铜钢双金属高温渗透压力复合方法技术

铜钢双金属高温渗透压力复合方法，属于金属滑动及耐磨件加工领域。由下列步骤：ａ、化学镀铜：将钢基体用精密铸造工艺生产，并经过喷丸去锈处理，化学去油去锈清洗后，将钢基体浸入一定浓度的硫酸铜溶液中；ｂ、高温渗透：加热熔融铜合金温度１０００－１２００℃，加热镀铜的钢基体温度１０００℃，将熔融铜合金浇入红热钢基体内，在电炉中升温至１２００℃，保温０．５小时；ｃ、压力熔合：将温度１２００℃内装熔融铜合金的红热钢基体置入模具中，在熔融铜合金上加压５０－１００ＭＰａ，保压２分钟，铜合金与钢基体在压力下降温熔合。具有复合强度高，节能、无污染、节约大量有色金属铜等优点。

【技术实现步骤摘要】

，属于金属滑动及耐磨件加工领域。具体涉及钢基复合铜阀杆螺母，钢基复合铜轴瓦，钢基复合铜蜗轮等的复合加工方法。
技术介绍
有色金属铜是一种重要的战略资源，我国铜矿资源较少，大部分依靠进口 ，近年来 铜价飚升，电解铜价格一直在7万元/吨左右，大有上涨到更高价位的市场趋势。 为了解决上述技术问题，已有人研制出钢基复合铜和铝基复合铜的阀杆螺母等滑 动耐磨件的复合方法，利用该方法使双金属复合在一起，可以节约大量铜材，但目前仍存在 复合不够牢固等有关方面的问题。 但现有技术的铜钢复合技术，需要在钢基体表面涂抹特殊化学复合剂，对人体有 毒并有一定的环境污染，复合效率低，废品率高，耗能大，复合强度低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种不需涂抹任何化学复合剂，环境污染小、复合强度高的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 该，其特征在于由下列步骤 a、化学镀铜将钢基体用精密铸造工艺生产，并经过喷丸去锈处理，化学去油 去锈清洗后，将钢基体浸入一定浓度的硫酸铜溶液中，先在钢基体表面附着一层铜，厚度 3-5um ;b、高温渗透加热熔融铜合金温度1000-120(TC，加热镀铜的钢基体温度IOO(TC，将熔融铜合金浇入红热钢基体内，在电炉中升温至120(TC，保温0. 5小时；c、压力熔合将温度120(TC内装熔融铜合金的红热钢基体，置入模具中，在熔融铜合金上加压50-100Mpa，保压2分钟，铜合金与钢基体在压力下降温熔合。硫酸铜溶液的配方硫酸铜CuS045H20 15g/L、甲醛10g/L、甲醇0. 5g/L、碳酸钠NaC03调节ra = 12、温度30。C、时间40分钟。 原理 本专利技术意在寻求一种将现有铜件的基本体以钢代之，使其有铜功能需求的表面， 通过化学镀铜、高温渗透、压力熔合的特殊冶炼熔接复合技术，以极高的结合强度复合一层 铜，使铜只占物体总重量的10%以下，从而形成钢基复合铜复合成金属高性能产品。如钢 基复合铜阀杆螺母，钢基复合铜轴瓦，钢基复合铜蜗轮等。 与现有技术相比，本专利技术的所具有的有益效果 是使用本专利技术生产的铜钢复合件其结合面的抗拉强度，甚至超过了钢基本体材料的抗拉 强度，使用本专利技术的技术，可以实现大批量的工业化生产。本专利技术具有复合强度高，生产效 率高，节能、无污染的特点，并开辟了一条大量节约有色金属铜的重要途径，为生产高质量、高强度、低成本的铜钢复合产品提供了可靠的技术保障。 具体实施例方式1、化学镀铜钢基体用精密铸造工艺生产，并经过喷丸去锈处理，以提高钢基体的表面粗糙度。化学去油去锈清洗后，将钢基体浸入一定浓度的硫酸铜溶液中，利用化学原理先在钢基体表面附着一层铜，厚度3-5um，铜层虽薄但作用重要，起到钢基体高温下防氧化和铜原子迁移诱导作用。化学镀铜溶液配比见表1 : 表l:<table>table see original document page 4</column></row><table> 2、高温渗透 做如下实验，根据不同的铜合金加热熔融铜合金温度1000-120(TC，加热钢基体温度IOO(TC，将熔融铜合金浇入红热钢基体内，在两者一起在电炉中的试验温度960-130(TC，保温0. 5小时，高温过热状态下的铜原子很活跃，向钢基体中迁移的速率大，钢基体在红热高温下，钢原子间隙增大，有利于铜原子向钢基体中迁移。 高温渗透试验温度见表2 : 表2 :<table>table see original document page 4</column></row><table><table>table see original document page 5</column></row><table> 通过上述试验分析可以看出随着温度升高，铜原子向钢基体中渗透层增厚，能满 足抗拉强度要求的最佳温度是IOO(TC _12001:之间，并保温0. 