專利名稱：生產銅鋼復合材料的等溫熔接法的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種銅鋼復合材料的生產方法，具體地說，是一種生產銅鋼復合材料的等溫熔接法。
銅鋼復合材料是一種新型材料，它是將銅、鋼兩種金屬復合在一起，讓它們發揮各自特性的材料。目前，國內外生產銅鋼復合材料的方法主要有鑄銅法，它將銅水澆注入石墨錠模與鋼芯棒之間預留的間隙內，制成銅包鋼料坯，再經熱軋拉絲成棒材(線)材，這種方法的鋼芯棒需經酸洗、鍍銅及高頻預熱，其工藝復雜，且污染環境；再者，因銅水下流過程中被錠模和鋼芯棒吸熱、溫度降低快，銅水在構件底部不能有效包覆鋼芯棒，從而嚴重影響其成材率；三者，這種方法銅鋼之間未形成冶金結合，其復合質量不高。
近期，國外也有廠家采用熱浸涂法生產銅鋼復合材料的，它是將鋼條經表面處理，由下而上穿過銅水，嚴格控制銅水溫度、鋼條溫度和鋼條提升速度，讓銅凝固在鋼條上，再經熱軋，拉絲成線材，這種方法的難度在于銅水溫度、鋼條溫度和鋼條提升速度的配合，這要求自控程度高，因而設備昂貴，而且復合厚銅層產品，還需進行二次熱浸涂，從而進一步提高了成本。
本發明的目的在于提供一種復合質量高，工藝簡單，成材率高的生產銅鋼復合材料的等溫熔接法。
本發明是這樣實現的一種生產銅鋼復合材料的等溫熔接法，其特征在于首先將保護劑加入復合坯件的鋼芯棒與外壁的間隙中，然后將電解銅塊加入復合坯件的料斗內；將加料后的復合坯件放入已升溫的井式電爐內，并加熱至1130℃-1150℃，待電解銅全部熔化后，井式電爐從底部開始逐段斷電，使復合坯件從底向上順序冷卻至1050℃以下出爐空冷。
本發明所采用的保護劑為鹽類或硼酸，如氯化鈉、氯化鉀、氯化鋇。
本發明所采用的復合坯件是由內設鋼芯棒的外壁，外壁上方固接的料斗構成。
為了保證鋼芯棒與外壁之間的間隙均勻，外壁與鋼芯棒頂端之間焊接有定位筋；為了便于將復合坯件放入井式電爐內，在鋼芯棒頂端焊接有吊桿。
本發明將加料后的復合坯件吊入已升溫的井式電爐內加熱，在加熱過程中，保護劑首先熔化而起保護作用；鋼芯棒表面氧化鐵熔化后上浮至液面；電解銅熔化后下沉將熔化的保護劑擠出間隙進入料斗；這樣銅液與同等溫度的鋼芯棒表面接觸，因接觸時間相對較長，有充分條件使銅和鐵之間發生固溶反應，形成固溶層。
本發明所采用復合坯件的料斗內的保護劑和銅料回收后可繼續使用，其回收可以就在井式電爐內進行，不需另添設備。
本發明具有以下優點1、本發明的復合設備費用極低，生產場地小，建設期短；2、本發明的鋼芯棒勿需酸洗鍍銅，其復合工藝易于操作；3、本發明的銅液與同等溫度的鋼芯棒表面接觸，接觸時間相對較長，使銅和鋼之間發生固溶反應，故復合材料的銅鋼界面為冶金結合，其復合質量好，成材率高；4、同一復合設備，可以生產圓、方、扁、管復合坯，配合相應的軋制拉絲設備，可以生產銅鋼復合圓、方、扁、管、線材。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明
圖1、本發明所采用的復合坯件的結構示意圖；圖2、本發明制得的銅鋼復合材料低倍金相照片；圖3、本發明制得的銅鋼復合材料高倍金相照片；圖4、本發明制得的銅鋼復合材料高倍鋼腐蝕金相照片。
