一种紧密型高导电多层复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种紧密型高导电多层复合材料，包括圆柱体形状的碳钢基体，该碳钢基体的表面上电镀有铜材料，再在铜覆碳钢基体材料外表面上复合有不锈钢材料，所述复合材料的制备方法包括以下步骤：先配制铜电镀液，对碳钢基体进行预处理，在碳钢基本表面电镀铜，制备得到表面镀铜的碳钢基体，接着制备冷轧板，将冷轧板的一侧焊接在表面镀铜的碳钢基体上，接着将冷轧板卷绕在表面镀铜的碳钢基体上，再采用焊机焊接卷绕后的冷轧套管接缝，分次过模具进行挤压成型，制备得到多层复合材料。本发明专利技术解决了不锈钢材料作为接地材料使用时，存在的导电性能差的问题，同时解决了钢材镀铜后表面发生电化学腐蚀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种紧密型高导电多层复合材料
本专利技术涉及复合材料
，具体为一种紧密型高导电多层复合材料。
技术介绍
不锈钢复合材料有其优异的抗腐蚀性，是接地新材料的发展方向。但是不锈钢复合材料因合金化原因，导电性相对于铜材差太多，仅与镀锌钢接地材料相当。本专利技术提供一种紧密型高导电多层复合材料，在钢材表面进行电镀铜制成铜覆钢材料，再在铜覆钢材料外表复合不锈钢材料，形成多层复合材料，本专利技术的多层复合材料具备显著提高导电性能、显著提高机械性能与显著降低腐蚀率的技术优点，同时也解决了不锈钢材料作为接地材料使用时，存在的导电性能差的技术问题。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种紧密型高导电多层复合材料，具备显著提高导电性能、显著提高机械性能与显著降低腐蚀率等优点，解决了不锈钢材料作为接地材料使用时，存在的导电性能差的问题，同时解决了钢材镀铜后表面发生电化学腐蚀的问题。(二)技术方案为实现上述显著提高导电性能、显著提高机械性能与显著降低腐蚀率的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种紧密型高导电多层复合材料，所述多层复合材料包括圆柱体形状的碳钢基体，该碳钢基体的表面上电镀有铜材料，再在铜覆碳钢基体材料外表面上复合有不锈钢材料。优选的，所述复合材料的制备方法包括以下步骤：1)电镀液的配制(1)将20-50质量份的质量分数为36％-38％的醋酸溶于80-120质量份的去离子水中，搅拌混合均匀，制备得到醋酸溶液；(2)将5-10质量份的亚磷酸钠加入到步骤(1)制备的醋酸溶液中，搅拌混合均匀，制备得到电镀中间液Ⅰ；(3)将50-80质量份的四甲基硫脲与10-30质量份的酒石酸加入到步骤(1)制备的电镀中间液Ⅰ中，加热至75-77℃，搅拌至溶解，接着缓慢加入10-30质量份的醋酸钠，于75-77℃下恒温30-40min，搅拌至溶解，制备得到电镀中间液Ⅱ；(4)将5-10质量份的氧化亚铜缓慢加入步骤(3)制备的电镀中间液Ⅱ中，加热至100-115℃，搅拌至溶解，接着将溶液在75-77℃下过滤，取滤液冷却至室温后，采用质量分数为36％-38％的醋酸调整PH值至2.5-6.0，制备得到电镀中间液Ⅲ；(5)将0.08-0.15质量份的聚乙二醇与0.05-0.08质量份的聚二硫二丙烷磺酸钠加入到步骤(4)制备的电镀中间液Ⅲ中，搅拌混合均匀后，加入蒸馏水定容到1L，配制得到铜电镀液；2)碳钢基体的预处理(1)将10-12质量份的氢氧化钠、5-10质量份的硅酸钠、25-50质量份的磷酸三钠加入到1L去离子水中，搅拌混合均匀，制得电解除油液；(2)以碳钢基体为阴极、钛网为阳极在步骤(1)制备的电解除油液中，在温度为40-60℃、电流密度为2-