打造“以铝代铜”铜铝共晶板，中国制造再创世界奇迹

今年6月初，由宁波神马集团旗下驰马金属投资的“年产30万吨铜铝共晶板带材生产线建设”项目投运出样。只见数百度高温的电解铝液注入熔炼炉，随着铝液由液相向固相转换过程中同步导入铜板带，固态铜板和半固相铝液通过铸轧辊的高温高压轧制，两种金属界面进行原子共同渗透结晶，便徐徐“吐”出了行业独特的铜铝共晶板带。

一个月后的7月5日，由上海电器设备检测所有限公司、天津国家电控配电设备质量检验检测中心等国家级检测检测表明，主要性能还高于纯铜。接着，7月13日，又通过了浙江省科技厅的技术成果鉴定。

8月初，又按下全面量产销售“加速链”。第一阶段应用于电力设备的铜铝共晶排（3mm-6mm、8mm、10mm、12mm）已率先量产。第二、第三阶段应用于电子、电讯、新能源领域乃至军工、航天航空领域的铜铝共晶板带（0.8mm-2.8mm）、铜铝共晶皮、箔（0.1mm-0.8mm）将有序陆续量产。

（一）以铝代铜重定义，取名铜铝共晶排

铜由于其优良的导电性、导热性和延展性，被广泛应用于各大行业，特别是集中于输配电、电力电气、新能源汽车、光伏、航空航天、军工国防、轨道交通、海洋船舶、电信通讯、家电、建筑等行业。然而由于全球铜资源的缺乏，而与铜性能最为接近的铝资源丰富，取之不尽，20世纪60年代以后，“以铝代铜”的概念就被提出。

铜铝复合材料融合了铜优良的导电性和铝突出的轻量化特性及成本优势，是全球公认的“以铝代铜”的最佳选择。国外对铜铝复合材料的研究开展较早，上世纪70年代，美国科普威公司发明了包覆焊法，上世纪80年代，英国Bruker开发了静液挤压工艺。然而无论是铜铝焊接工艺还是铜铝复合工艺，其产品品质总是很难达到纯铜的使用标准，能达到纯铜使用标准的工艺却又无法实现量产。

随着中国经济的快速腾飞，国内市场对铜材料的需求不断增长，自2005年起，中国已连续18年成为全球最大的铜消费国。据统计，我国82%以上的铜都是依靠进口，每年进口量占据了全球的一半，但是就算这样，每年我国还是很缺铜。2016年中国地质调查局编撰的《中国地质调查百项成果》中，铜矿位列我国大宗急缺矿种之一，而铜在生产某些部件或产品时又是不可或缺的，因此，必须珍惜用铜。铜铝复合材料相较纯铜可节省80%左右的铜，生产优质的铜铝复合材料，切实做好“以铝代铜”工作，任重而道远。

我国对铜铝复合材料研发开展较晚，现有的传统铝合金板带材产品，技术门槛低，剥离强度差，无法替代铜被广泛运用。如何能创造出既能符合纯铜的使用标准，又可以规模化生产的铜铝复合材料，一直是我们宁波神马集团旗下的慈溪驰马金属制品有限公司（以下简称驰马金属）技术研发的方向。

宁波神马集团旗下的驰马金属拥有国内领先的铝板带铸轧、退火、冷轧、清洗、分条、冲压等先进生产设备，已形成年产8万吨铝板带材的生产能力，是目前国内最大的铸轧型深冲拉伸铝圆片生产基础，产品成为了美的、爱仕达、科达利、比亚迪等炊具、家电、新能源车企业优质基材供应商，部分产品出口东南亚、欧、美、中东等国家和地区。

在铝材产业深耕，十年磨一剑，从2014年成立开始，我们驰马在生产中求进步，在实验中不断摸索，终于在2023年6月创造出了各项关键指标超过纯铜的铜铝共晶排，并且实现了量产。

（二）破除“卡脖子”难题，利企利市更利国

铜铝共晶排不同于铜铝复合，更不是简单的铜铝焊接，是我们驰马人运用多种自主研发的大型设备，通过熔化、固液复合、退火、冷压等多种工艺流程制造出的高品质的两面为铜、中间为铝或一面为铜、一面为铝的新型复合导体材料。本公司生产的铜铝共晶排解决了铜铝易氧化且氧化膜难以去除以及铜铝之间在较低温度就易产生金属间化合物（Al2Cu、Al4Cu9）的铜铝复合两大难题。我们公司生产的铜铝复合排铜铝间过渡层厚度仅为0.38μm，远低于传统铜包铝排，既实现了铜铝间的冶金结合，又能有效地保证铜铝间的结合强度，解决了过渡层的电阻率偏高的问题。综合性能优良，避免了传统铜包铝排在折弯、钻孔、冲孔中出现的毛利、开装、起壳等现象。

