CN113755728A - 一种钢铝复合导电轨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体和耐磨钢覆层,所述铝合金本体和所述耐磨钢覆层之间设有结合层;所述结合层与所述铝合金本体形成冶金结合,所述结合层与所述耐磨钢覆层与所述结合层之间形成冶金结合;其中,所述结合层主要由以下质量百分比的成分组成:Cu 19~20.5%,Si4~5%,Ni 2~3%,Sc 0.1~0.2%,余量为Al。实施本发明,可有效提升钢铝结合界面的质量,提升钢铝复合导电轨的导电性、机械强度和界面耐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域,尤其涉及一种钢铝复合导电轨及其制备方法。
背景技术
传统的导电轨一般采用低碳钢材料制成,但其导电性较差,难以满足快速轨道交通的使用需求。因此,钢铝复合导电轨应运而生,钢铝复合导电轨由铝合金和不锈钢覆层形成,其具有导电性好、重量轻、成本低等优点。因此,被广泛的应用在轨道交通中。
目前,钢铝复合导电轨最成熟的连接方式是机械接合,即通过铆钉、螺钉、夹具或者咬合的方式将两者连接。但这种连接方式接合界面质量差,层间接触电阻比较大,容易造成结合面被腐蚀,缩短其使用寿命。另一种较为新颖的方式是采用冶金结合,即采用铸造、共挤压等工艺进行连接,但这种方法容易形成FeAl中间化合物,降低导电性;同时由于不锈钢与铝合金的导热性差异较大,在结合界面会产生较大的热应力,也会降低导电轨的使用寿命。
另一方面,现有的导电轨用铝型材一般是6101合金,其导电性可达到51%IACS,抗拉强度可达到200MPa。但由于磁悬浮列车等新型交通方式对于导电性提出了更高的需求,导致6101合金难以满足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种钢铝复合导电轨,其钢铝之间结合紧密,导电性强,机械强度高,耐蚀性强。
本发明还要解决的技术问题在于,提供一种钢铝复合导电轨的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种钢铝复合导电轨,包括铝合金本体和耐磨钢覆层,所述铝合金本体和所述耐磨钢覆层之间设有结合层;所述结合层与所述铝合金本体形成冶金结合,所述结合层与所述耐磨钢覆层与所述结合层之间形成冶金结合;
其中,所述结合层主要由以下质量百分比的成分组成:
Cu 19~20.5%,Si 4~5%,Ni 2~3%,Sc 0.1~0.2%,余量为Al。
作为上述技术方案的改进,所述结合层的厚度为0.05~0.3mm,所述耐磨钢覆层的厚度为3~6mm。
作为上述技术方案的改进,所述铝合金本体主要由以下质量百分比的成分组成:
Si 0.32~0.38%,Mg 0.45~0.55%,Fe 0.1~0.45%,Cu 0.05~0.15%,Mn0.001~0.01%,Cr 0.001~0.005%,Zn 0.001~0.03%,Ti 0.005~0.01%,B 0.005~0.02%,余量为Al和不可避免的杂质;其中,所述不可避免杂质的含量≤0.1wt%。
作为上述技术方案的改进,所述铝合金本体中,Mg:Si=1.3~1.5;
Ti、Mn、Cr的总含量≤0.02%。
相应的,本发明还公开了一种上述的钢铝复合导电轨的制备方法,其包括:
(1)获取或制备铝合金本体、耐磨钢带及铝合金箔;
(2)将所述铝合金箔覆盖到所述铝合金本体上,并将所述铝合金箔加热至液态,再将所述耐磨钢带压合到所述铝合金箔上,得到中间品;其中,所述铝合金箔与所述铝合金本体、耐磨钢带之间均形成冶金结合;
(3)将所述中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品;
其中,所述钢铝复合导电轨包括铝合金本体,由所述铝合金箔制成的结合层和由所述耐磨钢带制成的耐磨钢覆层。
作为上述技术方案的改进,步骤(2)中,加热温度为300~350℃。
作为上述技术方案的改进,所述铝合金箔的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料,并熔炼得到熔体;
(2)将所述熔体铸轧为坯料;
(3)将所述坯料轧制为铝合金箔。
作为上述技术方案的改进,所述铝合金本体的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料备用;
