銅鋁復合導體材料的性能及其應用

周 弦

（陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300）

我國的社會經濟正處于快速發展的時期，社會各個領域的建設對于各類金屬原材料的需求正處于快速增長的階段，鋁銅材料在機械材料加工中應用極其廣泛，隨著現代科技對于金屬原材料性能要求的提高，銅鋁復合導體材料在相關領域日益發揮著重要的作用，對于銅鋁復合導體材料的性能及其應用分析有著深刻的社會意義和理論價值[1]。

1 相關概述

復合導體是將兩種不同的導體用機械或冶金方法， 使其復合成一體。 通常是擇取各自優點。隨著新技術新工藝的不斷出現，以銅鋁復合導體材料為代表的新型材料解決了很多需要較強的導電性以及對質量要求較高的用料需求[2-5]。當前市面上出現了很多的復合導體的材料，但是以銅鋁復合導體最為常用，因此很多企事業單位和研究機構對鋁銅復合導體的研究投入了大量的資金和科研力量。當前的鋁銅復合導體一般核心部件是由銅和鋁制成的，一般表面附著的是銅，里面為鋁，融合現代制造工藝，形成符合多種制造需求的銅鋁復合導體材料。

這種復合導體材料在性能上表現為以下幾方面的內容：首先就是在導電性上，和其它導體材料相比，這種復合導體材料對于外部手段介入的要求很低，導電效果好，具有很好的比較優勢。其次就是其質量很輕，和傳統的金屬導體相比，傳統的金屬導體銅的質量是該復合導體的質量的一倍，這對于質量要求較高的高科技領域來講，能夠提供更大的效能，當前在航天航空、軌道交通以及微電子領域等，都已經實現了較為廣泛的應用，能夠很大程度上提升材料的使用效率，提高性價比。最后從經濟成本的角度來看，鋁銅作為市面上最為常見的導體材料，尤其是鋁原料價格相對便宜，能夠大幅度降低該復合導體制造成本，這也是銅鋁復合導體具有廣闊的市場前景的重要原因。

2 銅鋁復合導體的性能類型分析

2.1 銅鋁復合導體的種類

銅鋁復合導體是當前較為常見的導體材料，通過實踐證明，當前企業在實際應用中，所采用的銅鋁復合導體材料主要分為以下三類：第1 種類型為圓形實心導體，即銅包鋁線。該導體的標準已從 2000 年的電子行業標準升格為2012 年的國家標準。根據同軸通信電纜標準的規定，該類型用于直徑較細的射頻同軸電纜內導體。與此同時，人們還將銅包鋁線用于工頻電線電纜導體，開發出多種諸如建筑布線、電力電纜、阻燃電纜、控制電纜以及電焊機電纜等電工產品，并在生產和使用的實踐中積累了可貴的經驗。但銅包鋁線在工頻線纜產品中的應用至今尚未制定相應標準。第2 種類型為管狀導體，即銅包鋁管，主要用于直徑較粗(φ7.00mm～φ13.10mm)的射頻同軸電纜內導體。過去發布的電信行業標準中曾規定使用銅管。在電信行業標準中則規定采用銅包鋁管為內導體。近年來我國頒布了GB/T 33952-2017《銅包鋁管》國家標準，為較粗射頻同軸電纜的生產和應用，提供了可靠的依據。第 3 種類型為矩形導體，主要為應用于電控和配電設備等領域的銅鋁復合母線。銅鋁復合母線是大截面、承載大電流的導體材料，對其使用性能及可靠性要求很高，生產設備和工藝也較復雜。但以蘇州華銅復合材料有限公司為首的多家生產企業，認定了銅鋁復合母線代替銅母線的優良特性及其巨大的經濟效益和社會效益，在高等院校、科研院所的配合下，對生產設備和工藝、產品的技術特性和質量等方面進行了全方位的試驗研究。國內企業歷經多年的努力，研制出大截面的銅鋁復合母線新產品。以上三種類型的銅鋁復合導體能夠滿足當前大部分銅鋁復合導體對于材料性能的要求，隨著科技的進步，銅鋁復合導體在新領域的應用需要的變化，更多類型的銅鋁復合導體需要研發和實踐。

