CN106448932A - 一种铜包钢复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜包钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：将铜管的内表面和钢棒的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理；将铜管套设在钢棒的外部，得到双金属坯料；将双金属坯料进行拉拔处理，使铜管产生塑性变形，并使铜管与钢棒相互贴合；将双金属坯料进行抽真空处理，使铜管与所述钢棒间隙的空气排出；将双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料；将铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料。本发明提供的方法，采用真空套装、热轧成型等工序，使铜管和钢棒在真空环境下相互结合制备铜包钢复合材料，具有结合强度高、成材率高、产能高、铜层厚度可调整、生产效率高、抗腐蚀能力强等优点。

Description

一种铜包钢复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及金属复合材料技术领域，特别涉及一种铜包钢复合材料的制备方法。

背景技术

铜包钢复合材料是在钢的表面包覆铜层的双金属材料。包覆材料铜具有优良的导电性、导热性和耐腐蚀性，且内层材料钢具有高强度的优点，使得由铜层包覆在钢的外表面制成的铜包钢复合材料具有导电率高、电阻小、耐腐蚀性好和强度高等特点，因此，铜包钢复合材料被广泛应用于架空通信线路，大跨越或腐蚀严重地区的电力线路，电气化铁路、轨道交通线路接触网架空线路，电力电缆屏蔽线路等领域。

目前，市面上的铜包钢复合材料的生产方法多采用电镀方法、包覆方法、热浸镀法或水平连铸等方法；电镀方法是将铜均匀地镀到钢的表面，虽然采用电镀方法可使生产成本降低，但所镀的铜层较薄，铜与钢的结合能力较差，还会产生废弃物污染环境；采用包覆方法成本高、铜与钢的结合困难；采用热浸镀法和水平连铸法虽然产品质量好，但产能较低，生产效率低，成本高。

因此，采用现有的铜包钢复合材料的制备方法，生产出的铜包钢复合材料存在结合强度差、成本高、生产效率低、成材率低等缺点。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种铜包钢复合材料的制备方法，以解决采用现有的制备方法，生产出的铜包钢复合材料存在结合强度差、成本高、生产效率低、成材率低等缺点的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种铜包钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：

选用铜管和钢棒为原料，将所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理；

将所述铜管套设在所述钢棒的外部，得到双金属坯料；

将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管产生塑性变形，使得变形后的所述铜管与所述钢棒相互贴合；

将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出；

将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料；

将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料。

优选地，所述将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出的过程，所述抽真空处理的抽真空设备为真空泵，所述抽真空处理的时间为5min～30min。

优选地，所述将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料的过程中，所述加热的设备为加热炉，所述加热的温度为600℃～950℃，所述加热的时间为9小时～11小时。

优选地，所述铜管的材料为铜金属材料或铜合金材料；所述钢棒的材料为低碳钢材料或低合金钢材料。

优选地，所述将所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理的过程，包括：

先对所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行机械加工，去除所述铜管和所述钢棒表面的毛边、废屑和氧化层；

再对所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行化学清洗，去除所述铜管和所述钢棒表面的锈斑、油污和有机物污垢；其中，所述机械加工的设备为车床或磨床，所述化学清洗的方法为酸清洗。

优选地，所述将所述铜管套设在所述钢棒的外部，得到双金属坯料的过程，包括：

采用压力机压入法将所述铜管套设在所述钢棒的外部；其中，所述压力机的工作压力为50吨～200吨。

优选地，所述将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管产生塑性变形，使得变形后的所述铜管与所述钢棒相互贴合的过程，包括：

使用拉拔设备对所述双金属坯料的铜管进行拉拔处理，使所述铜管产生塑性变形与所述钢棒相互贴合；其中，所述拉拔设备的拉力为20吨～200吨。

优选地，所述将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出的过程，包括：

使用真空泵，将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，将所述双金属坯料的所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出；其中，所述抽真空处理的时间为5min～30min。

优选地，所述将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料的过程，包括：

将所述双金属坯料放置于真空环境下，采用电子束焊的焊接工艺，将所述双金属坯料的两端端面以及所述铜管的内壁与所述钢棒的外壁相接触的位置分别进行焊接密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料。