(2)将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
(3)将所述铝铸棒进行均质处理;
(4)将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
(5)将所述铝合金本体粗坯进行矫直处理;
(6)将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝合金本体成品。
作为上述技术方案的改进,所述铝合金本体的制备方法中,均质温度为500~530℃,均质时间为12~18h。
作为上述技术方案的改进,所述铝合金本体的制备方法中,时效温度为170~180℃,时效时间为5.5~6.5h。
实施本发明,具有如下有益效果:
1.本发明的钢铝复合导电轨,在铝合金本体和耐磨钢覆层之间设置了结合层;并且,该结合层与铝合金本体、耐磨钢覆层均形成冶金结合,提升了结合界面的质量,提升了导电性、机械强度和界面耐蚀性。
2.本发明中的结合层的组成为:Cu 19~20.5%,Si 4~5%,Ni 2~3%,Sc 0.1~0.2%,余量为Al,这种成分的结合层导电性较强,且可与铝合金本体、耐磨钢覆层均形成良好的冶金结合,防止生成高脆性的Al-Fe中间相,提升了结合界面的质量。同时也降低了铝合金本体和耐磨钢之间的接触电阻。
3.本发明降低了铝合金本体中各强化元素的含量,减少了晶格畸变、强化相散射等对电子传导的影响,从而有效提升了铝合金本体的导电率。
4.本发明通过控制铝合金本体中Ti、Mn、Cr的总含量,增大了铝合金本体中各种强化相的粒径,降低了其对电子的散射作用,从而提升了铝合金本体的导电率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施方式对本发明作进一步地详细描述。
本发明提供了一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体和耐磨钢覆层,铝合金本体和耐磨钢覆层之间设有结合层;结合层与铝合金本体、耐磨钢覆层之间均形成冶金结合;其中,结合层主要由以下质量百分比的成分组成:
Cu 19~20.5%,Si 4~5%,Ni 2~3%,Sc 0.1~0.2%,余量为Al。该组成的结合层导电性良好,能有效扩散进入铝合金本体和耐磨钢覆层之中,形成牢固的结合界面,防止腐蚀。同时,该组成的结合层材料熔点较低,方便加工,避免了因为铝合金本体、耐磨钢覆层熔点不同而造成的热应力积累。
在结合层中,Cu的含量为19~20.5wt%,示例性的为19.2wt%、19.5wt%、19.8wt%或20.2wt%,但不限于此。
在结合层中,Si可增强塑性,为形成铝合金箔提供基础。Si的含量为4~5wt%,示例性的为4.2wt%、4.5wt%或4.9wt%,但不限于此。
在结合层中,Ni可有效提升界面的耐蚀性。具体的,Ni的含量为2~3wt%,示例性的为4.2wt%、4.5wt%或4.9wt%,但不限于此。
在结合层中,Sc可增强塑性和耐蚀性能。具体的,Sc的含量为0.1~0.2wt%,示例性的为0.11wt%、0.13wt%、0.16wt%或0.18wt%,但不限于此。
具体的,耐磨钢覆层可选用X5CrNi18、X2CrNi12,但不限于此。
其中,结合层的厚度为0.05~0.3mm mm,示例性的为0.08mm、0.1mm、0.2mm或0.27mm,但不限于此。耐磨钢覆层的厚度为3~6mm,示例性的为3mm、4mm或5mm,但不限于此。
具体的,铝合金本体以重量百分比计的组分包括:
Si 0.32~0.38%,Mg 0.45~0.55%,Fe 0.1~0.45%,Cu 0.05~0.15%,Mn0.001~0.01%,Cr 0.001~0.005%,Zn 0.001~0.03%,Ti 0.005~0.01%,B 0.005~0.02%,余量为Al和不可避免的杂质;其中,所述不可避免杂质的含量≤0.1wt%。
其中,Si、Mg是主要的强化元素,可形成强化相Mg2Si,其含量越高,则力学性能越好。但过多的强化相会形成晶格畸变,形成应力,从而降低导电性能。为此,控制Si为0.32~0.38wt%,示例性的为0.33wt%、0.34wt%或0.36wt%,但不限于此。控制Mg为0.45~0.55wt%,示例性地为0.47wt%、0.49wt%、0.52wt%、或0.54wt%,但不限于此。优选的,Mg:Si=1.3~1.5,控制Si稍微过量,有利于提升延伸率,且保证时效、均质的强化效应。
