一种铝模芯表面制备致密铜防护层的方法，它属于惯性约束聚变靶制备领域，具体涉及一种高致密性铜防护层制备方法。本发明的目的是要解决现有铝模芯表面制备铜防护层存在不致密，且铜防护层与铝模芯结合力差的问题。一种铝模芯表面制备致密铜防护层的方法：一、铜靶预处理；二、铝模芯装配；三、真空加热除气处理及离子刻蚀清洗；四、磁控溅射沉积首镀铜层；五、原位热处理；六、刻蚀、沉积镀铜层；七、重复步骤六操作2次，得到铝铜复合芯轴。有益效果：表面粗糙度RMS＜60nm，残余应力降低至58MPa±20MPa，在3mol/L的NaOH溶液中的耐腐蚀时间超过24h。本发明主要用于制备铝铜复合芯轴。