[发明专利]一种铜钢复合板材的生产方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种双金属复合的生产方法，尤其涉及一种铜钢复合板材的生产方法。

 

背景技术

金属材料作为材料的主要组成部分，在生产及应用中起主导作用。然而，科学技术的进步对金属材料性能的要求越来越高，单一金属材料已无法满足这些需要。而且，在生产实践中，为满足制造特殊工程结构性能的需要，必须使用十分昂贵的有色金属和其它稀有金属材料。为了使金属材料最大限度地发挥出其所具有的性能，其方法之一就是把性能不同的材料加以组合制成复合材料。

铜/钢复合材料不仅具有铜的独特性能，而且还具有钢的强度和机械性能，从而获得防腐蚀、抗磨损、导电导热性优良、美观、成本低等优良的综合性能。它使零件有较长的使用寿命，比单一的铜材料有较高的强度、硬度，不易变形，提高了承载能力。以铜/钢复合材料代替铜金属，应用于生产实践，可以节省大量的铜资源，获得显著的经济效益。

现有技术中通常采用热轧和冷轧复合法制备铜钢复合材料。

热轧复合法是将被复合的金属坯料在高温高压下进行轧制变形，受热和力的共同作用而使不同金属进行结合的一种工艺方法，具有工艺简单、生产效率高等优点。热轧复合作为固相结合的一种常用复合方法，其工艺过程一般包括3步：首先进行结合表面的清理，包括去油、去氧化膜。使待结合面保持清洁；然后进行初结合，通过高温轧制令组元金属发生共同塑性变形，从而使两组元金属的接触表面达到原子问的距离，进而形成有效结合点，此时双金属之间能够形成机械结合；最后进行扩散热处理，又称为热烧结，在该过程中通过原子的扩散形成牢固的冶金结合。热轧复合法的优点是对轧机的要求不高，容易得到大张复合板，缺点是工艺复杂，产品的厚度及层厚比较难以控制。

冷轧复合包括“表面处理一常温下冷轧复合一扩散退火”为主要过程的生产工艺。与热轧复合法相比，冷轧复合时的首道次变形量要更大，一般要达到60-70%，甚至更高，但冷轧复合法可以实现多种组元的结合，并且可以生产复合带卷，尺寸精确，效率高，因此是目前应用最广泛的方法之一。虽然冷轧复合法早在50年代即已用于工业生产，但在用于铜/钢复合材料的生产时却未获得理想的效果，其原因是铜及其合金的基体和氧化物都具有良好的塑性，冷轧复合时，坯料虽经钢丝刷清理且首道次变形量达到70%其表面也不出现裂口，结果是坯料以原始表面带着薄的氧化膜被挤入钢的裂口与钢复合(进一步增加首道次变形量又受到轧机能力的限制)，因此结合十分脆弱，结合强度低且不稳定。

 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中铜钢复合板材生产方法的不足，提供了一种改进的铜钢复合板材的生产方法。

本发明的技术方案为，一种铜钢复合板材的生产方法，采用了如下步骤：

1）表面清理

选取适合加工面积的厚度为2-2.5mm的钢板、厚度为1-1.5mm的铜板，对钢板、铜板的进行表面清理，用5 -10%NaOH水溶液在80℃浸泡20min，再用10%HCl水溶液酸洗约10min，最后用钢丝刷清理待复合表面的氧化皮，钢丝刷在使用前先进行碱洗；

2）毛化处理

使用打磨机对上述经过步骤1）处理的表面进行纵向打磨金属表面，使用型号为P100的砂带对钢板待复合面进行打磨，使用型号为P80的砂带对铜板待复合面进行打磨，使得钢表面粗糙度为75~95μm，铜表面粗糙度为85~105μm；

3）喷涂结合层

通过浸镀或喷涂方式，在经过步骤2）处理过的所述钢板、铜板的待复合表面上分别镀上一层合金镀层，所述镀层的厚度为4~8μm，而且所述合金镀层中含有以下组分：

6~8重量份的Zr，               25~50重量份的Zn，

5~30重量份的Al，             10~40重量份的Fe，      

0.5~1重量份的Si，             0.4~0.8重量份的Mo

4）轧制

将钢板、铜板的结合层面相对的情况下，在氢与惰性气体混合保护气体下加热至460~500℃，其中氢的体积含量为0.8~2%，然后保温5~7分钟，在压下量为10~15%的情况通过两个轧辊连续轧制，轧制速度选在5～15mm/s；

5）退火

对轧制后的复合钢板进行退火处理，退火温度为560~580℃，保温时间1.8~2小时左右；

6）将复合钢板进行平整、抛光。