优选地，所述将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料的过程，包括：

先将所述铜包钢坯料放入加热炉中进行加热处理，所述加热的温度为600℃～950℃，所述加热的时间为9小时～11小时；

再选择不同孔型的轧辊，利用热轧成型工艺将经过加热处理的所述铜包钢坯料进行轧制成型处理，得到具有不同直径尺寸和不同横截面形状的铜包钢复合材料。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种铜包钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：选用铜管和钢棒为原料，将所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理；将所述铜管套设在所述钢棒的外部，得到双金属坯料；将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管产生塑性变形，使得变形后的所述铜管与所述钢棒相互贴合；将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出；将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料；将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料。本发明提供的方法，采用真空套装、热轧成型等工序，使铜管和钢棒在真空环境下相互结合制备铜包钢复合材料；将钢棒装入铜管中后进行抽真空处理，使得铜管与钢棒的间隙始终保持真空环境，这可保证铜管与钢棒的结合面在加热、复合的过程中不会被氧化和污染，不会产生氧化层；在真空环境下加热可使铜管与钢棒的结合面始终保持光滑干净的状态，使得铜管与钢棒的结合效果好、结合深度大；在热轧成型工艺的过程中连续加压，可使铜管和钢棒实现冶金结合的效果，结合强度高，且可根据需要轧制成不同形状和尺寸的产品，热轧成型工艺可使铜包钢坯料易发生形变，使得轧制过程更加容易；铜包钢复合材料中铜层的厚度可根据需要调整，防止因铜层过薄而导致铜层易被破坏，降低抗腐蚀能力。因此，采用本发明提供的方法，制得的铜包钢复合材料具有结合强度高、成材率高、产能高、铜层厚度可调整、生产效率高、抗腐蚀能力强等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的铜包钢复合材料的制备方法的流程图；

图2为本发明一种实施例提供的铜包钢坯料的剖视图；

图3为本发明又一种实施例提供的铜包钢坯料的剖视图；

图4为本发明一种实施例提供的铜包钢复合材料的结构示意图；

图5为本发明另一种实施例提供的铜包钢复合材料的结构示意图；

图6为本发明另一种实施例提供的铜包钢复合材料的剖视图。

图示说明：

其中，1-铜层，2-钢层，3-铜管，4-钢棒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种铜包钢复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S 1、选用铜管3和钢棒4为原料，将所述铜管3的内表面和所述钢棒4的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理；

S2、将所述铜管3套设在所述钢棒4的外部，得到双金属坯料；

S3、将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管3产生塑性变形，使得变形后的所述铜管3与所述钢棒4相互贴合；

S4、将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管3与所述钢棒4间隙的空气排出；

S5、将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料；

S6、将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料。

具体地，步骤S1、选用铜管3和钢棒4为原料，将所述铜管3的内表面和所述钢棒4的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理；

本发明实施例提供的铜包钢复合材料的制备方法中，制备原料使用铜管3和钢棒4，铜管3作为外层包覆材料，钢棒4作为内芯材料；将钢棒4装入铜管3中，以使铜管3完全包裹住钢棒4，得到双金属坯料。

其中，铜管3的材料可选用铜或铜合金材料，钢棒4的材料可选用低碳钢材料或低合金钢材料。

在制备铜包钢复合材料的过程中，选择合适的铜管3作为外管坯料，铜管3可选用圆形管，也可为方形管，铜管3的壁厚可在3mm～10mm之间，铜管3的形状和尺寸可根据产品的使用需要来选择，本发明实施例不做具体限定。选用不同壁厚的铜管3，可制备出具有不同铜层1厚度的铜包钢复合材料。其中，铜管3的内径要大于钢棒4的直径2mm～4mm，且钢棒4的形状选择要参照铜管3的形状，以便于钢棒4恰好装入铜管3中。

在铜管3和钢棒4进行组装之前，要对铜管3的内表面和钢棒4的外表面进行清洗处理。由于铜包钢复合材料多用于架空通信线路、大跨越或腐蚀严重地区的电力线路等领域，对铜包钢复合材料的导电性和强度等都有严格规定，因此要求该铜包钢复合材料中不能出现杂质成分，且要求铜管3与钢棒4要紧密结合，结合处要干净，不能出现氧化层和由其他污染物形成的夹层，以保证铜包钢复合材料具有良好的导电性和结合强度。

