[发明专利]具有高结合强度的铜/钢复合材料及制备方法

权利要求书

1.具有高结合强度的铜/钢复合材料，其特征在于，包括依次设置的硅青铜焊丝层(1)、中间层(2)及低碳钢层(3)；

硅青铜焊丝层(1)由硅青铜焊丝堆焊制得，中间层(2)由中间层药芯焊丝熔覆制得，低碳钢层(3)为低碳钢板。

2.根据权利要求1所述的具有高结合强度的铜/钢复合材料，其特征在于，所述中间层药芯焊丝包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：钴粉25％～30％；铁粉4％；锰粉2％；钼粉5％～10％；硅粉1.5％；碳粉1.5％；铜粉作为余量，以上组分质量百分比之和为100％，药芯焊丝外皮为铜带，填充率为30wt.％-32wt.％。

3.根据权利要求1所述的具有高结合强度的铜/钢复合材料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤为：

步骤1：中间层药芯焊丝的制备：

按质量百分比分别称取原料粉末：钴粉25％～30％；铁粉4％；锰粉2％；钼粉：5％～10％；硅粉1.5％；碳粉1.5％；铜粉作为余量；以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2：将上述称取好的原料粉末作为药芯，以铜带作为焊丝外皮，填充率为30wt.％-32wt.％，通过拉丝机制成所需的焊丝，采用马弗炉对制备好的焊丝进行烘干处理；

步骤3：选择低碳钢板作为工件基材，利用角磨机打磨表面氧化皮，打磨结束后采用超声清洗设备清除杂质，然后将低碳钢板置于干燥炉中保存待用；

步骤4：预热步骤3准备的低碳钢板，然后采用交流TIG焊机在低碳钢板上熔覆步骤2所制备的药芯焊丝，完成低碳钢层(3)-中间层(2)的制备，中间层(2)的堆积高度为5mm～10mm；

步骤5：打磨步骤4中所得板材出现的氧化皮，并采用硅青铜焊丝堆焊在中间层表面形成硅青铜焊丝层(1)，堆积高度为20mm～40mm；

步骤6：待步骤5中的试样冷却至室温，用机械清理的方式打磨表面的杂质，去除焊后浮渣，以便于试验取样。

4.根据权利要求3所述的具有高结合强度的铜/钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的烘干温度为180℃～200℃，烘干时间为1～2h。

5.根据权利要求3所述的具有高结合强度的铜/钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，预热采用TIG焊机无丝填入预热，预热电流为130A-140A，预热时间为10s。

6.根据权利要求3所述的具有高结合强度的铜/钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4采用的工艺参数：焊接电流为150～170A，熔覆电压为22～25V，钨极伸出长度为3mm，摆弧宽度为6mm，焊接速度为400mm/min，氩气流量为10～12L/min。

7.根据权利要求3所述的具有高结合强度的铜/钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，堆积硅青铜焊丝的焊接电流为150A～160A，电压为25V～27V钨极伸出长度为3mm，摆弧宽度为4mm，焊接速度为500mm/min，氩气流量为10L/min～12L/min。