2.2 銅鋁復合導體的性能

銅鋁復合導體的性能和其本身的性質是有著密切的聯系的，由于銅鋁本身所具有的性質特點，和其它導體材料相比，銅鋁復合導體材料的材質具有很強的穩定性，這種穩定性是經過多次的穩定性實驗得出的有效結論，也是在眾多工程經驗中總結出的結論，這種穩定性有助于該復合導體實現大規模的廣泛應用[6-9]。其次是從該導體的構成來看，由于鋁材料是金屬中較輕的優良導體材料，該材料和銅質導體相比，本身就減輕大量重量，綜合起來該復合導體能夠節約一半的重量。這種性能特點對于能耗要求較高的高科技領域具有很強的適用性，對于航空、交通等領域有著廣闊的前景。

3 銅鋁復合導體材料的應用與發展

3.1 銅鋁復合導體材料的應用分析

銅鋁復合導體材料的應用在工程實踐中已經得到了大量的應用經驗，經過實踐證明，銅鋁復合導體材料能夠在大多數環境條件下實現有效的應用。通過大量的科研院所和企業單位等機構對于該復合導體的新型研究，銅鋁復合導體在電力、鐵路變壓器等設施領域實現了新的功能的應用，很多科研人員加大了對銅鋁復合導體的研究力度，通過各種加工工藝的改進，在制造過程中改變制造的環境，使其性能更加穩定，質量更能夠適應多樣化的工作環境。通過銅鋁排使用形式的影響，該復合導體在通信電纜領域的使用也得到了有效的擴張，該復合導體材料在應用中，除了上文分析的材質輕盈、性能穩定等特點以外，該復合導體還具有抗腐蝕性的特點，這種特點對于應用環境復雜惡劣的電線電纜來講具有獨特的優勢。同時該導體材料在使用中，經過實驗和實踐證明，能夠有效的起到預防電磁干擾等特點。

當前銅鋁復合導體材料的應用還包括汽車領域以及電纜中的使用。汽車作為當今社會人們出行最為重要的交通工具，人們對于汽車的性能要求和性價比追求越來越高，汽車的材質和制造工藝不斷地發生新的變化。汽車線束的應用中，能夠看出該復合導體也具有十分明顯的優勢，傳統的汽車線束缺乏精準性，經常會出現跳線等問題，在使用了銅鋁復合導體以后，能夠有效的解決跳線的問題。滿足汽車生產工藝對于精準的布局的要求，同時能夠大幅度提升壓接性能。由于銅鋁復合導體自身具有很強的穩定性，因此該復合導體制成的電纜能夠滿足大工程以及長期使用等工程要求，該導體自身所具有的安全穩定的性能，對于電纜的安全性有了很高的保證。

3.2 銅鋁復合導體材料的發展前景分析

銅鋁復合導體材料的發展前景是十分廣闊的。隨著我國制造業轉型升級的壓力越來越大，我國經濟進入到新常態發展階段，經濟轉型要求更多的新工藝新制造的產品出現。只有不斷提升我國工業制造的質量和科技水平，我國的制造業才能朝著更加健康穩健的道路不斷前進。當前我國的制造業發展正在大力實施走出去戰略。我國的世界工廠地位越來越鞏固，我國制造業的下一步發展是朝著質量發展，邁向高端制造為新的發展目標的。在此背景下，我國的高端制造業想要有所突破，需要在制造的技術和材料工藝有所突破和創新，以銅鋁復合導體為代表的新型材料和新型工藝的出現，能夠大幅度提升我國制造業的制造水平，增強我國制造業的整體競爭能力。

隨著我國在銅鋁復合導體的應用和實驗的不斷加強，銅鋁復合導體材料會在越來越多的領域進行拓展，逐步從航空航天、軌道交通以及電力等領域向微電子、新能源、生化工程等越來越多的新領域進行拓展。以汽車產業為代表，當前我國的很多合資汽車生產制造企業或者是國內汽車生產企業，都開始加大對生產材料工藝的研發投入，很多汽車制造企業已經把銅鋁復合導體材料作為材料使用的重要研究項目進行公關。隨著科研力量的投入越來越多，尤其是國家對于材料工藝的重視，銅鋁復合導體的應用和生產制造工藝會更加優化。銅鋁復合導體材料的生產成本會不斷降低，生產的質量和穩定性會有更為充足的保證，更有利于新型復合導體材料性能的發揮。

4 結論

本文基于銅鋁復合導體的性能類型分析，包括銅鋁復合導體的種類以及對銅鋁復合導體的性能分析，最后提出銅鋁復合導體材料的應用與發展，著重分析了銅鋁復合導體材料的應用以及發展前景。通過分析可以看出隨著科技的發展和進步，銅鋁復合導體的生產研發還會進一步發生變化，銅鋁復合導體會在將來的生產制造工藝有更多的應用空間。