專利名稱：一種銅包鋁復合導電材料制備方法
技術領域：
本發明屬于電力和電子工業領域，尤其是涉及一種銅包鋁復合導電材料制備方法，具體地說就是通過化學置換鍍方法在鋁導電材料表面包覆一層銅而得到銅包鋁復合導電材料。
背景技術：
銅材料由于具有優異的導電性能而廣泛應用于電力工業和電子工業，但是銅資源匱乏和價格高，大面積應用受到一定限制。鋁材料資源豐富和價格低廉，密度僅為銅材料的1/3，單位質量導電能力是銅材料的兩倍，鋁材料已成為銅材料的替代產品而應用于電力和電子工業。在電子工業中應用發現，鋁材料表面氧化膜增加了導線之間或導線與電器之間的接觸電阻，很容易出現斷路故障。在電力工業中應用發現，鋁材料導線、導流排、連接排等表面氧化膜和腐蝕產物嚴重影響其導電性能，在沿海地區和工業污染區影響更明顯。用銅包鋁復合導電材料代替純鋁導電材料，可以將鋁材料和銅材料的優點有機地結合為一體，有效防止鋁導電材料的表面氧化和腐蝕問題，大大改善其導電性能。申請號為 200420010427. 1的中國專利公開了一種銅包鋁導體電纜，銅層占導線截面積的15% ；申請號為9811M10.0的中國專利公開了一種銅鋁復合導線及生產工藝，銅層占導線截面積的 5 25%，這兩種技術都屬于充芯連鑄法，其不足之處是銅和鋁之間的結合強度低、銅鋁界面上容易析出雜質和銅層太薄時容易出現裸露鋁材料現象；申請號為200910103875. 3的中國專利公開了一種用滾動電沉積法制造銅包鋁線的方法，利用該技術可以獲得薄銅層銅包鋁導電材料，但不足之處是工藝復雜、結合強度低和鍍層均勻性不易控制。
發明內容
本發明針對現有銅包鋁復合導電材料制備技術的不足，提供一種工藝簡單、操作方便和性能優異的銅包鋁復合導電材料制備方法。本發明是通過以下方式實施的一種銅包鋁復合導電材料制備方法，以鋁導電材料為基體，采用化學置換鍍方法在其表面上包覆一層厚度均勻、致密和結合強度高的銅層，通過調整置換鍍溶液組成、酸度、溫度和施鍍時間控制包覆銅層厚度；置換鍍銅溶液組成植酸10 30g/L，硫酸銅5 15g/L，8-羥基喹啉0. 5 1. 5g/L，磺基水楊酸2 5g/L，十二烷基苯磺酸鈉0. 01 0. 05g/ L，糖精1. 0 3. Og/L，聚乙二醇10 30g/L，溶液pH 0. 5 2. 0，pH用氫氧化鈉、氫氧化銅和乙醇胺中的任意一種調整；置換鍍銅工藝參數為溫度20 40°C，鍍速5 8um/h ；銅包覆層的技術參數為厚度10 30um，結合強度大于1級；通過熱處理消除銅層內應力，熱處理工藝參數為溫度180 250°C，時間10 30min ；銅包鋁復合導電材料制備工藝流程為鋁導電材料一除油一水洗一酸洗活化一水洗一置換鍍銅一水洗一干燥一熱處理一銅包鋁復合導電材料。本發明銅包覆鋁導電材料方法的優點在于
在酸性條件下，植酸不僅可以與銅離子形成穩定的絡合物，而且又能使三價鋁離子定量沉淀，通過補加植酸銅可使置換鍍銅溶液長期穩定；銅鍍層薄、均勻、致密和結合強度高；熱處理溫度低，節約能源；該鍍銅層既可以用作最終功能鍍層，也可以用作電鍍銅和電鍍錫的預鍍層；本發明工藝簡單、操作方便和節約能源，特別適合于薄銅包覆鋁復合導電材料的制備。
具體實施例方式下面給出本發明的三個最佳實施例實施例1以3mm直徑鋁導線為基體材料，經過表面除油、酸洗活化、置換鍍銅和熱處理等工序得到銅包鋁復合導線材料，用于生產架空鋼芯鋁絞線導線。置換鍍銅溶液組成植酸 10g/L，硫酸銅5g/L，8-羥基喹啉0. 5g/L，磺基水楊酸2g/L，十二烷基苯磺酸鈉0. 01g/L，糖精1.0g/L，聚乙二醇10g/L，溶液pH 1.5，pH用氫氧化銅調整；置換鍍銅工藝參數為溫度 40°C，平均鍍速7um/h，時間4h ；銅包覆層技術參數為厚度^um,結合強度大于1級；熱處理工藝參數為溫度250°C，時間IOmin ；制備工藝流程為鋁導線一除油一水洗一酸洗活化 —水洗一置換鍍銅一水洗一干燥一熱處理一銅包鋁復合導線材料一包裝一入庫。