[发明专利]一种化工用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202110035475.4 申请日: 2021-01-12
公开(公告)号: CN112853150B 公开(公告)日: 2022-05-13
发明(设计)人: 冯丹竹;于明光;胡筱璇;范刘群;石锋涛;王婷 申请(专利权)人: 鞍钢股份有限公司
主分类号: B22D19/16 分类号: B22D19/16
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 114021 *** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 化工 用铜钢固液 复合 双金属 材料 及其 制备 方法
【说明书】:

发明提供了一种化工用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法,主要包括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;所述铜合金中Fe+Mn=1.2%~1.4%,钢中Mo+V=0.25%~0.35%,制备方法,包括钢板预处理、预热、固液复合、复合板坯均匀化处理、热轧、退火、冷轧、去应力退火,应用本发明生产的双金属材料具有135~160HV的截面维氏硬度,截面硬度差≤25HV,室温下,抗拉强度475~495MPa,A≥13%,复合界面剪切强度310~330MPa。弯曲检验均合格;同时在500℃下,质量分数为KCl‑25%K2SO4碱金属熔盐腐蚀50h,单位面积腐蚀质量增加值Δm为(8~9)mg·cm‑2。在20℃,质量分数为3.5%KCl溶液中放置45天,试样平均腐蚀速率为(0.027~0.028)mm/a。

技术领域

本发明属于金属材料领域,尤其涉及一种化工用铜钢固液复合双金属材料及其制备方法。

背景技术

化工装置服役环境恶劣,内部常常承受氯离子、碱金属盐等的不断积累,一方面降低受热面的换热系数,另一方面腐蚀装置,严重影响设备的安全稳定运行。因铜合金具有良好的耐腐蚀性,常在石油精炼、化学反应、化学品储运等设备中用作耐腐蚀材料,但是铜及铜合金成本高,且强度较低。而碳钢具有较好的力学性能,常用作结构中的主要承力部件。结合这两种材料的性能特点,若采用铜合金与低成本碳钢的复合材料则大大降低成本,且提高材料强度硬度,同时兼顾耐蚀性能。因此,铜合金及钢的选用及复合方式是化工设备材料发展迫切需求的关键。

目前,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。

发明《铋青铜-钢复合材料双金属轴承材料及其制造方法》(申请号:200910044854.9)中公开的技术方案为双金属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,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。

发明《一种铜钢复合材料及其制备方法》(申请号:200910162920.2)中公开的技术方案为复合材料中化学成分重量比为: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。

发明《生产铜钢复合材料的等温熔接法》(申请号:01107029.3)中公开的技术方案为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,其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。

发明《铜钢复合构件的感应熔铸连接方法》(申请号:200910306947.4)中公开的技术方案为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。

发明《一种铜钢复合板材的生产方法》(申请号:201210188109.3)中公开的技术方案为复合板材中采用表面清理-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。

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