一种铝钢复合件及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及金属复合材料技术领域，具体而言，涉及一种铝钢复合件及其制备方法和应用。

背景技术

钢铁材料和铝合金材料具有强度高、成形性能优异等特点，是目前工业应用最广的两种金属材料。但无论是钢铁材料还是铝合金材料，单一金属材料在物理、化学和力学性能等方面总是存在一定的局限性。铝钢混用可以满足交通工具行业轻量化、高性能化和低成本化发展趋势，得到越来越广泛的应用。

螺栓连接是铝钢常用的机械连接方式，具有连接方便、拆卸方便、成本低等优点。在螺纹连接组合结构中，由于螺纹连接的结构特点，经常出现应力集中和螺纹牙承载分布不均匀等问题，并且应力集中主要发生在螺纹牙根处，在第一扣螺纹牙根处尤为明显，这在一定程度上影响了螺栓连接的强度和可靠性。铝合金材料对温度比较敏感，在较低温度和外载荷下就会发生蠕变，铝钢螺纹连接组合结构比较容易发生蠕变松弛，从而会导致螺纹连接的可靠性降低。尤其是当铝钢连接力不足时，铝合金件与钢板之间会留有较大缝隙，电解液的侵入会引起缝隙腐蚀，在冲击、振动尤其是横向振动的情况下，螺纹连接的松、脱、掉等问题时有发生。

并且，采用传统钢制螺栓或螺钉联接铝制零件，由于钢制螺栓与铝制被联接件因热膨胀系数的不一致，当温度变化会导致螺纹联接副的附加应力，增加铝合金的蠕变风险，削弱预紧力的保持能力。而铝质螺栓韧性较差，在应力应变条件下容易发生疲劳断裂。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种铝钢复合件，其质量稳定，结合强度高，接头处不易松动，不会出现间隙，避免了电解液浸入间隙发生腐蚀。

本发明的第二目的在于提供所述的铝钢复合件的制备方法。

本发明的第三目的在于提供所述的铝钢复合件在交通工具和建筑材料中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种铝钢复合件，所述铝钢复合件包括相连接的铝合金件和镀层钢件。其中，所述铝合金件和所述镀层钢件之间通过连接件紧密连接，和/或，所述铝合金件和所述镀层钢件之间通过冶金结合而永久连接。

如图1所示为一种方案下(铝合金件和镀层钢件之间通过连接件紧密连接)所述铝钢复合件的局部结构剖面示意图。如图5所示为另一种方案下(铝合金件和镀层钢件之间通过冶金结合而永久连接)所述铝钢复合件的局部结构剖面示意图，也为填充有金属填充杆的铝钢复合件在加热后的局部剖面示意图。

其中，所述镀层钢件包括钢层以及设置在所述钢层外表面上的镀层。

在本发明一些具体的实施方式中，当所述铝合金件和所述镀层钢件之间通过冶金结合连接时，所述铝合金件与所述镀层钢件的镀层相连接(相接触)。

当所述铝合金件和所述镀层钢件之间不发生冶金结合时，所述铝合金件可以与所述镀层钢件的镀层相连接，这样可以减少电化学腐蚀；所述铝合金件也可以与所述镀层钢件的钢层相连接，即不与镀层相接触。

其中，所述铝合金件的形状可以采用任意的、常规的形状，例如平板状、块状、长方体状、多面体状等，但不限于此。所述镀层钢件的形状可以与所述铝合金件的形状相同，也可以不同，例如可以采用平板状、块状、长方体状、多面体状等，但不限于此。但是所述镀层钢件和所述铝合金件之间的连接处需要相贴合，例如通过边缘贴合或者通过一个侧面相贴合。

在本发明一些具体的实施方式中，所述铝钢复合件例如可以包括用于齿轮箱的钢铝(复合)接头，以及，作为列车地板的铝钢复合板，但不限于此。

在本发明一些具体的实施方式中，所述镀层钢件中的钢层可以采用任意的、常规的钢材质，例如45号钢、Q195钢、Q215钢、Q235钢、Q255钢和Q275钢等，但不限于此。

在本发明一些具体的实施方式中，所述铝合金件的材质例如可以包括1050铝合金、1060铝合金、1100铝合金、3003铝合金、3004铝合金和3A21铝合金等，但不限于此。