其中,Fe可一定程度上降低铝合金本体的热膨胀系数,方便后期与耐磨钢带配合,延长钢铝复合导电轨的使用寿命。但Fe会降低导电性能,同时也会形成高脆相,降低加工性能(挤压)。为此,控制Fe为0.1~0.45wt%,示例性的为0.14wt%、0.25wt%、0.32wt%、0.41wt%或0.44wt%,但不限于此。
其中,Cu可改善铝合金本体的导电性能,同时起到一定的强化作用。具体的,Cu可在均质时,可与Al、Fe结合,形成粒径较大的强化相,降低电子扩散的阻力,从而提升导电性能。但Cu含量过高也会造成合金抗腐蚀性能下降。为此,控制Cu为0.05~0.15wt%,示例性的为0.07wt%、0.1wt%或0.13wt%,但不限于此。
其中,Mn、Cr、Ti可起到细化晶粒的作用,提升延伸率,提升强度等力学性能。但细小晶粒对电子的散射作用更强,会降低导电性能。为此,控制Mn、Cr、Ti含量分别为0.001~0.01wt%、0.001~0.005wt%、0.005~0.01wt%,并且控制三者的总含量≤0.02wt%。
其中,B可一定程度上提升铝合金本体的导电性能,但其也具有一定的细化晶粒的作用,当含量过高时,容易造成导电性能的大幅降低。为此,控制B的含量为0.005~0.02wt%,示例性的为0.007wt%、0.014wt%、0.018wt%,但不限于此。
此外,;铝合金本体中还含有一定量的Zn和其他杂质元素,其中Zn的含量控制为0.01~0.03wt%,其他不可避免的杂质总含量≤0.1wt%。
进一步的,为了确保钢铝复合导电轨的导电性能,应确保铝合金本体中除了铝的各元素的总含量≤1.6wt%。
相应的,本发明还公开了一种上述钢铝复合导电轨的制备方法,其包括:
S1:提供或制备铝合金本体、耐磨钢带和铝合金箔;
具体的,铝合金本体的制备方法包括:
S111:按照比例准备各种原料备用;
其中,以重量百分比计的原料配方如下:
Si 0.32~0.38%,Mg 0.45~0.55%,Fe 0.1~0.45%,Cu 0.05~0.15%,Mn0.001~0.01%,Cr 0.001~0.005%,Zn 0.001~0.03%,Ti 0.005~0.01%,B 0.005~0.02%,余量为Al和不可避免的杂质;其中,所述不可避免杂质的含量≤0.1wt%;
其中,原料可包括:铝锭、铝镁合金、高纯硅、铝铜合金、铝铬合金等,但不限于此。
S112:将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
具体的,将各种原料在将各种原料在740~760℃熔化,精炼3~4次,扒渣,搅拌均化,静置后铸造得到铝铸棒。
S113:将铝铸棒进行均质处理;
其中,均质温度为500~530℃,均质时间为12~18h。当均质温度逐渐提高时,铝合金本体中的各种合金元素的固溶度提高,铝合金本体的硬度、力学性能等逐渐提升,但导电性能降低;当均质温度突破一定界限时,随着均质温度的升高,强化相的微观颗粒尺寸反而增大,会导致力学性能下降,但导热性能恢复。为此,在本发明中控制均质温度为500~530℃,在此范围内可较好的实现导热性能、力学性能的平衡。示例性的,均质温度为508℃、512℃、520℃或525℃,但不限于此。
其中,均质时间为12~18h,随着均质时间延长,铝合金本体中的各元素固溶程度均提高。尤其是Cu会与Al、Fe形成Al13Cu4Fe3相,有效降低Fe相带来的对导电率的不利影响,保证铝合金具有较高的导电率,且具有相对合理的热膨胀系数。
S114:将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
其中,挤压模具的温度为470~490℃,挤压筒温度为450~470℃,挤压前铝铸棒温度为500~520℃,挤压后铝合金本体粗坯温度为520-540℃。
挤压后,采用水雾冷却淬火,淬火后铝合金本体粗坯的温度<200℃。
S115:将铝合金本体粗坯进行矫直处理;
具体的,矫直量为0.2~1%,示例性的为0.3%、0.5%或0.7%,但不限于此。
S116:将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝合金本体成品。
具体的,步骤(6)包括:
其中,时效温度为170~180℃,示例性的为171℃、174℃、176℃或178℃,但不限于此。时效时间为5.5~6.5h,示例性的为5.6h、6h或6.2h,但不限于此。
