本发明涉及金属复合材料制备领域，具体地，涉及一种铜铝复合金属材料制备方法及复合金属材料。
背景技术：
：随着科学技术的不断进步，单一材料已经很难满足现代工业对材料综合性能的需求。复合材料由于其性能可设计性，越来越受到业界的关注。铝、铜作为重要的金属原料，被广泛应用于工业和生活中。铝具有质量轻、且我国率资源丰富、价格便宜等特点。铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性、抑菌性等优秀性能，但我国铜资源属于紧缺资源，价格较贵。如果以铝为基体，外层包覆一层铜层，所得复合材料将兼具二者的优良性能，它将具有金属铜的优良导电性能，还可以降低成本，节约资源。目前常见的在金属表面镀铜的方法一般是电镀法，污染严重，成本较高。专利研究表明，绿色低成本铝铜复合板制备工艺成为研究热点，专利cn107971340a和cn108515085a均提供了一种铜铝复合板的轧制方法，但是在铝、铜合金界面结合强度控制方面，需要进一步深入研究。cn107321985a公开了一种用于气动冲压机的高强度喷射成型金属，其主要成型材料为难熔的硅、钒、铜、铌和钨，并且需要在金属液喷射完成后,采用较高的压力(>50mpa)进行结晶，是为了解决喷射成型的致密度差的工艺问题。综上所述，提供一种新型的铜铝复合金属材料制备方法及复合金属材料具有较高的价值和意义。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铜铝复合金属材料制备方法及复合金属材料。根据本发明提供的一种铜铝复合金属材料制备方法，包括融化步骤、雾化步骤以及喷射成型步骤；融化步骤：将第一金属材料加入真空电磁感应炉中，以设定的熔炼温度融化为第一金属材料液体；雾化步骤：将第一金属材料液体转入雾化装置中，并在设定的雾化温度下，将雾化喷射气体注入第一金属材料液体，控制雾化喷射气体和第一金属材料液体的流量比例，以使得第一金属材料液体雾化成为设定尺寸的液滴；喷射成型步骤：以设定的雾化喷射压力，通过喷射成型设备将第一金属材料液体雾化后的细小液滴，喷射至第二金属材料基体的表面，在第二金属材料基体表面制备出设定厚度的第一金属材料层，从而得到复合金属材料；优选地，所述第一金属材料包括工业纯铜；所述第二金属材料包括铝合金；优选地，所述雾化喷射气体包括氮气；所述氮气为纯度不低于99.9％的脱水高纯氮气；优选地，所述雾化喷射压力为1-1.2mpa；优选地，在第二金属材料基体表面制备出的第一金属材料层厚度范围为0.5-1.5mm；优选地，所述铜铝复合金属材料制备方法还包括预处理步骤；预处理步骤：将第二金属材料基体采用设定浓度的naoh溶液清洗表面，去除油污，并对第二金属材料基体表面进行喷砂处理，将第二金属材料基体表面粗糙度打磨至设定值后，依次使用清水清洗铝合金表面表面、烘干；优选地，所述铜铝复合金属材料制备方法还包括退火步骤；退火步骤：将喷射成型步骤得到的复合金属材料在设定的第一退火温度下保持设定的退火时间，随后以设定的退火降温速度降温至第二退火温度，再以空气冷却或者水冷却的方法冷却至设定温度；针对第一金属材料包括工业纯铜，第二金属材料包括铝合金的情况，第一退火温度范围为390～430℃；退火时间范围为30～120min；退火降温速度范围为30～50℃/h；第二退火温度不高于300℃，随后采用空气冷却的方法冷却至室温。优选地，所述naoh溶液浓度为10％；naoh溶液处理后，还需采用5％硫酸溶液清洗第二金属材料基体表面表面去除氧化层，才能对第二金属材料基体表面进行喷砂处理。