所述镀层钢件中的镀层包括铝合金层、金属锌层和锌合金层中的至少一种。

所述连接件包括钢质螺栓和复合螺栓中的至少一种。

其中，所述钢质螺栓的材质主要为钢，可以采用任意的、常规的、能够通过购买得到的钢材质的螺栓。在本发明一些具体的实施方式中，所述钢质螺栓的外表面还设置有铝合金层、金属锌层和锌合金层中的至少一种的镀层。

所述复合螺栓包括镀铝钢壳以及设置在所述镀铝钢壳内部的铝芯；如图2所示为所述复合螺栓的剖面示意图。其中，所述镀铝钢壳中的镀铝层包括金属铝镀层和/或铝合金镀层；所述铝芯包括金属铝芯和/或铝合金芯。其中，所述镀铝钢壳所用的钢可以采用任意的、常规的钢种类，例如45号钢、Q195钢、Q215钢、Q235钢、Q255钢和Q275钢等，但不限于此。

本发明提供的用于铝钢复合件的复合螺栓的韧性好，在受力和振动条件下难以松动，抗变形和振动能力大大增强。并且，该复合螺栓相对于传统的钢质螺栓，表面镀铝且芯部为铝，减轻了重量，且铝钢接头不易发生电化学腐蚀。

当所述铝合金件和所述镀层钢件之间至少通过所述钢质螺栓连接时，参见图3，所述钢质螺栓的头部设置在所述铝合金件的内部(所述钢质螺栓的部分螺杆穿设于所述铝合金件，另一部分螺杆穿设于所述镀层钢件)，且所述钢质螺栓的头部与所述铝合金件之间设置有填充层，所述填充层主要由镀层金属形成。其中，所述镀层金属包括铝合金、金属锌和锌合金中的至少一种。

其中，所述锌合金例如可以包括Zn98Al2、Zn95Al5、Zn90Al10、Zn85Al15、Zn78Al22等，但不限于此。

本发明提供的铝钢复合件在发生蠕变、受力和振动条件下难以松动，抗变形和振动能力大大增强。且该铝钢复合件成形美观，没有裸露的螺母、螺帽等。

铝合金件与镀层钢件冶金结合，使铝合金与镀层钢件之间的间隙为零，提高了连接强度。

其中，当镀层钢件中的镀层采用金属锌层或锌合金层时，以低熔化温度锌或锌合金层(低于420℃)为连接界面，在加热时，界面温度较低(低于500℃)，可以避免铝钢直接接触，减少钢铝界面脆性化合物的形成，提高铝钢复合件的结合强度。

当镀层钢件中的镀层采用铝合金层而不发生冶金结合时，镀铝可以减少钢铝界面发生电化学腐蚀。

本发明提供的铝钢复合件具有质量稳定，质量轻，结合强度高，接头处不易松动，不会出现间隙，避免了间隙被腐蚀等优点。

优选地，所述连接件的个数不少于4个/m

在本发明一些具体的实施方式中，各连接件之间的间距不小于10mm。

本发明采用密排螺栓紧固的方式，热传导均匀加热，可以减少加热过程板材变形，尤其适用于大面积铝钢复合件的制备。

优选地，所述镀层钢件中的镀层的厚度为20～100μm，包括但不限于30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

优选地，所述复合螺栓中的所述镀铝钢壳的厚度为0.5～2mm，包括但不限于0.7mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

优选地，所述复合螺栓中的所述铝合金芯包括铝硅合金芯、铝铜合金、铝锰合金和铝镁硅合金中的至少一种，更优选为铝硅合金芯。

优选地，形成所述填充层的过程中还加入了钎剂，所述钎剂包括按照质量份数计的如下组分：乙醇30～40份，KF-AlF

其中，所述乙醇的质量份数包括但不限于31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。所述KF-AlF

