一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属复合材料制备技术领域，具体涉及一种低泄漏率铜包不锈钢金属 复合棒的制备方法。
【背景技术】
[0002] 铜包不锈钢金属复合棒的外层材料是铜，内层材料是不锈钢，铜与不锈钢间要求 结合良好，泄漏率低，该材料具有铜的优良耐腐蚀性能及导电性能，又具有不锈钢良好的强 度和刚度，应用广阔，常用在电力地网及接防雷地工程的复合接地装置中，或电镀行业中用 以制备阴极棒以及用于冶金设备等行业中。目前，制备铜包不锈钢复合棒的主要工艺有包 覆法、铸轧法、电镀法和包套挤压法等，其中，电镀法的污染大、能耗高，且铜层厚度有限，包 套挤压法的成本高，原料损耗大，而采用包覆法和铸轧法制备的复合管的复合层泄漏率高。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种低泄漏率 铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，该方法制备的铜包不锈钢金属复合棒的复合界面结合 性能良好，泄漏率不高于5 X KT11Pa · m3/s。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低泄漏率铜包不锈钢金属 复合棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005] 步骤一、在不锈钢棒的两端均车加工出螺纹，然后对所述不锈钢棒两端靠近螺纹 处均进行开槽加工，形成环形凹槽；所述不锈钢棒的横截面为圆形；
[0006] 步骤二、对紫铜管和步骤一中开槽加工后的不锈钢棒均进行表面处理；
[0007] 步骤三、在步骤二中表面处理后的不锈钢棒表面镀银，得到表面具有镀层的不锈 钢棒，然后在所述环形凹槽内点焊银铜焊料带材；
[0008] 步骤四、将步骤三中点焊银铜焊料带材后的不锈钢棒插入步骤二中表面处理后的 紫铜管内，得到复合体，然后采用旋锻机对所述复合体进行旋锻加工处理；
[0009] 步骤五、将步骤四中旋锻加工处理后的复合体置于真空钎焊炉中进行真空钎焊处 理，随炉冷却后得到泄漏率不高于5 X KT11Pa · m3/s的铜包不锈钢金属复合棒；所述真空钎 焊处理的温度为800°0~950°0，真空度不低于1父1〇1^，保温时间为1〇1^11~2〇1^11。 [0010] 上述的一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，其特征在于，步骤二中 所述紫铜管为Tl紫铜管或T2紫铜管。
[0011] 上述的一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，其特征在于，步骤二中 所述紫铜管的内径比不锈钢棒车加工前的直径大〇· 5mm~lmm，紫铜管的壁厚为1mm~ 25mm〇
[0012] 上述的一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，其特征在于，步骤一中 所述螺纹的长度为30mm~100mm，螺纹的螺牙高度为0. 5mm~2mm ;所述环形凹槽的宽度为 5謹~15謹，环形凹槽的深度为0· 5謹~2謹。
[0013] 上述的一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，其特征在于，步骤二中 所述表面处理的具体过程为：打磨去除不锈钢棒和紫铜管表面的氧化皮，将去除氧化皮后 的不锈钢棒和紫铜管置于质量浓度为5g/L~10g/L的氢氧化钠溶液中，在温度为70°C~ 80°C的条件下碱洗5min~lOmin，接着将碱洗后的不锈钢棒和紫铜管置于质量浓度为 1. 3%~2. 3%的稀盐酸中，在室温条件下酸洗5min~6min，再经过热水漂洗后烘干；所述 烘干的温度为80°C~100°C，时间为20min~30min。
[0014] 上述的一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，其特征在于，步骤三中 所述镀层的厚度为5 μ m~10 μ m。
[0015] 上述的一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，其特征在于，步骤三中 所述银铜焊料的厚度为〇. 5mm~1mm，所述银铜焊料的宽度不大于所述环形凹槽的宽度。
[0016] 上述的一种低泄漏率铜包不锈钢金属复合棒的制备方法，其特征在于，步骤四中 所述旋锻加工处理的道次加工率为15%~25%。
[0017] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0018] 1、本发明首先通过在不锈钢棒的两端车加工出螺纹，再利用旋锻加工处理使不锈 钢棒与紫铜管紧密复合的同时实现两者端头的螺纹结合，其次，通过在不锈钢棒表面镀银， 增加真空钎焊时银铜焊料与不锈钢棒的结合力，使制备的铜包不锈钢金属复合棒的复合界 面结合性能良好，泄漏率低于5 X KT11Pa · m3/s。
[0019] 2、本发明制备铜包不锈钢金属复合棒的方法结合了螺纹复合、旋锻加工复合和钎 焊复合的工艺优点，可制备直径为IOmm~130mm的复合棒，适用范围大，该方法具有复合效 果好，原料损耗小，能耗小，无环境污染，结合力强且泄漏率低的优点。