为了保证铜管3与钢棒4的紧密结合，最终能够形成稳固的冶金结合界面，因此需要铜管3的内表面和钢棒4的外表面均无杂质成分存在，也无被氧化的情况出现，以保证铜管3与钢棒4的结合界面的洁净度。

但由于铜管3和钢棒4从生产线上下来之后，或在成品库储存一段时间后，铜管3的内外表面和钢棒4的外表面均可能会产生锈斑、油污、废屑或有机物等污垢，因此需要采用机械加工或化学清洗方法进行清洗干净，通过对铜管3的内外表面和钢棒4的外表面进行除锈、除油、机械加工、表面精整等方式处理，以保证铜管3的内外表面和钢棒4的外表面均达到无杂质、无氧化等效果。

其中，机械加工方法可采用车床或磨床等设备，用于清理铜管3和钢棒4因加工造成的飞边、毛刺和氧化层；化学清洗方法处理可以采用酸洗和丙酮清洗相结合的清洗方式，清洗铜管3的内外表面和钢棒4的外表面的污垢。本发明实施例中公开的清洗方式并不限于上述方式，还可采用其他清洗方式处理。

步骤S2、将所述铜管3套设在所述钢棒4的外部，得到双金属坯料；

铜管3与钢棒4的组装在常温环境下进行，可利用压力设备等组装机械设备进行组装；铜管3与钢棒4的组装采用间隙配合的方式，即在选择铜管3和钢棒4的尺寸和形状时，要保证铜管3的内径要略大于钢棒4的外径，使得铜管3与钢棒4之间留有一定的间隙以便于组装，间隙的大小以钢棒4能方便、轻松地装入铜管3为宜。

本实施例采用的压力设备为压力机，其压力参数为50吨～200吨。压力设备还可为其他设备，本实施例不做具体限定。

步骤S3、将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管3产生塑性变形，使得变形后的所述铜管3与所述钢棒4相互贴合。

根据铜管3具有软、容易塑性变形的特点，使用变径模、拉拔设备对双金属坯料进行拉拔处理，使铜管3产生塑性变形，从而使得铜管3的内壁紧密地贴合在钢棒4的外表面，消除二者之间的间隙。

本发明实施例采用的拉拔设备，其工作拉力大小可根据铜的壁厚和形变量来设置，拉力范围为20吨～200吨，拉拔次数根据需要确定。本实施例的拉拔次数为一次，一次拉拔即可实现铜管3的塑性变形，减少工艺过程，增加工作效率。

步骤S4、将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管3与所述钢棒4间隙的空气排出。

双金属坯料经拉拔处理后，将双金属坯料放置于真空设备中进行抽真空处理，将残留在铜管3与钢棒4间隙中的空气抽走，使得铜管3与钢棒4的结合面始终处于真空环境下，这可保证铜管3与钢棒4的结合面在加热、复合的过程中不会被氧化和污染，结合处非常干净，不会出现氧化皮等氧化层或由其他污染物形成的夹层，使得铜管3与钢棒4的结合效果好、结合深度大，最终可使得制备的铜包钢复合材料具有结合强度高的优点。

本发明实施例采用的抽真空设备可为真空泵，抽真空时间为5分钟到30分钟。采用本发明的方法制得的铜包钢复合材料，其结合强度高于600MPa。

步骤S5、将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料。

为了保证铜管3与钢棒4的结合达到最佳状态，形成最牢固的冶金结合界面，需要铜管3与钢棒4的结合界面始终处于真空状态，因此，需将双金属坯料的两个端面、即将铜管3包裹住钢棒4后的两个端面进行焊接密封，使得铜管3与钢棒4中间形成密闭的空间，得到铜包钢坯料。

为了保证在焊接密封后，铜管3与钢棒4间隙的真空状态，可在利用焊接工艺进行焊接时，保证焊接工艺的工作状态为真空环境状态。为满足真空环境下的焊接工艺过程，可在真空箱内直接对双金属坯料的两个端面进行焊接处理。

