm；长度公差要求为下料长度的±3‰。

六、退火

规格宽度为80mm及以上的铜铝复合排使用在线感应退火，例如规格宽度100mm铜铝复合排通过传送轴承传送穿过感应线圈区域在铜铝复合排内部产生感应电流升温，感应退火电流设定到140A，在出口处通过喷水冷却装置快速冷却达到快速升温快速冷却的退火效果。感应退火来料传动速度为45mm/s。在线感应退火能通过出料口的红外测温仪适时对铜铝复合排的温度进行监控，退火的温度大致设置在295~345℃之间。

规格在80mm以下的铜铝复合排用罐式退火，例如规格宽度60mm，然后对铜铝复合排定尺6.3m后装在物料架上，通过航吊装入受热罐体，罐式光亮退火根据不同的装炉量退火保温时间大约为4.2h，通过控制柜按钮送入加热炉膛，抽真空12min，充入氩气至0.12MPa之间，根据铜铝复合排规格设置退火温度为330℃，根据装炉量设置加热保温时间进行罐式光亮退火。罐体喷水冷却通过喷淋冷却管道四周喷水，保证了罐体的快速均匀冷却。

改变热处理方法提升材料塑性性能，在线感应退火使得材料温度在极短的时间（一般6～10s即可）内提升到350℃左右，然后经过快速水冷将温度降至常温。这种退火方法使得铜层内部的晶粒实现再结晶，并且晶粒来不及长大，同时不破坏铜铝界面的结合层，因此材料的塑性加工性能较好。通过这种退火方法可以将铜铝复合材料的延伸率控制到30～35%，可以满足扭转、螺旋及侧弯等加工方式的要求。

七、表面清洗

铜铝复合排置于自动上料机构平台上，自动上料和收料装置通过真空吸盘吸住铜铝复合排表面，通过丝杠实现上下和左右移动，将铜铝复合排放置在导向槽内，在传送轮的带动下铜铝复合排先经过碱洗箱，箱体内配有毛刷及风刀，毛刷用于刷除表面油污，风刀吹干铜铝复合排表面；接着经过一道喷水装置，水洗掉表面残留碱液，吹干后进入酸洗箱，酸洗箱内同样也配有毛刷及风刀，酸洗处理完毕再经过一道水洗吹干后进入钝化箱，钝化箱内将钝化液喷淋至铜铝复合排表面，喷淋钝化完毕后自动烘干，在传送带的牵引下出钝化箱体，紧接着自动收料装置将表面清洗钝化完毕的铜铝复合排放置在收料架上，完成整个表面清洗的工艺流程。

Claims (6)

1.一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）、熔铝

将原材料铝锭加入到熔铝炉中进行熔化，按照比例1.5‰～5‰含量的AlB₃和3‰～7‰的NH₄Cl加入到熔铝炉中，进行高纯度的除杂质和除气，每次加炉量为100kg～400kg，相对应的除气搅拌棒的转速为100～400r/min，除气搅拌机通入高纯氩气的流量控制到0.1～0.5L/min，除气时间控制到15～20min，除渣除气后铝液即可使用；铝液温度控制在770～820℃之间，熔铝炉功率50～70kw；

2）、熔铜

将原材料标准阴极电解铜板加入到无氧熔铜炉中，电解铜板表面的铜绿及污染物用抛光机进行抛光处理，然后加入到熔化区，铜液温度保持在1150～1180℃之间，熔化的铜液流入保温区，保温完成后的铜液转流入静置区等待出铜使用；

3）、铜铝复合

将上述第1步产出的铝液和第2步产出的铜液通过各自的流通通道进行复合，铜液通过流铜管道进入到复合腔体，铝液通过芯部的流铝管道进入到复合腔体，二者在复合炉中经过复合模具以及***的结晶器、二次三次冷却装置形成外层是铜、芯部是铝的铜铝复合棒坯，复合铸造温度控制到1200±5℃，结晶器冷却水回水温度控制在50～60℃，流量控制在4～8L/min，与结晶器相连接的是二次三次冷却装置，二次三次装置内的冷却水的流量为12～25L/min，棒坯的牵引速度控制在110～180mm/min；