根据本发明提供的一种铜铝复合金属材料制备方法，包括融化步骤、雾化步骤以及喷射成型步骤；融化步骤：将第一金属材料加入真空电磁感应炉中，以设定的熔炼温度融化为第一金属材料液体；雾化步骤：将第一金属材料液体转入雾化装置中，并在设定的雾化温度下，将雾化喷射气体注入第一金属材料液体，控制雾化喷射气体和第一金属材料液体的流量比例，以使得第一金属材料液体雾化成为设定尺寸的液滴；喷射成型步骤：以设定的雾化喷射压力，通过喷射成型设备将第一金属材料液体雾化后的细小液滴，喷射至第二金属材料基体的表面，在第二金属材料基体表面制备出设定厚度的第一金属材料层，从而得到复合金属材料；所述第一金属材料包括工业纯铜；所述第二金属材料包括铝合金；所述雾化喷射气体包括氮气；所述氮气为纯度不低于99.9％的脱水高纯氮气；所述雾化喷射压力为1-1.2mpa；在第二金属材料基体表面制备出的第一金属材料层厚度范围为0.5-1.5mm；所述铜铝复合金属材料制备方法还包括预处理步骤；预处理步骤：将第二金属材料基体采用设定浓度的naoh溶液清洗表面，去除油污，并对第二金属材料基体表面进行喷砂处理，将第二金属材料基体表面粗糙度打磨至设定值后，依次使用清水清洗铝合金表面表面、烘干；所述铜铝复合金属材料制备方法还包括退火步骤；退火步骤：将喷射成型步骤得到的复合金属材料在设定的第一退火温度下保持设定的退火时间，随后以设定的退火降温速度降温至第二退火温度，再以空气冷却或者水冷却的方法冷却至设定温度；针对第一金属材料包括工业纯铜，第二金属材料包括铝合金的情况，第一退火温度范围为390～430℃；退火时间范围为30～120min；退火降温速度范围为30～50℃/h；第二退火温度不高于300℃，随后采用空气冷却的方法冷却至室温；所述naoh溶液浓度为10％；naoh溶液处理后，还需采用5％硫酸溶液清洗第二金属材料基体表面去除氧化层，才能对第二金属材料基体表面进行喷砂处理。根据本发明提供的一种复合金属材料，所述复合金属材料通过上述的铜铝复合金属材料制备方法制备得到。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明提供的铜铝复合金属材料制备方法及复合金属材料具有方法简单可行，环保、易于操作结合力大幅度提升等优点。现有轧制方法进行异种金属复合，由于两种金属结合面之间，易形成金属间化合物和层间氧化物，轧制过程中难以控制和去除，故接合强度大幅降低，使用过程中易于分层。采用电镀法进行异种金属复合，会产生大量含重金属、多种金属离子废水、含氰废水。采用喷射成型技术，一方面避免了轧制过程中金属间化合物和氧化物对结合面的影响，提升了异种金属结合力。另一方面，采用喷射成型技术，无需采用含有金属离子的溶液进行化学置换，故加工过程中无需采用含氰化合物，减少了环境污染。环境友好性大幅提升。本专利公开了一种无需高压结晶的成型方法，通过控制金属液滴喷射直径和喷射金属层的厚度等工艺参数，大幅度提升喷射成型金属致密度，通过简单的退火热处理，获得较好力学性能的复合材料。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明提供的一种铜铝复合金属材料制备方法第一优选例的工艺流程示意图图；图2为本发明提供的一种铜铝复合金属材料制备方法第二优选例的工艺流程示意图图；图3为本发明提供的一种铜铝复合金属材料制备方法第三优选例的工艺流程示意图图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。根据本发明提供的一种铜铝复合金属材料制备方法，包括融化步骤、雾化步骤以及喷射成型步骤；融化步骤：将第一金属材料加入真空电磁感应炉中，以设定的熔炼温度融化为第一金属材料液体；雾化步骤：将第一金属材料液体转入雾化装置中，并在设定的雾化温度下，将雾化喷射气体注入第一金属材料液体，控制雾化喷射气体和第一金属材料液体的流量比例，以使得第一金属材料液体雾化成为设定尺寸的液滴；喷射成型步骤：以设定的雾化喷射压力，通过喷射成型设备将第一金属材料液体雾化后的细小液滴，喷射至第二金属材料基体的表面，在第二金属材料基体表面制备出设定厚度的第一金属材料层，从而得到复合金属材料；所述第一金属材料包括工业纯铜；所述第二金属材料包括铝合金；所述雾化喷射气体