在本发明一些具体的实施方式中，所述乙醇的质量分数为30％～40％，优选为35％。

优选地，所述复合螺栓的制备方法包括如下步骤：

将呈螺栓形状且内部为空腔的钢壳进行搓丝处理，使所述钢壳的杆部形成螺纹；将所述搓丝处理后的所述钢壳进行热浸镀铝处理，在所述钢壳的外表面上形成镀铝层，得到镀铝钢壳。

在本发明一些具体的实施方式中，在所述热浸镀铝处理的过程中，部分铝熔液会浸入内层，内层会镀上铝，这样更便于形成铝芯。

在所述镀铝钢壳的空腔内涂覆钎剂后，将金属铝和/或铝合金放置在所述空腔内并加热，使金属铝和/或铝合金熔化，形成铝芯，然后冷却，得到所述复合螺栓。

本发明提供的复合螺栓的制备方法，实现了复合和热处理一体化生产，便于节能，提高了生产效率。

在本发明一些具体的实施方式中，所述呈螺栓形状且内部为空腔的钢壳的制备方法包括：对钢管进行内高压成形，形成中间带有六角台阶的中空管；沿着法向在六角台阶的中线处切割，形成两段带有六角台阶、呈螺栓形状且内部为空腔的钢壳；并对所述钢壳的杆部(除六角台阶外的区域)进行搓丝处理，使所述钢壳的杆部形成螺纹。

在本发明一些具体的实施方式中，所述金属铝和/或铝合金的形状与所述镀铝钢壳的空腔的形状相同(相适应)，以便金属铝和/或铝合金充分填充所述空腔。

在本发明一些具体的实施方式中，所述将金属铝和/或铝合金放置在所述空腔内并加热的过程中，所述加热的方法包括感应线圈中加热。优选地，所述加热至820～840℃，保温一段时间，待所述金属铝和/或铝合金完全熔化后，停止加热。

优选地，所述热浸镀铝处理的过程中所用的铝熔液的温度为690～740℃，包括但不限于700℃、710℃、720℃、730℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

所述热浸镀铝处理的过程中的浸镀的时间为30～50s，包括但不限于35s、40s、45s中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

优选地，所述铝熔液的表面上覆盖有助镀熔剂。

优选地，所述助镀熔剂包括按照质量份数计的如下组分：NaCl 20～40份，KCl 20～40份，NaAlF

其中，所述NaCl的质量份数包括但不限于25份、30份、35份中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。所述KCl的质量份数包括但不限于25份、30份、35份中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。所述NaAlF

本发明还提供了如上所述的铝钢复合件的制备方法，包括如下步骤：

将铝合金件进行沉孔得到阶梯孔，将镀层钢件进行打孔和攻丝得到带有螺纹的通孔；将钢质螺栓依次穿入所述阶梯孔和所述通孔内，使铝合金件和所述镀层钢件完成连接；然后在所述钢质螺栓的头部和所述铝合金件之间的缝隙处填充钎剂，将所述钎剂加热熔化后，钎剂会沿着螺栓与沉孔形成的缝隙渗入到铝合金与镀层钢件界面，镀层熔化，铝合金与镀层钢件复合，再向其中加入进行镀层金属并熔化(并使混合熔液的液面与所述铝合金件的上表面在同一平面内)，然后冷却，得到所述铝钢复合件。其中，所述钎剂包括按照质量份数计的如下组分：乙醇30～40份，KF-AlF

在本发明一些优选的实施方式中，所述镀层钢件中的镀层的材质与所述铝合金件的材质相同，且在所述连接的过程中使所述镀层钢件中的镀层贴合所述铝合金件。所述钢质螺栓所用的钢与所述镀层钢件中所用的钢的材质相同。通过以与铝合金件同材质的铝合金为复合连接界面，铝合金件与镀层钢件冶金结合，使铝合金与钢板之间的间隙为零，提高了连接强度；同时，钢质螺栓与铝合金件和钢板冶金结合，进一步提高了连接强度。

和/或，将铝合金件进行沉孔得到阶梯孔，将镀层钢件进行打孔和攻丝得到带有螺纹的通孔；将复合螺栓依次穿入所述阶梯孔和所述通孔内，使铝合金件和所述镀层钢件完成连接，得到所述铝钢复合件。

