【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属复合材料加工该，具体涉及一种铜铝复合金属板及铸造成型方法和其在散热器中的应用。
技术介绍
1、新能源和存储使用的主板cpu的散热主要是使用纯的紫铜，但是紫铜价格昂贵，成本非常高。为了解决成本的问题，目前行业内也逐步有铜铝的复合散热板，铜铝复合金属板材结合了铜和铝的各自优点，例如具备了铜的良好导电导热性能和铝的轻质及耐腐蚀特性。但是由于铜和铝之间的电负性差异较大，相互固溶度低，在焊接或复合过程中，容易导致在界面处形成多种硬脆的金属间化合物，这些金属间化合物会极大地弱化接头的力学性能和导电性。
2、目前生产铜铝复合金属板材主要的生产工艺为铝和铜铸轧成铜铝复合板带，然后对板带进行切割成片材，然后通过热锻对复合板进行锻造成型。这种固态锻造方式，存在许多问题：1、锻造过程需要很大热锻机的吨位，能耗巨大，成本很高；2、铜铝复合金属板成型过程由于不同位置变形不一样，两种金属材料价界面结合一致性差，由于铜和铝的导热率和电阻率不同，界面结合不良可能会导致热传导不均匀，电阻分布不均，影响复合金属板的热性能和电性能；3、铜和铝的物理性质差异，如熔点、热膨胀系数、导热率等，可能导致界面结合不紧密，这种不紧密的结合会影响复合金属板的整体性能，包括其力学性能和导电性能。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种铜铝复合金属板，减少铜随铝变形的情况，使结合界面保持平整，改善铜铝复合金属板的界面结合不良，实现铜铝复合界面的高性能和稳定性。
2、为
3、本申请实施例提供一种铜铝复合金属板，是在粗糙化处理后的紫铜表面浇铸经超声处理后的半固态铝形成的复合金属板，包括紫铜层和复合在紫铜层表面的铝层，所述紫铜层与铝层之间形成界面过渡层，所述界面过渡层包括金属间化合物层和扩散层。
4、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的金属间化合物层的厚度为0.05-0.15μm。
5、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的扩散层中铝原子的数量占比为65%-85%；所述金属间化合物层中包括alcu3和al2cu，其中alcu3含量为35wt%-50wt%，al2cu含量不超过20wt%。
6、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的扩散层中铝原子的数量占比为75.3%-81.2%；所述金属间化合物层中包括alcu3和al2cu，其中alcu3含量为41.2wt%-47.3wt%，al2cu含量为16.3wt%-19.5wt%。
7、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的金属间化合物层中还包括al4cu9，al4cu9的含量为不超过15wt%。
8、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的界面过渡层结合力为30-45n/cm。
9、本申请实施例还提供了一种铜铝复合金属板的铸造成型方法，采用固态铜与半固态铝一次模锻来成型得到铜铝复合板，变形时主要通过铝液流动变形，减少铜随着铝变形的情况，保证结合界面平整同时降低加工过程的能耗。
10、本申请实施例所述的铸造成型方法包括以下步骤：
11、紫铜表面预处理：对紫铜表面进行粗造化处理，然后进行酸洗、烘干后待用；
12、熔铝：在熔炼炉中加入称重好的铝合金铸锭，待铝锭全部融化成铝液后降温到720～740℃；在保护气氛条件下铝液进行搅拌除气，除气结束后加入精炼剂进行精炼除渣，静置后降温到640～650℃并保温；
13、铜板加热：将模具温度为350℃-400℃，上述经过表面预处理后的紫铜板置于模具中，在保护气氛下加热；
14、超声制备半固态铝浆：将上述铝液温度为640-650℃铝液用超声波对铝液进行处理，获得半固态铝浆；
15、浇铸、液态模锻成型：将上述半固态铝浆转移至模具中，浇铸在紫铜板表面，压铸成型。
16、紫铜表面预处理后，紫铜表面的粗糙度为ra10-20。
17、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的紫铜表面预处理步骤中，酸洗所采用的酸洗液体包括以体积百分比计的硫酸10-20%、乙醇酸0.5-2%、柠檬酸1.5-5%、余量为水；所述酸洗的温度为40-50℃、时间2-5min。
18、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的精炼剂采用四川兰德公司生产的产品型号为aj101a的精炼剂，所述精炼剂的用量为铝液重量的0.1～0.4%。
19、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的超声制备半固态铝浆步骤中，超声波的频率为15-35khz，超声处理的时间为10-25s。
20、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的压铸成型时，压力400-500 mpa，速度为800-1000mm/min，保压时间为20-35s。
21、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的半固态铝浆中固相分数为15-35%。
22、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的保护气氛为氮气或惰性气体。
23、本申请实施例还提供了所述的铜铝复合金属板在散热板中的应用。本申请实施例所述的铜铝复合金属板可以替代纯紫铜用于主板cpu的散热。
24、进一步的，本申请实施例还提供了一种铜铝复合散热板，所述的铜铝复合金属板加工而成。