根据上述多家国家级检测公司检测，以及 浙江省技术纪人协会“高性能共界面铜铝复合导体材料及其制备方法新材料鉴定会” 表明，铜铝共晶排产品载流量大于纯铜的15%以上，电阻小，温升低，剥离强度超过国标10倍以上，弯折、拉伸好，其性能足可代替铜排使用。

在成本控制上，铜铝共晶排的铜含量是20%，密度是3.94吨/立方米，纯铜密度是8.96吨/立方米。1吨纯铜排的价格约7.3万元，可生产10000个产品；1吨的铜铝共晶排的价格约8.3万元，可生产20000个产品。由此可得出，用铜铝共晶排替代纯铜排可节约用铜80%，节约成本48%，同时减少产品自重55%。 该材料在生产工艺和生产装备等方面有创新，已获授权3项发明专利和4项实用新型专利，技术处国内领先水平。

在战略上，为国家节约了80%的用铜量，国家占了大利；为用户减少了48%的使用成本，用户占了中利；我企业创造开发占了小利。

同规格纯铜直流许可载流量为2100A，低于铜铝共晶排的2485A。

具体检测数据可参考完整的检测报告。

（三）进军高端材料领域，产业化推广正当时

通过不断研究创新，我们攻克了一个又一个难题，自主研发制造加工设备，成功创造出具有自主知识产权的铜铝共晶排，产品性能超越纯铜，真正可以在多种领域代替纯铜使用。

一、输配电方面，可应用于各类配电箱、配电柜断路器中引出排、输变电变压器的汇流排、母线槽中导电排等。

二、新能源发电方面，可应用于风电变流器、电抗器、无功补偿器、汇流箱等设备中的母线链接部件。

三、新能源汽车方面，可应用于汽车电池连接排、充电桩导电排等。

四、光伏方面，可应用于光伏逆变器等设备中的母线链接部件。

五、航空航天方面，可应用于飞行器电源系统、电气互联系统等。

六、海洋船舶方面，可应用于电源控制系统、海上钻井平台综合电控系统等。

七、轨道交通方面，可应用于接触网系统的铜铝转接端子、车上接地块等。

八、大型机电设备方面，可应用于功率控制设备中导电排。

九、通信电信方面，可应用于通信机房、数据中心供电设备、基站供电设备中的导电排。

十、储能系统方面，可应用于储能逆变器、电池系统、汇流箱的导电排。

十一、建筑方面，可应用于各类母线电缆的连接排、母线排、母线槽等。

十二、电器方面，可作为导体用于空调、暖器等众多电器当中。

施耐德、西门子、ABB等多家公司正在检验、检测本公司的铜铝共晶排。

其 广阔前景及重大意义 在于，铜铝共晶作为一种新型材料，具有广阔的市场前景。

一方面，它可以节约稀缺的铜资源，降低生产成本和环境污染。我国是一个“多铝少铜”的国家，一边是铝产业产能过剩，一边是铜资源短缺，铜的进口依存度高达82%，使用铜铝共晶可以有效地利用国内丰富的铝资源，减少对外依赖，提高国家战略安全。然而目前的市场，由于铜包铝板、铜铝复合板品质的不过关或者产能很小，根本满足不了市场的需求。现在，我们神马集团旗下的驰马金属，运用最领先的技术工艺所研发生产的铜铝共晶排优质可靠，面对这个巨大的机遇，公司采取大投入、大量产，生产的铜铝共晶排质量好、大幅度降低成本，势必产生热销抢用、市场全面推广的局面。

另一方面，它可以满足不同行业对高性能材料的需求，市场规模较大。例如，在电力行业，使用铜铝共晶可以提高输电效率和安全性；在传热行业，使用铜铝共晶可以提高换热效率和耐久性；在电子行业，使用铜铝共晶可以提高信号传输速度和稳定性。据专家分析统计，国内若产生900万吨铜消耗，其中600万吨铜可由铜铝共晶替代，铜铝共晶市场规模可达350万吨/年，按产品综合产值8万元/吨计算，铜铝共晶产值将达到2800亿元/年。

铜铝共晶的应用可以扭转我国铜资源长期重度依赖进口的局面，消化铝的过剩产能，减少铜消耗量，保障铜资源安全；可以在高端材料领域决“卡脖子”难题，材料性能超越国外；可以促进相关产业的升级和发展，推进先进生产技术的研究创新；可以代替传统的金属材料，广泛应用于新能源汽车、航空航天等领域，降低整体重量，提高能耗效率，减少能源消耗实现轻量化，助力实现“双碳”目标；具有优异的导电性和导热性，可应用于电子器件散热器等领域，提升产品性能和效率；其良好的耐腐蚀能使其在化工、海洋工程等领域得以应用，延长备使用寿命，降低维成本。

总的来说，铜铝共晶的应用对于保护资源安全、节约资源、降低成本、提升性能、实现环保、提高产品质量以及技术创新等方面都有着重大的意义。