[发明专利]一种海洋工程用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种海洋工程用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法，所述双金属复合材料中基板为钢板，铜合金板附着在钢板表面；铜合金与钢的板坯厚度之比为1：(5.6～11.2)，制备方法，包括钢板预处理、预热、固液复合、复合板坯加热、热轧、矫直、热处理；应用本发明生产的铜钢双金属复合材料，使该种材料具有192～208HV的截面维氏硬度，截面硬度差≤16HV，Z向抗拉强度Rm≥440MPa，伸长率A≥25％，复合界面剪切强度240～260MPa，弯曲检验均合格，同时具有良好的耐海水腐蚀性能。

技术领域

本发明属于金属材料生产领域，尤其涉及一种海洋工程用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法。

背景技术

海洋是最具有腐蚀的环境，是含3％NaCl海水+溶解气体+悬浮固体+有机物+生物体所组成的复合体。众多材料中碳钢的耐海水腐蚀性差，不锈钢会发生缝隙、应力、点蚀；在金属材料中，铜合金具有优良的耐海水腐蚀性能和抗氧化物生长能力，但成本较高。因此发展铜钢复合材料不仅可以发挥各自组元材料的性能优势，而且可以实现各组元材料之间的性能优势互补，满足单一金属材料不能达到的性能要求，并且可以节约贵重金属材料，具有较高的经济效益和社会效益。

国内外一些专家学者致力于铜-钢双金属的研究，一方面减少贵重金属Cu的使用，另一方面提高复合材料的性能。

申请号为200910044854.9的发明《铋青铜-钢复合材料双金属轴承材料及其制造方法》中提供的技术方案中，材料基层采用碳素钢为材料，表层为铋青铜合金，铋青铜合金烧结在碳素钢表面。采用粉末冶金烧结法原理把铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面。其不足之处在于，但是烧结的双金属复合材料孔隙率大，力学性能差，承载能力和抗冲击性较差，使用寿命较短。

申请号为200910162920.2的发明《一种铜钢复合材料及其制备方法》公开的技术方案中复合材料的化学成分重量比为：Cu 10％～15％，钢85％～90％，其结构为铜与钢复合为一体。将铜与钢带通过表面处理后，经冷轧轧制成高精度钢带和高精度铜带；经过表面清洗后，去除表面残留物，脱脂，经冷轧机轧制成高精度铜钢复合带，并进行退火。其不足之处在于，采用冷轧轧制复合的方法生产效率低，且成功率较低，产品易分层。

申请号为01107029.3的发明《生产铜钢复合材料的等温熔接法》中首先将保护剂加入没有钢芯棒的复合坯料的钢芯棒与外壁间隙中，然后将电解铜加入复合坯料的料斗内；将加料后的复合坯料放入已经升温的井式电炉内，加热至1130～1150℃，待电解铜全部熔化后，电炉从底部开始逐段断电，使复合坯件从底向上顺序冷却。其不足之处在于，生产双金属复合材料受生产装备限制，尺寸有限，且不能大规模生产。

申请号为200910306947.4的发明《铜钢复合构件的感应熔铸连接方法》解决了现有钎焊方法焊后工件气密性差、接头抗拉强度低的问题。采用感应熔铸方法，使复合构件中抗拉强度可达232MPa,但应用具有局限性，产品仅用于铜钢复合构件的连接。

申请号为201210188109.3的发明《一种铜钢复合板材的生产方法》中采用表面清理-毛化处理-喷涂结合层-轧制-退火-平整、抛光等步骤进行双金属复合材料的生产，其不足之处在于，该方法对钢和铜表面粗糙度要求较高，且需喷涂结合层，不仅过程繁琐，生产效率低，且易造成结合界面不均匀。

申请号为201710630328.5的发明《一种焊接式铜钢复合冷却壁制作方法》中首先对铜板和钢板进行预处理：切割处理、除锈、打磨抛光、整平和弯曲，随后在惰性环境、高温、高压条件下，将铜板和钢板预处理过的板面相对，边轧制边进行跟踪焊接，形成铜钢复合冷却壁坯体，最后进行后续加工。其不足之处在于，该发明采用边轧制边进行焊接，难度较大，很难在大生产中同步进行，实施困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种兼顾成本及使用性能，使复合材料具有高耐海水腐蚀性能，高强度、硬度、较高的剪切强度及高效的生产流程的一种海洋工程用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法。