6A/dm2下，进行阴极电解除油5-20min，将经过除油的碳钢基体经过两道自来水清洗后，浸入温度为25-50℃、质量分数为5％-15％的盐酸溶液中浸泡5-15分钟，再经过两道自来水清洗后，制得预处理的碳钢基体；3)在碳钢基本表面电镀铜将步骤1)配制的铜电镀液与铜阳极以及经过步骤2)预处理的碳钢基体构成电解池，在温度为40-60℃、搅拌速率为60-80r/min、电流密度为2-4A/dm2的条件下，在碳钢基体表面进行阴极电沉积，沉积时间为1.5-3.5h、镀铜层厚度为0.2-0.4mm，制备得到表面镀铜的碳钢基体；4)不锈钢板的制备(1)预熔炼得到钢水，将钢水转入电弧炉内冶炼，并在冶炼过程中加入0.01-0.02质量份的碳、5-8质量份的硅、15-20质量份的铬、20-28质量份的镍、1-2质量份的铝、1-2质量份的钼、1.8-2.5质量份的铜，接着将合金钢水进行真空吹氧脱碳炉外精炼，将冶炼后的钢水制成铸锭，使用连续式加热炉经过多次锻造后制成热轧板坯，将热轧板坯经过机加工、打磨和修整，制备得到热轧板；(2)将同等质量份的质量分数为60％的氢氧化钠溶液、质量分数为30％的硝酸钠溶液和质量分数为10％的氯化钠溶液混合在一起，搅拌混合均匀，制备得到碱洗液；(3)将同等质量份的质量分数为15％的硝酸溶液和质量分数为3％的氢氟酸溶液混合在一起，搅拌混合均匀，制备得到酸洗液；(4)将10-20质量份的质量分数为68％的硝酸溶液加入到30-40质量份的去离子水中，搅拌混合均匀，制备得到钝化液；(5)将步骤(1)制备的热轧板浸没在步骤(2)制备的碱洗液中碱洗30-60min，接着在步骤(3)制备的酸洗液中，于40-55℃下酸洗50-80min，再在步骤(4)制备的钝化液中，于40-60℃下钝化20-40min后进行冷连轧，制备得到冷轧板；5)将步骤4)制备的冷轧板的一侧焊接在步骤3)制备的表面镀铜的碳钢基体上，接着将步骤4)制备的冷轧板卷绕在步骤3)制备的表面镀铜的碳钢基体上，再采用焊机焊接卷绕后的冷轧套管接缝，分次过模具进行挤压成型，制备得到多层复合材料。优选的，所述步骤3)中电解池的温度为50℃、搅拌速率为50r/min、电流密度为3A/dm2。优选的，所述步骤4)中在冶炼过程中加入0.015质量份的碳、6质量份的硅、18质量份的铬、24质量份的镍、1.5质量份的铝、1.5质量份的钼、2.2质量份的铜。优选的，所述步骤4)中的步骤(5)的酸洗温度为50℃、酸洗时间为60min。优选的，所述步骤4)中的步骤(5)的钝化温度为50℃、钝化时间为30min。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种紧密型高导电多层复合材料，具备以下有益效果：1、该多层复合材料，通过在钢材表面进行电镀铜制成铜覆钢材料，再在铜覆钢材料外表复合不锈钢材料，制备得到多层复合材料，该多层复合材料的电阻率为6.03-6.28uΩ·cm，均显著小于热镀锌钢的电阻率为20.1uΩ·cm且具有接近纯铜的电阻率为1.724uΩ·cm的趋势，本专利技术所制备的多层复合材料的拉断力为50.5-64.5kN，均显著大于IEEE837要求铜覆钢材料拉断力最小值4.45kN，本专利技术所制备的多层复合材料在酸性腐蚀介质中的腐蚀速率为0.008-0.017mm/a，均小于紫铜在酸性腐蚀介质中的腐蚀速率0.022mm/a，本专利技术所制备的多层复合材料在强腐蚀碱性腐蚀介质中的腐蚀速率为0.013-0.031mm/a，均具有接近紫铜在强腐蚀碱性腐蚀介质中的腐蚀速率0.007mm/a的趋势，本专利技术所制备的多层复合材料在弱腐蚀碱性腐蚀介质中的腐蚀速率为0.005-0.012mm/a，均接近紫铜在弱腐蚀碱性腐蚀介质中的腐蚀速率0.005mm/a，本专利技术所制备的多层复合材料在滨海强腐蚀碱性腐蚀介质中的腐蚀速率为0.029-0.046mm/a，均小于紫铜在滨海强腐蚀碱性腐蚀介质中的腐蚀速率0.039mm/a，因铜材的过渡作用使得不锈钢复合材料更加紧密，使得本专利技术的多层复合材料的导电性能显著提高、机械性能显著提高、腐蚀率显著降低，实现了显著提高导电性能、显著提高机械性能与显著降低腐蚀率的技术效果，解决了不锈钢材料作为接地材料使用时，存在的导电性能差的技术问题。