综上,经过本发明铝合金本体的配方以及其制备方法的综合调节,本发明制备得到的铝合金本体的抗拉强度≥250MPa,屈服强度≥210MPa,延伸率≥10%,硬度≥85HB,导电率≥57.5%,热膨胀系数≤22×10-6/℃。
具体的,铝合金箔的制备方法为:
S121:按照比例准备各种原料,并熔炼得到熔体;
具体的,熔炼温度为650~750℃;所采用的原料包括但不限于铝锭、硅锭、铝镍合金、铝钪合金、铝铜合金。
S122:将所述熔体铸轧为坯料;
具体的,将熔体通入铸轧机,铸轧成坯料;
S123:将坯料轧制成铝合金箔;
具体的,通过热轧工艺将坯料轧制成铝合金箔。
S2:将铝合金箔覆盖到铝合金本体上,并将铝合金箔加热至液态,再将耐磨钢带压合到所述铝合金箔上,得到中间品;其中,铝合金箔与铝合金本体、耐磨钢带之间均形成冶金结合;
具体的,将铝合金箔加工至合规尺寸后,直接覆盖到铝合金本体上;然后采用火焰喷射器或喷焊枪对铝合金箔进行加热,将其加热至300~350℃时,铝合金箔呈液态(浆状),然后将耐磨钢带压合到铝合金箔上,使得三者结合。
在此过程中,铝合金箔会扩散进入铝合金本体、耐磨钢带之中,从而与两者均形成良好的冶金结合。
S3:将所述中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品。
下面以具体实施例对本发明进行进一步说明:
实施例1
本实施例提供一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体、结合层和耐磨钢覆层;其中,结合层的厚度为0.2mm,耐磨钢覆层的厚度为3mm;
其中,铝合金本体为6101合金,耐磨钢覆层为X5CrNi18;结合层的配方为:
Cu 19%,Si 5%,Ni 3%,Sc0.1%,余量为Al。
钢铝复合导电轨的制备方法为:
(1)提供耐磨钢带、铝合金本体(6101合金挤压时效即得);
(2)制备铝合金箔;具体的,经备料、熔炼、铸轧、轧制即得;
(3)将铝合金箔覆盖到铝合金本体上,采用喷焊枪将铝合金箔加热至340℃,再将耐磨钢带压合到铝合金箔上,得到中间品;
(4)将中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品;
实施例2
本实施例提供一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体、结合层和耐磨钢覆层;结合层的厚度为0.2mm,耐磨钢覆层的厚度为6mm;
其中,铝合金本体的配方为:
Si 0.32%,Mg 0.55%,Fe 0.15%,Cu 0.06%,Mn 0.006%,Cr 0.005%,Zn0.001%,Ti 0.01%,B 0.005%,杂质0.06%,余量为Al。
其中,铝合金本体的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料备用;
(2)将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
(3)将所述铝铸棒进行均质处理;
其中,均质温度为530℃,时间为12h;
(4)将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
其中,挤压模具的温度为480℃,挤压筒温度为450℃,挤压前铝铸棒温度为500℃,挤压后铝合金本体粗坯温度为520℃。
(5)将所述铝合金本体粗坯进行矫直处理;
其中,矫直量为0.5%;
(6)将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝合金本体成品。
其中,时效温度为170℃,时间为6.5h。
其中,结合层所采用铝合金箔的配方为:
Cu 20%,Si 4.5%,Ni 2.2%,Sc0.15%,余量为Al。
结合层所采用铝合金箔的制备方法为:将各种原料经熔炼、铸轧、轧制后得到。
其中,耐磨钢覆层为X5CrNi18。
钢铝复合导电轨的制备方法为:
(1)提供耐磨钢带;
(2)制备铝合金箔、铝合金本体;
(3)将铝合金箔覆盖到铝合金本体上,采用火焰喷射器将铝合金箔加热至320℃,再将耐磨钢带压合到铝合金箔上,得到中间品;
(4)将中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品;
实施例3