和/或，将铝合金件进行沉孔得到阶梯孔，将所述镀层钢件进行打孔和攻丝得到带有螺纹的通孔；将固定螺栓依次穿入所述阶梯孔和所述通孔内，并在所述固定螺栓的头部和所述阶梯孔之间形成的空隙中加入钎剂，加热至完全熔化，然后停止加热，使所述铝合金件与所述镀层钢件之间形成冶金结合而相互连接，随后取出所述固定螺栓，得到所述铝钢复合件。此时铝合金件和镀锌钢件之间已经发生冶金结合，形成了永久连接。

可选地(可选可不选)，在所述取出所述固定螺栓之后，还包括将金属填充杆填充至所述阶梯孔和所述通孔内，随后加热进行补孔，然后再冷却的步骤。其中，所述金属填充杆包括一体连接的铝合金区和钢区，所述铝合金区包括头部以及与之相连接的不带螺纹的螺杆，所述钢区为带螺纹的螺杆。

具体地，在所述填充时，所述钢区置于所述通孔内，所述铝合金区置于所述阶梯孔内。所述铝合金区的材质包括铝合金，所述钢区包括钢(钢材质)以及设置在所述钢的外表面的镀层金属。其中，所述镀层金属包括铝合金、金属锌和锌合金中的至少一种。

由于固定螺栓取出后，会在铝合金件和镀锌钢件上留下孔，因此为了美观以及后续轧制等加工方便，减少板面缺陷，可以在孔中填补金属填充杆。其中，所述金属填充杆包括一体连接的铝合金区和钢区，即铝合金区和钢区形成一体螺栓结构，所述铝合金区包括头部以及不带螺纹的螺杆，所述钢区为带螺纹的螺杆。优选阶梯孔的内径大于铝合金区的头部直径，以便于装配；同时，为了完全填充铝合金区头部与阶梯孔的间隙，优选头部高于阶梯孔上平面(顶面)。

在所述加热进行补孔的过程中，所述金属填充杆在加热后，铝合金区的头部以及不带螺纹的螺杆均与铝合金件完全熔合而形成一体；钢区中的钢不熔化，而镀层熔化，并与钢件形成冶金连接。

其中，具有金属填充杆的铝钢复合件在未加热时(即加热前)的局部剖面示意图参见图4；在加热后的局部剖面示意图参见图5，可以看出，在加热后，铝合金区的头部以及不带螺纹的螺杆均与铝合金件完全熔合。

在本发明一些优选的实施方式中，所述加热的方法包括传导加热和/或激光加热。

其中，传导加热作用于镀层钢件和/或铝合金件，可以形成冶金结合，该加热方式可以精确控温，且加热均匀，能够避免加热过程中板材变形。优选地，所述传导加热所用的热传导装置为定温加热板，其主要由钢质工作台、加热管及控温系统组成。

激光加热作用于钢质螺栓头部，激光加热为局部加热，起熔化钎剂填充缝隙，从而促进金属熔化填充和镀层金属熔化连接的作用。优选地，所述激光加热的激光功率为350～3000W，光斑直径为2～8mm。

当铝与钢层需要完全发生化学冶金结合时，选择传导加热；当铝与钢层需要局部发生化学冶金结合时，选择激光加热。

可以同时选择上述两种加热方式结合，效果更佳。

所述铝钢复合件的制备方法可以采用上述方法中的任一种，或者两种的组合，或者同时采用三种的组合。

本发明提供的铝钢复合件的制备方法，可防止接头松动、接头处出现间隙以及间隙被腐蚀，且工艺简单，生产灵活，成本低，可批量化生产，生产效率高。

本发明还提供了如上所述的铝钢复合件在交通工具和建筑材料中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的用于铝钢复合件的复合螺栓，韧性好，在受力和振动条件下难以松动，抗变形和振动能力大大增强。同时，该复合螺栓相对于传统的钢质螺栓，表面镀铝且芯部为铝，减轻了重量，且铝钢接头不易发生电化学腐蚀。

(2)本发明提供的铝钢复合件在发生蠕变、受力和振动条件下难以松动，抗变形和振动能力大大增强。

(3)本发明提供的铝钢复合件具有质量稳定，质量轻，结合强度高，接头处不易松动以及不易产生缝隙等优点。

(4)本发明提供的铝钢复合件的制备方法，可防止接头松动、接头处出现间隙以及间隙被腐蚀，且方法简单，生产成本低，生产效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明提供的当铝合金件和镀层钢件之间通过连接件紧密连接时的铝钢复合件的局部剖面示意图；