25、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
26、1.本申请实施例所述的铜铝复合金属板，是在经粗糙化处理后的紫铜表面浇铸半固态铝并通过超声处理后形成的复合金属板，变形时主要是铝进行流动变形，使结合界面保持平整，改善铜铝复合金属板的界面结合的一致性。
27、2.本申请实施例所述的铜铝复合金属板中，采用半固态铝由于其固液相混合共存的特点，具有更好的流动性和可塑性，与固态铜的结合更为容易，能够形成更为均匀且致密结构的复合材料；且半固态铝中的液相成分有助于在复合过程中填充固态铜与铝之间的微小间隙，增强界面结合强度，同时半固态收缩率小，能降低界面收缩时引起的微裂纹。
28、3.本申请实施例所述的铜铝复合金属板中固态铜具有优异的导电性、导热性和延展性，结合半固态铝的流动性、可塑性和较低的密度，可以使复合材料在保持高导电、导热性能的同时，还具备优良的加工性能和轻量化特性。
29、4.本申请实施例所述的铜铝复合金属板的而加工成型工艺使采用固态与半固态一次模锻来成型，极大降低了制作过程和能耗。同时通过优化各个工艺步骤，提高了铜铝复合金属板的制备质量和性能。
30、下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
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1.一种铜铝复合金属板，其特征在于，是在粗糙化处理后的紫铜表面浇铸经超声处理后的半固态铝形成的复合金属板，包括紫铜层和复合在紫铜层表面的铝层，所述紫铜层与铝层之间形成界面过渡层，所述界面过渡层包括金属间化合物层和扩散层；所述金属间化合物层的厚度为0.05-0.15μm。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合金属板，其特征在于，所述扩散层中铝原子的数量占比为65%-85%；所述金属间化合物层中包括AlCu3和Al2Cu，其中AlCu3含量为35wt%-50wt%，Al2Cu含量不超过20wt%。
3.根据权利要求2所述的铜铝复合金属板，其特征在于，所述扩散层中铝原子的数量占比为75.3%-81.2%；所述金属间化合物层中包括AlCu3和Al2Cu，其中AlCu3含量为41.2wt%-47.3wt%，Al2Cu含量为16.3wt%-19.5wt%。
4.根据权利要求3所述的铜铝复合金属板，其特征在于，所述金属间化合物层中还包括Al4Cu9，Al4Cu9的含量为不超过15wt%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的铜铝复合金属板，其特征在于，
6.一种如权利要求1所述的铜铝复合金属板的铸造成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的铸造成型方法，其特征在于，紫铜表面预处理后，紫铜表面的粗糙度为Ra10-20。
8.根据权利要求6所述的铸造成型方法，其特征在于，所述紫铜表面预处理步骤中，酸洗所采用的酸洗液体包括以体积百分比计的硫酸10-20%、乙醇酸0.5-2%、柠檬酸1.5-5%、余量为水；所述酸洗的温度为40-50℃、时间2-5min。
9.根据权利要求6所述的铸造成型方法，其特征在于，所述精炼剂的用量为铝液重量的0.1～0.4%。
10.根据权利要求6所述的铸造成型方法，其特征在于，超声制备半固态铝浆步骤中，超声波的频率为20-35KHz，超声处理的时间为10-25s。
11.根据权利要求6所述的铸造成型方法，其特征在于，所述压铸成型时，压力400-500MPa，速度为800-1000mm/min，保压时间为20-35s。
12.根据权利要求6所述的铸造成型方法，其特征在于，所述保护气氛为氮气或惰性气体。
13.根据权利要求6-12任一项所述的铸造成型方法，其特征在于，所述半固态铝浆中固相分数为15-35%。
14.一种如权利要求1-5任一项所述的铜铝复合金属板在散热板中的应用。
15.一种铜铝复合散热板，其特征在于，是由权利要求1-5任一项所述的铜铝复合金属板加工而成。
...【技术特征摘要】
1.一种铜铝复合金属板，其特征在于，是在粗糙化处理后的紫铜表面浇铸经超声处理后的半固态铝形成的复合金属板，包括紫铜层和复合在紫铜层表面的铝层，所述紫铜层与铝层之间形成界面过渡层，所述界面过渡层包括金属间化合物层和扩散层；所述金属间化合物层的厚度为0.05-0.15μm。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合金属板，其特征在于，所述扩散层中铝原子的数量占比为65%-85%；所述金属间化合物层中包括alcu3和al2cu，其中alcu3含量为35wt%-50wt%，al2cu含量不超过20wt%。
3.根据权利要求2所述的铜铝复合金属板，其特征在于，所述扩散层中铝原子的数量占比为75.3%-81.2%；所述金属间化合物层中包括alcu3和al2cu，其中alcu3含量为41.2wt%-47.3wt%，al2cu含量为16.3wt%-19.5wt%。
4.根据权利要求3所述的铜铝复合金属板，其特征在于，所述金属间化合物层中还包括al4cu9，al4cu9的含量为不超过15wt%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的铜铝复合金属板，其特征在于，所述界面过渡层结合力为30-45n/cm。
6.一种如权利要求1所述的铜铝复合金属板的铸造成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭称发，吕建钢，汪以祥，李东野，
申请(专利权)人：广州众山紧固件有限公司，
类型：发明
国别省市：
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