本发明实施例采用的焊接的方式为电子束焊，还可采用激光焊，本发明实施例不做具体限定。

步骤S6、将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料。

将双金属坯料在真空环境下焊接处理后得到的铜包钢坯料进行加热处理，加热的目的是为后序轧制工序提供变形条件，还可根据后序加工工艺的要求，将铜包钢坯料自身的温度保持在可进行金属加工最佳温度的状态，这样最终得到的铜包钢复合材料的内部组织结构和性能均能达到理想状态。

本发明实施例提供的对铜包钢坯料的加热温度控制在600℃～950℃，加热温度不宜过高，否则可能会产生过热、过烧、甚至发生融化等加热缺陷，因此，本发明实施例中对铜包钢坯料的加热温度为最佳的温度范围，在此温度范围内，铜既没被熔化，硬度又不高，同时可塑性高，从而使得轧制方便、结合容易。实际生产时，最终的加热温度可根据铜管3的壁厚或钢棒4的直径等因素做相应的调整。

本实施例中对铜包钢坯料进行加热处理的设备可选择加热炉，加热机制为：加热温度为600℃～950℃，加热时间为9小时～11小时。

铜包钢坯料经过加热处理后，利用热轧成型工艺进行加工处理，以加工成不同直径尺寸、不同横截面形状的铜包钢复合材料。

在对铜包钢坯料进行热轧处理时，在热轧的过程中采用连续加压的方式，可使铜管3与钢棒4的结合处达到冶金结合的效果，还可根据需要非常容易地轧制成想要的形状和尺寸的铜包钢复合材料产品。

铜包钢复合材料的不同直径、不同横截面形状的要求，可在热轧轧制过程中，选用不同孔型的轧辊。轧制时，选用一组不同孔型的轧辊连续工作，根据生产需要选择相应的孔型。最终轧制得到的铜包钢复合材料的直径尺寸可为3mm～5mm、10mm～20mm、25mm、40mm、60mm等，横截面形状可为圆形或长方形等。

经热轧成型工艺按所需要的尺寸和形状轧制得到的铜包钢复合材料，再经过质检、表面处理等工序便可包装入库。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供了一种铜包钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：选用铜管3和钢棒4为原料，将所述铜管3的内表面和所述钢棒4的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理；将所述铜管3套设在所述钢棒4的外部，得到双金属坯料；将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管3产生塑性变形，使得变形后的所述铜管3与所述钢棒4相互贴合；将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管3与所述钢棒4间隙的空气排出；将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料；将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料。本发明提供的方法，采用真空套装、热轧成型等工序，使铜管3和钢棒4在真空环境下相互结合制备铜包钢复合材料；将钢棒4装入铜管3中后进行抽真空处理，使得铜管3与钢棒4的间隙始终保持真空环境，这可保证铜管3与钢棒4的结合面在加热、复合的过程中不会被氧化和污染，不会产生氧化层；在真空环境下加热可使铜管3与钢棒4的结合面始终保持光滑干净的状态，使得铜管3与钢棒4的结合效果好、结合深度大；在热轧成型工艺的过程中连续加压，可使铜管3和钢棒4实现冶金结合的效果，结合强度高，且可根据需要轧制成不同形状和尺寸的产品，热轧成型工艺可使铜包钢坯料易发生形变，使得轧制过程更加容易；铜包钢复合材料中铜层1的厚度可根据需要调整，防止因铜层1过薄而导致铜层1易被破坏，降低抗腐蚀能力。因此，采用本发明提供的方法，制得的铜包钢复合材料具有结合强度高、成材率高、产能高、铜层厚度可调整、生产效率高、抗腐蚀能力强等优点。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体的实施例对本发明做进一步的举例说明。

实施例一

如图2和图4所示，本实施例选用铜材质、直径为Ф150mm、壁厚3mm的圆形铜管3作为外层包覆材料，选用低碳钢材质、直径为Ф140mm的Q235圆形钢棒4作为内芯材料，铜管3的长度大于或等于钢棒4的长度，使铜管3能完全包裹住钢棒4即可。将铜管3的内外表面和钢棒4的外表面均采用机械加工和化学方法清理干净，去除飞边毛刺、锈斑、油污、废屑和有机物等污垢。