2、该多层复合材料，通过在钢材表面进行电镀铜制成铜覆钢材料，再在铜覆钢材料外表复合不锈钢材料，有效地解决了铜和碳钢在土壤环境中共存极易产生电化学腐蚀的问题。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧密型高导电多层复合材料，其特征在于，所述多层复合材料包括圆柱体形状的碳钢基体，该碳钢基体的表面上电镀有铜材料，再在铜覆碳钢基体材料外表面上复合有不锈钢材料。

【技术特征摘要】
1.一种紧密型高导电多层复合材料，其特征在于，所述多层复合材料包括圆柱体形状的碳钢基体，该碳钢基体的表面上电镀有铜材料，再在铜覆碳钢基体材料外表面上复合有不锈钢材料。2.一种紧密型高导电多层复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备方法包括以下步骤：1）电镀液的配制（1）将20-50质量份的质量分数为36%-38%的醋酸溶于80-120质量份的去离子水中，搅拌混合均匀，制备得到醋酸溶液；（2）将5-10质量份的亚磷酸钠加入到步骤（1）制备的醋酸溶液中，搅拌混合均匀，制备得到电镀中间液Ⅰ；（3）将50-80质量份的四甲基硫脲与10-30质量份的酒石酸加入到步骤（1）制备的电镀中间液Ⅰ中，加热至75-77℃，搅拌至溶解，接着缓慢加入10-30质量份的醋酸钠，于75-77℃下恒温30-40min，搅拌至溶解，制备得到电镀中间液Ⅱ；（4）将5-10质量份的氧化亚铜缓慢加入步骤（3）制备的电镀中间液Ⅱ中，加热至100-115℃，搅拌至溶解，接着将溶液在75-77℃下过滤，取滤液冷却至室温后，采用质量分数为36%-38%的醋酸调整PH值至2.5-6.0，制备得到电镀中间液Ⅲ；（5）将0.08-0.15质量份的聚乙二醇与0.05-0.08质量份的聚二硫二丙烷磺酸钠加入到步骤（4）制备的电镀中间液Ⅲ中，搅拌混合均匀后，加入蒸馏水定容到1L，配制得到铜电镀液；2）碳钢基体的预处理（1）将10-12质量份的氢氧化钠、5-10质量份的硅酸钠、25-50质量份的磷酸三钠加入到1L去离子水中，搅拌混合均匀，制得电解除油液；（2）以碳钢基体为阴极、钛网为阳极在步骤（1）制备的电解除油液中，在温度为40-60℃、电流密度为2-6A/dm2下，进行阴极电解除油5-20min，将经过除油的碳钢基体经过两道自来水清洗后，浸入温度为25-50℃、质量分数为5%-15%的盐酸溶液中浸泡5-15分钟，再经过两道自来水清洗后，制得预处理的碳钢基体；3）在碳钢基本表面电镀铜将步骤1）配制的铜电镀液与铜阳极以及经过步骤2）预处理的碳钢基体构成电解池，在温度为40-60℃、搅拌速率为60-80r/min、电流密度为2-4A/dm2的条件下，在碳钢基体表面进行阴极电沉积，沉积时间为1.5-3.5h、镀铜层厚度为0.2-0.4mm，制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡轶峰，胡红武，刘成刚，
申请(专利权)人：湖北捷地安电气有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42