一種實現鐵件表面覆蓋銅的工藝的制作方法

本發明屬于鐵件表面處理的技術領域，具體涉及一種實現鐵件表面覆蓋銅的工藝。

背景技術：

工業生產中為了得到基材較好的物理性質、較優的耐腐蝕性等，經常會在一種基材上覆蓋上另一種材質的金屬鍍層，從而改變基材表面性質或者尺寸，例如賦予金屬光澤美觀、物品的防銹、防止磨耗、提高導電性、潤滑性、強度、耐熱性、耐候性、熱處理之防止滲碳、氮化、尺寸錯誤等。現有的鐵件表面覆蓋銅材的方法主要有：(一)鐵件鑲嵌焊接銅件；(二)鐵件表面鍍銅。

鐵件鑲嵌焊接銅件技術，主要是通過火焰焊接實現的，即平常說的氣焊；銅鐵氣焊時第一要素是選用適合的焊料；第二要素就是助焊劑的應用；第三要素就是銅鐵之間的配合間隙。根據焊接不同的材料、不同的管徑，要對所需的焊槍大小和火焰溫度的高低作相應的調整；根據焊接母材和焊料的不同，選用不同的配合間隙對釬焊接頭的嚴密性及強度影響很大。具體操作步驟如下：(1)在預焊接的銅件2上設計出第一接合部；(2)在預焊接的鐵件1上設計出匹配結合銅件上第一接合部的第二接合部；(3)在第一接合部和第二接合部之間接合位處放入焊料3；(4)加入助焊劑進行釬焊。焊接結構如圖1所示，現有常用的火焰釬焊技術缺點如下：

(1)由于銅管的線膨脹系數和收縮率比鋼板大，再加上銅的導熱能力強，焊接熱影響區寬，因此在焊縫處存在很大的內應力，而火焰釬焊又容易造成加熱不均勻，所以容易產生裂紋；

(2)在釬焊焊縫中由于釬料過熱，間隙不均也容易使焊料或者母材中析出氣體，造成氣孔；

(3)銅件和鐵件都要進行復雜的加工才能配合在一起；

(4)成本高，需要消耗較多的銅材，經濟效益差。

另一種比較常用的方法是鐵件表面鍍銅，而最常見的就是電鍍。分為堿性鍍銅和酸性鍍銅兩種方法。(1)通常為了獲得較薄的細致光滑的銅鍍層，將表面除去油銹的鋼鐵等制件作陰極，純銅板作陽極，掛于含有氰化亞銅、氰化鈉和碳酸鈉等成分的堿性電鍍液中，進行堿性(氰化物)鍍銅。(2)為了獲得較厚的銅鍍層，必須先將鍍件進行堿性鍍銅，再置于含有硫酸銅、硫酸鎳和硫酸等成分的電解液中，進行酸性鍍銅。(3)此外，還有焦磷酸鹽、酒石酸鹽、乙二胺等配制的無氰電解液。目前采用的電鍍很多都是氰化物電鍍，氰化物有劇毒，對人體和環境都是一大危害，電鍍產生的廢水廢氣的都是嚴重污染環境的；電鍍可能由于基材處理不當，會加快腐蝕，這就會和保護金屬的抗腐蝕產生反作用；增加硬度方面，如果電鍍處理不當，會產生氫脆，反而是硬度降低。

技術實現要素：

為解決現有技術兩種方法中的缺陷，本發明提供了一種實現鐵件表面覆蓋銅的工藝，該工藝既解決了現有技術的成本高、加工復雜和產生氣孔、裂紋等缺陷，又可以解決對環境和人體的重污染問題。

本發明提供了一種實現鐵件表面覆蓋銅的工藝，該工藝包括以下步驟：

(1)將基材鐵件進行除油除銹處理；

(2)在鐵件口部卡入比鐵件熔點低的焊料，焊料環的材質為紫銅或紫銅合金；

(3)將上步卡入焊料環的鐵件在加熱爐內加熱，加熱至1080-1100℃之間，焊料環融化成液態并在鐵件表面毛細填充覆蓋；保溫后，冷卻出爐。

本發明工藝利用鐵的熔點比紫銅或紫銅合金的熔點大，加熱至焊料環的熔點1080-1100℃時，銅材質的焊料環融化，在鐵件表面進行毛細填充，形成一層保護層，從而實現鐵件表面覆蓋銅。

