铜铝复合材料的发展及应用

铜铝复合材料的发展及应用

金属复合材料是两种或多种金属材料通过一定的加工工艺制造而成的复合材。选择金属复合材料组合的原则是根据特定用途进行选择,如导热、导电、耐磨、耐蚀等,充分利用各材料的优点,以达到复合材兼具各材料优点之目的。随着复合技术不断的发展和进步,铜铝性价比的逐渐上升,在保证使用性能的前提下,用廉价的铝替代铜以降低生产成本,已经成为国内外研究者努力的目标。

铜铝复合材料的发展及应用

铜铝双金属复合材料的特殊性能及广泛的用途促使其快速的发展。目前铜铝多金属复合产品主要有:铜包铝复合线材、铜铝复合接头材料、铜铝复合板带排等。

铜包铝线

用铜包铝线代替纯铜线制作各类电线电缆的导体,其作用主要体现在以下两个方面:

(1) 在性能上,铜包铝线将铜的优良导电性与铝的密度小结合在一起,导线的外表层为铜,克服了铝易氧化、腐蚀和难以钎焊的缺点。铜包铝线的力学性能虽然比铜低,但比铝合金导线的高,足以满足线缆强度的要求。

 (2)在经济上,不同铜层体积比的铜包铝线,根据其铜层重量比,可知 1 t铜包铝线的含铜量。根据纯铜线密度及该铜层体积比的铜包铝线的密度,可计算出在等直径条件下 1 t 铜包铝的长度与纯铜线长度之比。从而计算出使用 1 t 铜包铝线可节省 的铜量,其数值见表 。

近年来铜铝复合导体新品种的研制与应用非常热门,开发出以铜包铝管和铜包铝排为代表的铜铝复合新产品,其截面形状如下图所示。它们虽然不属于“线”的范畴,但却对铜包铝线的发展产生了很大影响。特别是大截面、承载大电流的铜铝复合排产品,对其使用性能及可靠性要求很高,生产设备和工艺也较复杂。铜包铝排产品在“以铝节铜”中发挥了积极的作用。


铜铝复合接头材料

铜铝接头被广泛用于石化工业、电器工业和制冷工业中。在电气设备连接过程中,过渡接头是关键的零件。目前采用铜铝复合而成的铜/铝接头是主要的产品之一。

铜铝复合接头作为特殊综合性能材料,有着优良的机械性能和导电性能,不仅可以被广泛应用于电气工程,而且可以应用于制冷和供暖设备,以及其他需要铜铝连接的各个领域,例如冰箱和太阳能接受装置等。

由于铜/铝接头的应用极为广泛,所以铜铝接头的品种繁多,包括:变压器铜铝母线过渡装置接头、阴极铜铝压接器、DTL 铜铝接头、熔铸型铜铝过渡接头、铜铝软带接头、太阳能接受装置等。电力电气用铜/铝复合接头,比较有代表性的是带外环沟槽和螺栓孔的环,带半圆沟槽的梯形板条。它改善了力学性能,满足电器性能要求,节铜50%,降低成本 40%,经济效益大,应用广泛。


 

铜铝复合板带排

铜铝复合板带(排)可以用作代替铜材料和作为特殊综合性能材料,广泛应用于电子、电器、电力、冶金设备、机械、汽车、能源和生活用品等各个领域。 

平板太阳能热水器铜铝复合集热板,具有传热性能好,集热效率高,耐压性能强,使用寿命长,耐腐蚀,加工工艺简单等优点,是公认的新一代太阳能热水器理想的集热元件。  

铝基覆铜箔层压板具有热阻小、散热性好、机械加工容易、电磁屏蔽性好、 板材平整、尺寸稳定和刚性好等优点,属高新技术产品,可广泛用于汽车、摩托车、电视机和电子元器件等行业的印制电路制作。据预测,该材料的市场发展前景广阔。采用铜/铝复合板作供电部位的导电板和铜铝复合母线排的过渡接头,表面不会过热和拉弧,使导线性能稳定,从而提高了铝材表面处理质量,避免了发热,减少了电能损耗。导电板寿命延长,维修更换量减少,且价格低廉。

目前,用铜 铝复合板(排)作建筑物的配电柜及母线槽来替代纯铜排,是铜铝复合板(排)的一个应用方向,可以大量节省铜材,其用量大、成本低,具有非常可观的经济和实用前景。

铜铝复合材料用途广泛,可应用在导热散热、通讯屏蔽、电力电气等行业, 有望形成巨大的产业。目前铜铝复合板、带、箔的生产工艺基本成熟。铜铝复合板带的应用研究对于铜铝复合材料行业的健康快速发展起到重要的作用,对于国家铜资源战略调整有着 重大的影响,还具有巨大经济效益和社会效益。