图2为本发明提供的复合螺栓的剖面示意图；

图3为本发明提供的当铝合金件和镀层钢件之间通过钢质螺栓连接时的铝钢复合件的局部剖面示意图；

图4为本发明提供的填充有金属填充杆的铝钢复合件在加热前的局部剖面示意图；

图5为本发明提供的填充有金属填充杆的铝钢复合件在加热后的局部剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

图1为本发明提供的当铝合金件和镀层钢件之间通过连接件紧密连接时的铝钢复合件的局部剖面示意图。图2为本发明提供的复合螺栓的剖面示意图。图3为本发明提供的当铝合金件和镀层钢件之间通过钢质螺栓连接时的铝钢复合件的局部剖面示意图。图4为本发明提供的填充有金属填充杆的铝钢复合件在加热前的局部剖面示意图。图5为本发明提供的填充有金属填充杆的铝钢复合件在加热后的局部剖面示意图，也为填充有金属填充杆的铝钢复合件在加热后的局部剖面示意图。

本发明以下各实施例中所采用的铝合金件的材质为1050铝合金，厚度为30mm。

本发明以下各实施例中所采用的镀层钢件中的钢层的材质为Q195钢，厚度为15mm。

实施例1

本实施例提供的铝钢复合件(具体是一种用于齿轮箱的钢铝接头)的制备方法包括如下步骤：

(1)制备复合螺栓：对45号钢管进行内高压成形，形成中间带六角台阶的中空管；沿着法向在六角台阶中线处锯切，形成两段带有六角台阶的、呈螺栓形状且中空的钢壳(其厚度为1mm)；并对其杆部(除六角台阶外的区域)进行搓丝处理，使所述钢壳的杆部形成螺纹。然后对搓丝处理后的钢壳进行热浸镀铝(镀铝硅合金)处理：铝硅合金熔液表面覆盖有助镀熔剂，于700℃熔液中浸镀40s后捞出，采用气刀吹去表面多余的铝硅合金熔液后冷却，在钢壳的外表面上形成镀铝层，得到镀铝钢壳。

在镀铝钢壳的空腔内刷涂膏状无腐蚀性的钎剂，然后插入与空腔形状相同且等体积的铝硅合金填充棒，置于感应线圈中加热；待感应加热温度升至830℃时，保温至铝硅合金填充棒完全熔化，形成铝芯，然后停止加热，并迅速将水喷至镀铝钢壳的外表面，冷却，即得到所述复合螺栓，其剖面示意图参见图2。

其中，所述助镀熔剂包括按照质量份数计的如下组分：NaCl 35份，KCl35份，NaAlF

(2)制备铝钢复合件：将铝合金件进行沉孔，得到阶梯孔。将镀层钢件进行打孔和攻丝，得到带有螺纹的通孔。将复合螺栓依次穿入铝合金件的阶梯孔和镀层钢件的通孔内，使铝合金件和镀层钢件紧密连接(无缝隙)，得到所述铝钢复合件。

本实施例提供的铝钢复合件是一种用于齿轮箱的钢铝接头，其包括相连接的铝合金件和镀层钢件，且所述铝合金件和所述镀层钢件之间通过连接件连接；所述镀层钢件中的镀层为与铝合金件同一材质的铝合金。连接件为上述制得的复合螺栓，其个数为4个/m