在常温环境下，利用压力设备将钢棒4装入中空的铜管3中得到双金属坯料；再经变径模、拉拔设备对铜管3进行拉拔处理，使铜管3外径变小，铜管3内壁与钢棒4外壁贴合；将组装好的双金属坯料使用真空泵进行抽真空处理，抽真空时间为20min，将铜管3与钢棒4间隙的空气排出；然后在真空箱中将铜管3的两端进行焊接处理，得到铜包钢坯料，使铜管3与钢棒4形成密闭的空间，间隙内为真空状态。

最后将铜包钢坯料放置于加热炉中加热到870℃，然后通过热轧工艺轧制成直径为10mm、横截面形状为圆形的铜包钢复合材料产品，其中，铜层1与钢层2的结合结构如图4所示，铜层1厚度为0.2mm。

实施例二

如图3、图5和图6所示，本实施例选用铜合金材质、宽度为120mm、壁厚5mm的方形铜管3作为外层包覆材料，选用低合金钢材质、宽度为105mm的Q235方形钢棒4作为内芯材料，铜管3的长度大于或等于钢棒4的长度，使铜管3能完全包裹住钢棒4即可。将铜管3的内外表面和钢棒4的外表面均采用机械加工和化学方法清理干净，去除飞边毛刺、锈斑、油污、废屑和有机物等污垢。

在常温环境下，利用压力设备将钢棒4装入中空的铜管3中得到双金属坯料；再经变径模、拉拔设备对铜管3进行拉拔处理，使铜管3外径变小，铜管3内壁与钢棒4外壁贴合；将组装好的双金属坯料使用真空泵进行抽真空处理，抽真空时间为15min，将铜管3与钢棒4间隙的空气排出；然后在真空箱中将铜管3的两端进行焊接处理，得到铜包钢坯料，使铜管3与钢棒4形成密闭的空间，间隙内为真空状态。

最后将铜包钢坯料放置于加热炉中加热到850℃，然后通过热轧工艺轧制成厚度为10mm、横截面形状为长方形的铜包钢复合材料产品，其中，铜层1与钢层2的结合结构如图5所示，铜层1厚度为0.4mm。

实施例三

如图2、图5和图6所示，本实施例选用铜材质、直径为Ф159mm、壁厚6mm的圆形铜管3作为外层包覆材料，选用低合金钢材质、直径为Ф142mm的Q235圆形钢棒4作为内芯材料，铜管3的长度大于或等于钢棒4的长度，使铜管3能完全包裹住钢棒4即可。将铜管3的内外表面和钢棒4的外表面均采用机械加工和化学方法清理干净，去除飞边毛刺、锈斑、油污、废屑和有机物等污垢。

在常温环境下，利用压力设备将钢棒4装入中空的铜管3中得到双金属坯料；再经变径模、拉拔设备对铜管3进行拉拔处理，使铜管3外径变小，铜管3内壁与钢棒4外壁贴合；将组装好的双金属坯料使用真空泵进行抽真空处理，抽真空时间为25min，将铜管3与钢棒4间隙的空气排出；然后在真空箱中将铜管3的两端进行焊接处理，得到铜包钢坯料，使铜管3与钢棒4形成密闭的空间，间隙内为真空状态。

最后将铜包钢坯料放置于加热炉中加热到790℃，然后通过热轧工艺轧制成宽度为25mm、厚度为2mm、横截面形状为长方形的铜包钢复合材料产品，其中，铜层1与钢层2的结合结构如图5所示，铜层1厚度为0.4mm。

实施例四

如图3和图4所示，本实施例选用铜材质、宽度为160mm、壁厚为10mm的方形铜管3作为外层包覆材料，选用低碳钢材质、宽度为136mm的Q395方形钢棒4作为内芯材料，铜管3的长度大于或等于钢棒4的长度，使铜管3能完全包裹住钢棒4即可。将铜管3的内外表面和钢棒4的外表面均采用机械加工和化学方法清理干净，去除飞边毛刺、锈斑、油污、废屑和有机物等污垢。