5小时。 我们也做过保温时间试验，随保温时间的增长渗透层增厚，但时间长耗能高加工 效率低生产成本高，所以保温0. 5小时是最佳时间段。 3、加压熔合 : 将加热至1200°C内装熔融铜合金红热的钢基体置入模具中，压力设备用100吨油压机，在熔融的铜合金上加lO-lOOMPa压力，在高压下推动铜原子向钢基体中迁移，保压2分钟，在所加压力下降温熔合，形成了铜钢渗透熔接合金层，实现了高强度的熔合。熔合压力见表3: 表3 :<table>table see original document page 5</column></row><table> 通过上面试验数据分析可以看出，加压50MPa-100MPa时为最佳，铜合金致密无气 孔，密度增大，强度提高，完全可以满足技术条件要求。 本专利技术有3个技术关键点 1、化学镀铜在钢基体表面附着一层铜，有高温下防氧化和铜原子迁移渗透诱导 作用。 2、高温渗透本专利技术不在钢基体表面涂抹污染环境的复合剂，利用的是高温下熔 融的铜原子迁移渗透原理(如渗碳，渗氮原理等)高温下铜原了迁移速度快，熔合层厚，复 合时间短。 3、压力熔合熔融铜合金在高压下迁移渗透，在模具中保压降温熔合，铜层致密无气孔，熔合强度高。 实施例1 ①50X 100mm轴瓦内复合铜合金生产方法 1、用Q235碳素结构钢精密铸造出钢基体，并喷丸去锈，喷丸是为了提高钢基体内 表面粗糙度； 2、将钢基体碱洗去油，酸洗去锈，水洗干净后，浸入表1的硫酸铜溶液中，温度 3(TC，时间40分钟，利用化学原理在钢基体表面附着3-5ym铜层，起防氧化和铜原子渗透 诱导作用； 3 、在电炉中加热经化学镀铜的钢基体温度至1000 °C ，将用中频电炉熔炼的加热至 1000°C熔融铜合金ZCu58Zn38Mn2Pb2浇入红热钢基体内， 一起在在电炉中升温至1200°C ，保 温0. 5小时，使铜原子在高温下向钢基体内渗透； 4、从电炉中取出内装有熔融铜合金的红热钢基体，置于模具中用100吨油压机加 压到50MPa，保压2分钟，在此压力下降温熔合，待铜合金凝固后泻压，取出铜钢复合轴瓦。 铜钢复合轴瓦经拉伸试验断裂时拉力380KN。 实施例2 ①160mm蜗轮外复合铜合金生产方法 1、用Q235碳素结构钢精密铸造出钢基体，并喷丸去锈，喷丸是为了提高钢基体表 面粗糙度。 2、将钢基体碱洗去油，酸洗去锈，水洗干净后，浸入表1的硫酸铜溶液中，温度 3(TC，时间40分钟，利用化学原理在蜗轮钢基体表面附着3-5ym铜层，起防氧化和铜原子 渗透诱导作用。 3、把经化学镀铜的蜗轮钢基体置于模具中，连同模具放在在电炉中加热至 IOO(TC，将用中频电炉加热至IOO(TC熔炼的熔融铜合金ZQCuSn6-6-3浇入至红热的模具和 钢基体之间，一起在电炉中升温至120(TC保温0. 5小时，使铜原子在高温下向钢基体内渗 透。 4、从电炉中取出装有红热蜗轮钢基体和熔融铜合金的模具，用00吨油压机加压 到60MPa，保压2分钟，在此压力下降温熔合，待铜合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜钢双金属高温渗透压力复合方法，其特征在于：由下列步骤：ａ、化学镀铜：将钢基体用精密铸造工艺生产，并经过喷丸去锈处理，化学去油去锈清洗后，将钢基体浸入一定浓度的硫酸铜溶液中，先在钢基体表面附着一层铜，厚度３－５ｕｍ；ｂ、高温渗透：加热熔融铜合金温度１０００－１２００℃，加热镀铜的钢基体温度１０００℃，将熔融铜合金浇入红热钢基体内，在电炉中升温至１２００℃，保温０．５小时；ｃ、压力熔合：将温度１２００℃内装熔融铜合金的红热钢基体置入模具中，在熔融铜合金上加压５０－１００Ｍｐａ，保压２分钟，铜合金与钢基体在压力下降温熔合。

【技术特征摘要】
一种铜钢双金属高温渗透压力复合方法，其特征在于由下列步骤a、化学镀铜将钢基体用精密铸造工艺生产，并经过喷丸去锈处理，化学去油去锈清洗后，将钢基体浸入一定浓度的硫酸铜溶液中，先在钢基体表面附着一层铜，厚度3-5um；b、高温渗透加热熔融铜合金温度1000-1200℃，加热镀铜的钢基体温度1000℃，将熔融铜合金浇入红热钢基体内，在电炉中升温至1200℃，保温0.5小时；c...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明光，张士平，
申请(专利权)人：杨明光，张士平，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]