一种金属叠层复合板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属叠层复合板材及其制备方法，属于复合金属板材领域。本发明专利技术金属叠层复合板材的制备方法为：1）对预轧制的板材进行均匀化退火处理；2）进行等离子清洗，再用不锈钢钢丝刷打磨板材的待复合表面，然后用等离子清洗待复合表面；3）进行热轧或冷轧，在一定的压下量下制备出金属叠层复合板材；4）进行扩散退火处理。本发明专利技术中的表面处理方法相比于传统的酸洗、碱洗及丙酮清洗来去除油脂，本发明专利技术更加简单，方便操作，而且更加环保，且不会影响金属叠层复合板的服役寿命；而且本发明专利技术表面处理方法对待复合表面的处理效果要好于现有的表面处理法，可以获得更高的结合强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属叠层复合板材及其制备方法，属于复合金属板材领域。
技术介绍
金属叠层复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学性能不同的金属层牢固结合在一起而获得的一种新型材料。它传承了各组元的优良性能，弥补了各组元的不足，其优异的综合性能是任一单一组元都不能比拟的。金属层状复合材料具有高比强度、比模量；优良的耐高温性能，而且能在高温、氧化性气氛中正常工作；耐磨，导热性好，热膨胀小，尺寸稳定；成本低廉，适用于批量生产。现在层状金属材料的制备方法，有爆炸焊接复合、轧制复合和爆炸－轧制复合等几种主流的加工制备方法，这里主要介绍一下轧制复合的方法。轧制复合法的复合机理是：在轧制压力作用下，金属待复合表面产生大塑性变形，迫使表面的硬化层破裂，新鲜而活化的金属从待复合表面的裂缝中挤出，从而能够获得牢固结合界面的一种复合工艺。传统轧制复合工艺最主要的三个步骤是：表面预处理，轧制复合，轧后热处理。在轧制复合工艺中，对待复合金属的表面处理是轧制复合能够成功的重要步骤。表面处理包括表面预处理和表面毛化处理。表面预处理由脱脂、清洗和烘干组成。通常为避免锈蚀，复合金属带表面往往涂有油脂，而金属的表面油污若不去除，不仅会影响复合面的结合，更重要的是在轧后扩散热处理时，会生成气泡，使复合金属的结合面脱离。一般用碱性溶液进行脱脂，清洗、烘干后方可进入轧制线。表面毛化处理即是对金属复合表面进行磨削或打磨，即去除了金属表面氧化层外，同时使金属表面具有一定的粗糙度。但是，在酸洗和碱洗的过程中有大量酸洗和碱洗废水产生，酸洗废水呈酸性、碱洗废水呈碱性，且其中含有大量的铁、锰等污染物质，对环境产生极大的污染性，必须经过合理有效的工艺进行处理才能排放。但对酸碱废液的清洁处理，势必会增加生产的成本，且环保处理的成本远高于去污处理的成本。另外，经酸洗和碱洗过的金属表面，或存在一定的酸性和碱性残留物，很难完全洗掉，带有酸性和碱性残留物的金属板在正常服役时，随着时间的推移，酸性和碱性残留物会促使叠层复合金属板复合界面产生应力腐蚀，会促使结合面结合强度的减弱，存在一定的安全隐患。酸洗和碱洗的过程虽然可以去除油污，但随之也带来了环保问题和长期服役时存在的安全隐患，所以开发更加环保、安全、方便的金属表面处理方法很重要。等离子体技术在本世纪60年代起就开始应用于化学合成、薄膜制备、表面处理和精细化工等领域，在大规模或超大规模集成电路工艺干法化、低温化方面，近年来也开发应用了等离子体聚合、等离子体蚀刻、等离子体灰化及等离子体阳极氧化等全干法工艺技术。等离子清洗技术也是工艺干法化的进步成果之一。等离子清洗的机理是依靠处于“等离子态”的物质的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。从目前各类清洗方法来看，可能等离子体清洗也是所有清洗方法中最为彻底的剥离式的清洗。由于等离子清洗机可采用压缩空气作为气源，产生等离子焰，所以不会对周围的环境产生其他影响，不仅环保，而且无需进行后续其他处理，且可以获得更加清洁的金属表面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备金属叠层复合板材，该复合板材具有高的结合强度。本专利技术的另一目的在于提供一种制备金属叠层复合板材的方法，以提高轧制复合板结合面的结合强度，同时简化现有的轧制复合工艺流程。本专利技术的目的是按如下技术方案实现的：一种金属叠层复合板材，所述金属板材待复合表面进行去污处理，去污处理步骤为：等离子清洗→磨砂→等离子清洗。优选的，所述金属板材待复合表面进行去污前需进行均匀化退火处理。所述均匀化退火处理，当金属板的材质为钢时，其退火温度为640～680℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铜时，其退火温度为450℃～500℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铝时，其退火温度为280℃～320℃，退火时间为30min。进一步优选的，所述等离子清洗的气源为空气，工作气压范围：0.05MPa～0.5MPa，输出功率为300W～900W，清洗时间为2min。