[发明专利]贯穿式侧向复合板带材的制备方法及其模具热压装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料技术领域中的制备方法及其装置，具体是一种贯穿式侧向复合板带材的制备方法及其模具热压装置。

背景技术

复合材料是将不同类型的材料通过现代复合工艺方法制造得到的新型材料，它既保留了原组分材料的主要特性，通过与其它材料的结合又获得原组分所没有的新性能。复合材料已经成为国际材料界重点发展领域和学科，在国民经济建设中发挥着先导和重要的基础作用。复合材料的界面结合层关系到复合层之间的结合强度。对于金属复合层状材料主要采用大变形的热加工或冷加工技术，在大的压力变形下挤破界面氧化膜形成新鲜的界面，界面之间达到原子间结合，再对材料进行扩散热处理使界面原子相互扩散来加强界面结合强度，从而获得结合牢固的复合材料。正因为复合材料主要是一个界面之间结合的问题，除了大的变形外还必须有足够的界面，因此在这类材料中绝大部分是表层复合、局部复合、镶嵌复合，而像本发明的薄带形多条贯穿复合的材料很少见到报道，这是由于界面多且界面小，界面结合强度很难达到技术要求所致。

经对现有技术的文献检索发现，中国实用新型专利号200420072882.4，授权公开号CN2718768的专利技术，该技术记载了一种“铜/银/铜双侧面复合板带材”，包括银和铜两种金属条，其中银条在板面的中间，银条的两侧均各为铜条，银条与两侧铜条的侧面之间为高强度的冶金结合。但对于多条贯穿侧向复合材料，由于宽度尺寸远远超过原专利生产的带材，原有的工艺和设备根本不能实现。

另外，熔断器是电器中必不可少的保护元件，其关键材料熔断片长期以来一直是用纯银Ag薄带材冲制而成，其成本占据熔断器成本的很大比例，特别是近年来贵金属材料银的价格暴涨，造成熔断器整体成本大幅上升。更重要的是熔断器是一种损耗品，失效后就丢弃，造成银资源的大量浪费。因此，设计和制备高性能节银型的熔断片材料一直是电工材料行业重点研究的问题之一。但是用于大功率高性能熔断器的熔断片宽度大，原有工艺就不能实现多条贯穿式侧向复合板带材的生产。为了最大限度地节约贵金属银，根据熔断器的技术要求，设计制造多条贯穿式侧向复合材料，利用该材料生产熔断片是最有效的。但是，这样的材料需要更加复杂和先进的复合技术才能实现。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种贯穿式侧向复合板带材的制备方法及其模具热压装置，由此获得的材料中两种金属的侧面复合界面达到高强度的冶金结合，并可实现大规模工业应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及的贯穿式侧向复合板带材的制备方法，具体步骤如下：

第一步，按热压模具模腔尺寸的负公差制取复合板带材中的银板和铜板，然后用氩弧焊将锭块长度方向两端叠缝全部焊牢形成组合锭块。

所述的组合锭块，是指：将若干银板和铜板交替间隔放置，最外侧两块为铜板，将叠放整齐的锭块用夹具夹紧固定，用氩弧焊将锭块长度方向两端叠缝全部焊牢。

第二步，将组合压锭块放入油压机上冷压成型，再通过气体保护加热炉中进行保护加热，将加热完成的冷压锭块放入模具热压，然后放入气体保护加热炉中扩散退火获得复合坯锭；将扩散退火后的复合坯锭，在热轧机上对复合坯锭进行热轧开坯，出炉后气体保护冷却至室温制成复合板料。

所述的冷压成型，是指：将固定好的组合锭块按银板和铜板之间的接触面与压力方向垂直的方式放入模具中，在油压机上冷压成形，油压机的冷压压力大于等于50吨，获得厚度符合热压模具要求且银板和铜板的接触界面间气体排放干净、接触紧密的冷压锭块；

所述的保护加热，是指：将冷压锭块两端的铜板外侧面作为叠放面进行刨削处理，使叠放面光洁且平行，然后将该冷压锭块放入气体保护加热炉中加热。

所述的保护加热的加热条件为：在氮气浓度为1.8Kg/m³，气压0.05MPa，温度范围在600℃～800℃的环境下进行保护加热1～3小时。

模具热压，是指：将加热完成的冷压锭块按叠放面方向与液压机压力方向平行的方式放入模具热压装置中，在温度范围在600℃～800℃的环境下进行热压，金属原子在界面实现热扩散，并获得结合牢固的热压后锭坯。

扩散退火，是指：将上述热压锭坯中的两个受压侧面刨平后，放入气体保护加热炉中扩散退火获得复合坯锭。

所述的扩散退火的条件为：在氮气浓度为1.8Kg/m³，气压0.05MPa，温度范围在600℃～800℃的环境下进行扩散退火2～6小时。