實施例1一、準備制作復合坯件，參見圖1可知復合坯件是由內設鋼芯棒1的外壁2，外壁2上方固接的料斗3，鋼芯棒1頂端的吊桿4，外壁2與鋼芯棒1頂端焊接的定位筋5構成。
二、加熱、熔化、冷卻首先將固態粒狀氯化鈉加入復合坯件間隙中，料斗內再輔加少量，以保證氯化鈉熔化后能淹沒鋼芯棒，然后將電解銅塊加入料斗內。將加料后的復合坯件吊入已升溫的井式電爐內，加熱至1150℃，在加熱過程中，氯化鈉首先熔化而起保護作用；鋼芯棒表面氧化鐵熔化后上浮至液面；電解銅熔化后下沉將熔化的保護劑擠出間隙進入料斗；這樣銅液與同等溫度的鋼芯棒表面接觸，因接觸時間相對較長，有充分條件使銅和鐵之間發生固溶反應，形成固溶層。待電解銅全部熔化后，井式電爐從底部開始逐段斷電，使復合坯件從底向上順序冷卻至1050℃以下出爐空冷。
三、剝去外壁將復合好的料坯，鋸下料斗，再經機械方法剝去復合坯件的外壁，熱軋得產品。
這種復合材料再經冷拉可制成線材。
參見圖2-4從上述方法制得的銅鋼復合材料的低倍、高倍和高倍鋼腐蝕金相照片可以看出，銅鋼界面很干凈，沒有夾雜、氣孔、裂紋等缺陷，銅已滲入到鋼的界面內，形成冶金結合。
實施例2本例與實施例1不同的是采用的保護劑是氯化鋇，復合坯件放入井式電爐內升溫至1130℃。
實施例3本例與實施例1不同的是料斗內不加入電解銅塊，而是當復合坯件及保護劑硼酸加熱到銅熔解溫度以上時，將銅水澆注入復合坯件的鋼芯棒與外壁的間隙中。
權利要求
1.一種生產銅鋼復合材料的等溫熔接法，其特征在于首先將保護劑加入復合坯件的鋼芯棒與外壁的間隙中，然后將電解銅塊加入復合坯件的料斗內；將加料后的復合坯件放入已升溫的井式電爐內，并加熱至1130℃-1150℃，待電解銅全部熔化后，井式電爐從底部開始逐段斷電，使復合坯件從底向上順序冷卻至1050℃以下出爐空冷。
2.如權利要求1所述的生產銅鋼復合材料的等溫熔接法，其特征在于所述保護劑為硼酸或鹽類。
3.如權利要求2所述的生產銅鋼復合材料的等到溫熔接法，其特征在于所述鹽類或是氯化鈉，或是氯化鉀，或是氯化鋇。
4.如權利要求1所述的生產銅鋼復合材料的等溫熔接法，其特征在于所述復合坯件是由內設鋼芯棒(1)的外壁(2)，外壁(2)上方固接的料斗(3)構成。
5.如權利要求1、4所述的生產銅鋼復合材料的等溫熔接法，其特征在于所述復合坯件的外壁(2)與鋼芯棒(1)頂端之間焊接有定位筋(5)；在鋼芯棒(1)頂端焊接有吊桿(4)。
全文摘要
本發明涉及一種生產銅鋼復合材料的等溫熔接法。首先將保護劑加入設有鋼芯棒的復合坯件的鋼芯棒與外壁的間隙中,然后將電解銅加入復合坯件的料斗內;將加料后的復合坯件放入已升溫的井式電爐內,加熱至1130℃－1150℃,待電解銅全部熔化后,井式電爐從底部開始逐段斷電,使復合坯件從底向上順序冷卻至1050℃以下出爐空冷。本發明生產工藝簡單,成材率高,產品的復合質量高。
文檔編號B22D19/16GK1364673SQ01107029
公開日2002年8月21日 申請日期2001年1月10日 優先權日2001年1月10日
發明者何桂馥, 何澍 申請人:何桂馥