包括氮气；所述氮气为纯度不低于99.9％的脱水高纯氮气；所述雾化喷射压力为1-1.2mpa；在第二金属材料基体表面制备出的第一金属材料层厚度范围为0.5-1.5mm；所述铜铝复合金属材料制备方法还包括预处理步骤；预处理步骤：将第二金属材料基体采用设定浓度的naoh溶液清洗表面，去除油污，并对第二金属材料基体表面进行喷砂处理，将第二金属材料基体表面粗糙度打磨至设定值后，依次使用清水清洗铝合金表面表面、烘干；所述铜铝复合金属材料制备方法还包括退火步骤；退火步骤：将喷射成型步骤得到的复合金属材料在设定的第一退火温度下保持设定的退火时间，随后以设定的退火降温速度降温至第二退火温度，再以空气冷却或者水冷却的方法冷却至设定温度；针对第一金属材料包括工业纯铜，第二金属材料包括铝合金的情况，第一退火温度范围为390～430℃；退火时间范围为30～120min；退火降温速度范围为30～50℃/h；第二退火温度不高于300℃，随后采用空气冷却的方法冷却至室温；所述naoh溶液浓度为10％；naoh溶液处理后，还需采用5％硫酸溶液清洗第二金属材料基体表面表面去除氧化层，才能对第二金属材料基体表面进行喷砂处理。根据本发明提供的一种复合金属材料，所述复合金属材料通过上述的铜铝复合金属材料制备方法制备得到。实施例1是基础实施例的优选例，其具体技术方案如下：将金属铜加入真空电磁感应炉中熔化，得到铜液，将其注入雾化装置，通过高压惰性气体，将铜液雾化并喷射至表面预处理的铝合金基体表面，经过后续热处理，形成结合力好的铜铝复合材料。所述铜铝复合材料喷射成型的方法，具体步骤如下：(1)将铝合金基体采用浓度10％naoh溶液，清洗铝合金表面，去除油污，在采用5％硫酸溶液清洗铝合金表面去除氧化层，并对铝合金表面进行喷砂处理，将铝合金表面粗糙度打磨至20-30um，最后使用清水清洗铝合金表面表面，并烘干。(2)将工业纯铜加入真空电磁感应炉中融化，熔炼温度：1400-1450℃，将熔化好的铜液，注入采用氮气作为雾化气体，的雾化装置中。调节雾化温度1200-1250℃。(3)喷射采用的氮气雾化压力1mpa，控制氮气和铜液的流量比例，保证铜液滴直径在20um.(4)通过喷射成型设备将铜液雾化后的细小液滴，喷射至铝合金基体表面，在铝合金表面制备出厚度0.5-1.5mm的铜层(5)将制备好的铜铝复合材料，加热390～430℃；保温时间30～120min；以30～50℃/h速度随炉冷至300℃下,再空冷。形成所需要的铜铝复合材料。所述工业纯铜的纯度为99.9％。所述铝合金基体为1系、2系、3系、4系、5系、6系、7系等铝合金，形状板材、筒状或者其它复杂形状均在本专利的保护范围。所述氮气为99.9％脱水后的高纯度氮气。实施例2是实施例1的优选例，其技术方案具体如下：材料选择：选用t2纯铜，铝合金为3003厚度2mm板材。采用浓度10％naoh溶液，清洗厚度2mm铝合金3003板材表面油污，再采用5％硫酸溶液清洗铝合金表面去除氧化层，并对铝合金表面进行喷砂处理，将铝合金表面粗糙度打磨至20-30um，最后使用清水清洗铝合金表面表面，并烘干。将工业纯铜加入真空电磁感应炉中融化，熔炼温度：1450℃，将熔化好的铜液，注入采用氮气作为雾化气体的雾化装置中。调节雾化温度1200℃。喷射采用的氮气雾化压力1mpa，控制氮气和铜液的流量比例，保证铜液滴直径在20um.通过喷射成型设备将铜液雾化后的细小液滴，喷射至铝合金基体表面，在铝合金表面制备出厚度0.5mm的铜层。将制备好的铜铝复合材料，加热390℃；保温时间30min；以30℃/h速度随炉冷至300℃,再空冷。形成所需要的铜铝复合材料。将制的铜铝复合材料进行检测，抗拉强度大于230mpa,延伸率大于7％，剥离强度大于21n/mm。表3铝铜复合(2mm(铝)/0.5mm(铜))两种成型方法对比成型方法抗拉强度延伸率剥离强度备注轧制成型248mpa6％15.4n/mm市售金纪铝业喷射成型280mpa28％21n/mm实施例3是实施例1的优选例，其技术方案具体如下：材料选择：选用t2纯铜，铝合金为3003厚度1.5mm板材。