本实施例提供一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体、结合层和耐磨钢覆层;其中,结合层的厚度为0.2mm,耐磨钢覆层的厚度为6mm;
其中,铝合金本体的配方为:
Si 0.38%,Mg 0.45%,Fe 0.32%,Cu 0.11%,Mn 0.002%,Cr 0.003%,Zn0.004%,Ti 0.009%,B 0.01%,杂质0.08%,余量为Al。
其中,铝合金本体的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料备用;
(2)将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
(3)将所述铝铸棒进行均质处理;
其中,均质温度为520℃,时间为14h;
(4)将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
其中,挤压模具的温度为470℃,挤压筒温度为450℃,挤压前铝铸棒温度为510℃,挤压后铝合金本体粗坯温度为525℃。
(5)将所述铝合金本体粗坯进行矫直处理;
其中,矫直量为0.6%;
(6)将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝合金本体成品。
其中,时效温度为180℃,时间为5.5h。
其中,结合层所采用铝合金箔的配方为:
Cu 20%,Si 4.5%,Ni 2.2%,Sc0.15%,余量为Al。
结合层所采用铝合金箔的制备方法为:将各种原料经熔炼、铸轧、轧制后得到。
其中,耐磨钢覆层为X5CrNi18。
钢铝复合导电轨的制备方法为:
(1)提供耐磨钢带;
(2)制备铝合金箔、铝合金本体;
(3)将铝合金箔覆盖到铝合金本体上,采用火焰喷射器将铝合金箔加热至320℃,再将耐磨钢带压合到铝合金箔上,得到中间品;
(4)将中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品。
实施例4
本实施例提供一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体、结合层和耐磨钢覆层;其中,结合层的厚度为0.2mm,耐磨钢覆层的厚度为5mm;
其中,铝合金本体的配方为:
Si 0.34%,Mg 0.48%,Fe 0.24%,Cu 0.08%,Mn 0.004%,Cr 0.002%,Zn0.01%,Ti 0.008%,B 0.015%,杂质0.01%,余量为Al。
其中,铝合金本体的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料备用;
(2)将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
(3)将所述铝铸棒进行均质处理;
其中,均质温度为510℃,时间为18h;
(4)将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
其中,挤压模具的温度为480℃,挤压筒温度为465℃,挤压前铝铸棒温度为505℃,挤压后铝合金本体粗坯温度为520℃。
(5)将所述铝合金本体粗坯进行矫直处理;
其中,矫直量为0.8%;
(6)将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝合金本体成品。
其中,时效温度为175℃,时间为6h。
其中,结合层所采用铝合金箔的配方为:
Cu 19.7%,Si 4.8%,Ni 2.4%,Sc 0.12%,余量为Al。
结合层所采用铝合金箔的制备方法为:将各种原料经熔炼、铸轧、轧制后得到。
其中,耐磨钢覆层为X5CrNi18。
钢铝复合导电轨的制备方法为:
(1)提供耐磨钢带;
(2)制备铝合金箔、铝合金本体;
(3)将铝合金箔覆盖到铝合金本体上,采用火焰喷射器将铝合金箔加热至330℃,再将耐磨钢带压合到铝合金箔上,得到中间品;
(4)将中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品。
实施例5
本实施例提供一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体、结合层和耐磨钢覆层;其中,结合层的厚度为0.1mm,耐磨钢覆层的厚度为5mm;
其中,铝合金本体的配方为:
Si 0.33%,Mg 0.46%,Fe 0.42%,Cu 0.13%,Mn 0.005%,Cr 0.004%,Zn0.01%,Ti 0.009%,B 0.011%,杂质0.08%,余量为Al。
其中,铝合金的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料备用;
(2)将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
(3)将所述铝铸棒进行均质处理;
其中,均质温度为520℃,时间为13h;
(4)将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
其中,挤压模具的温度为480℃,挤压筒温度为465℃,挤压前铝铸棒温度为505℃,挤压后铝合金本体粗坯温度为520℃。
(5)将所述铝合金本体粗坯进行矫直处理;
其中,矫直量为0.8%;
(6)将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝本体成品。
其中,时效温度为175℃,时间为6.5h。
其中,结合层所采用铝合金箔的配方为:
Cu 19.4%,Si 4.8%,Ni 2.6%,Sc 0.14%,余量为Al。
结合层所采用铝合金箔的制备方法为:将各种原料经熔炼、铸轧、轧制后得到。
其中,耐磨钢覆层为X5CrNi18。
钢铝复合导电轨的制备方法为:
(1)提供耐磨钢带;
(2)制备铝合金箔、铝合金本体;
(3)将铝合金箔覆盖到铝合金本体上,采用火焰喷射器将铝合金箔加热至310℃,再将耐磨钢带压合到铝合金箔上,得到中间品;
(4)将中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品。
实施例6
本实施例提供一种钢铝复合导电轨,其包括铝合金本体、结合层和耐磨钢覆层;其中,结合层的厚度为0.1mm,耐磨钢覆层的厚度为5mm;
其中,铝合金本体的配方为:
Si 0.33%,Mg 0.46%,Fe 0.42%,Cu 0.13%,Mn 0.005%,Cr 0.004%,Zn0.01%,Ti 0.009%,B 0.011%,杂质0.08%,余量为Al。
其中,铝合金本体的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料备用;
(2)将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
(3)将所述铝铸棒进行均质处理;
其中,均质温度为520℃,时间为16h;
(4)将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
其中,挤压模具的温度为480℃,挤压筒温度为465℃,挤压前铝铸棒温度为505℃,挤压后铝合金本体粗坯温度为520℃。
(5)将所述铝合金本体粗坯进行矫直处理;
其中,矫直量为0.8%;
(6)将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝本体成品。
其中,时效温度为175℃,时间为6h。
其中,结合层所采用铝合金箔的配方为:
Cu 19.4%,Si 4.8%,Ni 2.6%,Sc 0.14%,余量为Al。
结合层所采用铝合金箔的制备方法为:将各种原料经熔炼、铸轧、轧制后得到。
其中,耐磨钢覆层为X5CrNi18。
钢铝复合导电轨的制备方法为:
(1)提供耐磨钢带;
(2)制备铝合金箔、铝合金本体;
(3)将铝合金箔覆盖到铝合金本体上,采用火焰喷射器将铝合金箔加热至310℃,再将耐磨钢带压合到铝合金箔上,得到中间品;
(4)将中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品。
对比例1
本对比例提供一种钢铝复合导电轨,其与实施例1的区别在于,其不设有结合层,耐磨钢覆层与铝合金本体直接焊接。
对比例2
本对比例提供一种钢铝复合导电轨,其与实施例1的区别在于,其不设有结合层;其连接方法为:
将铝合金本体、耐磨钢覆层的薄层加热至液态,然后压制连接。
对比例3
本对比例提供一种钢铝复合导电轨,其与实施例6的区别在于,铝合金本体的配方中不含有B。
对比例4
本对比例提供一种钢铝复合导电轨,其与实施例的区别在于,铝合金本体的配方为:
Si 0.33%,Mg 0.46%,Fe 0.08%,Cu 0.25%,Mn 0.005%,Cr 0.004%,Zn0.01%,Ti 0.009%,B 0.011%,杂质0.08%,余量为Al。