[0020] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明不锈钢棒开槽加工后的结构示意图。
[0022] 图2为本发明铜包不锈钢金属复合棒的结构示意图。
[0023] 附图标记说明：
[0024] 1 一不锈钢棒；2-螺纹； 3-环形凹槽；
[0025] 4 一紫铜管； 5-密封圈。
【具体实施方式】 [0026] 实施例1
[0027] 本实施例制备的铜包不锈钢金属复合棒的结构如图2所示，包括以下步骤：
[0028] 步骤一、在不锈钢棒1的两端均车加工出螺纹2,然后对所述不锈钢棒1两端靠近 螺纹2处均进行开槽加工，形成环形凹槽3 (如图1所示）；所述不锈钢棒的横截面为圆形， 所述不锈钢棒1为尺寸为(p29mm X600mm的304不锈钢棒；所述螺纹2的长度为70mm， 螺纹2的螺牙高度为1mm ;所述环形凹槽3的宽度为15臟，环形凹槽3的深度为2mm〇
[0029] 步骤二、对紫铜管4和步骤一中开槽加工后的不锈钢棒1均进行表面处理；所述紫 铜管4为T2紫铜管；所述紫铜管4的内径为30mm，壁厚为10mm，长度为600mm ;所述表面处 理的具体过程为：打磨去除不锈钢棒1和紫铜管4表面的氧化皮，将去除氧化皮后的不锈 钢棒1和紫铜管4置于质量浓度为lOg/L的氢氧化钠溶液中，在温度为80°C的条件下碱洗 8min，接着将碱洗后的不锈钢棒1和紫铜管4置于质量浓度为2. 3%的稀盐酸中，在25°C室 温条件下酸洗5min，再经过热水漂洗后烘干；所述烘干的温度为100°C，时间为30min。
[0030] 步骤三、在步骤二中表面处理后的不锈钢棒1表面镀银，得到表面具有镀层的不 锈钢棒1，然后在所述环形凹槽3内点焊银铜焊料带材；所述镀层的厚度为8 μπι;所述银铜 焊料带材的厚度为〇. 5mm，宽度为12mm ;
[0031] 步骤四、将步骤三中点焊银铜焊料带材后的不锈钢棒1插入步骤二中表面处理后 的紫铜管4内，得到复合体，然后采用旋锻机对所述复合体进行旋锻加工处理；所述旋锻加 工处理的具体过程为：先以道次加工率19%旋锻加工1道次，再以道次加工率21%旋锻加 工1道次，得到横截面直径为40mm的复合体；
[0032] 步骤五、将步骤四中旋锻加工处理后的复合体置于真空钎焊炉中进行真空钎焊处 理，随炉冷却后得到泄漏率不高于5 X KT11Pa · m3/s的铜包不锈钢金属复合棒；所述真空钎 焊处理的温度为900°C，真空度不低于I X KT2Pa,保温时间为15min ;所述真空钎焊处理后 银铜焊料带材在环形凹槽3处形成密封圈5。
[0033] 实施例2
[0034] 本实施例制备的铜包不锈钢金属复合棒的结构如图2所示，包括以下步骤：
[0035] 步骤一、在不锈钢棒1的两端均车加工出螺纹2,然后对所述不锈钢棒1两端靠近 螺纹2处均进行开槽加工，形成环形凹槽3 (如图1所示）；所述不锈钢棒的横截面为圆形， 所述不锈钢棒1为尺寸为φ9.5mm><500mm的316不锈钢棒；所述螺纹2的长度为50mm， 螺纹2的螺牙高度为0. 8mm ;所述环形凹槽3的宽度为6mm，环形凹槽3的深度为I. 5mm。
[0036] 步骤二、对紫铜管4和步骤一中开槽加工后的不锈钢棒1均进行表面处理；所述紫 铜管4为T2紫铜管；所述紫铜管4的内径为10臟，壁厚为3臟，长度为500mm ;所述表面处理 的具体过程为：打磨去除不锈钢棒1和紫铜管4表面的氧化皮，将去除氧化皮后的不锈钢棒 1和紫铜管4置于质量浓度为5g/L的氢氧化钠溶液中，在温度为70°C的条件下碱洗5min， 接着将碱洗后的不锈钢棒1和紫铜管4置于质量浓度为1. 8%的稀盐酸中，在23°C室温条 件下酸洗5. 5min，再经过热水漂洗后烘干；所述烘干的温度为80°C，时间为20min。
[0037] 步骤三、在步骤二中表面处理后的不锈钢棒1表面镀银，得到表面具有镀层的不 锈钢棒1，然后在所述环形凹槽3内点焊银铜焊料带材；所述镀层的厚度为6 μπι ;所述银铜 焊料带材的厚度为〇. 8mm，宽度为5. 5mm ;
[0038] 步骤四、将步骤三中点焊银铜焊料带材后的不锈钢棒1插入步骤二中表面处理后 的紫铜管4内，得到复合体，然后采用旋锻机对所述复合体进行旋锻加工处理；所述旋锻加 工处理的具体过程为：先以道次加工率23%旋锻加工1道次，再以道次加工率20%旋锻加 工1道次，得到直径为12. 5_的复合体；
[0039] 步骤五、将步骤四中旋锻加工处理后的复合体置于真空钎焊炉中进行真空钎焊处 理，随炉冷却后得到泄漏率不高于5 X KT11Pa · m3/s的铜包不锈钢金属复合棒；所述真空钎 焊处理的温度为950°C，真空度不低于I X KT2Pa,保温时间为IOmin ;所述真空钎焊处理后 银铜焊料带材在环形凹槽3处形成密封圈5。
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例制备的铜包不锈钢金属复合棒的结构如图2所示，包括以下步骤：
[0042] 步骤一、在不锈钢棒1的两端均车加工出螺纹2,然后对所述不锈钢棒1两端靠 近螺纹2处均进行开槽加工，形成环形凹槽3 (如图1所示）；所述不锈钢棒的横截面为圆 形，所述不锈钢棒1为尺寸为(P79.2mmx700mm的316不锈钢棒；所述螺纹2的长度为 100mm，螺纹2的螺牙高度为2mm ;所述环形凹槽3的宽度为15mm，环形凹槽3的深度为2mm〇
[0043] 步骤二、对紫铜管4和步骤一中