采用浓度10％naoh溶液，清洗厚度1.5mm铝合金3003板材表面油污，再采用5％硫酸溶液清洗铝合金表面去除氧化层，并对铝合金表面进行喷砂处理，将铝合金表面粗糙度打磨至20-30um，最后使用清水清洗铝合金表面表面，并烘干。将工业纯铜加入真空电磁感应炉中融化，熔炼温度：1450℃，将熔化好的铜液，注入采用氮气作为雾化气体的雾化装置中。调节雾化温度1200℃。喷射采用的氮气雾化压力1mpa，控制氮气和铜液的流量比例，保证铜液滴直径在20um.通过喷射成型设备将铜液雾化后的细小液滴，喷射至铝合金基体表面，在铝合金表面制备出厚度1mm的铜层。将制备好的铜铝复合材料，加热420℃；保温时间50min；以30℃/h速度随炉冷至300℃,再空冷。形成所需要的铜铝复合材料。将制的铜铝复合材料进行检测，抗拉强度大于235mpa,延伸率大于8％，剥离强度大于23n/mm。表4铝铜复合(1.5mm(铝)/1mm(铜))两种成型方法对比成型方法抗拉强度延伸率剥离强度备注轧制成型230mpa717n/mm市售金纪铝业喷射成型235mpa8％23n/mm在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。当前第1页1 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技术特征：
1.一种铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，包括融化步骤、雾化步骤以及喷射成型步骤；
融化步骤：将第一金属材料加入真空电磁感应炉中，以设定的熔炼温度融化为第一金属材料液体；
雾化步骤：将第一金属材料液体转入雾化装置中，并在设定的雾化温度下，将雾化喷射气体注入第一金属材料液体，控制雾化喷射气体和第一金属材料液体的流量比例，以使得第一金属材料液体雾化成为设定尺寸的液滴；
喷射成型步骤：以设定的雾化喷射压力，通过喷射成型设备将第一金属材料液体雾化后的细小液滴，喷射至第二金属材料基体的表面，在第二金属材料基体表面制备出设定厚度的第一金属材料层，从而得到复合金属材料；
所述设定厚度的范围为0.5mm-1.5mm。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，所述第一金属材料包括工业纯铜；所述第二金属材料包括铝合金；
雾化步骤中，所述设定尺寸的范围，针对工业纯铝为30um-50um、针对工业纯铜为20um。
3.根据权利要求1所述的铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，所述雾化喷射气体包括氮气；所述氮气为纯度不低于99.9％的脱水高纯氮气。
4.根据权利要求1所述的铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，所述雾化喷射压力为1-1.2mpa。
5.根据权利要求1所述的铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，在第二金属材料基体表面制备出的第一金属材料层厚度范围为0.5-1.5mm。
6.根据权利要求1所述的铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，所述铜铝复合金属材料制备方法还包括预处理步骤；
预处理步骤：将第二金属材料基体采用设定浓度的naoh溶液清洗表面，去除油污，并对第二金属材料基体表面进行喷砂处理，将第二金属材料基体表面粗糙度打磨至设定值后，依次使用清水清洗第二金属材料基体表面、烘干。
7.根据权利要求2所述的铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，所述铜铝复合金属材料制备方法还包括退火步骤；