实施例2

本实施例提供的铝钢复合件(具体是一种用于齿轮箱的钢铝接头)的制备方法包括如下步骤：

对铝合金件进行密排沉孔处理，沉孔的台阶面设有沟槽，得到阶梯孔。按着铝合金件密排沉孔的基准对镀铝钢件(其镀铝层与铝合金件同材质)进行打孔和攻丝处理，得到带有螺纹的通孔。采用杆部带铝合金镀层(与铝合金件同材质)的六角钢质螺栓(螺栓中所用的钢与镀铝钢件中所用的钢为同一材质)穿过铝合金件的阶梯孔，并穿入镀铝钢件的通孔与镀铝钢件螺纹连接，使镀铝钢件与铝合金件之间紧密连接并没有缝隙。在钢质螺栓的六角头部与沉孔缝隙处涂满膏状无腐蚀性钎剂，采用激光器发射激光束(激光功率为2000W，光斑直径为5mm)对钢质螺栓的六角头部进行传导加热(激光加热作用于钢质螺栓头部，激光加热为局部加热，铝合金与钢界面没有形成化学冶金结合)；待沉孔处(即阶梯孔处)的无腐蚀性钎剂完全熔化后，向内不断填入与铝合金件同材质的铝合金丝，直至混合熔液的液面与铝合金件的上表面等平面，停止加热，冷却，即得到铝钢复合件。

其中，镀铝钢件中的镀铝层的厚度为50μm。膏状无腐蚀性钎剂包括按照质量份数计的如下组分：乙醇30份，KF-AlF

本实施例提供的铝钢复合件是一种用于齿轮箱的钢铝接头，其包括相连接的铝合金件和镀铝钢件，且所述铝合金件和所述镀铝钢件之间通过连接件连接；所述镀铝钢件中的镀铝层为与铝合金件同材质的铝合金层。连接件为杆部带铝合金镀层的六角钢质螺栓，其个数为4个/m

实施例3

本实施例提供的铝钢复合件(具体为铝钢复合板)的制备方法包括如下步骤：

对铝合金件(呈平板状)进行密排沉孔处理，沉孔的台阶面设有沟槽，得到阶梯孔。按着铝合金件密排沉孔的基准对镀锌钢件(其镀锌层的材质为金属锌，该镀锌钢件呈平板状，以下简称为“镀锌钢板”)进行打孔和攻丝处理，得到带有螺纹的通孔。采用六角钢质螺栓(螺栓的材质与镀锌钢板中所用的钢的材质相同)穿过铝合金件的阶梯孔(钢质螺栓的螺杆与阶梯孔间距为0.1mm)，并穿入镀锌钢板的通孔与镀锌钢板螺纹连接，使镀锌钢板与铝合金件之间紧密连接而没有缝隙。在钢质螺栓的六角头部与沉孔缝隙处涂满膏状无腐蚀性钎剂，然后采用热传导装置(定温加热板)对连接好的钢铝板进行传导加热(传导加热作用于连接好的钢铝板，可以使铝合金与钢界面发生化学冶金结合)；待沉孔处(即阶梯孔处)的无腐蚀性钎剂完全熔化后，向内不断填入金属锌丝，直至混合熔液的液面与铝合金件的上表面等平面，停止加热，冷却，即得到铝钢复合件。

其中，镀锌钢板中的镀锌层的厚度为80μm。膏状无腐蚀性钎剂包括按照质量份数计的如下组分：乙醇40份，KF-AlF

本实施例提供的铝钢复合件是一种作为列车地板的铝钢复合板，其包括相连接的铝合金件(铝合金板)和镀锌钢板(即镀锌钢件)，所述铝合金件和所述镀锌钢板之间既通过连接件连接，同时也通过冶金结合连接；所述镀锌钢板中的镀锌层为金属锌(即锌单质)。连接件为钢质螺栓，其个数为4个/m

实施例4

本实施例提供的铝钢复合件(具体为铝钢复合板)的制备方法包括如下步骤：

对铝合金件(呈平板状，即铝合金板)进行密排沉孔处理，沉孔的台阶面设有沟槽，得到阶梯孔。按着铝合金件密排沉孔的基准对镀锌钢板(其镀锌层的材质为锌合金Zn98Al2，该镀锌钢件呈平板状，以下简称为“镀锌钢板”)进行打孔和攻丝处理，得到带有螺纹的通孔。将固定螺栓依次穿入所述阶梯孔和所述通孔内，将铝合金件和镀锌钢板紧固连接，并在固定螺栓的头部与阶梯孔间隙位置涂满膏状无腐蚀性钎剂，采用热传导装置(定温加热板)对连接好的钢铝板进行传导加热，待沉孔处(即阶梯孔处)的无腐蚀性钎剂完全熔化后，停止加热，自然冷却后取出固定螺栓。此时铝合金件和镀锌钢件之间已经发生冶金结合，形成了永久连接。由于固定螺栓取出后，会在铝合金件和镀锌钢件上留下孔，为了美观以及后续轧制等加工方便，减少板面缺陷，因此本实施例在取出固定螺栓后的孔中又填补了金属填充杆。其中，金属填充杆包括一体连接的铝合金区和钢区，铝合金区包括头部以及与其相连接的不带螺纹的螺杆，铝合金区的材质为与铝合金件材质相同的铝合金；所述钢区为带螺纹的螺杆，钢区中的钢的材质与镀锌钢板所用的钢的材质相同，钢区中的锌合金镀层的材质与镀锌钢板所镀的锌合金的材质相同。在填充时，将金属填充杆的钢区置于通孔内，铝合金区置于阶梯孔内；阶梯孔的内径大于铝合金区的头部直径，且头部高于阶梯孔上平面(顶面或者说上表面)。