實施例2以1500 X 100X IOmm的鋁為基體材料，采用除油、酸洗活化、置換鍍銅和熱處理等工序得到銅包鋁復合導電材料，用做變壓器的導流排；置換鍍銅溶液組成植酸30g/L，硫酸銅15g/L，8-羥基喹啉1. 5g/L，磺基水楊酸5g/L，十二烷基苯磺酸鈉0. 05g/L,糖精3. Og/ L，聚乙二醇30g/L，溶液pH2. 0，pH用氫氧化鈉調整；置換鍍銅工藝參數為；溫度20°C，平均鍍速5um/h，時間池；銅包覆層技術參數厚度15um，結合強度大于1級；熱處理工藝參數為溫度180°C，時間30min ；在熱處理工序前，采用傳統酸性電鍍錫溶液體系電鍍厚度為 15um的錫層，銅和錫層總厚度為30um ；此時，置換鍍銅層為電鍍錫的預鍍層，提高電鍍錫層的結合強度，表面電鍍錫層提高鋁排的耐高溫氧化性能，降低接觸電阻；制備工藝流程同實施例1。實施例3以300X50X5mm的鋁為基體材料，經過表面除油、酸洗活化、置換鍍銅和熱處理等工序得到銅包鋁復合導電連接材料，用于電力工業輸電線路的連接件；置換鍍銅溶液組成植酸20g/L，硫酸銅10g/L，8-羥基喹啉1. 0g/L,磺基水楊酸3. 5g/L，十二烷基苯磺酸鈉 0. 03g/L,糖精2. 0g/L,聚乙二醇20g/L，溶液pHl. 0，pH用乙醇胺調整；置換鍍銅工藝參數為溫度30°C，平均鍍速6um/h，時間池；銅預包覆層技術參數為厚度12um，結合強度大于 1級；熱處理工藝參數為溫度200°C，時間20min ；；在熱處理工序前，采用傳統電鍍銅溶液電鍍厚度為30um的銅層，使銅層總厚度達到42um ；此時，置換鍍銅層是電鍍銅的預鍍層，主要是提高電鍍銅層的結合強度；制備工藝流程同實施例1。
權利要求
1.一種銅包鋁復合導電材料制備方法，以鋁導電材料為基體，采用化學置換鍍銅方法在其表面包覆一層均勻、致密和結合強度高的銅層，通過調整置換鍍溶液組成、酸度、溫度和施鍍時間來控制鍍銅層厚度；其特征是銅包覆層的技術參數為厚度10 30um，結合強度大于1級，通過低溫熱處理消除內應力；置換鍍銅溶液組成為植酸10 30g/L、硫酸銅5 15g/L、8-羥基喹啉0. 5 1. 5g/L、磺基水楊酸2 5g/L、十二烷基苯磺酸鈉0. 01 0. 05g/L、糖精1. 0 3. Og/L、聚乙二醇10 30g/L，溶液pH為0. 5 2. 0 ；置換鍍銅工藝參數為溫度20 40°C，鍍速5 8um/h。
2.根據權利1的所述的一種銅包鋁復合導電材料制備方法，其特征是熱處理工藝參數為溫度180 250°C，時間10 30min ；溶液pH用氫氧化鈉、氫氧化銅和乙醇胺中的任意一種調整。
全文摘要
本發明屬于電力與電子工業領域，是一種銅包鋁復合導電材料制備方法。本發明以鋁導電材料為基體，采用化學置換鍍銅方法在其表面包覆一層均勻、致密和結合強度高的銅層，通過調整置換鍍溶液組成、酸度、溫度和施鍍時間來控制鍍銅層厚度；置換鍍銅工藝參數為溫度20-40℃，鍍速5～8um/h，施鍍時間根據鍍層厚度要求而定；制備工藝流程為鋁導電材料→除油→水洗→酸洗活化→水洗→置換鍍銅→水洗→干燥→熱處理→銅包鋁復合導電材料；本發明工藝簡單、操作方便、節約能源、鍍層均勻和厚度可控，特別適合于薄銅包鋁復合導電材料的制備，用作電鍍錫和電鍍銅的預鍍層可以提高電鍍層的結合強度。
文檔編號H01B1/02GK102154634SQ20111004137
公開日2011年8月17日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者管從勝, 金麗勇 申請人:山東大學