[发明专利]一种熔覆制备钛钢复合板的方法

说明书

本发明属于复合板制备技术领域，尤其涉及一种熔覆制备钛钢复合板的方法。其包括：在基材上依次放置铜材和钛材，对钛材和/或基体表面施加压力，使得三层金属贴合，随后进行熔覆，熔覆过程中保持三层金属相互贴合，熔覆完成后冷却即得到钛钢复合板。本发明通过等离子或激光熔覆技术，克服钛铁链接的难点，并且可以进行选区熔覆，节省熔覆材料的同时拓宽了钛合金涂层的应用；通过在钛与铁间设计适当的过渡层，降低气孔、裂纹等缺陷，增强了基体和覆层之间的结合力，得到性能优异的钛钢复合板，显著降低了钛的应用成本，成功结合了钛与铁二者的优点。

技术领域

本发明属于复合板制备技术领域，尤其涉及一种熔覆制备钛钢复合板的方法。

背景技术

钛钢复合板是一种新型的板材材料，其既具有钛金属优良的耐腐蚀性能，又具有基材结构钢的强度和塑性，与钛板相比其经济成本大幅度下降，能够有效降低成本并减少稀缺金属资源的消耗，是耐腐蚀环境设备知道的理想材料。因此，其目前被大量用于各种化学反应容器、热交换器等防腐蚀产品领域中。

现有的钛钢复合板生产方法可分为以下四种：爆炸复合法、扩散复合法、爆炸-轧制法以及轧制复合法。但是，现有的生产方法均存在工艺复杂、能量消耗大、环境污染严重、成材率相对较低等一系列问题。

等离子熔覆和激光熔覆是两种相对较新的金属表面处理技术，等离子熔覆更是一种在激光熔覆、等离子堆焊等表面处理技术的基础上发展起来的一种金属表面处理技术。在熔覆焊接过程中，等离子束或激光束沿焊缝移动，使焊缝处材料升温、熔化，经过动态再结晶，实现材料连接。等离子和激光熔覆具有能量密度高、精度高等优点，熔覆后基材可保持原有的厚度，可以有效避免熔覆过程中产生的各种缺陷，并减少脆性金属间化合物的生成。因此在异种材料的连接中有广泛的应用前景。

但是目前并没有将其用于钛钢复合板的制备领域的成熟方案，这是因为等离子熔覆和激光熔覆用于钛钢复合板制备时存在一定钛铁结合强度差的缺陷，使得基材钢表面的钛层容易脱落。

为解决上述问题，本领域技术人员提出了各式各样的解决方案。如中国专利局于2018年12月21日公开了一种钛钢复合板的焊接方法及其应用的发明专利申请，申请公开号为CN109048012A，其采用实现钛层熔覆制备后，采用熔入型等离子焊弧且焊枪横向摆动，在所述钛覆层与所述钢基层结合的平面上堆焊厚度约为0.2～3.0mm的V/Nb或其合金制成的中间过渡层，以此实现提高钛铁结合强度的目的。但是其所公开的检测结果表明，其仅是焊接接头处的抗拉强度与母材强度相近，而焊接接头处还进行了堆焊提高结合强度的处理，可预期其整体板材中钛覆层与基材钢的结合强度较低，经试验也表明，其钛覆层结合强度仅约为焊接接头处的76％，钛铁结合强度虽有提高，但提高较为有限，表明母材与其余部分的钛覆层结合较为有限。并且其中间过渡层的制备需要熔覆形成小孔，穿过钛覆层对中间过渡层进行熔覆，该熔覆效果有限且精度要求极高，整体工艺复杂、需要进行多次熔覆，熔覆难度较大，依然存在工艺复杂、能量消耗大以及钛层结合有待提高等问题。

发明内容

为解决现有的钛钢复合板的传统生产工艺存在工艺流程繁琐复杂、能耗大、成材率低、产品品质差等问题，且现有的新型工艺也存在工艺复杂等问题，本发明提供一种熔覆制备钛钢复合板的方法。

本发明的主要目的在于：

1)降低钛钢复合板的熔覆制备成本，简化工艺、提高生产效率；

2)克服钛铁链接的难点，提高钛层与基材的结合强度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种熔覆制备钛钢复合板的方法，

所述方法包括：

在基材上依次放置铜材和钛材，对钛材和/或基体表面施加压力，使得三层金属贴合，随后进行熔覆，熔覆过程中保持三层金属相互贴合，熔覆完成后冷却即得到钛钢复合板。