本专利技术一种金属叠层复合板材的制备方法，包括如下步骤：1）对预轧制的板材进行均匀化退火处理；2）对经过均匀化退火处理的金属板材表面进行等离子清洗，再用不锈钢钢丝刷打磨板材的待复合表面，继续用等离子清洗待复合表面；3）将金属板叠层固定好后进行热轧或冷轧，在一定的压下量下制备出金属叠层复合板材；4）对轧制后的复合板材进行扩散退火处理。优选的，在步骤1）中，当金属板的材质为钢时，其退火温度为640～680℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铜时，其退火温度为450℃～500℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铝时，其退火温度为280℃～320℃，退火时间为30min。优选的，在步骤2）中，所述等离子清洗的气源为空气，工作气压范围：0.05MPa～0.5MPa，输出功率为300W～900W，清洗时间为2min。优选的，在步骤3）中，金属板的固定采用铆接或焊接；冷轧或热轧时至少经一道次轧制，第一道次轧制压下量至少为50%，总压下量控制在55%～70%之间。优选的，在步骤4）中，复合金属板材的扩散退火温度为450～550℃，退火时间为10~30min。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1）本专利技术采用等离子清洗的方法处理金属表面，选择空气作为等离子清洗气源，工作气压范围：0.05MPa～0.5MPa，输出功率为300W～900W，清洗时间为2min，去除油污的效果不但好于酸洗和碱洗，而且方法更加快捷方便，且不会产生工业废液，而且与处理废液所需的成本相比，添置等离子清洗机等设备的成本并不高。2）本专利技术采用等离子清洗的方法处理金属表面，再用不锈钢钢丝刷打磨板材的待复合表面，继续用等离子清洗金属表面，能够得到合适的表面粗糙度，使得在复合轧制过程中参与复合的金属板的结合表面产生机械嵌合，轧后再经恰当的热处理，基板与复合金属板可以有机地成为一体，大幅提高轧制复合板结合面的结合强度。具体实施方式下述实施例以铝铝、铜铝、铜钢、铝钢叠层复合金属板材为例，但本专利技术不限与以下几种实施例。实施例1步骤1）备料：准备两块宽度为60mm的铝板，为固定方便，可在两块铝板一端打两个孔；另外需在铝板咬入端与轧辊接触面加工出倾斜度为200~400的咬入角，以便于轧辊咬合轧制；为使铝板成分更加均匀，需在轧制前对铝板进行退火处理，铝板的退火温度及时间为300℃，30min；步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为500W，进气气压设置为0.3MPa，清洗时间为2min；步骤3）复合轧制：将固定在一起的板料送入轧机，进行冷轧，一次压下60%左右的压下量；步骤4）扩散退火：扩散退火时间为30min，退火温度为450℃，冷却方式为炉冷。实施例2步骤1）备料同实施例1；步骤2）表面处理：用等离子清洗机对铝板材待复合表面进行清洗，去掉坯料表面的油污，用铁丝刷将铝板表面进行打磨处理，将表面磨砂，继续用等离子清洗待复合表面，使表面处于活化状态，易于进行金属板复合，等离子发生器的功率设置为600W，进气气压设置为0.3MPa，清洗时间为2m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属叠层复合板材，其特征在于：所述金属板材待复合表面进行去污处理，去污处理步骤为：等离子清洗→磨砂→等离子清洗。

【技术特征摘要】
1.一种金属叠层复合板材，其特征在于：所述金属板材待复合表面进行去污处理，去污处理步骤为：等离子清洗→磨砂→等离子清洗。2.根据权利要求1所述的金属叠层复合板材，其特征在于：所述金属板材待复合表面进行在去污前经过均匀化退火处理。3.根据权利要求1所述的金属叠层复合板材，其特征在于：所述等离子清洗的气源为空气，工作气压范围：0.05MPa～0.5MPa，输出功率为300W～900W，清洗时间为2min。4.根据权利要求2所述的金属叠层复合板材，其特征在于：所述均匀化退火处理，当金属板的材质为钢时，其退火温度为640～680℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铜时，其退火温度为450℃～500℃，退火时间为30min；当金属板的材质为铝时，其退火温度为280℃～320℃，退火时间为30min。5.一种制备如权利要求1所述的叠层复合金属板材的方法，其特征在于：包括如下步骤：1）对预轧制的板材进行均匀化退火处理；2）对经过均匀化退火处理的金属板材表面进行等离子清洗，再用不锈钢钢丝刷打磨板材的待复合表面，继续用等离子清洗待复合表面；3）将金属板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新平，胡方义，吕久明，高国定，方亮，贺晓来，
申请(专利权)人：南京理工大学常熟研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32