主要元素:銅和鋁,常見配比范圍為 Cu:Al=90:10 至 Cu:Al=10:90,具體比例根據應用需求調整。
常見合金類型:
高銅型(如 CuAl8、CuAl10):銅含量較高,兼具銅的導電性和鋁的輕量化特點。
高鋁型(如 AlCu4、AlCu5):鋁含量較高,側重耐腐蝕性和低密度。
雜質元素:可能含有少量鐵(Fe)、硅(Si)、鋅(Zn)等,影響合金的強度和加工性能。
物理性質:
密度:約 2.8-8.9g/cm3,介于鋁(2.7g/cm3)和銅(8.96g/cm3)之間,可通過調整比例實現輕量化與導電性的平衡。
導電性:高銅含量時接近純銅(約為純銅的 80%-90%),高鋁含量時導電性下降,但密度顯著降低。
熔點:合金熔點低于純銅(1083℃)和純鋁(660℃),一般在 500-900℃之間,具體取決于成分比例。
化學性質:
耐腐蝕性:鋁含量較高時,表面易形成致密氧化鋁(Al?O?)薄膜,耐大氣腐蝕和海水腐蝕能力強,優于純銅。
抗氧化性:高溫下鋁的氧化膜可保護內部金屬,但銅含量過高時抗氧化性下降(銅在高溫下易氧化生成 CuO)。
力學性質:
強度與硬度:比純鋁高,比純銅略低,高鋁型合金(如 AlCu4)的抗拉強度可達 300-400MPa,兼具良好的延展性(伸長率約 10%-20%)。
流程:將銅和鋁按比例熔煉為液態合金,通過高壓惰性氣體(如氬氣)或水霧化,使液流破碎成細小液滴,快速冷卻凝固成粉末。
特點:粉末球形度高、粒度均勻(5-200μm),適合 3D 打印、熱噴涂等應用。
流程:將銅粉和鋁粉按比例混合,放入高能球磨機中,通過鋼球撞擊使粉末反復破碎、冷焊,形成合金粉末。
特點:可制備納米級合金粉末,成分均勻性好,適合制備復合材料,但生產效率較低。
流程:以氧化銅和氧化鋁為原料,通過氫氣(H?)或碳(C)還原,生成銅鋁合金粉末。
特點:成本較低,適合批量生產,但粉末純度和粒度控制難度較大,常用于低端合金制品。
流程:以銅和鋁為電極,在熔融鹽或水溶液中電解,沉積形成合金粉末。
特點:粉末純度高、粒徑可控,但能耗大、工藝復雜,多用于科研或特殊需求場景。
導電材料:高銅含量的銅鋁合金粉用于制造高頻電纜屏蔽層、電子封裝散熱片,兼具導電性和輕量化(如手機電池連接件)。
觸點材料:用于低壓電器觸點,利用鋁的抗氧化性減少觸點氧化,提高導電性和使用壽命。
脫氧劑與添加劑:在銅合金熔煉中加入鋁銅合金粉,可脫除氧和硫雜質,改善銅合金的流動性和力學性能(如黃銅熔煉)。
焊接材料:作為釬焊粉末,用于銅與鋁的異種金屬焊接,降低界面脆性,提高接頭強度。
熱噴涂涂層:通過火焰噴涂或等離子噴涂,在金屬表面形成銅鋁合金涂層,兼具耐腐蝕性和耐磨性(如海洋工程設備防腐)。
顏料與裝飾:超細銅鋁粉(粒徑 < 10μm)作為金屬顏料,用于涂料、油墨中,呈現金色或銅色光澤(如汽車油漆、工藝品)。
摩擦材料:與石墨、陶瓷等復合,用于剎車片、離合器面片,利用鋁的減摩性和銅的導熱性,提高摩擦穩定性。
儲氫材料:特定比例的銅鋁合金(如 CuAl?)可作為儲氫載體,在氫能源領域用于氫氣儲存與釋放。
結構材料:高鋁含量的銅鋁合金粉通過粉末冶金成型,用于制造飛機輕量化連接件、衛星天線支架,兼顧強度和耐腐蝕性。
氧化風險:鋁含量高的粉末在空氣中易氧化,需密封儲存,避免潮濕和高溫環境。
毒性與防護:超細粉末可能具有吸入毒性,生產和使用時需佩戴防塵面具,避免粉塵聚集引發爆炸風險(鋁粉屬于可燃粉塵)。
通過調整銅鋁比例和生產工藝,銅鋁合金粉可在導電性、耐腐蝕性、強度等性能間靈活優化,滿足不同工業場景的需求。