将金属填充杆填充至阶梯孔和通孔内之后，加热进行补孔。在加热的过程中，采用激光加热重熔铝合金区，待铝合金区完全熔化后停止激光加热。金属填充杆在经过加热后，铝合金区的头部以及不带螺纹的螺杆均与铝合金件完全熔合而形成一体；钢区中的钢不熔化，而镀层金属熔化(锌合金熔化)填充缝隙，并与钢件形成冶金连接。然后自然冷却，并铣削去除激光加热冒口，即得到所述铝钢复合件。

其中，镀锌钢板中的镀锌层的厚度为30μm。膏状无腐蚀性钎剂包括按照质量份数计的如下组分：乙醇30份，KF-AlF

本实施例提供的铝钢复合件是一种作为列车地板的铝钢复合板，其包括通过冶金结合而相连接的铝合金件和镀锌钢板(铝合金件和镀锌钢板之间通过冶金结合连接，填充杆仅起到补孔的作用)；所述镀锌钢板中的镀锌层为锌合金。连接件为金属填充杆，其个数为4个/m

对比例1

本对比例提供的铝钢复合件的制备方法与实施例1基本相同，区别在于，将复合螺栓替换为市售六角螺栓Q235，其规格为M12*1.75*40。

对比例2

本对比例提供的铝钢复合板的制备方法与实施例2基本相同，区别在于，未涂满膏状无腐蚀性钎剂，且未填入铝合金丝。

实验例1

通过横向振动实验，检测实施例1-2和对比例1-2制得的铝钢复合件(钢铝接头)的防松性能，初始预紧力分别为12KN和20KN，振动频率为10Hz，振动周期为3000cycle，横向振动幅值±1.0mm。检测结果如表1所示。

其中，实验设备为Junker横向振动试验机，为避免误差，每组横向振动实验做3次，然后取平均值。

表1铝钢复合件(钢铝接头)的防松性能检测结果

从表1可以看出，实施例1和2的防松性能显著优于对比例1和对比例2。可见，本发明提供的铝钢复合件(钢铝接头)难以发生松动，抗变形和振动能力大大增强。

实验例2

对实施例4制得的铝钢复合件的结合强度进行T型剥离实验测试。测试所用设备为SHIMADZU AG-X万能试验机，依据ASTM D1876-08标准以10mm/min的拉伸速度进行实验。线切割沿板材轧制方向切取宽10mm，长100mm的试样，将试样两个侧面(垂直于宽度方向)使用600#砂纸打磨光滑后，用夹钳将试样一端剥离开来，剥离长度为15mm，以方便在试验机上进行夹持。每一种条件的板材制取三个试样，取其平均值以保证测量结果的准确性。剥离强度采用公式进行计算：Peeling strength＝F/W。式中F为试验机拉力(N)，W为试样宽度(10mm)，剥离强度(Peeling strength)单位为N/mm。

同时，按照上述方法分别对爆炸焊、扩散焊、轧制法、铸轧法制得的铝钢复合件进行T型剥离实验测试。测试结果如表2所示。

表2 各复合方式制得的铝钢复合件的剥离强度检测结果

可以看出，实施例4制得的铝钢复合件的剥离强度显然高于常规爆炸焊、扩散焊、轧制法和铸轧法制得的铝钢复合件的剥离强度。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。