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Raytron Technical Review RESEARCH ARTICLE WP-01-06

包覆焊接工艺:双金属结合的核心技术

Clad Welding Process: Core Technology for Bimetallic Bonding

Gao-Lei Xu1 *

1RAYTRON Group Technology Research Center, in National

*通讯作者

收稿: 2025年12月 接受: 2026年2月 发布: 2026年3月
DOI: 10.1234/raytron.2026.WP-01-06

1. Introduction

包覆焊接是生产双金属导体的核心技术,通过将铜带包覆在芯材周围并进行冶金结合,实现两种金属的永久连接。

包覆焊接工艺流程图
Fig. 1 包覆焊接工艺流程图

创建包覆焊接过程动画

1:00
VIDEO TODO
Video 1 包覆焊接过程动画

2.

2.1 芯材准备

芯材Surface必须清洁、无氧化,以确保良好的结合。

2.2 包覆材料准备

铜带需要经过清洗、脱脂和Surface活化处理。

铜带包覆铝杆横Cross-Section示意图
Fig. 2 铜带包覆铝杆横Cross-Section示意图

3. WeldingProcess

3.1 焊接参数

焊接温度、压力和速度是影响结合质量的关键参数。

焊接温度对结合强度的影响曲线
Fig. 3 焊接温度对结合强度的影响曲线

3.2 焊接方式

主要采用氩弧焊或激光焊进行铜带纵缝焊接。

4. DrawingProcess

4.1 拉拔道次设计

拉拔道次设计示意图
Fig. 4 拉拔道次设计示意图

4.2 加工硬化控制

需要通过中间退火控制加工硬化程度。

5. Interface

界面形成过程示意图
Fig. 5 界面形成过程示意图

界面形成包括:初始接触、扩散开始、金属间化合物形成、稳定结合。

6. ProcessOptimization

通过实验设计(DOE)方法优化工艺参数。

7.

常见缺陷SEM照片
Fig. 6 常见缺陷SEM照片

8. Conclusion

包覆焊接工艺是双金属导体生产的核心技术,通过优化工艺参数可以获得高质量的冶金结合。

FAQ

包覆焊接与电镀工艺有何本质区别?

包覆焊接产生冶金结合,结合强度>150MPa,层厚度20-200μm,高温性能优异。电镀是机械附着,结合强度<50MPa,层厚度通常<10μm,热循环下易分层。包覆焊接Products具有永久性结合。

包覆焊接工艺的主要步骤是什么?

主要步骤包括:1)材料准备(铜带和芯材清洗);2)铜带包覆成型;3)纵缝焊接;4)多道次拉拔;5)中间退火;6)最终尺寸拉拔;7)质量检测。每个步骤都需要精确控制参数。

如何避免包覆焊接中的常见缺陷?

分层:提高焊接温度和压力;裂纹:增加中间退火,控制加工硬化;偏心:调整包覆对中,确保铜带均匀包覆;界面缺陷:控制气氛,防止氧化。定期维护设备和检验原材料。

图表

Create Cladding Welding Process Process Flow Diagram

Fig. 1 Clad Welding Process Flow Chart

Copper Strip Cladding Aluminum Rod Cross-Section Schematic Diagram

Fig. 2 Copper Strip Cladding Aluminum Rod Cross-Section Schematic Diagram

Create Welding Temperature on Bonding Strength Impact Curve

Fig. 3 Welding Temperature on Bonding Strength Impact Curve

Drawing Pass Design Schematic Diagram

Fig. 4 Drawing Pass Design Schematic Diagram

InterfaceFormation Process Schematic Diagram

Fig. 5 InterfaceFormation Process Schematic Diagram

Common DefectsSEM Photo

Fig. 6 Common DefectsSEM Photo

表格

Table 1 ProcessParameterScope
ParameterCCACCSNCC
Welding Temperature (°C)300-400400-500350-450
Welding Speed (m/min)5-203-155-15
DrawingReducedDiameterRate (%)15-2510-2015-22
Table 2 OriginalMaterial Requirements
MaterialPuritySurface RequirementsDimensional Tolerance
Copper Strip≥99.9%No Oxidation、No±0.02 mm
Aluminum Rod≥99.5%Cleaning、Dry±0.1 mm
SteelLowCarbonSteel除Rust、Cleaning±0.1 mm
Table 3 WeldingParameter Optimization
ParameterLowValueMostExcellentHighValue
Temperature (°C)280350420
Compressive Force (MPa)150250350
Speed (m/min)51220
Table 4 Drawing PassDesign
Pass入口 Diameter (mm)出口 Diameter (mm)ReducedDiameterRate (%)
110.08.528
28.57.228
37.26.128
46.15.227
Table 5 Common Defects and Solution
DefectsReasonSolution
DelaminationBondingNon-Good提High Welding Temperature
CrackExcessDegree Processing HardeningIncrease Annealing
偏心CladdingNon-uniform调整 on in

参考文献

  1. ASTM International ASTM B566-04: Standard Specification for Copper-Clad Aluminum Wire ASTM (2020)
  2. ASM International Welding Handbook ASM International (2021)
  3. Raytron Technical Report Clad Welding Process Optimization Internal Report TR-2025-032 (2025)

徐高磊

(Gaolei Xu)

资深材料科学家

资质荣誉

  • 锐创集团 CTO
  • 浙江省高层次人才特殊支持计划青年人才
  • 绍兴市"科技副总"
  • 绍兴市科技特派员
  • 全国有色金属standards化技术委员会重金属分技术委员会(TC243/SC2)委员

国家standards(主要起草人) 查看官方

发明专利 检索专利

专业Section

CCA(CCA)技术 铜包钢(CCS)制造工艺 双金属复合材料 光伏焊带技术 电动汽车电池极耳材料 连续挤压技术

代表性论文

  • 轧制法制造金属层状复合材料的研究与Applications,《铝加工》2008年第3期
  • 铜铝复合带退火工艺的研究
  • 电缆用铜铝复合带制备工艺研究
  • 轧制铜/铝复合带材在退火过程中的界面组织演变

徐高磊先生是有色金属加工Section的知名专家,拥有超过15年的丰富经验。他入选浙江省高层次人才特殊支持计划青年人才。他在双金属复合材料技术开发方面做出了重要贡献,并为中国铜及双金属材料的standards化工作做出了重要贡献。

点击standards/专利编号可查看官方文档

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