在常温环境下，利用压力设备将钢棒4装入中空的铜管3中得到双金属坯料；再经变径模、拉拔设备对铜管3进行拉拔处理，使铜管3外径变小，铜管3内壁与钢棒4外壁贴合；将组装好的双金属坯料使用真空泵进行抽真空处理，抽真空时间为30min，将铜管3与钢棒4间隙的空气排出；然后在真空箱中将铜管3的两端进行焊接处理，得到铜包钢坯料，使铜管3与钢棒4形成密闭的空间，间隙内为真空状态。

最后将铜包钢坯料放置于加热炉中加热到950℃，然后通过热轧工艺轧制成直径为60mm、横截面形状为圆形的铜包钢复合材料产品，其中，铜层1与钢层2的结合结构如图4所示，铜层1厚度为1.2mm。

需要说明的是，上述实施例中示出的制备原料的尺寸和形状、制备工艺参数及铜包钢复合材料产品的形状和尺寸，其形状和数值均为示例性的，仅为举例说明本发明公开的技术方案，上述形状和数值还可为其他能够实现的形状和数值，由其他形状和数值采用本发明的方法制备铜包钢复合材料也为本发明所保护的范围；且不同原料的尺寸和形状、不同的工艺参数及不同的产品形状和尺寸的相应组合，组合而成的新方案也为本发明所保护的范围。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种铜包钢复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

选用铜管和钢棒为原料，将所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理；

将所述铜管套设在所述钢棒的外部，得到双金属坯料；

将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管产生塑性变形，使得变形后的所述铜管与所述钢棒相互贴合；

将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出；

将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料；

将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出的过程，所述抽真空处理的抽真空设备为真空泵，所述抽真空处理的时间为5min～30min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料的过程中，所述加热的设备为加热炉，所述加热的温度为600℃～950℃，所述加热的时间为9小时～11小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜管的材料为铜金属材料或铜合金材料；所述钢棒的材料为低碳钢材料或低合金钢材料。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行除锈、去毛边、除油和清洗处理的过程，包括：

先对所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行机械加工，去除所述铜管和所述钢棒表面的毛边、废屑和氧化层；

再对所述铜管的内表面和所述钢棒的外表面进行化学清洗，去除所述铜管和所述钢棒表面的锈斑、油污和有机物污垢；其中，所述机械加工的设备为车床或磨床，所述化学清洗的方法为酸清洗。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述铜管套设在所述钢棒的外部，得到双金属坯料的过程，包括：

采用压力机压入法将所述铜管套设在所述钢棒的外部；其中，所述压力机的工作压力为50吨～200吨。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述双金属坯料进行拉拔处理，使得所述铜管产生塑性变形，使得变形后的所述铜管与所述钢棒相互贴合的过程，包括：

使用拉拔设备对所述双金属坯料的铜管进行拉拔处理，使所述铜管产生塑性变形与所述钢棒相互贴合；其中，所述拉拔设备的拉力为20吨～200吨。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，使得所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出的过程，包括：

使用真空泵，将经过所述拉拔处理后的所述双金属坯料进行抽真空处理，将所述双金属坯料的所述铜管与所述钢棒间隙的空气排出；其中，所述抽真空处理的时间为5min～30min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述双金属坯料的两端利用焊接工艺密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料的过程，包括：

将所述双金属坯料放置于真空环境下，采用电子束焊的焊接工艺，将所述双金属坯料的两端端面以及所述铜管的内壁与所述钢棒的外壁相接触的位置分别进行焊接密封，形成密闭空间，得到铜包钢坯料。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述铜包钢坯料进行加热、热轧成型加工处理，得到铜包钢复合材料的过程，包括：

先将所述铜包钢坯料放入加热炉中进行加热处理，所述加热的温度为600℃～950℃，所述加热的时间为9小时～11小时；

再选择不同孔型的轧辊，利用热轧成型工艺将经过加热处理的所述铜包钢坯料进行轧制成型处理，得到具有不同直径尺寸和不同横截面形状的铜包钢复合材料。