一種光伏接線盒銅包鋁導電板及其精軋複合方法與流程
2024-01-24 16:55:15
本發明屬於材料加工技術領域，尤其涉及一種光伏接線盒銅包鋁導電板及其精軋複合方法。
背景技術：
由於太陽能是一種綠色可再生能源，利用光生伏特效應進行發電的太陽能電池技術備受世人矚目。光伏接線盒作為最基本的電能引出部件，是光伏組件構建發電系統的關鍵部件。目前市場上太陽能用光伏接線盒大多以銅板作為導電體，銅是貴重的稀有金屬，資源匱乏致使其成本居高不小。鋁和銅都是常有的導電材料，儘管鋁的導電、導熱性不及銅，但其密度僅為銅合金的1/3，資源相對豐富，價格僅為銅價的1/4，還同樣具有優良的耐蝕性和柔韌性。
此外，儘管銅的瞬時吸熱能力比鋁快1.6倍，可其散熱速度較慢，光伏接線盒導電銅片的高溫會影響周圍的零部件從而影響盒體本身的安全性。因此，將銅材和鋁材的優點結合起來，製成銅包鋁複合板代替單層的銅板，不僅可以顯著降低接線盒的生產成本，還能提高產品的綜合性能，應用市場十分廣闊。
傳統的銅鋁複合板主要靠爆炸複合法來生產，其複合界面結合良好，但機械化程度低、質量不穩定、成品率低、生產成本高，不能連續大面積複合。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本發明提供一種光伏接線盒銅包鋁導電板的精軋複合方法，一次性進行多孔的打樣衝工序，速度快，鑽孔的精度和位置度高。
本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：
一種光伏接線盒銅包鋁導電板的精軋複合方法，包括如下步驟：
1）選取純銅-純鋁-純銅三層複合板作為軋制基板，所述基板的厚度為2mm，單面純銅表面層與純鋁中間層的厚度比為1:6；
2）將基板精軋至所需厚度0.7mm，軋制壓下率為65%，獲得鋁代銅體積百分比高達75%的銅包鋁複合薄板；
3）將精軋後的銅包鋁複合薄板進行擴散退火，退火溫度為300℃，退火時間為1h，形成三層界面擴散層，最終獲得所需的銅包鋁導電板。
進一步的，步驟3）中所述銅包鋁導電板中純銅與純鋁的體積比為2:6。
進一步的，步驟3）中經過擴散退火得到的銅包鋁導電板的純鋁層和純銅層之間呈鋸齒狀冶金結合，純鋁層和純銅層之間形成的界面擴散層依次由Al2Cu層、AlCu層和Al4Cu9層三層組成。
本發明的有益效果是：本發明生成的銅包鋁導電板的鋁、銅體積比高達到6：2，由於鋁代銅的體積百分比達到75%，顯著降低了光伏接線盒導電板的材料成本，因其兼具銅的優良導電性和較小的比重，很好地滿足了光伏接線盒導電板的綜合性能要求。本發明的複合導電薄板中各層之間呈鋸齒狀冶金結合，抗彎折能力強，精軋複合工藝解決了現有軋制銅鋁複合板存在的結合強度不高的問題，可推廣應用於中、厚鋁銅雙金屬複合板的生產，滿足了電子電力某些特殊需求的應用領域，工業應用前景良好。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明所生成的銅包鋁導電板界面結構的掃描電鏡照片圖；
圖3為本發明所生成的銅包鋁導電板的界面擴散層在高倍率下掃描電鏡照片圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
參照圖1至圖3所示，本發明一種光伏接線盒銅包鋁導電板的精軋複合方法主要如下：
選取純銅-純鋁-純銅三層複合板（即上方的純銅層5-中間純鋁層1和下方的純銅層5，其結構如圖1所示）作為軋制基板，所述基板的厚度為2mm，單面純銅表面層與純鋁中間層的厚度比為1:6（即複合板中鋁代銅的體積比達到75%）；切割成尺寸為5mm×2mm×2mm的軋制試樣。首先，在室溫下對該複合基板進行精軋，精軋時採用HR-01電動加熱型對輥軋機，其軋輥寬度為100mm，兩輥間的最大空隙為1.25mm，轉速為18mm/s，所選壓下率為65%，軋制後獲得板厚為0.7mm的銅包鋁複合薄板。然後，在保護氣氛下對精軋後的銅包鋁複合薄板進行擴散退火，擴散退火採用型號為KSL-1100X-S的電阻式加熱爐，退火溫度為300℃，退火時間為1h， 即獲得複合效果良好的銅包鋁導電板。
本實施例採用日立S-3400N掃描電鏡觀察退火後銅包鋁複合導電板的界面結構（如附圖2所示），退火後銅包鋁複合導電板的純銅表面層和純鋁中間層之間呈鋸齒狀冶金結合，由更高倍率下的界面部位掃描電鏡圖（如附圖3所示）及電子探針能譜分析可見，界面擴散層由Al2Cu層3、AlCu層2和Al4Cu9層4三層構成，該擴散層的形成不僅提高了界面複合強度，還有效地緩和了界面結合應力、降低了開裂傾向。採用島津ZUAG-I250KV電子拉伸試驗機測試退火後銅包鋁複合導電板的室溫拉伸性能，參照GB228-2002《金屬材料室溫拉伸試樣方法》測得退火後銅包鋁複合導電板的抗拉強度達到149MPa，延伸率達到24%。採用QJ36S型低電阻直流電阻測試儀測試退火處理後銅包鋁複合導電板的面電阻，測試面積為1mm×1mm，測得複合板的電阻率值僅為0.018 Ω·mm2 /m。所得銅包鋁複合導電板的比重僅為純銅導電板的50%，而成本僅為純銅導電板的62.5%，很好地滿足了光伏接線盒導電板的綜合性能要求。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。