铜热浸镀铝工艺及其界面研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要铜／铝复合材料不仅具有铜的导电、导热率高、易钎焊、接触电阻低和外表美观等优点，也具有铝的质轻、经济等优点。因此可广泛用于电子、电器、电力、冶金设备、机械、汽车、能源和生活用具等各个领域。但目前铜／铝复合材料的各种生产方法存在工艺难以控制、界面结合层过厚、复合强度不高等问题。针对上述问题，本研究通过引进铜热浸镀铝工艺实现了铜／铝复合板的良好结合。铜热浸镀铝工艺及界面性能的研究包括：铜预处理工艺、助镀剂的选择、助镀剂反应、镀层厚度变化动力学分析、弯曲性能测试和铜／铝复合材料导电性能等几方面的内容。试验结果表明铜热浸镀铝的最佳助镀剂工艺为2％KF水溶液在30．4

2、0℃进行助镀。对结合界面的元素含量进行分析，推导得出助镀剂与高温铝液的反应方程式。另外，涂覆有KF助镀剂的铜片XRD结果也表明助镀剂在热浸镀过程中与高温铝液反应，最终生成心2气体挥发，因此在XRD结果中只含有Cu、A1、CuAl2三相。对结合层的铜／铝扩散动力学分析得出，在助镀剂的作用下，铜在铝液内的扩散速度远远低于铜／铝桶温度下的扩散速率。同时，铜／铝导电率的计算结果为p=2．173x10-2~2．282x10‘2Q·衄2／m，完全符合铜／铝复合线材的标准要求。当热浸镀时间一定时，随着热浸镀温度的升高，镀层合金层厚度增加。当热浸镀温度保持在700℃时，合金层厚度与时间成正比。对结合

3、层的结合强度进行弯曲测试分析，表明助镀剂极大的改善了铜表面的活性，获得了良好的铜铝结合界面。铜片热浸镀铝的研究为铜／铝复合材料的进一步开发应用提供了必要的试验数据，同时对开发新的复合材料制备工艺具有指导意义。关键词：热浸镀铝；助镀剂；扩散；导电率铜热浸镀铝工艺及其界面研究AbstractCu／A1compoundmaterialnotonlyhavetheadvantageofCusuchSgoodconductingelectricity,hightransmittingheatrate，lowelectricresistanceandbeautifulappearance，but

4、alsohavetheadvantageofA1suchaslightweightandeconomyetc．theabstract．Therefore，itCallbewidelyusedwitheveryrealm,suchaselectricappliance，electricpower,metallurgyequipments，machine，automobile，toolsandSOon．However,therearetheproblemsoftechnologyhardlycontrolled，toothickinterface，lowinterfacequalitya

5、ndSOoninthemanufacturingmethodsexistedAimedattheseproblems，andthisworkisinordertogetidealinterfacebonding谢廿lintroducingthetechnologyofcopperhotdipaluminum．Theresearchcontentsincluded：copperpretreatmenttechnique,optionsforplatingauxiliary,reactionsofplatingauxiliary，studyonplatingthicknesskineti

6、cs，bendingtest,conductivityandSOon．Theresultsshowthattheoptimumparametersforcopperplatedis2％KFaqueoussolutionat30-40"C．ItCanbeconcludedthereactionsbetweenplatingauxiliarywithmoltenA1accordingtotheanalysisoftheelementscontents。Besides，theXRDresultofthefilmplatedbyKFaqueoussolutionstatementsthatt

7、hephasesincludedCu，Al，CuAl2intheinterfacecoating．Consequently,inCanbededucedthatthefinalproductforalltheplatingauxiliaryreactionsisA1F2，whichshouldbevaporizedingasphase．TheanalysisontheCudiffusioninmoltenA1showsthatthediffusionrat