進一步的，步驟(1)中，鐵件依次放入第一除油槽、第二除油槽、第一漂洗槽、除銹槽、第二漂洗槽、第一防銹槽、第二防銹槽進行除油除銹處理，最后經烘干爐烘干。

進一步的，步驟(2)中，焊料環的外徑與鐵件的口部內徑大小一致或焊料環的內徑與鐵件的口部外徑大小一致。焊環料一般為圓柱環狀，直徑為0.2-0.8mm，焊料環的直徑視鐵件口部直徑大小而定，以能夠卡緊在口部不脫落為佳。

進一步的，步驟(2)中，紫銅合金為紫銅與錫、鋅、鉛、鎳中的至少一種的合金。

進一步的，步驟(3)中，加熱爐為真空爐、隧道爐或釬焊爐或其他防氧化的電加熱設備。

進一步的，步驟(3)中，加熱爐內充入氮氣或氬氣。在爐中的加熱、保溫等過程必須充入惰性氣體進行保護，避免部件被空氣氧化。

進一步的，步驟(3)中，覆蓋的厚度為0.02-0.30mm，具體厚度視實際需要而定。

進一步的，保溫的溫度為900-1080℃，時間為5-20min。

本發明的有益效果：本發明工藝解決了現有技術中實現鐵件表面覆蓋銅的工藝所產生的裂紋、氣孔等技術上的難題；且簡化了工序，無需對銅件和鐵件進行接合部的另外加工；節省了銅材，降低了生產成本；操作簡單、加快了生產節拍，提高了生產效益。

附圖說明

圖1為現有技術鐵件鑲嵌焊接銅件工藝中焊接結構圖；

圖2為本發明工藝中鐵件和焊料環的一種接合結構圖；

圖3為與圖2對應的焊料環融化后的狀態圖；

圖4為本發明工藝中鐵件和焊料環的另一種接合結構圖；

圖5為與圖4對應的焊料環融化后的狀態圖；

1、鐵件；2、銅件；3、焊料；4、焊料環；5、融化層。

具體實施方式

下面結合實施例和說明書附圖對本發明的工藝進行詳細的解釋和說明。

實施例：本發明的實現鐵件表面覆蓋銅的工藝包括以下步驟：

(1)將基材鐵件1進行除油除銹處理；鐵件1依次放入第一除油槽、第二除油槽、第一漂洗槽、除銹槽、第二漂洗槽、第一防銹槽、第二防銹槽進行除油除銹處理，最后經烘干爐烘干；各槽設置的參數如表1所示：

表1各槽參數表

(2)在鐵件1口徑上卡入比鐵件熔點低的焊料環4，焊料環4的材質為紫銅或紫銅合金；紫銅合金為紫銅與錫、鋅、鉛、鎳中的至少一種的合金。紫銅或紫銅合金材質的焊料環4的熔點在1080-1100℃，鐵件1的熔點在1534℃。焊料環4的外徑與鐵件1的口部內徑大小一致(如圖2所示)，或焊料環4的內徑與鐵件1的口部外徑大小一致(如圖4所示)；或焊料環4的外徑稍大于鐵件1的口部內徑，鐵件1的口部外徑大小稍大于焊料環4的內徑；焊料環4的直徑視鐵件1的口部直徑大小而定，一般以能夠卡緊在口部不脫落為佳。焊料環一般為圓柱體，也可視情況設計為其他形狀，并彎曲加工為圓環狀。

(3)將上步卡入焊料環4的鐵件1在加熱爐內加熱，例如真空爐、隧道爐、釬焊爐或其他防氧化的電加熱設備；加熱至焊料環的熔點1080-1100℃，焊料環融化成液態并在鐵件表面毛細填充覆蓋；保溫后，冷卻出爐。

焊料環4的熔點在1080-1100℃，加熱至1080-1100℃時，焊料環4融化成液態并在鐵件1表面形成融化層5(如圖3、5所示)。在900-1080℃溫度下，保溫5-20min，保溫的溫度為略低于焊料環熔點；整個在爐內的過程必須充入惰性氣體進行保護，可選擇氮氣、氬氣，以避免部件被空氣氧化。

所有物品表面都不是絕對光滑的，必然存在凹凸不平，粒子與粒子之間有吸附勢能，對低相對壓力下的吸附質分子就具有相當強的捕捉能力。這種由于微孔內相對孔壁吸附勢的重疊，而引起的很低相對壓力下的促進吸附機制稱為毛細填充。毛細填充是取決于吸附分子與表面之間增強的勢能作用的微觀現象，發生在微孔內，相對壓力很低的情況下。

在一定的加熱溫度和時間的前提下，焊料環4融化并在鐵件1表面進行毛細填充，形成一層保護層，多余的銅材會在自身重力作用下繼續往下流，后續加工時再把多余的銅材移除，或增加。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明實質內容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。