退火步骤：将喷射成型步骤得到的复合金属材料在设定的第一退火温度下保持设定的退火时间，随后以设定的退火降温速度降温至第二退火温度，再以空气冷却或者水冷却的方法冷却至设定温度；
针对第一金属材料包括工业纯铜，第二金属材料包括铝合金的情况，第一退火温度范围为390～430℃；退火时间范围为30～120min；退火降温速度范围为30～50℃/h；第二退火温度不高于300℃，随后采用空气冷却的方法冷却至室温。
8.根据权利要求6所述的铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，所述naoh溶液浓度为10％；naoh溶液处理后，还需采用5％硫酸溶液清洗第二金属材料基体表面去除氧化层，才能对第二金属材料基体表面进行喷砂处理。
9.一种铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，包括融化步骤、雾化步骤以及喷射成型步骤；
融化步骤：将第一金属材料加入真空电磁感应炉中，以设定的熔炼温度融化为第一金属材料液体；
雾化步骤：将第一金属材料液体转入雾化装置中，并在设定的雾化温度下，将雾化喷射气体注入第一金属材料液体，控制雾化喷射气体和第一金属材料液体的流量比例，以使得第一金属材料液体雾化成为设定尺寸的液滴；
喷射成型步骤：以设定的雾化喷射压力，通过喷射成型设备将第一金属材料液体雾化后的细小液滴，喷射至第二金属材料基体的表面，在第二金属材料基体表面制备出设定厚度的第一金属材料层，从而得到复合金属材料；
所述第一金属材料包括工业纯铜；所述第二金属材料包括铝合金；
所述雾化喷射气体包括氮气；所述氮气为纯度不低于99.9％的脱水高纯氮气；
所述雾化喷射压力为1-1.2mpa；
在第二金属材料基体表面制备出的第一金属材料层厚度范围为0.5-1.5mm；
所述铜铝复合金属材料制备方法还包括预处理步骤；
预处理步骤：将第二金属材料基体采用设定浓度的naoh溶液清洗表面，去除油污，并对第二金属材料基体表面进行喷砂处理，将第二金属材料基体表面粗糙度打磨至设定值后，依次使用清水清洗铝合金表面表面、烘干；
所述铜铝复合金属材料制备方法还包括退火步骤；
退火步骤：将喷射成型步骤得到的复合金属材料在设定的第一退火温度下保持设定的退火时间，随后以设定的退火降温速度降温至第二退火温度，再以空气冷却或者水冷却的方法冷却至设定温度；
针对第一金属材料包括工业纯铜，第二金属材料包括铝合金的情况，第一退火温度范围为390～430℃；退火时间范围为30～120min；退火降温速度范围为30～50℃/h；第二退火温度不高于300℃，随后采用空气冷却的方法冷却至室温.
所述naoh溶液浓度为10％；naoh溶液处理后，还需采用5％硫酸溶液清洗第二金属材料基体表面表面去除氧化层，才能对第二金属材料基体表面进行喷砂处理。
10.一种复合金属材料，其特征在于，所述复合金属材料通过权利要求1至9中任一项所述的铜铝复合金属材料制备方法制备得到。
技术总结
本发明提供了一种铜铝复合金属材料制备方法，其特征在于，包括融化步骤、雾化步骤以及喷射成型步骤；融化步骤：将第一金属材料加入真空电磁感应炉中，以设定的熔炼温度融化为第一金属材料液体；雾化步骤：将第一金属材料液体转入雾化装置中，并在设定的雾化温度下，将雾化喷射气体注入第一金属材料液体，控制雾化喷射气体和第一金属材料液体的流量比例，以使得第一金属材料液体雾化成为设定尺寸的液滴；喷射成型步骤：以设定的雾化喷射压力，通过喷射成型设备将第一金属材料液体雾化后的细小液滴，喷射至第二金属材料基体的表面，在第二金属材料基体表面制备出设定厚度的第一金属材料层，从而得到复合金属材料。
技术研发人员：林天翔
受保护的技术使用者：广州金纪金属制造有限公司
技术研发日：.11.21
技术公布日：.02.11
