CN103320785B - 一种钛铜复合棒的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钛铜复合棒的制造方法，属于激光加工技术领域。方法是将铜棒表面进行预处理和清洗，然后将铜棒置于激光加工数控机床上，再将粒度均小于500μm、纯度大于99wt%的钛粉或钛含量大于85wt%的合金粉末采用同步送粉的方式对铜棒表面进行激光熔覆，直到铜棒表面均匀熔覆有覆层钛金属的钛铜复合棒。针对现有爆炸复合钛铜复合棒方法易污染环境、难以实现自动化及爆炸容易脆裂等问题，采用高能激光束在铜棒表面直接沉积钛层，具有对铜基体的稀释率小、钛层厚度可灵活控制及工艺过程容易实现自动化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛铜复合棒的制造方法，属于激光加工技术领域。
背景技术
钛铜复合棒因兼具覆层金属钛的优异耐蚀性和芯部金属铜的良好导电性，很适于较强腐蚀工况条件下作为一种承载大电流的导体，迅速替代了传统的石墨电极，成为制碱工业电解槽的新型电极材料，其中覆层金属钛对芯部金属铜的保护，很好地阻止了铜导体的腐蚀，解决了因铜导体腐蚀致使电解液污染的问题。钛铜复合棒也广泛用于湿法冶金行业，提高了导电性能和电流效率，同时延长了电极使用寿命。因此，钛铜复合棒在制碱和湿法冶金等领域起着十分重要的作用，它不仅可以提升产品品质，提高生产效率，而且可以大幅度降低能耗和劳动强度，符合循环经济的发展要求。
近年来，材料工作者在钛铜复合棒的制备和加工工艺、界面特性、性能评价和实验方法等方面开展了大量富有成效的研究工作。经过对现有技术文献的检索，专利（CN102189326A）公开了一种钛-铜复合棒的爆炸焊接方法，专利（CN200710018909.X）公开了小规格钛铜复合棒的制造方法，专利（CN200810018286.0）公开了钛铜复合型材的挤压工艺。以上关于钛铜复合材料的制造主要采用挤压法、热挤压+拉伸法、爆炸复合法、爆炸复合+热轧制法，这些方法均取得了一定成效，但在实际生产和应用中仍普遍存在成本高、或生产效率低，棒材规格受限制、或不适宜于大批量生产。
发明内容
本发明提供一种钛铜复合棒的制备方法，要解决的技术问题是：针对现有爆炸复合钛铜复合棒方法易污染环境、难以实现自动化及爆炸容易脆裂等问题，采用高能激光束在铜棒表面直接沉积钛层，具有对铜基体的稀释率小、钛层厚度可灵活控制及工艺过程容易实现自动化等优点。
本发明的技术方案包括如下步骤：将铜棒表面进行预处理和清洗，然后将铜棒置于激光加工数控机床上，再将粒度均小于500μm、纯度大于99wt%的钛粉或钛含量大于85wt%的合金粉末采用同步送粉的方式对铜棒表面进行激光熔覆，直到铜棒表面均匀熔覆有覆层钛金属的钛铜复合棒。
所述铜棒表面预处理和清洗采用现有技术进行处理和清洗，直到表面光滑、无油污和杂质。
所述激光熔覆是采用的CO2连续激光、Nd:YAG脉冲激光或半导体激光工艺进行的燃烧合成反应，激光能量密度为12～20KN·s·cm-2。
所述激光熔覆反应需要通入保护气体或在真空条件下进行，保护气体为氮气、氩气、氦气或二氧化碳中的一种或几种任意比例混合物。