其余均与实施例6相同。
对比例5
本对比例提供一种钢铝复合导电轨,其与实施例6的区别在于,铝合金本体的配方为:
Si 0.33%,Mg 0.46%,Fe 0.5%,Cu 0.02%,Mn 0.005%,Cr 0.004%,Zn0.01%,Ti 0.009%,B 0.011%,杂质0.08%,余量为Al。
其余均与实施例6相同。
对比例6
本对比例提供一种钢铝复合导电轨,其与实施例6的区别在于,铝合金本体的制备方法中,均质工艺与时效工艺不同。
具体的,对比例5的均质工艺为:540℃×20h,时效工艺为180℃×8h。
其余均与实施例6相同。
将实施例1~6、对比例1~6的钢铝复合导电轨做测试(参CJ/T414),具体结果如下表:
将实施例2~6、对比例2~6所得的铝合金本体做性能测试,具体结果如下表所示:
以上所述是发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钢铝复合导电轨,其特征在于,包括铝合金本体和耐磨钢覆层,所述铝合金本体和所述耐磨钢覆层之间设有结合层;所述结合层与所述铝合金本体形成冶金结合,所述结合层与所述耐磨钢覆层与所述结合层之间形成冶金结合;
其中,所述结合层主要由以下质量百分比的成分组成:
Cu 19~20.5%,Si 4~5%,Ni 2~3%,Sc 0.1~0.2%,余量为Al。
2.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨,其特征在于,所述结合层的厚度为0.05~0.3mm,所述耐磨钢覆层的厚度为3~6mm。
3.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨,其特征在于,所述铝合金本体主要由以下质量百分比的成分组成:
Si 0.32~0.38%,Mg 0.45~0.55%,Fe 0.1~0.45%,Cu 0.05~0.15%,Mn 0.001~0.01%,Cr 0.001~0.005%,Zn 0.001~0.03%,Ti 0.005~0.01%,B 0.005~0.02%,余量为Al和不可避免的杂质;其中,所述不可避免杂质的含量≤0.1wt%。
4.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨,其特征在于,所述铝合金本体中,Mg:Si=1.3~1.5;
Ti、Mn、Cr的总含量≤0.02%。
5.一种如权利要求1~4任一项所述的钢铝复合导电轨的制备方法,其特征在于,包括:
(1)获取或制备铝合金本体、耐磨钢带及铝合金箔;
(2)将所述铝合金箔覆盖到所述铝合金本体上,并将所述铝合金箔加热至液态,再将所述耐磨钢带压合到所述铝合金箔上,得到中间品;其中,所述铝合金箔与所述铝合金本体、耐磨钢带之间均形成冶金结合;
(3)将所述中间品冷却,得到钢铝复合导电轨成品;
其中,所述钢铝复合导电轨包括铝合金本体,由所述铝合金箔制成的结合层和由所述耐磨钢带制成的耐磨钢覆层。
6.如权利要求5所述的钢铝复合导电轨的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,加热温度为300~350℃。
7.如权利要求5所述的钢铝复合导电轨的制备方法,其特征在于,所述铝合金箔的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料,并熔炼得到熔体;
(2)将所述熔体铸轧为坯料;
(3)将所述坯料轧制为铝合金箔。
8.如权利要求5所述的钢铝复合导电轨的制备方法,其特征在于,所述铝合金本体的制备方法为:
(1)按照比例准备各种原料备用;
(2)将各种原料混合熔铸后得到铝铸棒;
(3)将所述铝铸棒进行均质处理;
(4)将均质后的铝铸棒挤压,得到铝合金本体粗坯;
(5)将所述铝合金本体粗坯进行矫直处理;
(6)将矫直后的铝合金本体粗坯进行时效处理,即得铝合金本体成品。
9.如权利要求8所述的钢铝复合导电轨的制备方法,其特征在于,所述铝合金本体的制备方法中,均质温度为500~530℃,均质时间为12~18h。
10.如权利要求8所述的钢铝复合导电轨的制备方法,其特征在于,所述铝合金本体的制备方法中,时效温度为170~180℃,时效时间为5.5~6.5h。
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