4）、轧制铜铝复合棒坯

将第3步中制成的铜铝复合棒坯进行轧制，轧机为二辊可逆轧机，轧机两侧安装有翻料装置，可以自动翻料，轧辊为箱形孔型系，将矩形截面的铜铝复合棒坯轧制成扁宽形截面的铜铝复合中间产品，轧制时辊缝设置为2～3mm，轧制速度为10～40m/min；

5）、侧边表层处理

轧制完成的铜铝复合轧料其侧边来料在传送辊的传动下，压紧状态下匀速传动，进入侧边表层处理设备，设备的磨削轮与铜铝复合轧料的侧边相接触，通过磨削轮的高速旋转，将来料的接触面表层进行抛磨处理；

6）、平面表层处理

将第5步经过处理的半成品铜铝复合排，侧边在经过抛磨处理后，上下表面也需进行处理，来料通过牵引辊引头进入平面处理设备，通过上下辊压紧，防止上下摆动，来料传动速度为3～5m/min，在传动装置的牵引下来料匀速前行，通过上下平面的加工设备，把上下平面的铜层表层铣掉，铣刀进刀量0.10～0.15mm，铜层被铣量为0.1～0.15mm；

7）、拉拔

将经过第6步处理后的来料进行拉拔，首道次拉拔量加工率控制在25%～30%，加工率为≤30%，拉拔后进行盘卷或锯切成一定长度的直料，整个拉拔、盘卷和锯切过程均自动控制，可以连续作业；

8）、退火

退火是产品成型前最主要的一道工序，退火温度295～345℃，退火保温时间3～4.5h，然后对罐体喷水冷却至室温；

（9）、表面清洗

自动上料机构将第8步完成的铜铝复合排放置在导向槽内，启动设备，在传送轮的带动下铜铝复合排先经过碱洗箱，箱体内配有毛刷及风刀，毛刷用于刷除表面油污，风刀吹干铜铝复合排表面；接着经过一道喷水装置，水洗掉表面残留碱液，吹干后进入酸洗箱，酸洗箱内同样也配有毛刷及风刀，酸洗处理完毕再经过一道水洗吹干后进入钝化箱，钝化箱内按照钝化工艺配置好钝化液，喷淋钝化完毕后自动烘干，在传送带的牵引下出钝化箱体，紧接着自动收料装置将表面清洗钝化完毕的铜铝复合排放置在收料架。

2.如权利要求1所述的一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法，其特征在于所述拉拔工艺中的加工率为：当厚度h≥10mm时，25%＞加工率≤30%；当6mm≤厚度h＜10mm时，20%＞加工率≤25%；3mm≤厚度h＜6mm时，15%＞加工率≤20%；厚度h＜3mm时，加工率≤15%。

3.如权利要求1所述的一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法，其特征在于所述退火工艺采用罐式退火和在线感应退火。

4.如权利要求3所述的一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法，其特征在于规格宽度为80mm以上的铜铝复合排采用在线感应退火，规格在80mm以下的铜铝复合排采用罐式退火。

5.如权利要求1所述的一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法，其特征在于所述轧制工艺采用孔型九道次轧制工艺。

6.如权利要求1或2所述的一种高结合强度铜铝复合导电材料的制备方法，其特征在于所述拉拔工艺可采取盘拉、液压拉拔和履带拉拔工艺，宽度规格≤30mm，采用盘拉拉拔或液压拉拔或履带拉拔；30mm＜宽度规格≤120mm，采用液压拉拔或履带拉拔；6m/min≤盘拉速度≤60m/min，50m/min≤履带拉拔速度≤80m/min，液压拉拔速度≤8m/min。