本发明的方法采用同步送粉激光熔覆再制造技术，在芯部金属铜棒表面熔覆一定厚度的覆层金属钛，实现钛铜复合棒的快速制造。与现有技术相比，通过本发明制造的钛铜复合棒，复合界面呈冶金结合特征，具有结合强度高、棒材规格不受限制、适于大批量生产以及易于实现自动化等突出特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：本实施方式的钛铜复合棒的制造方法为：将铜棒（纯度大于99wt%的铜金属）表面进行预处理和清洗，然后将铜棒置于激光加工数控机床上，再将覆层钛金属粉末（熔覆钛金属粉末为纯度大于99wt%的钛粉，粒度小于500μm）采用同步送粉的方式对铜棒表面进行激光熔覆（采用的CO2连续激光工艺进行的燃烧合成反应，激光能量密度为12KN·s·cm-2；激光熔覆反应需要通入保护气体，保护气体为氮气、氩气、氦气和二氧化碳中的任意比例混合物），直到铜棒表面均匀熔覆有覆层钛金属的钛铜复合棒。
实施方式二：本实施方式的钛铜复合棒的制造方法为：将铜棒（含铜量为90wt%的合金）表面进行预处理和清洗，然后将铜棒置于激光加工数控机床上，再将覆层钛金属粉末（熔覆钛金属粉末为钛含量为87wt%的合金粉末，粒度小于450μm）采用同步送粉的方式对铜棒表面进行激光熔覆（采用的Nd:YAG脉冲激光工艺进行的燃烧合成反应，激光能量密度为20KN·s·cm-2；激光熔覆反应需要通入保护气体，保护气体为氮气），直到铜棒表面均匀熔覆有覆层钛金属的钛铜复合棒。
实施方式三：本实施方式的钛铜复合棒的制造方法为：将铜棒（含铜量为87wt%的合金）表面进行预处理和清洗，然后将铜棒置于激光加工数控机床上，再将覆层钛金属粉末（熔覆钛金属粉末为纯度大于99wt%的钛粉，粒度小于480μm）采用同步送粉的方式对铜棒表面进行激光熔覆（采用的半导体激光工艺进行的燃烧合成反应，激光能量密度为18KN·s·cm-2；激光熔覆反应需要通入保护气体或在真空条件下进行，保护气体为氦气和二氧化碳中的任意比例混合物），直到铜棒表面均匀熔覆有覆层钛金属的钛铜复合棒。
实施方式四：本实施方式的钛铜复合棒的制造方法为：将铜棒（含铜量87wt%的合金）表面进行预处理和清洗，然后将铜棒置于激光加工数控机床上，再将覆层钛金属粉末（熔覆钛金属粉末为纯度大于99wt%的钛粉，粒度为400μm）采用同步送粉的方式对铜棒表面进行激光熔覆（采用的半导体激光工艺进行的燃烧合成反应，激光能量密度为14KN·s·cm-2；激光熔覆反应需要通入保护气体或在真空条件下进行，保护气体为氮气、氩气和氦气的任意比例混合气体），直到铜棒表面均匀熔覆有覆层钛金属的钛铜复合棒。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种钛铜复合棒的制造方法，其特征在于具体包括如下：将铜棒表面进行预处理和清洗，然后将铜棒置于激光加工数控机床上，再将粒度均小于500μm，纯度大于99wt%的钛粉或钛含量大于85wt%的合金粉末采用同步送粉的方式对铜棒表面进行激光熔覆，直到铜棒表面均匀熔覆有覆层钛金属的钛铜复合棒；
所述激光熔覆是采用的CO2连续激光或半导体激光工艺进行的燃烧合成反应，激光能量密度为12～20KN·s·cm-2；所述激光熔覆反应需要通入保护气体或在真空条件下进行，保护气体为氮气、氩气、氦气或二氧化碳中的一种或几种任意比例混合物。
2.根据权利要求1所述的钛铜复合棒的制造方法，其特征在于：所述铜棒为纯度大于99wt%的铜金属或含铜量大于85wt%的合金。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 激光熔覆反应合成Cu-TiB2复合材料的工艺与组织研究;郭晓琴等;《材料热处理技术》;20111231;第40卷(第16期);第81页1-3段 * |
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